2014 Fiscal Year Annual Research Report
単一パワーモジュール駆動式磁気浮上モータシステムの基盤構築
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26289064
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
朝間 淳一 静岡大学, 工学研究科, 准教授 (70447522)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気浮上 / ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 零相電流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
過去の磁気浮上モータでは，回転・浮上用に複数のパワーモジュールが必須であった．これに対し，本研究ではシステム全体の小形化・低消費電力化・低コスト化を目指し，三相パワーモジュール1台のみで，すなわち，パワースイッチング素子6個のみで駆動する磁気浮上モータシステムの新コンセプトの提案・実証およびその基盤構築を目的としている．その手段として，一般モータの駆動に用いられる三相巻線の中性点と，パワー回路の電源中点を結線する．この部分を流れる電流を零相電流と呼び，この零相電流を磁気浮上モータに応用する．平成26年度は，
１．零相電流を磁気浮上制御力用の電流に利用する磁気浮上モータシステム
２．零相電流を単相モータ用電流に利用することで，回転子の半径方向2自由度の能動位置決め制御と駆動が可能なベアリングレスモータ
について検討を行った．１に関して，システムの電圧電流方程式を導出し，零相電流を三相電流とは独立して制御可能な制御システムを構築した．また，鉄球磁気浮上装置と三相永久磁石モータを用いて検証実験を行い，パワースイッチング素子6個のみを用いて，鉄球の磁気浮上とモータ駆動を実現した．また，国際会議にて本結果を発表した．２に関して，単相モータに支持巻線を巻回するシンプルな2自由度能動制御形ベアリングレスモータ構造を提案し，その固定子の歯形状が支持力に及ぼす影響およびコギングトルクと発生トルクに及ぼす影響を，三次元有限要素法により解析し，磁気飽和を解消することで支持力・トルク波形のひずみが解消されることを確認した．
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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
研究実績の概要に記載した１に関して，システムの電圧電流方程式の導出，零相電流を三相電流の非干渉制御システムの構築，および鉄球磁気浮上装置と三相永久磁石モータによる実機検証を達成した．また，研究実績の概要に記載した２に関して，新しい2自由度制御形ベアリングレスモータ構造の提案，電磁界解析による支持力・トルクの検討を行ったので，おおむね順調に進行している．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要に記載した１に関して，零相電流と三相電流の相互干渉を電圧電流方程式から導出し，その影響を実験的に評価し，干渉を補償あるいはキャンセルする制御方法を提案，実証する．また，提案手法を実際に1自由度制御形磁気浮上モータシステムに適用するために，スラスト磁気軸受および反発形永久磁石対，および三相永久磁石モータの解析，設計，試作を行う．また，研究実績の概要に記載した２に関して，固定子の歯形状が支持力とトルクに及ぼす影響をさらに考察し，より安定した支持力が発生可能な構造を設計し，テスト機により検証する．．
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| Causes of Carryover |
研究実績の概要に記載した２に関して，当初目的ではテスト機を製作予定であったが，さらなる支持力解析が必要であったため，平成26年度中にテスト機を製作できなかったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
テスト機の試作費用および計測器の購入費用とする．
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