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JP2002218691A - AC servo motor - Google Patents

AC servo motor

Info

Publication number
JP2002218691A
JP2002218691A JP2001007594A JP2001007594A JP2002218691A JP 2002218691 A JP2002218691 A JP 2002218691A JP 2001007594 A JP2001007594 A JP 2001007594A JP 2001007594 A JP2001007594 A JP 2001007594A JP 2002218691 A JP2002218691 A JP 2002218691A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
phase
core
stator coil
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001007594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuichiro Tominaga
竜一郎 富永
Sumitoshi Sonoda
澄利 園田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP2001007594A priority Critical patent/JP2002218691A/en
Publication of JP2002218691A publication Critical patent/JP2002218691A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 PWM制御によるパワー素子のスイッチング
ノイズを低減し、かつスイッチングノイズ抑制用コンデ
ンサの容量を小さくすることができるACサーボモータ
を提供する。 【解決手段】 固定子コア4の内周面に回転磁界形成用
の3相の固定子コイル5を装着してなる固定子2と、回
転子コア9の外周面上に複数個の永久磁石10を取り付
けてなり、かつ固定子コイル5に空隙を介して対向する
ように配置された回転子3とを有するACサーボモータ
において、固定子コイル5の各相の口出し線5aを、固
定子コア4のヨーク部4aに複数回巻回し、コモンモー
ドチョークを構成する。
(57) Abstract: An AC servomotor capable of reducing switching noise of a power element by PWM control and reducing the capacitance of a switching noise suppressing capacitor. SOLUTION: A stator 2 in which a three-phase stator coil 5 for forming a rotating magnetic field is mounted on an inner peripheral surface of a stator core 4, and a plurality of permanent magnets 10 on an outer peripheral surface of the rotor core 9. And a rotor 3 disposed so as to face the stator coil 5 with a gap therebetween, and the lead wire 5a of each phase of the stator coil 5 is connected to the stator core 4 A plurality of times around the yoke portion 4a to form a common mode choke.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、FA、OAに使用
されるACサーボモータに関し、特にその固定子コイル
の構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC servomotor used for FA and OA, and more particularly to a configuration of a stator coil thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、サーボアンプやインバータ
は、一般的に直流電圧のPWM制御により、モータ電流
を調整している。図2は、PWM駆動のブロック図を示
したものである。PWM制御ではパワー素子のスイッチ
ング時にdV/dtの印加によりパルス状の漏れ電流が
流れる。漏れ電流とは、電源からアースに流れる電流で
ある。各相とFG(フレームグランド)11間にあるコ
ンデンサを通りアースに流れる。図2に示すようにコン
デンサは3つの場所に分けて考えることができる。AC
部コンデンサ12はACラインに挿入するノイズ対策用
のコンデンサ、およびダイオードブリッジ13とFG1
1間の浮遊容量からなる。DC部コンデンサ14は、D
Cラインに挿入するノイズ対策用のコンデンサ、および
パワー素子15とFG11間の浮遊容量からなる。モー
タ部コンデンサ16はモータコイル17とFG11間の
浮遊容量からなる。モータ部コンデンサ16の漏れ電流
によりパワー素子15のスイッチング周波数に同期した
ノイズが発生するが、従来はこのノイズを低減するため
前述のように、サーボアンプのAC部またはDC部また
は両方にコンデンサを挿入している。あるいはモータ部
の浮遊容量を小さくするため、電機子巻線の対地間絶縁
を強化するなどの手法が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, servo amplifiers and inverters generally adjust motor current by PWM control of a DC voltage. FIG. 2 shows a block diagram of the PWM drive. In PWM control, a pulse-shaped leakage current flows due to the application of dV / dt during switching of the power element. Leakage current is the current flowing from the power supply to ground. It flows to the ground through a capacitor between each phase and FG (frame ground) 11. As shown in FIG. 2, the capacitor can be considered in three places. AC
The capacitor 12 is a capacitor for noise suppression inserted into the AC line, and the diode bridge 13 and the FG 1
1 consists of stray capacitances. The DC capacitor 14 is D
It is composed of a noise countermeasure capacitor inserted into the C line, and a stray capacitance between the power element 15 and the FG 11. The motor capacitor 16 is composed of a stray capacitance between the motor coil 17 and the FG 11. Noise synchronized with the switching frequency of the power element 15 is generated due to the leakage current of the motor capacitor 16. Conventionally, as described above, a capacitor is inserted in the AC or DC section or both of the servo amplifier to reduce this noise. are doing. Alternatively, in order to reduce the stray capacitance of the motor section, a technique of strengthening the insulation between the armature windings and the ground is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のACサーボモータにおいては、次のような問
