| 研究課題/領域番号 |
20H02136
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 東京電機大学 |
|---|
研究代表者 |
杉元 紘也 東京電機大学, 工学部, 准教授 (60613552)
|
|---|
| 研究分担者 |
朝間 淳一 静岡大学, 工学部, 准教授 (70447522)
高村 陽太 東京工業大学, 工学院, 助教 (20708482)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
|
|---|
| キーワード | ベアリングレスモータ / 磁気軸受 / 磁気支持損失 / 高速モータ / 反磁性体 / 受動剛性 / 統合巻線 / 高効率化 / 低損失 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
ベアリングレスモータは，非接触で回転軸を磁気支持するモータであり，機械的接触がなく，摺動部の摩擦による機械損がないため，ベアリング付きモータと比較して，中速域以上の速度領域で高効率であることが明らかになっている。一方，現状は回転軸を磁気支持するために電力が必要であるため，ベアリングの機械損が小さい低速域では，ベアリング付きモータと比較して，ベアリングレスモータの効率は低い。また，高速域では磁気支持電流の周波数増加や回転子の振動抑制のために磁気支持電力が増加し効率が低下する。本研究では，磁気支持損失の発生メカニズムを解明し，磁気支持に必要な電力を０にする革新的ベアリングレスモータを創成する。
|
| 研究成果の概要 |
試作機を用いて加速試験を行い，タッチダウンせずに安全に危険速度を通過し，30,000 r/minまでの安定な浮上回転可能な1軸制御形ベアリングレスモータを実現した。また，14,000 r/min付近の入力電力に対する磁気支持損失の割合は0.02%であり，磁気支持損失を限りなく0に近づけることが可能であることを実証した。さらに，低速域での磁気支持損失を実質的に0にする反磁性体グラファイト回転子を用いた5軸受動安定ベアリングレスモータを提案し，原理検証用試作機を製作した。実機試験を行い，パッシブに磁気浮上することを示し，従来のベアリングレスモータと比較して浮上回転損失が極めて小さいことを実証した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は，提案構造の1軸制御形ベアリングレスモータと反磁性体グラファイト回転子を持つベアリングレスモータの基礎的な設計コンセプトがモータの低損失化に寄与することが実証された点であり，今後のモータの効率向上に大きく貢献することが期待されるため，社会的意義が非常に高い。また，実機試験の過程で培った磁気支持損失および回転損失の評価方法は，ベアリングレスモータの性能評価に広く適用可能である。さらに，理論に基づく数式の構築やダイナミクスモデルを作成し，計算結果と実験結果の比較を行い，理論検証を行っているため，研究成果の学術的意義は非常に高い。
|
