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JP3972355B2 - Direct drive motor system - Google Patents

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JP3972355B2
JP3972355B2 JP2001346792A JP2001346792A JP3972355B2 JP 3972355 B2 JP3972355 B2 JP 3972355B2 JP 2001346792 A JP2001346792 A JP 2001346792A JP 2001346792 A JP2001346792 A JP 2001346792A JP 3972355 B2 JP3972355 B2 JP 3972355B2
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JP
Japan
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resolver
signal
drive motor
direct drive
signal line
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP2001346792A
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Japanese (ja)
Other versions
JP2003153510A (en
Inventor
正利 西沢
昌樹 桑原
正光 上村
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.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Priority to US10/291,657 priority patent/US6856061B2/en
Publication of JP2003153510A publication Critical patent/JP2003153510A/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はバリアブルリラクタンス型リゾルバを備えたダイレクトドライブモータシステムの改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
減速器を用いずに負荷を直接駆動するダイレクトドライブモータの回転角度位置を検出するための検出器として、特許第3060525号において、ロータ鉄心が1回転することにより、ロータ鉄心とステータ鉄心の空隙中のリラクタンスの基本波成分が1周期となる構造の単極レゾルバから得られる単極レゾルバ信号からロータとステータの絶対的な位置関係である回転角度位置を検出し、さらに、ロータ鉄心の1回転による上記リラクタンスの基本波成分が複数周期となる構造の多極レゾルバから得られる多極レゾルバ信号から高分解能な回転角度位置を検出することにより、高分解能でかつ絶対位置を検出可能なレゾルバ装置が提案されている。
【0003】
従来のレゾルバ装置では、ステータに突設された略T字状の磁極に3相交流励磁巻線を直巻した構成を成しているため、多数の磁極に対して均一な巻線状態を実現するのは極めて困難であり、各相間のレゾルバ信号にばらつきが生じる。このため、従来では、ダイレクトドライブモータに設けられたレゾルバからの多相出力信号をドライブユニット内に設けられた相変換回路により2相出力信号(sin信号,cos信号)に変換した上で、上記ばらつきに起因する各相間のバランスの崩れを補正するための補正データを取り込み、レゾルバ・デジタル・コンバータによりデジタル位置信号を得ていた(特開平12−262081)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ドライブユニットに実装される補正データはダイレクトドライブモータ個々によって異なる。特に、絶対位置検出用レゾルバと相対位置検出用レゾルバとを備えるダイレクトドライブモータにおいては、相対位置検出用レゾルバのばらつきは上述した補正データにより補正することが可能であるが、絶対位置検出用レゾルバのばらつきは上述の補正データで補正することができないため、従来ではこのようなダイレクトドライブモータのばらつきを補正することができなかった。それ故、故障、メンテナンス等の理由でダイレクトドライブモータ或いはドライブユニットを単体で交換する場合、製品間の互換性がないため、ダイレクトドライブモータ、ドライブユニット及び両者を結線するケーブル(レゾルバケーブル、モータケーブル)から成るダイレクトドライブモータシステム全体として、一体的に交換しなければならなかった。
【0005】
また、従来ではレゾルバ信号をドライブユニットに伝送するためのレゾルバケーブルとして、信号検出に必要な本数をケーブル内で任意の位置に配置していたが、レゾルバケーブル内の各検出信号の位置関係が非対称であると、ケーブル長の変化に伴い、電気的に干渉を起こす問題が生じており、ダイレクトドライブモータシステムに使用するレゾルバケーブルについても互換性の確保が問題となっていた。
【0006】
そこで、本発明は絶対位置検出機能のあるダイレクトドライブモータに設けられたレゾルバのコイルのばらつきを補正するとともに、レゾルバ信号の相互干渉を防止するケーブル構造を採用することで、互換性のあるダイレクトドライブモータシステムを提案することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するべく、本発明のダイレクトドライブモータシステムは、第1のロータの回転により、第1のロータと第1の環状ステータ間の間隙中のリラクタンスの基本波成分が1周期となる単極レゾルバと、第2のロータの回転により、第2のロータと第2の環状ステータ間の間隙中のリラクタンスの基本波成分が複数周期となる多極レゾルバとを備え、各々のレゾルバからの多相レゾルバ信号を出力するダイレクトドライブモータと、前記ダイレクトドライブモータから出力された多相レゾルバ信号に基づき前記ダイレクトドライブモータを駆動するための励磁電流を出力するドライブユニットと、前記ダイレクトドライブモータから出力される多相レゾルバ信号を前記ドライブユニットに伝送するレゾルバケーブルとから構成されるダイレクトドライブモータシステムにおいて、前記第1及び第2の環状ステータは、円周方向に周設された柱状の磁極を有し、コイルボビンに型巻きされたステータコイルを磁極に挿着することにより、コイル位置を自在に位置決め可能に構成されたことを特徴とする。
【0008】
かかる構成により、レゾルバのコイル位置等のばらつきを補正することができ、互換性のあるダイレクトドライブモータシステムを提供することができる。また、ダイレクトドライブモータ等の交換についても、互換性が確保されているため、システムの修理、メンテナンス等において利便性に優れている。
【0009】
また、本発明のダイレクトドライブモータシステムに使用されるレゾルバケーブルは、多相レゾルバ信号の各相の信号線同士、及び各々の信号線と共通線との距離が略一定であるように調整することが望ましい。かかる構成により、信号線の電気的な干渉を抑制することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、各図を参照して本実の形態について説明する。
【0011】
