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

三自由度振动作动器及其无传感器控制研究

基本信息

批准号：
16J00413
负责人：
加藤雅之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

・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．

・二自由度电磁共振致动器的电压方程模型提出了一种可以通过电流矢量控制独立控制水平推力和垂直（气隙方向）推力的二自由度共振致动器的驱动。通过有限元分析和实验阐明了其特性。二自由度谐振致动器具有旋转电机沿直线展开的结构。因此，由于定子和动子的长度有限，出现了称为端部效应的特征。此外，该致动器的定子具有三个槽，这比典型的线性同步电机的槽数更少，因此最终效应可能更明显。因此，我们推导了一个考虑矢量控制驱动的二自由度电磁共振执行器末端效应的电压方程模型。有限元分析表明，尽管定子结构是对称的，但由于端部效应，电感特性变得不对称。基于这个结果，我们推导出了电压方程模型，并最终用数学模型描述了执行器产生的推力。尽管致动器不具有磁凸极，但研究表明可以产生相当于磁阻扭矩的力。・构建三自由度电磁共振致动器的动作特性分析方法由于三自由度电磁共振致动器在三个方向上动作，因此可以将运动分析方法分解为要素需要开发可移动部分的三维移动。由于从计算时间的角度来看，不希望为整个分析区域重新生成网格，因此需要一种仅重新生成运动部件周围的网格的技术。因此，我们提出了一种支持三自由度运动的网格生成方法。在所提出的方法中，在运动部件的两端提供空气层，空气层的网格随着运动部件的运动而膨胀和收缩，使得可以在网格不崩溃的情况下进行运动分析。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

リニア共振アクチュエータの2つの逆起電圧信号とDuty比を用いたセンサレス負荷推定と外乱補償制御

使用两个反电动势信号和线性谐振执行器的占空比进行无传感器负载估计和干扰补偿控制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
日本AEM学会誌
影响因子：
0
作者：
Masayuki Kato;and Katsuhiro Hirata;池田晴國;加藤雅之，平田勝弘，浅井保至;加藤雅之，平田勝弘，浅井保至
通讯作者：
加藤雅之，平田勝弘，浅井保至

Study on Energy Harvester using Dynamic Vibration Absorber for Automotive Application

汽车应用中使用动态减振器的能量收集器研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuyuki Takamura;Katsuhiro Hirata;Noboru Niguchi;Masayuki Kato;Yuki Tojima;Takeshi Tojo;Hiroki Koguchi;Keisuke Ushida
通讯作者：
Keisuke Ushida

Characteristic Evaluation of Electro/Mechanical Resonance for Linear Oscillatory Actuator Considering Reverse Current Phenomenon

考虑反向电流现象的线性振荡执行器机电谐振特性评估

DOI：
10.3233/jae-182306
发表时间：
2018
期刊：
International Journals of Applied Electromagnetics and Mechanics
影响因子：
0
作者：
Ikeda Harukuni;Zamponi Francesco;Ikeda Atsushi;Masayuki Kato and Katsuhiro Hirata
通讯作者：
Masayuki Kato and Katsuhiro Hirata

Control of Three-Degree-of-Freedom Resonant Actuator Driven by Novel Vector Control

新型矢量控制驱动的三自由度谐振执行器控制