題があった。 (1) サーボアンプの電源ラインとFG間にコンデンサを
挿入すると、電源周波数の漏れ電流が発生する。電源周
波数の漏れ電流は、電源ラインとFG間に挿入したコン
デンサの容量が大きいほど大きくなるため、電源周波数
の漏れ電流を小さくするにはコンデンサ容量も小さくす
る必要がある。しかしながら、コンデンサ容量が小さい
場合にはスイッチングによるノイズを低減することがで
きない。 (2) また、モータの固定子コイルとフレーム間のコンデ
ンサ容量を小さくするためコア絶縁厚さを厚くすれば、
有効な巻線スペースが減少するため、モータの損失が増
加してしまう。本発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、PWM制御によるパワー素子の
スイッチングノイズを低減し、かつスイッチングノイズ
抑制用コンデンサの容量を小さくすることができるAC
サーボモータを提供することを目的とするものである。
However, such a conventional AC servomotor has the following problems. (1) When a capacitor is inserted between the power supply line of the servo amplifier and the FG, a leakage current of the power supply frequency occurs. Since the leakage current at the power supply frequency increases as the capacitance of the capacitor inserted between the power supply line and the FG increases, it is necessary to reduce the capacitance of the capacitor to reduce the leakage current at the power supply frequency. However, when the capacitance of the capacitor is small, noise due to switching cannot be reduced. (2) If the core insulation thickness is increased to reduce the capacitance between the stator coil of the motor and the frame,
Since the effective winding space is reduced, motor losses increase. The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is possible to reduce the switching noise of a power element by PWM control and reduce the capacitance of a switching noise suppressing capacitor.
It is an object to provide a servomotor.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、固定子コアの内周面に回転磁界形成用の
3相の固定子コイルを装着してなる固定子と、回転子コ
アの外周面上に複数個の永久磁石を取り付けてなり、か
つ前記固定子コイルに空隙を介して対向するように配置
された回転子とを有するACサーボモータにおいて、前
記固定子コイルの各相の口出し線を、前記固定子コアの
ヨーク部に複数回巻回し、コモンモードチョークを構成
するようにしたものである。このようにすることによ
り、パワー素子のスイッチングによる各相の電流高調波
成分が互いに打ち消し合い、漏れ電流が低減できる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a stator having a three-phase stator coil for forming a rotating magnetic field mounted on an inner peripheral surface of a stator core. An AC servomotor having a plurality of permanent magnets mounted on the outer peripheral surface of the stator core and having a rotor arranged to face the stator coil via a gap, wherein each of the stator coils The lead wire of the phase is wound around the yoke portion of the stator core a plurality of times to form a common mode choke. By doing so, the current harmonic components of each phase due to switching of the power element cancel each other, and the leakage current can be reduced.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図1は、本発明の実施例を示すACサー
ボモータの正断面図である。本実施例では、3相、9ス
ロット、8極のスロット巻線形のACサーボモータの例
を示している。図において、1はACサーボモータ1
で、固定子(電機子)2と回転子3からなっている。4
は珪素鋼板を積層して構成した固定子コアで、筒状のヨ
ーク部4aとティース部4bとからなっている。前記テ
ィース部4aは、等間隔に配置されており、内繋ぎ部に
より9つが一体となって形成されている。前記ティース
部4bには、3相の固定子コイル5を集中巻で巻装する
が、前記固定子コイル5は、絶縁材料で構成された図示
しないボビンに所定回数だけ巻回され、ボビンを介して
テイース部4bに装着される。前記ティース部4bは、
前記ヨーク部4aの内周面に焼きバメ等により固着さ
れ、一体となって固定子コア4を構成する。6はティー
ス部4b間のスロットである。5aは前記固定子コイル
5の口出し線である。また、前記固定子コア4には、切
り欠き7が、3個所設けられており、U、V、W各相の
口出し線5aを前記切り欠き7に所定のインダクタンス
が得られるよう数ターン、例えば3ターントロイダル巻
きしている。前記切り欠き7はスロット6の中央部の反
対面に位置しているため、口出し線5aはスロット6の
中央部と切り欠き7に巻かれる形となり、固定子コイル
5に干渉することはない。なお、ステータコア4の内周
部は、モータの磁気回路の一部となっており、飽和しな
い程度の肉厚tが必要とされるが、一般的にはこの肉厚
はティース部4cの幅の1/2であり、切り欠き7の深
さは前記肉厚tに干渉しないよう設定されているので、
磁気的に悪影響を与えることはない。前記回転子3は、
図示しない軸受を介して回転自在に支承されており、回
転軸8と、前記回転軸8に嵌合固着された回転子コア9
と、前記回転子コア9の外周面に取り付けられた永久磁
石10とを有している。このような構成において、各相
の口出し線5aに流れる電機子電流により、固定子コア
4の内周面と点線で囲まれた円筒部分に磁束が発生す
る。電機子電流はメインの成分(信号波成分)とPWM
駆動によるリップル電流分(搬送波成分)に分けられる
が、信号波成分による磁束は各相で互いに打ち消し合
い、搬送波成分による磁束のみとなる。搬送波成分磁束
に対して口出し線5aはインダクタンスの働きをする。
つまり口出し線5aがコモンモードチョークの働きをす
るため、電機子電流の搬送波成分は減衰し、PWM制御
によるパワー素子のスイッチングノイズを低減すること
ができる。これにより、サーボアンプの電源ラインとF
G間に挿入されていたスイッチングノイズ抑制用コンデ
ンサの容量を小さくすることができる。したがって、サ
ーボアンプを小形化でき、ACサーボモータ1において
