JP7237537B2 - rotating machine - Google Patents

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Description

本発明は、回転機に関する。 The present invention relates to rotating machines.

超電導回転機は、小型・軽量・高効率という特長があり、自動車、船舶、航空機用モータ、風力発電機等への応用が期待されている。従来の常電導回転機では、高い磁場強度を実現するために、鉄芯(電磁鋼板)が必須である。また磁束密度の最大値は、鉄の飽和磁束密度で決まり、約2Tである。一方、超電導体(超電導線材もしくは超電導バルク)の場合、電気抵抗をゼロにし、かつ高い電流密度で通電可能であるため、空芯(鉄芯なし)であっても高い磁場強度を実現可能である。従って、その分軽量化につながり、また磁場強度が鉄の飽和磁束密度に制約されないため、さらなる高出力密度化が可能となる。
超電導回転機の一般的な構成は、直流磁場を生成する界磁子と、交流電流を入力・出力する電機子と、を有する同期機である。超電導体に交流電流を通電する場合、交流損失による発熱が問題となるため、直流である界磁子のみを超電導化し、電機子は常電導(銅)で構成する場合が多い。但し、電機子を超電導化できれば、電機子における銅損がなくなり、また電流密度を高められるため、さらなる高出力密度化・高効率化が可能である。近年、超電導線材の交流損失低減の技術開発により、界磁子と電機子の双方を超電導化した全超電導回転機の開発も進みつつある。
超電導体の使用形態としては、線材とバルク(塊)がある。界磁子は、線材をレーストラック形状に巻線し、電磁石として使用する場合と、バルクに着磁して永久磁石として使用する場合がある。電機子は、線材をレーストラック形状に巻線し、電磁石として使用する。界磁子と電機子の位置関係について、一般的であるのは、それらを径方向に配置するラジアル型であるが、一部では軸方向に配置するアキシャル型も検討されている。また回転機には、回転界磁型と回転電機子型があるが、特に大電流が流れる大型機では、電機子を回転するのは技術的に困難であるため、回転界磁型が一般的である。
Superconducting rotating machines are characterized by small size, light weight, and high efficiency, and are expected to be applied to automobiles, ships, aircraft motors, wind power generators, and the like. A conventional normal-conducting rotating machine requires an iron core (electromagnetic steel sheet) in order to achieve a high magnetic field strength. The maximum value of the magnetic flux density is determined by the saturation magnetic flux density of iron, which is about 2T. On the other hand, in the case of a superconductor (superconducting wire or superconducting bulk), it is possible to achieve a high magnetic field strength even with an air core (no iron core) because it has zero electrical resistance and can be energized at high current density. . Therefore, the weight is reduced accordingly, and since the magnetic field strength is not restricted by the saturation magnetic flux density of iron, a higher power density can be achieved.
A general configuration of a superconducting rotating machine is a synchronous machine having a field element that generates a direct current magnetic field and an armature that inputs and outputs alternating current. When alternating current is passed through a superconductor, heat generation due to alternating current loss becomes a problem. Therefore, in many cases, only the field magnet, which is a direct current, is made superconducting, and the armature is made of normal conducting (copper). However, if the armature can be made superconducting, the copper loss in the armature can be eliminated and the current density can be increased, so that further increase in power density and efficiency is possible. In recent years, the development of all-superconducting rotating machines, in which both the field element and the armature are superconducting, is progressing due to the technical development of AC loss reduction of superconducting wires.
Superconductors are used in wires and bulks. The field element may be used as an electromagnet by winding a wire into a racetrack shape, or may be bulk-magnetized and used as a permanent magnet. The armature is used as an electromagnet by winding wire in a racetrack shape. Regarding the positional relationship between the field element and the armature, the most common is the radial type in which they are arranged in the radial direction, but some are also considering the axial type in which they are arranged in the axial direction. There are two types of rotating machines: the rotating field type and the rotating armature type. Especially in large machines with large currents, it is technically difficult to rotate the armature, so the rotating field type is common. is.

超電導回転機の一例として、例えば下記特許文献1には、「機械動力を受けて電力を発生する発電機、又は逆に電力を受けて機械動力を発生する電動機の少なくともいずれか一方として機能する動力又は電力発生装置であって、断熱部の内部に配置され、冷凍機又は冷媒によって冷却される気密容器と、前記気密容器に固定され超電導化された固定側部材と、前記気密容器内において前記固定側部材との間の磁気作用によって回転運動又は摺動運動を行う超電導化された運動子と、前記運動子の運動を前記断熱部の外部に伝達する動力伝達機構と、を備え、前記気密容器の内部に使用温度で液化しないガスを充填し、その充填ガスによって前記気密容器と前記回転子の間の熱伝達を可能に構成したことを特徴とする動力又は電力発生装置。」と記載されている(請求項1参照)。 As an example of a superconducting rotating machine, for example, Patent Document 1 below describes "a power that functions as at least one of a generator that receives mechanical power and generates electric power, or an electric motor that receives electric power and generates mechanical power. Alternatively, the electric power generator comprises: an airtight container arranged inside a heat insulating part and cooled by a refrigerator or a refrigerant; a fixed side member fixed to the airtight container and made superconductive; The airtight container comprises a superconducting motion element that rotates or slides by magnetic action with a side member, and a power transmission mechanism that transmits the motion of the motion element to the outside of the heat insulation section. is filled with a gas that does not liquefy at the operating temperature, and the filling gas enables heat transfer between the airtight container and the rotor." (see claim 1).

