JP2659747B2 - 超電導軸受 - Google Patents
超電導軸受Info
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- JP2659747B2 JP2659747B2 JP63082447A JP8244788A JP2659747B2 JP 2659747 B2 JP2659747 B2 JP 2659747B2 JP 63082447 A JP63082447 A JP 63082447A JP 8244788 A JP8244788 A JP 8244788A JP 2659747 B2 JP2659747 B2 JP 2659747B2
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- bearing
- rotating shaft
- liquid nitrogen
- superconducting
- superconductor
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
- F16C2300/62—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions low pressure, e.g. elements operating under vacuum conditions
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、真空装置内で、回転軸を支える超電導軸受
に関するものである。
に関するものである。
＜従来の技術＞ 一般の軸受は、回転軸との摩擦の問題を潤滑油やボー
ルベアリングなどで防いでいるが、真空装置内では、蒸
発、高温，又は、低温などの特殊な環境であり、又、そ
の装置が作動中は容易に補修ができないことから回転部
が食いつきによる故障をおこすと装置の稼動率を大きく
下げるという問題があった。
ルベアリングなどで防いでいるが、真空装置内では、蒸
発、高温，又は、低温などの特殊な環境であり、又、そ
の装置が作動中は容易に補修ができないことから回転部
が食いつきによる故障をおこすと装置の稼動率を大きく
下げるという問題があった。
＜発明が解決しようとする問題点＞ 真空装置内で、回転軸の支持を磁気の力を利用する磁
気軸受にすれば、その軸受部の摩擦や疲労の問題がなく
なり、軸受部の寿命が長くなり、更に摩擦トルクが極め
て小さくできる特徴がある。特に、分子線蒸着装置な
ど、超高真空装置で、しかも、内部にシャッターなどに
回転部をもつ装置などの関係者は磁気軸受の実用化を待
望しているが、現在の磁気軸受はステータ部に対しロー
タ部を安定に支持するためには、精密なフィードバック
制御機構を設ける必要があり、実用化の障害になってい
た。
気軸受にすれば、その軸受部の摩擦や疲労の問題がなく
なり、軸受部の寿命が長くなり、更に摩擦トルクが極め
て小さくできる特徴がある。特に、分子線蒸着装置な
ど、超高真空装置で、しかも、内部にシャッターなどに
回転部をもつ装置などの関係者は磁気軸受の実用化を待
望しているが、現在の磁気軸受はステータ部に対しロー
タ部を安定に支持するためには、精密なフィードバック
制御機構を設ける必要があり、実用化の障害になってい
た。
本発明は、従来の軸受がもつ以上のような問題点を解
消した簡単な構成の磁気力による軸受を提供することを
目的とする。
消した簡単な構成の磁気力による軸受を提供することを
目的とする。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の目的を達成するため、本発明は完全反磁性の
マイスナー効果で磁石を反撥する超電導体の軸受と、対
応する回転軸の部分を磁石で構成した部分との間を磁気
力で一定間隔に保つ構成の軸受部にするものである。
マイスナー効果で磁石を反撥する超電導体の軸受と、対
応する回転軸の部分を磁石で構成した部分との間を磁気
力で一定間隔に保つ構成の軸受部にするものである。
このとき、超電導軸受部は、高真空装置の真空度を維
持するために使う液体窒素を蓄えるクライオスタットで
ある液体窒素シュラウドの近辺か、その貯蔵部と熱伝導
をよくし、液体窒素温度近くまで冷却できる構成にす
る。又、軸受部は負荷の力の大きさに応じて、対応面積
を大きくすることができる。
持するために使う液体窒素を蓄えるクライオスタットで
ある液体窒素シュラウドの近辺か、その貯蔵部と熱伝導
をよくし、液体窒素温度近くまで冷却できる構成にす
る。又、軸受部は負荷の力の大きさに応じて、対応面積
を大きくすることができる。
＜作 用＞ マイスナー効果による反撥力は、超電導軸受と回転軸
の磁石の間の磁界の強さの自乗に比例する。従って前記
の軸受と回転軸の距離が接近した部分の反撥力が大きく
なり、自動的に位置制御の動作をする。
の磁石の間の磁界の強さの自乗に比例する。従って前記
の軸受と回転軸の距離が接近した部分の反撥力が大きく
なり、自動的に位置制御の動作をする。
又、超電導体は一般に低温になるほど臨界磁界Hcが強
くなるので、液体窒素などで冷却することにより大きい
力を磁気的に支える軸受にできる。
くなるので、液体窒素などで冷却することにより大きい
力を磁気的に支える軸受にできる。
＜実施例＞ 本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
第１図は、本発明を分子線蒸着装置の基板ホルタ回転
の軸受に使用したものである。
の軸受に使用したものである。
実施例の超電導体軸受１は、超電導体で傘形に作製し
た軸受である。実施例では、粉末状のY2O3,BaCO3及びCu
O原料を秤量し混合した上、空気中で約900℃,5時間の焼
成をした。焼成後、粉砕し再度混合し、加圧成型により
傘状にし、空気中で約1000℃,3時間の焼成した後徐冷し
て作製した。本発明の軸受に使用する超電導体は完全反
磁性の特性をもつ厚さ（10-5mm程度）以上あればよいの
で、超電導材料を、CVD法やスパッタリング法等の膜作
製法で作ることもできる。この超電導体軸受１は、液体
窒素シュラウド３に設置されており、液体窒素LN温度77
Kでは臨界温度Tc以下になった。
た軸受である。実施例では、粉末状のY2O3,BaCO3及びCu
O原料を秤量し混合した上、空気中で約900℃,5時間の焼
成をした。焼成後、粉砕し再度混合し、加圧成型により
