JP2001020950A - 高温超電導磁気軸受 - Google Patents
高温超電導磁気軸受Info
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- JP2001020950A JP2001020950A JP11192465A JP19246599A JP2001020950A JP 2001020950 A JP2001020950 A JP 2001020950A JP 11192465 A JP11192465 A JP 11192465A JP 19246599 A JP19246599 A JP 19246599A JP 2001020950 A JP2001020950 A JP 2001020950A
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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
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転部不整回転磁界に起因する超電導現象を
効率よく抑制することのできる高温超電導磁気軸受を提
供する。 【解決手段】 この発明の高温超電導磁気軸受は、高温
超電導体２と高温超電導体２を冷却する冷却部とを少な
くとも有する固定部１と、高温超電導体２に対向する永
久磁石５と永久磁石５が発生する磁界を強化する強磁界
化回路とを少なくとも有する回転部３とから構成され、
高温超電導体２の表面２Ａに不整磁界の回転に起因する
超電導現象を抑制するための薄膜体７が形成されてい
る。
効率よく抑制することのできる高温超電導磁気軸受を提
供する。 【解決手段】 この発明の高温超電導磁気軸受は、高温
超電導体２と高温超電導体２を冷却する冷却部とを少な
くとも有する固定部１と、高温超電導体２に対向する永
久磁石５と永久磁石５が発生する磁界を強化する強磁界
化回路とを少なくとも有する回転部３とから構成され、
高温超電導体２の表面２Ａに不整磁界の回転に起因する
超電導現象を抑制するための薄膜体７が形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、不整磁界の回転に
起因する高温超電導体の超電導現象を抑制することので
きる高温超電導磁気軸受に関する。
起因する高温超電導体の超電導現象を抑制することので
きる高温超電導磁気軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、高温超電導磁気軸受には、高
温超電導体とこの高温超電導体を冷却する冷却部とを少
なくとも有する固定部と、高温超電導体に対向する永久
磁石とこの永久磁石が発生する磁界を強化する強磁界化
回路とを少なくとも有する回転部とから構成されたもの
が知られている。なお、強磁界化回路については特願平
７−３１０３１号を参照されたい。
温超電導体とこの高温超電導体を冷却する冷却部とを少
なくとも有する固定部と、高温超電導体に対向する永久
磁石とこの永久磁石が発生する磁界を強化する強磁界化
回路とを少なくとも有する回転部とから構成されたもの
が知られている。なお、強磁界化回路については特願平
７−３１０３１号を参照されたい。
【０００３】この固定部には、円盤状のものと円筒状の
ものとがあり、円盤状の固定部には円盤状の回転部が対
向されて回転可能に支持又は懸架される。固定部が円筒
状のものはこの固定部を内筒として、円筒状の回転部が
外筒として対向されて回転可能に支持又は懸架される。
ものとがあり、円盤状の固定部には円盤状の回転部が対
向されて回転可能に支持又は懸架される。固定部が円筒
状のものはこの固定部を内筒として、円筒状の回転部が
外筒として対向されて回転可能に支持又は懸架される。
【０００４】その円盤状固定部と円盤状回転部とからな
る高温超電導磁気軸受を便宜上アキシアル型軸受とい
い、円筒状固定部と円筒状回転部とからなる高温超電導
磁気軸受を便宜上ラジアル型軸受という。
る高温超電導磁気軸受を便宜上アキシアル型軸受とい
い、円筒状固定部と円筒状回転部とからなる高温超電導
磁気軸受を便宜上ラジアル型軸受という。
【０００５】そのアキシアル型軸受では、回転軸の幾何
学的な中心軸が円盤状回転部の幾何学的な中心軸に一致
すると共に、円盤状固定部の幾何学的な中心軸に一致す
るように構成されている。そのラジアル型軸受では、円
