JPH07112347B2 - Direct drive motor - Google Patents

Direct drive motor

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JPH07112347B2
JPH07112347B2 JP62047160A JP4716087A JPH07112347B2 JP H07112347 B2 JPH07112347 B2 JP H07112347B2 JP 62047160 A JP62047160 A JP 62047160A JP 4716087 A JP4716087 A JP 4716087A JP H07112347 B2 JPH07112347 B2 JP H07112347B2
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rotor hub
bearing
housing
rotor
cylindrical
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進 太田
敏行 高木
治雄 樋口
光宏 二階堂
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ファクトリーオートメーション(FA)の分野
で用いられるダイレクト・ドライブ・モータに関する。
更に詳しくは、本発明は、磁気誘導子型の同期モータで
あって、ロータの回転角度を精度良く検出することによ
って高精度のサーボアクチュエータとして動作するアウ
ター・ロータ形のダイレクト・ドライブ・モータに関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a direct drive motor used in the field of factory automation (FA).
More specifically, the present invention relates to a magnetic inductor type synchronous motor, and relates to an outer rotor type direct drive motor that operates as a highly accurate servo actuator by accurately detecting a rotation angle of a rotor. Is.

(従来の技術) FAの分野で要求されるモータは、トルクが大きく、高速
で、かつ高精度の位置決め制御が行なえることが要求さ
れる。
(Prior Art) Motors required in the field of FA are required to have large torque, high speed, and highly accurate positioning control.

従来、このような要求を満たすFA用のサーボアクチュエ
ータとしては、減速機と直流サーボモータとを組合せた
もの等が多く用いられてきた。
Conventionally, as a servo actuator for FA satisfying such requirements, a combination of a speed reducer and a DC servo motor has been widely used.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、減速機と組合せて構成されるこれまでの
サーボモータは、バックラッシュによるトルクむらや、
低剛性のためロストモーションの影響がある等の問題点
があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, a conventional servomotor configured in combination with a speed reducer has a problem of torque unevenness due to backlash,
Due to its low rigidity, there were problems such as the effect of lost motion.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は、トルクむらやロストモーションの影響がな
く、高速で、かつ高精度で位置決めの制御が可能なダイ
レクト・ドライブ・モータを実現することにある。
The present invention has been made in view of such problems,
The purpose thereof is to realize a direct drive motor which is free from the influence of torque unevenness and lost motion and which can control positioning at high speed and with high accuracy.

(問題点を解決するための手段) このような目的を達成する本発明は、 内側固定子と、 この内側固定子の外側に僅かな空隙を隔てて配置させた
外側回転子と、 この外側回転子を内部に固定させた円筒形状の回転子ハ
ブと、 この回転子ハブの円筒形状内に多くの部分が納まるよう
に配置された円筒状のハウジングと、 回転子ハブの円筒形状内部にあって当該回転子ハブをハ
ウジングに対して回転可能に支持する軸受けと、 スリット板を有し、当該スリット板が回転子ハブの底面
部から前記ハウジング内に向かって突出させた円筒状取
付部に取り付けられ、かつ、その取付け位置が、軸受け
が配置されている平面とほぼ同一平面上になるようにし
た回転子ハブの回転変位を検出するエンコーダとを備え
たダイレクト・ドライブ・モータである。
(Means for Solving the Problems) The present invention that achieves such an object is to provide an inner stator, an outer rotor arranged outside the inner stator with a slight gap, and an outer rotor. There is a cylindrical rotor hub with the child fixed inside, a cylindrical housing arranged so that many parts fit within the cylindrical shape of this rotor hub, and inside the cylindrical shape of the rotor hub. A bearing that rotatably supports the rotor hub with respect to the housing, and a slit plate are attached to the cylindrical mounting portion that projects from the bottom surface of the rotor hub into the housing. A direct drive motor having an encoder for detecting the rotational displacement of the rotor hub, the mounting position of which is substantially flush with the plane in which the bearing is arranged. .

(作用) 外側回転子は、円筒形状の回転子ハブを介して、円筒形
状内部に設けられている軸受けによって回転可能に支持
され、内側固定子に生ずる磁気誘導によってダイレクト
に駆動され回転する。この外側回転子の回転変位はエン
コーダによって正確に検出される。
(Operation) The outer rotor is rotatably supported by the bearing provided inside the cylindrical shape via the cylindrical rotor hub, and is directly driven and rotated by the magnetic induction generated in the inner stator. The rotational displacement of this outer rotor is accurately detected by the encoder.

