JPH1098890A - 超電導応用装置の設計方法及びこの設計方法によって製作された超電導応用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 超電導応用装置が設計で目論だ通りの安定し
た磁気浮上力特性又は磁気吊下げ力特性を呈するように
する。 【解決手段】 磁気発生円板状浮上部４を円板状固定部
２に接近させて得られる磁気浮上力特性を第１接近特性
Ｓ１と定義し、続けて磁気発生円板状浮上部４をその磁
界の影響が円板状固定部２に及ばない程度に円板状固定
部２から離隔させた後、磁気発生円板状浮上部４を円板
状固定部２に接近させて得られる磁気浮上力特性を第２
接近特性Ｓ２と定義し、これ以降の操作を繰り返して得
られる磁気浮上力特性群を第ｎ接近特性群Ｓｎと定義
し、第ｎ接近特性群Ｓｎの各接近特性について、第２接
近特性Ｓ２に対する差が第１接近特性Ｓ１と第２接近特
性Ｓ２との間の差に較べて実質的に少ないとき、第１接
近特性Ｓ１と第２接近特性Ｓ２及び第ｎ接近特性とを使
い分けて超電導応用装置を製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導応用装置の
設計方法及びこの設計方法によって製作された超電導応
用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超電導体として第二種超電導
体を用い、非接触でかつ回転可能に磁気円板を磁気浮上
させたり、吊下げたりする超電導応用装置が知られてい
る。この超電導応用装置としては、例えば、超電導磁気
軸受を使用してフライホイールを非接触式で回転させ、
電力を運動エネルギーに変換してエネルギーを貯蔵する
ＣＦＲＰフライホイール電力貯蔵装置がある。これらの
超電導応用装置を実用化するために、すなわち、設計、
製作の失敗を回避するために、超電導体の磁気浮上力の
ギャップに対する特性、磁気吊下げ力のギャップ又は偏
位に対する特性を詳細に解明することが望ましい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超電導応用装置は、その磁気浮上力のギャップに対する
特性（以下、磁気浮上力特性という）、その磁気吊下げ
力のギャップ又は偏位に対する特性（以下、磁気吊下げ
力特性という）を詳細に顧慮することなく、設計、製作
が論議されて設計・製造されていた。従って、製作され
た超電導応用装置がドリフト現象を呈し、設計で目論だ
通りの安定した磁気浮上力特性又は磁気吊下げ力特性が
得られないという問題点があった。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的は、設計で目論だ通りの安定した磁気浮
上力特性又は磁気吊下げ力特性を有する超電導応用装置
を製作することのできる超電導応用装置の設計方法及び
この設計方法によって製作された超電導応用装置を提供
するところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超電導
応用装置の設計方法は、上記の課題を解決するため、超
電導状態を呈することが可能な円板状固定部の上方に磁
気発生円板状浮上部をギャップを開けて相対させ、前記
磁気発生円板状浮上部と前記円板状固定部との間に作用
する磁気浮上力特性について、前記磁気発生円板状浮上
部の磁界の影響が前記円板状固定部に及ばない程度に前
記磁気発生円板状浮上部を前記円板状固定部から離隔さ
せた位置で前記円板状固定部を非超電導状態から超電導
状態に初期化し、前記磁気発生円板状浮上部を前記円板
状固定部に接近させて得られる磁気浮上力特性を第１接
近特性と定義し、続けて前記磁気発生円板状浮上部をそ
の磁界の影響が前記円板状固定部に及ばない程度に前記
円板状固定部から離隔させた後、前記磁気発生円板状浮
上部を前記円板状固定部に接近させて得られる磁気浮上
力特性を第２接近特性と定義し、これ以降の操作を繰り
返して得られる磁気浮上力特性群を第ｎ接近特性群と定
義し、前記第ｎ接近特性群の各接近特性について、前記
第２接近特性に対する差が前記第１接近特性と前記第２
接近特性との間の差に較べて実質的に少ないとき、前記
第１接近特性と前記第２接近特性及び第ｎ接近特性とを
使い分けて超電導応用装置を製作することを特徴とす
る。

【０００６】請求項３に記載の超電導応用装置の設計方
法は、上記の課題を解決するため、超電導状態を呈する
ことが可能な円板状固定部の下方に磁気発生円板状吊下
げ部をギャップを開けて相対させ、前記磁気発生円板状
吊下げ部と前記円板状固定部との間に作用する磁気吊下
げ力特性について、前記磁気発生円板状吊下げ部を前記
円板状固定部に接近させた位置で前記円板状固定部を非
超電導状態から超電導状態に初期化し、前記磁気発生円
板状吊下げ部をその磁界の影響が及ばない程度に前記円
板状固定部から離隔させて得られる磁気吊下げ力特性を
第１離隔特性と定義し、続けて前記磁気発生円板状吊下
げ部を前記円板状固定部に接近させた後、前記磁気発生
円板状吊下げ部をその磁界の影響が及ばない程度に前記
円板状固定部から離隔させて得られる磁気吊下げ力特性
を第２離隔特性と定義し、これ以降の操作を繰り返して
得られる磁気吊下げ力特性群を第ｎ離隔特性群と定義
し、前記第ｎ離隔特性群の各離隔特性について、前記第
２離隔特性に対する差が前記第１離隔特性と前記第２離
隔特性との間の差に較べて実質的に少ないとき、前記第
１離隔特性と前記第２離隔特性及び第ｎ離隔特性群とを
使い分けて超電導応用装置を製作することを特徴とす
る。

【０００７】請求項５に記載の超電導応用装置の設計方
法は、上記の課題を解決するため、超電導体状態を呈す
ることが可能な中空円柱状固定部の半径方向外方に該中
空円柱状固定部を包囲する磁気発生中空円柱状可動部を
ギャップを開けて相対させ、前記中空円柱状固定部の高
さ方向の幾何学的中点と前記磁気発生中空円柱状可動部
の高さ方向の幾何学的中点とを水平方向に一致させた空
間的位置を座標原点とし、前記磁気発生中空円柱状可動
部を前記座標原点から上下に偏位させたときに前記磁気
発生中空円柱状可動部と前記中空円柱状固定部との間に
作用する磁気吊下げ力特性について、前記磁気発生中空
円柱状可動部が前記座標原点にあるときに前記中空円柱
状固定部を非超電導状態から超電導状態に初期化し、前
記磁気発生中空円柱状可動部の中点を前記座標原点から
下方へ偏位させた場合に得られる磁気吊下げ力特性を第
１偏位特性と定義し、続けて前記磁気発生中空円柱状可
動部を前記座標原点に戻した後、前記磁気発生円柱状可
動部を下方へ偏位させて得られる磁気吊下げ力特性を第
２偏位特性と定義し、これ以降の操作を繰り返して得ら
れる磁気吊下げ力特性群を第ｎ偏位特性群と定義し、前
記第ｎ偏位特性群の各偏位特性について、前記第２偏位
特性に対する差が前記第１偏位特性と前記第２偏位特性
との間の差に較べて実質的に少ないとき、前記第１偏位
特性と前記第２偏位特性及び第ｎ偏位特性とを使い分け
て超電導応用装置を製作することを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１、請求項３、請求項５に記載の超電導
応用装置の設計方法によれば、ドリフトという履歴特性
を伴う浮動現象を予め考慮することによって、設計で目
論だ意図通りの磁気浮上力特性又は吊下げ特性を有する
超電導応用装置を製作できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】 （実施例１）図１ないし図４は本発明の請求項１に記載
の超電導応用装置の設計方法を説明するための図であ
る。図１において、１は回転軸、２は第二種超電導体か
らなる円板状固定部である。この第二種超電導体はクラ
イオスタット３に収納されている。回転軸１はこれと一
体の磁気発生円板状浮上部４を有する。この磁気発生円
板状浮上部４はその下部に環状磁石５、６、７、８を有
する。この環状磁石は半径方向内方から半径方向外方に
順次並べられ、互いに隣接する環状磁石の極性は互いに
逆向きである。その磁気発生円板状浮上部４と円板状固
定部２とはギャップＧを開けて相対されている。磁気発
生円板状浮上部４と円板状固定部２との間に磁気浮上力
が作用する。その磁気浮上力特性について、磁気発生円
板状浮上部４の磁界の影響が円板状固定部２に及ばない
程度に磁気発生円板状浮上部４を円板状固定部２から離
隔させた位置で、クライオスタット３に液体窒素を流し
て円板状固定部２を冷却して非超電導状態から超電導状
態に初期化する。次に、磁気発生円板状浮上部４を円板
状固定部２に接近させて得られる磁気浮上力特性を第１
接近特性Ｓ１と定義する（図２参照）。その図２におい
て、縦軸は磁気浮上力（反発力）Ｆ（単位Ｋg重）であ
り、横軸はギャップＧである。ギャップＧはここでは１
ｍｍから１０ｍｍまで変化させた。

