JPH08284957A - Radial bearing - Google Patents

Radial bearing

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JPH08284957A
JPH08284957A JP7090817A JP9081795A JPH08284957A JP H08284957 A JPH08284957 A JP H08284957A JP 7090817 A JP7090817 A JP 7090817A JP 9081795 A JP9081795 A JP 9081795A JP H08284957 A JPH08284957 A JP H08284957A
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bearing
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temperature superconductor
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permanent magnet
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Shigeo Nagaya
重夫 長屋
Naoki Hirano
直樹 平野
Masaharu Minami
正晴 南
Makoto Takenaka
誠 竹中
Masao Takahashi
正雄 高橋
Yutaka Kawashima
裕 河島
Tatsuya Sato
達哉 佐藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F16C32/0436Passive 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
    • F16C32/0438Passive 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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Abstract

PURPOSE: To provide a radial bearing capable of stably support a rotary body in a non-contact manner by the magnetic repulsion which is sufficiently large to the magnetic flux from a permanent magnet provided on the rotary body. CONSTITUTION: A bearing to rotatably support a rotary body 2 in combination with a magnet 24 provided on the rotary body is provided a high temperature super-conductive body 23 where the surface on which the critical current value is higher than that of the other surface is positioned in the same direction as the center axis of the rotary body.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高温超伝導体を用いたラ
ジアル軸受に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radial bearing using a high temperature superconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】高温超伝導体はその特性を生かした用途
の一つとして、回転体を回転自在に支承する軸受の構成
部品に用いられている。この軸受は、回転体に設けた磁
石と組合せて用いるもので、高温超伝導体により回転体
の磁石に対して磁気反発力を作用させて回転体を軸受か
ら浮かして支承するものである。
2. Description of the Related Art A high-temperature superconductor is used as a component of a bearing that rotatably supports a rotating body, as one of the uses of its characteristics. This bearing is used in combination with a magnet provided in a rotating body, and a magnetic repulsive force is applied to a magnet of the rotating body by a high temperature superconductor to float and support the rotating body from the bearing.

【0003】この軸受は例えば発電・電動機における回
転部を支承するために用いられている。図3は従来の軸
受を用いた発電・電動機の構成を示している。図中1は
容器であり、この容器1の内部には回転子軸2が直立し
て設けられている。この回転子軸2の下部にはその回転
エネルギーを蓄積するフライホイール3が形成されてい
る。4は回転子軸2の上端部に取り付けられた回転子、
5は回転子4を囲んで容器1に取り付けられた固定子、
6は固定子5に設けられた固定子コイルである。
This bearing is used, for example, to support a rotating portion in a power generator / motor. FIG. 3 shows the structure of a conventional generator / motor using a bearing. In the figure, reference numeral 1 denotes a container, and a rotor shaft 2 is provided upright inside the container 1. A flywheel 3 for accumulating the rotational energy is formed below the rotor shaft 2. 4 is a rotor attached to the upper end of the rotor shaft 2,
5 is a stator attached to the container 1 surrounding the rotor 4,
Reference numeral 6 denotes a stator coil provided on the stator 5.

【0004】7は回転子軸2の上部および下部に設けら
れた例えばネオジウム系材料からなるラジアル軸受用の
永久磁石で、これは円筒状に形成されて回転子軸2に嵌
合されている。
Reference numeral 7 is a permanent magnet for a radial bearing, which is provided on the upper and lower portions of the rotor shaft 2 and is made of, for example, a neodymium-based material, and is formed in a cylindrical shape and fitted to the rotor shaft 2.

【0005】8は各永久磁石7と対向して配置されて容
器1に設けられたラジアル軸受で、これは高温超伝導
体、例えばイットリウム系材料の焼結体で形成されて図
7(a)に示すような円筒体をなしており、永久磁石7
を囲んで配置されている。
Reference numeral 8 denotes a radial bearing which is arranged facing the respective permanent magnets 7 and is provided in the container 1. The radial bearing 8 is formed of a high temperature superconductor, for example, a sintered body of yttrium-based material, and is shown in FIG. The permanent magnet 7 has a cylindrical body as shown in
It is arranged around.

【0006】ラジアル軸受8は、回転子軸2に設けられ
たラジアル軸受用の各永久磁石7の磁力に対して回転子
軸2の半径方向に沿って反対向きの磁気力を作用させて
回転子軸2を非接触で回転自在に支承している。
The radial bearing 8 applies a magnetic force in the opposite direction along the radial direction of the rotor shaft 2 to the magnetic force of each permanent magnet 7 for the radial bearing provided on the rotor shaft 2. The shaft 2 is rotatably supported without contact.

