2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a High Speed and High Power Bearingless Motor with 60000 rpm and 50 kW
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15H03955
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
竹本 真紹 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (80313336)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 省エネルギー / 省資源 / 高速回転 / 大容量 / 磁気浮上 / ベアリングレスモータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，省エネルギー・省資源対策などから，モータへの高効率化・高出力化の要望が年々高まっている。その解決策として注目されているのがモータの高速化である。そのため，電動機と磁気軸受の機能を一体化したベアリングレスモータが注目されている。
そこで，平成29年度は，製作したベアリングレスモータの試作機およびドライブシステムを用いて引き続き負荷試験を実施した。試作機は，2ユニットをタンデムに接続した構造となっており，1ユニットをモータ動作させ，残りの1ユニットを発電動作させることで，通常実施することが難しい，高速回転下での実負荷試験を試作機単独で実施することが可能な構造となっている。この特長を活用することで，高速回転下における試作機の運転性能と冷却装置によるモータ内の各所の冷却性能の測定を実施した。さらに，測定結果と解析結果について，比較・検証を行い，提案構造と設計手法の有効性を明らかにした。
加えて，試作機は，高速回転を実現するために，低インダクタンスとなっていることから，インバータのスイッチングによるリプル電流が通常の回転速度で回転させる一般的なモータに比べて，原理的に大きくなる。この結果，電流リプルの増加によりスイッチング成分の鉄損が増大し，その分，高速回転機で大きな問題となる発熱が大きくなる。そこで，この電流リプルに起因したスイッチング成分の鉄損を一層抑制するために，次世代半導体デバイスであるSiC-MOSFETを用いた高性能ドライブシステムを新たに構築し，従来より大幅に高スイッチング化が可能な実験システムを構築した。そして，実際に，SiC-MOSFETを用いた高性能ドライブシステムにより実負荷試験を実施し，スイッチング周波数を向上することで，電流リプルに起因するスイッチング成分の鉄損が抑制可能であり，モータの発熱を低減できることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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