(実施例) 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明に係るダイレクト・ドライブモータの
一例を示す軸方向断面図であり、第2図は組立分解図で
ある。
FIG. 1 is an axial sectional view showing an example of a direct drive motor according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded view.

これらの図において、1は内側固定子で、2組の磁性体
11,12、この磁性体にはさまれた永久磁石13及び励磁コ
イル14とからなる。各磁性体11,12は、励磁コイル14が
巻回された複数個(ここでは12個)の突極11a,11b…が
あり、また各突極の先端にはピッチPの歯15が設けられ
ている。
In these figures, 1 is an inner stator and 2 sets of magnetic materials
11, 12 and consists of a permanent magnet 13 and an exciting coil 14 sandwiched between the magnetic bodies. Each magnetic body 11, 12 has a plurality of (12 in this case) salient poles 11a, 11b around which an exciting coil 14 is wound, and teeth 15 having a pitch P are provided at the tip of each salient pole. ing.

2は内側固定子1の外側に僅かな空隙を隔てて回転可能
に配置された外側回転子で、内側固定子1に対向する面
には、ピッチPで並ぶ歯21が設けられている。
Reference numeral 2 denotes an outer rotor rotatably arranged on the outer side of the inner stator 1 with a slight gap therebetween, and teeth 21 arranged at a pitch P are provided on a surface facing the inner stator 1.

3は外側回転子2を円筒形状内部において固定し、外側
回転子2とともに回転する円筒状の回転子ハブで、円筒
状底面部31に回転力を取りだすための負荷4が取付けら
れる。32は回転子ハブ3の底面部31から内側に突出させ
た円筒状取付部で、その先端には後述するエンコーダ7
のスリット板71が取付けられる。
Reference numeral 3 denotes a cylindrical rotor hub which fixes the outer rotor 2 inside the cylindrical shape and rotates together with the outer rotor 2, and a load 4 for taking out a rotational force is attached to the cylindrical bottom portion 31. Reference numeral 32 denotes a cylindrical mounting portion that protrudes inward from the bottom surface portion 31 of the rotor hub 3, and has an encoder 7 to be described later at its tip.
The slit plate 71 of is attached.

5は軸受で、外側回転子2を回転子ハブ3を介して片持
構造で支持するもので、ここではクロスローラ軸受を用
いたものを示しており、回転ローラ51,回転ローラ51を
上下から(内側,外側から)挟持する保持部材52,53と
からなる。
Reference numeral 5 denotes a bearing, which supports the outer rotor 2 through a rotor hub 3 in a cantilever structure. Here, a cross roller bearing is used, and the rotary roller 51 and the rotary roller 51 are arranged from above and below. The holding members 52 and 53 are sandwiched (from inside and outside).

54は回転子ハブ3の円筒形状内側に設けられたリング部
材,55はクランプリングで、軸受5の一方の保持部材53
を、回転ハブ3側に固定させるためのものである。
54 is a ring member provided inside the cylindrical shape of the rotor hub 3, and 55 is a clamp ring, which is one holding member 53 of the bearing 5.
Is to be fixed to the rotating hub 3 side.

6は円筒状の回転子ハブ3内に多くの部分が収まるよう
に設置された円筒状のハウジングで、内側固定子1が固
定されるとともに、軸受け5の他方の支持部材52が固定
される。61は支持部材52をハウジング6に固定させるた
めのクランプリングである。
Reference numeral 6 denotes a cylindrical housing that is installed so that many parts are accommodated in the cylindrical rotor hub 3. The inner stator 1 is fixed and the other support member 52 of the bearing 5 is fixed. Reference numeral 61 is a clamp ring for fixing the support member 52 to the housing 6.