【００１０】実際には、第１接近特性Ｓ１は、以下に説
明する手順により測定した。すなわち、まず、磁気発生
円板状浮上部４を半固定状態とする。次に、磁気発生円
板状浮上部４の磁界の影響が円板状固定部２に及ばない
程度に円板状固定部２を磁気発生円板状浮上部４に対し
て下方に下げた位置で、クライオスタット３に液体窒素
を流して円板状固定部２を冷却することにより超電導状
態化する。そして、円板状固定部２と磁気発生円板状浮
上部４との同心を保持しつつ円板状固定部２を上昇させ
てギャップ１ｍｍまで磁気発生円板状浮上部４に接近さ
せながら測定した。

【００１１】次に、続けて磁気発生円板状浮上部４をそ
の磁界の影響が円板状固定部２にほとんど及ばない程度
に円板状固定部２からギャップ１０ｍｍまで離隔させた
後、磁気発生円板状浮上部４を円板状固定部２にギャッ
プ１ｍｍまで接近させて得られる磁気浮上力特性を第２
接近特性Ｓ２と定義する。また、これ以降の操作を繰り
返して得られる磁気浮上力特性群を第ｎ接近特性群Ｓｎ
と定義する。第２接近特性Ｓ２、第ｎ接近特性群Ｓｎは
第１接近特性Ｓ１に較べて磁気浮上力が小さい。

【００１２】実際には、第２接近特性Ｓ２、第ｎ接近特
性群Ｓｎは、以下に説明する手順により測定した。すな
わち、まず、磁気発生円板状浮上部４を半固定状態とす
る。次に、その磁界の影響が円板状固定部２に及ばない
程度に円板状固定部２を磁気発生円板状浮上部４に対し
て下方にギャップ１０ｍｍまで下げた位置まで戻す。そ
して、円板状固定部２と磁気発生円板状浮上部４との同
心を保持しつつ円板状固定部２を上昇させて磁気円板状
浮上部４に対してギャップ１ｍｍまで接近させて測定し
たものを第２接近特性Ｓ２とした。また、これ以降の操
作を繰り返して得られた磁気浮上力特性を第ｎ接近特性
群Ｓｎとした。この第ｎ接近特性群Ｓｎの測定は都合３
００回行った。数値ｎ（ｎは３以上）が大きくなるほ
ど、ＳｎとＳｎ−１との特性変化は僅少となる。

【００１３】なお、符号ＳRは磁気発生円板状浮上部４
を接近位置からその磁界の影響が円板状固定部２に及ば
ない程度に上方に離隔させた際に得られる離隔特性群で
ある。このように、円板状固定部２と磁気発生円板状浮
上部４とのギャップＧを意図的に小さくしたり大きくし
たりすると、つまり、磁気発生円板状浮上部４を上下さ
せると、磁気浮上力特性が履歴現象を呈する。図２から
明らかなように、第ｎ接近特性群Ｓｎの各接近特性につ
いて、第２接近特性Ｓ２に対する差Ｄ２は第１接近特性
Ｓ１と第２接近特性Ｓ２との間の差Ｄ１に較べて実質的
に少ない。

【００１４】また、図３、図４は第１接近特性Ｓ１と第
２接近特性Ｓ２とについて、ドリフトの測定結果を示
す。このドリフトは磁気発生円板状浮上部４に１０Ｋg
重の荷重をかけて、ギャップＧの時系列的変化を測定し
た結果である。荷重時間１０００秒〜１００００秒にお
けるギャップ変化量でみて、第２接近特性Ｓ２のドリフ
トは第１接近特性Ｓ１のドリフトの１．４分の１〜１．
５分の１倍であった。従って、第２接近特性Ｓ２を用い
て超電導応用装置を製作すれば、ギャップＧが小さくな
る方向への変動としてのドリフトを小さくできる。一
方、第１接近特性Ｓ１を用いて超電導応用装置を製作す
れば、第２接近特性Ｓ２よりも大きな磁気浮上力特性を
得ることができる。

【００１５】すなわち、第１接近特性Ｓ１を用いて超電
導応用装置を製作する場合、第１接近特性Ｓ１の立ち上
がり部分でリリースした時（初期化後、直ちにリリース
した時）に磁気発生円板状浮上部４が磁気浮上した箇所
で超電導応用装置の運用を開始する。一方、第２接近特
性Ｓ２を用いて超電導応用装置を製作する場合、第１接
近特性Ｓ１、離隔特性ＳRを経由させた直後、すなわ
ち、第２接近特性Ｓ２の立ち上がり部分でリリースした
磁気円板状浮上部４が磁気浮上した箇所で超電導応用装
置の運用を開始する。

【００１６】いずれの場合も、ドリフトを監視し、ギャ
ップＧが許容範囲を逸脱した場合には、超電導応用装置
の運用を一時的に停止させ、超電導体をいったん非超電
導状態とした後再び超電導状態とし、第１接近特性Ｓ１
或は第２接近特性或は第ｎ接近特性Ｓｎを再設定する必
要がある。この再設定の頻度は第１接近特性Ｓ１の方が
多く、その頻度及び許容範囲の設定については、超電導
応用装置毎に別途検討して決定する。

【００１７】このように第１接近特性Ｓ１、第２接近特
性Ｓ２及び第ｎ接近特性群Ｓｎを使い分けて超電導応用
装置を製作することにすれば、製作された超電導応用装
置は設計で目論だ意図通りの磁気浮上力特性を呈するこ
とができる。第１接近特性Ｓ１を用いた場合、超電導応
用装置の小型化、軽量化、コストの低減化を図ることが
できる。第２接近特性Ｓ２及び第ｎ接近特性群Ｓｎを用
いた場合、ドリフトの比較的小さい超電導応用装置を製
作できる。

【００１８】（実施例２）図５ないし図８は本発明の請
求項３に記載の超電導応用装置の設計方法を説明するた
めの図である。図５において、１０は回転軸、１１は第
二種超電導体からなる円板状固定部である。この第二種
超電導体はクライオスタット１２に収納されている。回
転軸１０はこれと一体の磁気発生円板状吊下げ部１３を
有する。この磁気発生円板状吊下げ部１３はその上部に
環状磁石１４、１５、１６、１７を有する。この環状磁
石は半径方向内方から半径方向外方に順次並べられ、互
いに隣接する環状磁石の極性は互いに逆向きである。そ
の磁気発生円板状吊下げ部１３と円板状固定部１１とは
ギャップＧを開けて相対されている。磁気発生円板状吊
下げ部１３と円板状固定部１１との間には磁気吊下げ力
が作用する。その磁気吊下げ力の特性について、磁気発
生円板状吊下げ部１３を円板状固定部１１に接近させた
位置で、クライオスタット１２に液体窒素を流して円板
状固定部１１を冷却することにより、円板状固定部１１
を非超電導状態から超電導状態に初期化する。次に、磁
気発生円板状吊下げ部１３をその磁界の影響が及ばない
程度にまで円板状固定部１１から離隔させながら得られ
る磁気吊下げ力特性を第１離隔特性Ｒ１と定義する（図
６参照）。

