JPH0382350A - Electric motor field rotor and manufacture thereof - Google Patents
Electric motor field rotor and manufacture thereofInfo
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電動機の駆動、位置検出に用いられる界磁ロ
ータの構造及びその製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the structure of a field rotor used for driving and position detection of an electric motor, and a method for manufacturing the same.
最近のACサーボモータ、DCサーボモータあるいはス
テップモータ等においては、ブラシやスリップリングの
摩耗及びこれらによる機械的、電気的ノイズ発生の問題
を避けるため、永久磁石を回転界磁として使用し、固定
電機子巻線に流す電流を半導体スイッチング素子で制御
する技術が適用されている(「制御用モータ技術活用マ
ニュアル」総合電子出版社、143〜157頁、昭和6
3年11月1日第3版発行)
このような電動機は、回転力を受ける回転界磁と出力軸
とが機械的に結合されることは勿論であるが、出力(ト
ルク)を上昇させるためになるべく狭く設定される固定
電機子との間の磁気空隙の寸法に対して、回転時におけ
る界磁のブレを極力少なくする必要がある。In recent AC servo motors, DC servo motors, step motors, etc., permanent magnets are used as rotating fields to avoid wear of brushes and slip rings and the problems of mechanical and electrical noise caused by these. A technology is applied in which the current flowing through the child winding is controlled by a semiconductor switching element ("Control Motor Technology Utilization Manual", General Electronics Publishing Co., Ltd., pp. 143-157, 1932).
(3rd edition published on November 1, 2013) In such electric motors, the rotating field that receives rotational force and the output shaft are of course mechanically coupled, but in order to increase the output (torque), It is necessary to minimize the fluctuation of the field during rotation with respect to the size of the magnetic gap between the fixed armature and the fixed armature, which is set as narrow as possible.
従来においては、回転界磁を形成する永久磁石をカップ
形の鉄板製ケースの内周に接着し、そのケースを出力軸
にカシメや接着によって固定していた。Conventionally, a permanent magnet that forms a rotating field has been bonded to the inner circumference of a cup-shaped iron plate case, and the case has been fixed to the output shaft by caulking or bonding.
ところが、このような従来のロータの構造では、出力軸
とケースとの間、ケースと永久磁石との間にそれぞれ寸
法誤差が生じるため、誤差が集積して、永久磁石の回転
ブレが大きくなり、ブレの幅を管理することも困難であ
った。ブレが大きくなると、狭い磁気空隙を設定してい
る場合には永久磁石が固定電機子と接触してしまう。However, in this conventional rotor structure, dimensional errors occur between the output shaft and the case, and between the case and the permanent magnets, so the errors accumulate and the rotational wobbling of the permanent magnets becomes large. It was also difficult to control the width of the blur. If the vibration becomes large, the permanent magnet will come into contact with the fixed armature if a narrow magnetic gap is set.
さらに、永久磁石をケースを介して出力軸に固定すると
、ケースの分だけ回転部の慣性質量が大きくなり、サー
ボモータ等の応答速度が低下するという弊害も生じる。Furthermore, if the permanent magnet is fixed to the output shaft through the case, the inertial mass of the rotating part increases by the amount of the case, which also causes the disadvantage that the response speed of the servo motor etc. decreases.
そこで本発明は、回転界磁部の永久磁石のブレを低減し
、また回転部の慣性質量を小さくして、サーボモータ等
に要求される特性を向上させることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to reduce the wobbling of the permanent magnets in the rotating field section, reduce the inertial mass of the rotating section, and improve the characteristics required of a servo motor or the like.
この目的を達成するため、本発明の電動機界磁ロータは
、永久磁石界磁部と出力軸とを、プラスチック支持部に
よって一体的に連結したことを特徴とする。In order to achieve this object, the electric motor field rotor of the present invention is characterized in that the permanent magnet field part and the output shaft are integrally connected by a plastic support part.
この場合、永久磁石界磁部を構成する磁気材料を、プラ
スチック磁石材料とすることができる。In this case, the magnetic material constituting the permanent magnet field section can be a plastic magnet material.
また、プラスチック支持部を磁石粒子径の小さいプラス
チック磁石材料で形成し、且つ、該プラスチック支持部
に、回転位置検出用の着磁を施すこともできる。Further, the plastic support portion may be formed of a plastic magnet material having a small magnet particle diameter, and the plastic support portion may be magnetized for rotational position detection.
