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一軸制御ベアリングレスモータの高度化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H02324
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関東京工業大学

研究代表者

千葉 明  東京工業大学, 工学院, 教授 (30207287)

研究分担者 清田 恭平  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 助教 (10796519)
朝間 淳一  静岡大学, 工学部, 准教授 (70447522)
土方 規実雄  東京都市大学, 工学部, 講師 (70710507)
竹本 真紹  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (80313336)
研究協力者 杉元 紘也  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2018年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2017年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
2016年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
キーワードベアリングレスモータ / 磁気支持 / 磁気軸受 / 1軸能動制御 / シングルドライブ / シングルドライブベアリングレスモータ / 1軸能動制御 / 磁気浮上 / 非接触支持 / 完全非接触 / モータ / 非接触 / 一軸能動制御 / 非接触磁気支持
研究成果の概要

平成元年に研究代表者が提案したベアリングレスモータの基本概念は、二十数年を経て、世界各国に浸透し、MIT, ETHなどの工学系トップ大学を含めて世界各地の大学、研究機関で研究が行われている状況にある。研究代表者は、諸外国の研究機関に先駆けた研究を行ってきたが、特に、欧州では多額の研究費を得て研究を行っており、我が国の優位性を確保するのは容易でない状況にあった。

このような状況下で、今後1軸だけを能動的に制御するベアリングレスモータの高剛性化、高出力化、共振回避などが重要テーマと位置づけ研究を行った。研究協力者、共同研究者と有機的に連携し、先駆的な研究を行うことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

山梨リニア新幹線、上海マグレブなどで磁気浮上して推進するシステムが実用化しつつある。これらは直進運動をする方式であるため、ある程度の浮上距離が得られれば良く、また、低速時はタッチダウンしてもよい。しかし、産業の米と言われるモータは、回転運動を行うため、磁気浮上は精密でなければならず、また、コスト要求も高い。
このような状況下で、シンプルに1軸だけを能動的に制御する方式の高剛性化、高出力化など、世界に先駆けた研究を行なった。学術的な意義は高く、今後は、ファン、ポンプ、ブロワ、コンプレッサ、補助人工心臓等への応用が期待され、社会的意義は高い。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Johaness Kepler University(Austria)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Glasgow university(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wisconsin/Akron university(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Memorial University of Newfoundland(Canada)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] EPFL(Switzerland)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 永久磁石モータの零相電流を用いた磁気浮上システムにおける浮上位置決め精度の改善2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Yusuke、Asama Junichi、Oiwa Takaaki、Chiba Akira
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 139 号: 3 ページ: 322-329

    • DOI

      10.1541/ieejias.139.322

    • NAID

      130007606541

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2019-03-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] リラクタンス型ベアリングレスバーニアモータのトルクと軸支持力の評価2019

    • 著者名/発表者名
      関田啓悟,南香夏子, 土方規実雄, 田中康寛
    • 雑誌名

      平成31年電気学会全国大会講演論文集

      巻: 5 ページ: 21-21

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhancing Passive Axial Suspension Forces in a Bearingless Motor With Null Flux Coils2019

    • 著者名/発表者名
      Guilherme Rubio、Akira Chiba
    • 雑誌名

      平成31年電気学会全国大会講演論文集

      巻: 5 ページ: 15-16

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 反磁性を用いた反発受動形磁気軸受における浮上力の検討2019

    • 著者名/発表者名
      荒井 拓実,千葉 明,鈴木 晴彦
    • 雑誌名

      平成31年電気学会全国大会講演論文集

      巻: 5 ページ: 34-35

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] アキシャルギャップ型シングルドライブベアリングレスリラクタンスモータの提案2019

    • 著者名/発表者名
      東弘貴, 清田恭平, 飴井賢治, 大路貴久
    • 雑誌名

      平成31年電気学会全国大会講演論文集

      巻: 5 ページ: 19-20

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Bearingless Motor With Passive Axial Levitation Through Null-Flux Coils2019

    • 著者名/発表者名
      Guilherme Rubio and Akira Chiba
    • 雑誌名

      Proc. of International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC2019)

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Vibration control for rotor supported by oil-film bearings using bearingless motor2019

    • 著者名/発表者名
      Tsunoda Wataru、Chiba Akira、Shinshi Tadahiko
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics

      巻: 1 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/tmech.2019.2908929

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 零相電流を用いた磁気浮上モータシステムにおける直流リンクのコンデンサ容量低減2019

    • 著者名/発表者名
      藤井勇介,朝間淳一,大岩孝彰,千葉 明
    • 雑誌名

      平成31年度電気学会全国大会講演論文集

      巻: 5 ページ: 22-23

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 2自由度制御形磁気浮上モータにおけるd軸電流を用いた共振回避法2019

