JPH0798016A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH0798016A JPH0798016A JP5264375A JP26437593A JPH0798016A JP H0798016 A JPH0798016 A JP H0798016A JP 5264375 A JP5264375 A JP 5264375A JP 26437593 A JP26437593 A JP 26437593A JP H0798016 A JPH0798016 A JP H0798016A
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- 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
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転体の軸方向長さが短く、回転体の曲げ固
有振動数が高く、且つ回転体重量を小さくすることので
きる超伝導材料を用いた磁気軸受装置を提供する。 【構成】 超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め効果
およびマイスナー効果によって非接触で回転軸１を支持
する磁気軸受装置において、Ｕ字形磁極１２を持つ電磁
石の両極を、回転軸１方向に並ぶ様にステータ１０側に
配置し、該電磁石を回転軸１を囲むように円周上に均等
に配置し、円周方向に隣り合う該電磁石の磁極を同一極
性となる様に配置し、該電磁石の数を３の倍数になるよ
うに、それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べ
て配置し、前記電磁石群と対面する軸方向位置に回転軸
１と一体となって回転する超伝導体収納部１６を配置
し、該収納部には、分割した超伝導体を収納してあり、
該分割した超伝導体の数は、前記円周方向に配列された
電磁石のピッチ角度の１．５倍又は１．５倍の整数倍の
等角度で全周に配置可能な数である。
有振動数が高く、且つ回転体重量を小さくすることので
きる超伝導材料を用いた磁気軸受装置を提供する。 【構成】 超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め効果
およびマイスナー効果によって非接触で回転軸１を支持
する磁気軸受装置において、Ｕ字形磁極１２を持つ電磁
石の両極を、回転軸１方向に並ぶ様にステータ１０側に
配置し、該電磁石を回転軸１を囲むように円周上に均等
に配置し、円周方向に隣り合う該電磁石の磁極を同一極
性となる様に配置し、該電磁石の数を３の倍数になるよ
うに、それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べ
て配置し、前記電磁石群と対面する軸方向位置に回転軸
１と一体となって回転する超伝導体収納部１６を配置
し、該収納部には、分割した超伝導体を収納してあり、
該分割した超伝導体の数は、前記円周方向に配列された
電磁石のピッチ角度の１．５倍又は１．５倍の整数倍の
等角度で全周に配置可能な数である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気軸受装置に係り、特
に軸変位の検出用センサが不要で、回転軸の軸制御が不
要な磁気軸受とモータを兼用した超伝導材料を利用した
磁気軸受装置に関する。
に軸変位の検出用センサが不要で、回転軸の軸制御が不
要な磁気軸受とモータを兼用した超伝導材料を利用した
磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、超伝導材料を回転体に設置
し、ピン止め効果およびマイスナー効果によって非接触
で回転軸を支持する磁気軸受装置を示す。回転軸１には
羽根車等の回転体２が固設され、モータ３により回転さ
れる。回転軸１は上部の第一磁気軸受装置４および下部
の第２磁気軸受装置５によって支持されている。回転軸
１には永久磁石６が固定され、ステータ側には超伝導バ
ルク材７が固定され、永久磁石６と超伝導バルク材７と
は対向して配置されている。超伝導バルク材７のピン止
め効果およびマイスナー効果によって、非接触で回転軸
１はアキシャル方向及びラジアル方向に支持されてい
る。
し、ピン止め効果およびマイスナー効果によって非接触
で回転軸を支持する磁気軸受装置を示す。回転軸１には
羽根車等の回転体２が固設され、モータ３により回転さ
れる。回転軸１は上部の第一磁気軸受装置４および下部
の第２磁気軸受装置５によって支持されている。回転軸
１には永久磁石６が固定され、ステータ側には超伝導バ
ルク材７が固定され、永久磁石６と超伝導バルク材７と
は対向して配置されている。超伝導バルク材７のピン止
め効果およびマイスナー効果によって、非接触で回転軸
１はアキシャル方向及びラジアル方向に支持されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の磁
