JPH06165478A - 超電導回転機 - Google Patents
超電導回転機Info
- Publication number
- JPH06165478A JPH06165478A JP33504392A JP33504392A JPH06165478A JP H06165478 A JPH06165478 A JP H06165478A JP 33504392 A JP33504392 A JP 33504392A JP 33504392 A JP33504392 A JP 33504392A JP H06165478 A JPH06165478 A JP H06165478A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- permanent magnets
- coil
- annular plates
- oxide superconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導回転機の回転損失を極限まで低減す
る。 【構成】 超電導コイルを有する超電導回転機を、径方
向に極性が異なる永久磁石からなる第１部材および酸化
物超電導体からなる第２部材からなり、回転子と固定子
との互いに対向する軸線方向端面同士に設けられる軸受
と、該軸受並びに前記超電導コイルの周囲を冷却する冷
却手段とを有するものとする。
る。 【構成】 超電導コイルを有する超電導回転機を、径方
向に極性が異なる永久磁石からなる第１部材および酸化
物超電導体からなる第２部材からなり、回転子と固定子
との互いに対向する軸線方向端面同士に設けられる軸受
と、該軸受並びに前記超電導コイルの周囲を冷却する冷
却手段とを有するものとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導コイルを有する
超電導回転機に関するものである。
超電導回転機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液体ヘリウムで極低温に冷却することに
よって超電導状態に導かれる超電導コイルを用いた超電
導発電機が特公昭５４−３１１６２号公報などに開示さ
れている。
よって超電導状態に導かれる超電導コイルを用いた超電
導発電機が特公昭５４−３１１６２号公報などに開示さ
れている。
【０００３】従来、この種の電気回転機の回転子の軸受
は、ラビリンスシールを用いて強制潤滑を行ったり、あ
るいは静圧フローティング軸受を用いたりしてその回転
抵抗を極力低減しようとしている。
は、ラビリンスシールを用いて強制潤滑を行ったり、あ
るいは静圧フローティング軸受を用いたりしてその回転
抵抗を極力低減しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者に於て
は、オイルシールが非接触式なのでグリス封入式に比し
て格段に小さな回転抵抗を実現し得るものの、軸受自体
は固定部分と回転部分とがボールやニードルを介して接
触しているため、その抵抗による機械的損失を低減する
ことはできない。また後者に於ては、装置構成が複雑化
しがちである上に軸受寸法が大型化しがちである。
は、オイルシールが非接触式なのでグリス封入式に比し
て格段に小さな回転抵抗を実現し得るものの、軸受自体
は固定部分と回転部分とがボールやニードルを介して接
触しているため、その抵抗による機械的損失を低減する
ことはできない。また後者に於ては、装置構成が複雑化
しがちである上に軸受寸法が大型化しがちである。
【０００５】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、回
転損失を極限まで低減し得るように構成された超電導回
転機を提供することにある。
解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、回
転損失を極限まで低減し得るように構成された超電導回
転機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、超電導コイルを有する超電導回転機を、径
方向に極性が異なる永久磁石からなる第１部材および酸
化物超電導体からなる第２部材からなり、回転子と固定
子との互いに対向する軸線方向端面同士に設けられる軸
受と、該軸受並びに前記超電導コイルの周囲を冷却する
冷却手段とを有するものとすることによって達成され
る。
明によれば、超電導コイルを有する超電導回転機を、径
方向に極性が異なる永久磁石からなる第１部材および酸
化物超電導体からなる第２部材からなり、回転子と固定
子との互いに対向する軸線方向端面同士に設けられる軸
受と、該軸受並びに前記超電導コイルの周囲を冷却する
冷却手段とを有するものとすることによって達成され
る。
【０００７】
【作用】このような構成によれば、軸受の周囲に冷媒を
導入すると酸化物超電導体が超電導状態になり、対向す
る永久磁石との間に反発力が生じて回転子が浮上する。
ここで酸化物超電導体に分散した不純物によるピン止め
効果により、磁力線に対して回転軌道が規定されるの
で、非接触で浮動的な回転子支持が実現する。
導入すると酸化物超電導体が超電導状態になり、対向す
る永久磁石との間に反発力が生じて回転子が浮上する。
ここで酸化物超電導体に分散した不純物によるピン止め
効果により、磁力線に対して回転軌道が規定されるの
で、非接触で浮動的な回転子支持が実現する。
【０００８】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【０００９】図１は、本発明に基づき構成された超電導
発電機の模式的な構造図である。この発電機に於ける回
転子１の軸２は、クラッチ装置３を介してエンジンなど
の原動機（図示せず）に連結されている。そして回転子
１の軸２には、例えば（Ｂｉ，Ｐｂ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3
Ｏ10+yなどの酸化物超電導体からなるコイル４が装着さ
れている。
発電機の模式的な構造図である。この発電機に於ける回
転子１の軸２は、クラッチ装置３を介してエンジンなど
の原動機（図示せず）に連結されている。そして回転子
１の軸２には、例えば（Ｂｉ，Ｐｂ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3
Ｏ10+yなどの酸化物超電導体からなるコイル４が装着さ
れている。
【００１０】回転子１は、銅材などの熱伝導率の高い材
質で形成された固定ケーシング５内にその全体が受容さ
れている。
