JPH1174114A - 超電導体磁石装置 - Google Patents
超電導体磁石装置Info
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- JPH1174114A JPH1174114A JP9232182A JP23218297A JPH1174114A JP H1174114 A JPH1174114 A JP H1174114A JP 9232182 A JP9232182 A JP 9232182A JP 23218297 A JP23218297 A JP 23218297A JP H1174114 A JPH1174114 A JP H1174114A
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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
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/02—General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超電導磁気軸受（フライホイール）等の磁気
反発力及び吸引力による浮上を利用した装置において、
上下方向（吸引力及び反発力の働く方向）の時間的な位
置変化を減少させるとともに水平方向への位置決めを容
易にし、かつ上下方向及び水平方向への支持力を高め、
安定な浮上を実現させる。 【解決手段】 超電導体を２次元的あるいは３次元的に
配列し、個々の超電導体の着磁量を制御する手段を備え
た超電導体磁石装置である。前記個々の超電導体の着磁
量を制御する手段は、超電導体の温度を個々に制御する
手段からなる。前記バルク超電導体の温度を制御する手
段は、超電導体に温度調節用加熱器及び冷却器を搭載し
たものである。前記超電導体磁石装置に用いる超電導体
はバルク超電導体であることを特徴とする。前記超電導
体磁石装置に用いるバルク超電導体はRE-Ba-Cu-O系バル
ク超電導体である。
反発力及び吸引力による浮上を利用した装置において、
上下方向（吸引力及び反発力の働く方向）の時間的な位
置変化を減少させるとともに水平方向への位置決めを容
易にし、かつ上下方向及び水平方向への支持力を高め、
安定な浮上を実現させる。 【解決手段】 超電導体を２次元的あるいは３次元的に
配列し、個々の超電導体の着磁量を制御する手段を備え
た超電導体磁石装置である。前記個々の超電導体の着磁
量を制御する手段は、超電導体の温度を個々に制御する
手段からなる。前記バルク超電導体の温度を制御する手
段は、超電導体に温度調節用加熱器及び冷却器を搭載し
たものである。前記超電導体磁石装置に用いる超電導体
はバルク超電導体であることを特徴とする。前記超電導
体磁石装置に用いるバルク超電導体はRE-Ba-Cu-O系バル
ク超電導体である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導体磁石装置
に関し、特に、超電導磁気軸受(フライホイール電力貯
蔵装置)、磁気搬送装置、磁気浮上列車等に用いる超電
導体磁石装置に適用して有効な技術に関する。
に関し、特に、超電導磁気軸受(フライホイール電力貯
蔵装置)、磁気搬送装置、磁気浮上列車等に用いる超電
導体磁石装置に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体は種々の磁気的特性を示すが、
ピン止め効果を用いた応用が産業利用上特に注目されて
いる。特開平６−２０６７９９等に見られるような方法
により合成される超電導体（バルク超電導体）は、ピン
止め力が強い単一粒であるため、強力な磁石としての応
用が期待されている。
ピン止め効果を用いた応用が産業利用上特に注目されて
いる。特開平６−２０６７９９等に見られるような方法
により合成される超電導体（バルク超電導体）は、ピン
止め力が強い単一粒であるため、強力な磁石としての応
用が期待されている。
【０００３】従来、超電導体を利用した超電導体磁石装
置がある。その超電導体磁石装置を用いた代表的なもの
として、例えば、特開平８−２１９１５６号公報，特開
平８−１７０６４５号公報等に開示されるように、フラ
イホイール電力貯蔵装置（超電導磁気軸受）がある。こ
のフライホイール電力貯蔵装置（超電導磁気軸受）は、
フライホイールを非接触に支持する方法として、永久磁
