ベアリングレスモータのトルクと半径方向力発生機構の体系化に関する基礎的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450108
• 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, 助教授 (30207287) ; 市川 修 東京工業大学, 工学部, 助手 (80302941) ; 高橋 宏治 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10179484)
• Keywords: ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 磁気浮上 / 半径方向力 / トルク / 電動機定数 / インダクタンス / 磁気回路

Research Abstract

リラクタンス型、誘導機型、永久磁石型、ホモポーラ型、スイッチトリラクタンス型等のベアリングレスモータが発生する半径方向力とトルクについて検討し、以下の成果を得た。
1. ホモポーラ型では、半径方向力を発生するための位置制御磁束が半径方向に通るのに対し、界磁磁束が回転軸方向に通ることが他のベアリングレスモータと異なる。そこでそれぞれの磁束の分布と、トルク・半径方向力との関係を解析し、トルクには磁束の直流分が寄与しないこと、および半径方向力には直流分を含む全ての磁束が寄与することを明らかにした。また、磁束を正弦波近似し、磁束分布から電動機定数であるd,q軸インダクタンスを定義できることを明らかにした。
2. 界磁磁束を永久磁石によって発生する永久磁石型では、半径方向力を巻線のインダクタンスのみで定義することができない。そこで、回転子を中心からずらした位置で回転させ、そのとき巻線に誘起する電圧から半径方向力係数を算定する方法を提案した。
3. アキシャルギャップ型では、リラクタンスモータ部で回転子の回転軸方向位置とトルクを制御するが、発生できるトルクには回転軸方向力によって決まる限界がある。トルクの限界とモータ定数、回転軸方向力との関係を解析し、本モータをポンプ等に使用する場合には、負荷からの反力によってトルクの限界が増加することを明らかにした。
4. 永久磁石型の磁束分布を有限要素法により解析し、磁石を表面貼り付けにしたものと、埋め込み構造にしたものとを比較した。その結果、埋め込み構造の方が減磁しにくく、単位電流あたりの半径方向力を大きくできることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 道岡 力: "ホモポーラ型ベアリングレスモータの弱め界磁運転方法に関する一考察" 電気学会回転機研究会資料. RM-97-30. 39-44 (1997)
• [Publications] 豊島 洋介: "ホモポーラ型ベアリングレスモータの不均衝吸収力を利用した位置制御法" 電気学会リニアドライブ研究会資料. LM-97-117. 49-54 (1997)
• [Publications] キッジャチョンカワンユン: "アキシャルギャップベアリングレスモータの軸方向荷重と最大トルク" 電気学会半導体電力変換研究会資料. SPC-98-24. 13-18 (1998)
• [Publications] 甘粕 哲: "ホモポーラ型ベアリングレスモータの界磁磁束分布とトルク・半径方向力の関係" 電気学会回転機研究会資料. RM-98-140. 121-126 (1998)
• [Publications] 市川 修: "アキシャルギャップベアリングレスモータの磁気支持系の定数変動と制御器の構成" 電気学会回転機研究会資料. RM-98-141. 127-132 (1998)
• [Publications] 濤 裕介: "埋込磁石構造の回転子を持つベアリングレスモータの設計" 電気学会全国大会. 5. 163-164 (1998)
• [Publications] 稲垣 耕平: "永久磁石形ベアリングレスモータの半径方向力係数の一算定法" 電気学会リニアドライブ研究会. LM-98-78. 1-6 (1998)