JPS62500140A - 同期サ−ボモ−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】 同期サーボ［−タ この発明は、スロットが設置すられる［Ｕ定了鉄心、およびそこに冒かれる巻線 をイ」する固定子、ならびに（！ｉ］転了転心鉄心よび回転子鉄心に取付けられ 、かつ固定子；ス心と回転ｒ鉄心どの間のエアギＡ７ツブに位置決めされる永久 磁石の形の！ｆＩｌ！磁極をイアする回転子を備える種類の同期サーボモータに 関Ｊるものである。

このＥｆｉ類の同ｉ１４ナーボ℃−夕は、一般にリラクタンス１〜ルクまたはリ ラクタンスコギング（ＣＯｇ（ｌｉｌｌｇ）と呼ばれる問題を生じさせ、その問 題は、一方では永久１ｉｆｔ極と、他方では固定子鉄心の間にある歯との間の磁 気相互作用によって生じる。この磁気相互作用は、固定子巻線の電流の流れから 完全に独立しＴ：　３３す、かつそれゆえに電流がそこを介して通過しないとき でさえ存在するが、回転子が固定子で回転されるどき、回転子に、変動している またはゆらゆらする１−ルクを生じさせ、このトルク変動は、回転子巻線に電流 によって発生される駆動トルクに・ｒねられる。実際の事実で１よ、電流が固定 子巻線を流れないどぎ、回転子は、回転子がとろうとする多くの好ましい位置を 示し、この数は、モータの楡の数に依存している。この現象によって、［−夕１ ｊ、不規則に動き、かつその結果望ましいモータ速度から偏差が生じ、モータの 速度に対する影響の絶対的な大きさは、モータ速度と逆比例し、かつそれととも に低速度で特に顕茗である。その結果、リラクタンストルクまたはリラクタンス コギングは、非常に広い範囲の速度で、かつまた：１１塁′に低速度で、Ｊｔ常 に１１：確に駆動されることがＤＪ能て゛なりればならないサーボモータで、特 に重大な問題となる。

この問題を克服するために、巻線スロワ１へのない平？￥Ｊな固定子鉄心を用い ることににって、かつ固定子鉄心の平滑な内部表面上に固定子ざ線を置くことに よって、努力がされてさており、その巻線は、特定の谷Ｆ１１＆術の助【）で谷 かねる。しかしながら、この解決法で、固定子巻線（，１、固定子鉄心と回転子 鉄心との間のエアギャップの実質的な一部をとり、このことは、エアギャップが にり大ぎくされなければならず、その結果機械寸γ人の使用が不十分となる。リ ラクタンストルクを減じる他の公知の方法は、斜めスロットＪ３よび／または界 １１極を有するモータを設３１することである。これらの解決法のどららも、リ ラクタンストルクを許容ひきるほど減少するが、それら（ユ、他の欠点で妨げら れる。たとえば、永久磁石を用いるとき、斜めになった極を用いることは、機械 的に困難であり、かつ実行するのに比較的高価である。固定子巻線のために斜め スロワ１−を用いると、また、特にこのことは機械的になされるのが望ましいの で、固定子巻線の製造に関連していくつかの困難を生じさせる。

したがって、この発明の目的（よ、導入部で説明した種類のＪｉ′１期ザーボす −タを提供することであり、リラクタンス１〜ルクまた（よりラフタンスコギン グは、より簡単な、かつ製３じの局面から、今日まで可能であったほど高価でな い態様で、非常に減じられる。

