JPS6244063A - Motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To drive a motor by means of a power source of small unit capacity by constructing the stator and the rotor of an armature with a plurality of unit structures corresponding to 2pi geometrical angle divided by an integer at its 2pi electric angle. CONSTITUTION:When an 8-pole motor is manufactured, a stator 1 and a rotor 2 are separated at every 4 poles, and two halves having 4 poles are formed as unit structures 31, 32. The stator 1 is formed with two sets of independent windings for generating a revolving magnetic field presented at N-, S-, N- and S-poles at a certain time (one set at every unit structures 31, 32), and wound in 2pi geometrical angle range. In case of AC, currents of the same phase are supplied to the structures 31, 32, but are supplied from independent power sources 41, 42.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、小さな単位容量の電源をもって駆動しうる電
動機に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electric motor that can be driven with a power source of small unit capacity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

工作機械のサーボモータ・スピンドルモータ等として使
用される電動機はパワートランジスタ・サイリスタ等の
電力用半導体装置をもって駆動されることが一般である
。ＰＷＭ制御等チ璽ツビング方式の制御、すなわち、極
めて高速に電流回路をオン・オフ制御することを基本と
する制御方式をもって制御することが必要な場合が一般
だからである。Electric motors used as servo motors, spindle motors, etc. of machine tools are generally driven by power semiconductor devices such as power transistors and thyristors. This is because it is generally necessary to perform control using a switching method such as PWM control, that is, a control method based on extremely high-speed on/off control of a current circuit.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

たり、許容電流容量の大きな電力用半導体装置を製造す
ることは容易ではない、したがって、工作機械用のサー
ボモータ・スピンドルモータ等は、比較的小さな許容電
流容量の電力用半導体装置を使用して駆動しなければな
らない。It is not easy to manufacture power semiconductor devices with a relatively small allowable current capacity.Therefore, servo motors, spindle motors, etc. for machine tools are driven using power semiconductor devices with a relatively small allowable current capacity. Must.

一方、電力用半導体装置は、その遮断領域と飽和領域に
おいては殆ど発熱せず、能動領域において発熱するので
あるから、チョッピング周波数に比例して発熱量は増大
する。On the other hand, a power semiconductor device generates almost no heat in its cutoff region and saturation region, but generates heat in its active region, so the amount of heat generated increases in proportion to the chopping frequency.

そのため、使用しうる電力用半導体装置の許容電流容量
が制限された場合、複数個の電力用半導体装置を並列使
用しないかぎり、電動機出力が大きくなるとチョッピン
グ周波数が制限される結果になり、所望の電流をスムー
ズに供給することができなくなる。特に、出力が交流の
場合は正確な正弦波電流とはならず１階段状の正弦波電
流となり、第３−第５高調波等を含んだ電流となり。Therefore, if the allowable current capacity of the power semiconductor devices that can be used is limited, unless multiple power semiconductor devices are used in parallel, the chopping frequency will be limited as the motor output increases, and the desired current It will not be possible to supply it smoothly. In particular, when the output is alternating current, it is not a precise sine wave current, but a one-step sine wave current, and a current containing third to fifth harmonics, etc.

サーボモータ会スピンドルモータ等の場合、トルク脈動
が発生することになり、このような電動機が工作機械用
のサーボモータ・スピンドルモータ等として使用された
場合、被加工体に線状切削傷が発生する等の不具合が避
は難い。In the case of servo motor spindle motors, etc., torque pulsation will occur, and if such motors are used as servo motors/spindle motors for machine tools, linear cutting scratches will occur on the workpiece. It is difficult to avoid such problems.