【００１９】その図６において、縦軸は磁気吊下げ力
（吸引力）Ｆ（単位Ｋｇ重）であり、横軸はギャップＧ
である。ギャップＧはここでは１ｍｍから１０ｍｍまで
変化させた。実際には、第１離隔特性Ｒ１は、以下に説
明する手順により測定した。すなわち、まず、磁気発生
円板状吊下げ部１３を半固定状態とする。次に、その上
部に円板状固定部１１をギャップ１ｍｍまで接近させ、
クライオスタット１２に液体窒素を流して円板状固定部
１１を冷却することにより超電導状態化する。そして、
次に、円板状固定部１１と磁気発生円板状吊下げ部１３
との同心を保持したまま円板状固定部１１を磁気発生円
板状吊下げ部１３に対してギャップ１０ｍｍまで上昇さ
せて測定した。

【００２０】続けて、磁気発生円板状吊下げ部１３を円
板状固定部１１にギャップ１ｍｍまで接近させた後、磁
気発生円板状吊下げ部１３をその磁界の影響が及ばない
程度に円板状固定部１１から離隔させて得られる磁気吊
下げ力特性を第２離隔特性Ｒ２と定義する。これ以降の
操作を繰り返して得られる磁気吊下げ力特性群を第ｎ離
隔特性群Ｒｎと定義する。第２離隔特性Ｒ２、第ｎ離隔
特性群Ｒｎは第１離隔特性Ｒ１と較べて吊り下げ力が小
さい。

【００２１】実際には、第２離隔特性Ｒ２、第ｎ離隔特
性群Ｒｎは、以下に説明する手順により測定した。すな
わち、まず、磁気発生円板状吊下げ部１３を半固定状態
とする。次に、円板状固定部１１と磁気発生円板状吊下
げ部１３との同心を保持したまま円板状固定部１１を上
部から下降させて磁気発生円板状吊下げ部１３にギャッ
プ１ｍｍまで接近させた位置まで戻す。そして、再び、
円板状固定部１１と磁気発生円板状吊下げ部１３との同
心を保持したまま円板状固定部１１を磁気発生円板状吊
下げ部１３に対してギャップ１０ｍｍまで上昇させるこ
とにより測定したものを第２離隔特性Ｒ２とした。また
これ以降の操作を繰り返して得られた磁気吊下げ力特性
を第ｎ離隔特性群Ｒｎとした。この第ｎ離隔特性群Ｒｎ
の測定は都合２００回行った。数値ｎ（ｎは３以上）が
大きくなるほど、ＲｎとＲｎ−１との特性変化は僅少と
なる。なお、符号ＲRは磁気発生円板状吊下げ部１３を
離隔位置から円板状固定部１１に接近させたときに得ら
れる接近特性群である。

【００２２】このように、円板状固定部１１と磁気発生
円板上吊下げ部１３とのギャップＧを意図的に小さくし
たり大きくしたりすると、つまり、磁気発生円板状吊下
げ部１３を上下させると、磁気吊下げ力特性が履歴現象
を呈する。図６から明かなように、第ｎ離隔特性群Ｒｎ
の各離隔特性ついて、第２離隔特性に対する差Ｄ２が第
１吊下げ特性Ｒ１と第２離隔特性Ｒ２との間の差Ｄ１に
較べて実質的に少ない。

【００２３】図７、図８は第１離隔特性Ｒ１と第２離隔
特性Ｒ２とについてのドリフトの測定結果を示す。この
ドリフトは磁気発生円板状吊下げ部１３に５Ｋg重の荷
重をかけて、ギャップＧの時系列的変化を測定した結果
である。荷重時間１００〜１００００秒におけるギャッ
プ変化量で見て、第１離隔特性Ｒ１のドリフトは始めは
ギャップ増加方向で途中から減少方向に転じて不安定で
あるが、一方、第２離隔特性Ｒ２のドリフトはギャップ
増加方向のみである。

【００２４】図５に示す構造の超電導応用装置に第１離
隔特性Ｒ１を適用する場合、第１離隔特性Ｒ１の立ち上
がり部分で磁気発生円板状吊下げ部１３をリリースした
時（初期化後直ちにリリースした時）に磁気発生円板状
吊下げ部１３が吊下げられた位置で図５に示す構造の超
電導応用装置の運用を開始する。図５に示す構造の超電
導応用装置に第２離隔特性Ｒ２を適用する場合、図６に
示す履歴現象を利用して意図的に第１離隔特性Ｒ１、接
近特性ＲRを経由させた直後に、すなわち、第２離隔特
性Ｒ２の立ち上がり部分でリリースした磁気発生円板状
吊下げ部１３が吊下げられた位置で超電導応用装置の運
用を開始する。

【００２５】いずれの場合も、ドリフトを監視し、ギャ
ップＧが許容範囲を逸脱した場合には、超電導応用装置
の運用を一時的に停止させ、超電導体を初期化し、第１
離隔特性Ｒ１或は第２離隔特性Ｒ２或は第ｎ離隔特性Ｒ
ｎに再設定する必要がある。この再設定の頻度及び許容
範囲の設定については、超電導応用装置毎に別途検討し
て決定する。従って、第１離隔特性Ｒ１、第２離隔特性
Ｒ２及び第ｎ離隔特性Ｒｎを使い分けて超電導応用装置
を製作することにすれば、製作された超電導応用装置を
設計で目論だ意図通りの吊下げ特性を呈することができ
る。第１離隔特性Ｒ１を用いた場合、超電導応用装置の
小型化、軽量化、コストの低減化を図ることができる。
第２離隔特性Ｒ２を用いた場合、ドリフトがギャップの
増加方向のみである超電導応用装置を製作できる。

【００２６】（実施例３）図９ないし図１２は、本発明
の請求項５に記載の超電導応用装置の設計方法を説明す
るための図である。図９において、２０は回転軸、２１
は第二種超電導体からなる中空円柱状固定部である。こ
の第二種超電導体はクライオスタット２２に収納されて
いる。回転軸２０はこれと一体の磁気発生中空円柱状可
動部２３を有する。磁気発生中空円柱状可動部２３は半
径方向外方から中空円柱状固定部２１を包囲する。この
磁気発生中空円柱状可動部２３はその内周部に環状磁石
２４、２５、２６を有する。この環状磁石２４、２５、
２６は上下方向に等間隔に並べられ、互いに隣接する環
状磁石の極性は互いに逆向きである。その磁気発生中空
円柱状可動部２３と中空円柱状固定部２１とは均一な半
径方向ギャップＧ´を開けて相対されている。中空円柱
状固定部２１の高さ方向の幾何学的中点Ｏ１と磁気発生
中空円柱状可動部２３の高さ方向の幾何学的中点Ｏ２と
を水平方向に一致させた空間的位置を座標原点Ｏ３とす
る。そして、磁気発生中空円柱状可動部２３の中点Ｏ２
を座標原点Ｏ３から偏位させたとき、磁気発生中空円柱
状可動部２３と中空円柱状固定部２１との間に磁気吊下
げ力が作用する。その磁気吊下げ力特性について、磁気
発生中空円柱状可動部２３の中点Ｏ２が座標原点Ｏ３に
あるとき、クライオスタット２２に液体窒素を流して中
空円柱状固定部２１を非超電導状態から超電導状態に初
期化する。そして、磁気発生中空円柱状可動部２３の中
点Ｏ２を下方へ３０ｍｍまで偏位させながら得られる磁
気吊下げ力特性を第１偏位特性Ｑ１と定義する（図１０
参照）。

【００２７】その図１０において、縦軸は磁気吊下げ力
（吸引力）Ｆ（単位Ｋg重）であり、横軸は偏位Ｇであ
る。実際には、第１偏位特性Ｑ１は、以下に説明する手
順により測定した。すなわち、まず、磁気発生中空円柱
状可動部２３の中点Ｏ２と中空円柱状固定部２１の中点
Ｏ１とを座標原点Ｏ３に一致させて磁気発生中空円柱状
可動部２３を半固定状態とする。次に、クライオスタッ
ト２２に液体窒素を流して中空円柱状固定部２１を冷却
することにより超電導状態化する。そして、中空円柱状
固定部２１と磁気発生中空円柱状可動部２３との同心を
保持したまま中空円柱状固定部２１の中点Ｏ１を座標原
点Ｏ３から上方へ３０ｍｍ偏位させることにより測定し
た。

