2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of AC magnetic suspension motor
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20H02096
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
水野 毅 埼玉大学, 理工学研究科, 名誉教授 (20134645)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高崎 正也 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10333486)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 磁気浮上 / 磁気軸受 / 交流磁気浮上 / 自己平衡性 / 浮上回転モータ / ベアリングレスモータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）アキシャル形交流磁気浮上モータの設計・製作 磁気浮上モータの有力な応用例が遠心血流ポンプである．現在使用されているポンプは，ロータの支持にモノピボット軸受を用いているが，溶血や血栓の発生という問題がある．これに対し，軸受を交流磁気浮上機構に置換ることを提案している．この装置で必要となるアキシャル形磁気浮上モータの設計・製作を行った．ロータの上面に積層鋼板を放射状に配置して，交流磁石のターゲットとした．放射状に配置することによって，回転してもドラッグトルクが作用しないようにした．浮上・回転用電磁石は，３相９コイルとした．モータとしては，３相の同期モータの原理を応用した．また，間接減衰を与えるため，浮上・回転用電磁石をばねと磁気ダンパーによって支持する構造とした．
（２）浮上・回転の実現と特性評価 製作した実験装置において，振幅変調を利用することによって磁界を滑らかに切り替えるようにして，浮上と回転との同時実現に成功した．このような完全無制御での浮上・回転の実現は，世界的にも初めてのものである．回転速度としては，約100rpmまでを実現した．合わせて，静トルクや浮上精度を測定した．
（３）ラジアル形磁気浮上モータの設計・製作 前年度の研究成果に基づいて，固定子の相数は３，コイル数は12，回転子の突極数を8としたラジアル形磁気浮上モータの設計・製作も実施した．完全非接触での浮上を実現するため，アキシャル方向の支持には，直流制御形磁気浮上を利用することとした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実際にアキシャル形磁気浮上モータの設計・製作を行い，完全無制御での浮上と回転の同時実現に成功した．この結果から，血流ポンプへの応用が可能であることが実証された．また，磁界の切り替えに振幅変調を用いるなど，交流磁気浮上モータに関する重要な知見が得られた．ラジアル形磁気浮上モータについても設計・製作がほぼ完了している．
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| Strategy for Future Research Activity |
アキシャル形磁気浮上モータについては，研究成果を纏めたものを学術雑誌に投稿する．また，これを利用した血流ポンプのプロトタイプを製作する．ラジアル形磁気浮上モータについては，製作した実験装置において，浮上と回転の同時実現を達成し，諸特性を測定する．その成果を国内外の講演会で発表し，最終的には，研究成果を纏めたものを学術雑誌に投稿する．
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