高速位置決めを目的としたステップモータのセンサレス閉ループ駆動システムの研究

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本研究の目的は,3相ハイブリッド型ステップモータの位置センサレス閉ループ駆動システムと従来の開ループ駆動を併用することにより,位置および速度センサレスによる高速位置決めを実現することである。本研究ではまず、3相ハイブリッド型ステップモータ(ステップ角3.75°)を用いた試作システムの製作を行った。ステップモータの回転軸には、2400P/Rのロータリエンコーダを取付けている。駆動システムは、従来の開ループ駆動、位置センサ付閉ループ駆動ならびに位置センサレス閉ループ駆動の三種類のいずれの駆動方式でも運転可能である。本駆動システムを用いた実験により、閉ループ駆動方式は開ループ駆動方式に比べて低騒音・低振動の優れた特性を有することを確認した。また、1500rpm〜60rpm(速度比25:1)の広い速度範囲で位置センサレス閉ループ駆動による運転が可能であることを実験により確認した。センサレス位置検出可能な最低回転数の理論解析も同時に行った結果、理論最低回転数は12rpm程度と算出された。この結果に対して、センサレス閉ループ駆動可能な最低回点数の実験結果が60rpmと5倍程度大きいのは、検出回路内のノイズと主回路内の浮遊容量に流れる電流の影響が主な原因であることがわかっている。これらの対策により、センサレス閉ループ駆動と従来の開ループ駆動の併用システムの動作をさらに安定化することが可能となるが、現在もこの検討は継続している。また、駆動方式の切り換えシーケンスの検討も行った。実験による切り換えシーケンスの評価を行った結果、加減速レート7800rpm/sの急加減速時においても脱調現象を生じない良好な駆動方式の切り換えが可能なことを確認した。切り換えシーケンスは前述のセンサレス閉ループ駆動が可能な最低回転数にも関連するため、これに関する検討も現在継続している。