JPH07143717A - 超高速スピンドルモータ - Google Patents
超高速スピンドルモータInfo
- Publication number
- JPH07143717A JPH07143717A JP31127993A JP31127993A JPH07143717A JP H07143717 A JPH07143717 A JP H07143717A JP 31127993 A JP31127993 A JP 31127993A JP 31127993 A JP31127993 A JP 31127993A JP H07143717 A JPH07143717 A JP H07143717A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- mounting shaft
- permanent magnet
- spindle
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Brushless Motors (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロータが超高速回転でも全く鉄損が発生する
ことなく、発熱を低くするようにすると共に、ロータを
極めて円滑に且つ一定速度で回転させるようにして、ス
ピンドルにアウターロータ型のコアレスタイプのブラシ
レス直流モータを合理的且つ理論的に組込む。 【構成】 ロータ取付シャフト３と外部ヨーク４と主永
久磁石５とを機械的に一体化されたロータＡを形成し、
このロータＡのロータ取付シャフト３と主永久磁石５と
の間にステータコイル７を、外周面及び内周面に夫々隙
間８，９が設けられるように支持して成る超高速スピン
ドルモータにおいて、スピンドル後部のロータ取付シャ
フト３を強磁性体製とし、このロータ取付シャフト３と
前記外部ヨーク４と前記主永久磁石５とで磁気回路を構
成する。
ことなく、発熱を低くするようにすると共に、ロータを
極めて円滑に且つ一定速度で回転させるようにして、ス
ピンドルにアウターロータ型のコアレスタイプのブラシ
レス直流モータを合理的且つ理論的に組込む。 【構成】 ロータ取付シャフト３と外部ヨーク４と主永
久磁石５とを機械的に一体化されたロータＡを形成し、
このロータＡのロータ取付シャフト３と主永久磁石５と
の間にステータコイル７を、外周面及び内周面に夫々隙
間８，９が設けられるように支持して成る超高速スピン
ドルモータにおいて、スピンドル後部のロータ取付シャ
フト３を強磁性体製とし、このロータ取付シャフト３と
前記外部ヨーク４と前記主永久磁石５とで磁気回路を構
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として工作機械等に
使用されるスピンドルにアウターロータ型のコアレスタ
イプのブラシレス直流モータを合理的且つ理論的に結合
されるようにした超高速スピンドルモータに関するもの
である。
使用されるスピンドルにアウターロータ型のコアレスタ
イプのブラシレス直流モータを合理的且つ理論的に結合
されるようにした超高速スピンドルモータに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の高速用スピンドルを駆動
する際に使用されるモータは、殆どかご型タイプのロー
タを用いた高周波誘導電動機であり、そのかご型タイプ
のロータを取付けるために、スピンドルの後部にロータ
取付シャフトを後方へ突設しておき、このロータ取付シ
ャフトの外周面にロータコアを接着したり、或いはネジ
止めしたりして固定されていた。この場合、かご型タイ
プのロータコアと、これの外側に配設されたステータコ
アとで磁気回路を構成するため、スピンドル後部のロー
タ取付シャフトは強磁性体である必要は全くない。
する際に使用されるモータは、殆どかご型タイプのロー
タを用いた高周波誘導電動機であり、そのかご型タイプ
のロータを取付けるために、スピンドルの後部にロータ
取付シャフトを後方へ突設しておき、このロータ取付シ
ャフトの外周面にロータコアを接着したり、或いはネジ
止めしたりして固定されていた。この場合、かご型タイ
プのロータコアと、これの外側に配設されたステータコ
アとで磁気回路を構成するため、スピンドル後部のロー
タ取付シャフトは強磁性体である必要は全くない。
【０００３】即ち、図４に従来の高周波誘導電動機をス
ピンドルに取付けた状態を示すように、ステータコア２
