JPH0678412A - 超電導磁気支持装置 - Google Patents

超電導磁気支持装置

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JPH0678412A
JPH0678412A JP4225492A JP22549292A JPH0678412A JP H0678412 A JPH0678412 A JP H0678412A JP 4225492 A JP4225492 A JP 4225492A JP 22549292 A JP22549292 A JP 22549292A JP H0678412 A JPH0678412 A JP H0678412A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別の制御を必要とせずに搬送体を磁気力で
安定に浮上させることができ、しかも搬送体に外力が加
わるような場合でも安定に非接触走行させることができ
る超電導磁気支持装置の提供を目的とする。 【構成】 本発明の超電導磁気支持装置100 は、超電導
材料３を備えた支持装置１と、鉄板７を備えた搬送体２
とを有し、超電導材料３の内部に磁束をピン止めさせる
とともに支持装置１の超電導材料３からの磁束を鉄板７
に通過させている。超電導材料３内部にはピン止めされ
た磁束を一定に保持するような電流が誘導されるため、
超電導材料３の外部にはこの誘導電流に起因する磁界が
発生し、支持装置１に作用する電磁吸引力がほぼ一定に
保持される。そして、搬送体２が上下左右に移動した場
合にも浮上力と案内力が復元力として作用するので、搬
送体２を安定に非接触支持できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は搬送車などを磁気力で非
接触支持して走行させる超電導磁気支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】クリーンルームなどの超清浄空間内で使
用される搬送装置には動作中に塵埃を発生しないことが
要求される。したがって、このような雰囲気で使用され
る搬送装置では、搬送車を完全な非接触状態で走行させ
ることが望まれる。搬送車を完全非接触走行させるに
は、何等かの手段で搬送車を搬送路上に浮上させ、この
状態で搬送車に対して完全非接触に推進力を与える必要
がある。
【０００３】搬送車を搬送路上に浮上させる手段にはい
くつかの方式がある。一般的には搬送車を磁気力で浮上
させる方式が採用されている。搬送車を磁気力で浮上さ
せる方式には、高精度な制御を必要とする方式と、制御
を全く必要としない方式とがある。後者は、搬送装置の
設計，製作，保守点検の容易化に寄与する。
【０００４】例えば特開平１−１３３８４０号公報に記
載された搬送装置では、制御を必要とせずに搬送車の磁
気浮上力を実現している。この搬送装置では、搬送車に
液体窒素温度レベル以上の温度で超電導状態になる超電
導体を搭載し、この超電導体のマイスナー効果を利用し
て搬送車を浮上させている。
【０００５】つまり、この搬送装置は、搬送車に搭載さ
れた超電導体と搬送路側に設けられた磁場発生装置との
間に生じる磁気的反発力で搬送車を浮上させている。そ
して、この搬送装置は、搬送路側にコイル列を設け、各
コイルの励磁によって生じた磁極間に超電導体を磁気的
に捕捉し、各コイルの励磁を順次切換えて捕捉位置を移
動させることによって搬送車に推進力を与えるようにし
ている。
【０００６】しかしながら、上述のように構成された搬
送装置では、超電導体のマイスナー効果を利用して搬送
車を浮上、案内しているので、搬送路に添わせて搬送車
を走行させるための大きな案内力を得ることが困難であ
る。このため、搬送車に遠心力等の外力が加わったとき
には、搬送車が搬送路から外れやすく、走行の安定性に
欠ける問題があった。また、搬送路側から与えられる浮
上用の磁場の幅より超電導体の幅が大きいときには、磁
気的案内力を搬送車に与えることができない。このた
め、搬送車の設計の自由度に欠けるなどの問題があっ
た。また、積荷等によって搬送車の重心に偏りが生じた
場合には、所定の浮上姿勢を保つことが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来は、
超電導体のマイスナー効果を利用して搬送車を浮上、案
内していたので、搬送車の設計の自由度に欠け、また、
積荷等によって搬送車の重心に偏りが生じた場合には、
所定の浮上姿勢を保つことが困難であった。
【０００８】そこで本発明は、特別の制御を必要とせず
に搬送車を磁気力で安定に浮上させることができ、しか
も搬送車に外力が加わるような場合でも搬送車を安定に
