| 研究課題/領域番号 |
17360129
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
千葉 明 東京理科大学, 理工学部, 教授 (30207287)
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| 研究分担者 |
大島 政英 諏訪東京理科大学, システム工学部, 講師 (70233103)
竹本 真紹 武蔵工業大学, 工学部, 講師 (80313336)
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| キーワード | ベアリングレスモータ / 磁気浮上モータ / セルフベアリングモータ / 磁気浮上 / 非接触磁気支持 / 誘導電動機 |
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| 研究概要 |
コンプレッサ、冷凍機、ブロワ、ポンプなどでは、回転翼と電動機を一体化して高速化すると効率が向上することが知られている。しかし、コンパクトに構成するとわずか数年の軸受寿命が問題になる。さらに、高速化にともなう軸受損失が問題になる。軸受を電磁力で置き換えれば、メインテナンスフリー化するとともに効率が向上する。
小型で簡単な非接触のベアリングレスドライブを実現するためには、1.ベアリングレスモータのx, y直交2軸上の偏心位置を簡単に検出するセンサレス位置検出方式が必要である。2.推定した変位信号を用いて安定なフィードバック制御を実現する必要がある。3.少ない8チャンネルのAD変換器と簡単なハードウエアで磁気力による非接触支持を実現する制御装置、ドライブの開発が必要である。
本研究では、新たに能動4軸制御の誘導機型ベアリングレスドライブを製作した。電動機のドライバを完全に独立して構成することにより、商用電源、あるいはインバータによる独立な駆動を実現した。独立にモータが運転しても磁気支持系に外乱が生じないように回転機の設計、回転磁界の検出を工夫した。スラスト方向は受動的に安定化してシンプルな構成にした。このような工夫を行う結果、コントローラは2台の3相インバータを運転するだけでよいので汎用の8chのADコンバータ数で十分であり、簡単なマイクロプロセッサボードを適用することができた。実用化時にはコストダウンできる。マイクロプロセッサとしては固定小数点の安価なマイクロプロセッサの適用が可能であることを明らかにした。
コントローラのAD変換には、推定した4軸の変位と2つのユニットの回転磁界のx、y成分の計8信号が入力した。
コントローラはこれらの信号に基づいて電流指令値を発生し、電流制御インバータを駆動する。さらに、一軸についてはサーチコイルによるセンサを試作し、安価なセンサが適用できることを明らかにした。マシン自体は実用火事に想定されるキャンドポンプの2mmのギャップを確保した。さらに、展示会に出品できるようにとりまとめの美しい試作機を製作した。
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