| 研究課題/領域番号 |
19K04262
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| 研究機関 | 大同大学 |
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研究代表者 |
大澤 文明 大同大学, 工学部, 教授 (50410618)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 直動・回転 / アクチュエータ / 突極 / 相互磁気干渉 / 電磁力マネージメント |
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| 研究実績の概要 |
本研究は直動・回転を可能にする多自由度電磁アクチュエータの高出力化に向けて、可動子鉄心突極と界磁電流による突極磁化を応用した新たな制御法を示すことを目的としている。これまでに、非駆動側の界磁電流による突極磁化の磁気干渉を解明し、突極に形成される電磁石が電磁力の増加に寄与することを明らかにした。一方、突極磁化により高速運転域でブレーキ制動力が大きくなる課題が判明したため、渦電流を抑制する各種スリット構造の損失評価を行った。また、希土類磁石を適用したときの出力特性を評価し、磁気飽和域でも制御性能を損なわずに出力増加が可能であることを確認した。
本年度は現状モータと比較して電磁力を40%増加させることを目標とした1kWクラスの試作機を製作した。アクチュエータの鉄心材料には渦電流損失を抑制するために軟磁性ステンレス材を採用した。また、直動・回転の同時運転時における出力特性を評価できるように、推力・トルクを同時に計測可能なアクチュエータの周辺機構を設計・製作した。次に、試作機モデルの1自由度駆動時におけるアクチュエータの機器定数を算出し、d-q軸等価回路を作成した。回転（直動）側のd-q軸自己インダクタンスとd軸相互インダクタンスが直動（回転）側のd軸電流の増加により減少することを明らかにした。計算機モデルによるシミュレーション結果より、算出した機器定数の妥当性を確認した。これらの結果をもとに、回転（直動）側のq軸電流値と直動（回転）側のd軸電流値の組み合わせにより発生する推力・トルクを整理し、電磁力マップを作成した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画では、目標運動と使用電力の制限から最小損失、最大効率を実現する各軸巻線電流の配分方法を検討する予定であったが、実機の設計・製作に時間を要するなどの遅れを生じていたため、2自由度駆動時の十分な検討には至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究成果に基づき、2自由度駆動時におけるアクチュエータの機器定数を精査する。２自由度の運転条件から最小損失、最大効率を実現する各巻線の電流配分を決定する電磁力マネージメントを検討し、実機による性能評価試験を実施する予定である。
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