JPH10271870A - 同期リラクタンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置 - Google Patents
同期リラクタンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置Info
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- JPH10271870A JPH10271870A JP9069689A JP6968997A JPH10271870A JP H10271870 A JPH10271870 A JP H10271870A JP 9069689 A JP9069689 A JP 9069689A JP 6968997 A JP6968997 A JP 6968997A JP H10271870 A JPH10271870 A JP H10271870A
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- pattern
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速回転に適した取扱い容易な同期リラクタ
ンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置を提供す
る。 【解決手段】 固定子１３に発生した回転磁界により回
転子１１を回転させるに際して、検出器１９の光センサ
２３が回転子１１と一体で回転するシグナルリング２１
に設けられている固定子１３への給電用のパターンや回
転子１１の回転角度位置検用のパターンを読取って回転
子１１の回転角度位置に対応した電気信号を演算により
求めることなく直接発して回転子１１を回転させる。
ンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置を提供す
る。 【解決手段】 固定子１３に発生した回転磁界により回
転子１１を回転させるに際して、検出器１９の光センサ
２３が回転子１１と一体で回転するシグナルリング２１
に設けられている固定子１３への給電用のパターンや回
転子１１の回転角度位置検用のパターンを読取って回転
子１１の回転角度位置に対応した電気信号を演算により
求めることなく直接発して回転子１１を回転させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は同期リラクタンス
モータおよびその駆動方法並びに駆動装置に係り、さら
に詳しくは、高速で回転する回転子を有する同期リラク
タンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置に関す
るものである。
モータおよびその駆動方法並びに駆動装置に係り、さら
に詳しくは、高速で回転する回転子を有する同期リラク
タンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、同期リラクタンスモータ（以
下ＳＲＭと記す）は、 (1) 広域な回転数範囲でトルク特性が安定している。
下ＳＲＭと記す）は、 (1) 広域な回転数範囲でトルク特性が安定している。
【０００３】(2) 回転子における発熱が他の電動機に比
して少ない。
して少ない。
【０００４】(3) 回転子の構造が簡略で且つ堅牢であ
る。
る。
【０００５】(4) 超高速回転が可能である。
【０００６】等多くの有利な特性を有することが知られ
ており、実用化が望まれている。
ており、実用化が望まれている。
【０００７】一方、回転子は磁気異方性を有しており、
回転角度位置に合せて固定子が構成する磁界を制御する
必要があるため、ＳＲＭの駆動装置が使用されている。
このＳＲＭの駆動装置では、この装置を駆動させるため
に、回転子に連結されて回転子の角度位置を測定する回
転検出器やこの回転検出器からの信号を処理する演算回
路、およびこの演算回路によって作動する制御装置等が
設けられている。
回転角度位置に合せて固定子が構成する磁界を制御する
必要があるため、ＳＲＭの駆動装置が使用されている。
このＳＲＭの駆動装置では、この装置を駆動させるため
に、回転子に連結されて回転子の角度位置を測定する回
転検出器やこの回転検出器からの信号を処理する演算回
路、およびこの演算回路によって作動する制御装置等が
設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、回転子の回転が高速になる
と（分速２万回転以上）、前述のＳＲＭの駆動装置にお
ける演算速度が部分的に汎用の演算器の限界を超えてし
まい、駆動装置が正常に作動しなくなってＳＲＭのトル
ク低下や振動の発生等を生じるという問題がある。
うな従来の技術にあっては、回転子の回転が高速になる
と（分速２万回転以上）、前述のＳＲＭの駆動装置にお
ける演算速度が部分的に汎用の演算器の限界を超えてし
まい、駆動装置が正常に作動しなくなってＳＲＭのトル
ク低下や振動の発生等を生じるという問題がある。
【０００９】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、高速回転に適し、取
扱いが容易な同期リラクタンスモータおよびその駆動方
法並びに駆動装置を提供することにある。
術に着目してなされたものであり、高速回転に適し、取
扱いが容易な同期リラクタンスモータおよびその駆動方
法並びに駆動装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による発明の同期リラクタンスモータ
は、偶数個の極を有すると共に回転自在に支持された回
転子と、電流供給部から電流を供給されて前記回転子を
