JPH01222675A - Superconducting motor - Google Patents

Superconducting motor

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JPH01222675A
JPH01222675A JP4764188A JP4764188A JPH01222675A JP H01222675 A JPH01222675 A JP H01222675A JP 4764188 A JP4764188 A JP 4764188A JP 4764188 A JP4764188 A JP 4764188A JP H01222675 A JPH01222675 A JP H01222675A
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JP
Japan
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rotor
rotating body
stator
magnetic field
motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4764188A
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Japanese (ja)
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Masatake Akaike
正剛 赤池
Fumio Kishi
岸 文夫
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH01222675A publication Critical patent/JPH01222675A/en
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Abstract

PURPOSE:To simplify the structure of a motor by holding a rotary force and a position in slicing and radial directions by means of Meissner effect of a superconductor in a magnetic field of magnetic field generating means. CONSTITUTION:A superconducting motor has a rotary shaft 1 as a load shaft, and a rotor 2 mounted thereon. The rotor 2 is composed of a disclike nonmagnetic element 3 and a plurality of blades 4 made of a platelike superconductor bent at its center. Upper and lower stators 5-6 are disposed coaxially with the rotor 2 with respect to the shaft 1 and in a state to hold the rotor 2. The stators 5-6 are made of disclike nonmagnetic elements 5A-6A and permanent magnets 5B-6B. Thus, the lines of magnetic force generated from the magnets 5B-6B form a line-of-magnetic force distributions 5D-6D by means of Meissner effect of the blades 4 made of superconductor. As a result, the rotor 2 can be rotated.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は超伝導モータに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application fields] The present invention relates to superconducting motors.

[従来の技術] 従来の一般的なモータ、例えば単極モータは、磁場中に
おかれた回転子導体にブラシを介して直流電流を流すこ
とによって生ずるトルクを利用するものである。また、
ブラシレスモータにおいては、回転子としての永久磁石
と固定子としての電機子導体に流れる電流との間の作用
によってトルクを得ており、この電機子に流す電流は電
子回路によって制御される。
[Prior Art] Conventional common motors, such as unipolar motors, utilize torque generated by passing a direct current through brushes through a rotor conductor placed in a magnetic field. Also,
In a brushless motor, torque is obtained by the interaction between a permanent magnet as a rotor and a current flowing in an armature conductor as a stator, and the current flowing in the armature is controlled by an electronic circuit.

[発明が解決しようとする課題] ところが、上記モータにおいては、回転子導体にブラシ
を介して電流を流す等の理由によって、回転子が機械的
に接触しなから回転し、その結果、摩擦等によるエネル
ギー損失は免れるものではなく、また、千−夕の駆動中
には、回転子や′准様子に常に電力を供給しなければな
らない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above motor, due to reasons such as passing current through the rotor conductors through brushes, the rotor rotates without mechanical contact, resulting in friction, etc. Energy loss due to this cannot be avoided, and electric power must always be supplied to the rotor and other parts while the motor is running.

一方、回転子を回転させるトルクとして磁気の反発力を
利用するものがるが、この点において、最近の酸化物高
温超伝導体の出現は、超伝導体におけるマイスナー効果
の利用を容易にしつつある。
On the other hand, there are some that use magnetic repulsion as torque to rotate the rotor, and in this regard, the recent appearance of oxide high-temperature superconductors is making it easier to utilize the Meissner effect in superconductors. .

マイスナー効果を利用したモータの例として、例えば三
洋電機■によるモータが、日本経済新聞に記載されてい
る。このモータは超伝導体が磁石と反発する性質、すな
わちマイスナー効果を利用するものであり、直径6cm
の樹脂製リングにセラミックス系超伝導材料製の円板1
6枚を羽根を設けて構成される。このモータを液体窒素
に半分たけ浸し、超伝導状態にして永久磁石をあてると
羽根車が回転し、この回転数は1分間に最高20〜30
回転程度になる。
As an example of a motor that utilizes the Meissner effect, a motor manufactured by Sanyo Electric, for example, is described in the Nihon Keizai Shimbun. This motor utilizes the property of superconductors repelling magnets, that is, the Meissner effect, and has a diameter of 6 cm.
Disc 1 made of ceramic superconducting material in a resin ring
It consists of six blades. When this motor is half-immersed in liquid nitrogen, brought to a superconducting state, and a permanent magnet is applied, the impeller rotates, at a maximum of 20 to 30 revolutions per minute.
It will be about rotation.