本発明の目的は、このような欠点を解消するために、小
さな単位容量の電源をもって駆動しうる電動機を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric motor that can be driven with a small unit capacity power source in order to eliminate such drawbacks.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成するために本発明が採った手段は、第
１図に示すように、電動機の固定子ｌ・回転子２とも、
その２π電気角が整数分の２π幾何角に対応している複
数の単位構成体（単位電動機）　３１．３２をもって構
成され、この単位構成体のそれぞれ３１．３２が独立の
電気回路を構成することとしたものであり、その容量が
通常の場合（本発明を実施しない場合）の整数分の１で
ある小容量の電源４１．４２を整数個使用して駆動しう
るようにしたものである。The means taken by the present invention to achieve the above object are as shown in FIG.
Consisting of a plurality of unit structures (unit motors) 31.32 whose 2π electrical angle corresponds to an integer fraction of 2π geometric angle, and each of these unit structures 31.32 constitutes an independent electric circuit. It can be driven using an integer number of small-capacity power supplies 41, 42 whose capacity is an integer fraction of that in a normal case (when the present invention is not implemented).

〔作用〕[Effect]

小さな単位容量の電源をもって大出力の電動機を駆動す
る最も筒車な手法は、複数の小出力の電動機の出力軸を
相互に連結するいわゆるタンデム型とすることである。The most efficient method for driving a high-output electric motor with a small unit capacity power source is to connect the output shafts of a plurality of low-output electric motors to each other in a so-called tandem type.

しかし、このタンデム型は工作機械用のサーボモータ・
スピンドルモータ等としては必ずしも好適ではない、所
要スペースが大きいからである。However, this tandem type is a servo motor for machine tools.
This is because the required space is not necessarily suitable for a spindle motor or the like.

次には、並列回路電動機としておき、各並列回路を独立
の電源をもって駆動することである０本発明は、この技
術思想にもとづくものである。Next, the present invention is based on this technical idea, in which a parallel circuit motor is used and each parallel circuit is driven by an independent power source.

そこで、第１図に示すように、電動機の固定子ｌ・回転
子２とも、これを複数に分割して、それぞれが、電気的
には１台の’Ｉｔｔ！Ｆｌ１機であるようにし、これら
複数の分割された小型の電動機が円周上にセグメンタル
配置されるようにすれば、同期速度が分割数分の１に減
少した１台の電ｅａＩでありながら、必要とする電源容
量は分割数分の１の小容量で十分である（但し電源の所
要台数は分割数倍となり、所要電力量は全く同一である
）ｉｔ電動機製造することができる。換言すれば、比較
的極数の多い１台の電動機の電気回路を、偶数極数毎に
セグメンタルに分割し、この偶数極を有するセグメント
を単位構成体とし、各単位構成体の電気回路（各回路に
印加される電圧は同相となる）を相互に分離して、それ
ぞれ独立の小吉ｌ電源をもって駆動することとしたもの
である。Therefore, as shown in FIG. 1, both the stator l and rotor 2 of the motor are divided into a plurality of parts, each of which is electrically one 'Itt! By making it a single Fl machine, and by arranging these multiple divided small electric motors segmentally on the circumference, it is possible to achieve a single electric eaI with the synchronous speed reduced to one-fold of the number of divisions. It is possible to manufacture an IT electric motor in which the required power supply capacity is only 1/the number of divisions (however, the required number of power supplies is multiplied by the number of divisions, and the required amount of power is exactly the same). In other words, the electric circuit of one motor with a relatively large number of poles is divided into segments for each even number of poles, the segments with even number of poles are used as unit structures, and the electric circuit of each unit structure ( (The voltages applied to each circuit are in phase) are separated from each other and each circuit is driven by an independent power source.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しつ一１本発明の一実施例に係る電動
機についてさらに説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An electric motor according to an embodiment of the present invention will be further described below with reference to the drawings.

第２図参照 例えば８極の電Ｗｈ機を製作する場合、固定子１も回転
子２も４極毎に電気回路を分離しておき。Refer to FIG. 2. For example, when manufacturing an 8-pole electric wh machine, the electric circuits for the stator 1 and rotor 2 are separated for each of the 4 poles.

分離されて４極を有する二つの半部を単位構成体３１．
３２とする。The two halves having four poles are separated into a unit structure 31.
32.