非接触走行させることができ、もって応用性に優れた超
電導磁気支持装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の超電導磁気支持装置は、超電導材料を備え
た支持装置と、磁性材料を備えた搬送体とを有し、前記
超電導材料内部に磁束を通過させるとともに前記支持装
置の前記超電導材料からの磁束を前記磁性材料に通過さ
せ、前記搬送体を前記支持装置に対して非接触に支持可
能としたことを特徴とするものである。
【００１０】また、超電導材料を備えた搬送体と、磁性
材料を備えた支持装置とを有し、前記超電導材料内部に
磁束を通過させるとともに前記搬送体の前記超電導材料
からの磁束を前記磁性材料に通過させ、前記搬送体を前
記支持装置に対して非接触に支持可能としたことを特徴
とするものである。
【００１１】
【作用】本発明では、超電導材料内部を通過する所定の
磁束が超電導材料内部でピン止めされるため、搬送体に
取付けられた強磁性材料と支持装置間のギャップ長が増
減して永久磁石に起因する磁界が変化しても、超電導材
料内部でピン止めされた磁束は常に一定に保持される。
【００１２】この時、超電導材料内部にはピン止めされ
た磁束を一定に保持するような電流が誘導されるため、
超電導材料の外部にはこの誘導電流に起因する磁界が発
生する。
【００１３】そして、ギャップ長が減少する場合には、
誘導電流に起因する磁界が永久磁石に起因する磁界を弱
めるように作用するため、超電導材料と強磁性材料との
間の磁束の強さはほぼ一定となる。また、ギャップ長が
増加する場合にも同様に、誘導電流に起因する磁界が永
久磁石に起因する磁界を強めるように作用するため、超
電導材料と強磁性材料との間の磁束の強さはほぼ一定と
なる。
【００１４】支持装置に作用する電磁吸引力は、浮上力
と案内力とに分解されるが、超電導材料と強磁性材料と
の間の磁束の強さはほぼ一定なため、浮上力と案内力は
超電導材料と強磁性材料との間の磁束の傾きに応じて変
化する。したがって、超電導材料にピン止めされる磁束
の傾きと強磁性材料との位置関係を適当に設定すれば、
搬送体が下方に移動すれば浮上力が増加し、搬送体が上
方に移動すれば浮上力が減少するので、搬送体を上下方
向に安定に浮上させることができる。また、搬送体が左
右に移動した場合にも案内力が復元力として作用するの
で、搬送体を安定に案内することができる。
【００１５】このようなことから、多数のセンサなどを
用いた特別の制御を必要とせずに搬送体を磁気力で安定
に浮上させることができ、しかも搬送体に外力が加わる
ような場合でも搬送体を安定に非接触走行させることが
できる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【００１７】図１および図２は、本発明の一実施例に係
わる超電導磁気支持装置の概略構成を示すものであり、
図１は装置の斜視図、図２は搬送方向と直角方向に切断
した搬送体および搬送路の断面図である。
【００１８】本実施例に係る超電導磁気支持装置100
は、搬送路側を形成する支持装置１と、この磁気浮上装
置１により完全非接触の状態で下方に支持される搬送体
２とから構成されている。
【００１９】支持装置１は、内部に超電導材料３を固定
したステンレス製の真空二重容器４を備え、鉄心５を介
して永久磁石６に固定されている。なお、ここでは超電
導材料３として高温超電導材料を利用し、また真空二重
容器４内には液体窒素を充填できるように構成されてい
る。
【００２０】一方、搬送体２は磁性体である鉄板７およ
びこの鉄板７に接続する荷台８とを備え、鉄板７と真空
二重容器４とが所定のギャップを保ちながら対向する関
係になっている。
【００２１】このような構成の超電導磁気支持装置100
は、支持装置１をクリーンルーム内などの搬送空間に障
害物を避けるようにして敷設され、搬送物を搭載した搬
送体２を目的の場所まで移動するものである。
【００２２】ここで図３を参照して、本装置により浮上
力および案内力を得るための手順とその原理について説
明する。なお、本実施例は搬送体２を装置下方に非接触
支持するものであるが、このような構造についても、
「浮上」という語句を用いて説明を行う。
【００２３】超電導材料３が超電導状態に相転移してい
ないときには、支持装置１の永久磁石６が発生する主磁
束は、図３(a) に示すように、超電導材料３の内部を所
定の傾きをもって通過している。この状態で容器４に液
体窒素Ｎ2 を充填すると、超電導材料３が冷却されて超
電導状態に相転移し、超電導材料３の内部を通過する部
分の磁束が図３(b) の太線のようにそのまま捕捉され
る。このように超電導材料内に相転移時の磁束が捕捉さ
