JP2003004041A - フライホイール型超電導磁気軸受及びそのシステム - Google Patents
フライホイール型超電導磁気軸受及びそのシステムInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0436—Passive 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
- F16C32/0438—Passive 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造的に強固であり、小型化を図ることがで
きるフライホイール型超電導磁気軸受及びそのシステム
を提供する。 【解決手段】 固定部２０９のトルクセンサ２１３は、
固定部２０９と第２の永久磁石２０６間のトルクを計測
し、第１の変位センサ２１７は、可動部２０１の上下変
位を計測する。また、第２の変位センサ２２０は、可動
部２０１のラジアル（半径）方向の振動振幅を計測し、
第１の駆動装置２１４は、吸引反発力を発生する駆動子
としての永久磁石２１５を上下に変位させ、トルクセン
サ２１３で計測されるトルクを変化させる。ダンピング
装置２１９は、可動部２０１にダンピングを与える。第
２の駆動装置２１８は、ダンピング装置２１９を上下左
右に移動させ、ダンピング効果を調整する。軸受剛性を
高めるため、第１の駆動装置２１４によって駆動子とし
ての永久磁石２１５が下方に移動し、トルクセンサ２１
３が設定した値を示すようにする。
きるフライホイール型超電導磁気軸受及びそのシステム
を提供する。 【解決手段】 固定部２０９のトルクセンサ２１３は、
固定部２０９と第２の永久磁石２０６間のトルクを計測
し、第１の変位センサ２１７は、可動部２０１の上下変
位を計測する。また、第２の変位センサ２２０は、可動
部２０１のラジアル（半径）方向の振動振幅を計測し、
第１の駆動装置２１４は、吸引反発力を発生する駆動子
としての永久磁石２１５を上下に変位させ、トルクセン
サ２１３で計測されるトルクを変化させる。ダンピング
装置２１９は、可動部２０１にダンピングを与える。第
２の駆動装置２１８は、ダンピング装置２１９を上下左
右に移動させ、ダンピング効果を調整する。軸受剛性を
高めるため、第１の駆動装置２１４によって駆動子とし
ての永久磁石２１５が下方に移動し、トルクセンサ２１
３が設定した値を示すようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フライホイール型
超電導磁気軸受及びそのシステムに係り、特に、非接触
支持が必要な様々な高速移動機器、高速回転機器、非接
触搬送機器などへも応用される超電導磁気軸受に関する
ものである。
超電導磁気軸受及びそのシステムに係り、特に、非接触
支持が必要な様々な高速移動機器、高速回転機器、非接
触搬送機器などへも応用される超電導磁気軸受に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導磁気軸受を用いたフライホイール
型の電力貯蔵装置は、電力会社など電力供給側における
給電負荷の低減や余剰夜間電力の低損失状態での蓄積、
さらには夏場の急激な電力需要への電力供給機器など大
規模な利用方法が考えられる。
型の電力貯蔵装置は、電力会社など電力供給側における
給電負荷の低減や余剰夜間電力の低損失状態での蓄積、
さらには夏場の急激な電力需要への電力供給機器など大
規模な利用方法が考えられる。
【０００３】また、変電所レベルあるいは各家庭レベル
においてエネルギーの有効な貯蔵と消費を行うことによ
って、将来的には低価格での電力利用を実現できる。
においてエネルギーの有効な貯蔵と消費を行うことによ
って、将来的には低価格での電力利用を実現できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のフライホイール
型超電導磁気軸受は、永久磁石を可動部に取り付けたフ
ライホイールに組み込み、可動部自重を支えようとした
ため、大きな径を有する永久磁石を必要とした。さら
に、この大きな径を有する永久磁石は、いくつかの磁石
を接合して作製するため、磁石接合部で磁場にむらが生
じた。
型超電導磁気軸受は、永久磁石を可動部に取り付けたフ
ライホイールに組み込み、可動部自重を支えようとした
ため、大きな径を有する永久磁石を必要とした。さら
に、この大きな径を有する永久磁石は、いくつかの磁石
を接合して作製するため、磁石接合部で磁場にむらが生
じた。
【０００５】また、磁石を複数設置する場合は、半径の
異なる永久磁石が必要となるが、その作製が容易でない
ことやコストがかかることなどの問題があった。
異なる永久磁石が必要となるが、その作製が容易でない
ことやコストがかかることなどの問題があった。
【０００６】その上に、大きな径の永久磁石が必要なこ
とから、作製上の精度向上にも限界があった。
とから、作製上の精度向上にも限界があった。
【０００７】さらに、従来の超電導磁気軸受では、支持
軸受を強制変位させる方法や回転時にダンピングを示す
構造物を物理的に変位させることで軸受剛性やダンピン
グを変更していた。しかし、それらのフライホイール型
超電導磁気軸受における軸受剛性やダンピング向上のた
めの機構は、永久磁石内蔵のフライホイールと超電導体
とのギャップ内に設置する必要があった。この場合、構
造が複雑になることや可動部の高速回転時での適用が困
難になるなどの問題があった。
軸受を強制変位させる方法や回転時にダンピングを示す
構造物を物理的に変位させることで軸受剛性やダンピン
グを変更していた。しかし、それらのフライホイール型
超電導磁気軸受における軸受剛性やダンピング向上のた
めの機構は、永久磁石内蔵のフライホイールと超電導体
とのギャップ内に設置する必要があった。この場合、構
造が複雑になることや可動部の高速回転時での適用が困
難になるなどの問題があった。
【０００８】また、従来の超電導磁気軸受の軸受剛性や
ダンピングの値は、磁束クリープなどの熱的外乱のため
徐々に減少する。これは、超電導体を用いている以上避
けられないことである。したがって、従来の超電導磁気
軸受を用いた場合、超電導磁気軸受の軸受剛性やダンピ
ングの値を変化させず、可動部を長期に渡って連続運転
することはできなかった。このことを考慮した超電導磁
気軸受の構成はまだ提案されていない。
ダンピングの値は、磁束クリープなどの熱的外乱のため
徐々に減少する。これは、超電導体を用いている以上避
けられないことである。したがって、従来の超電導磁気
軸受を用いた場合、超電導磁気軸受の軸受剛性やダンピ
ングの値を変化させず、可動部を長期に渡って連続運転
することはできなかった。このことを考慮した超電導磁
気軸受の構成はまだ提案されていない。
【０００９】さらに、従来の超電導磁気軸受では、永久
磁石をフライホイールなどに組み込んでいたため、前述
したように、用いる永久磁石の半径は大きくなってしま
うため、可動部の高速回転時には永久磁石が遠心力によ
って破断されるという危険があった。そして、その危険
を回避するため、永久磁石をＣＦＲＰなどで補強するな
どの方法が採られていた。
磁石をフライホイールなどに組み込んでいたため、前述
したように、用いる永久磁石の半径は大きくなってしま
うため、可動部の高速回転時には永久磁石が遠心力によ
って破断されるという危険があった。そして、その危険
を回避するため、永久磁石をＣＦＲＰなどで補強するな
どの方法が採られていた。
【００１０】しかし、この場合でも高速回転時における
遠心力による永久磁石の破断の危険性を回避することが
できなかった。
遠心力による永久磁石の破断の危険性を回避することが
できなかった。
【００１１】本発明は、上記状況を鑑みて、構造的に強
固であり、小型化を図ることができるフライホイール型
超電導磁気軸受及びそのシステムを提供することを目的
とする。
固であり、小型化を図ることができるフライホイール型
超電導磁気軸受及びそのシステムを提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕超電導材料からなる固定部と磁石からなる可動部
とを具備するフライホイール型超電導磁気軸受であっ
て、前記磁石の構成の変更によって、軸受剛性及びダン
ピングを任意に調整可能にすることを特徴とする。
成するために、 〔１〕超電導材料からなる固定部と磁石からなる可動部
