2017 Fiscal Year Annual Research Report
A research for improving performance of magnetic levitated motors for low-speed and high-torque drive
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16K21420
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
土方 規実雄 東京都市大学, 工学部, 助教 (70710507)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁気浮上 / ベアリングレスモータ / バーニアモータ / 永久磁石型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，構造的に高トルクを発生可能なバーニアモータに着目し，ベアリングレスモータと組み合わせることで磁気浮上の非接触という特長を維持したままに高トルクが発生可能な低速高トルク用途向けの磁気浮上回転機「ベアリングレスバーニアモータ」(以下，VBelM)を提案した。特に，トルク密度の向上と大きな磁気支持力の両立を目的として，永久磁石を使用したコンシクエントポール型の回転子構造を採用した，コンシクエントポール型VBelMを提案した。申請時の計画では，①高いトルク密度と磁気浮上を両立する構造の提案，②三次元有限要素法による試作機の設計・製作，③実機試験による性能の評価，の３項目を実施予定であったが，本報告時点で①および②は達成したが，③については未達成である。以下に詳細を述べる。
ベアリングレスモータの設計において，磁気浮上のための磁路の確保が重要である。コンシクエントポール型の回転子構造では，回転子の磁石間鉄心部を磁気浮上のための磁束が通過するため，トルク密度の向上と磁気浮上のための電磁力確保を両立することが可能となることが明らかとなった。提案するコンシクエントポール型と従来型の永久磁石を用いていない同体格のリラクタンス型VBelMを比較すると，提案するコンシクエントポール型ではトルク密度は2.3倍に向上することができた。一方で，磁気浮上のための電磁力は0.54倍に低下した。今後，根本的な構造などの改善策を検討していきたい。
本報告時点で，試作機の製作は完了しているが，実機試験の実施には至っていない。これは，試作機の機械設計を実施する際に，既存の設備を使用するために設計変更が生じ，その修正作業に時間を要したこと。さらに，試作機を製作した際に，外注した業者の手違いで完成した試作機の永久磁石配置や巻線構成に不備があり，その修正作業に時間を要したためである。
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