JP5225949B2 - 超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置 - Google Patents
超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5225949B2 JP5225949B2 JP2009184158A JP2009184158A JP5225949B2 JP 5225949 B2 JP5225949 B2 JP 5225949B2 JP 2009184158 A JP2009184158 A JP 2009184158A JP 2009184158 A JP2009184158 A JP 2009184158A JP 5225949 B2 JP5225949 B2 JP 5225949B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting magnet
- magnetic field
- coil
- excitation
- magnet magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 title claims description 30
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims description 28
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
本発明は、超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置に係り、特に超電導磁石磁場を利用した地上コイルのモールド材の電磁加振疲労試験装置に関するものである。
従来、超電導磁気浮上式鉄道における地上コイルは、雨風にさらされる屋外に配置されるとともに、超電導磁石を搭載した高速列車通過時の電磁加振を受ける環境におかれている（特許文献１，２参照）。
Ｆａｃｔｏｒｙ Ｍａｒｔ Ｊａｐａｎ ホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆａ−ｍａｒｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｎｓｔｒｏｎ／０３．ｈｔｍｌ）
上記したように、長期の屋外使用が前提となる超電導磁気浮上式鉄道の地上コイルにとって、その地上コイルを支持すべきモールド材の強度評価は極めて重要であり、実機の機械的・電気的信頼性を如何にして立証するかが当面の重要な課題である。特に、高周波での加振環境は超電導磁気浮上式鉄道に固有であり、粘弾性挙動を示すモールド材としての高分子材料の疲労強度における周波数依存性の検証は、かかる地上コイルの強度設計に不可欠である。
一方、現在一般的に用いられている材料疲労試験装置としては、以下のようなものがある。
（１）ボールドウィンタイプ
不平衡振子を等速回転することにより遠心力を発生させ、左右の分力を板バネで拘束し上下力のみを利用した荷重一定平面曲げ疲労試験機である。
（１）ボールドウィンタイプ
不平衡振子を等速回転することにより遠心力を発生させ、左右の分力を板バネで拘束し上下力のみを利用した荷重一定平面曲げ疲労試験機である。
従来の加振周波数は３０Ｈｚ固定であり、試験周波数が変えられない。そのため、１００Ｈｚへの改造が試みられているが、構成部材が共振域の振動加速度に耐えられず、加振周波数を１００Ｈｚに変更することはこの種の疲労試験機では実現できる見通しがない。
（２）油圧タイプ
駆動源に油圧を利用した疲労試験機で、比較的大きな荷重が出力できる反面、樹脂片のように弾性率の小さい材料では、高周波での変位が追随しないため、高周波では高い応力が加えられない。
（３）リニアモータ駆動タイプ
駆動源にリニアモータを利用した電動疲労試験機であり、原理上高周波が出力し易いが、樹脂片のように弾性率の小さい材料では、油圧タイプと同様に高周波での変位が追随せず、高周波では高い応力を加えることができない（上記非特許文献１参照）。
（２）油圧タイプ
駆動源に油圧を利用した疲労試験機で、比較的大きな荷重が出力できる反面、樹脂片のように弾性率の小さい材料では、高周波での変位が追随しないため、高周波では高い応力が加えられない。
（３）リニアモータ駆動タイプ
駆動源にリニアモータを利用した電動疲労試験機であり、原理上高周波が出力し易いが、樹脂片のように弾性率の小さい材料では、油圧タイプと同様に高周波での変位が追随せず、高周波では高い応力を加えることができない（上記非特許文献１参照）。
本発明は、上記状況に鑑みて、超電導磁気浮上式鉄道の地上コイルのモールド材を対象に、任意の周波数での加振が可能な超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置において、試験片の両側に配置されるリンク機構を有する試験片加振用治具と、前記リンク機構に連結され、鉄芯を有する加振用コイルと、この加振用コイルに接続されるインバータ電源と、前記加振用コイルに対向するように配置される超電導磁石とを具備し、前記加振用コイルに前記インバータ電源から直流電流を通電することによって、前記鉄芯に対する前記超電導磁石による吸引力を補正することを特徴とする。
〔１〕超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置において、試験片の両側に配置されるリンク機構を有する試験片加振用治具と、前記リンク機構に連結され、鉄芯を有する加振用コイルと、この加振用コイルに接続されるインバータ電源と、前記加振用コイルに対向するように配置される超電導磁石とを具備し、前記加振用コイルに前記インバータ電源から直流電流を通電することによって、前記鉄芯に対する前記超電導磁石による吸引力を補正することを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置において、前記インバータ電源により前記加振用コイルの加振周波数を任意に選定するようにしたことを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置において、前記インバータ電源では交流電流と直流電流とを組み合わせて、前記試験片の各種の加振条件を設定できるようにしたことを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置において、前記インバータ電源では交流電流と直流電流とを組み合わせて、前記試験片の各種の加振条件を設定できるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、
