アキシャル磁気浮上モータのセルフセンシング制御に関する研究

轴向磁悬浮电机自传感控制研究

基本信息

批准号：
13750186
负责人：
上野哲
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750186/
关键词：
磁気浮上磁気軸受磁気浮上モータセルフセンシング回転機械

项目摘要

本年度は、2層巻線での変位推定特性及び浮上回転制御の可能性について実験により検討を行った。まずシングル型モータ及び変位推定回路を製作し、変位推定特性を測定した。その結果、駆動電圧の振幅と位相が一定の場合、ロータとステータのエアギャップに比例した信号が得られることを確認した。しかしギャップ変動に対するセルフセンシング出力の変化が小さく、S/N比の低い信号しか得ることができなかった。これはステータ及びロータを無垢材から製作したため、スイッチング周波数領域で電流波形に渦電流による遅れが生じ、インダクタンスの変化が電流波形のリップルに十分に現われなかったためと考えられる。また駆動電圧の振幅と位相を変化させた場合、振幅に対しては解析及びシミュレーション結果とほぼ同様の出力が得られたが、位相の変化に対しては異なる結果となった。この原因として、製作した装置でα・β相に連成が見られたこと、ステータ及びロータの製作精度が低く、位相の変化によりギャップが微妙に変化することなどが考えられる。今後、材料、磁気回路の見直し、工作精度の向上を行うとともに、これらの影響を補償する必要があることが分かった。次に駆動電圧の位相を固定した状態で、セルフセンシングによる浮上実験を行った。まず外部センサを用いて制御を行い、その時のセルフセンシング出力を測定し、浮上制御時においてもエアギャップに応じた出力が得られることを確認した。そしてセルフセンシング出力を用いて浮上制御を行い、ロータの浮上制御に成功した。以上、セルフセンシングでの浮上回転制御は実現できなかったが、浮上制御には成功した。今後、上に述べた改良を行うことによりセルフセンシングによる浮上回転制御が実現できると考えられる。

今年，我们进行了实验，研究两层绕组的位移估计特性和悬浮旋转控制的可能性。首先，我们制作了单一型电机和位移估计电路，并测量了其位移估计特性。结果证实，当驱动电压的幅度和相位恒定时，可以获得与转子和定子之间的气隙成比例的信号。然而，自感输出相对于间隙变化的变化很小，并且只能获得具有低信噪比的信号。这被认为是因为定子和转子是由实木制造的，因此开关频率区域中的电流波形由于涡电流而出现延迟，并且电感的变化没有充分地反映在电流波形的纹波中。此外，当驱动电压的幅值和相位改变时，幅值的输出与分析和仿真的结果几乎相同，但相位变化的结果不同。造成这种情况的原因可能是在制造的装置中在α相和β相中观察到耦合，定子和转子的制造精度较低，以及间隙因相位变化而略有变化。今后，我们发现有必要重新审视材料和磁路，提高工作精度，并补偿这些影响。接下来，我们在固定驱动电压相位的情况下进行了自感知悬浮实验。首先，我们使用外部传感器进行控制，测量此时的自感输出，并确认即使在悬浮控制中也可以获得与气隙相对应的输出。然后利用自传感输出进行悬浮控制，成功控制了转子悬浮。如上所述，虽然我们无法利用自感知实现悬浮旋转控制，但我们成功地实现了悬浮控制。未来，认为通过进行上述改进，将有可能实现利用自感知的悬浮旋转控制。