JP3122772B2 - 超電導軸受装置 - Google Patents
超電導軸受装置Info
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- JP3122772B2 JP3122772B2 JP03051417A JP5141791A JP3122772B2 JP 3122772 B2 JP3122772 B2 JP 3122772B2 JP 03051417 A JP03051417 A JP 03051417A JP 5141791 A JP5141791 A JP 5141791A JP 3122772 B2 JP3122772 B2 JP 3122772B2
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- annular
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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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導軸受装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術と発明の課題】近年、回転体の高速回転と
高剛性を可能にした軸受装置として、非接触状態で回転
体を支持しうる超電導軸受装置が考えられている。
高剛性を可能にした軸受装置として、非接触状態で回転
体を支持しうる超電導軸受装置が考えられている。
【０００３】そして、本出願人は、先に、回転体に同心
状にかつ固定状に設けられた円板状の永久磁石部と、こ
の永久磁石部の端面に対して回転体の回転軸心方向に間
隔をおいて対向するように配置された１つの環状超電導
体を備えており、上記永久磁石部が、上記回転体の回転
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
上記回転体に設けられたものであり、上記超電導体が上
記永久磁石部の磁束侵入を許容するもので、上記永久磁
石部の磁束が所定量侵入する離間位置であってかつ上記
回転体の回転によって侵入磁束の分布が変化しない位置
に配置されている超電導軸受装置を提案した（特願平２
−４０３２６３号参照）。
状にかつ固定状に設けられた円板状の永久磁石部と、こ
の永久磁石部の端面に対して回転体の回転軸心方向に間
隔をおいて対向するように配置された１つの環状超電導
体を備えており、上記永久磁石部が、上記回転体の回転
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
上記回転体に設けられたものであり、上記超電導体が上
記永久磁石部の磁束侵入を許容するもので、上記永久磁
石部の磁束が所定量侵入する離間位置であってかつ上記
回転体の回転によって侵入磁束の分布が変化しない位置
に配置されている超電導軸受装置を提案した（特願平２
−４０３２６３号参照）。
【０００４】ところが、上記のような超電導軸受装置で
は、回転体を大型化するには環状超電導体のサイズを大
きくする必要があり、その結果超電導体に欠陥が生じて
その性能が不安定となるという問題がある。すなわち、
環状超電導体が、たとえばＭＰＭＧ法により作製された
ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX からなるものである場合、サイズが
大きくなれば、その酸素処理工程において材料中央部に
酸素が入りにくく、材料全体の超電導体積分率が低下す
ることが多いので、超電導体の性能が不安定になる。そ
の結果、軸受装置としての性能が低下し、回転体を安定
した非接触状態で支持することができなくなって回転ふ
れが発生し、高速回転が不可能になるという問題があ
る。しかも、大型の環状超電導体の量産は不可能である
ため、生産性が悪くなってコストが高くなるという問題
がある。
は、回転体を大型化するには環状超電導体のサイズを大
きくする必要があり、その結果超電導体に欠陥が生じて
その性能が不安定となるという問題がある。すなわち、
環状超電導体が、たとえばＭＰＭＧ法により作製された
ＹＢａ2 Ｃｕ3 ＯX からなるものである場合、サイズが
大きくなれば、その酸素処理工程において材料中央部に
酸素が入りにくく、材料全体の超電導体積分率が低下す
ることが多いので、超電導体の性能が不安定になる。そ
の結果、軸受装置としての性能が低下し、回転体を安定
した非接触状態で支持することができなくなって回転ふ
れが発生し、高速回転が不可能になるという問題があ
る。しかも、大型の環状超電導体の量産は不可能である
ため、生産性が悪くなってコストが高くなるという問題
がある。
【０００５】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。
超電導軸受装置を提供することにある。
【０００６】
【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、回転体に同心状にかつ固定状に設けられた環
状の永久磁石部と、永久磁石部と対向するように配置さ
れた環状超電導体部とを備えており、環状超電導体部
が、互いに近接して配置された複数の塊状超電導体を備
えているものである。
受装置は、回転体に同心状にかつ固定状に設けられた環
状の永久磁石部と、永久磁石部と対向するように配置さ
れた環状超電導体部とを備えており、環状超電導体部
が、互いに近接して配置された複数の塊状超電導体を備
えているものである。
【０００７】上記において、環状超電導体部の塊状超電
導体としては、たとえば永久磁石部の磁束侵入を許容す
るものが用いられ、上記永久磁石部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体の回転によって侵
