大移動量を可能とする対向面磁石列配置によるパラメカの高速高精度位置決め装置の開発

开发出高速、高精度辅助机械定位装置，该装置采用相对表面上的磁体排排列，可实现大移动距离

基本信息

批准号：
21K03941
负责人：
田中淑晴
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Technology, Toyota College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03941/
关键词：
磁気歯車位置決めパラレルメカニズム磁気駆動

项目摘要

磁気歯車と磁石プレートを組み合わせた非接触動力伝達を行う直動ジョイントの特性把握試験を実施した．ACサーボモータによって磁気歯車を回転させ，磁気歯車の上下に配置した磁石プレートを非接触に直動させる．その直動変位をレーザ変位計にて測定し，サーボモータのトルク，回転角度との比較検討を行った．その結果，予想されていたとおりに，磁気歯車と磁石プレートが非接触であるため剛性および減衰性が悪いことが確認できた．また，磁気歯車と磁石プレートの間に強い非線形性があることも確認できた．実際のパラメカでのジョイント配置を模擬して土台に対して斜めに配置したことによって自重の影響を大きく受けることも確認できた．一方で，磁気歯車と上下配置の磁石プレートの極数が一致するとコギングが大きな影響を及ぼすことが明らかとなったため，対策を検討する必要がある．また，非接触駆動のパラメカの応用として，減速比３の軸方向磁場磁気歯車を用いて低温真空の宇宙環境への適応を検討した．常温大気圧・常温低真空・低温低真空下において最大2.5Nm，最大回転速度2500rpmで動力実験を実施した．トルクが増加すると伝達効率は増加するものの，常温大気圧で最大75％程度の伝達効率を示したが，常温真空では約13％程度低下し，さらに低温真空下では15％程度低下し37％程度まで低下した．真空による磁石の温度上昇が比較的増加するために磁束密度の低下，ベアリングの摩擦トルクの増加などの影響と考えられた．

我们进行了一项测试，以了解使用磁性齿轮和磁性板组合进行非接触式电力传输的线性关节的特性。磁力齿轮由交流伺服电机驱动旋转，位于磁力齿轮上方和下方的磁板直接移动，无接触。使用激光位移计测量线性位移，并与伺服电机的扭矩和旋转角度进行比较。结果证实，正如预期的那样，由于磁齿轮和磁板不接触，刚性和阻尼性能很差。我们还证实磁齿轮和磁板之间存在很强的非线性。通过模拟实际辅助机械中的关节布置并将其与底座成对角布置，我们能够确认其受自重的影响很大。另一方面，当磁性齿轮和上下布置的磁性板的极数匹配时，已经清楚齿槽效应具有很大的影响，因此有必要考虑对策。此外，作为非接触驱动副机构的应用，我们研究了使用减速比为3的轴向磁场磁齿轮对低温真空空间环境的适应。动力实验分别在室温常压、室温低真空、低温低真空下进行，最大扭矩为2.5Nm，最大转速为2500rpm。虽然传动效率随着扭矩的增加而增加，在室温和常压下表现出约75%的最大传动效率，但在室温和真空下下降了约13%，并进一步下降了约15%至约37 %在低温真空下下降到。这被认为是由于真空使磁体的温升相对增加，导致磁通密度降低，轴承的摩擦扭矩增加。