とを具備するフライホイール型超電導磁気軸受であっ
て、前記磁石の構成の変更によって、軸受剛性及びダン
ピングを任意に調整可能にすることを特徴とする。
【００１３】〔２〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、前記磁石は永久磁石であるこ
とを特徴とする。
超電導磁気軸受において、前記磁石は永久磁石であるこ
とを特徴とする。
【００１４】〔３〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、前記磁石は電磁石であること
を特徴とする。
超電導磁気軸受において、前記磁石は電磁石であること
を特徴とする。
【００１５】〔４〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、前記磁石の構成の変更が磁石
の数の変更であることを特徴とする。
超電導磁気軸受において、前記磁石の構成の変更が磁石
の数の変更であることを特徴とする。
【００１６】〔５〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、前記磁石の構成の変更が磁石
の磁極の向きの変更であることを特徴とする。
超電導磁気軸受において、前記磁石の構成の変更が磁石
の磁極の向きの変更であることを特徴とする。
【００１７】〔６〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、前記磁石と対向してラジアル
方向および軸方向に浮上支持することを特徴とする。
超電導磁気軸受において、前記磁石と対向してラジアル
方向および軸方向に浮上支持することを特徴とする。
【００１８】〔７〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、支持軸受と相対変位させ超電
導体表面の磁束線を歪ませることによって軸受剛性及び
ダンピングを任意に調整可能にすることを特徴とする。
超電導磁気軸受において、支持軸受と相対変位させ超電
導体表面の磁束線を歪ませることによって軸受剛性及び
ダンピングを任意に調整可能にすることを特徴とする。
【００１９】〔８〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、支持軸受と常に非接触状態を
持続させることを特徴とする。
超電導磁気軸受において、支持軸受と常に非接触状態を
持続させることを特徴とする。
【００２０】
〔９〕上記〔１〕記載のフライホイール型
超電導磁気軸受において、前記超電導材料は高Ｊｃ超電
導体のみ又は高Ｊｃ超電導体と低Ｊｃ超電導体であるこ
とを特徴とする。
超電導磁気軸受において、前記超電導材料は高Ｊｃ超電
導体のみ又は高Ｊｃ超電導体と低Ｊｃ超電導体であるこ
とを特徴とする。
【００２１】〔１０〕上記〔１〕記載のフライホイール
型超電導磁気軸受において、前記可動部の両側にフライ
ホイールを連結することを特徴とする。
型超電導磁気軸受において、前記可動部の両側にフライ
ホイールを連結することを特徴とする。
【００２２】〔１１〕上記〔１０〕記載のフライホイー
ル型超電導磁気軸受において、前記フライホイールは電
力貯蔵装置の構成部分であることを特徴とする。
ル型超電導磁気軸受において、前記フライホイールは電
力貯蔵装置の構成部分であることを特徴とする。
【００２３】〔１２〕フライホイール型超電導磁気軸受
システムであって、超電導材料からなる固定部と、磁石
からなる可動部と、前記固定部の可動部側の表面に配置
されるトルクセンサと、前記可動部の剛性およびダンピ
ングを調整できる第１及び第２駆動手段を具備すること
を特徴とする。
システムであって、超電導材料からなる固定部と、磁石
からなる可動部と、前記固定部の可動部側の表面に配置
されるトルクセンサと、前記可動部の剛性およびダンピ
ングを調整できる第１及び第２駆動手段を具備すること
を特徴とする。
【００２４】〔１３〕上記〔１２〕記載のフライホイー
ル型超電導磁気軸受システムにおいて、前記第１の駆動
手段は、駆動子を駆動すると共に、前記トルクセンサに
接続された、剛性を調整可能な駆動装置からなり、前記
第２の駆動手段は、ダンピング装置を駆動すると共に、
ダンピングを調整する駆動装置とを具備することを特徴
とする。
ル型超電導磁気軸受システムにおいて、前記第１の駆動
手段は、駆動子を駆動すると共に、前記トルクセンサに
接続された、剛性を調整可能な駆動装置からなり、前記
第２の駆動手段は、ダンピング装置を駆動すると共に、
ダンピングを調整する駆動装置とを具備することを特徴
とする。
【００２５】上記したように、本発明のフライホイール
型超電導磁気軸受は、可動部を外部から非接触反発力と
吸引力を用いて強制変位させることができる構造を有す
る。
型超電導磁気軸受は、可動部を外部から非接触反発力と
吸引力を用いて強制変位させることができる構造を有す
る。
【００２６】その強制変位法としては電磁力などを利用
することができる。非接触で可動部に吸引力や反発力を
与えることができるため、可動部の静止時はもとより回
転時においても可動部を強制変位させることができ、振
動を押さえた後は吸引力または反発力を解除することが
できる。
することができる。非接触で可動部に吸引力や反発力を
与えることができるため、可動部の静止時はもとより回
転時においても可動部を強制変位させることができ、振
動を押さえた後は吸引力または反発力を解除することが
できる。
【００２７】また、可動部と固定部とを相対的に強制変
位させることによって、永久磁石がつくる超伝導体表面
近傍の磁場を積極的に歪ませることができる。このこと
によって、可動部の少しの変位に対して超電導体表面で
大きな磁場変動が生じ、結果的に超電導磁気軸受の剛性
強化のみならずダンピング効果を同時に向上させること
ができる。更に、高Ｊｃ超電導体だけ、あるいは高Ｊｃ
超電導体と低Ｊｃ超電導体とを一体化した超電導体など
も本発明の超電導磁気軸受に適用できるため、本発明の
利用範囲は広い。
位させることによって、永久磁石がつくる超伝導体表面
近傍の磁場を積極的に歪ませることができる。このこと
によって、可動部の少しの変位に対して超電導体表面で
大きな磁場変動が生じ、結果的に超電導磁気軸受の剛性
強化のみならずダンピング効果を同時に向上させること
ができる。更に、高Ｊｃ超電導体だけ、あるいは高Ｊｃ
超電導体と低Ｊｃ超電導体とを一体化した超電導体など
も本発明の超電導磁気軸受に適用できるため、本発明の
利用範囲は広い。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２９】図１は本発明の第１実施例を示す超電導磁
気軸受（その１）の模式図、図２はその本発明の第１実
施例を示す超電導磁気軸受（その２）の模式図であり、
図２（ａ）はその全体模式図、図２（ｂ）は浮上体の着
磁の第１の態様を示す図、図２（ｃ）は浮上体の着磁の
第２の態様を示す図、図３は本発明の超電導磁気軸受の
磁束線の作用を示す図、図４は本発明の超電導磁気軸受
の磁束線が歪む場合を示す図である。これらの図におい
て、フライホイールは省略されている。
気軸受（その１）の模式図、図２はその本発明の第１実
施例を示す超電導磁気軸受（その２）の模式図であり、
図２（ａ）はその全体模式図、図２（ｂ）は浮上体の着
磁の第１の態様を示す図、図２（ｃ）は浮上体の着磁の
第２の態様を示す図、図３は本発明の超電導磁気軸受の
磁束線の作用を示す図、図４は本発明の超電導磁気軸受
の磁束線が歪む場合を示す図である。これらの図におい
て、フライホイールは省略されている。
【００３０】図１に示すように、この超電導磁気軸受
は、円柱形状の永久磁石２′及び成形体３からなる円柱
形状の可動部１を主軸となし、その主軸に超電導材料５
からなる円筒形状の固定部（ステータ）４の内周面を対
向させるようにしている。
は、円柱形状の永久磁石２′及び成形体３からなる円柱
形状の可動部１を主軸となし、その主軸に超電導材料５
からなる円筒形状の固定部（ステータ）４の内周面を対
向させるようにしている。
【００３１】このように、円柱形状の永久磁石２′の外
周面と対向した超電導材料５からなる円筒形状の固定部
４の内周面によって、ラジアル（半径）方向および軸方
向に可動部１を浮上支持するような構造としている。
周面と対向した超電導材料５からなる円筒形状の固定部
４の内周面によって、ラジアル（半径）方向および軸方