入磁束の分布が変化しない位置に配置される。このよう
な塊状超電導体の形状は、たとえば円板状、三角板状、
４角板状、円環を半径方向にのびる切断線で切断した部
分円環板状などである。
導体としては、たとえば永久磁石部の磁束侵入を許容す
るものが用いられ、上記永久磁石部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体の回転によって侵
入磁束の分布が変化しない位置に配置される。このよう
な塊状超電導体の形状は、たとえば円板状、三角板状、
４角板状、円環を半径方向にのびる切断線で切断した部
分円環板状などである。
【０００８】
【作用】永久磁石部と対向するように配置された環状超
電導体部が、互いに近接して配置された複数の塊状超電
導体を備えていると、回転体を大型化しても塊状超電導
体の数を増やせば、環状超電導体部を大型化することが
可能となり、各塊状超電導体のサイズを大きくする必要
はなくなる。したがって、各塊状超電導体に欠陥が生じ
るのを防止することができ、その性能を安定させること
ができる。しかも、塊状超電導体の量産化も可能とな
る。
電導体部が、互いに近接して配置された複数の塊状超電
導体を備えていると、回転体を大型化しても塊状超電導
体の数を増やせば、環状超電導体部を大型化することが
可能となり、各塊状超電導体のサイズを大きくする必要
はなくなる。したがって、各塊状超電導体に欠陥が生じ
るのを防止することができ、その性能を安定させること
ができる。しかも、塊状超電導体の量産化も可能とな
る。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１０】図１は超電導軸受装置の全体構成を概略的
に示す。
に示す。
【００１１】超電導軸受装置は、垂直な軸状の回転体
(1) を備えている。回転体(1) は、駆動用高周波電動機
(2) で高速回転させられるようになっている。電動機
(2) は、回転体(1) の上端部に取付けられたロータ(3)
と、その周囲に配置されかつ図示しない支持体に取付け
られたステータ(4) とよりなる。
(1) を備えている。回転体(1) は、駆動用高周波電動機
(2) で高速回転させられるようになっている。電動機
(2) は、回転体(1) の上端部に取付けられたロータ(3)
と、その周囲に配置されかつ図示しない支持体に取付け
られたステータ(4) とよりなる。
【００１２】回転体(1) には、水平円板状永久磁石部
(5) が同心状に設けられている。永久磁石部(5) は、回
転体(1) に固定状に設けられた、たとえば銅からなる水
平円板(6) を備えている。円板(6) の上下両面にそれぞ
れ回転体(1) と同心状に環状凹みぞ(7) が形成されてお
り、これらの凹みぞ(7) 内にそれぞれ環状永久磁石(8)
が嵌められて固定されている。永久磁石(8) は、回転体
(1) の回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変化し
ないように設けられている。
(5) が同心状に設けられている。永久磁石部(5) は、回
転体(1) に固定状に設けられた、たとえば銅からなる水
平円板(6) を備えている。円板(6) の上下両面にそれぞ
れ回転体(1) と同心状に環状凹みぞ(7) が形成されてお
り、これらの凹みぞ(7) 内にそれぞれ環状永久磁石(8)
が嵌められて固定されている。永久磁石(8) は、回転体
(1) の回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変化し
ないように設けられている。
【００１３】円板(6) の上下両側に、円板(6) の上下両
面に対して回転軸心方向に間隔をおいて対向するよう
に、それぞれ環状超電導体部(9) が配置されている。超
電導体部(9) は、たとえば銅からなる穴あき水平円板(1
0)と、穴あき円板(10)の穴(10a) の周囲の環状部分に、
永久磁石(8) と対向し、かつ周方向に等間隔をおいて互
いに近接して埋設されている複数の円板状超電導体(11)
とよりなる。全ての円板状超電導体(11)の体積は等しく
なっている。そして、穴あき円板(10)の穴(10a)に回転
体(1) が隙間をあけて通されている。
面に対して回転軸心方向に間隔をおいて対向するよう
に、それぞれ環状超電導体部(9) が配置されている。超
電導体部(9) は、たとえば銅からなる穴あき水平円板(1
0)と、穴あき円板(10)の穴(10a) の周囲の環状部分に、
永久磁石(8) と対向し、かつ周方向に等間隔をおいて互
いに近接して埋設されている複数の円板状超電導体(11)
とよりなる。全ての円板状超電導体(11)の体積は等しく
なっている。そして、穴あき円板(10)の穴(10a)に回転
体(1) が隙間をあけて通されている。
【００１４】円板状超電導体(11)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(8) 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(2) は、永久磁石(8) 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体(1) 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ている。
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(8) 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(2) は、永久磁石(8) 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体(1) 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ている。