１とロータコア２２とで磁気回路が構成されるので、ロ
ータ取付シャフト２３はＳＵＳ 420タイプやＳＵＳ 416
タイプ等のステンレス強磁性体製でも、ＳＵＳ 303タイ
プやＳＵＳ 304タイプ等のステンレス非磁性体製でも全
くかまわないのである。
ピンドルに取付けた状態を示すように、ステータコア２
１とロータコア２２とで磁気回路が構成されるので、ロ
ータ取付シャフト２３はＳＵＳ 420タイプやＳＵＳ 416
タイプ等のステンレス強磁性体製でも、ＳＵＳ 303タイ
プやＳＵＳ 304タイプ等のステンレス非磁性体製でも全
くかまわないのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高周波
誘導電動機であるため、ロータの回転が10000rpm程度の
超高速になると極めて大きな鉄損を生じ、これによる発
熱が大きな問題となっていた。
誘導電動機であるため、ロータの回転が10000rpm程度の
超高速になると極めて大きな鉄損を生じ、これによる発
熱が大きな問題となっていた。
【０００５】また、高精度の仕上加工用に使用した場
合、負荷変動によるスベリ発生のためにおこる速度変
動、及びスロットの存在により発生するコッキングのた
めに超高精度の仕上には問題があった。
合、負荷変動によるスベリ発生のためにおこる速度変
動、及びスロットの存在により発生するコッキングのた
めに超高精度の仕上には問題があった。
【０００６】そこで、本発明は、上述のような課題を解
決するために創出されたもので、ロータが超高速回転で
も全く鉄損が発生することなく、発熱を低くするように
すると共に、コッキングの発生を確実に防止して、ロー
タを極めて円滑に回転させるようにし、それに、負荷変
動による速度変動をおさえて、ロータを一定速度で回転
させるようにし、超高精度の仕上が可能で、スピンドル
にアウターロータ型のコアレスタイプのブラシレス直流
モータを合理的且つ理論的に組込めるような超高速スピ
ンドルモータを提供するものである。
決するために創出されたもので、ロータが超高速回転で
も全く鉄損が発生することなく、発熱を低くするように
すると共に、コッキングの発生を確実に防止して、ロー
タを極めて円滑に回転させるようにし、それに、負荷変
動による速度変動をおさえて、ロータを一定速度で回転
させるようにし、超高精度の仕上が可能で、スピンドル
にアウターロータ型のコアレスタイプのブラシレス直流
モータを合理的且つ理論的に組込めるような超高速スピ
ンドルモータを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
目的を達成するために、スピンドル後部に設けられたロ
ータ取付シャフトの外側に外部ヨーク及び主永久磁石を
適宜固着して、機械的に一体化されたロータを形成し、
このロータのロータ取付シャフトと主永久磁石との間に
ステータコイルを、外周面及び内周面に夫々隙間が設け
られるように支持して成る超高速スピンドルモータにお
いて、スピンドル後部のロータ取付シャフトを強磁性体
製とし、このロータ取付シャフトと前記外部ヨークと前
記主永久磁石とで磁気回路を構成したものである。
目的を達成するために、スピンドル後部に設けられたロ
ータ取付シャフトの外側に外部ヨーク及び主永久磁石を
適宜固着して、機械的に一体化されたロータを形成し、
このロータのロータ取付シャフトと主永久磁石との間に
ステータコイルを、外周面及び内周面に夫々隙間が設け
られるように支持して成る超高速スピンドルモータにお
いて、スピンドル後部のロータ取付シャフトを強磁性体
製とし、このロータ取付シャフトと前記外部ヨークと前
記主永久磁石とで磁気回路を構成したものである。
【０００８】
【作用】そして、上述のような技術的手段により、スピ
ンドル後部にアウターロータ型のコアレスタイプのブラ
シレス直流モータを取付ける際に、スピンドル後部のロ
ータ取付シャフトが磁気回路の構成部品として兼用でき
るため、ステータコイルに流れる電流と磁束とによりト
ルクが発生してロータが回転し、磁気回路全体が同時に
同速で回転するようにする。また、ロータの位置による
磁気的変化が全くなく、コッキングの発生を確実に防止
できるようにする。更に、ロータに取付けられたセンサ
ー用永久磁石の磁束により、ステータコイルと一体化さ
れたホールＩＣに発生するロータ位置検出用信号を速度
信号としても利用し、速度制御することにより、負荷変
動による速度変動をおさえるようにする。
ンドル後部にアウターロータ型のコアレスタイプのブラ
