JP2001041241A - Superconductive magnetic levitation device, supercondutive power storing method, and superconductive magnetic bearing examinating method - Google Patents

Superconductive magnetic levitation device, supercondutive power storing method, and superconductive magnetic bearing examinating method

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JP2001041241A
JP2001041241A JP11217565A JP21756599A JP2001041241A JP 2001041241 A JP2001041241 A JP 2001041241A JP 11217565 A JP11217565 A JP 11217565A JP 21756599 A JP21756599 A JP 21756599A JP 2001041241 A JP2001041241 A JP 2001041241A
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JP
Japan
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rotating body
generator motor
superconducting magnetic
bearing
superconducting
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JP11217565A
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Japanese (ja)
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Yutaka Kawashima
裕 河島
Shigeru Unisuga
繁 宇仁菅
Kazunari Konno
和成 今野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0436Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
    • F16C32/0438Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/55Flywheel systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further reduce bearing loss and increase power storage efficiency by providing a superconductor, a rotor having a magnet horizontally facing thereto, a generator motor, and a rotation transferring portion for connecting/disconnecting the rotor and the generator motor. SOLUTION: A mechanism for lifting up and down a generator motor 80, an armature 91 of an electromagnetic clutch 90 is mounted to a permanent magnet assembly 70 side between the assembly 70 and the motor 80, a rotor 93 of the clutch 90 is mounted to the motor 80 side, a motor shaft 82 of the motor 80 is extended and used as a centering guide bar 96 for connection with the assembly 70. When the clutch 90 is actuated to set a condition of zero magnetic field cooling during cooling of a high-temperature superconductive bulk body 55, the assembly 70 is levitated in the superconductive state and the motor 80 is located at a rising position during power storage and separates from the assembly 70. Because the assembly 70 is levitated and rotates alone, there are only a superconductive bearing frictional loss and a negligible wind loss due to rotation in high-vacuum container, and an energy loss during the power storage becomes extremely smaller.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導磁気浮上装
置、超電導電力貯蔵方法および超電導磁気軸受試験方法
に関し、特に、超電導磁気軸受を用いて回転体(フライ
ホイール)を回転させる、超電導磁気浮上装置、超電導
電力貯蔵方法および超電導磁気軸受試験方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting magnetic levitation apparatus, a superconducting power storage method, and a superconducting magnetic bearing test method, and more particularly, to a superconducting magnetic levitation apparatus in which a rotating body (flywheel) is rotated using a superconducting magnetic bearing. And a superconducting power storage method and a superconducting magnetic bearing test method.

【0002】[0002]

【従来の技術】超電導磁気浮上装置では、高温超電導体
を利用した超電導磁気軸受により、フライホイールを浮
上させ非接触の状態で高速回転させることにより、電力
を回転エネルギーの形で貯蔵する。非接触の状態で回転
することから、損失が小さい。
2. Description of the Related Art In a superconducting magnetic levitation apparatus, a flywheel is levitated and rotated at high speed in a non-contact state by a superconducting magnetic bearing using a high-temperature superconductor, thereby storing electric power in the form of rotational energy. Since it rotates in a non-contact state, the loss is small.

【0003】超電導磁気軸受は、回転側に永久磁石、固
定側に超電導体を配置した構造を有し、超電導体のピン
ニング(pinning)効果を利用して回転体を非接
触に浮上させる。ピンニング効果とは、超電導材内に侵
入した磁力線をピンで固定したように動けなくする性質
のことである。ピンニング効果による拘束力は、磁場が
不均一な方向に働き、均一な方向には拘束力が働かな
い。したがって、リング状の永久磁石がその回転軸と同
心円上に装備された回転体を、空間に安定浮上させ、か
つ殆どロスなく回転させることが可能となる。
A superconducting magnetic bearing has a structure in which a permanent magnet is disposed on a rotating side and a superconductor is disposed on a fixed side, and a rotating body is levitated in a non-contact manner by utilizing a pinning effect of the superconductor. The pinning effect refers to a property that the lines of magnetic force that have entered the superconducting material cannot be moved as if they were fixed with pins. The binding force due to the pinning effect acts in a direction in which the magnetic field is not uniform, and does not act in a uniform direction. Therefore, it is possible to stably levitate the rotating body, in which the ring-shaped permanent magnet is provided on the concentric circle with the rotation axis thereof, in the space, and rotate the rotating body with almost no loss.

【0004】図4は、超電導磁気浮上装置の回転軸心に
沿う断面図である。図4において、超電導磁気軸受は、
超電導スラスト軸受(アキシャル型軸受)50として採
用されている。超電導スラスト軸受50は、ロータ60
の重量を支持し、ロータ60を空間に安定浮上させる。
FIG. 4 is a sectional view taken along the axis of rotation of the superconducting magnetic levitation device. In FIG. 4, the superconducting magnetic bearing is
This is adopted as a superconducting thrust bearing (axial type bearing) 50. The superconducting thrust bearing 50 includes a rotor 60
And the rotor 60 stably floats in the space.

【0005】超電導スラスト軸受50は、高温超電導バ
ルク体10を有している。高温超電導バルク体10は、
酸化物超電導材よりなるもので、液体窒素冷却(77
K)で超電導性を有する。その液体窒素は、液体窒素溜
め11に収容される。
The superconducting thrust bearing 50 has a high temperature superconducting bulk body 10. The high temperature superconducting bulk body 10
It is made of oxide superconducting material and cooled by liquid nitrogen (77
K) has superconductivity. The liquid nitrogen is stored in a liquid nitrogen reservoir 11.

【0006】ロータ60は、フライホイールリング1
と、支持ディスク2と、回転軸3’、4’、6’と、永
久磁石組立体5、7、8、9とを有している。フライホ
イールリング1、支持ディスク2および永久磁石組立体
5、7、8、9は、回転軸3’、4’、6’に固定さ
れ、回転軸3’、4’、6’の回転とともに一体となっ
て回転する。
The rotor 60 includes a flywheel ring 1
, A support disk 2, a rotating shaft 3 ′, 4 ′, 6 ′, and a permanent magnet assembly 5, 7, 8, 9. The flywheel ring 1, the support disk 2, and the permanent magnet assemblies 5, 7, 8, 9 are fixed to the rotating shafts 3 ', 4', 6 ', and are integrated with the rotating shafts 3', 4 ', 6'. And rotate.

【0007】フライホイールリング1は、CFRP(c
arbon fiber reinforced pl
astics)製であり、リング状に形成されている。
支持ディスク2は、円板状に形成されている。支持ディ
スク2の外周部には、フライホイールリング1が固定さ
れている。
The flywheel ring 1 is made of CFRP (c
arbon fiber reinforced pl
axles), and is formed in a ring shape.
The support disk 2 is formed in a disk shape. The flywheel ring 1 is fixed to an outer peripheral portion of the support disk 2.

【0008】回転軸3’、4’、6’は、上部軸3’、
中間軸4’および下部軸6’から構成されている。それ
ぞれの軸3’、4’、6’は、互いに共通の軸線を有し
ている。支持ディスク2は、上部軸3’の下部フランジ
と、中間軸4’の上部フランジとの間に挟持され、複数
のボルト(図示略)によって固定されている。
The rotating shafts 3 ', 4', 6 'are connected to the upper shaft 3',
It comprises an intermediate shaft 4 'and a lower shaft 6'. Each shaft 3 ', 4', 6 'has a common axis. The support disk 2 is sandwiched between a lower flange of the upper shaft 3 'and an upper flange of the intermediate shaft 4', and is fixed by a plurality of bolts (not shown).

【0009】永久磁石組立体5、7、8、9は、スラス
トカラー5、内周永久磁石7、外周永久磁石8および中
間リング9を有している。スラストカラー5は円板状に
形成されている。スラストカラー5は、中間軸4’の下
部フランジと下部軸6’の上部フランジとの間に挟持さ
れ、複数のボルト(図示略)によって固定されている。
The permanent magnet assemblies 5, 7, 8, 9 have a thrust collar 5, an inner permanent magnet 7, an outer permanent magnet 8, and an intermediate ring 9. The thrust collar 5 is formed in a disk shape. The thrust collar 5 is sandwiched between a lower flange of the intermediate shaft 4 'and an upper flange of the lower shaft 6', and is fixed by a plurality of bolts (not shown).

【0010】スラストカラー5の下面(高温超電導バル
ク体10との対向面)には、内周側から順に、リング状
の内周永久磁石7、中間リング9、リング状の外周永久
磁石8が固着されている。
A ring-shaped inner permanent magnet 7, an intermediate ring 9, and a ring-shaped outer permanent magnet 8 are fixed to the lower surface of the thrust collar 5 (the surface facing the high-temperature superconducting bulk body 10) in this order from the inner peripheral side. Have been.

【0011】高温超電導バルク体10は、内周・外周永
久磁石7、8の下方に微小間隔を空けて、互いに対向す
るように配置されている。高温超電導バルク体10を冷
却する液体窒素は、高温超電導バルク体10の下方に設
けられた液体窒素溜め11に収容される。液体窒素は、
外部Xから配管12を通じて液体窒素溜め11に導入さ
れる。液体窒素溜め11内において、外部からの侵入熱
により蒸発した窒素ガスは、配管13を通じて外部Yに
排出される。
The high-temperature superconducting bulk body 10 is arranged below the inner and outer peripheral permanent magnets 7 and 8 with a small space therebetween so as to face each other. Liquid nitrogen for cooling the high-temperature superconducting bulk body 10 is stored in a liquid nitrogen reservoir 11 provided below the high-temperature superconducting bulk body 10. Liquid nitrogen is
It is introduced into the liquid nitrogen reservoir 11 from the outside X through a pipe 12. In the liquid nitrogen reservoir 11, the nitrogen gas evaporated by the heat of intrusion from the outside is discharged to the outside Y through the pipe 13.

【0012】液体窒素で冷却された高温超電導バルク体
10は、超電導状態となり、高温超電導バルク体10の
上の永久磁石7、8との間で安定した反発力を生じる。
これにより、回転軸3’、4’、6’および永久磁石組
立体5、7、8、9は、高温超電導バルク体10に対し
て、非接触で浮上した状態となる。しかも、回転方向に
は、抵抗力が働かず、自由に回転させることができる。
The high-temperature superconducting bulk body 10 cooled by liquid nitrogen enters a superconducting state, and generates a stable repulsive force with the permanent magnets 7 and 8 on the high-temperature superconducting bulk body 10.
Thus, the rotating shafts 3 ′, 4 ′, 6 ′ and the permanent magnet assemblies 5, 7, 8, 9 float in a non-contact manner with respect to the high-temperature superconducting bulk body 10. In addition, no resistance force acts in the rotation direction, and the rotation can be freely performed.

