二次元駆動のためのリング巻線・永久磁石形同期モータの開発

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二次元リニア同期モータの連続的な運転を模擬する試験装置として埋め込み磁石形の回転形試験機をリング巻線形の電機子6本を用いる構造で製作した。軸にスライド式リニアベアリングを採用することで二次元運動を可能とし、推力測定上障害となる可能性のある強い吸引力の問題を、軸まわりに点対称なリング巻線形を選ぶことで回避した。リング巻線により、界磁・電機子の実効的な対向面積が小さいという問題点を解決し、埋め込み磁石形の可動子構成を選ぶことで、磁気回路最適設計のための自由度を確保した。フーリエ級数法を応用した横方向ディテント力の解析から、今回の試験機の寸法は適正なものであることを確認した。DSPボードからの制御によるインバータを用いた駆動システムを構築し、同時にエンコーダからの情報の読み込みとデータ処理の環境を整えることで、様々な駆動実験を可能とする試験システムを構成することができた。実験の結果、当初意図した積層鉄心による電機子の構成を作業の複雑さから断念したことにより、意図しなかった三次元的磁路が構成され、定格電流の範囲では設計通りの横方向力が得られないことが判明した。しかし、本実験で用意した電源装置の定格には余裕があったので、一時的に大きな電流を流すことにより横方向の駆動ができることを同時に確認した。本年度中の作業として予定していた本格的な連続駆動試験、エンコーダによる回転子位置検知と横方向の駆動原理の実証は達成できた。今後の課題として、積層鉄心を用いて磁路の通り易さに積極的に不均一性を持ち込むことにより横方向力を容易に発生できる機械の構成の検討や、エンコーダからの情報を積極的に活用してdq軸分離を行うより高性能な駆動制御の実験が挙げられる。