【0007】9は回転子軸2のフライホイール3の上面
部および下面部に設けられたスラスト軸受用の永久磁石
で、これは例えばネオジウム系材料で形成された円形リ
ング状をなすもので、回転子軸2と同心状に配置されて
フライホイール3に取り付けられている。
Reference numeral 9 denotes a permanent magnet for a thrust bearing provided on the upper surface and the lower surface of the flywheel 3 of the rotor shaft 2, which has a circular ring shape made of, for example, a neodymium-based material. It is arranged concentrically with the slave shaft 2 and attached to the flywheel 3.

【0008】10は各永久磁石9に対向して配置されて
容器1に設けられたスラスト軸受で、これは高温超伝導
体、例えばイットリウム系材料の焼結体で形成されて永
久磁石9と同じ大きさの図7(b)に示すような円形リ
ング状をなしている。
Reference numeral 10 denotes a thrust bearing which is arranged in opposition to each permanent magnet 9 and is provided in the container 1. This thrust bearing is made of a high temperature superconductor, for example, a sintered body of yttrium-based material, and is the same as the permanent magnet 9. It has a circular ring shape as shown in FIG.

【0009】スラスト軸受10は、フライホイール3に
設けられたスラスト軸受用の各永久磁石9の磁力に対し
て回転子軸2の軸方向に沿って反対向きの磁気力を作用
させてフライホイール3を非接触で回転自在に支承して
いる。
The thrust bearing 10 applies a magnetic force in the opposite direction along the axial direction of the rotor shaft 2 to the magnetic force of each permanent magnet 9 for thrust bearing provided on the flywheel 3 to flywheel 3. Is rotatably supported without contact.

【0010】これら軸受8、10は,永久磁石から生じ
る磁束が高温超伝導体内部に拘束されると、磁気反発力
が生じる原理を利用して回転子軸2を非接触状態で浮上
して支承するものであり、軸受摩擦損失がほとんどない
点が特徴である。
These bearings 8 and 10 support the rotor shaft 2 by levitating it in a non-contact state by utilizing the principle that magnetic repulsion force is generated when the magnetic flux generated from a permanent magnet is restricted inside the high temperature superconductor. The feature is that there is almost no bearing friction loss.

【0011】すなわち、図5に示すように例えば永久磁
石7、9のN極が軸受8、10に接近すると、軸受8、
10における永久磁石7、9と対向する面にN極が発生
して、永久磁石7、9からの磁束の侵入を防ぐ磁気反発
力を発生させるような方向の環状電流が流れる。このた
め、この電流によって、回転体に設けた永久磁石の磁束
に対する磁気反発力によって、回転体すなわち回転子軸
2およびフライホイール3を非接触状態で支承する。
That is, as shown in FIG. 5, when the north poles of the permanent magnets 7, 9 approach the bearings 8, 10, the bearings 8,
An N pole is generated on the surface of 10 facing the permanent magnets 7 and 9, and an annular current flows in such a direction as to generate a magnetic repulsive force that prevents the magnetic flux from entering from the permanent magnets 7 and 9. Therefore, this current supports the rotor, that is, the rotor shaft 2 and the flywheel 3 in a non-contact state by the magnetic repulsive force against the magnetic flux of the permanent magnet provided in the rotor.

【0012】軸受8、10を形成する高温超伝導体は、
例えばイットリウム系材料の場合は図6に示すような結
晶構造をなしている。この結晶構造はc軸方向と、この
c軸方向に対して直角なa方向とb方向を有している。
従来の超伝導体軸受8、10は図7(a)、(b)に示
すように結晶のc軸方向を軸受の中心軸の方向と一致さ
せて形成している。
The high temperature superconductor forming the bearings 8 and 10 is
For example, the yttrium-based material has a crystal structure as shown in FIG. This crystal structure has a c-axis direction and a and b directions perpendicular to the c-axis direction.
As shown in FIGS. 7A and 7B, the conventional superconductor bearings 8 and 10 are formed with the c-axis direction of the crystal aligned with the direction of the central axis of the bearing.

【0013】11、12は容器1において軸受8と軸受
10を囲んで設けられた液体窒素ポケットで、これは軸
受8、10を臨界温度90K以下に冷却する液体窒素が
溜められる。13は液体窒素供給タンクで、これは液体
窒素ポケット11、12に液体窒素を供給する。14は
液体窒素供給タンク13と液体窒素ポケット11、12
とを結ぶ通路に設けられたバルブである。
Reference numerals 11 and 12 denote liquid nitrogen pockets provided in the container 1 so as to surround the bearings 8 and 10, in which liquid nitrogen for cooling the bearings 8 and 10 to a critical temperature of 90 K or less is stored. A liquid nitrogen supply tank 13 supplies liquid nitrogen to the liquid nitrogen pockets 11 and 12. 14 is a liquid nitrogen supply tank 13 and liquid nitrogen pockets 11 and 12
This is a valve provided in the passage that connects with.