シレス直流モータを取付ける際に、スピンドル後部のロ
ータ取付シャフトが磁気回路の構成部品として兼用でき
るため、ステータコイルに流れる電流と磁束とによりト
ルクが発生してロータが回転し、磁気回路全体が同時に
同速で回転するようにする。また、ロータの位置による
磁気的変化が全くなく、コッキングの発生を確実に防止
できるようにする。更に、ロータに取付けられたセンサ
ー用永久磁石の磁束により、ステータコイルと一体化さ
れたホールＩＣに発生するロータ位置検出用信号を速度
信号としても利用し、速度制御することにより、負荷変
動による速度変動をおさえるようにする。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１０】図１及び図２において、符号Ａはロータで
あって、このロータＡは、スピンドル本体１の主シャフ
ト２の後面にＳＵＳ 420タイプやＳＵＳ 416タイプ等の
ステンレス強磁性体製の磁気回路構成部品兼用のロータ
取付シャフト３を後方へ突設し、このロータ取付シャフ
ト３の外側には円筒状の外部ヨーク４を圧入手段や熱カ
シメ手段等にて固着し、この外部ヨーク４の内側には主
永久磁石５を固着し、且つ外部ヨーク４及び主永久磁石
５の後側には当該ロータＡ位置検出用のセンサー用永久
磁石６を固着して、機械的に一体化されるように形成さ
れており、そして、前記ロータ取付用シャフト３と外部
ヨーク４と主永久磁石５とで磁気回路を構成している。
あって、このロータＡは、スピンドル本体１の主シャフ
ト２の後面にＳＵＳ 420タイプやＳＵＳ 416タイプ等の
ステンレス強磁性体製の磁気回路構成部品兼用のロータ
取付シャフト３を後方へ突設し、このロータ取付シャフ
ト３の外側には円筒状の外部ヨーク４を圧入手段や熱カ
シメ手段等にて固着し、この外部ヨーク４の内側には主
永久磁石５を固着し、且つ外部ヨーク４及び主永久磁石
５の後側には当該ロータＡ位置検出用のセンサー用永久
磁石６を固着して、機械的に一体化されるように形成さ
れており、そして、前記ロータ取付用シャフト３と外部
ヨーク４と主永久磁石５とで磁気回路を構成している。
【００１１】また、前記ロータＡのロータ取付シャフト
３と主永久磁石５及びセンサー用永久磁石６との間には
ステータコイル７を、外周面及び内周面に夫々隙間８及
び隙間９が設けられるように支持し、このステータコイ
ル７の後端部にはロータ位置検出用のホールＩＣ１０を
一体的に取付け、このロータ位置検出用のホールＩＣ１
０により前記センサー用永久磁石６の磁束を検出して、
ロータＡの位置を知るようにしたものである。
３と主永久磁石５及びセンサー用永久磁石６との間には
ステータコイル７を、外周面及び内周面に夫々隙間８及
び隙間９が設けられるように支持し、このステータコイ
ル７の後端部にはロータ位置検出用のホールＩＣ１０を
一体的に取付け、このロータ位置検出用のホールＩＣ１
０により前記センサー用永久磁石６の磁束を検出して、
ロータＡの位置を知るようにしたものである。
【００１２】次に、上述の超高速スピンドルモータの磁
束Ｍの流れについて説明すると、図２に示すように主永
久磁石５のＮ極より発生した磁束Ｍは矢印方向へ空隙８
を通りステータコイル７と交差して空隙９を通り、そこ
からロータ取付用シャフト３を通って、再び空隙９、ス
テータコイル７、空隙８を通り、隣の主永久磁石５のＳ
極に入り、そのＮ極を出て、外部ヨーク４を通り元の主
永久磁石５のＳ極に入る。
束Ｍの流れについて説明すると、図２に示すように主永
久磁石５のＮ極より発生した磁束Ｍは矢印方向へ空隙８
を通りステータコイル７と交差して空隙９を通り、そこ
からロータ取付用シャフト３を通って、再び空隙９、ス
テータコイル７、空隙８を通り、隣の主永久磁石５のＳ
極に入り、そのＮ極を出て、外部ヨーク４を通り元の主
永久磁石５のＳ極に入る。
【００１３】したがって、本発明ではロータ取付シャフ
ト３は磁束Ｍの通り道となっており、重要な磁気回路の
構成部品であり、必ずＳＵＳ 420タイプやＳＵＳ 416タ
イプ等の強磁性体でなければならない。
ト３は磁束Ｍの通り道となっており、重要な磁気回路の
構成部品であり、必ずＳＵＳ 420タイプやＳＵＳ 416タ
イプ等の強磁性体でなければならない。
【００１４】図３は本発明によらず、内側に主永久磁石
１１が取付けられた外部ヨーク１２に、強磁性体で作ら
れた内部ヨーク１３を取付け、これにより完全な磁気回
路を構成させておき、これをロータ取付シャフト１４に