特開2004-23921号公報JP-A-2004-23921

ところで、超電導回転機の回転子を支持するために機械的な軸受を用いた場合、摺動に伴う発熱が生じるため、極低温中では大きな問題となる。そのため、特許文献1には、超電導磁気軸受を用いて、非接触で回転子を支持する構成が記載されている。しかし、超電導磁気軸受による支持は、超電導体が臨界温度を下回り、超電導状態になって初めて可能となるため、冷却前の室温の状態では何らかの別の手段によって、回転子を支持する必要がある。室温における支持方法に関して、特許文献1には特に具体的な記載はないが、超電導を用いない一般的な非接触支持方法として、永久磁石の反発力を利用する方法や、磁性体の周囲に複数の電磁石を配置し、その吸引力(電流)を制御することで支持する方法が考えられる。
しかし、前者の方法では、所望する位置に回転子を安定して支持することは困難である。また、後者の方法では、技術的に支持は可能であるが、ギャップを検出してフィードバックするための複雑な制御システムが必要であり、また重量物を浮上させるためには、大きな電流を冷却容器内へ供給する必要があり、電力消費が大きくなるという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、電力消費を抑制しつつ回転子を安定して支持できる回転機を提供することを目的とする。
By the way, when a mechanical bearing is used to support the rotor of a superconducting rotating machine, heat is generated due to sliding, which poses a serious problem at extremely low temperatures. Therefore, Patent Literature 1 describes a configuration in which a superconducting magnetic bearing is used to support a rotor in a non-contact manner. However, support by the superconducting magnetic bearings becomes possible only when the superconductor falls below the critical temperature and becomes superconducting, so the rotor must be supported by some other means at room temperature before cooling. Regarding the support method at room temperature, there is no specific description in Patent Document 1, but as a general non-contact support method that does not use superconductivity, there is a method that uses the repulsive force of a permanent magnet, and a method that uses a plurality of magnetic materials around a magnetic body. A method of supporting by arranging an electromagnet and controlling its attractive force (current) is conceivable.
However, with the former method, it is difficult to stably support the rotor at a desired position. Although the latter method is technically acceptable, it requires a complex control system to detect and feed back the gap, and it requires a large current to levitate a heavy object. There is a problem that power consumption increases because it is necessary to supply power to the inside.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotating machine capable of stably supporting a rotor while suppressing power consumption.

上記課題を解決するため本発明の回転機は、内部を気密状態に保つ第1の容器と、前記第1の容器の内部に収納され、内部を気密状態に保つ第2の容器と、前記第2の容器の内部に収納され、超電導体を含む回転子と、前記回転子に装着され、一端が前記第1の容器の外側で支持され他端が前記第2の容器の内部で支持されたシャフトと、前記シャフトの他端側を非接触支持する超電導磁気軸受と、前記シャフトの他端側を接触支持する接触支持部材と、を備え、前記第1の容器と、前記第2の容器とが密閉された状態で、前記シャフトの他端側が前記接触支持部材に接触支持されている状態から、前記シャフトの他端側が前記超電導磁気軸受に非接触支持されている状態に切り替え可能に構成され、前記シャフトは、前記第1の容器と、前記第2の容器とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能であり、前記接触支持部材は前記第2の容器に形成され、前記シャフトの他端には前記接触支持部材と嵌合する嵌合部が形成され、前記超電導磁気軸受は、前記第1の容器と前記第2の容器とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能な磁石を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the rotating machine of the present invention includes: a first container that keeps the inside airtight; a second container that is housed inside the first container and keeps the inside airtight; a rotor containing a superconductor housed inside two containers; and a rotor mounted on the rotor, one end of which is supported outside the first container and the other end of which is supported inside the second container. A shaft, a superconducting magnetic bearing that supports the other end of the shaft in a non-contact manner, and a contact support member that supports the other end of the shaft in contact, the first container and the second container is sealed, the state in which the other end of the shaft is contact-supported by the contact support member can be switched to the state in which the other end of the shaft is supported by the superconducting magnetic bearing in a non-contact manner. , the shaft is axially slidable with the first container and the second container sealed, the contact support member being formed on the second container, A fitting portion that fits with the contact support member is formed at the other end, and the superconducting magnetic bearing is axially slidable in a state in which the first container and the second container are sealed. A magnet is provided .

本発明によれば、電力消費を抑制しつつ回転子を安定して支持できる。 According to the present invention, the rotor can be stably supported while suppressing power consumption.

本発明の第1実施形態による超電導回転機の停止状態の断面図である。1 is a cross-sectional view of a superconducting rotating machine according to a first embodiment of the present invention in a stopped state; FIG. 第1実施形態による超電導回転機の他の断面図である。3 is another cross-sectional view of the superconducting rotating machine according to the first embodiment; FIG. 第1実施形態による超電導回転機の他の断面図である。3 is another cross-sectional view of the superconducting rotating machine according to the first embodiment; FIG. 第2実施形態による超電導回転機の停止状態の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the superconducting rotating machine according to the second embodiment in a stopped state; 第2実施形態による超電導回転機の他の断面図である。FIG. 8 is another cross-sectional view of the superconducting rotating machine according to the second embodiment;

[第1実施形態]
〈第1実施形態の構成および動作〉
以下、図を参照しながら本発明の第1実施形態による超電導回転機100(回転機)の構成を説明する。
超電導回転機には様々なタイプがあるが、本実施形態では最も一般的であるラジアル型・回転界磁型を例として説明する。また、本実施形態では、より高効率・高出力密度を実現可能できるように、界磁子および電機子を共に超電導化した全超電導回転機を例として説明する。
[First embodiment]
<Configuration and operation of the first embodiment>
Hereinafter, the configuration of a superconducting rotating machine 100 (rotating machine) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Although there are various types of superconducting rotating machines, the most common radial type rotating field type will be described as an example in this embodiment. Also, in the present embodiment, an all-superconducting rotating machine in which both the field element and the armature are made superconducting so as to achieve higher efficiency and higher power density will be described as an example.

図1は、本実施形態による超電導回転機100の停止状態の断面図である。また、図2および図3は超電導回転機100の他の断面図である。
図1において、超電導回転機100は、真空容器1(第1の容器)と、冷却容器2(第2の容器)と、界磁子である回転子3と、シャフト4と、固定子5と、バックヨーク6と、冷却容器支持部材10と、磁性流体シール11と、軸受12と、支持部材13と、シャフト支持部材14(接触支持部材)と、超電導磁気軸受120と、を備えている。そして、超電導磁気軸受120は、シャフト7と、超電導バルク8と、永久磁石9(磁石)と、を備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a superconducting rotating machine 100 according to this embodiment in a stopped state. 2 and 3 are other cross-sectional views of the superconducting rotating machine 100. FIG.
In FIG. 1, a superconducting rotating machine 100 includes a vacuum vessel 1 (first vessel), a cooling vessel 2 (second vessel), a rotor 3 as a field element, a shaft 4, and a stator 5. , a back yoke 6 , a cooling vessel support member 10 , a magnetic fluid seal 11 , a bearing 12 , a support member 13 , a shaft support member 14 (contact support member), and a superconducting magnetic bearing 120 . The superconducting magnetic bearing 120 includes a shaft 7, a superconducting bulk 8, and a permanent magnet 9 (magnet).

