JP3233812B2 - ラジアル軸受装置 - Google Patents
ラジアル軸受装置Info
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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
-
- 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
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/55—Flywheel systems
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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】本発明は高温超伝導体を用いたラ
ジアル軸受装置に関する。
ジアル軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温超伝導体はその特性を生かした用途
の一つとして、回転体を回転自在に支承する軸受の構成
部品に用いられている。この軸受は、回転体に設けた磁
石と組合せて用いるもので、高温超伝導体により回転体
の磁石に対して磁気反発力を作用させて回転体を軸受か
ら浮かして支承するものである。
の一つとして、回転体を回転自在に支承する軸受の構成
部品に用いられている。この軸受は、回転体に設けた磁
石と組合せて用いるもので、高温超伝導体により回転体
の磁石に対して磁気反発力を作用させて回転体を軸受か
ら浮かして支承するものである。
【０００３】この軸受は例えば発電・電動機における回
転部を支承するために用いられている。図３は従来の軸
受を用いた発電・電動機の構成を示している。図中１は
容器であり、この容器１の内部には回転子軸２が直立し
て設けられている。この回転子軸２の下部にはその回転
エネルギーを蓄積するフライホイール３が形成されてい
る。４は回転子軸２の上端部に取り付けられた回転子、
５は回転子４を囲んで容器１に取り付けられた固定子、
６は固定子５に設けられた固定子コイルである。
転部を支承するために用いられている。図３は従来の軸
受を用いた発電・電動機の構成を示している。図中１は
容器であり、この容器１の内部には回転子軸２が直立し
て設けられている。この回転子軸２の下部にはその回転
エネルギーを蓄積するフライホイール３が形成されてい
る。４は回転子軸２の上端部に取り付けられた回転子、
５は回転子４を囲んで容器１に取り付けられた固定子、
６は固定子５に設けられた固定子コイルである。
【０００４】７は回転子軸２の上部および下部に設けら
れた例えばネオジウム系材料からなるラジアル軸受用の
永久磁石で、これは円筒状に形成されて回転子軸２に嵌
合されている。
れた例えばネオジウム系材料からなるラジアル軸受用の
永久磁石で、これは円筒状に形成されて回転子軸２に嵌
合されている。
【０００５】８は各永久磁石７と対向して配置されて容
器１に設けられたラジアル軸受で、これは高温超伝導
体、例えばイットリウム系材料の焼結体で形成されて図
７（ａ）に示すような円筒体をなしており、永久磁石７
を囲んで配置されている。
器１に設けられたラジアル軸受で、これは高温超伝導
体、例えばイットリウム系材料の焼結体で形成されて図
７（ａ）に示すような円筒体をなしており、永久磁石７
を囲んで配置されている。
【０００６】ラジアル軸受８は、回転子軸２に設けられ
たラジアル軸受用の各永久磁石７の磁力に対して回転子
軸２の半径方向に沿って反対向きの磁気力を作用させて
回転子軸２を非接触で回転自在に支承している。
たラジアル軸受用の各永久磁石７の磁力に対して回転子
軸２の半径方向に沿って反対向きの磁気力を作用させて
回転子軸２を非接触で回転自在に支承している。
【０００７】９は回転子軸２のフライホイール３の上面
部および下面部に設けられたスラスト軸受用の永久磁石
で、これは例えばネオジウム系材料で形成された円形リ
ング状をなすもので、回転子軸２と同心状に配置されて
フライホイール３に取り付けられている。
部および下面部に設けられたスラスト軸受用の永久磁石
で、これは例えばネオジウム系材料で形成された円形リ
ング状をなすもので、回転子軸２と同心状に配置されて
フライホイール３に取り付けられている。
【０００８】１０は各永久磁石９に対向して配置されて
容器１に設けられたスラスト軸受で、これは高温超伝導
体、例えばイットリウム系材料の焼結体で形成されて永
久磁石９と同じ大きさの図７（ｂ）に示すような円形リ
ング状をなしている。