気軸受装置は、図１１に示す様に超伝導磁気軸受とモー
タはそれぞれ別に設置されており、モータを構成する部
材のスペースが必要であり、重量が大きくなった。この
ため、回転体の軸方向長さが長くなり、回転体の曲げ固
有振動数が低下する、回転体重量が大きくなる等の問題
点があった。
気軸受装置は、図１１に示す様に超伝導磁気軸受とモー
タはそれぞれ別に設置されており、モータを構成する部
材のスペースが必要であり、重量が大きくなった。この
ため、回転体の軸方向長さが長くなり、回転体の曲げ固
有振動数が低下する、回転体重量が大きくなる等の問題
点があった。
【０００４】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑みて
為されたもので、回転体の軸方向長さが短く、回転体の
曲げ固有振動数が高く、且つ回転体重量を小さくするこ
とのできる超伝導材料を用いた磁気軸受装置を提供する
ものである。
為されたもので、回転体の軸方向長さが短く、回転体の
曲げ固有振動数が高く、且つ回転体重量を小さくするこ
とのできる超伝導材料を用いた磁気軸受装置を提供する
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のラジアル磁気軸
受装置は、超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め効果
およびマイスナー効果によって非接触で回転軸を支持す
る磁気軸受装置において、（ａ）Ｕ字形磁極を持つ電磁
石の両極を、回転軸方向に並ぶ様にステータ側に配置
し、（ｂ）該電磁石を回転軸を囲むように円周上に均等
に配置し、（ｃ）円周方向に隣り合う該電磁石の磁極を
同一極性となる様に配置し、（ｄ）該電磁石の数を３の
倍数になるように、それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるよう
に順番に並べて配置し、（ｅ）前記Ｕ字形磁極の基部を
リング状のベース磁極に取付け、（ｆ）前記Ｕ、Ｖ、Ｗ
相の電磁石コイルは、それぞれに独立した電流を流せる
電源装置に接続され、（ｇ）前記電磁石群と対面する軸
方向位置に回転軸と一体となって回転する超伝導体収納
部を配置し、（ｈ）該収納部には、分割した超伝導体を
収納してあり、（ｉ）該分割した超伝導体の数は、前記
円周方向に配列された電磁石のピッチ角度の１．５倍又
は１．５倍の整数倍の等角度で全周に配置可能な数であ
ることを特徴とする。
受装置は、超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め効果
およびマイスナー効果によって非接触で回転軸を支持す
る磁気軸受装置において、（ａ）Ｕ字形磁極を持つ電磁
石の両極を、回転軸方向に並ぶ様にステータ側に配置
し、（ｂ）該電磁石を回転軸を囲むように円周上に均等
に配置し、（ｃ）円周方向に隣り合う該電磁石の磁極を
同一極性となる様に配置し、（ｄ）該電磁石の数を３の
倍数になるように、それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるよう
に順番に並べて配置し、（ｅ）前記Ｕ字形磁極の基部を
リング状のベース磁極に取付け、（ｆ）前記Ｕ、Ｖ、Ｗ
相の電磁石コイルは、それぞれに独立した電流を流せる
電源装置に接続され、（ｇ）前記電磁石群と対面する軸
方向位置に回転軸と一体となって回転する超伝導体収納
部を配置し、（ｈ）該収納部には、分割した超伝導体を
収納してあり、（ｉ）該分割した超伝導体の数は、前記
円周方向に配列された電磁石のピッチ角度の１．５倍又
は１．５倍の整数倍の等角度で全周に配置可能な数であ
ることを特徴とする。
【０００６】また、本発明のアキシャル磁気軸受装置
は、超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め効果および
マイスナー効果によって非接触で浮上する磁気軸受装置
において、（ａ）Ｕ字形磁極を持つ電磁石の両極を、半
径方向に並ぶ様にステータ側に配置し、（ｂ）該電磁石
を回転軸を囲むように円周上に均等に配置し、（ｃ）円
周方向に隣り合う該電磁石の磁極を同一極性となる様に
配置し、（ｄ）該電磁石の数を３の倍数になるように、
それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べて配置
し、（ｅ）前記Ｕ字形磁極の基部をリング状のベース磁
極に取付け、（ｆ）前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相の電磁石コイル
は、それぞれに独立した電流を流せる電源装置に接続さ
れ、（ｇ）前記電磁石群と軸方向に対面する位置に前記
回転軸と一体となって回転する円板状の超伝導体収納部
を配置し、（ｈ）該収納部には、分割した超伝導体を収
納してあり、（ｉ）該分割した超伝導体の数は、前記円
周上に配置された電磁石のピッチ角度の１．５倍又は
