回転・直動型二自由度スイッチトリラクタンスモータの機能要素技術の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560114
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 佐藤 恭一 国立大学法人横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (30262405)
• Keywords: アクチュエータ / 機能機械要素 / モータ / モーションコントロール / メカトロニクス / リラクタンストルク / リニアモータ

Research Abstract

本年度は,回転・直動二自由度スイッチトリラクタンスモータ(SRM)の試作,回転系および直動(軸方向)系を独立に制御するための回転角・軸方向位置センシング法の開発および駆動制御系の開発を行った.二自由度SRM試作機の設計においては,適正形状の導出に磁界解析と構造解析を活用し,機構部設計では回転と直動の両方に対応する軸受を検討した.二自由度SRMは出力軸が回転しながら直動するので,既存のセンサをコンパクトに内蔵して回転角度と軸方向変位を同時センシングすることが難しい.本研究では,光学式近接スイッチを固定子内の回転子円周上に3個設置し,直動する回転子の回転角度位置を非接触で検出する機構を採用した.軸方向変位の検出については,回転子が絶縁体を挟んだ電磁鋼板を軸方向に多数積層して作られることに着目し,電磁鋼板と絶縁体の磁気特性の違いを非接触変位計の目盛りとして利用することを提案しているが,試作1号機の段階では回転子が積層構造ではないため,出力軸に軸受を介して直動変位計を接続している.さらに,二自由度SRM用ドライバの電気回路およびコントローラを開発し,回転速度および軸方向変位の二つを独立に制御できることを確認した.二自由度SRMは自由度が多い分,そのドライバにおける電流センサ個数が多くなるが,駆動電気回路の検討および信号処理部の改良により,電流センサ個数を低減しても制御性能を損なわない方法を提案し,駆動試験によりその有効性を実証した.