【0013】回転軸3’、4’、6’は、そのラジアル
方向が、上部ラジアル軸受14および下部ラジアル軸受
15により支持されている。上部ラジアル軸受14は、
常電導型磁気軸受であり、上部軸3’に固定された回転
子14aと、ケーシング19に固定された固定子14b
とを有している。下部ラジアル軸受15は、下部軸6’
に固定された回転子15aと、ケーシング22に固定さ
れた固定子15bとを有している。上部ラジアル軸受1
4および下部ラジアル軸受15のそれぞれは、制御装置
24により、その磁力が制御される。
The rotating shafts 3 ', 4' and 6 'are supported by an upper radial bearing 14 and a lower radial bearing 15 in the radial direction. The upper radial bearing 14
A rotor 14 a fixed to the upper shaft 3 ′ and a stator 14 b fixed to the casing 19.
And The lower radial bearing 15 has a lower shaft 6 ′
And a stator 15b fixed to the casing 22. Upper radial bearing 1
The magnetic force of each of the 4 and the lower radial bearing 15 is controlled by the control device 24.

【0014】回転軸3’、4’、6’は、その軸端部
(上部軸3’の上端部および下部軸6’の下端部)にお
いて、そのラジアル方向が上部補助軸受16および下部
補助軸受17により支持されている。上部補助軸受16
および下部補助軸受17のそれぞれは、ころがり軸受で
あり、上部ラジアル軸受14および下部ラジアル軸受1
5の補助として、回転軸3’、4’、6’を支持する。
The rotating shafts 3 ', 4', and 6 'have their upper ends (upper end of the upper shaft 3' and lower end of the lower shaft 6 ') whose radial directions are the upper auxiliary bearing 16 and the lower auxiliary bearing. 17 supported. Upper auxiliary bearing 16
Each of the lower and upper auxiliary bearings 17 is a rolling bearing, and includes an upper radial bearing 14 and a lower radial bearing 1.
As an aid to 5, the rotating shafts 3 ', 4', 6 'are supported.

【0015】超電導スラスト軸受50およびロータ60
は、ケーシング19、20、21、22に収納される。
ケーシング19には、上部ラジアル軸受14および上部
補助軸受16が収納される。ケーシング20には、発電
電動機18が収納される。ケーシング21には、フライ
ホイールリング1、支持ディスク2、永久磁石組立体
5、7、8、9および超電導スラスト軸受50が収納さ
れる。ケーシング22には、下部ラジアル軸受15およ
び下部補助軸受17が収納される。
Superconducting thrust bearing 50 and rotor 60
Are stored in casings 19, 20, 21, and 22.
The casing 19 accommodates the upper radial bearing 14 and the upper auxiliary bearing 16. The generator motor 18 is housed in the casing 20. The casing 21 houses the flywheel ring 1, the support disk 2, the permanent magnet assemblies 5, 7, 8, 9 and the superconducting thrust bearing 50. The casing 22 accommodates the lower radial bearing 15 and the lower auxiliary bearing 17.

【0016】これらのケーシング19、20、21、2
2は、複数のボルト(図示省略)によって気密に締め付
け固定されている。ケーシング19、20、21、22
の内部は、真空に保持されている。ケーシング20に
は、真空排気口23が形成されている。真空排気口23
を通じて、ケーシング19、20、21、22の内部の
真空排気が図中Z方向に行われる。
These casings 19, 20, 21, 2
2 is hermetically tightened and fixed by a plurality of bolts (not shown). Casing 19, 20, 21, 22
Is held in a vacuum. The casing 20 has a vacuum exhaust port 23 formed therein. Vacuum exhaust port 23
Through this, the inside of the casings 19, 20, 21, and 22 is evacuated in the Z direction in the figure.

【0017】ケーシング19、20、21、22の内部
が真空状態とされることで、ロータ60の回転時の風損
の低減、および真空断熱が行われる。ケーシング21の
外周部には、防護材21’が巻装されている。防護材2
1’は、外部空間からの輻射熱が、ケーシング19、2
0、21、22の内部に伝わることを防止する。
By setting the insides of the casings 19, 20, 21, 22 to a vacuum state, windage loss during rotation of the rotor 60 is reduced, and vacuum insulation is performed. A protective member 21 ′ is wound around the outer periphery of the casing 21. Protective material 2
1 ′ indicates that the radiant heat from the external space
0, 21, and 22 are prevented from being transmitted.

【0018】発電電動機18は、回転軸3’、4’、
6’を介して、フライホイールリング1にエネルギーを
出し入れするためのものである。発電電動機18は、上
部軸3’に固設された回転子と、ケーシング20に固定
された固定子とを有している。
The generator motor 18 has rotating shafts 3 ', 4',
This is for putting energy into and out of the flywheel ring 1 through 6 '. The generator motor 18 has a rotor fixed to the upper shaft 3 ′ and a stator fixed to the casing 20.

【0019】図5に示すように、発電電動機18は、電
動機として回転軸3’、4’、6’の回転数を上げて、
フライホイールリング1を高速で回転させ(図中A→
B、充電状態)、フライホイールリング1に電力を貯蔵
する(B→C、電力貯蔵状態)。電力を取り出すときに
は、発電電動機18は、発電機としてフライホイールリ
ング1の回転エネルギーから電力を生成する。その結
果、フライホイールリング1の回転数は下がる(C→
D、放電状態)。
As shown in FIG. 5, the generator motor 18 increases the number of rotations of the rotating shafts 3 ', 4' and 6 'as a motor.
Rotate the flywheel ring 1 at high speed (A →
B, charging state), and store power in the flywheel ring 1 (B → C, power storage state). When extracting electric power, the generator motor 18 generates electric power from the rotational energy of the flywheel ring 1 as a generator. As a result, the rotation speed of the flywheel ring 1 decreases (C →
D, discharge state).

【0020】本装置の通常運転時について説明する。高
速回転するロータ60の重量によるスラスト荷重は、超
電導スラスト軸受50により支持される。これにより、
ロータ60は浮上した状態で回転する。高速回転するロ
ータ60のラジアル荷重は、上部ラジアル軸受14およ
び下部ラジアル軸受15によって、非接触の状態で支持
されている。
A description will be given of a normal operation of the present apparatus. The thrust load due to the weight of the rotor 60 rotating at high speed is supported by the superconducting thrust bearing 50. This allows
The rotor 60 rotates while floating. The radial load of the rotor 60 rotating at high speed is supported by the upper radial bearing 14 and the lower radial bearing 15 in a non-contact state.

【0021】一方、上部ラジアル軸受14および下部ラ
ジアル軸受15が動作不良を生じた際には、上部補助軸
受16および下部補助軸受17がロータ60を支持し
て、ロータ60および軸受類の損傷を防止する。上部補
助軸受16および下部補助軸受17は、上部ラジアル軸
受14および下部ラジアル軸受15の軸受すきまの概ね
1/2の軸受すきまを有することによって、上記の動作
を可能にしている。
On the other hand, when the upper radial bearing 14 and the lower radial bearing 15 malfunction, the upper auxiliary bearing 16 and the lower auxiliary bearing 17 support the rotor 60 to prevent damage to the rotor 60 and bearings. I do. The upper auxiliary bearing 16 and the lower auxiliary bearing 17 have the above-described operation by having a bearing clearance that is approximately の of the bearing clearance of the upper radial bearing 14 and the lower radial bearing 15.

【0022】上部および下部補助軸受16、17は、非
常用保護軸受であり、ロータ60の振動が大きくなった
とき、および浮上機能が損なわれたときであって、上部
および下部ラジアル軸受14、15が動作不良を起こし
たときに、ロータ60は、上部および下部補助軸受1
6、17の内輪に接触し、ロータ60やケーシング1
9、20、21、22の機構部を損傷させないようにし
ている。
The upper and lower auxiliary bearings 16 and 17 are emergency protection bearings. The upper and lower radial bearings 14 and 15 are used when the vibration of the rotor 60 increases and when the levitation function is impaired. When the rotor malfunctions, the rotor 60 moves to the upper and lower auxiliary bearings 1.
6 and 17, the rotor 60 and the casing 1
The mechanism parts 9, 20, 21, and 22 are not damaged.

【0023】図4の超電導磁気浮上装置では、以下の問
題点を有している。 (1)超電導体10に対向する浮上体である軸受回転体
(永久磁石7、8組み込み)1、2は、軸3’、4’、
6’と一体になっており、スラスト方向の超電導磁気軸
受50の他に、軸3’、4’、6’側で常温磁気軸受1
4、15または機械式の玉軸受16、17によって、ラ
ジアル方向に支持されている。したがって、回転エネル
ギーとして電力を貯蔵しているときに、超電導磁気軸受
50以外の、軸受損失が発生し、貯蔵効率が低下する。
The superconducting magnetic levitation apparatus shown in FIG. 4 has the following problems. (1) Bearing rotating bodies (with permanent magnets 7 and 8 incorporated therein) 1 and 2 which are floating bodies facing the superconductor 10 have shafts 3 ′ and 4 ′,
6 ′, and in addition to the superconducting magnetic bearing 50 in the thrust direction, the room-temperature magnetic bearing 1 on the shaft 3 ′, 4 ′, 6 ′ side.
It is radially supported by 4, 15 or mechanical ball bearings 16,17. Therefore, when electric power is stored as rotational energy, bearing loss occurs other than the superconducting magnetic bearing 50, and storage efficiency is reduced.

【0024】(2)軸受回転体1、2、7、8は、超電
導10のみによって、単独で無接触・浮上回転する構成
になっていない(軸受回転ウエイト1、2、7、8を支
える軸3’、4’、6’がついている)。そのため、動
バランス上、軸受回転ウエイト1、2、7、8と軸
3’、4’、6’の加工・組立精度が要求される。
(2) The bearing rotors 1, 2, 7, 8 are not configured to rotate in a non-contact and floating manner solely by the superconductor 10 alone (the shafts supporting the bearing rotation weights 1, 2, 7, 8). 3 ', 4', 6 '). For this reason, the working and assembling accuracy of the bearing rotation weights 1, 2, 7, 8 and the shafts 3 ', 4', 6 'is required in terms of dynamic balance.

