Development of AC magnetic suspension motor

交流磁悬浮电机的研制

基本信息

批准号：
20H02096
负责人：
水野毅
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

（１）アキシャル形交流磁気浮上モータの設計・製作　　磁気浮上モータの有力な応用例が遠心血流ポンプである．現在使用されているポンプは，ロータの支持にモノピボット軸受を用いているが，溶血や血栓の発生という問題がある．これに対し，軸受を交流磁気浮上機構に置換ることを提案している．この装置で必要となるアキシャル形磁気浮上モータの設計・製作を行った．ロータの上面に積層鋼板を放射状に配置して，交流磁石のターゲットとした．放射状に配置することによって，回転してもドラッグトルクが作用しないようにした．浮上・回転用電磁石は，３相９コイルとした．モータとしては，３相の同期モータの原理を応用した．また，間接減衰を与えるため，浮上・回転用電磁石をばねと磁気ダンパーによって支持する構造とした．（２）浮上・回転の実現と特性評価　　製作した実験装置において，振幅変調を利用することによって磁界を滑らかに切り替えるようにして，浮上と回転との同時実現に成功した．このような完全無制御での浮上・回転の実現は，世界的にも初めてのものである．回転速度としては，約100rpmまでを実現した．合わせて，静トルクや浮上精度を測定した．（３）ラジアル形磁気浮上モータの設計・製作　　前年度の研究成果に基づいて，固定子の相数は３，コイル数は12，回転子の突極数を8としたラジアル形磁気浮上モータの設計・製作も実施した．完全非接触での浮上を実現するため，アキシャル方向の支持には，直流制御形磁気浮上を利用することとした．

(1)轴向式交流磁悬浮电机的设计与制造磁悬浮电机的一个有力的应用例子是离心血流泵。目前使用的泵使用单枢轴轴承来支撑转子，但存在溶血和血栓形成的问题。对此，我们建议将轴承更换为交流磁悬浮机构。我们设计并制造了该装置所需的轴向磁悬浮电机。叠层钢板径向排列在转子顶部，作为交流磁体的目标。通过放射状排列，即使旋转也不会产生拖曳扭矩。用于悬浮和旋转的电磁铁是三相9线圈。该电机采用三相同步电机的原理。此外，为了提供间接阻尼，悬浮和旋转电磁体由弹簧和磁阻尼器支撑。 (2)悬浮和旋转的实现及其特性评估在我们创建的实验装置中，我们通过使用幅度调制平滑地切换磁场，成功地同时实现了悬浮和旋转。这种完全不受控制的悬浮和旋转在世界上还是首次实现。实现了高达约100rpm的旋转速度。同时测量静扭矩和悬浮精度。（3）径向型磁悬浮电机的设计与制造基于前一年的研究成果，我们设计并制造了定子3相、12个线圈、8转子凸极的径向型磁悬浮电机。。为了实现完全非接触悬浮，我们决定采用直流控制磁悬浮进行轴向支撑。