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Study on magnetic levitated self-bearing motor and magnetic levitated pump using multiple single-axis magnetic bearings

采用多个单轴磁力轴承的磁悬浮自轴承电机和磁悬浮泵的研究

基本信息

批准号：
19K04266
负责人：
小沼弘幸
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Ibaraki National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度、１軸磁気軸受群による磁気浮上ポンプの実現に向け、ポンプ形状とセルフベアリングモータの検討を行った。本セルフベアリングモータのロータは、径方向位置検出用ターゲットリングをロータヨーク片端に設けているため軸方向に長い。そこで、ロータ内筒部を利用した斜流ポンプ形状を流体解析で検討を行った。しかし、検討した斜流ポンプ形状ではポンプ性能が低く、十分な吐出性能を得るにも高い回転数が必要であったことから、遠心ポンプ形状で検討を行った。その結果、回転数3000 rpmで開発目標の流量5 L/min、圧力13 kPaを達成しうる形状を見出すことができた。本セルフベアリングモータの回転制御と磁気支持制御の独立性について磁場解析を用いて確認した。ロータヨーク外筒面の両端には磁極が異なるように永久磁石が配置される。ロータ外周にはコの字型の電磁石が複数個設けられる。ロータ回転軸方向に垂直な断面でのロータ両端の磁極配置は正反対の磁極配置となる構造的特徴を持つ。ロータ片端２極磁界としたロータで電磁石６つを用いた形状で検討を行った。Ｐ±２極理論での磁気支持制御の検討の結果、回転制御と磁気支持制御の独立性は確認できたが、ロータ回転角度位置でｄ軸とｑ軸方向制御力に大きな差が生じた。そこで、ロータ片端２極磁界としたロータの構造を利用しロータ片端で電磁石による磁界を１極とする新制御方式を検討した。その結果、ｄ軸方向制御力はより強い制御力を発生し差が少なくなった。構造上、ｑ軸方向の制御には使用できない。また、電磁石６つの形状では永久磁石による径方向負ばね力が不均一で磁気支持制御が難しくなると考え、新制御方式は使用できないがロータ片端４極磁界としたロータで電磁石８つを用いた形状の検討を行った。磁気支持制御の検討の結果、ロータ片端で２極磁界よりはロータ回転角度位置で制御力に大きな差が生じなかった。

This year, 1-axis magnetic shaft load group magnetic float on the implementation of the direction, shape and shape of the magnetic float on the discussion This article describes how to adjust the position of the film in the radial direction and the axial direction. The inner cylinder of the cylinder is used to analyze the shape of the fluid. For example, if you want to change the shape of the object, you can change the shape of the object to change the shape of the object. As a result, the speed of rotation is 3000 rpm, the flow rate of the opening is 5 L/min, and the pressure is 13 kPa. This article describes the application of magnetic field analysis to the control of magnetic field in the process of magnetic field analysis. The permanent magnets are arranged at the opposite ends of the outer cylinder. The outer circumference of the electromagnet is a plurality of sets. The magnetic pole arrangement at the end of the vertical section in the direction of the rotation axis and the characteristics of the structure in the opposite direction are maintained. The magnetic field of the two poles of the electromagnet is 6 times the shape of the electromagnet. The results of the magnetic support control of P±2 pole theory, the independence of magnetic support control and magnetic support control are confirmed. The large difference between the d axis and q axis control force occurs. A new method of controlling the magnetic field at the end of the magnetic field is discussed. As a result, the d-axis control force is strong and the control force is small. The structure and q-axis direction are controlled and used. The shape of the electromagnet 6 is different from that of the permanent magnet, and the negative force in the radial direction is not uniform. The magnetic support is difficult to control. The new control method is used to discuss the shape of the electromagnet 8. The magnetic field supports the control of the results of the study, the magnetic field of the two poles of the film, the angle position of the magnetic field, and the large difference in the control force.