【0025】(3)本装置を用いて、各種試験を行う場
合がある。超電導体10と永久磁石7、8との最適な組
み合わせ(磁場の与え方)、超電導磁気軸受50の浮上
力・損失、超電導体10の特性評価、永久磁石7、8の
補強強度などについての試験である。この場合、超電導
体10を冷却する前時点等で超電導体10の近傍の磁場
(超電導体10が冷却されて超電導状態になるときの磁
場)を、任意の値に設定する(例えば磁場を零にする)
必要がある。このため、超電導体10と永久磁石7、8
との間の距離を、任意の値に調整する必要がある。この
点、本装置では、超電導体10側に設けられた昇降手段
(図示省略)により、超電導体10を永久磁石7、8に
対して接近・離間させていた。
(3) Various tests may be performed using the present apparatus. Tests on the optimal combination of the superconductor 10 and the permanent magnets 7 and 8 (how to apply a magnetic field), the levitation force and loss of the superconducting magnetic bearing 50, the evaluation of the characteristics of the superconductor 10, the reinforcement strength of the permanent magnets 7 and 8, etc. It is. In this case, the magnetic field near the superconductor 10 (the magnetic field when the superconductor 10 is cooled and enters the superconducting state) is set to an arbitrary value before cooling the superconductor 10 or the like (for example, the magnetic field is set to zero). Do)
There is a need. Therefore, the superconductor 10 and the permanent magnets 7, 8
Must be adjusted to an arbitrary value. In this regard, in the present apparatus, the superconductor 10 is moved toward and away from the permanent magnets 7 and 8 by an elevating means (not shown) provided on the superconductor 10 side.

【0026】(4)本装置では、ロータ60のラジアル
荷重を支持する軸受として、上部側および下部側に常電
導型磁気軸受14、15が設けられている。このため、
上部および下部ラジアル軸受14、15を構成する回転
子14a、15aおよび固定子14b、15bを装備
し、且つ、それらの磁力を制御するための制御装置24
が必要となり、ロータに回転損失を与える軸受損失の原
因となっている。
(4) In the present apparatus, normal-conduction magnetic bearings 14 and 15 are provided on the upper and lower sides as bearings for supporting the radial load of the rotor 60. For this reason,
A control device 24 equipped with rotors 14a, 15a and stators 14b, 15b constituting upper and lower radial bearings 14, 15 and for controlling their magnetic force.
Is required, which is a cause of bearing loss that causes rotation loss to the rotor.

【0027】(5)また、上部ラジアル軸受14および
下部ラジアル軸受15に動作不良が生じたときには、上
部補助軸受16および下部補助軸受17により、ロータ
60が支持される。ここで、ロータ60が上部・下部補
助軸受16、17に接触する際に、ロータ60の自重に
より、ロータ60と上部・下部補助軸受16、17とが
衝撃を伴って接触することがあり、この衝撃力によって
ロータ60が破損する場合がある。
(5) When an operation failure occurs in the upper radial bearing 14 and the lower radial bearing 15, the rotor 60 is supported by the upper auxiliary bearing 16 and the lower auxiliary bearing 17. Here, when the rotor 60 contacts the upper and lower auxiliary bearings 16 and 17, the rotor 60 and the upper and lower auxiliary bearings 16 and 17 may come into contact with an impact due to the weight of the rotor 60. The impact force may damage the rotor 60.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】軸受損失が更に少な
く、電力貯蔵効率が高い超電導磁気浮上装置が望まれ
る。超電導磁気軸受の特性測定試験を含む各種試験を行
う場合に、超電導磁気軸受の特性をより正確に測定可能
な超電導磁気浮上試験装置が望まれる。超電導磁気軸受
の特性測定試験を含む各種試験を行う場合に、磁場設定
などの条件設定を行い易い、超電導磁気浮上試験装置が
望まれる。
There is a need for a superconducting magnetic levitation apparatus with even lower bearing losses and high power storage efficiency. A superconducting magnetic levitation test apparatus capable of more accurately measuring the characteristics of a superconducting magnetic bearing when performing various tests including a characteristic measurement test of the superconducting magnetic bearing is desired. A superconducting magnetic levitation test apparatus that can easily set conditions such as a magnetic field when performing various tests including a characteristic measurement test of a superconducting magnetic bearing is desired.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段が以下のように開示される。
Means for solving the above problems are disclosed as follows.

【0030】本発明の超電導磁気浮上装置は、超電導体
と、前記超電導体に水平に対向して設けられた磁石を有
する回転体と、発電電動機と、前記回転体と前記発電電
動機とを接続および分離する回転伝達部とを備えてい
る。
A superconducting magnetic levitation apparatus according to the present invention connects a superconductor, a rotating body having a magnet horizontally opposed to the superconductor, a generator motor, and connects the rotor to the generator motor. And a rotation transmitting unit for separation.

【0031】本発明の超電導磁気浮上装置において、前
記回転体と前記発電電動機の回転中心位置合わせを行う
ガイド部を有している。
The superconducting magnetic levitation apparatus of the present invention has a guide portion for aligning the rotation center between the rotating body and the generator motor.

【0032】本発明の超電導磁気浮上装置において、前
記回転伝達部は、前記回転体に固定された第1の部分お
よび前記発電電動機に固定された第2の部分を有し、前
記第1の部分および第2の部分のそれぞれは、回転軸心
方向に互いに嵌合する放射状の歯を有し、前記第1の部
分の歯は、前記回転体の回転中心軸を中心として放射状
に形成され、前記第2の部分の歯は、前記発電電動機の
回転中心軸を中心として放射状に形成されている。
In the superconducting magnetic levitation apparatus according to the present invention, the rotation transmitting portion has a first portion fixed to the rotating body and a second portion fixed to the generator motor, and the first portion And each of the second portion has radial teeth that fit together in the direction of the rotation axis, and the teeth of the first portion are formed radially about a rotation center axis of the rotating body, The teeth of the second portion are formed radially about the rotation center axis of the generator motor.

【0033】本発明の超電導磁気浮上装置において、前
記発電電動機の回転と前記回転体の回転とは、同期した
状態で接続および分離する。
In the superconducting magnetic levitation apparatus of the present invention, the rotation of the generator motor and the rotation of the rotating body are connected and disconnected in a synchronized state.

【0034】本発明の超電導磁気浮上装置において、前
記発電電動機が前記回転体に対して接続したときに、前
記磁石と前記超電導体との距離を可変にする距離可変部
を備えている。
In the superconducting magnetic levitation apparatus according to the present invention, the superconducting magnetic levitation apparatus includes a distance variable section for varying a distance between the magnet and the superconductor when the generator motor is connected to the rotating body.

【0035】本発明の超電導磁気浮上装置において、固
定された固定台を備え、前記回転伝達部は、前記固定台
に機械的に支持され、前記回転伝達部は、前記磁石が前
記回転伝達部を介して前記固定台に機械的に支持される
ように、前記磁石に接続する。
In the superconducting magnetic levitation apparatus according to the present invention, a fixed base is fixed, the rotation transmitting unit is mechanically supported by the fixed base, and the rotation transmitting unit is configured such that the magnet is connected to the rotation transmitting unit. It is connected to the magnet so as to be mechanically supported by the fixing base through the magnet.

【0036】本発明の超電導磁気浮上装置において、前
記超電導体および前記磁石は、アキシャル型超電導磁気
軸受を構成し、前記磁石は、取り外し可能に設けられ、
前記回転体の回転軸にラジアル型超電導磁気軸受を備え
ている。
In the superconducting magnetic levitation apparatus according to the present invention, the superconductor and the magnet constitute an axial type superconducting magnetic bearing, and the magnet is provided detachably.
A radial superconducting magnetic bearing is provided on a rotating shaft of the rotating body.

【0037】本発明の超電導磁気浮上装置において、前
記回転伝達部が、電磁クラッチである。
In the superconducting magnetic levitation apparatus according to the present invention, the rotation transmitting section is an electromagnetic clutch.

【0038】本発明の超電導電力貯蔵方法は、超電導体
と、前記超電導体に水平に対向して設けられた磁石を有
する回転体と、発電電動機と、前記回転体と前記発電電
動機とを接続および分離する回転伝達部とを提供し、前
記発電電動機と前記回転体を前記回転伝達部を介して接
続し、前記発電電動機を駆動することにより前記回転体
を回転させ、その後、前記発電電動機を前記回転体から
分離して、前記回転体を浮上状態で回転させることによ
り、前記回転体に電力を貯蔵するものである。
The method of storing superconducting power according to the present invention comprises the steps of: connecting a superconductor, a rotating body having a magnet horizontally opposed to the superconductor, a generator motor, and connecting the rotary body to the generator motor. A rotation transmitting unit for separating, the generator motor and the rotating body are connected via the rotation transmitting unit, and the generator is driven to rotate the rotating body. By separating the rotating body from the rotating body and rotating the rotating body in a floating state, electric power is stored in the rotating body.

【0039】本発明の超電導電力貯蔵方法において、前
記回転体と前記発電電動機との接続・分離を機械的に行
う。
In the superconducting power storage method of the present invention, the connection and disconnection between the rotating body and the generator motor are performed mechanically.

【0040】本発明の超電導電力貯蔵方法において、前
記回転体と前記発電電動機との接続・分離を電磁気的に
行う。
In the superconducting power storage method of the present invention, the connection and disconnection between the rotating body and the generator motor are performed electromagnetically.

【0041】本発明の超電導磁気軸受試験方法は、超電
導体と、前記超電導体に水平に対向して設けられた磁石
を有する回転体と、発電電動機と、前記回転体と前記発
電電動機とを接続および分離する回転伝達部とを提供
し、前記発電電動機と前記回転体を前記回転伝達部を介
して接続し、前記発電電動機を駆動することにより前記
回転体を回転させ、その後、前記発電電動機を前記回転
体から分離して、前記回転体を浮上状態で回転させるこ
とにより、前記回転体の軸受である超電導磁気軸受の特
性を測定するものである。
The superconducting magnetic bearing test method according to the present invention comprises the steps of connecting a superconductor, a rotating body having a magnet horizontally opposed to the superconductor, a generator motor, and connecting the rotary body to the generator motor. And a rotation transmitting unit to be separated, the generator motor and the rotating body are connected via the rotation transmitting unit, and the generator is driven to rotate the rotating body. The characteristic of a superconducting magnetic bearing which is a bearing of the rotating body is measured by separating the rotating body from the rotating body and rotating the rotating body in a floating state.

【0042】本発明の超電導磁気軸受試験方法におい
て、前記回転体と前記発電電動機との接続・分離を機械
的に行う。
In the superconducting magnetic bearing test method of the present invention, the connection and disconnection between the rotating body and the generator motor are performed mechanically.

【0043】本発明の超電導磁気軸受試験方法におい
て、前記回転体と前記発電電動機との接続・分離を電磁
気的に行うものである。
In the superconducting magnetic bearing test method of the present invention, the connection and disconnection between the rotating body and the generator motor are performed electromagnetically.

