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高山 佳久(たかやま よしひさ) データ更新日:2018.05.21

助教 /  工学研究院 機械工学部門 力学システム講座


主な研究テーマ
回転体用高性能磁気ダンパの開発
キーワード:磁気ダンパ,渦電流,ローレンツ力,レンツの法則,減衰比
2016.04.
垂直運動型磁気ダンパモデル化の研究
キーワード:磁気ダンパ,渦電流ダンパ,ファラデーの電磁誘導則, 誘導電流,ダンピング
2012.04.
平行運動型磁気ダンパモデル化の研究
キーワード:磁気ダンパ,渦電流ダンパ,ファラデーの電磁誘導則, 誘導電流,ダンピング
2013.04.
組合せ磁石を使った回転体用高性能磁気ダンパ
キーワード:磁気ダンパ,渦電流,ローレンツ力,レンツの法則,減衰比
2007.04~2010.07.
磁気ダンパによる回転体の不安定振動
キーワード:磁気ダンパ,不安定振動,回転体の振動
1993.04~2004.08.
研究業績
主要原著論文
1. 山根甲彰, 高山 佳久, 雉本 信哉, 石川 諭, 表皮効果を考慮した導体円板とリ ング型磁石から構成された垂直運動型磁気ダンパのモデル化, 日本機械学会論文集, http://dx.doi.org/10.1299/kikaic.78.1691, 82, 837, 1-16, http://dx.doi.org/10.1299/kikaic.78.1691, 2016.01, A magnetic damper composed of a permanent magnet and a conducing plate has the advantage that the magnetic damper can generate a damping force woth no physically contact.The conducting plate needs to be thickened in or-der to obtain a stronger magnetic damping force,since the magnitude ofthe magnetic flux produced by a permanent magnet is limited.However,it is known that the magnitude ofthe magnetic damping force is limited,even ifthe conduct-ing plate ofthe magnetic damper has a large thickness.It has been considered that skin effect by eddy curents is the cause ofthis limited magnetic damping force. In addition,it is known that eddy curents have a very slight effect on the natural frequency of a structure with a magnetic damper.In this paper,the coil method considering inductances is proposed as one of the modeling methods for magnetic dampers consisting of a ring magnet and a conducting disk moving relatively in an axial direction.Applying this method,a modal analysis ofthe free and the forced vibration of a1-DOF system with a magnetic damper are performed,and the magnetic damping and the magnetic stiffness consid-ering the skin effect,are introduced.Furthermore,the experiments are performed in order to confirm the practicality ofthe method.The analytical results are found to be in agreement with the experimental results..
2. Yoshihisa Takayama, Takahiro KONDOU, Magnetic Damper Consisting of a Combined Hollow Cylinder Magnet and Conducting Disks, Transactions of the ASME, 10.1115/1.4024094, 135, 051007-1, OCTOBER 2013, Vol. 135 / 051007-1
DOI: 10.1115/1.4024094
, 2013.10, It is recognized that unstable vibration occurs at a rotating speed above the major critical
speed by a rotating-conducting-disk type magnetic damper, but not by a rotating-circular-
magnet type magnetic damper. In addition, magnetic dampers generally have
relatively poor damping performance. In the present work, two new rotating-circularmagnet
type magnetic dampers, (which consist of a combined hollow cylinder magnet
with alternating directional magnetic poles), are introduced and their design method is
presented. Applying the modeling method that the authors have been studying, a prototype
magnetic damper with a combined magnet is fabricated and the damping ratios from
the analytical results agree well with those from the experimental results. Rotating tests
are performed and it is confirmed that unstable vibration does not occur at a rotating
speed of more than twice the major critical speed. Based on these findings, an optimally
designed magnetic damper with a combined magnet is developed and a damping ratio of
0.25 (damping coefficient of 215 Ns/m) is achieved..
3. 木村 貴裕, 高山 佳久, 近藤 孝広, 雉本 信哉, 組み合わせ磁石を用いた磁気ダンパの研究
(基本ハルバッハ配列磁石を用いた磁気ダンパ), 日本機械学会論文集(C編), http://dx.doi.org/10.1299/kikaic.78.1691, 78, 789, 387-396, http://dx.doi.org/10.1299/kikaic.78.1691, 2012.05, The damping force of a magnetic damper is based on the Lorentz force. That is to say, the magnetic damping force
is generated in the direction opposite to the relative motion of a conductor with respect to a magnet. Normally, a
magnetic damper uses two conducting plates facing the opposite sides of a magnet. If only one side of the magnet is
used, the magnetic damping force is less. In the present work, a new magnetic damper composed of Halbach magnet
arrays arranged in three parallel lines is proposed. A basic Halbach magnet array consists of five magnet cubes that are
glued in the specific directions relative to each other, and is characterized as having a strong magnetic field on one side
and a weak field on the other. For this reason, it is possible to realize a high-performance magnetic damper using only
one side of a magnet. The magnetic fields of the Halbach magnet arrays of the new magnetic damper we are proposing,
together with other magnet arrays, were investigated analytically using Biot–Savart’s Law. Furthermore, the proposed
magnetic damper was fabricated and tested. The experimental results were compared with the analytical results. As a
result, the effectiveness of the new magnetic damper was confirmed..
