| 研究課題/領域番号 |
04452133
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機械要素
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
松原 十三生 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (20026032)
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| 研究分担者 |
村上 新 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (40239489)
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| 研究期間 (年度) |
1992 – 1994
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| 研究課題ステータス |
完了 (1994年度)
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| 配分額 *注記 |
6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
1994年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1993年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1992年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
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| キーワード | 高速非接触軸受 / 空気静圧軸受 / 磁気軸受 / PID制御 / H∞制御 / ハイブリッド軸受 / 高速軸受 / 静圧空気軸受 / ハイブリッド磁気軸受 / 周波数応答 / スピンドル / 静剛性 / 動剛性 / 負荷容量 / 非接触軸受 |
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| 研究概要 |
空気静圧軸受と磁気軸受を複合したハイブリッド磁気軸受に関する研究を行った。軸受基本仕様は軸径60mm、最高5万rpmの回転数(DN値300万)、ラジアル負荷容量1000N、アキシャル負荷容量5000N、ラジアル剛性100N/μm,アキシャル剛性500N/μmとした。製作した軸受は前端、後端に半径ギャップ35μm,、軸受幅60mmで直径0、5mmの吸気口を2列16個持つ自成絞り型静圧軸受と、先端、後端側にラジアル磁気軸受、後端側にはさらにアキシャル磁気軸受を配置した。軸変位は軸の前、後端側に2組ずつの変位センサーで計測した。軸の中央部分には5Kwのインバータ-モーターを組み込み、水冷とした。磁気軸受制御はアナログPID制御方式を当初採用した。最初に試作ハイブリッド磁気軸受の静剛性、動剛性を静圧空気軸受、磁気軸受及びハイブリッド軸受それぞれについて実験解析した。その結果、静剛性に関して理論で予測した2種類の軸受特性の加算効果がみられ、値も理論値に近いものが得られた。非回転時の動剛性の解析から、PID制御パラメーターの最適チュウ-ニングの重要性がわかった。また、高速回転実験では、4万5千rpm以上で軸の偏心が大きくなり、目標の5万rpmの回転は達成でず、軸の強度、製作法に関して改善の余地があることがわかった。回転時の動的安定性に関して、PID制御では高速回転で問題となるロッキングモード、高次曲げモードの安定性が予想より低く、スピルオーバー現象も見られ、PID制御の限界があることがわかった。そこで計画にはなかったディジタル制御方式についての解析を行った。その結果、DSPを用いてH∞制御を適用した場合のシミュレーションにより、比較的低次のモデルを用いても安定な結果を得た。このことからハイブリッド磁気軸受に関してディジタル制御の適用についてさらに解析する必要があることがわかった。
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