磁気浮上は、リニアモーターカー、フライホイール、高速機械などのシステムですでに採用されています。 今回、デンマーク工科大学の研究者らは、この古い技術に新たなひねりを加え、磁石の近くで同じサイズの別の磁石を回転させるだけで磁石がどのように浮上するのかを説明した。 この異常な効果は、2021年にエレクトロニクス/コンピュータおよびソフトウェアエンジニアのHamdi Ucar氏によって初めて実証され、TU-Denmarkチームは、この効果が物体の非接触取り扱いに悪用されたり、強磁性微粒子を捕捉して操作したりするために使用される可能性があると述べている。
磁気浮上には主に 500 つのタイプがあります。 XNUMX つ目はアクティブ磁気安定化として知られ、制御システムが浮遊物体のバランスを保つために必要な磁力を供給します。 XNUMX つ目は電磁サスペンションと呼ばれるもので、リニアモーターカーで使用されます。 ここで、可動磁石は固定導体に電流を誘導し、可動磁石の速度とともに増加する反発力を生成します。 最後のカテゴリはスピン安定浮遊と呼ばれ、毎分約 XNUMX 回転 (rpm) で回転し、ジャイロ効果のおかげで安定した状態を保つ浮遊磁石を備えています。
ローターとフローター
新しいタイプの浮上には 10 つの磁石が使用されます。 000 つ目は「ローター」と呼ばれ、N 極と S 極が回転軸に対して垂直になるようにモーターに取り付けられ、約 19 rpm の速度で回転します。 TU-Denmark チームの実験では、この磁石は直径 XNUMX mm の球形で、ネオジム-鉄-ホウ素から作られました。
XNUMX 番目の磁石 (「フローター」) はローターの近くに配置され、自動的に回転し始め、ローターが数センチメートル下の空間に浮かぶまでローターに向かって移動します。 フローターはローターと同じ周波数で歳差運動し、その磁化は回転軸の近くでローターの磁石の同様の極に向かう方向に向いています。 乱されると、復元力によって平衡位置に戻ります。
「磁気浮上がこのような比較的単純なシステムで開発されたことは非常に驚くべきことです」と氏は言います。 ラスムス・ビョーク、の物理学者 TU-デンマーク 一緒に研究を主導したのは フレデリック・ラウスト・ドゥルフス & ヨアヒム・マルコ・ヘルマンセン.
直観に反する構成
研究チームは、XNUMXつの磁石間の静磁気相互作用を考慮したコンピューターシミュレーションを使用して、新しいタイプの浮上がジャイロ効果と静磁気双極子間結合の組み合わせによって引き起こされる可能性があることを発見した。
「ある磁石が別の磁石に及ぼす静磁力には、引力と反発力の両方があり得ることは、誰にとっても直感的です」とドゥルフス氏は説明します。 「回転がなければ、自由な磁石が回転するため、力は純粋に引力となり、磁石は互いに衝突します。 新しい磁気浮上システムを特別なものにしているのは、回転自体によってフローターが直観に反する配置、すなわち静磁力がフローターを引き寄せたり反発したりするローターの磁場にほぼ垂直な状態に留まることができることです。」
磁気トラップにより超電導微小球の浮遊と安定が維持される
このプロセスにより、双極子相互作用ポテンシャルにおける空中エネルギーの最小値が得られる、と彼は語ります。 物理学の世界。 この最小値はチームのコンピューターモデリングを使用して明らかにされ、フローターが安定して浮上できるのはここです。
新しいタイプの磁気浮上の応用を現段階で予測するのは難しいが、（ロボットなどによる）物体の非接触ハンドリングは明らかな可能性の一つであると研究者らは述べている。 「他の可能性は、現象がどの程度拡大または縮小できるか、そしてエネルギーコストがどの程度低くなるかによって決まります」とドゥルフス氏は言う。 「これにはさらなる調査が必要です。」
彼らはで彼らの研究を詳述します 物理的レビューを適用.
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- 情報源： https://physicsworld.com/a/new-type-of-magnetic-levitation-makes-its-debut/