この発明によるυ−ボモータを特徴とする特徴を、次の請求の範囲でｊホへる。

この発明を添付の図面に関連して、より詳細に説明する。

第１図−第６図は１発明の基本原理、イ５よびそのｔ′Ｅ利な実施例を図解する Ｉｔ’、！略図である。

第７図は、この発明によるサーボモータの永久！ｉ極の有利な実施例を概略的に 図解する。

第８図は、この発明に従って構成される４　、Ｉｆｉサーボ七−夕の概略の軸方 向断面図ひある。

第９図は、第８図のラインＩＸ　−ｆｆによる概略断面図である。

この発明の基本概念は、位置に対するいくつかの極の変位にあり、この変位は、 従来の態様でモータの峰をモータの周辺のまわりに均一に分布する代わりに、固 定子鉄心スロットのごツブの分数に対応する角度によって、一様な陽分布に対応 する。少なくとも、回転子磁極ビッヂのいくつか（ユ、こうしで、値３６０’／ ｐから偏差し、ここでｐ（よモータの極の数である。モータの極の少なくともい くつが（よ、回転子のまわりで、極の十分均一な分布に対応する位置から変位さ れまたはずらされるので、累なる極は、固定子鉄心のスロットおよび歯に関して 異なる位置を占め、それによって、全体で見られるとぎ、ｆｔ！ｉと固定子鉄心 のスロットおよび間にある歯との間の磁気相互作用を等化し、かつ前で論じたト ルク変動、いわゆるリラクタンスコギングまたはリラクタンストルクを、固定子 での回転子の回転で、減じる。この点で、可能であれば、様々な界磁極は、仝（ 均一な極の分布に対応する位置から、互いに異なる振幅の角の値だ（プずらされ または変位されるどき、最も良い結果が得られる。発明が基づく原理に従って構 成される４極モータの極の分布または位置決めを概略的に図解し、実線の矢印が 、極の直軸の方向を示し、一方破線は、極が均一に位置決めされる従来のモータ の対応でる方向を図解する第１図の助けを借りて、発明が基づく原理を説明する ことができる。第１図から見られるように、この発明の基本原理に従って構成さ れる４極モータの場合には、極の３つは、均一な極分布に対応りる位置から変位 され、極は、互いに異なる程度まで、かつ有利に１よｔ　／４．　ｔ　／２．　 Ｌｆ３よび３ｔ／４に対応する程度まで変位され、ここで１は、固定子鉄心のス ロットピッチである。極の調節の大きさは、こうして、ｋ−ｔ／Ｄとして示され ることができ、ここでｔ（ま固定子鉄心のスロットピッチＣあり、ｐはモータの 階数であり、かつｋはｐより大きく、かつ極の互いに異なるオフセラ１へ位置に 関して異なる大きさの整数である。理論上、これは、リラクタンス１ヘルクの減 少に関して最も可能＜≧結果を提供する。

しかしながら、第１図に図解される種類のモータ調節の場合には、回転子に作用 する磁力１よ釣合わさｉｆ、その結上大多数の場合、許容できない磁気の横向き の引張りが回転子に生じるのが見られよう。

しかしながら、この欠点は、４極、６１領、　３３よび８（にのモータに関して 、（れぞれ第２図、第３図および第４図ｔ、二図解されるｇ、様で極を変位する ことに、１つて避けられることがひぎる１、この発明のこの実施例では、２つの 正反対の極は、楡の分イ１１の完全な均一性に対応する位置から、ＩＬいに同じ 程度にかつＩ〕いに同じ方向に常に変位され、したがって４極モータの場合には 、１対の互いに正反対の極（よ、第２図に図解されるように、前記位置に関して 変位されへ６極よたは８＊を有するモータの場合には、２対または３対の極は、 それぞれ、第３図および第４図に示される。」：うに、ｌ）０記位置に対して変 位される。

各対の正反対の極が変位される程度は、右利に、ｋ・２ｔ／Ｉ’ｌの値に対応し 、ここでｔは固定子スロワ１〜のピッチであり、ｐは七−夕のル数であり、かつ ｋは＋３　／　２　、ｌ：り小さく、かつ変位される異なる極の対に対しで異な る整数である。。

