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2016年12月13日 (火)

無帰還力学 3相誘導電動機のダイレクト駆動ターンテーブルへの応用解説

Sx資料出展:acサーボシステムの理論と設計の実際
amp学校改めampラボの研究員と、3相誘導電動機のダイレクト駆動ターンテーブルへの応用について議論した。3相誘導電動機をd-q座標変換して更にγ-δ座標変換した制御ブロック図で、青丸印の滑り制御が可能になれば3相誘導電動機も同期電動機となる。ところが赤丸印の速度検出機構が必要となり速度帰還が掛かるため、無帰還力学から外れる。ここが最大のポイントで3相誘導電動機を無帰還で同期電動機としたい。

0ミルト研究員がガラード401とテクニクスsp10の経験談をしてくれる。jazz本命のミルト研究員にとってsp10は線の細い音に聴こえ脱落、ガラード401は太い音で使ったが、結局のところemt930へ大枚叩いた。これは性能の良いddよりも性能の悪い無帰還の方が音が良い1つの例に過ぎない。画像のモータは左から無帰還pd171でベルト駆動用、速度帰還dp3000ダイレクト駆動用、今回研究テーマの工業用3相誘導電動機0.65kwで、モータの大きさを比較しよう。

2あんまりとっぴな研究テーマで理解し難い研究員も居るようで、画像にて解説することにした。3相誘導電動機のロータから出ているシャフトにプラッター嵌め込みようテーパシャフト(黄色丸印)を取り付ける。実際にはロータのシャフトを直接加工してテーパをつけるから、こんなには長くならない。

4_2この画像はプラッターを取り付けた状態。ddターンテーブルの場合出力トルクばかりに意識を集中しいるが、ターンテーブルで一番重要な要素に慣性比がある。容量の大きなモータを使えば必然的にロータは重くなり、ロータそのものの慣性は大きくなる。プラッターを砲金なんかで作って重くする方法は、対制御性のおいて片手落ちで難しくしている。でありますから3相誘導電動機の3kwとか5kwなんか...ひょうきんな!良いのではないでしょうか。

8慣性比の参考で、本画像のプラッターをdp3000に載せるとこうなり見事にアンバランスとなる。大体が機構とゆうものは見た目でたいていは分かるはずで、直感を大事にしよう。駆動モータロータ慣性の数倍の慣性のプラッターまでなら制御系も楽になり、1:1とか1:0.5など本当は完全にモータの支配下におきたい。

1こちらの画像はプラッターのイメージで、プラッターはカップ状態のものを鋳物で作り旋盤加工してカップにする。そのカップの中には水晶粒の小粒でaaクラスを充填して、プラッツター面を防振構造化する。カップ容積を20リッターとすれば、水晶詰め重量は30kg強でプラッター全体では40kg程度になるから、ddとした場合慣性比からモータ容量3kwはあながちあてずっぽうでもない。

5サーボ剛性はなにもpid制御だから必要な訳でもなく無帰還にしたってどこかでかような作用は起きているから、サーボ剛性は上げるべきでロータシャフトとプラッタースピンドルは太くて直結し高剛性とする。サーボ剛性を悪くする駆動方法にベルト駆動やアイドラ駆動があり、サーボ剛性の高いdd駆動の方は滅んでしまったが、これらは生き残り皮肉なものよ。この事実を、よーく考えて欲しい。

6側面から見た画像でこれを見ればどうゆう構造かは一目瞭然。はなっから作ればとなるでしょうが、時間が足りないしステータのスロットのワイヤカットだけでも20万円位は掛かり試作費用も惜しい、でありますから市場品を使うと決めた。二足三文で市場に溢れている産業革命の遺産を使うところに大いなる意義がある。でこれを入れる鋳物箱は水晶粒を充填すれば200kgはザラで、総重量は300kgから400kgにもなる。

7ターンテーブルは無帰還型に限り、アンプ類は古典管無帰還型に限る。無帰還型の良さには気が付いているはずだが、余りにも無芸で権威もないからやりたがらない。金田式で使い始めたdp3000やdp80のacモータの入手は難しくなるが、ampラボでは研究員分は確保してあり、3相誘導電動機無帰還型が完成するまでは、sh2a cpuによる世界最速のサーボアンプ200khz電流制御で回すことにしている。無帰還型推奨は、決して我田引水ではない。

あ!我田引水の余談です。
中学時代だから50年以上も昔になるか、伊那八幡で教育者のh沢先生が農業を営んでおり、親父の友人の関係から農繁期には修行に出向いた。h沢先生はご夫婦で教師をされており、退官後は地域の問題児や施設の子らを一定期間預かり、農業で実践教育をされていた立派なご夫婦でありました。h沢先生のお子さんは医学博士で足の裏博士として有名になり、静大の教授をされていた。さて6月の田植えの終わった時期、段々畑の横を流れる水路に遮蔽板を入れて自分の田に水を引き込むわけだが、暗黙のルールが農家の間であり、日によって替えていた。ところがある日、h沢先生の田へ引き込む遮蔽板が投げ出されて、他の田に水が引き込まれていた。それを見たh沢先生は怒って他人の遮蔽板を投げ捨てた。暫くは夜討ち朝駆けでその抗争は続き、立派な教育者にしては驚きの言動と行動に少年の心は点になった。”我田引水”とはそうゆう重きことよ。

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