1 軸アクティブ配置ベアリングレス モーターの状態推定を使用した軸力外乱入力デカップリング (DID)

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: TER24012,LD24012

グループ名: 【D】産業応用部門 交通・電気鉄道/【D】産業応用部門 リニアドライブ合同研究会

発行日: 2024/01/22

タイトル(英語): Axial Force Disturbance Input De-coupling (DID) using state estimation in One-Axis Actively Positioned Bearingless Motor

著者名: ガンダ サラナラヤナ(School of Engineering),Theeraphong Srichiangsa(School of Engineering),Akira Chiba(School of Engineering)

著者名(英語): Surya Narayana Gunda(Tokyo Institute of Technology),Srichiangsa Theeraphong(Kasetsart University),Chiba Akira(Tokyo Institute of Technology)

キーワード: Bearingless motor|critical speed

要約(日本語): 1 軸アクティブ配置ベアリングレス モーター ベアリングレス モーターは、ローターとステーターに円形の反発永久磁石を使用して、ローターの半径方向および傾斜方向の動きを制限しますが、ローターは軸方向には不安定です。ロータの磁気浮上の安定性を図るため、PIDフィードバック制御を採用しています。ロータの磁気サスペンションの安定性と速度制御を実現し，実験結果を示した。ベアリングレス モーターの重要な側面の 1 つは、ローターに作用する動的力によってローターが固有振動数で振動し、共振を引き起こすローターの回転速度である臨界速度です。臨界速度での過度の振動は、そのような回転速度を迅速に通過させない限り、高速回転する機械に損傷を与える可能性があります。したがって、モーターを臨界速度を超えて動作させるか、できるだけ早く臨界速度を通過する必要があります。この論文では、磁気浮上の安定性、速度制御、速い加速による臨界速度通過の安定性と遅い加速速度による不安定性を実証する実験結果が示され、ラジアル剛性技術を弱める場合とない場合のロータの振動が比較されます。回転子の軸方向の振動を低減するために、z 軸位置の状態推定を使用する軸力外乱入力デカップリング技術を提案および実装しました。この技術はプロトタイプの 1 軸アクティブ位置ベアリングレス モーターで検証され、実験結果が示されています。

要約(英語): A One-Axis Actively Positioned Bearingless Motor Bearingless motor uses circular repulsive permanent magnets on the rotor and stator for constraining rotor movements in the radial and tilting directions, but the rotor is unstable in the axial direction. To achieve stability of magnetic levitation of the rotor, PID feedback control is employed. Stability of the magnetic suspension of the rotor and speed control is achieved, and experimental results are presented. One of the important aspects of a the Bearingless Motor is passing through the Critical speed which is the rotational speed of the rotor at which the dynamic forces acting on the rotor cause the rotor to vibrate at its natural frequency resulting in resonance. The excessive vibrations at the critical speed can damage fast-rotating machinery unless such rotational speeds are passed through quickly. Therefore, it is necessary to operate the motor either above critical speed or pass through critical speed as quickly as possible. In this paper, experimental results are presented demonstrating the stability of magnetic levitation, speed control, passing critical speed with fast accelaration stableness and instableness with slow accelration speeds, rotor vibrations are compared with and without weakening of radial stiffness technique are presented. Axial force disturbance input de-coupling technique is proposed and implemented which uses state estimation of z-axis position to reduce axial vibrations of the rotor. The technique has been succesfully validated on a prototype One-Axis Actively Positioned Bearingless Motor and experimental results are presented.

本誌: 2024年1月25日-2024年1月26日交通・電気鉄道/リニアドライブ合同研究会-1

本誌掲載ページ: 45-50 p

原稿種別: 英語

PDFファイルサイズ: 1,468 Kバイト