二相交流サーボモータ
2相ACサーボモーター
以前の記事で既にサーボモーターについて探求しました。この記事では、2相と3相のACサーボモーターに焦点を当てます。
2相ACサーボモーターのスタータには2つの分散巻線が装備されています。これらの巻線は電気的に90度ずつ配置されています。これらの巻線のうち1つは基準相または固定相と呼ばれ、定電圧源によって供給され、安定した電気入力を確保します。もう1つの巻線は制御相と呼ばれ、可変電圧を受け取り、モーターの動作を柔軟に制御することができます。
2相ACサーボモーターの接続図は以下の通りです：
2相ACサーボモーターの制御相は通常、サーボアンプライファによって供給されます。ロータの回転速度とトルク出力は、制御電圧と基準相電圧との位相差によって制御されます。この位相差は主要な制御パラメータであり、これを変更することで、具体的には位相関係を先行から遅延へ逆転させることで、ロータの回転方向を逆転させることができます。
2相ACサーボモーターのトルク-速度特性曲線は以下の図に示されています。この曲線は、異なる速度でのモーターのトルクの変化を理解し、様々なアプリケーションでの性能を最適化する上で貴重な情報を提供します。
トルク-速度特性曲線の負の傾きは、高いロータ抵抗を示しています。この高い抵抗により、モーターは正のダンピングを持ち、動作中の安定性が大幅に向上します。注目すべきは、曲線が広範な制御電圧の範囲でほぼ直線的であるため、異なる電気入力下でも一貫した性能を確保できます。
さらに弱い制御信号に対するモーターの応答性を最適化するために、エンジニアはドラッグカップサーボモーターという専門的な設計を開発しました。この設計では、モーターの重量と慣性を減らすことにより、最も微細な制御電圧の変化に対しても迅速かつ正確な反応が可能になります。以下の図は、ドラッグカップサーボモーターの特徴的な構造を示しており、その革新的な特徴が優れた性能に貢献していることが分かります。
ドラッグカップサーボモーター
ドラッグカップサーボモーターのロータは、非磁性導電材料で作られた薄壁のカップから巧みに製造されています。この導電カップの中心には、磁気回路を閉じるのに重要な役割を果たす静止鉄心があります。ロータの細身の構造により、その電気抵抗は大幅に上昇します。この高い抵抗は単なる物理的特性ではなく、開始トルクを非常に高める重要な性能強化要素です。この強化されたトルクにより、モーターは停止状態から素早く加速し、制御信号に卓越した機敏さで反応できるため、高速で精密な位置決めが必要な高級ロボットや精密製造装置などに理想的な選択肢となります。
3相ACサーボモーター
高パワーサーボシステムの領域では、電圧制御機構を組み込んだ3相誘導モーターがサーボアプリケーションの主力となっています。3相スQUIRREL CAGE誘導モーターは本質的に複雑で高度に非線形結合された回路デバイスであり、精密な制御を達成することは挑戦的です。しかし、ベクトル制御（フィールド指向制御とも呼ばれる）などの先進的な制御戦略を実装することにより、これらのモーターは線形で解結合されたマシンに変換することができます。
この洗練された制御方法は、モーターの電流を慎重に制御することを含んでいます。これにより、トルクと磁束の制御が分離され、伝統的に密接に関連していたモーター操作の2つの側面が解結合されます。この解結合は技術的な突破であり、モーターが驚くほど速い速度応答を提供し、瞬時に大きなトルクを生成することができます。結果として、ベクトル制御による3相ACサーボモーターは、高パワーサーボアプリケーションの厳しい要求を満たすために、揺るぎない精度と著しい効率で卓越した性能を発揮することができます。重厚な産業機械や大規模な自動化システムにおいても、これらのモーターは最も厳しい条件下でも滑らかで正確かつ信頼性の高い動作を保証します。
