磁気浮上・磁気支持に関する ICT 応用技術
磁気浮上・磁気支持に関する ICT 応用技術調査専門委員会編

目
1. 緒言

次

03

5.1 まえがき

1.1 調査活動の背景

03

5.2 全超電導磁気軸受を適用した

1.2 調査活動の記録

03

1.3 技術資料の分類
2. ICT を用いた磁気浮上システムの制御

フライホイール

03

5.3 超電導コイルの永久電流による磁気浮上

05

5.4 超電導磁気支持系の非線形共振と2.1 リセット要素による磁気浮上系の安定化

05

2.2 逐次二次計画法による制御電流の最適化

06

2.3 零相電流を用いた磁気浮上制御

07

その振幅低減非接触駆動
5.6 あとがき

零パワー磁気浮上機構

08
09

6. 磁気浮上・磁気支持と磁性流体
6.1 はじめに2.6 視覚的測定に基づく磁気浮上システムの制御
3. 磁気浮上リニアモータ・平面モータ
3.1 はじめに

27
29
30
32
34
34

6.2 磁性流体による慣性変化を利用した
11

制振技術

34136.3 磁性流体による超伝導浮上の制振技術

36136.4 磁性流体液滴への磁気浮上技術

38

6.5 まとめ40

3.2 リニアステッピングモータを用いた磁気搬送システム

275.5 磁場スライドによるバルク HTS の2.4 浮上体の傾きを考慮した
2.5 薄鋼板の磁気浮上制御

2713

7. 磁気浮上・磁気支持の医療応用

413.3 永久磁石併用型磁気浮上搬送装置

14

7.1 緒言3.4 吸引面形状・性状への対応

15

7.2 ラジアル型セルフベアリングモータの

16

7.3 磁気浮上モータの人工心臓への応用

42

3.6 非接触給電

177.4 体外循環遠心血液ポンプ用磁気浮上技術

44

3.7 まとめ19

7.5 人工心臓内血栓検出・予防への応用

46

3.5 懸垂型磁気浮上搬送装置の非可動式分岐機構

4. ベアリングレスモータとその応用
4.1 世界最大出力のベアリングレスモータ

血液ポンプへの応用

2020

4.2 モータ巻線並列形コンシクエントポール
ベアリングレスモータ

217.6 結言
8.

磁気浮上・磁気支持の産業応用

41414748

8.1 序論48

8.2 大型空調用ターボ圧縮機への応用

48
49

4.3 スロットレスベアリングレスモータ

228.3 ターボ分子ポンプへの応用

4.4

23

8.4 磁気軸受を用いた高速モータの動特性評価 51

dq 軸電流制御ベアリングレスモータ

4.5 液体窒素ポンプのためのアキシャル型
ベアリングレスモータ

23

4.6 非接触給電を用いたスライス型
ベアリングレスモータ
4.7 おわりに
5. 超電導を用いた磁気浮上・磁気支持Sample : DO NOT PRINT

8.5 タッチダウン軸受

53

8.6 まとめ54

9. 結言
24252755

9.1 磁気浮上・磁気支持に関する ICT 応用技術の動向
9.2 今後の調査活動

5555

磁気浮上・磁気支持に関する ICT 応用技術
調査専門委員会委員
委 員 長

上 野幹事

栗田伸 幸(群馬大学幹事

坂本泰 明(鉄道総研

幹事補佐
幹事補佐
委

朝間淳 一(小豆澤大路貴 久()

千 葉

大島

政 英(公立諏訪東京理科大学)

成田

大橋俊 介()

土方規実雄( 東 京 都 市 大 学 )岡宏 一( 高 知 工 科 大 学 )土 方亘( 東 京 工 業 大 学 )小沼弘 幸(茨城高専)

二村宗 男( 秋 田 県 立 大 学 )小野浩一郎(日本精工)

増 澤

小野

貴 晃( エ ド ワ ー ズ )

水 野

柿木

稔 男(森下明 平( 工 学 院 大 学 )竹本真 紹(田中慶 一( 日 立 ﾊ ｲ ﾃ ｸ ﾉ ﾛ ｼ ﾞ ｰ ｽ ﾞ )福添英 夫(員哲( 立 命 館 大 学 )小森望 充( 九 州 工 業 大 学 ))坂 本茂( 日 立 製 作 所 ))阪 脇篤( ダ イ キ ン 工 業 )杉元

紘 也( 東 京 電 機 大 学 )軸丸

武 弘(丸 山裕( 東 芝 ｲ ﾝ ﾌ ﾗ ｼ ｽ ﾃ ﾑ ｽ ﾞ )進士忠 彦( 東 京 工 業 大 学 ))杉浦

壽 彦( 慶 應 義 塾 大 学 )照男(ティー・エイ・ラボ)

鈴木晴 彦(静富関崇岡山
西城大大大大学学学学委員)
途中退任

I福H島I高専))

明( 東 京 工 業 大 学 )正 敬(東海大学)

徹(茨城大学)毅(埼玉大学)岡日山
本大精学工))山 本 雅 之( エ ド ワ ー ズ )Sample : DO NOT PRINT

電気学会技術報告 第1524号 3

第 3 章では磁気浮上リニアモータ・平面モータ，第 4 章で1.