【0014】なお、容器1は真空ポンプ15によりバル
ブ16を介して真空引きし、回転子軸2の回転時の風損
の低減をはかっている。このように構成された発電・電
動機は、回転子4と固定子5との組合せにより回転子軸
2が回転される。フライホイール3は回転子軸2の運動
エネルギーを蓄えるもので、貯蔵エネルギーは次の式で
表される。
The container 1 is evacuated by a vacuum pump 15 via a valve 16 to reduce windage loss when the rotor shaft 2 rotates. In the generator / motor configured as described above, the rotor shaft 2 is rotated by the combination of the rotor 4 and the stator 5. The flywheel 3 stores the kinetic energy of the rotor shaft 2, and the stored energy is represented by the following formula.

【0015】E=1/2・I・ω2 E:運動エネルギー I:慣性モーメント(直円柱ロータの場合:I=m・
(r2 /2)、m:直円柱ロータ、r:直円柱半径) ω:回転角速度 回転子軸2は各永久磁石7、9と軸受8、10との組合
せにより非接触状態で浮上して支持される。各超伝導体
軸受8、10は液体窒素で冷却される。
E = 1 / 2Iω 2 E: kinetic energy I: moment of inertia (in the case of a right cylinder rotor: I = m
(R 2/2), m : a right circular cylinder rotor, r: a right circular cylinder radius) omega: rotational angular speed rotor shaft 2 floats in a non-contact state by the combination of the permanent magnet 7, 9 and the bearing 8, 10 Supported. Each superconductor bearing 8, 10 is cooled with liquid nitrogen.

【0016】図4はフライホイール3の運動モードを示
す。Aは待機状態で、フライホイール3は低速で回転す
る。Bはフライホイール3へ外部からエネルギーを投入
する入力状態で、フライホイール3の回転数が徐々に増
大し、回転エネルギーとしてエネルギーが投入される。
Cはエネルギー蓄積・保持状態、Dはフライホイール3
の回転エネルギーを外部へ放出する状態を示し、フライ
ホイール3の回転数が低下する。
FIG. 4 shows the motion modes of the flywheel 3. A is in a standby state, and the flywheel 3 rotates at a low speed. B is an input state in which energy is externally input to the flywheel 3, and the rotational speed of the flywheel 3 gradually increases, and energy is input as rotational energy.
C is energy storage / holding state, D is flywheel 3
Shows the state in which the rotational energy of is released to the outside, and the rotational speed of the flywheel 3 decreases.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超伝導
体軸受8、10には次に述べる問題がある。高温超伝導
体には、図7に示す結晶のab面における臨界電流が、
結晶のc軸方向における臨界電流より大きい、例えばa
b面における臨界電流3:c軸方向における臨界電流1
という性質がある。すなわち、高温超伝導体の結晶のa
b面において電流によって発生する外部から侵入する磁
束に対する磁気反発力は、超伝導体のac面およびbc
面において電流によって発生する外部から侵入する磁束
に対する磁気反発力より大きい。
However, the conventional superconductor bearings 8 and 10 have the following problems. In the high temperature superconductor, the critical current in the ab plane of the crystal shown in FIG.
Greater than the critical current in the c-axis direction of the crystal, eg a
Critical current in b-plane 3: Critical current in c-axis direction 1
There is a property. That is, a of the crystal of the high temperature superconductor
The magnetic repulsive force against the magnetic flux generated from the outside and generated by the current on the b-plane is
It is larger than the magnetic repulsive force against the magnetic flux generated from the outside and invading from the outside.

【0018】前述したように従来の軸受8、10は、図
3および図7に示すように高温超伝導体のc軸方向が軸
受中心軸に沿うようにして形成している。このため、ス
ラスト軸受10は、高温超伝導体の結晶のab面が回転
体と対向する軸受面の向きと一致して、回転子軸2のフ
ライホイール3に設けた回転体である永久磁石9と対向
する。
As described above, the conventional bearings 8 and 10 are formed so that the c-axis direction of the high temperature superconductor is along the bearing center axis as shown in FIGS. 3 and 7. Therefore, in the thrust bearing 10, the ab plane of the crystals of the high temperature superconductor matches the direction of the bearing surface facing the rotor, and the permanent magnet 9 that is the rotor provided on the flywheel 3 of the rotor shaft 2 is used. To face.

