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2011 年度 実績報告書

連続流人工心臓用小型・高性能・高効率セルフベアリングモータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22560240
研究機関茨城大学

研究代表者

松田 健一  茨城大学, 工学部, 准教授 (30302326)

研究分担者 近藤 良  茨城大学, 工学部, 教授 (90186867)
キーワード人工心臓 / セルフベアリングモータ / 磁気軸受 / 5軸制御
研究概要

近年開発されている磁気軸受やセルフベアリングモータを利用した体内埋め込み型の人工心臓ポンプは,システムの簡略化や小型化の要求から,浮上回転するロータのいくつかの自由度を,受動安定性に依存させたシステムを採用している。受動安定性を利用するシステムは,負ばね特性を持つ磁気吸引力の影響で減衰特性が極めて低いという特徴がある。そのため,共振周波数での不安定振動の発生や、患者が転倒しポンプに大きな加速度が加わるような突然のアクシデントに対し,その安全性や信頼性という最も重要な点で問題が残っている。
申請者らは従来の研究で、ロータ表面に永久磁石を貼りつけたSPMロータを用い、受動安定性を利用せず、5軸全てを能動制御可能とすることで,高性能を維持しながら小型化が可能な、SPM型5軸制御セルフベアリングモータを提案し、安定な浮上回転が実現できることを確認している。
本研究では,永久磁石ロータをロータ内部に埋め込むIPM型とすることで、より堅牢で信頼性が高く、高効率化が実現可能なIPM型5軸制御セルフベアリングモータの開発を目的としている。
本年度は、前年度に採用したIPM型セルフベアリングモータのロータ内部に配置する永久磁石形状について再解析を行い、コギングトルクを改善できる永久磁石配置について検討した。その結果、コギングトルクを軽減し、より良好な磁束分布を実現できる磁石配置が確認できたため、実験装置を再設計し制作した。今後は、変更した実験装置によりフィ定回転実験を行うなど研究を継続中していく予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

東日本大震災の影響で、研究室が数ヶ月間にわたりほとんど機能しない状態であったことが一番の要因である。

今後の研究の推進方策

解析において、実験装置の改良が必要なことがわかり、コギング特性を低減した新しい実験装置を再設計し製作した。今後は、モータとしての基本特性や、浮上回転特性など、5軸制御セルフベアリングモータの特性を実験により明らかにしていく予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] アウターロータ型5軸制御セルフベアリングモータの開発2011

    • 著者名/発表者名
      松田健一
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集C編

      ページ: 1949-1959

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Comparison of Rotor Side versus Stator Side Permanent Magnet Biased (Hybrid type) Axial Magnetic Bearings2011

    • 著者名/発表者名
      Yohji Okada
    • 雑誌名

      Proc.of The 20th MAGDA Conference in Pacific Asia

      ページ: 471-475

  • [雑誌論文] 永久磁石併用磁気軸受システムの研究2011

    • 著者名/発表者名
      松田健一
    • 雑誌名

      第23回「電磁力関連のダイナミクス」講演会講演論文集

      ページ: 259-264

  • [雑誌論文] IPM型5軸制御セルフベアリングモータに関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤心平
    • 雑誌名

      茨城講演会講演論文集

      ページ: 91-92

  • [雑誌論文] 永久磁石併用磁気軸受システムの開発2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩成
    • 雑誌名

      茨城講演会講演論文集

      ページ: 93-94

  • [雑誌論文] 永久磁石併用磁気軸受の開発と応用2011

    • 著者名/発表者名
      岡田養二
    • 雑誌名

      日本機械学会[No.11-2] Dynamics and Design Conference 2011講演論文集

      ページ: 1-9

  • [雑誌論文] IPM型5軸制御セルフベアリングモータの永久磁石配置に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      松田健一
    • 雑誌名

      日本機械学会[No.11-2] Dynamics and Design Conference 2011 CD-ROM論文集

      ページ: 1-7

  • [学会発表] Experimental Comparison of Rotor Side versus Stator Side Permanent Magnet Biased (Hybrid type) Axial Magnetic Bearings2011

    • 著者名/発表者名
      Yohji Okada
    • 学会等名
      The Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics
    • 発表場所
      Garden Villa in Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2011-11-16
  • [学会発表] 永久磁石併用磁気軸受の開発と応用2011

    • 著者名/発表者名
      岡田養二
    • 学会等名
      日本機械学会
    • 発表場所
      高知工科大学
    • 年月日
      2011-09-08
  • [学会発表] IPM型5軸制御セルフベアリングモータの永久磁石配置に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      松田健一
    • 学会等名
      日本機械学会
    • 発表場所
      高知工科大学
    • 年月日
      2011-09-08
  • [学会発表] IPM型5軸制御セルフベアリングモータに関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤心平
    • 学会等名
      日本機械学会
    • 発表場所
      茨城大学工学部
    • 年月日
      2011-08-26
  • [学会発表] 永久磁石併用磁気軸受システムの開発2011

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩成
    • 学会等名
      日本機械学会
    • 発表場所
      茨城大学工学部
    • 年月日
      2011-08-26
  • [学会発表] 永久磁石併用磁気軸受システムの研究2011

    • 著者名/発表者名
      松田健一
    • 学会等名
      日本機械学会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 年月日
      2011-05-18
  • [備考]

    • URL

      http://info.ibaraki.ac.jp/scripts/websearch/index.htm

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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