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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K04266/
• 关键词: 磁気軸受; 磁気浮上モータ; セルフベアリングモータ; 磁気浮上ポンプ; ターボポンプ; 磁気浮上

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 axial magnetic 気 shaft by the group of に よ る magnetic 気 float on ポ ン プ の be presently に け, ポ ン プ shape と セ ル フ ベ ア リ ン グ モ ー タ の 検 line for を っ た. This セ ル フ ベ ア リ ン グ モ ー タ の ロ ー タ は, diameter direction position 検 out タ ー ゲ ッ ト リ ン グ を ロ ー タ ヨ ー ク set piece end に け て い る た め に い long axis direction. そ こ で, ロ ー タ inner barrel ministry を し た oblique flow ポ ン プ shape を fluid analytic で 検 line for を っ た. し か し, beg し 検 た oblique flow ポ ン プ shape で は ポ ン プ performance が low く, very な spit out performance を る に も high い back to planning several が necessary で あ っ た こ と か ら, telecentric ポ ン プ shape で 検 line for を っ た. そ の results, back to the planning of 3000 RPM で 発 target の flow rate of 5 L/min, 13 kPa pressure を reached し う る shape を shows す こ と が で き た. This セ ル フ ベ ア リ ン グ モ ー タ の back planning system of imperial と magnetic 気 support suppression の independence に つ い て magnetic field analytical を with い て confirm し た. Youdaoplaceholder0 ロ タヨ タヨ タヨ <s:1> the outer cylinder surface <s:1> the two ends に <s:1> magnetic poles が different なるように permanent magnets が configuration される. Youdaoplaceholder0 ロ タ タ peripheral に に コ コ ロ the number of <s:1> shaped <s:1> electromagnetic stones が let けられる be multiple. ロ ー タ back planning axis vertical な に section で の ロ ー タ struck the の は positive and negative pole configuration の seaborne pole configuration と な る structure of 徴 を つ. ロ ー タ piece of two magnetic boundary と し た ロ ー タ で electromagnet 6 つ を with い た shape で 検 line for を っ た. P + 2 pole theory で の magnetic 気 support suppression の beg の 検 results, back to the planning system of imperial と magnetic 気 support suppression の independence は confirm で き た が, ロ ー タ planning back Angle position で d axis と q axis system royal に potent き な born poor が じ た. そ こ で, ロ ー タ piece of two magnetic boundary と し た ロ ー タ の constructing を using し ロ ー タ piece end で electromagnet に よ る magnetic boundary を 1 very と す る を new system royal way beg し 検 た. Youdaoplaceholder0 result, the control force in the d-axis direction is よ よ, the strong <s:1> control force を has a deviation が less なくなった. In terms of structure, for the q-axis direction, the に control uses で な な で. ま た, electromagnet 6 つ の shape で は permanent magnet に よ る diameter direction negative ば ね uneven force が で magnetic 気 support system of imperial が difficult し く な る と は え test, a new system of royal way using で き な い が ロ ー タ piece side 4 pole magnetic boundary と し た ロ ー タ で electromagnet 8 つ を with い た shape の 検 line for を っ た. Beg の magnetic 気 support suppression の 検 results, ロ ー タ end で 2 pole magnetic boundary よ り は ロ ー タ back planning system of Angle position で royal に potent き な born poor が じ な か っ た.

项目成果

一軸磁気軸受群からなる磁気軸受の開発に関する研究

由一组单轴磁力轴承组成的磁力轴承的研制研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Nozomu Kanno;Tomohiro Kito;中内一歩，辻内伸好，伊藤彰人，房士傑;関有亮
• 通讯作者: 関有亮

１磁気軸受群からなる磁気浮上モータの実現に向けた研究

由一个磁力轴承组组成的磁悬浮电机的实现研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 関有亮;小沼弘幸;村上倫子
• 通讯作者: 村上倫子