【0044】超電導磁気軸受の試験を行う場合に、フラ
イホイールリングのような回転体と、発電電動機(の回
転子)が一軸でつながっていると、超電導体状態での回
転体の回転損失、すなわち、超電導磁気軸受の特性が正
確に測定し難い。一軸でつながれた発電電動機の回転子
が励振源となって、回転体に電磁気的な不安定さが伝わ
り、それが回転体の回転力に影響を与えたり、それの防
止のため発電電動機に別途軸受を設ける場合は、その損
失が影響を与えるからである。そこで、本発明では、超
電導体磁気軸受の特性試験を含む超電導状態に関する各
種試験を行う場合に、回転体を超電導体磁気軸受だけで
支持する構成とした。
When a superconducting magnetic bearing is tested, if a rotating body such as a flywheel ring and a (generator) motor are connected by a single shaft, the rotational loss of the rotating body in the superconductor state, that is, The characteristics of the superconducting magnetic bearing are difficult to measure accurately. The rotor of the generator motor connected by one axis becomes an excitation source, and electromagnetic instability is transmitted to the rotating body, which affects the rotating force of the rotating body, and is separately provided to the generator motor to prevent it. This is because, when a bearing is provided, the loss thereof has an effect. Therefore, in the present invention, when performing various tests regarding the superconducting state including the characteristic test of the superconductor magnetic bearing, the rotating body is supported only by the superconductor magnetic bearing.

【0045】本発明では、回転体を回転させてエネルギ
ーを入れたり、その回転数を変えたり、その回転からエ
ネルギーを取り出すときのみ、発電電動機を含む駆動系
を回転体に接続する。それらの場合以外の電力貯蔵中ま
たは超電導磁気軸受の試験中は、駆動系を回転体から分
離させて回転体を自由回転させる。これにより、回転体
の回転損失を減少させる(エネルギー貯蔵効率を向上さ
せる)とともに、超電導磁気軸受以外の影響を除外した
回転体の回転損失(超電導磁気軸受の特性)のみの測定
を行い易くしている。
In the present invention, the drive system including the generator motor is connected to the rotating body only when the rotating body is rotated to input energy, change the number of rotations, or extract energy from the rotation. During power storage or testing of a superconducting magnetic bearing other than those cases, the drive system is separated from the rotating body and the rotating body is freely rotated. This reduces the rotational loss of the rotating body (improves the energy storage efficiency) and makes it easier to measure only the rotating loss of the rotating body (the characteristics of the superconducting magnetic bearing) excluding the effects other than the superconducting magnetic bearing. I have.

【0046】また、超電導体状態に関する各種試験に際
しては、超電導状態に影響を及ぼす磁場の設定を自由に
行える必要がある。例えば、超電導体の近傍の磁場がゼ
ロであるときに冷却して超電導状態を得たときと、超電
導体の近傍の磁場がゼロでないときに冷却して超電導状
態を得たときとでは、それぞれの超電導磁気軸受の特性
が異なることがあるからである。そこで、本発明では、
永久磁石を超電導体に対して接近・離間させ、距離設定
(磁場設定)を任意に行えることとした。
In various tests relating to the state of the superconductor, it is necessary to freely set a magnetic field that affects the state of the superconductor. For example, when the superconducting state is obtained by cooling when the magnetic field near the superconductor is zero, and when the superconducting state is obtained by cooling when the magnetic field near the superconductor is not zero. This is because the characteristics of the superconducting magnetic bearing may be different. Therefore, in the present invention,
By setting the permanent magnet close to and away from the superconductor, the distance can be set arbitrarily (magnetic field setting).

【0047】さらに、超電導体状態に関する各種試験に
際しては、予荷重の賦与条件を可変に設定できる必要が
ある。そこで、本発明では、超電導体側に向けて作用す
る予荷重を任意に賦与できるように、永久磁石側(上
側)から荷重を付与する手段を有している。
Further, in various tests relating to the state of the superconductor, it is necessary that the conditions for applying the preload can be set variably. Therefore, the present invention has means for applying a load from the permanent magnet side (upper side) so that a preload acting toward the superconductor side can be arbitrarily applied.

【0048】本発明において、超電導磁気軸受の可能な
試験としては、例えば、超電導バルク体の浮上・反発
およびその繰返し特性試験、初期冷却位置、過冷却温
度、予荷重賦与の条件可変設定試験、軸受面圧、風損
による回転損失特性試験、ラジアル方向の剛性、減衰
特性試験、軸振動や強制偏移による長時間劣化、軸受
中心移動特性試験、が挙げられる。
In the present invention, possible tests of the superconducting magnetic bearing include, for example, a test of levitation and repulsion of a superconducting bulk body and its repetitive characteristics, an initial cooling position, a supercooling temperature, a condition variable setting test of application of a preload, and a bearing. Rotational loss characteristic test due to surface pressure and windage loss, rigidity in radial direction, damping characteristic test, long-term deterioration due to shaft vibration and forced displacement, bearing center movement characteristic test.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の超電導磁気浮上装置の一実施の形態として、超電導
磁気軸受試験装置について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A superconducting magnetic bearing test device as an embodiment of the superconducting magnetic levitation device of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0050】図1は、第1の実施形態の超電導磁気軸受
試験装置の回転軸心に沿う断面図である。図2は、図1
の一部を拡大して示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the superconducting magnetic bearing test apparatus according to the first embodiment, taken along the axis of rotation. FIG. 2 shows FIG.
It is sectional drawing which expands and shows a part of.

【0051】図1に示すように、超電導磁気軸受試験装
置30は、アキシャル型の超電導磁気軸受40と、発電
電動機80と、電磁クラッチ90と、昇降装置100と
を有している。
As shown in FIG. 1, the superconducting magnetic bearing test device 30 includes an axial type superconducting magnetic bearing 40, a generator motor 80, an electromagnetic clutch 90, and a lifting device 100.

【0052】超電導磁気軸受には、アキシャル型とラジ
アル型とがある。本実施形態で採用するアキシャル型と
は、回転体の回転軸Rに直交する半径方向に、永久磁石
および超電導体のそれぞれの対向面積を大きくとって浮
上力を得ようとするものである。一方のラジアル型と
は、回転体の回転軸Rの軸線方向に、永久磁石および超
電導体のそれぞれの対向面積を大きくとって浮上力を得
ようとするものである。
Superconducting magnetic bearings include an axial type and a radial type. The axial type employed in the present embodiment is to increase the facing area of each of the permanent magnet and the superconductor in the radial direction orthogonal to the rotation axis R of the rotating body to obtain a levitation force. On the other hand, in the radial type, the facing area of the permanent magnet and the superconductor is increased in the axial direction of the rotation axis R of the rotating body so as to obtain a levitation force.

【0053】超電導磁気軸受40は、リング状の高温超
電導バルク体55と、リング状の永久磁石組立体70と
を有している。永久磁石組立体70の外周部には、CF
RP製のフライホイールリング71が固定されている。
The superconducting magnetic bearing 40 has a ring-shaped high-temperature superconducting bulk body 55 and a ring-shaped permanent magnet assembly 70. The outer periphery of the permanent magnet assembly 70 has CF
A flywheel ring 71 made of RP is fixed.

【0054】高温超電導バルク体55は、酸化物超電導
材よりなるもので、前記回転体の回転軸Rを中心として
リング状に配置されている。
The high-temperature superconducting bulk member 55 is made of an oxide superconducting material, and is arranged in a ring around the rotation axis R of the rotator.

【0055】高温超電導バルク体55は、極低温型冷凍
機120による熱伝導により冷却される。冷却温度は、
概ね−190〜−200℃である。冷凍機120は、ヘ
リウムガスを冷媒として用いる。冷凍機120から高温
超電導バルク体55までの間は、網状の無酸素銅からな
る熱伝導継手122を用いている。無酸素銅は、高温超
電導バルク体55の冷却温度付近の極低温での熱伝導率
に優れている。冷凍機120による高温超電導バルク体
55の冷却状況は、熱電対(図示省略)により測定す
る。
The high-temperature superconducting bulk body 55 is cooled by heat conduction by the cryogenic refrigerator 120. The cooling temperature is
It is approximately -190 to -200 ° C. The refrigerator 120 uses helium gas as a refrigerant. Between the refrigerator 120 and the high-temperature superconducting bulk body 55, a heat-conductive joint 122 made of reticulated oxygen-free copper is used. Oxygen-free copper has excellent thermal conductivity at an extremely low temperature near the cooling temperature of the high-temperature superconducting bulk body 55. The cooling state of the high-temperature superconducting bulk body 55 by the refrigerator 120 is measured by a thermocouple (not shown).

【0056】超電導磁気軸受試験装置30は、高真空状
態に保持されている。その真空度は、1×10−5To
rr程度である。回転体の風損の防止と真空断熱のため
である。
The superconducting magnetic bearing test apparatus 30 is maintained in a high vacuum state. The degree of vacuum is 1 × 10 −5 To
rr. This is for preventing windage of the rotating body and for vacuum insulation.

【0057】発電電動機80は、モータ軸82(回転
子)と、昇降装置100に固定された固定子とを有して
いる。
The generator motor 80 has a motor shaft 82 (rotor) and a stator fixed to the lifting device 100.

【0058】図2に示すように、永久磁石組立体70
は、内周永久磁石7’と、中間リング9’と、外周永久
磁石8’とを有している。内周永久磁石7’、中間リン
グ9’および外周永久磁石8’のそれぞれは、リング状
に形成され、回転体の回転軸Rと同一の軸心を有してい
る。それらの半径は、内周永久磁石7’と、中間リング
9’と、外周永久磁石8’の順に大きく形成されてい
る。
As shown in FIG. 2, the permanent magnet assembly 70
Has an inner peripheral permanent magnet 7 ', an intermediate ring 9', and an outer peripheral permanent magnet 8 '. Each of the inner permanent magnet 7 ′, the intermediate ring 9 ′, and the outer permanent magnet 8 ′ is formed in a ring shape and has the same axis as the rotation axis R of the rotating body. These radii are formed to be larger in the order of the inner permanent magnet 7 ', the intermediate ring 9', and the outer permanent magnet 8 '.

