JPS622842A - 軸方向空隙型モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、巻取機や、産業用ロボット、ＮＣ工作機およ
び各種自動機等に用いられる軸方向空隙型モータに関す
るものである。

従来の技術 従来の産業用サーボモータでは、シリンダー型および軸
方向空隙型どちらにおいても、永久磁石の磁気特性のバ
ラツキおよび空隙の機械寸法のバラツキによるパーミア
ンス係数のバラツキにより磁束量が変化するため、トル
ク−電流特性に±１０％程度のバラツキがある。

速度制御および位置制御に使用する場合は、ドライバー
と安価で小形なセンサーの働きにより、モータのトルク
−電流特性にバラツキがあっても正確な制御が可能であ
る。

しかし、トルク制御に使用する場合は、非常に高価で大
形なトルクセンサーを使用する必要がある。また、電流
を制御してトルクを制御する方法もあるが、モータのト
ルク−電流特性にバラツキがあるため、正確なトルク制
御は困難である。

第５図に軸方向空隙型モータの従来例を示す。

１は巻線を樹脂でモールド成形した円盤形電機子で、整
流子２と共にモータ軸３に取付けられ、回転子を構成し
ている。４は整流子２に摺動接触するブラシ、５はブラ
シホルダ、６，７は固定子を構成する磁性体より成る一
対のブラケットで、その内面には軸方向の空隙を介して
電機子１に対向する永久磁石８，９が固着されている。

１０はフレームで、ネジ１１．１２にてブラケット６．
７と結合している。１３．１４は玉軸受である。

１５．１６は電機子１を永久磁石８と永久磁石９の空隙
内の適切な位置に固定するためのシムである。

以上の構成において、空隙寸法Ｌｇには、フレーム１０
．ブラケット６．７、永久磁石８，９の機械寸法のバラ
ツキが累積され、永久磁石８，９の磁気特性にもバラツ
キがあるため、円盤形電機子１に鎖交する磁束量が変化
し、モータのトルク−電流特性には±１０％程度のバラ
ツキが生じる。

発明が解決しようとする問題点 以上の如〈従来のモータでは、トルク−電流特性のバラ
ツキが大きく、モータに流れる電流を制御することでは
、トルクを正確に制御することができないという欠点が
あった。

本発明の目的は、モータのトルク−電流特性のバラツキ
を小さくシ、モータに流れる電流を正確に制御すること
により、トルクを正確に制御できる安価で小形なモータ
を提供することである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するため本発明は、固定子と回転子間の
磁気回路の空隙寸法を調整する空隙寸法調整機構を設け
たものである。

作用 モータのトルク−電流特性のバラツキの主な原因は次の
二つである。

■　空隙の機械的寸法のバラツキ ■　永久磁石の磁気特性のバラツキ 空隙の機械的寸法のバラツキについては、空隙寸法調整
機構により直接調整することができる。

また、永久磁石の磁気特性のバラツキについても、空隙
寸法調整機構の下記作用により、調整することができる
。

永久磁石の磁束密度Ｂｄは、第３図に示すように減磁曲
線とパーミアンス線との交点で決まる。

このパーミアンス線の傾きＢ　ｄ／Ｈｄをパーミアンス
係数と言い、（１）式で表される。

へｍ：永久磁石の断面積 Ｌｍ：永久磁石長 へｇ：空隙の断面積 Ｌｇ：空隙長 （１）式より明らかなように、空隙寸法Ｌｇを調整すれ
ば、パーミアンス係数Ｂｄ／Ｈｄを調整することができ
る。このため、第３図に示すように、永久磁石の磁石特
性のバラツキにより減磁曲線にａ、ｂとバラツキが生じ
ても、パーミアンス係数Ｂ　ｄ／Ｈｄを調整しパーミア
ンス線をＡ、Ｂと変えれば、永久磁石の磁束密度Ｂｄを
一定に調整することができる。以上の作用により、空隙
寸法を調整することにより、永久磁石の磁気特性のバラ
ツキも調整することができる。