容器１に設けられたスラスト軸受で、これは高温超伝導
体、例えばイットリウム系材料の焼結体で形成されて永
久磁石９と同じ大きさの図７（ｂ）に示すような円形リ
ング状をなしている。
【０００９】スラスト軸受１０は、フライホイール３に
設けられたスラスト軸受用の各永久磁石９の磁力に対し
て回転子軸２の軸方向に沿って反対向きの磁気力を作用
させてフライホイール３を非接触で回転自在に支承して
いる。
設けられたスラスト軸受用の各永久磁石９の磁力に対し
て回転子軸２の軸方向に沿って反対向きの磁気力を作用
させてフライホイール３を非接触で回転自在に支承して
いる。
【００１０】これら軸受８、１０は，永久磁石から生じ
る磁束が高温超伝導体内部に拘束されると、磁気反発力
が生じる原理を利用して回転子軸２を非接触状態で浮上
して支承するものであり、軸受摩擦損失がほとんどない
点が特徴である。
る磁束が高温超伝導体内部に拘束されると、磁気反発力
が生じる原理を利用して回転子軸２を非接触状態で浮上
して支承するものであり、軸受摩擦損失がほとんどない
点が特徴である。
【００１１】すなわち、図５に示すように例えば永久磁
石７、９のＮ極が軸受８、１０に接近すると、軸受８、
１０における永久磁石７、９と対向する面にＮ極が発生
して、永久磁石７、９からの磁束の侵入を防ぐ磁気反発
力を発生させるような方向の環状電流が流れる。このた
め、この電流によって、回転体に設けた永久磁石の磁束
に対する磁気反発力によって、回転体すなわち回転子軸
２およびフライホイール３を非接触状態で支承する。
石７、９のＮ極が軸受８、１０に接近すると、軸受８、
１０における永久磁石７、９と対向する面にＮ極が発生
して、永久磁石７、９からの磁束の侵入を防ぐ磁気反発
力を発生させるような方向の環状電流が流れる。このた
め、この電流によって、回転体に設けた永久磁石の磁束
に対する磁気反発力によって、回転体すなわち回転子軸
２およびフライホイール３を非接触状態で支承する。
【００１２】軸受８、１０を形成する高温超伝導体は、
例えばイットリウム系材料の場合は図６に示すような結
晶構造をなしている。この結晶構造はｃ軸方向と、この
ｃ軸方向に対して直角なａ方向とｂ方向を有している。
従来の超伝導体軸受８、１０は図７（ａ）、（ｂ）に示
すように結晶のｃ軸方向を軸受の中心軸の方向と一致さ
せて形成している。
例えばイットリウム系材料の場合は図６に示すような結
晶構造をなしている。この結晶構造はｃ軸方向と、この
ｃ軸方向に対して直角なａ方向とｂ方向を有している。
従来の超伝導体軸受８、１０は図７（ａ）、（ｂ）に示
すように結晶のｃ軸方向を軸受の中心軸の方向と一致さ
せて形成している。
【００１３】１１、１２は容器１において軸受８と軸受
１０を囲んで設けられた液体窒素ポケットで、これは軸
受８、１０を臨界温度９０Ｋ以下に冷却する液体窒素が
溜められる。１３は液体窒素供給タンクで、これは液体
窒素ポケット１１、１２に液体窒素を供給する。１４は
液体窒素供給タンク１３と液体窒素ポケット１１、１２
とを結ぶ通路に設けられたバルブである。
１０を囲んで設けられた液体窒素ポケットで、これは軸
受８、１０を臨界温度９０Ｋ以下に冷却する液体窒素が
溜められる。１３は液体窒素供給タンクで、これは液体
窒素ポケット１１、１２に液体窒素を供給する。１４は
液体窒素供給タンク１３と液体窒素ポケット１１、１２
とを結ぶ通路に設けられたバルブである。
【００１４】なお、容器１は真空ポンプ１５によりバル
ブ１６を介して真空引きし、回転子軸２の回転時の風損
の低減をはかっている。このように構成された発電・電
動機は、回転子４と固定子５との組合せにより回転子軸
２が回転される。フライホイール３は回転子軸２の運動
エネルギーを蓄えるもので、貯蔵エネルギーは次の式で
表される。
ブ１６を介して真空引きし、回転子軸２の回転時の風損
の低減をはかっている。このように構成された発電・電
動機は、回転子４と固定子５との組合せにより回転子軸
２が回転される。フライホイール３は回転子軸２の運動
エネルギーを蓄えるもので、貯蔵エネルギーは次の式で
表される。
【００１５】Ｅ＝１／２・Ｉ・ω2 Ｅ：運動エネルギー Ｉ：慣性モーメント（直円柱ロータの場合：Ｉ＝ｍ・
（ｒ2 ／２）、ｍ：直円柱ロータ、ｒ：直円柱半径） ω：回転角速度 回転子軸２は各永久磁石７、９と軸受８、１０との組合
せにより非接触状態で浮上して支持される。各超伝導体
軸受８、１０は液体窒素で冷却される。
（ｒ2 ／２）、ｍ：直円柱ロータ、ｒ：直円柱半径） ω：回転角速度 回転子軸２は各永久磁石７、９と軸受８、１０との組合
せにより非接触状態で浮上して支持される。各超伝導体
