2020 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of the electromagneto-mechanical characteristics of the magnetostrictive bolt and development of the devices using magnetostrictive bolt
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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．以下が主な実施内容・成果である．①鉄コバルト製ネジの作製および漏れ磁束を用いたネジ内部軸力の関係の評価．②鉄コバルト製ネジの力に対する感度を向上させるためのヨーク機構についての検討および磁束密度変化による締め付けトルクの推定．③異なる種類の磁歪材料・寸法の磁歪ネジの作製および性能を比較，違いを検証．
項目①に関して，φ12の鉄コバルト製ネジを作製し，締結試験を行い，ネジ内部軸力およびネジ頭部の漏れ磁束の変化を計測し，関係を明らかにした．また，バイアス磁場が軸力および磁束密度変化におよぼす影響も調査し，漏れ磁束変化量を増加させ感度を向上させることに成功した．
項目②に関して，鉄コバルト製ネジ用のヨークを作製し，様々な印加状態でネジの締結を行い，ネジ頭部の漏れ磁束の変化と軸力および締め付けトルクの関係について評価し，最適なヨーク形状およびバイアス磁場について検討した．さらに，鉄コバルト製ネジの緩み時の漏れ磁束の変化から締め付けトルクを推定することに成功した．
項目③に関して，磁歪材料Galfenolを用いて鉄コバルト製ネジと同様の寸法（φ6）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．その結果，鉄コバルトおよびGalfenolどちらも磁束密度による軸力および締め付けトルクの推定が可能で，φ12とφ6では寸法の違いによる影響がほとんど無いことを確認した．
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