JP3349329B2 - 超電導磁気軸受 - Google Patents
超電導磁気軸受Info
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- JP3349329B2 JP3349329B2 JP04742596A JP4742596A JP3349329B2 JP 3349329 B2 JP3349329 B2 JP 3349329B2 JP 04742596 A JP04742596 A JP 04742596A JP 4742596 A JP4742596 A JP 4742596A JP 3349329 B2 JP3349329 B2 JP 3349329B2
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- Japan
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- magnetic
- permanent magnet
- ring
- iron plate
- peripheral side
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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
- F16C37/00—Cooling of bearings
- F16C37/005—Cooling of bearings of magnetic bearings
-
- 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
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフライホイ
ールに適用される超電導磁気軸受に関する。
ールに適用される超電導磁気軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に、従来の高温超電導磁気軸受を示
す。２１はロータ、２２は第１のスラスト軸受用永久磁
石、２３は第２のスラスト軸受用永久磁石、２４（２４
ａ，２４ｂ）は磁石押さえ、２６は高温超電導体、２７
はハウジングで、２８はカバーで、２９は溶接部で、３
０は冷却ボックス、Ｘは注入口、Ｙは排出口である。
す。２１はロータ、２２は第１のスラスト軸受用永久磁
石、２３は第２のスラスト軸受用永久磁石、２４（２４
ａ，２４ｂ）は磁石押さえ、２６は高温超電導体、２７
はハウジングで、２８はカバーで、２９は溶接部で、３
０は冷却ボックス、Ｘは注入口、Ｙは排出口である。
【０００３】高温超電導体２６が超電導状態にあると、
マイスナー効果により、高温超電導体２６と永久磁石２
２，２３との間に磁気反発力が生じ、ローター２１が浮
上する。
マイスナー効果により、高温超電導体２６と永久磁石２
２，２３との間に磁気反発力が生じ、ローター２１が浮
上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高温超電導磁気軸受を
高速回転用として使う場合、従来は永久磁石を収納する
回転リング及び永久磁石に大きな円周方向応力が作用
し、大型、高速化が困難であった。即ち、円周応力σ
は、密度ρと周速（半径×回転数）ｒωの２乗に比例す
るが、Ｔｉ合金はρ＝４．５、引っ張り強度σB ＝１０
０ｋｇｆ／ｍｍ2 で、自ずからロータ径と回転数に限界
があり、永久磁石もρ＝７〜８、σB ＝８〜１０ｋｇｆ
／ｍｍ2 であり、さらに限界値が低い問題があった。
高速回転用として使う場合、従来は永久磁石を収納する
回転リング及び永久磁石に大きな円周方向応力が作用
し、大型、高速化が困難であった。即ち、円周応力σ
は、密度ρと周速（半径×回転数）ｒωの２乗に比例す
るが、Ｔｉ合金はρ＝４．５、引っ張り強度σB ＝１０
０ｋｇｆ／ｍｍ2 で、自ずからロータ径と回転数に限界
があり、永久磁石もρ＝７〜８、σB ＝８〜１０ｋｇｆ
／ｍｍ2 であり、さらに限界値が低い問題があった。
【０００５】また、従来の高温超電導磁気軸受の場合、
磁気回路の構成が不十分で軸受隙間内の磁束密度Ｂを大
きくとれず、大きな磁気反発面圧が得られなかった（磁
気反発面圧Ｐは磁束密度Ｂの２乗に比例する）。
磁気回路の構成が不十分で軸受隙間内の磁束密度Ｂを大
きくとれず、大きな磁気反発面圧が得られなかった（磁
気反発面圧Ｐは磁束密度Ｂの２乗に比例する）。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１）永久磁石を収納す
る回転リングをフィラメントワインディング成型ＦＲＰ
とし、回転により生じる円周方向反発応力の低減と円周
方向強度の向上を同時に図った。 （２）永久磁石リングを分割型とすることにより、永久
磁石に対し大きな円周方向発生応力が作用しなくなる。 （３）２組の互いに異なる極を有する永久磁石の一方の
極を磁性鉄板で連結し（即ち、超電導体に対向しない極
に磁路を構成する磁性体ヨークを配置）、他方の極を高
温超電導体に対向させる磁気回路とした点。