軸受８、１０は液体窒素で冷却される。
【００１６】図４はフライホイール３の運動モードを示
す。Ａは待機状態で、フライホイール３は低速で回転す
る。Ｂはフライホイール３へ外部からエネルギーを投入
する入力状態で、フライホイール３の回転数が徐々に増
大し、回転エネルギーとしてエネルギーが投入される。
Ｃはエネルギー蓄積・保持状態、Ｄはフライホイール３
の回転エネルギーを外部へ放出する状態を示し、フライ
ホイール３の回転数が低下する。
す。Ａは待機状態で、フライホイール３は低速で回転す
る。Ｂはフライホイール３へ外部からエネルギーを投入
する入力状態で、フライホイール３の回転数が徐々に増
大し、回転エネルギーとしてエネルギーが投入される。
Ｃはエネルギー蓄積・保持状態、Ｄはフライホイール３
の回転エネルギーを外部へ放出する状態を示し、フライ
ホイール３の回転数が低下する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超伝導
体軸受８、１０には次に述べる問題がある。高温超伝導
体には、図７に示す結晶のａｂ面における臨界電流が、
結晶のｃ軸方向における臨界電流より大きい、例えばａ
ｂ面における臨界電流３：ｃ軸方向における臨界電流１
という性質がある。すなわち、高温超伝導体の結晶のａ
ｂ面において電流によって発生する外部から侵入する磁
束に対する磁気反発力は、超伝導体のａｃ面およびｂｃ
面において電流によって発生する外部から侵入する磁束
に対する磁気反発力より大きい。
体軸受８、１０には次に述べる問題がある。高温超伝導
体には、図７に示す結晶のａｂ面における臨界電流が、
結晶のｃ軸方向における臨界電流より大きい、例えばａ
ｂ面における臨界電流３：ｃ軸方向における臨界電流１
という性質がある。すなわち、高温超伝導体の結晶のａ
ｂ面において電流によって発生する外部から侵入する磁
束に対する磁気反発力は、超伝導体のａｃ面およびｂｃ
面において電流によって発生する外部から侵入する磁束
に対する磁気反発力より大きい。
【００１８】前述したように従来の軸受８、１０は、図
３および図７に示すように高温超伝導体のｃ軸方向が軸
受中心軸に沿うようにして形成している。このため、ス
ラスト軸受１０は、高温超伝導体の結晶のａｂ面が回転
体と対向する軸受面の向きと一致して、回転子軸２のフ
ライホイール３に設けた回転体である永久磁石９と対向
する。
３および図７に示すように高温超伝導体のｃ軸方向が軸
受中心軸に沿うようにして形成している。このため、ス
ラスト軸受１０は、高温超伝導体の結晶のａｂ面が回転
体と対向する軸受面の向きと一致して、回転子軸２のフ
ライホイール３に設けた回転体である永久磁石９と対向
する。
【００１９】すなわち、スラスト軸受１０は、電流によ
って発生する外部から侵入する磁束に対する磁気反発力
が大きいａｂ面が、軸受面の向きと一致して、回転子軸
２のフライホイール３に設けた永久磁石９と対向する。
これによりフライホイール３に設けた永久磁石９からの
磁束に対して充分な大きな磁気反発力によってフライホ
イール３を安定して非接触状態で支承できる。
って発生する外部から侵入する磁束に対する磁気反発力
が大きいａｂ面が、軸受面の向きと一致して、回転子軸
２のフライホイール３に設けた永久磁石９と対向する。
これによりフライホイール３に設けた永久磁石９からの
磁束に対して充分な大きな磁気反発力によってフライホ
イール３を安定して非接触状態で支承できる。
【００２０】これに対してラジアル軸受８は、高温超伝
導体の結晶のａｂ面が回転体と対向する軸受面の向きと
一致せず、他のａｃ面、ｂｃ面が回転子軸２に設けた回
転体である永久磁石７と対向する。
導体の結晶のａｂ面が回転体と対向する軸受面の向きと
一致せず、他のａｃ面、ｂｃ面が回転子軸２に設けた回
転体である永久磁石７と対向する。
【００２１】すなわち、電流によって発生する外部から
侵入する磁束に対する磁気反発力が大きいａｂ面が軸受
面の向きと一致せず、外部から侵入する磁束に対する磁
気反発力が小さい他の面が軸受面の向きと一致して回転
子軸２に設けた永久磁石７と対向する。これによりラジ
アル軸受１０は、回転子軸２に設けた永久磁石７からの
磁束に対する磁気反発力が、回転子軸２を安定して非接
触状態で支持するには不充分な大きさであり、回転子軸
２を安定して非接触状態で支持することが困難であっ
た。
侵入する磁束に対する磁気反発力が大きいａｂ面が軸受
面の向きと一致せず、外部から侵入する磁束に対する磁
気反発力が小さい他の面が軸受面の向きと一致して回転
子軸２に設けた永久磁石７と対向する。これによりラジ
アル軸受１０は、回転子軸２に設けた永久磁石７からの
