JPH08200368A - 超電導磁気軸受装置 - Google Patents
超電導磁気軸受装置Info
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- JPH08200368A JPH08200368A JP7010051A JP1005195A JPH08200368A JP H08200368 A JPH08200368 A JP H08200368A JP 7010051 A JP7010051 A JP 7010051A JP 1005195 A JP1005195 A JP 1005195A JP H08200368 A JPH08200368 A JP H08200368A
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- magnetic bearing
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- 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
- F16C15/00—Construction of rotary bodies to resist centrifugal force
-
- 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
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/55—Flywheel systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 遠心力により破損する事のない永久磁石１５
を得る事で、超高速回転を可能にする。 【構成】 それぞれが円弧状に形成された複数のセグメ
ント１６、１６を組み合わせ、非磁性材製の保持環１７
に嵌合保持する。更に、この保持環１７の外周面を高抗
張力材製の抑え環１８により抑え付ける。
を得る事で、超高速回転を可能にする。 【構成】 それぞれが円弧状に形成された複数のセグメ
ント１６、１６を組み合わせ、非磁性材製の保持環１７
に嵌合保持する。更に、この保持環１７の外周面を高抗
張力材製の抑え環１８により抑え付ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば夜間の余剰電
力を運動エネルギに変換して貯蔵し、昼間にこの運動エ
ネルギを電気エネルギに変換して取り出す電力貯蔵装置
を構成する超電導フライホイール装置等、各種超高速回
転機械装置用超電導磁気軸受装置に関する。
力を運動エネルギに変換して貯蔵し、昼間にこの運動エ
ネルギを電気エネルギに変換して取り出す電力貯蔵装置
を構成する超電導フライホイール装置等、各種超高速回
転機械装置用超電導磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】小規模事業所や一般家庭に設置して夜間
の余剰電力を貯蔵できる装置として、回転軸にモーメン
トの大きなフライホイールを固定すると共に、この回転
軸に発電機兼用モータを組み付けた電力貯蔵装置が研究
されている。この電力貯蔵装置の場合、夜間には上記発
電機兼用モータに余剰電力を供給する事により、上記回
転軸及びフライホイールを回転させ、上記余剰電力を運
動エネルギに変換して、フライホイールの回転運動エネ
ルギとして貯蔵する。そして昼間には、この回転運動エ
ネルギに基づいて、上記発電機兼用モータにより発電
し、電力を取り出して使用する。
の余剰電力を貯蔵できる装置として、回転軸にモーメン
トの大きなフライホイールを固定すると共に、この回転
軸に発電機兼用モータを組み付けた電力貯蔵装置が研究
されている。この電力貯蔵装置の場合、夜間には上記発
電機兼用モータに余剰電力を供給する事により、上記回
転軸及びフライホイールを回転させ、上記余剰電力を運
動エネルギに変換して、フライホイールの回転運動エネ
ルギとして貯蔵する。そして昼間には、この回転運動エ
ネルギに基づいて、上記発電機兼用モータにより発電
し、電力を取り出して使用する。
【０００３】この様なフライホイールを使用した電力貯
蔵装置の効率を高める為には、上記フライホイールを回
転支持する為の軸受装置として、回転抵抗が少なく、し
かも運転に要するエネルギが少ないものを使用する必要
がある。この為従来から、特開平５−２４８４３７号公
報に記載されている様に、軸受装置として超電導磁気軸
受装置を使用した電力貯蔵装置が提案されている。図１
３は、この公報に記載された、超電導磁気軸受装置を組
み込んだ電力貯蔵装置を示している。
蔵装置の効率を高める為には、上記フライホイールを回
転支持する為の軸受装置として、回転抵抗が少なく、し
かも運転に要するエネルギが少ないものを使用する必要
がある。この為従来から、特開平５−２４８４３７号公
報に記載されている様に、軸受装置として超電導磁気軸
受装置を使用した電力貯蔵装置が提案されている。図１
３は、この公報に記載された、超電導磁気軸受装置を組
み込んだ電力貯蔵装置を示している。
【０００４】密閉された真空ハウジング１の中心部に回