１．５倍の整数倍の等角度で全周に配置可能な数である
ことを特徴とする。
は、超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め効果および
マイスナー効果によって非接触で浮上する磁気軸受装置
において、（ａ）Ｕ字形磁極を持つ電磁石の両極を、半
径方向に並ぶ様にステータ側に配置し、（ｂ）該電磁石
を回転軸を囲むように円周上に均等に配置し、（ｃ）円
周方向に隣り合う該電磁石の磁極を同一極性となる様に
配置し、（ｄ）該電磁石の数を３の倍数になるように、
それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べて配置
し、（ｅ）前記Ｕ字形磁極の基部をリング状のベース磁
極に取付け、（ｆ）前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相の電磁石コイル
は、それぞれに独立した電流を流せる電源装置に接続さ
れ、（ｇ）前記電磁石群と軸方向に対面する位置に前記
回転軸と一体となって回転する円板状の超伝導体収納部
を配置し、（ｈ）該収納部には、分割した超伝導体を収
納してあり、（ｉ）該分割した超伝導体の数は、前記円
周上に配置された電磁石のピッチ角度の１．５倍又は
１．５倍の整数倍の等角度で全周に配置可能な数である
ことを特徴とする。
【０００７】
【作用】超伝導バルク材の配置角度を磁極のピッチ角度
の１．５倍又はその整数倍の角度になるように超伝導バ
ルク材の数を合わせて、超伝導バルク材を回転体に設置
し、電磁石の極性とバルク材のピン止め極性を合わせる
ことによって、磁気軸受とモータを兼用した磁気軸受装
置を構成できる。したがって、モータのための特別の部
材が不要となり、回転軸の長さを短くすることができ、
回転体の曲げ固有振動数を上げて、回転体重量を軽くす
ることができる。
の１．５倍又はその整数倍の角度になるように超伝導バ
ルク材の数を合わせて、超伝導バルク材を回転体に設置
し、電磁石の極性とバルク材のピン止め極性を合わせる
ことによって、磁気軸受とモータを兼用した磁気軸受装
置を構成できる。したがって、モータのための特別の部
材が不要となり、回転軸の長さを短くすることができ、
回転体の曲げ固有振動数を上げて、回転体重量を軽くす
ることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。図１は、本発明の第１実施例のラジアル
磁気軸受装置の半径方向に沿った要部断面図であり、図
２はその軸方向に沿った要部断面図である。磁気軸受装
置のステータ１０には、ベースリング（磁極）１１が固
定され、Ｕ字形磁極１２を有する電磁石の両極１２ａ，
１２ｂが、回転軸方向に並ぶようにステータ側に配置さ
れている。Ｕ字形磁極１２にコイル１３を巻回した電磁
石は、回転軸１を囲むように円周上に均等に配置されて
いる。円周方向に隣り合う電磁石の磁極を同一極性（例
えばＮ極）となるように配置し、円周方向に配列された
電磁石の数を３の倍数になるようにし、それぞれ円周方
向にＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べて配置されて
いる。
がら説明する。図１は、本発明の第１実施例のラジアル
磁気軸受装置の半径方向に沿った要部断面図であり、図
２はその軸方向に沿った要部断面図である。磁気軸受装
置のステータ１０には、ベースリング（磁極）１１が固
定され、Ｕ字形磁極１２を有する電磁石の両極１２ａ，
１２ｂが、回転軸方向に並ぶようにステータ側に配置さ
れている。Ｕ字形磁極１２にコイル１３を巻回した電磁
石は、回転軸１を囲むように円周上に均等に配置されて
いる。円周方向に隣り合う電磁石の磁極を同一極性（例
えばＮ極）となるように配置し、円周方向に配列された
電磁石の数を３の倍数になるようにし、それぞれ円周方
向にＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べて配置されて
いる。
【０００９】Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各４個の電磁石は、それぞ
れに独立した電流を流せる図示しない３台の電源装置に
接続され、３台の電源装置は同様に図示しない３台の信
号発生装置に接続されている。３台の信号発生装置は、
互いに隣り合うそれぞれのＵ、Ｖ、Ｗ相の電磁石が発生
する磁束の位相が１２０度づつ異なるような交流信号を
電源装置に供給する。電源装置は、信号発生装置からの
交流信号に比例した電流と、直流電流とを重畳して電磁
石のコイル１３に供給する。尚、信号発生装置は、交流
信号と直流信号とを重畳させて発生する。
れに独立した電流を流せる図示しない３台の電源装置に
接続され、３台の電源装置は同様に図示しない３台の信
号発生装置に接続されている。３台の信号発生装置は、
互いに隣り合うそれぞれのＵ、Ｖ、Ｗ相の電磁石が発生
する磁束の位相が１２０度づつ異なるような交流信号を
電源装置に供給する。電源装置は、信号発生装置からの