【0019】すなわち、スラスト軸受10は、電流によ
って発生する外部から侵入する磁束に対する磁気反発力
が大きいab面が、軸受面の向きと一致して、回転子軸
2のフライホイール3に設けた永久磁石9と対向する。
これによりフライホイール3に設けた永久磁石9からの
磁束に対して充分な大きな磁気反発力によってフライホ
イール3を安定して非接触状態で支承できる。
That is, in the thrust bearing 10, the ab plane having a large magnetic repulsive force against the magnetic flux generated from the outside and generated by the current is aligned with the direction of the bearing surface, and is installed on the flywheel 3 of the rotor shaft 2. It faces the magnet 9.
As a result, the flywheel 3 can be stably supported in a non-contact state by a sufficiently large magnetic repulsive force against the magnetic flux from the permanent magnet 9 provided on the flywheel 3.

【0020】これに対してラジアル軸受8は、高温超伝
導体の結晶のab面が回転体と対向する軸受面の向きと
一致せず、他のac面、bc面が回転子軸2に設けた回
転体である永久磁石7と対向する。
On the other hand, in the radial bearing 8, the ab plane of the crystals of the high temperature superconductor does not match the orientation of the bearing surface facing the rotor, and other ac planes and bc planes are provided on the rotor shaft 2. It faces the permanent magnet 7, which is a rotating body.

【0021】すなわち、電流によって発生する外部から
侵入する磁束に対する磁気反発力が大きいab面が軸受
面の向きと一致せず、外部から侵入する磁束に対する磁
気反発力が小さい他の面が軸受面の向きと一致して回転
子軸2に設けた永久磁石7と対向する。これによりラジ
アル軸受10は、回転子軸2に設けた永久磁石7からの
磁束に対する磁気反発力が、回転子軸2を安定して非接
触状態で支持するには不充分な大きさであり、回転子軸
2を安定して非接触状態で支持することが困難であっ
た。
That is, the ab surface having a large magnetic repulsive force against the magnetic flux generated from the outside generated by the current does not match the direction of the bearing surface, and the other surface having a small magnetic repulsive force against the magnetic flux entering from the outside is the bearing surface. It faces the permanent magnet 7 provided on the rotor shaft 2 in the same direction. As a result, in the radial bearing 10, the magnetic repulsive force against the magnetic flux from the permanent magnet 7 provided on the rotor shaft 2 is not large enough to stably support the rotor shaft 2 in a non-contact state, It was difficult to stably support the rotor shaft 2 in a non-contact state.

【0022】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、回転体に設けた永久磁石からの磁束に対して充分な
大きな磁気反発力によって回転体を安定して非接触状態
で支持できるラジアル軸受を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a radial bearing capable of stably supporting a rotating body in a non-contact state by a sufficiently large magnetic repulsive force against a magnetic flux from a permanent magnet provided on the rotating body. The purpose is to provide.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明のラジアル軸受は、回転体を、この回転体
に設けた磁石と組合せて回転自在に支承する軸受におい
て、臨界電流値が他の面に比較して高い面を、前記回転
体の中心軸と同じ向きに位置させて配置した高温超伝導
体を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the radial bearing of the present invention is a bearing in which a rotating body is rotatably supported in combination with a magnet provided on the rotating body and has a critical current value of It is characterized in that it is provided with a high temperature superconductor in which a surface higher than other surfaces is arranged in the same direction as the central axis of the rotating body.

【0024】[0024]

【作用】本発明のラジアル軸受は、具体的には高温超伝
導体の結晶のc軸が、磁石に対向する軸受面に対して直
交する向きに設けられ、ab面が磁石に対向する軸受面
と一致して設けられている。このため、本発明のラジア
ル軸受の高温超伝導体は、電流によって発生する外部か
ら侵入する磁束に対する磁気反発力が大きい面が、軸受
面の向きと一致して、回転体に設けた永久磁石と対向す
る。これにより本発明のラジアル軸受は、軸受面に流れ
る電流によって生じる充分な大きな磁気反発力によっ
て、回転体を安定して非接触状態で支持できる。
In the radial bearing of the present invention, specifically, the c-axis of the crystal of the high temperature superconductor is provided in a direction orthogonal to the bearing surface facing the magnet, and the ab surface faces the bearing surface facing the magnet. It is provided in accordance with. Therefore, in the high temperature superconductor of the radial bearing of the present invention, the surface having a large magnetic repulsive force against the magnetic flux generated by the current and invading from the outside matches the direction of the bearing surface, and the permanent magnet provided in the rotating body. opposite. As a result, the radial bearing of the present invention can stably support the rotating body in a non-contact state by a sufficiently large magnetic repulsive force generated by the current flowing through the bearing surface.

