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2015年10月22日 (木)

ターンテーブル用ヒステリシス型同期モータを作る

Ash4 無帰還型か帰還型のどちらにするかは議論の分かれる所だが、それぞれの思想信条で決めればよい。あんぷおやじ流儀は無帰還型で、これには深ーい訳がある。磁石付きモータ所謂ブラシレスdcモータは非同期型であるから、速度同期させる為に速度帰還が必須になる。nc制御は更にややっこしくて、pid,pi,i-pdによる位置、速度、電流の3重苦?帰還となり、制御屋30数年間はこの戦いに力尽きた。もう殆ど職業病で帰還型と磁石つきモータは見るも嫌だ!が本音でスマン!

Ash1随分前になるが、d4studioさんから ヒステリシスシンクロナスモータをお借りして研究したことがある。カウントベイシーのお墓のあるロングアイランドのashlandモータで、ampexのテープレコーダにも使われており、実に作りの良いモータで良い音が出そうな雰囲気を持つ。
Ash2 先ずスロットを調べると24スロットあり、毎極毎相のスロット数q=全スロット数÷相数÷極数で24/2/4=3で0~180度を駆動するに3個のコイルを使うことになる。このqが大きいほうがサイン波磁界の分解能が上がり、滑らかな駆動になる。極数は4極で60hzにおいて1800rpm、注目は出力が1/100hpとなっているから0.75kw/100=7.5wとなる。これは驚きでブラシレスdcサーボモータであればこのサイズで5kwはいける。だから磁石付きには敵わない。
Ash3 敵わないのは産業用の話で、オーディオに関しては別問題でこのサイズで7.5wでも何ら問題はない。この画像がヒステリシスリングでコバルトクロム鋼などで出来ている。ヒステリシスリングの内側はアルミなどでシャフトに固定する。
Cur この画像は駆動電流の波形で実に美しい、電圧波形ならばいくらでも美しくなるが電流波形はそうはいかない。電圧波形は無いが0.1%程度の低ひずみ率サイン波を16bit,daコンバータで発生させている。青の副巻きが黄色の主巻きよりきっちり90度進んでいる。
Hsm さてダイレクト駆動用のヒステリシスシンクロナスモータを設計する訳だが、設計資料は皆無である。1970年代にヒステリシスシンクロナスモータは終焉を向かえ、設計者は誰も居ない。qを4としてあんぷおやじ流儀では10hz程度は難なく出せるから16極とすると3相モータでは192スロットと前回と同じ答えになり、この辺りが落とし所になる。フラッターは4pのモータ単体で0.5%程度であるから、この1/4で0.125%と想定できて、十分とみる。問題はヒステリシスリングでコバルトクロム鋼は使えないから鋳鉄と鉄のss材など、あるもので試してみる。幸いなことにターンテーブルに関してはトルクは出ない方が良く、あくまでも滑らかに静寂に回す。

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