回転させるための回転磁界を発生する固定子と、前記回
転子に取付けられて一体的に回転すると共に回転子の回
転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対応す
べく形成されたパターンが設けられているシグナルリン
グと、固定子側に設けられ且つ前記シグナルリングのパ
ターンを読取ってパターンに対応する電気信号を演算す
ることなく前記電流供給部に直接発する検出器と、を備
えてなることを特徴とするものである。
めに、請求項１による発明の同期リラクタンスモータ
は、偶数個の極を有すると共に回転自在に支持された回
転子と、電流供給部から電流を供給されて前記回転子を
回転させるための回転磁界を発生する固定子と、前記回
転子に取付けられて一体的に回転すると共に回転子の回
転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対応す
べく形成されたパターンが設けられているシグナルリン
グと、固定子側に設けられ且つ前記シグナルリングのパ
ターンを読取ってパターンに対応する電気信号を演算す
ることなく前記電流供給部に直接発する検出器と、を備
えてなることを特徴とするものである。
【００１１】従って、固定子に発生した回転磁界により
回転子を回転させるに際して、検出器が回転子と一体で
回転するシグナルリングに設けられている上記パターン
を読取って回転子の回転角度位置に対応した電気信号を
演算することなく直接電流供給部に発して回転子を回転
させる。
回転子を回転させるに際して、検出器が回転子と一体で
回転するシグナルリングに設けられている上記パターン
を読取って回転子の回転角度位置に対応した電気信号を
演算することなく直接電流供給部に発して回転子を回転
させる。
【００１２】請求項２による発明の同期リラクタンスモ
ータは、請求項１記載のシグナルリングに設けられたパ
ターンが光を反射する反射材で形成され、前記読取り機
が発光部と受光部を有すると共に所定の角度をおいて設
けられた複数個の光センサであること、を特徴とするも
のである。
ータは、請求項１記載のシグナルリングに設けられたパ
ターンが光を反射する反射材で形成され、前記読取り機
が発光部と受光部を有すると共に所定の角度をおいて設
けられた複数個の光センサであること、を特徴とするも
のである。
【００１３】従って、回転子と一体で回転するシグナル
リングに設けられているパターンが光を反射する反射材
で形成されているので、光センサの発光部から発せられ
た光を反射させて、この反射光が受光部に受光される。
リングに設けられているパターンが光を反射する反射材
で形成されているので、光センサの発光部から発せられ
た光を反射させて、この反射光が受光部に受光される。
【００１４】請求項３による発明の同期リラクタンスモ
ータは、請求項１記載のシグナルリングに、前記回転子
の回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対
応すべく形成された周期関数から成るパターンと、前記
回転子の回転角度位置検出用の周期関数からなるパター
ンと、前記回転子の微小回転角度検出用のパターンと有
すること、を特徴とするものである。
ータは、請求項１記載のシグナルリングに、前記回転子
の回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対
応すべく形成された周期関数から成るパターンと、前記
回転子の回転角度位置検出用の周期関数からなるパター
ンと、前記回転子の微小回転角度検出用のパターンと有
すること、を特徴とするものである。
【００１５】従って、固定子への給電用のパターンと共
に、回転角度位置検出用のパターンから回転子の回転角
度位置を検出し、微小回転角度検出用のパターンから回
転子の微小回転を検出し、これらに基づく回転子の回転
制御を可能にする。
に、回転角度位置検出用のパターンから回転子の回転角
度位置を検出し、微小回転角度検出用のパターンから回
転子の微小回転を検出し、これらに基づく回転子の回転
制御を可能にする。
【００１６】請求項４による発明の同期リラクタンスモ
ータの駆動方法は、偶数個の極を有すると共に回転自在
に支持された回転子と、電流を供給されて前記回転子を
回転させるための回転磁界を発生する固定子とを有する
同期リラクタンスモータの駆動方法において、前記回転
子の回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に
対応すべく形成されたパターンを検出器により読取り、
この検出器により読取られた前記パターンに対応した信
号を演算することなく直接発し、この信号に基づいて固
定子の磁界を変化させること、を特徴とするものであ
る。
ータの駆動方法は、偶数個の極を有すると共に回転自在
に支持された回転子と、電流を供給されて前記回転子を
回転させるための回転磁界を発生する固定子とを有する
同期リラクタンスモータの駆動方法において、前記回転
子の回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に
対応すべく形成されたパターンを検出器により読取り、
この検出器により読取られた前記パターンに対応した信
号を演算することなく直接発し、この信号に基づいて固
定子の磁界を変化させること、を特徴とするものであ
る。
【００１７】従って、固定子に発生した回転磁界により
回転子を回転させるに際して、検出器が、上記パターン
を読取って回転子の回転角度位置に対応した電気信号を
直接発して固定子の磁界を変化させることにより回転子
を回転駆動する。
回転子を回転させるに際して、検出器が、上記パターン