この電動機界磁ロータを製造する本発明の方法は、成形
用金型に、出力軸及び該出力軸に対して同心円状に永久
磁石界磁部を配置し、前記出力軸と永久磁石界磁部とを
連結する金型のキャビティー領域にプラスチック材料を
充填して永久磁石界磁部と出力軸とを一体化してロータ
を製造することを特徴とする。The method of the present invention for manufacturing this electric motor field rotor includes arranging an output shaft and a permanent magnet field part concentrically with respect to the output shaft in a mold, and forming a permanent magnet field part between the output shaft and the permanent magnet field part. The rotor is manufactured by integrating the permanent magnet field part and the output shaft by filling a cavity region of a mold that connects them with a plastic material.
永久磁石界磁部をプラスチック磁石で形成する場合には
、成形用金型に出力軸を配置し、金型に形威した界磁部
形成用キャビティー部とプラスチック支持部形成用キャ
ビティー部にそれぞれ異なるプラスチック材料を充填し
、前記出力軸、永久磁石界磁部及びプラスチック支持部
を一体化してロータを製造する。When forming the permanent magnet field part with a plastic magnet, the output shaft is placed in the molding die, and the output shaft is placed in the cavity part for forming the field part and the cavity part for forming the plastic support part shaped in the mold. A rotor is manufactured by filling different plastic materials and integrating the output shaft, permanent magnet field part, and plastic support part.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples.
第11!I(a)は本発明に係る電動機界磁ロータの実
施例を示す断面図、同(ロ)はその右側面図である。11th! I(a) is a sectional view showing an embodiment of a motor field rotor according to the present invention, and I(b) is a right side view thereof.
同図において、1は出力軸、2は円筒状の永久磁石界磁
部、3は出力軸lと界磁部2とを一体化するプラスチッ
ク支持部である。界磁部2としては、アルニコ等の合金
磁石のほか、フェライト磁石。In the figure, 1 is an output shaft, 2 is a cylindrical permanent magnet field part, and 3 is a plastic support part that integrates the output shaft l and the field part 2. As the field part 2, in addition to alloy magnets such as alnico, ferrite magnets are used.
希土類磁石等の高エネルギー積の磁石材料を用いること
ができるが、特に慣性質量を小さくするために、プラス
チックに前記フェライト粉末や希土類コバルト磁石材料
、例えばサマリウムコバルトの合金粉末を混合して底形
することができる。A magnetic material with a high energy product such as a rare earth magnet can be used, but in order to particularly reduce the inertial mass, the bottom shape is formed by mixing the above-mentioned ferrite powder or rare earth cobalt magnet material, such as alloy powder of samarium cobalt, with plastic. be able to.
第2図(a)は、プラスチック支持部3をプラスチック
磁石材料で形威し、その端面に同図(ロ)に示すように
放射状のNSの着磁部を所定ピッチで形成した例を示し
ている。この実施例では、その着磁部に近接して磁気コ
イルやホール素子等の磁気センサ4を設置し、ロータの
回転位置を検出するようにしている。従来においては、
このような回転位置検出は、パルスエンコーダ等の回転
位置検出器を別に用意し、それをカップリング等で出力
軸lに連結することにより行っていた。この役目をプラ
スチック支持B3に形成した着磁部及び磁気センサで行
わせることにより、別に検出器を設ける必要がなくなる
。FIG. 2(a) shows an example in which the plastic support portion 3 is made of plastic magnet material, and radial NS magnetized portions are formed at a predetermined pitch on the end face as shown in FIG. 2(b). There is. In this embodiment, a magnetic sensor 4 such as a magnetic coil or a Hall element is installed close to the magnetized portion to detect the rotational position of the rotor. Conventionally,
Such rotational position detection has been performed by separately preparing a rotational position detector such as a pulse encoder and connecting it to the output shaft l using a coupling or the like. By performing this role with the magnetized portion and magnetic sensor formed on the plastic support B3, there is no need to provide a separate detector.