7は回転子ハブ3の回転変位を検出するためのエンコー
ダで、回転子ハブ3の中央円筒取付部32に固定された回
転スリット板71,この回転スリット板71に対して光ビー
ムを照射させるLEDやレンズを含む光照射部72、スリッ
ト板71を通過した光を受光する受光素子とこの受光素子
からの信号を処理して回転子ハブ3の回転角度に比例し
た信号を得る信号処理部を収容したアセンブリ73で構成
される。なお、74はスリット板71を中央円筒取付部32に
固定するための取付けリングである。
Reference numeral 7 denotes an encoder for detecting the rotational displacement of the rotor hub 3, which is a rotary slit plate 71 fixed to the central cylindrical mounting portion 32 of the rotor hub 3, and an LED for irradiating the rotary slit plate 71 with a light beam. A light irradiation unit 72 including a lens and a lens, a light receiving element that receives light that has passed through the slit plate 71, and a signal processing unit that processes a signal from the light receiving element to obtain a signal proportional to the rotation angle of the rotor hub 3 are housed. It is composed of the assembled assembly 73. Incidentally, 74 is a mounting ring for fixing the slit plate 71 to the central cylindrical mounting portion 32.

ここで、回転子ハブ3の中央円筒取付部32は、円筒状ハ
ウジング6の内部に設置され、スリット板71は、この中
央円筒取付部32の先端に、軸受5が設置された平面PLと
ほぼ同一平面上に配置されるように取付けられている。
Here, the central cylindrical mounting portion 32 of the rotor hub 3 is installed inside the cylindrical housing 6, and the slit plate 71 is substantially at the tip of the central cylindrical mounting portion 32 with the plane PL on which the bearing 5 is installed. It is mounted so as to be arranged on the same plane.

次に、このように構成されるダイレクト・ドライブ・モ
ータの組立て方を第2図を参照しながら説明する。
Next, a method of assembling the direct drive motor configured as described above will be described with reference to FIG.

まず、回転子ハブ3の円筒形状内側に、外側回転子2を
挿入し、両者が一体となるように、例えば接着剤あるい
はネジ,あるいは接着剤とネジの両方によって固定す
る。
First, the outer rotor 2 is inserted into the cylindrical inner side of the rotor hub 3 and fixed so that they are integrated by, for example, an adhesive or a screw, or both an adhesive and a screw.

また、内側固定子1をハウジング6の円筒部に挿入し、
両者を一体となるように、例えば接着剤等によって固定
する。また、ハウジング6の円筒内部に、光照射部72を
例えばネジによって固定させる。
Also, insert the inner stator 1 into the cylindrical portion of the housing 6,
The both are fixed by, for example, an adhesive so as to be integrated. Further, the light irradiation part 72 is fixed inside the cylinder of the housing 6 by, for example, a screw.

次に回転子ハブ3の円筒形状内に、ハウジング6を挿入
し、回転子ハブ3の内側とハウジング6の外側の所定位
置に軸受け5を位置させ、クランプリング55によって軸
受け5の上部支持部材53を回転子ハブ3のリング部材54
に押圧固定させるとともに、クランプリング61によって
軸受け5の下部支持部材52をハウジング6に押圧固定さ
せる。これによって軸受け5は、回転子ハブ3とハウジ
ング6の間にクランプリング55及び61を介して支持され
る。ここで、各クランプリング55,61において、支持部
材52,53への押圧部には、それぞれ切欠部50,60が形成さ
れており、軸受け5に加えられる押圧力を適当に吸収
し、適切な押圧力で軸受けを支持できるようにしてい
る。
Next, the housing 6 is inserted into the cylindrical shape of the rotor hub 3, the bearing 5 is positioned at a predetermined position inside the rotor hub 3 and outside the housing 6, and the upper support member 53 of the bearing 5 is held by the clamp ring 55. The ring member 54 of the rotor hub 3
The lower support member 52 of the bearing 5 is pressed and fixed to the housing 6 by the clamp ring 61. As a result, the bearing 5 is supported between the rotor hub 3 and the housing 6 via the clamp rings 55 and 61. Here, in each of the clamp rings 55 and 61, notches 50 and 60 are formed in the pressing portions against the supporting members 52 and 53, respectively, so that the pressing force applied to the bearing 5 is appropriately absorbed and appropriate The bearing can be supported by pressing force.