転軸２を、鉛直方向に配設している。上記真空ハウジン
グ１の内側には、この回転軸２の周囲を囲む様にして保
持筒３を固定している。そして、この保持筒３の下半部
内周面と上記回転軸２の中間部外周面との間に、それぞ
れが磁性リング４、４と電磁石５、５とから成る能動型
磁気軸受６、６を設けて、上記回転軸２のラジアル方向
に亙る位置決めを図っている。又、上記保持筒３の上半
部内周面と上記回転軸２の上端部との間には、ロータ７
とステータ８とから成る発電機兼用モータ９を設けてい
る。
転軸２を、鉛直方向に配設している。上記真空ハウジン
グ１の内側には、この回転軸２の周囲を囲む様にして保
持筒３を固定している。そして、この保持筒３の下半部
内周面と上記回転軸２の中間部外周面との間に、それぞ
れが磁性リング４、４と電磁石５、５とから成る能動型
磁気軸受６、６を設けて、上記回転軸２のラジアル方向
に亙る位置決めを図っている。又、上記保持筒３の上半
部内周面と上記回転軸２の上端部との間には、ロータ７
とステータ８とから成る発電機兼用モータ９を設けてい
る。
【０００５】又、上記回転軸２の下端部には、回転部材
であるフライホイール１０を固定し、このフライホイー
ル１０の下面に円環状の永久磁石１１を固定している。
この永久磁石１１は、軸方向（図１３の上下方向）に亙
って着磁されており、上記フライホイール１０の回転中
心である、上記回転軸２と同心に固定されている。更
に、上記真空ハウジング１の底面には、固定部材を兼ね
る冷却ジャケット１２を固定し、この冷却ジャケット１
２の上面に設けた超電導体１３の上面を、上記永久磁石
１１の下面に対向させている。この超電導体１３は、上
記永久磁石１１と同様に円環状とし、この永久磁石１１
と同心に配置する事が望ましい。但し、円環状に造る事
が難しい場合には、それぞれが円板状、円弧状等に造ら
れた複数の超電導体を、上記永久磁石１１と同心の円弧
上に等間隔に配置する。又、上記冷却ジャケット１２内
には、液体窒素等の冷却剤を流通自在とし、上記超電導
体１３を超電導状態にできる様にしている。超電導体１
３が超電導状態にある場合には、ピン止め効果により、
この超電導体１３と上記永久磁石１１との距離が変化す
る事が阻止される。従って、これら超電導体１３と永久
磁石１１とが、非接触型の超電導スラスト磁気軸受１４
を構成する。
であるフライホイール１０を固定し、このフライホイー
ル１０の下面に円環状の永久磁石１１を固定している。
この永久磁石１１は、軸方向（図１３の上下方向）に亙
って着磁されており、上記フライホイール１０の回転中
心である、上記回転軸２と同心に固定されている。更
に、上記真空ハウジング１の底面には、固定部材を兼ね
る冷却ジャケット１２を固定し、この冷却ジャケット１
２の上面に設けた超電導体１３の上面を、上記永久磁石
１１の下面に対向させている。この超電導体１３は、上
記永久磁石１１と同様に円環状とし、この永久磁石１１
と同心に配置する事が望ましい。但し、円環状に造る事
が難しい場合には、それぞれが円板状、円弧状等に造ら
れた複数の超電導体を、上記永久磁石１１と同心の円弧
上に等間隔に配置する。又、上記冷却ジャケット１２内
には、液体窒素等の冷却剤を流通自在とし、上記超電導
体１３を超電導状態にできる様にしている。超電導体１
３が超電導状態にある場合には、ピン止め効果により、
この超電導体１３と上記永久磁石１１との距離が変化す
る事が阻止される。従って、これら超電導体１３と永久
磁石１１とが、非接触型の超電導スラスト磁気軸受１４
を構成する。
【０００６】上述の様に構成される従来の電力貯蔵装置
の作用は、次の通りである。夜間等に余剰電力を貯蔵す
る際には、発電機兼用モータ９のステータ８に余剰電力
を供給する事で、前記回転軸２及びフライホイール１０
を回転させる。この際、前記能動型磁気軸受６により、
回転軸２のラジアル方向に亙る位置決めを図ると共に、
冷却ジャケット１２内に冷却剤を送り込んで、超電導体
１３を冷却しておく。超電導体１３が冷却され、超電導
状態になると、永久磁石１１から出た磁束が超電導体１
３内に拘束される、所謂ピン止め効果により、永久磁石
１１が超電導体１３に対して軸方向及び半径方向に移動
するのを阻止する力が作用する。この力によって、上記
回転軸２とフライホイール１０とに作用する、スラスト
方向の力及びラジアル方向の力が支承される。この様
に、能動型磁気軸受６と超電導スラスト磁気軸受１４と
を機能させた状態で、上記回転軸２とフライホイール１
０とは浮上状態で支持される。従って、これら両部材
２、１０が回転する事に対する抵抗は極く小さくなる。
の作用は、次の通りである。夜間等に余剰電力を貯蔵す
る際には、発電機兼用モータ９のステータ８に余剰電力
を供給する事で、前記回転軸２及びフライホイール１０
を回転させる。この際、前記能動型磁気軸受６により、
回転軸２のラジアル方向に亙る位置決めを図ると共に、
冷却ジャケット１２内に冷却剤を送り込んで、超電導体
１３を冷却しておく。超電導体１３が冷却され、超電導
状態になると、永久磁石１１から出た磁束が超電導体１
３内に拘束される、所謂ピン止め効果により、永久磁石
１１が超電導体１３に対して軸方向及び半径方向に移動
