2013 Fiscal Year Annual Research Report
ベアリングレスモータの小形化・低消費電力化と次世代クリーンデバイスへの応用
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23686041
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
朝間 淳一 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70447522)
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| Project Period (FY) |
2011-11-18 – 2014-03-31
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| Keywords | ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 磁気浮上 / 精密機械システム / 1自由度制御 / 1軸制御 / シングルドライブ / クリーンデバイス |
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| Research Abstract |
ベアリングレスモータは，固定子に回転・磁気浮上巻線の2種類を施すことで，磁気力により回転主軸を非接触で支持するモータであり，半導体製造分野等でのポンプ，真空ステージ，バイオリアクタ等のクリーンデバイスへの応用が脚光を浴びている．しかし，既存のベアリングレスモータは，回転子の回転方向以外の5自由度運動を安定化させるために，多くのセンサ，アクチュエータ，アンプが必要となり，小形化・低消費電力化・低コスト化が普及への課題である．そこで本研究では，1自由度能動制御のみで磁気浮上回転が可能なベアリングレスモータ（SDBelM）の実現と，それを応用した既存の限界を打破する次世代クリーンデバイスの実現を目的とする．平成25年度は，以下の研究成果を得た．
【高速スピンドル用】SDBelMでは，非制御方向運動はばね支持と等価なので能動制御方向と比較して振動が大きい．本年度は，4極構造SDBelMの非制御方向の振動を測定し，従来の2極構造よりも振動低減が可能であることを証明した．また，高速スピンドルへの応用を図り，新たにテスト機を製作した．
【冷却ファン用】永久磁石の反発力を用いた受動磁気軸受と，アキシャルギャップコアレスモータを組み合わせ，新しい冷却ファン用SDBelMを提案，設計，試作し，磁気浮上および最大4000rpmまでの回転を実現した．また，受動磁気軸受を変更することで，回転子の振動を低減した．
【ベアリングレスモータの新しい制御方法提案】三相Y結線の中点と電源中点を接続し，積極的に零相電流を流し，アクチュエータの電流を制御する新しい制御方法を提案した．これにより，三相インバータ1台で電動機のd・q軸電流，およびスラスト磁気軸受の支持電流を制御可能となる．本年度は，鉄球磁気浮上装置と永久磁石モータを三相インバータ1台で制御することに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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