次にエンコーダ7のスリット板71を、回転子ハブ3の中
央円筒取付部32の先端に、取付けリング74によって固定
する。また、信号処理部アセンブリ73を、光照射部72か
らの光ビームがスリット板71のスリット孔71a,71bを通
過し、イメージセンサ73a上に正確に当るように位置決
めを行ないながら、ハウジング6の内側に取付けて、完
成する。
Next, the slit plate 71 of the encoder 7 is fixed to the tip of the central cylindrical mounting portion 32 of the rotor hub 3 by the mounting ring 74. Further, the signal processing unit assembly 73 is positioned so that the light beam from the light irradiation unit 72 passes through the slit holes 71a and 71b of the slit plate 71 and accurately strikes the image sensor 73a, while the inside of the housing 6 is being positioned. Attach to and complete.

このような構成の本発明のダイレクト・ドライブ・モー
タは、トルクを外側回転子から直接得るようにするとと
もに、この外側回転子を軸受け5を介して支持するハウ
ジングが、回転子ハブ2の円筒形状内部に設置された構
造となっているもので、全体構成が小型にでき、しか
も、小型でありながら、大きなトルクを得ることが可能
となる。また、回転子ハブ2に直接取付けられ回転する
スリット板71を有したエンコーダをハウジング6の内部
に設けたもので、ここから位置の制御に必要な信号を精
度良く得ることができる。更に、スリット板71の設置位
置を軸受5が設けられている平面とほぼ同一面上になる
ようにすることによって、回転振動によるスリット板71
の傾斜を少なくし、振動等の影響を受けず、高精度の位
置信号を得ることができる。
In the direct drive motor of the present invention having such a structure, the torque is directly obtained from the outer rotor, and the housing supporting the outer rotor via the bearing 5 has a cylindrical shape of the rotor hub 2. Since it has a structure installed inside, the entire structure can be made small, and it is possible to obtain a large torque while being small. Further, the encoder having the slit plate 71 which is directly attached to the rotor hub 2 and which rotates is provided inside the housing 6, and the signal necessary for position control can be accurately obtained from here. Furthermore, by setting the installation position of the slit plate 71 on substantially the same plane as the plane on which the bearing 5 is provided, the slit plate 71 due to rotational vibration is
It is possible to obtain a highly accurate position signal by reducing the inclination of, and not being affected by vibration or the like.

次に、各構成要素の詳細を説明する。Next, the details of each component will be described.

第3図は、内側固定子1に設けられている励磁コイル14
の巻き方を示す図である。ここではA相,B相,C相からな
る3相の励磁回路が使用されており、A相は、突極11a,
から2つおきに突極11d,11g,11jの合計4個の突極に直
列に巻回され、B相は突極11b,11e,11h,11kに直列に巻
回され、C相は突極11c,11f,11i,11lに直列に巻回され
ている。内側固定子1と外側回転子2との対向面に設け
られている歯15,21の位置関係は、PM型3相パルスモー
タと同様であり、詳細は省略する。
FIG. 3 shows an exciting coil 14 provided on the inner stator 1.
It is a figure which shows how to wind. Here, a three-phase excitation circuit consisting of A-phase, B-phase, and C-phase is used, and A-phase is salient pole 11a,
Every other two salient poles 11d, 11g, 11j are wound in series on a total of four salient poles, B-phase is wound in series on salient poles 11b, 11e, 11h, 11k, and C-phase is salient. It is wound in series on 11c, 11f, 11i and 11l. The positional relationship of the teeth 15 and 21 provided on the facing surfaces of the inner stator 1 and the outer rotor 2 is the same as that of the PM type three-phase pulse motor, and the details are omitted.

第4図は、外側回転子2の回転原理を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory view showing the principle of rotation of the outer rotor 2.

内側固定子1において、突極11aでの磁束は、永久磁石1
3によるバイアス磁束φMと、突極11aに巻回された励磁
コイル14に励磁電流を流すことによって生ずる励磁磁束
φCとの和φO=φM+φCによって形成される。突極
11aの励磁を、励磁コイル14に流す電流を、例えば、A
相,B相,C相の順で、互いに120゜位相差をもったものと
することにより、励磁磁束φCが順にA相,B相,C相の順
に移動し、これによってφM+φCで表わされる和磁束
部分も移動するので、外側回転子2がこれに吸引され回
転する。
In the inner stator 1, the magnetic flux at the salient poles 11a is
It is formed by the sum of the bias magnetic flux φM due to 3 and the exciting magnetic flux φC generated by passing the exciting current through the exciting coil 14 wound around the salient pole 11a, φO = φM + φC. Salient pole
The current flowing in the exciting coil 14 for exciting 11a is, for example, A
By making the phase, B phase, and C phase have a phase difference of 120 ° in this order, the excitation magnetic flux φC moves in order of A phase, B phase, and C phase, and the sum expressed by φM + φC Since the magnetic flux portion also moves, the outer rotor 2 is attracted by this and rotates.