向に可動部１を浮上支持するような構造としている。
【００３２】したがって、円柱形状の永久磁石２を可動
部１の主軸内に組み込み易いため、可動部１の作製が容
易である。さらに、可動部１は同一半径の円柱形状の永
久磁石２で構成できるため、精度良く作製することがで
きる。
部１の主軸内に組み込み易いため、可動部１の作製が容
易である。さらに、可動部１は同一半径の円柱形状の永
久磁石２で構成できるため、精度良く作製することがで
きる。
【００３３】さらに、図２（ｂ）に示すように、可動部
の永久磁石２″を可動部１の縦軸方向にＮ極，Ｓ極：Ｓ
極，Ｎ極：Ｎ極，Ｓ極：Ｓ極，Ｎ極：Ｎ極，Ｓ極：Ｓ
極，Ｎ極のような磁極の向きにすることができる。つま
り、１番上の永久磁石２″の上面は、図２（ｂ）の上段
に示すように、Ｎ極，Ｎ極，Ｎ極，Ｎ極と着磁すること
ができる。
の永久磁石２″を可動部１の縦軸方向にＮ極，Ｓ極：Ｓ
極，Ｎ極：Ｎ極，Ｓ極：Ｓ極，Ｎ極：Ｎ極，Ｓ極：Ｓ
極，Ｎ極のような磁極の向きにすることができる。つま
り、１番上の永久磁石２″の上面は、図２（ｂ）の上段
に示すように、Ｎ極，Ｎ極，Ｎ極，Ｎ極と着磁すること
ができる。
【００３４】また、図２（ｃ）に示すように、可動部１
の１番上の永久磁石２″の中心部分をＳ極、その外周を
Ｎ極と着磁する。つまり、永久磁石２″の外周面は、１
番上の永久磁石２″はＮ極、次の段はＳ極と順次反対に
なるように着磁することができる。
の１番上の永久磁石２″の中心部分をＳ極、その外周を
Ｎ極と着磁する。つまり、永久磁石２″の外周面は、１
番上の永久磁石２″はＮ極、次の段はＳ極と順次反対に
なるように着磁することができる。
【００３５】このように、永久磁石２″の数や磁極の向
きを変えることによって、軸受剛性やダンピングを任意
に調整させることが容易にできる。
きを変えることによって、軸受剛性やダンピングを任意
に調整させることが容易にできる。
【００３６】本発明では、図３に示すように、可動部１
の一端または、両端、あるいは可動部１の軸のどこかに
電磁力など外部からの非接触の力を与え、可動部１を固
定部と相対変位（軸方向、ラジアル方向）させることが
できる。
の一端または、両端、あるいは可動部１の軸のどこかに
電磁力など外部からの非接触の力を与え、可動部１を固
定部と相対変位（軸方向、ラジアル方向）させることが
できる。
【００３７】また、例えば、図４に示すように、超電導
体表面の磁束線６を歪ませ、超電導磁気軸受の軸受剛性
およびダンピングの強化を図ることができる。
体表面の磁束線６を歪ませ、超電導磁気軸受の軸受剛性
およびダンピングの強化を図ることができる。
【００３８】なお、図３及び図４において、磁束線６は
可動部１側から外側へ向かっているが、外側から内側に
向かわせるような極性にしてもよい。
可動部１側から外側へ向かっているが、外側から内側に
向かわせるような極性にしてもよい。
【００３９】以下、超電導磁気軸受の具体的実施例を図
５〜図８に示す。
５〜図８に示す。
【００４０】図５は本発明の第２実施例を示すフライホ
イール型超電導磁気軸受の構成図である。この図におい
て、フライホイールは省略されている。
イール型超電導磁気軸受の構成図である。この図におい
て、フライホイールは省略されている。
【００４１】この図に示すように、回転軸１６に円筒形
状の第１の成形体１７、円筒形状の永久磁石１８、円筒
形状の第２の成形体１９、外周面に円筒形状の永久磁石
２０を有する可動部１５を設け、超電導材料１１からな
るリング形状の固定部１０が回転軸１６を中心にして縦
方向に、円筒形状の永久磁石１８に対向するように配置
されている。
状の第１の成形体１７、円筒形状の永久磁石１８、円筒
形状の第２の成形体１９、外周面に円筒形状の永久磁石
２０を有する可動部１５を設け、超電導材料１１からな
るリング形状の固定部１０が回転軸１６を中心にして縦
方向に、円筒形状の永久磁石１８に対向するように配置
されている。
【００４２】さらに、その可動部１５の外周面の円筒形
状の永久磁石２０に対向して、永久磁石２１，２２が固
定されて配置されている。そこで、可動部１５を永久磁
石２１，２２の吸引力、反発力を用いて相対変位させる
ことができる。
状の永久磁石２０に対向して、永久磁石２１，２２が固
定されて配置されている。そこで、可動部１５を永久磁
石２１，２２の吸引力、反発力を用いて相対変位させる
ことができる。
【００４３】図６は本発明の第３実施例を示すフライホ
イール型超電導磁気軸受の構成図である。図５と共通の
部分については同じ符号を付してそれらの説明は省略す
る。この図において、フライホイールは省略されてい
る。
イール型超電導磁気軸受の構成図である。図５と共通の
部分については同じ符号を付してそれらの説明は省略す
る。この図において、フライホイールは省略されてい
る。
【００４４】この実施例においては、可動部１５の外周
面の永久磁石２０に対向して固定される永久磁石２３及
び電磁石２４が配置されている。そこで、可動部１５を
永久磁石２３及び電磁石２４の吸引力、反発力を用いて
相対変位させることができる。
面の永久磁石２０に対向して固定される永久磁石２３及
び電磁石２４が配置されている。そこで、可動部１５を
永久磁石２３及び電磁石２４の吸引力、反発力を用いて
相対変位させることができる。
【００４５】図７は本発明の第３実施例の変形例を示す
フライホイール型超電導磁気軸受の構成図である。図６
と共通の部分については同じ符号を付してそれらの説明
は省略する。この図において、フライホイールは省略さ
れている。
フライホイール型超電導磁気軸受の構成図である。図６
と共通の部分については同じ符号を付してそれらの説明
は省略する。この図において、フライホイールは省略さ
れている。
【００４６】この例では、図６における永久磁石２０に
代えて、可動部１５′の外周面には円筒形状の鉄などの
磁性体２５を構成するようにしたものである。
代えて、可動部１５′の外周面には円筒形状の鉄などの
磁性体２５を構成するようにしたものである。
【００４７】図８は本発明の第４実施例を示すフライホ
イール型超電導磁気軸受の構成図である。図６と共通の
部分については同じ符号を付してそれらの説明は省略す
る。この図において、フライホイールは省略されてい
る。
イール型超電導磁気軸受の構成図である。図６と共通の
部分については同じ符号を付してそれらの説明は省略す
る。この図において、フライホイールは省略されてい
る。
【００４８】この実施例では、可動部１５″に回転軸１
６を中心に縦方向にリング状の電磁石２６、２７を設け
るようにしている。これらの電磁石２６、２７の吸引力
を用いて可動部１５″を相対変位させるようにしたもの
である。
６を中心に縦方向にリング状の電磁石２６、２７を設け
るようにしている。これらの電磁石２６、２７の吸引力
を用いて可動部１５″を相対変位させるようにしたもの
である。
【００４９】図９は本発明の第５実施例を示すフライホ
イール型超電導磁気軸受の構成図である。図６と共通の
部分については同じ符号を付してそれらの説明は省略す
る。この図において、フライホイールは省略されてい
る。
イール型超電導磁気軸受の構成図である。図６と共通の
部分については同じ符号を付してそれらの説明は省略す
る。この図において、フライホイールは省略されてい
る。
【００５０】この実施例においては、可動部１５の外周
部の円筒形状の永久磁石２０に対応させて、固定側に窒
素ガス導出部２８を配置し、この窒素ガス導出部２８か
ら窒素ガス２９を排出して、その窒素ガス２９の圧力を
用いて可動部１５を相対変位させるようにしたものであ
る。その場合、可動部１５が共振点を通過するときだけ
窒素ガス２９を作用させる。作用させた後は、窒素ガス
２９による風損を低減するため、窒素ガス２９は排気す
る。
部の円筒形状の永久磁石２０に対応させて、固定側に窒
素ガス導出部２８を配置し、この窒素ガス導出部２８か
ら窒素ガス２９を排出して、その窒素ガス２９の圧力を
用いて可動部１５を相対変位させるようにしたものであ
る。その場合、可動部１５が共振点を通過するときだけ
窒素ガス２９を作用させる。作用させた後は、窒素ガス
２９による風損を低減するため、窒素ガス２９は排気す
る。
【００５１】一般に、超電導磁気軸受の軸受剛性やダン
ピングの値は、磁束クリープなどの熱的外乱のため徐々
に減少する。しかし、本発明の超電導磁気軸受では、可
動部を常に変位させることによって、軸受剛性およびダ
ンピングの効果を常に持続させることができる。また、