【0059】内周永久磁石7’は、高温超電導バルク体
55との対向面(下面)側がN極であり、上面側がS極
である。中間リング9’はCFRP製の非磁性体であ
る。外周永久磁石8’は高温超電導バルク体55との対
向面(下面)側がS極であり、上面側がN極である。こ
れらの内周永久磁石7’および外周永久磁石8’の上面
側は、鉄などの強磁性体のヨーク73で覆われており、
漏洩磁束が生じないようにされている。これにより、内
周永久磁石7’および外周永久磁石8’の下面側に、強
い空間磁場が形成される。
The inner peripheral permanent magnet 7 ′ has an N pole on the surface (lower surface) facing the high-temperature superconducting bulk body 55 and an S pole on the upper surface. The intermediate ring 9 'is a non-magnetic material made of CFRP. The outer permanent magnet 8 ′ has an S pole on the surface (lower surface) facing the high-temperature superconducting bulk body 55 and an N pole on the upper surface. The upper surfaces of the inner peripheral permanent magnet 7 'and the outer peripheral permanent magnet 8' are covered with a ferromagnetic yoke 73 such as iron.
Leakage magnetic flux is not generated. Thereby, a strong spatial magnetic field is formed on the lower surface side of the inner peripheral permanent magnet 7 'and the outer peripheral permanent magnet 8'.

【0060】超電導磁気軸受は、超電導体がマイスナー
効果により強い反磁性を示すことによって、その支持力
を得る。強い支持力を得るためには強い磁場が必要であ
り、そのためには磁石により形成される空間磁場を強い
ものにする必要がある。強い磁場は、磁束の通り道の透
磁率が高く、また磁束が通る空間部分の距離(ギャッ
プ)は小さいことが必要である。
The superconducting magnetic bearing obtains its supporting force because the superconductor exhibits strong diamagnetism due to the Meissner effect. In order to obtain a strong supporting force, a strong magnetic field is necessary, and for that purpose, a spatial magnetic field formed by the magnet needs to be strong. A strong magnetic field needs to have a high magnetic permeability in the path of the magnetic flux and a small distance (gap) in a space through which the magnetic flux passes.

【0061】超電導磁気軸受は、空間磁場の磁束をピン
ニングするので、磁場変動が起ころうとしたときに、そ
の磁場変動を阻止するように動作する。よって、超電導
磁気軸受は、そのスラスト方向のみならず、ラジアル方
向にも支持力を有する。
Since the superconducting magnetic bearing pins the magnetic flux of the spatial magnetic field, the superconducting magnetic bearing operates so as to prevent the magnetic field fluctuation when the magnetic field fluctuation is about to occur. Therefore, the superconducting magnetic bearing has a supporting force not only in the thrust direction but also in the radial direction.

【0062】永久磁石組立体70の回転時に、内周永久
磁石7’が遠心力に耐え得るように、中間リング9’に
より内周永久磁石7’の外周部が補強されている。外周
永久磁石8’の外周部は、フライホイールリング71の
内周面により補強されている。
The outer peripheral portion of the inner permanent magnet 7 'is reinforced by the intermediate ring 9' so that the inner peripheral permanent magnet 7 'can withstand centrifugal force when the permanent magnet assembly 70 rotates. The outer peripheral portion of the outer peripheral permanent magnet 8 ′ is reinforced by the inner peripheral surface of the flywheel ring 71.

【0063】電磁クラッチ90は、アーマチャ91と、
ロータ93とを有している。ロータ93にはコイル94
が取り付けられている。電磁クラッチ90は、コイル9
4に直流電流を供給したときに生じる電磁力で、アーマ
チャ91を吸引し、その供給を停止したときにはスプリ
ング(図示省略)の力でアーマチャ91が切り離される
機構になっている。電磁クラッチは、機械式摩擦クラッ
チに比べてすべりが無く、確実なトルク伝達ができる
が、トルクを任意に制御できないことから、後述するよ
うにショックレスで結合する手段を導入した。
The electromagnetic clutch 90 includes an armature 91,
And a rotor 93. The rotor 93 has a coil 94
Is attached. The electromagnetic clutch 90 is connected to the coil 9
The armature 91 is attracted by an electromagnetic force generated when a DC current is supplied to the armature 4, and the armature 91 is separated by a spring (not shown) when the supply is stopped. The electromagnetic clutch has less slippage than the mechanical friction clutch and can transmit torque reliably, but since the torque cannot be arbitrarily controlled, a means for coupling without shock is introduced as described later.

【0064】アーマチャ91は取付台95に固定され、
取付台95は永久磁石組立体70に固定されている。ロ
ータ93は、発電電動機80に固定されている。
The armature 91 is fixed to the mounting base 95,
The mount 95 is fixed to the permanent magnet assembly 70. The rotor 93 is fixed to the generator motor 80.

【0065】アーマチャ91は、永久磁石組立体70の
回転軸の軸心Rを中心として放射状に延びる歯(図示省
略)を有している。ロータ93は、発電電動機80のモ
ータ軸82の軸心Rを中心として放射状に延びる歯(図
示省略)を有している。アーマチャ91およびロータ9
3のそれぞれの歯同士が嵌合することにより、アーマチ
ャ91およびロータ93がすべり無く結合する。互いに
嵌合する歯が、それぞれの回転軸の軸心Rを中心として
放射状に形成されているため、アーマチャ91およびロ
ータ93が結合するときに、自ずと芯出しが行われる。
The armature 91 has teeth (not shown) extending radially around the axis R of the rotation axis of the permanent magnet assembly 70. The rotor 93 has teeth (not shown) extending radially around the axis R of the motor shaft 82 of the generator motor 80. Armature 91 and rotor 9
By fitting the respective teeth of No.3, the armature 91 and the rotor 93 are connected without slippage. Since the teeth to be fitted with each other are formed radially about the axis R of each rotation shaft, the centering is naturally performed when the armature 91 and the rotor 93 are connected.

【0066】さらに、結合時の芯出しの精度を高めるた
めに、発電電動機80のモータ軸82の先端部には、ガ
イド棒96が固定されている。ガイド棒96は、モータ
軸82の軸心Rと同一の軸線を有している。ガイド棒9
6は、モータ軸82に対して焼ばめ(収縮ばめ)により
締結されている。ガイド棒96は、モータ軸82の回転
とともに一体となって回転する。ガイド棒96は、ロー
タ93に対してキー(図示省略)によって止められてい
る。これにより、モータ軸82のトルクは、ロータ93
に伝達する。
Further, a guide rod 96 is fixed to the end of the motor shaft 82 of the generator motor 80 in order to increase the alignment accuracy at the time of connection. The guide rod 96 has the same axis as the axis R of the motor shaft 82. Guide bar 9
6 is fastened to the motor shaft 82 by shrink fit (shrink fit). The guide rod 96 rotates integrally with the rotation of the motor shaft 82. The guide bar 96 is fixed to the rotor 93 by a key (not shown). Thus, the torque of the motor shaft 82 is
To communicate.

【0067】ガイド棒96は、アーマチャ91およびロ
ータ93の結合に際して、取付台95に形成され軸心R
と同一の軸心を有する中心穴(図示省略)に挿入され
る。これにより、芯出しが行われる。ガイド棒96は、
ロータ93よりも下方に突出しており、昇降装置100
により発電電動機80が下降させられ、ロータ93がア
ーマチャ91に対して接近したときに、ガイド棒96の
前記中心穴に対する挿入は、アーマチャ91およびロー
タ93の歯同士が嵌合する前に行われる。
When the armature 91 and the rotor 93 are connected to each other, the guide rod 96 is
Is inserted into a center hole (not shown) having the same axial center as. Thereby, centering is performed. The guide rod 96
Projecting below the rotor 93, the lifting device 100
When the generator motor 80 is lowered, and the rotor 93 approaches the armature 91, the guide rod 96 is inserted into the center hole before the teeth of the armature 91 and the rotor 93 are fitted.

【0068】取付台95は、電磁クラッチ90の分離時
に、永久磁石組立体70の回転と共に一体となって回転
する部分である。
The mounting base 95 is a part that rotates together with the rotation of the permanent magnet assembly 70 when the electromagnetic clutch 90 is separated.

【0069】回転中のアーマチャ91に対して、ロータ
93が結合するときには、同期結合が行われる。まず、
アーマチャ91(永久磁石組立体70)の回転数が検出
され、その検出された回転数と同じくロータ93を回転
させた状態で、ロータ93がアーマチャ91に接近し
て、両者91、93がショックレスで結合する。
When the rotor 93 is coupled to the rotating armature 91, synchronous coupling is performed. First,
The rotation speed of the armature 91 (permanent magnet assembly 70) is detected, and the rotor 93 approaches the armature 91 in a state where the rotor 93 is rotated in the same manner as the detected rotation speed. To join.

【0070】回転中の永久磁石組立体70から電気エネ
ルギーを取り出すには、電磁クラッチ90を結合した状
態で、発電電動機80を発電機として機能させて放電さ
せる。この電力放出に伴い、永久磁石組立体70の回転
数は下降する。このとき、図4の従来装置では、ロータ
60(永久磁石組立体5、7、8、9)が非接触で支持
されているのみであったため、回転数が下降したときに
ロータ60が振動的に不安定になることがあった。
To extract electric energy from the rotating permanent magnet assembly 70, the generator motor 80 is caused to function as a generator and discharged with the electromagnetic clutch 90 connected. With this power release, the rotation speed of the permanent magnet assembly 70 decreases. At this time, in the conventional apparatus shown in FIG. 4, the rotor 60 (permanent magnet assemblies 5, 7, 8, 9) is only supported in a non-contact manner, so that the rotor 60 vibrates when the rotation speed decreases. Sometimes became unstable.

【0071】これに対し、本実施形態では、電力放出に
伴い永久磁石組立体70の回転数が下降して低くなった
とき、またはその回転数がゼロから上昇し始める時、あ
るいは放電後の加速時には、必ず電磁クラッチ90が結
合した状態にある。電磁クラッチ90のロータ93は、
ガイド棒96にキーによって止められている。そのガイ
ド棒96は、モータ軸82にシマリバメ固定されてい
る。モータ軸82の軸受は、モータハウジングに固定さ
れており、モータハウジングは昇降装置100に固定さ
れており、その固定によってモータ軸82が支持されて
いる。よって、モータ軸82を介して発電電動機80の
もつ振動的な不安定さがロータ93に伝わることは無
い。すなわち、ロータ93は、固定物に機械的に(電磁
気的ではなく)接続されていると見なせる。したがっ
て、電磁クラッチ90が結合した状態の永久磁石組立体
70は、固定台に機械的に支持された状態となって、そ
の回転数が落ちても振動的に不安定になることはない。
On the other hand, in the present embodiment, when the rotation speed of the permanent magnet assembly 70 decreases and decreases with the release of power, or when the rotation speed starts to increase from zero, or when the acceleration after discharge is increased. At times, the electromagnetic clutch 90 is always in a connected state. The rotor 93 of the electromagnetic clutch 90
It is fixed to the guide bar 96 by a key. The guide bar 96 is fixed to the motor shaft 82 by shrink fitting. The bearing of the motor shaft 82 is fixed to the motor housing, and the motor housing is fixed to the elevating device 100, and the motor shaft 82 is supported by the fixing. Therefore, the vibrational instability of the generator motor 80 is not transmitted to the rotor 93 via the motor shaft 82. That is, the rotor 93 can be regarded as being mechanically (not electromagnetically) connected to the fixed object. Therefore, the permanent magnet assembly 70 in a state where the electromagnetic clutch 90 is connected is mechanically supported by the fixed base, and does not become unstable in terms of vibration even if the rotation speed decreases.