A相,B相,C相に流す励磁電流の位相の進み、遅れを切換
えれば、回転方向は逆となる。
If the phases of the exciting currents flowing through the A-phase, B-phase, and C-phase are switched between advanced and delayed, the rotation direction becomes opposite.

ここで、外側回転子2の推力(トルク)Tは、バイアス
磁束φMと励磁磁束ΦCとの和ΦOの2乗に比例するも
ので、(1)式で表わされる T∝(φM+φC) (1) 本発明のモータは、(1)式で表わされるトルクTの発
生部がモータの外周部に位置するので、大きなトルクを
発生することが可能となる。
Here, the thrust (torque) T of the outer rotor 2 is proportional to the square of the sum ΦO of the bias magnetic flux φM and the exciting magnetic flux ΦC, and is expressed by the equation (1): T∝ (φM + φC) 2 (1 The motor of the present invention can generate a large torque because the generator of the torque T expressed by the equation (1) is located on the outer peripheral portion of the motor.

第5図は、外側回転子2の回転角度(回転子ハブ3の回
転角度と比例する)を検出するエンコーダ7の一例を示
す要部の構成ブロック図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram of essential parts showing an example of the encoder 7 for detecting the rotation angle of the outer rotor 2 (proportional to the rotation angle of the rotor hub 3).

外側回転子2とともに回転するスリッド板71には、円周
方向に2段のスリット板71a,71bが設けられている。外
側のスリット列71aのスリット数はn1内側のスリット列7
1bのスリット数はn2でこれらのスリット数の差n1−n
2は、ここでは外側回転子2に設けられた歯21の数と一
致するようになっている。72aはLEDのような光源、72b
はLEDからの光を平行光線にするためのレンズで、これ
らは、上段側スリット列71a用と下段側スリット列71b用
に2組設けられており、光照射部72(第2図参照)によ
って保持されている。73aはスリットを透過した光を受
光するイメージセンサで、例えば8個のフォトダイオー
ドがアレイ状に配列して構成される。73bは零点検出用
のフォトダイオードで、スリット板71に設けた零点スリ
ット71cを透過した光を受光する。73cはイメージセンサ
73aからの信号,フォトダイオード73bからの信号を処理
する信号処理回路である。この回路は8個のフォトダイ
オードからの信号を一定のタイミングで順次取り出すス
イッチS1〜S8、各スイッチを介して取り出した信号を増
幅する増幅器OP1、この増幅器の出力信号の中から正弦
波の信号成分を抽出するローパスフィルタLPF、ローパ
スフィルタLPFから得られる周期関数波形の信号f1,f2
出力し、例えば一方の信号f1を用い所定の信号処理を行
なって、スリット板71の回転位置信号Dpを得、2つの信
号f1,f2用いて、固定子1と回転子2の歯の位置ずれに
関連した信号θeを得るマイクロプロセッサを含むエン
コーダインターフェイスECIFからなる。
The slit plate 71, which rotates together with the outer rotor 2, is provided with two slit plates 71a and 71b in the circumferential direction. The number of slits in the outer slit row 71a is n 1
The number of slits in 1b is n 2 , and the difference between these slits is n 1 −n
The number 2 corresponds here to the number of teeth 21 provided on the outer rotor 2. 72a is a light source like LED, 72b
Is a lens for collimating the light from the LED into parallel rays. These two sets are provided for the upper slit row 71a and the lower slit row 71b, respectively, and are provided by the light irradiation unit 72 (see FIG. 2). Is held. An image sensor 73a receives the light transmitted through the slit, and is composed of, for example, eight photodiodes arranged in an array. A photodiode 73b for detecting a zero point receives the light transmitted through the zero point slit 71c provided on the slit plate 71. 73c is an image sensor
This is a signal processing circuit that processes the signal from the 73a and the signal from the photodiode 73b. This circuit is composed of switches S1 to S8 for sequentially extracting signals from eight photodiodes at a fixed timing, an amplifier OP1 for amplifying the signals extracted through each switch, and a sine wave signal component from the output signal of this amplifier. low-pass filter LPF for extracting and outputting a signal f 1, f 2 of the periodic function waveform obtained from the low-pass filter LPF, for example, by performing predetermined signal processing with one of the signal f 1, the rotational position signal of the slit plate 71 It consists of an encoder interface ECIF which includes a microprocessor which obtains Dp and uses two signals f 1 and f 2 to obtain a signal θe related to the positional deviation of the teeth of the stator 1 and the rotor 2.