緒言はベアリングレスモータ，第 5 章では超電導を用いた磁気浮上，第 6 章では磁性流体，第 7 章では医療応用，第 8 章

1.1 調査活動の背景

では産業応用についての調査報告をまとめた。そして第 9章でまとめを行い，今後の調査活動の方向性について述べ

磁気浮上・磁気支持技術は磁気浮上列車，搬送機，軸受る。などに応用が拡大されてきており，特に近年では，人工心

1.2 調査活動の記録

臓などの小型の軸受やモータなどへの適用が注目されている。磁気浮上・磁気支持は電磁力を利用した非接触支持方法の総称であるが，その原理は多岐にわたり，パッシブな方法，アクティブな方法，電磁石を使用する方法，永久磁石を使用する方法など様々である。
社会的にみると特に本邦においては，少子高齢化，人口減少，地球環境対策の必要性など，これまでの単一の技術分野における開発では対処できない問題が顕在化している。すなわち電気機器の分野においても，地球環境を考慮した設計，医学への応用，バリアフリーやハンディキャップを負った方への対応など分野を超えた研究開発が必要となってきている。さらに非接触給電技術や超電導技術の発展など，磁気浮上・磁気支持と直接関連のある技術分野と1.2.1 委員会の調査検討事項
磁気浮上・磁気支持に関する ICT 応用技術調査専門委員
会では，以下の項目について調査検討を行なった。
(１) 最新の磁気浮上・磁気支持技術応用機器における，ICT 応用，研究開発，製品化例の調査(２) 磁気浮上・磁気支持に適用できる他分野での制御技術の調査(３) 磁気浮上・磁気支持に適用できる他分野でのセンシング技術の調査
調査検討は各委員から提出された技術資料および見学会資料に基づき，議論・討論により行われた。の連携も考慮していかなければならない。
一方で通信，無線技術の発達，携帯端末の小型化など，ICT

1.2.2 委員会の構成メンバー(Information Communication Technology) が日進月歩で発展

本委員会は当初 23 名で構成されていたが，2 名の交代，2しており，これまで高価，大型であった電子装置が廉価で名の退任，9 名の増員を経て 30 名の構成メンバーで活動を小型になり，画像処理など高度なセンシング技術が実用化進めた。

されている。このような技術を活用することは磁気浮上・磁気支持を社会に浸透させる上で不可欠になると考えられ1.2.3 委員会の開催記録る。また電子計算機も膨大なデータを瞬時に処理する能力

本委員会は計 18 回の委員会を開催し調査活動を行なっを得てきており，量的な性能が質的な性能を凌駕しつつあた。そのうち 5 回は見学会を行い，関連する技術についてる。磁気浮上・磁気支持技術，特にアクティブな方法によより深い議論を行なった。また 3 回の委員会を日本機械学るものは，センシングと制御の融合である。画像情報を用会「磁気軸受のダイナミクスと制御研究会」と合同で開催いた磁気浮上制御，情報通信技術を用いた磁気浮上列車のし，機械系技術者との議論を行うことで幅広い観点から議制御や無線通信による浮上体からのセンシングは現状でも論を行なった。COVID-19 の影響により 2020 年 3 月以降は可能であり，MEMS センサや新たな半導体デバイスの活用オンライン開催となり，また活動期間が 5 ヶ月延長された。

も期待される。パッシブな方法での磁気支持においてもセ表 1.1 に活動の記録を示す。

ンシングと制御など ICT の連携は重要であり，広い意味でこれらの調査活動に加え，3 回の研究会（2018 年 12 月［立の制御技術と磁気浮上・磁気支持技術について検討してい命館大］，2019 年 12 月［福島］，2020 年 12 月［鹿児島］）く必要があると考えられる。

を協賛，平成 30 年電気学会産業応用部門大会(2)および令和

このような内外の趨勢の中で，磁気浮上・磁気支持に関する ICT 応用技術調査専門委員会（委員長 上野哲）では，前委員会（委員長

3 年電気学会全国大会 (3)にてシンポジウムを行い，磁気浮上・磁気支持の技術動向を紹介した。

大橋俊介）での調査活動(1)を踏まえて

1.3 技術資料の分類

2017 年 11 月に設置された。本委員会の目的は，磁気浮上・磁気支持機器，特に ICT 応用に関連した機器の最新動向を取りまとめるとともに，磁気浮上・磁気支持へ適用可能な磁気浮上・磁気支持に関する ICT 応用技術調査専門委員

ICT 分野やパワーエレクトロニクスなどの他分野の最新技

会では，最新の磁気浮上・磁気支持技術について調査を行

術の動向も調査し，今後の磁気浮上・磁気支持関連技術のい，関連する技術分野や応用分野から以下のように分類を発展に大いに役立てることである。本報告書は，本委員会行なった。の 2021 年 4 月までの 3 年 5 ヶ月の調査活動を報告するもの(１) ICT を用いた制御技術で，全 9 章で構成されている。第 1 章では本委員会の調査(２) 磁気浮上リニアモータ・平面モータ(３) ベアリングレスモータ

活動の概要を示す。第 2 章では ICT に関連した制御技術，Sample : DO NOT PRINT