同一方向のみならず逆方向に強制変位させることによっ
ても、軸受剛性およびダンピングを持続させることがで
きる。したがって、超電導体特有の磁束クリープなどの
熱的外乱による効果低減を無くすことができる。
ピングの値は、磁束クリープなどの熱的外乱のため徐々
に減少する。しかし、本発明の超電導磁気軸受では、可
動部を常に変位させることによって、軸受剛性およびダ
ンピングの効果を常に持続させることができる。また、
同一方向のみならず逆方向に強制変位させることによっ
ても、軸受剛性およびダンピングを持続させることがで
きる。したがって、超電導体特有の磁束クリープなどの
熱的外乱による効果低減を無くすことができる。
【００５２】上記したように、本発明の超電導磁気軸受
は、永久磁石を可動部に組み込み、固定部側と永久磁石
とを対向させてラジアル方向および軸方向に浮上支持す
る構造である。さらに、永久磁石の回転半径を可動部の
半径程度に小さくできるので、遠心力による応力破壊が
生じ難い。したがって、高速回転するフライホイールを
設計し易く、かつ、構造が簡単である。
は、永久磁石を可動部に組み込み、固定部側と永久磁石
とを対向させてラジアル方向および軸方向に浮上支持す
る構造である。さらに、永久磁石の回転半径を可動部の
半径程度に小さくできるので、遠心力による応力破壊が
生じ難い。したがって、高速回転するフライホイールを
設計し易く、かつ、構造が簡単である。
【００５３】本発明の超電導磁気軸受では、可動部の静
止時はもとより回転時においても本効果を可動部に与え
ることができる。すなわち、可動部の振動が大きくなっ
たときだけ本機能を働かせ、振動が治まったら本機能を
解除することができる。
止時はもとより回転時においても本効果を可動部に与え
ることができる。すなわち、可動部の振動が大きくなっ
たときだけ本機能を働かせ、振動が治まったら本機能を
解除することができる。
【００５４】また、高速回転時でも本機能を作用させる
ことができる。したがって、できるだけエネルギー消費
が少ないように、軸受剛性やダンピングを設定すること
ができる。
ことができる。したがって、できるだけエネルギー消費
が少ないように、軸受剛性やダンピングを設定すること
ができる。
【００５５】図１０は本発明の第６実施例を示すフライ
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、この
図において、フライホイールは省略されている。
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、この
図において、フライホイールは省略されている。
【００５６】この図において、回転軸３２を中心にし
て、円筒形状の第１の成形体３３、その外側に円筒形状
の第１の永久磁石３４、その外側に円筒形状の第２の成
形体３５、その外側に円筒形状の第２の永久磁石３６、
その外側に円筒形状の第３の成形体３７、最外周部に円
筒形状の永久磁石３８を有する可動部３１を設ける。
て、円筒形状の第１の成形体３３、その外側に円筒形状
の第１の永久磁石３４、その外側に円筒形状の第２の成
形体３５、その外側に円筒形状の第２の永久磁石３６、
その外側に円筒形状の第３の成形体３７、最外周部に円
筒形状の永久磁石３８を有する可動部３１を設ける。
【００５７】一方、回転軸３２を中心に縦方向に、第１
の永久磁石３４を挟んで対向する超電導材料４２からな
る左右２対の円筒形状の第１の固定部４１と、第２の永
久磁石３６を挟んで対向する超電導材料４４からなる左
右２対の円筒形状の第２の固定部４３とを備える。
の永久磁石３４を挟んで対向する超電導材料４２からな
る左右２対の円筒形状の第１の固定部４１と、第２の永
久磁石３６を挟んで対向する超電導材料４４からなる左
右２対の円筒形状の第２の固定部４３とを備える。
【００５８】図１１は本発明の第７実施例を示すフライ
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、この
図において、フライホイールは省略されている。
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、この
図において、フライホイールは省略されている。
【００５９】この図において、回転軸５２を中心にし
て、円筒形状の第１の成形体５３と、その外側に径の厚
さが大きい円筒形状の永久磁石５４と、その外側に円筒
形状の第２の成形体５５と、その外側の外周部に円筒形
状の永久磁石５６を有する可動部５１を設ける。
て、円筒形状の第１の成形体５３と、その外側に径の厚
さが大きい円筒形状の永久磁石５４と、その外側に円筒
形状の第２の成形体５５と、その外側の外周部に円筒形
状の永久磁石５６を有する可動部５１を設ける。
【００６０】一方、回転軸５２を中心に縦方向に円筒形
状の永久磁石５４を挟んで対向する、径の厚さが大きい
超電導材料５８からなる２対の固定部５７を備える。
状の永久磁石５４を挟んで対向する、径の厚さが大きい
超電導材料５８からなる２対の固定部５７を備える。
【００６１】図１２は本発明の第８実施例を示すフライ
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。
【００６２】この図において、６０は可動部であり、中
央部の円柱形状の第１の永久磁石６１と、その外側に円
柱形状の第１の成形体６２と、その外側に円柱形状の第
２の永久磁石６３と、その外側に円柱形状の第２の成形
体６４と、更に、その外側に配置される円板形状の第３
の成形体６５と、その第３の成形体６５の外周面の中央
部に形成される円板形状の永久磁石６６とをそれぞれ配
置するようにしている。
央部の円柱形状の第１の永久磁石６１と、その外側に円
柱形状の第１の成形体６２と、その外側に円柱形状の第
２の永久磁石６３と、その外側に円柱形状の第２の成形
体６４と、更に、その外側に配置される円板形状の第３
の成形体６５と、その第３の成形体６５の外周面の中央
部に形成される円板形状の永久磁石６６とをそれぞれ配
置するようにしている。
【００６３】一方、中央に配置され、第１の永久磁石６
１と対向するリング形状の超電導材料７２からなる第１
の固定部７１と、下部に配置され第２の永久磁石６３と
対向する超電導材料７４からなる第２の固定部７３と、
上部に配置され第２の永久磁石６３と対向する超電導材
料７６からなる第３の固定部７５とを配置する。
１と対向するリング形状の超電導材料７２からなる第１
の固定部７１と、下部に配置され第２の永久磁石６３と
対向する超電導材料７４からなる第２の固定部７３と、
上部に配置され第２の永久磁石６３と対向する超電導材
料７６からなる第３の固定部７５とを配置する。
【００６４】図１３は本発明の第９実施例を示すフライ
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。
ホイール型超電導磁気軸受の構成図である。
【００６５】この図において、８０は可動部であり、円
柱形状の永久磁石８１と、下部に円柱形状の成形体８２
と、上部に円柱形状の成形体８３と、更に外部に円板形
状の永久磁石８５が形成される成形体８４を配置する。
柱形状の永久磁石８１と、下部に円柱形状の成形体８２
と、上部に円柱形状の成形体８３と、更に外部に円板形
状の永久磁石８５が形成される成形体８４を配置する。
【００６６】一方、円柱形状の永久磁石８１の周りに円
筒形状の超電導材料８７からなる固定部８６を配置す
る。
筒形状の超電導材料８７からなる固定部８６を配置す
る。
【００６７】このように、図１０〜図１３に示すように
超電導磁気軸受を配置しても、上記と同様に可動部と固
定部とを相対変位させることができる。したがって、こ
れらの場合においても、軸受剛性やダンピングの効果を
得ることができる。
超電導磁気軸受を配置しても、上記と同様に可動部と固
定部とを相対変位させることができる。したがって、こ
れらの場合においても、軸受剛性やダンピングの効果を
得ることができる。
【００６８】図１４は本発明の第１０実施例を示すフラ
イホイール型超電導磁気軸受の構成図であり、フライホ
イールを可動部の外部に設置した例を示す。
イホイール型超電導磁気軸受の構成図であり、フライホ
イールを可動部の外部に設置した例を示す。
【００６９】この図において、９０は可動部、９１は回
転軸、９２は円筒形状の第１の成形体、９３はその外側
に設けられる円筒形状の永久磁石、９４はその外側に設
