JP3044614B2 - 超電導軸受装置における超電導軸受の起動方法 - Google Patents
超電導軸受装置における超電導軸受の起動方法Info
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- JP3044614B2 JP3044614B2 JP9293674A JP29367497A JP3044614B2 JP 3044614 B2 JP3044614 B2 JP 3044614B2 JP 9293674 A JP9293674 A JP 9293674A JP 29367497 A JP29367497 A JP 29367497A JP 3044614 B2 JP3044614 B2 JP 3044614B2
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- 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
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁束侵入を許容
する超電導体を用いた超電導軸受装置における超電導軸
受の起動方法に関する。
する超電導体を用いた超電導軸受装置における超電導軸
受の起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導軸受として、たとえば、特開昭６
３−２４３５２３号公報に示すようなものが知られてい
る。
３−２４３５２３号公報に示すようなものが知られてい
る。
【０００３】この超電導軸受は、第１種超電導体すなわ
ち磁束侵入を完全に阻止する超電導体を用いており、超
電導体の完全反磁性現象を利用したものである。この超
電導軸受は、超電導体からなる回転軸の両端を、それぞ
れ一方磁極の磁気を帯びた磁性体からなる１対の支持部
材の凹みにそれぞれ入れ、回転軸をアキシアル方向に非
接触支持するように構成されている。
ち磁束侵入を完全に阻止する超電導体を用いており、超
電導体の完全反磁性現象を利用したものである。この超
電導軸受は、超電導体からなる回転軸の両端を、それぞ
れ一方磁極の磁気を帯びた磁性体からなる１対の支持部
材の凹みにそれぞれ入れ、回転軸をアキシアル方向に非
接触支持するように構成されている。
【０００４】ところで、この従来の超電導軸受では、上
述したように、完全反磁性の性質を利用して非接触支持
を行なうものゆえ、反発方向と直交する方向が不安定と
なるため、回転軸の両端を支持する支持部材について、
回転軸の両端を包み込む形状に加工する必要があるとと
もに、回転軸の両端と支持部材との間でアキシアル方向
およびラジアル方向で対向する部分を、磁化させる必要
があり、製作、設計が面倒なものであった。
述したように、完全反磁性の性質を利用して非接触支持
を行なうものゆえ、反発方向と直交する方向が不安定と
なるため、回転軸の両端を支持する支持部材について、
回転軸の両端を包み込む形状に加工する必要があるとと
もに、回転軸の両端と支持部材との間でアキシアル方向
およびラジアル方向で対向する部分を、磁化させる必要
があり、製作、設計が面倒なものであった。
【０００５】そこで、本出願人は、簡単な構成で安定的
に回転の支持が行なえる超電導軸受として、回転軸に取
付けられた永久磁石と、これに対向するように配置され
る超電導体とからなり、上記永久磁石が、上記回転軸の
回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変化しないよ
うに上記回転軸に取付けられたものであり、上記超電導
体が、上記永久磁石の磁束侵入を許容するもので、上記
永久磁石の磁束が所定量侵入する離間位置であってかつ
上記回転軸の回転によって侵入磁束の分布が変化しない
位置に配置されるものである超電導軸受を提案した（特
願平２−１８８６９３号参照）。
に回転の支持が行なえる超電導軸受として、回転軸に取
付けられた永久磁石と、これに対向するように配置され
る超電導体とからなり、上記永久磁石が、上記回転軸の
回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変化しないよ
うに上記回転軸に取付けられたものであり、上記超電導
体が、上記永久磁石の磁束侵入を許容するもので、上記
永久磁石の磁束が所定量侵入する離間位置であってかつ
上記回転軸の回転によって侵入磁束の分布が変化しない
位置に配置されるものである超電導軸受を提案した（特
願平２−１８８６９３号参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような超電導軸
受はたとえば高真空ポンプの軸受装置などに適用できる
が、この場合、超電導軸受の運転を開始する前に、超電
導体と永久磁石の相対位置を決定する機構がないため、
超電導軸受の運転効率が悪いという問題がある。