図1は本実施形態のダイレクトドライブモータシステムの構成図である。同システムは、回転軸11を回転駆動するためのダイレクトドライブモータ10、ダイレクトドライブモータ10の駆動制御を行うドライブユニット20、両者を結線するレゾルバケーブル41、及びモータケーブル42から構成される。ドライブユニット20は、ダイレクトドライブモータ10に内蔵されている絶対位置検出用レゾルバ及び相対位置検出用レゾルバへレゾルバケーブル41及びレゾルバ用端子31を介して励磁信号を供給するとともに、各々のレゾルバから出力される多相レゾルバ信号を取り込み、2相出力信号に変換し、補正ROM22に内蔵されている補正データを取り込んでR/D変換を行い、デジタル位置信号をコントローラ30へ出力するコントローラ回路21、コントローラ30からのフィードバック制御により、ダイレクトドライブモータ10の回転角度位置を正確に制御するため、モータケーブル42を介してモータ端子32へ励磁電流を供給するためのパワーアンプ回路23を備えている。
【0012】
図2はダイレクトドライブモータ10の断面図である。同図に示すように、ダイレクトドライブモータ10には中空筒型のハウジング12内に収容された回転軸11がクロスローラ軸受19を介して回転自在に軸支されている。クロスローラ軸受19はハウジング12に位置する内輪18、回転軸11下端部内周面に位置する外輪16、及び両者の間に配置された転動体17から成る。内輪18の外周面には互いに直交する第1傾斜軌道面と第2傾斜軌道面とから成る断面が直角二等辺三角形状の外方軌道凹溝が形成され、外輪16の内周面には互いに直交する第3傾斜軌道面と第4軌道面とから成る断面が直角二等辺三角形状の内方軌道凹溝が形成されている。転動体17は、第1傾斜軌道面と第4傾斜軌道面にそれぞれ転接する複数の第1の転動体17と、隣り合う第1の転動体17の間に位置して第2傾斜軌道面と第3傾斜軌道面に転接する第2の転動体17から成る。
【0013】
回転軸11の下端部外周面には珪素鋼板を積層し、半径方向外側に向かって突出する複数の極歯を有する環状のモータロータ15が嵌着固定されており、これと対向するハウジング12内周面には珪素鋼板を積層し、半径方向内側に向かって突出する複数の磁極を備えるモータステータ13が配置されている。当該磁極は略T字状の形状を成し、モータケーブル42を介してパワーアンプ回路23から供給される励磁電流により回転磁界を発生するためのステータコイル14が巻回されるとともに、モータロータ15の極歯と所定の間隙をおいて対峙する位置に多数の磁極歯が形成されている。
【0014】
回転軸11には、回転軸11の絶対角度位置を検出するためのレゾルバ50、及び相対角度位置を検出するためのレゾルバ60が設けられている。レゾルバ50は回転軸11の内周面に固接された環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ55、ハウジング12に固接されレゾルバロータ55と対峙する環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ51、レゾルバステータ51の磁極に巻回されたステータコイル54から構成される単極レゾルバである。レゾルバ60は回転軸11の内周面に固接された環状の成層鉄心からなるレゾルバロータ65、ハウジング12に固接されレゾルバロータ65と対峙する環状の成層鉄心からなるレゾルバステータ61、レゾルバステータ61の磁極に巻回されたステータコイル64から構成される多極レゾルバである。
【0015】
図3は絶対位置検出用レゾルバ50の断面図である。同図に示すように、レゾルバ50は3相バリアブルリラクタンス型レゾルバであり、レゾルバステータ51とレゾルバロータ55との間隙のリラクタンスがレゾルバロータ55の回転角度位置により変化し、レゾルバロータ55の1回転でリラクタンス変化の基本波成分が1周期となる構造を備えている。つまり、レゾルバステータ51の外径中心、内径中心、及びレゾルバロータ55の外径中心はダイレクトドライブモータの回転中心O1と一致するが、レゾルバロータ55の内径中心O2は回転中心O1に対してΔxだけ偏心するように、レゾルバロータ55の肉厚を連続的に変化させている。
【0016】
レゾルバステータ51には120°間隔でA相、B相及びC相を構成する各々6つの磁極52、即ち、計18個の磁極52が配置されている。磁極52には樹脂を成型して得られるコイルボビン53に巻回されたステータコイル54が固着されている。かかる構成により、ステータコイル54の共通端子に励磁信号が印加されると、レゾルバロータ55が1回転する間にA相、B相及びC相の各ステータコイル54からは120°ずつ位相がずれた1サイクルの単極レゾルバ信号が、各々出力される。
【0017】
図5に示すように、コイルボビン53はステータコイル54を巻回するための巻枠部53aと、巻枠部53aの上下外周から外方延出形成された2つの鍔部53bからなり、巻枠部53aにはステータコイル54が均一に巻回されている。磁極52はレゾルバステータ51の外周面に対して垂直に凸設された角柱体であり、長手方向に直立し、くびれのないストレート形状をなしている。ステータコイル54が予め型巻きされたコイルボビン53を磁極52に挿着し、ステータコイル54に所定の交流信号を印加した状態で各相のレゾルバ信号をオシロスコープで観察し、各相のレゾルバ信号のバランスがとれるようにコイルボビン53の取り付け位置を調整することにより、ステータコイル54の取り付け誤差等に起因するバランスの不整合を解消することができる。A相、B相及びC相のうち少なくとも何れか一つについてバランス調整を確保できれば、全体的にバランスが良くなることが本発明者の実験により確認できている。
【0018】
磁極52は高さ方向にわたって幅が一定の形状をなしているため、コイルボビン53を挿着した後でも上下方向に微調整が可能である。各相のバランスの整合性がとれた状態で、接着剤によりコイルボビン53を磁極52に固着すれば、製品間でばらつきのない、つまり、互換性のある絶対位置検出用レゾルバを得ることができる。従来のように型巻きされた空芯コイルを磁極52に直接挿着固定すると、コイルと磁極52との間に微小な間隙を生じ、コイルの取り付け精度を高めることが困難であるが、樹脂成型されたコイルボビン53を用いれば、弾力性のある樹脂を介してコイルが磁極52に巻回されるため、適度な圧着力により、かかる間隙の発生を抑止し、高精度な位置決めを可能にできる。
【0019】
図4は相対位置検出用レゾルバ60の断面図である。同図に示すように、レゾルバステータ61の内径中心Oはレゾルバロータ65の内径中心Oと一致しており、レゾルバステータ61とレゾルバロータ65との間隙のリラクタンスがレゾルバロータ65の回転角度位置により変化し、レゾルバロータ65の1回転でリラクタンス変化の基本波成分が複数周期となる構造を備えている。レゾルバステータ61の外周面にはA相、B相及びC相が120°の電気角でずれるように磁極62が交互して等間隔に、この例では計18個配置されており、各々の磁極62にはコイルボビン63を介してステータコイル64が巻回されている。
【0020】
尚、磁極62の数は相数(この例では3)の倍数であればよく、18個に限定されるものではない。また、この例では、レゾルバロータ65の内周面には所定のピッチで形成された突極状の極歯が24個形成されているが、この極歯の数はモータロータ15の歯数の整数分の1に設定されていればよく、24に限定されるものではない。また、上記極歯をさらに電気的に細分割することにより、相対位置検出用レゾルバ60の分解能をさらに向上させることもできる。ステータコイル64の共通端子に励磁信号が供給されると、レゾルバロータ65が1回転する間に各相毎に24サイクルの交流信号が多極レゾルバ信号として出力される。