れる性質は、一般に「ピン止め効果(Flux Pinning Effe
ct) 」と呼ばれている。超電導材料３としてはピン止め
効果の高いイットリウム系酸化物超電導材料などを選択
することが好ましい。
【００２４】このように超電導材料３に磁束がピン止め
されると、磁界内に磁性体が入り込んで磁界の状態が変
化し、それによって容器４外の磁束の様子が変化したと
しても、ピン止めされた磁束は常に一定の状態に保持さ
れることになる。
【００２５】そして、超電導材料３内部にはピン止めさ
れた磁束を一定に保持するような電流が誘導されるた
め、超電導材料３の外部にはこの誘導電流に起因する磁
界が発生する。つまり、上記のように構成された超電導
磁気支持装置100 によれば、搬送体２に作用する電磁吸
引力（浮上力と案内力との総和）は鉄板７と容器４との
ギャップ長が所定の範囲内にあるときは、常にほぼ一定
に保たれることになる。
【００２６】今、図３(b) のように磁束がピン止めされ
た超電導材料３に図３(c) のように鉄板７に近付ける
と、空気中を通過している磁束は透磁率の高い鉄板７内
を通過しようとするために磁界の状態が変化する。ここ
で、上述のように超電導材料３内の磁束はピン止めされ
て保持されているので、誘導電流に起因する磁界が永久
磁石６に起因する磁界を弱めるように作用する。したが
って、鉄板７と超電導材料３との隙間に形成されている
磁束は、その強さは変わらずに傾き（磁束の経路）が変
化する。そして、支持装置１の下部両端に、この磁束の
傾きに応じて搬送体２に対する案内力と浮上力が作用す
る。
【００２７】支持装置１の超電導材料３と鉄板７との距
離が、図３(d) のようにさらに近付くと、図３(b) の状
態に比べて磁束の傾きがより水平に近付く。このように
磁束の傾き変化すると、図３(b) の状態に比べて鉄板７
に対する案内力が増加する一方、浮上力が減少する。つ
まり、支持装置１と鉄板７とのギャップ長が長くなれば
浮上力は増加し、ギャップ長が短くなれば浮上力は減少
する。
【００２８】したがって、搬送体２が安定して浮上する
ための搬送体２の重量は、支持装置１と鉄板７が接触し
ているときの浮上力よりも大きく、かつ所定のギャップ
長を介して対向しているときの浮上力よりも小さく設定
する必要がある。
【００２９】一方、図３(e) のように支持装置１に対し
て搬送体２が右側に移動した場合には、鉄板７の上部右
端で磁束の傾きが減少し、左端で傾きが増加する。ま
た、図３(f) のように支持装置１に対して搬送体２が左
側に移動した場合には、鉄板７の上部左端で磁束の傾き
が減少し、右端で傾きが増加する。このため、搬送体２
が左右どちらに移動した場合にも鉄板７には左右の磁束
を均一にする復元力が作用し、搬送体２は常に安定に浮
上することができる。
【００３０】図４乃至図６は、本発明の超電導磁気支持
装置の具体的な実施例を示すものであり、図４は装置の
斜視図、図５は搬送方向と直角方向に切断した搬送面お
よび搬送路の断面図、図６は搬送方向に切断した搬送面
および搬送路の断面図である。なお、以下の各実施例に
おいては既述の実施例で説明した構成要素には同一の符
号を付し、重複した説明を省略する。
【００３１】図４において11は例えばクリーンルーム内
などに敷設された軌道枠であり、断面が逆Ｌ字状に形成
されている。この軌道枠11の上部壁下面には支持装置１
が、そして上部壁上面には電源（図示せず）に接続され
た液化器13がそれぞれ複数台配設されている。
【００３２】これら支持装置１は、ボルト14および台座
15を用いて軌道枠11に取り付けられている。また、図５
に示すように、それぞれの液化器13は、支持装置１の容
器４に２本の断熱パイプ16,17 で接続されている。容器
４内で気化した液体窒素はパイプ16を通って液化器13に
導かれ、液化器13で液化された後、パイプ17を介して再
び容器４内に戻るようになっている。
【００３３】さらに、支持装置１の下側には、支持装置
１に沿って走行自在となるように搬送体２が配置されて
おり、その下方の床部上面には、支持装置１に沿って所
定の距離を隔ててリニア誘導電動機の固定子18が配置さ
れている。
【００３４】搬送体２は、箱形状をなす非磁性の荷台８
と、その上面に支持装置１と対向するように固定された
平板状の鉄板７とを有している。この荷台８の上面およ
び下面の各四隅には、超電導材料３の超電導性喪失時な
どにおいて搬送体２を床面および支持装置１の容器４下
面に接触させ、搬送体２を上下方向に支持するための８
つの車輪19がそれぞれ取り付けられている。なお、荷台
８は前述したリニア誘導電動機の構成要素である２次導
体板を兼ねており、装置の稼働時（搬送時）において