受はたとえば高真空ポンプの軸受装置などに適用できる
が、この場合、超電導軸受の運転を開始する前に、超電
導体と永久磁石の相対位置を決定する機構がないため、
超電導軸受の運転効率が悪いという問題がある。
【０００７】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
回転軸に取付けられた永久磁石を超電導体に対し所定位
置に位置決めして超電導軸受を起動することができ、よ
って効率の良い運転ができる超電導軸受装置における超
電導軸受の起動方法を提供することにある。
回転軸に取付けられた永久磁石を超電導体に対し所定位
置に位置決めして超電導軸受を起動することができ、よ
って効率の良い運転ができる超電導軸受装置における超
電導軸受の起動方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明による超電導軸
受装置における超電導軸受の起動方法は、ケーシングの
内側に軸方向および半径方向の移動ならびに回転ができ
るように配置された回転軸が、超電導軸受により非接触
状態に回転支持されるようになされており、上記超電導
軸受が、上記回転軸に取付けられた永久磁石と、これに
対向するように上記ケーシングに取付けられた超電導体
とからなり、上記永久磁石が、上記回転軸の回転軸心の
周囲の磁束分布が回転によって変化しないように上記回
転軸に取付けられたものであり、上記超電導体が、上記
永久磁石の磁束侵入を許容するもので、上記永久磁石の
磁束が所定量侵入する離間位置であってかつ上記回転軸
の回転によって侵入磁束の分布が変化しない位置にくる
ように上記ケーシングに取付けられている超電導軸受装
置において、上記超電導軸受を起動する方法であって、
上記超電導体が常電導状態である状態において、初期位
置決め機構により上記回転軸を所定位置に支持して上記
永久磁石から発せられる磁束を上記超電導体内に侵入さ
せた後、上記超電導体を冷却して超電導状態にすること
により、上記超電導体内に侵入している磁束を拘束さ
せ、上記初期位置決め機構による支持をなくして、上記
超電導軸受により上記回転軸を支持させることを特徴と
するものである。
受装置における超電導軸受の起動方法は、ケーシングの
内側に軸方向および半径方向の移動ならびに回転ができ
るように配置された回転軸が、超電導軸受により非接触
状態に回転支持されるようになされており、上記超電導
軸受が、上記回転軸に取付けられた永久磁石と、これに
対向するように上記ケーシングに取付けられた超電導体
とからなり、上記永久磁石が、上記回転軸の回転軸心の
周囲の磁束分布が回転によって変化しないように上記回
転軸に取付けられたものであり、上記超電導体が、上記
永久磁石の磁束侵入を許容するもので、上記永久磁石の
磁束が所定量侵入する離間位置であってかつ上記回転軸
の回転によって侵入磁束の分布が変化しない位置にくる
ように上記ケーシングに取付けられている超電導軸受装
置において、上記超電導軸受を起動する方法であって、
上記超電導体が常電導状態である状態において、初期位
置決め機構により上記回転軸を所定位置に支持して上記
永久磁石から発せられる磁束を上記超電導体内に侵入さ
せた後、上記超電導体を冷却して超電導状態にすること
により、上記超電導体内に侵入している磁束を拘束さ
せ、上記初期位置決め機構による支持をなくして、上記
超電導軸受により上記回転軸を支持させることを特徴と
するものである。
【０００９】例えば、上記初期位置決め機構が、上記回
転軸を上記ケーシングの中心に位置決めするものであ
る。
転軸を上記ケーシングの中心に位置決めするものであ
る。
【００１０】例えば、上記初期位置決め機構が、上記回
転軸の両端において上記回転軸の位置決めを行うもので
ある。
転軸の両端において上記回転軸の位置決めを行うもので
ある。
【００１１】例えば、上記初期位置決め機構が、上記回
転軸の両端において、それぞれ、円錐状の突起と円錐穴
のはめ合いにより上記回転軸の位置決めを行うものであ
る。
転軸の両端において、それぞれ、円錐状の突起と円錐穴
のはめ合いにより上記回転軸の位置決めを行うものであ
る。
【００１２】例えば、上記初期位置決め機構が、上記回
転軸の一端側において軸方向に移動しうるようにケーシ
ングに取付けられた移動部材を備え、上記移動部材が上
記回転軸側に移動することにより、上記移動部材と上記
回転軸の一端部との間の円錐状の突起と円錐穴のはめ合
いおよび上記回転軸の他端部とケーシングとの間の円錐
状の突起と円錐穴のはめ合いにより位置決めが行われ
る。
転軸の一端側において軸方向に移動しうるようにケーシ
ングに取付けられた移動部材を備え、上記移動部材が上
記回転軸側に移動することにより、上記移動部材と上記
回転軸の一端部との間の円錐状の突起と円錐穴のはめ合
いおよび上記回転軸の他端部とケーシングとの間の円錐
状の突起と円錐穴のはめ合いにより位置決めが行われ
る。
【００１３】例えば、上記ケーシングおよび上記回転軸