を読取って回転子の回転角度位置に対応した電気信号を
直接発して固定子の磁界を変化させることにより回転子
を回転駆動する。
【００１８】請求項５による発明の同期リラクタンスモ
ータの駆動方法は、請求項４記載のパターンと共に設け
られた前記回転子の回転角度位置検出用のパターン及び
前記回転子の微小回転角度検出用のパターンを検出器に
より検出し、その信号に基づいて回転子の回転・停止を
制御すること、を特徴とするものである。
ータの駆動方法は、請求項４記載のパターンと共に設け
られた前記回転子の回転角度位置検出用のパターン及び
前記回転子の微小回転角度検出用のパターンを検出器に
より検出し、その信号に基づいて回転子の回転・停止を
制御すること、を特徴とするものである。
【００１９】従って、固定子への給電用のパターンと共
に、回転角度位置検出用のパターンから回転子の回転角
度位置を検出し、さらに微小回転角度検出用のパターン
から回転子の微小回転を検出し、これらに基づいて回転
子を回転を制御する。
に、回転角度位置検出用のパターンから回転子の回転角
度位置を検出し、さらに微小回転角度検出用のパターン
から回転子の微小回転を検出し、これらに基づいて回転
子を回転を制御する。
【００２０】請求項６による発明の同期リラクタンスモ
ータの駆動装置は、偶数個の極を有すると共に回転自在
に支持された回転子と、電力を供給されて前記回転子を
回転させるための回転磁界を発生する固定子とを有する
同期リラクタンスモータの駆動装置において、前記同期
リラクタンスモータに所望の動作を指令する動作指令部
と、この動作指令部からの指令に基づくと共に前記回転
子と一体で回転するシグナルリングに設けられ、回転子
の回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対
応すべく形成されたパターンを読込んだ光センサからの
信号を受けて演算することなく直接制御信号を発する制
御部と、この制御部からの信号を受けて固定子に所定の
回転磁界を発生させるべく電流を供給する電流供給部
と、を備えてなることを特徴とするものである。
ータの駆動装置は、偶数個の極を有すると共に回転自在
に支持された回転子と、電力を供給されて前記回転子を
回転させるための回転磁界を発生する固定子とを有する
同期リラクタンスモータの駆動装置において、前記同期
リラクタンスモータに所望の動作を指令する動作指令部
と、この動作指令部からの指令に基づくと共に前記回転
子と一体で回転するシグナルリングに設けられ、回転子
の回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対
応すべく形成されたパターンを読込んだ光センサからの
信号を受けて演算することなく直接制御信号を発する制
御部と、この制御部からの信号を受けて固定子に所定の
回転磁界を発生させるべく電流を供給する電流供給部
と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００２１】従って、動作指令部が所望の回転を指令
し、制御部が指令された回転を実行すべく、回転子と一
体で回転するシグナルリングに設けられているパターン
を光センサで読込んで回転子の回転角度位置に対応した
回転磁界を固定子に発生させるべく演算処理を行うこと
なく電流供給部を介して固定子に電流を供給する。
し、制御部が指令された回転を実行すべく、回転子と一
体で回転するシグナルリングに設けられているパターン
を光センサで読込んで回転子の回転角度位置に対応した
回転磁界を固定子に発生させるべく演算処理を行うこと
なく電流供給部を介して固定子に電流を供給する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。
面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】図１には、この発明に係る同期リラクタン
スモータ１の構造が示されている。この同期リラクタン
スモータ１は、主軸ヘッド３の内部の設けられており、
その出力軸である主軸５の先端（図１中下端）に例えば
工具を保持して高速度で回転させて加工を行うためのも
のである。
スモータ１の構造が示されている。この同期リラクタン
スモータ１は、主軸ヘッド３の内部の設けられており、
その出力軸である主軸５の先端（図１中下端）に例えば
工具を保持して高速度で回転させて加工を行うためのも
のである。
【００２４】主軸５は、主軸ヘッド３の内部における中
心に図１中上下方向に向けて設けられており、磁気軸受
７、９により回転自在に支持されている。この主軸５の
中央部分には主軸５と一体的な４極の同期リラクタンス
モータ（以後、４−ＳＲＭと記する）１の回転子１１が
設けられている。また、この回転子１１の外側における
主軸ヘッド３の内部には固定子１３が設けられており、
回転子１１を介して主軸５を高速で回転駆動するように
なっている。
心に図１中上下方向に向けて設けられており、磁気軸受
７、９により回転自在に支持されている。この主軸５の
中央部分には主軸５と一体的な４極の同期リラクタンス
モータ（以後、４−ＳＲＭと記する）１の回転子１１が
設けられている。また、この回転子１１の外側における
主軸ヘッド３の内部には固定子１３が設けられており、
回転子１１を介して主軸５を高速で回転駆動するように
なっている。
【００２５】主軸５における４−ＳＲＭ１の下方にはつ
ば１５が取付けられており、このつば１５は主軸ヘッド
３の内側に設けられている軸受９により回転自在に支承
されている。これにより、主軸５は主軸ヘッド３の長手
方向の移動を規制されて回転のみ可能になっている。
ば１５が取付けられており、このつば１５は主軸ヘッド
３の内側に設けられている軸受９により回転自在に支承