この位置検出のために用いるプラスチック支持[3の磁
石材料は、位置検出精度を上げるために極数を多くする
ことが好ましいが、極数を多くするには着磁ピッチを小
さくする必要がある。そこで、磁石粒子径は大きいがエ
ネルギー積の高い磁性材料で形成する界磁部2とは対照
的に、エネルギー積は低いが磁石粒子径の比較的小さい
フェライト磁性粉末を用いてプラスチック支持部3を形
成する。例えば、界磁部2としては粒子径75〜250
μm、エネルギー積4〜13MGOeの材料を使用した
場合、プラスチック支持部3としては、粒子径1、0〜
1.2 p m 、 エネルギー積1.7 M GOe
の7gライトを使用することができる。このように、磁
石粒子の小さい磁石材料を使用することにより、ピッチ
の狭い極数の多い着磁を行うことが可能となり、微細位
置検出機能を容易に得ることができる。It is preferable that the magnetic material of the plastic support [3] used for this position detection has a large number of poles in order to improve the position detection accuracy, but in order to increase the number of poles, it is necessary to reduce the magnetization pitch. Therefore, in contrast to the field part 2 which is formed of a magnetic material with a large magnet particle size but a high energy product, the plastic support part 3 is made of ferrite magnetic powder which has a low energy product but a relatively small magnet particle size. Form. For example, as the field part 2, the particle size is 75 to 250.
When using a material with an energy product of 4 to 13 MGOe, the plastic support part 3 has a particle size of 1, 0 to 13 MGOe.
1.2 p m, energy product 1.7 M GOe
You can use a 7g light. In this way, by using a magnet material with small magnet particles, it becomes possible to perform magnetization with a large number of poles with a narrow pitch, and a fine position detection function can be easily obtained.
また、安価な材料で位置検出器を実現することができる
。Furthermore, the position detector can be realized using inexpensive materials.
第3図は、界磁[2の外周、即ち固定電機子6とは反対
側に、磁気閉回路を形成するためのヨーク5を一体成形
した例を示している。このヨーク5を設けたことにより
、第4図に示すようにヨーク5を磁束が通ることになり
、界磁部3の磁石の漏れ磁束が減少し、磁気抵抗が減少
して磁束密度の低下を防止することができる。このヨー
ク5は、純鉄、炭素鋼、パーマロイ等の磁性材料で形成
することができる。FIG. 3 shows an example in which a yoke 5 for forming a magnetic closed circuit is integrally molded on the outer periphery of the field [2, that is, on the opposite side from the fixed armature 6. By providing this yoke 5, the magnetic flux passes through the yoke 5 as shown in Fig. 4, the leakage magnetic flux of the magnet of the field section 3 is reduced, the magnetic resistance is reduced, and the magnetic flux density is reduced. It can be prevented. This yoke 5 can be made of a magnetic material such as pure iron, carbon steel, permalloy, or the like.
次に、本発明の電動機界磁ロータの製造方法について説
明する。Next, a method of manufacturing a motor field rotor according to the present invention will be explained.
第5図は、射出成形による製造装置の実施例を示すもの
である。同図において、11は固定金型、12は可動金
型である。まず、第5図(a)に示すように、固定金型
11の中心部に出力軸1をセットし、円筒状の中子13
を可動金型12の端面に当接するまで油圧アクチュエー
タ14によって押し出しておく。FIG. 5 shows an embodiment of a manufacturing apparatus using injection molding. In the figure, 11 is a fixed mold, and 12 is a movable mold. First, as shown in FIG. 5(a), the output shaft 1 is set in the center of the fixed mold 11, and the cylindrical core 13 is
is pushed out by the hydraulic actuator 14 until it comes into contact with the end surface of the movable mold 12.
この状態で湯道15より界磁部2を形成するための第1
の材料を射出し、スプルー16.ゲート17を介して界
磁112成形用キヤビテイーBAに溶融した材料を注入
する。このとき、中子13は第1の材料が支持部3形成
用キヤビテイ一部Bに浸入するのを阻止する役目を果た
す。In this state, from the runner 15, the first
Inject the material of sprue 16. The molten material is injected into the field 112 molding cavity BA through the gate 17. At this time, the core 13 serves to prevent the first material from entering the cavity part B for forming the support part 3.
