JP3069745B2 - Superconducting bearing device - Google Patents

Superconducting bearing device

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JP3069745B2
JP3069745B2 JP2293256A JP29325690A JP3069745B2 JP 3069745 B2 JP3069745 B2 JP 3069745B2 JP 2293256 A JP2293256 A JP 2293256A JP 29325690 A JP29325690 A JP 29325690A JP 3069745 B2 JP3069745 B2 JP 3069745B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、磁束侵入を許容する超電導体を用いた超
電導軸受装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting bearing device using a superconductor that permits magnetic flux penetration.

従来の技術 超電導軸受として、たとえば、特開昭63−243523号公
報に示すようなものが知られている。2. Description of the Related Art As a superconducting bearing, for example, a superconducting bearing as disclosed in JP-A-63-243523 is known.

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。This superconducting bearing uses a first-class superconductor, that is, a superconductor that completely blocks the invasion of magnetic flux, and utilizes the complete diamagnetic phenomenon of the superconductor. In this superconducting bearing, both ends of a rotating shaft made of a superconductor are respectively inserted into recesses of a pair of support members made of a magnetic material having a magnetic pole, and the rotating shaft is supported in a non-contact manner in an axial direction. It is configured.

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。By the way, in this conventional superconducting bearing, as described above, non-contact support is performed using the property of complete diamagnetism, so that the direction orthogonal to the direction of repulsion becomes unstable,
For the support member that supports both ends of the rotation shaft, it is necessary to process the support member so as to enclose both ends of the rotation shaft, and magnetize the portions that oppose both ends of the rotation shaft and the support member in the axial direction and the radial direction. It was necessary, and production and design were troublesome.

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２−18
8693号参照）。Therefore, the present applicant has proposed a superconducting bearing capable of stably supporting rotation with a simple configuration, comprising a permanent magnet attached to a rotating shaft and a superconductor arranged to face the permanent magnet. A permanent magnet is attached to the rotating shaft so that a magnetic flux distribution around a rotating shaft center of the rotating shaft does not change due to rotation, and the superconductor allows magnetic flux to enter the permanent magnet. Proposed a superconducting bearing which is arranged at a separated position where the magnetic flux of the permanent magnet enters by a predetermined amount and where the distribution of the entering magnetic flux does not change due to the rotation of the rotating shaft (Japanese Patent Application No. 2-18 / 1990).
8693).

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。Problems to be Solved by the Invention The superconducting bearing as described above can be applied to, for example, a bearing device of a high vacuum pump. In this case, before starting the operation of the superconducting bearing, the relative positions of the superconductor and the permanent magnet are determined. However, there is a problem that the operating efficiency of the superconducting bearing is poor because there is no mechanism for performing the operation.

この発明の目的は、上記の問題を解決した超電導軸受
装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a superconducting bearing device that solves the above-mentioned problem.

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ケーシングに取付けられている超
電導軸受装置であって、 上記ケーシングに、該ケーシングと上記回転軸の相対
位置を設定するための初期位置決め機構が設けられてい
ることを特徴とするものである。Means for Solving the Problems In a superconducting bearing device according to the present invention, a rotating shaft arranged inside a casing so as to be able to move and rotate in the axial and radial directions is rotatably supported in a non-contact state by the superconducting bearing. The superconducting bearing comprises a permanent magnet attached to the rotating shaft and a superconductor attached to the casing so as to face the permanent magnet, and the permanent magnet rotates the rotating shaft. The superconductor is attached to the rotating shaft so that the magnetic flux distribution around the axis does not change by rotation, and the superconductor allows magnetic flux to enter the permanent magnet,
A superconducting bearing device attached to a casing so as to be located at a separated position where the magnetic flux of the permanent magnet enters by a predetermined amount and at a position where the distribution of the entering magnetic flux does not change due to rotation of the rotating shaft, And an initial positioning mechanism for setting a relative position between the casing and the rotary shaft.

