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JPH03285595A - Rotation driving device - Google Patents

Rotation driving device

Info

Publication number
JPH03285595A
JPH03285595A JP2086613A JP8661390A JPH03285595A JP H03285595 A JPH03285595 A JP H03285595A JP 2086613 A JP2086613 A JP 2086613A JP 8661390 A JP8661390 A JP 8661390A JP H03285595 A JPH03285595 A JP H03285595A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
coil
magnetic field
field generating
wires
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
JP2086613A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Okuya
奥谷 憲男
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2086613A priority Critical patent/JPH03285595A/en
Publication of JPH03285595A publication Critical patent/JPH03285595A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a high torque with an inexpensive constitution without employing an expensive rare earth magnet by providing a field generating coil on rotor side to connect it to a power supply through wires and generating a field by conducting current through the coil. CONSTITUTION:A rotor 5 is provided with a plurality of field generating coils 6 on the outer peripheral surface in the direction of the circumference thereof. A plurality of stator coils 7 of phases U, V, W are arranged sequentially around the rotor 5. The field generating coils 6 on the rotor 5 side are connected directly to a power supply through wires. The wires are arranged with enough margin so as to allow the rotor 5 to be turned within the rotating range of 360 deg. while the wires are guided properly by guides if necessary. The field generating coil 6 and the stator coil 7 are controlled by a driver unit 9 so as to generate a rotary field in accordance with the rotating position of the rotor 5.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は直流電源を用いたサーボタイプの回転駆動装置
に関し、特にダイレクトドライブ方式のロボットやイン
デックス装置に好適に適用できる回転駆動装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a servo-type rotary drive device using a DC power supply, and particularly to a rotary drive device suitably applicable to direct drive type robots and indexing devices.

従来の技術 従来、ダイレクトドライブ方式でロボットの腕やインデ
ックス装置を駆動する場合、ブラシレスDCサーボモー
タが用いられることが多い。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, brushless DC servo motors are often used to drive robot arms and indexing devices using a direct drive method.

このブラシレスDCサーボモータにおいては、第4図に
示すように、ロータ21の外周に希土類から成る永久磁
石22を交互に極性が異なるように配置するとともに、
その外周に複数のステータコイル23を配設し、各ステ
ータコイル23にU相、■相、W相の3相の交流電流を
流して回転磁界を発生させることによって、ロータ21
を回転するように構成されている。
In this brushless DC servo motor, as shown in FIG. 4, permanent magnets 22 made of rare earth are arranged around the outer periphery of the rotor 21 so as to alternately have different polarities.
A plurality of stator coils 23 are arranged around the outer periphery of the rotor 21, and a rotating magnetic field is generated by passing three-phase alternating current of U phase, ■ phase, and W phase through each stator coil 23.
is configured to rotate.

このように、ロータ21に希土類磁石22を使用するこ
とによってコンパクトな構成で大きなトルクを得ている
In this way, by using the rare earth magnets 22 in the rotor 21, a large torque can be obtained with a compact configuration.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、希土類磁石は高価であるためコスト高と
なるとともに、十分に大きなトルクが得られるものでも
ないという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, there are problems in that rare earth magnets are expensive, resulting in high costs, and that a sufficiently large torque cannot be obtained.

本発明は上記従来の問題点に鑑み、ロボットやインデッ
クス装置におけるダイレクトドライブ用の安価な回転駆
動装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above conventional problems, it is an object of the present invention to provide an inexpensive rotary drive device for direct drive in robots and indexing devices.

課題を解決するための手段 本発明の回転駆動装置は上記目的を達成するために、複
数の磁界発生コイルを周方向に配設したロータと、ロー
タの周囲に配設された複数のステータコイルと、ロータ
の各磁界発生コイルに電線にて接続された固定の電源接
続部と、各ステータコイルに対して回転磁界を発生する
ように電流を供給するドライバー部と、ロータの回転位
置検出手段と、回転位置信号と位置指令信号に基づいて
ドライバー部を制御する制御部とを備えたことを特徴と
する。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the rotary drive device of the present invention includes a rotor having a plurality of magnetic field generating coils arranged in the circumferential direction, and a plurality of stator coils arranged around the rotor. , a fixed power supply connection part connected to each magnetic field generating coil of the rotor by an electric wire, a driver part that supplies current to each stator coil so as to generate a rotating magnetic field, and a rotational position detection means of the rotor; The present invention is characterized by comprising a control section that controls the driver section based on a rotational position signal and a position command signal.