は、固定子18との間に僅かのギャップが形成されるよう
に配置されている。続いて、このように構成された本実
施例の動作について説明する。
【００３５】装置が停止状態にある時、搬送体２は軌道
を形成する支持装置１より外され、軌道外に存在する。
装置を稼働させるためには、まず液化器13を動作させ
る。すると断熱パイプ17を介して容器４内に液体窒素が
充填され、超電導材料３は超電導状態へと相転移する。
そして永久磁石６の作る磁束が超電導材料３内部にピン
止めされる。
【００３６】磁束がピン止めされると、超電導材料３の
下面近傍では電磁吸引力が常にほぼ一定に保たれるよう
になる。そのため、搬送体２を磁場内に配置すると、搬
送体２に作用する電磁吸引力、つまり案内力と浮上力と
の総和が一定になるように完全非接触支持される。搬送
体２は、電磁吸引力によって浮上量および左右の移動量
の変化に対して復元力を発生する。
【００３７】今、搬送体２がリニア誘導電動機の固定子
18の真上にあるとする。この固定子18を付勢すると荷台
８が固定子18から電磁力を受けるので、搬送体２は磁気
浮上状態のまま支持装置１に沿って移動し始める。搬送
体２が空気抵抗等の影響で完全に静止するまでの間に別
の固定子18が配置されているので、搬送体２は再度付勢
されて支持装置１に沿った移動を持続することができ
る。この移動は目的とする地点まで継続される。このよ
うにして、搬送体２を非接触状態で安定に目的地点まで
移動させることができる。
【００３８】なお、搬送体２は被搬送物を積載した状態
でも移動することができるように、搬送体２の総重量
は、支持装置１と鉄板７が接触しているときの浮上力よ
りも大きく、かつ所定のギャップ長を介して対向してい
るときの浮上力よりも小さくなる範囲内で設定される。
また支持装置１の配置間隔は、搬送体２の総重量を安定
して支持できる程度の電磁力が作用する範囲内で設定さ
れる。以下、本発明の他の実施例を順次説明する。
【００３９】図７は、鉄板７の上下に支持装置１を対向
配置させ、鉄板７そのものを浮上搬送体とした超電導磁
気支持装置110 を示すものである。このような構成とす
ると、鉄板７の上下左右方向から電磁吸引力が作用する
ので、鉄板７の浮上安定性が大きく向上する。また、こ
のような構成にすれば無重力下の状況であっても物体を
搬送することが可能となる。
【００４０】なお、この実施例では楕円形状の断面を持
つ鉄板７を採用しているが、このようにすると磁束が鉄
板表面に対してほぼ直角に侵入する関係になるので、電
磁吸引力をより効率的に利用することができる。もちろ
ん、鉄板７の断面形状はこれに限らず任意に決定するこ
とができる。
【００４１】また、図８や図９に示すように支持装置１
を横向きに配置して搬送体２を非接触支持するように超
電導磁気支持装置120,130 を構成することも可能とな
る。このような構成によれば、搬送物に作用する案内力
と浮上力とが上述の実施例とは逆の関係になるので、装
置の設計の自由度を増加させることができる。
【００４２】なお、図９に示す超電導磁気支持装置130
では、鉄板７の両側上下に永久磁石６の磁極が搬送方向
とほぼ平行になるように、計４つの支持装置１を用いて
鉄板７を非接触支持している。この場合には、図８に示
す超電導磁気支持装置120 に比べて上下方向にさらに大
きな案内力を得ることができるので、より重い荷物を搬
送することができるようになる。
【００４３】図10は、浮上体である鉄板７の搬送方向に
長い平板状超電導材料を内蔵する容器４を用意し、容器
４の上部両側にほぼ同じ長さの鉄心５を固定し、左右の
鉄心５間に複数の永久磁石６を配置して支持装置１を構
成した超電導磁気支持装置140 である。このような構造
にすると、超電導材料３が平板状なので隙間がなく、鉄
板７に作用する電磁力が搬送方向にほぼ一定となるの
で、鉄板７が移動する際の鉄板７の上下振動を極力抑制
したいような場合に大変有利となる。
【００４４】図11に示す超電導磁気支持装置150 は、搬
送方向に対して永久磁石６の磁極の方向がほぼ直角にな
るように配置し、永久磁石６の両極に鉄心５を固着さ
せ、鉄心５の先端両側に平板状の超電導材料３を２枚配
置したものであり、これら全てを容器４に収納して支持
装置１を構成し、搬送経路に並設して軌道としたもので
ある。また、超電導材料３を挾んで対向する２枚の鉄板
７をコ字状の荷台８の内側両壁面に固定して搬送体２と
している。
【００４５】一方、図12に示す超電導磁気支持装置160
は、搬送方向に対してほぼ平行に配置された永久磁石６
の両極に鉄心５を固着させ、鉄心５の先端両側に平板状
の超電導材料３を２枚配置したものであり、これら全て
を図11のものと同様に容器（図示せず）に収納して支持