【0025】[0025]

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。この実施例は、図3に示す発電・電動機におい
て回転子軸を支承するラジアル軸受に適用したものであ
る。図1は本実施例のラジアル軸受を示し、図2は図3
に示す発電・電動機にラジアル軸受を組込んだ部分を示
している。図2において図3と同じ部分は同じ符号を付
して示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is applied to a radial bearing that supports a rotor shaft in the generator / motor shown in FIG. FIG. 1 shows the radial bearing of this embodiment, and FIG.
It shows the part where the radial bearing is built into the generator / motor shown in. 2, the same parts as those in FIG. 3 are indicated by the same reference numerals.

【0026】図中21はラジアル軸受で、このラジアル
軸受21は軸受ブッシュ22と、この軸受ブッシュ22
に埋め込まれた複数個の高温超伝導体23とを有してい
る。軸受ブッシュ22は円筒形をなすもので、その内径
は後述するように発電・電動機において回転子軸2に設
けた永久磁石25の周囲を囲む大きさである。軸受ブッ
シュ22は銅やアルミニウムなどの金属で形成されてい
る。
In the figure, reference numeral 21 denotes a radial bearing, which is a bearing bush 22 and this bearing bush 22.
And a plurality of high temperature superconductors 23 embedded in. The bearing bush 22 has a cylindrical shape, and the inner diameter thereof is a size surrounding the periphery of the permanent magnet 25 provided on the rotor shaft 2 in the generator / motor, as described later. The bearing bush 22 is made of a metal such as copper or aluminum.

【0027】高温超伝導体23は高温超伝導材料例えば
イットリウム系材料からなるものである。高温超伝導体
23は例えば丸棒状をなすもので、結晶のc軸の方向を
丸棒の中心軸の方向と一致して形成されている。このた
め、丸棒状の高温超伝導体23の端面23aはab面と
なっている。
The high temperature superconductor 23 is made of a high temperature superconducting material such as an yttrium-based material. The high temperature superconductor 23 is, for example, in the shape of a round bar, and is formed so that the direction of the c-axis of the crystal coincides with the direction of the central axis of the round bar. Therefore, the end surface 23a of the high temperature superconductor 23 in the shape of a round bar is the ab surface.

【0028】高温超伝導体23は複数個用意され、丸棒
状の高温超伝導体23は軸受ブッシュ22の内部におい
て、軸受ブッシュ22の中心軸Oに対して直角な方向に
位置するように向きを設定して、軸受ブッシュ22の円
周方向に並べて配置されて埋め込まれている。すなわ
ち、複数個の高温超伝導体23は軸受ブッシュ22にそ
の中心軸Oを中心として半径方向線上に位置して放射状
に並べて配置されて埋め込まれている。
A plurality of high-temperature superconductors 23 are prepared, and the rod-shaped high-temperature superconductors 23 are oriented inside the bearing bush 22 so as to be positioned at right angles to the central axis O of the bearing bush 22. The bearing bushes 22 are set and arranged side by side in the circumferential direction of the bearing bush 22 and embedded. That is, the plurality of high-temperature superconductors 23 are radially arranged around the center axis O of the bearing bush 22 and are radially arranged and embedded in the bearing bush 22.

【0029】これにより丸棒状の高温超伝導体23の端
面23aであるab面は、軸受ブッシュ22にその中心
軸Oの方向に沿って位置する。このラジアル軸受21で
は後述するように軸受ブッシュ22の中心軸Oの方向に
沿う面が軸受面となるが、高温超伝導体23の端面23
aであるab面はこの軸受面と同じ向きとなる。また、
この実施例では、高温超伝導体23の一方の端面22a
が円筒状をなす軸受ブッシュ22の内周面で外部に露出
している。軸受ブッシュ22の内周面と露出した高温超
伝導体23の端面23aは回転子軸2に設けた永久磁石
25に直接対向する軸受面となる。
As a result, the ab surface which is the end surface 23a of the rod-shaped high temperature superconductor 23 is located in the bearing bush 22 along the direction of the central axis O thereof. In this radial bearing 21, the surface along the direction of the central axis O of the bearing bush 22 becomes the bearing surface, as will be described later, but the end surface 23 of the high temperature superconductor 23.
The ab surface which is a has the same direction as this bearing surface. Also,
In this embodiment, one end surface 22a of the high temperature superconductor 23 is
Is exposed to the outside at the inner peripheral surface of the bearing bush 22 having a cylindrical shape. The inner peripheral surface of the bearing bush 22 and the exposed end surface 23a of the high-temperature superconductor 23 serve as a bearing surface that directly faces the permanent magnet 25 provided on the rotor shaft 2.