磁束に対する磁気反発力が、回転子軸２を安定して非接
触状態で支持するには不充分な大きさであり、回転子軸
２を安定して非接触状態で支持することが困難であっ
た。
【００２２】本発明は、回転体に設けた永久磁石からの
磁束に対して充分大きな磁気反発力によって回転体を安
定して非接触状態で支持できるラジアル軸受装置を提供
することを目的とする。
磁束に対して充分大きな磁気反発力によって回転体を安
定して非接触状態で支持できるラジアル軸受装置を提供
することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明のラジアル軸受装
置は、回転体を回転自在に支持するラジアル軸受装置に
おいて、前記回転体を囲む軸受ブッシュおよびこの軸受
ブッシュに設けられた複数の高温超伝導体を有し、これ
ら高温超伝導体は結晶のｃ軸が前記回転体の中心軸に対
して直角な方向に位置して臨界電流値が他の面に比較し
て高い面が前記回転体の中心軸と同じ向きに位置し且つ
前記軸受ブッシュの中心軸を中心として半径方向上に位
置して放射状に並べて配置され、この放射状に並んだ高
温超伝導体の群が前記軸受ブッシュの中心軸の方向に複
数段配置されたラジアル軸受と、前記回転体に設けられ
た磁石保持体および前記各段の高温超伝導体の群に対向
して前記磁石保持体にその軸方向に間隔を存して複数個
設けられたリング形をなす永久磁石とを具備することを
特徴とする。
置は、回転体を回転自在に支持するラジアル軸受装置に
おいて、前記回転体を囲む軸受ブッシュおよびこの軸受
ブッシュに設けられた複数の高温超伝導体を有し、これ
ら高温超伝導体は結晶のｃ軸が前記回転体の中心軸に対
して直角な方向に位置して臨界電流値が他の面に比較し
て高い面が前記回転体の中心軸と同じ向きに位置し且つ
前記軸受ブッシュの中心軸を中心として半径方向上に位
置して放射状に並べて配置され、この放射状に並んだ高
温超伝導体の群が前記軸受ブッシュの中心軸の方向に複
数段配置されたラジアル軸受と、前記回転体に設けられ
た磁石保持体および前記各段の高温超伝導体の群に対向
して前記磁石保持体にその軸方向に間隔を存して複数個
設けられたリング形をなす永久磁石とを具備することを
特徴とする。
【００２４】
【作用】本発明のラジアル軸受装置は、ラジアル軸受側
に設ける高温超伝導体が、結晶のｃ軸が回転体側に設け
た永久磁石に対向する軸受面に対して直交する向きに設
けられ、ａｂ面が永久磁石に対向する軸受面と一致して
いる。このため、本発明のラジアル軸受装置における高
温超伝導体は、電流によって発生する外部から侵入する
磁束に対する磁気反発力が大きい面が軸受面の向きと一
致して回転体に設けられた永久磁石と対向する。これに
より本発明のラジアル軸受装置は軸受面に流れる電流に
よって生じる充分な大きな磁気反発力によって回転体を
安定して非接触状態で支持できる。
に設ける高温超伝導体が、結晶のｃ軸が回転体側に設け
た永久磁石に対向する軸受面に対して直交する向きに設
けられ、ａｂ面が永久磁石に対向する軸受面と一致して
いる。このため、本発明のラジアル軸受装置における高
温超伝導体は、電流によって発生する外部から侵入する
磁束に対する磁気反発力が大きい面が軸受面の向きと一
致して回転体に設けられた永久磁石と対向する。これに
より本発明のラジアル軸受装置は軸受面に流れる電流に
よって生じる充分な大きな磁気反発力によって回転体を
安定して非接触状態で支持できる。
【００２５】
【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。この実施例は、図３に示す発電・電動機におい
て回転子軸を支承するラジアル軸受に適用したものであ
る。図１は本実施例のラジアル軸受を示し、図２は図３
に示す発電・電動機にラジアル軸受を組込んだ部分を示
している。図２において図３と同じ部分は同じ符号を付
して示している。
明する。この実施例は、図３に示す発電・電動機におい
て回転子軸を支承するラジアル軸受に適用したものであ
る。図１は本実施例のラジアル軸受を示し、図２は図３
に示す発電・電動機にラジアル軸受を組込んだ部分を示
している。図２において図３と同じ部分は同じ符号を付
して示している。
【００２６】図中２１はラジアル軸受で、このラジアル
軸受２１は軸受ブッシュ２２と、この軸受ブッシュ２２
に埋め込まれた複数個の高温超伝導体２３とを有してい
る。軸受ブッシュ２２は円筒形をなすもので、その内径
は後述するように発電・電動機において回転子軸２に設
けた永久磁石２５の周囲を囲む大きさである。軸受ブッ
シュ２２は銅やアルミニウムなどの金属で形成されてい
