大島 政英教授 Masahide Oshima

教員紹介

研究キーワード

モータ、発電機、磁気浮上、AI、設計、制御、宇宙エネルギー

研究内容

JR東海の磁気浮上式リニアモーターカーは、2027年、東京―名古屋間で営業運転が始まる予定です。これを契機に電気と磁気を組み合わせた技術は今後、ますます進展すると思われます。ベアリングレスモータ(磁気浮上モータ)はその技術の1つであり、磁気の力によって非接触で回転軸を支持する磁気軸受機能と、モータの機能を一体化した電磁機械です。いわば、リニアモーターカーの回転版です。当研究室ではベアリングレスモータの電磁界解析、磁気回路や制御系の設計、試作、実験・評価を行っています。また、最近はAI技術を回転子の位置制御に応用し高精度な磁気支持を試みています。
この他、SDGsの達成や脱炭素社会に向け、電気自動車や空飛ぶタクシー用モータ/発電機の磁気回路設計や、JAXA(宇宙航空研究開発機構)との共同研究で宇宙空間で太陽電池を用いて発電し、その電気エネルギーをマイクロ波で地上に送るクリーンなエネルギーシステムに関する研究も行っています。

研究から広がる未来

ベアリングレスモータは磁気の力で回転軸を非接触で支持するため、メンテナンスが困難な環境(宇宙空間、原子炉内など)や潤滑剤による汚損が問題になる環境(真空中、液体中など)のドライブ装置だけでなく、高速ドライブにも適しています。現在、基礎研究が終わり実用化の段階に入っています。当研究室ではベアリングレスモータの電磁界解析、磁気回路や制御系の設計、試作、実験・評価を行っています。 ベアリングレスモータは以下のような環境、状況でその優位性を発揮し応用が期待されています。1)軸受の潤滑、メンテナンスに手間がかかる、2)潤滑剤が使用できない(真空、液体中など)、3)潤滑剤による汚損が問題になる(極低温,真空中など)、4)高速ドライブ、5) 長い回転軸を有する、6)揺動運動により軸受が破損する、等であり、比較的ニッチな領域で真価を発揮します。企業等で以上のような状況でお悩みの方にベアリングレスドライブ技術を適用することにより解決致します。

研究室の様子

先ず新しく発案したベアリングレスモータの構造や制御法の有用性を確認するため、電磁界解析ソフトを使ってシミュレーションを行います。次に試作機を用いて実験、立証するため、その製作の準備をします。先程の同様の電磁界解析ソフトを使って磁気回路設計し、CAD等を用いて機械設計、製図を行います。出来上がったら業者に依頼して試作機を製作してもらいます。なお、簡単な組み立てや配線等は研究室の学生が行います。一方、ベアリングレスモータを運転、制御するインバータやその制御回路、プログラミングも並行して進めます。試作機が完成したら磁気浮上試験等を行い、その結果を評価、検討して提案する構造、制御方法の妥当性を立証します。
当研究室では企業との共同研究プロジェクトが数多く、卒研生や院生も参加して、ミーティングでプレゼンや実験等も行い、大学で発案されたアイデアがいかにして実用化されるか、そのために問題点は何か、またそれをいかに解決するか等を体験することができます。

メッセージ

磁気浮上技術の活用は今後、SDGsの達成や脱炭素社会に向けて大きく貢献できる可能性があります。上述したように2027年に予定されている磁気浮上式リニアモーターカーの開業に伴い、磁気浮上技術が益々、脚光を浴び人々の生活に応用され便利になって行くことを期待しています。皆さんも是非、興味を持ちこの分野の研究者が増えることを願っています。

リンク

工学部機械電気工学科

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