するのを阻止する力が作用する。この力によって、上記
回転軸２とフライホイール１０とに作用する、スラスト
方向の力及びラジアル方向の力が支承される。この様
に、能動型磁気軸受６と超電導スラスト磁気軸受１４と
を機能させた状態で、上記回転軸２とフライホイール１
０とは浮上状態で支持される。従って、これら両部材
２、１０が回転する事に対する抵抗は極く小さくなる。
【０００７】回転軸２とフライホイール１０との回転速
度は、上記ステータ８への通電に伴って徐々に上昇する
為、電力を機械的運動エネルギに変換した状態で貯蔵で
きる。回転軸２及びフライホイール１０は、真空ハウジ
ング１内に設けられている為、回転する部材の表面と空
気とが摩擦し合う事はなく、一度上昇したフライホイー
ル１０の回転速度は、上記発電機兼用モータ９による電
力取り出しを行なわない限り、殆ど低下する事がなくな
る。昼間等、貯蔵したエネルギを取り出して使用する場
合には、上記ステータ８を負荷（電気設備）に接続す
る。この結果、上記フライホイール１０の回転運動に基
づいて上記ステータ８に電力が惹起される。
度は、上記ステータ８への通電に伴って徐々に上昇する
為、電力を機械的運動エネルギに変換した状態で貯蔵で
きる。回転軸２及びフライホイール１０は、真空ハウジ
ング１内に設けられている為、回転する部材の表面と空
気とが摩擦し合う事はなく、一度上昇したフライホイー
ル１０の回転速度は、上記発電機兼用モータ９による電
力取り出しを行なわない限り、殆ど低下する事がなくな
る。昼間等、貯蔵したエネルギを取り出して使用する場
合には、上記ステータ８を負荷（電気設備）に接続す
る。この結果、上記フライホイール１０の回転運動に基
づいて上記ステータ８に電力が惹起される。
【０００８】尚、図示は省略したが、回転軸２のラジア
ル方向の変位を防止する為の、非接触型のラジアル軸受
を、超電導磁気軸受とする事もできる。この場合には、
上記回転軸２の中間部外周面に、前記磁性リング４、４
に代えて直径方向に着磁された円環状の永久磁石を固定
すると共に、前記保持筒３の下半部内周面に、前記電磁
石５、５に代えて超電導体を固定する。又、保持筒３の
内部にこの超電導体を冷却する為の冷却ジャケットを設
ける。
ル方向の変位を防止する為の、非接触型のラジアル軸受
を、超電導磁気軸受とする事もできる。この場合には、
上記回転軸２の中間部外周面に、前記磁性リング４、４
に代えて直径方向に着磁された円環状の永久磁石を固定
すると共に、前記保持筒３の下半部内周面に、前記電磁
石５、５に代えて超電導体を固定する。又、保持筒３の
内部にこの超電導体を冷却する為の冷却ジャケットを設
ける。
【０００９】ところで、図１３に示す様な電力貯蔵装置
に貯蔵可能な電力を大きくする為には、次のの一方
又は双方を実現する必要がある。 フライホイール１０の回転慣性を大きくする。 フライホイール１０の回転速度を速くする。 上記を実現させる為には、フライホイール１０の直径
を大きくし、重量を大きくする必要がある。そして、フ
ライホイール１０の直径を大きくした場合には、このフ
ライホイール１０の下面に固定する永久磁石１１の直径
も大きくする必要がある。この理由は、重量の大きいフ
ライホイールを支持するには超電導磁気軸受の面積を大
きくする必要があり、その為には永久磁石１１の直径を
大きくする必要がある為である。又、運動エネルギは速
度の自乗に比例して増大する為、貯蔵可能なエネルギを
大きくする為に、上記は特に重要である。従って、電
力貯蔵装置に貯蔵可能な電力を大きくすると、上記永久
磁石１１に加わる遠心力が大きくなる。
に貯蔵可能な電力を大きくする為には、次のの一方
又は双方を実現する必要がある。 フライホイール１０の回転慣性を大きくする。 フライホイール１０の回転速度を速くする。 上記を実現させる為には、フライホイール１０の直径
を大きくし、重量を大きくする必要がある。そして、フ
ライホイール１０の直径を大きくした場合には、このフ
ライホイール１０の下面に固定する永久磁石１１の直径
も大きくする必要がある。この理由は、重量の大きいフ
ライホイールを支持するには超電導磁気軸受の面積を大
きくする必要があり、その為には永久磁石１１の直径を
大きくする必要がある為である。又、運動エネルギは速
度の自乗に比例して増大する為、貯蔵可能なエネルギを
大きくする為に、上記は特に重要である。従って、電
力貯蔵装置に貯蔵可能な電力を大きくすると、上記永久
磁石１１に加わる遠心力が大きくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来は、回転
時に加わる大きな遠心力に拘らず破損する危険性のない
永久磁石１１を造る事は困難で、例えば電力貯蔵装置に
貯蔵可能な電力を大きくする事に関して限界があった。
この理由は次の通りである。
時に加わる大きな遠心力に拘らず破損する危険性のない
永久磁石１１を造る事は困難で、例えば電力貯蔵装置に
貯蔵可能な電力を大きくする事に関して限界があった。
この理由は次の通りである。
【００１１】即ち、十分な電力を貯蔵可能な程度に大径
のフライホイール１０に見合う様な、大型で円環状の永
久磁石１１を一体に造る事は難しい。従って、実際に円
