JP2636268B2 - 磁気浮上装置 - Google Patents
磁気浮上装置Info
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- JP2636268B2 JP2636268B2 JP62270666A JP27066687A JP2636268B2 JP 2636268 B2 JP2636268 B2 JP 2636268B2 JP 62270666 A JP62270666 A JP 62270666A JP 27066687 A JP27066687 A JP 27066687A JP 2636268 B2 JP2636268 B2 JP 2636268B2
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- Japan
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- magnetic
- superconductor
- magnetic flux
- levitation device
- magnetic levitation
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、磁気浮上列車などの輸送運搬機器など磁気
エネルギーによって装置を浮上させる磁気浮上装置に係
り、特には室内用の小型運搬機器や磁気浮上スピーカな
どの小型弱電機器に関する。
エネルギーによって装置を浮上させる磁気浮上装置に係
り、特には室内用の小型運搬機器や磁気浮上スピーカな
どの小型弱電機器に関する。
従来の技術 従来、磁気支持方式には永久磁石反発浮上方式、誘導
反発浮上方式、電磁吸引浮上方式などがある。また最
近、超伝導材料の臨界温度の高温化に伴い、超伝導体が
磁束の侵入を許さないというマイスナー効果を用いた装
置や、それらを複合した装置が考えられている。複合装
置のなかで最も実用的に優れているのは、強磁性体また
は磁気コイルを包む超伝導体からなる磁束発生素子によ
って構成される磁気浮上装置である。
反発浮上方式、電磁吸引浮上方式などがある。また最
近、超伝導材料の臨界温度の高温化に伴い、超伝導体が
磁束の侵入を許さないというマイスナー効果を用いた装
置や、それらを複合した装置が考えられている。複合装
置のなかで最も実用的に優れているのは、強磁性体また
は磁気コイルを包む超伝導体からなる磁束発生素子によ
って構成される磁気浮上装置である。
磁束発生部37として第４図に示すような通常の強磁性
体（あるいは励磁コイル）だけからなる構造をとるなら
ば、浮上している板状超伝導体33を磁束発生部37に近ず
けた時、同図に示すように、磁力線35は強磁性体（ある
いは励磁コイル）内で湾曲するし、被浮上物下部で磁束
密度が高くなることを避けるように作用する。従って、
浮上力はある一定の範囲内に抑えられ大きくはならな
い。これを防止するためには強磁性体などの磁束発生体
を超伝導体で囲み、磁束が外側に逃げることを防ぐこと
が効果がある。
体（あるいは励磁コイル）だけからなる構造をとるなら
ば、浮上している板状超伝導体33を磁束発生部37に近ず
けた時、同図に示すように、磁力線35は強磁性体（ある
いは励磁コイル）内で湾曲するし、被浮上物下部で磁束
密度が高くなることを避けるように作用する。従って、
浮上力はある一定の範囲内に抑えられ大きくはならな
い。これを防止するためには強磁性体などの磁束発生体
を超伝導体で囲み、磁束が外側に逃げることを防ぐこと
が効果がある。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、マイスナー効果を利用したこの構成は
磁束の集中には有効なものの、電磁力による応力が超伝
導体の上部に外部方向に加わり、究極的には超伝導体の
内面上部から破壊される危険を伴う。
磁束の集中には有効なものの、電磁力による応力が超伝
導体の上部に外部方向に加わり、究極的には超伝導体の
内面上部から破壊される危険を伴う。
本発明は上記問題点に鑑み、単純な構成で高性能を得
られる磁気浮上装置を提供することを目的とする。
られる磁気浮上装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、磁場発生体の外周壁を超伝導体で包んでな
る磁束発生素子を単独または複数個集合させ、少なくと
もその単独または集合体の外周壁を反磁性体または非磁
性体からなる補強支持体で覆ってなることを特徴とする
磁気浮上装置である。