界磁部2の形成後、第5図(b)に示すように油圧アク
チュエータ14を駆動して中子13を後退させ、湯道1
8より支持部3を形成するための第2の材料を射出し、
スプルー19.ゲート20を介して支持部3戒形用キヤ
ビテイーflBBに材料を注入する。これにより、支持
部3は出力軸lと界磁部2とを一体に連結することにな
り、離型すれば、三者が一体化したロータを得ることが
できる。After the field portion 2 is formed, the hydraulic actuator 14 is driven to retract the core 13 as shown in FIG. 5(b), and the runner 1 is
8 to inject a second material for forming the support part 3,
Sprue 19. Material is injected into the cavity flBB for the support part 3 through the gate 20. Thereby, the support part 3 integrally connects the output shaft l and the field part 2, and when the mold is released, a rotor in which the three parts are integrated can be obtained.
なお、第3図に示したように界磁部2の外周にヨーク5
を一体成形する場合には、さらに第3の材料を射出成形
する金型構造とすればよい。Furthermore, as shown in FIG. 3, a yoke 5 is provided on the outer circumference of the field section 2
When integrally molding, a mold structure may be used in which a third material is further injection molded.
なお、生産性を考慮し、一部を予め別のラインで製造し
、金型内にセットしておくこともできる。In addition, in consideration of productivity, it is also possible to manufacture a part in advance on a separate line and set it in the mold.
例えば、ヨークと界磁部を予め接合したものと、出力軸
を金型内に配置し、前述した方法で一体化する方法、あ
るいはヨークと出力軸を金型内に配置し、同様の方法で
一体化することが実用的である。For example, the yoke and field part may be joined together in advance, and the output shaft may be placed in a mold and integrated using the method described above, or the yoke and output shaft may be placed in the mold and then integrated using the same method. It is practical to integrate them.
第6図は、中子を用いないで回転式の金型とした実施例
を示している。この例では、半回転毎に進退する回転金
型31と、移動金型32と、固定金型33と、材料供給
路34.35を有している。図面上、上方においては、
材料供給路34から射出された第2の材料はキャビティ
ー部Bに注入され、支持部3が形成される。次いで回転
金型31を後退させて半回転させた後、下側の金型に前
進させ、材料供給路35から射出された第1の材料をキ
ャビティー11Aに注入して界磁部2を形成する。この
ようにして、出力軸1と界磁部2が支持部3で一体化さ
れたロータ製品を製造することができる。FIG. 6 shows an embodiment in which a rotary mold is used without using a core. This example has a rotary mold 31 that advances and retreats every half rotation, a movable mold 32, a fixed mold 33, and material supply paths 34 and 35. At the top of the drawing,
The second material injected from the material supply path 34 is injected into the cavity part B, and the support part 3 is formed. Next, the rotary mold 31 is retreated and rotated for half a rotation, and then advanced to the lower mold, and the first material injected from the material supply path 35 is injected into the cavity 11A to form the field part 2. do. In this way, a rotor product in which the output shaft 1 and the field part 2 are integrated by the support part 3 can be manufactured.
以上に述べたように、本発明においては、界磁部の永久
磁石と出力軸とを、プラスチックの支持部で一体に成形
する。これにより、各部品の組み立て工程を省略するこ
とができ、加工コストを低減することができる。また、
各部品は金型等により正確に位置関係が定まるため、組
み立て精度が高い。特に、界磁部のブレが著しく低減す
るため、固定電機子との磁気空隙を狭くすることができ
、磁束密度を高くできる結果、高トルク、高出力の電動
機を実現することができる。As described above, in the present invention, the permanent magnet of the field section and the output shaft are integrally molded using a plastic support section. Thereby, the assembly process of each part can be omitted, and processing costs can be reduced. Also,
The assembly accuracy is high because the positional relationship of each part is precisely determined by the mold etc. In particular, since the vibration of the field portion is significantly reduced, the magnetic gap with the fixed armature can be narrowed, and the magnetic flux density can be increased, making it possible to realize a high-torque, high-output electric motor.
また、支持部を磁性材料で形成して着磁することにより
、センサと組み合わせて位置検出器をロータと一体に構
成することができ、コンパクト化とコストダウンを図る
ことができる。In addition, by forming the support part from a magnetic material and magnetizing it, the position detector can be integrated with the rotor in combination with the sensor, and it is possible to achieve downsizing and cost reduction.
