2017 Fiscal Year Annual Research Report
ベアリングレスモータを活用したターボ機械システムの高速・高機能化
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17J07723
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
津野田 亘 東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC2)
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Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2019-03-31
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Keywords | ロータダイナミクス / ベアリングレスモータ / すべり軸受 / 自励振動 / 振動抑制 / 安定性診断 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では,まず,電磁アクチュエータとモータの機能を統合したベアリングレスモータを用いることによって,小形ながらも,自励振動の抑制が可能なすべり軸受ロータの実現を目的とした.まず,ベアリングレスモータとすべり軸受を有するハイブリッドロータの設計を行った.ロータの回転角度と半径方向力の連成が小さい,コンシクエントポール型ベアリングレスモータを選定し,静磁場解析により設計した.また,産業用大形回転機械で問題となる曲げモードの振動を再現するため,すべり軸受ロータの曲げモードの固有値を,50Hz程度となるように設計した.実験ロータを試作し,制振実験を行った.すべり軸受ロータ単体では,42rpsで共振,73rpsで自励振動が発生したが,ベアリングレスモータにより,それら振動を抑え,振動振幅0.03mm程度の安定な回転を実現した. 次に,安定性の診断方法について検討した.上述のベアリングレスモータは,半径方向への電磁力の発生に,固有の支持巻線を用いている.そのため,通常のモータで電磁力を活用するためには,支持巻線の追加が必要となる.機器の複雑化を回避するために,電動機巻線のみを用いて,安定性を診断することを目的とした.具体的には,加振時に,加振信号から変位までの周波数応答関数(FRF)を計測し,そこから安定性の指標である減衰比や固有振動数を同定する.本手法の実現のため,モータは,回転中に常に不釣合い振動による不平衡電磁吸引力を有しており,それを,d軸への加振電流の重畳により,積極的に変化させる加振方法を提案した.本手法の検証には,上述のベアリングレスモータを有する実験ロータを用い,電動機巻線と,支持巻線による加振を用いた2種類の実験によって,FRFを計測し,固有振動数と減衰比を同定した.両手法での同定結果は,誤差10%以下となり,電動機巻線による加振でも十分な精度であることを示した.
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Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Research Products
(4 results)