反転磁極を組合わせた磁気ダンパの減衰性向上のメカニズムの解析

本研究は強力な永久磁石と平板型導体より成る磁気ダンパに関するもので,その特徴は複数の磁極を反転して配置することにより,振動減衰性が向上するメカニズムを解明したものである。磁気ダンパについては概念的にあるいは実験的に磁極を反転することにより減衰性を向上できることがわかってはいたが,その解析はなされておらず,減衰性向上のメカニズムは明確でなかった。本研究では,複数の反転磁極を有する磁気ダンパの一般的解析を行い,うず電流,減衰係数を求める解析式を誘導した。ついで数値計算を行い,まず従来の非反転型の結果と本解の結果が非反転で一致することを確認し,本解の妥当性を検証した。ついで従来型と本解の反転型とを比較したところ,導体面積に対し磁極面積が小さい場合は,むしろ従来型の非反転磁極の方が大きな減衰係数を与えるが,磁極面積がある程度大となると,反転磁極の場合に導体内のうず電流,減衰係数ともに極端に大きくなることがわかった。これは磁極の反転により,うず電流の向きが磁極付近で反転し,それぞれの磁極直下でル-プを描き,他へ流れていかないためと,減衰に寄与する磁極直下のうず電流が磁極以外の場所のそれより大となることが主な理由であることがわかった。定量的な数値で比較すると,反転磁極を有する磁気ダンパは従来の非反転磁気ダンパに比べ最適な状態で少くとも3倍以上の減衰効果があることが明らかにされた。また磁極を多段にした場合についても,磁極反転型と非反転型とを比較したところ,やはり磁極反転型の方が磁極の面積が大となると有利であるが,運動直角方向に長く,運動方向に短い多数の反転磁極を用いるのが有利であることが明らかにされた。

本研究は強力な永久磁石と平板型導体より成る磁気ダンパに関するもので,その特徴は複数の磁極を反転して配置することにより,振動減衰性が向上するメカニズムを解明したものである。磁気ダンパについては概念的にあるいは実験的に磁極を反転することにより減衰性を向上できることがわかってはいたが,その解析はなされておらず,減衰性向上のメカニズムは明確でなかった。本研究では,複数の反転磁極を有する磁気ダンパの一般的解析を行い,うず電流,減衰係数を求める解析式を誘導した。ついで数値計算を行い,まず従来の非反転型の結果と本解の結果が非反転で一致することを確認し,本解の妥当性を検証した。ついで従来型と本解の反転型とを比較したところ,導体面積に対し磁極面積が小さい場合は,むしろ従来型の非反転磁極の方が大きな減衰係数を与えるが,磁極面積がある程度大となると,反転磁極の場合に導体内のうず電流,減衰係数ともに極端に大きくなることがわかった。これは磁極の反転により,うず電流の向きが磁極付近で反転し,それぞれの磁極直下でル-プを描き,他へ流れていかないためと,減衰に寄与する磁極直下のうず電流が磁極以外の場所のそれより大となることが主な理由であることがわかった。定量的な数値で比較すると,反転磁極を有する磁気ダンパは従来の非反転磁気ダンパに比べ最適な状態で少くとも3倍以上の減衰効果があることが明らかにされた。また磁極を多段にした場合についても,磁極反転型と非反転型とを比較したところ,やはり磁極反転型の方が磁極の面積が大となると有利であるが,運動直角方向に長く,運動方向に短い多数の反転磁極を用いるのが有利であることが明らかにされた。