界磁子である回転子3と、電機子である固定子5と、は共に冷却容器2の内部に収納されている。シャフト4は、端部を閉塞した円筒状に形成され、回転子3は円筒状に形成され、その内周部においてシャフト4に固定されている。また、固定子5は回転子3の外周を囲む円筒状に形成され、冷却容器2に固定されている。回転子3は、超電導線材をレーストラック形状に巻線したコイルまたは超電導バルクを、極数に応じて周方向に複数配置したものである。また、固定子5は、超電導線材をレーストラック形状に巻線したコイルを極数・相数に応じて周方向に複数配置したものである。 Both the rotor 3 which is a field element and the stator 5 which is an armature are housed inside the cooling container 2 . The shaft 4 is formed in a cylindrical shape with closed ends, and the rotor 3 is formed in a cylindrical shape and is fixed to the shaft 4 at its inner circumference. Moreover, the stator 5 is formed in a cylindrical shape surrounding the outer periphery of the rotor 3 and is fixed to the cooling vessel 2 . The rotor 3 is formed by arranging a plurality of coils or superconducting bulks, each having a superconducting wire wound in a racetrack shape, in the circumferential direction according to the number of poles. The stator 5 has a plurality of coils wound in a racetrack shape of superconducting wire arranged in the circumferential direction according to the number of poles and the number of phases.

超電導回転機100は、回転子3を励磁もしくは着磁した状態で、固定子5に交流電流を通電すればモータとして機能し、回転子3を外力で回転すれば発電機として機能する。なお、図中では、電流を流すための配線は省略している。固定子5の外周、かつ冷却容器2の外周側には、円筒状のバックヨーク6が設置されている。バックヨーク6は、固定子5によって発生する磁場を、その内部に閉じ込める役割を果たす。回転子3および固定子5の冷却方法について、最もシンプルと考えられる方法は、冷却容器2内を冷媒で満たす方法であり、本実施形態もその方法を採用している。なお、図中では、冷媒や、冷媒を給排するための配管は図示を省略している。 The superconducting rotating machine 100 functions as a motor when an alternating current is applied to the stator 5 while the rotor 3 is magnetized or magnetized, and functions as a generator when the rotor 3 is rotated by an external force. Wiring for current flow is omitted in the drawing. A cylindrical back yoke 6 is installed on the outer circumference of the stator 5 and on the outer circumference side of the cooling vessel 2 . The back yoke 6 serves to confine the magnetic field generated by the stator 5 inside. Regarding the cooling method of the rotor 3 and the stator 5, the simplest method is to fill the inside of the cooling container 2 with a refrigerant, and this embodiment also adopts this method. Refrigerant and pipes for supplying and discharging the refrigerant are not shown in the drawing.

使用する冷媒としては、液体もしくはガス状態のヘリウム、水素、ネオン、窒素等が挙げられ、使用する超電導材料の臨界温度に応じて選定するとよい。回転子3および固定子5等には、酸化物系(レアアース系、ビスマス系)やMgB2(二ホウ化マグネシウム)のような高温超電導材料を適用することが望ましい。なお冷媒の使用量を抑えるために、冷却容器2を冷凍機によって冷却することも可能である。また、液体冷媒は、冷却能力は大きいが、回転体との摩擦による風損が大きいため、固定子のみを液体冷媒で冷却し、回転子はガス冷媒で冷却してもよい。冷却容器2は、室温と断熱するために、冷却容器支持部材10を介して真空容器1に固定されている。 The coolant to be used includes liquid or gaseous helium, hydrogen, neon, nitrogen, etc., and may be selected according to the critical temperature of the superconducting material to be used. For the rotor 3, stator 5, etc., it is desirable to apply a high-temperature superconducting material such as an oxide system (rare earth system, bismuth system) or MgB 2 (magnesium diboride). It is also possible to cool the cooling container 2 with a refrigerator in order to reduce the amount of refrigerant used. Further, although the liquid refrigerant has a large cooling capacity, it has a large windage loss due to friction with the rotating body. Therefore, only the stator may be cooled with the liquid refrigerant, and the rotor may be cooled with the gas refrigerant. The cooling vessel 2 is fixed to the vacuum vessel 1 via a cooling vessel support member 10 in order to insulate it from room temperature.

回転子3が取り付けられたシャフト4は、トルクを入出力する部分であるため、本実施形態においては、一部を真空容器1の外部に突出させている。ここで、シャフト4を真空容器1の内外で機械的に分断し、磁気的に結合させる構成を採用することも考えられる。但し、大トルクへの耐久性・信頼性を確保する観点においては、上述のように、シャフト4を真空容器1の外部に突出させることが望ましい。シャフト4は、室温からの熱侵入を抑制するために、中空構造として内部を真空にしている。また、回転するシャフト4に対して、冷却容器2内の冷媒を封止するために、シャフト4の露出箇所において、真空容器1には磁性流体シール11が装着されている。 Since the shaft 4 to which the rotor 3 is attached is a portion for inputting and outputting torque, a portion of the shaft 4 protrudes outside the vacuum vessel 1 in this embodiment. Here, it is also conceivable to employ a configuration in which the shaft 4 is mechanically separated inside and outside the vacuum vessel 1 and magnetically coupled. However, from the viewpoint of ensuring durability and reliability against large torque, it is desirable to project the shaft 4 to the outside of the vacuum vessel 1 as described above. The shaft 4 has a hollow structure and the inside is evacuated in order to suppress heat penetration from room temperature. A magnetic fluid seal 11 is attached to the vacuum vessel 1 at the exposed portion of the shaft 4 in order to seal the coolant in the cooling vessel 2 against the rotating shaft 4 .

また、磁性流体シール11の周辺において、真空容器1には支持部材13が装着され、支持部材13には、軸受12が装着されている。軸受12は、例えば転がり軸受等、通常の機械式軸受であり、シャフト4の左端部を回転自在に支持している。シャフト4の右端部については、低温用のセラミック軸受等で支持することも可能である。但し、本実施形態においては、摺動に伴う発熱や耐久性の観点から、超電導磁気軸受120によってシャフト4の右端部を非接触状態で支持している。なお、シャフト4の右端側も左端側と同様に、磁性流体シール11を用いて真空容器1の外側に突出させることも可能である。しかし、磁性流体シール11は損失が大きいため、本実施形態のように、一方の端部(右端部)は、低温のまま非接触で支持することが好ましい。 A support member 13 is attached to the vacuum vessel 1 around the magnetic fluid seal 11 , and a bearing 12 is attached to the support member 13 . The bearing 12 is a normal mechanical bearing such as a rolling bearing, and supports the left end of the shaft 4 rotatably. The right end of the shaft 4 can also be supported by a low-temperature ceramic bearing or the like. However, in this embodiment, the right end portion of the shaft 4 is supported in a non-contact state by the superconducting magnetic bearing 120 from the viewpoint of heat generation and durability due to sliding. It should be noted that the right end of the shaft 4 can also be protruded outside the vacuum vessel 1 by using the magnetic fluid seal 11 in the same manner as the left end. However, since the magnetic fluid seal 11 has a large loss, it is preferable to support one end (right end) at a low temperature without contact as in the present embodiment.

