JP3232463B2 - 超電導軸受装置 - Google Patents
超電導軸受装置Info
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- rotating body
- permanent magnets
- superconductor
- magnetic flux
- bearing device
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば高速回転を
必要とする流体機械や工作機械、余剰電力をフライホイ
ールの運動エネルギに変換して貯蔵する電力貯蔵装置、
またはジャイロスコープなどに適用される超電導軸受装
置に関する。
必要とする流体機械や工作機械、余剰電力をフライホイ
ールの運動エネルギに変換して貯蔵する電力貯蔵装置、
またはジャイロスコープなどに適用される超電導軸受装
置に関する。
【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開発されている。
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開発されている。
【０００３】この種超電導軸受装置としては、たとえば
回転体に同心状に設けられ、かつ回転軸心方向両端部が
互いに逆の極性の磁気を帯びた１つの環状永久磁石と、
この永久磁石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環状超電導体とを
備えているものが考えられる。
回転体に同心状に設けられ、かつ回転軸心方向両端部が
互いに逆の極性の磁気を帯びた１つの環状永久磁石と、
この永久磁石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環状超電導体とを
備えているものが考えられる。
【０００４】ところが、上記のような超電導軸受装置で
は、負荷容量および剛性が不足するという問題がある。
しかも、剛性が不足するため回転体の軸ぶれが生じ、回
転体を非接触状態で安定的に支持することができないと
いう問題がある。
は、負荷容量および剛性が不足するという問題がある。
しかも、剛性が不足するため回転体の軸ぶれが生じ、回
転体を非接触状態で安定的に支持することができないと
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、回転体を固定部に対して非接触状態で支持す
る超電導軸受装置であって、回転体と同心状になり、か
つ互いに離隔して対向するとともに回転体の回転軸心の
周囲の磁束分布が回転体の回転によって変化しないよう
に回転体に設けられた２つの環状永久磁石と、回転体と
同心状になり、かつ両環状永久磁石間に位置するように
固定部に設けられた超電導体とを備えており、両永久磁
石の対向する面が、互いに同一の極性の磁気を帯びてい
るとともに、両永久磁石どうしの間隔が、互いに反発し
合うような距離となされており、超電導体が、永久磁石
の磁束の侵入を許容するものであるとともに、永久磁石
の磁束が所定量侵入する離間位置でかつ回転体の回転に
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
るものである。
受装置は、回転体を固定部に対して非接触状態で支持す
る超電導軸受装置であって、回転体と同心状になり、か
つ互いに離隔して対向するとともに回転体の回転軸心の
周囲の磁束分布が回転体の回転によって変化しないよう
に回転体に設けられた２つの環状永久磁石と、回転体と
同心状になり、かつ両環状永久磁石間に位置するように
固定部に設けられた超電導体とを備えており、両永久磁
石の対向する面が、互いに同一の極性の磁気を帯びてい
るとともに、両永久磁石どうしの間隔が、互いに反発し
合うような距離となされており、超電導体が、永久磁石
の磁束の侵入を許容するものであるとともに、永久磁石
の磁束が所定量侵入する離間位置でかつ回転体の回転に
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
るものである。
【０００７】上記超電導軸受装置において、両永久磁石
の対向面と直交する方向に関して両永久磁石の外側に位
置し、かつ回転体と同心状になるように、超電導体が固
定部に設けられていることがある。
の対向面と直交する方向に関して両永久磁石の外側に位
置し、かつ回転体と同心状になるように、超電導体が固
定部に設けられていることがある。
【０００８】
【作用】回転体と同心状になり、かつ互いに離隔して対
向するとともに回転体の回転軸心の周囲の磁束分布が回
転体の回転によって変化しないように回転体に設けられ
た２つの環状永久磁石と、回転体と同心状になり、かつ
両環状永久磁石間に位置するように固定部に設けられた
超電導体とを備えており、超電導体が、永久磁石の磁束
の侵入を許容するものであるとともに、永久磁石の磁束
が所定量侵入する離間位置でかつ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と、
超電導体が冷却されて超電導状態となった場合に、回転
体の永久磁石から発せられる磁束の多くが超電導体の内
部に侵入して拘束され（ピンニング現象）、あたかも超
電導体に立設した仮想ピンに回転体の永久磁石が貫かれ
たようになり、両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に保持され、回転体がアキシアル方
向およびラジアル方向に非接触状態で支持される。ま
た、両永久磁石の対向する面が、互いに同一の極性の磁
気を帯びているとともに、両永久磁石どうしの間隔が、
互いに反発し合うような距離となされていると、両永久
磁石により形成される磁束が、圧縮される。このため、
超電導体を貫通する磁束が多くなり、超電導体が多くの
磁束をトラップすることになる。
向するとともに回転体の回転軸心の周囲の磁束分布が回
転体の回転によって変化しないように回転体に設けられ
た２つの環状永久磁石と、回転体と同心状になり、かつ
両環状永久磁石間に位置するように固定部に設けられた
超電導体とを備えており、超電導体が、永久磁石の磁束
の侵入を許容するものであるとともに、永久磁石の磁束
が所定量侵入する離間位置でかつ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と、
超電導体が冷却されて超電導状態となった場合に、回転
体の永久磁石から発せられる磁束の多くが超電導体の内
部に侵入して拘束され（ピンニング現象）、あたかも超
電導体に立設した仮想ピンに回転体の永久磁石が貫かれ
