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ドライMR流体の創製とその動力伝達・制動系への革新的応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H04288
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関東北大学

研究代表者

中野 政身  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (40147947)

研究分担者 戸塚 厚  東北大学, 流体科学研究所, 技術専門職員 (40626313)
阿部 浩也  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)
TIAN TONGFEI  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80772714)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2016年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワード機能性流体・材料 / マイクロ磁性粒子 / ナノ粒子 / 流動性パウダー / マグネトレオロジー / 車両用ブレーキ / 制動トルク / 電気自動車 / ドライMR流体 / ブレーキ設計法 / ブレーキバイワイヤ / 高速応答性 / 制御性 / 機械力学・制御 / 機能性流体 / ブレーキ / クラッチ / 磁気レオロジー流体 / 磁性パウダー / 鉄粒子 / 流動性 / 耐久性 / 動力伝達媒体 / 磁気レオロジー効果 / 自動車
研究成果の概要

本研究では、磁場に反応して粘性の変化する既存の油ベースのMR流体の特性上の種々の限界や使用上の制約を克服するために、分散媒として液体を用いないで気体を用いるドライMR流体を提案し、その磁性微粒子からなる粉体としての流動性を向上しつつ、かつ大きなMR効果を発揮するドライMR流体を新規に創製している。創製したドライMR流体を単一円盤型ロータを有するモデルMRブレーキ装置に充填して基本的なブレーキ特性を把握している。その結果に基づいて比較的使用環境が苛酷な小型EV用のドライMR流体ブレーキを設計・開発し実装して、十分なブレーキ性能と高速応答性及び高い制御性があることを実証している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁場に反応して粘性の変化するMR流体は、その特筆すべき機能性から種々の工学的応用が試され、また実用化もなされてきている。本研究では、その分散媒として油を用いることによる特性上の種々の限界や使用上の制約を克服するために、分散媒として液体を用いないで気体を用い流動性を向上した磁性微粒子の粉体からなるドライMR流体を新規に創製しており、機能性新素材の研究開発という面において学術的意義がある。また、創製したドライMR流体を小型EV用の四輪ブレーキに適用して優位性と有用性を実証しており、既存の技術を凌駕するかなり高度な革新的な制動技術の実現やEVの全電動化等に貢献することに繋がり、社会的意義も大きい。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 8件、 査読あり 11件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 8件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic particle chains embedded in elastic polymer matrix under pure transverse shear and energy conversion2019

    • 著者名/発表者名
      G. Diguet, G. Sebald, M. Nakano, M. Lallart, J.Y. Cavaille;
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 481 ページ: 39-49

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2019.02.078

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of magnetorheological elastomers-based tuned mass damper for building protection from seismic events2018

    • 著者名/発表者名
      S. Sun, J. Yang, H. Du, S. Zhang, T. Yan, M. Nakano, W. Li
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent Material Systems and Structures

      巻: 29 号: 8 ページ: 1777-1789

    • DOI

      10.1177/1045389x17754265

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Irany a kolloid motor, A kolloidika tudomanyanak egy lehetseges mernoki alkalmazasa2018

    • 著者名/発表者名
      M. Zrinyi, M. Nakano
    • 雑誌名

      MAGYAR KEMIAI FOLYOIRAT-KEMIAI KOZLEMENYEK

      巻: 124 号: 4 ページ: 183-188

    • DOI

      10.24100/mkf.2018.04.183

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Applications of shear thickening fluids: a review2018

    • 著者名/発表者名
      T.F. Tian, M. Nakano, W.H. Li
    • 雑誌名

      Int. J. of Hydromechatronics

      巻: 1 号: 2 ページ: 238-257

    • DOI

      10.1504/ijhm.2018.092733

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Anisotropic MR Elastomer with 45° iron particle alignment at Various Silicone Oil Concentrations2018

    • 著者名/発表者名
      T.F. Tian, M. Nakano
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent Material Systems and Structures

      巻: 29 号: 2 ページ: 151-159

    • DOI

      10.1177/1045389x17704071

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of an MR seat suspension with self-powered generation capability2017

    • 著者名/発表者名
      S.S. Sun, D.H. Ning, J. Yang, H. Du, S. Zhang, W.H. Li, M. Nakano
    • 雑誌名

      mart Materials and Structures

      巻: 26 号: 8 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1088/1361-665x/aa76b6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anisotropic Magnetorheological Elastomers for Mechanical to Electrical Energy Conversion2017

    • 著者名/発表者名
      M. Lallart, G. Sebald, G. Diguet, J.Y. Cavaille, M. Nakano
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 122 号: 10 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1063/1.4998999

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy Conversion in Magneto-Rheological Elastomers2017

    • 著者名/発表者名
      G. Sebald, M. Nakano, M. Lallart, T.F. Tian, G. Diguet, J.Y. Cavaille
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 18 号: 1 ページ: 766-788

    • DOI

      10.1080/14686996.2017.1377590

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magneto-Rheological Effects and Fluidity Improvement of Novel Dry MR Fluids2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakano, H. Abe, T.F. Tian, A. Totsuka, C. Sato
    • 雑誌名

      Proceedings of The 10th JFPS International Symposium on Fluid Power (FUKUOKA 2017)

      巻: 1 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a compact isolator working with magnetorheological elastomer and fluids2017

    • 著者名/発表者名
      S.S. Sun, J. Yang, H.P. Du, W.H. Li, G. Alici, T.H. Yan, M. Nakano
    • 雑誌名