電源周波数で発生する漏れ電流を低減することができ
る。なお、本発明は、前記実施例で示した3相、9スロ
ット、8極仕様のスロット巻線形のACサーボモータに
限られず、他の仕様のACサーボモータにも適用するこ
とができるし、さらには、スロット中央部に巻線スペー
スがあるACサーボモータであれば、例えば非重ね集中
巻の平滑電機子巻線形モータやリニアモータにも適用す
ることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view of an AC servomotor showing an embodiment of the present invention. This embodiment shows an example of a three-phase, nine-slot, eight-pole slot-winding AC servomotor. In the figure, 1 is an AC servo motor 1
And a stator (armature) 2 and a rotor 3. 4
Is a stator core formed by laminating silicon steel plates, and comprises a cylindrical yoke portion 4a and a tooth portion 4b. The teeth 4a are arranged at equal intervals, and nine are integrally formed by an inner connecting portion. A three-phase stator coil 5 is wound around the teeth portion 4b in a concentrated winding. The stator coil 5 is wound around a bobbin (not shown) made of an insulating material a predetermined number of times, and is wound through the bobbin. And is attached to the taste part 4b. The teeth part 4b includes:
The stator core 4 is fixed to the inner peripheral surface of the yoke portion 4a by shrink fitting or the like, and integrally formed. Reference numeral 6 denotes a slot between the teeth portions 4b. 5a is a lead wire of the stator coil 5. Further, the stator core 4 is provided with three notches 7, and the lead wires 5 a of U, V, and W phases are turned several times so that a predetermined inductance is obtained in the notches 7, for example, It is wound toroidally for 3 turns. Since the notch 7 is located on the opposite surface to the center of the slot 6, the lead wire 5a is wound around the center of the slot 6 and the notch 7, and does not interfere with the stator coil 5. The inner peripheral portion of the stator core 4 is a part of a magnetic circuit of the motor, and requires a thickness t that does not saturate. Generally, this thickness is equal to the width of the teeth portion 4c. Since the depth of the notch 7 is set so as not to interfere with the thickness t,
It does not adversely affect the magnetic field. The rotor 3 is
The rotating shaft 8 is rotatably supported via a bearing (not shown), and the rotor core 9 is fitted and fixed to the rotating shaft 8.
And a permanent magnet 10 attached to the outer peripheral surface of the rotor core 9. In such a configuration, magnetic flux is generated on the inner peripheral surface of the stator core 4 and the cylindrical portion surrounded by the dotted line due to the armature current flowing through the lead wire 5a of each phase. Armature current consists of main component (signal wave component) and PWM
Although it is divided into the ripple current component (carrier component) due to driving, the magnetic flux due to the signal component cancels each other in each phase, and only the magnetic flux due to the carrier component is generated. The lead wire 5a functions as an inductance for the carrier component magnetic flux.
That is, since the lead wire 5a functions as a common mode choke, the carrier component of the armature current is attenuated, and the switching noise of the power element due to the PWM control can be reduced. As a result, the power line of the servo amplifier and F
The capacitance of the switching noise suppressing capacitor inserted between G can be reduced. Therefore, the size of the servo amplifier can be reduced, and the leakage current generated at the power supply frequency in the AC servomotor 1 can be reduced. It should be noted that the present invention is not limited to the three-phase, nine-slot, eight-pole specification slot-winding type AC servomotor described in the above embodiment, and can be applied to AC servomotors of other specifications. As long as the AC servomotor has a winding space in the center of the slot, it can be applied to, for example, a non-overlapping concentrated winding smooth armature winding type motor or a linear motor.