る回転リングをフィラメントワインディング成型ＦＲＰ
とし、回転により生じる円周方向反発応力の低減と円周
方向強度の向上を同時に図った。 （２）永久磁石リングを分割型とすることにより、永久
磁石に対し大きな円周方向発生応力が作用しなくなる。 （３）２組の互いに異なる極を有する永久磁石の一方の
極を磁性鉄板で連結し（即ち、超電導体に対向しない極
に磁路を構成する磁性体ヨークを配置）、他方の極を高
温超電導体に対向させる磁気回路とした点。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１、図２に本発明の一実施形態
を示す。図２の（ａ）は図１のＡ−Ａ’部の断面図で、
図２の（ｂ）はＢ−Ｂ’部の断面図である。１は、フィ
ラメントワインディング成型からなる外周側ＣＦＲＰリ
ング、２はフィラメントワインディング成型からなる内
周側ＣＦＲＰリング、３は外周側円周方向分割型永久磁
石リング、４は内周側円周方向分割型永久磁石リング、
５は磁性鉄板で、３、４の永久磁石リングは磁性鉄板５
に吸着され、かつ外周側及び内周側ＣＦＲＰリング１，
２に接着剤で接着され、一体成形され、本組立体はロー
タ６にボルト７で結合される構造になっている。８は高
温超電導バルク体で円周方向に複数個軸受ケーシング９
の中に埋め込まれ、シールプレート１０で覆われてい
る。冷却溝１１に、液体窒素がＸ方向に注入され、その
気泡がＹ方向に注出される。 （１）永久磁石３，４を収納する従来の金属リングの場
合、例えばＴｉ合金の場合、密度ρ＝４．５、引張強度
σB ＝１００ｋｇｆ／ｍｍ2 に対し、例えばＣＦＲＰの
場合ρ＝１．６、σB ＝３１０ｋｇｆ／ｍｍ2 となるた
め、同一寸法の回転体とした場合、約３倍、
を示す。図２の（ａ）は図１のＡ−Ａ’部の断面図で、
図２の（ｂ）はＢ−Ｂ’部の断面図である。１は、フィ
ラメントワインディング成型からなる外周側ＣＦＲＰリ
ング、２はフィラメントワインディング成型からなる内
周側ＣＦＲＰリング、３は外周側円周方向分割型永久磁
石リング、４は内周側円周方向分割型永久磁石リング、
５は磁性鉄板で、３、４の永久磁石リングは磁性鉄板５
に吸着され、かつ外周側及び内周側ＣＦＲＰリング１，
２に接着剤で接着され、一体成形され、本組立体はロー
タ６にボルト７で結合される構造になっている。８は高
温超電導バルク体で円周方向に複数個軸受ケーシング９
の中に埋め込まれ、シールプレート１０で覆われてい
る。冷却溝１１に、液体窒素がＸ方向に注入され、その
気泡がＹ方向に注出される。 （１）永久磁石３，４を収納する従来の金属リングの場
合、例えばＴｉ合金の場合、密度ρ＝４．５、引張強度
σB ＝１００ｋｇｆ／ｍｍ2 に対し、例えばＣＦＲＰの
場合ρ＝１．６、σB ＝３１０ｋｇｆ／ｍｍ2 となるた
め、同一寸法の回転体とした場合、約３倍、
【０００８】
【数１】 の回転数が得られる。 （２）永久磁石３，４を分割型としたため、永久磁石に
一体型の場合に生じる大きな円周方向発生応力が作用し
なくなる。 （３）磁気回路中に、磁性鉄板５をいれることにより、
磁気抵抗が低減した結果、磁気軸受隙間内の磁束密度が
向上し、軸受の磁気反発面圧が上がる。又、ＣＦＲＰリ
ング１，２は密度ρが小さいため、軸受に作用する負荷
面圧が軽減し、良好な軸受負荷性能が得られる。 （４）上記ＣＦＲＰリング１，２、永久磁石３，４、磁
性鉄板５を一体組立するに永久磁石３，４と磁性鉄板５
の吸着力と、接着剤による接着力を利用することによ
り、ボルト締め付けが不要となり、切欠け等による応力
集中を防ぐことができ、高速回転が達成できる。
一体型の場合に生じる大きな円周方向発生応力が作用し
なくなる。 （３）磁気回路中に、磁性鉄板５をいれることにより、
磁気抵抗が低減した結果、磁気軸受隙間内の磁束密度が
向上し、軸受の磁気反発面圧が上がる。又、ＣＦＲＰリ
ング１，２は密度ρが小さいため、軸受に作用する負荷
面圧が軽減し、良好な軸受負荷性能が得られる。 （４）上記ＣＦＲＰリング１，２、永久磁石３，４、磁
性鉄板５を一体組立するに永久磁石３，４と磁性鉄板５
の吸着力と、接着剤による接着力を利用することによ
り、ボルト締め付けが不要となり、切欠け等による応力
集中を防ぐことができ、高速回転が達成できる。
【０００９】
【発明の効果】１〜６の回転体は、永久磁石３及び４
と、高温超電導バルク体８の磁気反発作用により、安定
に浮上し、かつ永久磁石を収納するフィラメントワイン
ディング成形によるＣＦＲＰリングの高比強度（強度／
密度）特性と、円周方向発生応力をたちきった、分割型
永久磁石を組み合わせた軽量一体化構造とすることによ
り、高速回転が可能となる。
と、高温超電導バルク体８の磁気反発作用により、安定
に浮上し、かつ永久磁石を収納するフィラメントワイン
ディング成形によるＣＦＲＰリングの高比強度（強度／
密度）特性と、円周方向発生応力をたちきった、分割型
永久磁石を組み合わせた軽量一体化構造とすることによ
り、高速回転が可能となる。
【図１】本発明の第１実施形態に係わる高温超電導磁気
軸受の断面図。
軸受の断面図。
