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ローレンツ力を利用したセルフベアリングモータの実用化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 13555059
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 機械力学・制御
研究機関茨城大学

研究代表者

岡田 養二  茨城大学, 工学部, 教授 (90007774)

研究分担者 近藤 良  茨城大学, 工学部, 助教授 (90186867)
松田 健一  茨城大学, 工学部, 助手 (30302326)
上野 哲  立命館大学, 理工学部, 助教授 (40322929)
金箱 秀樹  三協精機, 要素技術センター, 部長研究員
阿部 けい輔  千葉精密, 開発部, 主任研究員
阿部 恵輔  千葉精密, 開発部, 主任研究員
研究期間 (年度) 2001 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
12,600千円 (直接経費: 12,600千円)
2004年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2003年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2002年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2001年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
キーワード磁気浮上 / 交流モータ / 磁気軸受 / 高速回転体 / デジタル制御 / アクチュエータ / ディジタル制御
研究概要

本研究は、強い回転力と浮上力を同時に実現するローレンツ力を使ったセルフベアリングモータの開発と、それの産業応用の研究である。
モータと磁気軸受を一体化するセルフベアリングモータは、回転磁界の大きさを変調する理論が広く知られている。しかし永久磁石型にこれを適用すると、浮上・回転の性能と製造技術に困難を伴う。これを解決すべく、ローレンツ力を利用するセルフベアリングモータを提案し、いままでに原理確認の実験に成功した。
強力で製造が容易なローレンツ力を利用した浮上モータを考えたときに、円筒型のモータを開発する必要がある。いままでに8極モータを6個の集中巻きコイルで制御でき、強力で浮上と回転が独立に制御できることを導いた。また高速化に向いている、4極モータにも適用できることを導き、実用化レベルでの浮上・回転性能を確認した。ラジアル方向の磁気支持特性は安定であり、最高回転5,500rpmまで浮上回転に成功した。人工心臓やハードディスクスピンドルへの応用を考えると、アウターロータ型の開発が望まれる。そこで強力なハルバッハ磁石を使った浮上モータの開発を行い、浮上回転に成功した。これらの試験結果は、いくつかの論文にまとめ発表した。
セルフベアリングモータで制御できるラジアル2軸に加え、残りの3軸を制御する磁気軸受として、永久磁石内蔵型を提案し、実験でも良好な特性を示した。これを国内外で発表した。
セルフセンシング技術に関しては、差動トランス方式で磁束の非線形補償を行った方式が実用になる性能を持っていることが判明した。現在最終データを取り、発表準備を行っている。
実用化に関しては、人工心臓ポンプおよびケミカルポンプに応用可能なことがわかり、製品化のための実験を行っている。

報告書

(5件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2004 2002 その他

すべて 雑誌論文 (22件) 文献書誌 (18件)

  • [雑誌論文] セルフベアリングモータのセルフセンシシグ化の研究2004

    • 著者名/発表者名
      松田健一, 黒須利幸, 岡田養二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 70-692

      ページ: 1002-1007

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ハルバッハ磁石を用いたローレンツ型磁気浮上モータの研究2004

    • 著者名/発表者名
      神部拓郎, 岡田養二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 70-698

      ページ: 2791-2796

    • NAID

      110006264081

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design of Lorentz Force Type Integrated Motor-Bearing System Using Permanent Magnets and Concentrated Windings2004

    • 著者名/発表者名
      Sung-Ho Park, Chong-Won Lee, Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of The 11^<th> World Congress in Mechanism and Machine Science(Tianjin, China) April 1-4

      ページ: 1-5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Self Bearing Motor2004

    • 著者名/発表者名
      Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of Ninth International Symposium on Magnetic Bearings(Lexington, Kentucky, USA) August 3-6

      ページ: 1-10

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] MiracBearing : New Concept of Miracle Magnetic Bearings2004

    • 著者名/発表者名
      Yohji Okada, Hiroaki Koyanagi, Kouichi Kakihara, Satoshi Ueno
    • 雑誌名

      Proc.of Ninth International Symposium on Magnetic Bearings(Lexington, Kentucky, USA) August 3-6

