JP2001150192A - プレス装置及び複合プレス装置 - Google Patents

プレス装置及び複合プレス装置

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JP2001150192A
JP2001150192A JP33701499A JP33701499A JP2001150192A JP 2001150192 A JP2001150192 A JP 2001150192A JP 33701499 A JP33701499 A JP 33701499A JP 33701499 A JP33701499 A JP 33701499A JP 2001150192 A JP2001150192 A JP 2001150192A
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JP
Japan
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superconducting coil
press
coil
press device
mover
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JP33701499A
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English (en)
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Kazutake Senoo
和威 妹尾
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/42Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by magnetic means, e.g. electromagnetic

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  • Electromagnetism (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超電導コイルに働く不平衡電磁力を低減でき
るプレス装置を得る。 【解決手段】 1は超電導コイル、3は断熱支持体、2
は真空断熱を実現するための真空容器であり、超電導コ
イル1に対して対称に配置された磁性体可動子4は超電
導コイル1の励磁によりにそれぞれ吸引される。超電導
コイル1が磁気的なほぼ中心にあるため右にも左にも動
こうとしない。つまり、超電導コイル1に対して不平衡
電磁力が働かないので、断熱支持体3に力が働かず、弱
い支持構造であっても支持が可能となり、大きなプレス
力を発生することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導コイルを利
用したプレス装置及び複合プレス装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図9に従来の油圧プレス装置の概観を示
す。31は油圧源、34は圧力チューブ、35は可動
子,32は構造体、8は被プレス対象物、36はシリン
ダである。従来型のプレス装置においては、油圧源31
で、シリンダ36内に油33を注入することで圧力を発
生させていた。一般に、大型のプレス装置(数10〜数
100ton)には、この様な油圧機構が使われ、処理
速度は速いもので数10回プレス/minの性能を有す
る。
【0003】しかし、大型のものほど、構造体32部が
大きくなり、可動子35のストロークを得るためには大
量の油33を輸送する必要があるため、1回のプレスに
要する時間が長くなるという問題があった。
【0004】一方、小型のもの(数ton程度)では、
従来の油圧タイプ以外にサーボモータ式がある。このよ
うな電気的な機構のプレス装置は、高速であるばかりで
なく、精度が高いというメリットがある。しかし、モー
タを用いる方法では、プレス力を大きくすることが困難
である。
【0005】そのため、高速でコンパクトでありなが
ら、大圧縮力を発生するプレス装置には、従来の小型装
置以上に大きな電磁力を発生可能な電気的機構が必要で
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題を
解決するために、大きな電磁力を発生可能な超電導コイ
ルと、この超電導コイルにより発生する磁場により吸引
される磁性体(又は反磁性体)の可動子、あるいは吸引
と反発の両方が可能な電磁石からなる可動子を適用する
ことで、上記超電導コイルに働く不平衡電磁力を低減で
きるプレス装置及び複合プレス装置を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るプレス装
置は、超電導コイルと、この超電導コイルを収納する略
真空の断熱容器と、上記超電導コイルに対し略対称の位
置に配置される磁性材料からなる可動子とを備えたもの
である。
【0008】この発明に係る複合プレス装置は、上記プ
レス装置を複数個備え、上記複数のプレス装置のうちの
いずれかのプレス装置が有する超電導コイルにより、該