が垂直に配置されたものであり、上記移動部材が、上記
回転軸の下端の下方において上下方向に移動しうるよう
に上記ケーシングに取付けられている。
が垂直に配置されたものであり、上記移動部材が、上記
回転軸の下端の下方において上下方向に移動しうるよう
に上記ケーシングに取付けられている。
【００１４】
【作用】超電導軸受の超電導体に侵入した永久磁石の磁
束による拘束作用でもって、永久磁石と超電導体とが所
定の間隔をあけて対向した状態で保持される。この状態
においては、永久磁石を備える回転軸をその軸心まわり
に回転させることが可能である。このとき、超電導体に
侵入した磁束は、磁束分布が回転軸心に対して均一で不
変である限り、回転を妨げる抵抗とはならない。したが
って、超電導体に対して所定の位置に回転軸に備える永
久磁石を相対位置させるだけで、アキシアル方向および
ラジアル方向に非接触で支持することができる。
束による拘束作用でもって、永久磁石と超電導体とが所
定の間隔をあけて対向した状態で保持される。この状態
においては、永久磁石を備える回転軸をその軸心まわり
に回転させることが可能である。このとき、超電導体に
侵入した磁束は、磁束分布が回転軸心に対して均一で不
変である限り、回転を妨げる抵抗とはならない。したが
って、超電導体に対して所定の位置に回転軸に備える永
久磁石を相対位置させるだけで、アキシアル方向および
ラジアル方向に非接触で支持することができる。
【００１５】超電導体が常電導状態である状態におい
て、初期位置決め機構により回転軸を所定位置に支持し
て永久磁石から発せられる磁束を超電導体内に侵入させ
た後、超電導体を冷却して超電導状態にすることによ
り、超電導体内に侵入している磁束を拘束させ、初期位
置決め機構による支持をなくして、超電導軸受により回
転軸を支持させるので、回転軸に取付けられた永久磁石
をケーシングに取付けられた超電導体に対し所定位置に
位置決めして、超電導軸受を起動することができる。そ
して、このように永久磁石を超電導に対し所定位置に位
置決めして超電導軸受を起動させることにより、超電導
軸受の効率の良い運転が可能になる。
て、初期位置決め機構により回転軸を所定位置に支持し
て永久磁石から発せられる磁束を超電導体内に侵入させ
た後、超電導体を冷却して超電導状態にすることによ
り、超電導体内に侵入している磁束を拘束させ、初期位
置決め機構による支持をなくして、超電導軸受により回
転軸を支持させるので、回転軸に取付けられた永久磁石
をケーシングに取付けられた超電導体に対し所定位置に
位置決めして、超電導軸受を起動することができる。そ
して、このように永久磁石を超電導に対し所定位置に位
置決めして超電導軸受を起動させることにより、超電導
軸受の効率の良い運転が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００１７】図面は超電導軸受装置の全体構成を概略的
に示しており、この軸受装置は、垂直に配置されるケー
シング(1)と、ケーシング(1)内の中心に非接触状態に回
転支持される垂直な回転軸(2)とを備えている。
に示しており、この軸受装置は、垂直に配置されるケー
シング(1)と、ケーシング(1)内の中心に非接触状態に回
転支持される垂直な回転軸(2)とを備えている。
【００１８】ケーシング(1)は、複数の部品から構成さ
れており、全体として下端が開口した厚肉円筒状をな
す。ケーシング(1)内の上下中央部に回転軸(2)を高速回
転させるための高周波モータ(3)が設けられ、その上下
に回転軸(2)を非接触状態に支持するための超電導軸受
(4)(5)が設けられている。
れており、全体として下端が開口した厚肉円筒状をな
す。ケーシング(1)内の上下中央部に回転軸(2)を高速回
転させるための高周波モータ(3)が設けられ、その上下
に回転軸(2)を非接触状態に支持するための超電導軸受
(4)(5)が設けられている。
【００１９】モータ(3)は、ケーシング(1)に設けられた
ステータ(6)と、回転軸(2)に設けられたロータ(7)とか
ら構成されている。
ステータ(6)と、回転軸(2)に設けられたロータ(7)とか
ら構成されている。
【００２０】上部超電導軸受(4)は、次のように構成さ
れている。ケーシング(1)内に、環状で中空の冷却ケー
ス(8)が固定されている。ケース(8)の中心にはこれを上
下に貫通する貫通穴(9)が形成され、この穴(9)に回転軸
(2)が隙間をあけて通されている。ケース(8)の穴(9)の
部分の内周壁の上下中央部に環状凹みぞ(10)が形成さ
れ、このみぞ(10)の底の部分の内径が穴(9)の内径より
かなり大きくなっている。穴あき円板状の永久磁石(11)
が回転軸(2)に固定され、ケース(8)のみぞ(10)に隙間を
あけてはまるようになっている。この磁石(11)は、上端
に一方磁極（例えばＮ極）の磁気を、下端に他方磁極
（例えばＳ極）の磁気をそれぞれ帯びたものであり、回
