非常に柔軟な対象を非接触に安定支持するマグレブシステムの研究

非接触稳定支撑高柔性物体的磁悬浮系统研究

基本信息

批准号：
22K14228
负责人：
遠藤文人
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Fukuoka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14228/
关键词：
磁気浮上非接触把持柔軟鋼板

项目摘要

本研究は、非常に薄く柔軟な鋼板を磁気浮上によって非接触に支持する際の安定性を飛躍的に向上させる方法として鋼板の板厚方向を水平方向として浮上させるマグレブシステムを実現するものである。当該年度は本研究で対象とするマグレブシステムの実現に向け、本システムでの浮上環境における柔軟鋼板の振動特性や電磁石の吸引力特性といった基礎的な特性について検討した。特に下記の3点の内容を中心に検討を行った。（１）弾性振動を考慮した柔軟鋼板のモデル化：柔軟鋼板を磁気浮上させた際、電磁石からの入力や外乱によって弾性変形や振動が柔軟鋼板に発生することが想定される。このような変形や振動は磁気浮上制御において外乱として作用し、落下に寄与することが想定される。そのため、浮上中における柔軟鋼板の形状や振動特性をマルチボディダイナミクス（MBD）によって明らかにした。（２）浮上を実現する電磁石特性の決定：これまでの磁気浮上システムとは異なり、鋼板端部を把持することから、鋼板の自重とつり合う吸引力を発生できる電磁石の設計が求められる。そのため、有限要素法を用いた電磁界解析により電磁石コイルに電流を流した際の解析モデルを構築し、静的状況下で鋼板を浮上できる吸引力を発生可能な電磁石について明らかにした。（３）磁気浮上装置の製作：磁気浮上システムは強い非線形性を持つことから、解析結果を基に設計した制御器を検証するためには実機を用いた実験が不可欠である。そのため、現有の磁気浮上装置を参考にし、本研究で提案する磁気浮上を実現する装置を製作した。

这项研究旨在实现一个磁岩系统，在该系统中，钢板的厚度方向沿水平方向抬高，作为一种在支持极其薄，柔性的钢板时，可以通过磁性悬浮提供无接触式支撑。在今年，为了实现这项研究的磁岩系统，我们检查了基本特征，例如该系统浮动环境中柔性钢板的振动特征以及电磁体的吸引力特征。特别是考虑到以下三个点。（1）考虑弹性振动的柔性钢板建模：当磁磁悬浮时，假定由于电磁体的输入或干扰，弹性变形和振动将发生在柔性钢板上。假定这种变形和振动是磁性控制控制的干扰，并导致下降。因此，通过多体动力学（MBD）揭示了在倾斜过程中柔性钢板的形状和振动特性。（2）确定实现悬浮的电磁体的性质：与以前的磁性悬浮系统不同，钢板的边缘被抓住，因此设计一种可以产生与钢板重量相匹配的吸引力的电磁体。因此，使用有限元方法通过电磁场分析构建电流通过电磁线圈的时间的分析模型，并且能够产生能够在静态条件下悬浮钢板的吸引力的电磁体。（3）磁性悬浮设备的制造：由于磁性悬浮系统具有很强的非线性，因此使用实际机器的实验对于基于分析结果设计的控制器至关重要。因此，我们使用当前的磁性悬浮装置来创建实现本研究中提出的磁悬浮的设备。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

吸引式磁気浮上による薄鋼板の非接触把持（自重によるたわみを抑制する浮上方式の提案）

利用吸附式磁悬浮对薄钢板进行非接触抓取（抑制自重引起的挠曲的悬浮方式的提案）

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
糸山凜太朗;遠藤文人;黒田純平;内野大悟;小川和輝;池田圭吾;加藤太朗;成田正敬;加藤英晃
通讯作者：
加藤英晃

フレキシブル鋼板の自重を活用したエッジ支持型マグレブシステムに関する研究

利用柔性钢板自重的边缘支撑磁浮系统研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
糸山凜太朗;遠藤文人
通讯作者：
遠藤文人

Vibration Characteristics of Flexible Steel Plate on Proposed Magnetic Levitation System Using Gravity

所提出的重力磁悬浮系统上柔性钢板的振动特性

DOI：
10.3390/vibration5040054
发表时间：
2022
期刊：
Vibration
影响因子：
2
作者：
Endo Ayato;Itoyama Rintaro;Kuroda Jumpei;Uchino Daigo;Ogawa Kazuki;Ikeda Keigo;Kato Taro;Narita Takayoshi;Kato Hideaki
通讯作者：
Kato Hideaki

柔軟鋼板のエッジ支持型磁気浮上システム（2方向振動の制御システムに関する基礎的検討）

柔性钢板边缘支撑磁悬浮系统（双向振动控制系统基础研究）

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鬼塚晴大;川島和磨;馬場翔太郎;遠藤文人;黒田純平;内野大悟;小川和輝;池田圭吾;加藤太朗;成田正敬;加藤英晃
通讯作者：
加藤英晃

電磁石の配置方法によるエッジ支持型マグレブシステムの安定性向上に関する研究

通过设置电磁铁提高边缘支撑磁浮系统稳定性的研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
馬場翔太郎;遠藤文人
通讯作者：
遠藤文人

DOI：
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通讯作者：
Masashi Yokota and Masahiro Takaiwa

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通讯作者：
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通讯作者：
Satoshi Hoshino and Yusuke Yoshida