（１）インバータ電源により任意の周波数・負荷が直接加振用コイルに加えられるため、幅広い条件で疲労試験が可能となる。
（２）試験片加振用治具の固定方法を工夫することにより、複数の疲労試験を同時に実行することが可能となる。
（３）加振用コイルへの通電電流として、交流電流に直流電流を組み合わせることにより、（Ａ）完全両振り、（Ｂ）部分両振り、（Ｃ）完全片振り、（Ｄ）部分片振りが自由に設定できる。
（１）インバータ電源により任意の周波数・負荷が直接加振用コイルに加えられるため、幅広い条件で疲労試験が可能となる。
（２）試験片加振用治具の固定方法を工夫することにより、複数の疲労試験を同時に実行することが可能となる。
（３）加振用コイルへの通電電流として、交流電流に直流電流を組み合わせることにより、（Ａ）完全両振り、（Ｂ）部分両振り、（Ｃ）完全片振り、（Ｄ）部分片振りが自由に設定できる。
本発明の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置は、試験片の両側に配置されるリンク機構を有する試験片加振用治具と、前記リンク機構に連結され、鉄芯を有する加振用コイルと、この加振用コイルに接続されるインバータ電源と、前記加振用コイルに対向するように配置される超電導磁石とを具備し、前記加振用コイルに前記インバータ電源から直流電流を通電することによって、前記鉄芯に対する前記超電導磁石による吸引力を補正する。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置の構成図であり、図１（ａ）はその駆動部を超電導磁石側から見た図、図１（ｂ）はその全体構成を示す模式図である。
これらの図において、１は試験片、２は試験片１の両側に配置されるリンク機構３を有する試験片加振用治具、４はバネ支持構造、５は鉄芯、６はリンク機構３に連結される加振用コイル、７は加振用コイル６に接続されるインバータ電源、８は超電導磁石である。
図１は本発明の実施例を示す超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置の構成図であり、図１（ａ）はその駆動部を超電導磁石側から見た図、図１（ｂ）はその全体構成を示す模式図である。
これらの図において、１は試験片、２は試験片１の両側に配置されるリンク機構３を有する試験片加振用治具、４はバネ支持構造、５は鉄芯、６はリンク機構３に連結される加振用コイル、７は加振用コイル６に接続されるインバータ電源、８は超電導磁石である。
加振用コイル６は超電導磁石８の作る強力な平行磁場を利用し、外部からの通電により加振されるが、加振用にインバータ電源７を接続するようにしたので、加振周波数を任意に選定することができる。また、鉄芯５を有する加振用コイル６にインバータ電源７から直流電流を通電することで、鉄芯５に対する超電導磁石８による吸引力を補正することができる。
更に、インバータ電源７によって通電する電流の組み合わせにより、試験片１に対する各種の加振条件を設定することができる。
図２は、その超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置による試験片の加振条件を示す図であり、Ａは完全両振り、Ｂは完全片振り、Ｃは部分両振り、Ｄは部分片振りを示している。
図２は、その超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置による試験片の加振条件を示す図であり、Ａは完全両振り、Ｂは完全片振り、Ｃは部分両振り、Ｄは部分片振りを示している。
インバータ電源７は交流電流と直流電流の組み合わせが可能であり、その組み合わせにより試験片１に各種の加振条件を設定することができる。
図２にＡで示す完全両振りの場合は、加振用コイル６へ交流電流のみを印加することにより、ゼロを中心としてその両側で加振する。
図２にＢで示す完全片振りの場合は、直流電流でバイアスをかけて中心を偏倚させ、最大値または最小値がゼロとなるよう片側でのみ加振する。
図２にＡで示す完全両振りの場合は、加振用コイル６へ交流電流のみを印加することにより、ゼロを中心としてその両側で加振する。
図２にＢで示す完全片振りの場合は、直流電流でバイアスをかけて中心を偏倚させ、最大値または最小値がゼロとなるよう片側でのみ加振する。
図２にＣで示す部分両振りの場合は、交流電流による両振りに小さめの直流電流を重畳することにより偏倚させ、かつゼロ点とクロスする条件で加振する。
図２にＤで示す部分片振りの場合は、交流電流による両振りに大きめの直流電流を重畳し、ゼロ点とクロスしない条件で加振する。
ただし、上記の加振条件の設定に際しては、加振用コイルの鉄芯と超電導磁石との間の吸引力を補正するために直流でバイアスをかけ、予め同等の反発力を与えておく必要がある。
図２にＤで示す部分片振りの場合は、交流電流による両振りに大きめの直流電流を重畳し、ゼロ点とクロスしない条件で加振する。
ただし、上記の加振条件の設定に際しては、加振用コイルの鉄芯と超電導磁石との間の吸引力を補正するために直流でバイアスをかけ、予め同等の反発力を与えておく必要がある。
このように、インバータ電源７によって印加される交流電流と直流電流の組み合わせにより、試験片１の各種の加振条件を設定することができる。
図３は本発明の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置を示す模式図であり、図３（ａ）はその全体構成図、図３（ｂ）はその断面構成図である。
これらの図において、加振用コイル取付架台１１には試験片加振用治具１２を配置し、この試験片加振用治具１２に連結された加振用コイル６にはインバータ電源１３を接続する。また、試験片加振用治具１２に対向するように超電導磁石１４を配置する。これにより超電導磁石１４の中央部の強力な平行磁場を試験片加振用治具１２に印加することができる。なお、試験片加振用治具１２と超電導磁石１４との間にアルミニウム遮蔽板１５を配置するようにしてもよい。