交流信号に比例した電流と、直流電流とを重畳して電磁
石のコイル１３に供給する。尚、信号発生装置は、交流
信号と直流信号とを重畳させて発生する。
【００１０】電磁石の磁極面と対面する軸方向位置に回
転軸と一体となって回転する超伝導体収納部１６を配置
し、収納部１６内には、分割した超伝導バルク材１５を
備える。分割した超伝導バルク材１５の数は、電磁石の
ピッチ角度Ｐの１．５倍または１．５倍の整数倍の角度
で全周に配置されている。本実施例においては、電磁石
の数は１２台であり、超伝導バルク材の数は、電磁石の
ピッチ角度Ｐの３倍の角度で配置されているため４個で
ある。
転軸と一体となって回転する超伝導体収納部１６を配置
し、収納部１６内には、分割した超伝導バルク材１５を
備える。分割した超伝導バルク材１５の数は、電磁石の
ピッチ角度Ｐの１．５倍または１．５倍の整数倍の角度
で全周に配置されている。本実施例においては、電磁石
の数は１２台であり、超伝導バルク材の数は、電磁石の
ピッチ角度Ｐの３倍の角度で配置されているため４個で
ある。
【００１１】次に本実施例の磁気軸受装置の動作につい
て図３及び図４を参照して説明する。Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各
磁極のコイルに、直流電流と、位相を１２０度ずらせた
交流電流とを重畳させて流すことによって図３に示すよ
うな磁束密度一定の直流的な磁場に、交流的な移動磁場
を重畳することができる。すなわち、時刻ｔ1 に波形α
であり、時刻ｔ2 に波形βに移動するギャップ部分の移
動磁場が形成される。この時、第１Ｕ相磁極位置の点ａ
の磁束密度でピン止めされた超伝導バルク材１５は、時
刻ｔ2 の時に第１Ｕ相磁極の位置では磁束密度が点ａ’
になるため、ピン止めした磁束密度と同じ磁束密度を補
足しようとして、点ｂに移動する。このように、磁極の
極性とバルク材のピン止め極性を合わせることによっ
て、図４に示すようなピン止めした磁束密度と同じ磁束
密度を補足しようとするために、電磁石が発生する回転
磁界に同期してバルク材１５が回転力を受け、回転軸１
が回転することになる。
て図３及び図４を参照して説明する。Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各
磁極のコイルに、直流電流と、位相を１２０度ずらせた
交流電流とを重畳させて流すことによって図３に示すよ
うな磁束密度一定の直流的な磁場に、交流的な移動磁場
を重畳することができる。すなわち、時刻ｔ1 に波形α
であり、時刻ｔ2 に波形βに移動するギャップ部分の移
動磁場が形成される。この時、第１Ｕ相磁極位置の点ａ
の磁束密度でピン止めされた超伝導バルク材１５は、時
刻ｔ2 の時に第１Ｕ相磁極の位置では磁束密度が点ａ’
になるため、ピン止めした磁束密度と同じ磁束密度を補
足しようとして、点ｂに移動する。このように、磁極の
極性とバルク材のピン止め極性を合わせることによっ
て、図４に示すようなピン止めした磁束密度と同じ磁束
密度を補足しようとするために、電磁石が発生する回転
磁界に同期してバルク材１５が回転力を受け、回転軸１
が回転することになる。
【００１２】なお、本実施例においては外側にステータ
があり、内側のロータが回転するいわゆるインナーロー
タタイプで示したが、ステータが内側にあり回転体が外
側にあるアウターロータタイプであっても同様の構成が
可能である。また、本実施例においては超伝導バルク材
のピン止め効果によってラジアル方向のみならずアキシ
ャル（軸）方向の保持力も発生する。
があり、内側のロータが回転するいわゆるインナーロー
タタイプで示したが、ステータが内側にあり回転体が外
側にあるアウターロータタイプであっても同様の構成が
可能である。また、本実施例においては超伝導バルク材
のピン止め効果によってラジアル方向のみならずアキシ
ャル（軸）方向の保持力も発生する。
【００１３】図５は、本発明の第２実施例のアキシャル
磁気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図であり、図６
はその半径方向に沿った要部断面図である。磁気軸受装
置のステータ１０には、ベースリング（磁極）１１が固
定され、Ｕ字形磁極１２を有する電磁石の両極１２ａ，
１２ｂが、半径方向に並ぶようにステータ側に配置され
ている。Ｕ字形磁極１２にコイル１３を巻回した電磁石
は、回転軸１を囲むように円周上に均等に配置されてい
る。円周方向に隣り合う電磁石の磁極を同一極性（例え
ばＮ極）となるように配置し、円周方向に配列された電
磁石の数を３の倍数になるようにし、それぞれ円周方向
にＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べて配置されてい
る。
磁気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図であり、図６
はその半径方向に沿った要部断面図である。磁気軸受装