傘状にし、空気中で約1000℃,3時間の焼成した後徐冷し
て作製した。本発明の軸受に使用する超電導体は完全反
磁性の特性をもつ厚さ（10-5mm程度）以上あればよいの
で、超電導材料を、CVD法やスパッタリング法等の膜作
製法で作ることもできる。この超電導体軸受１は、液体
窒素シュラウド３に設置されており、液体窒素LN温度77
Kでは臨界温度Tc以下になった。
超電導体軸受１に対応する回転軸４に結合された永久
磁石からなる回転軸支持部２は、強磁性体で作製し着磁
して強力な永久磁石にしてある。
磁石からなる回転軸支持部２は、強磁性体で作製し着磁
して強力な永久磁石にしてある。
本装置をポンプ駆動で10-5パスカル以下の真空度にし
液体窒素シュラウドに液体窒素を注入すると超電導体軸
受１と回転軸支持部２はマイスナー効果による磁気力で
支えられ約1mm程度浮上していた。従って、その回転軸
支持部２に結合された回転軸4,及び，基板ホルダ５も磁
気的な力で浮上しているので、従来の摩擦による軸受け
の問題であった「食いつき」などによる故障を発生しな
くなり、高価な装置の稼動率を大幅に向上することがで
きた。
液体窒素シュラウドに液体窒素を注入すると超電導体軸
受１と回転軸支持部２はマイスナー効果による磁気力で
支えられ約1mm程度浮上していた。従って、その回転軸
支持部２に結合された回転軸4,及び，基板ホルダ５も磁
気的な力で浮上しているので、従来の摩擦による軸受け
の問題であった「食いつき」などによる故障を発生しな
くなり、高価な装置の稼動率を大幅に向上することがで
きた。
以上は、本発明を分子線蒸着装置に適用した実施例を
述べたが、同種のイオンプレーティング装置，クラスタ
ー，イオン蒸着装置などにも適用できる。又、基板ホル
ダの回転軸以外にも、シャッター，又は、蒸発源支持部
などの回転軸にも適用できる。なお軸受の超電導体を部
分的にする、又は、円筒状の軸受と円柱状の磁石を用い
るなど、軸受と磁石は軸受の負荷の大きさにより、形
状、又は、材質の設定を行なうことができる。
述べたが、同種のイオンプレーティング装置，クラスタ
ー，イオン蒸着装置などにも適用できる。又、基板ホル
ダの回転軸以外にも、シャッター，又は、蒸発源支持部
などの回転軸にも適用できる。なお軸受の超電導体を部
分的にする、又は、円筒状の軸受と円柱状の磁石を用い
るなど、軸受と磁石は軸受の負荷の大きさにより、形
状、又は、材質の設定を行なうことができる。
＜発明の効果＞ 本発明の軸受は、超電導のマイスナー効果を利用する
ものであり、軸受から回転軸部が浮上しているため、従
来のすべり摩擦の問題はなくなった。又、軸受と回転部
は、接近すると反撥力が大きくなり、自動的に位置制御
を行なうので、精密なフィードバック制御を必要とせ
ず、かつ、液体窒素シュラウドで充分冷却できるので余
裕をもった動作をさせることができる。
ものであり、軸受から回転軸部が浮上しているため、従
来のすべり摩擦の問題はなくなった。又、軸受と回転部
は、接近すると反撥力が大きくなり、自動的に位置制御
を行なうので、精密なフィードバック制御を必要とせ
ず、かつ、液体窒素シュラウドで充分冷却できるので余
裕をもった動作をさせることができる。
以上から、本発明により構造が簡単で、故障を発生し
ない真空装置用の超電導軸受を実現できる。
ない真空装置用の超電導軸受を実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示した断面図である。 １は超電導体軸受、２は回転軸支持部、３は液体窒素シ
ュラウド、４は回転軸、５は基板ホルダである。
ュラウド、４は回転軸、５は基板ホルダである。
Claims (3)
- 【請求項１】真空装置の液体窒素シュラウドに近接して
設けられた超電導体からなる軸受であり、前記液体窒素
シュラウドによって前記軸受が冷却され、対応する磁石
からなる回転軸支持部を磁気により支持することを特徴
とする超電導軸受。 - 【請求項２】前記回転軸支持部が略そろばん玉形状であ
り、前記軸受が傘状であることを特徴とする請求項１に
記載の超電導軸受。 - 【請求項３】前記回転軸部に結合された回転軸が重力の
方向と平行であることを特徴とする請求項１あるいは２
のいずれかに記載の超電導軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082447A JP2659747B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 超電導軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63082447A JP2659747B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 超電導軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255717A JPH01255717A (ja) | 1989-10-12 |
| JP2659747B2 true JP2659747B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13774776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63082447A Expired - Lifetime JP2659747B2 (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | 超電導軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659747B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2614728B2 (ja) * | 1987-10-07 | 1997-05-28 | 光洋精工株式会社 | ラジアル・スラスト磁気軸受 |
-
1988
- 1988-04-04 JP JP63082447A patent/JP2659747B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01255717A (ja) | 1989-10-12 |
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