JPH0332345A - 可変リラクタンス型ａｃサーボモータのロータ・ステータ構造 - 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、可変リラクタンス型ＡＣサーボモータにおけ
るロータ及びステータの究極歯の構造に間する。

従来の技術 可変リラクタンス型ＡＣサーボモータは、鉄板材を成層
化して究極構造に形成したロータをステータの内側に回
転可能にモータ軸で保持し、上記ステータの励磁巻線に
励磁電流を供給して、ステータ究極歯を励磁し、ステー
タ究極歯に発生ずる磁気吸引力によって、ロータの究極
歯を引き寄せ回転力とし、ロータを回転駆動するモータ
である。

永久磁石同期モータと比較し、ロータに磁石を用いない
ため、構造が簡単で安価に製作できるという利点を有し
ている。

発明が解決しようとする課題 上述した可変リラクタンス型ＡＣサーボモータにおいて
、ロータ及びステータの究極歯幅に関する明確な設計理
論はなかった。

そのため、従来はロータ及びステータの究極歯幅を任意
に設定していたため、モータから十分なトルクを引き出
すことができなかった。

そこで本発明の目的は、）・ルク発生区間を最大にする
可変リラクタンス型ＡＣサーボモータのロータ・ステー
タ構造を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、ロータの回転中心からロータ究極歯面までの
距離を半径とする円周をロータ究極歯数の２倍で除し、
この値をロータ究極歯幅及びステータ究極歯幅とするこ
とによって」−記課題を解決した。

作用 磁気パーミアンスＰは一般に次の第（１）式で表わされ
る。

Ｐ＝μＯｘＳ／Ｌｇ　　　　　　　−＝（１）なお、μ
Ｏ：真空の透磁率、Ｓ・ロータ、ステータの究極の対向
面積、Ｌｇ　　ギャップ（ロータ究極歯とステータ究極
歯の距離）である。

上記磁気パーミアンスＰを用いて、一定電流Ｉ（一定収
磁力Ｈ）の時の磁束φを求めると次の第（２）と式とな
る。

φ−Ｐ−ｎ−■　　　　　　　　　・・・・・・（２）
なお、ｎはステータ究極歯の励磁巻線の巻数である。

また、磁気エネルギーＥは次の第（３）式で表わされる
。

Ｅ−ｎ・φ−１＝Ｐ−ｎｌ−ｎｌ　　＝４３）仮想仕事
の原理より、励磁電流１が一定、ギャツブＬ　ｇが一定
のときモータに発生ずるｌ・ルクτは次の第（４）式で
示される。

τ＝　ｄ　ｅ　／　ｄθ （ｎ　Ｉ）　２　”　μｏ／Ｌｇ）”　ｄＳ／ｄθ・・
・・・・（４） 上記第（４）式から可変リラクタンス型Ａ、　Ｃサーボ
モータてはロータとステータの究極歯の対向面積の変化
（ｄＳ／ｄθ）がトルクτを発生していることが分かる
。

そのため、常にロータとステータの究極歯の対向面積の
変化（ｄ、Ｓ／ｄθ）がロータのどの１「１１転位置に
おいても存在するようにロータ、ステータの究極歯幅を
設定すればよい。

本発明においては、ロータの回転中心からロータの究極
歯面までの距離を′１′径（ロータ究極歯の半径）とす
る円周をロータ究極歯数の２倍で除し、この値をロータ
究極歯幅及びステータ究極歯幅としているので、ロータ
とステータの究極歯の対向面積はロータが回転するにつ
れてほぼ連続的に変化する。即ち、対向面積の変化（ｄ
Ｓ／ｄθ）が常に存在し、第（４）式より常にトルクを
発生させることができることとなる。

例えば、ロータとステータの究極歯幅が異なれば、対向
面積の変化（ｄＳ／ｄθ）が生じない状態が生じるが、
ロータとステータの究極歯幅が同一でかつロータの究極
の幅と究極間の幅が同一であると、ロータとステータの
究極の対向面積の変化は常に生じることとなる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の概要及びロータを反時計方
向に回転させたときの変遷図である。

図中、１はロータ、２はステータであり、本実施例では
ロータを４究極（４極対）とし、ステータを６究極の例
を示している。

ロータ１−は回転可能なモータ軸に固着され、回転軸受
によって保持されている。該ロータ１は４つの究極歯１
ａ〜１ｄを有し、該４つのロータ１極歯１ａ〜１ｄの歯
幅はロータ１の回転中心から究極歯１　ａ〜１ｄの周面
までの距離、即ち、ロータの究極半径を半径とする円周
を８（−２Ｘロータ究極歯）等分した値としている。そ
の結果、各ロータ究極歯幅１ａ〜１ｄと各ロータ究極歯
間の距離は（谷部の幅）は同一となっている。

ステータ２はＡ相の究極歯Ａ、／ＭとＢ相の究極歯Ｂ、
Ｂ−１Ｃ相の究極歯Ｃ，Ｃ−を有し、各ステータ究極歯
は各ステータ究極歯と微小なギャップをもって対向して
おり、ステータ２の各究極歯Ａ、　Ａ、−、Ｂ、　　Ｂ
−、Ｃ，Ｃ−の歯幅はロータ１の究極歯幅と同一寸法に
構成されている。