置のステータ１０には、ベースリング（磁極）１１が固
定され、Ｕ字形磁極１２を有する電磁石の両極１２ａ，
１２ｂが、半径方向に並ぶようにステータ側に配置され
ている。Ｕ字形磁極１２にコイル１３を巻回した電磁石
は、回転軸１を囲むように円周上に均等に配置されてい
る。円周方向に隣り合う電磁石の磁極を同一極性（例え
ばＮ極）となるように配置し、円周方向に配列された電
磁石の数を３の倍数になるようにし、それぞれ円周方向
にＵ、Ｖ、Ｗ相となるように順番に並べて配置されてい
る。
【００１４】電磁石の磁極面と対面するギャップＧを隔
てた軸方向位置に回転軸と一体となって回転するスラス
トディスクに相当する超伝導体収納部１６を配置し、収
納部１６内には、分割した超伝導バルク材１５を備え
る。分割した超伝導バルク材１５の数は、電磁石のピッ
チ角度Ｐの１．５倍または１．５倍の整数倍の角度で全
周に配置されている。本実施例においては、電磁石の数
は１２台であり、超伝導バルク材の数は、電磁石のピッ
チ角度Ｐの３倍の角度で配置されているため４組（８
個）である。
てた軸方向位置に回転軸と一体となって回転するスラス
トディスクに相当する超伝導体収納部１６を配置し、収
納部１６内には、分割した超伝導バルク材１５を備え
る。分割した超伝導バルク材１５の数は、電磁石のピッ
チ角度Ｐの１．５倍または１．５倍の整数倍の角度で全
周に配置されている。本実施例においては、電磁石の数
は１２台であり、超伝導バルク材の数は、電磁石のピッ
チ角度Ｐの３倍の角度で配置されているため４組（８
個）である。
【００１５】本実施例の磁気軸受装置の動作について
は、第１実施例と同様である。即ち、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各
磁極のコイルに、直流電流と、位相を１２０度ずらせた
交流電流とを重畳させて流すことによって、ギャップＧ
を隔てたスラストディスクに相当する収納部１６に空間
移動磁界を形成する。図５に示すように、Ｕ字型の磁極
１２とバルク材１５間には、閉ループの磁束φが形成さ
れ、バルク材１５は空間移動磁界にピン止めされる。従
って、スラストディスクに相当する収納部１６は、ギャ
ップＧを隔てて軸方向に非接触支持され、移動磁界に従
って回転する。本実施例においても、超伝導バルク材の
ピン止め効果によって、アキシャル方向のみならずラジ
アル（半径）方向の保持力も発生する。
は、第１実施例と同様である。即ち、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各
磁極のコイルに、直流電流と、位相を１２０度ずらせた
交流電流とを重畳させて流すことによって、ギャップＧ
を隔てたスラストディスクに相当する収納部１６に空間
移動磁界を形成する。図５に示すように、Ｕ字型の磁極
１２とバルク材１５間には、閉ループの磁束φが形成さ
れ、バルク材１５は空間移動磁界にピン止めされる。従
って、スラストディスクに相当する収納部１６は、ギャ
ップＧを隔てて軸方向に非接触支持され、移動磁界に従
って回転する。本実施例においても、超伝導バルク材の
ピン止め効果によって、アキシャル方向のみならずラジ
アル（半径）方向の保持力も発生する。
【００１６】図７は、本発明の第３実施例のラジアル磁
気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図である。本実施
例のラジアル磁気軸受装置の構成は、第１実施例とほぼ
同様であるが、本実施例においてはＵ字形磁極１２の先
端の磁極面にリング状の橋渡し磁極１７を備えている。
橋渡し磁極１７は、円周方向に配列されたＵ、Ｖ、Ｗ相
の各相の磁極の同一極（例えばＮ極又はＳ極）を接続す
るものである。橋渡し磁極１７は、円周方向に空間磁界
を均一に形成する作用を有する。すなわち、円周方向の
磁極間の空間にも、磁極部分と同様の空間磁場を形成す
ることができる。
気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図である。本実施
例のラジアル磁気軸受装置の構成は、第１実施例とほぼ
同様であるが、本実施例においてはＵ字形磁極１２の先
端の磁極面にリング状の橋渡し磁極１７を備えている。
橋渡し磁極１７は、円周方向に配列されたＵ、Ｖ、Ｗ相
の各相の磁極の同一極（例えばＮ極又はＳ極）を接続す
るものである。橋渡し磁極１７は、円周方向に空間磁界
を均一に形成する作用を有する。すなわち、円周方向の
磁極間の空間にも、磁極部分と同様の空間磁場を形成す
ることができる。
【００１７】図８は、本発明の第４実施例のアキシャル
磁気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図である。本実
施例も、第２実施例とほぼ同様な構成であるが、前述の
第３実施例と同様にリング状の橋渡し磁極１８，１９を
備えている。本実施例においては、Ｕ字形磁極を有する
電磁石の両極を半径方向に並ぶようにステータ側に配置
しているため、外側の磁極に第１の橋渡し磁極１８を備
