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2007 Fiscal Year Annual Research Report

鉄粉層内蔵ばね型アクチュエータの開発と電磁力制御

Research Project

Project/Area Number 18560220
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

長屋 幸助  Gunma University, 大学院・工学研究科, 教授 (70007186)

Keywordsアクチュエータ / ばね / 鉄粉層 / 電磁力 / 制御 / 高変位 / 高減衰 / 振動絶縁
Research Abstract

本研究では,通常のPID制御法で制御できるコンパクトで安価で,応答性が良く高速で,必要に応じて高減衰とできる新しいタイプのばね型アクチュエータを開発した。具体的には,(1)電磁力の解析:電磁場計算については,有限要素法を適用して磁場分布を求め,それより各鉄粉層間に作用する電磁力を計算する解析を行い,その数値計算プログラムを開発した。(2)コイルばねの設計と製作:ばねの内部に多数の鉄粉層を有するばねの応答を求める理論式を作り,その数値計算プログラムを作成し,それに基づき適切なばねを設計した。設計されたばね(ステンレス製)をばね製造会社に外注し,いくつかのコイルばねを製作した。(3)鉄粉層を有するコイルばねの製作:上記で製作したコイルばねの中に,シリコン接着剤にフェライト鉄粉を混入したものを,鉄粉層,発泡スチロール,鉄粉層,・・・と交互に積層し,炉に入れて,シリコンがゴムする温度(約160℃)まで加熱し,鉄粉層と空隙が交互に形成されたコイルばねを得ることができた。(4)ばね型アクチュエータの製作:上記で作成したコイルばねの直径とほぼ同じ直径の鉄心を有する電磁石を作成し,上記ばねを鉄心に接着し,また,ばねの可動部に永久磁石を取り付けたばね型アクチュエータを製作した。(5)ばね型アクチュエータの性能の検査:本アクチュエータの周波数応答特性とステップ応答特性を調べたところ,高次振動の影響が少なく,位置決めおよび振動制御用のアクチュエータとして利用できることが分かった。(6)本アクチュエータの応用:本アクチュエータを用いてPID制御による位置決めを行ったところミクロン精度の位置決めができることを確認した。また,本アクチュエータによる振動絶縁制御に対するコントローラを作り,その性能を調べたところ,従来難しいとされていた低周波数域のみならず,共振域も含む広い周波数域で伝達率をほぼ零とすることができた。

  • Research Products

    (7 results)

All 2007

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Spring actuator stacked of iron particles layers with permanent magnet under electromagnetic control2007

    • Author(s)
      Kosuke NAGAYA, Masayuki NOTOYA, Naoya SAKAMOTO, Tetsuji FUJINAKA, Hideki HATA, J. Zheng
    • Journal Title

      International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics(IOS press) Vol.26

      Pages: 133-146

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 鉄粉層を有するばね型アグチュエータを用いた高速2次元位置制御機構の開発と電磁力制御2007

    • Author(s)
      藤中 哲也, 長屋 幸助, 鹿島 健作 坂本 直也
    • Organizer
      MAGDAコンファレンスin京都
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2007-11-22
  • [Presentation] Proceedings of Advanced Spring Technology2007

    • Author(s)
      Kosuke NAGAYA, Hideki HATA, Asuka NOJIRI, Naoya SAKAMOTO
    • Organizer
      Japan Society of Spring Engineers
    • Place of Presentation
      Nagoya,Japan
    • Year and Date
      2007-11-02
  • [Presentation] Vibration isolation system using spring actuator with iron particle layers stacked with permanent magnet and electromagnet under disturbance canceIlation control2007

    • Author(s)
      Kosuke NAGAYA, Hideki HATA, Asuka NOJIRI, Naoya SAKAMOTO
    • Organizer
      JAPMEDO5(5th Japanese Mediterranean.Workshop on Applied Electromagnetic Engineering for Maetic Suerconducting and Nano Materials)
    • Place of Presentation
      Larnaca,Cyprus
    • Year and Date
      2007-09-17
  • [Presentation] Spring actuator stacked of iron particles layers with permanent magnet and its apPlication to vibration isolation control2007

    • Author(s)
      Kosuke NAGAYA, Hideki HATA, Asuka NOJIRI, Naoya SAKAMOTO
    • Organizer
      12th Asia Pacific Vibration Conference(APVC2007)
    • Place of Presentation
      Sapporg,JAPAN
    • Year and Date
      2007-08-07
  • [Presentation] 鉄粉層内蔵ばね型アクチュエータを用いた高速二次元位置制御機構の開発と電磁力による制御2007

    • Author(s)
      藤中哲也, 長屋幸助, 鹿島健作, 坂本直也
    • Organizer
      第19回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-05-18
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] 鉄粉層内蔵振動制御用ばね型アクチュエータの開発と電磁力による振動絶縁2007

    • Author(s)
      畑秀樹, 長屋幸助, 坂本直也, 野尻飛鳥, 能登谷雅幸
    • Organizer
      第19回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-05-18
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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