けられる円筒形状の第２の成形体、９５は外周部に設け
られる円筒形状の永久磁石、９６は回転軸９１の両端に
連結されるフライホイール、９７は永久磁石９５に対応
する固定側の永久磁石である。
転軸、９２は円筒形状の第１の成形体、９３はその外側
に設けられる円筒形状の永久磁石、９４はその外側に設
けられる円筒形状の第２の成形体、９５は外周部に設け
られる円筒形状の永久磁石、９６は回転軸９１の両端に
連結されるフライホイール、９７は永久磁石９５に対応
する固定側の永久磁石である。
【００７０】一方、リング形状の超電導材料９９からな
る２対の固定部９８を、回転軸９１を中心として縦方向
に、可動部９０を挟んで左右に２個配置し、ラジアル方
向および軸方向に浮上支持するようにしている。
る２対の固定部９８を、回転軸９１を中心として縦方向
に、可動部９０を挟んで左右に２個配置し、ラジアル方
向および軸方向に浮上支持するようにしている。
【００７１】図１５は本発明の第１１実施例を示すフラ
イホイール型超電導磁気軸受の構成図であり、フライホ
イールを可動部の外部に設置した例を示す。
イホイール型超電導磁気軸受の構成図であり、フライホ
イールを可動部の外部に設置した例を示す。
【００７２】この図において、１０１は可動部、１０２
は円筒形状の第１の成形体、１０３は円筒形状の第１の
永久磁石、１０４は円筒形状の第２の成形体、１０５は
円筒形状の第２の永久磁石、１０６は円筒形状の第３の
成形体、１０７は可動部１０１の底部に設けられる永久
磁石、１０８は円板状の可動部、１０９はその円板状の
可動部１０８の外周面に固定されるフライホイールであ
る。
は円筒形状の第１の成形体、１０３は円筒形状の第１の
永久磁石、１０４は円筒形状の第２の成形体、１０５は
円筒形状の第２の永久磁石、１０６は円筒形状の第３の
成形体、１０７は可動部１０１の底部に設けられる永久
磁石、１０８は円板状の可動部、１０９はその円板状の
可動部１０８の外周面に固定されるフライホイールであ
る。
【００７３】一方、１１０は、可動部１０１とフライホ
イール１０９の間に内装され、第１の永久磁石１０３と
対応する、超電導材料１１１からなるリング状の第１の
固定部であり、１１２は、可動部１０１とフライホイー
ル１０９の間に内装され、第２の永久磁石１０５と対応
する、超電導材料１１３からなるリング状の第２の固定
部、１１４は永久磁石１０７と対向する固定側に配置さ
れる永久磁石である。
イール１０９の間に内装され、第１の永久磁石１０３と
対応する、超電導材料１１１からなるリング状の第１の
固定部であり、１１２は、可動部１０１とフライホイー
ル１０９の間に内装され、第２の永久磁石１０５と対応
する、超電導材料１１３からなるリング状の第２の固定
部、１１４は永久磁石１０７と対向する固定側に配置さ
れる永久磁石である。
【００７４】このように、フライホイール１０９を可動
部１０１の外部に設置するようにしたので、高速回転時
における可動部１０１の永久磁石１０３，１０５，１０
７の応力を低減し、同時に本発明の磁気軸受の効果を機
能させることができる。また、この様な構造を用いる
と、フライホイールで大きなエネルギー貯蔵を可能にす
ることができる。
部１０１の外部に設置するようにしたので、高速回転時
における可動部１０１の永久磁石１０３，１０５，１０
７の応力を低減し、同時に本発明の磁気軸受の効果を機
能させることができる。また、この様な構造を用いる
と、フライホイールで大きなエネルギー貯蔵を可能にす
ることができる。
【００７５】図１６は本発明の第１２実施例を示すフラ
イホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、こ
こでは、フライホイールは図示を省略している。
イホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、こ
こでは、フライホイールは図示を省略している。
【００７６】この図において、１２０は可動部、１２１
は回転軸、１２２は円筒形状の第１の成形体、１２３は
円筒形状の永久磁石、１２４は円筒形状の第２の成形
体、１２５は可動部１２０の外周部に形成される永久磁
石、１２６は高Ｊｃな超電導材料１２７からなるリング
状の第１の固定部、１２８は低Ｊｃな超電導材料１２９
からなるリング状の第２の固定部であり、これらの固定
部１２６，１２８は円筒形状の永久磁石１２３と対応し
ている。１３０は高Ｊｃな超電導材料１３１からなるリ
ング状の第３の固定部、１３２は低Ｊｃな超電導材料１
３３からなるリング状の第４の固定部であり、これらの
固定部は円筒形状の永久磁石１２３と対応している。
は回転軸、１２２は円筒形状の第１の成形体、１２３は
円筒形状の永久磁石、１２４は円筒形状の第２の成形
体、１２５は可動部１２０の外周部に形成される永久磁
石、１２６は高Ｊｃな超電導材料１２７からなるリング
状の第１の固定部、１２８は低Ｊｃな超電導材料１２９
からなるリング状の第２の固定部であり、これらの固定
部１２６，１２８は円筒形状の永久磁石１２３と対応し
ている。１３０は高Ｊｃな超電導材料１３１からなるリ
ング状の第３の固定部、１３２は低Ｊｃな超電導材料１
３３からなるリング状の第４の固定部であり、これらの
固定部は円筒形状の永久磁石１２３と対応している。
【００７７】また、永久磁石１３４は、可動部１２０の
外周部の永久磁石１２５と対向する固定側に配置されて
いる円筒形状の永久磁石である。
外周部の永久磁石１２５と対向する固定側に配置されて
いる円筒形状の永久磁石である。
【００７８】図１７は本発明の第１３実施例を示すフラ
イホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、こ
こでは、フライホイールは図示を省略している。
イホイール型超電導磁気軸受の構成図である。なお、こ
こでは、フライホイールは図示を省略している。
【００７９】この図において、１４０は可動部、１４１
は回転軸、１４２は円筒形状の第１の成形体、１４３は
円筒形状の永久磁石、１４４は円筒形状の第２の成形
体、１４５は可動部１４０の外周に配置される円筒形状
の永久磁石、１４６は内側に低Ｊｃおよび外側に高Ｊｃ
を有する超電導材料１４７からなる円筒形状の永久磁石
１４３と対応するリング状の第１の固定部、１４８は内
側に低Ｊｃおよび外側に高Ｊｃを有する超電導材料１４
９からなる円筒形状の永久磁石１４３と対応するリング
状の第２の固定部、１５０は可動部１４０の外周部に形
成される永久磁石１４５に対向する円筒形状の永久磁石
である。
は回転軸、１４２は円筒形状の第１の成形体、１４３は
円筒形状の永久磁石、１４４は円筒形状の第２の成形
体、１４５は可動部１４０の外周に配置される円筒形状
の永久磁石、１４６は内側に低Ｊｃおよび外側に高Ｊｃ
を有する超電導材料１４７からなる円筒形状の永久磁石
１４３と対応するリング状の第１の固定部、１４８は内
側に低Ｊｃおよび外側に高Ｊｃを有する超電導材料１４
９からなる円筒形状の永久磁石１４３と対応するリング
状の第２の固定部、１５０は可動部１４０の外周部に形
成される永久磁石１４５に対向する円筒形状の永久磁石
である。
【００８０】図１６及び図１７のように、高Ｊｃと低Ｊ
ｃの高温超電導体を用いた超電導磁気軸受に、本発明を
適用することができる。この場合、高Ｊｃと低Ｊｃの高
温超電導体を用いた超電導磁気軸受の軸受剛性やダンピ
ングを更に向上させることができる。
ｃの高温超電導体を用いた超電導磁気軸受に、本発明を
適用することができる。この場合、高Ｊｃと低Ｊｃの高
温超電導体を用いた超電導磁気軸受の軸受剛性やダンピ
ングを更に向上させることができる。
【００８１】図１８は本発明の実施例を示すフライホイ
ール型超電導磁気軸受システムの構成図である。なお、
ここでは、フライホイールは図示を省略している。
ール型超電導磁気軸受システムの構成図である。なお、
ここでは、フライホイールは図示を省略している。
【００８２】この図において、２０１は可動部、２０２
は回転軸、２０３は円筒形状の第１の成形体、２０４は
円筒形状の第１の永久磁石、２０５は円筒形状の第２の
成形体、２０６は円筒形状の第２の永久磁石、２０７は
円筒形状の第３の成形体、２０８は可動部２０１の外周
部に形成される円筒形状の永久磁石である。
は回転軸、２０３は円筒形状の第１の成形体、２０４は
円筒形状の第１の永久磁石、２０５は円筒形状の第２の
成形体、２０６は円筒形状の第２の永久磁石、２０７は
