動圧・磁気併用マイクロ軸受の研究

流体动压和磁力微型轴承的研究

基本信息

批准号：
14702025
负责人：
進士忠彦
金额：
$ 16.89万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,動圧軸受の回転開始・停止時の低速回転域におけるラジアル剛性不足を補い,軸の接触問題を回避することにある.具体的には,低速回転時の補助用軸受として,磁気軸受を用いた動圧・磁気併用型マイクロ軸受の実現を目指している.但し,従来の磁気軸受では,軸の姿勢制御に多数の電磁石・センサが必要なため,情報機器などの小型化に向かず,コスト的にも高価である.このため,本研究では,マイクロ磁気軸受の実現と,動圧軸受とのハイブリッド化を目的とし研究を進めている.昨年度までの研究では,マイクロ磁気軸受の高剛性,高精度化,さらに,最大軸径φ2mmの小型化を達成した.しかしながら,フィードバック制御用変位センサの寸法が軸受自体より大きい問題があった,このため,本年度は,上記の問題を解決する手段として,マイクロ磁気軸受用のセンサレス変位計測方法を検討した.当初,磁気軸受内の磁場変動から変位の推定を試みたが,磁気飽和の影響から磁気軸受の安定化に十分な高精度変位計測が実現できなかった.このため,マイクロ磁気軸受の電磁石コアを電極として,ロータと電極間の静電容量変化を計測することで,変位を推定する手法を開発した.その結果,1kHzバンド幅と2μm程度の分解能の変位推定を実現し,その推定変位を用いた安定したマイクロ磁気軸受の制御を実現した.また,マイクロ磁気軸受内部に,小型誘導電動機を組み込み,軸の回転にも成功した.この結果,φ6mmのマイクロ磁気軸受では,センサレス浮上,マイクロ誘導電動機の組み込みにより,10,000pm以上の回転数での非接触回転を実現した.

这项研究的目的是弥补当动态压力轴承启动和停止时，低速旋转范围内缺乏径向刚度，并避免了轴接触问题。具体而言，我们的目的是使用磁轴承作为低速旋转的辅助轴承实现动态压力和磁性微能的结合。但是，无论如何，常规的磁轴承需要大量的电磁体和传感器来控制轴的态度，以控制轴的态度，因此不得降低了这一尺寸，并且在此方面的成本降低了，因此，轴承的成本是成本的。在去年的研究中，我们达到了高度刚度，高准确性和微型轴承的微型化，而最大轴直径为φ2mm。为此，我们研究了一种微磁轴承的无传感器位移测量方法。最初，我们试图估计磁性轴承内磁场的波动的位移，但是由于磁饱和的影响，高精度位移测量足够充分稳定以稳定磁性轴承。因此，我们通过使用微磁性轴承作为电极的电磁芯来测量转子和电极之间的电容变化来估算位移的方法。结果，我们以1kHz的分辨率和约2μm的分辨率实现了位移估计，并使用估计的位移实现了稳定的微型轴承控制。此外，在微磁性轴承内部合并了一个小的感应电动机，并成功旋转了轴。结果，通过掺入无传感器悬浮和微型诱导电动机来实现φ6mm的微磁性轴承，从而通过结合微型磁性轴承，以10,000pm或更高的速度旋转。