されている。これにより、主軸５は主軸ヘッド３の長手
方向の移動を規制されて回転のみ可能になっている。
【００２６】また、主軸ヘッド３の内部上端付近には、
検出器１９が設けられている。この検出器１９は、図１
中上端部に設けられて主軸５と一体で回転するシグナル
リング２１と、このシグナルリング２１の外周面２１Ａ
に対向して図２に示されているように、主軸ヘッド３の
内部に円周方向に所定間隔（ここでは６０°間隔）で設
けられている３個の光センサ２３、２５、２７を備えて
いる。
検出器１９が設けられている。この検出器１９は、図１
中上端部に設けられて主軸５と一体で回転するシグナル
リング２１と、このシグナルリング２１の外周面２１Ａ
に対向して図２に示されているように、主軸ヘッド３の
内部に円周方向に所定間隔（ここでは６０°間隔）で設
けられている３個の光センサ２３、２５、２７を備えて
いる。
【００２７】さらに、光センサ２３の上にはさらに２個
の光センサ２９、３１が設けられている。これらの光セ
ンサ２３、２５、２７、２９、３１は同軸落射式光電変
換器であって、自ら光を発すると共にシグナルリング２
１からの反射光を取込むものである。各光センサ２３、
２５、２７から発せられる光の巾（外周面２１Ａの周方
向の長さ）は例えば０．３ｍｍで、長さ（外周面２１Ａ
の軸方向の長さ）が図３に示されているように、Ｔ1 で
あり、光センサ２９、３１から発せられる光の巾は例え
ば０．３ｍｍで長さが各々Ｔ2 、Ｔ3 のものである。
の光センサ２９、３１が設けられている。これらの光セ
ンサ２３、２５、２７、２９、３１は同軸落射式光電変
換器であって、自ら光を発すると共にシグナルリング２
１からの反射光を取込むものである。各光センサ２３、
２５、２７から発せられる光の巾（外周面２１Ａの周方
向の長さ）は例えば０．３ｍｍで、長さ（外周面２１Ａ
の軸方向の長さ）が図３に示されているように、Ｔ1 で
あり、光センサ２９、３１から発せられる光の巾は例え
ば０．３ｍｍで長さが各々Ｔ2 、Ｔ3 のものである。
【００２８】図３を参照するに、前記シグナルリング２
１の外周面２１Ａにおける前記光センサ２３、２５、２
７、２９、３１に対向する位置には、回転子１１の角度
位置に対して所定の位相関係を有するそれぞれ特有の周
期的なパターンＡ、Ｂ、Ｃが設けられている。これらの
パターンＡ、Ｂ、Ｃは、図３中ハッチングで示す部分は
光を反射する反射面３３であり、その他の部分は光を吸
収する例えば電解酸化クロームメッキ膜等からなる吸収
面３５となっている。
１の外周面２１Ａにおける前記光センサ２３、２５、２
７、２９、３１に対向する位置には、回転子１１の角度
位置に対して所定の位相関係を有するそれぞれ特有の周
期的なパターンＡ、Ｂ、Ｃが設けられている。これらの
パターンＡ、Ｂ、Ｃは、図３中ハッチングで示す部分は
光を反射する反射面３３であり、その他の部分は光を吸
収する例えば電解酸化クロームメッキ膜等からなる吸収
面３５となっている。
【００２９】すなわち、シグナルリング２１の外周面２
１Ａの下段には光センサ２３、２５、２７に対向すべく
高さＴ1 内に納められたパターンＡが形成され、中段に
は光センサ２９に対向すべく高さＴ2 内に納められたパ
ターンＢが形成され、さらに上段には光センサ３１に対
向すべく高さＴ3 内に納められたパターンＣが形成され
ている。例えば、パターンＡはsin ２θ、パターンＢは
sin θ、パターンＣはsin αθ（ここで、αは１０〜５
００程度）等の周期関数で示される形状を有している。
１Ａの下段には光センサ２３、２５、２７に対向すべく
高さＴ1 内に納められたパターンＡが形成され、中段に
は光センサ２９に対向すべく高さＴ2 内に納められたパ
ターンＢが形成され、さらに上段には光センサ３１に対
向すべく高さＴ3 内に納められたパターンＣが形成され
ている。例えば、パターンＡはsin ２θ、パターンＢは
sin θ、パターンＣはsin αθ（ここで、αは１０〜５
００程度）等の周期関数で示される形状を有している。
【００３０】従って、主軸５の回転に伴ってシグナルリ
ング２１が回転すると、各光センサ２３、２５、２７は
それぞれＡ0 sin ２θ、Ａ0 sin （２θ−１２０）、Ａ
0 sin （２θ−２４０）の形状の電気信号が得られ、ま
た光センサ２９、３１はそれぞれＢ0 sin θ、Ｃ0 sin
αθの形状の電気信号が得られる。
ング２１が回転すると、各光センサ２３、２５、２７は
それぞれＡ0 sin ２θ、Ａ0 sin （２θ−１２０）、Ａ
0 sin （２θ−２４０）の形状の電気信号が得られ、ま
た光センサ２９、３１はそれぞれＢ0 sin θ、Ｃ0 sin
αθの形状の電気信号が得られる。
【００３１】以上のようにして検出器１９により得られ
た電気信号を、信号Ｒ（光センサ２３）、Ｓ（光センサ
２５）、Ｔ（光センサ２７）、β（光センサ２９）、γ
（光センサ３１）と示すと、信号Ｒ、Ｓ、Ｔは３相交流
を形成し、信号βは主軸５の回転角度位置を、信号γは
主軸５の微小回転角度を示す信号となる。
た電気信号を、信号Ｒ（光センサ２３）、Ｓ（光センサ
２５）、Ｔ（光センサ２７）、β（光センサ２９）、γ
（光センサ３１）と示すと、信号Ｒ、Ｓ、Ｔは３相交流
を形成し、信号βは主軸５の回転角度位置を、信号γは
主軸５の微小回転角度を示す信号となる。
【００３２】図４には、小型の４−ＳＲＭ１に適する駆
動装置３７が示されている。この駆動装置３７では、動
作指令部３９に制御部４１が接続されており、制御部４
１には電流供給部である電流アンプ４３を介して前述の
４−ＳＲＭ１が接続されている。従って、動作指令部３
９の指令により制御部４１が電流アンプ４３を介して回
路Ｕ、Ｖ、Ｗに流れる３相交流の位相を変えることによ
