JPH01141226A - 磁気軸受 - Google Patents
磁気軸受Info
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- JPH01141226A JPH01141226A JP29659287A JP29659287A JPH01141226A JP H01141226 A JPH01141226 A JP H01141226A JP 29659287 A JP29659287 A JP 29659287A JP 29659287 A JP29659287 A JP 29659287A JP H01141226 A JPH01141226 A JP H01141226A
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Classifications
-
- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、超電導現象のマイスナー効果を利用して、回
転体をラジアルおよびスラスト方向に支持する反発形の
磁気軸受に関するもので−ある。
転体をラジアルおよびスラスト方向に支持する反発形の
磁気軸受に関するもので−ある。
従来の技術
近年、超電導材料を利用した反発形磁気軸受が利用され
つつある。
つつある。
以下、図面を参照しながら従来の磁気軸受の一例につい
て説明する。
て説明する。
第３図は従来の磁気軸受の半断面図を示している０回転
軸４には回転軸４と同心状でかつ円柱状の超電導部材１
が固定されており、回転部１０を形成している。また、
回転軸４は２つの固定されたラジアル軸受６との固体接
触によって、ラジアル方向への運動を規制されている。
軸４には回転軸４と同心状でかつ円柱状の超電導部材１
が固定されており、回転部１０を形成している。また、
回転軸４は２つの固定されたラジアル軸受６との固体接
触によって、ラジアル方向への運動を規制されている。
さらに、超電導部材１の一方の端面ば、鉄や鋼等の磁性
材料よりなる固定部材２の一面と対向しており、また、
超電導部材ｌと対向する固定部材２の面には回転軸４に
対して同心状にコイル３が配設されている。
材料よりなる固定部材２の一面と対向しており、また、
超電導部材ｌと対向する固定部材２の面には回転軸４に
対して同心状にコイル３が配設されている。
ここで、コイル３に所定の電流を流すと、磁路Ｃを形成
するが、超電導部材１の特有の効果であるマイスナー効
果によって超電導部材１と固定部材２の間には磁気反発
力が働き、その反発力によって、超電導部材１は固定部
材２より所定の浮上量ｄだけの空隙を持つこととなり、
非接触によるスラスト軸受の機能を持つことができる。
するが、超電導部材１の特有の効果であるマイスナー効
果によって超電導部材１と固定部材２の間には磁気反発
力が働き、その反発力によって、超電導部材１は固定部
材２より所定の浮上量ｄだけの空隙を持つこととなり、
非接触によるスラスト軸受の機能を持つことができる。
ここで、コイル３に所定の電流を流したときの浮上量ｄ
と反発力である負荷容量Ｆとの間には、第４図に示すよ
うに浮上量ｄが増大するにつれ、負荷容量Ｆは低下する
特性があり、また、浮上量ｄと軸受剛性にとの間には第
５図に示すように例えば所定の浮上量ｄｏで最大の軸受
剛性Ｋｏとなるような性質がある。たとえば、水容 亘
、岡野 真「超電導反発形磁気軸受」、日本機械学会論
文集（Ｃ４＆ｉ）５２＠４８１号（昭６ｌ−９）２５４
０〜２５４６ページ。
と反発力である負荷容量Ｆとの間には、第４図に示すよ
うに浮上量ｄが増大するにつれ、負荷容量Ｆは低下する
特性があり、また、浮上量ｄと軸受剛性にとの間には第
５図に示すように例えば所定の浮上量ｄｏで最大の軸受
剛性Ｋｏとなるような性質がある。たとえば、水容 亘
、岡野 真「超電導反発形磁気軸受」、日本機械学会論
文集（Ｃ４＆ｉ）５２＠４８１号（昭６ｌ−９）２５４
０〜２５４６ページ。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記のような構成においては、コイル３
に所定の電流を流したときの浮上量ｄは、図３に示すよ
うに負荷容量Ｆと回転部１０の自重が釣り合うところで
一義的に決定されるため、最良の軸受剛性を任意に選択
することはできなかった。たとえば、回転部１０の自重
が軽すぎたり、重すぎたりすると、第３図および第４図
かられかるように、軸受剛性には共に小さくなり、この
状態で回転軸４のスラスト軸方向に外乱ｆｓが加わると
、回転部１０はスラスト方向に大きく変動するという問
題点が諷うた。また、回転軸４のラジアル方向への規制
は固体接触のため、摩擦による負荷が発生するという問
題点があった。
に所定の電流を流したときの浮上量ｄは、図３に示すよ
うに負荷容量Ｆと回転部１０の自重が釣り合うところで
一義的に決定されるため、最良の軸受剛性を任意に選択
することはできなかった。たとえば、回転部１０の自重
が軽すぎたり、重すぎたりすると、第３図および第４図
かられかるように、軸受剛性には共に小さくなり、この
状態で回転軸４のスラスト軸方向に外乱ｆｓが加わると
、回転部１０はスラスト方向に大きく変動するという問
題点が諷うた。また、回転軸４のラジアル方向への規制
は固体接触のため、摩擦による負荷が発生するという問
題点があった。
ｔ、’＋題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の磁気軸受は、回転
軸と、前記回転軸に同心状に固定された円筒あるいは円
柱状の超電導部材と、磁性材料よりなり断面形状がコの
字型で空隙部を有する軸対称構造の固定部材と、前記超
電導部材は前記固定部材の空隙部に位置し、対向する前
