人工心臓およびキャンドポンプ用の高性能ベアリングレスモータの開発

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ベアリングレスモータは、固定子に電動機巻線と支持巻線の2種類の巻線を備えることで、電動機と磁気軸受の機能を一体化したモータである。ベアリングレスモータ単体でトルクの発生と回転子主軸の非接触支持を同時に実現できる。従って、磁気軸受の利点に加えて、電動機と磁気軸受を併用した場合よりもコストダウン、小型化、軸長の短縮による危険速度の向上などが期待される。このように、ベアリングレスモータは非常に付加価値の高いモータである。現在、ベアリングレスモータの非接触・無潤滑・メンテナンスフリー・小型化といった特長を最大限に利用できる人工心臓やキャンドポンプに、ベアリングレスモータを適用する研究開発がヨーロッパや日本の企業・大学で盛んに行われている。そこで研究代表者は、人工心臓やキャンドポンプ用に大きな支持力を発生できる構造として、支持磁束が磁気抵抗の大きな永久磁石を通らない構造を持つ永久磁石型ベアリングレスモータを新たに提案している。そこで、本年度は、以下の研究を行った。(1)前年度までに明らかにした磁気飽和を考慮した支持力と電流の関係を用いて、高出力運転に対応した軸支持制御系を構築した。(2)複数のCPUを用いることで、汎用のパーソナルコンピュータを用いても高速な演算能力を持つデジタルコントローラを開発した。(3)開発したデジタルコントローラに同期するインバータドライブを製作し、磁気飽和が発生するような高出力運転時に安定な軸支持を実現できる試作機とそのドライブシステムを開発した。(4)さらに、本研究テーマを実現する上で必要となる周辺技術の確立も行った。(5)開発したドライブシステムの実負荷試験により、研究代表者が提案しているベアリングレスモータの有効性を確認した。なお、これらの研究を通じて得た研究成果を学会などで報告した。