プレス装置が有する可動子を吸引するとともに、上記複
数のプレス装置のうちの他のプレス装置が有する可動子
を引き戻すものである。
【0009】この発明に係るプレス装置は、超電導コイ
ルと、この超電導コイルを収納する略真空の断熱容器
と、上記超電導コイルに対し略対称の位置に配置される
電磁石からなる可動子とを備えたものである。
【0010】この発明に係る複合プレス装置は、上記プ
レス装置を複数個備え、上記複数のプレス装置のうちの
いずれかのプレス装置から、上記複数のプレス装置のう
ちの他のプレス装置に電磁エネルギーの授受を行う電力
回生装置を備えたものである。
【0011】この発明に係るプレス装置は、励磁又は消
磁されることで超電導コイルを略磁気中心に位置させる
ことが可能なバランス用電磁石を備えたものである。
【0012】この発明に係る複合プレス装置は、励磁又
は消磁されることで超電導コイルを略磁気中心に位置さ
せることが可能なバランス用電磁石を備えたものであ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1をもとに実施
の形態1について述べる。図1は実施の形態1を示す断
面図である。図において、1は超電導コイル、3は断熱
支持体、2は真空断熱を実現するための真空容器であ
る。超電導コイル1に対して対称に配置された磁性体可
動子4は超電導コイル1の励磁によりにそれぞれ吸引さ
れる。A−A線は磁性体可動子4の配置に関する対称
軸、B−B線は超電導コイル1の中心軸をそれぞれ示
す。又、矢印は力の方向を示す。
【0014】ここで、超電導コイル1は約−270℃以
下の極低温に配置される必要があるため、真空容器2中
に、出来るだけ細いFRP等で形成された断熱支持体3
によって固定されなくてはならない。従来は、この様な
弱い支持構造では大きなプレス力を得ることは不可能で
ある。又、逆に太い断熱支持材を適用すると、外界から
の熱侵入が大きく、極低温条件を実現できないという問
題があった。
【0015】それに対して、本実施の形態においては、
超電導コイル1が磁気的なほぼ中心にあるために、右に
も左にも動こうとしない。即ち、超電導コイル1に対し
て不平衡電磁力が働かない。そのため、断熱支持体3に
力が働かない。よって、弱い支持構造であっても支持が
可能となり、大きなプレス力を発生することが可能とな
る。
【0016】一方、磁性体可動子4が片側しかない場合
には、超電導コイル1がプレス力に相当する力で可動子
側に引っ張られるため、それを支持するために太い断熱
支持体が必要になり、超電導コイルを極低温に保持する
ことが不可能になってしまう。
【0017】また、図2は、本実施の形態における、可
動子4と構造体32の間のギャップ距離16と電磁力と
の関係、及びギャップ距離16と被プレス対象のヤング
率との関係を示すグラフである。尚、縦軸、横軸ともに
任意単位(arb.)を用いて表示している。この図に
示す様に、本装置が発生する電磁力は、ギャップ距離1
6が小さくなるほど増大する。そして、スクラップ等の
被プレス対象物8のヤング率は非線形性を有し、当初は
柔らかいが、圧縮・減容すると固くなる。この様な理由
で、電磁気的な圧縮力はプレス装置として適している。
【0018】プレス装置としての効率を考えるとき、超
電導コイル1の励磁速度はできるだけ速い方がよい。そ
こで、Nb3Sn等の化合物系超電導体や酸化物超電導
体を用いることにより、高速な励消磁が可能となる。ま
た、この様な装置の長所として、真空容器2により超電
導コイル1が完全に密封されるために、メンテナンスフ
リーに出来ることが挙げられる。
【0019】実施の形態2.図3をもとに実施の形態2
について述べる。図3は、実施の形態2を示す断面図で
ある。図中の超電導コイル1は、コイル内径側および外
周側に磁性体ヨーク11を備えている。このように磁気
回路を形成することで、磁束密度を大きくしてプレス力
を増加させることが出来るという効果を奏する。
【0020】実施の形態3.図4をもとに実施の形態3
について述べる。図4は、実施の形態3を示す断面図で
ある。本実施の形態においては、超電導コイル1を納め
た真空容器2と磁性体可動子4の間で被プレス対象8が
圧縮されるため、構造材32の量を低減できるため、コ
ンパクトに構成できる。
【0021】実施の形態4.図5をもとに実施の形態4
について述べる。図5は、実施の形態4を示す断面図で
ある。図中、10はコイル状可動子、11aはコイル状
可動子10の磁束密度を大きくするための磁性体ヨーク
である。超電導コイル1を稼働させて磁束を発生させた
状態において、コイル状可動子10を例えばパルス的に
励磁することで、吸引又は反発させることで、素早くプ
レス可能である。図では、コイル状可動子10を反発さ
せて構造体32との間で被プレス対象物8をプレスして
いるが、逆に、同方向励磁することで互いに吸引させ、
真空容器2側でプレスを行っても良い。
【0022】実施の形態5.図6をもとに実施の形態5
について述べる。図6は、実施の形態5を示す断面図で
ある。図中、6は超電導コイル1の両側に備えられたバ
ランスコイルである。本実施の形態においては、超電導
コイル1が受ける偏心電磁力を力センサ17を用いて測
定し、偏心電磁力が小さくなる、即ち磁気中心にくるよ