      ページ: 1-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of The Miniature Active Magnetic Bearing with 6 Concentrated Wound Poles2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ueno, Takayuki Arai, Kinya Odagiri
    • 雑誌名

      Proc.of Ninth International Symposium on Magnetic Bearings(Lexington, Kentucky, USA) August 3-6

      ページ: 1-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anti-Sway Control of a Rotary Crane via Switching Feedback Control2004

    • 著者名/発表者名
      Ryou Kondo, Sei Shimahara
    • 雑誌名

      Proc.of the 2004 IEEE International Conference on Control Applications, Taipei, Taiwan September 2-4

      ページ: 748-752

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] セルフベアリングモータのセルフセンシング化の研究2004

    • 著者名/発表者名
      松田健一, 黒須利幸, 岡田養二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 70・692

      ページ: 1002-1007

    • NAID

      110006263840

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 高機能ハイブリッド磁気軸受の開発2004

    • 著者名/発表者名
      柿原功一, 岡田養二, 他2名
    • 雑誌名

      日本機械学会講演論文集 04・251

      ページ: 259-262

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Self-Bearing Motor - key Technology to Implantable Artificial Heart Pump2004

    • 著者名/発表者名
      Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of 9th International Symposium on Magnetic Bearings (CD-ROM)

      ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] MiracBearing : New Concept of Miracle Magnetic Bearings2004

    • 著者名/発表者名
      Yohji Okada, Satoshi Ueno, et al.
    • 雑誌名

      Proc.of 9th International Symposium on Magnetic Bearings (CD-ROM)

      ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Mixed Flow Artificial Heart Pump with Axial Self-Bearing Motor2004

    • 著者名/発表者名
      Youji Okada, Satoshi Ueno, et al.
    • 雑誌名

      Proc.of 9th International Symposium on Magnetic Bearings (CD-ROM)

      ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Micro Magnetic Bearing for an Axial Flow Artificial Heart2004

    • 著者名/発表者名
      Toru Masuzawa, Yohji Okada, et al.
    • 雑誌名

      Proc.of 9th International Symposium on Magnetic Bearings (CD-ROM)

      ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Design and Control of a Disk-Type Integrated Motor-Bearing System2002

    • 著者名/発表者名
      Woo-Sup Han, Chong Won Lee, Yohji Okada
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 7-1

      ページ: 364-371

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Lorentz Force Type Self-Bearing Motor with New 4-Pole Winding Configuration2002

    • 著者名/発表者名
      Seung-Jong Kim, Keisuke Abe, Hideki Kanebako, Yohji Okada, Chong-Won Lee
    • 雑誌名

      Proc.of 8^<th> International Symposium on Magnetic Bearing 1

      ページ: 35-40

    • NAID

      110004155595

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Lorentz Force Type Self-Bearing Motor2002

    • 著者名/発表者名
      Takahito Tokumoto, Daniel Timms, Hideki Kanebako, Ken-ichi Matsuda, Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of 8^<th> International Symposium on Magnetic Bearing 1

      ページ: 24-28

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ローレンツ型セルフベアリングモータのスロット有無による特性2002

    • 著者名/発表者名
      徳元隆人, 金箱秀樹, 上野哲, 岡田養二
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(C編) 68-674

      ページ: 2992-2998

    • NAID

      110002378714

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Design and Control of a Disk-Type Integrated Motor-Bearing System2002

    • 著者名/発表者名
      Woo-Sup Han, Chong Won Lee, Yohji Okada
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics Vol.7, No.1, March

      ページ: 15-22

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Lorentz Force Type Self Bearing Motor2002

    • 著者名/発表者名
      Takahito Tokumoto, Daniel Timms, Hideki Kanebako, Ken-ichi Maatsuda, Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of 8^<th> International Symposium on Magnetic Bearing(Mito, Japan) August 24-28

      ページ: 59-64

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Lorentz Force Type Self Bearing Motor with New 4-Pole Winding Configuration2002

    • 著者名/発表者名
      Seung-Jong Kim, Keisuke Abe, Hideki Kanebako, Yohji Okada, Chong-Won Lee
    • 雑誌名

