非線形振動を利用した電力貯蔵用超電導フライホイールの振動振幅の低減

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本研究では超電導磁気浮上系の応用先の1つである電力貯蔵用フライホイールの運用において発生する振動問題の解決を目標として研究を行った．その際，浮上体と非接触で振動振幅を低減できる電磁シャントダンパと呼ばれるものに注目した．電磁シャントダンパは振動のエネルギーを電気エネルギーに変換および消散し，振動を抑えることができる．しかしながら一自由度振動系に対しての研究しかなされておらず，電力貯蔵用フライホイールのような回転系に対して適用する研究はなされていなかった．そこで，昨々年度に回転体に適用できる電磁シャントダンパを提案し，簡易モデルによる線形解析を行い振幅低減ができることを示した．本年度は上記ダンパの振幅低減効果の改良を行い，加えて，同ダンパの動作原理をより詳細に明らかにした．以下にそれらの研究の概要を示す．1.電磁シャントダンパの振動振幅低減効果の改良磁石の磁場分布を考慮したうえで，同ダンパを構成する磁石とコイルの最適な形状を導出した．2.電磁シャントダンパの動作原理の解明電磁シャントダンパは磁気ダンパと非常に良く似た構造をしているが，その動作特性は大きく異なる．そのため，電磁シャントダンパの改良のためにも，同ダンパの動作原理を明らかにする必要がある．そこで，電磁ポテンシャルを導入したうえで解析を行った．その結果，同ダンパが回転体に及ぼす力の性質は電磁シャントダンパの導体形状に大きく依存することを示した．