2022 Fiscal Year Annual Research Report
ベアリングレスモータの磁気支持損失発生メカニズムの解明と高効率駆動システムの開発
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20H02136
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
杉元 紘也 東京電機大学, 工学部, 准教授 (60613552)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝間 淳一 静岡大学, 工学部, 准教授 (70447522)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 高速モータ / 受動剛性 / 反磁性体 / 統合巻線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1軸制御形シングルドライブベアリングレスモータについて，2021年度に時間遅れ補償とdq軸間の非干渉化により，dq軸電流の脈動を低減し，磁気支持の安定性が向上した結果，30,000 r/minまでの安定な浮上回転を実現した。2022年度は，パッシブに安定する半径方向および傾き方向の振動を低減するため，巻線を並列に接続することで，回転子が振動した際にダンピング力を発生させる循環電流が流れ，危険速度付近の振動を低減することが可能であることを実証した。さらに，d軸電流で半径方向の受動剛性を可変する原理を提案し，3D-FEM磁界解析と実験により原理検証を行いパッシブ剛性の可変幅が26%以上あることを実証した。
突極形反磁性グラファイト板回転子を用いたベアリングレスモータについて，パッシブな軸方向力の理論式を構築し実験結果と比較した結果，固定子永久磁石と反磁性体回転子のギャップが0.5 mm以上の領域は数%以内の誤差で一致した。さらに，4突極と5突極の反磁性体グラファイト回転子を試作し，加速波形と減速波形を比較した結果，5突極の方が約9%トルクを向上することが可能であることが明らかになった。
巻線並列形統合巻線を用いたコンシクエントポール形高速ベアリングレスモータについて，インバータ端子に備えられている電流センサで検出した電流を座標変換すると，磁気支持制御系と速度制御系の干渉が生じることが明らかになり，座標変換前に支持電流とモータ電流に分離するシステムを提案し，リアクトルを用いた簡易実験を行い，提案方法の電流制御システムの有効性を実証した。
本研究の成果は，IEEE Transactions on Industry Applications，電気学会の研究会や産業応用部門大会で発表した。
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| Research Progress Status |
令和4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 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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