産業用ロボット、協働ロボットや人型ロボットの関節システムには、永久磁石モーターが組み込まれていることがよくあります。、減速機、エンコーダ、トルクセンサーとコントローラー。磁界成分モーターのトルクを生成するだけではありません，ロケにも参加するかも、スピード、現在、トルクと近接の検出。
早く達成するには、スムーズで正確なロボットの動き，磁石の性能を向上させるだけではない，代わりに、モーターの磁気回路を次のようにする必要があります。、磁気センサーと制御アルゴリズムが完全な閉ループを形成。
1つ、ロボットにはどのような磁場成分がありますか?
| 磁界成分 | 主な機能 | 共通サポート部品 |
| ローター永久磁石 | ステータ磁界と作用してトルクを生成 | ブラシレスDCモーター、永久磁石同期モーター |
| エンコーダの磁気リングまたは磁石 | 角度と速度信号を提供します | ホール、AMR、GMRまたはTMRセンサー |
| 電流検出コア | モーターの相電流を測定する | ホール素子または磁気抵抗素子 |
| 磁気ブレーキ部品 | 電源オフ保持または補助ブレーキ | 電磁ブレーキ |
| トルク感知磁気構造 | トルクや変形を磁場の変化に変換 | 磁気弾性または磁気抵抗センサー |
| 磁気シールドおよび磁気伝導部品 | 磁束漏れと磁路の制御 | 軟磁性合金、純鉄またはフェライト |
異なるコンポーネント間の磁場が互いに結合する可能性がある。例えば，モーターローターのマグネットから漏れた磁束がエンコーダー領域に侵入する可能性があります，角度のずれを引き起こす；インバータ電流によって生成される交流磁場も、磁場弱め信号に影響を与える可能性があります。。
二、モーターとセンサーはどのようにして閉制御ループを形成するのでしょうか?
ロボットの関節は通常、多層閉ループ制御を使用します。。電流センサーが高速電流ループを形成，電磁トルクの調整に使用します。；エンコーダはローターの位置と速度情報を提供します；出力軸エンコーダまたはトルクセンサを使用して減速機の誤差を補正します、弾性変形と外部荷重の変化。
高精度ロボットの関節には、モーター側エンコーダーと出力側エンコーダーが同時に搭載されている場合が多いです。。前者は転流とモーター制御を容易にします。，後者は減速機のバックラッシュを検出可能、ねじり変形と真の関節角度。一部のロボットジョイント製品にはモーターが組み込まれています、伝染 ; 感染、デュアルエンコーダー、電子制御とベアリングを完全なモジュールに統合。
三つ、磁界干渉はどのような問題を引き起こしますか?
1. エンコーダ角度エラー
磁気エンコーダは、磁場の方向または強さに基づいて角度を計算します。。磁石がセンサーと同心でない場合、エアギャップの変化またはモーターの磁気漏れが存在する，出力信号がオフセットされる可能性があります、非線形誤差と周期的誤差。
2. 電流とトルクの推定偏差
磁流センサーは外部磁場の影響を受けます、温度ドリフトやコア残留磁気の影響を受ける場合，ゼロ点は変化する可能性があります。電流推定誤差はモータのトルク制御にさらに影響を与える。
3. 磁気回路の局所的な飽和
磁性導電部の断面積が小さすぎる場合、または材料の飽和磁気誘導強度が不足する場合，局所的な領域が磁気飽和に陥る可能性がある，磁束が電流に対して直線的に変化しなくなるため，トルクリップルが増加します。
| 調整の問題 | 考えられる結果 | 最適化手法 |
| モータの漏洩磁束がエンコーダに侵入 | 角度偏差と速度変動 | 距離を伸ばす、磁気回路の最適化またはシールドの設定 |
| 磁鋼の取付偏心 | 周期的な角度誤差 | 同軸度の向上と多点校正の実行 |
| エアギャップの変化 | 信号振幅が不安定です | アセンブリの公差とベアリングの振れを制御 |
| センサー温度ドリフト | ゼロ点とゲインの変更 | 温度補償とオンライン校正 |
| 制御遅延 | 振動やトラッキングエラー | サンプリング同期と通信帯域幅の向上 |
| 磁性導電部分が飽和している | トルク低下、高調波が増加する | 材料と磁気回路断面積の最適化 |
4、モーターと磁気センサーを効率的に連携するにはどうすればよいでしょうか?
1. 設計段階での協調シミュレーション
モータの電磁シミュレーションではトルクと逆起電力の計算だけはできません，エンコーダも評価する必要がある、ブレーキと電流センサーの位置での磁束漏れ。必要に応じて、電磁、熱い、構造モデルと制御モデルが統合される。
2. 磁石とセンサーの適切な配置
エンコーダのマグネットは回転軸と高度な同軸度を維持する必要があります。，センサーのエアギャップは許容範囲内である必要があります。磁気漏れの強いモーター用，磁気シールドが利用可能、磁気ループと差動感知構造により干渉を軽減。
シールド材は厚いほど良い。材料が磁気飽和した場合，代わりにシールド効果が減少します，したがって、最大磁場に基づいて計算する必要があります。。
3. サンプリングと通信のタイミングを統一
位置、電流信号とトルク信号は可能な限り同時に収集する必要があります。一貫性のないタイムスタンプや通信遅延により、コントローラーが「異なる時点の状態量」を使用する可能性があります。，動的制御精度の低下。
4. マシン全体を校正する
個別に認定されたモーターとエンコーダーの組み立て後，機械全体の精度が達成できない場合があります。ロボットのジョイントはゼロ位置にある必要があります、風変わりな、ウェンピオ、トルク定数と摩擦補償の校正。
5. 温度補償を設定する
永久磁石の磁気特性、コイル抵抗、ホール感度と磁気抵抗センサーの出力は両方とも温度によって変化します。ワインディングでも使用可能、ベアリングやセンサーの近くに温度測定点を配置，テストデータに基づいて補償モデルを確立します。。
五、材料を選ぶときは何を考慮すればよいですか?
ローターマグネットはトルク密度に応じて設計する必要があります、最高温度と逆磁場の選択ネオジム鉄ホウ素、サマリウムコバルトまたはフェライト；モーターのステーター、ローター、シールド部品には電磁鋼板を考慮する必要があります。、軟磁性複合材料または高透磁率合金。
材料特性を構造設計と統合する必要がある。グレードの高い磁石を使用すると磁束漏れが増加する場合、センサーが飽和しているか、法外なコストがかかっている，必ずしもロボットシステム全体のパフォーマンスを向上させるわけではありません。
結論
ロボット磁場コンポーネントモーター付き、センサー連携の核心，磁場から生成することが確立されています、機械的出力、閉ループ制御のリンクを完了するための状態検出。
協調シミュレーションを通じて、磁場絶縁、デュアルエンコーダーフィードバック、温度補償と完全な機械校正，磁気漏洩干渉を軽減できる、角度誤差とトルクリップル，ロボットの関節をより効率的にする、動的応答と繰り返し位置決め精度。