うにバランスコイル6を励消磁する。図6では、逆方向
励磁(カスプ励磁)されるバランスコイル6で、左右方
向の非対称力を補正する様子が示されている。当然のこ
とながら、電流の方向を適宜変えること等により、バラ
ンスコイルは片側だけでも良い。尚、超電導コイル1及
びバランスコイル6のそれぞれの下に、各コイルに流れ
る電流の方向の一例を示す。
【0023】尚、本実施の形態においては、可動子とし
て、コイル状可動子10を記載しているが、磁性体可動
子4を用いてもかまわないことは言うまでもない。
【0024】実施の形態6.図7をもとに実施の形態6
について述べる。図7は、実施の形態6を示す断面図で
ある。本実施の形態は、実施の形態1乃至3のいずれか
に記載のプレス装置を複数配置し、可動子4の吸引と元
の位置への引き戻しを交互に行う複合プレス装置であ
る。図中、ワイヤーロープ9とプーリー14によって力
の伝達を行っている。
【0025】この様な構成にすることで、超電導コイル
1に吸引された磁性体可動子4が、その引っ張られた位
置に留まることなく、ワイヤーロープ9により元の位置
に引き戻されるので、他の被プレス対象物8をプレス可
能となるので、複数の被プレス対象物8に効率的にプレ
スを行うことが可能になる。図中、2つのプレス装置を
配置した構成を示したが、2つに限られるものではな
く、さらに多数のプレス装置を接続してもかまわない。
【0026】実施の形態7.図8をもとに実施の形態7
について述べる。図8は、実施の形態7を示す断面図で
ある。本実施の形態係る複合プレス装置は、2つのプレ
ス装置の各超電導コイルに対し、電流リード13を介し
て電力回生装置12により電磁エネルギの授受をする点
を除き、実施の形態7と同様の構造を有する。2つのプ
レス装置が電流リード13を介して電力回生装置12に
より電磁エネルギーの授受をするため、起動されていた
プレス装置の超電導コイルから、他の装置(例えば、起
動していないプレス装置、もしくは、起動中のプレス装
置)の超電導コイルに対してエネルギーを送ることがで
きるので、高効率の複合プレス装置が実現できる。
【0027】尚、この実施の形態においても、実施の形
態6と同様、2つのプレス装置を配置した例を示した
が、これに限られるものではなく、さらに多数のプレス
装置の超電導コイル間でエネルギーの授受を行うことも
可能である。
【0028】又、この実施の形態においては、両プレス
装置ともに磁性体可動子4を有する場合について示した
が、コイル状可動子10を有する場合にも同様の効果を
示すことは言うまでもなく、又、磁性体可動子4とコイ
ル状可動子10を有するプレス装置が混在していてもか
まわない。
【0029】以上のように、実施の形態1乃至7におい
ては、高速・大圧縮力で動作可能なプレス装置、複合プ
レス装置が実現できる。具体的には、鍛圧加工、廃棄物
減容・破砕、汚泥脱水等の用途に利用できる。さらに、
高粘性流体等のポンプとして利用できる可能性もある。
【0030】尚、上述の各実施の形態においては、磁性
体可動子4の代わりに、例えば反磁性体の可動子を用い
ても良く、磁性材料からなる可動子であって、超電導コ
イルに吸引されるものであればよい。
【0031】又、上述の各実施の形態においては、コイ
ル状可動子10の代わりに、棒状等の電磁石からなる可
動子を用いても良く、電磁石からなる可動子であって、
超電導コイルと吸引あるいは反発するものであればよ
い。
【0032】又、上述の各実施の形態においては、バラ
ンスコイル6の代わりに、棒状等の電磁石を用いても良
く、超電導コイル1が略磁気中心に位置するように励磁
もしくは消磁されるバランス用の電磁石であればよい。
【0033】又、上述の各実施の形態において、真空容
器2はいわゆる真空断熱を実現するものであって、略真
空の断熱容器であれば良いことは言うまでもない。
【0034】
【発明の効果】この発明に係るプレス装置は、超電導コ
イルと、この超電導コイルを収納する略真空の断熱容器
と、上記超電導コイルに対し略対称の位置に配置される
磁性材料からなる可動子とを備えたので、超電導コイル
を励磁することで、可動子が略対称の方向の力を受ける
ため、超電導コイルに働く不平衡力を低減出来る。その
ため、細い断熱支持材が使用でき、超電導コイルを極低
温に保ちながら、大きなプレス力を得ることが可能とな
る。
【0035】この発明に係る複合プレス装置は、上記プ
レス装置を複数個備え、上記複数のプレス装置のうちの
いずれかのプレス装置が有する超電導コイルにより、該
プレス装置が有する可動子を吸引するとともに、上記複
数のプレス装置のうちの他のプレス装置が有する可動子
を引き戻すので、超電導コイルに吸引された磁性材料か
らなる可動子が、その引っ張られた位置に留まることな
く元の位置に引き戻されるので、複数の被プレス対象物
に効率的にプレスを行うことが可能になる。
【0036】この発明に係るプレス装置は、超電導コイ
ルと、この超電導コイルを収納する略真空の断熱容器
と、上記超電導コイルに対し略対称の位置に配置される
電磁石からなる可動子とを備えたので、超電導コイルを
励磁することで、可動子が略対称の方向の力を受けるた
め、超電導コイルに働く不平衡力を低減出来る。そのた
め、細い断熱支持材が使用でき、超電導コイルを極低温
