自立型分散電源システムに適用する超伝導フライホイールの高性能化に関する基礎研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760199
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 津田 理 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10267411)
• Keywords: 超伝導フライホイール / 超伝導バルク体 / 超伝導磁気軸受け / YBCO / 磁気剛性 / 磁気浮上 / エネルギー貯蔵 / 分散電源

Research Abstract

本年度は、研究実施計画に基づき、主に下記の2項目について検討を行った。
1.超伝導バルク体と永久磁石で構成される簡易型浮上回転システムの製作および浮上安定性(剛性)の評価
本年度は、前年度の実験で高磁気剛性を示した磁極配置(同極を対向させる配置)を取り上げ、超伝導バルク体を浮上させた状態で、永久磁石をモーターを用いて回転させた場合の、超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性の評価を行った。その結果、変位に対する復元力の最大値は、異極を対向させた場合よりも小さかったものの、着磁位置(初期位置)付近での磁気剛性は大きく、高速回転時においてより安定に回転することが確認された。フライホイールでは、バルク体と永久磁石間の相対位置が一定の状態で回転することになるため、着磁位置(初期位置)付近での磁気剛性が重要となり、従来型の様に、バルク体の片側のみ永久磁石を配置するよりも、バルク体の両サイドに、同極が対向する様に配置する方がより高安定な回転を実現できることがわかった。
2.数値解析による超伝導バルク体と永久磁石の相対的大きさと浮上安定性(剛性)の関係の評価
これまでに、安定性を支配する超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性は、両者の相対的な大きさに強く依存することを確認している。そこで、これまでに構築してきた磁気剛性の簡易的評価方法ならびに数値解析コードを用いて、超伝導バルク体と永久磁石の相対的な大きさが、超伝導バルク体と永久磁石間の磁気剛性に及ぼす影響について検討した。その結果、バルク体が永久磁石よりも小さい場合は、永久磁石の配置の違いが着磁位置付近での磁気剛性に及ぼす影響が小さいものの、バルク体よりも永久磁石が大きい場合は、永久磁石が大きくなるにつれて、磁気剛性の磁極配置依存性が強くなり、同極を対向させる効果が顕著になることを確認した。