第２図−第４図に例として図解される１１う）ホの極の位置は、モータのリラク タンストルクの望ましい減少に関して理論１最も良い結果を与えるが、十分満足 な結果は、多くの場合、４以上の極を組込む七−夕に関して幾分より簡単な態様 で達成されることができる。したがって、第５）図ｔｊよび第６図に図解される ように、それぞれの６極および８極モータの場合には、各文ｎの（÷は、十分均 一な極の分布に対応・する位置から変位される。この場合には、変位される極の すべては、前述の位置からＮいに等しい距離で、好ましくはｔ／２に対応する１ ０度を介して、かつηいに同じ方向にずらされる。極のこの位置決めはまた、回 転子に作用する磁力が、回転子の磁気の横向きの引張りを遭Ｅ）るために釣合わ されることを保証覆る。

この発明を実行するとぎもＩζらされる極の変位は、［−タの巻線係数に過度に 影響を及ぼさず、かつそれゆえにモータの効率をかなりの程度まで下げないこと 迄も］δべられる。

この発明に従って、極の変位は、同期サーボモータの斜め固定子スロワ１−の前 ）ホの公知の慨念とイｊ利に組合わされることができる。これらの２つの１４徴 は、大いに右利な１度様で共同し、モータのりラフタンストルクの望ましい減少 を提供する。これらの特１５１１、たは手段の両方が組入れられるとき、モータ のリラクタンストルクは、すべての実際的な目的のために、完全に除去される。

斜め固定子スロワ１−と同様、この発明による極の変位の結果、モータの誘起電 圧ｒスロワ１〜リプルが減少する。これは同期サーボ上−夕の場合には、さほど 重要でない。というのは誘起電圧のスロットリプルは、このタイプの礪械ではさ ほど重要でないからである。

この発明に関するはるかに重用な特徴は、永久磁石によって形成される回転子磁 権の変位は、モータを製造する費用を増すことなく、非常に簡単にもたらされる ことができるということである。

他の改良は、この発明が関係する種類の同期り−ボモータで、リラクタンスコギ ングＪ３よびそれによって生じる１〜ホルダ動の望ましい減少に関して、回転子 ｖｉ１極を形成する永久磁石に特定の形を与えることによって達成されることが できる。第７図は、界磁極を形成する永久磁石６をそこに取６１　＋ｊる同期４ ノ−ボモータの回転子鉄心５の部分を概略的に図解し、回転子鉄心の部分は、図 解するために、通常円筒膚成から真直ぐにされる。この図面はまた、回転子鉄心 ７の部分、および回転子鉄心５の図解された部分と反対に位置決めされる谷線ス ロワ１〜８を図解する１、この発明の１つのイｊ利な他の展開に従って、第７図 に図解されるように、回転−Ｆ磁極を形成する永久磁石６は、実質的に均一な厚 さのものて゛あり、かつ回転子鉄心５の回転軸から永久磁石６の半径ブフ向距離 より小さい曲率半径を有する弧状の構成のものである。その結果、回転子鉄心５ と固定子鉄心７との間の１ニアギヤツプは、界１ｉｆｆ［ｉの中心領域より、永 久磁石６の側端縁、おＪ、びそれとともに下位磁什の１１；−塙＄号、６よび磁 ＋　Ｖ　ｔ−ツブではるかに太さい。これはまた、Ｌ−夕のリラクタンスコギン グの減少に奇ちり−る。これに関し−Ｃ１現在の永久磁石材料の低透磁率のため に、永久磁石６は、る永久磁石６のこの特定の構成はまた、モータのｎ角磁束は 、１４１ギヤツプの増加したエアギャップの結果、はるかに小さくなるという非 常に有益な利点をざらに′ｊえる５、その結果、より大ぎい最大トルク（よ、高 価な永久磁石をさらに必要どすることなくモータによって生じることができる。

