2016 Fiscal Year Research-status Report
円弧溝付きディスクと球面ライダから構成された電気しゅう動接点の潤滑特性
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15K05758
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
金子 覚 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90161174)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田浦 裕生 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20334691)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電気しゅう動接点 / 球面ライダ / 溝付き球面ライダ / 円弧溝付きディスク / 通電特性 / 摩擦特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，小型DCモータのブラシなどに広く使用されている電気しゅう動接点の性能向上を目指して，潤滑状態下で広範囲の運転条件（しゅう動速度が高く，押付け荷重の小さい範囲まで）で通電可能となるしゅう動面形状を提案することを目的としてしている．具体的には運動面側に円弧溝を設けたディスクと，静止側にしゅう動面が球面形状のライダの組み合わせからなる接点を用いて，ディスク面の円弧溝幅などの溝形状パラメータが通電特性および摩擦特性に及ぼす影響を実験的，理論的に解析する．３年の研究期間の２年目である平成28年度の研究実績は次の通りである．
１．通電開始時の運転条件（無次元軸受特性数）に及ぼすディスク表面の円弧溝パラメータの影響を調べたところ，溝幅が大きい方が小さい押付け荷重および高いしゅう動速度でも接触可能であり，そのときの摩擦力も減少する．
２．間欠運転の繰返し実験を行ったところ，通電が容易な円弧溝幅の大きい方が長時間，分離度が低く維持できることが明らかになった．しかし，さらなる運転時間の経過に対して，通電性を維持できる確証が得られなかった．
３．２．の結果を踏まえ，ライダ側にも溝を設けて，ライダ，ディスク両者に溝を有する組み合わせからなる接点を用いて，長時間の間欠運転を行ったところ，溝幅，溝深さの大きい場合は，ディスクのみに溝を設けた場合より，分離度を長時間かつ安定して低く維持できることが可能となった．これはライダ側にも溝を設けることにより，潤滑作用のためにディスク表面に塗布した潤滑油が接点部から周囲に流れ易くなり，油膜反力の低下とともに金属接触が容易になったためである．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度実施予定項目である次の２点について実施できた． １．ディスクの円弧幅が，接点部の最小油膜厚さと油膜反力の関係，および摩擦力，摩擦係数に及ぼす影響を数値解析により明らかにした．この結果と，実験により得られた通電開始時の運転条件との比較により，円弧溝幅が大きい方が接触し易いことが定性的に明らかになった．２．間欠運転で比較的長時間にわたって分離度と摩擦力，摩擦係数を実験により調べた結果，１．で得られた通電しやすい溝幅の大きい方が安定した通電特性が得られることが明らかになった．ただし，更なる長時間運転に対しては，良好な通電特性が維持できる見通しはたたなかった．予定以外の研究項目として，ディスクの他にライダ側にも溝を設けた場合についても実験を行い，通電特性が向上したことを明らかにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究計画は，平成28年度に引き続いて，
１．通電特性，摩擦特性の更なる向上を目的として，ディスクに多孔質含油材料を用い，これに円弧溝を設け，これと球面ライダの組み合わせからなるしゅう動接点を用いる．
２．１．について，数値解析により，ディスクの透過率とディスクの円弧幅が，接点部の最小油膜厚さと油膜反力の関係，および摩擦力，摩擦係数に及ぼす影響を明らかにする（主担当 金子）．
３．１．について，実験により，ディスクの透過率とディスクの円弧幅をパラメータにして，押付け荷重，しゅう動面速度を変化させ，通電開始時の運転条件明らかにする（主担当 田浦）．また，２．の数値解析結果と比較し，数値解析の妥当性を調べる．（主担当 金子）
４．１．について，間欠運転での長時間実験を行い，通電特性の安定性とこれに及ぼすディスクの透過率とディスクの円弧幅の影響を調べる（主担当 田浦）．
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| Causes of Carryover |
技術調査を行う予定であったが，当方と先方の都合で日程調整がうまくできず，旅費の執行ができなかった
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度では日程調整を速やかに行い，技術調査を実施する
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