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可逆性を有する高推力直動モータを用いた環境干渉型モーション制御系の研究

Research Project

Project/Area Number 15686018
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Control engineering
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

藤本 康孝  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (60313475)

Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2004: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2003: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Keywordsスパイラルモータ / 有限要素解析 / 電磁界解析 / 熱解析 / ギャップ制御
Research Abstract

本年度は,昨年度に可動子が固定子にタッチダウンしたモータ停止状態から始動して浮上制御を行う際に,非常に大きな電流が必要となることがシミュレーションにより分かったので,浮上検証用の簡易モータの試作を行った。具体的にはスパイラルモータの1層のみを取り出し,非スパイラル構造としたもので,アキシャルギャップ型の磁気浮上モータと同等の構造となっている。また,有限要素解析による銅損・鉄損解析および熱解析を行い,簡易モータを用いた実験と比較を行った。その結果,実験機の熱伝達係数は解析モデルとほぼ一致し,約5W/m^2Kとなることが分かった。さらに,解析によりステータとフレームの構造を最適設計することで,約10Aの電流(実効値)を流すことができることが分かった。また,スパイラルモータでは出力軸がスパイラル運動するが,直線運動のみを出力として取り出す必要がある。そこで,スパイラル運動を直線運動に変換する機構を設計し,試作を行った。また,スパイラルモータの駆動には2セットの3相インバータが必要となる。通常のインバータには6個の半導体パワーデバイスが用いられるため,合計12個の半導体パワーデバイスが必要となる。そこで,より少ない数のパワーデバイスで2セットの3相インバータと同等の動作が可能な新しいインバータの回路トポロジーを考案し,シミュレーションにより有効性を確認した。以上の成果に関して、複数の国際学会および国内学会にて発表を行った。

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (11 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] 磁界と熱の有限要素解析によるスパイラルモータの最適設計2006

    • Author(s)
      菊川 篤, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会全国大会講演論文集 5

      Pages: 72-73

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Magnetic Levitation Control and Spiral-Linear Transformation System for Spiral Motor2006

    • Author(s)
      Tsutomu Kominami, Yasutaka Fujimoto
    • Journal Title

      Proc.IEEE Int.Conf.on Advanced Motion Control 2

      Pages: 529-534

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thrust Characteristic of Spiral Motor Using FEM Analysis and Compensation for Thrust Fluctuation2006

    • Author(s)
      Hyuk-jin Kwon, Yasutaka Fujimoto
    • Journal Title

      Proc.IEEE Int.Conf.on Advanced Motion Control 2

      Pages: 535-540

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] On A Magnet Arrangement For Spiral Motor2005

    • Author(s)
      Hyuk-jin Kwon, Yasutaka Fujimoto
    • Journal Title

      Proc.IEEJ International Power Electronics Conference

      Pages: 424-430

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 有限要素法を用いたスパイラルモータの熱解析2005

    • Author(s)
      菊川 篤, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会産業応用部門大会講演論文集

      Pages: 317-320

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] スパイラルモータの起動制御検証用装置の開発2005

    • Author(s)
      小南 勉, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会産業応用部門大会講演論文集

      Pages: 313-316

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 小型高推力スパイラルモータのギャップ制御の検討2004

    • Author(s)
      小南 勉, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会産業応用部門大会講演論文集 3

      Pages: 311-314

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] スパイラルモータの推力特性の平坦化に関する研究2004

    • Author(s)
      権 赫鎮, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会産業計測制御研究会資料 IIC-05-2

      Pages: 7-12

    • NAID

      10015554750

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] スパイラルモータの推力とギャップの独立制御に関する研究2004

    • Author(s)
      小南 勉, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会産業計測制御研究会資料 IIC-05-3

      Pages: 13-18

    • NAID

      10015554754

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] スパイラルモータの最大推力に関する理論的検2004

    • Author(s)
      菊川 篤, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会産業計測制御研究会資料 IIC-05-4

      Pages: 19-24

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 仮想ダイレクトドライブアームの制御法について2004

    • Author(s)
      村井荘太, 岸本達也, 藤本康孝
    • Journal Title

      電気学会産業計測制御研究会資料 IIC-05-76

      Pages: 107-110

    • NAID

      10015555314

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      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Hyuk-jin Kwon, Yasutaka Fujimoto: "FEM Analysis of High Thrust Spiral Motor"Proc.IEEE Int.Workshop on Advanced Motion Control. 635-640 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Tsutomu Kominami, Yasutaka FUjimoto: "Dynamic Model and Control of Six-Phase Spiral Motor"Proc.IEEE Int.Workshop on Advanced Motion Control. 629-634 (2004)

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  • [Publications] 権 赫鎮, 藤本康孝: "電磁界解析による小型高推力スパイラルモータの推力特性の検討"電気学会産業計測制御研究会資料. IIC-04. 7-12 (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 小南 勉, 藤本康孝: "小型高推力スパイラルモータの駆動方式と制御法の検討"電気学会産業計測制御研究会資料. IIC-04. 13-18 (2004)

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  • [Publications] 藤本康孝, 権 赫鎮, 小南 勉: "可逆性を有する高推力スパイラルモータの基礎研究"電気学会全国大会講演論文集. 5. 65-66 (2004)

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  • [Publications] 権 赫鎮, 藤本康孝: "電磁界解析による小型高推力スパイラルモータの基礎研究"電気学会リニアドライブ研究会資料. 41-45 (2003)

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      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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