作用 本発明の回転駆動装置は、ロボットやインデックス装置
におけるダイレクトドライブ用モータでは回転範囲が3
60@程度以内に限定されることに注目し、固定の電源
接続部から電線を通してロータの磁界発生コイルに電流
を供給してロータ側の磁界を発生するようにしたもので
あり、ロータに磁界発生コイルにて磁界を発生させた状
態で各ステータコイルに対してドライバー部から所定の
電流を流してロータの回転位置に応じた回転磁界を発生
させることによってロータを回転駆動することができる
。か(して、ロータ側もコイルにて磁界を発生させるの
で、高価な希土類磁石を使用する必要がなく、安価に構
成できるとともに高いトルクを得ることができる。
Function The rotary drive device of the present invention has a rotation range of 3 for direct drive motors in robots and indexing devices.
Focusing on the fact that it is limited to about 60 @, current is supplied from a fixed power supply connection to the rotor's magnetic field generation coil through an electric wire to generate a magnetic field on the rotor side. The rotor can be rotationally driven by passing a predetermined current from a driver section to each stator coil while generating a magnetic field in the coil to generate a rotating magnetic field corresponding to the rotational position of the rotor. (Since the rotor side also generates a magnetic field with a coil, there is no need to use expensive rare earth magnets, and it is possible to construct the rotor at low cost and obtain high torque.

実施例 以下、本発明をロボットの腕をダイレクトドライブ方式
で揺動駆動するモータに通用した一実施例を第1図〜第
3図に基づいて説明する。
EXAMPLE Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a motor for swinging the arm of a robot using a direct drive method will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

本実施例のモータ1は、第3図に示すように、ロボット
2の関節部3に配置され、対応する腕4を360°以下
の回転範囲でダイレクトに揺動駆動するように腕4の回
転軸にそのロータ軸が直結されている。
As shown in FIG. 3, the motor 1 of this embodiment is arranged at a joint 3 of a robot 2, and rotates the arm 4 so as to directly swing the corresponding arm 4 within a rotation range of 360° or less. The rotor shaft is directly connected to the shaft.

このモータ1においては、第1図に示すように、ロータ
5の外周面に周方向に複数の磁界発生コイル6が設けら
れている。又、このロータ5の周囲にU相、■相、W相
のステータコイル7がそれぞれ複数づつ順次配設されて
いる。ロータ5側の磁界発生コイル6はモータ1の外殻
の適当箇所に設けられた電源接続部(図示せず)にブラ
シを介することなく電線(図示せず)にて直接接続され
ている。この電線はロータ5が360°以内の回転範囲
で回転するのを許すように余裕を持たせて配線され、か
つ必要に応して適宜ガイドにて案内されている。また、
各ステータコイル7の引き出し線も外殻の適当箇所に設
けられた電源接続部(図示せず)に接続されている。
In this motor 1, as shown in FIG. 1, a plurality of magnetic field generating coils 6 are provided on the outer peripheral surface of a rotor 5 in the circumferential direction. Further, around this rotor 5, a plurality of stator coils 7 of U-phase, ■-phase, and W-phase are arranged in sequence. The magnetic field generating coil 6 on the rotor 5 side is directly connected to a power supply connection part (not shown) provided at an appropriate location on the outer shell of the motor 1 by an electric wire (not shown) without using a brush. The electric wires are routed with a margin to allow the rotor 5 to rotate within a rotation range of 360 degrees, and are guided by appropriate guides as necessary. Also,
The lead wires of each stator coil 7 are also connected to power supply connections (not shown) provided at appropriate locations on the outer shell.

