A Study on Bending Magnetic Levitation System for Thin Steel Plate

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本研究は、薄鋼板を非接触で支持・搬送する磁気浮上システムを提案するため、磁気浮上鋼板の浮上安定性向上に向けた検討を行った。薄鋼板の浮上安定性を向上させるためには、磁気浮上鋼板に発生する振動を低減させる必要がある。鋼板の振動を低減させるためには、鋼板がどのように振動しているのか把握する必要がある。柔軟鋼板はその柔軟性によって複雑に振動するため、振動モードによって局所的に振動の振幅や周波数が異なる。しかし、実験的に鋼板全体の変位を計測し、局所的な振動をすべて把握するのは困難である。そこで、2022年度の検討では、数値解析によって磁気浮上鋼板のシミュレーションを行い、解析的に磁気浮上鋼板の振動特性について検討を行った。解析には数値計算ソフトを使用し、有限差分法を用いて鋼板の形状や変位を算出した。また、実際の磁気浮上装置による磁気浮上を動的に再現するため、計算的に得られた鋼板の変位、速度、電磁石コイル電流値をフィードバックするようプログラムを行った。また、制御入力を計算する際、使用している電磁石のインダクタンスを含む各種パラメータを計算に用いている。これにより、時間変化による制御入力の変動、また、制御時の鋼板の変位を計算的に得ることが可能となった。結果として、磁気浮上中の鋼板は、電磁石付近における振動は小さく、鋼板の辺の中心で最も振動が大きくなるということが確認できた。解析的に鋼板挙動を把握できたことにより、振動制御用電磁石を最も振動が大きいと予想される個所に設置し、浮上制御用電磁石と併用して使用することで、より浮上性能を向上させることが可能であると考えている。