| 研究課題/領域番号 |
19K04262
|
|---|
| 研究機関 | 大同大学 |
|---|
研究代表者 |
大澤 文明 大同大学, 工学部, 教授 (50410618)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | アクチュエータ / 多自由度 / 突極 / 磁気干渉 / 直動回転 / 高出力化 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では、直動・回転を可能にする多自由度アクチュエータの高出力化に向けて、可動子の突極構成と巻線電流間の磁気干渉による出力増加および２自由度アクチュエータの制御法を提案することを目的としている。多自由度アクチュエータの実用化には有効磁束を増加させる磁気回路構造や多自由度の高効率な制御法の導入が課題であった。
そのため、本年度では、磁気的な突極構造と直動・回転巻線の相互的な磁気干渉メカニズムの解明を行い、磁気干渉によるトルク・推力の高出力化を検証した。２自由度方向に対する磁気的な突極設置はいく通りか考えられるが、代表的な可動子突極モデルを対象に三次元磁場解析を行い、各軸の励磁電流と磁束挙動の関係を評価した。その結果、可動子の鉄心突極に形成される磁界の大きさや向きは直動・回転のd軸電流によって調節可能であることを示した。このことは突極に形成される電磁石が永久磁石とは異なり、両巻線の励磁電流により界磁磁束の強さをコントロール可能であることを示唆している。マグネット電磁力に加えて突極を磁化することにより生じる電磁力の併用が出力の増加に有効であることを明らかにした。さらに、アクチュエータの運動制御に必要な数学モデルを構築し、突極設置と電磁力の関係式を導出した。直動・回転のインダクタンスと磁石磁束の推定、出力特性により同定した電気系定数を用いてシミュレーションを行った。突極と巻線励磁電流により生じる磁気干渉力の見積もりが可能であることを確認した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度は、磁場解析により鉄心突極の配置と直動・回転巻線電流により作用する相互的な磁気干渉の原理を検証し、アクチュエータの高出力化の可能性を示した。アクチュエータの数学モデルを構築して突極の配置と電磁力の関係式を導出した。同モデルを用いてシミュレーションをした結果、三次元磁場解析モデルに近い出力特性が得られた。本年度の研究達成度は当初の計画通りおおむね順調であった。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究成果を基づき、現状モータと比較して電磁力を50%増加させることを目標に1kWクラスのアクチュエータを設計する予定である。トルクに加えて推力も同時に計測可能なアクチュエータの周辺機構を検討し、実機を試作する。試作機の鉄心材料には渦電流損失の低減を図るために軟磁性ステンレス等の材料を適用する。動作試験では各種突極構造について出力特性の評価を行う。
|
