Development of Small and High-Efficiency Self-Bearing Motor Using Self-Sensing Technique for Artificial Heart

利用自传感技术开发小型高效人工心脏自轴承电机

• 批准号: 17560221
• 负责人: MATSUDA Kenichi
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: IBARAKI UNIVERSITY
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17560221/
• 关键词: Artificial Heart; Self-Bearing Motor; Magnetic Bearing; Self-Sensing; Differential Transformer; Pulse Width Modulation; パルス幅変調

This research proposes new self-sensing control for the IPM type self-bearing motor possessing high efficiency and high design possibility of permanent magnet configuration. IPM motor has a magnetic salient pole property because of the magnetic reluctance of the main flux direction is bigger than the quadrature flux direction. Therefore, when the rotor rotates, the inductance variation problem of the motoring winding occurs and self-sensing could not use by the variation. To overcome this problem, d-q equivalent structure was proposed and confirmed the inductance variation was negligible. Then the approximate equation based on the magnetic equivalent circuit is derived to explain the nonlinear characteristics of the differential output. The result shows the rotation and levitation currents have an adverse effect of sensing property. The nonlinear compensation is introduced for rotation and levitation current individually. The compensation realized good displacement estimation. But, even the individual compensation is effective, the superposition of the two compensation results does not work effectively. Finally, linearization method using the approximate coefficients of polynomial equation with two unknowns is proposed for stable levitation and rotation of the IPM self-bearing motor.

这项研究提出了针对IPM型自动电动机具有高效率和高设计可能性的新的自感应控制。 IPM电动机具有磁性明显的杆性能，因为主要通量方向的磁不愿大于正交通量方向。因此，当转子旋转时，会发生电动绕组的电感变化问题，并且自感应无法通过变化来使用。为了克服这个问题，提出了D-Q当量结构，并确认电感变化可以忽略不计。然后得出基于磁等效电路的近似方程，以解释差分输出的非线性特征。结果表明旋转和悬浮电流具有传感特性的不利影响。引入了非线性补偿，以单独旋转和悬浮电流。薪酬实现了良好的位移估计。但是，即使是个人补偿是有效的，两个补偿结果的叠加也无法有效。最后，提出了使用两个未知数的多项式方程的近似系数进行线性化方法，以稳定的悬浮和旋转IPM自负电动机的旋转。

项目成果

セルフセンシング化が可能なIPM型セルフベアリングモータの提案

具有自感知功能的IPM型自轴承电机的提案

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会第9回「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集 05-15
• 作者: 松田健一;山本敬一;岡田養二
• 通讯作者: 岡田養二

セルフセンシング磁気軸受の実用化の研究

自传感磁力轴承的实际应用研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: 茨城講演会講演論文集
• 作者: 山本敬一;岡田養二;松田健一
• 通讯作者: 松田健一

Development of Wide-Gap Hybrid Magnetic Bearing

宽间隙混合磁力轴承的研制

• 发表时间: 2006
• 期刊: The 8th International Conference on Motion and Vibration Control (MOVIC2006)
• 作者: 松田健一;岡山健志;Yohji Okada;Kei-ichi Yamamoto;Koichi Kakihara
• 通讯作者: Koichi Kakihara

4極ハルバッハ磁石ローレンツ浮上モータの開発

4极Halbach磁体洛伦兹悬浮电机的研制

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本AEM学会第14回MAGDAコンファレンス講演論文集
• 作者: 樋口 健;渡辺和樹;渡邊秋人;角田博明;山川 宏;岡田 養二
• 通讯作者: 岡田 養二

IPM型セルフベアリングモータのセルフセンシング制御

IPM型自轴承电机自传感控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第18回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集
• 作者: 松田健一;岡山健志;Yohji Okada;Kei-ichi Yamamoto;Koichi Kakihara;松田健一
• 通讯作者: 松田健一