【００１５】超電導軸受装置のハウジング（図示略）内
に冷凍機などにより温度制御ユニットを介して冷却され
る冷却ケース(12)が固定され、この冷却ケース(12)に上
下の超電導体部(9) が固定されている。
に冷凍機などにより温度制御ユニットを介して冷却され
る冷却ケース(12)が固定され、この冷却ケース(12)に上
下の超電導体部(9) が固定されている。
【００１６】超電導軸受装置を作動させる場合、各超電
導体(11)は冷却ケース(12)内に循環させられる適当な冷
媒によって冷却され、超電導状態に保持される。このた
め、回転体(1) の永久磁石(8) から発せられる磁束の多
くが超電導体(11)の内部に侵入して拘束されることにな
る（ピンニング現象）。ここで、超電導体(11)はその内
部に常電導体粒子が均一に混在されているため、超電導
体(11)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(11)に立設した仮想ピンに回転体
(1) の永久磁石(8) が貫かれたようになり、超電導体(1
1)に対して永久磁石(8) とともに回転体(1) が拘束され
る。そのため、回転体(1) 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。このとき、超電導体(11)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。
導体(11)は冷却ケース(12)内に循環させられる適当な冷
媒によって冷却され、超電導状態に保持される。このた
め、回転体(1) の永久磁石(8) から発せられる磁束の多
くが超電導体(11)の内部に侵入して拘束されることにな
る（ピンニング現象）。ここで、超電導体(11)はその内
部に常電導体粒子が均一に混在されているため、超電導
体(11)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(11)に立設した仮想ピンに回転体
(1) の永久磁石(8) が貫かれたようになり、超電導体(1
1)に対して永久磁石(8) とともに回転体(1) が拘束され
る。そのため、回転体(1) 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。このとき、超電導体(11)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。
【００１７】図２は図１に示す超電導体部の変形例を示
す。図２において、環状超電導体部(20)は、穴あき円板
(10)の穴(10a) の周囲の環状部分に、永久磁石(8) と対
向し、かつ周方向に等間隔をおいて互いに近接するよう
に、複数の部分円環板状超電導体(21)が埋設されている
ものである。全ての部分円環板状超電導体(21)の体積は
等しくなっている。超電導体(21)は、上記と同様に、永
久磁石部(8) から発せられる磁束侵入を拘束する性質を
持つものであって、永久磁石部(8) 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体(1) 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。
す。図２において、環状超電導体部(20)は、穴あき円板
(10)の穴(10a) の周囲の環状部分に、永久磁石(8) と対
向し、かつ周方向に等間隔をおいて互いに近接するよう
に、複数の部分円環板状超電導体(21)が埋設されている
ものである。全ての部分円環板状超電導体(21)の体積は
等しくなっている。超電導体(21)は、上記と同様に、永
久磁石部(8) から発せられる磁束侵入を拘束する性質を
持つものであって、永久磁石部(8) 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体(1) 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。
【００１８】図３は超電導体部の他の変形例を示す。図
３において、環状超電導体部(25)は、図２に示す各部分
円環板状超電導体(21)を半径方向に２分割した形状の部
分円環板状超電導体(26)(27)が、それぞれ周方向に等間
隔をおいて互いに近接するように、穴あき円板(10)の穴
(10a) の周囲の環状部分に埋設されているものである。
超電導体(26)(27)は、上記と同様に、永久磁石部(8) 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っ
て、永久磁石部(8) 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体(1) 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。
３において、環状超電導体部(25)は、図２に示す各部分
円環板状超電導体(21)を半径方向に２分割した形状の部
分円環板状超電導体(26)(27)が、それぞれ周方向に等間
隔をおいて互いに近接するように、穴あき円板(10)の穴
(10a) の周囲の環状部分に埋設されているものである。
超電導体(26)(27)は、上記と同様に、永久磁石部(8) 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っ
て、永久磁石部(8) 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体(1) 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。
【００１９】なお、環状超電導体部に備えられる塊状超
電導体の形状は、上記のものに限定されず、穴あき円板
