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完全非接触5軸制御ベアリングレス超高速モータの試作

研究課題

研究課題/領域番号 05555081
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

深尾 正  東京工業大学, 工学部, 教授 (10016545)

研究分担者 千葉 明  東京理科大学, 理工学部, 講師 (30207287)
道岡 力  東京工業大学, 工学部, 助手 (40262282)
彭 方正  テネシー大学, 助教授 (50242285)
研究期間 (年度) 1993 – 1994
研究課題ステータス 完了 (1994年度)
配分額 *注記
16,600千円 (直接経費: 16,600千円)
1994年度: 5,300千円 (直接経費: 5,300千円)
1993年度: 11,300千円 (直接経費: 11,300千円)
キーワードベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 5軸制御 / リラクタンスモータ / かご型誘導機 / 永久磁石形同期機 / 超高速モータ / 非干渉制御 / リラクタンス型 / かご形誘導機型 / 永久磁石型 / かご形誘導機 / 回転機
研究概要

大容量・超高速電動機の実現を目指して、電動機と磁気軸受を一体化したベアリングレスモータを提案して、動作原理、基本特性を明らかにしてきた。本研究はこの回転機システムを実用化する際の設計の基礎条件を明確にするために、完全非接触5軸制御ベアリングレスモータを試作することを目的として行った。
得られた主な成果は以下の通りである。
1.シンクロナスリラクタンス型、かご形誘導機型の完全非接触5軸制御ベアリングモータ本体と駆動システムを試作した。
2.シンクロナスリラクタンス型に対しては、モータのトルク電流成分と回転子位置制御磁界とが干渉を起こし、負荷運転時に安定な磁気支持ができなくなることを見いだし、これを解決するための補償方式を提案した。補償器をDSP(Digital Signal Processor)で実現し、出力約300W、回転速度5,000rpm、半径方向に6Kg以上の力を加えた状態でも安定な磁気支持運転が実現できた。
また、半径方向に力が加わっていて、空隙の磁束が不平衡になっても、モータの定数には大きな影響がないことが実験的に見いだされた。
3.誘導電動機型に対しては、無負荷状態で11,000rpmの完全磁気支持運転を実現し、半径方向位置制御に必要な電源容量を明らかにした。また、かご形回転子が2極巻とも4極巻としても動作するために、位置制御に伴ってかご形巻線に誘導される電流に起因する半径方向力の減少や位置制御電流の位相の遅れの問題を解決するための、回転子巻線形状を提案した。
4.永久磁石型については、回転機本体の検討を中心に行い、回転子位置制御特性を最適化する永久磁石と空隙の寸法の関係を明らかにした。

報告書

(3件)
  • 1994 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (31件)

  • [文献書誌] 福田剛: "5軸制御非接触ベアリングレスモータの試作" 第6回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文集. 1. 387-392 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 市川 修: "ベアリングレスリラクタンスモータのq軸電流による半径方向力とその補償器" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 5(発表予定). 131-132 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 坂本友和: "ベアリングレスリラクタンスモータのq軸電流による磁気飽和の影響とその対策" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 5(発表予定). 133-134 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田北英樹: "ベアリングレスリラクタンスモータの無負荷・負荷状態における位置制御特性" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 5(発表予定). 135-136 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 津村淑子: "ベアリングレスリラクタンスモータの半径方向力発生時における電動機定数への影響" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 5(発表予定). 137-138 (1995)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 高本靖久: "完全非接触誘導機形ベアリングレスモータの基礎特性" 電気学会産業電力電気応用研究会資料. IEA-94-29. 59-68 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 野村篤宏: "かご形誘導機タイプベアリングレスモータの半径方向力の位相補償" 電気学会産業電力電気応用研究会資料. IEA-93-37. 85-94 (1993)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 首藤雅夫: "誘導型ベアリングレスモータの回転子構造" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 5(発表予定). 6-6 (1995)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大島政英: "永久磁石型ベアリングレスモータのギャップ磁束密度と半径方向力" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 5(発表予定). 129-130 (1995)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuhisa Takamoto: "Test Result on a Prototype Bearingless Induction Motor with Five-axis Magnetic Suspension" Proceedings of International Power Electronic Conference (IPEC-Yokohama). (発表予定).