【0030】ここで、軸受ブッシュ22の中心軸の方向
は、軸受ブッシュ22が支承する回転体である回転子軸
2の中心軸の方向と一致する。このため、高温超伝導体
23の結晶のc軸は回転子軸2の中心軸に対して直角な
方向に位置し、高温超伝導体23のab面である端面2
2aは回転子軸2の中心軸の方向に沿って位置する。
Here, the direction of the central axis of the bearing bush 22 coincides with the direction of the central axis of the rotor shaft 2 which is a rotating body supported by the bearing bush 22. Therefore, the c-axis of the crystal of the high temperature superconductor 23 is located in the direction perpendicular to the central axis of the rotor axis 2, and the end face 2 which is the ab plane of the high temperature superconductor 23.
2a is located along the direction of the central axis of the rotor shaft 2.

【0031】このように各高温超伝導体23は、電流に
よって発生する外部から侵入する磁束に対する磁気反発
力が大きいab面が、回転体と対向する軸受面の向きと
一致して回転体である回転子軸2に設けた永久磁石25
と対向する。
As described above, in each high-temperature superconductor 23, the ab plane, which has a large magnetic repulsive force against the magnetic flux generated from the outside and which is generated by the electric current, is a rotating body in conformity with the orientation of the bearing surface facing the rotating body. Permanent magnet 25 provided on the rotor shaft 2
To face.

【0032】このように配置された高温超伝導体23群
は図1に示すように軸受ブッシュ22の中心軸Oの方向
に複数段配置されて埋め込まれる。そして、このラジア
ル軸受21は、回転子軸2に設けられた後述する磁石部
を囲んで容器1に設けられている。磁石部の構成につい
て説明する。図2において24は磁石保持体で、これは
円筒体をなして回転子軸2に嵌合して固定されている。
この磁石保持体24には、円リング形をなす永久磁石2
5が、ラジアル軸受21の軸受ブッシュ22に放射状に
埋め込まれた高温超伝導体23群に対向して配置されて
埋め込まれている。永久磁石25の外周面は、磁石保持
体24の外周面で露出している。
As shown in FIG. 1, the group of high temperature superconductors 23 arranged in this way are arranged in a plurality of stages in the direction of the central axis O of the bearing bush 22 and embedded. The radial bearing 21 is provided in the container 1 so as to surround a magnet portion, which will be described later, provided on the rotor shaft 2. The configuration of the magnet section will be described. In FIG. 2, reference numeral 24 denotes a magnet holder, which is a cylindrical body and is fitted and fixed to the rotor shaft 2.
The magnet holder 24 has a circular ring-shaped permanent magnet 2
5 is arranged so as to face the group of high temperature superconductors 23 radially embedded in the bearing bush 22 of the radial bearing 21 and is embedded therein. The outer peripheral surface of the permanent magnet 25 is exposed at the outer peripheral surface of the magnet holder 24.

【0033】また、円リング形の永久磁石25は、軸受
ブッシュ22にその中心軸方向に配置された各段の高温
超伝導体23群に対向して、磁石保持体24の中心軸方
向に間隔を存して複数個配置されて埋め込まれている。
各永久磁石25はN極とS極とを向かい合わせて配置さ
れる。
Further, the circular ring-shaped permanent magnet 25 faces the group of high temperature superconductors 23 of each stage arranged in the bearing bush 22 in the central axis direction of the bearing bush 22, and is spaced in the central axis direction of the magnet holder 24. There are a plurality of embedded and embedded.
Each permanent magnet 25 is arranged so that the N pole and the S pole face each other.