環状の永久磁石１１を造る場合には、それぞれが円弧形
に形成された複数のセグメントを、それぞれの円周方向
端面同士を突き合わせて突き合わせ面同士を接着する事
により組み合わせ、全体を円環状にする必要がある。こ
の様に、複数のセグメントを円環状に組み合わせ、円周
方向端面同士を接着して円環状の永久磁石１１とした後
に、大きな遠心力が加わると接着面が剥離する等によ
り、この永久磁石１１が破壊され易い。本発明の超電導
磁気軸受装置は、この様な不都合を解消すべく発明した
ものである。
のフライホイール１０に見合う様な、大型で円環状の永
久磁石１１を一体に造る事は難しい。従って、実際に円
環状の永久磁石１１を造る場合には、それぞれが円弧形
に形成された複数のセグメントを、それぞれの円周方向
端面同士を突き合わせて突き合わせ面同士を接着する事
により組み合わせ、全体を円環状にする必要がある。こ
の様に、複数のセグメントを円環状に組み合わせ、円周
方向端面同士を接着して円環状の永久磁石１１とした後
に、大きな遠心力が加わると接着面が剥離する等によ
り、この永久磁石１１が破壊され易い。本発明の超電導
磁気軸受装置は、この様な不都合を解消すべく発明した
ものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の超電導磁気軸受
装置は、前述の従来から知られた電力貯蔵装置等に組み
込まれた超電導磁気軸受装置と同様に、回転部材の回転
中心と同心に固定された円環状の永久磁石と、この永久
磁石と対向した状態で固定部材に配設された超電導体と
を備えている。
装置は、前述の従来から知られた電力貯蔵装置等に組み
込まれた超電導磁気軸受装置と同様に、回転部材の回転
中心と同心に固定された円環状の永久磁石と、この永久
磁石と対向した状態で固定部材に配設された超電導体と
を備えている。
【００１３】特に、本発明の超電導磁気軸受装置に於い
ては、上記永久磁石は、それぞれが円弧形に形成され、
円周方向端面同士を突き合わせる事で全体が円環状とな
る複数のセグメントと、円環状に組み合わされた複数の
セグメントの少なくとも外周面をその全周に亙って覆う
非磁性材製の保持環と、この保持環の少なくとも外周面
をその全周に亙って覆うと共にこの保持環の外周面を直
径方向内側に向けて抑え付ける、高抗張力材製の抑え環
とを備えたものである。
ては、上記永久磁石は、それぞれが円弧形に形成され、
円周方向端面同士を突き合わせる事で全体が円環状とな
る複数のセグメントと、円環状に組み合わされた複数の
セグメントの少なくとも外周面をその全周に亙って覆う
非磁性材製の保持環と、この保持環の少なくとも外周面
をその全周に亙って覆うと共にこの保持環の外周面を直
径方向内側に向けて抑え付ける、高抗張力材製の抑え環
とを備えたものである。
【００１４】
【作用】上述の様に構成される本発明の超電導磁気軸受
装置が、回転部材を浮上状態に支持し、この回転部材の
回転抵抗を極く小さく抑える際の作用自体は、前述の従
来から知られた電力貯蔵装置等に組み込まれた超電導磁
気軸受装置と同様である。特に、本発明の超電導磁気軸
受装置の場合には、大径の永久磁石を構成した場合で
も、この永久磁石の強度を十分に大きくして、高速回転
時にも遠心力に基づいてこの永久磁石が破壊される事を
防止できる。この為、上記回転部材の超高速回転が可能
になる。
装置が、回転部材を浮上状態に支持し、この回転部材の
回転抵抗を極く小さく抑える際の作用自体は、前述の従
来から知られた電力貯蔵装置等に組み込まれた超電導磁
気軸受装置と同様である。特に、本発明の超電導磁気軸
受装置の場合には、大径の永久磁石を構成した場合で
も、この永久磁石の強度を十分に大きくして、高速回転
時にも遠心力に基づいてこの永久磁石が破壊される事を
防止できる。この為、上記回転部材の超高速回転が可能
になる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例に就いて説明する。
尚、本発明の特徴は、回転部材に固定されてこの回転部
材と共に回転する円環状の永久磁石の構成に特徴があ
る。その他の部分に就いては、例えば図１３に示した様
な電力貯蔵装置に組み込まれた超電導磁気軸受装置と同
様である。従って、従来構造と同様部分に就いては図示
並びに重複する説明を省略し、以下、本発明の特徴部分
である永久磁石に就いて説明する。
尚、本発明の特徴は、回転部材に固定されてこの回転部
材と共に回転する円環状の永久磁石の構成に特徴があ
る。その他の部分に就いては、例えば図１３に示した様
な電力貯蔵装置に組み込まれた超電導磁気軸受装置と同
様である。従って、従来構造と同様部分に就いては図示
並びに重複する説明を省略し、以下、本発明の特徴部分
である永久磁石に就いて説明する。
【００１６】図１〜２は本発明の第一実施例を示してい
る。永久磁石１５は、それぞれが円弧形に形成された、
同形且つ同大の複数個（図示の例では８個）のセグメン
ト１６、１６の円周方向端面同士を突き合わせる事で全
体を円環状とされている。
る。永久磁石１５は、それぞれが円弧形に形成された、
同形且つ同大の複数個（図示の例では８個）のセグメン
ト１６、１６の円周方向端面同士を突き合わせる事で全
