高温超電導無制御安定化浮上電力貯蔵フライホイールの開発と動的非線形解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650244
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 長屋 幸助 群馬大学, 工学部, 教授 (70007186)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 岩範 群馬大学, 工学部, 助手 (80292621)
• Keywords: 高温超電導浮上 / 電力貯蔵フライホール / 磁気ダンパ / 共振乗り越し / 無制御 / 非線形 / 非接触浮上 / 高速回転

Research Abstract

高温超電導体を下部のクライオスタットに置き、円盤状磁石をフライホイール軸下端に配置して、軸を鉛直に浮かせ、軸上端を2個の固定永久磁石と軸に取り付けられた環状永久磁石を用いて非接触に安定に浮上させることに成功した。このシステムは基本的に永久磁石の軸方向不安定力を高温超電導体のピン止め力でキャンセルすることで、永久磁石を使っているにもかかわらず、安定な浮上を実現したものである。ついで、4極永久磁石と4極コイルよる成るダンパを試作し、共振乗り越しを行ったところ、大きな効果が得られないことが分かった。そこで、新たに、浮上磁石の間に4極コイルを設置する方式のコイルダンパを試作し、軸下端と軸上端の浮上磁石の位置に設置した。このとき、軸の振動は円形状に巻いたコイルからセンシングした。コイルに発生する電圧は軸の振動速度に比例するので、この信号をコイルダンパにフィードバックすることで、大きな減衰を与えることができ、共振点の振幅を制御することができる。本システムは基本的に無制御安定で浮上するので、位置を計測する変位センサーが必要なく、簡単なコイル(センサーレスと同様)で速度をセンシングして振動を制御することができた。本ダンパが無い場合は、一次共振点を乗り越すことが不可能であったが、本コイルダンパの使用で共振点の変位を無制御時の1/20以下に抑制でき、共振乗り越しを容易に行うことができた。また、共振前と共振後はとくに制御の必要は無く、安定した定常回転を得ることができた。

Research Products

• [Publications] K.Nagaya, T.Suzuki外2名: "Permanent magnet pulse motor with high temperature superconducting levitation"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. Vol.11 No.4. 4109-4115 (2001)
• [Publications] 長屋幸助, 鈴木孝明, 高橋則昭, 小林洋之: "8極磁石とコイルよりなる高温超電導モータの開発"日本AEM学会誌. Vol.9 No.4. 480-488 (2001)