筒状内筒固定部の幾何学的な鉛直方向中心軸に円筒状外
筒回転部の幾何学的な中心軸が一致するように構成され
ている。
学的な中心軸が円盤状回転部の幾何学的な中心軸に一致
すると共に、円盤状固定部の幾何学的な中心軸に一致す
るように構成されている。そのラジアル型軸受では、円
筒状内筒固定部の幾何学的な鉛直方向中心軸に円筒状外
筒回転部の幾何学的な中心軸が一致するように構成され
ている。
【０００６】アキシアル型軸受では、その永久磁石と強
磁界化回路とにより生成される磁界の強さが回転軸の幾
何学的な中心軸を中心にして円周方向に均一（以下、同
心円均一磁界という）になるように構成することが理想
であり、ラジアル型軸受では、その永久磁石と強磁界化
回路とにより生成される磁界の強さが円筒状外筒回転部
の幾何学的な中心軸を中心にして水平円周方向に均一
（以下、水平円周方向均一磁界という）になるように構
成することが理想である。
磁界化回路とにより生成される磁界の強さが回転軸の幾
何学的な中心軸を中心にして円周方向に均一（以下、同
心円均一磁界という）になるように構成することが理想
であり、ラジアル型軸受では、その永久磁石と強磁界化
回路とにより生成される磁界の強さが円筒状外筒回転部
の幾何学的な中心軸を中心にして水平円周方向に均一
（以下、水平円周方向均一磁界という）になるように構
成することが理想である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の同心円均一磁界、水平円周方向均一磁界を生成するこ
とはあくまで理想であってこれを生成することは不可能
であり、現実には回転部の製作上の不備、不整に起因し
て不整磁界（以下、固有不整磁界という）が生じてい
る。
の同心円均一磁界、水平円周方向均一磁界を生成するこ
とはあくまで理想であってこれを生成することは不可能
であり、現実には回転部の製作上の不備、不整に起因し
て不整磁界（以下、固有不整磁界という）が生じてい
る。
【０００８】また、回転部の回転軸の幾何学的な中心軸
が厳密な意味で固定部の幾何学的な中心軸と一致して回
転しないと、同心円均一磁界、水平円周方向均一磁界で
あっても、固有不整磁界とは異なる不整磁界（以下、異
軸回転不整磁界という）が固定部の超電導体に回転磁界
として作用する。
が厳密な意味で固定部の幾何学的な中心軸と一致して回
転しないと、同心円均一磁界、水平円周方向均一磁界で
あっても、固有不整磁界とは異なる不整磁界（以下、異
軸回転不整磁界という）が固定部の超電導体に回転磁界
として作用する。
【０００９】この種の回転部不整回転磁界があると、高
温超電導磁気軸受に回転損失が発生する。更に、回転体
荷重を支持又は懸架した回転部浮上位置のフラックスク
リープに起因する経時変化とは異なる降下又は上昇とい
う経時変化が発生する。
温超電導磁気軸受に回転損失が発生する。更に、回転体
荷重を支持又は懸架した回転部浮上位置のフラックスク
リープに起因する経時変化とは異なる降下又は上昇とい
う経時変化が発生する。
【００１０】これらの回転部不整回転磁界に起因する超
電導体の超電導現象を回転部不整回転磁界に起因する超
電導現象といい、この回転部不整回転磁界による超電導
体の超電導現象を抑制するために、磁石の磁性材料の品
質の向上、磁石の加工精度の向上を図る対策が講じられ
ていると共に、回転軸振動を防止するための制振装置を
設ける等の対策が行われているが、これらの対策には限
度があり、高温超電導磁気軸受はもとよりその応用シス
テム全体としての効率、コスト上の問題がある。
電導体の超電導現象を回転部不整回転磁界に起因する超
電導現象といい、この回転部不整回転磁界による超電導
体の超電導現象を抑制するために、磁石の磁性材料の品
質の向上、磁石の加工精度の向上を図る対策が講じられ
ていると共に、回転軸振動を防止するための制振装置を
設ける等の対策が行われているが、これらの対策には限
度があり、高温超電導磁気軸受はもとよりその応用シス
テム全体としての効率、コスト上の問題がある。
【００１１】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、回転部不整回転磁界に
よる超電導体の超電導現象を効率よく抑制することので
きる高温超電導磁気軸受を提供することにある。
ので、その目的とするところは、回転部不整回転磁界に
よる超電導体の超電導現象を効率よく抑制することので
きる高温超電導磁気軸受を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の高温超