【００２８】続けて、磁気発生中空円柱状可動部２３の
中点Ｏ２を座標原点Ｏ３に戻した後、磁気発生中空円柱
状可動部２３を下方へ偏位させて得られる磁気吊下げ力
特性を第２偏位特性Ｑ２と定義し、これ以降の操作を繰
り返して得られる磁気吊下げ力特性群を第ｎ偏位特性群
Ｑｎと定義する。第２偏位特性Ｑ２、第ｎ偏位特性群Ｑ
ｎは第１偏位特性Ｑ１と較べて磁気吊り下げ力が小さ
い。

【００２９】実際には、第２偏位特性Ｑ２、第ｎ偏位特
性群Ｑｎは、以下に説明する手順により測定した。すな
わち、まず、磁気発生中空円柱状可動部部２３を半固定
状態とする。次に、中空円柱状固定部２１と磁気発生中
空円柱状可動部２３との同心を保持したまま中空円柱状
固定部２１の中点Ｏ１を上部から下降させて座標原点Ｏ
３に戻す。そして、中空円柱状固定部２１と磁気発生中
空円柱状可動部２３との同心を保持したまま、再び、中
空円柱状固定部２１の中点Ｏ１を座標原点Ｏ３から上方
へ３０ｍｍまで偏位させながら測定したものを第２偏位
特性Ｑ２とした。またこれ以降の操作を繰り返して得ら
れた磁気吊下げ力特性を第ｎ偏位特性群Ｑｎとした。こ
の第ｎ偏位特性群Ｑｎの測定は都合２０回繰り返した。
数値ｎ（ｎは３以上）が大きくなるほど、ＱｎとＱｎ−
１との特性変化は僅少となる。なお、符号ＱRは磁気発
生中空円柱状可動部２３の中点Ｏ２を座標原点Ｏ３から
遠ざけた位置から座標原点Ｏ３に近付けた場合に得られ
る偏位特性である。

【００３０】このように、中空円柱状固定部２１の中点
Ｏ１と磁気発生中空円柱状可動部２３の中点Ｏ２との位
置関係を意図的に偏位させると、つまり、磁気発生中空
円柱状可動部２３に上下偏位を与えると、磁気吊下げ力
特性が履歴現象を呈する。図１０から明かなように、第
ｎ偏位特性群Ｑｎの各偏位特性について、第２偏位特性
に対する差Ｄ２が、第１偏位特性Ｑ１と第２偏位特性Ｑ
２との間の差Ｄ１に較べて実質的に少ない。

【００３１】図１１、図１２は第１偏位特性Ｑ１と第２
偏位特性Ｑ２とについてドリフトの測定結果を示す。こ
のドリフトは磁気発生中空円柱状可動部２３に第１偏位
特性Ｑ１の場合は８Ｋg重、第２偏位特性Ｑ２の場合は
１Ｋg重の荷重をかけて、偏位の時系列的変化を測定し
た結果である。荷重時間は１０００ないし１００００秒
における偏位変化量で見て、第２偏位特性Ｑ２のドリフ
トは第１偏位特性Ｑ１のドリフトの３分の１となった。

【００３２】図９に示す構造の超電導応用装置に第１偏
位特性Ｑ１を適用する場合、第１偏位特性Ｑ１の立ち上
がり部分で磁気発生中空円柱状可動部２３をリリースし
た時（初期化後直ちにリリースした）に磁気発生中空円
柱状可動部２３が吊下げられた位置で図９に示す構造の
超電導応用装置の運用を開始する。この場合、ドリフト
を監視し、偏位Ｇが許容範囲を逸脱した場合には、超電
導応用装置の運用を一時的に停止させ、超電導体を初期
化する。この初期化の頻度及び許容範囲の設定について
は、超電導応用装置毎に別途検討して決定する。図９に
示す構造の超電導応用装置に第２偏位特性Ｑ２を適用す
る場合、図１０に示す履歴現象を利用して意図的に第１
偏位特性Ｑ１、偏位特性ＱRを経由させた直後に、すな
わち、第２偏位特性Ｑ２の立ち上がり部分でリリースし
た磁気発生中空円柱状可動部２３が吊下げられた位置で
超電導応用装置の運用を開始する。

【００３３】この第１偏位特性Ｑ１、第２偏位特性Ｑ２
及び第ｎ偏位特性Ｑｎを使い分けて超電導応用装置を製
作すれば、製作された超電導応用装置を設計で目論だ意
図通りの吊下げ特性を呈することができる。第１偏位特
性Ｑ１を用いた場合、超電導応用装置の小型化、軽量
化、コストの低減化を図ることができる。第２偏位特性
Ｑ２を用いた場合、ドリフトの比較的小さい安定した超
電導応用装置を製作できる。なお、超電導応用装置を実
施例１ないし実施例３の設計方法を有機的に結合させて
設計することも可能である。

【００３４】（変形例１）図９に示す磁気発生中空円柱
状可動部２３の中点Ｏ２を下方へ３．５ｍｍまで偏位さ
せながら得られる磁気吊下げ力特性を第１偏位特性Ｐ１
と定義する（図１３参照）。その図１３において、縦軸
は磁気吊下げ力（吸引力）Ｆ（単位Ｋg重）であり、横
軸は偏位Ｇである。

【００３５】実際には、第１偏位特性Ｐ１は、以下に説
明する手順により測定した。すなわち、まず、磁気発生
中空円柱状可動部２３半固定状態とする。次に、中空円
柱状固定部２１と磁気発生中空円柱状可動部２３との同
心を保持したまま中空円柱状固定部２１の中点Ｏ１を座
標原点Ｏ３から上方へ３．５（＝Ｇ１）mmまで偏位させ
ながら測定した。この場合の偏位値３．５（＝Ｇ１）mm
は、たまたま第１偏位特性Ｐ１が略最大値を示す偏位値
Ｇ１を用いた。

【００３６】続けて、磁気発生中空円柱状可動部２３の
中点Ｏ２を座標原点Ｏ３に戻した後、磁気発生中空円柱
状可動部２３の中点Ｏ２を再び下方へ偏位させて得られ
る磁気吊下げ力特性を第２偏位特性Ｐ２と定義する。こ
れ以降の操作を繰り返して得られる磁気吊下げ力特性群
を第ｎ偏位特性群Ｐｎと定義する。第２偏位特性Ｐ２、
第ｎ偏位特性群Ｐｎは第１偏位特性Ｐ１と較べて磁気吊
下げ力が小さい。

【００３７】実際には、第２偏位特性Ｐ２、第ｎ偏位特
性群Ｐｎは、以下に説明する手順により測定した。すな
わち、まず、磁気発生中空円柱状可動部２３を半固定状
態とする。次に、中空円柱状固定部２１と磁気発生中空
円柱状可動部２３との同心を保持したまま中空円柱状固
定部２１の中点Ｏ１を上部から下降させて座標原点Ｏ３
に戻す。そして、中空円柱状固定部２１と磁気発生中空
円柱状可動部２３との同心を保持したまま、再び、中空
円柱状固定部２１の中点Ｏ１を座標原点Ｏ３から上方へ
４．５（＝Ｇ２）mmまで偏位させながら測定した。この
場合の偏位値Ｇ２は、たまたま第２偏位特性Ｐ２が略最
大値を示す偏位値を用いた。この第ｎ偏位特性群Ｐｎ
（ｎは３以上）の測定は、便宜上、２回とした。なお、
符号ＰＲは磁気発生中空円柱状可動部２３の中点Ｏ２を
座標原点Ｏ３から遠ざけた位置から座標原点Ｏ３に戻す
場合に得られる偏位特性である。このように、中空円柱
状固定部２１の中点Ｏ１と磁気発生中空円柱状可動部２
３の中点Ｏ２との位置関係を意図的に偏位させると、つ
まり、磁気発生中空円柱状可動部２３に上下偏位を与え
ると、磁気吊下げ力特性が履歴現象を呈する。