さらに、界磁部と位置検出部とを異なる磁石材料で底形
することにより、検出部を微細着磁でき、位置検出精度
が向上する。Furthermore, by forming the bottoms of the field part and the position detection part with different magnetic materials, the detection part can be finely magnetized, and the position detection accuracy is improved.
第1図(a)は本発明の実施例を示す断面図、第1図(
ハ)はその側面図、第2図(a)は本発明の他の実施例
を示す断面図、第2図わ)は着磁の状態を示す説明図、
第3図は本発明の他の実施例を示す断面図、第4図はヨ
ークによる磁束の効果を示す説明図、第5図及び第6図
はそれぞれ本発明のロータを製造するための金型の例を
示す説明図である。
1:出力軸
3:支持部
5:ヨーク
11:固定金型
13:中子
15.18:湯道
17、20 :ゲート
31:回転金型
33:固定金型
2:界磁部
4:センサ
6:固定電機子
12:可動金型
14:油圧アクチュエータ
16.19ニスブルー
32:移動金型
34、35 :材料供給路FIG. 1(a) is a sectional view showing an embodiment of the present invention;
c) is a side view thereof, Fig. 2(a) is a sectional view showing another embodiment of the present invention, Fig. 2(a) is an explanatory view showing the state of magnetization,
FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the effect of magnetic flux by the yoke, and FIGS. 5 and 6 are molds for manufacturing the rotor of the present invention, respectively. It is an explanatory view showing an example. 1: Output shaft 3: Support part 5: Yoke 11: Fixed mold 13: Core 15.18: Runway 17, 20: Gate 31: Rotating mold 33: Fixed mold 2: Field part 4: Sensor 6 : Fixed armature 12 : Movable mold 14 : Hydraulic actuator 16.19 Varnish blue 32 : Movable mold 34, 35 : Material supply path
Claims (1)
によって一体的に連結したことを特徴とする電動機界磁
ロータ。 2、永久磁石界磁部を構成する磁気材料が、プラスチッ
ク磁石材料である請求項1記載の電動機界磁ロータ。 3、プラスチック支持部を磁石粒子径の小さいプラスチ
ック磁石材料で形成し、且つ、該プラスチック支持部に
、回転位置検出用の着磁を施したことを特徴とする請求
項1又は2記載の電動機界磁ロータ。 4、成形用金型に、出力軸及び該出力軸に対して同心円
状に永久磁石界磁部を配置し、前記出力軸と永久磁石界
磁部とを連結する金型のキャビティー領域にプラスチッ
ク材料を充填して永久磁石界磁部と出力軸とを一体化し
てロータを製造することを特徴とする電動機界磁ロータ
の製造方法。 5、成形用金型に出力軸を配置し、金型に形成した界磁
部形成用キャビティー部とプラスチック支持部形成用キ
ャビティー部にそれぞれ異なるプラスチック材料を充填
し、前記出力軸、永久磁石界磁部及びプラスチック支持
部を一体化してロータを製造することを特徴とする電動
機界磁ロータの製造方法。[Scope of Claims] 1. An electric motor field rotor characterized in that a permanent magnet field part and an output shaft are integrally connected by a plastic support part. 2. The electric motor field rotor according to claim 1, wherein the magnetic material constituting the permanent magnet field portion is a plastic magnet material. 3. The electric motor field according to claim 1 or 2, wherein the plastic support part is made of a plastic magnet material having a small magnet particle diameter, and the plastic support part is magnetized for detecting rotational position. magnetic rotor. 4. An output shaft and a permanent magnet field part are arranged concentrically with respect to the output shaft in a molding die, and a plastic is placed in the cavity area of the mold that connects the output shaft and the permanent magnet field part. A method of manufacturing an electric motor field rotor, characterized in that the rotor is manufactured by filling a material and integrating a permanent magnet field part and an output shaft. 5. Arrange the output shaft in a mold for molding, fill the cavity for forming the field part and the cavity for forming the plastic support part formed in the mold with different plastic materials, and connect the output shaft and the permanent magnet. A method of manufacturing a field rotor for an electric motor, characterized in that the rotor is manufactured by integrating a field part and a plastic support part.
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JP (1) | JPH0382350A (en) |
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1989
- 1989-08-22 JP JP1217028A patent/JPH0382350A/en active Pending
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