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 ステッピングモータ | 129 - 着磁を考慮したPM型ステッピングモータの特性解析 | Module: ST,TR | 2012-03-01 | ステッピングモータは、プリンタやデジタルカメラの位置決めなどに多く使われています。PM型ステッピングモータの場合、使用される永久磁石の着磁状態を設計することでモータ特性を作りこんでいきます。PM型ステッピングモータの特性の予測精度を高めるためには、着磁状態を正しく検討する必要があります。
磁石内部の磁化分布を詳細に測定することは困難です。しかし、有限要素法を用いた解析では着磁器による着磁磁界から求めることができるので、磁石の状態をより正確に捉えることができます。
ここでは、着磁器モデルを作成し磁石に着磁をします。着磁された磁石の磁化分布と表面磁束密度、および着磁された磁石を組み込んだPM型ステッピングモータの誘起電圧を求めています。
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| 94 - PM型ステッピングモータのディテントトルク解析 | Module: TR | 2012-03-01 | PM型ステッピングモータは、プリンタや映像機器などの小型機器の可動部の位置決めなどに多く使われています。駆動をオープンループで行なうために、ステッピングモータの重要な特性は出力ではなく制御性や保磁力になります。従って、求められる性能は無励磁状態の保持トルクであるディテントトルクや励磁状態の保持トルクであるスティフネストルクとなります。
PMステッピングモータの多極に着磁したロータと、相数分ずらした誘導子から構成されます。小形化や部品点数の低減を実現するため、誘導子は鋼鈑を折り曲げたクローポール型になっています。このため、磁束の流れは三次元的に流れるので、精度良く事前検討を進めるためには、有限要素法による三次元の電磁界解析を行う必要があります。
ここでは、PM型ステッピングモータのディテントトルク特性を求めます。
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| 89 - PM型ステッピングモータのスティフネストルク解析 | Module: TR | 2012-03-01 | PM型ステッピングモータは、プリンタや映像機器などの小型機器の可動部の位置決めなどに多く使われています。駆動をオープンループで行なうために、ステッピングモータの重要な特性は出力ではなく制御性や保磁力になります。従って、求められる性能は無励磁状態の保持トルクであるディテントトルクや励磁状態の保持トルクであるスティフネストルクとなります。
PMステッピングモータの多極に着磁したロータと、相数分ずらした誘導子から構成されます。小形化や部品点数の低減を実現するため、誘導子は鋼鈑を折り曲げたクローポール型になっています。このため、磁束の流れは三次元的に流れるので、精度良く事前検討を進めるためには、有限要素法による三次元の電磁界解析を行う必要があります。
ここでは、PM型ステッピングモータの0.5（A）通電時におけるスティフネストルク特性を求めます。
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| 16 - HB型ステッピングモータの基本特性解析 | Module: TR | 2012-03-01 | ＨＢ型ステッピングモータはロボットの関節や工作機械の回転テーブルなど、位置出し精度が必要な機器のアクチュエータとして使用されます。回転子は積厚方向に着磁した磁石を歯車状突極を持つ二枚のロータコアで挟み込んだ構造をしており、ステータコアのティース先端も歯車状になっています。回転分解能は回転子の歯数と駆動コイルの相数から決まるため、角度分解能を高めるため歯数は50、100と大きな数で設計されます。ステッピングモータの重要な特性は出力ではなく制御性や無励磁状態の保持トルクであるディテントトルクや励磁状態の保持トルクであるスティフネストルクとなります。
ステッピングモータの磁気回路は二枚のロータコアの片側がN極、もう一方がS極とし、歯車状の突極を1/2ピッチずらす事で多極磁石を実現するため、固定子を介して三次元的に流れます。また。歯の分割ピッチ形状が複雑なこともあり、精度良く事前検討を進めるためには、有限要素法による三次元の電磁界解析を行う必要があります。
ここでは、HB型ステッピングモータの基本特性であるディテントトルク特性とスティフネストルク特性を求めます。
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 | 11 - PM型ステッピングモータのプルイン・プルアウトトルク解析 | Module: RT,TR | 2012-03-01 | ステッピングモータはプリンタやデジタルカメラの位置決めなどに多く使われています。ステッピングモータの一種であるPM型ステッピングモータでは、励磁方式には1相励磁、2相励磁、1-2相励磁などの励磁方法があり、これらの方式によってステッピングモータの位置決め精度も変わります。ステッピングモータの過渡特性を示す重要な指標としてプルイントルク、プルアウトトルクがあり、事前に把握・検討する必要性が高いと言えます。
測定ではステッピングモータの停止状態から徐々に負荷を下げて行き、回転を始める時点でプルイントルクを測定し、パルスに同期した回転状態から負荷を徐々に上げて行き、脱調する時点でプルアウトトルクを測定します。この現象を磁界解析で解くには、負荷を変えながらの過渡解析が必要になります。JMAGの三次元過渡応答解析で運動方程式を用いて計算することは可能ですが、膨大な計算時間を必要とします。JMAGでは、ステッピングモータが含有する磁気飽和特性や空間高調波を考慮した詳細で実機に即したモータモデルを作成することが出来ます。このモータモデル”JMAG-RTモデル”を制御/回路シミュレータに組み込むことにより、モータの磁気飽和特性や空間高調波を考慮した上で、ステッピングモータのプルイントルク、プルアウトトルクを高速に精度良く導出することが出来ます。
ここではホールディングトルクおよびコイルのインダクタンスの電流依存性をJMAG-RTシステムを用いて求めた後、JMAG-RTモデルとして回路/制御シミュレータへ取り込んで、パルスレートに対するプルイン・プルアウトトルク特性を求めます。また、一つのJMAG-RTモデルを使用し、回路/制御シミュレータ上で回路を変更することで、バイファイラ巻き・ユニポーラ駆動とモノファイラ巻き・バイポーラ駆動の2種類について特性を求めます。これらの励磁方式以外のパラメータは共通としています。なお、JMAG-RTシステムとは磁界解析を用いJMAG-RTモデルを作成するシステムのことです。
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