磁界発生コイル6及びステータコイル7には、第2図に
示すような駆動回路にて電流が供給される。第2図にお
いて、8は直流電源、9はドライバー部である。このド
ライバー部9には、駆動電流値を制御するパワートラン
ジスタ10と、ロータ5の回転位置に対応した回転磁界
を発生するように各ステータコイル7に所定の交流電流
を流すパワートランジスタlla〜llfが設けられ、
各ステータコイル7に対する通電制御を行うように構成
されている。一方、各磁界発生コイル6は直流電源8に
直接的に並列又は直列接続されており、かつ隣接する磁
界発生コイル60巻回方向を交互に逆にすることによっ
て交互に逆極性の磁界を発生するように構成されている
。12はロータ5の回転位置を検出するエンコーダ、1
3はホール素子であり、それぞれの検出信号は制御部1
4に入力されている。また、制御部14には位置指令信
号が入力されている。制御部14では、ホール素子13
からの検出信号に基づいてロータ5の回転位置に応じて
前記パワートランジスタlla〜llfを制御し、また
エンコーダ12がらの検出信号と位置指令信号に基づい
てパワートランジスタ10を制御し、モータ1の回転位
置を制御するように構成されている。
Current is supplied to the magnetic field generating coil 6 and the stator coil 7 by a drive circuit as shown in FIG. In FIG. 2, 8 is a DC power supply, and 9 is a driver section. This driver section 9 includes a power transistor 10 that controls the drive current value, and power transistors lla to llf that flow a predetermined alternating current to each stator coil 7 so as to generate a rotating magnetic field corresponding to the rotational position of the rotor 5. established,
It is configured to control the energization of each stator coil 7. On the other hand, each magnetic field generating coil 6 is directly connected in parallel or in series to a DC power source 8, and by alternately reversing the winding direction of adjacent magnetic field generating coils 60, magnetic fields of opposite polarity are alternately generated. It is configured as follows. 12 is an encoder for detecting the rotational position of the rotor 5;
3 is a Hall element, and each detection signal is sent to the control unit 1.
4 is entered. Further, a position command signal is input to the control section 14. In the control unit 14, the Hall element 13
The power transistors lla to llf are controlled according to the rotational position of the rotor 5 based on the detection signal from the encoder 12, and the power transistor 10 is controlled based on the detection signal and the position command signal from the encoder 12, so that the rotation of the motor 1 is controlled. Configured to control position.

以上の構成によると、直流電源8に接続された電源接続
部から電線を通してロータ5に設けられた磁界発生コイ
ル6に電流が供給されてロータ5側の磁界が発生する。
According to the above configuration, a current is supplied to the magnetic field generating coil 6 provided on the rotor 5 through the electric wire from the power supply connecting portion connected to the DC power source 8, and a magnetic field on the rotor 5 side is generated.

その状態で、エンコーダ12からの位置検出信号と位置
指令信号に基づいて制御部14にてドライバー部9のパ
ワートランジスタ10が制御されるとともに、ホール素
子13にて検出したロータ5の回転位置に応じて制御部
工4にてドライバー部9の各パワートランジスタ11a
〜llfが制御されて各ステータコイル7に所定の電流
が流れ、ロータ5の回転位置に応じた回転磁界が発生し
てロータ5が回転し、指令された位置にロータ5の回転
位置が合致するようにロータ5が回転駆動される。
In this state, the power transistor 10 of the driver section 9 is controlled by the control section 14 based on the position detection signal and the position command signal from the encoder 12, and the power transistor 10 of the driver section 9 is controlled according to the rotational position of the rotor 5 detected by the Hall element 13. In the control section 4, each power transistor 11a of the driver section 9 is
~llf is controlled, a predetermined current flows through each stator coil 7, a rotating magnetic field corresponding to the rotational position of the rotor 5 is generated, the rotor 5 rotates, and the rotational position of the rotor 5 matches the commanded position. The rotor 5 is driven to rotate as shown in FIG.