え、内側の磁極に第２の橋渡し磁極１９を備えている。
これらの橋渡し磁極の動作も、前述の第３実施例と同様
であり、磁極の存在している部分以外の空間に均一な磁
場を形成することができる。
磁気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図である。本実
施例も、第２実施例とほぼ同様な構成であるが、前述の
第３実施例と同様にリング状の橋渡し磁極１８，１９を
備えている。本実施例においては、Ｕ字形磁極を有する
電磁石の両極を半径方向に並ぶようにステータ側に配置
しているため、外側の磁極に第１の橋渡し磁極１８を備
え、内側の磁極に第２の橋渡し磁極１９を備えている。
これらの橋渡し磁極の動作も、前述の第３実施例と同様
であり、磁極の存在している部分以外の空間に均一な磁
場を形成することができる。
【００１８】図９は、本発明の第５実施例のアキシャル
磁気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図である。本実
施例は、前述の第２実施例のアキシャル磁気軸受装置を
超伝導バルク材を挟むように、上下両面に設けたもので
ある。回転軸に固定されたスラストディスク状の超伝導
バルク材収納部１６に収納された超伝導バルク材１５
は、上下両面の電磁石のＵ字形磁極から生じる直流電
流、また磁極の円周方向に形成される交流電流に基づく
空間移動磁場によりピン止めされ、ギャップＧだけ離隔
して空間的に保持された状態で、超伝導バルク材１５は
上下両面から回転駆動力を受け、回転軸１を回転させ
る。本実施例においては、超伝導バルク材は上下両面か
らピン止め効果により支持されるため、第２実施例のア
キシャル磁気軸受装置と比べて磁気軸受の剛性が高ま
り、回転駆動力が強化される。
磁気軸受装置の軸方向に沿った要部断面図である。本実
施例は、前述の第２実施例のアキシャル磁気軸受装置を
超伝導バルク材を挟むように、上下両面に設けたもので
ある。回転軸に固定されたスラストディスク状の超伝導
バルク材収納部１６に収納された超伝導バルク材１５
は、上下両面の電磁石のＵ字形磁極から生じる直流電
流、また磁極の円周方向に形成される交流電流に基づく
空間移動磁場によりピン止めされ、ギャップＧだけ離隔
して空間的に保持された状態で、超伝導バルク材１５は
上下両面から回転駆動力を受け、回転軸１を回転させ
る。本実施例においては、超伝導バルク材は上下両面か
らピン止め効果により支持されるため、第２実施例のア
キシャル磁気軸受装置と比べて磁気軸受の剛性が高ま
り、回転駆動力が強化される。
【００１９】図１０は、本発明の第６実施例の磁気軸受
装置を示す説明図である。羽根車等の回転体２はその回
転軸１の両端を第１の磁気軸受装置２０および第２の磁
気軸受装置２１によって支持されている。第１の磁気軸
受装置２０および第２の磁気軸受装置２１は、第１実施
例乃至第５実施例に示す磁気軸受装置である。本実施例
においては、回転軸１の両端を支持する磁気軸受装置２
０，２１が、回転軸を支持するとともに、回転軸を回転
させるモータとしての役割を果たすことができる。従っ
て、図１１に示す従来の磁気軸受装置の、モータ３が不
要となり、その分回転軸１の長さを短くし、且つ回転体
の重量を軽減することができる。このため、回転軸系の
固有振動数を上げることができ、スペースの小型化、重
量の軽減とともに回転軸系の振動の安定化を図ることが
できる。
装置を示す説明図である。羽根車等の回転体２はその回
転軸１の両端を第１の磁気軸受装置２０および第２の磁
気軸受装置２１によって支持されている。第１の磁気軸
受装置２０および第２の磁気軸受装置２１は、第１実施
例乃至第５実施例に示す磁気軸受装置である。本実施例
においては、回転軸１の両端を支持する磁気軸受装置２
０，２１が、回転軸を支持するとともに、回転軸を回転
させるモータとしての役割を果たすことができる。従っ
て、図１１に示す従来の磁気軸受装置の、モータ３が不
要となり、その分回転軸１の長さを短くし、且つ回転体
の重量を軽減することができる。このため、回転軸系の
固有振動数を上げることができ、スペースの小型化、重
量の軽減とともに回転軸系の振動の安定化を図ることが
できる。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
超伝導バルク材を回転体に設置し、ステータ側に設置し
た電磁石の極性とバルク材のピン止め極性を合わせるこ
とによって、磁気軸受とモータを兼用した磁気軸受装置
を構成することができる。従って、回転軸の長さを短く
することができ、回転体の曲げ固有振動数を上げて、回
転体重量を軽減することができる。
超伝導バルク材を回転体に設置し、ステータ側に設置し
た電磁石の極性とバルク材のピン止め極性を合わせるこ
とによって、磁気軸受とモータを兼用した磁気軸受装置
を構成することができる。従って、回転軸の長さを短く
することができ、回転体の曲げ固有振動数を上げて、回
転体重量を軽減することができる。
