2015 Fiscal Year Annual Research Report
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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14J05329
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
佐々木 暢彦 慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 超電導磁気浮上 / 非線形振動 / 電磁シャントダンパ / 制振 / 電気機械連成 / 回転体動力学 / 電磁誘導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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することが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．昨年度末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実験的検証および改良を行った．また，回転体の復元力に異方性がある系についても同様に研究を行った．以下にそれらの研究の概要を記す．
1. 電磁シャントダンパの振動振幅低減効果の実験的検証および改良
ダンパが回転体の振動振幅を低減できることを実験により示した．また，支配方程式を無次元化し，調和バランス法を用いて解析を行うことで，性能にかかわるパラメータを明らかにした．さらに，ダンパに設置された磁石の磁場分布を考慮したうえでモデリングを再検討し，その結果，ダンパの性能を向上させることができた．
2. 回転体の復元力に異方性がある系についてのダンパの適用
回転体の復元力に異方性がある系についてダンパが有効であるかどうかを調べ，その結果，異方性がない系と同様に主共振の振幅が低減されることを解析および実験により明らかにした．また，回転体の復元力に異方性がある場合，超電導体の電磁力の非線形性と相まって，非線形振動の一種である分数調波振動が発生することが知られているが，分数調波振動に対してダンパが有効であることを数値計算により示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初に提出した計画通り，回転体を非接触で低減できる装置を提案し，その効果を実証することができた．改良の余地はあるもののおおむね順調だといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度得られた知見をもとに，さらなる改良を行っていく予定である．具体的には，電磁シャントダンパのコイルの巻き方，磁石の形状の最適化を行い，振動振幅低減効果を調べていく．
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Research Products
(4 results)