体を円環状とされている。
【００１７】この様な複数個のセグメント１６、１６
は、アルミニウム等の非磁性材により造られた保持環１
７の内側にがたつきなく保持されている。この保持環１
７は、断面が軸方向片面側（図２の上面側で、図１３に
示す様な使用状態では下面側）が開口したコ字形断面を
有し、全体を円環状に形成されている。そして、上記各
セグメント１６、１６は、この様な保持環１７の内側に
保持されている。又、円周方向に隣り合うセグメント１
６、１６の円周方向端面同士、各セグメント１６、１６
の外面と上記保持環１７の内面とは、互いに接着固定し
ている。尚、保持環１７を非磁性材により造る理由は、
永久磁石１５の両極から出た磁束がこの保持環１７を短
絡して流れるのを防止する為である。
は、アルミニウム等の非磁性材により造られた保持環１
７の内側にがたつきなく保持されている。この保持環１
７は、断面が軸方向片面側（図２の上面側で、図１３に
示す様な使用状態では下面側）が開口したコ字形断面を
有し、全体を円環状に形成されている。そして、上記各
セグメント１６、１６は、この様な保持環１７の内側に
保持されている。又、円周方向に隣り合うセグメント１
６、１６の円周方向端面同士、各セグメント１６、１６
の外面と上記保持環１７の内面とは、互いに接着固定し
ている。尚、保持環１７を非磁性材により造る理由は、
永久磁石１５の両極から出た磁束がこの保持環１７を短
絡して流れるのを防止する為である。
【００１８】この様に各セグメント１６、１６を保持環
１７内に嵌合保持した状態で、これら各セグメント１
６、１６の外周面は、上記保持環１７の一部により、全
周に亙って覆われる。従って、この様な永久磁石１５に
より超電導磁気軸受装置を構成した場合、その使用時に
この永久磁石１５に大きな遠心力が作用しても、これら
各セグメント同士１６、１６が離れる事はなくなる。
１７内に嵌合保持した状態で、これら各セグメント１
６、１６の外周面は、上記保持環１７の一部により、全
周に亙って覆われる。従って、この様な永久磁石１５に
より超電導磁気軸受装置を構成した場合、その使用時に
この永久磁石１５に大きな遠心力が作用しても、これら
各セグメント同士１６、１６が離れる事はなくなる。
【００１９】又、上記保持環１７の外周面を、炭素繊維
強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の高抗張力材製の抑え
環１８により、その全周に亙って覆うと共に、この保持
環１７の外周面を直径方向内側に向けて抑え付ける。こ
の為にこの抑え環１８と上記セグメント１６、１６を保
持した保持環１７とを、圧入若しくは冷やしばめにより
組み合わせ、上記抑え環１８を保持環１７に、締め代を
持って外嵌する。尚、上記セグメント１６、１６は、所
定方向、本実施例の場合には軸方向（図１の表裏方向、
図２の上下方向）に着磁している。
強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の高抗張力材製の抑え
環１８により、その全周に亙って覆うと共に、この保持
環１７の外周面を直径方向内側に向けて抑え付ける。こ
の為にこの抑え環１８と上記セグメント１６、１６を保
持した保持環１７とを、圧入若しくは冷やしばめにより
組み合わせ、上記抑え環１８を保持環１７に、締め代を
持って外嵌する。尚、上記セグメント１６、１６は、所
定方向、本実施例の場合には軸方向（図１の表裏方向、
図２の上下方向）に着磁している。
【００２０】上述の様に構成される永久磁石１５は、例
えば前述の図１３に示す様なフライホイール１０の下面
に固定して、本発明の超電導磁気軸受装置とする。この
様な超電導磁気軸受装置が、超電導体１３と共に超電導
スラスト軸受を構成して回転部材であるフライホイール
１０を浮上状態に支持し、このフライホイール１０の回
転抵抗を極く小さく抑える際の作用自体は、前述の従来
から知られた電力貯蔵装置等に組み込まれた超電導磁気
軸受装置と同様である。特に、本発明の超電導磁気軸受
装置の場合には、大径の永久磁石１５を構成した場合で
も、この永久磁石１５の強度を十分に大きくして、高速
回転時にも遠心力に基づいてこの永久磁石１５が破壊さ
れる事を防止できる。
えば前述の図１３に示す様なフライホイール１０の下面
に固定して、本発明の超電導磁気軸受装置とする。この
様な超電導磁気軸受装置が、超電導体１３と共に超電導
スラスト軸受を構成して回転部材であるフライホイール
１０を浮上状態に支持し、このフライホイール１０の回
転抵抗を極く小さく抑える際の作用自体は、前述の従来
から知られた電力貯蔵装置等に組み込まれた超電導磁気
軸受装置と同様である。特に、本発明の超電導磁気軸受
装置の場合には、大径の永久磁石１５を構成した場合で
も、この永久磁石１５の強度を十分に大きくして、高速
回転時にも遠心力に基づいてこの永久磁石１５が破壊さ
れる事を防止できる。
【００２１】即ち、上記複数のセグメント１６、１６を
組み合わせて成る円環状の永久磁石１５の外周面を保持
環１７により抑え、更にこの保持環１７の外周面を抑え
環１８により抑え付けている為、強い遠心力が加わった
場合にも、上記各セグメント１６、１６同士が分離方向
