球面モータの開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19560302
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 百目鬼 英雄 Musashi Institute of Technology, 工学部, 教授 (40386355)
• Keywords: 球面モータ / 多自由度アクチュエータ

Research Abstract

多自由度アクチュエータとして,ロボットの間接駆動を目的として,球面モータの構造最適化に関する研究を行っている。回転体の構成は永久磁石と支持材としての電磁材料であるが,個別に制作後アッセンプリする方法では精度の問題があり自由度を制限する。近年磁粉と磁石材料を一体整形する手法が開発されたことにより,この手法を適応することで,比較的自由な磁気回路を構成することが可能となっている。しかし製造上の問題から,従来は直径2cm程度のものしか製作できなかったが,製造プロセスの見直しにより,今回直径6cmの半球のものを製作することが出来た。
球面モータとして最も重要な点は,磁極の配置と固定子コイル数の決定であり,従来は磁極の極数は磁石の策定により限定されていたため任意とすることが出来なかった。球体の磁石形状は任意の着磁が原理的に可能であり,その方法を検討した結果,正立法体であれば駆動かのうであることが幾何学的に明らかにできた。その極数については,磁界解析により正確にトルクを検討することが必要であり,解析途中である。
極数の決定後着磁を行う予定にしているが,着磁後の評価装置の作成を今年度は行った。球体の着磁分布の測定は,従来の1軸のホールプローブでは正確な測定ができないことが今回の研究で明らかにした。即ち磁極表面からの磁束を空間的に測定する必要があり,曲面の測定を正確に行うことは通常のガウスメータでは1次元しか測定できないことが問題となる。
そこで,3軸の磁束分布測定可能なガウスメータでの計測を行うこととした。3軸のホールプローブとしても,空間的には位相差を持っており,測定結果に問題があることが判明した。そこで,測定値を補正するための計測装置を作成した。これにより,着磁の評価が可能となった。