たようになり、両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に保持され、回転体がアキシアル方
向およびラジアル方向に非接触状態で支持される。ま
た、両永久磁石の対向する面が、互いに同一の極性の磁
気を帯びているとともに、両永久磁石どうしの間隔が、
互いに反発し合うような距離となされていると、両永久
磁石により形成される磁束が、圧縮される。このため、
超電導体を貫通する磁束が多くなり、超電導体が多くの
磁束をトラップすることになる。
【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、超電導軸受装置の主要部を概略的
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) には、上下２つの水平円
板状の永久磁石部(2a)(2b)が、その回転軸心方向に間隔
をおいて回転体(1) と同心状に設けられ、両永久磁石部
(2a)(2b)の対向面に対して回転体(1) の回転軸心方向に
間隔をおいて対向するように、両永久磁石部(2a)(2b)
間、および両永久磁石部(2a)(2b)の回転軸心方向の外側
に、それぞれ環状超電導体部(3a)(3b)(3c)が配置されて
いる。
(1) を備えている。回転体(1) には、上下２つの水平円
板状の永久磁石部(2a)(2b)が、その回転軸心方向に間隔
をおいて回転体(1) と同心状に設けられ、両永久磁石部
(2a)(2b)の対向面に対して回転体(1) の回転軸心方向に
間隔をおいて対向するように、両永久磁石部(2a)(2b)
間、および両永久磁石部(2a)(2b)の回転軸心方向の外側
に、それぞれ環状超電導体部(3a)(3b)(3c)が配置されて
いる。
【００１２】永久磁石部(2a)(2b)は、回転体(1) に固定
状に設けられ、かつ回転軸心方向に間隔をおいて対向す
る、たとえば銅からなる上下２つの水平円板(4a)(4b)を
備えている。上側の円板(4a)の上面、および下側の円板
(4b)の下面に、それぞれ回転体(1) と同心の同一円周状
に位置する環状凹みぞ(5a)(5b)が形成されており、これ
らの凹みぞ(5a)(5b)内にそれぞれ環状永久磁石(6a)(6b)
が嵌められて固定されている。各永久磁石(6a)(6b)は上
下両端部が互いに逆の極性の磁気を帯び、かつ両永久磁
石(6a)(6b)の対向する面が、互いに同一の極性の磁気を
帯びている。たとえば、上側の永久磁石(6a)の上端部は
Ｎ極、下端部はＳ極の磁気を帯びており、下側の永久磁
石(6b)の上端部はＳ極、下端部はＮ極の磁気を帯びてい
る。また、両永久磁石(6a)(6b)どうしの間隔は、互いに
反発し合うような距離となされている。そして、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な
っている。
状に設けられ、かつ回転軸心方向に間隔をおいて対向す
る、たとえば銅からなる上下２つの水平円板(4a)(4b)を
備えている。上側の円板(4a)の上面、および下側の円板
(4b)の下面に、それぞれ回転体(1) と同心の同一円周状
に位置する環状凹みぞ(5a)(5b)が形成されており、これ
らの凹みぞ(5a)(5b)内にそれぞれ環状永久磁石(6a)(6b)
が嵌められて固定されている。各永久磁石(6a)(6b)は上
下両端部が互いに逆の極性の磁気を帯び、かつ両永久磁
石(6a)(6b)の対向する面が、互いに同一の極性の磁気を
帯びている。たとえば、上側の永久磁石(6a)の上端部は
Ｎ極、下端部はＳ極の磁気を帯びており、下側の永久磁
石(6b)の上端部はＳ極、下端部はＮ極の磁気を帯びてい
る。また、両永久磁石(6a)(6b)どうしの間隔は、互いに
反発し合うような距離となされている。そして、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な
っている。
【００１３】超電導体部(3a)(3b)(3c)は、それぞれハウ
ジング(7) に固定状に設けられた、たとえば銅からなる
穴あき水平円板(8a)(8b)(8c)と、穴あき円板(8a)(8b)(8
c)の穴(9a)(9b)(9c)の周囲における回転体(1) と同心状
の環状部分に、両永久磁石(6a)(6b)と対向して埋設され
ている複数の超電導体(10)とよりなる。全ての超電導体
(10)の体積は等しくなっている。
ジング(7) に固定状に設けられた、たとえば銅からなる
穴あき水平円板(8a)(8b)(8c)と、穴あき円板(8a)(8b)(8
c)の穴(9a)(9b)(9c)の周囲における回転体(1) と同心状
の環状部分に、両永久磁石(6a)(6b)と対向して埋設され
ている複数の超電導体(10)とよりなる。全ての超電導体
(10)の体積は等しくなっている。
【００１４】超電導体(10)は、たとえばイットリウム系
高温超電導体である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(6a)(6b)から発せられる磁
束を侵入させて拘束する性質を持つものである。そし
て、超電導体(10)は、永久磁石(6a)(6b)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。
高温超電導体である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(6a)(6b)から発せられる磁
束を侵入させて拘束する性質を持つものである。そし
て、超電導体(10)は、永久磁石(6a)(6b)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。
【００１５】超電導軸受装置の水平円板(8a)(8b)(8c)に
冷却ケース（図示略）が設けられ、冷却ケースに冷却装
置(11)が接続されている。
冷却ケース（図示略）が設けられ、冷却ケースに冷却装
置(11)が接続されている。
【００１６】超電導軸受装置を作動させる場合、超電導
体(10)は冷却装置(11)により円板(8a)(8b)(8c)の冷却ケ
ース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(6a)(6b)から発せられる磁束の多くが超電導体(10)
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(10)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(10)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(10)に立設した仮想ピンに回転体(1) の永久磁石(6a)
