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当初の研究実施計画にそって、本年度は巻線構造とシステムのモデル化の検討を中心に研究を進め、ほぼ目的を達成することができた。
以下に検討項目毎に具体的な成果を述べる。
1.昨年度製作した、巻線の起磁分布を正弦波に近づけた巻線を持つ固定子を用いて、巻線構造と発生トルク、半径方向の力の関係を理論的実験的に検討した。その結果、位置制御巻線の自己・相互インダクタンスとも、回転子の回転角には無関係にでき、位置制御巻線に起因するトルク脈動を除去できること、半径方向の力が回転角によらずに電動機巻線の界磁成分電流と位置制御巻線電流によって決まることが確認できた。
2.スラスト方向を転がり軸受で支持した縦軸型の回転機について、軸受で支持されている点を原点とした運動方程式を導出し、静止状態で測定した電動機巻線と位置巻線の自己及び相互インダクタンスと、回転子が中心にあるときの空隙磁束を測定することによって、システムの伝達関数を知る方法を明らかにした。その結果、以下の知見を得た。
(1)位置制御巻線の巻数によって伝達関数のゲインだけが変化する。そこで位置制御巻線の巻数で規格化すれば位置制御巻線の巻数に影響を受けないモデルができる。
(2)このようにして求めたモデルにおいて、伝達関数の低域のゲインは電動機巻線のアンペアターンN_4I_dに反比例し、カットオフ周波数はN_4I_dに比例する。
(3)ジャイロ効果の影響を検討した結果、試作機では数万rpmまでその影響は無視できること、無視できる範囲での安定運転可能条件を明らかにし、実験により検討結果の妥当性の確認を行った。
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