超電導磁気軸受は、一般には、超電導バルクと、永久磁石と、を備えている。超電導バルクに代えて超電導コイルを適用してもよく、永久磁石に代えて電磁石を適用してもよいが、製作性の観点から、超電導バルクと永久磁石とを適用することが好ましい。そこで、本実施形態における超電導磁気軸受120は、上述したように、超電導バルク8と、永久磁石9と、を備えている。永久磁石9からの磁場を受けた状態で超電導バルク8を冷却し、超電導バルク8が超電導状態になると、その磁場を保持しようとする力が働くため、超電導バルク8は、永久磁石9に対して非接触に支持することができる。 A superconducting magnetic bearing generally comprises a superconducting bulk and permanent magnets. A superconducting coil may be applied instead of the superconducting bulk, and an electromagnet may be applied instead of the permanent magnet, but from the viewpoint of manufacturability, it is preferable to apply the superconducting bulk and the permanent magnet. Therefore, the superconducting magnetic bearing 120 in this embodiment includes the superconducting bulk 8 and the permanent magnets 9 as described above. The superconducting bulk 8 is cooled while receiving the magnetic field from the permanent magnet 9, and when the superconducting bulk 8 becomes superconducting, a force acts to maintain the magnetic field. It can be supported in a non-contact manner.

本実施形態においては、シャフト7は、シャフト4の右端部に、シャフト4を延伸するように装着されている。また、シャフト7には、環状に形成された超電導バルク8が装着されている。また、超電導バルク8の外周側には、冷却容器2および真空容器1を介して、環状に形成された永久磁石9が配置されている。超電導バルク8は、シャフト7からの伝熱により冷却できるように、銅、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料を適用することが好ましい。 In this embodiment, the shaft 7 is attached to the right end of the shaft 4 so as to extend the shaft 4 . Further, a ring-shaped superconducting bulk 8 is attached to the shaft 7 . A permanent magnet 9 formed in an annular shape is arranged on the outer peripheral side of the superconducting bulk 8 with the cooling vessel 2 and the vacuum vessel 1 interposed therebetween. The superconducting bulk 8 is preferably made of a material with high thermal conductivity, such as copper or aluminum, so that it can be cooled by heat transfer from the shaft 7 .

なお、本実施形態においては、超電導バルク8の外側に永久磁石9を配置しているが、両者の位置関係は逆であってもよい。但し、大型の超電導バルクの作製は技術的に難しいため、本実施形態のように超電導バルク8を内側に配置することが好ましい。また本実施形態では、永久磁石9を真空容器1の外側に配置している。ここで、永久磁石9と超電導バルク8との距離が短いほど、シャフト7を支持する電磁力を確保できる。 In this embodiment, the permanent magnets 9 are arranged outside the superconducting bulk 8, but the positional relationship between the two may be reversed. However, since it is technically difficult to fabricate a large superconducting bulk, it is preferable to dispose the superconducting bulk 8 inside as in the present embodiment. Further, in this embodiment, the permanent magnets 9 are arranged outside the vacuum vessel 1 . Here, the shorter the distance between the permanent magnet 9 and the superconducting bulk 8, the more electromagnetic force that supports the shaft 7 can be secured.

従って、電磁力を確保する観点からは、真空容器1内、または冷却容器2内に永久磁石9を配置することが考えられ、実際に、そのような配置を採用することも可能である。但し、製作性を考えると、真空容器1または冷却容器2の内部に固定するよりは、真空容器1の外側に配置した方が製作しやすい。従って、上述した電磁力の確保と、製作のしやすさと、を考慮して、永久磁石9の配置を決定するとよい。 Therefore, from the viewpoint of securing the electromagnetic force, it is conceivable to dispose the permanent magnet 9 inside the vacuum vessel 1 or inside the cooling vessel 2, and in fact such an arrangement can be employed. However, from the standpoint of manufacturability, it is easier to fabricate by arranging it outside the vacuum vessel 1 rather than fixing it inside the vacuum vessel 1 or the cooling vessel 2 . Therefore, it is preferable to determine the arrangement of the permanent magnets 9 in consideration of ensuring the above-described electromagnetic force and ease of manufacture.

超電導磁気軸受120は、超電導バルク8が冷却され超電導状態になって、初めてシャフト7を支持する電磁力が発生する。従って、室温においてシャフト7を支持する手段が別途必要になる。本実施形態においては、冷却容器2内に、シャフト支持部材14を設置することで、室温における支持を可能にしている。シャフト支持部材14は、冷却容器2に対し、軸方向には自由に動くが、周方向の回転を規制する構造を有している。シャフト支持部材14に対向するシャフト7の端部には、円柱状に凹んだ凹部7a(嵌合部)が形成されている。また、シャフト支持部材14には、凹部7aに対向する面に円柱状に突出する凸部14aが形成されている。 The superconducting magnetic bearing 120 generates an electromagnetic force to support the shaft 7 only after the superconducting bulk 8 is cooled and becomes superconducting. Therefore, a separate means for supporting the shaft 7 at room temperature is required. In this embodiment, the shaft support member 14 is installed in the cooling container 2 to enable support at room temperature. The shaft support member 14 has a structure that allows free movement in the axial direction with respect to the cooling vessel 2 but restricts rotation in the circumferential direction. The end portion of the shaft 7 facing the shaft support member 14 is formed with a recess 7a (fitting portion) that is recessed in a cylindrical shape. Further, the shaft support member 14 has a convex portion 14a that protrudes in a columnar shape on the surface facing the concave portion 7a.

凹部7aの周壁には雌ネジが螺刻され、凸部14aの周壁には雄ネジが螺刻されている。そして、図1に示す状態において、凹部7aと凸部14aとは螺合している。上述のように、シャフト支持部材14は周方向の回転を規制する構造を有しているため、凹部7aと凸部14aとが螺合することにより、シャフト4,7の周方向の回転も規制される。そして、シャフト4,7を回転させることにより、シャフト7はシャフト支持部材14に対して着脱可能になっている。 A female thread is threaded on the peripheral wall of the recess 7a, and a male thread is threaded on the peripheral wall of the projection 14a. In the state shown in FIG. 1, the concave portion 7a and the convex portion 14a are screwed together. As described above, since the shaft support member 14 has a structure that restricts circumferential rotation, the circumferential rotation of the shafts 4 and 7 is also restricted by screwing the concave portion 7a and the convex portion 14a together. be done. By rotating the shafts 4 and 7, the shaft 7 can be attached to and detached from the shaft support member 14. As shown in FIG.

