| 研究概要 |
まず,従来の比例弁を駆動する,市販の角形ステータを有する比例ソレノイドの磁場解析を有限要素法解析で行い,ソレノイドコイルに供給する電流とソレノイドが発生する電磁力との関係を求めた。この解析では,まず市販の比例ソレノイドで,電流と推力の比例特性を得るために特に影響が大きい非磁性体と隣接する三角形状の磁性体部分の磁束流れや磁束密度が,コイル電流やアーマチャ位置によりどのように変化するかを調べた。その結果,コイル電流の大きさやアーマチャ位置と,この三角形状の磁性体部分の磁束密度との関係が明らかになり,この関係が推力特性に及ばす影響が大きいことが分かった。そして,この市販の比例ソレノイドの推力を解析した結果,コイル定格電流1Aでは約120Nの推力が得られることが分かった。
次に,比例ソレノイドと新しいアクチュエータの磁気特性や推力特性の測定を行う計測システムを新たに製作し,計測の自動化を行った。この自動計測システムは,現有のパソコンに計測用AD, DA変換器を付加し,本補助金で購入した設備備品のバイポーラ電源をパソコンで制御できるようにして,比例ソレノイドや開発したアクチュエータの推力特性などを自動で計測可能なように独自の自動計測プログラムを製作した。そして,製作したこの計測システムで上述した市販の比例ソレノイドの推力特性を測定したところ,上述の解析値とほぼ一致し,本研究での有限要素法解析および計測システムの検証ができた。
さらに,市販の比例ソレノイドと外形寸法をほぼ同じにした複数磁極を配置した高推力なリニアバルブアクチュエータを設計して,実際に試作を行った。この試作アクチュエータを上述の計測システムで推力特性の測定を行ったところ,定格電流で約300Nの推力が得られ,従来の比例ソレノイドに比較して3倍近い推力を発生できそうであることが明らかになった。
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