ここで、周期関数f1又はf2から位置信号Dpを得る手法
は、空間フィルタからの信号処理を行なって位置信号を
得るやり方であり、歯の位置ずれ信号θeを得る手法
は、2つの信号f1,f2の位相差を求めるやり方であり、
特願昭61−249363号にその詳細が開示されている。
Here, the method of obtaining the position signal Dp from the periodic function f 1 or f 2 is a method of obtaining the position signal by performing signal processing from the spatial filter, and the method of obtaining the tooth position deviation signal θe is two signals. It is a method to find the phase difference between f 1 and f 2 ,
The details are disclosed in Japanese Patent Application No. 61-249363.

第6図は、本発明のモータをサーボアクチュエータとし
て動作させる場合の構成ブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of the configuration when the motor of the present invention is operated as a servo actuator.

図において、81は位置制御部であり、マイクロプロセッ
サを含んで構成されており、位置指令信号としてのシリ
アルパルスを計数するカウンタCUからの信号と、エンコ
ーダインターフェイスECIFからの位置信号Dpとを入力し
ている。この位置制御部81は、エンコーダインターフェ
イスECIFから出力される位置信号Dpと位置指令信号Xと
の信号をもとに、例えばPID演算を行って、外側回転子
2の速度指令値出力ED1を得、これをD/A変換器DAでアナ
ログ信号E1として出力する。82は加算回路で、D/A変換
器DAからのアナログ信号E1と、エンコーダインターフェ
イスECIFからの速度フィードバック信号θeとの差を求
め、これを転流手段83,84を経てパルス幅変換回路(PWM
回路)85に与える。86はゲート制御回路で、PWM回路85
からの信号を受け、モータ部MOのA相巻線,B相巻線,C相
巻線に流す励磁電流を各スイッチンズ素子Qa〜Qcを用い
て制御する。ここで、B相巻線,C相巻線に流れる電流
は、PWM回路85に電流フィードバックされている。
In the figure, 81 is a position control unit, which is configured to include a microprocessor, and receives a signal from a counter CU that counts serial pulses as a position command signal and a position signal Dp from an encoder interface ECIF. ing. The position controller 81 performs, for example, PID calculation based on the position signal Dp and the position command signal X output from the encoder interface ECIF to obtain the speed command value output ED 1 of the outer rotor 2. , This is output as an analog signal E 1 by the D / A converter DA. Reference numeral 82 denotes an adder circuit, which obtains the difference between the analog signal E 1 from the D / A converter DA and the velocity feedback signal θe from the encoder interface ECIF, which is passed through commutation means 83, 84 to obtain a pulse width conversion circuit ( PWM
Circuit) give to 85. 86 is a gate control circuit, PWM circuit 85
Receiving the signal from the motor unit MO, the exciting current flowing through the A-phase winding, the B-phase winding, and the C-phase winding of the motor unit MO is controlled by using the respective switch elements Qa to Qc. Here, the current flowing through the B-phase winding and the C-phase winding is fed back to the PWM circuit 85.

このように構成されるサーボアクチュエータは、位置信
号Dpによるフィードバック、速度信号θeによるフィー
ドバック、励磁電流に対応した信号による電流フィード
バックの3次のサーボ系を形成しているため、負荷変動
による外乱の影響を受けることなく、容易に高速・高精
度のサーボアクチュエータが構成できる。
The servo actuator thus configured forms a third-order servo system of feedback by the position signal Dp, feedback by the speed signal θe, and current feedback by the signal corresponding to the exciting current, so that the influence of disturbance due to load fluctuation A high-speed, high-accuracy servo actuator can be easily configured without receiving the force.