装置１を構成し、搬送経路に並設して軌道としたもので
ある。また、２枚の超電導材料３を挾んで対向する２枚
の鉄板７をコ字状の荷台８の内側両壁面に固定して搬送
体２としている。このように構成された超電導磁気支持
装置150,160 にあっては、図８，図９に示された実施例
と同様の効果を奏する。
【００４６】なお、本発明の超電導磁気支持装置は、主
要構成要素である永久磁石および鉄板（磁性材料）の位
置関係は上述の各実施例に限定されるものではなく、図
13に示すような様々な形態を含むものである。なお、図
13は超電導磁気支持装置を搬送方向と直角方向に切断し
た搬送面および搬送路を示す断面図である。
【００４７】図13(a) は、２枚の鉄板７の内側上部に対
向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ平行に
なるように軌道枠11上に支持装置を配置したもの、図13
(b)は、２枚の鉄板７の外側上部に対向する永久磁石６
の磁極の方向が搬送方向とほぼ平行になるように支持装
置を配置したもの、図13(c) は、２枚の鉄板７の内側上
方に対向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ
平行になるように支持装置を配置したもの、図13(d)
は、２枚の鉄板７の外側上方に対向する永久磁石６の磁
極の方向が搬送方向とほぼ平行になるように支持装置を
配置したもの、図13(e) は、２枚の鉄板７の内側下部お
よび上部に対向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向
とほぼ平行になるように軌道枠11に支持装置を配置した
もの、図13(f) は、２枚の鉄板７の外側下部および上部
に対向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ平
行になるように軌道枠11に支持装置を配置したもの、図
13(g) は、２枚の鉄板７の内側に対向する永久磁石６の
磁極の方向が搬送方向とほぼ直角になるように軌道枠11
に支持装置を配置したもの、図13(h) は、２枚の鉄板７
の外側に対向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向と
ほぼ直角になるように軌道枠11に支持装置を配置したも
のである。
【００４８】上述の各実施例では搬送体側に磁性材料で
ある鉄板を、そして支持装置側に超電導材料を備えた構
造のものを示した。しかし本発明の超電導磁気支持装置
は搬送体側に超電導材料を、そして支持装置側に鉄板を
備えた構造であっても構わない。以下、このような構造
の超電導磁気支持装置について図面を参照して説明す
る。
【００４９】図14および図15は、超電導磁気支持装置20
0 の概略構成を示すものであり、図14は装置の斜視図、
図15は搬送方向と直角方向に切断した搬送面および搬送
路の断面図である。
【００５０】本実施例に係る超電導磁気支持装置200
は、搬送路側を形成する鉄板７と、この鉄板に対して完
全非接触の状態で下方に支持される搬送体22とから構成
されている。
【００５１】搬送体22は、内部に超電導材料３を固定し
たステンレス製の真空二重容器４を備え、鉄心５を介し
て永久磁石６に固定されている。なお、ここでは超電導
材料３として高温超電導材料を利用し、また真空二重容
器４内には液体窒素を充填できるように構成されてい
る。また、搬送体22には荷台８が固定されている。一
方、鉄板７側は支持装置21を構成しており、鉄板７と真
空二重容器４とが所定のギャップを保ちながら対向する
関係になっている。
【００５２】このような構成の超電導磁気支持装置200
は、鉄板７をクリーンルーム内などの搬送空間に障害物
を避けるようにして敷設され、搬送物を保持した搬送体
22を目的の場所まで移動するものである。そして図４乃
至図６に示したものと同様の原理によって搬送体22を浮
上搬送することが可能となる。
【００５３】図16乃至図18は、超電導磁気支持装置の具
体的な実施例を示すものであり、図16は装置の斜視図、
図17は搬送方向と直角方向に切断した搬送面および搬送
路の断面図、図18は搬送方向に切断した搬送面および搬
送路の断面図である。
【００５４】図16において11は例えばクリーンルーム内
などに敷設された軌道枠であり、断面が逆Ｕ字状に形成
されている。この軌道枠11の上部壁下面にはレールとし
ての鉄板７が平行に２本敷設されており、軌道枠11の側
壁内面にそれぞれ断面がコ字状の非常用ガイド23が互い
の開放側を対向させて２本敷設されている。鉄板７の下
側には、搬送体22が鉄板７に沿って走行可能に配置され
