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2017年9月15日 (金)

構造力学 究極のターンテーブルモータ考察編

Pmプリウスモータは主機モータが60kw(80hp)で補機モータが10kwとなっており、ブレーキ回生モード時補機10kwで発電してバッテリー充電する。”あんぷおやじさん、主機モータの60kwでも良いでよ!”と客先担当者から言われて、”や、止めてください、補機の10kwにします!”サーボアンプの60kwなんてやりたくないし、第一そんなに巨大なモータは持てない。補機10kwモータをバラして、画像のように旋盤加工した巨大なアルミの円筒へ収めた。これをテーブルの上に1人で上げたのだから、昔は力があったものだ。

Bsmxxプリウスモータはブラシレスdcサーボモータで、状態方程式で表すと画像のようになる。いきなり難しそうな数式の登場で数学に弱いあんぷおやじは困るが、深く考えず単純化してみよう。各相駆動電圧={z(インピーダンス)x電流}+逆起電圧、と簡単になる。

Rv 上数式のeua,eva,ewaが逆起電圧であり、補機モータが10kwの逆起電圧は画像のような波形となって汚い。これはネオジ磁石がコアの中に埋められたipmタイプで、リラクタンストルクでも回転するようにしているから仕方がない。

Dqxxx上記式はブラシレスdcサーボモータを3相交流で表しているが、画像のように2軸直流に座標変換して直流で制御するのがdq変換で、指令値の直流電流値とu相v相から生成する帰還直流電流値でpi演算する。sp10ターンテーブル制御アンプも2軸直流のdq変換してこそ、初めてdcアンプとなる。

Sl120こちらがsp10の逆起電圧で磁石がフェライトのリング状で回転中心に対称だから綺麗なサイン波となる。でありますからブラシレスdcモータを使用したddターンテーブルを入手した時は、電源が無い状態で外力でターンテーブルを回し、3相交流の発電電圧を観測し綺麗な3相交流であることを確認しよう。綺麗なサイン波でも3相がアンバランスであればトルクリップルを生じ、ddターンテーブルでは致命傷となる。

Dp80gnこちらがacモータであるエディカレントモータdp80の逆起電圧で、磁気回路のケイ素鋼板に残った残留磁束で微々たる発電をしている。上記式のeua,eva,ewaが基本的に無いから数式においてもacモータは簡単になる。

Acttもうお分かりのように、ブラシレスdcサーボモータは磁石付きの高効率が最大のメリットで電気自動車には必須だが、低速回転が主体で音効率を追求するjazzオーディオのターンテーブルには、やたら複雑過ぎてあまりやりたくないのが本音となる。プリウスモータは補修部品で購入できるから、補機モータが10kwを使って究極のddターンテーブルに挑戦される猛者は?
余談になるが、
ヨーロッパを中心に電気自動車へと、強烈にカーブを切り始めた。化石燃料を止めて、電気自動車にするのは十分に理解できるしそうあるべきと思っている。問題はその電気をどうして作るか?と現状走行距離が短く、サービスエリアの急速充電スタンドは列を成して、その短絡電流にも似た急速充電の電源容量は莫大になり、それをどう高効率に対応できるか?などの問題は多い。やはりトヨタ、ホンダの燃料電池車の低価格化と、どうやって水素を作るか?のインフラ整備を本命にする必要があると思うのだが...まあいいか。ソレックスで固めてオクタン価100を超える怪しい鉛ガソリンを入れて、シグナルグランプリに明け暮れていた昭和の時代は、面白い時代だった。

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