2015 Fiscal Year Research-status Report
巻線を複数に分割したブラシレスモータのベクトル型ΔΣ駆動方式の検討
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26420250
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
安田 彰 法政大学, 理工学部, 教授 (30339501)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マルチコイル / モータ / デジタル直接駆動 / 高効率 / トルク変動 / 3相 / ノイズシェーピング / NSDEM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，我々が提案している従来のブラシレスモータの1巻線を複数に分割したマルチコイルモータを用いることで，トルク，速度，位置制御特性，電力効率の改善を目的とする．本年度は，提案する従来の3相の各コイルを分割したデジタル直接駆動モータ（DDDMO）のコイルの素子値誤差および位置誤差の影響を低減する方法を提案し，評価した．
(1)従来のNSDEMにおける各コイル選択に対するベクトル変数にコイルの位置情報を加えた新しいNSDEMの考案
従来のDDDSPで用いているNSDEMでは各コイルの選択の有無をベクトル変数に用いているが，これにコイルの位置情報を加えコイルの素子値による誤差および位置のずれによる誤差の影響を最小に抑える選択方法を検討した．従来手法においては，位置に起因する誤差については素子値の誤差と同様に扱っている．分布させたコイルを利用し位置の違いによる影響を低減する方法として，分布したコイル位置の特徴を利用し位置誤差の影響を低減する方法を検討した．
(2)1の方法に3相（U,V,W）を加えたモータのコイル全体を対象としたNSDEM実現方法の提案
(1)では，3相の1つのコイルを分割し，このコイルに対する選択の手法を検討した．3相モータ全体には，3相（U,V,W）分のコイルがあり，これらを一括して選択することにより，3相間のコイルの素子値，位置の影響を低減する．ある相の出力を決めるためのコイルの選択を行う際に，別の相のコイルを選択することで素子値等の影響を低減する．3相システムでは，2次元平面における回転磁界を3つのコイルを用いて生成する構造となっており，このため同じ磁力を生成できるU,V,Wの組み合わせは無数に存在する．この点を利用し，3相の出力磁力を変化させず誤差の影響だけを低減する方法を検討した．
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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
おおむね研究計画にしたがって研究を進められている．まず，3相の各相の磁界を別相のコイルを用いて駆動することにより，コイルの位置誤差により生じる磁界の誤差を低減する手法を提案した．この手法では，同じ方向の磁界を発生させる際に，本来用いるコイル以外のコイルも利用し，それらの合成磁界が目的の磁界を発生させるようにコイルを選択する．この手法で選択可能なコイルは，各相を分割した各コイルに加え他相の分割したコイルが対象となる．これにより，NSDEMによりバラツキの影響を低減できるコイル数は増加する．また，コイルの配置誤差を低減させるための選択対象も増加する．これらにより，位置誤差の影響を低減可能となる．昨年度提案した3相モータの各相のコイルを分割したモータの電気的特性，機械的特性のモデルを用いることで，これらのシミュレーションが可能となり，その効果を確認した．また，提案した手法では，選択可能なコイル数が増加するため，NSDEMの回路規模および安定性が問題となることが確認された．
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| Strategy for Future Research Activity |
提案した手法を実現しその評価を行うことで，提案手法の有効性を確認する．また，これまでの研究で問題が予想される点を２および３により解決する．また，これまでの検討を元に分割されたコイルの素子値誤差，位置誤差の影響を低減できる，ベクトル⊿Σシステムを検討する．
1.：提案した位置誤差の影響を低減する手法を，各相のコイルを分割したマルチコイルモータおよびFPGAを用いて実装し，その特性を実測することで提案手法の有効性を確認する． 2.：初年度に明らかとなった相互誘導の影響を1のシステムを用いて検証し，その結果を踏まえ相互誘導の影響を低減出来る手法を提案する．3.：3相（U,V,W）の信号をベクトル値としベクトル値を量子化するベクトル型ΔΣ変調器を考案する．これを実現するためには，3相すべての情報を元に分割されたコイルの選択を行う必要がある．これを効率的に実現するため，3相のコイルを駆動する信号を振幅および位相のベクトル信号に変換し，このベクトル信号に最も近いU,V,Wのコイル駆動数を決定するベクトル量子化器を用いるベクトル型ΔΣ変調器を考案する．4.：提案する手法を用いて，高効率の駆動システムを実現するには，各コイルは正方向，逆方向，０の3種類の駆動電圧を加える必要があるが，提案システムでは選択対象が増えるため，これを安定的に動作出来るNSDEMを提案する．
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| Causes of Carryover |
提案する手法のFPGAを用いた実装が遅れ，その支出が平成28年度に支出することとなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
提案する手法のFPGAを用いた実装は，平成28年度に行う．
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