【図２】図１の断面図。
【図３】従来の超電導磁気軸受の断面図。
１ フィラメントワインディング成型からなる外周側Ｃ
ＦＲＰリング ２ 内周側ＣＦＲＰリング ３ 外周側円周方向分割永久磁石リング ４ 内周側円周方向分割型永久磁石リング ５ 磁性鉄板 ６ ロータ ７ ボルト ８ 高温超電導バルク体 ９ 軸受ケーシング １０ シールプレート １１ 冷却溝
ＦＲＰリング ２ 内周側ＣＦＲＰリング ３ 外周側円周方向分割永久磁石リング ４ 内周側円周方向分割型永久磁石リング ５ 磁性鉄板 ６ ロータ ７ ボルト ８ 高温超電導バルク体 ９ 軸受ケーシング １０ シールプレート １１ 冷却溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 不破 康弘 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 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 (56)参考文献 特開 平８−200368（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】高温超電導バルク体の磁気反発力を利用し
た磁気軸受において、磁性鉄板と、 磁性鉄板の前記高温超伝導バルク体に対向する対向面に
接着された外周側ＦＲＰリングと、 前記磁性鉄板の対向面に吸着すると共に、前記外周側Ｆ
ＲＰリングの内側に円周方向に分割して配設された外周
側永久磁石と、 前記磁性鉄板の対向面に接着されると共に、前記外周側
永久磁石の内側に配設された内周側ＦＲＰリングと、 前記磁性鉄板の対向面に吸着すると共に、前記内周側Ｆ
ＲＰリングの内側に円周方向に分割して配設され、磁極
の向きが前記外周側永久磁石の向きと異なる内周側永久
磁石とを具備してなること を特徴とする超電導磁気軸
受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04742596A JP3349329B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 超電導磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04742596A JP3349329B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 超電導磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09242755A JPH09242755A (ja) | 1997-09-16 |
| JP3349329B2 true JP3349329B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=12774811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04742596A Expired - Fee Related JP3349329B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 超電導磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349329B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6231011B1 (en) * | 1998-11-02 | 2001-05-15 | University Of Houston System | Satellite angular momentum control system using magnet-superconductor flywheels |
| JP4756120B2 (ja) * | 2001-03-16 | 2011-08-24 | 和之 出町 | 超電導磁気軸受 |
| MX2016003729A (es) * | 2013-09-26 | 2016-09-16 | Dominion Alternative Energy Llc | Motor electrico y generador superconductores. |
| CN106402174A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-02-15 | 南京磁谷科技有限公司 | 一种磁轴承冷却座 |
-
1996
- 1996-03-05 JP JP04742596A patent/JP3349329B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09242755A (ja) | 1997-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020813 |
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