本発明は、超伝導体におけるマイスナー効果を利用する
観点においてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、モータの回転にかかる機械的な接触の介在を極力
排し、構造が簡潔であり、さらにマイスナー効果の効率
的利用を図った超伝導モータを提供することにある。
The present invention was made from the viewpoint of utilizing the Meissner effect in superconductors, and its purpose is to eliminate as much as possible the intervention of mechanical contact involved in the rotation of the motor, and to have a simple structure. Another object of the present invention is to provide a superconducting motor that makes efficient use of the Meissner effect.

[課題を解決するための手段] そのために本発明では、所定の角度を有して設けられた
2つの面と、面の側部に設けられる側端板とからなる超
伝導体の羽根を回転軸の周囲に複数個設けてなる回転体
と、回転体の複数個の羽根の各々が有する2つの面の一
方の面に対向可能な磁場発生手段を、複数個有する第1
固定子および前記2つの面の他方の面に対向可能な第2
固定子とを具え、第1固定子と第2固定子とによって回
転体を挟む構成としたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] To achieve this, in the present invention, a superconductor blade consisting of two surfaces provided at a predetermined angle and a side end plate provided on the sides of the surfaces is rotated. A first device comprising a plurality of rotating bodies provided around an axis, and a plurality of magnetic field generating means capable of facing one of two surfaces of each of the plurality of blades of the rotating body.
a second surface that can face the stator and the other of the two surfaces;
A stator is provided, and the rotating body is sandwiched between the first stator and the second stator.

[作 用] 以上の構成によれば、磁場発生手段の発生する磁場中の
超伝導体におけるマイスナー効果によって、回転体は固
定子から相対的に力を受け、この力により回転体の回転
、スラスト方向およびラジアル方向での位置保持が可能
となる。
[Function] According to the above configuration, the rotating body receives a relative force from the stator due to the Meissner effect in the superconductor in the magnetic field generated by the magnetic field generating means, and this force causes rotation and thrust of the rotating body. It is possible to maintain the position in both the direction and the radial direction.

[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す超伝導モータの分解斜
視図である。図において、1は負荷軸となる回転軸、2
は回転軸1に取付けられた回転体であり、回転体2は、
円板状の例えばA℃、エポキシ樹脂等の非磁性体3およ
び非磁性体3の周縁部において埋め込まれ、中央で折曲
がった板状をなし、かつ超伝導体からなる複数の羽根4
により形成される。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a superconducting motor showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is the rotation axis which is the load axis, 2
is a rotating body attached to the rotating shaft 1, and the rotating body 2 is
A disc-shaped non-magnetic material 3 made of epoxy resin, for example, and a plurality of blades 4 embedded in the periphery of the non-magnetic material 3 and bent in the center and made of a superconductor.
formed by

5および6は各々上固定子および下固定子であり、回転
軸1に関して回転体2と同軸に、かつ回転体2を上固定
子5と下固定子6とによって挟み込む状態で配置される
。上固定子5および下固定子6は、それぞれ円板状の非
磁性体5八および6Aと、非磁性体5Aおよび6Aに各
々埋込まれ、直方体をなす永久磁石5Bおよび6Bとな
らなる。また、上固定子5および下固定子6には回転軸
1を通すための孔5Cおよび6Cが設けられる。
Reference numerals 5 and 6 denote an upper stator and a lower stator, respectively, which are arranged coaxially with the rotating body 2 with respect to the rotating shaft 1 and with the rotating body 2 sandwiched between the upper stator 5 and the lower stator 6. The upper stator 5 and the lower stator 6 are respectively embedded in disc-shaped non-magnetic bodies 58 and 6A and non-magnetic bodies 5A and 6A, respectively, and become rectangular parallelepiped permanent magnets 5B and 6B. Additionally, holes 5C and 6C are provided in the upper stator 5 and the lower stator 6 for passing the rotating shaft 1 therethrough.

上述した構成に基づく超伝導モータの動作について第2
図および第3図を参照して説明する。
The second section regarding the operation of the superconducting motor based on the above-mentioned configuration.
This will be explained with reference to the figures and FIG.

第2図は第1図におけるC矢視図の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the view along arrow C in FIG. 1.

