財団法人　電力中央研究所
笠原 奉文

概要

材料製造過程において、攪拌を行うことにより結晶の微細化や成分濃度の均一化など多くの効果を得ることができる。中でも電磁攪拌は制御性が優れており、特にトルネード電磁攪拌は流体の動きを３次元的に制御できるため、より高い攪拌効果が期待できる。従来の銅マグネットを用いた電磁攪拌ではジュール損失が大きく、運転コストがかかるため普及が進んでいなかった。銅マグネットに代えて交流超電導マグネットを用いれば、省エネルギーかつ強力な電磁力により、航空機や自動車のエンジン材料として軽量化が期待できる高濃度Si のアルミ合金が製造できるようになるなど、これまでにできなかった材料製造が可能となる。
今回、トルネード電磁攪拌を行うための超電導電磁攪拌装置を試作し、交流超電導マグネットによる回転攪拌、垂直方向攪拌および、これらを組み合わせたトルネード攪拌の性能評価を行った。併せて、溶融金属や超電導マグネットをモデル化し、JMAG-Designer 10.3 を用いて、発生磁界や電磁力について実験値との比較を行なった。
トルネード電磁攪拌装置を試作し、室温でも流体である金属ガリウムを用いて、回転攪拌、垂直方向攪拌、及びトルネード電磁攪拌を行い、その効果を検証した。併せて、JMAG による解析と比較し、定性的に合致することを確認した。