図３は本発明の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置を示す模式図であり、図３（ａ）はその全体構成図、図３（ｂ）はその断面構成図である。
これらの図において、加振用コイル取付架台１１には試験片加振用治具１２を配置し、この試験片加振用治具１２に連結された加振用コイル６にはインバータ電源１３を接続する。また、試験片加振用治具１２に対向するように超電導磁石１４を配置する。これにより超電導磁石１４の中央部の強力な平行磁場を試験片加振用治具１２に印加することができる。なお、試験片加振用治具１２と超電導磁石１４との間にアルミニウム遮蔽板１５を配置するようにしてもよい。
このように構成された加振用コイル６にインバータ電源１３による任意の電流・周波数を印加することにより、疲労試験時の駆動源とする。
因みに、図３では超電導磁石１４に対向する加振用コイル取付架台１１に３組の試験片加振用治具１２を配置し、３体の疲労試験が同時に行えるようにした。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
因みに、図３では超電導磁石１４に対向する加振用コイル取付架台１１に３組の試験片加振用治具１２を配置し、３体の疲労試験が同時に行えるようにした。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置は、任意の周波数での加振が可能な疲労試験装置として利用可能である。
１ 試験片
２，１２ 試験片加振用治具
３ リンク機構
４ バネ支持構造
５ 鉄芯
６ 加振用コイル
７，１３ インバータ電源
８，１４ 超電導磁石
１１ 加振用コイル取付架台
１５ アルミニウム遮蔽板
２，１２ 試験片加振用治具
３ リンク機構
４ バネ支持構造
５ 鉄芯
６ 加振用コイル
７，１３ インバータ電源
８，１４ 超電導磁石
１１ 加振用コイル取付架台
１５ アルミニウム遮蔽板
Claims (3)
- 試験片の両側に配置されるリンク機構を有する試験片加振用治具と、前記リンク機構に連結され、鉄芯を有する加振用コイルと、該加振用コイルに接続されるインバータ電源と、前記加振用コイルに対向するように配置される超電導磁石とを具備し、前記加振用コイルに前記インバータ電源から直流電流を通電することによって、前記鉄芯に対する前記超電導磁石による吸引力を補正することを特徴とする超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置。
- 請求項１記載の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置において、前記インバータ電源により前記加振用コイルの加振周波数を任意に選定するようにしたことを特徴とする超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置。
- 請求項１記載の超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置において、前記インバータ電源では交流電流と直流電流とを組み合わせて、前記試験片の各種の加振条件を設定できるようにしたことを特徴とする超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009184158A JP5225949B2 (ja) | 2009-08-07 | 2009-08-07 | 超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009184158A JP5225949B2 (ja) | 2009-08-07 | 2009-08-07 | 超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011038816A JP2011038816A (ja) | 2011-02-24 |
| JP5225949B2 true JP5225949B2 (ja) | 2013-07-03 |
Family
ID=43766760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009184158A Expired - Fee Related JP5225949B2 (ja) | 2009-08-07 | 2009-08-07 | 超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5225949B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017000395A1 (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | 河海大学 | 电磁式多轴疲劳试验机 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113495236B (zh) * | 2020-04-07 | 2024-06-11 | 中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院） | 有背景磁场的超导磁体振动试验系统 |
| CN112539991A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-23 | 贵州天义电器有限责任公司 | 一种模拟簧片弹性疲劳试验装置 |
| KR102607822B1 (ko) * | 2021-11-09 | 2023-11-30 | 창원대학교 산학협력단 | 풍력발전기용 초전도코일 반복하중 시험 장치 및 시험 방법 |
| CN115290281B (zh) * | 2022-09-05 | 2023-10-27 | 中车长春轨道客车股份有限公司 | 一种超导磁体的测试方法、系统及处理器组件 |
| CN115688441B (zh) * | 2022-11-04 | 2024-04-09 | 中车长春轨道客车股份有限公司 | 电动悬浮列车高温超导磁体耐冲击设计方法和装置 |