石と超電導体との磁気的反発力を利用している。
置がある。その超電導体磁石装置を用いた代表的なもの
として、例えば、特開平８−２１９１５６号公報，特開
平８−１７０６４５号公報等に開示されるように、フラ
イホイール電力貯蔵装置（超電導磁気軸受）がある。こ
のフライホイール電力貯蔵装置（超電導磁気軸受）は、
フライホイールを非接触に支持する方法として、永久磁
石と超電導体との磁気的反発力を利用している。
【０００４】また、強い反発力（浮上力）を得る方法と
して、永久磁石の配置に工夫したもの（例えば、特開平
８−２１９１５６号公報参照）や永久磁石も冷却する方
法（例えば、特開平８−２０３７２７号公報参照)等が
提案されている。これらの超電導磁気軸受けには共通の
構成が見られる。すなわち、（１）永久磁石に対向する
ように超電導磁石を２次元的（円環状）に配置してい
る。（２）冷却して超電導状態にするが、それぞれの超
電導体の温度は同一になるような設計となっている。ま
た、それぞれの超電導体の温度を個別に制御するような
構造にはなっていない。
して、永久磁石の配置に工夫したもの（例えば、特開平
８−２１９１５６号公報参照）や永久磁石も冷却する方
法（例えば、特開平８−２０３７２７号公報参照)等が
提案されている。これらの超電導磁気軸受けには共通の
構成が見られる。すなわち、（１）永久磁石に対向する
ように超電導磁石を２次元的（円環状）に配置してい
る。（２）冷却して超電導状態にするが、それぞれの超
電導体の温度は同一になるような設計となっている。ま
た、それぞれの超電導体の温度を個別に制御するような
構造にはなっていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。前記
従来技術では、一定温度のまま永久磁石と対向させた場
合、磁束クリープによる反発力の減少が起こり、浮上が
不安定になるという問題がある。
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。前記
従来技術では、一定温度のまま永久磁石と対向させた場
合、磁束クリープによる反発力の減少が起こり、浮上が
不安定になるという問題がある。
【０００６】また、最初にフライホイール等を対向させ
るとき、横（水平）方向の位置の選択性がないため、横
（水平）方向へのずれを押さえる力が弱いという問題が
ある。
るとき、横（水平）方向の位置の選択性がないため、横
（水平）方向へのずれを押さえる力が弱いという問題が
ある。
【０００７】本発明の目的は、超電導磁気軸受（フライ
ホイール）等の磁気反発力及び吸引力による浮上を利用
した装置において、上下方向（吸引力及び反発力の働く
方向）の時間的な位置変化を減少させるとともに水平方
向への位置決めを容易にし、かつ、上下方向及び水平方
向への支持力を高め、安定な浮上を実現させることが可
能な技術を提供することにある。
ホイール）等の磁気反発力及び吸引力による浮上を利用
した装置において、上下方向（吸引力及び反発力の働く
方向）の時間的な位置変化を減少させるとともに水平方
向への位置決めを容易にし、かつ、上下方向及び水平方
向への支持力を高め、安定な浮上を実現させることが可
能な技術を提供することにある。
【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。
【００１０】（１）超電導体を２次元的あるいは３次元
的に配列し、個々の超電導体の着磁量を制御する手段を
備えた超電導体磁石装置である。
的に配列し、個々の超電導体の着磁量を制御する手段を
備えた超電導体磁石装置である。
【００１１】（２）前記（１）の超電導体磁石装置にお
いて、個々の超電導体の着磁量を制御する手段は、超電
導体の温度を個々に制御する手段からなる。
いて、個々の超電導体の着磁量を制御する手段は、超電
導体の温度を個々に制御する手段からなる。
【００１２】（３）前記（２）の超電導体磁石装置にお
いて、前記超電導体の温度を制御する手段は、バルク超
電導体に温度調節用加熱器及び冷却器を搭載したもので
ある。
いて、前記超電導体の温度を制御する手段は、バルク超
電導体に温度調節用加熱器及び冷却器を搭載したもので
ある。
【００１３】（４）前記（３）の超電導体磁石装置に用
いる超電導体はバルク超電導体であることを特徴とす
る。
いる超電導体はバルク超電導体であることを特徴とす
る。
【００１４】（５）前記（４）の超電導体磁石装置に用
いるバルク超電導体はRE-Ba-Cu-O系バルク超電導体であ
