2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a bearingless motor with 1kW by three-phase four-wire drive
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21K14138
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 勇介 東京工業大学, 工学院, 助教 (70882356)
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2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 1軸制御形ベアリングレスモータ / 磁気支持 / 磁気軸受 / 三相四線式インバータ / 零相電流 / 永久磁石形モータ / 中性点電位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベアリングレスモータの簡素化を目指し，1軸制御形ベアリングレスモータがこれまでに開発されてきた。しかし，報告されている出力は数十W程度に留まり，ベアリングレスモータの「低コスト・小形化」と「高トルク・高出力化」はトレードオフの関係であった。本研究では，これまでに無い1kW出力を可能とする1軸制御形ベアリングレスモータの開発を目的とする。
2021年度は，三相四線駆動式の浮上・回転システムを提案した。スラスト支持巻線は，三相モータY結線の中性点とインバータ直流電源の中点との間に結線され，ここに流れる電流を零相電流と呼ぶ。本提案システムでは，三相Y結線で永久磁石形モータを駆動し，零相電流でスラスト力を発生する。すなわち，一般的な三相電圧型インバータと同等のパワーデバイス数で，dq軸モータベクトル制御およびスラスト磁気支持を可能とする。
2022年度は，高トルク化を達成するために，零相電流（スラスト支持電流）を流したことで発生する支持磁束が，モータに影響を及ぼさない構造を検討した。スラスト支持用の永久磁石バイアス磁束が，モータ固定子を通過しない構造を開発した。
有限要素解析によって，提案するベアリングレスモータの性能を評価した。モータ電流密度8A/mm2においてトルク2.87Nmを達成した。これは，今までに報告されている最大の0.147Nmを大きく上回る値である。半径方向の受動支持剛性も60N/mmと安定性は高い。また，零相電流でスラスト力が発生することを明らかにし，スラスト電流密度20A/mm2においてスラスト力146Nを達成した。これらの結果から，提案モータの有効性を示した。最後に，上記ベアリングレスモータの開発を完了した。今後は，実証実験を行う。
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Research Products
(2 results)