【0021】
ここで、磁極62はレゾルバステータ61の外周面に対して垂直に凸設された角柱体であり、くびれのないストレート形状をなしている点は上述した磁極52の構成と同様である。故に、ステータコイル64は、図5にて説明したのと同様に、樹脂成型されたコイルボビン63を介して磁極62に巻回されるため、高精度な位置決めを可能とし、製品間でばらつきのない、つまり、互換性のある相対位置検出用レゾルバ60を得ることができる。
【0022】
図6はレゾルバケーブル41の断面構造図である。同図において、71,72,73は相対位置検出用のレゾルバ60の信号線であり、71はA相の信号線、72はB相の信号線、73はC相の信号線である。また、74,75,76は絶対位置検出用のレゾルバ50の信号線であり、74はA相の信号線、75はB相の信号線、76はC相の信号線である。このように、相対位置検出用レゾルバ60の信号線と絶対位置検出用レゾルバ50の信号線とを交互に配置することにより、信号線71,72,73の中心C1,C2,C3と、信号線74,75,76の中心C4,C5,C6はそれぞれほぼ等間隔に調整されている。つまり、C1-C2-C3を結ぶ三角形は正三角形に近い形状である。同様に、C4-C5-C6を結ぶ三角形は正三角形に近い形状である。また、共通線77を中心に配置したので、C1〜C6と共通線77の中心点C7との距離も全てほぼ同間隔に調整されている。かかる構成により、各相のレゾルバ信号の電気的な干渉を抑えることができる。
【0023】
図7はレゾルバケーブル41の他の構成例を示す断面構造図である。同図において、81,82,83は相対位置検出用のレゾルバ60の信号線と共通線とをツイストペアにしたツイストペアケーブルであり、81aはA相の信号線、82aはB相の信号線、83aはC相の信号線、81b〜83bは共通線である。また、84,85,86は絶対位置検出用のレゾルバ50の信号線と共通線とをツイストペアにしたツイストペアケーブルであり、84aはA相の信号線、85aはB相の信号線、86aはC相の信号線、84b〜86bは共通線である。このように、相対位置検出用レゾルバ60の信号線と絶対位置検出用レゾルバ50の信号線とを交互に配置することにより、信号線81,82,83の中心C1,C2,C3と、信号線84,85,86の中心C4,C5,C6はそれぞれほぼ等間隔に調整されている。つまり、C1-C2-C3を結ぶ三角形は正三角形に近い形状である。同様に、C4-C5-C6を結ぶ三角形は正三角形に近い形状である。また、それぞれがツイストペアケーブルなので、各々の信号線と共通線との距離を等しくとることができる。かかる構成により、各相のレゾルバ信号の電気的な干渉を抑えることができる。
【0024】
尚、コイルボビンの位置調整に加え、例えば、各コイルに可変抵抗等を接続し、これによる微調整をできるようにしてもよい。また、コイルボビンの材質は樹脂に限らず、非磁性体で弾性に富み、適度な圧着力のある素材であれば他の素材でもよい。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、環状ステータは円周方向に周設された柱状の磁極を有し、コイルボビンに型巻きされたステータコイルを磁極に挿着することにより、コイル位置を自在に位置決め可能に構成できるため、レゾルバのコイル位置を微調整することができ、ダイレクトドライブモータ間のばらつきを抑えることにより、互換性のあるダイレクトドライブモータシステムを提供することができる。また、レゾルバケーブルの信号線同士の距離及び信号線と共通線との距離を略一定にすることにより、レゾルバ信号の電気的な干渉を抑えることができ、互換性のあるダイレクトドライブモータシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダイレクトドライブモータシステムの構成図である。
【図2】ダイレクトドライブモータの断面構造図である。
【図3】絶対位置検出用レゾルバの断面構造図である。
【図4】相対位置検出用レゾルバの断面構造図である。
【図5】ステータコイルの位置決めの説明図である。
【図6】レゾルバケーブルの断面構造図である。
【図7】レゾルバケーブルの断面構造図である。
【符号の説明】
10…ダイレクトドライブモータ、11…回転軸、20…ドライブユニット、30…コントローラ、41…レゾルバケーブル、50…絶対位置検出用レゾルバ、51…レゾルバステータ、52…磁極、53…ボビン、54…ステータコイル、60…相対位置検出用レゾルバ、61…レゾルバステータ、62…磁極、63…ボビン、64…ステータコイル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improved technique for a direct drive motor system including a variable reluctance resolver.
[0002]
[Prior art]
As a detector for detecting the rotational angle position of a direct drive motor that directly drives a load without using a speed reducer, in Japanese Patent No. 30605525, when the rotor iron core makes one rotation, The rotation angle position, which is the absolute positional relationship between the rotor and the stator, is detected from a single pole resolver signal obtained from a single pole resolver having a structure in which the fundamental wave component of the reluctance is one cycle. Proposed a resolver device that can detect the absolute position with high resolution by detecting the rotational angle position with high resolution from the multipolar resolver signal obtained from the multipolar resolver having a structure in which the fundamental component of the reluctance has a plurality of periods. Has been.
[0003]