取付けた一例を示す。
１１が取付けられた外部ヨーク１２に、強磁性体で作ら
れた内部ヨーク１３を取付け、これにより完全な磁気回
路を構成させておき、これをロータ取付シャフト１４に
取付けた一例を示す。
【００１５】この場合、ロータ取付シャフト１４は非磁
性体でも良いという効果はあるが、ロータ取付シャフト
１４が細くなるため、機械的強度が低くなり、高速で振
動を発生し、高精度の加工ができなくなるばかりでな
く、スピンドル全体の危険速度が低下するため、高速の
上限が制限され、このタイプのモータの優れた高速性能
が充分発揮できない欠点を有する。
性体でも良いという効果はあるが、ロータ取付シャフト
１４が細くなるため、機械的強度が低くなり、高速で振
動を発生し、高精度の加工ができなくなるばかりでな
く、スピンドル全体の危険速度が低下するため、高速の
上限が制限され、このタイプのモータの優れた高速性能
が充分発揮できない欠点を有する。
【００１６】
【発明の効果】本発明の超高速スピンドルモータは、上
述のように、スピンドル後部に設けられたロータ取付シ
ャフト３の外側に外部ヨーク４及び主永久磁石５を適宜
固着して、機械的に一体化されたロータＡを形成し、こ
のロータＡのロータ取付シャフト３と主永久磁石５との
間にステータコイル７を、外周面及び内周面に夫々隙間
８及び隙間９が設けられるように支持して成る超高速ス
ピンドルモータにおいて、スピンドル後部のロータ取付
シャフト３を強磁性体製とし、このロータ取付シャフト
３と前記外部ヨーク４と前記主永久磁石５とで磁気回路
を構成したから、スピンドル後部にアウターロータ型の
コアレスタイプのブラシレス直流モータを取付ける際
に、スピンドル後部のロータ取付シャフトが磁気回路の
構成部品として兼用できるため、ステータコイル７に流
れる電流と磁束Ｍとによりトルクが発生してロータＡが
回転し、磁気回路全体が同時に同速で回転するので、ロ
ータＡが超高速回転でも全く鉄損が発生することなく、
発熱を低くすることができる。
述のように、スピンドル後部に設けられたロータ取付シ
ャフト３の外側に外部ヨーク４及び主永久磁石５を適宜
固着して、機械的に一体化されたロータＡを形成し、こ
のロータＡのロータ取付シャフト３と主永久磁石５との
間にステータコイル７を、外周面及び内周面に夫々隙間
８及び隙間９が設けられるように支持して成る超高速ス
ピンドルモータにおいて、スピンドル後部のロータ取付
シャフト３を強磁性体製とし、このロータ取付シャフト
３と前記外部ヨーク４と前記主永久磁石５とで磁気回路
を構成したから、スピンドル後部にアウターロータ型の
コアレスタイプのブラシレス直流モータを取付ける際
に、スピンドル後部のロータ取付シャフトが磁気回路の
構成部品として兼用できるため、ステータコイル７に流
れる電流と磁束Ｍとによりトルクが発生してロータＡが
回転し、磁気回路全体が同時に同速で回転するので、ロ
ータＡが超高速回転でも全く鉄損が発生することなく、
発熱を低くすることができる。
【００１７】それに、スロットレスであり、ロータＡの
位置による磁気的変化が全くなく、コッキングの発生を
確実に防止できるため、ロータＡを極めて円滑に回転さ
せることができる。
位置による磁気的変化が全くなく、コッキングの発生を
確実に防止できるため、ロータＡを極めて円滑に回転さ
せることができる。
【００１８】更に、ロータＡに取付けられたセンサー用
永久磁石６の磁束により、ステータコイル７と一体化さ
れたホールＩＣ１０に発生するロータ位置検出用信号を
速度信号としても利用し、速度制御することにより、負
荷変動による速度変動をおさえることができるため、ロ
ータＡを一定速度で回転させることができる。
永久磁石６の磁束により、ステータコイル７と一体化さ
れたホールＩＣ１０に発生するロータ位置検出用信号を
速度信号としても利用し、速度制御することにより、負
荷変動による速度変動をおさえることができるため、ロ
ータＡを一定速度で回転させることができる。
【００１９】以上説明したように、本発明は、工作機械
等に使用される高速回転スピンドル用として優れた特徴
を有するコアレルタイプのブラシレス直流モータをアウ
ターロータ型として、スピンドルに取付けるようにし
て、ロータ取付シャフト３を強磁性体で作ることによ
り、ロータ取付シャフト３を磁気回路の構成部品として
兼用できることから、ロータ取付シャフト３の径を太く
設計することができるため、振動を押さえ、高速回転の
上限を制限する重要な要因である機械的強度を下げるこ
