JPH0797051A - 超伝導磁気浮上搬送装置 - Google Patents

超伝導磁気浮上搬送装置

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JPH0797051A
JPH0797051A JP5264374A JP26437493A JPH0797051A JP H0797051 A JPH0797051 A JP H0797051A JP 5264374 A JP5264374 A JP 5264374A JP 26437493 A JP26437493 A JP 26437493A JP H0797051 A JPH0797051 A JP H0797051A
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Yoichi Kanemitsu
陽一 金光
Yuji Shirao
祐司 白尾
Kazuki Sato
一樹 佐藤
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  • Non-Mechanical Conveyors (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高価なコストの永久磁石を用いることなく、
また浮上装置と水平方向の駆動装置とが一体的に構成さ
れたコンパクトな構造の超伝導磁気浮上搬送装置を提供
する。 【構成】 超伝導材料を搬送台6に設置し、移動磁場を
電磁石で発生させて該搬送台6を非接触で浮上移動する
超伝導磁気浮上搬送装置において、搬送路に設けられた
強磁性体のベース11と、該強磁性体のベース11上に
長手方向に多数配列された強磁性体のU字形磁極を有す
る電磁石と、該磁極は長手方向に三相交流のU,V,W
相の順となるようにそれぞれ独立に配線されたコイル1
5を備え、前記U字形磁極のU,V,W各相のNまたは
S極同士を接続するように橋渡し磁極16を前記U字形
磁極の先端の磁極面に取付けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超伝導磁気浮上搬送装置
に係り、特に超伝導材料を搬送台に設置し、移動磁場を
搬送路側の電磁石で発生させて、搬送台を非接触で浮上
走行させる超伝導磁気浮上搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気浮上搬送装置は、搬送路に沿って配
列された永久磁石または電磁石の磁気力により、搬送台
を浮上せしめ、リニアモータ等により非接触で駆動する
ことにより、搬送台を非接触で搬送路に沿って移動させ
ることのできる装置である。搬送台が、搬送路に沿って
非接触で移動することができるから、発塵という問題が
発生することなく、また潤滑に油を使う必要がないた
め、特に高清浄度の要求される半導体製造等の分野にそ
の応用が検討されている。
【0003】図9は、従来の超伝導磁気浮上搬送装置の
一例を示す説明図である。搬送台6の搬送路であるレー
ル1には、永久磁石2が敷きつめられており、搬送台6
には超伝導材料のバルク材7が備えられている。超伝導
材料のバルク材7のピン止め効果及びマイスナー効果に
より、搬送台6は永久磁石2の磁束の存在により永久磁
石2上に一定の磁束がバルク材7を貫通するように浮上
した状態で保持される。
【0004】搬送台6を搬送路に沿って走行させるため
には、水平方向の駆動力が必要である。設置床3には、
搬送路のレール1の下面にリニアモータ4がレール1に
沿って列設されている。リニアモータ4に三相交流電流
を印加すると水平方向に移動磁場を形成することができ
る。搬送台は、超伝導材料のバルク材7により、移動磁
場にピン止めされ、水平方向に駆動され走行する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る従
来の超伝導搬送装置では、レールに永久磁石を敷きつめ
るため、永久磁石のコストが高くなる。また、永久磁石
のコストを低減するために安価なフェライト系の磁石を
用いた場合には、磁気浮上させるための磁束密度が足り
なくなるという問題を生じる。また、係る従来の超伝導
磁気浮上搬送装置では、磁気浮上した搬送台を水平方向
に走行させるためのリニアモータのような駆動装置が別
に必要となる。
【0006】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑み為
されたもので、高価なコストの永久磁石を用いることな
く、また浮上装置と水平方向の駆動装置とが一体的に構
成されたコンパクトな構造の超伝導磁気浮上搬送装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の超伝導磁気浮上
搬送装置は、超伝導材料を搬送台に設置し、移動磁場を
電磁石で発生させて該搬送台を非接触で浮上移動する超
伝導磁気浮上搬送装置において、搬送路に設けられた強
磁性体のベースと、該強磁性体のベース上に長手方向に
多数配列された強磁性体のU字形磁極を有する電磁石
と、該磁極は長手方向に三相交流のU,V,W相の順と
なるようにそれぞれ独立に配線されたコイルを備え、前
記U字形磁極のU,V,W各相のNまたはS極同士を接
続するように橋渡し磁極を前記U字形磁極の先端の磁極
面に取付けたことを特徴とする。
【0008】
