Takamasa KOZAKURA – 道木研究室

Takamasa KOZAKURA

名前:
小櫻 崇雅
学年/肩書:
博士課程前期課程1年
役職:
道木研基盤管理
グループ:
モータ
趣味:
ヨット、スーパーマーケットのバイトに出勤すること

研究テーマ / Research topic

初期位置収束と極性判別を同時に可能な永久磁石同期電動機の始動時磁極位置推定法

English ver. Japanese ver.

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現在、永久磁石同期モータ(PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor)の位置センサレス制御についての研究をしています。

 

PMSMとは?

PMSMは、モータの回転部分に永久磁石が入っており、固定部分のコイルに三相交流電流を流すことにより駆動されます。

        

図1. PMSM外観               図2. PMSM概略図

 

永久磁石同期モータは、小型・高出力・高効率といった特徴を持っており、家電・産業機器・自動車などに幅広く使われています。

 

位置センサレス制御とは?

モータをうまく回転させるためには、モータ内部の永久磁石がどの角度を向いているか(磁極位置)を常に把握し、それに応じた電流を流す必要があります。一般的には、磁極位置を把握するためには、モータ本体とは別にモータの磁極位置を検出する位置センサが取り付けられます。

 

      

図3. 位置センサ外観             図4. 位置センサ概略図

 

しかし、位置センサを使用すると、センサにかかるコスト、設置分のスペース増加、耐故障性の低下などの問題が生じます。そこで、位置センサを用いるのではなく、その他に取得できる情報(電流、電圧情報)から位置情報を推測する位置センサレス制御を行うことで、これらの問題を解決することができます。

 

図5. 位置センサ付き制御と位置センサレス制御

 

位置センサレス制御は実用段階にあり、様々な分野で実際に使用されています。しかし、現在使用されている位置センサレス制御は限定的な条件(始動方法、速度など)で使用されていることが多く、課題も多く残されています。

 

図6. 位置センサレス実用例

 

現在の取り組み

道木研究室では、拡張誘起電圧(EEMF: Extended-ElectroMotive Force)を定義し、EEMFの向きを電流センサと指令電圧から推定することで磁極位置の推定を行うセンサレス制御が研究されています。私は、EEMFによる位置センサレス制御の始動時に関して、位置推定と極性判別を同時に行う方法について研究を行っています。

 

EEMFに関する参考文献

・二村 拓未、小櫻 崇雅、道木 慎二:「信号重畳と速度で励起することにより全速度域で利用可能な拡張誘起電圧による永久磁石同期モータの位置センサレス制御」

・近藤 翔太、道木 慎二、松本 純、富田 睦雄「PMSM位置センサレス制御のための仮想誘起電圧表現に基づく制御用モデルに関する考察」