る。
いるバルク超電導体はRE-Ba-Cu-O系バルク超電導体であ
る。
【００１５】ここで、本発明の原理を図面を用いて説明
する。図１は本発明の超電導磁気軸受（フライホイール
電力貯蔵）の原理を説明するためのもので、超電導体に
温度調節機能を与えるための構成図（断面図）である。
図１において、温度制御板１は超電導体２を冷却もしく
は加熱し、超電導体２の温度を任意の所定値に設定す
る。外部からの熱の流入を防ぐために、断熱材３で囲む
とともに、温度制御板への熱の流入もしくは流出を図る
ために熱交換口４を設けてある。
する。図１は本発明の超電導磁気軸受（フライホイール
電力貯蔵）の原理を説明するためのもので、超電導体に
温度調節機能を与えるための構成図（断面図）である。
図１において、温度制御板１は超電導体２を冷却もしく
は加熱し、超電導体２の温度を任意の所定値に設定す
る。外部からの熱の流入を防ぐために、断熱材３で囲む
とともに、温度制御板への熱の流入もしくは流出を図る
ために熱交換口４を設けてある。
【００１６】図２は超電導体５を磁場中冷却した後に、
外部磁場をゼロとしたときの磁束線６の状態（模式図）
及び超電導体１の上面から距離０.５cmでの捕捉磁場
（磁束密度）の大きさを示す曲線７を示す。
外部磁場をゼロとしたときの磁束線６の状態（模式図）
及び超電導体１の上面から距離０.５cmでの捕捉磁場
（磁束密度）の大きさを示す曲線７を示す。
【００１７】図３は距離０.５cmでの捕捉磁場（磁束密
度）の大きさの温度依存性を示したグラフである。Ｂを
磁束密度、Ｊｃをその温度における臨界電流密度、μを
透磁率とすると、捕捉された磁束密度ＢはｒｏｔＢ＝μ
Ｊｃの関係にある。超電導体は温度ｔ（Ｋ）をゼロに近
づけて行くと、ｔ＝０でＪｃが最も高く、温度ｔの上昇
とともにＪｃが減少し、臨界温度ＴｃではＪｃ＝０とな
る。それ故、捕捉磁場も温度ｔをゼロ（ｔ＝０）に近づ
けて行くと、ｔ＝０で最も高く、温度ｔの上昇とともに
減少し、臨界温度Ｔｃではゼロ（Ｊｃ＝０）となる。
度）の大きさの温度依存性を示したグラフである。Ｂを
磁束密度、Ｊｃをその温度における臨界電流密度、μを
透磁率とすると、捕捉された磁束密度ＢはｒｏｔＢ＝μ
Ｊｃの関係にある。超電導体は温度ｔ（Ｋ）をゼロに近
づけて行くと、ｔ＝０でＪｃが最も高く、温度ｔの上昇
とともにＪｃが減少し、臨界温度ＴｃではＪｃ＝０とな
る。それ故、捕捉磁場も温度ｔをゼロ（ｔ＝０）に近づ
けて行くと、ｔ＝０で最も高く、温度ｔの上昇とともに
減少し、臨界温度Ｔｃではゼロ（Ｊｃ＝０）となる。
【００１８】このように、超電導体を着磁させるときの
温度を変える、あるいは、着磁後に温度を上昇させるこ
とにより、超電導体への捕捉磁場の大きさを制御する
（その温度での最大捕捉磁場以下に小さくする）ことが
可能である。
温度を変える、あるいは、着磁後に温度を上昇させるこ
とにより、超電導体への捕捉磁場の大きさを制御する
（その温度での最大捕捉磁場以下に小さくする）ことが
可能である。
【００１９】図４は捕捉磁場の大きさの時間変化を示し
た図である。温度ｔ＝Ｔと一定に保ったままで着磁した
場合は捕捉磁場の大きさの時間変化が大きい。一方、温
度ｔ＝Ｔ＋ΔＴで着磁したのちに、温度ｔ＝Ｔとした場
合、捕捉磁場の大きさはやや小さくなるが時間変化は大
幅に減少し、安定した状態になる。
た図である。温度ｔ＝Ｔと一定に保ったままで着磁した
場合は捕捉磁場の大きさの時間変化が大きい。一方、温
度ｔ＝Ｔ＋ΔＴで着磁したのちに、温度ｔ＝Ｔとした場
合、捕捉磁場の大きさはやや小さくなるが時間変化は大
幅に減少し、安定した状態になる。
【００２０】前述の手段によれば、超電導磁気軸受（フ
ライホイール）等の磁気反発力及び吸引力による浮上を
利用した装置において、複数の超電導体を２次元的ある
いは３次元的に配置し、それぞれの構成要素の超電導体
の捕捉磁場（着磁量）を制御することにより、上下方向
（吸引力及び反発力の働く方向）の時間的な位置変化を
減少させるとともに水平方向への位置決めを容易にし、
かつ上下方向及び水平方向への支持力を高め、安定な浮
上を実現することができる。
ライホイール）等の磁気反発力及び吸引力による浮上を
利用した装置において、複数の超電導体を２次元的ある
いは３次元的に配置し、それぞれの構成要素の超電導体
の捕捉磁場（着磁量）を制御することにより、上下方向
（吸引力及び反発力の働く方向）の時間的な位置変化を
減少させるとともに水平方向への位置決めを容易にし、
かつ上下方向及び水平方向への支持力を高め、安定な浮