質で形成された固定ケーシング５内にその全体が受容さ
れている。
【００１１】固定ケーシング５の内面には、回転子１の
外周面と対向して複数の永久磁石６が固着されている。
また、回転子１の軸線方向両端面には、径方向に極性が
異なる円環状の永久磁石７が固着されている。そして固
定ケーシング５に於ける軸線方向両端壁の内面には、回
転子１に設けられた永久磁石７と対向するように、例え
ば（Ｂｉ，Ｐｂ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+y＋Ｃａ2Ｐｂ
Ｏ4などの酸化物超電導体にて形成された円環板８が固
定されている。
外周面と対向して複数の永久磁石６が固着されている。
また、回転子１の軸線方向両端面には、径方向に極性が
異なる円環状の永久磁石７が固着されている。そして固
定ケーシング５に於ける軸線方向両端壁の内面には、回
転子１に設けられた永久磁石７と対向するように、例え
ば（Ｂｉ，Ｐｂ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10+y＋Ｃａ2Ｐｂ
Ｏ4などの酸化物超電導体にて形成された円環板８が固
定されている。
【００１２】ケーシング５の全体は、ステンレス材で形
成された二重構造の容器体９にて密封されている。この
容器体９は、その中間の空隙１０を例えば高真空にする
などして、高い断熱性が付与されている。
成された二重構造の容器体９にて密封されている。この
容器体９は、その中間の空隙１０を例えば高真空にする
などして、高い断熱性が付与されている。
【００１３】固定ケーシング５と容器体９との間の空間
１１には、別途設けられた冷凍機（図示せず）から液体
窒素が供給され、ケーシング５の全体を冷却し得るよう
になっている。なお、原動機に連結された駆動軸１２に
於けるケーシング５と容器体９との間の部分には、ポン
プ用のフィンを有するロータ１３が設けられており、原
動機を駆動すると冷媒が容器体９内に吸入されるように
なっている。
１１には、別途設けられた冷凍機（図示せず）から液体
窒素が供給され、ケーシング５の全体を冷却し得るよう
になっている。なお、原動機に連結された駆動軸１２に
於けるケーシング５と容器体９との間の部分には、ポン
プ用のフィンを有するロータ１３が設けられており、原
動機を駆動すると冷媒が容器体９内に吸入されるように
なっている。
【００１４】固定ケーシング５内には、冷媒としてヘリ
ウムガスが密封され、酸化物超電導体からなるコイル４
並びに円環板８が、極低温に冷却されるようになってい
る。
ウムガスが密封され、酸化物超電導体からなるコイル４
並びに円環板８が、極低温に冷却されるようになってい
る。
【００１５】次に本発明装置の作動要領について説明す
る。
る。
【００１６】液体窒素並びにヘリウムガスからなる冷媒
にてコイル４並びに円環板８が冷却されると、これらは
超電導状態となる。これにより、回転子１の永久磁石７
と円環板８との間に反発力が生じ、固定ケーシング５の
両端壁間で回転子１が浮動状態となる。ここで酸化物超
電導体内に分散する不純物によって磁力線がピン止めさ
れるので（ピン止め効果・図２参照）、永久磁石７と円
環板８との間には径方向についての位置規制力が働き、
両者は周方向にのみ自由に相対移動可能となる。また、
回転子１は完全に非接触状態となるので、回転抵抗が極
めて小さくなる。
にてコイル４並びに円環板８が冷却されると、これらは
超電導状態となる。これにより、回転子１の永久磁石７
と円環板８との間に反発力が生じ、固定ケーシング５の
両端壁間で回転子１が浮動状態となる。ここで酸化物超
電導体内に分散する不純物によって磁力線がピン止めさ
れるので（ピン止め効果・図２参照）、永久磁石７と円
環板８との間には径方向についての位置規制力が働き、
両者は周方向にのみ自由に相対移動可能となる。また、
回転子１は完全に非接触状態となるので、回転抵抗が極
めて小さくなる。
【００１７】この状態で原動機を運転すると、超電導状
態にあるコイル４は電気抵抗が０になり、原動機回転速
度に比例した出力にて高効率で発電される。この時のコ
イル４に誘起された電流は、軸２に組み込まれた接触式
電極１４を介して取り出される。
態にあるコイル４は電気抵抗が０になり、原動機回転速
度に比例した出力にて高効率で発電される。この時のコ
イル４に誘起された電流は、軸２に組み込まれた接触式
電極１４を介して取り出される。
【００１８】原動機が最大速度に到達した段階でクラッ
チ３を切ると、回転子１はヘリウムガスの抵抗しか受け
ないので、慣性により等速回転運動を続ける。特にコイ
ル４が酸化物超電導体で形成されているために内部発熱
などの損失が殆ど皆無であることから、極めて小さなト
ルクで電力が得られる。従って、回転子１と原動機との
回転速度差に応じてクラッチ３を間欠的に断続すること
で十分に発電されるので、経済的な発電が行える。
チ３を切ると、回転子１はヘリウムガスの抵抗しか受け
ないので、慣性により等速回転運動を続ける。特にコイ
ル４が酸化物超電導体で形成されているために内部発熱
などの損失が殆ど皆無であることから、極めて小さなト
ルクで電力が得られる。従って、回転子１と原動機との
回転速度差に応じてクラッチ３を間欠的に断続すること
で十分に発電されるので、経済的な発電が行える。
【００１９】上記実施例は、回転子１側にコイル４を設
けた形式について説明したが、これは図３に示したよう
に、コイル４をケーシング５の内面に固定した固定子と
し、軸２に固定した永久磁石６を回転子とする形式であ
っても全く同様に実施し得る。そしてこの場合には、固
定子としてのコイル４の軸線方向両端面に酸化物超電導
体からなる円環板８を固着し、軸２に円板状の永久磁石
７を固着するようにすれば良い。
けた形式について説明したが、これは図３に示したよう
に、コイル４をケーシング５の内面に固定した固定子と
し、軸２に固定した永久磁石６を回転子とする形式であ
っても全く同様に実施し得る。そしてこの場合には、固
定子としてのコイル４の軸線方向両端面に酸化物超電導
体からなる円環板８を固着し、軸２に円板状の永久磁石
７を固着するようにすれば良い。
【００２０】
【発明の効果】このように本発明によれば、回転抵抗を
殆ど無視し得るように回転子を支持することが可能とな
る。従って、発電効率を高めるうえに多大な効果を奏す
ることができる。
殆ど無視し得るように回転子を支持することが可能とな
る。従って、発電効率を高めるうえに多大な効果を奏す
ることができる。
【図１】本発明に基づく発電機の構成を示す模式的な断
面図。
面図。
【図２】磁力線によるピン止め効果の模式図。
【図３】本発明の別の実施例を示す模式的な断面図。