    • 著者名/発表者名
      MORI Kotaro、ASAMA Junichi、OIWA Takaaki、TORII Takao
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 85 号: 872 ページ: 18-00417-18-00417

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00417

    • NAID

      130007637268

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リラクタンス型ベアリングレスバーニアモータのトルク測定2018

    • 著者名/発表者名
      多田夏実, 南香夏子, 土方規実雄, 田中康寛
    • 雑誌名

      平成30年電気学会産業応用部門大会講演論文集

      巻: Y ページ: 142-142

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] アキシャルギャップ型シングルドライブベアリングレスリラクタンスモータの提案2018

    • 著者名/発表者名
      東弘貴, 清田恭平, 飴井賢治, 大路貴久
    • 雑誌名

      第30回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集

      巻: 5 ページ: 260-263

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] アキシャルギャップ型シングルドライブベアリングレスリラクタンスモータの提案2018

    • 著者名/発表者名
      東弘貴, 清田恭平, 飴井賢治, 大路貴久
    • 雑誌名

      平成30年度電気関係学会北陸支部連合大会講演論文集

      巻: 5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Fast Initial Speed Estimation for Induction Motors in the Low-Speed Range2018

    • 著者名/発表者名
      Toshie Kikuchi , Yasushi Matsumoto, Akira Chiba
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industry Applications

      巻: 54 ページ: 3415-3425

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Balance Control of Split Capacitor Potential for Magnetically Levitated Motor System Using Zero-Phase Current2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Fujii, Junichi Asama, Takaaki Oiwa1, Akira Chiba
    • 雑誌名

      Proc. of IPEC

      巻: 1 ページ: 4042-4048

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Parameter Identifications of Current-Force Factor and Torque Constant in Single-Drive Bearingless Motors2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Sugimoto, Akira Chiba
    • 雑誌名

      Proc. of IPEC

      巻: 1 ページ: 3627-3631

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a Homo-Polar Bearingless Motor with Concentrated Winding for High Speed Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Junichi Asama, Dai Suzuki, Takaaki Oiwa, Akira Chiba
    • 雑誌名

      Proc. of IPEC

      巻: 1 ページ: 157-160

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A Fast Calculation Method of Optimal Ratio of Outer Diameter and Axial Length for Torque Improvement in Switched Reluctance Motor2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyota Kyohei、Nakano Shinji、Chiba Akira
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industry Applications

      巻: 54 号: 6 ページ: 5802-5811

    • DOI

      10.1109/tia.2018.2850024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Axial Vibration Suppression by Field Flux Regulation in Two-Axis Actively Positioned Permanent Magnet Bearingless Motors With Axial Position Estimation2018

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Hiroya、Miyoshi Masahito、Chiba Akira
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industry Applications

      巻: 54 号: 2 ページ: 1264-1272

    • DOI

      10.1109/tia.2017.2766038

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Balance Control of Split Capacitor Potential for Magnetically Levitated Motor System Using Zero-Phase Current2018

    • 著者名/発表者名
      Fujii Yusuke、Asama Junichi、Oiwa Takaaki、Chiba Akira
    • 雑誌名

      Proc. of International Power Electronics Conference

      巻: 1 ページ: 4042-4048

    • DOI

      10.23919/ipec.2018.8506671

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 薄型高トルク密度1軸制御シングルドライブベアリングレスモータの解析及び設計2018

    • 著者名/発表者名
      横山正太朗、杉元紘也、千葉明
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: 26 ページ: 205-211

    • NAID

      130007378334

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1軸制御シングルドライブベアリングレスモータの固定子構造の改善によるトルク向上2017

    • 著者名/発表者名
      志村樹,杉元紘也,千葉明
    • 雑誌名

      電気学会全国大会講演論文集

      巻: 第5冊分 ページ: 221-222

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 新構成反発受動型磁気軸受を備えた薄型シングルドライブベアリングレスモータの提案2017

    • 著者名/発表者名
      横山正太朗,杉元紘也,千葉明
    • 雑誌名

      電気学会全国大会講演論文集

      巻: 第5冊分 ページ: 225-226

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Reduction in Torque and Suspension Force Ripples of an Axial-Gap Single-Drive Bearingless Motor2016

    • 著者名/発表者名
      J. Asama, K. Takahashi, T. Oiwa, and A. Chiba
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE Energy Conversion Congress and Expo

      巻: P4912 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/ecce.2016.7855382

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 1自由度制御形アキシャルギャップベアリングレスモータの支持力・トルク脈動低減2016

    • 著者名/発表者名
      高橋一将, 朝間淳一, 大岩孝彰, 千葉明
    • 雑誌名

      平成28年電気学会産業応用部門大会講演論文集

      巻: 1 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Enhancing Passive Axial Suspension Forces in a Bearingless Motor With Null Flux Coils2019