同図に示すように、永久磁石5Bまたは6Bの発生する
磁力線は、超伝導体からなる羽根4におけるマイスナー
効果によって羽根4の内部には侵入できず、図中5Dま
たは6Dで示す磁力線分布を形成する。この結果、羽根
4は永久磁石5Bまたは6Bから相対的に反発力を受け
る。これら反発力の、回転体2の円周における接線方向
成分、すなわち図中TおよびT′で示される力は回転体
2を回転させるためのモーメントを構成する。これによ
り回転体2は回転を行なうことが可能となる。
As shown in the figure, the magnetic lines of force generated by the permanent magnets 5B or 6B cannot enter the inside of the blade 4 due to the Meissner effect in the blade 4 made of a superconductor, and form a magnetic field line distribution indicated by 5D or 6D in the figure. do. As a result, the blade 4 receives a relatively repulsive force from the permanent magnet 5B or 6B. The tangential components of these repulsive forces on the circumference of the rotating body 2, ie, the forces indicated by T and T' in the figure, constitute a moment for rotating the rotating body 2. This allows the rotating body 2 to rotate.

また、上記反発力の回転軸方向(スラスト方向)成分、
すなわち図中SおよびS′で示される力は、永久磁石5
Bおよび6Bの発生する磁場の強さを適切に定めれば回
転体2の軸方向位置を固定子5および6に非接触で保持
する作用を行なう。すなわち、この位置を乱す何れかの
外力か作用し、回転体2が固定子5および6に相対して
その位置を変化させようとした場合、従って磁力線分布
が変化しようとしたとき、その変化によって変化を打ち
消そうとする力が作用する。
In addition, the rotation axis direction (thrust direction) component of the above repulsive force,
That is, the forces indicated by S and S' in the figure are
If the strength of the magnetic fields generated by B and 6B is appropriately determined, the axial position of the rotating body 2 can be maintained without contacting the stators 5 and 6. In other words, if some external force that disturbs this position acts and the rotating body 2 tries to change its position relative to the stators 5 and 6, and therefore the magnetic field line distribution tries to change, the change causes Forces act to counteract change.

上述した磁力線分布によって生ずる力の軸方向成分、S
およびS′で示す力の作用によって軸方向の軸受作用か
可能となる。
The axial component of the force generated by the above-mentioned magnetic field line distribution, S
An axial bearing action is possible due to the action of forces denoted by and S'.

また、第2図に示す磁力線分布5Dまたは6Dによって
ラジアル方向の軸受作用がなされることを第3図を参照
して説明する。
Further, it will be explained with reference to FIG. 3 that the magnetic field line distribution 5D or 6D shown in FIG. 2 provides a bearing action in the radial direction.

第3図は羽根4における磁力線分布を示すものである。FIG. 3 shows the magnetic field line distribution in the blade 4.

羽根4の形状は第1図〜第3図に示すように、矩形の板
を中央て折曲げ、その側面に側端板を配置した構成とな
っている。従って、永久磁石5Bまたは6Bが発生する
磁力線はマイスナー効果によって側端板の部分て侵入で
鮒す、第3図(八)に示すような磁力線分布8を得る。
As shown in FIGS. 1 to 3, the shape of the blade 4 is such that a rectangular plate is bent at the center and side end plates are arranged on the sides thereof. Therefore, the magnetic lines of force generated by the permanent magnets 5B or 6B penetrate into the side end plates due to the Meissner effect, resulting in a magnetic line of force distribution 8 as shown in FIG. 3 (8).

この磁力線分布8によって図中fおよびf′て示す力が
作用する。
Forces indicated by f and f' in the figure act due to this magnetic force line distribution 8.

回転体2が固定子5および6に相対してラジアル方向の
位置を保持しているとき、fおよびf′平衡(f=f’
)しているが、何らかの外力によって位置を変えようと
するとfおよびf′の平衡がくずれるが、上述したのと
同様の理由で平衡状態に戻ろうとする力が作用する。こ
れにより、ラジアル方向の軸受作用が可能となる。
When the rotating body 2 maintains its radial position relative to the stators 5 and 6, f and f' equilibrium (f=f'
), but if an attempt is made to change the position by some external force, the equilibrium of f and f' will be disrupted, but for the same reason as mentioned above, a force acts to return to the equilibrium state. This allows a radial bearing action.

