超高速回転ベアリングレス誘導機の安定化

本年度は新たに提案したベアリングレスモータの5軸磁気支持運転を高速化し、10,000rpm以上の高速で運転する事を実現した。この際問題となる制御系の設計、特に、安定化の手法を明らかとした。1.機械的なアンバランスを除去し、この新しい電磁機械を制御するにフィードフォワード制御系を構成し、安定に磁気力により浮上して運転することが可能となった。2.一端を機械的なベアリングで支持した形式の縦形試作機を製作した。同時に微少なギャップ長を検出する制御回路、電流指令値に追従する電流を供給するインバータなどを試作した。3.この縦軸型の試作機を用いて、10,000rpm程度での運転時における定常時、半径方向への外力印加時、トルク急変時などのモータ、位置制御巻線の電流・電圧の変化、軸位置の変動などの詳細な実験により、より正確なモデルを導出した。4.これをもとに、理論的およびシミュレーションにより制御系構成法を明かにし、現有の試作機のアナログ制御系を改良し、制御の柔軟性と高度化を図った。5.また、スロットリップル、起磁力やパ-ミアンス分布が正弦波状でないことから空隙磁束密度分布が正弦波にならないために、モータの発生トルク、半径方向の力の大きさは、回転子位置によって脈動する。また、本ベアリングレスモータを工作機械のスピンドル駆動用に用いる場合などには、研削加工時には、トルク、半径方向およびスラスト方向の力が不規則に変動する。このような、回転子位置による定数の変化、外乱に対してロバストな制御系を構成する必要がある。これを実現するためのフィードフォワード制御を適用した。

本年度は新たに提案したベアリングレスモータの5軸磁気支持運転を高速化し、10,000rpm以上の高速で運転する事を実現した。この際問題となる制御系の設計、特に、安定化の手法を明らかとした。1.機械的なアンバランスを除去し、この新しい電磁機械を制御するにフィードフォワード制御系を構成し、安定に磁気力により浮上して運転することが可能となった。2.一端を機械的なベアリングで支持した形式の縦形試作機を製作した。同時に微少なギャップ長を検出する制御回路、電流指令値に追従する電流を供給するインバータなどを試作した。3.この縦軸型の試作機を用いて、10,000rpm程度での運転時における定常時、半径方向への外力印加時、トルク急変時などのモータ、位置制御巻線の電流・電圧の変化、軸位置の変動などの詳細な実験により、より正確なモデルを導出した。4.これをもとに、理論的およびシミュレーションにより制御系構成法を明かにし、現有の試作機のアナログ制御系を改良し、制御の柔軟性と高度化を図った。5.また、スロットリップル、起磁力やパ-ミアンス分布が正弦波状でないことから空隙磁束密度分布が正弦波にならないために、モータの発生トルク、半径方向の力の大きさは、回転子位置によって脈動する。また、本ベアリングレスモータを工作機械のスピンドル駆動用に用いる場合などには、研削加工時には、トルク、半径方向およびスラスト方向の力が不規則に変動する。このような、回転子位置による定数の変化、外乱に対してロバストな制御系を構成する必要がある。これを実現するためのフィードフォワード制御を適用した。