2016 Fiscal Year Annual Research Report
A study of a torque measuring technique based on a torque generating method using electromagnetic force
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15K18081
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
西野 敦洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 工学計測標準研究部門, 主任研究員 (40415724)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トルク / 力学量計測 / 電磁力 / ワットバランス / 精密計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、電磁力による高精度なトルク計測技術を確立することである。昨年度は、電磁力によるトルク発生装置の設計・開発を行った。そして、矩形コイルを貫く全磁束（V/ω=NAB：Nコイルの巻数、Aコイルの面積、B磁束密度）の評価を行い、同じ矩形コイルに電流Iを流すことで生じるトルクT（T = NABI = V/ω・I）を、小容量トルク変換器を用いて1 mN・mから50 mN・mの範囲で評価した。その結果、電磁力による方法で、世界で初めて国際単位系（SI）にトレーサブルなトルクの発生に成功した。
本年度は、①電磁力によるトルク発生装置で実現されるトルクの不確かさの評価、②トルク単位によって電磁力と重力の同一性を検証するために、電磁力によるトルク発生装置に取り付けることができる実荷重式トルク発生装置（モーメントアームの先端に重力を負荷する（おもりを載荷する）方法でトルクを発生させる装置）の設計・開発、③電磁力によるトルク発生装置で実現するトルクの範囲をμN・mレンジまで広げる研究を行った。①では、電流、電圧、角度位置、角速度の各不確かさ要因をそれぞれ評価した。②では、実荷重式トルク発生装置で最も重要な部品の一つであるモーメントアームについて、温度変化によりモーメントアーム長さが変化しないよう熱膨張係数が1E-6以下の低膨張合金を選定した。また、モーメントアームの先端を円弧状とし、おもりを載荷した際にモーメントアームが傾斜しても、測定軸からの距離が一定になる工夫をした。その他、計測・制御ソフトウエア等の開発をした。③では、より微小な電流を矩形コイルに流すために、精密可変電流源として電圧・電流発生および測定機能を搭載した高精度・高機能プログラマブル電圧電流源を導入した。その結果、SIにトレーサブルなトルクとしては世界最小となる0.3 μN・mまでの発生に成功した。
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