2022 Fiscal Year Research-status Report
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20K04384
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
成田 正敬 東海大学, 工学部, 講師 (90733717)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 英晃 東海大学, 工学部, 講師 (90734476)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 磁気浮上 / メカトロニクス / 振動工学 / 磁気工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、従来磁気浮上制御が非常に困難であった薄く柔軟な鋼板に対して、対向する電磁石から水平方向に張力を加えながら浮上させ、さらに各電磁石対に位相の異なる交流電流を入力して移動磁界を発生させて推進力を得る磁気浮上搬送システムを提案する。本研究は４年間で以下の目的を達成できるように研究項目を設け、段階的に実施する予定である。
1.電磁石対から効率よく推進力を得るための電磁石形状の決定と定常電流、制御電流が加わった状況下での交流電流の位相や振幅の変化に対する推進力特性の把握 2.柔軟鋼板に定常的に加振力が入力された際に周辺自由の磁気浮上鋼板における振動現象の解明と制振可能な電磁石対間隔など機械的最適値の解明 3.１つの制御量で張力、位置決め、推進力の３つの制御対象を満足させる制御理論の構築
本年度は下記2点の内容を中心に検討を行った。
１，磁気回路を考慮した推力の検討、対向する電磁石や隣接する電磁石対の磁極を変更して磁気回路を活用した際の推力特性に関する検討を行った。その結果、隣接する磁極の極性を変更することで、隣接する電磁石ユニットにおいて磁気回路が構成されている様子が確認でき、推力特性への影響を明らかにすることができた。
２，交流磁界による電磁力変動を考慮した制御モデルの構築 ２年目の振動解析結果を踏まえて、交流磁界による張力、支持力、推進力の変動を予め考慮したフィードバック・フィードフォワード併用型の制御モデルを構築した。シミュレーション上においては動作されたことが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
提案する搬送システムの対向する電磁石や隣接する電磁石対の磁極を変更して磁気回路を活用した際の推力特性に関する検討については計画通り進捗することができた。しかしながら、交流磁界による電磁力変動を考慮した制御モデルを用いた実験について、新型コロナウィルスの感染防止対策のため研究施設への入構を計画通り行うことができず、測定実験が十分に行えていない。
これまでの解析から得られた結果を精査して実験項目を整理し、短時日で傾向を得られるよう整理を行っている。また今年度の検討と共通する部分を優先して実施する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度はこれまでに得られた知見を踏まえて、コロナ禍で測定実験が充分に行われていない基礎的な測定実験に加えて、定常電流による張力、制御電流による水平位置決め、交流電流による推進力の関係について、それぞれのパラメータを変更して鋼板の浮上安定性と推進力の関係性を明らかにするとともに、研究の総括を行う。
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| Causes of Carryover |
今年度の使用額について、実験用に新たにバイポーラ電源を購入したが、当初予定していた金額よりも安価に購入できたため、次年度使用額が生じている。しかしながら今年度測定実験が不十分な部分があるので、実験に必要な資材を購入していく予定である。
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[Presentation] 電磁石と永久磁石による薄鋼板のハイブリッド磁気浮上システム（最適化された永久磁石配置による浮上性能に関する実験的検討）2022
Author(s)
嘉山 周汰, 市川 優介, 長吉 竜也, 川村 慎太郎, 小川 和輝, 内野 大悟, 池田 圭吾, 加藤 太朗, 遠藤 文人, 成田 正敬, 加藤 英晃
Organizer
第31回MAGDAコンファレンス in 鹿児島（MAGDA2022） ～電磁現象及び電磁力に関するコンファレンス～
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[Presentation] エッジ方向からの磁場を加えた薄鋼板の湾曲磁気浮上搬送システム （湾曲角度が浮上性能に与える影響に関する基礎的検討）2022
Author(s)
川村 慎太郎, 長吉 竜也, 市川 優介, 嘉山 周汰, 小川 和輝, 内野 大悟, 池田 圭吾, 加藤 太朗, 遠藤 文人, 成田 正敬, 加藤 英晃
Organizer
第31回MAGDAコンファレンス in 鹿児島（MAGDA2022） ～電磁現象及び電磁力に関するコンファレンス～
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[Presentation] 永久磁石と電磁石を併用した薄鋼板の磁気浮上装置の開発（永久磁石配置が浮上性能に与える影響に関する実験的検討）2022
Author(s)
嘉山 周汰, 市川 優介, 長吉 竜也, 川村 慎太郎, 小川 和輝, 内野 大悟, 池田 圭吾, 加藤 太朗, 遠藤 文人, 成田 正敬, 加藤 英晃
Organizer
第46回 日本磁気学会学術講演会
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[Presentation] 湾曲させた柔軟鋼板の磁気浮上搬送システムの開発（鋼板の把持位置が浮上性能に与える影響に関する基礎的検討）2022
Author(s)
川村 慎太郎, 市川 優介, 長吉 竜也, 嘉山 周汰, 小川 和輝, 内野 大悟, 池田 圭吾, 加藤 太朗, 遠藤 文人, 成田 正敬, 加藤 英晃
Organizer
第46回 日本磁気学会学術講演会
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[Presentation] シームレスな極薄鋼板の磁気ガイドウェイシステムの開発（電磁石の制振効果に関する実験的検討）2022
Author(s)
川村 慎太郎, 市川 優介, 長吉 竜也, 嘉山 周汰, 小川 和輝, 内野 大悟, 池田 圭吾, 加藤 太朗, 遠藤 文人, 成田 正敬, 加藤 英晃
Organizer
第46回 日本磁気学会学術講演会
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