NASAがISSのCO₂スクラバーに高速磁気軸受ブロワーを採用、Calnetix Technologies製
Calnetix Technologies
Cerritos, CA
www.calnetix.com
NASAの「四層式二酸化炭素スクラバー(4BCO₂)」が、厳格な地上試験を経て国際宇宙ステーション(ISS)への搭載が計画されています。次世代CO₂除去システムには、Calnetix Technologies製の高速インラインブロワーとデュアルコントローラが採用されています。
磁気浮上ブロワーとハイブリッドコントローラ
ブロワーアセンブリは、磁気軸受を採用したコンパクトなインラインブロワー(Momentum™)と、統合型ハイブリッドデュアルコントローラ(Continuum™)で構成。磁気浮上式インラインブロワーはCO₂除去システムの不可欠なコンポーネントであり、微小重力環境下でシステム全体の気流を駆動します。
Momentum™の特徴:
- オーバーハング型永久磁石モーター
- 中央配置の5軸アクティブ磁気軸受(AMB)システム
- バックアップ軸受
- オーバーハング型遠心インペラ
- コンパクトなパッケージ
磁気軸受を採用した理由:伝達振動が低い、高速浮上可能、低消費電力、高信頼性、オイルフリー運転、気流中の粒子汚染に耐性があるため。
Continuum™の特徴:
- AMBコントローラと可変速ドライブ(VSD)モーターコントローラを単一コンパクトパッケージに統合
- 最大60,000 RPMに対応
- 長期メンテナンスフリー運転
- 潤滑と回転ドラッグ損失を排除し、NASAの厳格なアウトガス要件をクリア
極めて厳しい要件をクリア
インラインブロワーシステムには以下の要件が課されました:
- 打ち上げ時の振動・加速に耐える
- NASA SSP 57000に基づく電磁・電力品質要件に準拠
- 棚卸し寿命15年
- 30,000時間の無メンテナンス運転
- 極めて限られた伝導・対流冷却環境で動作
- 軸受から潤滑剤・グリースなどの汚染物質を気流に混入させない
- フィルタ媒質からの粒子やキャビン内の埃を吸い込んでも損傷しない
設計課題と将来展望
最大の課題は、従来の箔軸受ブロワーと同等のスペースに磁気軸受ブロワーを収めることでした。AMBシステム(位置センサ・バックアップ軸受含む)を小型化し、遠心インペラを吸気側、永久磁石モーターを排気側に配置するオーバーハング構造で、内部コンポーネント周りの環状通路を気流が通る設計で解決しました。
ISSでの実証成功後は、流体ポンプ、リアクションホイール、ジャイロスコープなど、従来の軸受技術では困難な他の航空宇宙用途への磁気軸受応用も期待されています。
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