円筒形状の第３の成形体、２０８は可動部２０１の外周
部に形成される円筒形状の永久磁石である。
【００８３】また、２０９は超電導材料２１０からなる
円筒形状の第１の固定部、２１１は超電導材料２１２か
らなる円筒形状の第２の固定部、２１３は第１の固定部
２０９に取り付けられるトルクセンサ、２１４は第１の
駆動装置、２１５はその第１の駆動装置２１４に接続さ
れるとともに、永久磁石２０８に対応した固定側に配置
される駆動子としての永久磁石（電磁石でもよい）、２
１６は永久磁石２０８に対応した固定側に配置される永
久磁石（電磁石でもよい）、２１７は永久磁石２１６に
設けられる第１の変位センサ、２１８は第２の駆動装
置、２１９はその第２の駆動装置２１８に接続される２
対のダンピング装置、２２０は第２の変位センサであ
る。
円筒形状の第１の固定部、２１１は超電導材料２１２か
らなる円筒形状の第２の固定部、２１３は第１の固定部
２０９に取り付けられるトルクセンサ、２１４は第１の
駆動装置、２１５はその第１の駆動装置２１４に接続さ
れるとともに、永久磁石２０８に対応した固定側に配置
される駆動子としての永久磁石（電磁石でもよい）、２
１６は永久磁石２０８に対応した固定側に配置される永
久磁石（電磁石でもよい）、２１７は永久磁石２１６に
設けられる第１の変位センサ、２１８は第２の駆動装
置、２１９はその第２の駆動装置２１８に接続される２
対のダンピング装置、２２０は第２の変位センサであ
る。
【００８４】ここで、第１の固定部２０９に取り付けら
れたトルクセンサ２１３は、第１の固定部２０９（支持
軸受）と第２の永久磁石２０６間のトルクを計測するも
のである。
れたトルクセンサ２１３は、第１の固定部２０９（支持
軸受）と第２の永久磁石２０６間のトルクを計測するも
のである。
【００８５】また、第１の変位センサ２１７は、可動部
２０１の上下変位を計測するものである。さらに、第２
の変位センサ２２０は、可動部２０１のラジアル方向の
振動振幅を計測するものである。
２０１の上下変位を計測するものである。さらに、第２
の変位センサ２２０は、可動部２０１のラジアル方向の
振動振幅を計測するものである。
【００８６】また、第１の駆動装置２１４は、吸引反発
力を発生する磁石などの駆動子としての永久磁石（電磁
石でもよい）２１５を上下に変位させ、トルクセンサ２
１３で計測されるトルクを変化させるものである。
力を発生する磁石などの駆動子としての永久磁石（電磁
石でもよい）２１５を上下に変位させ、トルクセンサ２
１３で計測されるトルクを変化させるものである。
【００８７】ダンピング装置２１９は、可動部２０１に
ダンピングを与えるものであり、低Ｊｃ低電導体や金属
などのダンピング材料で構成する。
ダンピングを与えるものであり、低Ｊｃ低電導体や金属
などのダンピング材料で構成する。
【００８８】第２の駆動装置２１８は、ダンピング装置
２１９を上下左右に移動させ、ダンピング効果を調整す
るものである。軸受剛性を高めるため、第１の駆動装置
２１４によって駆動子としての永久磁石２１５などの磁
石などを下方に移動し、トルクセンサ２１３が設定した
値を示すようにする。
２１９を上下左右に移動させ、ダンピング効果を調整す
るものである。軸受剛性を高めるため、第１の駆動装置
２１４によって駆動子としての永久磁石２１５などの磁
石などを下方に移動し、トルクセンサ２１３が設定した
値を示すようにする。
【００８９】通常、超電導体の磁束クリープによって、
時間経過とともにトルクが設定値より小さくなる。トル
クが設定値より小さくなると、第１の駆動装置２１４が
働き駆動子としての永久磁石２１５などを更に下方に移
動させる。このように、軸受剛性が一定になるよう第１
の駆動装置２１４が機能する。
時間経過とともにトルクが設定値より小さくなる。トル
クが設定値より小さくなると、第１の駆動装置２１４が
働き駆動子としての永久磁石２１５などを更に下方に移
動させる。このように、軸受剛性が一定になるよう第１
の駆動装置２１４が機能する。
【００９０】そこで、可動部２０１が下方に移動し、第
１の変位センサ２１７がある値以下になると、可動部２
０１が支持軸受などと接触する危険性が生じてくる。こ
の場合、永久磁石２１５を上方に移動させると、可動部
２０１は永久磁石２１６から上方向の力を受け、軸受剛
性を一定に保つことができる。
１の変位センサ２１７がある値以下になると、可動部２
０１が支持軸受などと接触する危険性が生じてくる。こ
の場合、永久磁石２１５を上方に移動させると、可動部
２０１は永久磁石２１６から上方向の力を受け、軸受剛
性を一定に保つことができる。
【００９１】このようにトルクセンサ２１３の値を一定
に保つよう第１の駆動装置２１４を機能させることによ
って、軸受剛性の値を一定に保つことができる。
に保つよう第１の駆動装置２１４を機能させることによ
って、軸受剛性の値を一定に保つことができる。
【００９２】可動部２０１が振動した場合、第２の変位
センサ２２０でその変位を計測する。計測した値が一定
値以上になると、第２の駆動装置２１８が働き、変位が
一定値以下になるまでダンピング装置２１９を変位させ
る。この場合、ダンピング装置２１９が低Ｊｃ超電導体
の場合は上下方向、金属などのダンピング材料の場合は
半径方向にダンピング装置２１９を移動させる。
センサ２２０でその変位を計測する。計測した値が一定
値以上になると、第２の駆動装置２１８が働き、変位が
一定値以下になるまでダンピング装置２１９を変位させ
る。この場合、ダンピング装置２１９が低Ｊｃ超電導体
の場合は上下方向、金属などのダンピング材料の場合は
半径方向にダンピング装置２１９を移動させる。
【００９３】また、振動が治まったことを第２の変位セ
ンサ２２０が検出すると、第２の駆動装置２１８はダン
ピング効果が小さくなる方向にダンピング装置２１９を
移動させ、エネルギー消費を小さくする。
ンサ２２０が検出すると、第２の駆動装置２１８はダン
ピング効果が小さくなる方向にダンピング装置２１９を
移動させ、エネルギー消費を小さくする。
【００９４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００９５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００９６】（Ａ）可動部を外部から非接触で強制変位
させることができるため、可動部の静止時はもとより、
可動部の回転時も可動部を強制変位でき、振動を抑えた
後は、強制変位を解除することができる。
させることができるため、可動部の静止時はもとより、
可動部の回転時も可動部を強制変位でき、振動を抑えた
後は、強制変位を解除することができる。
【００９７】（Ｂ）可動部を強制変位させることによっ
て、永久磁石がつくる磁場を歪ませることができる。こ
のことによって、少しの振動に対しても大きな磁場変動
を生じることができ、ダンピング効果を向上させること
ができる。
て、永久磁石がつくる磁場を歪ませることができる。こ
のことによって、少しの振動に対しても大きな磁場変動
を生じることができ、ダンピング効果を向上させること
ができる。
【００９８】（Ｃ）更に、高Ｊｃ超電導体だけ、あるい
は高Ｊｃ超電導体と低Ｊｃ超電導体を一体化した超電導
体にも適用できるため、その利用は効果的である。
は高Ｊｃ超電導体と低Ｊｃ超電導体を一体化した超電導
体にも適用できるため、その利用は効果的である。
【００９９】（Ｄ）本発明によって、超電導磁気軸受を
用いたフライホイール型の電力貯蔵装置の実用化を図る
ことができる。さらに、超電導磁気軸受を用いることに
よってフライホイール型電力貯蔵装置のみでなく、超電
導磁気軸受を用いた低温機器や低温下で駆動可能なモー
タなどの多くの分野で、非接触かつエネルギー損失の少
ない機器を提供できる。
用いたフライホイール型の電力貯蔵装置の実用化を図る
ことができる。さらに、超電導磁気軸受を用いることに
よってフライホイール型電力貯蔵装置のみでなく、超電
導磁気軸受を用いた低温機器や低温下で駆動可能なモー
タなどの多くの分野で、非接触かつエネルギー損失の少
ない機器を提供できる。
【０１００】（Ｅ）同心円の永久磁石を可動軸に組み込
むため、容易に高精度の超電導磁気軸受を構成できる。
むため、容易に高精度の超電導磁気軸受を構成できる。
【０１０１】（Ｆ）電磁力など外部からの非接触力によ
って、可動部を支持軸受と相対変位（軸方向、ラジアル