り、４−ＳＲＭ１は反転や制動等の所望の動作を行うこ
とになる。
動装置３７が示されている。この駆動装置３７では、動
作指令部３９に制御部４１が接続されており、制御部４
１には電流供給部である電流アンプ４３を介して前述の
４−ＳＲＭ１が接続されている。従って、動作指令部３
９の指令により制御部４１が電流アンプ４３を介して回
路Ｕ、Ｖ、Ｗに流れる３相交流の位相を変えることによ
り、４−ＳＲＭ１は反転や制動等の所望の動作を行うこ
とになる。
【００３３】図５を併せて参照するに、前記回路Ｕ、
Ｖ、Ｗに所定値の電流が流れると、回路Ｕ、Ｖ、Ｗにそ
れぞれ連結しているコイルＵC 、ＶC 、ＷC にも所定値
の電流が流れる。このため、コイルＵC 、ＶC 、ＷC の
近辺に磁束４５を有する磁界が発生し、磁束４５の密度
が高い密束部４７を発生させるため主軸５と一体である
回転子１１の突起部４９が密束部４７に引き付けられ、
動作指令部３９により密束部４７を回転子１１の回転と
切離して所定位置に固定すれば、回転子１１は停止し、
密束部４７を回転子１１の回転と共に移動させれば、回
転子１１は回転を続ける。
Ｖ、Ｗに所定値の電流が流れると、回路Ｕ、Ｖ、Ｗにそ
れぞれ連結しているコイルＵC 、ＶC 、ＷC にも所定値
の電流が流れる。このため、コイルＵC 、ＶC 、ＷC の
近辺に磁束４５を有する磁界が発生し、磁束４５の密度
が高い密束部４７を発生させるため主軸５と一体である
回転子１１の突起部４９が密束部４７に引き付けられ、
動作指令部３９により密束部４７を回転子１１の回転と
切離して所定位置に固定すれば、回転子１１は停止し、
密束部４７を回転子１１の回転と共に移動させれば、回
転子１１は回転を続ける。
【００３４】また、図４に示されているように、信号
Ｒ、Ｓ、Ｔを回路Ｘ、Ｙ、Ｚを介して制御部４１に伝達
し、信号Ｒ、Ｓ、Ｔが各々回路Ｈ、Ｉ、Ｊを通ると、電
流アンプ４３から電流Ｕ、Ｖ、Ｗが流れて４−ＳＲＭ１
は正回転する。また、制御部４１により切換えられて信
号Ｒ、Ｓ、Ｔがそれぞれ回路Ｈ、Ｊ、Ｉを通ると逆回転
する。
Ｒ、Ｓ、Ｔを回路Ｘ、Ｙ、Ｚを介して制御部４１に伝達
し、信号Ｒ、Ｓ、Ｔが各々回路Ｈ、Ｉ、Ｊを通ると、電
流アンプ４３から電流Ｕ、Ｖ、Ｗが流れて４−ＳＲＭ１
は正回転する。また、制御部４１により切換えられて信
号Ｒ、Ｓ、Ｔがそれぞれ回路Ｈ、Ｊ、Ｉを通ると逆回転
する。
【００３５】光センサ２９からの回転子１１の回転角度
位置に対応した値を有する信号βおよび光センサ３１か
らの回転子１１の細かい回転角度位置に対応した値を有
する信号γが制御部４１に送られて回転子１１の回転角
度位置が測定されるので、前述のようにして回路Ｕ、
Ｖ、Ｗの直流電流を制御して動作指令部３９によって指
示された所定の回転角度位置に回転子１１を固定するこ
とができる。
位置に対応した値を有する信号βおよび光センサ３１か
らの回転子１１の細かい回転角度位置に対応した値を有
する信号γが制御部４１に送られて回転子１１の回転角
度位置が測定されるので、前述のようにして回路Ｕ、
Ｖ、Ｗの直流電流を制御して動作指令部３９によって指
示された所定の回転角度位置に回転子１１を固定するこ
とができる。
【００３６】ここで、信号δは信号βまたは信号γから
得られる回転子１１の回転速度信号を電流アンプ４３に
伝達するものであり、これにより電流アンプ４３の増幅
率を制御して回転子１１の回転速度を調整するのに用い
られる。
得られる回転子１１の回転速度信号を電流アンプ４３に
伝達するものであり、これにより電流アンプ４３の増幅
率を制御して回転子１１の回転速度を調整するのに用い
られる。
【００３７】なお、図６に示されているように、回転子
１１の突起部４９は磁界の密束部４７に引き付けられて
矢印の方向に回転するが、４−ＳＲＭ１の場合、３０°
程度の回転角度差φが設けられており、磁界の密束部４
７が突起部４９に先行して移動して回転子１１を回転さ
せるようになっている。
１１の突起部４９は磁界の密束部４７に引き付けられて
矢印の方向に回転するが、４−ＳＲＭ１の場合、３０°
程度の回転角度差φが設けられており、磁界の密束部４
７が突起部４９に先行して移動して回転子１１を回転さ
せるようになっている。
【００３８】以上、電流アンプ４３を中心とした小型の
４−ＳＲＭ１に対する駆動装置３７について説明した
が、出力が増大してくると電力損失が増大すると共に使
用できる回路素子が制限されるので、前述のような駆動
装置３７では不都合が生じてくる。
４−ＳＲＭ１に対する駆動装置３７について説明した
が、出力が増大してくると電力損失が増大すると共に使
用できる回路素子が制限されるので、前述のような駆動
装置３７では不都合が生じてくる。
【００３９】このため、電流供給部として高速スイッチ
ング素子を使用したパルス巾変調（以後ＰＷＭという）
制御による駆動装置３７が用いられる。すなわち、前述
の駆動装置３７における電流アンプ４３に代わってＰＷ
Ｍ制御のインバータが用いられる。この際、光センサ３
１から得られる信号γを用いて回転子１１が１回転する
間に１０〜５００個のパルスを発生させ、光センサ２
３、２５、２７から得られる信号Ｒ、Ｓ、Ｔの大きさか
らインバータに発生する大電流のパルス巾を調整する。
また、信号Ｒ、Ｓ、Ｔの正負により回路Ｕ、Ｖ、Ｗの電
流の方向を変えるようにしたものである。
ング素子を使用したパルス巾変調（以後ＰＷＭという）
制御による駆動装置３７が用いられる。すなわち、前述
の駆動装置３７における電流アンプ４３に代わってＰＷ
Ｍ制御のインバータが用いられる。この際、光センサ３
１から得られる信号γを用いて回転子１１が１回転する
間に１０〜５００個のパルスを発生させ、光センサ２
３、２５、２７から得られる信号Ｒ、Ｓ、Ｔの大きさか
