高温超電導テープ線材と永久磁石を適用した磁気浮上型超電導免震装置の浮上力向上

利用高温超导带线和永磁体提高磁悬浮超导隔震装置的悬浮力

基本信息

批准号：
22K04062
负责人：
長崎陽
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04062/
关键词：
超電導免震装置高温超電導テープ線材免震永久磁石浮上力

项目摘要

本研究では、超電導バルク体に比べて設計の自由度が高く大規模化が容易な高温超電導テープ線材および永久磁石を適用したハイブリッド型超電導免震装置の研究開発を行っている。本年度は高温超電導テープ線材の浮上力特性を明らかにする検討を行った。まず、超電導テープ線材1枚の永久磁石レール上における浮上力の測定を行った。その結果、冷却する位置によって変位する際の浮上力の特性が大きく変化することがわかった。これは超電導バルク体の特性やこれまでの解析結果とは異なる特徴であった。超電導体の浮上力は超電導体が経験する磁束密度に依存するため、印加する磁束密度を超電導体表面に対して垂直成分のみ、平行成分のみにした際のそれぞれの浮上力特性を解析によって求め、実験結果と比較を行った。その結果、垂直成分のみを印加した場合の浮上力特性と超電導テープ線材の実験による浮上力特性が一致することがわかった。したがって、超電導テープ線材においては、表面に対して直交する磁束密度が線材の浮上力に大きく影響していることがわかった。これまでの検討では、超電導バルク体内の復元力の分布を解析によって求め、復元力密度が高い箇所に超電導テープ線材を配置することによって超電導免震装置の構成方法を決めていた。しかし、今回の検討によって得られた浮上力特性を考慮していなかった。そこで超電導バルク体表面に直交する磁束密度のみを印加した場合の復元力分布を解析によって求め、これを参考に超電導テープ線材の構成方法を決定し、復元力の測定を行った。その結果、使用する超電導テープ線材量を先行研究と比較して2/3に低減し、超電導体の体積あたりの浮上力効率をこれまでの検討と比較して1.3倍まで向上することが出来た。

在这项研究中，我们正在研究和开发一种使用高温超导带线和永磁体的混合超导隔震装置，该装置具有更高的设计自由度，并且比块状超导体更容易按比例放大。今年，我们进行了一项调查，以明确高温超导带线的悬浮力特性。首先，我们测量了永磁轨道上单根超导带线的悬浮力。结果发现，位移期间的悬浮力的特性根据冷却位置而变化很大。这是与超导块体的特性和之前的分析结果不同的特征。由于超导体的悬浮力取决于超导体所经历的磁通密度，因此我们对仅向超导体表面施加所施加的磁通密度的垂直分量和仅平行分量时的悬浮力特性进行了比较。与实验结果。结果发现，仅施加垂直分量时的悬浮力特性与通过超导带线的实验获得的悬浮力特性相匹配。因此，发现在超导带状导线中，垂直于表面的磁通密度极大地影响导线的悬浮力。以往的研究中，通过分析超导块体内部的恢复力分布，并在恢复力密度较高的区域布置超导带线，确定了构建超导隔震装置的方法。然而，通过这项研究获得的悬浮力特性并未被考虑在内。因此，我们分析了仅施加垂直于超导块体表面的磁通密度时的恢复力分布，以此为参考来确定超导带线的构造方法，并测量了恢复力。结果，超导带线的用量比之前的研究减少了三分之二，超导体单位体积的悬浮力效率比之前的研究提高了1.3倍。