The conventional resolver device has a configuration in which a three-phase AC excitation winding is wound directly on a substantially T-shaped magnetic pole protruding from the stator, so that a uniform winding state is realized for a large number of magnetic poles. This is extremely difficult, and the resolver signal between the phases varies. For this reason, conventionally, the above-mentioned variation is obtained after the multi-phase output signal from the resolver provided in the direct drive motor is converted into a two-phase output signal (sin signal, cos signal) by the phase conversion circuit provided in the drive unit. The correction data for correcting the loss of balance between the phases due to the above was taken in, and a digital position signal was obtained by a resolver digital converter (Japanese Patent Laid-Open No. 12-262081).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the correction data mounted on the drive unit differs depending on each direct drive motor. In particular, in a direct drive motor including an absolute position detection resolver and a relative position detection resolver, variations in the relative position detection resolver can be corrected by the correction data described above. Since the variation cannot be corrected by the above-described correction data, conventionally, such a variation of the direct drive motor cannot be corrected. Therefore, when exchanging a direct drive motor or drive unit alone for reasons such as failure or maintenance, there is no compatibility between products, so from the direct drive motor, drive unit, and cables that connect the two (resolver cable, motor cable) The entire direct drive motor system had to be replaced as a whole.
[0005]
Conventionally, as the resolver cable for transmitting the resolver signal to the drive unit, the number required for signal detection is arranged at an arbitrary position in the cable, but the positional relationship of each detection signal in the resolver cable is asymmetric. In some cases, with the change in the cable length, there has been a problem of causing electrical interference, and ensuring the compatibility of the resolver cable used in the direct drive motor system has also been a problem.
[0006]
Therefore, the present invention corrects variations in resolver coils provided in a direct drive motor having an absolute position detection function and adopts a cable structure that prevents mutual interference of resolver signals, thereby providing a compatible direct drive. The problem is to propose a motor system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the direct drive motor system of the present invention, the fundamental wave component of reluctance in the gap between the first rotor and the first annular stator becomes one cycle by the rotation of the first rotor. A single-pole resolver, and a multi-pole resolver in which the fundamental wave component of reluctance in the gap between the second rotor and the second annular stator is a plurality of periods by the rotation of the second rotor. A direct drive motor that outputs a multiphase resolver signal, a drive unit that outputs an excitation current for driving the direct drive motor based on the multiphase resolver signal output from the direct drive motor, and an output from the direct drive motor And a resolver cable for transmitting a multiphase resolver signal to the drive unit. In the direct drive motor system, the first and second annular stators have columnar magnetic poles circumferentially arranged, and by inserting a stator coil wound around a coil bobbin into the magnetic poles, The coil position can be freely positioned.