らインバータに発生する大電流のパルス巾を調整する。
また、信号Ｒ、Ｓ、Ｔの正負により回路Ｕ、Ｖ、Ｗの電
流の方向を変えるようにしたものである。
【００４０】以上の結果から、前述のような駆動装置３
７を用いると、検出器１９により得られる電気信号を演
算処理することなく回路Ｕ、Ｖ、Ｗに電流を供給できる
ので、分速２万回転を超えるような高速回転の場合にも
従来のように演算処理が遅れて乱調になることがなく、
安定した高速回転を実現できる。
７を用いると、検出器１９により得られる電気信号を演
算処理することなく回路Ｕ、Ｖ、Ｗに電流を供給できる
ので、分速２万回転を超えるような高速回転の場合にも
従来のように演算処理が遅れて乱調になることがなく、
安定した高速回転を実現できる。
【００４１】次に、図７を参照するに、４極回転子５１
の別の例が示されている。この回転子５１の各極は薄い
非磁性体５３と強磁性体５５を交互に層状に重ねて、外
側に非磁性体のアウターピース５７を接合したものであ
り、高温高圧焼結加工（ＨＩＰ処理）により成形した後
に精密機械加工を行って作製されたものである。
の別の例が示されている。この回転子５１の各極は薄い
非磁性体５３と強磁性体５５を交互に層状に重ねて、外
側に非磁性体のアウターピース５７を接合したものであ
り、高温高圧焼結加工（ＨＩＰ処理）により成形した後
に精密機械加工を行って作製されたものである。
【００４２】実際に、前述のような断面を有し、外形１
１０（ｍｍ）の４−ＳＲＭを用いて、分速４万回転の高
速回転速度で７ＫＷの出力を得ることができた。
１０（ｍｍ）の４−ＳＲＭを用いて、分速４万回転の高
速回転速度で７ＫＷの出力を得ることができた。
【００４３】なお、このような回転子１１を用いると共
に、シグナルリング２１の外周面に設けられた外周面を
１０〜５００等分するパターンＣから得られる光センサ
３１の信号Ｐを電気的に内挿分割することにより外周面
を１万以上に等分して回転軸の回転角度位置を高精度に
計測することができるものを用いれば、主軸５に装着さ
れるバイトのような工具の回転角度位置および主軸５の
回転平面内における二次元位置を制御することができる
ので、非円筒の穴加工や非球面加工等が容易に行われる
ようになる。
に、シグナルリング２１の外周面に設けられた外周面を
１０〜５００等分するパターンＣから得られる光センサ
３１の信号Ｐを電気的に内挿分割することにより外周面
を１万以上に等分して回転軸の回転角度位置を高精度に
計測することができるものを用いれば、主軸５に装着さ
れるバイトのような工具の回転角度位置および主軸５の
回転平面内における二次元位置を制御することができる
ので、非円筒の穴加工や非球面加工等が容易に行われる
ようになる。
【００４４】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態においては、４極のＳＲＭについて説明した
が、４以上の偶数極を有するＳＲＭに適用することがで
きる。
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態においては、４極のＳＲＭについて説明した
が、４以上の偶数極を有するＳＲＭに適用することがで
きる。
【００４５】また、前述の実施の形態においては、工具
を主として高速回転させて加工を行う加工具に適用した
場合について説明したが、その他種々の用途に使用する
ことができるものである。
を主として高速回転させて加工を行う加工具に適用した
場合について説明したが、その他種々の用途に使用する
ことができるものである。
【００４６】また、シグナルリング２１に設けるパター
ンとして、正弦波を利用した形状を例として説明した
が、類似の周期関数を用いてもよいし、特にパターンＣ
においては加工が容易なバーコード状のパターンとする
こともできる。あるいは、回転数が分速１０万回転を超
える場合で単なる回転のみの原動機として使用するため
回転子１１の回転角度位置を制御する必要がない場合に
は、パターンＣとして簡単なsin １０θ等の関数を用い
ることができる。
ンとして、正弦波を利用した形状を例として説明した
が、類似の周期関数を用いてもよいし、特にパターンＣ
においては加工が容易なバーコード状のパターンとする
こともできる。あるいは、回転数が分速１０万回転を超
える場合で単なる回転のみの原動機として使用するため
回転子１１の回転角度位置を制御する必要がない場合に
は、パターンＣとして簡単なsin １０θ等の関数を用い
ることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よる同期リラクタンスモータでは、固定子に発生した回
転磁界により回転子を回転させるに際して、検出器が回
転子と一体で回転するシグナルリングの外周面に設けら
れている固定子への給電用のパターンを読取って回転子
の回転角度位置に対応した電気信号を演算により求める
ことなく直接発するので、回転子が高速回転する場合で
も演算処理が遅れて乱調になることが防止できる。
よる同期リラクタンスモータでは、固定子に発生した回
転磁界により回転子を回転させるに際して、検出器が回
転子と一体で回転するシグナルリングの外周面に設けら
れている固定子への給電用のパターンを読取って回転子
の回転角度位置に対応した電気信号を演算により求める
ことなく直接発するので、回転子が高速回転する場合で
も演算処理が遅れて乱調になることが防止できる。
【００４８】請求項２の発明による同期リラクタンスモ
ータでは、回転子と一体で回転するシグナルリングに設
けられているパターンが光を反射する反射材で形成され
ており、光センサの発光部から発せられた光を反射し
て、この反射光が受光部に受光されるので、確実にパタ
ーンを読取ることができる。
