2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Magnetically Levitated Motor System Using One Three-phase Power Module
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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, 工学部, 准教授 (70447522)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 磁気浮上 / 零相電流 / 永久磁石モータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
過去の磁気浮上モータでは，回転・浮上用に複数のインバータ，トランジスタが必須であった．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，三相インバータ1台のみで駆動可能な新しい磁気浮上モータシステムの提案・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，三相巻線の中性点とパワー回路の電源中点間に負荷を挿入（零相）し，パワースイッチング素子を追加せずに零相電流を制御する．本研究では，
1．三相負荷で永久磁石モータのベクトル制御，零相で1自由度の磁気浮上制御，
2．三相で2自由度磁気浮上制御，零相で単相モータの回転制御，
の2通りの磁気浮上モータシステムを提案している．平成28年度は，上記1のシステムに関して，モータ負荷時の浮上位置決め精度が悪化する原因を詳細に検討した．磁気浮上制御系の振動は1fおよび3f（f：モータ駆動周波数）が顕著であった．3f振動の原因は，モータのPWM駆動による零相電圧変動（電圧外乱）が，1f振動の原因は，三相負荷不平衡（電圧外乱）および電流センサ検出誤差（電流外乱）であることを明らかにした．これに対して，外乱オブザーバを用いて電圧外乱を，電流検出方法をuvw相検出からuvz相検出とすることで電流外乱を補償し，最終的には，モータ負荷時に10μm以上であった位置決め精度を，無負荷時と同等の数μmレベルに低減した．上記2のシステムに関して，試作した2自由度制御形ベアリングレスモータを用いて，浮上回転試験および性能評価を行った．まず，回転角度による支持力変動を補償し，振動低減を図った．次いで，アンバランス補償を行い，10000rpmまで低消費電力で回転が可能であることを示した．最後に，非接触式の渦電流ブレーキを製作して負荷試験を行い，浮上電力を含めて75%のモータ効率であることを示した．
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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