同時に、モータのより真直ぐな１〜ルク電流特性も１りられる。

第８図、１３よび第９図は、この発明に従って構成される４極間」リーボモータ の回転子を、概略的に、かつ例として図解する。回転子は軸１を有し、イの上に 成層回転子鉄心２が取付【プられる。回転子４の界磁４！ｉは、永久磁石３によ って形成され、永久磁石３はたとえばアルミニウムまたはいくつかの他の適当な 非硅上性材料から作られるホルダー４によって所定位置に保持される。代ね１つ に、永久磁石は、適当な接着剤の助けでおよび／またはテープを貼ることによっ て、回転子鉄心２に付着されでもよい。

永久磁石３は、第２図に図解される前で説明した態様で位置決めされ、かつ第７ 図に図解され、かつ上で説明した、回転子鉄心２の円周半径より実質的に小さい 、すなわち回転子の回転軸から永久磁石の半径方向距離より小さい曲；Ｖ半径を イＪする１ｉｌｉ成を有する。

１１ＩＩ９Ｃｉａ１ｍｌＩａｌ＾帥１１ｔＮ４ｎＮｏρＣＴ／Ｓε８５１００３ ２７

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．スロットをつけられた固定子鉄心（７）および前記鉄心のスロットに置かれ る巻線を含む固定子、ならびに回転子鉄心（５）および回転子鉄心上に取付けら れ、かつ固定子鉄心と回転子鉄心との問のエアギャッブに位置決めされる永久磁 石（６）を備える磁極を含む回転子を備え、与えられた極は、極の十分均一な分 布に対応する位置から、固定子鉄心のスロットピッチの分数に対応する角度を介 して、回転子のまわりで変位され、そのため互いに隣接する極間の磁極ピッチは ３６０゜／ｐと異なり、ここでｐは極数であることを特徴とする、同期サーボモ ータ。
2. ２．互いに異なる極は、十分均一な極の分布に対応する前記位置から、互いに異 なる角度を介して変位されることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の同期サ ーボモータ。
3. ３．変位された極は、ｋ・ｔ／ｐに対応する角度を介して変位され、ここでｔは 固定子鉄心のスロットピッチであり、かつｋはｐより小さい整数であることを特 徴とりる、請求の範囲第１項または第２項記載の同期サーボモータ。
4. ４．１対の互いに正反対の極を除いては、残りの正反対の極の対の各々は、十分 均一な極の分布に対応する位置から、固定子鉄心のスロットピッチの分数に対応 する角度を介して、回転子のまわりで変位されることを特徴とする、請求の範囲 第１項記載の同期サーボモータ。
5. ５．前記変位角は、ｋ・２ｔ／ｐの値を有し、ここでｔは固定子鉄心のスロット ピッチであり、かつｋはｐ／２より小さく、かつ変位される極の異なる対と互い に異なる整数であることを特徴とする、請求の範囲第４項記載の同期サーボモー タ。
6. ６．各交互の極は、十分均一な極の分布に対応する位置から、固定子鉄心のスロ ットピッチの関数に対応する角度を介して、回転子のまわりで変位され、変位さ れた極が変位される程度、および変位の方向は、前記極のすべてについて同じで あることを特徴とする、請求の範囲第１項記載の同期サーボモータ。
7. ７．前記変位角は、ｔ／２の値を有し、ここでｔは固定子鉄心のスロットピッチ であることを特徴とする、請求の範囲第６項記載の同期サーボモータ。
8. ８．回転子鉄心のスロットは、斜めにされることを特徴とする、請求の範囲第１ 項一第７項のいずれかに記載の同期サーボモータ。
9. ９．磁極を形成する永久磁石（６）は、実質的に均一な厚さのものであり、かつ 回転子鉄心（５）の回転軸から永久磁石の半径方向距離より小さい曲率半径を有 する弧状の構成のものであり、そのため回転子鉄心（５）と固定子鉄心（７）と の間の半径方向距離は、永久磁石（６）の中心より、永久磁石（６）の側端縁で 、かつ磁極ギャップで実質的に大きいことを特徴とする、請求の範囲第１項一第 ７項のいずれかに記載の同期サーボモータ。