となく、ロータＡを理論的に取付けることができる効果
がある。
等に使用される高速回転スピンドル用として優れた特徴
を有するコアレルタイプのブラシレス直流モータをアウ
ターロータ型として、スピンドルに取付けるようにし
て、ロータ取付シャフト３を強磁性体で作ることによ
り、ロータ取付シャフト３を磁気回路の構成部品として
兼用できることから、ロータ取付シャフト３の径を太く
設計することができるため、振動を押さえ、高速回転の
上限を制限する重要な要因である機械的強度を下げるこ
となく、ロータＡを理論的に取付けることができる効果
がある。
【図１】本発明の一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】図１の縦断正面図である。
【図３】ロータ取付シャフトの他の実施例を示す縦断側
面図である。
面図である。
【図４】従来の一実施例を示す縦断側面図である。
１ スピンドル本体 ２ 主シャフト ３ ロータ取付シャフト ４ 外部ヨーク ５ 主永久磁石 ６ センサー用永久磁石 ７ ステータコイル ８ 隙間 ９ 隙間 １０ ホールＩＣ １１ 主永久磁石 １２ 外部ヨーク １３ 内部ヨーク １４ ロータ取付シャフト Ａ ロータ Ｍ 磁束
Claims (1)
- 【請求項１】 スピンドル後部に設けられたロータ取付
シャフトの外側に外部ヨーク及び主永久磁石を適宜固着
して、機械的に一体化されたロータを形成し、このロー
タのロータ取付シャフトと主永久磁石との間にステータ
コイルを、外周面及び内周面に夫々隙間が設けられるよ
うに支持して成る超高速スピンドルモータにおいて、ス
ピンドル後部のロータ取付シャフトを強磁性体製とし、
このロータ取付シャフトと前記外部ヨークと前記主永久
磁石とで磁気回路を構成したことを特徴とする超高速ス
ピンドルモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31127993A JPH07143717A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 超高速スピンドルモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31127993A JPH07143717A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 超高速スピンドルモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07143717A true JPH07143717A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=18015224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31127993A Pending JPH07143717A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 超高速スピンドルモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07143717A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100942437B1 (ko) * | 2008-03-31 | 2010-02-17 | (주)마이크로엔엑스 | 브러시리스 모터 |
| WO2023085361A1 (ja) * | 2021-11-12 | 2023-05-19 | Ｄｇｓｈａｐｅ株式会社 | スピンドルユニットおよび切削加工機 |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP31127993A patent/JPH07143717A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100942437B1 (ko) * | 2008-03-31 | 2010-02-17 | (주)마이크로엔엑스 | 브러시리스 모터 |
| WO2023085361A1 (ja) * | 2021-11-12 | 2023-05-19 | Ｄｇｓｈａｐｅ株式会社 | スピンドルユニットおよび切削加工機 |
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