【作用】U字形の磁極をレールの長手方向に列設して、
順番に三相交流のUVW相の順となるようにそれぞれ独
立に磁極コイルに配線して、隣合う磁極コイルに120
°位相の異なる交流電流と直流電流を重畳して流すこと
ができるようにしたものである。従って、直流電流と交
流電流の重畳した磁極コイルの電流により、移動磁場を
発生し、搬送台に設置された超電導材のマイスナー効果
及びピン止め効果により搬送台を浮上させ、搬送台を走
行させることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の第1乃至第3実施例を添付図
1乃至図8を参照しながら説明する。
【0010】図1は、本発明の第1実施例の超伝導磁気
浮上搬送装置の要部断面図である。搬送路のレール1上
には、強磁性体のベース11が配設されている。ベース
11には、U字形の磁極がレールの長手方向に多数配列
されている。U字型磁極の両極は、搬送路に対して直角
方向(案内方向)に配置されている。U字形の磁極14
には、それぞれコイル15が巻回されている。コイル1
5は、順番に三相交流のUVW相の順となるようにそれ
ぞれ独立に配線されている。U字形の磁極の磁極面に
は、U,V,W各相のNまたはS極どうしをつなぐよう
に橋渡し磁極16が磁極先端に取付けられている。
【0011】搬送台6に設置された超電導バルク材7
は、磁極の例えばU相から次のU相までを1ピッチとし
て、1ピッチの幅に一致する間隔に設置されている。ま
た、バルク材7の幅はU字形磁極の両極ピッチ(間隔)
に一致した幅で設置されている。
【0012】各磁極のコイル15には、図示していない
が直流と交流の重畳された電流を磁極コイルに与えるこ
とのできる電源装置を備えている。さらに、コイルに電
流を供給する電源装置に与える、直流と交流の重畳信号
を発生し、その振幅を任意に可変できる信号発生装置を
備えている。従って、図示しない信号発生装置によれ
ば、任意の大きさの直流電流、及び任意の振幅、周波数
の三相交流電流をU,V,Wの各相のコイル15に供給
することができる。磁極14U,14V,14Wの各コ
イル15に供給される三相交流の各相の電流はそれぞれ
120°の位相差を持ち、それぞれは独立した信号であ
り、各相毎に独立した電源装置に接続されている。
【0013】固定側の橋渡し磁極16と浮上走行する搬
送台6との間には非磁性の材料でできた隔壁18により
隔てられている。隔壁18は、例えばアルミ、ステンレ
ス等の材質で構成されており、隔壁18で搬送路から隔
てられた例えば高真空等の高度の清浄度空間内を搬送台
6が走行できるようになっている。
【0014】次にこの超伝導磁気浮上搬送装置の動作に
ついて説明する。図2に示すように、U字形の磁極でバ
ルク材7を貫通する磁束φを作ることによってバルク材
7はマイスナー効果及びピン止め効果により浮上した位
置でピン止めされる。バルク材7は、ピン止めした磁束
密度を補足し続けるために、移動磁場の中でピン止め磁
束密度の位置に移動する。図3に示すようなバルク材7
が位置aにある時に、太線で示す磁束密度の移動磁場α
が発生していた場合を考える。磁束密度がcの強さでピ
ン止めした場合に、バルク材7はxの位置にある。ここ
で、移動磁場が細線βの位置に移動したならば、位置a
の磁束密度はyに下がることになる。ところがピン止め
の磁束密度cの磁束密度を補足し続けようとするバルク
材7は、zの位置に移動することになる。よって、バル
ク材7はaからa′に移動する。同一の搬送台に、バル
ク材7A及び7Bが収納されていれば、搬送台は水平を
保って移動することができる。
【0015】また、電源装置の回路構造を簡単にするた
め、通常はピン止め磁束密度cの値より移動磁場の磁束
密度の片振幅を小さくする。また図示するような磁極1
4の先端部に設けられた橋渡し磁極16を設けることに
よって、各相の磁極間、即ち各相のコイルが配置された
スペース部分の磁束密度の低下を防ぐことができ、滑ら
かな移動磁場を作ることができる。同様に、ベース磁極
11も滑らかな移動磁場の形成に有用であると考えられ
る。
【0016】従来の技術に示すようなリニアモータの構
成では、移動磁場を作ることはできるが、静止浮上位置
を保つための直流磁場を作ることは不可能である。本実
施例のように、磁極に巻回したコイルに直流と交流の重
畳電流を供給することによって搬送台を鉛直方向に浮上
させ、且つ水平方向に駆動走行させることができる。ま
た、電源装置に与える直流と交流の信号を発生しその振
幅を任意に可変できる信号発生装置を備えることから、
直流電流の大きさにより、搬送台の鉛直方向浮上位置を
任意に調整することができる。また交流電流の振幅及び
周波数を任意に可変できることから、搬送台のレールに
沿った走行速度を任意に調整することができる。
【0017】図4は、本発明の第2実施例の超電導磁気
浮上搬送装置の要部断面図である。本実施例では、搬送
路のレール1側と搬送台6側の上下関係が、第1実施例
と逆になっている。即ち、搬送台が、上部にある磁極の
磁気力により吊り下げられ、移動磁界に従って走行す
る。バルク材7と電磁石の磁極14との位置関係は、上
下逆であっても超電導材料のピン止め効果(いわゆるフ
ィッシング効果)によれば、上部の磁極が下部の搬送台
を吊り下げて走行させることを可能にする。
【0018】図5は、本発明の第3実施例の超電導磁気