に変位しない。この為、強い遠心力に拘らず、上記永久
磁石１５が破損する事がなくなって、上記フライホイー
ル１０の超高速回転が可能になり、このフライホイール
１０を組み込んだ電力貯蔵装置に大きな電力を貯蔵する
事が可能になる。
組み合わせて成る円環状の永久磁石１５の外周面を保持
環１７により抑え、更にこの保持環１７の外周面を抑え
環１８により抑え付けている為、強い遠心力が加わった
場合にも、上記各セグメント１６、１６同士が分離方向
に変位しない。この為、強い遠心力に拘らず、上記永久
磁石１５が破損する事がなくなって、上記フライホイー
ル１０の超高速回転が可能になり、このフライホイール
１０を組み込んだ電力貯蔵装置に大きな電力を貯蔵する
事が可能になる。
【００２２】次に、図３〜４は本発明の第二実施例を示
している。本実施例の場合には、永久磁石１５ａを構成
する複数のセグメント１６、１６を保持する為の保持環
１７ａの断面形状をＬ字形にしている。従って本実施例
の場合にはこの保持環１７ａが、上記各セグメント１
６、１６の軸方向片面（図４の下面）と外周面とのみを
覆っている。上述した第一実施例とは異なり、上記各セ
グメント１６、１６の内周面は覆っていない。従って本
実施例の場合には、これら各セグメント１６、１６を軸
方向に着磁する事で超電導スラスト磁気軸受１４（図１
３）を構成できる他、各セグメント１６、１６を直径方
向に着磁する事で超電導ラジアル磁気軸受を構成する事
もできる。その他の構成及び作用は、上述した第一実施
例と同様である。
している。本実施例の場合には、永久磁石１５ａを構成
する複数のセグメント１６、１６を保持する為の保持環
１７ａの断面形状をＬ字形にしている。従って本実施例
の場合にはこの保持環１７ａが、上記各セグメント１
６、１６の軸方向片面（図４の下面）と外周面とのみを
覆っている。上述した第一実施例とは異なり、上記各セ
グメント１６、１６の内周面は覆っていない。従って本
実施例の場合には、これら各セグメント１６、１６を軸
方向に着磁する事で超電導スラスト磁気軸受１４（図１
３）を構成できる他、各セグメント１６、１６を直径方
向に着磁する事で超電導ラジアル磁気軸受を構成する事
もできる。その他の構成及び作用は、上述した第一実施
例と同様である。
【００２３】次に、図５〜６は本発明の第三実施例を示
している。本実施例の場合には、それぞれが単なる短円
筒状に形成された内外１対の保持環１７ｂ、１７ｃによ
り、円環状に組み合わされて永久磁石１５ｂを構成する
複数のセグメント１６、１６の内外両周面を覆ってい
る。前述した第一実施例とは異なり、上記各セグメント
１６、１６の軸方向端面は覆っていない。その他の構成
及び作用は、前述した第一実施例の場合と同様である。
している。本実施例の場合には、それぞれが単なる短円
筒状に形成された内外１対の保持環１７ｂ、１７ｃによ
り、円環状に組み合わされて永久磁石１５ｂを構成する
複数のセグメント１６、１６の内外両周面を覆ってい
る。前述した第一実施例とは異なり、上記各セグメント
１６、１６の軸方向端面は覆っていない。その他の構成
及び作用は、前述した第一実施例の場合と同様である。
【００２４】次に、図７〜８は本発明の第四実施例を示
している。本実施例の場合には、単なる短円筒状に形成
された１個の保持環１７ｃにより、円環状に組み合わさ
れて永久磁石１５ｃを構成する複数のセグメント１６、
１６の外周面を覆っている。上述した第三実施例とは異
なり、上記各セグメント１６、１６の内周面は覆ってい
ない。従って本実施例の場合には、これら各セグメント
１６、１６を軸方向（図７の表裏方向、図８の上下方
向）に着磁する事で超電導スラスト磁気軸受１４（図１
３）を構成できる他、各セグメント１６、１６を直径方
向に着磁する事で超電導ラジアル磁気軸受を構成する事
もできる。その他の構成及び作用は、上述した第三実施
例と同様である。
している。本実施例の場合には、単なる短円筒状に形成
された１個の保持環１７ｃにより、円環状に組み合わさ
れて永久磁石１５ｃを構成する複数のセグメント１６、
１６の外周面を覆っている。上述した第三実施例とは異
なり、上記各セグメント１６、１６の内周面は覆ってい
ない。従って本実施例の場合には、これら各セグメント
１６、１６を軸方向（図７の表裏方向、図８の上下方
向）に着磁する事で超電導スラスト磁気軸受１４（図１
３）を構成できる他、各セグメント１６、１６を直径方
向に着磁する事で超電導ラジアル磁気軸受を構成する事
もできる。その他の構成及び作用は、上述した第三実施
例と同様である。
【００２５】次に、図９〜１０は本発明の第五実施例を
示している。本実施例の場合には、前述の図３〜４に示
した構造を有し、互いに直径が異なる円環状の永久磁石
１５ａ、１５ａ´を２個、互いに同心円状に組み合わ
せ、更にこれら両永久磁石１５ａ、１５ａ´の外周面及
び軸方向片面（図１０の下面）を、断面Ｌ字形の抑え環
１８ａにより抑え付けている。この様な本実施例の構造
によれば、直径方向の広い幅領域に亙って高密度の磁束
をほぼ均等に存在させる事が可能になり、これら両永久
磁石１５ａ、１５ａ´を含んで構成される超電導スラス
ト磁気軸受の負荷能力を大きくできる。又、直径方向内