記超電導部材の外周面と前記固定部材の内周面間に固定
して配設され半径方向に着磁された円筒状の永久磁石と
、前記超電導部材の両端面および外周面は対向する前記
固定部材の両端面および前記永久磁石の内周面との間に
所定の隙間を備えたものである。
軸と、前記回転軸に同心状に固定された円筒あるいは円
柱状の超電導部材と、磁性材料よりなり断面形状がコの
字型で空隙部を有する軸対称構造の固定部材と、前記超
電導部材は前記固定部材の空隙部に位置し、対向する前
記超電導部材の外周面と前記固定部材の内周面間に固定
して配設され半径方向に着磁された円筒状の永久磁石と
、前記超電導部材の両端面および外周面は対向する前記
固定部材の両端面および前記永久磁石の内周面との間に
所定の隙間を備えたものである。
作用
本発明は上記した構成によって、超電導部材の両端面の
双方および外周面の全周にそれぞれ相対向して負荷容量
を与えることによって、任意で最良の軸受剛性を超電導
部材と固定部材間やあるいは超電導部材と永久磁石間の
空隙によって与えることができる。
双方および外周面の全周にそれぞれ相対向して負荷容量
を与えることによって、任意で最良の軸受剛性を超電導
部材と固定部材間やあるいは超電導部材と永久磁石間の
空隙によって与えることができる。
実施例
以下本発明の一実施例の磁気軸受について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の磁気軸受の半断面図を
示している。
示している。
回転軸４には、この軸と同心状に円柱状の超電導部材１
が固定されており、回転部１０を形成している。固定部
材２は超電導部材１の両端面と所定の空隙をもって対向
関係にある。さらに、超電導部材１の外周面と対向関係
にある固定部材２の面上には、回転軸４の半径方向に着
磁され、回転軸４と同心で円筒状の永久磁石５が配設さ
れている。ここで、超電導部材１の外周面と永久磁石５
の内周面についても所定の空隙をもって対向関係にある
。
が固定されており、回転部１０を形成している。固定部
材２は超電導部材１の両端面と所定の空隙をもって対向
関係にある。さらに、超電導部材１の外周面と対向関係
にある固定部材２の面上には、回転軸４の半径方向に着
磁され、回転軸４と同心で円筒状の永久磁石５が配設さ
れている。ここで、超電導部材１の外周面と永久磁石５
の内周面についても所定の空隙をもって対向関係にある
。
さて、本実施例においては、永久磁石５によって磁路Ｃ
が形成され、超電導部材１の両端面および外周面では、
マイスナー効果によって、負荷容量Ｆが両端面では双方
向、外周面では全周方向に相対向して働くこととなる。
が形成され、超電導部材１の両端面および外周面では、
マイスナー効果によって、負荷容量Ｆが両端面では双方
向、外周面では全周方向に相対向して働くこととなる。
ここで、例えば、超電導部材１の両端面と固定部材間の
空隙をそれぞれほぼ最大の軸受剛性となる距Ｍｄ２、ｄ
３となるようにすれば、スラスト方向への外乱ｆｓが加
わったときの回転部１０のスラスト方向への変動を小さ
くできる。このことば、ラジアル方向への外乱ｆｒが加
わる場合においても、同様の関係が成立することとなり
、外乱に対して位置変動を小さくすることができる。ま
た、云うまでもなく、超電導部材１と固定部材２はスラ
ストおよびラジアルの方向について、非接触の軸受とな
っている。
空隙をそれぞれほぼ最大の軸受剛性となる距Ｍｄ２、ｄ
３となるようにすれば、スラスト方向への外乱ｆｓが加
わったときの回転部１０のスラスト方向への変動を小さ
くできる。このことば、ラジアル方向への外乱ｆｒが加
わる場合においても、同様の関係が成立することとなり
、外乱に対して位置変動を小さくすることができる。ま
た、云うまでもなく、超電導部材１と固定部材２はスラ
ストおよびラジアルの方向について、非接触の軸受とな
っている。
なお、本実施例では超電導部材１を円柱状のものとした
が、第２図に示すような円筒状のものでも良いことは云
うまでもない。
が、第２図に示すような円筒状のものでも良いことは云
うまでもない。
さらに、上記実施例中の超電導部材は、たとえば、いわ
ゆる常温超電導体を用いるか、または、超電導臨界温度
が室温と液体窒素の沸点の間の材料を用いて液体窒素で
冷却するか（図示せず）、もしくは超電導臨界温度が液
体窒素の沸点以下の材料を用いて液体ヘリウムで冷却す
るか（図示せず）をすればよい、常温超電導体の一例と
しては、組成としてストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム
（Ｂａ）、イツトリウム（Ｙ）および銅（Ｃｕ）を夫々
１：１：１：３の比率で含有するセラミック酸化物があ
る。その製造方法の一例としては、出発材料としてＳｒ
ＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｕＯの夫夫の粉体を
所定量混合し、粉砕し、空気中において９２０℃で５時
間焼成する。この焼成・粉砕を３回繰り返し、均質性を
高める。このようにして処理した混合液体を冷間圧縮成
型した後、空気中において１０００℃で５時間焼成し、
徐冷することにより製造する。
ゆる常温超電導体を用いるか、または、超電導臨界温度
が室温と液体窒素の沸点の間の材料を用いて液体窒素で
冷却するか（図示せず）、もしくは超電導臨界温度が液
体窒素の沸点以下の材料を用いて液体ヘリウムで冷却す
るか（図示せず）をすればよい、常温超電導体の一例と
しては、組成としてストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム
（Ｂａ）、イツトリウム（Ｙ）および銅（Ｃｕ）を夫々
１：１：１：３の比率で含有するセラミック酸化物があ
る。その製造方法の一例としては、出発材料としてＳｒ