(6b)が貫かれたようになり、超電導体(10)に対して永久
磁石部(2a)(2b)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。
体(10)は冷却装置(11)により円板(8a)(8b)(8c)の冷却ケ
ース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(6a)(6b)から発せられる磁束の多くが超電導体(10)
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(10)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(10)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(10)に立設した仮想ピンに回転体(1) の永久磁石(6a)
(6b)が貫かれたようになり、超電導体(10)に対して永久
磁石部(2a)(2b)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。
【００１７】永久磁石部(2a)(2b)の永久磁石(6a)(6b)
は、互いに反発し合うので、両永久磁石(6a)(6b)により
形成される磁束は、回転軸心方向に圧縮される。このた
め、超電導体(10)を貫通する磁束が多くなり、超電導体
(10)が多くの磁束をトラップすることにより、負荷容量
および剛性が向上する。
は、互いに反発し合うので、両永久磁石(6a)(6b)により
形成される磁束は、回転軸心方向に圧縮される。このた
め、超電導体(10)を貫通する磁束が多くなり、超電導体
(10)が多くの磁束をトラップすることにより、負荷容量
および剛性が向上する。
【００１８】上記実施例においては、両永久磁石部間だ
けではなく、両永久磁石部の回転軸心方向の外側に、そ
れぞれ環状超電導体部が配置されているが、回転軸心方
向の外側の永久磁石部は必ずしも必要としない。
けではなく、両永久磁石部の回転軸心方向の外側に、そ
れぞれ環状超電導体部が配置されているが、回転軸心方
向の外側の永久磁石部は必ずしも必要としない。
【００１９】
【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、回転体を安定的に非接触状態で回転支持す
ることができる。また、超電導体を貫通する磁束が多く
なり、超電導体が多くの磁束をトラップすることになる
ので、負荷容量および剛性が向上する。
述のように、回転体を安定的に非接触状態で回転支持す
ることができる。また、超電導体を貫通する磁束が多く
なり、超電導体が多くの磁束をトラップすることになる
ので、負荷容量および剛性が向上する。
【図１】この発明の実施例を示す超電導軸受装置主要部
の概略縦断面図である。
の概略縦断面図である。
１ 回転体 6a、6b 永久磁石 １０ 超電導体
Claims (2)
- 【請求項１】 回転体を固定部に対して非接触状態で支
持する超電導軸受装置であって、 回転体と同心状になり、かつ互いに離隔して対向すると
ともに回転体の回転軸心の周囲の磁束分布が回転体の回
転によって変化しないように回転体に設けられた２つの
環状永久磁石と、回転体と同心状になり、かつ両環状永
久磁石間に位置するように固定部に設けられた超電導体
とを備えており、両永久磁石の対向する面が、互いに同
一の極性の磁気を帯びているとともに、両永久磁石どう
しの間隔が、互いに反発し合うような距離となされてお
り、超電導体が、永久磁石の磁束の侵入を許容するもの
であるとともに、永久磁石の磁束が所定量侵入する離間
位置でかつ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。 - 【請求項２】 両永久磁石の対向面と直交する方向に関
して両永久磁石の外側に位置し、かつ回転体と同心状に
なるように、超電導体が固定部に設けられている請求項
１記載の超電導軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34609991A JP3232463B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超電導軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34609991A JP3232463B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超電導軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180227A JPH05180227A (ja) | 1993-07-20 |
| JP3232463B2 true JP3232463B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=18381129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34609991A Expired - Fee Related JP3232463B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 超電導軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3232463B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1767798A1 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-28 | Nexans | Superconducting magnetic bearing |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP34609991A patent/JP3232463B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05180227A (ja) | 1993-07-20 |
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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: 20010731 |
|
| 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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