| 研究課題/領域番号 |
19K14971
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
土方 規実雄 東京都市大学, 理工学部, 講師 (70710507)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 磁気浮上 / 電動機 / ベアリングレスモータ / 高トルク / バーニアモータ / トルク |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究で提案するベアリングレスバーニアモータは，低速高トルク駆動と磁気浮上による非接触の特長を併せ持つ電動機である。ベアリングやギヤを使わないために潤滑が必要なく，そのため，一定角度の揺動運動や極低温・高真空環境下での使用が可能である。
これまでに，永久磁石を用いたコンシクエントポール型の回転子構造を提案した。しかし，提案モータでは，(1)電動機の動作点に応じて浮上の制御に必要な電流が変動する，(2)固定子・回転子歯数の組み合わせによってトルクの脈動が生じる，などの課題があった。本研究課題ではこれらの解決を図る。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，提案するコンシクエントポール形のベアリングレスバーニアモータについて，(1)磁気支持力の発生に対する電機子反作用の影響の検討，(2)トルクリプルに対する磁気的なギヤ比の影響の検討，を実施した。
提案モータの電圧方程式からトルクと電流の関係式および磁気支持力と電流の関係式を導出した。導出した関係式から，(A)提案モータの磁気支持力は従来型のコンシクエントポール形ベアリングレスモータと同様に直流磁気支持が可能であること，(B)電機子反作用によって磁気支持力の方向が偏ること，(C)発生するトルクリプルの次数がギヤ比Zr/pと固定子歯数Zsの最小公倍数となることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で提案するコンシクエント形ベアリングレスバーニアモータは，磁気浮上の機能を有するベアリングレスモータと，構造的に低速・高トルク駆動に適する永久磁石型バーニアモータを機能的に統合することで，磁気浮上の非接触という特長を維持したままに高トルクの発生を可能とする新しい電動機である。本研究の成果により，提案モータのより安定な浮上制御系の構築や，安定した回転を実現することができる。
提案モータは潤滑が不要で比較的大きなトルクを発生できるため，例えば半導体製造装置などの光線浄土環境で使用されるアクチュエータに適用することで半導体の歩留まりや性能の向上に寄与できると考えられる。
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