[0008]
With such a configuration, it is possible to correct variations in the resolver coil position and the like, and to provide a compatible direct drive motor system. In addition, since the interchangeability of the direct drive motor and the like is ensured, it is excellent in convenience in system repair and maintenance.
[0009]
Also, the resolver cable used in the direct drive motor system of the present invention is adjusted so that the distance between the signal lines of each phase of the multiphase resolver signal and the distance between each signal line and the common line is substantially constant. Is desirable. With this configuration, electrical interference of signal lines can be suppressed.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 is a configuration diagram of a direct drive motor system according to the present embodiment. The system includes a direct drive motor 10 for rotationally driving the rotary shaft 11, a drive unit 20 that controls the drive of the direct drive motor 10, a resolver cable 41 that connects the two, and a motor cable 42. The drive unit 20 supplies an excitation signal to the absolute position detection resolver and the relative position detection resolver built in the direct drive motor 10 via the resolver cable 41 and the resolver terminal 31, and is output from each resolver. From the controller circuit 21 and the controller 30 that take in the multi-phase resolver signal, convert it into a two-phase output signal, take in the correction data built in the correction ROM 22, perform R / D conversion, and output the digital position signal to the controller 30. In order to accurately control the rotational angle position of the direct drive motor 10 by the feedback control, a power amplifier circuit 23 for supplying an excitation current to the motor terminal 32 via the motor cable 42 is provided.
[0012]
FIG. 2 is a sectional view of the direct drive motor 10. As shown in the figure, a rotary shaft 11 accommodated in a hollow cylindrical housing 12 is rotatably supported by a direct drive motor 10 via a cross roller bearing 19. The cross roller bearing 19 includes an inner ring 18 positioned in the housing 12, an outer ring 16 positioned on the inner peripheral surface of the lower end of the rotary shaft 11, and a rolling element 17 disposed between the two. The outer ring surface of the inner ring 18 is formed with an outer track groove having an isosceles right triangular shape with a cross section composed of a first inclined track surface and a second inclined track surface orthogonal to each other. An inward groove groove having a right isosceles triangular cross section formed by a third inclined track surface and a fourth track surface orthogonal to each other is formed. The rolling elements 17 are positioned between a plurality of first rolling elements 17 that are in rolling contact with the first inclined track surface and the fourth inclined track surface, respectively, and the second inclined track surfaces that are adjacent to each other. It consists of a second rolling element 17 that is in rolling contact with the third inclined track surface.
[0013]
A silicon steel plate is laminated on the outer peripheral surface of the lower end portion of the rotating shaft 11, and an annular motor rotor 15 having a plurality of pole teeth protruding outward in the radial direction is fitted and fixed. A motor stator 13 having a plurality of magnetic poles laminated on the surface and projecting radially inward is disposed. The magnetic pole has a substantially T-shape, and the stator coil 14 for generating a rotating magnetic field is wound by the exciting current supplied from the power amplifier circuit 23 via the motor cable 42. A large number of magnetic pole teeth are formed at positions facing the pole teeth with a predetermined gap.
[0014]
The rotary shaft 11 is provided with a resolver 50 for detecting the absolute angular position of the rotary shaft 11 and a resolver 60 for detecting the relative angular position. The resolver 50 is a resolver rotor 55 composed of an annular stratified iron core fixedly contacted to the inner peripheral surface of the rotating shaft 11, a resolver stator 51 composed of an annular stratified iron core fixed to the housing 12 and facing the resolver rotor 55, and a resolver stator 51. It is a single pole resolver comprised from the stator coil 54 wound by the magnetic pole. The resolver 60 is a resolver rotor 65 composed of an annular stratified iron core fixedly contacted with the inner peripheral surface of the rotating shaft 11, a resolver stator 61 composed of an annular stratified iron core fixedly contacted with the housing 12 and facing the resolver rotor 65, and a resolver stator 61. It is a multipolar resolver comprised from the stator coil 64 wound by the magnetic pole.
[0015]
FIG. 3 is a sectional view of the absolute position detecting resolver 50. As shown in the figure, the resolver 50 is a three-phase variable reluctance resolver, and the reluctance of the gap between the resolver stator 51 and the resolver rotor 55 varies depending on the rotational angle position of the resolver rotor 55, and the resolver rotor 55 is rotated once. It has a structure in which the fundamental wave component of the reluctance change is one cycle. That is, the outer diameter center and inner diameter center of the resolver stator 51 and the outer diameter center of the resolver rotor 55 coincide with the rotation center O 1 of the direct drive motor, but the inner diameter center O 2 of the resolver rotor 55 is relative to the rotation center O 1. Therefore, the thickness of the resolver rotor 55 is continuously changed so as to be eccentric by Δx.
