Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

振動騒音 / 騒音低減 / スイッチドリラクタンスモータ / IPMモータ / モータ / 電磁力 / ラジアル力の和 / 電磁力の和 / モータ振動 / モータ騒音 / ラジアル力の和がフラット / ラジアル電磁力 / ラジアル力 / 騒音 / 振動 / SRモータ / PMモータ / 電気機器 / 力の和 / 自動車駆動 / 力の和がフラット / 振動低減 / ラジアル方向電磁力

モータに作用するラジアル方向電磁力を制御することにより、モータの振動騒音の低減を図り、この分野において世界に先駆けて、挑戦的な学術研究を推進した。申請者らは強力な永久磁石を用いたモータよりも、リラクタンストルクを活用し、磁界の強さを可変可能なモータが今後の突破口になると考えている。負荷トルクが小さい時には鉄損が低減でき効率が高い特長があるからだ。しかし、ラジアル方向の電磁力が大きく脈動し、振動騒音が発生する問題がある。そこで、申請者らが世界に先駆けて発見した電磁力の和をフラットにする方法は、スイッチドリラクタンスモータと永久磁石モータへも効果的であることを明らかにした。

申請者らが世界に先駆けて発見したラジアル力の和をフラットにし、騒音振動を低減する方法が、スイッチドリラクタンスモータだけでなく、レアアース永久磁石モータにも適用可であるかどうか挑戦し、可能であることを明らかにした。ラジアル方向力の和をフラットにする方法が一つの学術的な突破口となり米国、独国でも研究が開始され、自動車、産業機器に波及効果は大きい。申請者はこの分野でトップの5名のパネリストとして、講演を依頼されるとともに、モータ関係の著名人が名前を連ねる2020年IEEEのニコラテスラ賞を受賞した。50才台で受賞が決まった日本人は初めてであり、我が国の研究力アップに大いに貢献できた。

超音波モータ / アクチュエータ / 多自由度 / 振動 / 固有振動数 / 固有モード / 有限要素法 / モータ

ロボットアームやマニピュレー夕の高度化を実現するためには,多自由度運動を行いうる小型高精度アクチュエー夕の開発が不可欠である.超音波モータは,単位体積あたりの出力パワーが大きいこと,高保持トルク特性を有すること,高トルク特性を有すること,単純構造,静粛性,高制御性などの特徴を有することから,多自由度運動を行うロボットアームやマニビュレータの駆動用に適している.このため,本研究の1年目(平成9年度)には,単一の振動子によって球状の回転子を任意の軸周りに回転させることのできる3自由度超音波モータの構造を提案し,その基本特性を計測した.ただし,出力トルクが小さい,振動子の振動と回転子の回転の関係が不明である,制御法が確立されていないなどの問題があった.このため,本研究の2年目では,まず,回転子と振動子の間の接触状態を解析する手法を開発した.本手法によれば,まず,回転子・振動子間の固着・滑り状態を計算することができる.また,振動子の振動方向と回転子の回転軸方向の関係,回転速度と負荷トルクの関係,接触部における摺動損失,モータの効率などを求めることができる.これらのモータ基本特性のモータ設計変数変化に対する感度を計算することによって,モータの性能向上のための指針を得ることができた.なお,モータの速度負荷特性の計測も行い,解析結果と比較検討することによって,本解析の妥当性を確認した.今後は,本解析を用いて,接触部の弾性摩擦材構造の最適設計を行い,モータの出力パワーおよび効率の向上をめざす.

【研究分担者】
朝間淳一	静岡大学	工学部	准教授	(Kakenデータベース)