転軸(2)の回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変
化しないように回転軸(2)に取付けられている。ケース
(8)内のみぞ(10)の上側の壁の上面に、環状の上部超電
導体(12)が固定されている。ケース(8)内のみぞ(10)の
下側の壁の下面に、環状の下部超電導体(13)が固定され
ている。これらの超電導体(12)(13)は、イットリウム系
高温超電導体、たとえばＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxからなる基板
の内部に常電導粒子（Ｙ2Ｂａ1Ｃｕ1）を均一に混在さ
せたものからなり、永久磁石(11)から発せられる磁束侵
入を拘束する性質を持つものである。そして、超電導体
(12)(13)は、永久磁石(11)の磁束が所定量侵入する離間
位置であって、回転軸(2)の回転によって侵入磁束の分
布が変化しない位置にくるようにケース(8)に取付けら
れている。なお、ケース(8)の少なくともみぞ(10)の部
分の壁とその上下の超電導体(12)(13)に対応する内周壁
の部分は、非磁性体より構成されている。
れている。ケーシング(1)内に、環状で中空の冷却ケー
ス(8)が固定されている。ケース(8)の中心にはこれを上
下に貫通する貫通穴(9)が形成され、この穴(9)に回転軸
(2)が隙間をあけて通されている。ケース(8)の穴(9)の
部分の内周壁の上下中央部に環状凹みぞ(10)が形成さ
れ、このみぞ(10)の底の部分の内径が穴(9)の内径より
かなり大きくなっている。穴あき円板状の永久磁石(11)
が回転軸(2)に固定され、ケース(8)のみぞ(10)に隙間を
あけてはまるようになっている。この磁石(11)は、上端
に一方磁極（例えばＮ極）の磁気を、下端に他方磁極
（例えばＳ極）の磁気をそれぞれ帯びたものであり、回
転軸(2)の回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変
化しないように回転軸(2)に取付けられている。ケース
(8)内のみぞ(10)の上側の壁の上面に、環状の上部超電
導体(12)が固定されている。ケース(8)内のみぞ(10)の
下側の壁の下面に、環状の下部超電導体(13)が固定され
ている。これらの超電導体(12)(13)は、イットリウム系
高温超電導体、たとえばＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxからなる基板
の内部に常電導粒子（Ｙ2Ｂａ1Ｃｕ1）を均一に混在さ
せたものからなり、永久磁石(11)から発せられる磁束侵
入を拘束する性質を持つものである。そして、超電導体
(12)(13)は、永久磁石(11)の磁束が所定量侵入する離間
位置であって、回転軸(2)の回転によって侵入磁束の分
布が変化しない位置にくるようにケース(8)に取付けら
れている。なお、ケース(8)の少なくともみぞ(10)の部
分の壁とその上下の超電導体(12)(13)に対応する内周壁
の部分は、非磁性体より構成されている。
【００２１】下部超電導軸受(5)の構成は上部超電導軸
受(4)と同様であり、同じ部分には同一の符号を付して
いる。
受(4)と同様であり、同じ部分には同一の符号を付して
いる。
【００２２】上下の超電導軸受(4)(5)のケース(8)は、
ケーシング(1)内に通された連通管(14)によって連通さ
せられている。上部のケース(8)にはケーシング(1)を貫
通して外部にのびる冷却剤導入管(15)が、下部のケース
(8)には同様の冷却剤排出管(16)がそれぞれ接続されて
いる。上部のケース(8)の冷却剤導入管(15)は冷凍機な
どを備えた冷却装置(18)の冷却剤往き管（吐出管）(19)
に、下部のケース(8)は冷却装置(18)の冷却剤戻り管
（吸込管）(20)にそれぞれ接続されている。そして、冷
却装置(18)により、たとえば液体窒素などの冷却剤が往
き管(19)、導入管(15)、上部のケース(8)、連通管(1
4)、下部のケース(8)、排出管(16)および戻り管(20)を
通して循環させられ、ケース(8)内に満たされる冷却剤
によって超電導体(12)(13)が冷却される。このため、超
電導体(12)(13)が超電導状態になって、回転軸(2)の永
久磁石(11)から発せられる磁束の多くが超電導体(12)(1
3)の内部に侵入して拘束されることになる（トラップ現
象）。ここで、超電導体(12)(13)はその内部に常電導粒
子が均一に混在されているため、超電導体(12)(13)内部
への侵入磁束の分布が一定となり、そのため、あたかも
超電導体(12)(13)に立設した仮想ピンに回転軸(2)の永
久磁石(11)が貫かれたようになり、超電導体(12)(13)に
対して回転軸(2)が拘束される。そのため、回転軸(2)
は、きわめて安定的に浮上した状態で、アキシアル方向
およびラジアル方向に支持されることになる。
ケーシング(1)内に通された連通管(14)によって連通さ
