高温超電導マルチバルク軸受システムにおける浮上弾性ロータの非線形ダイナミクス

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650258
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 杉浦 壽彦 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (70265932)
• Keywords: 超電導浮上 / 非線形結合 / 電磁力 / 連成振動

Research Abstract

電力貯蔵用フライホイールなどへの応用が期待される高温超電導磁気浮上系は,非接触で安定に浮上する低減衰系であることから,回転運動や電磁力に起因する非線形性の影響が現れやすい.本研究では,まず超電導体バルク材1個と磁石1個で構成された浮上系に生じる動力学現象として,回転する磁石の共振点通過現象,および超電導材を上下加振した場合の浮上磁石の自転現象に着目し,解析および実験を行って,これらが非線形性に起因する現象であることを明らかにした.
つぎに,先述のような応用システムをモデル化したものとして,磁石と超電導体が電磁気的に複数結合した連鎖系を考えた.この連鎖系は浮上磁石の非線形相互結合による複雑な協同的現象を生じ得る.このような多自由度システムの運動の時系列データを解析する手法の一つとして,proper orthogonal decomposition(POD)が非線形動力学の分野で注目されている.本研究では,高温超電導磁気浮上連鎖系の動力学現象について,実験および数値解析により得られた運動の時系列データにPODを適用し,その有効性を調べた.特に,9自由度系で一端を周期的に加振する場合について数値解析を行った結果によれば,加振振幅が大きいとき,振動のスペクトル分布が広帯域化する.これは加振振幅の変化に伴う運動の質的変化が電磁力の非線形性に起因して生じているためと考えられる.このときの運動の空間的な相関はスペクトル分析から特定するのは困難であるが,PODの適用によれば,空間的相関は固有モード1の傾向を示し,線形の場合に予測される固有モードとは全く異なることが明らかになった.以上のように,高温超電導磁気浮上連鎖系の非線形動力学現象の分析に,PODが有効であることを確認した.

Research Products

• [Publications] 黒田 賢一(他2名): "高温超電導磁気軸受で支持された回転体の共振点通過現象"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2001 CD-ROM論文集. No.01-5. (2001)
• [Publications] 杉浦 壽彦(他1名): "上下動する高温超電導磁気浮上系に生じる自転現象"電気学会リニアドライブ研究会資料. LD-01-111. 23-27 (2001)