実施例 第１図に本発明を直流モータに実施した実施例を示す。

■は巻線を樹脂でモールド成形した無鉄心円盤形電機子
、２は整流子、３はモータ軸、４はブラシ、５はブラシ
ホルダ、６，７は固定子を構成するブラケット、８．９
はブラケット６．７に固着した永久磁石、１０はフレー
ム、１１．１２はブラケット６．７をフレーム１０に取
付けるネジ、１３．１４は玉軸受、１５．１６はシムで
、これらは従来の構成と基本的に同じである。１７はフ
レーム１０とブラケット７の間に挿入されたスペーサで
、空隙寸法調整機構を構成する。第２図に示すように、
スペーサ１７はフレーム１０とブラケ９［・７の間隔を
Ｏから２ｅの範囲で調整することができる。その結果、
永久磁石８と永久磁石９の空隙寸法Ｌｇは下記の寸法範
囲で調整することができる。

Ｌｇ＝Ｌ±ｅ ここでＬはスペーサ１７の幅がｅに調整された場合の空
隙寸法である。１５と１６は電機子１を永久磁石８と永
久磁石９の空隙内の適切な位置に固定するシムである。

本モータは、一度スペーサ１７の幅をｅで組立て、トル
ク−電流特性を測定し、そのバラツキに応じてスペーサ
１７の幅を増減させて、トルク−電流特性を所定の値に
調整する。

上記構成により、モータのトルク−電流特性の精度を±
１％程度まで向上させることができる。

実施例に示した無鉄心円盤形電機子をもつモータのトル
ク−電流特性は、第４図に示すように非常に良い直線性
をもっている。このため、広いトルク範囲において、０
式を用いて、電流を制御することでトルクを制御するこ
とができる。

Ｔ＝Ｋｔ　（１−１ｏ）　　　　　　−（２）Ｔ：出力
トルク Ｋｔ：トルク定数 １：負荷電流 Ｉｏ；無負荷電流 トルク定数Ｋｔは、モータのトルク−電流特性を表す定
数であり、トルク−電流特性のバラツキが１％程度であ
れば、トルク定数に’ｔのバラツキも１％程度となる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば、高価で
大形なトルクセンサーを使用せずに、安価で小形なトル
ク制御が可能となる。

本発明による軸方向空隙型モータの特性は、バラツキが
非常に小さいため、一つのシステムで多くのモータを使
用する場合でも、個々の調整は不用となる。また、メン
テナンスのためモータを交換した場合でも、再調整が不
用となる。

以上の理由により、張力制御をする巻取機などトルクを
制御する必要のある産業用サーボモータにおいては、本
発明の実用的効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の軸方向空隙型モータの断面図
、第２図は第１図のスペーサ部の拡大断面図、第３図は
永久磁石の減磁特性曲線図、第４図はトルク−電流特性
図、第５図は従来の軸方向空隙型モータの断面図である
。 １・・・・・・円盤形電機子、６，７・・・・・・ブラ
ケット、８．９・・・・・・永久磁石、１０・・・・・
・フレーム、１７・・・・・・スペーサ。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第　３　図 ！塘 東 宏 戊

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定子と回転子を軸方向の空隙を介して対向配置
   し、かつ、この固定子と回転子間の磁気回路の空隙寸法
   を調整する空隙寸法調整機構を設けた軸方向空隙型モー
   タ。
2. （２）回転子は無鉄心の円盤形電機子より成り、前記無
   鉄心円盤形電機子の両側に一対の固定子を有し、該一対
   の固定子の少なくとも一方に永久磁石を固着し、該一対
   の固定子のうち少なくとも一方が空隙寸法を調整可能に
   した空隙寸法調整機構を備えた特許請求の範囲第１項記
   載の軸方向空隙型モータ。
3. （３）一対の固定子は、独立したフレームあるいは少な
   くとも一方の固定子と一体成形されたフレームにより支
   えられ、前記フレームと前記固定子の間に、一対の固定
   子間の空隙寸法を調整するスペーサよりなる空隙寸法調
   整機構を設けた特許請求の範囲第２項記載の軸方向空隙
   型モータ。