KR0122847Y1 - 동기식 교류서보모터의 회전자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동기식 교류서보모터에 설치된 회전자의 회전자철심 외주면에 링형 영구자석의 자극이 축방향으로 상호 엇갈리게 경사지도록 착자되므로써, 공극에서 자속분포가 정현파에 가깝도록하여 맥동이 없는 균일한 토오크를 얻을 수 있고, 영구자석의 유효이용률향상과 모터의 코깅토오크감소 및 특정 고조파성분을 제거할 수 있으므로 인해 모터의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 것이다.

이를 위해, 본 고안은 회전자(1)의 회전자철심(2)외주면에 링형 영구자석(3)의 자극이 축(4)방향으로 상호 엇갈리게 경사지도록 착자된 동기식 교류서보모터의 회전자이다.

Description

동기식 교류서보모터의 회전자

제1도는 종래의 동기식 교류서보모터를 나타낸 종단면도.

제2도의 (a)및(b)는 제1도의 회전자에 링형 및 세그먼트형 영구자석이 착자된 상태를 나타낸 종단면도.

제3도는 제2도(b)의 세그먼트형 영구자석이 다르게 착자된 상태를 나타낸 전개도.

제4도는 본 고안을 나타낸 정면도.

제5도는 제4도의 영구자석이 축방향으로 펼쳐진 상태를 나타낸 전개도.

제6도의 (a)및(b)는 제5도의 A-A선 및 B-B선 단면도.

제7도는 본 고안에 착자되는 영구자석의 등가합성 공극자속밀도를 나타낸 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전자 2 : 회전자철심

3 : 영구자석 4 : 축

본 고안은 동기식 교류서보모터의 회전자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동기식 교류서보모터의 회전자에 착자되는 영구자석과 고정자철심사이의 공극에서 자속분포가 정현파에 근사하도록하여 맥동이 없는 균일한 토오크를 얻을 수 있도록 것이다.

종래의 동기식 교류서보모터는 제1도에 나타낸 바와같이, 회전자(1a)가 제어전류의 주파수와 진폭에 의해서 회전하는 기기로서, 회전자(1a)의 회전자철심(2)외주면에 영구자석(3a)이 착자되고, 영구자석(3a)과 대향되는 고정자(5)의 고정자철심(6)에는 코일(7)이 권선되며, 상기 회전자철심(2)을 관통하는 축(4)의 일단에는 회전각을 검출하는 인코더(8)가 설치되어 이 검출되는 회전각에 동기하여 인버터로 구성되는 구동부가 상기 고정자철심(6)에 권선된 코일(7)에 정현파의 제어전류를 공급하게된다.

또한, 종래의 영구자석(3a)과 고정자철심(6)사이의 공극(P)에서 자속분포를 정현파로 만들기 위해 제2도의(a)에 나타낸 바와같이 회전자(1a)의 축(4)을 중심으로 한 동심원을 따라 균일한 두께를 가진 링형 영구자석(3a)이 회전자철심(2)외주면의 중앙부를 포화하여 착자되고, 중앙부로부터 외측을 향해서 서서히 착자의 세기가 약화되어 착자됨에 따라 공극(P)에 대한 자속분포가 정현파가 되도록 하게된다.

또한, 제2도의(b)와 같은 세그먼트형 영구자석(3b)을 사용하는 경우에는 회전자(1b)의 영구자석(3b)주방향 단부의 두께가 중앙부보다 얇게(R〉r)형성되도록하여 대부분을 포화착자시키는데, 이와 같은 경우 중앙부가 주방향단부의 두께보다 두꺼우므로 공극(P)은 중앙부가 좁고, 주방향단부는 넓게되어 공극(P)에서의 자속분포는 정현파로 된다.

한편, 제3도에 나타낸 바와같이, 제2도(b)의 세그먼트형 영구자석(3b)을 상호 엇갈리게 배치하면 공극(P)애서의 자속밀도는 정현파에 근접하게된다.