せられている。上部のケース(8)にはケーシング(1)を貫
通して外部にのびる冷却剤導入管(15)が、下部のケース
(8)には同様の冷却剤排出管(16)がそれぞれ接続されて
いる。上部のケース(8)の冷却剤導入管(15)は冷凍機な
どを備えた冷却装置(18)の冷却剤往き管（吐出管）(19)
に、下部のケース(8)は冷却装置(18)の冷却剤戻り管
（吸込管）(20)にそれぞれ接続されている。そして、冷
却装置(18)により、たとえば液体窒素などの冷却剤が往
き管(19)、導入管(15)、上部のケース(8)、連通管(1
4)、下部のケース(8)、排出管(16)および戻り管(20)を
通して循環させられ、ケース(8)内に満たされる冷却剤
によって超電導体(12)(13)が冷却される。このため、超
電導体(12)(13)が超電導状態になって、回転軸(2)の永
久磁石(11)から発せられる磁束の多くが超電導体(12)(1
3)の内部に侵入して拘束されることになる（トラップ現
象）。ここで、超電導体(12)(13)はその内部に常電導粒
子が均一に混在されているため、超電導体(12)(13)内部
への侵入磁束の分布が一定となり、そのため、あたかも
超電導体(12)(13)に立設した仮想ピンに回転軸(2)の永
久磁石(11)が貫かれたようになり、超電導体(12)(13)に
対して回転軸(2)が拘束される。そのため、回転軸(2)
は、きわめて安定的に浮上した状態で、アキシアル方向
およびラジアル方向に支持されることになる。
【００２３】ケーシング(1)内の上部および下部に環状
の保護部材(21)(22)が固定され、これらに対応して、回
転軸(2)の上部および下部に１対のセラミック転がり軸
受よりなるタッチダウン軸受(23)(24)がそれぞれ設けら
れている。保護部材(21)(22)の内周面に浅い環状みぞ(2
5)(26)が形成されており、このみぞ(25)(26)の内側の部
分にタッチダウン軸受(23)(24)が隙間をあけて配置され
ている。タッチダウン軸受(23)(24)は、ラジアル荷重と
アキシアル荷重を受けられるものであり、たとえば正面
組合せまたは背面組合せの１対のアンギュラ玉軸受より
なる。
の保護部材(21)(22)が固定され、これらに対応して、回
転軸(2)の上部および下部に１対のセラミック転がり軸
受よりなるタッチダウン軸受(23)(24)がそれぞれ設けら
れている。保護部材(21)(22)の内周面に浅い環状みぞ(2
5)(26)が形成されており、このみぞ(25)(26)の内側の部
分にタッチダウン軸受(23)(24)が隙間をあけて配置され
ている。タッチダウン軸受(23)(24)は、ラジアル荷重と
アキシアル荷重を受けられるものであり、たとえば正面
組合せまたは背面組合せの１対のアンギュラ玉軸受より
なる。
【００２４】運転中に、万一、超電導軸受(4)(5)の超電
導体(12)(13)が常電導化して支持力がなくなったような
場合、上下のタッチダウン軸受(23)(24)がケーシング
(1)の保護部材(21)(22)に接触し、これによって回転軸
(2)が回転支持される。このため、回転軸(2)およびその
まわりの部品の破損が防止される。
導体(12)(13)が常電導化して支持力がなくなったような
場合、上下のタッチダウン軸受(23)(24)がケーシング
(1)の保護部材(21)(22)に接触し、これによって回転軸
(2)が回転支持される。このため、回転軸(2)およびその
まわりの部品の破損が防止される。
【００２５】上記の超電導軸受装置には、次のように、
運転前にケーシング(1)と回転軸(2)の相対位置を設定す
るための初期位置決め装置(27)が設けられている。
運転前にケーシング(1)と回転軸(2)の相対位置を設定す
るための初期位置決め装置(27)が設けられている。
【００２６】ケーシング(1)の下部開口端部に、公知の
適宜な手段により昇降させられる昇降部材(28)が設けら
れている。昇降部材(28)の上端面に円錐状の突起(29)が
設けられ、これに対向する回転軸(2)の下端面にこの突
起(29)がはまる円錐穴(30)が形成されている。また、回
転軸(2)の上端面に円錐状の突起(31)が設けられ、これ
に対向するケーシング(1)の上壁の下面にこの突起(31)
がはまる円錐穴(32)が形成されている。
適宜な手段により昇降させられる昇降部材(28)が設けら
れている。昇降部材(28)の上端面に円錐状の突起(29)が
設けられ、これに対向する回転軸(2)の下端面にこの突
起(29)がはまる円錐穴(30)が形成されている。また、回
転軸(2)の上端面に円錐状の突起(31)が設けられ、これ
に対向するケーシング(1)の上壁の下面にこの突起(31)
がはまる円錐穴(32)が形成されている。
【００２７】運転時には、昇降部材(28)は下方の運転位
置まで下降しており、前記のように超電導軸受(4)(5)に
よって回転軸(2)が支持されることにより、昇降部材(2
8)の突起(29)が回転軸(2)の円錐穴(30)の壁から離れる