【0072】図1に示すように、昇降装置100は、固
定台110に固定されている。発電電動機80は、昇降
装置100に接続されている。昇降装置100は、発電
電動機80を上昇または下降させる。昇降装置100
は、電磁クラッチ90の結合・分離時にそれぞれ、ロー
タ93を上昇・下降させる。昇降装置100は、電磁ク
ラッチ90が結合した状態で、永久磁石組立体70を昇
降させて、高温超電導バルク体55との距離を任意に設
定し、高温超電導バルク体55の周囲の磁場を変える。
As shown in FIG. 1, the lifting device 100 is fixed to a fixed base 110. The generator motor 80 is connected to the lifting device 100. The lifting device 100 raises or lowers the generator motor 80. Lifting device 100
Moves the rotor 93 up and down when the electromagnetic clutch 90 is engaged and disengaged, respectively. The lifting device 100 raises and lowers the permanent magnet assembly 70 in a state where the electromagnetic clutch 90 is connected, arbitrarily sets the distance to the high-temperature superconducting bulk body 55, and changes the magnetic field around the high-temperature superconducting bulk body 55.

【0073】昇降装置100は、電磁クラッチ90が結
合した状態で、永久磁石組立体70の重量(超電導体状
態で高温超電導バルク体55が支持・浮上させる重量)
以上の荷重(予荷重)を賦与することができる。その荷
重は、ロードセル(図示省略)により測定する。これに
より、磁束クリープに関する予荷重賦与の条件を可変に
する試験を行うことができる。
The lifting device 100 has the weight of the permanent magnet assembly 70 (the weight that the high-temperature superconducting bulk body 55 supports and floats in the superconductor state) with the electromagnetic clutch 90 connected.
The above load (preload) can be applied. The load is measured by a load cell (not shown). This makes it possible to perform a test in which the conditions for applying a preload relating to magnetic flux creep are made variable.

【0074】超電導磁気軸受試験装置30により超電導
磁気軸受40の試験を行う場合について説明する。ま
ず、電磁クラッチ90が結合した状態で、昇降装置10
0を操作して、永久磁石組立体70と高温超電導バルク
体55との距離を任意に設定して、初期の磁場設定を行
う。次いで、高温超電導バルク体55を所定温度まで冷
却して超電導体状態にして、反発力・浮上力を得る。次
に、昇降装置100を操作して、任意の予荷重の賦与を
行う。次いで、発電電動機80を電動機として機能さ
せ、永久磁石組立体70を所定の回転数まで回転させ
る。
The case where the superconducting magnetic bearing 40 is tested by the superconducting magnetic bearing test apparatus 30 will be described. First, in a state where the electromagnetic clutch 90 is engaged, the lifting device 10
By operating 0, the distance between the permanent magnet assembly 70 and the high-temperature superconducting bulk body 55 is arbitrarily set, and the initial magnetic field is set. Next, the high temperature superconducting bulk body 55 is cooled to a predetermined temperature to be in a superconductor state, and a repulsive force and a levitation force are obtained. Next, the lifting device 100 is operated to apply an arbitrary preload. Next, the generator motor 80 is caused to function as a motor, and the permanent magnet assembly 70 is rotated to a predetermined rotation speed.

【0075】所定の回転数になった時点で、電磁クラッ
チ90の結合を解除し、昇降装置100により発電電動
機80を上昇させ、取付台95の中心穴に挿入された状
態のガイド棒96をその中心穴から抜出させる。これに
より、永久磁石組立体70およびフライホイールリング
71は、超電導磁気軸受40のみで支持され、自由回転
する。
At the time when the number of rotations reaches a predetermined value, the coupling of the electromagnetic clutch 90 is released, the generator motor 80 is raised by the lifting device 100, and the guide rod 96 inserted in the center hole of the mounting base 95 is moved to the Pull out from the center hole. As a result, the permanent magnet assembly 70 and the flywheel ring 71 are supported only by the superconducting magnetic bearing 40 and freely rotate.

【0076】この超電導磁気軸受40のみで支持された
状態の永久磁石組立体70の回転数を検出したり、その
状態の永久磁石組立体70に横方向から加振(図示省
略)してそのときの永久磁石組立体70の動きを検出す
れば、超電導磁気軸受40の軸受特性を高い精度で測定
することができる。
The rotational speed of the permanent magnet assembly 70 supported only by the superconducting magnetic bearing 40 is detected, or the permanent magnet assembly 70 in this state is vibrated (not shown) from the lateral direction. By detecting the movement of the permanent magnet assembly 70, the bearing characteristics of the superconducting magnetic bearing 40 can be measured with high accuracy.

【0077】永久磁石組立体70の回転数を更に上げる
ときには、電磁クラッチ90を結合し、発電電動機80
を電動機として機能させる。永久磁石組立体70の回転
から電気エネルギーを取り出すときには、電磁クラッチ
90が結合した状態で、発電電動機80を発電機として
機能させる。
To further increase the rotational speed of the permanent magnet assembly 70, the electromagnetic clutch 90 is connected and the generator motor 80
Function as an electric motor. When extracting electric energy from the rotation of the permanent magnet assembly 70, the generator motor 80 functions as a generator with the electromagnetic clutch 90 engaged.

【0078】本実施形態の構成は、以下の通りである。The configuration of the present embodiment is as follows.

【0079】永久磁石組立体70と、発電電動機80を
分離可能な構成とする。
The permanent magnet assembly 70 and the generator motor 80 are configured to be separable.

【0080】発電電動機80を昇降させる機構100を
設ける。
A mechanism 100 for raising and lowering the generator motor 80 is provided.

【0081】永久磁石組立体70と、発電電動機80と
の間に、電磁クラッチ90を設ける。軸受回転ウエイト
70側に電磁クラッチ90のアーマチャ91を取付け、
発電電動機80側に電磁クラッチ90のロータ93を取
り付ける。
An electromagnetic clutch 90 is provided between the permanent magnet assembly 70 and the generator motor 80. The armature 91 of the electromagnetic clutch 90 is attached to the bearing rotating weight 70 side,
The rotor 93 of the electromagnetic clutch 90 is attached to the generator motor 80 side.

【0082】発電電動機80のモータ軸82を延長させ
て、永久磁石組立体70に接続するときの芯出しガイド
棒96とする。ここで、電磁クラッチ90自体が芯出し
能力を有していても、有していなくてもいずれでもよ
い。発電電動機80が上記ガイド棒96を有しているこ
とで、さらに精度の高い芯出しが可能となる。
The motor shaft 82 of the generator motor 80 is extended to serve as a centering guide rod 96 for connecting to the permanent magnet assembly 70. Here, the electromagnetic clutch 90 itself may or may not have the centering ability. Since the generator motor 80 has the guide rod 96, more accurate centering can be performed.

【0083】高温超電導バルク体55の冷却時に、電磁
クラッチ90を作動(軸受回転ウエイト70を吸着)さ
せて、永久磁石組立体70を吊り上げることで、ゼロ磁
場冷却の条件(高温超電導バルク体55に対する永久磁
石7’、8’の距離)の設定を行うことができる。この
とき、ガイド棒96は、永久磁石組立体70の中心Rと
発電電動機80の軸心Rを合わせる機能を果たす。
When cooling the high-temperature superconducting bulk body 55, the electromagnetic clutch 90 is actuated (bearing rotating weight 70 is attracted) and the permanent magnet assembly 70 is lifted, thereby achieving zero magnetic field cooling conditions (for the high-temperature superconducting bulk body 55). The distance between the permanent magnets 7 'and 8') can be set. At this time, the guide bar 96 has a function of aligning the center R of the permanent magnet assembly 70 with the axis R of the generator motor 80.

【0084】永久磁石組立体70が超電導状態で浮上
し、一定回転で回転エネルギーとして電力貯蔵中は、発
電電動機80は上昇した位置にあり、永久磁石組立体7
0と分離している。
While the permanent magnet assembly 70 floats in a superconducting state and stores electric power as rotational energy at a constant rotation, the generator motor 80 is at the raised position and the permanent magnet assembly 7
It is separated from 0.

【0085】電力放出を行う場合、および電力放出によ
って永久磁石組立体70の回転数が低下した後に再度回
転数を上げて充電を行う場合には、発電電動機80が下
降し、回転中の永久磁石組立体70の中心穴に、発電電
動機80のガイド棒96が挿入され、電磁クラッチ90
が接続する。永久磁石組立体70は、モータ軸82の軸
芯Rと同心で一定回転まで加速される。発電電動機80
と永久磁石組立体70とが同心で回転するため、振動は
極めて小さく、安全な運転となる。
When power is released, or when charging is performed by increasing the rotation speed again after the rotation speed of the permanent magnet assembly 70 has decreased due to the power release, the generator motor 80 descends and the rotating permanent magnet The guide rod 96 of the generator motor 80 is inserted into the center hole of the assembly 70, and the electromagnetic clutch 90
Connect. The permanent magnet assembly 70 is accelerated to a certain rotation concentrically with the axis R of the motor shaft 82. Generator motor 80
And the permanent magnet assembly 70 rotate concentrically, the vibration is extremely small, and the safe operation is achieved.

【0086】この電磁クラッチ90の接続に際しては、
回転中である永久磁石組立体70側のアーマチャ91に
対して、同期するように発電電動機80側のロータ93
を回転させ、両者が同期した状態で電磁クラッチ90の
接続を行う。
When connecting the electromagnetic clutch 90,
The rotor 93 on the generator motor 80 side is synchronized with the armature 91 on the rotating permanent magnet assembly 70 side.
Are rotated, and the electromagnetic clutch 90 is connected in a state where both are synchronized.

【0087】永久磁石組立体70が単独で浮上、回転し
ている状態で、超電導状態の破壊により、永久磁石組立
体70が落下した場合、永久磁石リング7’、8’と超
電導体55の接触を防止するため、永久磁石組立体70
の下部側にストッパー用軸受を設ける。また、永久磁石
組立体70の異常動作による触れ回りを防止するため、
永久磁石組立体70の外周側にストッパー用軸受を設け
る。
When the permanent magnet assembly 70 falls and breaks due to the superconducting state while the permanent magnet assembly 70 is floating and rotating alone, the contact between the permanent magnet rings 7 ′ and 8 ′ and the superconductor 55 occurs. In order to prevent the
A bearing for stopper is provided on the lower side of. Further, in order to prevent the permanent magnet assembly 70 from touching around due to abnormal operation,
A stopper bearing is provided on the outer peripheral side of the permanent magnet assembly 70.

