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2021 年度 実施状況報告書

フレキシブル素材の磁気浮上搬送システム

研究課題

研究課題/領域番号 20K04384
研究機関東海大学

研究代表者

成田 正敬  東海大学, 工学部, 講師 (90733717)

研究分担者 加藤 英晃  東海大学, 工学部, 講師 (90734476)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード磁気浮上 / メカトロニクス / 振動工学 / 磁気工学
研究実績の概要

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。本年度は下記3点の内容を中心に検討を行った。
1,交流磁界による電磁力変動を考慮した振動解析:対向する電磁石に定常電流を流した状態で、さらに交流電流を重畳した際に鋼板に発生する張力、支持力、推進力を測定した。また実験と解析から得られた結果を用いて鋼板の動的解析を行い、振幅、周波数、相数が鋼板の挙動に与える影響について検討した。
2,電磁石の形状検討と製作:有限要素法の電磁界解析ソフトを用いて形状やコイルの巻数が異なる際に、各電磁石によって浮上対象となる鋼板に発生する吸引力特性を得た。得られた吸引力特性を比較し、浮上制御に最適な電磁石の仕様を得て、電磁石を製作した。製作した電磁石について吸引力の測定実験を行い、解析と同様な吸引力特性が得られていることを確認した。
3,鋼板の弾性振動を考慮した制御モデルの構築:連続鋼板に対する制御モデルを構築する前の初期的な段階として、矩形鋼板を用いて浮上制御に影響を及ぼす振動モードを抑制できるようにそれぞれの電磁石対が連動して浮上推進制御するモデルを構築・実装した。実装した実験装置を用いて鋼板の浮上実験を行い、鋼板の振動状態を測定した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

提案する搬送システムの振動解析や電磁石の形状検討と製作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、鋼板の弾性振動を考慮した制御モデルの構築について、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、現有装置を用いた制御モデルの実装は行えたものの、連続鋼板に対する測定実験が十分に行えていない。

今後の研究の推進方策

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。

次年度使用額が生じた理由

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、現有装置を用いた制御モデルの実装は行えたものの、連続鋼板に対する測定実験が十分に行えていない。次年度に実際の装置を構築し、検討を進めていく予定である

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] 湾曲させた柔軟鋼板の磁気浮上搬送システムの開発 (搬送方向が搬送中の浮上性能に与える影響)2021

    • 著者名/発表者名
      椎名 敦紀、嘉山 周汰、ムハマドヌルハキミビンモハマドカマ、小川 和輝、成田 正敬、加藤 英晃
    • 雑誌名

      日本磁気学会論文特集号

      巻: 5 ページ: 60~66

    • DOI

      10.20819/msjtmsj.21TR311

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 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 (マルチボディダイナミクスを用いた外乱振動の入力に対する振動抑制効果に関する考察)2021

    • 著者名/発表者名
      中須賀 崚、奈良輪 祥泰、石原 宙、山口 遼、小川 和輝、成田 正敬、加藤 英晃
    • 雑誌名

      日本磁気学会論文特集号

      巻: 5 ページ: 37~43

    • DOI

      10.20819/msjtmsj.21TR309

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] エッジ方向からの磁場による湾曲磁気浮上薄鋼板の振動抑制効果(浮上性能に関する基礎的検討)2021

    • 著者名/発表者名
      椎名 敦紀、ムハマド ヌル ハキミ ビン モハマド カマ、小川 和輝、成田 正敬、加藤 英晃
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: 29 ページ: 111~117

    • DOI

      10.14243/jsaem.29.111

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 走行する連続鋼板に対する電磁力を用いた非接触案内 ―静止した連続鋼板の振動特性に関する基礎的検討―2021

    • 著者名/発表者名
      中須賀 崚、奈良輪 祥泰、石原 宙、山口 遼、成田 正敬、加藤 英晃
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: 29 ページ: 78~84

    • DOI

      10.14243/jsaem.29.78

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] エッジ方向からの磁場による湾曲磁気浮上薄鋼板の振動抑制効果―電磁石位置が浮上中の鋼板形状に与える影響に関する基礎的検討―2021

    • 著者名/発表者名
      椎名 敦紀
    • 学会等名
      第33回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
  • [学会発表] ハイブリッド磁気浮上システムにおける永久磁石最適配置―磁場による鋼板張力を考慮した基礎的考察―2021

    • 著者名/発表者名
      嘉山 周汰
    • 学会等名
      第33回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
  • [学会発表] 柔軟鋼板の湾曲浮上制御(浮上中の鋼板の振動特性に関する基礎的考察)2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎 陸
    • 学会等名
      第33回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
  • [学会発表] 電磁力による走行する連続鋼板の非接触案内-電磁石位置が鋼板の振動特性に与える影響-2021

    • 著者名/発表者名
      中須賀 崚
    • 学会等名
      第33回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
  • [学会発表] シームレス鋼板の非接触案内制御―鋼板静止形状における振動抑制効果の基礎的考察―2021

    • 著者名/発表者名
      中須賀 崚
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021 in Osaka
  • [学会発表] 永久磁石によって補助された薄鋼板のマグレブシステム―水平方向の電磁石位置に関する基礎的検討―2021

    • 著者名/発表者名
      嘉山 周汰
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021 in Osaka
  • [学会発表] 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(電磁石設置位置に対する制振効果の基礎的検討)2021

    • 著者名/発表者名
      中須賀 崚
    • 学会等名
      第45回 日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] 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(張力印加位置に対する基礎的考察)2021

    • 著者名/発表者名
      嘉山 周汰
    • 学会等名
      第45回 日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] 柔軟鋼板の湾曲磁気サスペンションの浮上メカニズム(FDMを用いた振動特性に関する基礎的考察)2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎 陸
    • 学会等名
      第45回 日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] 湾曲させた柔軟鋼板の磁気浮上搬送システムの開発(電磁力の印加位置に対する基礎的考察)2021

    • 著者名/発表者名
      椎名 敦紀
    • 学会等名
      第45回 日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] 電磁石と永久磁石を併用した薄鋼板の磁気浮上システム(張力印加位置が永久磁石配置に与える影響に関する基礎的検討)2021

    • 著者名/発表者名
      嘉山 周汰
    • 学会等名
      山梨講演会2021
  • [学会発表] 薄鋼板の柔軟性を利用した湾曲磁気浮上搬送システム(張力が加わった湾曲鋼板の形状に関する基礎的考察)2021

    • 著者名/発表者名
      川村 慎太郎
    • 学会等名
      山梨講演会2021

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公開日: 2022-12-28  

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