超高速ドライブ用ベアリングレス誘導モータの負荷時安定化制御

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近年、電動機の高速化、高出力化、使用条件の拡大化が要求されている。磁気軸受は、非接触、無潤滑等の特長を有するため、高速回転体を支持する軸受として普及しつつある。しかし、従来形の磁気軸受では軸受部が大型化し、装置全体の容積が大きくなる。本研究が対象とするベアリングレスモータは磁気軸受と電動機とを磁気的に一体化した新しいタイプの電動機である。これは、4極電動機の固定子スロットに2極半径方向位置制御巻線を施したものである。2極半径方向位置制御巻線の電流により発生した磁界で4極電動機の回転磁界を能動的に不平衡にすることにより、半径方向に力を発生させる。主軸吸引用の回転子・固定子が主電動機と同一であるので主軸の軸長が短く、また同一出力であれば小型化が可能である。誘導電動機については茨城大学、スイスETHなどでも研究されてつつある。しかし、加速、減速時などの過酷な運転状況下での主軸の磁気力による支持の安定化手法は明らかとなっていない。このような状況下で、本研究は、(1)過渡時に主軸支持を不安定化する相互干渉を除去するため、すべり周波数制御形ベクトル制御を応用し、半径方向位置制御系では非干渉制御する方法を提案した。(2)速度指令値をステップ状に増加・減少させ、加減速運転をしてトルク負荷がかかっても主軸の安定浮上運転を実現した。