【００３８】図１４は図９に示す磁気発生中空円柱状可
動部２３の中点Ｏ２が座標原点Ｏ３にあるときにクライ
オスタット２２に液体窒素を流して中空円柱状固定部２
１を非超電導状態から超電導状態に初期化し、磁気発生
中空円柱状可動部２３の中点Ｏ２を下方へ５mm／分で偏
位させ、その際の吊下げ力の大きさが３２Ｋg重（以下
ＰＵ（Ｋg重）という）に達した（この時の偏位値をＧ
１１という）後、３０００秒間（以下ＴＵ１（秒）とい
う）に亘り磁気発生中空円柱状可動部２３にＰＵ（Ｋｇ
重）の荷重をかける。偏位値Ｇ１１の時点から３０００
秒後の偏位値をＧ１２とする。次に、偏位値Ｇ１２の時
点から吊下げ力の大きさが零Ｋg重（以下、ＰＬ（Ｋg
重）という）に達するまで５mm／分で磁気発生中空円柱
状可動部２３の中点Ｏ２を反転して上方へ連続的に偏位
させ続ける。そして、吊下げ力が零Ｋg重に達した後、
６０秒間（以下ＴＬ（秒）という）に亘り磁気発生中空
円柱状可動部２３の荷重をＰＬ（Ｋg重）に保つ。６０
秒到達後は、初期化後と同様の要領で吊下げ力がＰＵ
（Ｋg重）に達するまで、磁気発生中空円柱状可動部２
３の中点Ｏ２を下方へ連続的に偏位させる。再び、ＰＵ
（Ｋg重）に達した時の偏位値をＧ２１とする。続け
て、３０００秒間（以下ＴＵ２（秒）という）、磁気発
生中空円柱状可動部２３にＰＵ（Ｋg重）の荷重をかけ
る。偏位値Ｇ２１の時点から３０００秒後の偏位値をＧ
２２とする。

【００３９】図１４において、第１偏位特性Ｐ１上の差
（Ｇ１２−Ｇ１１）、第２偏位特性Ｐ２上の差（Ｇ２２
−Ｇ２１）は何れもＴＵ１＝ＴＵ２＝３０００秒経過中
の偏位の変化分であるが、偏位値Ｇ１２以降偏位値Ｇ２
１に至る時系列の中でＰＬ（Ｋg重）にＴＬ（秒）間保
持する操作（以下、この操作をリアクティベエションと
いう）を挿入した結果として（Ｇ１２−Ｇ１１）＞（Ｇ
２２−Ｇ２１）、（Ｇ１２−Ｇ１１）／ＴＵ１＞（Ｇ２
２−Ｇ２１）／ＴＵ２、Ｇ１２＞Ｇ２１が得られた。こ
の結果、リアクティベエションすることによって、第１
偏位特性Ｐ１に較べて第２偏位特性Ｐ２の方が一定荷重
に対する偏位の変化が緩やかになることが判明した。

【００４０】図９に示す構造の超電導応用装置に上記方
法を適用するには、磁気発生中空円柱状可動部２３に荷
重ＰＵ（Ｋg重）をかけた状態でその中点Ｏ２を座標原
点Ｏ３に半固定した状態で、クライオスタット２２に液
体窒素を流して中空円柱状固定部２１を非超電導状態か
ら超電導状態に初期化した後に、磁気発生中空円柱状可
動部２３をリリースして運用を開始する。リリース直後
の偏位値Ｇ１１は、時間の経過と共に増加し、偏位値Ｇ
１２に達する。ここで、リアクティベエションを行うた
め円柱状可動部２３を荷重をＴＬ（秒間）ＰＬ（Ｋg
重）に軽減する。その後、磁気発生中空円柱状可動部２
３の荷重を復元すれば、リアクティベエションによっ
て、偏位Ｇの増加率が低下する。

【００４１】偏位値Ｇ１１、時間ＴＵ１、偏位値Ｇ１
２、荷重ＰＬ、時間ＴＬの調整の仕方によって偏位値Ｇ
２１、時間ＴＵ２、偏位値Ｇ２２が変化するので、超電
導応用装置の使用条件に合わせて、偏位値Ｇ１１、時間
ＴＵ１、偏位値Ｇ１２、荷重ＰＬ、時間ＴＬ、時間ＴＵ
２を調整すればよい。また、リアクティビエーションを
必要に応じ、複数回行うことによって、偏位の変化範囲
を所望の範囲に調整できる。超電導応用装置において、
図９に示す構造を用いた超電導磁気軸受における載荷中
の偏位の増加は避け難い現象であるが、この変形例によ
るリアクティビエーションを行うことによって、載荷中
の偏位の増加率は低下し、一定時間中の偏位変化量で見
てドリフトを減少させることが出来、また、ドリフトの
幅を一定の範囲に調整出来るので、ドリフトの比較的小
さい超電導応用装置を提供できるという効果を奏する。
これと同趣旨の変形例が実施例１、実施例２についても
いえる。

【００４２】（変形例２）図９に示す磁気発生中空円柱
状可動部２３の幾何学的中点Ｏ２を座標原点Ｏ３に一致
させて、超電導体を初期化する。この超電導体を初期化
した時点を起点にして、磁気発生中空円柱状可動部２３
を５ｍｍ／分で下方へ偏位させ、磁気吊下げ力（荷重）
が３０Ｋｇ重に達した後は、１００秒間（荷重保持時間
という）、荷重３０Ｋｇ重を保たせ続ける。実際には、
実際には、磁気発生中空円柱状可動部２３の幾何学的中
点Ｏ２と中空円柱状固定部２１の幾何学的中点Ｏ１とを
座標原点Ｏ３に一致させて磁気発生中空円柱状可動部２
３を半固定状態とする。次に、クライオスタット２２に
液体窒素を流して中空円柱状固定部２１を冷却すること
により超電導状態化する。そして、中空円柱状固定部２
１と磁気発生中空円柱状可動部２３との同心を保持した
まま中空円柱状固定部２１を５ｍｍ／分の速度で上方へ
偏位させ（図１５の符号（１）参照）、磁気吊下げ力
（荷重）が３０Ｋｇ重に達した後、１００秒間、この荷
重３０Ｋｇ重を保持させた（図１５の符号（２）参
照）。

【００４３】次に、荷重が０Ｋｇ重になるまで、磁気発
生中空円柱状可動部２３を５ｍｍ／分の速度で上方へ偏
位させ、荷重が０Ｋｇ重に達した後は、１００秒間、こ
の荷重０Ｋｇ重を保持させた。実際には、磁気吊下げ力
が０Ｋｇ重になるまで、中空円柱状固定部２１を５ｍｍ
／分の速度で下方へ偏位させ、荷重が０Ｋｇ重に達した
後は、１００秒間、この荷重０Ｋｇ重を保持させた（図
１５の符号（３）参照）。

【００４４】次に、荷重が３０Ｋｇ重に達するまで、磁
気発生中空円柱状可動部２３を５ｍｍ／分の速度で下方
へ偏位させ、磁気吊下げ力（荷重）が３０Ｋｇ重に達し
た後は、２００秒間、荷重３０Ｋｇ重を保たせ続ける。
実際には、磁気吊下げ力が３０Ｋｇ重になるまで、中空
円柱状固定部２１を５ｍｍ／分の速度で上方へ偏位さ
せ、荷重が３０Ｋｇ重に達した後は、２００秒間、この
荷重３０Ｋｇ重を保持させた（図１５の符号（４）参
照）。

【００４５】次に、荷重が０Ｋｇ重になるまで、磁気発
生中空円柱状可動部２３を５ｍｍ／分の速度で上方へ偏
位させ、荷重が０Ｋｇ重に達した後は、２００秒間、こ
の荷重０Ｋｇ重を保持させた。実際には、磁気吊下げ力
が０Ｋｇ重になるまで、中空円柱状固定部２１を５ｍｍ
／分の速度で下方へ偏位させ、荷重が０Ｋｇ重に達した
後は、２００秒間、この荷重０Ｋｇ重を保持させた（図
１５の符号（５）参照）。

