ACサーボの立場から名古屋製作所が開発したMM-GKRと、誘導モータの立場からMFKが開発したS-PM。センサレスサーボを目指した2つのモータから、ステッピングモータに対抗しうるモータを開発するうえでの最大の課題は「インバータとモータの最適な組み合わせ」ということが分かった。
新しいセンサレスサーボのモータは誘導モータ同様、インバータで制御する。しかしながらインバータはサーボアンプほど制御応答が高くない。S-PMは誘導モータをベースに設計された表面貼付形永久磁石モータ(SPM)で、モータ慣性モーメントが大きい反面、制御応答が高くないインバータで制御しても速度が安定する。ただし、突極比が小さいため、センサレスでの位置制御は難しい。S-PMより小型のMM-GKRはサーボモータをベースに設計された埋込形永久磁石モータ(IPM)で、サーボモータ同様、モータ慣性モーメントが非常に小さく機敏な動作が可能であるが、インバータ制御では制御応答が低いため、速度ムラの抑制が難しい。反面、突極比が大きいため、センサレスでも位置制御が可能である。速度制御と位置制御、両者の高い精度を十分に満たさなくては、ステッピングモータに対抗し得ないため、インバータの制御応答とモータサイズ(慣性モーメント)のバランスを取ることが必要だった。
プロジェクト開始から5カ月後の2012年8月、バランスの取れるモータの実現方法は2つの候補に絞られた。突極形と呼ばれるコアを採用したモータと、永久磁石を縦方向に埋め込んだ縦埋込形モータの2つだ。前者の突極形はロータコアに複数の突起を設け、その突起の間を埋めるように永久磁石を貼り付けた構造のモータであり、ロータコアの突起部と磁石部のインダクタンスの違い(突極比)を回転位置の推定に利用する。後者は永久磁石を縦に埋め込むことで磁石の表面積を増やし、大きな磁力を確保するするとともにロータコアと磁石部のインダクタンスの違い(突極比)を回転位置の推定に利用する手法だ。2つのモータに共通するコンセプトは、モータの磁石にレアアースを含有した高性能磁石ではなく、入手性が良く安価なフェライト磁石を使用することであった。
どちらを選択するかは、実験機を作って評価を決めることになった。
しかし「縦埋込形は性能以前に作りにくい。最初から突極形になるだろうと思っていた」
と、実験機の製作を担当したMFKの技術部GM設計課主席の谷川毅は打ち明ける。ただそれでも実験機による比較は必要だ。ロータやステータは0.5mm厚の電磁鋼板を多数重ねて作るが、実験機ではその板をワイヤカットで1枚ずつ切って作らなくてはならない。突極形か縦埋込形か、谷川には結果は見えているように思えたが、確実に検証するためにはその面倒な作業を省くわけにいかなかった。
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2013年7月、案の定、モータの構成は突極形に決まった。性能では大差なかったものの、谷川の予想どおり製造性の差異が大きかったのだ。センサレスを目指すモータの実現方法が決まると、次はモータの出力ごとの詳細設計だ。サイズ別に5種類の試作機を作り、それぞれセンサレスが本当に可能かを検証するステージに入ったが、ここから開発は長い迷走期間に入る。