ている。また、軌道枠11の上部壁下面で鉄板７の間の部
分には、鉄板７に沿って所定の距離を隔ててリニア誘導
電動機の固定子18が配置されている。鉄板７のクリーン
ルーム内などへの敷設作業を容易化するため分割構造と
なっている。各鉄板７の継ぎ目部分Ａには所定の接合処
理が施されている。
【００５５】次に搬送体22の構成について説明する。す
なわち、鉄板７の下面と対向するように平板状の基台24
が配置されている。この基台24は、搬送方向に並設配置
された２枚の分割板25と、この分割板25を同搬送方向と
直交する面内で回転可能に連結する連結機構26とで構成
されている。この基台24の上面四隅には、支持装置１
（ここでは搬送体22の一部となっている。）がそれぞれ
搭載されている。これら支持装置１は、ボルト27および
台座28を用いて基台24に取り付けられている。
【００５６】また、分割板25の下面には、連結部材29を
介して搬送物の収容のための２つの荷台８がそれぞれ取
り付けられている。そして、これら荷台８には、４つの
支持装置１に液体窒素を自動供給するための液化器13と
この液化器13に電力を供給するための電源12がそれぞれ
２つずつ計４つずつ搭載されている。それぞれの液化器
13は、支持装置１の容器４に２本の断熱パイプ16,17 で
接続されいる。容器４内で気化した液体窒素はパイプ16
を通って液化器13に導かれ、液化器13で液化された後、
パイプ17を介して再び容器４内に戻るようになってい
る。
【００５７】また、基台24の下面四隅には、超電導材料
３の超電導性喪失時などにおいて非常用ガイド23の上下
壁内面に接触して搬送体22を上下方向に支持するための
４つの車輪19a と、非常用ガイド23の側壁内面に接触し
て搬送体22を左右方向に支持するための４つの車輪19b
とがそれぞれ取り付けられている。
【００５８】なお、基台24は前述したリニア誘導電動機
の構成要素である２次導体板を兼ねており、装置の稼働
時（搬送時）においては、固定子18との間に僅かのギャ
ップが形成されるように配置されている。続いて、この
ように構成され本実施例の動作について説明する。
【００５９】装置が停止状態にある時、搬送体22は図示
しない軌道端部より外され、軌道外に存在する。装置を
稼働させるためには、液化器13を動作させる。すると容
器４内に液体窒素が充填され、超電導材料３は超電導状
態へと相転移する。そして永久磁石６の作る磁束が超電
導材料３内部にピン止めされる。
【００６０】磁束がピン止めされると、超電導材料３の
上面近傍では電磁吸引力が常にほぼ一定に保たれるよう
になる。そのため、搬送体22を磁場内に配置すると、搬
送体22に作用する電磁吸引力、つまり案内力と浮上力と
の総和が一定になるように完全非接触支持される。搬送
体22は、電磁吸引力によって浮上量および左右の移動量
の変化に対して復元力を発生する。
【００６１】今、搬送体22がリニア誘導電動機の固定子
18の真下にあるとする。この固定子18を付勢すると基台
24が固定子18から電磁力を受けるので、搬送体22は磁気
浮上状態のまま鉄板７に沿って移動し始める。搬送体22
が空気抵抗等の影響で完全に静止するまでの間に別の固
定子18が配置されているので、搬送体22は再度付勢され
て鉄板７に沿った移動を持続することができる。この移
動は目的とする地点まで継続される。
【００６２】もし、搬送途中で継ぎ目部分Ａの段差等の
影響で搬送体22に振動が生じた場合には、超電導材料３
と鉄板７の間にある磁束が非磁性高導電性の材料で作ら
れた容器４の上部を貫いて変動するため、容器４上部に
渦電流が発生して搬送体22の振動エネルギーが消費さ
れ、振動は速やかに減少する。かくして、搬送体22を非
接触状態で安定に目的地点まで移動させることができ
る。
【００６３】図19に示す超電導磁気支持装置210 は、搬
送方向に対して永久磁石６の磁極の方向がほぼ直角にな
るように配置し、永久磁石６の両極に鉄心５を固着さ
せ、鉄心５の先端両側に平板状の超電導材料３を２枚配
置したものであり、これら全てを容器４に収納して搬送
体22を構成したものである。そして、軌道を形成する２
枚の鉄板７に超電導材料３が対向する状態に搬送体22を
設置している。
【００６４】一方、図20に示す超電導磁気支持装置220
は、搬送方向に対してほぼ平行に配置された永久磁石６
の両極に鉄心５を固着させ、鉄心５の先端両側に平板状
の超電導材料３を２枚配置したものであり、これら全て
を図19のものと同様に容器（図示せず）に収納して搬送
体22を構成したものである。そして、軌道を形成する２
枚の鉄板７に超電導材料３が対向する状態に搬送体22を
設置している。このように構成された超電導磁気支持装