【図１】本発明の第１実施例のラジアル磁気軸受装置の
半径方向に沿った要部断面図。
半径方向に沿った要部断面図。
【図２】本発明の第１実施例のラジアル磁気軸受装置の
軸方向に沿った要部断面図
軸方向に沿った要部断面図
【図３】図１乃至図２の磁気軸受装置の移動磁場の説明
図。
図。
【図４】図１乃至図２の磁気軸受装置の回転駆動力の発
生を説明する説明図。
生を説明する説明図。
【図５】本発明の第２実施例のアキシャル磁気軸受装置
の軸方向に沿った要部断面図。
の軸方向に沿った要部断面図。
【図６】本発明の第２実施例のアキシャル磁気軸受装置
の半径方向に沿った要部断面図。
の半径方向に沿った要部断面図。
【図７】本発明の第３実施例のアキシャル磁気軸受装置
の軸方向に沿った要部断面図。
の軸方向に沿った要部断面図。
【図８】本発明の第４実施例のアキシャル磁気軸受装置
の軸方向に沿った要部断面図。
の軸方向に沿った要部断面図。
【図９】本発明の第５実施例のアキシャル磁気軸受装置
の軸方向に沿った要部断面図。
の軸方向に沿った要部断面図。
【図１０】本発明の第６実施例の磁気軸受装置の説明
図。
図。
【図１１】従来の磁気軸受装置の説明図。
１ 回転軸 １０ ステータ １１ ベースリング １２ Ｕ字形磁極 １３ コイル １５ 超伝導バルク材 １６ 超伝導体収納部 １７，１８，１９ 橋渡し磁極 ２０，２１ 磁気軸受装置
Claims (8)
- 【請求項１】 超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め
効果およびマイスナー効果によって非接触で回転軸を支
持する磁気軸受装置において、（ａ）Ｕ字形磁極を持つ
電磁石の両極を、回転軸方向に並ぶ様にステータ側に配
置し、（ｂ）該電磁石を回転軸を囲むように円周上に均
等に配置し、（ｃ）円周方向に隣り合う該電磁石の磁極
を同一極性となる様に配置し、（ｄ）該電磁石の数を３
の倍数になるように、それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるよ
うに順番に並べて配置し、（ｅ）前記Ｕ字形磁極の基部
をリング状のベース磁極に取付け、（ｆ）前記Ｕ、Ｖ、
Ｗ相の電磁石コイルは、それぞれに独立した電流を流せ
る電源装置に接続され、（ｇ）前記電磁石群と対面する
軸方向位置に回転軸と一体となって回転する超伝導体収
納部を配置し、（ｈ）該収納部には、分割した超伝導体
を収納してあり、（ｉ）該分割した超伝導体の数は、前
記円周方向に配列された電磁石のピッチ角度の１．５倍
又は１．５倍の整数倍の等角度で全周に配置可能な数で
あることを特徴とする磁気軸受装置。 - 【請求項２】 超伝導材料を回転体に設置し、ピン止め
効果およびマイスナー効果によって非接触で回転軸を支
持する磁気軸受装置において、（ａ）Ｕ字形磁極を持つ
電磁石の両極を、半径方向に並ぶ様にステータ側に配置
し、（ｂ）該電磁石を回転軸を囲むように円周上に均等
に配置し、（ｃ）円周方向に隣り合う該電磁石の磁極を
同一極性となる様に配置し、（ｄ）該電磁石の数を３の
倍数になるように、それぞれをＵ、Ｖ、Ｗ相となるよう
に順番に並べて配置し、（ｅ）前記Ｕ字形磁極の基部を
リング状のベース磁極に取付け、（ｆ）前記Ｕ、Ｖ、Ｗ
相の電磁石コイルは、それぞれに独立した電流を流せる
電源装置に接続され、（ｇ）前記電磁石群と軸方向に対
面する位置に前記回転軸と一体となって回転する円板状
の超伝導体収納部を配置し、（ｈ）該収納部には、分割
した超伝導体を収納してあり、（ｉ）該分割した超伝導
体の数は、前記円周上に配置された電磁石のピッチ角度
の１．５倍又は１．５倍の整数倍の等角度で全周に配置
可能な数であることを特徴とする磁気軸受装置。 - 【請求項３】 前記Ｕ字形磁極の磁極先端の、それぞれ
に接続するリング状磁極を取付けたことを特徴とする前
記請求項１乃至２に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項４】 前記互いに隣り合う各々の電磁石が発生
する磁束の位相が、１２０度づつとなるような交流信号
を前記電源装置に供給できる信号発生装置を備えること
を特徴とする請求項１乃至３に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項５】 前記電源装置は、前記信号発生装置から
の交流信号に比例した電流と直流電流とを加算して、前
記電磁石のコイルに供給することを特徴とする請求項１
乃至４に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項６】 前記信号発生装置は、交流信号と直流信
号を重畳させて発生する機能を有することを特徴とする
請求項１乃至４に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項７】 前記磁気軸受装置は、回転軸の軸方向に
２箇所以上の位置に配置されたことを特徴とする請求項
１乃至６に記載の磁気軸受装置。 - 【請求項８】 前記軸受装置は、前記超伝導体を軸方向
