完全非接触5軸制御ベアリングレス超高速モータの試作

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555081
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 深尾 正 東京工業大学, 工学部, 教授 (10016545)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 千葉 明 東京理科大学, 理工学部, 講師 (30207287) ; 彭 方正 東京工業大学, 工学部, 助手 (50242285)
• Keywords: ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 5軸制御 / リラクタンスモータ / 超高速モータ / かご形誘導機 / 永久磁石型 / 回転機

Research Abstract

高速駆動源として、モータと磁気軸受を一体化したベアリングレスモータを提案、構造、動作原理など理論的に検討するとともに、一端を機械的に固定した試作機を用いた実験により、提案した理論の確認を行ってきた。本研究ではこれらの結果をもとに、水平軸を持ち完全に非接触の5軸制御のリラクタンス型ベアリングレス高速モータの試作を行い、所期の目的を達するとともに、将来、様々な形式のベアリングレスモータを実現する際の可能性、問題点を明らかにするために、リラクタンス型以外の回転機についても検討を行った。
その成果は以下の通りである。
1.従来から検討を行ってきた縦軸型のリラクタンス型ベアリングレス回転機を2台組み合わせた横軸型完全非接触5軸制御型リラクタンス型ベアリングレスモータの全装置、すなわち、モータ・位置制御巻線、スラスト方向制御巻線を持つ回転機本体、電流制御用インバータ6台およびその制御装置を試作した。
2.試作装置により、3000rpmにおいて±40μm、10,000rpmにおいては±60μm程度の軸振れがあるが、完全非接触での運転を実現し、提案した理論が正しく、実用機の実現が可能であることが確認できた。
3.完全非接触5軸制御型リラクタンス型ベアリングレスモータの解析モデルを導出した。
4.かご形誘導機型のベアリングレスモータについて検討し、二次電流による位置制御電流への影響とその補償法を明らかにした。
5.永久磁石型のベアリングレスモータの基礎特性を検討し、半径方向の力と位置制御巻線の電流・電圧の関係を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 千葉明: "円筒形回転子をもつベアリングレスモータの無負荷時の半径方向の力発生原理" 電気学会論文誌. 113D. 539-547 (1993)
• [Publications] 野村篤宏: "かご形誘導機タイプベアリングレスモータの半径方向力制御の位相補償" 電気学会研究会資料. IEA-93-37. 85-94 (1993)
• [Publications] 大島政英: "永久磁石型ベアリングレスモータの基礎特性" 電気学会研究会資料. LD-94-17. 57-66 (1994)