그러나, 이와 같은 종래의 링형 영구자석(3a)은 착자시에 착자의 세기를 다르게 착자해야 하므로인해 착자기의 설계가 매우 곤란하고, 착자가 되었을 때 영구자석(3a)의 유효이용률이 크게 저하되는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동기식 교류서보모터의 회전자에 착자되는 영구자석과 고정자철심사이의 공극에서 자속분포가 정현파에 근사되도록하여 맥동이 없는 균일한 토오크를 얻을 수 있고, 영구자석의 유효이용률을 향상시킬 수 있을 뿐만아니라, 모터의 코킹토오크 감소 및 특정고조파성분을 제거할 수 있는 동기식 교류서보모터의 회전자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 회전자의 회전자철심 외주면에 링형 영구자석의 자극이 축방향으로 상호 엇갈리게 경사지도록 착자된 동기식 교류서보모터의 회전자이다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부도면 제4도 내지 제7도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 고안을 나타낸 정면도이고, 제5도는 제4도의 영구자석이 축방향으로 펼쳐진 상태를 나타낸 전개도이며, 제6도의 (a) 및 (b)는 제5도의 A-A선 및 B-B선 단면도이고, 제7도는 본 고안에 착자되는 영구자석의 등가합성 공극자속밀도를 나타낸 참고도로서, 동기식 교류서보모터에 설치된 회전자(1)의 회전자철심(2)외주면에 링형 영구자석(3)의 자극이 축(4)방향으로 상호 엇갈리게 경사지도록 착자되어 구성된다.

이와 같이 구성된 본 고안은 제4도 내지 제8도에 나타낸 바와같이, 동기식 교류서보모터는 쌍극으로된 링형 영구자석(3)을 회전자철심(2)의 외주면에 착자한 회전자(1)가 상기영구자석(3)의 쌍극에 대응하여 고정자(5)의 고정자철심(6)외주면에 권선된 코일(7)에 교류제어 전류가 흐름으로써 회전하게 되는데, 이때 상기 회전자철심(2)의 외주면에 착자된 링형 영구자석(3)의 자극이 축(4)방향으로 상호 엇갈리게 경사지도록 착자되므로 영구자석(3)과 고정자철심(6)사이의 공극(P)에 대한 자속밀도는 다음과 같이 해석할수 있게된다.

즉, 제6도의 (a)에 나타낸 바와같이 제5도의 단면 A-A 부분에서 링형 영구자석(3)의 공극자속밀도는 S극부근이 N극부근보다 크게되고, 제6도의 (b)에 나타낸 바와같이 제5도의 단면 B-B 부분에서의 공극자속밀도는 N극이 S극보다 크게되는데, 실제 모터가 발생시키는 힘은 제5도의 축(4)방향 단면에서 영구자석(3)의 공극자속밀도와 고정자(5)의 고정자철심(6)에 권선된 코일(7)에 흐르는 전류에 의한 기자력과의 합성에 의해서 나타나므로 공극자속밀도는 적분에 의해서 등가적으로 제7도와 같이 나타낼 수 있으며, 영구자석(3)의 누설등에 의한 영향도 커져서 더욱더 정현파에 근사한 등가 공극자속밀도를 생성할 수 있게된다.

또한, 링형 영구자석(3)을 포화착자하므로 자석의 유효이용률을 높일 수 있고, 축(4)방향으로 상호 엇갈리도록 경사지게 착자되어 모터의 코깅토오크를 감소시킬 수 있으며, 특정성분의 고조파를 제거할 수 있게된다.

한편, 링형 영구자석(3)을 축(4)방향으로 상호 엇갈리도록 경사지게 착자시키지않고 일방향으로만 경사지게 착자시키면 회전자(1)에 축방향으로의 추력이 발생하게되나, 본 고안과 같이 상호 엇갈리도록 경사지게 착자시키면 추력이 한쪽방향이 아니라 양쪽방향으로 평형대칭되어 발생되므로 진동 및 소음역시 감소시킬 수 있게된다.

이상에서와 같이, 본 고안은 동기식 교류서보모터에 설치된 회전자(1)의 회전자철심(2)외주면에 링형 영구자석(3)의 자극이 축(4)방향으로 상호 엇갈리게 경사지도록 착자되므로써, 공극(P)에서 자속분포가 정현파에 가깝도록하여 맥동이 없는 균일한 토오크를 얻을 수 있고, 영구자석(3)의 유효이용률향상과 모터의 코깅토오크 감소 및 특정 고조파성분을 제거할 수 있으므로 인해 모터의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 회전자(1)의 회전자철심(2)외주면에 링형 영구자석(3)의 자극이 축(4)방향으로 상호 엇갈리게 경사지도록 착자된 것을 특징으로하는 동기식 교류서보모터의 회전자.