| CN119470116B (zh) * | 2024-11-11 | 2025-08-22 | 杭州电子科技大学 | 基于磁流变的电磁驱动复合微动疲劳测试装置及方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1140413A (ja) * | 1997-07-22 | 1999-02-12 | Shimadzu Corp | 動電形アクチュエータおよび材料試験機 |
| JP3732735B2 (ja) * | 2000-11-14 | 2006-01-11 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 地上コイル電磁加振試験装置 |
| JP2003247923A (ja) * | 2002-02-25 | 2003-09-05 | Japan Tobacco Inc | 材料試験機 |
-
2009
- 2009-08-07 JP JP2009184158A patent/JP5225949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017000395A1 (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | 河海大学 | 电磁式多轴疲劳试验机 |
| US10018544B2 (en) | 2015-07-01 | 2018-07-10 | Hohai University | Electromagnetic multiaxial fatigue testing machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011038816A (ja) | 2011-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5275940B2 (ja) | 動電型振動発生装置を用いた周波数可変疲労試験装置 | |
| JP5225949B2 (ja) | 超電導磁石磁場を利用した電磁加振疲労試験装置 | |
| JP5645179B2 (ja) | 発電素子 | |
| JP6329362B2 (ja) | 動電式モード試験インパクタシステムおよび方法 | |
| JP5917384B2 (ja) | 超電導磁気浮上式鉄道用地上コイルの動的耐久性試験方法 | |
| ATE376192T1 (de) | Bilderzeugung durch magnetische resonanz | |
| CN103607092B (zh) | 一种电磁式振动发电机 | |
| US20220085271A1 (en) | Power generation element and power generation apparatus | |
| Kimpara et al. | On the cross coupling effects in structural response of switched reluctance motor drives | |
| JP2009296734A (ja) | 振動発電機 | |
| US20020005069A1 (en) | Six degree of freedom magnetically levitated vibration table | |
| JP7504624B2 (ja) | 発電素子、及び発電素子を用いた装置 | |
| WO2008138278A3 (en) | Electromagnetic vibratory generator for low frequencies of vibrations | |
| WO2015162988A1 (ja) | 発電装置 | |
| JP2020078175A (ja) | 発電装置 | |
| CN206246580U (zh) | 磁阻式电磁主动吸振器 | |
| CN204993014U (zh) | 一种磁悬浮马达 | |
| CN205491110U (zh) | 一种动铁式振动器 | |
| Frank | Two-axis electrodynamic micropositioning devices | |
| Bertini et al. | Design and optimization of a compact high-frequency electromagnetic shaker | |
| JP2023108946A (ja) | 発電素子、および発電素子を用いた発電装置 | |
| CN107433258B (zh) | 无铁芯直线电机谐振激振器 | |
| KR101085461B1 (ko) | 이종 탄성부재를 이용한 소형 액츄에이터 장치 | |
| Hong et al. | Development of thrust force 6 kN class transverse flux linear motor with synchronous control for direct drive applications | |
| Ueno et al. | Two-DOF micro magnetostrictive bending actuator for wobbling motion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111108 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121121 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121218 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130131 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130312 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130313 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5225949 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |