誘導機形ベアリングレスモータの温度変動時の安定化制御法

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650316
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 千葉 明 東京理科大学, 理工学部・電気電子情報工学科, 助教授 (30207287)
• Keywords: ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 高速モータ / 磁気浮上

Research Abstract

近年、ベアリングレスモータの開発が世界各地で行われている。ベアリングレスモータは磁気力により主軸を支持するとともにトルクを発生して回転する電動機である。そこで、真空、低温、高温などの雰囲気、危険な流体、長寿命と信頼性が要求される応用などへの適用が期待されている。すなわち、埋込型心臓補助ポンプ、石油プラントに用いられるキャンドポンプ、半導体製造装置、微生物を培養するバイオリアクター、人工衛星搭載用望遠鏡駆動機などに開発が進んでいる。
特に、最も産業応用が盛んな誘導電動機では、キャンドポンプへの応用が国内、スイスの企業-大学連合により進んでいる。既に、報告者らは誘導機械ベアリングレスモータにおいて先駆的な研究を行ってきており、定格トルク負荷付近で安定に磁気力により支持可能であることを明らかにしている。しかし、負荷状態により回転子巻線の温度が変動すると、2次抵抗値が変動して磁気力による支持が不安定になりタッチダウンする恐れがあった。
本研究では、磁気力支持が不安定になる原因が2次抵抗値の同定誤差による磁束の位相づれが問題であることに着目した。そこで、運転動作中にオンラインで2次抵抗値を同定する新しい同定システムを提案した。すなわち、ベアリングレスモータ特有の手法として、半径方向力指令値をフィードバックすることでリアルタイムで二次抵抗値を同定して制御する二次抵抗値同定システムを提案した。さらに、モータを長時間運転すると変位センサに温度ドリフトが発生し、二次抵抗推定値がずれる恐れがあることを明らかにした。
そこで、変位センサの温度ドリフトが二次抵抗値同定システムに与える影響を明らかにした。さらに、変位センサの温度ドリフトを数式化し、温度を検出して温度ドリフトを補償し、温度上昇時にも安定に二次抵抗値を同定し、磁気力支持できることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 野本貴史, 千葉明, 深尾正: "ベクトル制御誘導機形ベアリングレスモータにおける二次抵抗値の変化とその補償"日本機械学会第13回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム. 221-224 (2001)
• [Publications] 折田崇一, 野本貴史, 千葉明, 深尾正: "二次抵抗同定システムにおける変位センサの温度ドリフトの影響と補償"電気学会半導体電力変換研究会 SPC-02-45. 7-12 (2002)