JP3233812B2 - ラジアル軸受装置 - Google Patents
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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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- 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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