側の永久磁石１５ａを直径方向に着磁して超電導ラジア
ル磁気軸受を構成し、合わせて直径方向外側の永久磁石
１５ａ´を軸方向に着磁して超電導スラスト磁気軸受を
構成する事もできる。その他の構成及び作用は、前述し
た第一実施例の場合と同様である。
示している。本実施例の場合には、前述の図３〜４に示
した構造を有し、互いに直径が異なる円環状の永久磁石
１５ａ、１５ａ´を２個、互いに同心円状に組み合わ
せ、更にこれら両永久磁石１５ａ、１５ａ´の外周面及
び軸方向片面（図１０の下面）を、断面Ｌ字形の抑え環
１８ａにより抑え付けている。この様な本実施例の構造
によれば、直径方向の広い幅領域に亙って高密度の磁束
をほぼ均等に存在させる事が可能になり、これら両永久
磁石１５ａ、１５ａ´を含んで構成される超電導スラス
ト磁気軸受の負荷能力を大きくできる。又、直径方向内
側の永久磁石１５ａを直径方向に着磁して超電導ラジア
ル磁気軸受を構成し、合わせて直径方向外側の永久磁石
１５ａ´を軸方向に着磁して超電導スラスト磁気軸受を
構成する事もできる。その他の構成及び作用は、前述し
た第一実施例の場合と同様である。
【００２６】次に、図１１〜１２は本発明の第六実施例
を示している。本実施例の場合には、前述の図３〜４に
示した構造を有する永久磁石１５ａ、１５ａを軸方向
（図１１の表裏方向、図１２の上下方向）に複数個（図
示の例では４個）重ね合わせている。本実施例の場合に
は、これら各永久磁石１５ａ、１５ａを構成するセグメ
ント１６、１６を軸方向、或は直径方向に着磁する。こ
の様な永久磁石１５ａ、１５ａを利用すれば、高い負荷
能力を有する超電導スラスト磁気軸受、或は超電導ラジ
アル磁気軸受を構成する事ができる。
を示している。本実施例の場合には、前述の図３〜４に
示した構造を有する永久磁石１５ａ、１５ａを軸方向
（図１１の表裏方向、図１２の上下方向）に複数個（図
示の例では４個）重ね合わせている。本実施例の場合に
は、これら各永久磁石１５ａ、１５ａを構成するセグメ
ント１６、１６を軸方向、或は直径方向に着磁する。こ
の様な永久磁石１５ａ、１５ａを利用すれば、高い負荷
能力を有する超電導スラスト磁気軸受、或は超電導ラジ
アル磁気軸受を構成する事ができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の超電導磁気軸受装置は、以上に
述べた通り構成され作用するので、高速回転時の大きな
遠心力によっても円環状の永久磁石が破壊される事のな
い構造を得られる。従って、例えば電力貯蔵装置に応用
した場合に、大量の電力を貯蔵できる構造を実現でき
る。
述べた通り構成され作用するので、高速回転時の大きな
遠心力によっても円環状の永久磁石が破壊される事のな
い構造を得られる。従って、例えば電力貯蔵装置に応用
した場合に、大量の電力を貯蔵できる構造を実現でき
る。
【図１】本発明の第一実施例を示す、図２のＡ−Ａ断面
図。
図。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図３】本発明の第二実施例を示す、図４のＣ−Ｃ断面
図。
図。
【図４】図３のＤ−Ｄ断面図。
【図５】本発明の第三実施例を示す、図６のＥ−Ｅ断面
図。
図。
【図６】図５のＦ−Ｆ断面図。
【図７】本発明の第四実施例を示す、図８のＧ−Ｇ断面
図。
図。
【図８】図７のＨ−Ｈ断面図。
【図９】本発明の第五実施例を示す、図１０のＩ−Ｉ断
面図。
面図。
【図１０】図９のＪ−Ｊ断面図。
【図１１】本発明の第六実施例を示す、図１２のＫ−Ｋ
断面図。
断面図。
【図１２】図１１のＬ−Ｌ断面図。
【図１３】従来から知られた超電導磁気軸受装置の１例
を示す縦断面図。
を示す縦断面図。
１ 真空ハウジング ２ 回転軸 ３ 保持筒 ４ 磁性リング ５ 電磁石 ６ 能動型磁気軸受 ７ ロータ ８ ステータ ９ 発電機兼用モータ １０ フライホイール １１ 永久磁石 １２ 冷却ジャケット １３ 超電導体 １４ 超電導スラスト磁気軸受 １５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ａ′ 永久磁石 １６ セグメント １７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 保持環 １８、１８ａ 抑え環
Claims (1)
- 【請求項１】 回転部材の回転中心と同心に固定された
円環状の永久磁石と、この永久磁石と対向した状態で固
定部材に配設された超電導体とを備えた超電導磁気軸受
装置に於いて、上記永久磁石は、それぞれが円弧形に形
成され、円周方向端面同士を突き合わせる事で全体が円
環状となる複数のセグメントと、円環状に組み合わされ
た複数のセグメントの少なくとも外周面をその全周に亙
って覆う非磁性材製の保持環と、この保持環の少なくと
も外周面をその全周に亙って覆うと共にこの保持環の外
周面を直径方向内側に向けて抑え付ける、高抗張力材製
の抑え環とを備えたものである事を特徴とする超電導磁