る。
軸受２１は軸受ブッシュ２２と、この軸受ブッシュ２２
に埋め込まれた複数個の高温超伝導体２３とを有してい
る。軸受ブッシュ２２は円筒形をなすもので、その内径
は後述するように発電・電動機において回転子軸２に設
けた永久磁石２５の周囲を囲む大きさである。軸受ブッ
シュ２２は銅やアルミニウムなどの金属で形成されてい
る。
【００２７】高温超伝導体２３は高温超伝導材料例えば
イットリウム系材料からなるものである。高温超伝導体
２３は例えば丸棒状をなすもので、結晶のｃ軸の方向を
丸棒の中心軸の方向と一致して形成されている。このた
め、丸棒状の高温超伝導体２３の端面２３ａはａｂ面と
なっている。
イットリウム系材料からなるものである。高温超伝導体
２３は例えば丸棒状をなすもので、結晶のｃ軸の方向を
丸棒の中心軸の方向と一致して形成されている。このた
め、丸棒状の高温超伝導体２３の端面２３ａはａｂ面と
なっている。
【００２８】高温超伝導体２３は複数個用意され、丸棒
状の高温超伝導体２３は軸受ブッシュ２２の内部におい
て、軸受ブッシュ２２の中心軸Ｏに対して直角な方向に
位置するように向きを設定して、軸受ブッシュ２２の円
周方向に並べて配置されて埋め込まれている。すなわ
ち、複数個の高温超伝導体２３は軸受ブッシュ２２にそ
の中心軸Ｏを中心として半径方向線上に位置して放射状
に並べて配置されて埋め込まれている。
状の高温超伝導体２３は軸受ブッシュ２２の内部におい
て、軸受ブッシュ２２の中心軸Ｏに対して直角な方向に
位置するように向きを設定して、軸受ブッシュ２２の円
周方向に並べて配置されて埋め込まれている。すなわ
ち、複数個の高温超伝導体２３は軸受ブッシュ２２にそ
の中心軸Ｏを中心として半径方向線上に位置して放射状
に並べて配置されて埋め込まれている。
【００２９】これにより丸棒状の高温超伝導体２３の端
面２３ａであるａｂ面は、軸受ブッシュ２２にその中心
軸Ｏの方向に沿って位置する。このラジアル軸受２１で
は後述するように軸受ブッシュ２２の中心軸Ｏの方向に
沿う面が軸受面となるが、高温超伝導体２３の端面２３
ａであるａｂ面はこの軸受面と同じ向きとなる。また、
この実施例では、高温超伝導体２３の一方の端面２２ａ
が円筒状をなす軸受ブッシュ２２の内周面で外部に露出
している。軸受ブッシュ２２の内周面と露出した高温超
伝導体２３の端面２３ａは回転子軸２に設けた永久磁石
２５に直接対向する軸受面となる。
面２３ａであるａｂ面は、軸受ブッシュ２２にその中心
軸Ｏの方向に沿って位置する。このラジアル軸受２１で
は後述するように軸受ブッシュ２２の中心軸Ｏの方向に
沿う面が軸受面となるが、高温超伝導体２３の端面２３
ａであるａｂ面はこの軸受面と同じ向きとなる。また、
この実施例では、高温超伝導体２３の一方の端面２２ａ
が円筒状をなす軸受ブッシュ２２の内周面で外部に露出
している。軸受ブッシュ２２の内周面と露出した高温超
伝導体２３の端面２３ａは回転子軸２に設けた永久磁石
２５に直接対向する軸受面となる。
【００３０】ここで、軸受ブッシュ２２の中心軸の方向
は、軸受ブッシュ２２が支承する回転体である回転子軸
２の中心軸の方向と一致する。このため、高温超伝導体
２３の結晶のｃ軸は回転子軸２の中心軸に対して直角な
方向に位置し、高温超伝導体２３のａｂ面である端面２
２ａは回転子軸２の中心軸の方向に沿って位置する。
は、軸受ブッシュ２２が支承する回転体である回転子軸
２の中心軸の方向と一致する。このため、高温超伝導体
２３の結晶のｃ軸は回転子軸２の中心軸に対して直角な
方向に位置し、高温超伝導体２３のａｂ面である端面２
２ａは回転子軸２の中心軸の方向に沿って位置する。
【００３１】このように各高温超伝導体２３は、電流に
よって発生する外部から侵入する磁束に対する磁気反発
力が大きいａｂ面が、回転体と対向する軸受面の向きと
一致して回転体である回転子軸２に設けた永久磁石２５
と対向する。
よって発生する外部から侵入する磁束に対する磁気反発
力が大きいａｂ面が、回転体と対向する軸受面の向きと
一致して回転体である回転子軸２に設けた永久磁石２５
と対向する。
【００３２】このように配置された高温超伝導体２３群
は図１に示すように軸受ブッシュ２２の中心軸Ｏの方向
に複数段配置されて埋め込まれる。そして、このラジア
ル軸受２１は、回転子軸２に設けられた後述する磁石部
を囲んで容器１に設けられている。磁石部の構成につい
て説明する。図２において２４は磁石保持体で、これは
円筒体をなして回転子軸２に嵌合して固定されている。
この磁石保持体２４には、円リング形をなす永久磁石２
５が、ラジアル軸受２１の軸受ブッシュ２２に放射状に
埋め込まれた高温超伝導体２３群に対向して配置されて