方向）させることができるため、構成が容易であり、高
速回転時でも適用可能である。
って、可動部を支持軸受と相対変位（軸方向、ラジアル
方向）させることができるため、構成が容易であり、高
速回転時でも適用可能である。
【０１０２】（Ｇ）可動部を常に変位させることによっ
て、軸受剛性およびダンピングの効果を常に一定に持続
させることができる。
て、軸受剛性およびダンピングの効果を常に一定に持続
させることができる。
【０１０３】（Ｈ）可動部の永久磁石は、可動部の半径
と同一程度と小さいため、永久磁石に作用する遠心力を
抜本的に低減することができる。
と同一程度と小さいため、永久磁石に作用する遠心力を
抜本的に低減することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す超電導磁気軸受（そ
の１）の模式図である。
の１）の模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す超電導磁気軸受（そ
の２）の模式図である。
の２）の模式図である。
【図３】本発明の超電導磁気軸受の磁束線の作用を示す
図である。
図である。
【図４】本発明の超電導磁気軸受の磁束線が歪む場合を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すフライホイール型超
電導磁気軸受の構成図である。
電導磁気軸受の構成図である。
【図６】本発明の第３実施例を示すフライホイール型超
電導磁気軸受の構成図である。
電導磁気軸受の構成図である。
【図７】本発明の第３実施例の変形例を示すフライホイ
ール型超電導磁気軸受の構成図である。
ール型超電導磁気軸受の構成図である。
【図８】本発明の第４実施例を示すフライホイール型超
電導磁気軸受の構成図である。
電導磁気軸受の構成図である。
【図９】本発明の第５実施例を示すフライホイール型超
電導磁気軸受の構成図である。
電導磁気軸受の構成図である。
【図１０】本発明の第６実施例を示すフライホイール型
超電導磁気軸受の構成図である。
超電導磁気軸受の構成図である。
【図１１】本発明の第７実施例を示すフライホイール型
超電導磁気軸受の構成図である。
超電導磁気軸受の構成図である。
【図１２】本発明の第８実施例を示すフライホイール型
超電導磁気軸受の構成図である。
超電導磁気軸受の構成図である。
【図１３】本発明の第９実施例を示すフライホイール型
超電導磁気軸受の構成図である。
超電導磁気軸受の構成図である。
【図１４】本発明の第１０実施例を示すフライホイール
型超電導磁気軸受の構成図である。
型超電導磁気軸受の構成図である。
【図１５】本発明の第１１実施例を示すフライホイール
型超電導磁気軸受の構成図である。
型超電導磁気軸受の構成図である。
【図１６】本発明の第１２実施例を示すフライホイール
型超電導磁気軸受の構成図である。
型超電導磁気軸受の構成図である。
【図１７】本発明の第１３実施例を示すフライホイール
型超電導磁気軸受の構成図である。
型超電導磁気軸受の構成図である。
【図１８】本発明の実施例を示すフライホイール型超電
導磁気軸受システムの構成図である。
導磁気軸受システムの構成図である。
１ 円柱形状の可動部
２，２′，２″，８１，８５ 永久磁石
３ 成形体
４ 円筒形状の固定部（ステータ）
５，１１，４２，４４，５８，７２，７４，７６，８
７，９９，１１１，１１３，２１０，２１２ 超電導
材料 ６ 磁束線 １０ リング形状の固定部 １５，１５′，１５″，３１，５１，６０，８０ ９
０，１０１，１２０，１４０，２０１ 可動部 １６，３２，５２，９１，１２１，１４１，２０２
回転軸 １７，３３，５３，９２，１０２，１２２，１４２，２
０３ 円筒形状の第１の成形体 １８，５４，９３，１２３，１４３ 円筒形状の永久
磁石 １９，３５，５５，９４，１０４，１２４，１４４，２
０５ 円筒形状の第２の成形体 ２０，３８，５６，６６，９５，１２５，１４５，２０
８ 可動部の外周面の永久磁石 ２１，２２，２３，９７，１１４，１３４，１５０
固定側の永久磁石 ２４ 電磁石 ２５ 磁性体 ２６，２７ リング形状の電磁石 ２８ 窒素ガス導出部 ２９ 窒素ガス ３４，１０３，２０４ 円筒形状の第１の永久磁石 ３６，１０５，２０６ 円筒形状の第２の永久磁石 ３７，１０６，２０７ 円筒形状の第３の成形体 ４１ 円筒形状の第１の固定部 ４３ 円筒形状の第２の固定部 ５７，７１，７３，７５，８６，９８ 固定部 ６１ 中央部の円柱形状の第１の永久磁石 ６２ 円柱形状の第１の永久磁石 ６３ 円柱形状の第２の永久磁石 ６４ 円柱形状の第２の成形体 ６５ 円板形状の第３の成形体 ６６ 円板形状の永久磁石 ７１，１１０，１４６ リング状の第１の固定部 ７３，１１２，１４８ リング状の第２の固定部 ７５ リング形状の第３の固定部 ８２，８３ 円柱形状の成形体 ８４ 成形体 ９６，１０９ フライホイール １０７ 可動部の底部に設けられる永久磁石 １０８ 円板状の可動部 １２６ 高Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第１
の固定部 １２７，１３１ 高Ｊｃな超電導材料 １２８ 低Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第２
の固定部 １３０ 高Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第３
の固定部 １３２ 低Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第４
の固定部 １４７，１４９ 内側に低Ｊｃおよび外側に高Ｊｃを
有する超電導材料 ２０９ 円筒形状の第１の固定部 ２１１ 円筒形状の第２の固定部 ２１３ トルクセンサ ２１４ 第１の駆動装置 ２１５，２１６ 永久磁石（電磁石でもよい） ２１７ 第１の変位センサ ２１８ 第２の駆動装置 ２１９ ダンピング装置 ２２０ 第２の変位センサ
７，９９，１１１，１１３，２１０，２１２ 超電導
材料 ６ 磁束線 １０ リング形状の固定部 １５，１５′，１５″，３１，５１，６０，８０ ９
０，１０１，１２０，１４０，２０１ 可動部 １６，３２，５２，９１，１２１，１４１，２０２
回転軸 １７，３３，５３，９２，１０２，１２２，１４２，２
０３ 円筒形状の第１の成形体 １８，５４，９３，１２３，１４３ 円筒形状の永久
磁石 １９，３５，５５，９４，１０４，１２４，１４４，２
０５ 円筒形状の第２の成形体 ２０，３８，５６，６６，９５，１２５，１４５，２０
８ 可動部の外周面の永久磁石 ２１，２２，２３，９７，１１４，１３４，１５０
固定側の永久磁石 ２４ 電磁石 ２５ 磁性体 ２６，２７ リング形状の電磁石 ２８ 窒素ガス導出部 ２９ 窒素ガス ３４，１０３，２０４ 円筒形状の第１の永久磁石 ３６，１０５，２０６ 円筒形状の第２の永久磁石 ３７，１０６，２０７ 円筒形状の第３の成形体 ４１ 円筒形状の第１の固定部 ４３ 円筒形状の第２の固定部 ５７，７１，７３，７５，８６，９８ 固定部 ６１ 中央部の円柱形状の第１の永久磁石 ６２ 円柱形状の第１の永久磁石 ６３ 円柱形状の第２の永久磁石 ６４ 円柱形状の第２の成形体 ６５ 円板形状の第３の成形体 ６６ 円板形状の永久磁石 ７１，１１０，１４６ リング状の第１の固定部 ７３，１１２，１４８ リング状の第２の固定部 ７５ リング形状の第３の固定部 ８２，８３ 円柱形状の成形体 ８４ 成形体 ９６，１０９ フライホイール １０７ 可動部の底部に設けられる永久磁石 １０８ 円板状の可動部 １２６ 高Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第１
の固定部 １２７，１３１ 高Ｊｃな超電導材料 １２８ 低Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第２
の固定部 １３０ 高Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第３
の固定部 １３２ 低Ｊｃな超電導材料からなるリング状の第４
の固定部 １４７，１４９ 内側に低Ｊｃおよび外側に高Ｊｃを
有する超電導材料 ２０９ 円筒形状の第１の固定部 ２１１ 円筒形状の第２の固定部 ２１３ トルクセンサ ２１４ 第１の駆動装置 ２１５，２１６ 永久磁石（電磁石でもよい） ２１７ 第１の変位センサ ２１８ 第２の駆動装置 ２１９ ダンピング装置 ２２０ 第２の変位センサ