に挟むように両側に配置され、前記Ｕ字形磁極の先端部
分は前記超伝導体に向けられ、該Ｕ字形磁極と超伝導体
間に閉ループの磁束が形成されるように配置されたこと
を特徴とする請求項２乃至７に記載の磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26437593A JP3543831B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26437593A JP3543831B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798016A true JPH0798016A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3543831B2 JP3543831B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=17402284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26437593A Expired - Fee Related JP3543831B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3543831B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003339136A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Kumamoto Technology & Industry Foundation | 環状モータ |
| WO2008078718A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Central Japan Railway Company | 発電動機一体型超電導磁気スラスト軸受 |
| CN103195806A (zh) * | 2012-01-04 | 2013-07-10 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承、定子铁芯制作工装及方法 |
| CN109681528A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-26 | 北京航空航天大学 | 一种精密跟踪支架用多线圈轴向磁轴承 |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP26437593A patent/JP3543831B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003339136A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Kumamoto Technology & Industry Foundation | 環状モータ |
| WO2008078718A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Central Japan Railway Company | 発電動機一体型超電導磁気スラスト軸受 |
| JP2008157388A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Central Japan Railway Co | 発電動機一体型超電導磁気スラスト軸受 |
| US7948131B2 (en) | 2006-12-25 | 2011-05-24 | Central Japan Railway Company | Superconducting magnetic thrust bearing with integrated dynamotor |
| CN103195806A (zh) * | 2012-01-04 | 2013-07-10 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 磁悬浮轴承定子、磁悬浮轴承、定子铁芯制作工装及方法 |
| CN109681528A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-26 | 北京航空航天大学 | 一种精密跟踪支架用多线圈轴向磁轴承 |
| CN109681528B (zh) * | 2018-11-26 | 2020-05-05 | 北京航空航天大学 | 一种精密跟踪支架用多线圈轴向磁轴承 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3543831B2 (ja) | 2004-07-21 |
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