る磁束発生素子を単独または複数個集合させ、少なくと
もその単独または集合体の外周壁を反磁性体または非磁
性体からなる補強支持体で覆ってなることを特徴とする
磁気浮上装置である。
作用 本発明によれば強磁性体（あるいは励磁コイル）で発
生した磁力線は周囲の超伝導体を横切ることができない
ので、強磁性体（あるいは励磁コイル）内での湾曲は起
こらず、開放された端面からのみ外部に飛び出す。その
結果、板状超伝導体などの被浮上物が磁束発生部端面に
近ずくにつれて磁束密度は大きくなる。そして、被浮上
物と磁束発生部との間のわずかな隙間から磁束が漏れる
ので磁束密度は発散せず、被浮上物に作用する力は発散
的に大きくなる。このとき従来の装置の場合は、磁力線
を内部方向に閉じ込める力に反発する力が周囲の超伝導
体壁に働き、特に上部端面から外方向に破壊される。し
かし、本発明のように超伝導体壁の周りに、更に、磁場
の影響を受けない材料からなる補強支持体を具備してお
れば、破壊されることもなく、磁束発生部は安定に保持
される。
生した磁力線は周囲の超伝導体を横切ることができない
ので、強磁性体（あるいは励磁コイル）内での湾曲は起
こらず、開放された端面からのみ外部に飛び出す。その
結果、板状超伝導体などの被浮上物が磁束発生部端面に
近ずくにつれて磁束密度は大きくなる。そして、被浮上
物と磁束発生部との間のわずかな隙間から磁束が漏れる
ので磁束密度は発散せず、被浮上物に作用する力は発散
的に大きくなる。このとき従来の装置の場合は、磁力線
を内部方向に閉じ込める力に反発する力が周囲の超伝導
体壁に働き、特に上部端面から外方向に破壊される。し
かし、本発明のように超伝導体壁の周りに、更に、磁場
の影響を受けない材料からなる補強支持体を具備してお
れば、破壊されることもなく、磁束発生部は安定に保持
される。
実施例 まず、比較のため前述の従来例についてさらに説明す
る。例えば第４図に示すように、Fe,Co,Sm−Coなどの強
磁性体からなる永久磁石もしくは電磁コイルからなる磁
束発生部37と、板状超伝導体などの被浮上物33との間の
反発力を利用した磁気浮上装置では，磁束発生部37から
発生した磁束が完全反磁性である超伝導体、あるいは逆
極性の被浮上物によって湾曲し、被浮上物の下部で磁力
線35の密度が大きくなる。磁場のエネルギーは磁束密度
の二乗に比例するので、被浮上物33の磁束密度を小さく
する方向、すなわち上方向に力が作用する。従って、強
い浮上力を得ようとすれば、被浮上物33下部の磁束密度
が被浮上物33の存在によって大きく変化する構造にする
必要がある。このために、超伝導体と反磁性体（または
非磁性体）からなる補強支持体を用いて実現したのが本
発明で、その一実施例を第１図にする示す。
る。例えば第４図に示すように、Fe,Co,Sm−Coなどの強
磁性体からなる永久磁石もしくは電磁コイルからなる磁
束発生部37と、板状超伝導体などの被浮上物33との間の
反発力を利用した磁気浮上装置では，磁束発生部37から
発生した磁束が完全反磁性である超伝導体、あるいは逆
極性の被浮上物によって湾曲し、被浮上物の下部で磁力
線35の密度が大きくなる。磁場のエネルギーは磁束密度
の二乗に比例するので、被浮上物33の磁束密度を小さく
する方向、すなわち上方向に力が作用する。従って、強
い浮上力を得ようとすれば、被浮上物33下部の磁束密度
が被浮上物33の存在によって大きく変化する構造にする
必要がある。このために、超伝導体と反磁性体（または
非磁性体）からなる補強支持体を用いて実現したのが本
発明で、その一実施例を第１図にする示す。
本実施例は、磁束発生部が多数の磁束発生素子からな
るもので、Sm−Co系の強磁性体からなる永久磁石を芯材
４とし、その外側を組成式YBa2Cu3O7-δの酸化物超伝導
体１で包んだ線材の外周を、更に銅の補強体２で覆った
棒状磁束発生素子を複数本たばねて一体化し、磁束発生
部６を構成している。前記酸化物超伝導体１の厚さは1m
m、補強体２の厚さは1.5mm、芯材４は磁場の強さが20℃
で、上面端で3500ガウスのものを、用いた。また板状超
伝導体３には、同じく組成式YBa2Cu3O7-δ厚さ2mm、直
径30mmの酸化物超伝導体からなる円盤状のものを用い
た。ここで、５は磁力線を示す。そして、板状超伝導体
３の上に1g,5g,10g,100gの重りを乗せて、補強体２と超
伝導体１の間にかかる応力を圧力センサーを挿入して測
った。その結果を表に示す。
るもので、Sm−Co系の強磁性体からなる永久磁石を芯材
４とし、その外側を組成式YBa2Cu3O7-δの酸化物超伝導