【0034】このように永久磁石25を各段の高温超伝
導体23群に対向するように分割して設けるのは永久磁
石による半径方向の磁束を大きくするためである。この
ように発電・電動機に組込まれたラジアル軸受21で
は、図2に示すように軸受ブッシュ22に埋め込まれた
各段の高温超伝導体23が、回転子軸2に設けた磁石保
持体24に保持される各円リング形をなす永久磁石25
と対向する。各永久磁石25は各段の高温超伝導体23
に対して半径方向に磁束を作用する。これによりラジア
ル軸受21の各段の高温超伝導体23における各永久磁
石25と対向する端面23aであるab面には、各永久
磁石25からの磁束の侵入を防ぐ磁気反発力を発生させ
る方向の環状電流が流れる。
The reason why the permanent magnets 25 are divided and provided so as to face the groups of high temperature superconductors 23 in each stage is to increase the radial magnetic flux of the permanent magnets. In the radial bearing 21 incorporated in the generator / motor in this way, the high temperature superconductor 23 of each stage embedded in the bearing bush 22 is attached to the magnet holder 24 provided on the rotor shaft 2 as shown in FIG. Each circular ring-shaped permanent magnet 25 held
To face. Each permanent magnet 25 is a high temperature superconductor 23 of each stage.
The magnetic flux acts in the radial direction. As a result, in the ab surface, which is the end surface 23a of the high temperature superconductor 23 of each stage of the radial bearing 21 facing the permanent magnets 25, a magnetic repulsive force that prevents magnetic flux from entering from the permanent magnets 25 is generated. An annular current flows.

【0035】このため、この環状電流によって各段の高
温超伝導体23における各永久磁石25と対向する端面
23aであるab面には、回転子軸2に設けた各永久磁
石25からの磁束に対する磁気反発力が生じる。そし
て、このように回転子軸2に設けた各永久磁石25から
の磁力と、ラジアル軸受21の各段の高温超伝導体23
における各永久磁石25からの磁束に対する磁気反発力
との相互の反発作用により、回転子軸2はラジアル軸受
21の軸受ブッシュ22の内周面および各段の高温超伝
導体23のab面に直接接触せずに非接触状態で支承さ
れる。
Therefore, the ab surface, which is the end face 23a of the high temperature superconductor 23 in each stage facing the permanent magnets 25 due to this annular current, acts against the magnetic flux from the permanent magnets 25 provided on the rotor shaft 2. Magnetic repulsion occurs. Then, the magnetic force from each permanent magnet 25 provided on the rotor shaft 2 and the high temperature superconductor 23 at each stage of the radial bearing 21.
The mutual repulsion of the magnetic flux from the permanent magnets 25 and the magnetic repulsion force causes the rotor shaft 2 to directly contact the inner peripheral surface of the bearing bush 22 of the radial bearing 21 and the ab surface of the high temperature superconductor 23 at each stage. It is supported in a non-contact state without contact.

【0036】ここで、ラジアル軸受21における高温超
伝導体23は、その結晶のc軸が永久磁石25に対向す
る軸受面に対して直交する向きに設けられ、結晶のab
面が永久磁石25に対向する軸受面と同じ向きで設けら
れている。このため、ラジアル軸受21の各段の高温超
伝導体23は、電流によって発生する外部から侵入する
磁束に対する磁気反発力が他の面であるac面、bc面
に比較して大きい面であるab面が、軸受面の向きと一
致して、回転子軸2に設けた永久磁石25と対向する。
Here, the high temperature superconductor 23 in the radial bearing 21 is provided so that the c axis of the crystal is orthogonal to the bearing surface facing the permanent magnet 25, and the ab of the crystal is ablated.
The surface is provided in the same direction as the bearing surface facing the permanent magnet 25. For this reason, the high temperature superconductor 23 at each stage of the radial bearing 21 has a larger magnetic repulsive force with respect to the magnetic flux generated from the outside and invading from the outside, as compared with the ac surface and the bc surface, which are ab and ab. The surface faces the permanent magnet 25 provided on the rotor shaft 2 in the same direction as the bearing surface.

【0037】これによりラジアル軸受21の各段の高温
超伝導体23は、電流によって生じる充分な大きな磁気
反発力によって、回転子軸2を安定して非接触状態で支
承することができる。
As a result, the high temperature superconductor 23 at each stage of the radial bearing 21 can stably support the rotor shaft 2 in a non-contact state by a sufficiently large magnetic repulsive force generated by the electric current.

【0038】また、この実施例では各高温超伝導体23
を軸受ブッシュ22を埋め込むことにより、各高温超伝
導体23の強度を高め充分な剛性で各高温超伝導体23
を支持している。
Further, in this embodiment, each high temperature superconductor 23
By embedding the bearing bush 22 in the bearing bush 22, the strength of each high-temperature superconductor 23 is increased and each high-temperature superconductor 23 has sufficient rigidity.
I support.

