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A study on the precise measurement of rotational torque using electromagnetic force

Research Project

Project/Area Number 20K04510
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21030:Measurement engineering-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Nishino Atsuhiro  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (40415724)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords力学量計測 / トルク / 超精密計測 / 電磁力 / 回転速度 / キッブルバランス / 回転数 / 計測工学
Outline of Research at the Start

モータのトルク-回転速度曲線や効率等の特性を評価するために、回転トルク計測機器及び回転計が用いられている。現在、回転トルク計測機器は、全てレバーとおもりを用いて回転しない状態で発生したトルクとの比較により評価されており、回転がトルク計測に及ぼす影響について検証したという報告はない。本研究では、一様な静磁場中に置かれたコイルに電流を流すことでトルクが発生する原理に基づいた、電磁力によるトルク発生装置を改良し、磁気回路と矩形コイルを同期回転させながら精密なトルクを発生させ、さらに自己校正型ロータリーエンコーダによる回転速度の評価も同時に行うことで、信頼性の高い回転トルク計測技術の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The objective of this study is to establish a reliable rotary torque measurement technique. First, based on the torque-generating machine by an electromagnetic force developed in the previous research, a rotary torque-generating machine was developed in which both the magnetic circuit side and the rectangular coil side (including a rotary torque transducer) can rotate synchronously. In addition, a control system that can synchronize the rotational speeds of two different shafts by referring to a virtual axis and a simultaneous measurement system for voltage, counter, etc. were developed. Furthermore, a new torque transducer adopted a hollow shaft was developed. These results have enabled preparations to be made for the evaluation of the effect of changes in rotational speed on the torque measurement of rotary torque transducers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、より信頼性の高い回転トルク計測技術の確立に寄与する。回転トルク計測技術は、IT機器や自動車など、様々な分野で使用されているモータの性能評価において極めて重要である。そのため、信頼性の高い回転トルク計測技術の確立は、モータの高度化に貢献することが期待できる。本研究の学術的意義は、回転速度の変化がトルク計測に及ぼす影響の解明につながり、モータの動作特性や効率に関する新たな知見が得られ、モータの設計や制御の最適化に役立つことが期待できる。また、社会的意義としては、高効率なモータの実現により、エネルギー効率の向上や環境への負荷低減など、持続可能な社会の実現に向けた重要な一歩となる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Development of a nano-torque generating machine using electromagnetic force based on the principle of the Kibble balance2022

    • Author(s)
      Nishino Atsuhiro、Kinoshita Moto
    • Journal Title

      Measurement

      Volume: 194 Pages: 111081-111081

    • DOI

      10.1016/j.measurement.2022.111081

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a novel dynamic torque generation machine based on the principle of a Kibble balance2022

    • Author(s)
      Hamaji Misaki、Nishino Atsuhiro、Ogushi Koji
    • Journal Title

      Measurement Science and Technology

      Volume: 33 Issue: 11 Pages: 115901-115901

    • DOI

      10.1088/1361-6501/ac8441

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] UNCERTAINTY EVALUATION METHOD OF A DYNAMIC TORQUE GENARATION MACHINE USING ELECTROMAGNETIC FORCE2022

    • Author(s)
      濱地 望早来, 西野 敦洋, 大串 浩司
    • Organizer
      IMEKO 24th TC3, 14th TC5, 6th TC16 and 5th TC22 International Conference
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電磁力を用いた動的トルク発生装置の開発2022

    • Author(s)
      濱地 望早来, 西野 敦洋, 大串 浩司
    • Organizer
      日本機械学会 関東支部 第29期総会・講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Torque generating machine based on the principle of the Kibble balance at NMIJ2022

    • Author(s)
      倉本 直樹, 西野 敦洋, 濱地 望早来, 大串 浩司
    • Organizer
      CPEM2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] セシウム蒸気セルを用いたゼーマン効果による磁気測定システムの構築2022

    • Author(s)
      西野 敦洋, 木下 基
    • Organizer
      第38回センシングフォーラム 計測部門大会講演集
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Design of a new dynamic torque generation machine based on the principle of Kibble balance2021

    • Author(s)
      Misaki Hamaji, Atsuhiro Nishino, Koji Ogushi
    • Organizer
      XXIII IMEKO World Congress
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Handbook of Metrology and Applications2023

    • Author(s)
      Koji OGUSHI, Atsuhiro NISHINO, Marc-Antoine Drouin, Antoine Tahan, Battal Singh, Mansi, Harish Kumar, A. K. S. Singholi, Mansi, Harish Kumar, A. K. S. Singholi, Girija Moona, N. Garg, V. Ramnath, S. Yadav, Sushil Chandra, Abhinav Choudhury, Shadab Ahmad, Shanay Rab, Hargovind Soni, 他
    • Total Pages
      2212
    • Publisher
      Springer Verlag, Singapore
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 産総研-工学計測標準研究部門-力トルク標準研究グループ

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/riem/ja/teams/ft-std/index.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report 2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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