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。For example, the initial positioning mechanism positions the rotation shaft at the center of the casing.

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。For example, the initial positioning mechanism positions the rotating shaft at both ends of the rotating shaft.

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。For example, the initial positioning mechanism positions the rotary shaft by fitting a conical protrusion and a conical hole at both ends of the rotary shaft.

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。For example, the initial positioning mechanism includes a moving member attached to a casing such that the moving member can move in the axial direction at one end side of the rotating shaft, and the moving member moves toward the rotating shaft, thereby moving the moving member. Positioning is performed by fitting a conical projection and a conical hole between the shaft and one end of the rotating shaft and fitting a conical projection and a conical hole between the other end of the rotating shaft and the casing. .

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。For example, the casing and the rotating shaft are vertically arranged, and the moving member is attached to the casing so as to be able to move vertically below a lower end of the rotating shaft.

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。Action The permanent magnet and the superconductor are held in a state of facing each other at a predetermined interval by the restraining action of the magnetic flux of the permanent magnet that has entered the superconductor of the superconducting bearing. In this state, it is possible to rotate the rotation shaft including the permanent magnet around its axis. At this time, the magnetic flux that has entered the superconductor does not become a resistance that hinders rotation as long as the magnetic flux distribution is uniform and invariant with respect to the rotation axis. Therefore,
Only by positioning the permanent magnet provided on the rotating shaft at a predetermined position with respect to the superconductor, it is possible to support in a non-contact manner in the axial direction and the radial direction.

超電導軸受の運転を開始する前に、初期位置決め機構
により、ケーシングの超電導体と回転軸の永久磁石の相
対位置を設定することができる。そして、この相対位置
を適当に設定することにより、超電導軸受の効率の良い
運転が可能になる。Before the operation of the superconducting bearing is started, the relative position between the superconductor of the casing and the permanent magnet of the rotating shaft can be set by the initial positioning mechanism. By setting the relative position appropriately, efficient operation of the superconducting bearing can be achieved.

実 施 例 以下、図面を参照して、この発明の実施例について説
明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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。The drawings schematically show the overall configuration of a superconducting bearing device, which is composed of a vertically arranged casing (1) and a vertically arranged casing (1) which is rotatably supported in a non-contact state at the center of the casing (1). A rotating shaft (2).

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。The casing (1) is composed of a plurality of parts, and has a thick cylindrical shape whose lower end is open as a whole. A high-frequency motor (3) for rotating the rotating shaft (2) at high speed is provided at the upper and lower central portions in the casing (1), and a superconducting bearing () for vertically supporting the rotating shaft (2) in a non-contact state. 4) and (5) are provided.

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。The motor (3) comprises a stator (6) provided on the casing (1) and a rotor (7) provided on the rotating shaft (2).
It is composed of

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（1
0）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（1
2）（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。The upper superconducting bearing (4) is configured as follows. An annular hollow cooling case (8) is fixed in the casing (1). A through hole (9) is formed in the center of the case (8) to penetrate the case vertically, and the rotating shaft (2) is passed through the hole (9) with a gap. An annular recess (10) is formed in the upper and lower central portions of the inner peripheral wall of the hole (9) of the case (8), and the inner diameter of the bottom of the groove (10) is considerably larger than the inner diameter of the hole (9). Has become.
A perforated disk-shaped permanent magnet (11) is fixed to the rotating shaft (2) so that the case (8) is fitted with a gap in the groove (10). The magnet (11) has a magnetic pole at one end (for example, N pole) at the upper end and a magnetic pole at the other end (for example, S pole).
(Pole) magnetism, and the rotation axis (2)
Is attached to the rotating shaft (2) so that the magnetic flux distribution around the rotating shaft center does not change by rotation. Case (8)
An annular upper superconductor (12) is fixed to the upper surface of the upper wall of the inner groove (10). Only in case (8) (1
0) An annular lower superconductor (13) is fixed to the lower surface of the lower wall. These superconductors (12) (13), yttrium-containing high-temperature superconductor, for example, from YBa 2 Cu 3 O inside normal conductive particles of the substrate made of x (Y 2 Ba 1 Cu 1 ) that uniformly mix It has the property of restricting the intrusion of the magnetic flux emitted from the permanent magnet (11). The superconductors (12) and (13) are located at separated positions where the magnetic flux of the permanent magnet (11) enters by a predetermined amount, so that the distribution of the entering magnetic flux does not change due to the rotation of the rotating shaft (2). It is attached to the case (8). The wall of at least the groove (10) of the case (8) and the superconductors (1
2) The portion of the inner peripheral wall corresponding to (13) is made of a non-magnetic material.