埋め込まれている。永久磁石２５の外周面は、磁石保持
体２４の外周面で露出している。
は図１に示すように軸受ブッシュ２２の中心軸Ｏの方向
に複数段配置されて埋め込まれる。そして、このラジア
ル軸受２１は、回転子軸２に設けられた後述する磁石部
を囲んで容器１に設けられている。磁石部の構成につい
て説明する。図２において２４は磁石保持体で、これは
円筒体をなして回転子軸２に嵌合して固定されている。
この磁石保持体２４には、円リング形をなす永久磁石２
５が、ラジアル軸受２１の軸受ブッシュ２２に放射状に
埋め込まれた高温超伝導体２３群に対向して配置されて
埋め込まれている。永久磁石２５の外周面は、磁石保持
体２４の外周面で露出している。
【００３３】また、円リング形の永久磁石２５は、軸受
ブッシュ２２にその中心軸方向に配置された各段の高温
超伝導体２３群に対向して、磁石保持体２４の中心軸方
向に間隔を存して複数個配置されて埋め込まれている。
各永久磁石２５はＮ極とＳ極とを向かい合わせて配置さ
れる。
ブッシュ２２にその中心軸方向に配置された各段の高温
超伝導体２３群に対向して、磁石保持体２４の中心軸方
向に間隔を存して複数個配置されて埋め込まれている。
各永久磁石２５はＮ極とＳ極とを向かい合わせて配置さ
れる。
【００３４】このように永久磁石２５を各段の高温超伝
導体２３群に対向するように分割して設けるのは永久磁
石による半径方向の磁束を大きくするためである。この
ように発電・電動機に組込まれたラジアル軸受２１で
は、図２に示すように軸受ブッシュ２２に埋め込まれた
各段の高温超伝導体２３が、回転子軸２に設けた磁石保
持体２４に保持される各円リング形をなす永久磁石２５
と対向する。各永久磁石２５は各段の高温超伝導体２３
に対して半径方向に磁束を作用する。これによりラジア
ル軸受２１の各段の高温超伝導体２３における各永久磁
石２５と対向する端面２３ａであるａｂ面には、各永久
磁石２５からの磁束の侵入を防ぐ磁気反発力を発生させ
る方向の環状電流が流れる。
導体２３群に対向するように分割して設けるのは永久磁
石による半径方向の磁束を大きくするためである。この
ように発電・電動機に組込まれたラジアル軸受２１で
は、図２に示すように軸受ブッシュ２２に埋め込まれた
各段の高温超伝導体２３が、回転子軸２に設けた磁石保
持体２４に保持される各円リング形をなす永久磁石２５
と対向する。各永久磁石２５は各段の高温超伝導体２３
に対して半径方向に磁束を作用する。これによりラジア
ル軸受２１の各段の高温超伝導体２３における各永久磁
石２５と対向する端面２３ａであるａｂ面には、各永久
磁石２５からの磁束の侵入を防ぐ磁気反発力を発生させ
る方向の環状電流が流れる。
【００３５】このため、この環状電流によって各段の高
温超伝導体２３における各永久磁石２５と対向する端面
２３ａであるａｂ面には、回転子軸２に設けた各永久磁
石２５からの磁束に対する磁気反発力が生じる。そし
て、このように回転子軸２に設けた各永久磁石２５から
の磁力と、ラジアル軸受２１の各段の高温超伝導体２３
における各永久磁石２５からの磁束に対する磁気反発力
との相互の反発作用により、回転子軸２はラジアル軸受
２１の軸受ブッシュ２２の内周面および各段の高温超伝
導体２３のａｂ面に直接接触せずに非接触状態で支承さ
れる。
温超伝導体２３における各永久磁石２５と対向する端面
２３ａであるａｂ面には、回転子軸２に設けた各永久磁
石２５からの磁束に対する磁気反発力が生じる。そし
て、このように回転子軸２に設けた各永久磁石２５から
の磁力と、ラジアル軸受２１の各段の高温超伝導体２３
における各永久磁石２５からの磁束に対する磁気反発力
との相互の反発作用により、回転子軸２はラジアル軸受
２１の軸受ブッシュ２２の内周面および各段の高温超伝
導体２３のａｂ面に直接接触せずに非接触状態で支承さ
れる。
【００３６】ここで、ラジアル軸受２１における高温超
伝導体２３は、その結晶のｃ軸が永久磁石２５に対向す
る軸受面に対して直交する向きに設けられ、結晶のａｂ
面が永久磁石２５に対向する軸受面と同じ向きで設けら
れている。このため、ラジアル軸受２１の各段の高温超
伝導体２３は、電流によって発生する外部から侵入する
磁束に対する磁気反発力が他の面であるａｃ面、ｂｃ面
に比較して大きい面であるａｂ面が、軸受面の向きと一
致して、回転子軸２に設けた永久磁石２５と対向する。
伝導体２３は、その結晶のｃ軸が永久磁石２５に対向す
る軸受面に対して直交する向きに設けられ、結晶のａｂ
面が永久磁石２５に対向する軸受面と同じ向きで設けら
れている。このため、ラジアル軸受２１の各段の高温超
