高温超伝導磁気軸受の振動磁場下での動的安定性

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本研究は,磁束ピン止め力の強い高温超電導体と希土類永久磁石の組み合わせ構造を有する高温超電導磁気軸受が,磁界の変化を受けた場合に支持力の安定性が確保できるか否かを実験的に検証することを目的としたものである.従来より,高温超電導磁気軸受の静的安定性は議論され,動的安定性がこの延長上にあるという類推に基づく機器開発が推進され,動的な特性は線形モデルによる解析が主になされてきた.しかしながら,本研究では,高温超電導体の磁束ピン止め特性による力-変位ヒステリシス特性が,高温超電導体・永久磁石系の動的な特性に大きな影響を与え,線形近似が可能とされる微少外乱が加えられた状態においてさえも,このヒステリシスの影響で,浮上支持力,浮上位置にドリフトが生じることを実験的に明らかにした.この結果は,高温超電導磁気軸受を開発していく際に,高温超電導体の力-変位ヒステリシス,すなわち磁化のヒステリシスを,高温超電導体生成時に設計する必要性を示している.また,本質的に非線形なシステムであり,安易な線形近似が実験的に成立するという保証のないまま,大型機器を開発している現状に対して警鐘を与える結果が示された.本研究では,システムの一次元系の動的モデルを示し,本モデルが動的な状態においても実験結果を説明できることを示した.本年はさらに,磁化特性を力学的特性から評価する方法につても検討し,今後実験的に検証する方法を確立した.