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。The structure of the lower superconducting bearing (5) is the upper superconducting bearing (4)
And the same parts are denoted by the same reference numerals.

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（14）、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）（13）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。The case (8) of the upper and lower superconducting bearings (4) and (5) is communicated by a communication pipe (14) passed through the casing (1). In the upper case (8), a coolant introduction pipe (15) extending through the casing (1) to the outside,
A similar coolant discharge pipe (16) is connected to the lower case (8). The coolant inlet pipe (15) of the upper case (8) is connected to a coolant outgoing pipe (discharge pipe) (19) of a cooling device (18) equipped with a refrigerator or the like, and the lower case (8) is connected to a cooling device ( It is connected to the coolant return pipe (suction pipe) (20) of (18), respectively. Then, a cooling device (18) supplies a coolant such as liquid nitrogen, for example, to the access pipe (19), the introduction pipe (15), the upper case (8), the communication pipe (14), the lower case (8), and the discharge pipe. The superconductors (12) and (13) are cooled by the coolant circulated through the pipe (16) and the return pipe (20) and filled in the case (8). For this reason, the superconductors (12) and (13) enter a superconducting state, and much of the magnetic flux generated from the permanent magnet (11) of the rotating shaft (2) enters the inside of the superconductors (12) and (13). It will be restrained (trap phenomenon). Here, superconductors (12) (13)
Since the normal conducting particles are uniformly mixed inside,
The distribution of the magnetic flux penetrating into the superconductors (12) and (13) becomes constant, so that the permanent magnet (11) of the rotating shaft (2) penetrates through the virtual pins erected on the superconductors (12) and (13). As a result, the rotating shaft (2) is restrained with respect to the superconductors (12) and (13). Therefore, the rotating shaft (2) is supported in the axial direction and the radial direction while being extremely stably levitated.

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（25）（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。Ring-shaped protective members (21) and (22) are fixed to the upper and lower parts in the casing (1), and correspondingly, a touchdown comprising a pair of ceramic rolling bearings on the upper and lower parts of the rotating shaft (2). Bearings (23) and (24) are provided, respectively. A shallow annular groove (25) (26) is formed on the inner peripheral surface of the protection member (21) (22).
Touchdown bearings (23) and (24) are arranged with a gap in the inner part of (26). Touchdown bearing (23)
(24) is for receiving a radial load and an axial load.
Consists of a pair of angular contact ball bearings.

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。If the superconductors (12) and (13) of the superconducting bearings (4) and (5) become normal conducting and lose their supporting force during operation, the upper and lower touchdown bearings (23) and (24) It contacts the protection members (21) and (22) of the casing (1), and thereby the rotation shaft (2) is rotatably supported. For this reason, breakage of the rotating shaft (2) and components around it is prevented.

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。The superconducting bearing device described above is provided with an initial positioning device (27) for setting the relative position between the casing (1) and the rotating shaft (2) before operation as described below.

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。At the lower opening end of the casing (1), a lifting member (28) that is raised and lowered by a known appropriate means is provided. A conical protrusion (29) is provided on the upper end surface of the elevating member (28), and a conical hole (30) in which the protrusion (29) fits is formed on the lower end surface of the rotating shaft (2) opposed thereto. . A conical protrusion (31) is provided on the upper end surface of the rotating shaft (2), and a conical hole (32) in which the protrusion (31) fits is formed on the lower surface of the upper wall of the casing (1) opposed thereto. Have been.