ータでは、回転子と一体で回転するシグナルリングに設
けられているパターンが光を反射する反射材で形成され
ており、光センサの発光部から発せられた光を反射し
て、この反射光が受光部に受光されるので、確実にパタ
ーンを読取ることができる。
【００４９】請求項３の発明による同期リラクタンスモ
ータでは、固定子への給電用のパターンと共に、回転角
度位置検出用のパターンから回転子の回転角度位置を検
出し、微小回転検出用のパターンから回転子の微小回転
角度を検出するので、回転子の角度位置に対応した制御
を行なうことができる。
ータでは、固定子への給電用のパターンと共に、回転角
度位置検出用のパターンから回転子の回転角度位置を検
出し、微小回転検出用のパターンから回転子の微小回転
角度を検出するので、回転子の角度位置に対応した制御
を行なうことができる。
【００５０】請求項４の発明による同期リラクタンスモ
ータの駆動方法では、固定子に発生した回転磁界により
回転子を回転させるに際して、検出器が固定子への給電
用のパターンを読取って回転子の回転角度位置に対応し
た電気信号を発して演算処理することなく直接固定子の
磁界を変化させることにより回転子を回転駆動するの
で、回転子の回転が高速になっても演算処理が遅れるこ
とがなく、高速且つ安定した回転が可能になる。
ータの駆動方法では、固定子に発生した回転磁界により
回転子を回転させるに際して、検出器が固定子への給電
用のパターンを読取って回転子の回転角度位置に対応し
た電気信号を発して演算処理することなく直接固定子の
磁界を変化させることにより回転子を回転駆動するの
で、回転子の回転が高速になっても演算処理が遅れるこ
とがなく、高速且つ安定した回転が可能になる。
【００５１】請求項５の発明による同期リラクタンスモ
ータの駆動方法では、固定子への給電用のパターンと共
に、回転角度位置検出用のパターンから回転子の回転角
度位置を検出し、さらに微小回転角度検出用のパターン
から回転子の微小回転角度を検出するので、回転子の回
転角度に対応した制御を行うことができる。
ータの駆動方法では、固定子への給電用のパターンと共
に、回転角度位置検出用のパターンから回転子の回転角
度位置を検出し、さらに微小回転角度検出用のパターン
から回転子の微小回転角度を検出するので、回転子の回
転角度に対応した制御を行うことができる。
【００５２】請求項６の発明による同期リラクタンスモ
ータの駆動装置では、動作指令部が所望の回転を指令
し、制御部が指令された回転を実行すべく、回転子と一
体で回転するシグナルリングの外周面に設けられている
パターンを光センサで読込んで回転子の回転角度位置に
対応した回転磁界を固定子に発生させるべく演算処理す
ることなく電流供給部を介して固定子に電流を供給する
ので、高速回転時においても演算処理の遅れから乱調と
なることが防止できる。
ータの駆動装置では、動作指令部が所望の回転を指令
し、制御部が指令された回転を実行すべく、回転子と一
体で回転するシグナルリングの外周面に設けられている
パターンを光センサで読込んで回転子の回転角度位置に
対応した回転磁界を固定子に発生させるべく演算処理す
ることなく電流供給部を介して固定子に電流を供給する
ので、高速回転時においても演算処理の遅れから乱調と
なることが防止できる。
【図１】この発明に係る同期リラクタンスモータを示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１中II−II線に沿った断面図である。
【図３】シグナルリングの外周面に形成されているパタ
ーンを示す展開図である。
ーンを示す展開図である。
【図４】この発明に係る同期リラクタンスモータの駆動
装置を示す回路図である。
装置を示す回路図である。
【図５】４極同期リラクタンスモータの横断面図であ
る。
る。
【図６】４極同期リラクタンスモータの横断面図であ
る。
る。
【図７】４極同期リラクタンスモータの回転子の別の例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ 同期リラクタンスモータ １１ 回転子 １３ 固定子 １９ 検出器 ２１ シグナルリング ２３、２５、２７、２９、３２ 光センサ ３７ 駆動装置 ３９ 動作指令部 ４１ 制御部 ４３ 電流アンプ（電流供給部） Ａ、Ｂ、Ｃ パターン
Claims (6)
- 【請求項１】 偶数個の極を有すると共に回転自在に支
持された回転子と、電流供給部から電流を供給されて前
記回転子を回転させるための回転磁界を発生する固定子
と、前記回転子に取付けられて一体的に回転すると共に
回転子の回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電
源に対応すべく形成されたパターンが設けられているシ
グナルリングと、固定子側に設けられ且つ前記シグナル
リングのパターンを読取ってパターンに対応する電気信
号を演算することなく前記電流供給部に直接発する検出
器と、を備えてなることを特徴とする同期リラクタンス
モータ。 - 【請求項２】 前記シグナルリングに設けられたパター
ンが光を反射する反射材で形成され、前記検出器が発光
部と受光部を有すると共に所定の角度をおいて設けられ
た複数個の光センサであること、を特徴とする請求項１
記載の同期リラクタンスモータ。 - 【請求項３】 前記シグナルリングには、前記回転子の
回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対応
すべく形成された周期関数から成るパターンと、前記回
転子の回転角度位置検出用の周期関数からなるパターン
と、前記回転子の微小回転角度検出用のパターンとを有
すること、を特徴とする請求項１記載の同期リラクタン
