サーボモーターポンプの動作原理

サーボモーターポンプは、最近登場した新しい油圧式可変速制御製品である。サーボモータ（AC または DC）と油圧定量ポンプまたは可変ポンプから構成される。サーボモータポンプは、油圧システムの動力源を構成する油圧ポンプ可変制御弁（ポンプ制御圧力弁、負荷感応弁、電力調整弁、比例弁、またはスイッチングデジタル弁など）の代わりに、または代わりに油圧制御弁の圧力損失を低減するために、油圧システムの速度を調整するための規制プロセスのために、油圧システムの流量調整を実施する電動機の速度調整法の使用を提供するように、省エネのプロセスの規制の流れ。

サーボモーターは正逆両回転に適しており、スムーズな動作を提供します。その応答時間は、プラスチック機械産業などの一部の産業用途の要件を満たすことができます。その結果、サーボモーター、ドライブ、内歯車ポンプの組み合わせは、ハイエンドの速度制御技術の応用製品の開発につながった。この装置は様々な種類の機械に適用できる。プラスチック機械、ダイカスト機械、靴革機械などである。さらに、繊維機械、油圧プレス、油圧工学機械にも適しています。特に、省エネ化が急務である高エネルギー消費機械に適している。この点で、日本、ドイツの製品はより成熟しており、市場でかなりのブランド効果を生み出している。

カップロータ型ACサーボモータの構造は、外側ステータ、カップロータ、内側ステータ、パルスカウンタの4つの部分から構成される。図 2-9 はロータ部分のみを示しており、一方向誘導モータとは異なる。

両者の最も明白な違いは、サーボモーターの巻線に制御巻線があることである。メーカーはローターを非磁性導電材料（例えば銅）で作り、内側のステーターが磁気回路として機能する。励磁巻線は制御巻線の制御電圧Uによって制御される。励磁巻線に制御電圧Uを印加すると、コンデンサと直列に二相回転磁界が発生します。キャパシタンスを適切に選択することで、2つの巻線間の電流位相差を90°に近づけることができます。この回転磁界は、2つの円形回転磁界の合成とみなすことができる。しかし、この2つの円形回転磁界の速度は同じで、方向は逆ですが、振幅は等しくありません。

この時、ローター巻線によって誘導された電位と電流をカットする。このとき発生する電磁トルクは逆方向を向き、大きさも変化する（正転ローターは大きなトルクを発生し、逆転ローターは小さなトルクを発生する）。その結果、合成トルクはゼロにならず、サーボモーターは正転磁界の方向に回転する。制御巻線信号︓U︓の増加により、磁界は円磁界に近づく。その結果、正転磁界とそのトルクは増加し、逆転磁界とそのトルクは減少する。この合成トルクの増加は、負荷トルクが一定であると仮定すると、ロータ速度の上昇につながる。

の位相が180°ずれる（極性が変わる）など変化すると、回転磁界は逆方向に回転します。その結果、発生する合成トルクも逆方向になり、サーボモータの回転方向が反転します。制御信号が消えて励磁巻線だけに電流が流れると、サーボモーターは脈動磁界を発生する。これは発生する磁界に制御信号が欠落しているためである。脈動磁界に分けられた正負の回転磁界によって発生する合成トルク(T)は、回転方向と逆方向を向きます。その結果、制御巻線電圧をゼロに制御するとモータは即停止する。これがサーボモーターの速度制御の仕組みである。

開発者は、ブラシレスDCモーターや永久磁石同期モーターシステムなど、統合設計に向けてサーボモーターを進化させている。これらの一体型モータは、速度制御やサーボ・アプリケーションの主流になりつつある。さらに、図 2-10 にサーボポンプ発電所の特性曲線を示す。また、パルス幅変調（PWM）技術はモーター制御のデジタル化の基礎となっています。

電動油圧サーボ省エネシステムには、いくつかの主要コンポーネントが含まれる。それは、電気油圧サーボドライブと三相交流永久磁石同期モータから構成される。さらに、高性能のプロフェッショナルサーボポンプと圧力センサー、およびその他のコンポーネントで構成されています。ベクトル制御、弱磁気制御、特殊なPID制御アルゴリズムを採用することで、システムは精密な制御を実現できる。これらの技術により、システムは作業プロセス全体を通して必要な圧力と流量を正確に制御することができます。このアプローチにより、高圧絞りに伴うエネルギー損失がなくなります。

その結果、エネルギーと電力の節約を達成すると同時に、システムオイルの温度を下げることができる。最高効率は65%に達し、平均効率は30%以上です。表2-19にサーボポンプとピストン可変ポンプの性能比較を示す。この表が示すように、サーボポンプはプランジャー式可変ポンプに比べて、圧力と流量応答がわずかに高い。さらに、騒音を効果的に抑制し、省エネルギー性に優れ、再現性が高く、低速低圧特性が向上しています。

表 2-19 サーボポンプとピストン可変ポンプの性能比較

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