[0016]
The resolver stator 51 is provided with six magnetic poles 52 each constituting an A phase, a B phase, and a C phase at intervals of 120 °, that is, a total of 18 magnetic poles 52. A stator coil 54 wound around a coil bobbin 53 obtained by molding resin is fixed to the magnetic pole 52. With this configuration, when an excitation signal is applied to the common terminal of the stator coil 54, the phase is shifted by 120 ° from each of the A-phase, B-phase, and C-phase stator coils 54 during one revolution of the resolver rotor 55. One cycle of the unipolar resolver signal is output.
[0017]
As shown in FIG. 5, the coil bobbin 53 includes a winding frame portion 53a for winding the stator coil 54, and two flange portions 53b formed to extend outward from the upper and lower outer circumferences of the winding frame portion 53a. A stator coil 54 is uniformly wound around the portion 53a. The magnetic pole 52 is a prismatic body projecting perpendicularly to the outer peripheral surface of the resolver stator 51, and stands upright in the longitudinal direction and has a straight shape without constriction. A coil bobbin 53 in which a stator coil 54 is pre-rolled is inserted into a magnetic pole 52, and a resolver signal of each phase is observed with an oscilloscope in a state where a predetermined AC signal is applied to the stator coil 54, and the balance of the resolver signal of each phase. By adjusting the attachment position of the coil bobbin 53 so as to be removed, the balance mismatch caused by the attachment error of the stator coil 54 can be eliminated. It has been confirmed by experiments of the present inventors that balance can be improved as a whole if balance adjustment can be secured for at least one of the A phase, B phase, and C phase.
[0018]
Since the magnetic pole 52 has a shape with a constant width in the height direction, fine adjustment in the vertical direction is possible even after the coil bobbin 53 is inserted. If the coil bobbin 53 is fixed to the magnetic pole 52 with an adhesive in a state where the balance of each phase is balanced, there can be obtained a resolver for absolute position detection that is consistent among products, that is, compatible. If the air-core coil wound in a conventional manner is directly inserted and fixed to the magnetic pole 52, a minute gap is generated between the coil and the magnetic pole 52, and it is difficult to improve the accuracy of coil attachment. If the coil bobbin 53 is used, the coil is wound around the magnetic pole 52 through a resin having elasticity, so that the generation of such a gap can be suppressed by a suitable pressure-bonding force, and highly accurate positioning can be achieved.
[0019]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the relative position detecting resolver 60. As shown in the figure, the inner diameter center O of the resolver stator 61 coincides with the inner diameter center O of the resolver rotor 65, and the reluctance of the gap between the resolver stator 61 and the resolver rotor 65 varies depending on the rotational angle position of the resolver rotor 65. The resolver rotor 65 has a structure in which the fundamental wave component of the reluctance change has a plurality of periods in one rotation of the resolver rotor 65. On the outer peripheral surface of the resolver stator 61, 18 magnetic poles 62 are alternately arranged at equal intervals so that the A phase, the B phase, and the C phase are shifted by an electrical angle of 120 °. A stator coil 64 is wound around 62 via a coil bobbin 63.
[0020]
The number of the magnetic poles 62 may be a multiple of the number of phases (3 in this example), and is not limited to 18. Further, in this example, 24 salient pole-shaped pole teeth formed at a predetermined pitch are formed on the inner peripheral surface of the resolver rotor 65. The number of pole teeth is an integer of the number of teeth of the motor rotor 15. It only needs to be set to 1 /, and is not limited to 24. Further, the resolution of the relative position detecting resolver 60 can be further improved by further electrically subdividing the pole teeth. When an excitation signal is supplied to the common terminal of the stator coil 64, an AC signal of 24 cycles is output as a multipolar resolver signal for each phase while the resolver rotor 65 rotates once.
[0021]
Here, the magnetic pole 62 is a prismatic body protruding perpendicularly to the outer peripheral surface of the resolver stator 61, and has the same shape as the magnetic pole 52 described above in that it has a straight shape without constriction. Therefore, the stator coil 64 is wound around the magnetic pole 62 via the resin-molded coil bobbin 63 in the same manner as described with reference to FIG. 5, thereby enabling high-accuracy positioning and no variation among products. That is, a compatible relative position detecting resolver 60 can be obtained.
[0022]
FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram of the resolver cable 41. In the figure, reference numerals 71, 72 and 73 are signal lines of the resolver 60 for detecting the relative position, 71 is an A-phase signal line, 72 is a B-phase signal line, and 73 is a C-phase signal line. 74, 75, and 76 are signal lines of the absolute position detecting resolver 50, 74 is an A-phase signal line, 75 is a B-phase signal line, and 76 is a C-phase signal line. In this way, the signal lines of the relative position detection resolver 60 and the signal line of the absolute position detection resolver 50 are alternately arranged, so that the centers C 1 , C 2 , C 3 of the signal lines 71, 72, 73 are The centers C 4 , C 5 , and C 6 of the signal lines 74, 75, and 76 are adjusted at substantially equal intervals. That is, the triangle connecting C 1 -C 2 -C 3 is a shape close to a regular triangle. Similarly, a triangle connecting the C 4 -C 5 -C 6 is close to a regular triangle shape. Further, since the common line 77 is arranged at the center, the distances between C 1 to C 6 and the center point C 7 of the common line 77 are all adjusted to be substantially the same interval. With this configuration, it is possible to suppress electrical interference of resolver signals of each phase.