上を実現することができる。
【００２１】以下、図面を参照して、この発明の実施形
態（実施例）について説明する。
態（実施例）について説明する。
【００２２】
（実施形態１）図５は前述の本発明の原理を利用した実
施形態１の超電導体磁石装置の概略構成を示す平面図で
ある。温度制御機能付の超電導磁石を３つ並べ、外側の
２つの超電導体は未着磁とし（未着磁超電導体８）、内
側の１つの超電導体は着磁した（着磁超電導体９）もの
である。
施形態１の超電導体磁石装置の概略構成を示す平面図で
ある。温度制御機能付の超電導磁石を３つ並べ、外側の
２つの超電導体は未着磁とし（未着磁超電導体８）、内
側の１つの超電導体は着磁した（着磁超電導体９）もの
である。
【００２３】図６はこの構成における未着磁超電導体８
及び着磁超電導体９の上面より距離０.５cmでの捕捉磁
場（磁束密度）の大きさを示す（曲線１０）。このよう
に、温度制御機能付の超電導体を用いることで、２次元
的あるいは３次元的に配列した超電導体磁石において、
捕捉磁場の大きさのパターンを（その温度の最大捕捉磁
場以下であれば）任意の所定値に制御することが可能で
ある。
及び着磁超電導体９の上面より距離０.５cmでの捕捉磁
場（磁束密度）の大きさを示す（曲線１０）。このよう
に、温度制御機能付の超電導体を用いることで、２次元
的あるいは３次元的に配列した超電導体磁石において、
捕捉磁場の大きさのパターンを（その温度の最大捕捉磁
場以下であれば）任意の所定値に制御することが可能で
ある。
【００２４】（実施形態２）図７は本発明の原理を利用
した本実施形態２のフライホイール電力貯蔵装置（前記
公知公報参照）等における超電導軸受装置の主要部を示
す図である。フライホイール１２は回転軸１１を中心に
回転する。この時、フライホイール１２の浮上力を得る
ために永久磁石（斜線を施したもの）１３ａ、１３ｂと
軸受ハウジング１５上の超電導体１４ａ、１４ｂとを対
向させる。この時、超電導体１４ａは未着磁のままであ
るが、超電導体１４ｂは永久磁石１３ｂと吸引する方向
に着磁させておく。このときの超電導体１４ａ、１４ｂ
の配置は個々の超電導体を円環状に配置しても良いが、
回転によるエネルギー損失を防ぐためには、図８に示す
ように個々の超電導体をリング状の形状に加工すること
が望ましい。このようにすることにより、超電導体の回
転方向での磁束密度が均一になるからである。
した本実施形態２のフライホイール電力貯蔵装置（前記
公知公報参照）等における超電導軸受装置の主要部を示
す図である。フライホイール１２は回転軸１１を中心に
回転する。この時、フライホイール１２の浮上力を得る
ために永久磁石（斜線を施したもの）１３ａ、１３ｂと
軸受ハウジング１５上の超電導体１４ａ、１４ｂとを対
向させる。この時、超電導体１４ａは未着磁のままであ
るが、超電導体１４ｂは永久磁石１３ｂと吸引する方向
に着磁させておく。このときの超電導体１４ａ、１４ｂ
の配置は個々の超電導体を円環状に配置しても良いが、
回転によるエネルギー損失を防ぐためには、図８に示す
ように個々の超電導体をリング状の形状に加工すること
が望ましい。このようにすることにより、超電導体の回
転方向での磁束密度が均一になるからである。
【００２５】このように超電導体の一部に着磁すること
で、永久磁石１３ｂと超電導体１４ｂとの間で磁気的な
引力が作用する。これによりフライホイール１２の横方
向の位置決めが簡便にできるとともに、ｘｙ方向のずれ
に対しても、ピン止め力によるものと磁気的吸引力の両
者が働き、ｘｙ方向への支持力が増大する。
で、永久磁石１３ｂと超電導体１４ｂとの間で磁気的な
引力が作用する。これによりフライホイール１２の横方
向の位置決めが簡便にできるとともに、ｘｙ方向のずれ
に対しても、ピン止め力によるものと磁気的吸引力の両
者が働き、ｘｙ方向への支持力が増大する。
【００２６】さらに、温度ｔ＝Ｔで円盤を超電導磁石と
対向させた後に、温度ｔ＝Ｔ＋ΔＴとし、かつ、その後
再び温度ｔ＝Ｔに戻し、ギャップの時間変化を低減させ
ることができる。この時のｚ方向のギャップの時間変化
を図９に示す。温度ｔ＝Ｔと一定に保ったまま対向させ
続けた場合は、ギャップが時間の対数に比例して減少し
たが、対向させた後に温度ｔ＝ＴをΔＴだけ上げ（ｔ＝
Ｔ＋ΔＴ）、その後に温度ｔ＝Ｔに下げた場合はギャッ
プの初期値は減少するものの、時間変化が著しく減少し
ていることが分かる。
対向させた後に、温度ｔ＝Ｔ＋ΔＴとし、かつ、その後