【0088】本実施形態によれば、以下の効果を奏する
ことができる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.

【0089】永久磁石組立体70と発電電動機80を分
離することによって、永久磁石組立体70が単独で浮上
回転するため、超電導軸受摩擦損および高真空容器中の
回転による無視できる程度の風損のみとなり、電力貯蔵
中のエネルギー損失は極めて小さくなる。
By separating the permanent magnet assembly 70 from the generator motor 80, the permanent magnet assembly 70 rotates by itself and floats, so that only superconducting bearing friction loss and negligible wind loss due to rotation in a high vacuum vessel are reduced. And the energy loss during power storage is extremely small.

【0090】発電電動機80を昇降させる昇降装置10
0および電磁クラッチ90により、永久磁石組立体70
を吊り上げた状態での磁場設定、永久磁石組立体70を
吊り上げた状態での超電導体55の冷却、および永久磁
石組立体70を吊り上げた状態での軸受回転体70の回
転数の増減を行うことができる。
Elevating device 10 for raising and lowering generator motor 80
0 and the electromagnetic clutch 90, the permanent magnet assembly 70
Setting of the magnetic field in a state where the permanent magnet assembly 70 is lifted, cooling of the superconductor 55 in a state where the permanent magnet assembly 70 is lifted, and increase and decrease of the rotation speed of the bearing rotating body 70 in a state where the permanent magnet assembly 70 is lifted. Can be.

【0091】永久磁石組立体70と接続するときの芯出
し用ガイド棒96を設けることによって、超電導体55
の冷却時(軸受回転体70と超電導体55との距離を任
意に設定する場合)、および軸受回転体70の加減速時
に、フライホイール71とモータ軸82の軸芯を同心で
結合することができる。
By providing a guide rod 96 for centering when connecting to the permanent magnet assembly 70, the superconductor 55
During cooling (when the distance between the bearing rotating body 70 and the superconductor 55 is arbitrarily set) and when the bearing rotating body 70 is accelerated or decelerated, the flywheel 71 and the motor shaft 82 may be concentrically coupled. it can.

【0092】永久磁石組立体70の下部側と外周側に、
ストッパー用軸受を設けることによって、永久磁石組立
体70の高速回転に対する安全性が向上する。
On the lower side and the outer peripheral side of the permanent magnet assembly 70,
By providing the stopper bearing, the safety of the permanent magnet assembly 70 against high-speed rotation is improved.

【0093】永久磁石組立体70の回転中に浮上力が落
ちる現象(磁束クリープ)に対しては、回転前に永久磁
石組立体70の荷重以上の荷重を加えておく(予備荷
重)ことが有効である。本実施形態では、昇降装置10
0は荷重印加手段の機能を有しており、予備荷重を加え
ることができる。
For the phenomenon that the levitation force decreases during rotation of the permanent magnet assembly 70 (magnetic flux creep), it is effective to apply a load equal to or more than the load of the permanent magnet assembly 70 before rotation (preliminary load). It is. In the present embodiment, the lifting device 10
0 has a function of a load applying means, and can apply a preliminary load.

【0094】図4の装置では、ロータ60の自重によ
り、ロータ60と上部、下部補助軸受16、17とが衝
撃を伴って接触することがあり、この衝撃力によってロ
ータ60の破損が発生する場合がある。これに対して、
本実施形態では、回転中は、軸受回転体70、71は、
発電電動機80から分離され、衝撃等の外乱のない状態
になっているため、その分、事故の発生が極めて少な
い。
In the apparatus shown in FIG. 4, the rotor 60 may come into contact with the upper and lower auxiliary bearings 16 and 17 with an impact due to the weight of the rotor 60, and the impact force may damage the rotor 60. There is. On the contrary,
In the present embodiment, during rotation, the bearing rotating bodies 70 and 71
Since it is separated from the generator motor 80 and has no disturbance such as impact, the occurrence of accidents is extremely small.

【0095】次に、図3を参照して、本発明の第2の実
施形態である超電導磁気軸受試験装置について説明す
る。第2実施形態については、第1実施形態と異なる点
のみについて説明する。
Next, a superconducting magnetic bearing testing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, only points different from the first embodiment will be described.

【0096】第2の実施形態は、第1の実施形態に比べ
て、ラジアル型の超電導磁気軸受130を有している。
超電導磁気軸受130は、ラジアル軸受台131と、ラ
ジアル軸受回転体132とを有している。
The second embodiment has a radial type superconducting magnetic bearing 130 as compared with the first embodiment.
The superconducting magnetic bearing 130 has a radial bearing stand 131 and a radial bearing rotating body 132.

【0097】ラジアル軸受台131は、固定ベース30
aに固定されている。ラジアル軸受台131は、その内
部に円柱状のラジアル軸受回転体132を収容する。ラ
ジアル軸受回転体132は、永久磁石組立体70に対し
て一体的に、永久磁石組立体70の回転軸と同一の軸心
Rを有するように形成されている。ラジアル軸受回転体
132は、ラジアル軸受台131の内部で回転自在に設
けられている。
The radial bearing stand 131 is fixed to the fixed base 30.
a. The radial bearing stand 131 accommodates a cylindrical radial bearing rotating body 132 therein. The radial bearing rotating body 132 is formed integrally with the permanent magnet assembly 70 so as to have the same axis R as the rotation axis of the permanent magnet assembly 70. The radial bearing rotating body 132 is rotatably provided inside the radial bearing stand 131.

【0098】ラジアル軸受台131の内周面には、前記
内周面の周方向全体に亘って、高温超電導バルク体55
aが固設されている。高温超電導バルク体55aの材質
は、高温超電導バルク体55と同一である。ラジアル軸
受回転体132の外周面には、前記外周面の周方向全体
に亘る永久磁石134が、複数固設されている。ラジア
ル軸受回転体132の外周面であって、前記複数の永久
磁石134の相互の間には、強磁性体が固設されてい
る。
The high-temperature superconducting bulk material 55 is provided on the inner peripheral surface of the radial bearing
a is fixed. The material of the high-temperature superconducting bulk body 55a is the same as that of the high-temperature superconducting bulk body 55. On the outer peripheral surface of the radial bearing rotating body 132, a plurality of permanent magnets 134 are fixedly provided over the entire outer peripheral surface in the circumferential direction. A ferromagnetic material is fixedly provided on the outer peripheral surface of the radial bearing rotating body 132 and between the plurality of permanent magnets 134.

【0099】前記複数の永久磁石134のうち、最上部
の永久磁石134の上側がS極であり、その下側がN極
である。前記最上部の次の(直下の)永久磁石134
は、その上側がN極であり、その下側がS極である。そ
の次の永久磁石134は、その上側がS極であり、その
下側がN極である。永久磁石134の極性に関しては、
以下同様である。
Of the plurality of permanent magnets 134, the upper side of the uppermost permanent magnet 134 is the S pole, and the lower side is the N pole. The next (directly below) permanent magnet 134 at the top
Has an upper N-pole and a lower S-pole. The next permanent magnet 134 has an S pole on the upper side and an N pole on the lower side. Regarding the polarity of the permanent magnet 134,
The same applies hereinafter.

【0100】第1実施形態のアキシャル型超電導磁気軸
受40のピンニング効果により、永久磁石組立体70
は、横方向(図中左右方向)に対しても剛性を有する。
第2実施形態では、更に横方向の高い剛性を得るため、
ラジアル型超電導磁気軸受130を追加している。これ
により、アキシャル型超電導磁気軸受およびラジアル型
超電導磁気軸受を併用したときの試験を行うことができ
る。
Due to the pinning effect of the axial type superconducting magnetic bearing 40 of the first embodiment, the permanent magnet assembly 70
Has rigidity also in the lateral direction (left-right direction in the figure).
In the second embodiment, in order to obtain higher lateral rigidity,
A radial type superconducting magnetic bearing 130 is added. This makes it possible to perform a test using both the axial superconducting magnetic bearing and the radial superconducting magnetic bearing.

【0101】また、アキシャル型超電導磁気軸受40を
取り外せば(内周永久磁石7’および外周永久磁石8’
のみを取り外せばよい)、ラジアル型超電導磁気軸受1
30単体での試験を行うことができる。
If the axial type superconducting magnetic bearing 40 is removed, the inner permanent magnet 7 'and the outer permanent magnet 8' are removed.
Only), radial type superconducting magnetic bearing 1
The test can be performed on 30 units alone.

【0102】[0102]

【発明の効果】本発明によれば、更に軸受損失が少ない
超電導磁気浮上装置を得ることができる。また、超電導
磁気軸受の特性測定試験を含む各種試験を行う場合に、
超電導磁気軸受の特性をより正確に測定することがで
き、更に、磁場などの条件設定を任意に行い易い。
According to the present invention, it is possible to obtain a superconducting magnetic levitation device with further reduced bearing loss. In addition, when performing various tests including a characteristic measurement test of a superconducting magnetic bearing,
The characteristics of the superconducting magnetic bearing can be measured more accurately, and furthermore, it is easy to arbitrarily set conditions such as a magnetic field.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の超電導磁気浮上装置の第1実
施形態の回転軸心に沿う断面図である。
FIG. 1 is a sectional view taken along a rotation axis of a first embodiment of a superconducting magnetic levitation apparatus of the present invention.

【図2】図2は、図1の一部を拡大して示す断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of FIG. 1;

【図3】本発明の超電導磁気浮上装置の第2実施形態の
回転軸心に沿う断面図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along a rotation axis of a second embodiment of the superconducting magnetic levitation apparatus of the present invention.

【図4】図4は、従来の超電導磁気浮上装置の回転軸心
に沿う断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional superconducting magnetic levitation device taken along a rotation axis.