ステータ２の各究極歯には第１図には図示していないが
、励磁巻線が巻かれており、Ａ相、Ｂ相。

Ｃ相の位相のずれた励磁電流が上記励磁巻線に流れステ
−タ２極歯Ａ、　　Ａ−、Ｂ、　　Ｂ”、　　Ｃ，Ｃ−
を順次磁化し、ロ−タ１極歯１−ａ〜１−　ｂを引き寄
せ、この磁気吸引力によってロータ１を回転させるよう
になっている。

第１図（ａ）に示すように、ステータ２のＡ相の究極歯
Ａ、Ａ”とロータ１−の谷部が対向している状態を電気
角０度とし、今、Ａ相、Ｃ相のステタ究極歯Ａ、、’Ｍ
、Ｃ，Ｃ−の励磁巻線に励磁電流を流すとロータ１の究
極歯１．ａ、１ｃがステータの究極歯Δ、Ａ−にそれぞ
れ引き寄せられ、ロータの究極歯１ｂ、ｌｄはステータ
の究極歯ＣＣ′に引き寄せられ、ロータ１は図示矢印方
向、即ち、図中、反時計方向に回転し、第１図（ｂ）、
次に第１図（ｃ）に示すように回転することとなる。な
お、第１図（ｂ）は電気角３０．０度、第１図（Ｃ）は
電気角６０．０度回転したときの状態を示している。こ
の回転中、ロータ１の究極歯］、ａ、ｌｃとステータ２
の究極歯Ａ、Ａ−の対向面積及びロータ１の究極１’Ｊ
　］、、　ｂ　、　　、１−　ｄとステータ２の究極歯
ｃ、ｃ′の対向面積は常に増大し変化しており、常にト
ルクが発生していることを意味する。

次に、第１−図（Ｃ）の状態からステータ２の究極歯Ａ
、　Ａ−の励磁巻線のみに励磁電流を流せば、ロータ１
の究極歯１ａ、Ｉｃはステータ２の究極歯Ａ、Ａ−に引
き寄ぜられ、ロータ１は第１−図（ｄ）（電気角９０．
０度）の状態、次に第１図（ｅ）（電気角１−２０．０
度）の状態へと回転させられる。

第１図（ｅ）の状態からステータ２の究極歯Ａ。

Ａ”、Ｂ、Ｂ−の励磁巻線に励磁電流を流せば、ロータ
↓の究極歯１　ａ、、　　１−　ｃ及びｌｄ、１ｂがそ
れぞれステータ２の究極歯Ａ、　　Ａ′、　　Ｂ、　　
！３−に引き寄せられ、ロータ１は第１図（ｆ）（電気
角１５０．０度）の状態を経て、第１１留（ｇ）の状態
（電気角１８０．０度）まで回転させられる。

以下、次にステータの究極歯Ｂ、Ｂ−の励磁巻線のみに
電流を流せば、ロータ１−はさらに反時計方向に回転す
ることとなり、前述したようにステータ２の究極歯の励
磁巻線に順次切換えながら励磁電流を流していけば、ロ
ータ１は反時計方向に同転することとなる。また、ロー
タ１を時計方向に場合も同様で、例えば、第１図（ａ）
の状態でステータ２の究極歯Ａ、　、！Ｍ、　　Ｂ、　
　Ｂ−を励磁電流により磁化すれば、ロータ１は時計方
向に回転する。

なお、励磁方式は上述した１−２相励磁力式に只 限られるものではなく、他の励磁方式でも良いことはも
ちろんである。

上述したようにロータ１は回転するが、第１図（ａ）〜
（ｇ）からも明らかのように、ロータボがどの回転位置
にあってもロータ１の究極歯とステータの励磁された究
極歯の対向面積は常に変化しており、その結果、該可変
リラクタンス型Ａ、　Ｃサーボモータは常にトルクを発
生ずることとなる。

発明の効果 本発明においては、ロータがいかなる回転位置にあろう
とも、ロータの究極歯とステータの究極歯の対向面積が
ロータの回転につれて常に変化するようにロータ及びス
テータの究極歯幅が設計されているので、トルク発生区
間を最大とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の一実施例の可変リラク
タンス型ＡＣサーボモータの概要及びロータを反時計方
向に回転させたときの変遷図である。 １・・・ロータ、２・・・ステータ、 １ａ〜１ｄ・・・ロータの究極歯、 Ａ、　Ａ′、　　Ｂ、　　Ｂ”、　　Ｃ，Ｃ”・・・ス
テータの究極歯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可変リラクタンス型ＡＣサーボモータにおいて、ロータ
   の回転中心からロータ究極歯面までの距離を半径とする
   円周をロータ究極歯数の２倍で除し、この値をロータ究
   極歯幅及びステータ究極歯幅としたことを特徴とする可
   変リラクタンス型ＡＣサーボモータのロータ・ステータ
   構造。