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特徴づけられた磁界によるエンコーダの新しい絶対位置計測手法の提案
近年、産業用ロボットの販売台数は増加傾向にあり、ロボットが様々な動きを実現することが求められている。そして高精度な制御には、角度情報を取得するエンコーダの精度が重要な役割を果たす。磁気式エンコーダは塵埃や油に強く、過酷な環境に耐えうるデバイスとして多様な汎用先が期待される。一方、分解能が光学式エンコーダに比べ劣るため、分解能の向上が課題である。
磁気式エンコーダの分解能を向上させるためにはマグネットの多極化が有効である。しかし、多極化に伴い絶対角度が算出できなくなる。そこで本研究室では、特徴づけられた磁界を利用した新しい磁気式アブソリュートエンコーダを開発している。中心軸からずらしてマグネットを回転させる偏心型や磁極対ごとに磁束密度が異なるマグネットを回転させる磁力差型を提案し、磁気式エンコーダで高精度な絶対角度算出を目指している。
山本 航大, 大友 一輝, 橋本 秀紀, 偏心構造を用いた磁気式アブソリュートエンコーダの開発, 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）, 2018, 138 巻, 12 号, p. 920-925, 公開日 2018/12/01, Online ISSN 1348-8163, Print ISSN 0913-6339
Shota Komatsuzaki, Akishi Takeyama, Keita Sado, Yuki Nagatsu and Hideki Hashimoto(小松崎翔太, 竹山耀之, 佐渡啓太, 長津裕己, 橋本秀紀),“Absolute Angle Calculation for Magnetic Encoder Based On Magnetic Flux Density Difference”, IECON2021-47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
Kodai Yamamoto, Kazuki Otomo, Hideki Hashimoto, Development of Absolute Magnetic Rotary Encoder with Eccentric Rotation, IEEJ Journal of Industry Applications, 2019, 8 巻, 6 号, p. 991-996, 公開日 2019/11/01, Online ISSN 2187-1108, Print ISSN 2187-1094
ニューラルネットワークを用いた角度センサの研究
モータの高精度な制御には、角度情報を取得するエンコーダの精度が非常に重要な役割を果たす。磁気式エンコーダは塵埃や油に強く、過酷な環境に耐えうるデバイスとして多様な汎用先が期待される。一方、分解能が光学式エンコーダに比べ劣るため、分解能の向上が課題である。
磁気式エンコーダの分解能を向上するためにはマグネットの多極化が有効である。しかし、多極化に伴い絶対角度が算出できなくなる。そこで、本研究室では偏心構造を用いた磁気式アブソリュートエンコーダを開発している。マグネットを偏心回転させることで信号を特徴づけ、その特徴から絶対角度を算出することができる。また、ニューラルネットワークを用いることでセンサ数を増やさずに高精度な絶対角度算出を実現した。
K. Sado, A. Takeyama, S. Komatsuzaki, Y. Nagatsu and H. Hashimoto, “Number of Magnetic Poles and Sensors in an Absolute Magnetic Encoder Using Eccentric Structures,” 2021 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), 2021, pp. 624-629
A. Takeyama, S. Komatsuzaki, K. Sado, Y. Nagastu and H. Hashimoto, “Development of a Magnetic Absolute Encoder Using Eccentric Structure and Long Short-Term Memory,” IECON 2021 – 47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2021, pp. 1-6
モータの高トルク化に関する研究
モータ技術は電気-機械エネルギー変換の要として日々発展を繰り返しており、今日ではロボットや自動車など幅広い分野で活用されている。このような応用分野の発展とともに、モータに課せられる要求は増大し、高トルク化がモータ技術の重要な要素として扱われる。本研究室ではモータのコイル温度に着目し、温度による制限を設けることで従来よりもモータに多くの電流が流れ、高トルク化を実現している。一方、モータ内部により多くの熱が発生してしまうといった問題があり、それによってモータの破損につながってしまう。そのため、リアルタイムでコイルの温度を取得する必要がある。モータ内部に温度センサを設置することで温度情報を取得できるが、モータ内部にはロータやステータなどがあり直接温度センサを近づけることは困難である。そこで、モータ外部に温度センサを設置し、熱伝導・熱伝達を用いてモータ内部に温度センサを設置することなく、リアルタイムでの温度情報を取得することが可能となった。