なお、上記の実施例では、回転子ハブ3をクロスローラ
軸受けを用いて支持する例を示したが、他の構造の軸受
けを用いてもよい。また、エンコーダは、スリット板を
回転子ハブに取り付けた光学式エンコーダを用いた第5
図に示す構造のものを例にとったが、スリット板あるい
はコード板が、回転子ハブの底面部からハウジング内に
向かって突出させた円筒状取付部32に取り付けられ、そ
の取付け位置が、軸受けが配置されている平面とほぼ同
一平面上になるようにした構成であれば、他の構造のも
のでもよい。更に、モータ部分の構成において、内側固
定子は12個の突極を有し、3相励磁回路を用いたが、こ
のような構成に限定されるものではない。また、バイア
ス磁束を与える永久磁石を内側固定子に設けたが、外側
回転子に設けてもよい。
Although the rotor hub 3 is supported by using the cross roller bearing in the above embodiment, a bearing having another structure may be used. In addition, the encoder is a fifth encoder using an optical encoder in which a slit plate is attached to a rotor hub.
Although the structure shown in the figure is taken as an example, the slit plate or code plate is attached to the cylindrical mounting portion 32 that protrudes from the bottom of the rotor hub toward the inside of the housing, and the mounting position is the bearing. Other structures may be used as long as they are configured to be substantially on the same plane as the plane on which is arranged. Further, in the structure of the motor part, the inner stator has 12 salient poles and the three-phase excitation circuit is used, but the invention is not limited to such a structure. Further, although the permanent magnet that gives the bias magnetic flux is provided in the inner stator, it may be provided in the outer rotor.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、回転子ハ
ブ3から直接トルクを得ることができるもので、トルク
むらやロストモーションの影響がなく、全体が小型であ
りながら大きなトルクを得ることができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, torque can be obtained directly from the rotor hub 3, there is no influence of torque unevenness and lost motion, and the overall size is small. A large torque can be obtained.

また、本発明においては、回転子ハブをその底面部から
ハウジング内に向かって突出する円筒状取付部32を設け
た構成とすると共に、回転子ハブの回転変位を検出する
エンコーダを、そのスリット板が円筒状取付部32に取り
付けられ、かつ、その取付け位置が軸受けが配置されて
いる平面とほぼ同一平面上になるようにした構造とした
ものである。
Further, in the present invention, the rotor hub is provided with a cylindrical mounting portion 32 protruding from the bottom surface thereof toward the inside of the housing, and the encoder for detecting the rotational displacement of the rotor hub is provided with the slit plate thereof. Is attached to the cylindrical mounting portion 32, and the mounting position is substantially flush with the plane on which the bearing is arranged.

従って、回転子ハブが多少振動するようにして回転する
場合でも、スリット板の回転による傾斜は少なく維持で
き、振動等の影響を受けずに、高い精度で回転子の回転
変位を検出することができる。
Therefore, even when the rotor hub rotates with some vibration, the inclination due to the rotation of the slit plate can be kept small, and the rotational displacement of the rotor can be detected with high accuracy without being affected by vibration or the like. it can.

また、軸受けを回転子ハブとハウジングとの間に、クラ
ンプリングにより固定する構成とすると共に、クランプ
リングの軸受を押圧する部分に切欠部50,60を設け、軸
受けに加わる力をこの切欠部を調整できるように構成す
ることで、軸受けの寿命を長くできる等の効果がある。
Further, the bearing is configured to be fixed by a clamp ring between the rotor hub and the housing, and cutouts 50 and 60 are provided in a portion of the clamp ring that presses the bearing, so that the force applied to the bearing is applied to the cutout. By making the adjustment possible, there is an effect that the life of the bearing can be extended.

第7図は、本発明に係るモータの重量と出力(起動トル
ク×定格回転数)との関係を示す線図である。なお、破
線は従来の減速機付のDC・モータの特性である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the weight of the motor according to the present invention and the output (starting torque × rated speed). The broken line shows the characteristics of a conventional DC / motor with a reducer.

