低トルクリプル永久磁石モータ

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概 要

本 研究では,マイクロエンドミル加工機への応用を見据え,超精密・超高速磁気軸受モータシステムの実現を目指しています.磁気軸受の超精密位置決めを実現するためには,電磁外乱力が小さいモータが必要です.電磁外乱力の要因の一つにトルク脈動が挙げられます.本研究では,2極12スロット表面磁石形モータを採用し,このモータの低トルク脈動化を目的としています.

提案構造

1スロットに2相の巻線を施す2層巻にて,巻数比M=b/a=0.37とすることで,電磁トルク脈動の原因となる第5次・7次空間高調波を零できることを,理論式により示し,さらに,三次元有限要素法による計算によりその有効性を確認しました.また,回転子永久磁石に3段スキューを適用することで,平均トルクに対するリプルの割合を0.75%に低減できることを,有限要素法により示しました.

実験結果

実際に,テスト機を製作し,誘起電圧をまず,測定しました.その結果,三次元有限要素解析結果と若干の誤差はあるものの,高調波成分の少ない電圧波形を得ることができました.

実験装置
測定した誘起電圧と成分分析結果