Claims (13)
- 【請求項１】 超電導材料からなる固定部と磁石からな
る可動部とを具備するフライホイール型超電導磁気軸受
であって、前記磁石の構成の変更によって、軸受剛性及
びダンピングを任意に調整可能にすることを特徴とする
フライホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項２】 前記磁石は永久磁石であることを特徴と
する請求項１記載のフライホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項３】 前記磁石は電磁石であることを特徴とす
る請求項１記載のフライホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項４】 前記磁石の構成の変更が磁石の数の変更
であることを特徴とする請求項１記載のフライホイール
型超電導磁気軸受。 - 【請求項５】 前記磁石の構成の変更が磁石の磁極の向
きの変更であることを特徴とする請求項１記載のフライ
ホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項６】 前記磁石と対向してラジアル方向および
軸方向に浮上支持することを特徴とする請求項１記載の
フライホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項７】 支持軸受と相対変位させ超電導体表面の
磁束線を歪ませることによって軸受剛性及びダンピング
を任意に調整可能にすることを特徴とする請求項１記載
のフライホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項８】 支持軸受と常に非接触状態を持続させる
ことを特徴とする請求項１記載のフライホイール型超電
導磁気軸受。 - 【請求項９】 前記超電導材料は高Ｊｃ超電導体のみ又
は高Ｊｃ超電導体と低Ｊｃ超電導体であることを特徴と
する請求項１記載のフライホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項１０】 前記可動部の両側にフライホイールを
連結することを特徴とする請求項１記載のフライホイー
ル型超電導磁気軸受。 - 【請求項１１】 前記フライホイールは電力貯蔵装置の
構成部分であることを特徴とする請求項１０記載のフラ
イホイール型超電導磁気軸受。 - 【請求項１２】（ａ）超電導材料からなる固定部と、
（ｂ）磁石からなる可動部と、（ｃ）前記固定部の可動
部側の表面に配置されるトルクセンサと、（ｄ）前記可
動部の剛性およびダンピングを調整できる第１及び第２
駆動手段を具備することを特徴とするフライホイール型
超電導磁気軸受システム。 - 【請求項１３】 前記第１の駆動手段は、駆動子を駆動
すると共に、前記トルクセンサに接続された、剛性を調
整可能な駆動装置からなり、前記第２の駆動手段は、ダ
ンピング装置を駆動すると共に、ダンピングを調整する
駆動装置を具備することを特徴とする請求項１２記載の
フライホイール型超電導磁気軸受システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001184633A JP2003004041A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | フライホイール型超電導磁気軸受及びそのシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001184633A JP2003004041A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | フライホイール型超電導磁気軸受及びそのシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003004041A true JP2003004041A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19024362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001184633A Pending JP2003004041A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | フライホイール型超電導磁気軸受及びそのシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003004041A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007120569A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Hiromasa Higasa | 超電導磁気軸受の適用方式 |
| JP2016039733A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 中田 修 | フライホイール装置及び、発電及び駆動モータ装置 |
| JPWO2017158710A1 (ja) * | 2016-03-15 | 2018-03-29 | 株式会社ナカダクリエイト | フライホイール装置及び回転電機 |
| JP2018078801A (ja) * | 2018-02-07 | 2018-05-17 | 株式会社ナカダクリエイト | 回転電機 |
| CN110145541A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于相位稳定的磁悬浮轴承转子不平衡运动控制方法 |
| CN112412980A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-26 | 饶俊 | 永磁偏置径向磁轴承 |
-
2001
- 2001-06-19 JP JP2001184633A patent/JP2003004041A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007120569A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Hiromasa Higasa | 超電導磁気軸受の適用方式 |
| JP2016039733A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 中田 修 | フライホイール装置及び、発電及び駆動モータ装置 |
| JPWO2017158710A1 (ja) * | 2016-03-15 | 2018-03-29 | 株式会社ナカダクリエイト | フライホイール装置及び回転電機 |
| JP2018078801A (ja) * | 2018-02-07 | 2018-05-17 | 株式会社ナカダクリエイト | 回転電機 |
| CN110145541A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于相位稳定的磁悬浮轴承转子不平衡运动控制方法 |
| CN110145541B (zh) * | 2019-05-16 | 2020-11-03 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于相位稳定的磁悬浮轴承转子不平衡运动控制方法 |
| CN112412980A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-26 | 饶俊 | 永磁偏置径向磁轴承 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060531 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060919 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070605 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070705 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080205 |