このように、ロータ5に磁界発生コイル6を用いること
により、高価な希土類磁石を使用する必要がなく、モー
タ1を安価に構成できるとともに約3倍程度の高出力化
は容易に行うことができる。
In this way, by using the magnetic field generating coil 6 in the rotor 5, there is no need to use expensive rare earth magnets, the motor 1 can be constructed at low cost, and the output can be easily increased by about three times. .

発明の効果 本発明の回転駆動装置によれば、以上の説明から明らか
なように、ロータ側でも磁界発生コイルを設けてこれに
電線を通して電流を流して磁界を発生させるようにして
いるので、ブラシレスの特長を備えかつロータに高価な
希土類磁石を使用する必要がなくなり、その結果安価に
構成できるとともに更に高いトルクを得ることができる
という効果を発揮する。
Effects of the Invention According to the rotary drive device of the present invention, as is clear from the above explanation, a magnetic field generating coil is also provided on the rotor side, and a magnetic field is generated by passing an electric wire through the coil, so that the rotary drive device is brushless. In addition, there is no need to use expensive rare earth magnets in the rotor, and as a result, the rotor can be constructed at a lower cost and even higher torque can be obtained.

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

第1図〜第3図は本発明の一実施例を示し、第1図はブ
ラシレス直流サーボモータのロータとステータの概念図
、第2図は同モータの駆動回路図、第3図は同モータを
用いたロボットの斜視図、第4図は従来のブラシレス直
流サーボモータのロータとステータの概念図である。 ■・・・・・・モータ 5・・・・・・ロータ 6・・・・・・磁界発生コイル 7・・・・・・ステータコイル 8・・・・・・直流電源 9−・・・・・ドライバー部 12・・・・・・エンコーダ 13・・・・・・ホール素子 14・・・・・・制御部
Figures 1 to 3 show an embodiment of the present invention. Figure 1 is a conceptual diagram of the rotor and stator of a brushless DC servo motor, Figure 2 is a drive circuit diagram of the motor, and Figure 3 is a diagram of the motor. FIG. 4 is a conceptual diagram of the rotor and stator of a conventional brushless DC servo motor. ■・・・Motor 5・・・Rotor 6・・・Magnetic field generating coil 7・・・Stator coil 8・・・DC power supply 9-・・・・・・・Driver section 12... Encoder 13... Hall element 14... Control section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数の磁界発生コイルを周方向に配設したロータと、ロ
ータの周囲に配設された複数のステータコイルと、ロー
タの各磁界発生コイルに電線にて接続された固定の電源
接続部と、各ステータコイルに対して回転磁界を発生す
るように電流を供給するドライバー部と、ロータの回転
位置検出手段と、回転位置信号と位置指令信号に基づい
てドライバー部を制御する制御部とを備えたことを特徴
とする回転駆動装置。
A rotor with a plurality of magnetic field generating coils arranged in the circumferential direction, a plurality of stator coils arranged around the rotor, a fixed power supply connection part connected to each magnetic field generating coil of the rotor with an electric wire, and each A driver unit that supplies current to the stator coil to generate a rotating magnetic field, a rotor rotational position detection means, and a control unit that controls the driver unit based on a rotational position signal and a position command signal. A rotary drive device featuring:
JP2086613A 1990-03-30 1990-03-30 Rotation driving device Pending JPH03285595A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2086613A JPH03285595A (en) 1990-03-30 1990-03-30 Rotation driving device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2086613A JPH03285595A (en) 1990-03-30 1990-03-30 Rotation driving device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03285595A true JPH03285595A (en) 1991-12-16

Family

ID=13891867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2086613A Pending JPH03285595A (en) 1990-03-30 1990-03-30 Rotation driving device

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JP (1) JPH03285595A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008210467A (en) * 2007-02-27 2008-09-11 Nec Electronics Corp Nonvolatile semiconductor memory and its test method
JP2010088284A (en) * 2008-09-02 2010-04-15 Seiko Epson Corp Device for driving motor
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JP2018078797A (en) * 2012-12-13 2018-05-17 ムービング マグネット テクノロジーズ Mechatronic assembly driving external member by using brushless motor and simple assembly of electronic component

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