[0023]
FIG. 7 is a cross-sectional structure diagram showing another configuration example of the resolver cable 41. In the figure, reference numerals 81, 82 and 83 denote twisted pair cables in which the signal line and common line of the resolver 60 for detecting the relative position are twisted pairs, 81a is an A phase signal line, 82a is a B phase signal line, 83a. Is a C-phase signal line, and 81b to 83b are common lines. 84, 85, and 86 are twisted pair cables in which the signal line and common line of the resolver 50 for absolute position detection are twisted pairs, 84a is an A phase signal line, 85a is a B phase signal line, and 86a is C. The phase signal lines 84b to 86b are common lines. In this way, the signal lines of the relative position detection resolver 60 and the signal line of the absolute position detection resolver 50 are alternately arranged, so that the centers C 1 , C 2 , C 3 of the signal lines 81, 82, 83 are The centers C 4 , C 5 , and C 6 of the signal lines 84, 85, and 86 are adjusted at substantially equal intervals. That is, the triangle connecting C 1 -C 2 -C 3 is a shape close to a regular triangle. Similarly, the triangle connecting C 4 -C 5 -C 6 is a shape close to a regular triangle. Moreover, since each is a twisted pair cable, the distance between each signal line and the common line can be made equal. With this configuration, it is possible to suppress electrical interference of resolver signals of each phase.
[0024]
In addition to adjusting the position of the coil bobbin, for example, a variable resistor or the like may be connected to each coil so that fine adjustment can be performed. Further, the material of the coil bobbin is not limited to resin, but may be other material as long as it is a non-magnetic material that is highly elastic and has an appropriate pressure bonding force.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, the annular stator has columnar magnetic poles arranged in the circumferential direction, and the coil position can be freely positioned by inserting the stator coil wound around the coil bobbin into the magnetic pole. Therefore, the resolver coil position can be finely adjusted, and a compatible direct drive motor system can be provided by suppressing variations between direct drive motors. In addition, by making the distance between the signal lines of the resolver cable and the distance between the signal line and the common line substantially constant, it is possible to suppress the electrical interference of the resolver signal and provide a compatible direct drive motor system. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a direct drive motor system.
FIG. 2 is a sectional structural view of a direct drive motor.
FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram of an absolute position detection resolver.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a relative position detecting resolver.
FIG. 5 is an explanatory diagram of positioning of a stator coil.
FIG. 6 is a sectional structural view of a resolver cable.
FIG. 7 is a sectional structural view of a resolver cable.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Direct drive motor, 11 ... Rotating shaft, 20 ... Drive unit, 30 ... Controller, 41 ... Resolver cable, 50 ... Resolver for absolute position detection, 51 ... Resolver stator, 52 ... Magnetic pole, 53 ... Bobbin, 54 ... Stator coil, 60 ... Resolver for detecting relative position, 61 ... Resolver stator, 62 ... Magnetic pole, 63 ... Bobbin, 64 ... Stator coil

Claims (5)

第1のロータの回転により、第1のロータと第1の環状ステータ間の間隙中のリラクタンスの基本波成分が1周期となる単極レゾルバと、第2のロータの回転により、第2のロータと第2の環状ステータ間の間隙中のリラクタンスの基本波成分が複数周期となる多極レゾルバとを備え、各々のレゾルバからの多相レゾルバ信号を出力するダイレクトドライブモータと、前記ダイレクトドライブモータから出力された多相レゾルバ信号に基づき前記ダイレクトドライブモータを駆動するための励磁電流を出力するドライブユニットと、前記ダイレクトドライブモータから出力される多相レゾルバ信号を前記ドライブユニットに伝送するレゾルバケーブルとから構成されるダイレクトドライブモータシステムにおいて、前記第1及び第2の環状ステータは、円周方向に周設された柱状の磁極を有し、コイルボビンに型巻きされたステータコイルを磁極に、自在に位置決め可能に挿着し、前記多相レゾルバ信号の各相のレゾルバ信号のバランスがとれるように、コイル位置を調整し接着してなる、ダイレクトドライブモータシステム。A single pole resolver in which the fundamental wave component of reluctance in the gap between the first rotor and the first annular stator becomes one cycle by the rotation of the first rotor, and the second rotor by the rotation of the second rotor. And a multipolar resolver in which the fundamental wave component of reluctance in the gap between the second annular stator has a plurality of periods, and a direct drive motor that outputs a multiphase resolver signal from each resolver, A drive unit that outputs an excitation current for driving the direct drive motor based on the output multiphase resolver signal, and a resolver cable that transmits the multiphase resolver signal output from the direct drive motor to the drive unit. In the direct drive motor system, the first and second annular slides Over data has a pole columnar provided around the circumferential direction, the magnetic pole type-wound stator coil bobbin, positionable freely inserted and attached, each phase of the resolver of the polyphase resolver signal A direct drive motor system that adjusts the coil position and bonds it so that the signal is balanced . 