体１で包んだ線材の外周を、更に銅の補強体２で覆った
棒状磁束発生素子を複数本たばねて一体化し、磁束発生
部６を構成している。前記酸化物超伝導体１の厚さは1m
m、補強体２の厚さは1.5mm、芯材４は磁場の強さが20℃
で、上面端で3500ガウスのものを、用いた。また板状超
伝導体３には、同じく組成式YBa2Cu3O7-δ厚さ2mm、直
径30mmの酸化物超伝導体からなる円盤状のものを用い
た。ここで、５は磁力線を示す。そして、板状超伝導体
３の上に1g,5g,10g,100gの重りを乗せて、補強体２と超
伝導体１の間にかかる応力を圧力センサーを挿入して測
った。その結果を表に示す。
この表からわかるように被浮上物が重いほど強磁性体
を包んでいる超伝導体にかかる応力は大きく、この力を
支えるために補強支持体が必要なことがわかる。また本
実施例の場合、補強支持体２と超伝導体１の接合部許容
応力は２×104dyn/cm2であった。従って、前記表より10
0g以上の被浮上物では破壊が始まる危険がある。第１図
に示した本発明の実施例では、予想どおり被浮上物に体
して非常に強い浮上力が得られ、磁束発生部にも破壊は
発生しなかった。
を包んでいる超伝導体にかかる応力は大きく、この力を
支えるために補強支持体が必要なことがわかる。また本
実施例の場合、補強支持体２と超伝導体１の接合部許容
応力は２×104dyn/cm2であった。従って、前記表より10
0g以上の被浮上物では破壊が始まる危険がある。第１図
に示した本発明の実施例では、予想どおり被浮上物に体
して非常に強い浮上力が得られ、磁束発生部にも破壊は
発生しなかった。
第２図は本発明の他の実施例であり、永久磁石等の芯
材14の側面を超伝導体11で包んだ磁束発生素子の集合体
全体の外周壁を磁性体12で覆い、磁束発生部16とする。
この場合、そ第１図の実施例と同様の効果があった。13
は板状超伝導体からなる被浮上物、15は磁力線を示す。
材14の側面を超伝導体11で包んだ磁束発生素子の集合体
全体の外周壁を磁性体12で覆い、磁束発生部16とする。
この場合、そ第１図の実施例と同様の効果があった。13
は板状超伝導体からなる被浮上物、15は磁力線を示す。
また、第３図は本発明の他の実施例で、磁束発生部26
は第２図に示す磁束発生部16と同一構成である。被浮上
物23が下部の磁束発生部26と同様の構造を有するもので
ある。
は第２図に示す磁束発生部16と同一構成である。被浮上
物23が下部の磁束発生部26と同様の構造を有するもので
ある。
補強体としては、磁場の影響を受けない反磁性体また
は非磁性体が優れているが、特には、弾性係数、接合
性、硬度等の物理的性質から銅、ブロンズ、アルミニウ
ム、これらの合金またはセラミックが好適である。また
強磁性体または励磁コイル等の磁性発生体とそれを包む
超伝導体としては、臨界磁場、臨界温度の点で、実用的
に酸化物あるいは硫化物高温超伝導体が適していた。ま
た前記実施例では磁束発生部が永久磁石のものを示した
が、励磁コイルからなるものでも、当然、同様の効果が
ある。
は非磁性体が優れているが、特には、弾性係数、接合
性、硬度等の物理的性質から銅、ブロンズ、アルミニウ
ム、これらの合金またはセラミックが好適である。また
強磁性体または励磁コイル等の磁性発生体とそれを包む
超伝導体としては、臨界磁場、臨界温度の点で、実用的
に酸化物あるいは硫化物高温超伝導体が適していた。ま
た前記実施例では磁束発生部が永久磁石のものを示した
が、励磁コイルからなるものでも、当然、同様の効果が
ある。
上記実施例においては、磁束発生素子が複数個集合し
たものについて説明したが、単独の場合であってもよ
い。
たものについて説明したが、単独の場合であってもよ
い。
発明の効果 本発明のように、超伝導体のマイスナー効果と補強支
持体を利用して磁束を集中させ、磁気浮上力を高める構
造の磁気浮上装置は、比較的単純な構成で強力な浮上力
が得られ、動きに対する応答性、追随性にも優れてい
る。
持体を利用して磁束を集中させ、磁気浮上力を高める構
造の磁気浮上装置は、比較的単純な構成で強力な浮上力
が得られ、動きに対する応答性、追随性にも優れてい
る。
第１図は本発明の磁気浮上装置の一実施例の断面図、第
２図は同装置の他の実施例の要部概略断面図、第３図は
同装置の他の実施例の要部概略断面図、第４図は従来例
の磁気浮上装置の要部回要部概略断面図である。 １……超伝導体、２……補強支持体、３……被浮上体、
４……芯材、５……磁力線、６……磁束発生部。
２図は同装置の他の実施例の要部概略断面図、第３図は
