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。

在本研究中，我们研究了提高磁悬浮钢板悬浮稳定性的方法，以提出一种非接触式支撑和运输薄钢板的磁悬浮系统。为了提高薄钢板的悬浮稳定性，需要减小磁悬浮钢板中产生的振动。为了减少钢板的振动，有必要了解钢板是如何振动的。由于柔性钢板由于其柔性而以复杂的方式振动，因此振动的振幅和频率根据振动模式而局部不同。然而，很难通过实验测量整个钢板的位移并了解所有局部振动。因此，在2022年的研究中，我们利用数值分析的方式对磁悬浮钢板进行了模拟，并分析研究了磁悬浮钢板的振动特性。采用数值计算软件进行分析，采用有限差分法计算钢板的形状和位移。此外，为了使用实际的磁悬浮装置动态再现磁悬浮，创建了一个程序来反馈计算出的钢板的位移、速度和电磁铁线圈电流值。此外，在计算控制输入时，计算中使用包括所使用的电磁体的电感在内的各种参数。这样就可以计算控制过程中由于时间变化和钢板位移而引起的控制输入波动。结果证实，磁悬浮时，电磁铁附近钢板的振动较小，钢板侧面中心处的振动最大。通过分析了解钢板的行为，我们可以通过在预计振动最大的位置安装振动控制电磁体并将其与悬浮控制电磁体结合使用来进一步提高悬浮性能，我们相信这是可能的。 。

项目成果

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
• 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

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

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki Ogawa; Riku Miyazaki; Kohmei Funada; Keigo Ikeda; Daigo Uchino; Taro Kato; Ayato Endo; Takayoshi Narita; Hideaki Kato
• 通讯作者: Hideaki Kato

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