再び温度ｔ＝Ｔに戻し、ギャップの時間変化を低減させ
ることができる。この時のｚ方向のギャップの時間変化
を図９に示す。温度ｔ＝Ｔと一定に保ったまま対向させ
続けた場合は、ギャップが時間の対数に比例して減少し
たが、対向させた後に温度ｔ＝ＴをΔＴだけ上げ（ｔ＝
Ｔ＋ΔＴ）、その後に温度ｔ＝Ｔに下げた場合はギャッ
プの初期値は減少するものの、時間変化が著しく減少し
ていることが分かる。
【００２７】また、温度をｔ＝Ｔ＋ΔＴに上げたことに
より磁束がある程度進入するため、ピン止め効果による
横（水平）方向の支持力も増大する。この時の運転温度
ｔの値は臨界温度以下であれば良いが、望ましくは冷却
が簡単にできる液体窒素温度（約７７Ｋ）である。
より磁束がある程度進入するため、ピン止め効果による
横（水平）方向の支持力も増大する。この時の運転温度
ｔの値は臨界温度以下であれば良いが、望ましくは冷却
が簡単にできる液体窒素温度（約７７Ｋ）である。
【００２８】また、ΔＴの値としては、Ｔ＋ΔＴが臨界
温度Ｔｃ以下であれば良いが、温度ｔ＝Ｔ＋ΔＴがあま
り高くなると反発力が減少し、ギャップが小さくなる。
逆に、ΔＴが小さいとギャップの時間変化が発生する。
両者のかねあいを考え、ΔＴは１Ｋ以上５Ｋ以下程度が
望ましい。
温度Ｔｃ以下であれば良いが、温度ｔ＝Ｔ＋ΔＴがあま
り高くなると反発力が減少し、ギャップが小さくなる。
逆に、ΔＴが小さいとギャップの時間変化が発生する。
両者のかねあいを考え、ΔＴは１Ｋ以上５Ｋ以下程度が
望ましい。
【００２９】（実施形態３）図１０は本発明の原理を利
用した実施形態３の磁気搬送装置を説明するための図で
ある。温度制御可能な超電導体を２次元状に配列し、そ
の中の一部を磁場中冷却し、着磁させる。ここでは着磁
させた超電導体１７を未着磁の超電導体１６の中心に直
線的に配列した。そこに、永久磁石を組み込んだ搬送台
を載せる。
用した実施形態３の磁気搬送装置を説明するための図で
ある。温度制御可能な超電導体を２次元状に配列し、そ
の中の一部を磁場中冷却し、着磁させる。ここでは着磁
させた超電導体１７を未着磁の超電導体１６の中心に直
線的に配列した。そこに、永久磁石を組み込んだ搬送台
を載せる。
【００３０】図１１は搬送台の概略構成を示す模式図で
あり、この搬送台１８は浮上用の磁石１９と推進用の磁
石２０とから構成される。この搬送台を図１０の超電導
磁石体に対向させる（図１２）と、浮上用の磁石と超電
導体とのマイスナー効果による反発力により搬送台が浮
上するとともに、推進用の磁石と磁化させた超電導体と
の吸引力によりある位置に搬送台が安定する（図１
３）。進行方向は前記図１２では紙面垂直方向、図１３
では紙面右方向である。この状態では、搬送台はレール
のどこにいても等ポテンシャルにいるため動かない。し
かし、進行方向とは反対側の超電導体の温度を上げて消
磁させると、進行方向のみに吸引力がかかるため（図１
４ａ）搬送台は進行方向に移動する（図１４ｂ）。図１
４において、２１は未着磁超電導体である。
あり、この搬送台１８は浮上用の磁石１９と推進用の磁
石２０とから構成される。この搬送台を図１０の超電導
磁石体に対向させる（図１２）と、浮上用の磁石と超電
導体とのマイスナー効果による反発力により搬送台が浮
上するとともに、推進用の磁石と磁化させた超電導体と
の吸引力によりある位置に搬送台が安定する（図１
３）。進行方向は前記図１２では紙面垂直方向、図１３
では紙面右方向である。この状態では、搬送台はレール
のどこにいても等ポテンシャルにいるため動かない。し
かし、進行方向とは反対側の超電導体の温度を上げて消
磁させると、進行方向のみに吸引力がかかるため（図１
４ａ）搬送台は進行方向に移動する（図１４ｂ）。図１
４において、２１は未着磁超電導体である。
【００３１】磁気搬送装置としてのもう一つの応用例を
示す。レールとして磁石を図１５のように配置する。こ
の磁石は図１５のように磁化させてあれば、永久磁石、
超電導磁石のどちらでも構わない。ここでは、位置安定
用の磁石２３を浮上用の磁石２２の中心に直線的に配列
した。そこに、温度制御可能な超電導体を組み込んだ搬
送台を載せる。
示す。レールとして磁石を図１５のように配置する。こ
の磁石は図１５のように磁化させてあれば、永久磁石、
超電導磁石のどちらでも構わない。ここでは、位置安定
用の磁石２３を浮上用の磁石２２の中心に直線的に配列
した。そこに、温度制御可能な超電導体を組み込んだ搬
送台を載せる。
【００３２】図１６は搬送台２４の概略構成を示す模式