なお、上側で示した超伝導モータの起動は、例えば最初
は回転体2と固定子5および6とを離隔した状態に置き
、何らかの機械的手段によって近接させて行き、所定の
位置に固定子5および6を固定するようにすれば、この
動作によって回転体2は回転を始める。あるいは、永久
磁石の代わりに電磁石を用いれば、通常のようにモータ
の組立て後に電磁石を励磁すれば回転体2は回転を始め
る。
Note that to start the superconducting motor shown above, for example, first the rotating body 2 and the stators 5 and 6 are placed in a separated state, and then brought close to each other by some mechanical means, and then the stator 5 is placed in a predetermined position. If and 6 are fixed, the rotating body 2 starts rotating by this operation. Alternatively, if an electromagnet is used instead of a permanent magnet, the rotating body 2 will start rotating by energizing the electromagnet after assembling the motor as usual.

以上から明らかなように、固定子と回転体が機械的に非
接触で回転することができ、機械的摩擦による様々な弊
害、例えは摩耗1発熱、雑音等が防止でき、簡潔な構造
のモータが得られる。
As is clear from the above, the stator and rotating body can rotate without mechanical contact, and various adverse effects caused by mechanical friction, such as abrasion 1 heat generation and noise, can be prevented, and the motor has a simple structure. is obtained.

また、磁場発生手段として永久磁石を用いれば、半永久
的な回転か可能である。
Furthermore, if a permanent magnet is used as the magnetic field generating means, semi-permanent rotation is possible.

なお、第2図で示した永久磁石5Bおよび6Bの配置は
、必ずしも互いに同じ位置にある必要はなく、互いに位
置を異ならせた配置でもよい。
Note that the permanent magnets 5B and 6B shown in FIG. 2 do not necessarily have to be located at the same position, but may be located at different positions.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁場
発生手段の発生ずる磁場中の超伝導体におけるマイスナ
ー効果によって、回転体は固定子から相対的に力を受け
、この力により回転体の回転、スラスト方向およびラジ
アル方向での位置保持が可能となる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, the rotating body receives a relative force from the stator due to the Meissner effect in the superconductor in the magnetic field generated by the magnetic field generating means, This force makes it possible to rotate the rotating body and maintain its position in the thrust direction and radial direction.

この結果、回転体と固定子との機械的な接触を排した軸
受作用が可能となり、構造が簡潔で摩擦の無い円滑な回
転を行ない得る超伝導モータが可能となった。
As a result, a bearing action that eliminates mechanical contact between the rotating body and the stator has become possible, and a superconducting motor with a simple structure and smooth rotation without friction has become possible.

また、回転による摩擦が無いことによって、摩耗、熱発
生、雑音等が防止できるようになった。
Additionally, since there is no friction due to rotation, wear, heat generation, noise, etc. can be prevented.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す超伝導モータの分解斜
視図、 第2図は第1図に招けるC矢視の部分拡大を示す側面図
、 第3図(八)および(B)は第1図および第2図に示し
た羽根の、それぞれ上面図および正面図である。 1・・・回転軸、 2・・・回転体、 3.5八、6八・・・非磁性体、 4・・・羽根、 5・・・上固定子、 6・・・下固定子、 5B、6B・・・永久磁石、 5C:、6G・・・孔、 5D、IiD、8・・・磁力線分布。 O 区             区
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is an exploded perspective view of a superconducting motor showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a side view showing a partially enlarged view taken from arrow C in Fig. 1, and Fig. 3 Figures (8) and (B) are a top view and a front view, respectively, of the blades shown in Figures 1 and 2. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Rotating shaft, 2...Rotating body, 3.58, 68...Nonmagnetic material, 4...Blade, 5...Upper stator, 6...Lower stator, 5B, 6B... Permanent magnet, 5C:, 6G... Hole, 5D, IiD, 8... Magnetic field line distribution. O Ward Ward

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)所定の角度を有して設けられた2つの面と、該面の
側部に設けられる側端板とからなる超伝導体の羽根を回
転軸の周囲に複数個設けてなる回転体と、 該回転体の複数個の羽根の各々が有する前記2つの面の
一方の面に対向可能な磁場発生手段を複数個有する第1
固定子および前記2つの面の他方の面に対向可能な第2
固定子と を具え、前記第1固定子と前記第2固定子とによって前
記回転体を挟む構成としたことを特徴とする超伝導モー
タ。
[Claims] 1) A plurality of superconducting blades around a rotating shaft, each consisting of two surfaces provided at a predetermined angle and side end plates provided on the sides of the surfaces. a rotating body provided with a plurality of magnetic field generating means capable of facing one of the two surfaces of each of the plurality of blades of the rotating body;
a second surface that can face the stator and the other of the two surfaces;
A superconducting motor comprising: a stator; the rotating body is sandwiched between the first stator and the second stator.
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