に保ちながら、大きなプレス力を得ることが可能とな
る。
【0037】この発明に係る複合プレス装置は、上記プ
レス装置を複数個備え、上記複数のプレス装置のうちの
いずれかのプレス装置から、上記複数のプレス装置のう
ちの他のプレス装置に電磁エネルギーの授受を行う電力
回生装置を備えたので、高効率のプレス装置が実現可能
となる。
【0038】この発明に係るプレス装置は、励磁又は消
磁されることで超電導コイルを略磁気中心に位置させる
ことが可能なバランス用電磁石を備えたので、偏心電磁
力を小さくすることができ、超電導コイルに働く不平衡
電磁力をより小さくすることが可能となる。その結果、
真空容器内の断熱支持体を太くする必要がなくなるの
で、細い断熱支持材が使用でき、超電導コイルを極低温
に保ちながら、大きなプレス力を得ることが可能とな
る。
【0039】この発明に係る複合プレス装置は、励磁又
は消磁されることで超電導コイルを略磁気中心に位置さ
せることが可能なバランス用電磁石を備えたので、偏心
電磁力を小さくすることができ、超電導コイルに働く不
平衡電磁力をより小さくすることが可能となる。その結
果、真空容器内の断熱支持体を太くする必要がなくなる
ので、細い断熱支持材が使用でき、超電導コイルを極低
温に保ちながら、大きなプレス力を得ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るプレス装置の第1の実施の形
態を示す断面図である。
【図2】 この発明に係るプレス装置における電磁力
と、被プレス対象のヤング率のギャップ長に対する関係
を示す図である。
【図3】 この発明に係るプレス装置の第2の実施の形
態を示す断面図である。
【図4】 この発明に係るプレス装置の第3の実施の形
態を示す断面図である。
【図5】 この発明に係るプレス装置の第4の実施の形
態を示す断面図である。
【図6】 この発明に係るプレス装置の第5の実施の形
態を示す断面図である。
【図7】 この発明に係る複合プレス装置の第6の実施
の形態を示す断面図である。
【図8】 この発明に係る複合プレス装置の第7の実施
の形態を示す断面図である。
【図9】 従来のプレス装置の一例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 超電導コイル、 2 真空容器、3 断
熱支持材、 4 磁性体可動子、6 バラ
ンスコイル、 8 被プレス対象、9 ワイ
ヤーロープ、 10 コイル状可動子、11、
11a 磁性体ヨーク、 12 電力回生回路、13
電流リード、 14 プーリー、16 ギャ
ップの幅、 17 力センサ、31 油圧源、
32 構造体、33 油、
34圧力チューブ、35 可動子、
36 シリンダ。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導コイルと、 この超電導コイルを収納する略真空の断熱容器と、 上記超電導コイルに対し略対称の位置に配置される磁性
    材料からなる可動子とを備えたプレス装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプレス装置を複数個備
    え、 上記複数のプレス装置のうちのいずれかのプレス装置が
    有する超電導コイルにより、該プレス装置が有する可動
    子を吸引するとともに、上記複数のプレス装置のうちの
    他のプレス装置が有する可動子を引き戻すことを特徴と
    する複合プレス装置。
  3. 【請求項3】 超電導コイルと、 この超電導コイルを収納する略真空の断熱容器と、 上記超電導コイルに対し略対称の位置に配置される電磁
    石からなる可動子とを備えたプレス装置。
  4. 【請求項4】 請求項1又は3記載のプレス装置を複数
    個備え、 上記複数のプレス装置のうちのいずれかのプレス装置か
    ら、上記複数のプレス装置のうちの他のプレス装置に電
    磁エネルギーの授受を行う電力回生装置を備えた複合プ
    レス装置。
  5. 【請求項5】 励磁又は消磁されることで超電導コイル
    を略磁気中心に位置させることが可能なバランス用電磁
    石を備えた請求項1又は3記載のプレス装置。
  6. 【請求項6】 励磁又は消磁されることで超電導コイル
    を略磁気中心に位置させることが可能なバランス用電磁
    石を備えた請求項2又は4記載の複合プレス装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014154487A (ja) * 2013-02-13 2014-08-25 Nippon Soken Inc リレーの接点溶着検知システム
EP3251821A1 (en) * 2016-06-03 2017-12-06 Airbus Operations GmbH Magnet press for pressing a component, in particular thermoplastic consolidation and/or forming press, and method for pressing such a component

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