2020年度 磁気浮上と磁気支持工学   Magnetic Levitation and Magnetic Suspension

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開講元
電気電子コース
担当教員名
千葉 明 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
月3-4(Zoom)  木3-4(Zoom)  
クラス
-
科目コード
EEE.P501
単位数
2
開講年度
2020年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
2020年9月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

21世紀初頭より磁気浮上、磁気支持システムが実用化しつつある。JR山梨リニア実験線、名古屋のリニモ、上海のマグレブなどの磁気浮上列車が走行しつつある。一方、半導体製造プロセスではベアリングレスモータポンプによる超純水移送、磁気軸受を伴ったターボ分子ポンプなどが実現している。
本講義では超伝導磁気浮上、高温超伝導、磁気浮上列車などの磁気浮上系と、磁気軸受、ベアリングレスモータなどの磁気支持系について学ぶ。

到達目標

超伝導、高温超伝導、永久磁石、電磁石などの材料、磁気回路について理解する。
超電導磁石を用いた誘導反発磁気浮上方式、高温超伝導を用いた磁気浮上方式、反発型永久磁石磁気浮上方式、吸引型電磁石磁気浮上方式などの構成、原理を理解する。
さらに、マグレブ等の列車、磁気軸受、ベアリングレスモータなどの原理、構成、特長を理解する。

実務経験のある教員等による授業科目等

該当する 実務経験と講義内容との関連(又は実践的教育内容)
担当教員は磁気浮上、磁気支持の実務経験が豊富である。すなわち、30年以上にわたり、磁気浮上して回転するベアリングレスモータの研究を行い、数々の試作機を製作してきた。世界ではじめてのベアリングレスモータを試作した実務経験がある。

キーワード

マグレブ、磁気支持、磁気浮上、磁気軸受、ベアリングレスモータ

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

講義概要、今日の磁気浮上のデモ、あるいは、今日のビデオ、講義、演習レポート

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 01. この講義の教育内容 目標、成績評価方法・基準を説明。講義担当のオフィスアワーを説明。磁気軸受とベアリングレスモータのイントロ。磁気浮上のデモ。
第2回 02.ベアリングレスモータの応用例 テキスト21章に基づき、ベアリングレスモータの応用を紹介する。なぜ、この応用が磁気浮上磁気支持が必要なのか,どのような効果があるのか。磁気浮上のデモも行う。
第3回 03. 磁気回路の解析 簡単な磁気回路とその解析、電磁力、非線形性, 磁束密度、磁気抵抗、起磁力、磁束鎖交数
第4回 04. 永久磁石の磁気回路解析 BHカーブ、永久磁石の種類、等価回路、磁気回路解析、吸引力
第5回 05. ラジアル磁気軸受 構造、原理、電流、起磁力、等価回路、電磁力解析
第6回 06. 磁気軸受のモデル化 力と電流の関係、線形化、不平衡吸引力、ブロック線図
第7回 07. 磁気軸受の制御系の必要条件 磁気支持系の不安定性と、フィードバックコントローラの原理、設計
第8回 08. 磁気支持系のコントローラのパラメータと磁気軸受の応答 パラメータと応答、外乱力の抑制と変位、積分制御
第9回 09. パワーエレクトロニクスとベアリングレスモータイントロ。 パワエレ ベアレス
第10回 10 課題解決 report
第11回 11 山梨磁気浮上列車 構造、超電導コイル、推進コイル、浮上コイル、試験運転、ビデオ、写真、組み立て、最新情報
第12回 12 リニモ、HSST 構造、特質、歴史、低速磁気浮上列車の推進、磁気浮上、電磁力発生原理、フィードバック制御システム。
第13回 13 トランスラピッド磁気浮上列車 構造、高速鉄道、推進原理、電力供給方法、磁気浮上、上海マグレブ、ビデオ、状況
第14回 14 その他のマグレブ 宮崎のマグレブシステムの構造、推進、磁気浮上原理、その他のマグレブの構造原理。

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

x

参考書、講義資料等

配布

成績評価の基準及び方法

授業中レポート60%、課外レポート20%,期末試験20%

関連する科目

  • EEE.P301 : 電気機器工学
  • EEE.P311 : パワーエレクトロニクス

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

電気機器学、パワーエレクトロニクスの基礎を習得していることが望ましい。

その他

ハンドブックアプリを使用して演習を行います。スマホ、PC、タブレットなどを持参ください。

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