図であり、この搬送台２４は浮上用の超電導磁石２５と
位置安定用の超電導磁石２６とから構成される。ここで
は、浮上用の超電導磁石２５は未着磁の状態であるか、
浮上用の磁石２２と反発させる方向に着磁させても良
い。
図であり、この搬送台２４は浮上用の超電導磁石２５と
位置安定用の超電導磁石２６とから構成される。ここで
は、浮上用の超電導磁石２５は未着磁の状態であるか、
浮上用の磁石２２と反発させる方向に着磁させても良
い。
【００３３】また、位置安定用の超電導磁石２６は、位
置安定用の磁石２３と引力が働く方向に着磁しておく。
このようにすることにより、搬送台２４は浮上用の磁石
２２との反発力で浮上するが、浮上用の磁石２２と位置
安定用の超電導磁石２６との間の磁気吸引力により位置
安定用の磁石２３の上で安定する。この状態では搬送台
はｙ方向には摩擦無く動けるが、ピン止め力と磁気的吸
引力により、ｘ方向には動かない。
置安定用の磁石２３と引力が働く方向に着磁しておく。
このようにすることにより、搬送台２４は浮上用の磁石
２２との反発力で浮上するが、浮上用の磁石２２と位置
安定用の超電導磁石２６との間の磁気吸引力により位置
安定用の磁石２３の上で安定する。この状態では搬送台
はｙ方向には摩擦無く動けるが、ピン止め力と磁気的吸
引力により、ｘ方向には動かない。
【００３４】さらに、ここで、搬送台の浮上用の超電導
磁石２５の温度ｔをＴ＋ΔＴに上げ、その後に温度Ｔに
戻す。これにより永久磁石の作る磁束が浮上用の超電導
磁石２５内に進入するためレールと搬送台とのギャップ
は小さくなるが、ピン止め力により、ｘ方向（位置安定
用の磁石からはずれる方向）に対する支持力が増大し、
より強固に安定するようになる。このときの運転温度Ｔ
およびΔＴの値は、実施形態２で述べたＴおよびΔＴに
準じる。
磁石２５の温度ｔをＴ＋ΔＴに上げ、その後に温度Ｔに
戻す。これにより永久磁石の作る磁束が浮上用の超電導
磁石２５内に進入するためレールと搬送台とのギャップ
は小さくなるが、ピン止め力により、ｘ方向（位置安定
用の磁石からはずれる方向）に対する支持力が増大し、
より強固に安定するようになる。このときの運転温度Ｔ
およびΔＴの値は、実施形態２で述べたＴおよびΔＴに
準じる。
【００３５】本発明は、捕捉磁場の大きさの分布を２次
元的もしくは３次元的に変化させることが可能である。
よって、以上述べた実施形態（実施例）に限らず磁気浮
上列車及び宇宙空間における天体望遠鏡の支持台等への
応用も当然可能である。また、本発明に用いる超電導体
物質は、ピン止めセンターを有する第２種超電導体であ
れば特に種類を限定されるものではなく、酸化物超電導
体もしくは金属超電導体である。
元的もしくは３次元的に変化させることが可能である。
よって、以上述べた実施形態（実施例）に限らず磁気浮
上列車及び宇宙空間における天体望遠鏡の支持台等への
応用も当然可能である。また、本発明に用いる超電導体
物質は、ピン止めセンターを有する第２種超電導体であ
れば特に種類を限定されるものではなく、酸化物超電導
体もしくは金属超電導体である。
【００３６】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
【００３７】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。本発明によれば、超電導磁気軸受（フ
ライホイール）等の磁気反発力および吸引力による浮上
を利用した装置において、上下方向（吸引力および反発
力の働く方向）の時間的な位置変化を減少させるととも
に水平方向への位置決めを容易にし、かつ上下方向およ
び水平方向への支持力を高め、安定な浮上を実現でき
る。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。本発明によれば、超電導磁気軸受（フ
ライホイール）等の磁気反発力および吸引力による浮上
を利用した装置において、上下方向（吸引力および反発
力の働く方向）の時間的な位置変化を減少させるととも
に水平方向への位置決めを容易にし、かつ上下方向およ
び水平方向への支持力を高め、安定な浮上を実現でき
る。
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の原理を説明するための外部磁場の磁束
線の状態（模式図）及び超電導体の上面から距離０.５c
mでの捕捉磁場（磁束密度）の大きさを示す図である。
線の状態（模式図）及び超電導体の上面から距離０.５c