伝導体２３は、電流によって発生する外部から侵入する
磁束に対する磁気反発力が他の面であるａｃ面、ｂｃ面
に比較して大きい面であるａｂ面が、軸受面の向きと一
致して、回転子軸２に設けた永久磁石２５と対向する。
【００３７】これによりラジアル軸受２１の各段の高温
超伝導体２３は、電流によって生じる充分な大きな磁気
反発力によって、回転子軸２を安定して非接触状態で支
承することができる。
超伝導体２３は、電流によって生じる充分な大きな磁気
反発力によって、回転子軸２を安定して非接触状態で支
承することができる。
【００３８】また、この実施例では各高温超伝導体２３
を軸受ブッシュ２２を埋め込むことにより、各高温超伝
導体２３の強度を高め充分な剛性で各高温超伝導体２３
を支持している。
を軸受ブッシュ２２を埋め込むことにより、各高温超伝
導体２３の強度を高め充分な剛性で各高温超伝導体２３
を支持している。
【００３９】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ずに、種々変形して実施することができる。例えばラジ
アル軸受は発電・電動機に限定されず、他の機器に回転
部を支持するため使用することができる。また、高温超
伝導体の形状、保持構造は前述した実施例に限定されな
い。
ずに、種々変形して実施することができる。例えばラジ
アル軸受は発電・電動機に限定されず、他の機器に回転
部を支持するため使用することができる。また、高温超
伝導体の形状、保持構造は前述した実施例に限定されな
い。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のラジアル軸
受装置によれば、ラジアル軸受では、複数の高温超伝導
体を結晶のｃ軸が回転体の中心軸に対して直角な方向に
位置して臨界電流値が他の面に比較して高い面が回転体
の中心軸と同じ向きに位置し且つ軸受ブッシュの中心軸
を中心として半径方向上に位置して放射状に並べて配置
され、この放射状に並んだ高温超伝導体の群が軸受ブッ
シュの中心軸の方向に複数段配置されているので、高温
超伝導体における電流によって発生する外部から侵入す
る磁束に対する磁気反発力が大きい面が軸受面の向きと
一致して回転体に設けられた永久磁石と対向する。これ
によりラジアル軸受は軸受面に流れる電流によって生じ
る充分な大きな磁気反発力によって回転体を安定して非
接触状態で支持できる。また、回転体側には、複数のリ
ング形をなす永久磁石がラジアル軸受に設けた各段の高
温超伝導体の群に対向してその軸方向に間隔を存して設
けられているので、永久磁石による半径方向の磁束を大
きくすることができる。
受装置によれば、ラジアル軸受では、複数の高温超伝導
体を結晶のｃ軸が回転体の中心軸に対して直角な方向に
位置して臨界電流値が他の面に比較して高い面が回転体
の中心軸と同じ向きに位置し且つ軸受ブッシュの中心軸
を中心として半径方向上に位置して放射状に並べて配置
され、この放射状に並んだ高温超伝導体の群が軸受ブッ
シュの中心軸の方向に複数段配置されているので、高温
超伝導体における電流によって発生する外部から侵入す
る磁束に対する磁気反発力が大きい面が軸受面の向きと
一致して回転体に設けられた永久磁石と対向する。これ
によりラジアル軸受は軸受面に流れる電流によって生じ
る充分な大きな磁気反発力によって回転体を安定して非
接触状態で支持できる。また、回転体側には、複数のリ
ング形をなす永久磁石がラジアル軸受に設けた各段の高
温超伝導体の群に対向してその軸方向に間隔を存して設
けられているので、永久磁石による半径方向の磁束を大
きくすることができる。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例におけるラジアル軸
受を軸方向に沿って破断して示す断面図。（ｂ）は同実
施例におけるラジアル軸受を直径方向に沿って破断して
示す断面図。
受を軸方向に沿って破断して示す断面図。（ｂ）は同実
施例におけるラジアル軸受を直径方向に沿って破断して
示す断面図。
【図２】（ａ）は同実施例のラジアル軸受を発電・電動
機に組込んだ構成を軸方向に沿って破断して示す断面
図。（ｂ）は同構成を直径方向に沿って破断して示す断
面図。
機に組込んだ構成を軸方向に沿って破断して示す断面
図。（ｂ）は同構成を直径方向に沿って破断して示す断
面図。
【図３】（ａ）は従来の軸受を組込んだ発電・電動機を
示す断面図。（ｂ）は図３（ａ）ＸーＸ線に沿う断面
図。
示す断面図。（ｂ）は図３（ａ）ＸーＸ線に沿う断面
図。
【図４】従来例の発電・電動機の運転モードを示す図。
【図５】高温超伝導体の磁力と磁石の磁力との関係を示
す図。