なお、本実施形態においては、シャフト7に凹部7aを設け、シャフト支持部材14に凸部14aを設けたが、これとは逆にシャフト7に凸部を設け、シャフト支持部材14に凹部を設けてもよい。図1に示すように、冷却前には、シャフト7とシャフト支持部材14とが結合した状態で冷却容器2内に挿入されている。また、シャフト4は、軸受12によって、軸方向の動きが規制されている。従って、真空容器1、冷却容器2を封止し、冷却した後に、シャフト4,7をシャフト支持部材14が外れる方向に回転させると、シャフト支持部材14が、軸方向に動き、シャフト7から外れる。この時点で、シャフト7は冷却容器2に対して非接触支持されている。但し、シャフト7とシャフト支持部材14とが近接している状態であれば、回転時の振動等によって、シャフト7とシャフト支持部材14とが接触してしまう恐れがある。 In this embodiment, the shaft 7 is provided with the concave portion 7a and the shaft support member 14 is provided with the convex portion 14a. may As shown in FIG. 1, before cooling, the shaft 7 and the shaft support member 14 are inserted into the cooling vessel 2 in a state of being coupled. Further, the axial movement of the shaft 4 is restricted by the bearing 12 . Therefore, when the shafts 4 and 7 are rotated in the direction in which the shaft support member 14 is removed after the vacuum container 1 and the cooling container 2 are sealed and cooled, the shaft support member 14 moves in the axial direction and is removed from the shaft 7. . At this point, the shaft 7 is supported non-contactingly with respect to the cooling vessel 2 . However, if the shaft 7 and the shaft support member 14 are close to each other, the shaft 7 and the shaft support member 14 may come into contact with each other due to vibration during rotation.

そこで、本実施形態においては、図2に示すように、シャフト7とシャフト支持部材14とを充分に離間させるようにしている。その詳細を以下説明する。まず、本実施形態において、シャフト支持部材14の材質は、少なくとも一部に磁性体を含んでいる。また、超電導回転機100は、真空容器1の右端部に着脱可能に構成された磁石保持部16と、磁石保持部16に固定された永久磁石15と、を備えている。これにより、図2示すように、シャフト支持部材14は、永久磁石15に吸引され、シャフト支持部材14をシャフト7から遠ざけた位置で固定することができる。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the shaft 7 and the shaft support member 14 are sufficiently spaced apart. The details are described below. First, in the present embodiment, the material of the shaft support member 14 contains a magnetic material at least in part. The superconducting rotating machine 100 also includes a magnet holder 16 which is detachably attached to the right end of the vacuum vessel 1 and a permanent magnet 15 fixed to the magnet holder 16 . Thereby, as shown in FIG. 2, the shaft support member 14 is attracted to the permanent magnet 15 and can be fixed at a position away from the shaft 7 .

超電導回転機100の運転終了後、超電導回転機100を昇温させる場合、超電導バルク8が常電導状態となった時点で、超電導磁気軸受120は支持力を失う。その時、シャフト7とシャフト支持部材14とが非接触状態のままでは、シャフト7は落下してしまう。それを防ぐため、超電導回転機100を昇温させる前に、永久磁石15を用いて、シャフト支持部材14とシャフト7とを結合させる。 When the temperature of the superconducting rotating machine 100 is increased after the operation of the superconducting rotating machine 100 is finished, the superconducting magnetic bearing 120 loses its supporting force when the superconducting bulk 8 becomes normal conducting. At that time, if the shaft 7 and the shaft support member 14 remain in a non-contact state, the shaft 7 will drop. In order to prevent this, the permanent magnet 15 is used to couple the shaft support member 14 and the shaft 7 before the temperature of the superconducting rotating machine 100 is increased.

その詳細を図3に示す。図3において、永久磁石15および磁石保持部16は、図2に示した状態よりも左方向に押し込まれている。これにより、シャフト支持部材14も永久磁石15とともに左方向に移動する。その状態でシャフト4,7を回転させると、凹部7aおよび凸部14aが再び螺合し、シャフト7とシャフト支持部材14とが結合される。 The details are shown in FIG. In FIG. 3, the permanent magnet 15 and the magnet holder 16 are pushed leftward from the state shown in FIG. As a result, the shaft support member 14 also moves leftward together with the permanent magnet 15 . When the shafts 4 and 7 are rotated in this state, the concave portion 7a and the convex portion 14a are screwed together again, and the shaft 7 and the shaft support member 14 are coupled.

なお、図示の例では、軸受用の永久磁石9および位置制御用の永久磁石15は、それぞれ環状に形成された一体物であったが、永久磁石9,15は、一体物に限られるわけではない。すなわち、永久磁石9,15の周囲の磁気勾配を大きくし、より大きな電磁力を得るために、永久磁石9,15をそれぞれ軸方向に沿って分割し、分割片の同極同士を接合する等の工夫を施すことが望ましい。超電導磁気軸受120によってシャフト7を非接触支持した状態で、回転させたときに、振れ回りが発生する場合には、前述した「電磁石による吸引力を利用した位置制御」を補助的に採用することが有効である。そのためにはシャフト7を部分的に磁性体とするとよい。 In the illustrated example, the permanent magnets 9 for bearing and the permanent magnets 15 for position control are integral bodies formed in an annular shape, but the permanent magnets 9 and 15 are not limited to integral bodies. do not have. That is, in order to increase the magnetic gradient around the permanent magnets 9 and 15 and obtain a greater electromagnetic force, the permanent magnets 9 and 15 are divided along the axial direction and the same poles of the divided pieces are joined together. It is desirable to devise If whirling occurs when the shaft 7 is rotated while being supported in a non-contact manner by the superconducting magnetic bearings 120, the above-mentioned "position control using the attractive force of the electromagnet" should be employed as an auxiliary method. is valid. For this purpose, the shaft 7 should be partially made of a magnetic material.