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
（28）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。During operation, the elevating member (28) is lowered to the lower operation position, and the rotating shaft (2) is supported by the superconducting bearings (4) and (5) as described above. The protrusion (29) is separated from the wall of the conical hole (30) of the rotating shaft (2), and the protrusion (31) of the rotating shaft (2) is separated from the wall of the conical hole (32) of the casing (1). The rotating shaft (2) rotates while being supported substantially at the center of the casing (1), and the permanent magnet (11) is supported substantially at the center of the case (8) in the vertical direction of the case (8).

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）（13）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。During the stop, the supply of the coolant from the cooling device (18) is also normally stopped. For this reason, the superconductors (12) and (13) are in a normal conducting state, and have no supporting force. For this reason, the rotating shaft (2) is stopped while being supported by the casing (1) via the touchdown bearings (23) and (24).

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。The bearing device in such a stopped state is brought into an operating state as follows.

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（2
8）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（31）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（28）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）（13）を冷却する。超電導体（1
2）（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。First, the lifting member (28) is raised to the upper set position. When the lifting member (28) rises, first, the lifting member (2
The projection (29) of (8) comes into close contact with the conical hole (30) of the rotating shaft (2), and the rotating shaft (2) is lifted up to rotate the rotating shaft (2).
Of the casing (1) comes in close contact with the conical hole (32) of the casing (1), and the rotating shaft (2) and the elevating member (28) stop.
In this way, the conical projections (29) and (31) of the elevating member (28) and the rotating shaft (2) fit into the conical holes (30) and (32) of the rotating shaft (2) and the casing (1), respectively. The rotating shaft (2) is positioned at the center of the casing (1).
At this time, the permanent magnet (11) approaches the upper wall of the groove (10) of the case (8), and the permanent magnet (11)
Is smaller than the distance from the lower wall of the groove (10) to the lower surface of the permanent magnet (11). When the rotary shaft (2) is positioned in this way, the coolant is circulated through the superconducting bearings (4) and (5) by the cooling device (18) to cool the superconductors (12) and (13). Superconductor (1
2) When (13) is cooled and enters a superconducting state, a supporting force is generated as described above. Therefore, the elevating member (28) is lowered to the operating position to eliminate the support by this. When the supporting force of the elevating member (28) is lost, the rotating shaft (2) is slightly lowered by its own weight, and stops at a position where it is balanced with the magnetic repulsive force and the pinning force of the superconducting bearings (4, 5). As a result, the permanent magnet (11) is supported substantially vertically and centrally in the groove (10) of the case (8), and the rotating shaft (2) is supported in a non-contact state as described above. To start the operation by rotating the rotating shaft (2).

超電導軸受（４）（５）の構成などは、上記実施例の
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。The configuration and the like of the superconducting bearings (4) and (5) are not limited to those of the above-described embodiment, and can be appropriately changed. For superconducting bearings,
A cylindrical permanent magnet is attached to the outer periphery of the rotating shaft, and one end has magnetism of one magnetic pole, and the other end has magnetism of the other magnetic pole. Although there is a type in which a plate-like superconductor is arranged, the present invention can be applied to a superconducting bearing device using such a superconducting bearing.

発明の効果 この発明の超電導軸受装置によれば、上述のように、
簡単な構造の超電導軸受で回転軸を安定的に支持するこ
とができるとともに、運転前にケーシングと回転軸の相
対位置を適当に設定して、効率の良い運転をすることが
できる。According to the superconducting bearing device of the present invention, as described above,
The rotating shaft can be stably supported by the superconducting bearing having a simple structure, and the relative position between the casing and the rotating shaft can be appropriately set before the operation, so that efficient operation can be performed.

