2019 Fiscal Year Research-status Report
磁歪材料製ネジの電磁力学特性評価とネジ型デバイスの開発
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18K13654
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
森 孝太郎 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40712740)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁歪材料 / 電磁力学特性 / センシング / 材料力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，力に対する感知機能を有し，磁場による締結力の制御が可能な磁歪材料製のネジの開発を目的に，鉄コバルト製ネジの感知・締結特性を理論的・実験的に解明するものである．また，感知・締結特性だけでなく，振動・衝撃による発電特性についても検討し，大量に配置することを前提とした，多機能なネジ型デバイスの設計理論・技術の確立も目指すものである．そこで，R1年度は以下の2項目に関して研究を行った．①締結後に鉄コバルト製ネジに与えていた磁場を取り除き，磁歪効果を用いた増締めについて検討．②磁歪材料である鉄ガリウム合金を用いて磁歪ネジをを作製し，それらの締結試験を行って，鉄コバルト製ネジとの性能の違いを比較．
項目①に関してφ6，12の鉄コバルト製ネジを作製し，磁石を付けたまま締結を行い，締結後に磁石を外し，その時の軸方向ひずみの変化を計測し，増締め特性について検討した．また，増締めによる軸力の増加分とバイアス磁場，締付けトルクの関係についても検討した．項目②に関して，一般的によく使われているGalfenolを用いて鉄コバルト製ネジと同様の寸法のネジを作製し，締結試験を行い，軸力と磁束密度変化の関係を評価した．この時，ネジに負荷するバイアス磁場を変えた試験も行い，バイアス磁場と磁束密度変化の関係についても調べ，材料の違いによる影響についても検討した．また，上記については有限要素解析および理論計算を行い，実験結果と比較した．
R1年度は以上の通り研究を実施した．引き続き磁歪材料製ネジの電磁力学特性の解明および磁歪複合材料ネジを用いたスタンドアロン型センサのような磁歪ネジの多機能化や応用可能性について検討していく．
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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
R1年度は以下の2項目に関して研究を行った．
①締結後に鉄コバルト製ネジに与えていた磁場を取り除き，磁歪効果を用いた増締めについて検討
②磁歪材料である鉄ガリウム合金を用いて磁歪ネジをを作製し，それらの締結試験を行って，鉄コバルト製ネジとの性能の違いを比較
上記項目に関して，途中うまく行かず，試験片の寸法を変更したりもしたが，おおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の項目に関して研究を進めていく．
①鉄コバルト製ネジで固定した試験片の感知・応答特性，破壊・疲労特性，発電特性を評価
②鉄コバルト合金繊維を含むエポキシ製ネジおよびコイル含有ナットの作製や鉄コバルト合金繊維およびコイルを含む一体型ネジの開発および特性評価
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