固定子ｌには、ある時点で、図示するようにＮ、Ｓ、Ｎ
、Ｓの極が現われる回転磁界を発生させることとなる独
立の巻線が２組（各単位構成体３１．３２毎にそれぞれ
１組）２分の２π幾何角領域（一般的には分割数分の２
π幾何角領域）に巻装される。一方、回転子２は、固定
子１の極に対応するように構成する。すなわち、同期機
であれば、固定子の極に対応させて界磁極を配置し、巻
線型誘導機であれば固定子の極ピッチに一致するように
二次巻線をａ装すればよい、直ｔＩｔ機の場合は、固定
子を界磁とし１回転子を電機子とすることが一般である
が、この場合も、界磁−電機子とも上記と同様に分割し
ておけばよい。At a certain point, the stator l has N, S, N as shown.
, two sets of independent windings (one set for each unit structure 31, 32) generate a rotating magnetic field in which the poles of S appear. 2
π geometric angle area). On the other hand, the rotor 2 is configured to correspond to the poles of the stator 1. In other words, if it is a synchronous machine, the field poles should be arranged to correspond to the poles of the stator, and if it is a wire-wound induction machine, the secondary winding should be arranged to match the pole pitch of the stator. In the case of a direct-tIt machine, the stator is generally used as a field and one rotor is used as an armature, but in this case as well, the field and armature may be divided in the same manner as above.

ここで重要なことは、各単位構成体３１．３２の回路は
分離しておくことである。勿論各単位構成体３１．３２
には、交流の場合は同相の電流が供給されるが、これら
は、それぞれ独立のｔｔ＃（ｍｉｌｌに示す４１．４２
であり、その容量は通常の場合の雅である）から供給さ
れる。What is important here is that the circuits of each unit structure 31 and 32 are separated. Of course each unit structure 31.32
In the case of alternating current, in-phase current is supplied to the
, and its capacity is supplied from Miyabi (which is the normal case).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明せるとおり、本発明に係る電動機は、その電動
機の固定子番回転子とも、その２π電気角が整数分の２
π幾何角に対応している複数の単位構成体（単位電動４
１りをもって構成され、この単位構成体のそれぞれが独
立の電気回路を構成しているので、各単位構成体を整数
分の１の容量の小容量電源をもって駆動することができ
る。As explained above, in the electric motor according to the present invention, the 2π electrical angle of both the stator rotor and the stator rotor of the electric motor is
Multiple unit structures corresponding to the π geometric angle (unit electric 4
Since each of the unit structures constitutes an independent electric circuit, each unit structure can be driven with a small-capacity power supply having a capacity that is one fraction of an integer.

そのため、この電動機が、工作機械用のサーボモータ・
スピンドルモータ等として使用され、しかも、電動機の
出力に比して十分大きな容量を有しない電力用半導体装
置等をもって構成される電源をもって駆動された場合で
も、トルク脈動等が発生することはなく、切削傷が発生
するようなことはない。Therefore, this electric motor is used as a servo motor for machine tools.
Even when used as a spindle motor, etc., and driven by a power source composed of a power semiconductor device, etc. that does not have a sufficiently large capacity compared to the output of the motor, torque pulsation etc. do not occur, and cutting is possible. No injuries will occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本発明に係る電動機の構成を説明する図であ
る。 第２図は、本発明の一実施例に係る電動機の構成図であ
る。 ｌ・・固定子、　２・・・回転子、 ３１．３２−・・単位構成体、　４１．４２・＠φ″＃
、ａ。FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an electric motor according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of an electric motor according to an embodiment of the present invention. l...Stator, 2...Rotor, 31.32-...Unit structure, 41.42・@φ″#
,a.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 固定子（１）と回転子（２）とを有する電動機において
、 固定子（１）・回転子（２）とも、２π電気角が整数分
の２π幾何角に対応してなる複数の単位構成体（３１）
、（３２）よりなり、 該単位構成体のそれぞれ（３１）、（３２）が独立の電
気回路を構成してなることを特徴とする電動機。[Claims] In an electric motor having a stator (1) and a rotor (2), the 2π electrical angle of both the stator (1) and the rotor (2) corresponds to a 2π geometric angle divided by an integer. A plurality of unit structures (31)
, (32), wherein each of the unit structures (31) and (32) constitutes an independent electric circuit.