とともに、回転軸(2)の突起(31)がケーシング(1)の円錐
穴(32)の壁から離れている。また、回転軸(2)はケーシ
ング(1)のほぼ中心に支持された状態で回転し、永久磁
石(11)はケース(8)のみぞ(10)内のほぼ上下中央に支持
されている。
置まで下降しており、前記のように超電導軸受(4)(5)に
よって回転軸(2)が支持されることにより、昇降部材(2
8)の突起(29)が回転軸(2)の円錐穴(30)の壁から離れる
とともに、回転軸(2)の突起(31)がケーシング(1)の円錐
穴(32)の壁から離れている。また、回転軸(2)はケーシ
ング(1)のほぼ中心に支持された状態で回転し、永久磁
石(11)はケース(8)のみぞ(10)内のほぼ上下中央に支持
されている。
【００２８】停止時には、通常、冷却装置(18)からの冷
却剤の供給も停止している。このため、超電導体(12)(1
3)は常電導状態になり、支持力がなくなっている。この
ため、回転軸(2)は、タッチダウン軸受(23)(24)を介し
てケーシング(1)に支持された状態で停止している。
却剤の供給も停止している。このため、超電導体(12)(1
3)は常電導状態になり、支持力がなくなっている。この
ため、回転軸(2)は、タッチダウン軸受(23)(24)を介し
てケーシング(1)に支持された状態で停止している。
【００２９】このような停止状態の軸受装置は、次のよ
うにして運転状態にされる。
うにして運転状態にされる。
【００３０】まず、昇降部材(28)を上方の設定位置まで
上昇させる。昇降部材(28)が上昇すると、まず、昇降部
材(28)の突起(29)が回転軸(2)の円錐穴(30)に密接し
て、回転軸(2)が上に持ち上げられ、回転軸(2)の突起(3
1)がケーシング(1)の円錐穴(32)に密接して、回転軸(2)
および昇降部材(28)が停止する。このように昇降部材(2
8)および回転軸(2)の円錐状の突起(29)(31)が回転軸(2)
およびケーシング(1)の円錐穴(30)(32)にはまることに
より、回転軸(2)がケーシング(1)の中心に位置決めされ
る。また、このとき、永久磁石(11)はケース(8)のみぞ
(10)の上側の壁に接近し、この壁から永久磁石(11)の上
面までの距離はみぞ(10)の下側の壁から永久磁石(11)の
下面までの距離より小さくなっている。このように回転
軸(2)が位置決めされたならば、冷却装置(18)により超
電導軸受(4)(5)に冷却剤を循環させて、超電導体(12)(1
3)を冷却する。超電導体(12)(13)が冷却されて超電導状
態になると、前述のように支持力が発生するので、昇降
部材(28)を運転位置まで下降させて、これによる支持を
なくす。昇降部材(28)による支持力がなくなると、回転
軸(2)は自重で若干下降して、超電導軸受(4)(5)の磁気
反発力およびピン止め力と釣合う位置に停止する。これ
により、永久磁石(11)がケース(8)のみぞ(10)内のほぼ
上下中央に支持され、回転軸(2)が前述のように非接触
状態に支持されるので、モータ(3)により回転軸(2)を回
転させて、運転を開始する。
上昇させる。昇降部材(28)が上昇すると、まず、昇降部
材(28)の突起(29)が回転軸(2)の円錐穴(30)に密接し
て、回転軸(2)が上に持ち上げられ、回転軸(2)の突起(3
1)がケーシング(1)の円錐穴(32)に密接して、回転軸(2)
および昇降部材(28)が停止する。このように昇降部材(2
8)および回転軸(2)の円錐状の突起(29)(31)が回転軸(2)
およびケーシング(1)の円錐穴(30)(32)にはまることに
より、回転軸(2)がケーシング(1)の中心に位置決めされ
る。また、このとき、永久磁石(11)はケース(8)のみぞ
(10)の上側の壁に接近し、この壁から永久磁石(11)の上
面までの距離はみぞ(10)の下側の壁から永久磁石(11)の
下面までの距離より小さくなっている。このように回転
軸(2)が位置決めされたならば、冷却装置(18)により超
電導軸受(4)(5)に冷却剤を循環させて、超電導体(12)(1
3)を冷却する。超電導体(12)(13)が冷却されて超電導状
態になると、前述のように支持力が発生するので、昇降
部材(28)を運転位置まで下降させて、これによる支持を
なくす。昇降部材(28)による支持力がなくなると、回転
軸(2)は自重で若干下降して、超電導軸受(4)(5)の磁気
反発力およびピン止め力と釣合う位置に停止する。これ
により、永久磁石(11)がケース(8)のみぞ(10)内のほぼ
上下中央に支持され、回転軸(2)が前述のように非接触
状態に支持されるので、モータ(3)により回転軸(2)を回
転させて、運転を開始する。
【００３１】超電導軸受(4)(5)の構成などは、上記実施
形態のものに限らず、適宜変更可能である。超電導軸受
には、回転軸の外周に円筒状の永久磁石が取付けられ
て、その一端に一方磁極の磁気を、他端に他方磁極の磁