【0006】[0006]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば次の
ような効果がある。 (1) ACサーボモータにおいて、各相の固定子コイルの
口出し線を固定子鉄心のヨーク部に複数回巻回し、コモ
ンモードチョークを構成したので、PWM制御によるパ
ワー素子のスイッチングノイズを低減することができ
る。 (2) 上記(1) により、サーボアンプの電源ラインとFG
間に挿入されていたスイッチングノイズ抑制用コンデン
サの容量を小さくすることができる。したがって、サー
ボアンプを小形化でき、電源周波数で発生する漏れ電流
を低減することができる。
As described above, the present invention has the following effects. (1) In the AC servomotor, the lead wire of the stator coil of each phase is wound around the yoke of the stator core a plurality of times to form a common mode choke, so that switching noise of the power element by PWM control can be reduced. Can be. (2) According to (1) above, the power supply line of the servo amplifier and FG
The capacitance of the switching noise suppressing capacitor inserted therebetween can be reduced. Therefore, the size of the servo amplifier can be reduced, and the leakage current generated at the power supply frequency can be reduced.

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

【図1】 本発明の実施例を示すACサーボモータの正
断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view of an AC servomotor according to an embodiment of the present invention.

【図2】 従来技術におけるPWM駆動のブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram of PWM driving in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ACサーボモータ、 2 固定子、 3 回転子、 4 固定子コア、 4a ヨーク部、 4b ティース部、 5 固定子コイル、 5a 口出し線、 6 スロット、 7 切り欠き、 8 回転軸、 9 回転子コア、 10 永久磁石、 11 フレームグランド、 12 AC部コンデンサ、 13 ダイオードブリッジ、 14 DC部コンデンサ、 15 パワー素子、 16 モータ部コンデンサ、 17 モータコイル 1 AC servo motor, 2 stator, 3 rotor, 4 stator core, 4a yoke part, 4b teeth part, 5 stator coil, 5a lead wire, 6 slot, 7 notch, 8 rotating shaft, 9 rotor core , 10 permanent magnet, 11 frame ground, 12 AC part capacitor, 13 diode bridge, 14 DC part capacitor, 15 power element, 16 motor part capacitor, 17 motor coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H002 AA09 AB04 AB06 AE08 5H603 AA01 BB01 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB04 CC07 CC11 CC17 CD21 CD22 5H611 AA03 BB01 BB06 PP02 QQ06 QQ07 SS03 TT01 TT05 UA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H002 AA09 AB04 AB06 AE08 5H603 AA01 BB01 BB07 BB09 BB12 CA01 CA05 CB04 CC07 CC11 CC17 CD21 CD22 5H611 AA03 BB01 BB06 PP02 QQ06 QQ07 SS03 TT01 TT05 UA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定子コアの内面に回転磁界形成用の3
相の固定子コイルを装着してなる固定子と、回転子コア
の外周面上に複数個の永久磁石を取り付けてなり、かつ
前記固定子コイルに空隙を介して対向するように配置さ
れた回転子とを有するACサーボモータにおいて、 前記固定子コイルの各相の口出し線を、前記固定子コア
のヨーク部に複数回巻回し、コモンモードチョークを構
成したことを特徴とするACサーボモータ。
A stator for forming a rotating magnetic field is formed on an inner surface of a stator core.
A stator having phase stator coils mounted thereon, and a rotor having a plurality of permanent magnets mounted on the outer peripheral surface of a rotor core and arranged so as to face the stator coils via a gap. An AC servomotor comprising: a common mode choke, wherein a lead wire of each phase of the stator coil is wound around the yoke portion of the stator core a plurality of times.
【請求項2】 前記固定子コイルの各相の口出し線を、
前記固定子コアのヨーク部の磁気回路部外に巻回するこ
とを特徴とする請求項1に記載のACサーボモータ。
2. A lead wire for each phase of the stator coil,
2. The AC servomotor according to claim 1, wherein the stator core is wound around a magnetic circuit portion of a yoke portion of the stator core.
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