(10)の穴(10a) の周囲の部分に全体として環状になるよ
うに配置しうるとともに、永久磁石部(8) 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体(1) の回転
によって侵入磁束の分布が変化しないように配置しうる
のであれば、形状および大きさは適宜変更可能であり、
しかも種々の形状および大きさのものが混在していても
よい。
電導体の形状は、上記のものに限定されず、穴あき円板
(10)の穴(10a) の周囲の部分に全体として環状になるよ
うに配置しうるとともに、永久磁石部(8) 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体(1) の回転
によって侵入磁束の分布が変化しないように配置しうる
のであれば、形状および大きさは適宜変更可能であり、
しかも種々の形状および大きさのものが混在していても
よい。
【００２０】上記実施例および変形例において、超電導
体としては、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もよい。この場合、回転体
は、超電導体の完全反磁性現象を利用して回転体が非接
触状態で支持される。
体としては、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もよい。この場合、回転体
は、超電導体の完全反磁性現象を利用して回転体が非接
触状態で支持される。
【００２１】
【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、各塊状超電導体を大型化する必要はなくな
るので、各塊状超電導体に欠陥が生じるのを防止するこ
とができ、その性能を安定させることができる。したが
って、回転体を非接触状態で安定的に支持することがで
き、回転ふれが発生するのを防止できて高速回転が可能
となる。しかも、各塊状超電導体を大型化する必要はな
いので、量産が可能となり、生産性が向上してコストが
安くなる。
述のように、各塊状超電導体を大型化する必要はなくな
るので、各塊状超電導体に欠陥が生じるのを防止するこ
とができ、その性能を安定させることができる。したが
って、回転体を非接触状態で安定的に支持することがで
き、回転ふれが発生するのを防止できて高速回転が可能
となる。しかも、各塊状超電導体を大型化する必要はな
いので、量産が可能となり、生産性が向上してコストが
安くなる。
【図１】この発明の実施例を示す超電導軸受装置の概略
一部切欠き斜視図である。
一部切欠き斜視図である。
【図２】超電導体部の変形例を示す超電導軸受装置の水
平断面図である。
平断面図である。
【図３】超電導体部の他の変形例を示す超電導軸受装置
の水平断面図である。
の水平断面図である。
１ 回転体 ５ 永久磁石部 ９ 環状超電導体部 １１ 円板状超電導体 ２０ 環状超電導体部 ２１ 部分円環板状超電導体 ２５ 環状超電導体部 ２６ 部分円環板状超電導体 ２７ 部分円環板状超電導体
Claims (1)
- 【請求項１】 回転体に同心状にかつ固定状に設けられ
た環状の永久磁石部と、永久磁石部と対向するように配
置された環状超電導体部とを備えており、環状超電導体
部が、互いに近接して配置された複数の塊状超電導体を
備えている超電導軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03051417A JP3122772B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 超電導軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03051417A JP3122772B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 超電導軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04285316A JPH04285316A (ja) | 1992-10-09 |
| JP3122772B2 true JP3122772B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=12886356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03051417A Expired - Fee Related JP3122772B2 (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 超電導軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3122772B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004013504A1 (ja) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Koyo Seiko Co., Ltd. | 超電導磁気軸受 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP03051417A patent/JP3122772B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04285316A (ja) | 1992-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000829 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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