気をそれぞれ帯びており、この永久磁石の周囲に円筒
状、部分円筒状または板状の超電導体が配置される形式
のものもあるが、このような超電導軸受を使用した超電
導軸受装置にもこの発明は適用できる。
形態のものに限らず、適宜変更可能である。超電導軸受
には、回転軸の外周に円筒状の永久磁石が取付けられ
て、その一端に一方磁極の磁気を、他端に他方磁極の磁
気をそれぞれ帯びており、この永久磁石の周囲に円筒
状、部分円筒状または板状の超電導体が配置される形式
のものもあるが、このような超電導軸受を使用した超電
導軸受装置にもこの発明は適用できる。
【００３２】
【発明の効果】この発明の超電導軸受装置における超電
導軸受の起動方法によれば、上述のように、回転軸に取
付けられた永久磁石をケーシングに取付けられた超電導
体に対し所定位置に位置決めして超電導軸受を起動する
ことができ、したがって、効率の良い運転をすることが
できる。
導軸受の起動方法によれば、上述のように、回転軸に取
付けられた永久磁石をケーシングに取付けられた超電導
体に対し所定位置に位置決めして超電導軸受を起動する
ことができ、したがって、効率の良い運転をすることが
できる。
【００３３】初期位置決め機構が回転軸をケーシングの
中心に位置決めするものである場合、超電導軸受により
回転軸をケーシングの中心に支持して、効率の良い運転
ができる。
中心に位置決めするものである場合、超電導軸受により
回転軸をケーシングの中心に支持して、効率の良い運転
ができる。
【００３４】初期位置決め機構が回転軸の両端において
回転軸の位置決めを行うものである場合、回転軸を所望
の位置に確実に初期位置決めすることができる。
回転軸の位置決めを行うものである場合、回転軸を所望
の位置に確実に初期位置決めすることができる。
【００３５】初期位置決め機構が、回転軸の両端におい
て、それぞれ、円錐状の突起と円錐穴のはめ合いにより
回転軸の位置決めを行うものである場合、簡単な機構で
回転軸を所望の位置に確実に初期位置決めすることがで
きる。
て、それぞれ、円錐状の突起と円錐穴のはめ合いにより
回転軸の位置決めを行うものである場合、簡単な機構で
回転軸を所望の位置に確実に初期位置決めすることがで
きる。
【００３６】初期位置決め機構が、回転軸の一端側にお
いて軸方向に移動しうるようにケーシングに取付けられ
た移動部材を備え、移動部材が回転軸側に移動すること
により、移動部材と回転軸の一端部との間の円錐状の突
起と円錐穴のはめ合いおよび回転軸の他端部とケーシン
グとの間の円錐状の突起と円錐穴のはめ合いにより位置
決めが行われる場合、移動部材を往復移動させるだけの
簡単な操作で、回転軸を所望の位置に確実に初期位置決
めし、超電導軸受の運転を開始することができる。
いて軸方向に移動しうるようにケーシングに取付けられ
た移動部材を備え、移動部材が回転軸側に移動すること
により、移動部材と回転軸の一端部との間の円錐状の突
起と円錐穴のはめ合いおよび回転軸の他端部とケーシン
グとの間の円錐状の突起と円錐穴のはめ合いにより位置
決めが行われる場合、移動部材を往復移動させるだけの
簡単な操作で、回転軸を所望の位置に確実に初期位置決
めし、超電導軸受の運転を開始することができる。
【００３７】ケーシングおよび回転軸が垂直に配置され
たものであり、移動部材が、回転軸の下端の下方におい
て上下方向に移動しうるようにケーシングに取付けられ
ている場合、移動部材を昇降させるだけの簡単な操作
で、回転軸を所望の位置に確実に初期位置決めし、超電
導軸受の運転を開始することができる。
たものであり、移動部材が、回転軸の下端の下方におい
て上下方向に移動しうるようにケーシングに取付けられ
ている場合、移動部材を昇降させるだけの簡単な操作
で、回転軸を所望の位置に確実に初期位置決めし、超電
導軸受の運転を開始することができる。
【図１】図１は、この発明の実施形態を示す超電導軸受
装置の概略縦断面図である。
装置の概略縦断面図である。
(1) ケーシング (2) 回転軸 (4)(5) 超電導軸受 (11) 永久磁石 (12)(13) 超電導体 (27) 初期位置決め装置 (28) 昇降部材 (29)(31) 突起 (30)(32) 円錐穴
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06
Claims (6)
- 【請求項１】ケーシングの内側に軸方向および半径方向
の移動ならびに回転ができるように配置された回転軸
が、超電導軸受により非接触状態に回転支持されるよう
になされており、上記超電導軸受が、上記回転軸に取付
けられた永久磁石と、これに対向するように上記ケーシ
ングに取付けられた超電導体とからなり、上記永久磁石
が、上記回転軸の回転軸心の周囲の磁束分布が回転によ
って変化しないように上記回転軸に取付けられたもので
あり、上記超電導体が、上記永久磁石の磁束侵入を許容
するもので、上記永久磁石の磁束が所定量侵入する離間
位置であってかつ上記回転軸の回転によって侵入磁束の