す図。
【図６】高温超伝導体の結晶構造を示す図。
【図７】（ａ）は従来例の軸受を示す図。（ｂ）は従来
例の軸受を示す図。
例の軸受を示す図。
１…容器、 ２…回転子軸、 ３…フライホイール、 ７…永久磁石、 ８…軸受、 ９…永久磁石、 １０…軸受、 ２１…ラジアル軸受、 ２２…ブッシュ、 ２３…高温超伝導体 ２４…磁石保持体、 ２５…永久磁石。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 直樹 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社電力技術研究 所内 (72)発明者 南 正晴 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 竹中 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 高橋 正雄 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 河島 裕 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 佐藤 達哉 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (56)参考文献 特開 平７−42737（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06
Claims (1)
- 【請求項１】 回転体を回転自在に支持するラジアル軸
受装置において、前記回転体を囲む軸受ブッシュおよび
この軸受ブッシュに設けられた複数の高温超伝導体を有
し、これら高温超伝導体は結晶のｃ軸が前記回転体の中
心軸に対して直角な方向に位置して臨界電流値が他の面
に比較して高い面が前記回転体の中心軸と同じ向きに位
置し且つ前記軸受ブッシュの中心軸を中心として半径方
向上に位置して放射状に並べて配置され、この放射状に
並んだ高温超伝導体の群が前記軸受ブッシュの中心軸の
方向に複数段配置されたラジアル軸受と、前記回転体に
設けられた磁石保持体および前記各段の高温超伝導体の
群に対向して前記磁石保持体にその軸方向に間隔を存し
て複数個設けられたリング形をなす永久磁石とを具備す
ることを特徴とするラジアル軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09081795A JP3233812B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | ラジアル軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09081795A JP3233812B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | ラジアル軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284957A JPH08284957A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3233812B2 true JP3233812B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=14009157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09081795A Expired - Fee Related JP3233812B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | ラジアル軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3233812B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4874318B2 (ja) * | 2008-11-04 | 2012-02-15 | 新日本製鐵株式会社 | 超電導軸受 |
-
1995
- 1995-04-17 JP JP09081795A patent/JP3233812B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08284957A (ja) | 1996-11-01 |
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