同装置の他の実施例の要部概略断面図、第４図は従来例
の磁気浮上装置の要部回要部概略断面図である。 １……超伝導体、２……補強支持体、３……被浮上体、
４……芯材、５……磁力線、６……磁束発生部。
Claims (5)
- 【請求項１】磁場発生部の上部に浮上物体を配置する磁
気浮上装置において、磁場発生体の外周壁を超伝導体で
包んでなる磁束発生素子を単独または複数個集合させ、
少なくともその単独または集合体の外周壁を反磁性体ま
たは非磁性体からなる補強支持体で覆ってなることを特
徴とする磁気浮上装置。 - 【請求項２】磁束発生素子の各々の外周壁を補強支持体
で覆ったことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
磁気浮上装置。 - 【請求項３】超伝導体が酸化物あるいは硫化物高温超伝
導体からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の磁気浮上装置。 - 【請求項４】補強支持体が主として銅、ブロンズ、アル
ミニウム、それらの合金またはセラミックからなること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
磁気浮上装置。 - 【請求項５】浮上物体が磁束発生部と同一構成とした特
許請求の範囲第１項または第２項記載の磁気浮上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62270666A JP2636268B2 (ja) | 1987-10-27 | 1987-10-27 | 磁気浮上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62270666A JP2636268B2 (ja) | 1987-10-27 | 1987-10-27 | 磁気浮上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01114382A JPH01114382A (ja) | 1989-05-08 |
| JP2636268B2 true JP2636268B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=17489258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62270666A Expired - Lifetime JP2636268B2 (ja) | 1987-10-27 | 1987-10-27 | 磁気浮上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636268B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0404147B1 (en) * | 1989-06-23 | 1993-09-01 | International Business Machines Corporation | Controlled levitation/suspension in a magnet-superconductor system |
| EP0520782B1 (en) * | 1991-06-28 | 1996-11-20 | Hitachi, Ltd. | Composite superconductor body and magnetic levitation system |
| CN104079210A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-01 | 黄涛 | 超大型发电机和发电机组 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6231971Y2 (ja) * | 1978-08-02 | 1987-08-15 | ||
| JPS61113596A (ja) * | 1984-11-08 | 1986-05-31 | 竹内 淳 | マイスナ−遮へいによるアンペア動力コイル |
-
1987
- 1987-10-27 JP JP62270666A patent/JP2636268B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01114382A (ja) | 1989-05-08 |
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