4. 高山 佳久, 末岡 淳男, 近藤 孝広, 中村研介, 円形コイルと円柱磁石で構成された磁気ダンパ, 日本機械学会論文集C, 076, 771, 209-215, 2010.11.
5. Yoshihisa TAKAYAMA Atsuo SUEOKA Takahiro KONDOU, Modeling of Moving-Conductor Type Eddy Current Damper, Journal of System Design and Dynamics, DOI: 10.1299/jsdd.2.1148, Vol.2, No.5, 1148-1159, Vol.2, No.5, 2008, pp.1148-1159
[ https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsdd/2/5/2_5_1148/_pdf]
DOI: 10.1299/jsdd.2.1148, 2008.11.
6. Yoshihisa TAKAYAMA Atsuo SUEOKA Takahiro KONDOU, Magnetic Damper Consisting of Spherical Magnet and Conducting Shell, 12th Asia Pacific Vibration Conference, CD-ROM Paper No.20
APVC2007 Program and Abstracts, pp.23, 2007.08.
7. Yoshihisa TAKAYAMA Atsuo SUEOKA and Takahiro KONDOU, Modeling of Eddy Current Damper Composed of Spherical Magnet and Conducting Shell, 2006 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, IMECE2006-13114, 2006.11.
8. 高山佳久,末岡淳男,近藤孝広, 円形磁石回転型磁気ダンパによる回転体の制振効果
(磁気ダンピング力に起因した不安定振動の不発生), 日本機械学会論文集, 70-696,C(2004),2195-2202, 2004.08, he magnetic damping force is generated by not only a rotating-conductor-type magnetic damper composed of a rotating conductor and a fixed magnet but also a rotating-magnet-type magnetic damper composed of a rotating magnet and a fixed conductor. In the previous report, it was demonstrated analytically and experimentally that a rotating-conductor-type magnetic damper for a rotating machine caused unstable vibrations at a rotating speed over the critical speed. In this report, the authors show that the rotation of the axisymmetric magnet on its axisymmetric axis affects the magnetic damping force very slightly by a simple experiment, and that a rotating-magnet-type magnetic damper for a rotating machine can be modeled by considering the whirling of the magnet only. As the result, the rotating-magnet-type magnetic damper never generates unstable vibrations analytically. The analytical results agree well with the experimental ones..
9. Y. Takayama, A. Sueoka, T. Kondou, Fundamental analysis of magnetic damping force for a rotating machine, Theoretical and Applied Mechanics Japan, Vol.52 (2003), pp.137-144,
[ https://www.jstage.jst.go.jp/article/nctam/52/0/52_0_137/_pdf ] , 2003.10.
10. 高山佳久,末岡淳男,近藤孝広,長井直之, 磁気ダンピング力に起因した回転体の不安定振動, 日本機械学会論文集, 68-665,C(2002),16-23, 2002.01, [URL], Using the infinitesimal loop model that is moving through the nonuniform magnetic field in space, the effective expression of the magnetic damping force is derived. This method has an advantage of calculating no scalar potential and it is easy to compute the magnetic damping force by using the static magnetic field obtained by FEM, measurements and so on. By the way, a magnetic damper used in turbo-molecular pump and so on in order to reduce vibration sometimes generates unstable vibrations. In this report, it was made clear that the Jeffcot rotor with the magnetic damper generated the unstable vibration in the experiment over a critical speed, and the present method was available for investigating the cause of the unstable vibration due to asymmetric stiffness matrix. Then a good agreement between the analytical and experimental results was confirmed.
11. Yoshihisa TAKAYAMA, Atsuo SUEOKA and Takahiro KONDOU, Unstable Vibrations of Rotating Machinery Caused by Magnetic Damper (Experiments and Electric Circuit Model), Proceedings of the Asia-Pacific Vibration Conference '99, Vol.1, (1999), 198 -203, 1999.12.
12. Yoshihisa TAKAYAMA, Atsuo SUEOKA and Shinji FUJIMOTO, Unstable Vibrations of Rotating Machinery Generated in DC Current Electromagnet Field, Proceedings of the Asia-Pacific Vibration Conference '97, Vol.2,1027 -1032, 1997.11.
主要学会発表等
1. 福本 明洋, 高山 佳久, 雉本 信哉, 石川 諭, 鉄板を取り付けた磁石および導体板から構成された平行運動型磁気ダンパのモデル化, 日本機械学会, 2016.08, 磁極の向きが互いに反対の磁石を組み合わせた磁石列および導体板から成る「平行運動型磁気ダンパ」に鉄板を磁石の外側に取り付けて,減衰性能を向上させることをねらいとしたモデル化を行い実験結果と比較する..