分布が変化しない位置にくるように上記ケーシングに取
付けられている超電導軸受装置において、上記超電導軸
受を起動する方法であって、 上記超電導体が常電導状態である状態において、初期位
置決め機構により上記回転軸を所定位置に支持して上記
永久磁石から発せられる磁束を上記超電導体内に侵入さ
せた後、上記超電導体を冷却して超電導状態にすること
により、上記超電導体内に侵入している磁束を拘束さ
せ、上記初期位置決め機構による支持をなくして、上記
超電導軸受により上記回転軸を支持させることを特徴と
する超電導軸受装置における超電導軸受の起動方法。 - 【請求項２】上記初期位置決め機構が、上記回転軸を上
記ケーシングの中心に位置決めするものであることを特
徴とする請求項１の超電導軸受装置における超電導軸受
の起動方法。 - 【請求項３】上記初期位置決め機構が、上記回転軸の両
端において上記回転軸の位置決めを行うものであること
を特徴とする請求項１または２の超電導軸受装置におけ
る超電導軸受の起動方法。 - 【請求項４】上記初期位置決め機構が、上記回転軸の両
端において、それぞれ、円錐状の突起と円錐穴のはめ合
いにより上記回転軸の位置決めを行うものであることを
特徴とする請求項３の超電導軸受装置における超電導軸
受の起動方法。 - 【請求項５】上記初期位置決め機構が、上記回転軸の一
端側において軸方向に移動しうるようにケーシングに取
付けられた移動部材を備え、上記移動部材が上記回転軸
側に移動することにより、上記移動部材と上記回転軸の
一端部との間の円錐状の突起と円錐穴のはめ合いおよび
上記回転軸の他端部とケーシングとの間の円錐状の突起
と円錐穴のはめ合いにより位置決めが行われることを特
徴とする請求項４の超電導軸受装置における超電導軸受
の起動方法。 - 【請求項６】上記ケーシングおよび上記回転軸が垂直に
配置されたものであり、上記移動部材が、上記回転軸の
下端の下方において上下方向に移動しうるように上記ケ
ーシングに取付けられていることを特徴とする請求項５
の超電導軸受装置における超電導軸受の起動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9293674A JP3044614B2 (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 超電導軸受装置における超電導軸受の起動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9293674A JP3044614B2 (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 超電導軸受装置における超電導軸受の起動方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2293256A Division JP3069745B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 超電導軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115317A JPH10115317A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3044614B2 true JP3044614B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=17797774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9293674A Expired - Fee Related JP3044614B2 (ja) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | 超電導軸受装置における超電導軸受の起動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3044614B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109026998A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-12-18 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种高温超导磁悬浮轴承系统 |
-
1997
- 1997-10-27 JP JP9293674A patent/JP3044614B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10115317A (ja) | 1998-05-06 |
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