〈第1実施形態の効果〉
以上のように本実施形態の回転機(100)によれば、第1の容器(1)と、第2の容器(2)とが密閉された状態で、シャフト(4,7)の他端側が接触支持部材(14)に接触支持されている状態から、シャフト(4,7)の他端側が超電導磁気軸受(120)に非接触支持されている状態に切り替え可能に構成されている。
これにより、シャフト(4,7)の他端側が接触支持部材(14)に接触支持されている状態において、電力消費を抑制しつつ回転子(3)を安定して支持できる。例えば、室温における、接触支持部材(14)を用いた接触支持から、低温における、超電導磁気軸受(120)を用いた非接触支持に切り替えることが可能であり、機械的な損失を低減することで、回転機(100)の高効率化を実現できる。
<Effect of the first embodiment>
As described above, according to the rotating machine (100) of the present embodiment, while the first container (1) and the second container (2) are sealed, the other ends of the shafts (4, 7) are A state in which one end of the shafts (4, 7) is supported in contact with the contact support member (14) can be switched to a state in which the other end of the shaft (4, 7) is supported in a non-contact manner by the superconducting magnetic bearing (120).
Thus, in a state in which the other ends of the shafts (4, 7) are contact-supported by the contact support member (14), the rotor (3) can be stably supported while suppressing power consumption. For example, it is possible to switch from contact support using the contact support member (14) at room temperature to non-contact support using the superconducting magnetic bearing (120) at low temperature, reducing mechanical losses. , high efficiency of the rotating machine (100) can be realized.

さらに、本実施形態によれば、第1の容器(1)と、第2の容器(2)とが密閉された状態で、シャフト(4,7)の他端側が超電導磁気軸受(120)に非接触支持されている状態から、シャフト(4,7)の他端側が接触支持部材(14)に接触支持されている状態に切り替え可能に構成されている。
これにより、電力消費を一層抑制しつつ回転子(3)を安定して支持できる。
Furthermore, according to the present embodiment, the other ends of the shafts (4, 7) are attached to the superconducting magnetic bearing (120) while the first container (1) and the second container (2) are sealed. The non-contact supported state can be switched to a state in which the other ends of the shafts (4, 7) are contacted and supported by the contact support member (14).
This makes it possible to stably support the rotor (3) while further suppressing power consumption.

さらに、本実施形態によれば、接触支持部材(14)またはシャフト(4,7)の一方に形成され、雄ネジを有する凸部(14a)と、接触支持部材(14)またはシャフト(4,7)の他方に形成され、凸部(14a)に螺合する雌ネジを有する凹部(7b)と、をさらに有し、接触支持部材(14)は、シャフト(4,7)の周方向の動きが規制され、シャフト(4,7)の軸方向に可動である状態で第2の容器(2)に収納されている。
これにより、接触支持部材(14)は、シャフト(4,7)の回転を抑制しつつ、シャフト(4,7)を安定して支持することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, a projection (14a) formed on one of the contact support member (14) or the shaft (4, 7) and having an external thread, and the contact support member (14) or the shaft (4, 7) 7), the contact support member (14) is formed in the other side of the shaft (4, 7) and has a female thread that is screwed into the protrusion (14a). It is housed in the second container (2) in a state where it is restrained from movement and movable in the axial direction of the shafts (4,7).
Thereby, the contact support member (14) can stably support the shafts (4, 7) while suppressing the rotation of the shafts (4, 7).

さらに、本実施形態によれば、接触支持部材(14)は、少なくとも一部に磁性体を有することを特徴とする。
これにより、シャフト(4,7)が超電導磁気軸受(120)に支持されている際、永久磁石15等を用いて、接触支持部材(14)をシャフト(4,7)から充分に離間させることができる。
Furthermore, according to this embodiment, the contact support member (14) is characterized by having a magnetic material at least in part.
As a result, when the shafts (4, 7) are supported by the superconducting magnetic bearings (120), the contact support member (14) can be sufficiently separated from the shafts (4, 7) using the permanent magnets 15 or the like. can be done.

[第2実施形態]
〈第2実施形態の構成および動作〉
次に、本発明の第2実施形態による超電導回転機200(回転機)の構成を説明する。なお、以下の説明において、上述した第1実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
上述した第1実施形態では、シャフト支持部材14(図1参照)が可動部となり、シャフト7の接触/非接触支持を切り替えていた。この構成では、シャフト7の接触/非接触支持の切替を簡易的な構造で実現できる。しかし、シャフト支持部材14が容器の外から視認できないため、シャフト7の接触/非接触支持の状態が外部から判別しにくい点があった。そこで、本実施形態では、シャフト7の接触/非接触支持を容易に判別可能にしている。
[Second embodiment]
<Configuration and operation of the second embodiment>
Next, the configuration of a superconducting rotating machine 200 (rotating machine) according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition, in the following description, the same code|symbol may be attached|subjected to the part corresponding to each part of 1st Embodiment mentioned above, and the description may be abbreviate|omitted.
In the above-described first embodiment, the shaft support member 14 (see FIG. 1) serves as a movable portion, and switches the contact/non-contact support of the shaft 7 . With this configuration, switching between contact/non-contact support of the shaft 7 can be realized with a simple structure. However, since the shaft support member 14 cannot be visually recognized from the outside of the container, it is difficult to determine the state of contact/non-contact support of the shaft 7 from the outside. Therefore, in the present embodiment, the contact/non-contact support of the shaft 7 can be easily determined.

図4は、本発明の第2実施形態による超電導回転機200の停止状態の断面図である。
図4において、本実施形態におけるシャフト4,7および回転子3は、一体として、図中の左右方向にスライドさせることができる。図4の状態は、シャフト4,7および回転子3を、可動範囲の右端までスライドさせた状態を示している。図中の冷却容器2の右端部において、シャフト7に対向する位置には、円柱状のシャフト支持部材19(接触支持部材)がシャフト7に向かって突出している。また、シャフト7の右端部において、シャフト支持部材19に対向する位置には、略円柱状に凹んだ凹部7bが形成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the superconducting rotating machine 200 according to the second embodiment of the present invention in a stopped state.
In FIG. 4, the shafts 4 and 7 and the rotor 3 in this embodiment can be slid in the horizontal direction in the figure as a unit. The state of FIG. 4 shows a state in which the shafts 4 and 7 and the rotor 3 are slid to the right end of the movable range. A columnar shaft support member 19 (contact support member) protrudes toward the shaft 7 at a position facing the shaft 7 at the right end of the cooling container 2 in the drawing. At the right end of the shaft 7, a recess 7b having a substantially cylindrical shape is formed at a position facing the shaft support member 19. As shown in FIG.

