広角駆動と高位置決め精度を有する多自由度電磁アクチュエータの開発

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本年度は、まず簡単のため2自由度について取り扱い、従来の1自由度同期モータのベクトル制御モデルを拡張した2自由度同期モータのベクトル制御モデルを構築した。その後、2自由度ベクトル制御モデルから6相のコイルを各自由度の駆動で共有する新たなコイル配置を理論的に導き出し、例として回転・直動する2自由度電磁アクチュエータを提案した。3次元の有限要素法を用いた磁場解析と実機検証により、提案した2自由度ベクトル制御モデルと構造の有効性を明らかにした。また、2自由度のトルクもしくは推力特性を評価するため、様々な回転軸や方向に発生可能なトルク・推力を2次元座標系に表示して領域として特性を評価する手法を提案し、制御方法や構造による特徴を明らかにした。さらに、制御理論を見直し、駆動電流の必要相数が5相であることを示した。そして、5相で駆動する2自由度電磁アクチュエータのコイル配置などの理論と構造を提案し、3次元の有限要素法を用いた磁場解析により有効性を明らかにした。最後に、提案した2自由度ベクトル制御モデルを基に、球面駆動する3自由度球面電磁アクチュエータのベクトル制御モデルを新たに提案した。3次元有限要素解析を用いた磁場解析により、提案した制御手法を従来構造に適用して有効性を明らかにした。また、遺伝的アルゴリズムと2自由度電磁アクチュエータの評価手法を拡張した3自由度の評価手法によりコイル配置を最適化し、6相で駆動する3自由度球面電磁アクチュエータの構造を提案した。3次元有限要素解析を用いた磁場解析により，6相駆動においても各姿勢でトルクを発生可能であることを確認し、有効性を示した。