【0039】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ずに、種々変形して実施することができる。例えばラジ
アル軸受は発電・電動機に限定されず、他の機器に回転
部を支持するため使用することができる。また、高温超
伝導体の形状、保持構造は前述した実施例に限定されな
い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways. For example, the radial bearing is not limited to the generator / motor, but can be used for supporting the rotating portion on other equipment. Further, the shape of the high temperature superconductor and the holding structure are not limited to those in the above-mentioned embodiments.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明のラジアル軸
受によれば、臨界電流値が他の面に比較して高い面を回
転体に設けた磁石に対向させて配置された高温超伝導体
を備えているので、高温超伝導体における電流によって
発生する外部から侵入する磁束に対する磁気反発力が大
きい面が、軸受面の向きと一致して回転体に設けた磁石
と対向することになり、これにより軸受面に流れる電流
によって生じる充分な大きな磁気反発力によって回転体
を安定して非接触状態で支承できる。
As described above, according to the radial bearing of the present invention, the high temperature superconductor is arranged such that the surface having a higher critical current value than the other surface faces the magnet provided on the rotating body. Since, since the surface of the high temperature superconductor has a large magnetic repulsive force against the magnetic flux entering from the outside, which is generated by the current in the high temperature superconductor, the surface of the high temperature superconductor faces the magnet provided on the rotating body in the same direction as the bearing surface. As a result, the rotating body can be stably supported in a non-contact state by a sufficiently large magnetic repulsive force generated by the current flowing through the bearing surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明の一実施例におけるラジアル軸
受を軸方向に沿って破断して示す断面図。(b)は同実
施例におけるラジアル軸受を直径方向に沿って破断して
示す断面図。
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a radial bearing according to an embodiment of the present invention broken along an axial direction. (B) is sectional drawing which fracture | ruptures and shows the radial bearing in the Example along a diameter direction.

【図2】(a)は同実施例のラジアル軸受を発電・電動
機に組込んだ構成を軸方向に沿って破断して示す断面
図。(b)は同構成を直径方向に沿って破断して示す断
面図。
FIG. 2A is a cross-sectional view showing a structure in which the radial bearing of the same embodiment is incorporated in a power generator / motor cut along the axial direction. (B) is sectional drawing which fractures | ruptures and shows the same structure along a diameter direction.

【図3】(a)は従来の軸受を組込んだ発電・電動機を
示す断面図。(b)は図3(a)XーX線に沿う断面
図。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a conventional generator / electric motor incorporating a bearing. 3B is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図4】従来例の発電・電動機の運転モードを示す図。FIG. 4 is a diagram showing an operation mode of a conventional generator / motor.

【図5】高温超伝導体の磁力と磁石の磁力との関係を示
す図。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the magnetic force of a high temperature superconductor and the magnetic force of a magnet.

【図6】高温超伝導体の結晶構造を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a crystal structure of a high temperature superconductor.

【図7】(a)は従来例の軸受を示す図。(b)は従来
例の軸受を示す図。
FIG. 7A is a diagram showing a conventional bearing. (B) is a figure which shows the bearing of a prior art example.

【符号の説明】 1…容器、 2…回転子軸、 3…フライホイール、 7…永久磁石、 8…軸受、 9…永久磁石、 10…軸受、 21…ラジアル軸受、 22…ブッシュ、 23…高温超伝導体 24…磁石保持体、 25…永久磁石。[Explanation of Codes] 1 ... Container, 2 ... Rotor shaft, 3 ... Flywheel, 7 ... Permanent magnet, 8 ... Bearing, 9 ... Permanent magnet, 10 ... Bearing, 21 ... Radial bearing, 22 ... Bush, 23 ... High temperature Superconductor 24 ... Magnet holder, 25 ... Permanent magnet.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 正晴 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 竹中 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 高橋 正雄 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 河島 裕 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 佐藤 達哉 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masaharu Minami 2-1-1, Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Laboratory (72) Inventor, Makoto Takenaka 2--1, Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture No. 1 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Laboratory (72) Inventor Masao Takahashi 2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago-shi, Hyogo Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Takasago Laboratory (72) Inventor Yu Kawashima Niihama, Arai-cho, Takasago-shi Hyogo Prefecture 1-1 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Plant (72) Inventor Tatsuya Sato 2-1-1, Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Takasago Plant

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体を、この回転体に設けた磁石と組
合せて回転自在に支承する軸受において、臨界電流値が
他の面に比較して高い面を、前記回転体の中心軸と同じ
向きに位置させて配置した高温超伝導体を備えたことを
特徴とするラジアル軸受。
1. In a bearing that rotatably supports a rotating body in combination with a magnet provided on the rotating body, a surface having a higher critical current value than other surfaces is the same as the central axis of the rotating body. A radial bearing having a high-temperature superconductor arranged in a facing direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009047314A (en) * 2008-11-04 2009-03-05 Nippon Steel Corp Superconductivity bearing

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