三自由度振動アクチュエータとそのセンサレス制御に関する研究

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・二自由度電磁共振アクチュエータの電圧方程式モデルこれまでに，電流ベクトル制御により水平方向の推力と鉛直方向（エアギャップ方向）の推力を独立に制御できる二自由度共振アクチュエータが提案されており，その駆動特性が有限要素解析と実験から明らかにされている．二自由度共振アクチュエータは，回転型のモータを直線状に展開した構造である．そのため，固定子および可動子が有限長であることに起因する，端効果と呼ばれる特徴があらわれる．さらに，本アクチュエータの固定子は3スロットであり，一般的なリニア同期モータに比べて低スロット数であるため，端効果がより顕著に表れる恐れがある．そこで，ベクトル制御で駆動する二自由度電磁共振アクチュエータに対して，端効果を考慮した電圧方程式モデルを導出した．固定子構造が対称であるにもかかわらず，端効果によりインダクタンス特性が非対称になることを有限要素解析から明らかにした．この結果に基づき，電圧方程式モデルを導き，最終的にアクチュエータの発生推力を数学モデルで記述した．磁気的な突極性を有してしないアクチュエータにもかかわらず，リラクタンストルクに相当する力を発生可能であることを明らかにした．・三自由度電磁共振アクチュエータの動作特性解析法の構築三自由度電磁共振アクチュエータは三方向に動作するため，可動部が三次元的に移動した場合に対しても要素分割できるような動作解析法が求められる．解析領域全体に対して，メッシュを再生成することは計算時間の観点から喜ばしくないため，可動部周辺のメッシュのみを再生成する技術が必要となる．そこで，三自由度運動に対応したメッシュ生成法を提案した．提案法では，可動部の両端に空気層を設け，可動部の移動に応じてその空気層のメッシュが伸縮することにより，メッシュが破綻することなく動作解析を実行できるようになった．