    • 著者名/発表者名
      Guilherme Rubio
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反磁性を用いた反発受動形磁気軸受における浮上力の検討2019

    • 著者名/発表者名
      荒井 拓実
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Bearingless Motor With Passive Axial Levitation Through Null-Flux Coils2019

    • 著者名/発表者名
      Guilherme Rubio
    • 学会等名
      International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アキシャルギャップ型シングルドライブベアリングレスリラクタンスモータのスタートアップ電流に対する検討2019

    • 著者名/発表者名
      東弘貴, 清田恭平, 飴井賢治, 大路貴久
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Proposal of an Axial Gap Type Single-drive Bearingless Reluctance Motor2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Higashi, Kyohei Kiyota, Kenji Amei, Takahisa Ohji
    • 学会等名
      The IEEE International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リラクタンス型ベアリングレスバーニアモータのトルクと軸支持力の評価2019

    • 著者名/発表者名
      関田啓悟,南香夏子, 土方規実雄, 田中康寛
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] コンシクエントポール型ベアリングレスバーニアモータにおける歯数の組み合わせとトルクリプルの関係2018

    • 著者名/発表者名
      南香夏子, 多田夏実, 土方規実雄, 田中康寛
    • 学会等名
      平成30年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アキシャルギャップ型シングルドライブベアリングレスリラクタンスモータの提案2018

    • 著者名/発表者名
      東弘貴, 清田恭平, 飴井賢治, 大路貴久
    • 学会等名
      第30回「電磁力関連のダイナミクス」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リラクタンス型ベアリングレスバーニアモータのトルク測定2018

    • 著者名/発表者名
      多田夏実, 南香夏子, 土方規実雄, 田中康寛
    • 学会等名
      平成30年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Lose your bearings2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Chiba
    • 学会等名
      IEEE ECCE Tutorial
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 零相電流を用いた磁気浮上モータシステムにおける分圧コンデンサ電位の電圧センサレス制御2018

    • 著者名/発表者名
      藤井勇介,朝間淳一,大岩孝彰
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Design of a Novel Disk-Shaped Single-Drive Bearingless Motor with High Torque Density2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Sugimoto, Shotaro Yokoyama, and Akira Chiba
    • 学会等名
      IEEE International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 薄型高トルク密度1軸制御シングルドライブベアリングレスモータの解析及び設計2017

    • 著者名/発表者名
      横山 正太朗,杉元 紘也,千葉 明
    • 学会等名
      第29回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム,2017,2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 三相インバータ1台で駆動可能な2自由度御形ベアリングレスモータの巻線統合化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      渡辺萌, 朝間淳一, 大岩孝彰, 千葉明
    • 学会等名
      平成29年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2自由度制御形ベアリングレスモータにおける共振回避法の提案2017

    • 著者名/発表者名
      森洸太郎, 朝間淳一, 大岩孝彰, 千葉明
    • 学会等名
      平成29年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Performance Improvement of a Bearingless Motor by Rotation about an Estimated Center of Inertia2017

    • 著者名/発表者名
      J. Asama, T. Shibata, T. Oiwa, T. Shinshi, and A. Chiba
    • 学会等名
      11th International Symposium on Linear Drives for Industry Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Integrated Winding Configuration for a Two-DOF Controlled Bearingless PM Motor Using One Three-Phase Inverter2017

    • 著者名/発表者名
      J. Asama, T. Oi, T. Oiwa, and A. Chiba
    • 学会等名
      IEEE International Electric Machines and Drives Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シングルドライブベアリングレスモータにおける高出力化の検討2017

    • 著者名/発表者名
      関根隆弘, 青山拡立, 土方規実雄, 田中康寛
    • 学会等名
      平成29年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Reduction in Torque and Suspension Force Ripples of an Axial-Gap Single-Drive Bearingless Motor2016

    • 著者名/発表者名
      J. Asama, K. Takahashi, T. Oiwa, and A. Chiba
    • 学会等名
      EEE Energy Conversion Congress and Expo 2016
    • 発表場所
      Milwaukee, WI, USA
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1自由度制御形アキシャルギャップベアリングレスモータの支持力・トルク脈動低減2016

    • 著者名/発表者名
      高橋一将, 朝間淳一, 大岩孝彰, 千葉明
    • 学会等名
      平成28年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      群馬大学荒牧キャンパス
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] ベアリングレスドライブ

    • URL

      http://www.chiba.ee.titech.ac.jp/research.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Bearingless Drive

    • URL

      http://www.chiba.ee.titech.ac.jp/english/research.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 能動制御軸数を削減したベアリングレスモータの受動安定方向の振動低減 に関する研究

    • URL

      https://educ.titech.ac.jp/ee/event_information/2018/055397.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-10-07  

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