2019 Fiscal Year Research-status Report
Study on viscosity control of magnetorheological fluid using power-saving non-electromagnetic magnetizing mechanism
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19K04147
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
佐藤 恭一 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30262405)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 機能性流体 / 界磁機構 / 省動力 / 磁気粘性流体 / 制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気粘性流体（以下MR流体）は，そのレオロジー特性である粘性が外部から印加された磁界の強さに応じて変化する機能性流体である．MR流体の粘性は，外部磁界により高応答で制御できるので，MR流体を作動流体とする可変減衰力ダンパーや，MR流体の粘性変化による契合力，制動力を利用したクラッチ，ブレーキなどが実用化されている．本研究では，MR流体の印加磁界の形成には電力消費を要する電磁石は用いずに，永久磁石とMR流体に磁束を導くヨーク（継鉄）との相対位置の変化で印加磁界を制御する．永久磁石には常にヨークへの吸引力が作用しており，永久磁石の保持と移動には動力を必要とするが，この吸引力を機構内部で受動的に相殺する構造とすることにより，動力を消費することなしにMR流体の粘性を制御する技術基盤を確立し，MR流体を用いたブレーキなどへの適用により，省動力な動力変換・制御システムを構築することを目的とする．
令和元年度（2019）では，電磁石を用いずに永久磁石の移動のみでMR流体の磁界を制御する界磁機構について，永久磁石の移動と保持に力またはトルクを必要としない界磁機構の具体化と，その設計手法の確立を行うとともに，詳細設計に基づきMR流体界磁機構の試作を行い，その省動力効果を検証した．また，適用する機器の規模，機器の大きさ，MR流体の必要粘性力の範囲に応じた機構を構成できるよう，多様な対象にも対応できる設計法を明確にした．さらに，永久磁石を用いたMR流体の非電磁界磁機構の粘性制御特性を，実測と電磁界解析により明らかにし，その解析結果を用いた効率的な界磁機構とMR流体応用機器の設計手法を構築した．
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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
電磁石を用いずに永久磁石の移動のみでMR流体の磁界を制御する界磁機構について，令和元年度（2019）で計画していた永久磁石の移動と保持に力またはトルクを必要としない界磁機構の具体化を完了し，その設計手法の確立も実施できた．詳細設計に基づきMR流体界磁機構の電磁界解析と試作を行い，性能評価を実施し，その省動力効果を実証した．
以上の，令和元年度（2019）で計画通り実施した成果を，関係学会の講演会にて発表した．
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| Strategy for Future Research Activity |
永久磁石直動型および永久磁石回転型の非電磁界磁で省動力性能を有する作動原理を明確にし，この界磁機構の考え方を具体的な産業装置であるMR流体ブレーキ，MR流体クラッチへ適用するとともに，従来の摩擦式ブレーキ，クラッチおよび電磁界磁式MR流体ブレーキ，クラッチとの応答性，摩耗有無，自己発熱有無の観点での性能比較，制御の省動力性の検証評価を行う．さらに，非電磁界磁の利点を活かし，電磁界磁式MR流体ブレーキ，クラッチの電動機器の適用が難しい，水中や海水中のブレーキ，クラッチアプリケーションへの技術展開を遂行する．
令和元年度（2019）のMR流体の非電磁界磁機構を組み込んだ自作装置の作動原理確認では，簡易的に手動で永久磁石を位置決めする装置構造であったため，令和2年度（2020）に計画するMR流体応用機器実機でのMR流体の粘性制御では，永久磁石を自動的に移動する装置と，その消費動力を計測するシステムを構築する．
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