A Study on Bending Magnetic Levitation System for Thin Steel Plate

薄钢板弯曲磁悬浮系统的研究

• 批准号: 22KJ2780
• 负责人: 小川 和輝
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2780/
• 关键词: 磁気浮上; 柔軟鋼板; メカトロニクス

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。

这项研究提出了一个磁性悬浮系统，该系统支持和运输薄钢板而无需接触，并检查了磁性悬浮钢板的浮动稳定性的改善。为了提高薄钢板的浮动稳定性，有必要减少磁性悬浮钢板中产生的振动。为了减少钢板的振动，有必要了解钢板的振动方式。因为柔性钢板由于其柔韧性而以复杂的方式振动，所以根据振动模式，振动幅度和频率在局部变化。但是，很难在实验中测量整个钢板的位移并掌握所有局部振动。因此，在2022年的研究中，我们使用数值分析对磁性悬浮钢板进行了模拟，并分析检查了磁性悬浮钢板的振动特性。数值计算软件用于分析，并使用有限差方法计算钢板的形状和位移。此外，为了使用实际的磁性悬浮装置动态重现磁性悬浮，进行了程序以馈回钢板的计算位移，速度和电磁盘管电流值。此外，在计算控件输入时，在计算中使用了各种参数，包括所使用的电磁体的电感。这使得由于时间变化和对照过程中钢板的位移，可以获得对控制输入中波动的计算。结果，已经证实，磁性悬浮期间钢板的振动在电磁体附近很小，并且振动是钢板侧面的最大的振动。通过分析地了解钢板的行为，可以认为，通过在预期具有最高振动的地方安装振动控制电磁体，并将其与悬浮控制电磁体结合使用，可以进一步提高悬浮性能。

项目成果

Bending Levitation Control of Flexible Steel Plate: Fundamental Consideration on Vibration Mechanism of Electromagnetically Levitated Steel Plate

柔性钢板弯曲悬浮控制：电磁悬浮钢板振动机理的根本思考

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki OGAWA;Taro KATO;Keigo IKEDA;Riku MIYAZAKI;Kohmei FUNADA;Ayato ENDO Takayoshi NARITA;Hideaki KATO
• 通讯作者: Hideaki KATO

A Study on Levitation Mechanism of Bending Magnetic Levitation System: Fundamental Consideration on Dynamic Analysis of Vibration Characteristics

弯曲磁悬浮系统悬浮机构研究：振动特性动态分析的基本思考

• DOI: 10.1016/j.ifacol.2022.10.534
• 发表时间: 2022
• 期刊: IFAC-PapersOnLine
• 作者: OGAWA Kazuki;MIYAZAKI Riku;FUNADA Kohmei;IKEDA Keigo;UCHINO Daigo;KATO Taro;ENDO Ayato;NARITA Takayoshi;KATO Hideaki
• 通讯作者: KATO Hideaki

Bending levitation control of flexible steel plate: Consideration of effect of magnetic properties on electromagnetically levitated steel plate vibration

柔性钢板弯曲悬浮控制：考虑磁特性对电磁悬浮钢板振动的影响

• DOI: 10.3233/jae-220167
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics
• 影响因子: 0.6
• 作者: Ogawa Kazuki;Miyazaki Riku;Funada Kohmei;Uchida Yamato;Uchino Daigo;Ikeda Keigo;Endo Ayato;Kato Taro;Narita Takayoshi;Kato Hideaki
• 通讯作者: Kato Hideaki