気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01005195A JP3358362B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 超電導磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01005195A JP3358362B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 超電導磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08200368A true JPH08200368A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3358362B2 JP3358362B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=11739606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01005195A Expired - Fee Related JP3358362B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 超電導磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358362B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002027204A1 (de) | 2000-09-26 | 2002-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetlager |
| DE10333733A1 (de) * | 2003-07-23 | 2005-02-24 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Magnetisches Lagerelement |
| EP1835188A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-19 | Nexans | High temperature superconducting magnetic bearing |
| CN109236857A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 常州大学 | 一种自适应高速反摩擦悬浮轴承 |
| CN110601482A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102705367B (zh) * | 2012-05-30 | 2014-06-18 | 清华大学 | 一种具有拼装永磁环结构的重型永磁吸力轴承 |
-
1995
- 1995-01-25 JP JP01005195A patent/JP3358362B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002027204A1 (de) | 2000-09-26 | 2002-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetlager |
| US6831384B2 (en) | 2000-09-26 | 2004-12-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetic bearing |
| DE10333733A1 (de) * | 2003-07-23 | 2005-02-24 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Magnetisches Lagerelement |
| EP1835188A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-19 | Nexans | High temperature superconducting magnetic bearing |
| CN109236857A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 常州大学 | 一种自适应高速反摩擦悬浮轴承 |
| CN109236857B (zh) * | 2018-09-17 | 2020-03-20 | 常州大学 | 一种自适应高速反摩擦悬浮轴承 |
| CN110601482A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机系统 |
| CN110601482B (zh) * | 2019-09-20 | 2022-06-28 | 哈尔滨工业大学 | 轴向磁场飞轮脉冲同步发电机系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3358362B2 (ja) | 2002-12-16 |
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