mでの捕捉磁場（磁束密度）の大きさを示す図である。
【図３】本発明の原理を説明するための超電導体の上面
から距離０.５cmでの捕捉磁場（磁束密度）の大きさの
温度依存性を示したグラフである。
から距離０.５cmでの捕捉磁場（磁束密度）の大きさの
温度依存性を示したグラフである。
【図４】本発明の原理を説明するための捕捉磁場の大き
さの時間変化を示した図である。
さの時間変化を示した図である。
【図５】本発明の実施形態１の超電導磁石装置の原理を
説明するための平面図である。
説明するための平面図である。
【図６】図５の未着磁超電導体及び着磁超電導体の上面
より距離０.５cmでの捕捉磁場（磁束密度）の大きさを
示す図である。
より距離０.５cmでの捕捉磁場（磁束密度）の大きさを
示す図である。
【図７】本発明の本実施形態２のフライホイール電力貯
蔵装置等における超電導軸受装置の主要部を示す図（断
面図）である。
蔵装置等における超電導軸受装置の主要部を示す図（断
面図）である。
【図８】本発明の本実施形態２のフライホイール電力貯
蔵装置等における超電導軸受装置の主要部を示す図（平
面図）である。
蔵装置等における超電導軸受装置の主要部を示す図（平
面図）である。
【図９】本実施形態２の超電導体磁石装置におけるｚ方
向のギャップの時間変化を示す図である。
向のギャップの時間変化を示す図である。
【図１０】本発明の本実施形態３の磁気搬送装置を説明
するための図である。
するための図である。
【図１１】本実施形態３の磁気搬送装置を説明するため
の図である。
の図である。
【図１２】本実施形態３の磁気搬送装置を説明するため
の図である。
の図である。
【図１３】本実施形態３の磁気搬送装置を説明するため
の図である。
の図である。
【図１４】本実施形態３の磁気搬送装置を説明するため
の図である。
の図である。
【図１５】本実施形態３の磁気搬送装置を説明するため
の図である。
の図である。
【図１６】本実施形態３の磁気搬送装置を説明するため
の図である。
の図である。
【図１７】本実施形態３の磁気搬送装置を説明するため
の図である。
の図である。
１…温度制御板、２，５，１４ａ，１４ｂ…超電導体、
３…断熱材、４…熱交換口、６…磁束線、７…捕捉磁場
（磁束密度）の大きさの値を示す曲線、８，１６，２１
…未着磁超電導体、９，１７…着磁超電導体、１０…捕
捉磁場（磁束密度）の大きさを示す曲線、１１…回転
軸、１２…フライホイール、１３ａ、１３ｂ…永久磁
石、１５…軸受ハウジング、１８，２４…搬送台、１
９，２２…浮上用の磁石、２０…推進用の磁石、２３…
位置安定用の磁石、２５…浮上用の超電導磁石、２６…
位置安定用の超電導磁石。
３…断熱材、４…熱交換口、６…磁束線、７…捕捉磁場
（磁束密度）の大きさの値を示す曲線、８，１６，２１
…未着磁超電導体、９，１７…着磁超電導体、１０…捕
捉磁場（磁束密度）の大きさを示す曲線、１１…回転
軸、１２…フライホイール、１３ａ、１３ｂ…永久磁
石、１５…軸受ハウジング、１８，２４…搬送台、１
９，２２…浮上用の磁石、２０…推進用の磁石、２３…
位置安定用の磁石、２５…浮上用の超電導磁石、２６…
位置安定用の超電導磁石。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 持田 正 東京都江東区東雲一丁目14番３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 長嶋 賢 東京都江東区東雲一丁目14番３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 村上 雅人 東京都江東区東雲一丁目14番３ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 超電導体を２次元的あるいは３次元的に
配列し、個々の超電導体の着磁量を制御する手段を備え
たことを特徴とする超電導体磁石装置。 - 【請求項２】 前記個々の超電導体の着磁量を制御する
手段は、超電導体の温度を個々に制御する手段からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導体磁石装置。 - 【請求項３】 前記超電導体の温度を制御する手段は、
超電導体に温度調節用加熱器及び冷却器を搭載したこと
を特徴とする請求項２に記載の超電導体磁石装置。 - 【請求項４】 前記超電導体磁石装置に用いる超電導体
はバルク超電導体であることを特徴とする請求項１乃至