置210,220 にあっては、図８，図９あるいは図11，図12
に示された実施例と同様の効果を奏する。
【００６５】さらに本実施例では、回転可能に連結され
た分割板25で構成される基台24の四隅に支持装置１が配
置されているが、これは、搬送体の構造や支持装置の使
用個数を何等限定するものでない。図21は、２つの支持
装置１を用いて搬送体22を構成した超電導磁気支持装置
230 、図22は、６つの支持装置１を永久磁石６の磁極の
方向が搬送方向とほぼ平行になるように鉄板７の両端下
方に配置して搬送体22を構成した超電導磁気支持装置24
0 である。
【００６６】なお図22では基台24が平板で構成されてい
るが、図23で示す装置平面図のように、分割板25が互い
に回転可能となるように複数の分割板25および連結機構
26を設けてもよい。このような分割構造は、鉄板７の平
面精度が悪い場合に有効である。つまり、通常は搬送時
には各支持装置１が互いに独立に上下するため、図23の
ように構成すればそれぞれの吊下げ重量に応じたギャッ
プ長を確保することができるようになり、支持装置１に
作用する電磁吸引力と吊下げ重量の釣り合いが安定とな
る浮上ギャップ長の範囲を最大限に利用することができ
る。もちろん、支持装置１を全て独立に上下動できるよ
うに構成してもよい。
【００６７】なお、搬送体側に超電導材料を、そして支
持装置側に鉄板を備えた構造の場合であっても、主要構
成要素である永久磁石および鉄板（磁性材料）の位置関
係は上述の各実施例に限定されるものではなく、図24に
示すような様々な形態を含むものである。なお、図24は
超電導磁気支持装置を搬送方向と直角方向に切断した搬
送面および搬送路を示す断面図である。
【００６８】図24(a) は、２枚の鉄板７の内側下部に対
向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ平行に
なるように搬送体22上に支持装置を配置したもの、図24
(b)は、２枚の鉄板７の外側下部に対向する永久磁石６
の磁極の方向が搬送方向とほぼ平行になるように搬送体
22上に支持装置を配置したもの、図24(c) は、２枚の鉄
板７の内側下方に対向する永久磁石６の磁極の方向が搬
送方向とほぼ平行になるように搬送体22上に支持装置を
配置したもの、図24(d) は、２枚の鉄板７の外側下方に
対向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ平行
になるように搬送体22上に支持装置を配置したもの、図
24(e) は、２枚の鉄板７の内側下部および上部に対向す
る永久磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ平行になる
ように搬送体22上に支持装置を配置したもの、図24(f)
は、２枚の鉄板７の外側下部および上部に対向する永久
磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ平行になるように
搬送体22上に支持装置を配置したもの、図24(g) は、２
枚の鉄板７の内側に対向する永久磁石６の磁極の方向が
搬送方向とほぼ直角になるように搬送体22上に支持装置
を配置したもの、図24(h) は、２枚の鉄板７の外側に対
向する永久磁石６の磁極の方向が搬送方向とほぼ直角に
なるように搬送体22上に支持装置を配置したものであ
る。
【００６９】また、容器４内に固定される超電導材料３
は、永久磁石６の両端に位置する鉄心５下方または上方
に配置される必要はなく、超電導材料３内に永久磁石６
からの磁束が通過するように配置されていればよい。例
えば図25にも示すように、超電導材料３、鉄心５および
永久磁石６を全て容器４に収納して支持装置１を構成し
てもよい。なお、ここでは超電導材料３は円柱形状をな
しているが、形状は任意に決定することができる。
【００７０】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではない。たとえば、上記実施例では、支持装
置で平板状の鉄板（磁性材料）を浮上させているものが
あるが、これは、支持装置と鉄板の位置関係および鉄板
の断面形状を何等限定するものではない。例えば磁性材
料である鉄を円柱状に形成して超電導磁気軸受を製作す
ることも可能である。
【００７１】また、上記各実施例では、超電導材料に鉄
心や永久磁石が組み合わされて支持装置が形成されてい
るが、これは、鉄心や永久磁石の使用を何等限定するも
のでなく、超電導材料に所定の磁束がピン止めされてい
れば、鉄心や永久磁石は使用しなくても何等差し支えな
