磁気減衰効果を用いた構造物の非接触制振方法の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750185
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 二保 知也 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (60295011)
• Keywords: 磁気減衰振動 / 電磁構造連成現象 / 連成問題 / 連成有限要素解析 / 制振システム / 核融合炉

Research Abstract

変動磁場中の導電性構造物には,構造物の振動と渦電流の相互作用による電磁構造連成振動(磁気減衰振動)が生じる.これまでは,主にこの現象の解析や評価方法についての研究が行なわれてきたが,この磁気減衰効果は構造物の振動制御への応用が可能であると考えられる.そこで,本研究では,磁気減衰効果を用いた構造物の非接触制振方法を確立するために,
1.変動磁場に対する振動特性の解析有限要素法に基づく電磁構造連成解析プログラムにより,定常磁場の強さや変動磁場の周波数などを変化させた解析を行ない,変動磁場中の試験片の振動特性についての検討を行った.また,磁気減衰振動のモデル化を行ない,このモデルを用いて有限要素解析と同様の検討を行った.これらの解析により,制御システムの設計に必要な磁気減衰振動モデルの妥当性を検証した.さらに,変動磁場中の試験片の振動特性は,一般の減衰振動問題とは異なることを示した.
2.変動磁場による加振実験既存の磁気減衰振動実験装置に,新たに作成した変動磁場発生用コイルを組み込み,解析と同様に,変動磁場の周波数などを変化させた実験を行なった.なお,実験では,磁気減衰効果と空気などによる減衰効果が振動に作用するため,実験結果から磁気減衰以外の減衰効果を除去する必要がある.実験結果に基づいて検討を行った結果からも,変動磁場中の振動特性は一般の減衰振動問題とは異なることを示した.
3.制振システムの構築 磁気減衰効果を用いた制振システムを構築するために必要となる各種のパラメータの導出方法についての検討を行った.また,制御系の設計にはブロック線図によるモデルの記述が有効であるため,磁気減衰振動モデルをブロック線図により表し,シミュレーションによりその妥当性を検証した.さらに,解析や実験により得られた変動磁場中の試験片の振動特性に基づいて,磁気減衰効果を用いた制振システムの検討を行なった.

Research Products

• [Publications] Tomoya Niho: "Numerical Instability of Magnetic Damping Problem of Elastic Plate"IEEE Transactions on Magnetics. 36・4. 1373-1376 (2000)
• [Publications] Yoshikazu Tanaka: "Simplified Analysis Method for Vibration of Fusion Reactor Components with Magnetic Damping"Fusion Engineering and Design. 51. 263-271 (2000)
• [Publications] Tomoyoshi Horie: "Stability Analysis of Staggered Methods for Electromagnetic and Structural Coupled Problem"Proceedings of the First Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics. 2. 1335-1340 (2001)