スモータ。 - 【請求項４】 偶数個の極を有すると共に回転自在に支
持された回転子と、電流を供給されて前記回転子を回転
させるための回転磁界を発生する固定子とを有する同期
リラクタンスモータの駆動方法において、前記回転子の
回転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対応
すべく形成されたパターンを検出器により読取り、この
検出器により読取られた前記パターンに対応した信号を
演算することなく直接発し、この信号に基づいて固定子
の磁界を変化させること、を特徴とする同期リラクタン
スモータの駆動方法。 - 【請求項５】 前記パターンと共に設けられた前記回転
子の回転角度位置検出用のパターン及び前記回転子の微
小回転角度検出用のパターンを検出器により検出し、そ
の信号に基づいて回転子の回転・停止を制御すること、
を特徴とする請求項４記載の同期リラクタンスモータの
駆動方法。 - 【請求項６】 偶数個の極を有すると共に回転自在に支
持された回転子と、電流を供給されて前記回転子を回転
させるための回転磁界を発生する固定子とを有する同期
リラクタンスモータの駆動装置において、前記同期リラ
クタンスモータに所望の動作を指令する動作指令部と、
この動作指令部からの指令に基づくと共に前記回転子と
一体で回転するシグナルリングに設けられ、回転子の回
転角度位置に応じて前記固定子へ供給する電流に対応す
べく形成されたパターンを読込んだ光センサからの信号
を受けて演算することなく直接制御信号を発する制御部
と、この制御部からの信号を受けて固定子に所定の回転
磁界を発生させるべく電流を供給する電流供給部と、を
備えてなることを特徴とする同期リラクタンスモータの
駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9069689A JPH10271870A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 同期リラクタンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9069689A JPH10271870A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 同期リラクタンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271870A true JPH10271870A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13410100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9069689A Pending JPH10271870A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 同期リラクタンスモータおよびその駆動方法並びに駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10271870A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5406406B1 (ja) * | 2013-07-03 | 2014-02-05 | 武雄 岩井 | 磁気誘導定磁極回転子モータ |
| JP5522873B1 (ja) * | 2013-11-23 | 2014-06-18 | 武雄 岩井 | 磁気誘導定磁極回転子モータ |
| JP5632103B1 (ja) * | 2014-02-04 | 2014-11-26 | 武雄 岩井 | 磁気誘導定磁極回転子モータ |
| WO2019219599A1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus and method for detecting angular position of rotary element |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP9069689A patent/JPH10271870A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5406406B1 (ja) * | 2013-07-03 | 2014-02-05 | 武雄 岩井 | 磁気誘導定磁極回転子モータ |
| JP5522873B1 (ja) * | 2013-11-23 | 2014-06-18 | 武雄 岩井 | 磁気誘導定磁極回転子モータ |
| JP5632103B1 (ja) * | 2014-02-04 | 2014-11-26 | 武雄 岩井 | 磁気誘導定磁極回転子モータ |
| WO2015118700A1 (ja) * | 2014-02-04 | 2015-08-13 | 武雄 岩井 | 磁気誘導定磁極回転子モータ |
| US9762170B2 (en) | 2014-02-04 | 2017-09-12 | Takeo Iwai | Magnetic induction fixed magnetic pole rotor motor |
| WO2019219599A1 (en) * | 2018-05-17 | 2019-11-21 | Robert Bosch Gmbh | Apparatus and method for detecting angular position of rotary element |
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