| 研究課題/領域番号 |
20K04233
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| 研究機関 | 阿南工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
原野 智哉 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (20332067)
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| 研究分担者 |
綿崎 将大 広島商船高等専門学校, その他部局等, 講師 (50791125)
田中 淑晴 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70455137)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 月面開発 / 掘削ドリル / 磁気歯車 / 2重反転 / 非接触 / メンテナンスフリー / 超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
減速比３の軸方向磁場磁気歯車を用いて低温真空の宇宙環境への適応を検討するため，常温（13℃）大気圧・常温低真空（14℃，0.1Pa）・低温低真空（－48℃,0.1Pa）において伝達トルク0.5～2.5Nm，回転速度４00～2500rpmで動力伝達実験を実施した．総じて，トルクが増加すると伝達効率は増加し，常温大気圧で最大75％程度の伝達効率を示したが，常温真空では約13％程度低下し，さらに低温真空下では15％程度低下し37％程度まで低下した．真空による磁石の温度上昇が比較的増加するために磁束密度の低下に加えて，低温環境下におけるベアリングの摩擦トルクの増加などの影響により伝達効率が低下したと考えられた．
減速比３および3/4（増速）の場合の，磁気歯車の伝達特性を実験と過渡応答磁場解析の両面から検討を実施しており，減速・増速にかかわらず磁石寸法，磁石個数ならびに中間磁性媒体個数が同じであれば，ほぼ同じ伝達トルクを示すことが明らかになっており，減速と比較して増速では，被駆動側の回転数が増加するため，伝達効率が高くなる結果が得られている．こういった動力伝達特性は，従来の機械的接触による歯車では見られない特性となっている．また，磁気ギアの超電導磁石への置換については，超電導バルク体の試作およびシミュレーションを実施しており，最大3T程度の強磁場が予想されている．
減速比1/3の磁気ギアを搭載可能な２重反転ドリルの設計試作を2回行った．目標掘削トルク6.5Nm，最大回転数600rpm，最大掘削量3㎏/min，重量10㎏以下，費用50万円以下とした．設計試作を2回繰り返し，改良された重量8.5㎏の2重反転ドリルのプロトタイプが試作完了している．本校内砂場を利用した静的掘削トルクを測定した結果，いずれも2Nm未満を示しており，十分な掘削性能が発揮できると考えている．
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