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Go Fukuda: "A Mechanical Contactless Proto-type Bearingless Motor with Five-axis Active Position Controls" Proceedings of 6th Symposium on Electro-magnetics. (in Japanese). 387-392 (1994)

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Osamu Ichikawa: "The radial force by the torque current of the reluctance type bearingless motors and its canceller" 1995 National Convention Record I.E.E.Japan. (in Japanese, to be presented).

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomokazu Sakamoto: "The influence of the magnetic saturation by the torque current on the reluctance type bearingless motors and its measures" 1995 National Convention Record I.E.E.Japan. (in Japanese, to be presented).

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideki Takita: "Radial position controlling characteristics of a bearingless motor on no load and load condition" 1995 National Convention Record I.E.E.Japan. (in Japanese, to be presented).

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshiko Tsumura: "The influence of radial force on motor parameters of a bearingless motor" 1995 National Convention Record I.E.E.Japan. (in Japanese, to be presented).

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      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuhisa Takamoto: "Fundamental Characteristics of a Mechanical Contactless Induction Type Bearingless Motor" Papers of Technical Meeting on Industrial Electric and Electronic Applications. IEA-94-29 (in Japanese). 59-68 (1994)

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    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Atsuhiro Nomura: "Phase Angle Compensation for the Radial Force Control of an Induction Type Bearingless Motor" Papers of Technical Meeting on Industrial Electric and Electronic Applications. IEA-93-37 (in Japanese). 85-94 (1993)

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    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masao Shuto: "A Rotor Structure of Induction Type Bearingless Motor" 1995 National Convention Record I.E.E.Japan. (in Japanese, to be presented).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masahide Ooshima: "Air-Gap Flux Density and Radial Force of a Permanent Magnet Type Bearingless Motor" 1995 National Convention Record I.E.E.Japan. (in Japanese, to be presented).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yasuhisa Takamoto: "Test Result on a Prototype Bearingless Induction Motor with Five-axis Magnetic Suspension" Proceedings of 1995 International Power Electronic Conference (IPEC-Yokohama). (in Japanese, to be presented). (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1994 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 大島 政英: "永久磁石型ベアリングレスモータの基礎特性" 電気学会リニアドライブ研究会資料. LD-94-17. 57-66 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 千葉 明: "誘導機型ベアリングレスモータの磁束分布" 電気学会産業電力電気応用研究会資料. IEA-94-22. 87-96 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] A.Chiba: "The Maximum Radial Force of Induction Machine type Bearingless Motor using Finitie Element Analysis" Proceedings of fourth International Symposium on Magnetic Bearings. 333-338 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Oshima: "Characteristics of a Permanent Magnet Type Bearingless Motor" Conference Record of the 1994 IEEE IAS Annual Meeting. 2. 196-202 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 田北 英樹: "ベアリングレスリラクタンスモータの無負荷・負荷状態における位置制御特性" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 分冊5(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 津村 淑子: "ベアリングレスリラクタンスモータの半径方向力発生時における電動機定数への影響" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 分冊5(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 首藤 雅夫: "誘導型ベアリングレスモータの回転子構造" 平成7年電気学会全国大会講演論文集. 分冊5(in press). (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Takamoto: "Test Result on a Prototype Bearingless Induction Motor with Five-axis Magnetic Suspension" Proceedings of 1995 International Power Electronics Conference. (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 千葉明: "円筒形回転子をもつベアリングレスモータの無負荷時の半径方向の力発生原理" 電気学会論文誌. 113D. 539-547 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 野村篤宏: "かご形誘導機タイプベアリングレスモータの半径方向力制御の位相補償" 電気学会研究会資料. IEA-93-37. 85-94 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 大島政英: "永久磁石型ベアリングレスモータの基礎特性" 電気学会研究会資料. LD-94-17. 57-66 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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