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クロスカップル形円筒二自由度埋込磁石同期モータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03211
研究種目

基盤研究(B)

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
研究機関横浜国立大学

研究代表者

下野 誠通  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90513292)

研究分担者 藤本 康孝  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313475)
河村 篤男  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 名誉教授 (80186139)
溝口 貴弘  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 「力を感じる医療・福祉介護次世代ロボット」プロジェクト, 研究員(任期有) (80759308)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード電気機器工学 / モーションコントロール / 制御工学 / モータドライブ / パワーエレクトロニクス
研究成果の概要

本研究課題では、研究代表者が提案したクロスカップル形円筒二自由度表面磁石リニアモータの動作原理を発展させることで、更なる高性能化および高推力/トルク密度化を目指した研究を推進した。特に、ハルバッハ磁石配列を適用した表面磁石二自由度リニアモータと埋込磁石二自由度リニアモータの試作開発に成功した。前者では、ハルバッハ磁石配列を周回方向と軸方向に対して三次元的に適用することで鎖交磁束が増大し、推力およびトルクが増大することを示した。後者では、リラクタンス推力/トルクを活用し、高出力化が実現できることを示した。これらの試作機を用いた駆動実験により、モーションシステムとしての有用性実証まで達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を実施した結果、円筒二自由度リニアモータの高性能化のための、永久磁石とフラックスバリアに関する三次元構造設計についての新たな学術的知見を得ることができた。また本研究では、モーションシステム応用における試作モータの実用性まで実証することができた。これらの得られた成果は、人間支援システム用途を指向したモータ研究という新しい学術分野の開拓や、産業ロボットや工作機械など産業システムの革新的な機能向上あるいは性能改善に繋がることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis and Experimental Verification of Cross-coupled 2-DOF SPM Motor with Halbach Array2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Hatta and Tomoyuki Shimono
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 9 号: 2 ページ: 177-190

    • DOI

      10.1541/ieejjia.9.177

    • NAID

      130007804805

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 年月日
      2020-03-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 磁気ねじ構造に基づいたラジアルギャップ型二自由度モータの検討2020

    • 著者名/発表者名
      八田禎之,藤本康孝,下野誠通
    • 学会等名
      電気学会交通・電気鉄道/リニアドライブ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 埋込磁石型クロスカップル二自由度モータにおけるセンサレス制御のための位置推定方法2019

    • 著者名/発表者名
      八田禎之,下野誠通
    • 学会等名
      電気学会マグネティクス/リニアドライブ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Design and Analysis of Interior Permanent Magnet Two Degrees of Freedom Motor Based on Cross-Coupled Structure2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Hatta, Tomoyuki Shimono, and Yasutaka Fujimoto
    • 学会等名
      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] ハルバッハ配列を用いた表面磁石クロスカップル型二自由度モータの解析2018

    • 著者名/発表者名
      八田禎之,下野誠通,渡辺真志,石川勝己
    • 学会等名
      電気学会産業応用部門リニアドライブ研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of The Cross-Coupled Two-Degree-of-Freedom Motor with Coil Back Yoke2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Hatta, Tomoyuki Shimono, Masashi Watanabe, Katsumi Ishikawa
    • 学会等名
      IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization (SAMCON2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Interior Permanent Magnet Two Degrees of Freedom Motor Based on Cross-Coupled Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Hatta, Tomoyuki Shimono
    • 学会等名
      International Power Electronics Conference (IPEC-Niigata 2018, ECCE Asia)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 下野研究室

    • URL

      http://www.tsl.ynu.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [産業財産権] 埋込磁石型モータ、位置推定装置および位置推定方法2019

    • 発明者名
      下野誠通、八田禎之、藤本康孝
    • 権利者名
      横浜国立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-088203
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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