【００４６】次に、荷重が３０Ｋｇ重に達するまで、磁
気発生中空円柱状可動部２３を５ｍｍ／分の速度で下方
へ偏位させ、磁気吊下げ力（荷重）が３０Ｋｇ重に達し
た後は、３００秒間、荷重３０Ｋｇ重を保たせ続ける。
実際には、磁気吊下げ力が３０Ｋｇ重になるまで、中空
円柱状固定部２１を５ｍｍ／分の速度で上方へ偏位さ
せ、荷重が３０Ｋｇ重に達した後は、３００秒間、この
荷重３０Ｋｇ重を保持させた（図１５の符号（６）参
照）。

【００４７】次に、荷重が０Ｋｇ重になるまで、磁気発
生中空円柱状可動部２３を５ｍｍ／分の速度で上方へ偏
位させ、荷重が０Ｋｇ重に達した後は、３００秒間、こ
の荷重０Ｋｇ重を保持させた。実際には、磁気吊下げ力
が０Ｋｇ重になるまで、中空円柱状固定部２１を５ｍｍ
／分の速度で下方へ偏位させ、荷重が０Ｋｇ重に達した
後は、３００秒間、この荷重０Ｋｇ重を保持させた（図
１５の符号（７）参照）。段落番号００４５に記載の操
作と段落番号００４６に記載の操作とを繰り返し、荷重
３０Ｋｇ重については、その荷重保持時間を４００秒、
１０００秒、３０００秒と変化させ、荷重０Ｋｇ重につ
いては、その荷重保持時間を８００秒、２０００秒と変
化させたものであり、図１５において、符号（８）は荷
重３０Ｋｇ重に中空円柱状固定部２１を４００秒間保持
させた時の偏位量の時間的変化を示し、符号（９）は荷
重０Ｋｇ重に中空円柱状固定部２１を８００秒間保持さ
せた時の偏位量の時間的変化を示し、符号（１０）は荷
重３０Ｋｇ重に中空円柱状固定部２１を１０００秒間保
持させた時の偏位量の時間的変化を示し、符号（１１）
は荷重０Ｋｇ重に中空円柱状固定部２１を２０００秒間
保持させた時の偏位量の時間的変化を示し、符号（１
２）は荷重３０Ｋｇ重に中空円柱状固定部２１を３００
０秒間保持させた時の偏位量の時間的変化を示してい
る。なお、符号（１３）は中空円柱状固定部２１を５ｍ
ｍ／分の速度で下方へ偏位させて、その幾何学的中点Ｏ
１を座標原点Ｏ３に接近させたときの偏位量と吊下げ力
との関係を示しており、符号（１）は中空円柱状固定部
２１を５ｍｍ／分の速度で上方へ偏位させたときの偏位
量と吊下げ力との関係を示している。

【００４８】その図１５は偏位の時系列的変化を示し、
この図１５からおおよそ、リアクティベーションを重ね
るに従って、一定荷重に対する偏位の時間的増加率を低
減することができることがわかった。その図１５におい
て、符号Ｅは３０Ｋｇ重に荷重を保持させた時の偏位量
の包絡線を示しており、この包絡線Ｅはリアクティベー
ションの回数よりも、図９に示す超電導応用装置の初期
化後からの経過時間数に支配される傾向が強いことが理
解できる。

【００４９】超電導応用装置において、図９に示す構造
を用いた超電導磁気軸受の載荷中の偏位の増加は避け難
い現象ではあるが、この変形例２によるリアクティベー
ションの長サイクル化、あるいは、初期化後、使用開始
までの経過時間の長時間化を図ることによって、載荷中
の偏位の増加率を低下させ、一定時間中の偏位変化量で
見て、ドリフトを減少させることができる。実施例１、
実施例２に示す構造の超電導応用装置についても図９に
示す超電導応用装置と同様の操作を行えば、同様の効果
が得られる。

【００５０】（変形例３）図１６は変形例３の磁気吊下
げ力特性図を示し、縦軸は磁気吊下げ力Ｆ（単位：Ｋｇ
重）であり、横軸は偏位Ｇである。この図１６におい
て、符号Ｐ１は図９に示す磁気発生中空円柱状可動部２
３の幾何学的中点Ｏ２を下方へ３．５ｍｍまで偏位させ
ながら得られる磁気吊下げ力特性であり、以下これを第
１偏位特性と定義する。

【００５１】実際には、第１偏位特性Ｐ１は以下に説明
する手順により測定した。すなわち、まず、磁気発生中
空円柱状可動部２３を半固定状態とする。次に、中空円
柱状固定部２１と磁気発生中空円柱状可動部２３との同
心を保持したまま、中空円柱状固定部２１の幾何学的中
点Ｏ１を座標原点Ｏ３から上方へ３．５ｍｍまで偏位さ
せながら測定した。

【００５２】続けて、磁気発生中空円柱状可動部２３の
幾何学的中点Ｏ２を上方へ偏位させ、座標原点Ｏ３に戻
したときに得られる磁気吊下げ特性を第１戻り偏位特性
ＰＲ１と定義する。次に、磁気発生中空円柱状可動部２
３の幾何学的中点Ｏ２を再び下方へ偏位させて得られる
磁気吊下げ力特性を第２偏位特性Ｐ２と定義する。これ
以降の操作を繰り返して得られる磁気吊下げ力特性群を
それぞれ第ｎ偏位特性群Ｐｎと第ｎ戻り偏位特性群ＰＲ
ｎと定義する。

【００５３】実際には、第１戻り偏位特性ＰＲ１、第２
偏位特性Ｐ２、第ｎ戻り特性群ＰＲｎ、第ｎ偏位特性群
Ｐｎは、以下に説明する手順により測定した。すなわ
ち、まず、磁気発生中空円柱状可動部２３を半固定状態
とする。次に、中空円柱状固定部２１と磁気発生中空円
柱状可動部２３との同心を保持したまま、中空円柱状固
定部２１の幾何学的中点Ｏ１を上方から下降させて座標
原点Ｏ３に戻しながら測定した。この磁気吊下げ特性が
第１戻り偏位特性ＰＲ１である。そして、中空円柱状固
定部２１と磁気発生中空円柱状可動部２３との同心を保
持したまま、再び、中空円柱状固定部２１の幾何学的中
点Ｏ１を座標原点Ｏ３から上方へ３．５ｍｍまで偏位さ
せながら測定した。このときの磁気吊下げ特性が第２偏
位特性Ｐ２である。そして、中空円柱状固定部２１と磁
気発生中空円柱状可動部２３との同心を保持したまま、
中空円柱状固定部２１の幾何学的中点Ｏ１を上方から下
降させて座標原点Ｏ３に戻しながら測定した。この磁気
吊下げ特性が第２戻り偏位特性ＰＲ２である。これ以降
の操作によって得られる第ｎ偏位特性群Ｐｎ、第ｎ偏位
特性群ＰＲｎの測定はたまたま１０回とした。

【００５４】図１７は図９に示す磁気発生中空円柱状可
動部２３の幾何学的中点Ｏ２が座標原点Ｏ３にあるとき
に、クライオスタット２２に液体窒素を流して中空円柱
状固定部２１を非超電導状態から超電導状態に初期化し
た後、図１６に示す符号Ｐ１、ＰＲ１、Ｐ２、ＰＲ２、
…、Ｐ９、ＰＲ９の操作を繰り返した後、符号Ｐ１０の
立ち上がり途中でかつ磁気吊下げ力（荷重）が３０Ｋｇ
重に達した時点で、荷重を３０Ｋｇ重に保持させたとき
の偏位の時系列的変化を示している。この図１７におい
て、符号Ｃ１０はＰ１、ＰＲ１ないしＰ９、ＰＲ９の操
作を繰り返して後、符号Ｐ１０の操作の途中で、荷重が
３０Ｋｇ重に達した時点以降、その荷重を３０Ｋｇ重に
保持させた時の偏位の時系列的変化特性曲線を示してい
る。

