2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Cross-Coupled Tubular 2-DOF Interior Permanent Magnet Synchronous Motor
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17H03211
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
下野 誠通 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90513292)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河村 篤男 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80186139)
藤本 康孝 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313475)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電気機器工学 / モーションコントロール / 制御工学 / モータドライブ / パワーエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成３０年度においては、前年度に検討した埋込磁石型のクロスカップル型二自由度ダイレクトドライブモータの基本モデルに基づき、リラクタンス力およびリラクタンストルクを活用するためのフラックスバリアの三次元設計までを達成し、最適な電流位相角の理論値導出などを行った。特に、実機試作において加工製作を容易にするためのモジュール構造を考案し、モータ可動子と固定子の分割モデルを新たに設計した。平成３１年度においては、この改良モデルに基づいた実機を試作し、原理実証を行う計画である。なお、これらの成果については、令和元年５月に米国で開催されるIEEE（米国電気電子学会）が主催するモータおよびモータドライブに関する国際会議（IEMDC2019）に論文投稿を行い、口頭発表する予定となっている。さらには、特許の出願準備も進めている段階である。
また、ハルバッハ磁石配列を採用した表面磁石型のクロスカップル型二自由度モータの製作を完了し、電磁界解析結果との比較を行った。実験結果が解析値と概ね一致することが確認できたが、軸方向のハルバッハ磁石配列による高推力化効果と周方向のハルバッハ磁石配列による高トルク化効果との相乗効果までは十分には得られなかったため、製作誤差の低減や磁気ギャップ長の短縮などを今後の課題として取り組むこととした。
上記の研究を進めていく過程において、埋込磁石型クロスカップル型二自由度ダイレクトドライブモータでは、位置センサおよび回転角度センサを一切用いないセンサレス制御が実現可能であるとの見通しを得た。このような新たな着想に至ったため、平成３１年度はモーションコントロール研究の研究計画の中に本テーマを位置付け、挑戦する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
モータ実機の試作については、当初は平成３０年度に完了する予定であったが、製作加工を容易にするモジュール構造などの独創的なアイデアを得たことで、より実用性に富むモータ開発が可能となったため、平成３１年度に実施することとした。また、位置センサや回転角度センサを一切用いないセンサレス制御の実現性など、当初は想定していなかった発展可能性を見出すことができ、これは学術的意義が極めて大きいと認識したため、モーションコントロール研究の研究計画の中に、新たな研究テーマの一つとして位置づけ、平成３１年度に取り組むこととした。このように、様々な知見を得ることができており、研究そのものも大きな遅延が発生することなく、順調に進展していると評価される。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３１年度では、平成３０年度に設計したモジュール構造に基づいた埋込磁石型のクロスカップル型二自由度ダイレクトドライブモータの試作を行う。この試作機を用いた推力／トルク特性試験を行い、電磁界解析結果との比較を行うことで、原理実証まで達成する。また、運動制御実験を行うことでモーションコントロールシステムとしての有用性を明らかにすると共に、本モータにおけるセンサレス制御理論を確立することで本モータの実用性をより一層強化する。
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