セルフセンシング磁気軸受を利用した磁気浮上リニア搬送装置の開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650224
• Research Institution: SAITAMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 水野 毅 埼玉大学, 工学部, 助教授 (20134645)
• Keywords: 磁気軸受 / 磁気浮上 / 搬送装置 / センサレス磁気浮上 / クリーンルーム / うず電流

Research Abstract

(1)搬送装置用電磁石のコア及び浮上体の吸引部を塊状(solid)とした場合のセルフセンシング磁気浮上の方法について,理論的な検討を行った.このような磁気浮上系では,コアー中及び吸引部を流れる渦電流の影響が無視できない.渦電流を状態変数として含んだ磁気浮上系は不可制御となるため,従来のセルフセンシング浮上の理論をそのまま適用することはできない.しかし,コイル1巻き当たりの磁束と磁気抵抗の積によって定義される新しい状態変数を導入することによって,可制御な系に変換することができる.したがって,従来と同じ構造のコントローラによって,セルフセンシング磁気浮上が可能となることを示した.
(2)珪素鋼(SCM415)をコアおよび吸引部に使用した磁気浮上系の1自由度モデルを試作した.
(3)試作した装置において,制御系の設計に必要となるパラメータを測定した.測定の結果,インダクタンスや逆起電力係数は,測定周波数によって,大きく変化することがわかった.
(4)測定したパラメータを用いて,制御系を設計し,セルフセンシング磁気浮上を試みた.実験の結果,渦電流の影響を考慮した系では,安定な伝達関数を持つコントローラを選定しようとすると,閉ループ系の極を自由に設定することができないため,磁気浮上を実現することが困難であることがわかった.
(5)(4)の結果から,磁気浮上搬送装置にセルフセンシング磁気軸受を利用する場合には,電磁石のコア及び吸引部を積層構造とすべきであるとの知見を得た.

Research Products

• [Publications] 水野 毅 他3名: "塊状コアを用いた磁気軸受の特性解析と変位センサレス浮上の検討" 第6回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文集. 517-520 (1994)
• [Publications] 水野 毅 他5名: "センサレス磁気軸受のターボ分子ポンプへの応用" 第6回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文集. 379-382 (1994)
• [Publications] 水野 毅 他5名: "センサレス磁気軸受の実用化に関する研究" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集. 739-740 (1994)
• [Publications] 水野 毅 他5名: "センサレス磁気軸受の実用機への応用" 第33回SICE学術講演会予稿集. 317-318 (1994)
• [Publications] Takeshi MIZUNO(et al.): "An Industrial Application of Sensorless Magnetic Bearings" Proc.4th Int.Symp.on Magnetic Bearings. 317-320 (1994)
• [Publications] 水野 毅 他5名: "センサレス磁気軸受の動剛性について" 平成6年 電気学会産業応用部門全国大会講演論文集. 926-929 (1994)