【図5】図5は、従来の超電導磁気浮上装置の動作を示
すためのタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing an operation of a conventional superconducting magnetic levitation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フライホイールリング 2 支持ディスク 3’ 上部軸 5 スラストカラー 4’ 中間軸 6’ 下部軸 7 内周永久磁石 7’ 内周永久磁石 8 外周永久磁石 8’ 外周永久磁石 9 中間リング 9’ 中間リング 10 高温超電導バルク体 11 液体窒素溜め 12 配管 13 配管 14 上部ラジアル軸受 14a 回転子 14b 固定子 15 下部ラジアル軸受 15a 回転子 15b 固定子 16 上部補助軸受 17 下部補助軸受 18 発電電動機 19 ケーシング 20 ケーシング 21 ケーシング 21’ 防護材 22 ケーシング 23 真空排気口 24 制御装置 30 超電導磁気軸受試験装置 30a 固定ベース 40 超電導磁気軸受 50 超電導スラスト軸受 55 高温超電導バルク体 55a 高温超電導バルク体 60 ロータ 70 永久磁石組立体 71 フライホイールリング 73 ヨーク 80 発電電動機 82 モータ軸 90 電磁クラッチ 91 アーマチャ 93 ロータ 94 コイル 95 取付台 96 ガイド棒 100 昇降装置 120 冷凍機 122 熱伝導継手 130 ラジアル型超電導磁気軸受 131 ラジアル軸受台 132 ラジアル軸受回転体 134 永久磁石 N N極 R 軸心 S S極 X 外部 Y 外部 Z 真空排気方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flywheel ring 2 Support disk 3 'Upper shaft 5 Thrust collar 4' Intermediate shaft 6 'Lower shaft 7 Inner peripheral permanent magnet 7' Inner peripheral permanent magnet 8 Outer peripheral permanent magnet 8 'Outer peripheral permanent magnet 9 Intermediate ring 9' Intermediate ring 10 High-temperature superconducting bulk body 11 Liquid nitrogen reservoir 12 Piping 13 Piping 14 Upper radial bearing 14a Rotor 14b Stator 15 Lower radial bearing 15a Rotor 15b Stator 16 Upper auxiliary bearing 17 Lower auxiliary bearing 18 Generator motor 19 Casing 20 Casing 21 Casing 21 '' Protective material 22 Casing 23 Vacuum exhaust port 24 Control device 30 Superconducting magnetic bearing test device 30a Fixed base 40 Superconducting magnetic bearing 50 Superconducting thrust bearing 55 High temperature superconducting bulk 55a High temperature superconducting bulk 60 Rotor 70 Permanent magnet assembly 71F E-wheel ring 73 Yoke 80 Generator motor 82 Motor shaft 90 Electromagnetic clutch 91 Armature 93 Rotor 94 Coil 95 Mounting base 96 Guide rod 100 Lifting device 120 Refrigerator 122 Heat conduction joint 130 Radial type superconducting magnetic bearing 131 Radial bearing stand 132 Radial bearing rotation Body 134 Permanent magnet N N pole R Axis center S S pole X External Y External Z Vacuum exhaust direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今野 和成 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Fターム(参考) 3J102 AA01 BA03 BA19 CA02 CA10 CA28 DA02 DA07 DA22 GA09 5H607 AA00 AA08 BB01 BB02 BB14 BB20 BB25 CC03 CC05 DD03 DD15 DD18 EE02 EE10 EE18 EE42 FF01 GG01 GG08  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazunari Konno 2-1-1, Shinhama, Arai-machi, Takasago-shi, Hyogo F-term in Takasago Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (Reference) 3J102 AA01 BA03 BA19 CA02 CA10 CA28 DA02 DA07 DA22 GA09 5H607 AA00 AA08 BB01 BB02 BB14 BB20 BB25 CC03 CC05 DD03 DD15 DD18 EE02 EE10 EE18 EE42 FF01 GG01 GG08

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超電導体と、 前記超電導体に水平に対向して設けられた磁石を有する
回転体と、 発電電動機と、 前記回転体と前記発電電動機とを接続および分離する回
転伝達部とを備えた超電導磁気浮上装置。
1. A superconductor, a rotating body having a magnet horizontally opposed to the superconductor, a generator motor, and a rotation transmitting unit for connecting and separating the rotating body and the generator motor. Superconducting magnetic levitation device equipped.
【請求項2】 請求項1記載の超電導磁気浮上装置にお
いて、 前記回転体と前記発電電動機の回転中心位置合わせを行
うガイド部を有している超電導磁気浮上装置。
2. The superconducting magnetic levitation device according to claim 1, further comprising a guide portion for aligning the rotation center between the rotating body and the generator motor.
【請求項3】 請求項1または2に記載の超電導磁気浮
上装置において、 前記回転伝達部は、前記回転体に固定された第1の部分
および前記発電電動機に固定された第2の部分を有し、 前記第1の部分および第2の部分のそれぞれは、回転軸
心方向に互いに嵌合する放射状の歯を有し、 前記第1の部分の歯は、前記回転体の回転中心軸を中心
として放射状に形成され、 前記第2の部分の歯は、前記発電電動機の回転中心軸を
中心として放射状に形成されている超電導磁気浮上装
置。
3. The superconducting magnetic levitation device according to claim 1, wherein the rotation transmitting unit has a first portion fixed to the rotating body and a second portion fixed to the generator motor. Each of the first portion and the second portion has radial teeth that fit together in the direction of the rotation axis, and the teeth of the first portion are centered on the rotation center axis of the rotating body. A superconducting magnetic levitation device wherein the teeth of the second portion are radially formed around a rotation center axis of the generator motor.
【請求項4】 請求項1から3のいずれかに記載の超電
導磁気浮上装置において、 前記発電電動機の回転と前記回転体の回転とを同期させ
て接続および分離する、 超電導磁気浮上装置。
4. The superconducting magnetic levitation device according to claim 1, wherein the rotation of the generator motor and the rotation of the rotating body are connected and disconnected in synchronization with each other.
【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載の超電
導磁気浮上装置において、 前記発電電動機が前記回転体に対して接続したときに、
前記磁石と前記超電導体との距離を可変にする距離可変
部を備えた超電導磁気浮上装置。
5. The superconducting magnetic levitation device according to claim 1, wherein when the generator motor is connected to the rotating body,
A superconducting magnetic levitation device including a distance variable unit that varies a distance between the magnet and the superconductor.
【請求項6】 請求項1から5のいずれかに記載の超電
導磁気浮上装置において、 固定された固定台を備え、 前記回転伝達部は、前記固定台に機械的に支持され、 前記回転伝達部は、前記磁石が前記回転伝達部を介して
前記固定台に機械的に支持されるように、前記磁石に接
続する超電導磁気浮上装置。
6. The superconducting magnetic levitation apparatus according to claim 1, further comprising: a fixed base fixed, wherein the rotation transmitting unit is mechanically supported by the fixed base, and Is a superconducting magnetic levitation device connected to the magnet such that the magnet is mechanically supported by the fixed base via the rotation transmitting unit.
【請求項7】 請求項1から6のいずれかに記載の超電
導磁気浮上装置において、 前記超電導体および前記磁石は、アキシャル型超電導磁
気軸受を構成し、 前記磁石は、取り外し可能に設けられ、 前記回転体の回転軸にラジアル型超電導磁気軸受を備え
た超電導磁気浮上装置。
7. The superconducting magnetic levitation device according to claim 1, wherein the superconductor and the magnet form an axial superconducting magnetic bearing, wherein the magnet is provided detachably, A superconducting magnetic levitation device equipped with a radial type superconducting magnetic bearing on the rotating shaft of a rotating body.
【請求項8】 請求項1から7のいずれかに記載の超電
導磁気浮上装置において、 前記回転伝達部が、電磁クラッチである超電導磁気浮上
装置。
8. The superconducting magnetic levitation device according to claim 1, wherein the rotation transmitting unit is an electromagnetic clutch.
【請求項9】 超電導体と、前記超電導体に水平に対向
して設けられた磁石を有する回転体と、発電電動機と、
前記回転体と前記発電電動機とを接続および分離する回
転伝達部とを提供し、 前記発電電動機と前記回転体を前記回転伝達部を介して
接続し、前記発電電動機を駆動することにより前記回転
体を回転させ、その後、前記発電電動機を前記回転体か
ら分離して、前記回転体を浮上状態で回転させることに
より、前記回転体に電力を貯蔵する超電導電力貯蔵方
法。
9. A superconductor, a rotating body having a magnet horizontally opposed to the superconductor, a generator motor,
Providing a rotation transmitting unit that connects and separates the rotating body and the generator motor; connecting the generator motor and the rotating body via the rotation transmitting unit; and driving the generator motor to rotate the rotating body. , And thereafter, the generator motor is separated from the rotating body, and the rotating body is rotated in a floating state, thereby storing electric power in the rotating body.
【請求項10】 請求項9記載の超電導電力貯蔵方法に
おいて、 前記回転体と前記発電電動機との接続・分離を機械的に
行う超電導電力貯蔵方法。
10. The superconducting power storage method according to claim 9, wherein the connection and disconnection between the rotating body and the generator motor are performed mechanically.
【請求項11】 請求項9記載の超電導電力貯蔵方法に
おいて、 前記回転体と前記発電電動機との接続・分離を電磁気的
に行う超電導電力貯蔵方法。
11. The superconducting power storage method according to claim 9, wherein the connection and disconnection between the rotating body and the generator motor are performed electromagnetically.
【請求項12】 超電導体と、前記超電導体に水平に対
向して設けられた磁石を有する回転体と、発電電動機
と、前記回転体と前記発電電動機とを接続および分離す
る回転伝達部とを提供し、 前記発電電動機と前記回転体を前記回転伝達部を介して
接続し、前記発電電動機を駆動することにより前記回転
体を回転させ、その後、前記発電電動機を前記回転体か
ら分離して、前記回転体を浮上状態で回転させることに
より、前記回転体の軸受である超電導磁気軸受の特性を
測定する超電導磁気軸受試験方法。
12. A superconductor, a rotating body having a magnet horizontally opposed to the superconductor, a generator motor, and a rotation transmitting unit for connecting and separating the rotating body and the generator motor. Providing, the generator motor and the rotating body are connected via the rotation transmission unit, the rotating body is rotated by driving the generator motor, and then the generator motor is separated from the rotating body, A superconducting magnetic bearing test method for measuring characteristics of a superconducting magnetic bearing as a bearing of the rotating body by rotating the rotating body in a floating state.
【請求項13】 請求項12記載の超電導磁気軸受試験
方法において、 前記回転体と前記発電電動機との接続・分離を機械的に
行う超電導磁気軸受試験方法。
13. The superconducting magnetic bearing test method according to claim 12, wherein the rotating body and the generator motor are connected and disconnected mechanically.
【請求項14】 請求項12記載の超電導磁気軸受試験
方法において、 前記回転体と前記発電電動機との接続・分離を電磁気的
に行う超電導磁気軸受試験方法。
14. The superconducting magnetic bearing test method according to claim 12, wherein the connection and disconnection between the rotating body and the generator motor are performed electromagnetically.
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