2. 中村 諒太郎,高山 佳久,近藤 孝広,雉本 信哉,石川 諭, 組み合わせ磁石を用いた磁気ダンパの研究(直方体磁石を用いた磁気ダンパ), 日本機械学会, 2012.09, 磁気ダンパはローレンツ力を減衰力として利用するダンパである.磁気ダンパは非接触で利用でき,また,真空など宇宙空間での使用が可能であるが,減衰力が小さいという欠点がある.これまでの研究により,磁気ダンパに適した磁界の分布を利用することで減衰力を大きくできることがわかっている.本研究では,導体板1枚に対して,その両側に長方形の組み合わせ磁石を配置した磁気ダンパを想定し,磁石の個数や寸法をパラメータとして磁界の分布を検討することで,磁気ダンパを最適設定する..
3. 木村貴裕,高山佳久,近藤孝広,雉本信哉,里見健一郎, 組み合わせ磁石を用いた磁気ダンパの研究(1次元配列磁石を用いた磁気ダンパ), 日本機械学会, 2011.09, 磁気ダンパは,導体と磁石で構成され,それらの相対運動により発生するローレンツ力の反作用を減衰力として振動を減衰させる装置である.非接触で減衰力を作用できるという長所の反面,減衰力が小さいと言う欠点がある.そこで本研究では,磁石の形状や配置を工夫し,磁気ダンパに適した磁界の分布を意識的に作ることによって,磁気ダンパの磁気減衰力を増加させることを検討する.本研究では,一般的に強い磁界を作ることが出来るとされるハルバッハ配列を用いて,磁気減衰力向上について検討を行った..
4. 高山 佳久,近藤 孝広,松本 和貴,雉本 信哉, 磁気ダンパにおける磁束の表皮効果の影響, 日本機械学会, 2010.09.
5. 高山 佳久,近藤 孝広,木村 貴裕,雉本 信哉,里見 健一郎, 組み合わせ磁石を用いた磁気ダンパの研究, 日本機械学会, 2010.09.
6. 高山佳久,里見健一郎,松本和貴,近藤孝広,雉本信哉, 受動型磁気ダンパにおける表皮効果の影響についての基礎的研究, 日本機械学会,日本AEM学会, 2010.05.
7. 高山 佳久,末岡 淳男,近藤 孝広,中村 研介, レンツの法則に基づいた磁気ダンパ, 日本機械学会, 2008.09.
8. 高山 佳久,末岡 淳男,近藤 孝広, 球型磁石および導体殻で構成された磁気ダンパ, 主催:日本AEM学会,共催:電気学会,日本機械学会, 2008.05.
9. 高山 佳久,末岡 淳男,近藤 孝広,中村 研介, ローレンツ力にもとづいた磁気ダンパ(円筒導体と円形磁石で構成された磁気ダンパ), 日本機械学会, 2007.09.
10. Yoshihisa TAKAYAMA, Atsuo SUEOKA and Takahiro KONDOU, Magnetic Damper Consisting of Spherical Magnet and Conducting Shell, 日本機械学会, 2007.08.
11. Yoshihisa Takayama, Atsuo Sueoka, Takahiro Kondou, Modeling of Eddy Current Damper Composed of Spherical Magnet and Conducting Shell, ASME, 2006.11.
12. 高山 佳久,末岡 淳男,近藤 孝広, ローレンツ力にもとづいた磁気ダンパ(実験と考察), 日本機械学会, 2004.09.
13. 高山 佳久,末岡 淳男, 四角形磁石を使った磁気ダンパ, 日本機械学会,日本AEM学会, 2004.06.
14. 高山佳久, 磁気ダンパに起因した回転体の不安定振動, 日本機械学会, 2003.09.
特許出願・取得
特許出願件数  2件
特許登録件数  0件
学会活動
所属学会名
日本機械学会
米国機械学会(ASME)
日本AEM学会
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2006.08, Dynamics & Design Conference 2006, 座長(Chairmanship).
2016.09.11~2016.09.14, 日本機械学会 2016年度年次大会, 実行委員.
2013.08.27~2013.08.30, 第13回「運動と振動の制御」シンポジウム(MOVIC 2013), 現地実行委員.
2013.08.26~2013.08.30, Dynamics and Design Conference 2013, 現地実行委員.
2004.06, 第16回電磁関連のダイナミクスシンポジウム(SEAD16), 実行委員.
2000.01, Dynamics and Design Conference 2000, 論文CD-ROM化委員会 実行委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2007年度      
2002年度      
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2004年度~2007年度, 基盤研究(C), 代表, 3次元ふれまわり振動抑制用磁気ダンパの研究.
1995年度~1995年度, 奨励研究, 代表, ローレンツ力による回転体の非線形振動に関する研究.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2001年度~2002年度, メカトロニクス技術高度化「研究助成」, 代表, 回転体用磁気ダンパの研究.

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