高性能な新しい磁気ダンパのモデル化の研究
Study in Modeling of High Performance Novel Magnetic Damper

磁気ダンパは,ローレンツ力を利用し,接触や空気を必要としないため,高速回転体や宇宙空間の機械の振動を減衰させるのに好適です.しかし,高性能な磁気ダンパは,設計が難しいという問題点があります.本研究室では,様々な高性能磁気ダンパを簡単に設計するモデル化の研究を行っています.これまで,リング磁石や立方体磁石を組み合わせた高性能回転体用磁気ダンパを開発し,減衰比0.25 (減衰係数215 Ns/m)を達成しています.

Since a magnetic damper, utilizing Lorentz force, does not require air and contact, it is ideal for reducing vibrations in devices in outer space or high-speed rotary-machines. But it is difficult to design a high performance magnetic damper. We study in modeling of various kinds of magnetic dampers for easier designs. Ring or cube magnets etc. are combined in the most suitable positions, and a damping ratio of 0.25 (215 Ns/m) is achieved.

本研究の応用分野:回転機械全般の振動対策(例えば,ターボ分子ポンプ,電力貯蔵用フライホイール),精密機械の耐震,防振

平行運動型磁気ダンパモデル化の研究

導体板に対して磁石を面に平行に相対運動させる磁気ダンパを,「平行運動型磁気ダンパ」と呼ぶことにする.本研究室では,平行運動型磁気ダンパのモデル化の研究を行っている.

垂直運動型磁気ダンパモデル化の研究

導体板に対して磁石を面に垂直に相対運動させる磁気ダンパを「垂直運動型磁気ダンパ」と呼ぶことにする.本研究室では,垂直運動型磁気ダンパのモデル化の研究を行っている.

組合せ磁石を用いた高性能磁気ダンパの開発

磁石列の片面に磁界の分布を集中させた「3列ハルバッハ配列磁石磁気ダンパ」や,磁石列の配置を工夫した高性能磁気ダンパの開発を行っている.

3列ハルバッハ配列磁石 3列ハルバッハ配列磁石磁気ダンパ 全体図
3列ハルバッハ配列磁石 3列ハルバッハ配列磁石磁気ダンパ 全体図
3列ハルバッハ配列磁石磁束密度分布
3列ハルバッハ配列磁石磁束密度分布
3列ハルバッハ配列磁石磁気ダンパ 減衰比
3列ハルバッハ配列磁石磁気ダンパ 減衰比

高性能回転体用磁気ダンパの開発

円筒形磁石の磁極の向きを逆向きに組み合わせた回転体用磁気ダンパを開発し,減衰比0.25(減衰係数 215Ns/m)を達成した.今後さらに高性能な回転体用磁気ダンパを開発する.

回転体用磁気ダンパ 組合せ磁石 回転体用磁気ダンパ 全体図
回転体用磁気ダンパ 組合せ磁石 回転体用磁気ダンパ 全体図

強磁性体と組み合わせた高性能磁気ダンパの開発

強磁性体を磁石と組み合わせて磁気ダンパに使うと,安価に減衰性能を高くできるが,非線形な特性を持つ.本研究室では,モデル化の研究と高性能磁気ダンパの開発を行う.

誘導電流の表皮効果を考慮したモデル化の研究

磁石と導体板の相対運動によって発生する誘導電流は,導体板の表面近くを流れる.これを表皮効果と呼ぶ.本研究室では,導体板の板厚の影響を考慮したモデルの研究を行う.

高性能2次元(3次元)振動抑制磁気ダンパの開発

従来の磁気ダンパは,1方向の振動抑制しかできない.本研究室では,2方向(3方向)の振動を低減する磁気ダンパを開発する.