【００５５】図１８において、符号Ｃ１は図９に示す磁
気発生中空円柱状可動部２３の幾何学的中点Ｏ２が座標
原点Ｏ３にあるときに、クライオスタット２２に液体窒
素を流して中空円柱状固定部２１を非超電導状態から超
電導状態に初期化した後、図１６に示す符号Ｐ１の立ち
上がり途中でかつ磁気吊下げ力（荷重）が３０Ｋｇ重に
達した時点で、荷重を３０Ｋｇ重に保持させたときの偏
位の時系列的変化を示し、符号Ｃ３は図９に示す磁気発
生中空円柱状可動部２３の幾何学的中点Ｏ２が座標原点
Ｏ３にあるときに、クライオスタット２２に液体窒素を
流して中空円柱状固定部２１を非超電導状態から超電導
状態に初期化した後、図１６に示す符号Ｐ３の立ち上が
り途中でかつ磁気吊下げ力（荷重）が３０Ｋｇ重に達し
た時点で、荷重を３０Ｋｇ重に保持させたときの偏位の
時系列的変化を示している。

【００５６】図１９は磁気発生中空円柱状可動部２３の
幾何学的中点Ｏ２が座標原点Ｏ３にあるときに、クライ
オスタット２２に液体窒素を流して中空円柱状固定部２
１を非超電導状態から超電導状態に初期化した後、図１
６に示す符号Ｐ１、ＰＲ１、Ｐ２、ＰＲ２、、Ｐ３、Ｐ
Ｒ３の操作を繰り返した後、符号ＰＲ３の戻り途中でか
つ磁気吊下げ力（荷重）が３０Ｋｇ重に達した時点で、
荷重を３０Ｋｇ重に保持させたときの偏位の時系列的変
化を示している。この図１９において、符号ＣＲ３はＰ
１、ＰＲ１、Ｐ２、ＰＲ２、Ｐ３の操作を繰り返して
後、符号ＰＲ３の操作の途中で荷重が３０Ｋｇ重に達し
た時点以降、その荷重を３０Ｋｇ重に保持させた時の偏
位の時系列的変化特性曲線を示している。

【００５７】図２０は磁気発生中空円柱状可動部２３の
幾何学的中点Ｏ２が座標原点Ｏ３にあるときに、クライ
オスタット２２に液体窒素を流して中空円柱状固定部２
１を非超電導状態から超電導状態に初期化した後、図１
６に示す符号Ｐ１の操作を行った後、符号ＰＲ１の戻り
途中でかつ磁気吊下げ力（荷重）が３０Ｋｇ重に達した
時点で、荷重を３０Ｋｇ重に保持させたときの偏位の時
系列的変化を示している。この図２０において、符号Ｃ
Ｒ１はＰ１の操作を行った後、符号ＰＲ１の操作の途中
で、荷重が３０Ｋｇ重に達した時点以降、その荷重を３
０Ｋｇ重に保持させた時の偏位の時系列的変化特性曲線
を示している。

【００５８】図２１は、図１８に示した偏位の時系列的
変化特性曲線と図１９、図２０に示した偏位の時系列的
変化特性曲線とを重ねて描いた図であって、この図２１
から明らかなように、同一荷重に対する偏位の時間的変
化率は、磁気吊下げ力特性の履歴によって大差があるこ
とがわかる。

【００５９】超電導応用装置において、図９に示す構造
の超電導磁気軸受の載荷中の偏位の変化は避け難いが、
変形例３を適用することによって載荷中の偏位の時間的
変化率を減少させることができる。実施例１、実施例２
に示す構造の超電導応用装置についても図９に示す超電
導応用装置と同様の操作を行えば、同様の効果が得られ
る。

【００６０】（変形例４）この変形例４について、図２
２、図２３を参照しつつ説明する。図２２は磁気発生中
空円柱状可動部２３の幾何学的中点Ｏ２が座標原点Ｏ３
にあるときに、クライオスタット２２に液体窒素を流し
て中空円柱状固定部２１を非超電導状態から超電導状態
に初期化した後、図１６に示す符号Ｐ１の操作を行った
後、符号ＰＲ１の戻り途中でかつ磁気吊下げ力（荷重）
が１０Ｋｇ重、２０Ｋｇ重、３０Ｋｇ重に達した時点
で、荷重を１０Ｋｇ重、２０Ｋｇ重、３０Ｋｇ重にそれ
ぞれ保持させたときの偏位の時系列的変化を示してい
る。なお、図１６については、変形例３において既に説
明したので、その説明は省略する。

【００６１】その図２２において、符号ＣＲ１−１はＰ
１の操作を行った後、符号ＰＲ１の操作の途中で、荷重
が３０Ｋｇ重に達した時点以降、その荷重を３０Ｋｇ重
に保持させた時の偏位の時系列的変化特性曲線を示し、
符号ＣＲ１−２はＰ１の操作を行った後、符号ＰＲ１の
操作の途中で、荷重が２０Ｋｇ重に達した時点以降、そ
の荷重を２０Ｋｇ重に保持させた時の偏位の時系列的変
化特性曲線を示し、符号ＣＲ１−３はＰ１の操作を行っ
た後、符号ＰＲ１の操作の途中で、荷重が１０Ｋｇ重に
達した時点以降、その荷重を１０Ｋｇ重に保持させた時
の偏位の時系列的変化特性曲線を示している。

【００６２】図２３は図２２に示した偏位の時系列的変
化曲線を時間軸を揃えて描いた図である。すなわち、図
２２に示す時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３を一致させて、各時系
列的変化曲線ＣＲ１−１、ＣＲ１−２、ＣＲ１−３を描
きなおした図である。この図２３から明らかなように、
磁気吊下げ力特性の履歴と荷重によって吊下げ力が時系
列的に増大していることがわかる。

【００６３】超電導応用装置において、図９に示す構造
の超電導磁気軸受の載荷中の偏位の変化は避け難いが、
変形例３及び変形例４を併用することによって載荷中の
偏位の時間的変化率を、変形例３のみを適用する場合に
較べて更に減少させることができる。実施例１、実施例
２に示す構造の超電導応用装置についても図９に示す超
電導応用装置と同様の操作を行えば、同様の効果が得ら
れる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１ないし請求項１１に記載の発明
は、以上説明したように構成したので、製作された超電
導応用装置は設計で目論だ意図通りの磁気浮上力特性又
は吊下げ特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項１に記載の超電導応用装置の
設計方法を説明するための説明図であって、磁気発生円
板状浮上部と円板状固定部とを示す部分断面図である。

【図２】 図１に示す磁気発生円板状浮上部と円板状固
定部との間に作用する磁気浮上力特性図である。

【図３】 図１に示す磁気発生円板状浮上部の第１接近
特性のドリフトを説明するための図である。

【図４】 図１に示す磁気発生円板状浮上部の第２接近
特性のドリフトを説明するための図である。

【図５】 本発明の請求項３に記載の超電導応用装置の
設計方法を説明するための説明図であって、磁気発生円
板状吊下げ部と円板状固定部とを示す部分断面図であ
る。

【図６】 図５に示す磁気発生円板状吊下げ部と円板状
固定部との間に作用する磁気吊下げ力特性図である。

【図７】 図５に示す磁気発生円板状吊下げ部の第１離
隔特性のドリフトを説明するための図である。

【図８】 図５に示す磁気発生円板状吊下げ部の第２離
隔特性のドリフトを説明するための図である。

【図９】 本発明の請求項５に記載の超電導応用装置の
設計方法を説明するための説明図であって、磁気発生中
空円柱状可動部と中空円柱状固定部とを示す部分断面図
である。

【図１０】 図９に示す磁気発生円中空円柱状可動部を
座標原点に対して３０ｍｍ偏位させた過程において磁気
発生円中空円柱状可動部と中空円柱状固定部との間に作
用する磁気吊下げ力特性図である。

【図１１】 図９に示す磁気発生中空円柱状可動部の第
１偏位特性のドリフトを説明するための図である。

【図１２】 図９に示す磁気発生中空円柱状可動部の第
２偏位特性のドリフトを説明するための図である。

【図１３】 図９に示す磁気発生円中空円柱状可動部を
座標原点に対して０〜３．５ｍｍ偏位させた後に０〜
４．５ｍｍ偏位させることを繰り返した過程において磁
気発生円中空円柱状可動部と中空円柱状固定部との間に
作用する磁気吊下げ力の履歴現象を示した図である。