３のうちいずれか１項に記載の超電導体磁石装置。 - 【請求項５】 前記超電導体磁石装置に用いるバルク超
電導体はRE-Ba-Cu-O系バルク超電導体であることを特徴
とする請求項４に記載の超電導体磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232182A JPH1174114A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 超電導体磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9232182A JPH1174114A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 超電導体磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1174114A true JPH1174114A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16935300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9232182A Pending JPH1174114A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 超電導体磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1174114A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002008917A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-11 | Inst Of Physical & Chemical Res | 超伝導体磁場応用装置の制御方法とこの方法を用いた核磁気共鳴装置と超伝導磁石装置 |
| JP2010019164A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Univ Of Tokyo | ポンプ装置 |
| US20150054366A1 (en) * | 2012-04-03 | 2015-02-26 | Babcock Noell Gmbh | Scalable device and arrangement for storing and releasing energy |
| CN109687635A (zh) * | 2012-04-03 | 2019-04-26 | 波音公司 | 嵌套转子无铁心飞轮 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP9232182A patent/JPH1174114A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002008917A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-11 | Inst Of Physical & Chemical Res | 超伝導体磁場応用装置の制御方法とこの方法を用いた核磁気共鳴装置と超伝導磁石装置 |
| JP2010019164A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Univ Of Tokyo | ポンプ装置 |
| US20150054366A1 (en) * | 2012-04-03 | 2015-02-26 | Babcock Noell Gmbh | Scalable device and arrangement for storing and releasing energy |
| US9899894B2 (en) * | 2012-04-03 | 2018-02-20 | Babcock Noell Gmbh | Scalable device and arrangement for storing and releasing energy |
| CN109687635A (zh) * | 2012-04-03 | 2019-04-26 | 波音公司 | 嵌套转子无铁心飞轮 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040629 |