第1のロータの回転により、第1のロータと第1の環状ステータ間の間隙中のリラクタンスの基本波成分が1周期となる単極レゾルバと、第2のロータの回転により、第2のロータと第2の環状ステータ間の間隙中のリラクタンスの基本波成分が複数周期となる多極レゾルバとを備え、各々のレゾルバからの多相レゾルバ信号を出力するダイレクトドライブモータと、前記ダイレクトドライブモータから出力された多相レゾルバ信号に基づき前記ダイレクトドライブモータを駆動するための励磁電流を出力するドライブユニットと、前記ダイレクトドライブモータから出力される多相レゾルバ信号を前記ドライブユニットに伝送するレゾルバケーブルとから構成され、前記第1及び第2の環状ステータは、円周方向に周設された柱状の磁極を有し、前記磁極にコイルボビンに型巻きされたステータコイルを固定してなるダイレクトドライブモータシステムの製造方法であって、
前記磁極に前記ステータコイルを挿着する工程と、
前記多相レゾルバ信号の各相のレゾルバ信号のバランスがとれるように前記ステータコイルのコイル位置を調整する工程と、
前記磁極に前記ステータコイルを接着する工程と、
を有することを特徴とするダイレクトドライブモータシステムの製造方法
A single pole resolver in which the fundamental wave component of reluctance in the gap between the first rotor and the first annular stator becomes one cycle by the rotation of the first rotor, and the second rotor by the rotation of the second rotor. And a multipolar resolver in which the fundamental wave component of reluctance in the gap between the second annular stator has a plurality of periods, and a direct drive motor that outputs a multiphase resolver signal from each resolver, A drive unit that outputs an excitation current for driving the direct drive motor based on the output multiphase resolver signal, and a resolver cable that transmits the multiphase resolver signal output from the direct drive motor to the drive unit. The first and second annular stators have columnar magnetic poles arranged in the circumferential direction. And a method of manufacturing a direct drive motor system formed of a fixed mold-wound stator coil bobbin to the magnetic pole,
Inserting the stator coil into the magnetic pole ;
Adjusting the coil position of the stator coil so that the resolver signal of each phase of the multiphase resolver signal is balanced;
Bonding the stator coil to the magnetic pole;
A method of manufacturing a direct drive motor system, comprising:
前記レゾルバケーブルは、多相レゾルバ信号の各相の信号線同士、及び各々の信号線と共通線との距離が略一定であることを特徴とする、請求項1に記載のダイレクトドライブモータシステム。  2. The direct drive motor system according to claim 1, wherein the resolver cable has a substantially constant distance between signal lines of each phase of a multiphase resolver signal and a distance between each signal line and a common line. 前記単極レゾルバおよび前記多極レゾルバとは、それぞれ3相のレゾルバ信号を有し、The unipolar resolver and the multipolar resolver each have a three-phase resolver signal,
前記レゾルバケーブルは、  The resolver cable is
前記単極レゾルバの信号線である第1単極レゾルバ信号線、第2単極レゾルバ信号線および第3単極レゾルバ信号線と、  A first unipolar resolver signal line, a second unipolar resolver signal line and a third unipolar resolver signal line which are signal lines of the unipolar resolver;
前記多極レゾルバの信号線である第1多極レゾルバ信号線、第2多極レゾルバ信号線および第3多極レゾルバ信号線と、を有し、  A first multipolar resolver signal line, a second multipolar resolver signal line, and a third multipolar resolver signal line, which are signal lines of the multipolar resolver,
前記単極レゾルバの信号線と前記多極レゾルバの信号線とは、交互に配置され、かつ、これらの信号線の中心は、ほぼ等間隔に配置される  The signal lines of the monopolar resolver and the signal lines of the multipolar resolver are alternately arranged, and the centers of these signal lines are arranged at almost equal intervals.
ことを特徴とする、請求項1に記載のダイレクトドライブモータシステム。The direct drive motor system according to claim 1, wherein:
前記単極レゾルバおよび前記多極レゾルバとは、それぞれ3相のレゾルバ信号を有し、The unipolar resolver and the multipolar resolver each have a three-phase resolver signal,
前記レゾルバケーブルは、  The resolver cable is
前記単極レゾルバの信号線である第1単極レゾルバ信号線、第2単極レゾルバ信号線および第3単極レゾルバ信号線と、  A first unipolar resolver signal line, a second unipolar resolver signal line and a third unipolar resolver signal line which are signal lines of the unipolar resolver;
前記多極レゾルバの信号線である第1多極レゾルバ信号線、第2多極レゾルバ信号線および第3多極レゾルバ信号線と、  A first multipolar resolver signal line, a second multipolar resolver signal line, and a third multipolar resolver signal line that are signal lines of the multipolar resolver;
6つの共通線を有し、  Has 6 common lines,
前記単極レゾルバの信号線と前記多極レゾルバの信号線とは、交互に配置され、かつ、これらの信号線は、それぞれ前記共通線とツイストペアケーブルを構成することを特徴とする、請求項1に記載のダイレクトドライブモータシステム。  2. The signal line of the monopolar resolver and the signal line of the multipolar resolver are alternately arranged, and these signal lines constitute the common line and a twisted pair cable, respectively. Direct drive motor system described in 1.
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