【図１４】 図９に示す磁気発生中空円柱状可動部の荷
重を変化させた過程の偏位特性図である。

【図１５】 図９に示す磁気発生中空円柱状可動部の荷
重を３０Ｋｇ重で一定時間保持した状態と０Ｋｇ重で一
定時間保持した状態とを交互に繰り返した場合に得られ
る時間と偏位量との関係を示す特性図である。

【図１６】 図９に示す磁気発生円中空円柱状可動部を
座標原点に対して０〜３．５ｍｍ偏位させることを１０
回繰り返した過程において磁気発生円中空円柱状可動部
と中空円柱状固定部との間に作用する磁気吊下げ力の履
歴現象を示した図である。

【図１７】 図１６に示す磁気吊下げ力の第１０偏位特
性途中で磁気発生中空円柱状可動部の荷重を３０Ｋｇ重
に保持させたときに得られる偏位の時系列的変化特性曲
線を示す図である。

【図１８】 図１６に示す磁気吊下げ力の履歴曲線の第
１偏位特性途中、第３偏位特性途中、第１０偏位特性途
中で磁気発生中空円柱状可動部の荷重を３０Ｋｇ重に保
持させたとき、それぞれ得られた第１偏位特性途中、第
３偏位特性途中、第１０偏位特性途中の偏位の時系列的
変化特性曲線を示す図である。

【図１９】 図１６に示す磁気吊下げ力の第３戻り特性
途中で磁気発生中空円柱状可動部の荷重を３０Ｋｇ重に
保持させたときに得られる偏位の時系列的変化特性曲線
を示す図である。

【図２０】 図１６に示す磁気吊下げ力の第１戻り特性
途中で磁気発生中空円柱状可動部の荷重を３０Ｋｇ重に
保持させたときに得られる偏位の時系列的変化特性曲線
を示す図である。

【図２１】 図１８に示した偏位の時系列的変化特性曲
線と図１９、図２０に示した偏位の時系列的変化特性曲
線とを重ねて描いた図である。

【図２２】 図１６に示す磁気吊下げ力の第１戻り特性
途中で磁気発生中空円柱状可動部の荷重を１０Ｋｇ重、
２０Ｋｇ重、３０Ｋｇ重にそれぞれ保持させたときに得
られる偏位の時系列的変化特性曲線を示す図である。

【図２３】 図２２に示した偏位の時系列的変化曲線を
時間軸を揃えて描いた図である。

【符号の説明】

２…円板状固定部 ４…磁気発生円板状浮上部 Ｇ…ギャップ Ｓ１…第１接近特性 Ｓ２…第２接近特性 Ｓｎ…第ｎ接近特性

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣瀬 誠 香川県高松市屋島西町2109番地８株式会社 四国総合研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導状態を呈することが可能な円板状
   固定部の上方に磁気発生円板状浮上部をギャップを開け
   て相対させ、前記磁気発生円板状浮上部と前記円板状固
   定部との間に作用する磁気浮上力特性について、前記磁
   気発生円板状浮上部の磁界の影響が前記円板状固定部に
   及ばない程度に前記磁気発生円板状浮上部を前記円板状
   固定部から離隔させた位置で前記円板状固定部を非超電
   導状態から超電導状態に初期化し、前記磁気発生円板状
   浮上部を前記円板状固定部に接近させて得られる磁気浮
   上力特性を第１接近特性と定義し、続けて前記磁気発生
   円板状浮上部をその磁界の影響が前記円板状固定部に及
   ばない程度に前記円板状固定部から離隔させた後、前記
   磁気発生円板状浮上部を前記円板状固定部に接近させて
   得られる磁気浮上力特性を第２接近特性と定義し、これ
   以降の操作を繰り返して得られる磁気浮上力特性群を第
   ｎ接近特性群と定義し、前記第ｎ接近特性群の各接近特
   性について、前記第２接近特性に対する差が前記第１接
   近特性と前記第２接近特性との間の差に較べて実質的に
   少ないとき、前記第１接近特性と前記第２接近特性及び
   第ｎ接近特性群とを使い分けて超電導応用装置を製作す
   ることを特徴とする超電導応用装置の設計方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の超電導応用装置の設計
   方法によって設計された超電導応用装置。
3. 【請求項３】 超電導状態を呈することが可能な円板状
   固定部の下方に磁気発生円板状吊下げ部をギャップを開
   けて相対させ、前記磁気発生円板状吊下げ部と前記円板
   状固定部との間に作用する磁気吊下げ力特性について、
   前記磁気発生円板状吊下げ部を前記円板状固定部に接近
   させた位置で前記円板状固定部を非超電導状態から超電
   導状態に初期化し、前記磁気発生円板状吊下げ部をその
   磁界の影響が及ばない程度に前記円板状固定部から離隔
   させて得られる磁気吊下げ力特性を第１離隔特性と定義
   し、続けて前記磁気発生円板状吊下げ部を前記円板状固
   定部に接近させた後、前記磁気発生円板状吊下げ部をそ
   の磁界の影響が及ばない程度に前記円板状固定部から離
   隔させて得られる磁気吊下げ力特性を第２離隔特性と定
   義し、これ以降の操作を繰り返して得られる磁気吊下げ
   力特性群を第ｎ離隔特性群と定義し、前記第ｎ離隔特性
   群の各離隔特性について、前記第２離隔特性に対する差
   が前記第１離隔特性と前記第２離隔特性との間の差に較
   べて実質的に少ないとき、前記第１離隔特性と前記第２
   離隔特性及び第ｎ離隔特性とを使い分けて超電導応用装
   置を製作することを特徴とする超電導応用装置の設計方
   法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の超電導応用装置の設計
   方法によって設計された超電導応用装置。
5. 【請求項５】 超電導体状態を呈することが可能な中空
   円柱状固定部の半径方向外方に該中空円柱状固定部を包
   囲する磁気発生中空円柱状可動部をギャップを開けて相
   対させ、前記中空円柱状固定部の高さ方向の幾何学的中
   点と前記磁気発生中空円柱状可動部の高さ方向の幾何学
   的中点とを水平方向に一致させた空間的位置を座標原点
   とし、前記磁気発生中空円柱状可動部を前記座標原点か
   ら上下に偏位させたときに前記磁気発生中空円柱状可動
   部と前記中空円柱状固定部との間に作用する磁気吊下げ
   力の特性について、前記磁気発生中空円柱状可動部が前
   記座標原点にあるときに前記中空円柱状固定部を非超電
   導状態から超電導状態に初期化し、前記磁気発生中空円
   柱状可動部の中点を前記座標原点から下方へ偏位させた
   場合に得られる磁気吊下げ力特性を第１偏位特性と定義
   し、続けて前記磁気発生中空円柱状可動部を前記座標原
   点に戻した後、前記磁気発生円柱状可動部を下方へ偏位
   させて得られる磁気吊下げ力特性を第２偏位特性と定義
   し、これ以降の操作を繰り返して得られる磁気吊下げ力
   特性群を第ｎ偏位特性群と定義し、前記第ｎ偏位特性群
   の各偏位特性について、前記第２偏位特性に対する差が
   前記第１偏位特性と前記第２偏位特性との間の差に較べ
   て実質的に少ないとき、前記第１偏位特性と前記第２偏
   位特性及び第ｎ偏位特性群とを使い分けて超電導応用装
   置を製作することを特徴とする超電導応用装置の設計方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の超電導応用装置の設計
   方法によって設計された超電導応用装置。
7. 【請求項７】 請求項１、請求項３、請求項５に記載の
   設計方法を有機的に結合させて使い分けることを特徴と
   する超電導応用装置の設計方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の超電導応用装置の設計
   方法によって設計された超電導応用装置。
9. 【請求項９】 前記磁気発生円板状浮上部が永久磁石又
   は電磁石又は超電導磁石を有する請求項２に記載の超電
   導応用装置。
10. 【請求項１０】 前記磁気発生円板状吊下げ部が永久磁
    石又は電磁石又は超電導磁石を有する請求項４に記載の
    超電導応用装置。
11. 【請求項１１】 前記磁気発生中空円柱状可動部が永久
    磁石又は電磁石又は超電導磁石を有する請求項６に記載
    の超電導応用装置。