高効率なエネルギ回生技術を利用したサーボ機構の開発

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24656578
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 疋津 正利 金沢大学, 機械工学系, 助教 (10272949)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: サーボモータ / 回生 / 母線間電圧

Research Abstract

これまでのモータは動力の発生源として，あるいは発電機として用途に応じて使い分けて用いられてきた．しかしサーボモータのような位置決め装置においては一つの位置決め動作中にモータは動力源としての力行と発電機としての回生が繰り返し用いられている．特に重力方向に負荷を駆動する場合は負荷の自重がモータを回転し，発電機としてさようする「マイナス負荷トルク」と言わる現象が生じ，重力エネルギの回生が回路的にうまくできないことから制御性の低下を招くことが知られている．このことを踏まえ，今年度は重力方向に任意の速度・位置で負荷を駆動可能な位置決め装置を作成し，負荷の重力方向駆動時におけるサーボドライバ内の回路の電流値・電圧値の解析を行った．このときモータへの電流指令値がPWM信号に変調されているため，モータの回転に伴って発生する結城電圧が直流電源である母線間の電圧をその分だけ上昇させることを確認することができた．負荷を重力の作用する方向に逆らって上昇させる場合にはそれに見合った電流をモータに流すことが必要になるが，逆に負荷を下降させる場合にはモータに電流を流す必要は無いため，この母線間で上昇した電圧を取り出すことによりエネルギを再生することを考える．こうしたサーボ系においては位置決め装置としての動特性を損なうことなく重力エネルギの回生と再生を交互に行う技術を開発することにより高効率な省エネの効果を引き出すことができる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

重力方向に負荷を駆動可能な位置決め装置内のサーボドライバ内の母線間電圧の変化を測定し，負荷駆動時に母線間電圧が上昇することを確認できた．この電圧上昇分を取り出すことによりエネルギの再生を考える．

Strategy for Future Research Activity

回生エネルギを電池もしくは他の力学的エネルギに変換する手法を検討し，開発システムのシミュレーションを通して回生エネルギの変換効率の向上を図る．
モータの動特性の測定を通してエネルギの回生と再生を含めたシステムが位置決め装置としても機能することを明らかにする．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

回生エネルギを充電池に蓄えるための回路および回生エネルギを力学的エネルギに変換する装置の制作をする．