い。このように本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変更して実施することができる。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の超電導磁気
支持装置によれば、多数のセンサなどを用いた特別の制
御を必要とせずに搬送体を磁気力で安定に浮上させるこ
とができ、しかも搬送体に外力が加わるような場合でも
搬送体を安定に非接触走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の超電導磁気支持装置の概略斜視図。
【図２】 図１の装置を搬送方向と直角方向に切断した
際の搬送面および搬送路の断面図。
【図３】 本発明により浮上力および案内力を得るため
の手順とその原理についての説明図。
【図４】 本発明の超電導磁気支持装置の具体例を示す
斜視図。
【図５】 図４の装置を搬送方向と直角方向に切断した
搬送面および搬送路の断面図。
【図６】 図４の装置を搬送方向に切断した搬送面およ
び搬送路の断面図。
【図７】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例を
示す斜視図。
【図８】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例を
示す斜視図。
【図９】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例を
示す斜視図。
【図１０】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図１１】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図１２】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図１３】 本発明の超電導磁気支持装置の各種変形例
を示す搬送面および搬送路の断面図。
【図１４】 本発明の超電導磁気支持装置の概略斜視
図。
【図１５】 図14の装置を搬送方向と直角方向に切断し
た際の搬送面および搬送路の断面図。
【図１６】 本発明の超電導磁気支持装置の具体例を示
す斜視図。
【図１７】 図16の装置を搬送方向と直角方向に切断し
た搬送面および搬送路の断面図。
【図１８】 図16の装置を搬送方向に切断した搬送面お
よび搬送路の断面図。
【図１９】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図２０】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図２１】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図２２】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す斜視図。
【図２３】 本発明の超電導磁気支持装置の他の実施例
を示す平面図。
【図２４】 本発明の超電導磁気支持装置の各種変形例
を示す搬送面および搬送路の断面図。
【図２５】 支持装置の他の実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
１,21 …支持装置 ２,22 …搬送体 ３…超電導材料 ４…容器 ５…鉄心 ６…永久磁石 ７…鉄板（磁性材料） ８…荷台 11…軌道枠 12…電源 13…液化器 14,27 …ボルト 15,28 …台座 16,17 …断熱パイプ 18…リニア誘導電動機の固定子 19…車輪 23…非常用ガイド 24…基台 25…分割板 26…連結機構 100,110,120,130,140,150,160,200,210,220,230,240 …
超電導磁気支持装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】超電導材料を備えた支持装置と、 磁性材料を備えた搬送体とを有し、 前記超電導材料内部に磁束を通過させるとともに前記支
    持装置の前記超電導材料からの磁束を前記磁性材料に通
    過させ、前記搬送体を前記支持装置に対して非接触に支
    持可能としたことを特徴とする超電導磁気支持装置。
  2. 【請求項２】超電導材料を備えた搬送体と、 磁性材料を備えた支持装置とを有し、 前記超電導材料内部に磁束を通過させるとともに前記搬
    送体の前記超電導材料からの磁束を前記磁性材料に通過
    させ、前記搬送体を前記支持装置に対して非接触に支持
    可能としたことを特徴とする超電導磁気支持装置。
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