      Mechanical Systems and Signal Processing

      巻: 83 ページ: 371-384

    • DOI

      10.1016/j.ymssp.2016.06.020

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Micro-Gap Flow Behavior and Micro-Structure of Stored Electro-Rheological Nano-Suspensions in the Presence of Sinusoidal Electric Field2017

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, S. Robson, M. Takasaki, H. Kobayashi, M. Nakano, A. Totsuka
    • 雑誌名

      Colloid and Polymer Science

      巻: 295 号: 3 ページ: 441-451

    • DOI

      10.1007/s00396-017-4020-1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 磁場印加型レオメータの開発とMR流体の磁気レオロジー計測2017

    • 著者名/発表者名
      中野政身
    • 雑誌名

      フルードパワーシステム

      巻: 48 ページ: 78-81

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 機能性流体の研究開発と実用化の動向2016

    • 著者名/発表者名
      中野政身
    • 雑誌名

      フルードパワーシステム

      巻: 47 ページ: 275-278

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 超小型EV向けMR流体ブレーキの開発2016

    • 著者名/発表者名
      中野政身,古川仁,辻道善治
    • 雑誌名

      フルードパワーシステム

      巻: 47 ページ: 275-278

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 車両用ドライMR流体ブレーキの磁場解析を援用した設計・開発2019

    • 著者名/発表者名
      中野政身
    • 学会等名
      第6回数理物理セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Novel MR Brake of Disk Type Using Dry MR Fluids2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nakano, H. Abe, A. Totsuka, O. Taguchi, F. Shibata
    • 学会等名
      16th Int. Conf. on ER fluids and MR suspensions (ERMR2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Durability Test Using MR Fluid Brake for a Super-Compact Electric Vehicle2018

    • 著者名/発表者名
      T. Aoyagi, S. Odaka, T. Nguyen, Y. Michitsuji, M. Nakano, A.Totsuka, O. Taguchi
    • 学会等名
      16th Int. Conf. on ER fluids and MR suspensions (ERMR2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規ドライMR流体の創製とそれを活用した単盤型MRブレーキの特性2018

    • 著者名/発表者名
      中野政身
    • 学会等名
      第5回数理物理セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 特別講演:MR流体とその先進フルードパワーテクノロジー2018

    • 著者名/発表者名
      中野政身
    • 学会等名
      日本フルードパワーシステム学会平成30年春季フルードパワーシステム講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Magneto-Rheological (MR) Fluids and Their Advanced Technologies2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nakano
    • 学会等名
      First Research Seminar 2018 in School of Mechanical, Materials, Mechatronic and Biomedical Engineering (MMMB), University of Wollongong
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simulation and Visualization of Magnetic Particles Behavior in Magnetorheological Fluid Shear Flows under Impressed Magnetic Field2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ido, M. Nakano
    • 学会等名
      IACM 19th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
    • 発表場所
      Sapienza University (Rome, Italy)
    • 年月日
      2017-04-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel MR Brake of Disk Type utilizing Dry MR Fluids2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakano, H. Abe, T.F. Tian, A. Totsuka, O. Taguchi, F. Shibata
    • 学会等名
      Fourteenth International Conference on Flow Dynamics (14th ICFD2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超小型EV向けMR流体ブレーキの電磁場解析を援用した設計・開発2017

    • 著者名/発表者名
      中野政身
    • 学会等名
      第4回数理物理セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超小型EV向けMR流体ブレーキの開発と実装2017

    • 著者名/発表者名
      中野政身,戸塚厚,田口修,尾高成也,古川仁,道辻善治
    • 学会等名
      日本フルードパワーシステム学会・平成29年春季フルードパワーシステム講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ER/MR流体とその先進テクノロジー2017

    • 著者名/発表者名
      中野政身
    • 学会等名
      日本レオロジー学会エレクトロレオロジー研究会第37回例会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ドライMR流体のせん断流れモードでの粒子クラスター挙動の可視化観察2016

    • 著者名/発表者名
      中野政身,戸塚厚,佐藤忠一郎,田瞳菲,阿部浩也
    • 学会等名
      第94期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      山口大学工学部(山口県宇部市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] MR流体単純せん断流れ中強磁性体微粒子挙動の可視化2016

    • 著者名/発表者名
      井門康司,岩本悠宏,堤浩晃,中野政身
    • 学会等名
      第94期日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      山口大学工学部(山口県宇部市)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of a Novel Variable Stiffness and Damping Magnetorheological Fluid Damper2016

    • 著者名/発表者名
      S.S. Sun, W.H. Li, M. Nakano
    • 学会等名
      The Sixteenth International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of MR Fluid Brake for a Super-compact Electric Vehicle2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakano, A. Totsuka, O. Taguchi, S. Odaka, H. Furukawa, Y. Michitsuji
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions
    • 発表場所
      Ramada Songdo Hotel (Inchion, Korea)
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ドライMR流体の流動性向上とMR効果2016

    • 著者名/発表者名
      中野政身,阿部浩也,田瞳菲,戸塚厚,佐藤忠一郎
    • 学会等名
      日本フルードパワーシステム学会・平成28年春季フルードパワーシステム講演会
    • 発表場所
      機械振興会館(東京都港区)
    • 年月日
      2016-05-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 電気自動車のモーションコントロールと走行中ワイヤレス給電技術2019

    • 著者名/発表者名
      中野政身,道辻善治
    • 出版者
      ㈱エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 高分子微粒子ハンドブック2017

    • 著者名/発表者名
      田中克史,中野政身
    • 総ページ数
      316
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] トルク伝達媒体及びこれを用いたクラッチ2016

    • 発明者名
      中野政身,野間淳一
    • 権利者名
      ㈱栗本鐡工所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016
    • 取得年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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