超磁歪材料と圧電材料を用いた磁気力制御方法とその応用に関する研究

1.超磁歪材料(Terfenol-D)と圧電材料(ニオブ酸リチウム)の積層体と磁気回路(サマリウムコバルト磁石,鉄ヨーク)を組み合わせた磁気センサの特性を調べ,検出対象の磁性体の微小変位に対して圧電材料の十分な発生電圧を確認した。さらにセンサ特性が250℃以上の高温下においても維持できることを実験的に確認した。また閉磁路の磁気回路が構成要素の温度による特性変化の影響を緩和する役割をしていることを確認した。2.超磁歪材料と積層圧電アクチュエータの複合化に関して,プリストレス機構の構造を単純化した素子を提案し,その磁気力を詳細に測定した。比較的大きな磁気力に関して電圧印加によりそれが十分に変化することを確認し,素子の実用化への大きな指針を得た。また測定結果を裏付ける有限要素法による構造,磁界解析を行い,超磁歪材料の磁気・材料特性を考慮した素子の設計方法を確立した。3.2の複合化素子を利用した完全非接触型磁気浮上システムを作製した。これは3つの素子で浮上磁性体の3自由度の運動を制御するもので,簡単なPID制御により任意のギャップにおいて零パワーでの磁気浮上が可能であることを確認した。4.2の複合化素子を利用したリニアドライブ機構を作製した。これは素子を構成するヨークに歯を構成し推進力を発生させ,これを電圧の印加により増減させる。4つの複合素子を組み合わせたリニアドライブに関して電圧に対する推進力の変化を詳細に測定し,素子毎に位相の異なる電圧を印加することで移動子の推進が可能であることを示した。

1.超磁歪材料(Terfenol-D)と圧電材料(ニオブ酸リチウム)の積層体と磁気回路(サマリウムコバルト磁石,鉄ヨーク)を組み合わせた磁気センサの特性を調べ,検出対象の磁性体の微小変位に対して圧電材料の十分な発生電圧を確認した。さらにセンサ特性が250℃以上の高温下においても維持できることを実験的に確認した。また閉磁路の磁気回路が構成要素の温度による特性変化の影響を緩和する役割をしていることを確認した。2.超磁歪材料と積層圧電アクチュエータの複合化に関して,プリストレス機構の構造を単純化した素子を提案し,その磁気力を詳細に測定した。比較的大きな磁気力に関して電圧印加によりそれが十分に変化することを確認し,素子の実用化への大きな指針を得た。また測定結果を裏付ける有限要素法による構造,磁界解析を行い,超磁歪材料の磁気・材料特性を考慮した素子の設計方法を確立した。3.2の複合化素子を利用した完全非接触型磁気浮上システムを作製した。これは3つの素子で浮上磁性体の3自由度の運動を制御するもので,簡単なPID制御により任意のギャップにおいて零パワーでの磁気浮上が可能であることを確認した。4.2の複合化素子を利用したリニアドライブ機構を作製した。これは素子を構成するヨークに歯を構成し推進力を発生させ,これを電圧の印加により増減させる。4つの複合素子を組み合わせたリニアドライブに関して電圧に対する推進力の変化を詳細に測定し,素子毎に位相の異なる電圧を印加することで移動子の推進が可能であることを示した。