図4に示す状態では、シャフト支持部材19は凹部7bに嵌合し、シャフト7のぶれを規制している。また、シャフト4の左端部は、第1実施形態のものと同様に、軸受12および磁性流体シール11によって回転自在に支持されている。但し、シャフト4に対する磁性流体シール11の装着位置は固定されているため、本実施形態においては、シャフト4のスライドに連動して、磁性流体シール11もスライドするように構成されている。 In the state shown in FIG. 4, the shaft support member 19 is fitted in the recess 7b to restrict the shaft 7 from shaking. The left end of the shaft 4 is rotatably supported by a bearing 12 and a magnetic fluid seal 11, as in the first embodiment. However, since the mounting position of the magnetic fluid seal 11 with respect to the shaft 4 is fixed, in this embodiment, the magnetic fluid seal 11 is configured to slide in conjunction with the sliding of the shaft 4 .

より詳細には、本実施形態における磁性流体シール11は、伸縮可能な支持部材17によって真空容器1に装着されている。支持部材17は、伸縮可能であるとともに冷媒を封止する機能を備えている。支持部材17としては、例えばステンレス製の溶接ベローズ等を適用するとよい。図4に示すように、室温では、支持部材17が縮んだ状態であり、それによってシャフト4,7は冷却容器2に押し付けられ、冷却容器2に接触しつつ支持される。 More specifically, the magnetic fluid seal 11 in this embodiment is attached to the vacuum vessel 1 by an extendable support member 17 . The support member 17 is extendable and has the function of sealing the coolant. As the supporting member 17, for example, a welded bellows made of stainless steel may be applied. As shown in FIG. 4, at room temperature, the support member 17 is in a contracted state, whereby the shafts 4 and 7 are pressed against the cooling vessel 2 and supported while being in contact with the cooling vessel 2 .

図5は、超電導回転機200の冷却状態における断面図である。
図5に示すように、冷却後には、支持部材17が伸びた状態になり、シャフト4,7が冷却容器2から離れて非接触支持状態になる。伸縮可能な支持部材17には機械的な強度は期待できない場合が多い。そのため、本実施形態においては、機械的に強い伸縮可能なリニアブッシュ等の支持部材18で、軸受12を支持している。また、シャフト4,7を駆動していない定常時には、シャフト4,7の軸方向位置を固定しておくことが好ましい。そこで、本実施形態においては、上述の第1実施形態と同様に、長さが固定された支持部材13も設けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of superconducting rotating machine 200 in a cooled state.
As shown in FIG. 5, after cooling, the support member 17 is extended, and the shafts 4 and 7 are separated from the cooling container 2 to be in a non-contact support state. In many cases, the extendable support member 17 cannot be expected to have mechanical strength. Therefore, in this embodiment, the bearing 12 is supported by a support member 18 such as a mechanically strong and expandable linear bushing. Further, it is preferable to fix the axial positions of the shafts 4 and 7 when the shafts 4 and 7 are not driven. Therefore, in this embodiment, a support member 13 having a fixed length is also provided, as in the first embodiment described above.

図4,図5に示した例においては、冷却容器2に凸部であるシャフト支持部材19を形成し、これに嵌合する凹部7bをシャフト7に形成した。しかし、シャフト7に凸部を形成し、これに嵌合する凹部を冷却容器2に形成してもよい。また、超電導回転機200を冷却状態から昇温してゆく際に、シャフト4,7を接触支持状態に戻しやすいように、シャフト支持部材19および凹部7bの少なくとも一方は、テーパ状に形成しておくことが好ましい。 In the example shown in FIGS. 4 and 5, the cooling container 2 is formed with a shaft support member 19 which is a convex portion, and the shaft 7 is formed with a concave portion 7b to be fitted thereto. However, the shaft 7 may be formed with a convex portion, and the cooling container 2 may be formed with a concave portion to fit the convex portion. At least one of the shaft support member 19 and the concave portion 7b is tapered so that the shafts 4 and 7 are easily returned to the contact support state when the temperature of the superconducting rotating machine 200 is increased from the cooling state. It is preferable to keep

また、超電導回転機200を冷却した状態でシャフト4,7をスライドさせると、超電導磁気軸受120においては軸方向にも力が発生するため、シャフト4,7をスライドさせるために大きな力が必要になる。そのため、永久磁石9も軸方向にスライドできるように構成することが好ましい。永久磁石9の配置位置は真空容器1の内側であってもよく、冷却容器2の内側であってもよい。但し、本実施形態においては、製作のしやすさに鑑みて、永久磁石9を真空容器1の外側に配置している。すなわち、本実施形態における磁石保持部16は超電導磁気軸受120の一部である永久磁石9を装着しており、真空容器1の右端部にて軸方向にスライドすることが可能になっている。 Further, when the shafts 4 and 7 are slid while the superconducting rotating machine 200 is cooled, a force is also generated in the axial direction in the superconducting magnetic bearing 120, so a large force is required to slide the shafts 4 and 7. Become. Therefore, it is preferable to configure the permanent magnet 9 so that it can also slide in the axial direction. The permanent magnet 9 may be arranged inside the vacuum vessel 1 or inside the cooling vessel 2 . However, in this embodiment, the permanent magnets 9 are arranged outside the vacuum vessel 1 in view of ease of manufacture. That is, the magnet holder 16 in this embodiment has a permanent magnet 9 that is part of the superconducting magnetic bearing 120 and is slidable in the axial direction at the right end of the vacuum vessel 1 .

〈第2実施形態の効果〉
以上のように本実施形態の回転機(200)によれば、シャフト(4,7)は、第1の容器(1)と、第2の容器(2)とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能であり、接触支持部材(19)は第2の容器(2)に形成され、シャフト(4,7)の他端には接触支持部材(19)と嵌合する嵌合部(7b)が形成されている。
これにより、接触支持部材(19)と嵌合部(7b)とを嵌合させることによって、接触支持部材(19)はシャフト(4,7)を安定して支持することができる。
<Effect of Second Embodiment>
As described above, according to the rotating machine (200) of the present embodiment, the shafts (4, 7) are arranged in a state in which the first container (1) and the second container (2) are sealed. A contact support member (19) is formed in the second container (2), and a fitting portion ( 7b) are formed.
Thus, the contact support member (19) can stably support the shafts (4, 7) by fitting the contact support member (19) with the fitting portion (7b).

さらに、本実施形態によれば、接触支持部材(19)または嵌合部(7b)がテーパ状に形成されているため、両者をスムーズに嵌合させることができる。
さらに、本実施形態によれば、超電導磁気軸受(120)は、第1の容器(1)と第2の容器(2)とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能な磁石(9)を備える。これにより、超電導磁気軸受(120)から加わる力を抑制しつつ、スムーズにシャフト(4,7)をスライドさせることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, since the contact support member (19) or the fitting portion (7b) is tapered, they can be smoothly fitted together.
Furthermore, according to this embodiment, the superconducting magnetic bearing (120) is a magnet (9) that can slide axially while the first container (1) and the second container (2) are sealed. Prepare. This allows the shafts (4, 7) to slide smoothly while suppressing the force applied from the superconducting magnetic bearing (120).

