モータを省エネ制御するための推力負荷型効率測定実験装置の設計・試作

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【研究目的】2005年度の産業分野における品目別電力消費内訳によると, モータ関連の電力消費が約7割を占めている. 厳しい電力事情の中, さらなる省エネを実現するには, 効率の良いモータを効率よく制御することが重要である.そこで本研究では, 省エネとモータ制御を実践するソーラーボートの駆動制御をテーマに, スクリューによる推力を負荷とした効率測定実験装置を試作する. 現在の主動力であるDC(ブラシ付き)モータに加えて新たにDCブラシレス(BLDC)モータによる駆動システムを設計し, 各モータについて最適な制御方法を求める.【研究方法と成果】1. 駆動系の設計現在のDCモータ(動力)と同出力のBLDCモータ(24V, 29A)を選定した. これにより実際にレースで使用しているモータとの比較が可能となった. BLDC用コントローラには, Texas Instrument社のDRV8301-RM48-KITを使用した. モータの取り付け部を新たに設計し, 駆動用スプロケットとチェーンには汎用性のある自転車用を採用した. 回転数計測用にエンコーダを採用した.2. 各種計器による制御盤の製作制御盤を新たに設計し試作した. 電圧・電流は視認性を考慮し, アナログ/デジタル両計器を用いた. 測定値をグラフで表示するため, 多彩な表示が可能なVFD表示器を用いた. マイコンはSTマイクロ社のSTM32F4-Discoveryを採用し, モータ制御用とデータ表示用に処理を分けた.3. ソフトウェアの解析と開発DCモータのフィードバック制御プログラムの開発(開発環境 : EWARM)とBLDCモータ制御プログラムの解析・改良(開発環境 : Code Composer Studio)を行い, 試運転を実施した. 今後は各モータと制御方法について詳細な効率測定を行うことで, 最適な設定を検証する.