１ 回転子 ２ 軸 ３ クラッチ装置 ４ コイル ５ 固定ケーシング ６ 永久磁石 ７ 永久磁石 ８ 円環板 ９ 容器体 １０ 空隙 １１ 空間 １２ 駆動軸 １３ ロータ １４ 接触式電極
Claims (1)
- 【請求項１】 超電導コイルを有する超電導回転機であ
って、 径方向に極性が異なる永久磁石からなる第１部材および
酸化物超電導体からなる第２部材からなり、回転子と固
定子との互いに対向する軸線方向端面同士に設けられる
軸受と、 該軸受並びに前記超電導コイルの周囲を冷却する冷却手
段とを有することを特徴とする超電導回転機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33504392A JPH06165478A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 超電導回転機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33504392A JPH06165478A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 超電導回転機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06165478A true JPH06165478A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18284112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33504392A Pending JPH06165478A (ja) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | 超電導回転機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06165478A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997034361A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-18 | Gutt Hans Joachim | Mehrfachnutzung von hochtemperatur-supraleitern in elektrischen maschinen |
| WO2001089060A1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Reliance Electric Technologies, Llc | Hybrid superconducting motor/generator |
| WO2002031371A1 (de) * | 2000-10-09 | 2002-04-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung mit rotor und magnetlager zur berührungslosen lagerung des rotors |
| KR20050075110A (ko) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | 박근배 | 초전도 발전기 |
| JP2011067006A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導回転電機 |
| CN111140510A (zh) * | 2019-02-22 | 2020-05-12 | 西安交通大学 | 一种用于输送低温液体的自真空绝热泵 |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP33504392A patent/JPH06165478A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997034361A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-18 | Gutt Hans Joachim | Mehrfachnutzung von hochtemperatur-supraleitern in elektrischen maschinen |
| WO2001089060A1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Reliance Electric Technologies, Llc | Hybrid superconducting motor/generator |
| US6441521B1 (en) * | 2000-05-12 | 2002-08-27 | Reliance Electric Technologies, Llc | Hybrid superconducting motor/generator |
| WO2002031371A1 (de) * | 2000-10-09 | 2002-04-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung mit rotor und magnetlager zur berührungslosen lagerung des rotors |
| US6777841B2 (en) * | 2000-10-09 | 2004-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Device comprising a rotor and a magnetic suspension bearing for the contactless bearing of the rotor |
| KR20050075110A (ko) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | 박근배 | 초전도 발전기 |
| JP2011067006A (ja) * | 2009-09-17 | 2011-03-31 | Aisin Seiki Co Ltd | 超電導回転電機 |
| CN111140510A (zh) * | 2019-02-22 | 2020-05-12 | 西安交通大学 | 一种用于输送低温液体的自真空绝热泵 |
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