感温磁性体を用いた高推力アクチュエータ

采用感温磁性材料的高推力执行器

• 批准号: 15J11845
• 负责人: 濱 維志
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11845/
• 关键词: アクチュエータ; 感温磁性体; 永久磁石; 電磁; 制振; 制御; 設計; 電磁力; ハイブリッド

本研究では，小型で大きな定常推力を発生する目的で，永久磁石と感温磁性体の組み合わせに着目している．これまでに，大きな定常推力と高応答な運動生成の両立を目的とした，感温磁性体・電磁ハイブリッドアクチュエータの設計・製作を行い，実験的にその特性を調べた結果，バイアス力の発生と運動制御性能において良好な特性が得られたものの，消費電力の大きさが問題となっていた．そこで本年度は，定常時における消費電力の低減を重要な課題と捉え，その解決を主な目的とした．本アクチュエータでは，発生力を維持する際には感温磁性体の温度を一定に維持するための電力が必要となり，これは感温磁性体表面から散逸する熱量によって決定される．すなわち，感温磁性体周囲の断熱により，定常時における消費電力の削減が可能になると考えられる．そこでまず，アクチュエータを真空チャンバー内に配置し，真空雰囲気とすることで断熱性能の向上を図った．結果として，26.3 Nの荷重を搭載した場合において，大気中での消費電力が14.8 Wであったところが0.2 Paの真空中で1.92 Wとなり，大幅な低減が実現された．また，同体格の電磁アクチュエータと比較した場合の優位性が示された．次に，より簡便な方法で消費電力の低減を図るため，常圧の断熱ガスを用いる方法について検討した．真空チャンバー内にキセノンガスを封入したところ，消費電力は5.64 Wとなった．真空を用いた場合ほど大きな効果は得られなかったが，大気中での消費電力と比較した場合には低減効果が確認される．さらに，アクチュエータの鉛直制振メカニズムへの応用を想定し，制振制御実験を行った．制振制御系としてスカイフック制御系を用い，1 kgのおもりを搭載した状態で実験したところ，高周波領域において理論値に比べて制御性能の劣化は見られたものの，アクティブ制振制御の実現が確認された．

This study で は, small で き な constant thrust を 発 raw す で る purpose, permanent magnet と thermal magnetic body の group み close わ せ に with mesh し て い る. こ れ ま で に, big き な constant high thrust と 応 answer な movement generated の struck made を purpose と し た, thermal magnetic body, electromagnetic ハ イ ブ リ ッ ド ア ク チ ュ エ ー タ の line design, production of を い, be the 験 に そ の features を adjustable べ た results, バ イ ア ス force の 発 raw と motion suppression performance に お い て な features good が must ら れ た も の の, The big <s:1> さが さが problem of consuming electricity となって となって た た. そ こ で は this year, geomagnetic に お け る low consumption power の を reduction important topic な と catch え, そ の solve を な purpose と し た. This ア ク チ ュ エ ー タ で は, 発 SAN miguel を maintain す る interstate に は thermal magnetic body temperature の を certain に maintain す る た め の power が necessary と な り, こ れ は thermal magnetic body surface か ら dissipative す る heat に よ っ て decided さ れ る. Youdaoplaceholder0, the heat of the temperature-sensitive magnetic body is 囲 <s:1> when heat is cut off によ, and the における power consumption <s:1> reduction が at a constant time may になると affect えられる. そ こ で ま ず, ア ク チ ュ エ ー タ を vacuum チ ャ ン バ ー し に configuration, vacuum 雰 囲 気 と す る こ と で thermal の broken up を 図 っ た. Results と し て, 26.3 N の load を carry し た occasions に お い て, large 気 で の power consumption 14.8 W が で あ っ た と こ ろ が Pa 0.2 の vacuum で 1.92 W と な り, low な sharply reduced が be presently さ れ た. Youdaoplaceholder0, compared with the same physical <s:1> electromagnetic ア, チュエ, チュエ, and タと, the <s:1> superiority of <s:1> in た situations が shows された. Convenient time に よ り な method で low consumption power の reduction を 図 る た め, often 圧 の break hot ガ ス を with い る method に つ い て beg し 検 た. In the vacuum チャ バ バ バ バ にキセノ ガスを ガスを is sealed in ろ ろ ろ ろ ろ ろ ろ ろ ろ ろ, consuming power <s:1> 5.64 Wとなった. Vacuum を with い た occasions ほ ど big き な fruit comes unseen は ら れ な か っ た が, large 気 で の consumption power と compare し た occasions に は low cut sharper fruit が confirm さ れ る. さ ら に, ア ク チ ュ エ ー タ の system of vertical vibration メ カ ニ ズ ム へ の 応 を し scenarios, suppression of vibration system be 験 を line っ た. System vibration system of imperial system と し て ス カ イ フ ッ ク suppression system を い, 1 kg の お も り を carry し た state で be 験 し た と こ ろ, high frequency field に お い て theory numerical に than べ て suppression performance degradation の は see ら れ た も の の, ア ク テ ィ ブ system vibration suppression の be が now confirm さ れ た.

项目成果

感温磁性体を用いた小型アクチュエータの制御性能

采用温敏磁性材料的小型执行机构的控制性能

• 发表时间: 2016
• 作者: Tadashi Hama;Kaiji Sato;近藤和都;伊藤一馬;近藤和都;Sato kaiji;伊藤一馬;浜 維志
• 通讯作者: 浜 維志

Basic Characteristics of Novel Hybrid Actuator Integrating a Thermal Bias Element and an Electromagnetic Driving Element

集成热偏置元件和电磁驱动元件的新型混合执行器的基本特性

• 发表时间: 2017
• 作者: Tadashi Hama;Kaiji Sato
• 通讯作者: Kaiji Sato

Novel and Compact Thermomagnetic Actuator Using Temperature-Sensitive Magnetic Materials

使用温度敏感磁性材料的新型紧凑型热磁致动器

• DOI: 10.1007/s12541-017-0212-3
• 发表时间: 2017
• 期刊: International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
• 影响因子: 1.9
• 作者: Tadashi Hama;Kaiji Sato
• 通讯作者: Kaiji Sato

感温磁性体・電磁ハイブリッドアクチュエータ

温敏磁性材料/电磁混合执行器

• 发表时间: 2017

Basic Structure and Characteristics of a New Compact Actuator Using Temperature Sensitive Magnetic Materials

采用温敏磁性材料的新型紧凑型执行器的基本结构和特性

• 发表时间: 2015
• 作者: Tadashi Hama;Kaiji Sato;Tadashi Hama and Kaiji Sato;浜維志，佐藤海二;浜維志，佐藤海二;浜維志，佐藤海二;Tadashi HAMA and Kaiji SATO
• 通讯作者: Tadashi HAMA and Kaiji SATO