[変形例]
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
[Modification]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. The above-described embodiments are illustrated for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Also, it is possible to delete part of the configuration of each embodiment, or to add or replace other configurations. Possible modifications to the above embodiment are, for example, the following.

(1)上記各実施形態においては、本発明を界磁子および電機子を共に超電導化したラジアル型の全超電導回転機を本発明に適用した例を説明した。しかし、本発明の回転機は上述したものに限定されるわけではなく、例えば界磁子および電機子を軸方向に配置したアキシャル型の超電導回転機、その他あらゆる種類の超電導回転機に本発明を適用してもよい。また、界磁子または電機子は、必ずしも超電導化しなくてもよい。 (1) In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a radial-type all-superconducting rotating machine in which both the field element and the armature are superconducting has been described. However, the rotating machine of the present invention is not limited to the one described above. may apply. Also, the field element or armature does not necessarily have to be superconducting.

1 真空容器(第1の容器)
2 冷却容器(第2の容器)
3 回転子
4,7 シャフト
7a 凹部(嵌合部)
7b 凹部
9 永久磁石(磁石)
14,19 シャフト支持部材(接触支持部材)
14a 凸部
100,200 超電導回転機(回転機)
120 超電導磁気軸受
1 vacuum container (first container)
2 cooling container (second container)
3 rotors 4, 7 shaft 7a concave portion (fitting portion)
7b recess 9 permanent magnet (magnet)
14, 19 shaft support member (contact support member)
14a Convex portion 100, 200 Superconducting rotating machine (rotating machine)
120 superconducting magnetic bearings

Claims (4)

内部を気密状態に保つ第1の容器と、
前記第1の容器の内部に収納され、内部を気密状態に保つ第2の容器と、
前記第2の容器の内部に収納され、超電導体を含む回転子と、
前記回転子に装着され、一端が前記第1の容器の外側で支持され他端が前記第2の容器の内部で支持されたシャフトと、
前記シャフトの他端側を非接触支持する超電導磁気軸受と、
前記シャフトの他端側を接触支持する接触支持部材と、
を備え、
前記第1の容器と、前記第2の容器とが密閉された状態で、前記シャフトの他端側が前記接触支持部材に接触支持されている状態から、前記シャフトの他端側が前記超電導磁気軸受に非接触支持されている状態に切り替え可能に構成され
前記シャフトは、前記第1の容器と、前記第2の容器とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能であり、
前記接触支持部材は前記第2の容器に形成され、
前記シャフトの他端には前記接触支持部材と嵌合する嵌合部が形成され、
前記超電導磁気軸受は、前記第1の容器と前記第2の容器とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能な磁石を備える
ことを特徴とする回転機。
a first container that keeps the interior airtight;
a second container housed inside the first container and keeping the inside airtight;
a rotor housed inside the second container and containing a superconductor;
a shaft mounted on the rotor and having one end supported outside the first container and the other end supported inside the second container;
a superconducting magnetic bearing that supports the other end of the shaft in a non-contact manner;
a contact support member that contacts and supports the other end of the shaft;
with
In a state in which the first container and the second container are sealed and the other end side of the shaft is supported in contact with the contact support member, the other end side of the shaft contacts the superconducting magnetic bearing. configured to be switchable to a non-contact supported state ,
the shaft is slidable in the axial direction while the first container and the second container are sealed;
the contact support member is formed in the second container;
A fitting portion that fits with the contact support member is formed at the other end of the shaft,
The superconducting magnetic bearing includes a magnet that is axially slidable while the first container and the second container are sealed.
A rotating machine characterized by:
前記第1の容器と、前記第2の容器とが密閉された状態で、前記シャフトの他端側が前記超電導磁気軸受に非接触支持されている状態から、前記シャフトの他端側が前記接触支持部材に接触支持されている状態に切り替え可能に構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の回転機。
In a state in which the first container and the second container are hermetically sealed, the other end of the shaft is supported by the superconducting magnetic bearing in a non-contact manner, and the other end of the shaft is supported by the contact support member. 2. The rotating machine according to claim 1, wherein the rotating machine is configured to be switchable to a state in which it is supported in contact with.
内部を気密状態に保つ第1の容器と、
前記第1の容器の内部に収納され、内部を気密状態に保つ第2の容器と、
前記第2の容器の内部に収納され、超電導体を含む回転子と、
前記回転子に装着され、一端が前記第1の容器の外側で支持され他端が前記第2の容器の内部で支持されたシャフトと、
前記シャフトの他端側を非接触支持する超電導磁気軸受と、
前記シャフトの他端側を接触支持する接触支持部材と、
を備え、
前記第1の容器と、前記第2の容器とが密閉された状態で、前記シャフトの他端側が前記接触支持部材に接触支持されている状態から、前記シャフトの他端側が前記超電導磁気軸受に非接触支持されている状態に切り替え可能に構成され、
前記接触支持部材または前記シャフトの一方に形成され、雄ネジを有する凸部と、
前記接触支持部材または前記シャフトの他方に形成され、前記凸部に螺合する雌ネジを有する凹部と、
をさらに有し、
前記接触支持部材は、前記シャフトの周方向の動きが規制され、前記シャフトの軸方向に可動である状態で前記第2の容器に収納されている
ことを特徴とする回転機。
a first container that keeps the interior airtight;
a second container housed inside the first container and keeping the inside airtight;
a rotor housed inside the second container and containing a superconductor;
a shaft mounted on the rotor and having one end supported outside the first container and the other end supported inside the second container;
a superconducting magnetic bearing that supports the other end of the shaft in a non-contact manner;
a contact support member that contacts and supports the other end of the shaft;
with
In a state in which the first container and the second container are sealed and the other end side of the shaft is supported in contact with the contact support member, the other end side of the shaft contacts the superconducting magnetic bearing. configured to be switchable to a non-contact supported state,
a convex portion formed on one of the contact support member or the shaft and having a male screw;
a concave portion formed in the other of the contact support member or the shaft and having a female thread screwed into the convex portion;
further having
The rotating machine, wherein the contact support member is housed in the second container in a state in which movement in the circumferential direction of the shaft is restricted and the contact support member is movable in the axial direction of the shaft.
前記接触支持部材は、少なくとも一部に磁性体を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の回転機。
The rotating machine according to claim 3, wherein the contact support member has a magnetic material at least in part.
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