柔構造磁気浮上系における非線形時空振動伝搬のパワーエレクトロニクス技術による抑制

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650276
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 引原 隆士 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70198985)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長谷川 義孝 京都大学, 工学研究科, 助手 (40303862) ; 上田 よし亮 京都大学, 工学研究科, 教授 (00025959)
• Keywords: 磁気浮上 / 柔構造 / パワーエレクトロニクス / 振動伝搬 / 節 / 非線形振動 / 初期値領域 / 振動抑制

Research Abstract

1. 柔構造磁気弾性系における非線形時空伝搬のモデルに基づく数値解析
柔構造磁気浮上系は指示部が非接触であるため,様々な振動モードが減衰せずに顕在化する.中でも柔構造体の空間分布において節を持つ振動モードは,浮上体を支持する上で難しい空間分布となる場合がある.そこで,まず対象とする磁気弾性結合系のダイナミクスに着目したモデル化を行い,以下のような成果を得た.
数式モデルの導出: これまでに実験を行ってきた磁気弾性結合系の実験データに基づき,システムの数式モデルを導出した.これは,従来偏微分系で記述されていたシステムを磁極周期を単位とする空間離散化を行うことにより,連立常微分方程式系で記述したものである.
節の移動と引力圏構造: 導出した数式モデルに基づき,システムには様々な安定,不安定波動解が共存することを示した.
その結果,節を持つ不安定な解は空間的に節の移動を引き起こし,その結果節が磁極をすり抜けるというこれまで経験的に知られていた現象の発生機構を,数値計算に基づき明らかにした.
2. パワーエレクトロニクス技術の適用による実験システムの構築に関する研究
現実の磁気浮上系の振動制御は電磁石の電源を制御することにつきる.しかしながらこれまでインバータ,コンバータ等の制御型電源の出力電流波形に含まれる高調波が電磁力を介して,浮上体の振動にどのように影響するかが検討されることはなかった.そのためまず簡易実験システムを構成し,スイッチング電源による電磁力の変化を実測し,その柔構造体に与える不安定振動モードを実験的に明らかにしている,
実験システムの製作: 現時点では,電磁石-永久磁石・カンチレバー複合系においてインバータ電源が誘導する振動モードを検証している.現在,研究は継続中である.
計測・制御システムの設計: 電磁石設置位量と測定位置のずれによる空間的な振動伝搬に対する電磁力の制御遅れをなくすため,電磁石に位置センサの機能を付加することを試みている.在,研究は継続中である.

Research Products

• [Publications] 引原,古中,上田: "コンバータ回路出力に現れる分岐とカオス現象の一考察" 電子情報通信学会 信学技報. NLP98-2. 9-16 (1998)
• [Publications] 引原,鳥居,上田: "磁気弾性系における波動解の伝搬特性を用いた解析" 電子情報通信学会 信学技報. NLP98-64. 1-8 (1998)
• [Publications] 引原,鳥居,上田: "磁気弾性結合系に生じる波動解の引力圏構造" 電子情報通信学会 信学技報. NLP98-75. 41-48 (1998)
• [Publications] 引原: "磁気浮上系における非線形技術" 電気学会論文誌産業応用部門誌. 119-D(3). 279-281 (1999)
• [Publications] 井上,山本,潮,引原: "弾性ロータ系における共振点通過の一方法" 電子情報通信学会 信学技報. NLP98-76. 49-56 (1998)