ＣＯ３、ＢａＣＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｕＯの夫夫の粉体を
所定量混合し、粉砕し、空気中において９２０℃で５時
間焼成する。この焼成・粉砕を３回繰り返し、均質性を
高める。このようにして処理した混合液体を冷間圧縮成
型した後、空気中において１０００℃で５時間焼成し、
徐冷することにより製造する。
発明の効果
以上のように本発明は、回転軸と、前記回転軸に同心状
に固定された円筒あるいは円柱状の超電導部材と、磁性
材料よりなり断面形状がコの字型で空隙部を有する軸対
称構造の固定部材と、前記超電導部材は前記固定部材の
空隙部に位置し、対向する前記超電導部材の外周面と前
記固定部材の内周面間に固定して配設され半径方向に着
磁された円筒状の永久磁石と、前記超電導部材の両端面
および外周面は対向する前記固定部材−の両端面および
前記永久磁石の内周面との間に所定の隙間を設けること
によって、超電導部材の両端面および外周面で発生する
マイスナー効果による磁気反発力を双方向あるいは全周
方向より対向して加えることによって、任意の軸受剛性
を超電導部材と固定部材間、および超電導部材と永久磁
石間の空隙距離によって与えることができるため、外乱
に対して位置変動が少なく、また、非接触の磁気軸受を
提供できる。
に固定された円筒あるいは円柱状の超電導部材と、磁性
材料よりなり断面形状がコの字型で空隙部を有する軸対
称構造の固定部材と、前記超電導部材は前記固定部材の
空隙部に位置し、対向する前記超電導部材の外周面と前
記固定部材の内周面間に固定して配設され半径方向に着
磁された円筒状の永久磁石と、前記超電導部材の両端面
および外周面は対向する前記固定部材−の両端面および
前記永久磁石の内周面との間に所定の隙間を設けること
によって、超電導部材の両端面および外周面で発生する
マイスナー効果による磁気反発力を双方向あるいは全周
方向より対向して加えることによって、任意の軸受剛性
を超電導部材と固定部材間、および超電導部材と永久磁
石間の空隙距離によって与えることができるため、外乱
に対して位置変動が少なく、また、非接触の磁気軸受を
提供できる。
第１図は本発明の第１の実施例の磁気軸受の半断面図、
第２図は本発明の第２の実施例の磁気軸受回転部の半断
面図、第３図は従来の磁気軸受の半断面図、第４図は浮
上量と負荷容量との関係図、第５図は浮上量と軸受剛性
との関係図である。 ｌ・・・・・・超電導部材、２・・・・・・固定部材、
４・・・・・・回転軸、５・・・・・・永久磁石、１０
・・・・・・回転部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名３−］ ４
ル
第２図は本発明の第２の実施例の磁気軸受回転部の半断
面図、第３図は従来の磁気軸受の半断面図、第４図は浮
上量と負荷容量との関係図、第５図は浮上量と軸受剛性
との関係図である。 ｌ・・・・・・超電導部材、２・・・・・・固定部材、
４・・・・・・回転軸、５・・・・・・永久磁石、１０
・・・・・・回転部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名３−］ ４
ル
Claims (1)
- 回転軸と、前記回転軸に同心状に固定された円筒ある
いは円柱状の超電導部材と、磁性材料よりなり断面形状
がコの字型で空隙部を有する軸対称構造の固定部材と、
前記超電導部材は前記固定部材の空隙部に位置し、対向
する前記超電導部材の外周囲と前記固定部材の内周面間
に固定して配設され半径方向に着磁された円筒状の永久
磁石と、前記超電導部材の両端面および外周面は対向す
る前記固定部材の両端面および前記永久磁石の内周面と
の間に所定の隙間を備えたことを特徴とする磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29659287A JPH01141226A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29659287A JPH01141226A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01141226A true JPH01141226A (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=17835539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29659287A Pending JPH01141226A (ja) | 1987-11-25 | 1987-11-25 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01141226A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03229588A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-11 | Sharp Corp | テレビ電話装置 |
-
1987
- 1987-11-25 JP JP29659287A patent/JPH01141226A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03229588A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-11 | Sharp Corp | テレビ電話装置 |
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