2014 Fiscal Year Research-status Report
ロバスト最適設計による高信頼性空気軸受スピンドルの開発とその実験検証
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25420098
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
落合 成行 東海大学, 工学部, 教授 (40407995)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 流体軸受 / スピンドルモータ / ロバスト最適設計 / 消費電力 / 空気軸受 / 軸受トルク / 軸受剛性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の検討により、空気潤滑軸受を従来のスピンドルモータに適用した場合十分な軸受剛性の確保が困難であることが分かった。たとえ最適設計を実施したとしても、剛性確保には軸受すきまを従来よりも大幅に小さくせざるを得ず、本研究のテーマに掲げる加工精度・組立精度に対するロバスト性の確保は実現不可能といえる。そこで本年度は、発想を変え、モータ構造の変更について検討した。すなわち、従来のスピンドルモータがアウターロータ型のモータ構造であったのに対し、インナーロータ型への変更を検討した。その結果、レイアウトの変更が可能で、これに伴い軸受面積の確保とモーメント剛性の向上が見込まれることが確認された。これに基づきモータ部品等の設計を行い、部品の発注、製作を終えた。
同時に軸受溝加工法についても検討した。研究室で所有するレーザ加工機を用いて、軸受平面へのスラスト軸受溝および軸の円筒面へのジャーナル軸受溝の加工法を確立した。溝形状、深さ等の詳細設計は今後の最適設計により決定することとなるが、本検討により、様々な溝形状をレーザ加工で形成可能となった。
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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
新規モータ構造の考案により、剛性確保の可能性が見いだされた。またレーザ加工による溝加工法が確立されたため、スラスト軸受角度剛性の解析を適用して最適設計を行うことにより、本考案モータの軸受特性解析、モータの試作、実験検証の実施が見込まれる。おおむね順調な進捗と判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
軸受解析プログラムを用いて最適設計を行い、これにより溝形状の詳細を決定し、溝加工を行う計画である。これに基づき、スピンドルモータを製作する。スピンドルモータの製作に際しては、インナーロータ構造への変更に伴うマグネットの固定方法等が課題であるが、これを早期に解決し、スピンドルモータを試作する計画である。試作モータの完成後に実験を行う。
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| Causes of Carryover |
当年度製作を予定していたモータ部品に関し、部品数を一部減少させたため差額が生じたが、これは試作モータの精度等検証を踏まえてのことである。次年度の実験において、モータの正常運転を確認の後、残りの部品に関して発注する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記のとおり、昨年度見送った残りの部品を発注する計画である。
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Research Products
(4 results)