また、本発明によれば、回転子ハブの回転変位と正確に
対応するエンコーダを内部に備えるものであるから、高
速・高精度での位置決め制御が可能なダイレクト・ドラ
イブ・モータが実現できる。
Further, according to the present invention, since an encoder that accurately corresponds to the rotational displacement of the rotor hub is provided inside, it is possible to realize a direct drive motor that can perform positioning control with high speed and high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係るダイレクト・ドライブ・モータの
一例を示す軸方向断面図、第2図は組立分解図、第3図
は励磁コイルの巻き方を示した図、第4図は回転原理の
説明図、第5図はエンコーダの要部構成ブロック図、第
6図は本発明のモータをサーボアクチュエータとして動
作させる場合の構成ブロック図、第7図は本発明に係る
モータの特性線図である。 1……内側固定子、11,12……磁性体、13……永久磁
石、14……励磁コイル、2……外側回転子、3……回転
子ハブ、4……負荷、5……軸受け、6……ハウジン
グ、7……エンコーダ、55,61……クランプリング。
FIG. 1 is an axial sectional view showing an example of a direct drive motor according to the present invention, FIG. 2 is an exploded view of the assembly, FIG. 3 is a drawing showing winding of an exciting coil, and FIG. 4 is a principle of rotation. And FIG. 5 is a block diagram of a main part of an encoder, FIG. 6 is a block diagram of a structure when the motor of the present invention is operated as a servo actuator, and FIG. 7 is a characteristic diagram of the motor of the present invention. is there. 1 ... Inner stator, 11, 12 ... Magnetic material, 13 ... Permanent magnet, 14 ... Excitation coil, 2 ... Outer rotor, 3 ... Rotor hub, 4 ... Load, 5 ... Bearing , 6 ... Housing, 7 ... Encoder, 55, 61 ... Clamp ring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 治雄 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 二階堂 光宏 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−37044(JP,A) 特開 昭48−93856(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Haruo Higuchi 2-9-32 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. (72) Mitsuhiro Nikaido 2-9-32 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Horizontal (56) References JP-A-62-37044 (JP, A) JP-A-48-93856 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内側固定子(1)と、 この内側固定子の外側に僅かな空隙を隔てて配置させた
外側回転子(2)と、 この外側回転子を内部に固定させた円筒形状の回転子ハ
ブ(3)と、 この回転子ハブの円筒形状内に多くの部分が納まるよう
に配置されると共に前記内側固定子を固定する円筒状の
ハウジング(6)と、 回転子ハブの円筒形状内部にあって当該回転子ハブをハ
ウジングに対して回転可能に支持する軸受け(5)と、 スリット板を有し、当該スリット板が回転子ハブの底面
部から前記ハウジング内に向かって突出させた円筒状取
付部(32)に取り付けられ、かつ、その取付け位置が軸
受けが配置されている平面とほぼ同一平面上になるよう
にした回転子ハブの回転変位を検出するエンコーダ
(7)とを備えたダイレクト・ドライブ・モータ。
1. An inner stator (1), an outer rotor (2) arranged outside the inner stator with a slight gap, and a cylindrical shape having the outer rotor fixed therein. A rotor hub (3), a cylindrical housing (6) arranged so that many parts fit within the cylindrical shape of the rotor hub and fixing the inner stator, and a cylindrical shape of the rotor hub It has a bearing (5) inside which rotatably supports the rotor hub with respect to the housing, and a slit plate, and the slit plate is projected from the bottom surface of the rotor hub into the housing. An encoder (7) for detecting the rotational displacement of the rotor hub, which is mounted on the cylindrical mounting portion (32) and whose mounting position is substantially flush with the plane on which the bearing is arranged. Direct dry Motor.
【請求項2】軸受け(5)を回転子ハブ(3)とハウジ
ング(6)との間に、クランプリング(55,61)により
固定する構成とすると共に、前記クランプリングにおい
て、軸受を押圧する部分に切欠部(50,60)を設け、軸
受けに加わる力をこの切欠部で調整できるようにした特
許請求の範囲第1項記載のダイレクト・ドライブ・モー
タ。
2. A bearing (5) is fixed between a rotor hub (3) and a housing (6) by a clamp ring (55, 61), and a bearing is pressed in the clamp ring. The direct drive motor according to claim 1, wherein notches (50, 60) are provided in the portions, and the force applied to the bearing can be adjusted by the notches.
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KR1019880002112A KR910000094B1 (en) 1987-03-02 1988-02-29 Direct drive motor
FR8802491A FR2613552B1 (en) 1987-03-02 1988-02-29 DIRECTLY CONTROLLED ELECTRIC MOTOR
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