      Proc.of 8^<th> International Symposium on Magnetic Bearing(Mito, Japan) August 26-28

      ページ: 35-40

    • NAID

      110004155595

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Position Self-Sensing Control of an Axial Self-Bearing Motor2002

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ueno, Ken-ichi Matsuda, Hiroshi Sato, Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of 8^<th> International Symposium on Magnetic Bearing(Mito, Japan) August 26-28

      ページ: 299-304

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Self-sensing Control Technique of Self-Bearing Motor2002

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kurosu, Ken-ichi Matsuda, Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of 8^<th> International Symp.on Magnetic Bearing((Mito, Japan) August 26-28

      ページ: 293-29

    • NAID

      110006263840

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松田健一, 黒須利幸, 岡田養二: "セルフベアリングモータのセルフセンシング化の研究"第15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(日本機械学会論文集掲載決定). 591-596 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yohji Okada, Kenzo Nonami: "Research Trends on Magnetic Bearings"JSME International Journal, Series C. Vol.46, No.2. 341-342 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Toru Masuzawa, Shirou Ezoe, Tsuyoshi Kato, Yohji Okada: "Magnetically Suspended Centrifugal Blood Pump with an Axially Levitated Motor"Artificial Organs. Vol.27, No.7. 631-638 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Okada, et al.: "Axial Type Self-Bearing Motor for Axial Flow Blood Pump"Artificial Organs. Vol.27, No.10. 887-891 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Okada, et al.: "Design Comparison of Hybrid type Self-Bearing Motor for Small Spindle"Proc. of 7th International Conference on Mechatronics Technology. Vol.1. 579-584 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 岡田養二, 小柳弘明, 柿原功一: "永久磁石内蔵型教育用磁気軸受MiracBearing-EDの開発"第13回電磁現象及び電磁力に関するコンファレンス講演論文集. (発表予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 岡田養二, 渡辺嘉二郎: "メカトロニクスと制御工学"養賢堂. 256 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] W.S.Han, C.W.Lee, Y.Okada: "Design and Control of a Disk-Type Integrated Motor-Bearing System"IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. Vol.7,No.1. 15-22 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 森 亮, 松田健一, 金箱秀樹, 岡田養二: "マルチポールセルフベアリングモータの開発"日本機械学会論文集. 68巻668号C編. 1185-1190 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 岡田養二: "磁気軸受の最近の研究と応用動向"日本応用磁気学会誌. 26巻10号. 1041-1046 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 栗田伸幸, 松田健一, 岡田養二: "ローレンツ力を用いた磁気軸受の開発"日本AEM学会誌. 10巻3号. 314-319 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tokumoto, H.Kanebako, K.Matsuda, Y.Okada, D.Timms: "Development of Lorentz Force Type Self-Bearing Motor"Proc. of 8th Int. Symp. on Magnetic Bearings. 59-64 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 徳元隆人, 金箱秀樹, 上野哲, 岡田養二: "ローレンツ型セルフベアリングモータのスロット有無による特性"日本機械学会論文集. 68巻674号C編. 2992-2998 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 岡田養二, 渡辺嘉二郎: "メカトロニクスと制御工学"養賢堂. 265 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T. Tokumoto, H. Kanebako, Y. Okada, K. Matsuda: "Development of Lorentz Force Type Self-Bearing Motor"Proc. of 4 th Korea-Japan Symposium of Frontiers in Vibration Science and Technology. 31-32 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 金箱秀樹, 小西博英, 岡田養二: "ローレンツカを利用した円筒型セルフベアリングモータの開発"日本AEM学会誌. 第9巻・3号. 364-371 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 金 升鍾, 岡田養二, 上野 哲: "アキシャル型セルフベアリングモータによる完全磁気浮上回転"電気学会産業応用部門大会論文集. 第1巻. 315-318 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 徳元隆人, 金箱秀樹, 岡田養二: "ローレンツカを利用したセルフベアリングモータの開発"日本機械学会講演論文集. No. 01-251. 217-220 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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