浮上搬送装置の要部断面図である。本実施例において
は、搬送台6に固定された超電導材料のバルク材7は、
磁極の例えばU相から次のU相迄の1ピッチの間隔で搬
送台に固定されている。従って、搬送台に固定されたバ
ルク材7は、例えばU相の移動磁界にすべてピン止めさ
れて、搬送台6を移動させる。
【0019】図6は、本発明の第4実施例の超伝導磁気
浮上搬送装置の要部断面図である。本実施例において
は、搬送台6に固定された超伝導材料のバルク材7は、
磁極の例えばU相から次のU相までの1ピッチの1/2
ピッチに搬送台に固定されている。このように、バルク
材を搬送台上に配置することにより、搬送台6は、従来
の1ピッチ間の180°空間的に位相のずれた処で鉛直
方向の浮上力及び水平方向の駆動力をピン止め効果によ
り受けることになる。したがって、搬送台の浮上保持力
及び水平方向への走行駆動力を安定強化することができ
る。
【0020】図7及び図8は、本発明の第5実施例の超
伝導磁気浮上搬送装置の要部断面図である。本実施例に
おいては、搬送台に設置されたバルク材7には、それぞ
れ橋渡しバックアイアン19が備えられている。このよ
うに、橋渡しバックアイアンを設置することによって、
バルク材を通過する磁束が安定し、ピン止め力が増し
て、浮上力及び水平方向の駆動力が増加する。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、レー
ル上に多数のU字型の磁極を配列し、隣合う磁極コイル
に120°ずつ位相の異なる交流電流と直流電流を重畳
して印加できるように構成したものである。したがっ
て、搬送台の浮上と水平方向の走行駆動を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の超伝導磁気浮上搬送装置
の搬送方向に沿った要部断面図。
【図2】本発明の第1実施例の超伝導磁気浮上搬送装置
の案内方向に沿った要部断面図。
【図3】図1に示す超伝導磁気浮上搬送装置の動作を説
明する要部断面図。
【図4】本発明の第2実施例の超伝導磁気浮上搬送装置
の搬送方向に沿った要部断面図。
【図5】搬送台のバルク材の配置を説明する要部断面
図。
【図6】搬送台のバルク材の配置を説明する要部断面
図。
【図7】本発明の第3実施例の超伝導磁気浮上搬送装置
の搬送方向に沿った要部断面図。
【図8】図7に示す超伝導磁気浮上搬送装置の動作を説
明する要部断面図。
【図9】従来の超伝導磁気浮上搬送装置の搬送方向に沿
った要部断面図。
【符号の説明】
1 レール 2 永久磁石 4,14 U字形磁極 6 搬送台 7 バルク材 11 ベース 15 コイル 16 橋渡し磁極 18 隔壁

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超伝導材料を搬送台に設置し、移動磁場
    を電磁石で発生させて該搬送台を非接触で浮上移動する
    超伝導磁気浮上搬送装置において、搬送路に設けられた
    強磁性体のベースと、該強磁性体のベース上に長手方向
    に多数配列された強磁性体のU字形磁極を有する電磁石
    と、該磁極は長手方向に三相交流のU,V,W相の順と
    なるようにそれぞれ独立に配線されたコイルを備え、前
    記U字形磁極のU,V,W各相のNまたはS極同士を接
    続するように橋渡し磁極を前記U字形磁極の先端の磁極
    面に取付けたことを特徴とする超伝導磁気浮上搬送装
    置。
  2. 【請求項2】 前記搬送台に設置した超伝導材料は、前
    記磁極のU相から次のU相までを1ピッチとして、該1
    ピッチの幅に一致する間隔に設置し、且つ、U字形磁極
    の両極ピッチに一致した幅で設置されていることを特徴
    とする請求項1記載の超伝導磁気浮上搬送装置。
  3. 【請求項3】 前記搬送台に設置した超伝導材料は、前
    記磁極のU相から次のU相までを1ピッチとして、該1
    ピッチの1/2の幅に一致する間隔に設置され、且つ、
    前記U字形磁極の両極ピッチに一致した幅で設置されて
    いることを特徴とする請求項1記載の超伝導磁気浮上搬
    送装置。
  4. 【請求項4】 直流磁場中でピン止めを行い、該磁束密
    度より強い磁束密度の移動磁場を前記直流磁場に加えて
    発生することのできる直流と交流の電流を前記磁極コイ
    ルに印加することのできる電源装置を更に備えたことを
    特徴とする請求項1乃至3に記載の超伝導磁気浮上搬送
    装置。
  5. 【請求項5】 前記電源装置に与える直流と交流の信号
    を発生し、該信号の振幅を任意に可変できる信号発生装
    置を更に備えたことを特徴とする請求項4記載の超伝導
    磁気浮上搬送装置。
  6. 【請求項6】 前記U,V,W各相の信号は、120度
    の位相差を有し、それぞれ各相は独立した信号であっ
    て、各相毎に独立した電源装置を備えたことを特徴とす
    る請求項1乃至5に記載の超伝導磁気浮上搬送装置。
  7. 【請求項7】 前記U字形の磁極の磁極面と、前記超伝
    導材料を設置した搬送台の間を非磁性材料の隔壁で隔て
    たことを特徴とする請求項1乃至6に記載の超伝導磁気
    浮上搬送装置。
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