Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

超電導 / 磁気浮上 / 電磁誘導 / ダンピング / シミュレーション / 走行特性 / アクティブダンパ / パッシブダンパ

本研究は、電磁誘導型の超電導磁気浮上システムにおける磁気ダンピングの動的な特性を数値シミュレーションにより明らかにし、走行特性や乗り心地への影響を解析することを目的とし、基本的な浮上システム構成でのダンピング特性を詳細に解析するとともに、ダンピング特性改善のためのパッシブダンパコイルおよびアクティブダンパコイルの設置の可能性とその特性の解析、台車モデルによる走行シミュレーションを行ってきた。
1.走行シミュレーション:本研究グループにおいて開発してきた解析プログラムを用いて、6自由度の超電導磁気浮上台車運動のシミュレーションを行い、直線走行に加え、曲線走行、複数台車、クエンチ時の台車運動など様々な条件下での走行特性の解析を行った。その結果、台車モデル下での運動の全容をほぼ明らかにすることができた。台車の回転運動は走行特性を検討する上で極めて重要であることが明らかになった。また、機械ダンパの走行への影響についても基本的な特性を得ることができた。
2.ダンピング機構の解明:ダンピング機構の詳細を明らかにするために、上下振動に限定し、エネルギー収支に着目した解析を行い、電磁力や誘導電流の波形、コイル抵抗・インダクタンスの値などとダンピングの間の関係を明確にした。
3.パッシブダンパの検討:ダンピング特性を電磁的に改善するための方法として、短絡コイルの車両側への設置を考え、具体的にその位置、大きさなどがダンピングにどのように影響するかを検討した。
4.アクティブダンパの検討:さらに、ダンパコイルの電流を積極的に制御するアクティブダンパの効果を検討し、パッシブコイル以上にダンピング特性の改善が可能であることを示し、具体的な形状、位置等について一つのモデルを提案した。

多剛体運動解析(マルチボディ) / 磁気浮上 / 磁気浮上式鉄道 / 並列計算 / 磁気ダンピング / リニアモータ / シミュレーション / 車輌運動 / 超電導

48字×17行=816字(11ポイントフォントの時)
電磁力を用いて物体を浮上・案内・推進するシステムは、リニアモータカ-をはじめ、工場内搬送、電磁プロセシング、自動化機器などの広い分野で使用されている。このようなシステムでは駆動される物体が軌道と接していない上に、加えられる電磁力が能動的にまたは受動的にその軌道に対する配置に関係して与えられるために、その運動の解析が理論的には困難かつ複雑で、シミュレーションによらざるをえない。本研究では多数の軌道に沿って動く移動座標枠を使って制御された多剛体の運動をフレキシブルかつ相互作用が明確な形でモデル化するとともに、(1)多剛体の機械運動(2)運動の場に生ずる電磁現象(3)自由運動する物体の制御の三つの解析計算要素を連成させる構成のワークステーション上で働く汎用プログラムを開発した。このプログラムはアニメーションとも連成可能で、使用者に物体の運動の様子を理解させたり、電磁コイルの配置の影響を把握するのを容易にしている。
さらに、これを用いて超電導磁気浮上鉄道車輌および常電導磁気浮上鉄道車輌の走行特性を解析し、曲線部走行時の振舞いや振動・動揺のダンピング機構の解明とそれらを改善するダンピング手法の効果の算定などその設計に役立つ知見を得た。
このプログラムでは軌道に沿ったコイルの幾何学的な配置を入力する部分が労力を要し、軌道系上の変更をした解析を繰り返すのは容易ではない。そこで、このようなソフトウェアの利用者からみた見通しをよくしてプログラムの負担を軽減するように、超並列計算機の機能を模擬したPIM-Parallel Inference Machineを用いたシミュレーション手法をも研究し、その多重化されたセル構造のプログラミングの特徴を活かす方法について検討し、その将来性をも明らかにしている。

【研究分担者】
田村穣	東京大学	大学院・工学系研究科	助手	(Kakenデータベース)
正田英介	東京大学	大学院・工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
田村穣	東京大学	大学院・工学系研究科	助手	(Kakenデータベース)
大崎博之	東京大学	大学院・工学系研究科	助教授	(Kakenデータベース)