| 研究課題/領域番号 |
20K04929
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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 |
川畑 成之 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 准教授 (70390507)
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| 研究分担者 |
槙原 幹十朗 東北大学, 工学研究科, 教授 (60392817)
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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 | テンセグリティ構造 / 超磁歪素子 / 精密形状制御 |
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| 研究実績の概要 |
本研究はテンセグリティ構造に超磁歪素子を用いた張力制御ユニットを搭載した，スマートテンセグリティ構造を開発し，数値シミュレーションと実験の両面からその有効性を実証して，次世代宇宙構造物技術の実現に資する成果を示すことが目的である．
テンセグリティ構造の設計・製作の困難さに起因する形状精度や強度の低下により実用化はほとんどなされていないところであるが，当研究グループで取組んできた展開型，適応制御型のテンセグリティ構造に関する知見と，構造要素として十分な剛性と強度を有しながら大きな磁歪効果を生じる超磁歪素子を活用して，張力精密制御ユニットを新規に開発し，スマートテンセグリティ構造システムの実現を目指す．
研究計画初年度である2020年度は超磁歪素子を用いた張力制御ユニットの開発に主に取り組んできた．磁歪効果を適切に発揮するためには磁気回路の設計が肝要である．そこで磁気回路シミュレーションソフトを導入し，実験計画法による磁気回路の最適設計を試みることを計画していた．併せて超磁歪素子を用いた実験ユニットを製作し，シミュレーション結果と比較することでそれぞれの精度を検証することとした．そのような計画であったところ，当初は第2四半期には超磁歪素子を入手し，実験を進めていく予定であったが，コロナ禍の中で実験材料の輸入が遅れ，第4四半期になり実験材料を入手することができた．そのため，実験とシミュレーションの比較検討が遅れたが，基本的な張力制御ユニットモデルを用いた基礎的な実験を実施することができた．実験において本計画で設計したユニットにおける磁束密度を比較し，実モデルとシミュレーション結果の間に一定の相関が見いだされ，今後の最適設計をシミュレーションによって実施することが可能であることが明らかとなった．現在引き続き実験モデルの改良とシミュレーションによる最適設計を継続して実施している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画初年度である2020年度は超磁歪素子を用いた張力制御ユニットの開発に主に取り組んできた．磁歪効果を適切に発揮するためには磁気回路の設計が肝要である．そこで磁気回路シミュレーションソフトを導入し，実験計画法による磁気回路の最適設計を試みることを計画していた．併せて超磁歪素子を用いた実験ユニットを製作し，シミュレーション結果と比較することでそれぞれの精度を検証することとした．そのような計画であったところ，当初は第2四半期には超磁歪素子を入手し，実験を進めていく予定であったが，コロナ禍の中で実験材料の輸入が遅れ，第4四半期になり実験材料を入手することができた．そのため，実験とシミュレーションの比較検討が遅れたが，基本的な張力制御ユニットモデルを用いた基礎的な実験を実施することができた．実験において本計画で設計したユニットにおける磁束密度を比較し，実モデルとシミュレーション結果の間に一定の相関が見いだされ，今後の最適設計をシミュレーションによって実施することが可能であることが明らかとなった．現在引き続き実験モデルの改良とシミュレーションによる最適設計を継続して実施している．
当初計画では制御ユニットの製作が最終段階であり，2021年度から制御ユニットを組み込んだ実験モデルの製作に取りかかることとしていた．実験材料の入手の遅れに起因する現在の状況から，直ちに実験モデルの製作をすることは困難であるが，すでに基本的な実験材料と計測機器は整えることができている．また，現在の取組状況は順調に進行しており，初年度の遅れをリカバリーして，今後はおおむね順調に推進できると考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の計画について実験材料，特に超磁歪素子の入手に遅れが生じ，制御ユニットの開発に若干の遅れが生じているものの，基本的な実験装置の開発状況はその後順調に推移している．今後は実験ユニットの改良と最適設計を精力的に実施し，それらを組み込んだ実験モデルの設計と製作を迅速に実施することで当初の計画に戻すことが可能である．以上のことから申請時の計画を大幅に変更することなく，継続して研究を遂行していくこととする．
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