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。When the initial positioning mechanism positions the rotating shaft at the center of the casing, the rotating shaft is supported at the center of the casing by the superconducting bearing, and efficient operation can be performed.

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。When the initial positioning mechanism positions the rotary shaft at both ends of the rotary shaft, the rotary shaft can be reliably initially positioned at a desired position.

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。When the initial positioning mechanism is to position the rotary shaft by fitting the conical projection and the conical hole at both ends of the rotary shaft, the initial position of the rotary shaft is securely positioned at the desired position with a simple mechanism. can do.

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。The initial positioning mechanism includes a moving member attached to the casing such that the moving member can move in the axial direction at one end of the rotating shaft. When positioning is performed by fitting the conical protrusion and the conical hole between the two and the fitting of the conical protrusion and the conical hole between the other end of the rotating shaft and the casing, the moving member is simply reciprocated. With the simple operation described above, the rotary shaft can be reliably positioned at the desired position at the initial position, and the operation of the superconducting bearing can be started.

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。When the casing and the rotating shaft are vertically arranged, and the moving member is attached to the casing so as to be able to move in the vertical direction below the lower end of the rotating shaft, the moving member can be simply moved up and down. By the operation, the rotary shaft can be reliably and initially positioned at a desired position, and the operation of the superconducting bearing can be started.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面は、この発明の実施例を示す超電導軸受装置の概略
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。The drawings are schematic longitudinal sectional views of a superconducting bearing device showing an embodiment of the present invention. (1) ... casing, (2) ... rotating shaft, (4)
(5) Superconducting bearing (11) Permanent magnet (12)
(13) ... superconductor, (27) ... initial positioning device,
(28) ... elevating member, (29) (31) ... projection, (30)
(32) ... Conical hole.

───────────────────────────────────────────────────── 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F16C 32/00-32/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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ケーシングに取付け
られている超電導軸受装置であって、 上記ケーシングに、該ケーシングと上記回転軸の相対位
置を設定するための初期位置決め機構が設けられている
ことを特徴とする超電導軸受装置。A rotating shaft arranged inside the casing so as to be able to move and rotate in the axial and radial directions is rotatably supported in a non-contact state by a superconducting bearing. A permanent magnet attached to the rotating shaft and a superconductor attached to the casing so as to face the permanent magnet, and the permanent magnet is rotated by a magnetic flux distribution around the rotating shaft center of the rotating shaft. The superconductor is attached to the rotating shaft so as not to change, and the superconductor allows the magnetic flux of the permanent magnet to enter, and is a separated position where the magnetic flux of the permanent magnet enters by a predetermined amount, and A superconducting bearing device attached to a casing so that the distribution of invading magnetic flux does not change due to rotation of a shaft, wherein the casing and the casing are A superconducting bearing device comprising an initial positioning mechanism for setting a relative position of the rotating shaft. 【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。2. The superconducting bearing device according to claim 1, wherein said initial positioning mechanism positions said rotary shaft at a center of said casing. 【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。3. The superconducting bearing device according to claim 1, wherein the initial positioning mechanism positions the rotary shaft at both ends of the rotary shaft. 【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。4. The apparatus according to claim 3, wherein said initial positioning mechanism positions the rotary shaft by fitting a conical projection and a conical hole at both ends of the rotary shaft. Superconducting bearing device. 【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。5. An apparatus according to claim 1, wherein said initial positioning mechanism includes a moving member attached to a casing so as to be movable in an axial direction at one end of said rotating shaft, and said moving member moves toward said rotating shaft. Positioning is performed by fitting a conical projection and a conical hole between the moving member and one end of the rotating shaft, and by fitting a conical projection and a conical hole between the other end of the rotating shaft and the casing. 5. The superconducting bearing device according to claim 4, wherein: 【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。6. The casing and the rotating shaft are vertically arranged, and the moving member is attached to the casing so as to be able to move vertically below a lower end of the rotating shaft. 6. The method according to claim 5, wherein
Superconducting bearing device.
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