電導磁気軸受は、高温超電導体と該高温超電導体を冷却
する冷却部とを少なくとも有する固定部と、前記高温超
電導体に対向する永久磁石と該永久磁石が発生する磁界
を強化する強磁界化回路とを少なくとも有する回転部と
から構成され、前記高温超電導体の表面に不整磁界の回
転に起因する超電導現象を抑制するための薄膜体を形成
したことを特徴とする。
電導磁気軸受は、高温超電導体と該高温超電導体を冷却
する冷却部とを少なくとも有する固定部と、前記高温超
電導体に対向する永久磁石と該永久磁石が発生する磁界
を強化する強磁界化回路とを少なくとも有する回転部と
から構成され、前記高温超電導体の表面に不整磁界の回
転に起因する超電導現象を抑制するための薄膜体を形成
したことを特徴とする。
【００１３】請求項２に記載の高温超電導磁気軸受は、
請求項１において、前記薄膜体が前記高温超電導体の表
面に直接形成されていることを特徴とする。
請求項１において、前記薄膜体が前記高温超電導体の表
面に直接形成されていることを特徴とする。
【００１４】請求項３に記載の高温超電導磁気軸受は、
請求項１において、前記薄膜体が基板と該基板に形成さ
れた薄膜とからなり、前記基板が前記高温超電導体の表
面に接着されていることを特徴とする。
請求項１において、前記薄膜体が基板と該基板に形成さ
れた薄膜とからなり、前記基板が前記高温超電導体の表
面に接着されていることを特徴とする。
【００１５】請求項４に記載の高温超電導磁気軸受は、
高温超電導体と該高温超電導体を冷却する冷却部とを少
なくとも有する固定部と、前記高温超電導体に対向する
永久磁石と該永久磁石が発生する磁界を強化する強磁界
化回路とを少なくとも有する回転部とから構成され、前
記高温超電導体は超電導材料の薄膜を積層することによ
って形成されていることを特徴とする。
高温超電導体と該高温超電導体を冷却する冷却部とを少
なくとも有する固定部と、前記高温超電導体に対向する
永久磁石と該永久磁石が発生する磁界を強化する強磁界
化回路とを少なくとも有する回転部とから構成され、前
記高温超電導体は超電導材料の薄膜を積層することによ
って形成されていることを特徴とする。
【００１６】本発明によれば、薄膜体の電磁気的遮蔽効
果により回転部不整回転磁界の超電導体への侵入が抑制
されるので、回転部不整回転磁界に起因する高温超電導
体の超電導現象を抑制できる。
果により回転部不整回転磁界の超電導体への侵入が抑制
されるので、回転部不整回転磁界に起因する高温超電導
体の超電導現象を抑制できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１ないし図４はこの高温超電導
磁気軸受の発明の実施の形態１の説明図である。
磁気軸受の発明の実施の形態１の説明図である。
【００１８】図１において、１はアキシアル型軸受の固
定部であり、この固定部１は図示を略す冷却装置と円盤
状高温超電導体２とから構成されている。その円盤状高
温超電導体２には円盤状の回転部３が対向される。この
回転部３は固定部１の下方に位置され、図１には固定部
１に回転部３が回転可能に懸架されている状態が示され
ているが、固定部１の上に浮かせて回転部３を設ける
と、回転部３は固定部１に回転可能に支持される。
定部であり、この固定部１は図示を略す冷却装置と円盤
状高温超電導体２とから構成されている。その円盤状高
温超電導体２には円盤状の回転部３が対向される。この
回転部３は固定部１の下方に位置され、図１には固定部
１に回転部３が回転可能に懸架されている状態が示され
ているが、固定部１の上に浮かせて回転部３を設ける
と、回転部３は固定部１に回転可能に支持される。
【００１９】この回転部３には回転軸４が設けられると
共に、この回転軸４と同心のリング状の永久磁石体５が
設けられている。このリング状の永久磁石体５は半径方
向内方から半径方向外方に向かって順次径が増大する構
成とされ、隣接する永久磁石体５同士は図１に示すよう
に同極となるように配設され、この永久磁石体５間に例
えば強磁界化回路（鉄製のリング状の磁性体ヨーク）６
が配置されている。
共に、この回転軸４と同心のリング状の永久磁石体５が
設けられている。このリング状の永久磁石体５は半径方
向内方から半径方向外方に向かって順次径が増大する構
成とされ、隣接する永久磁石体５同士は図１に示すよう
に同極となるように配設され、この永久磁石体５間に例
えば強磁界化回路（鉄製のリング状の磁性体ヨーク）６
が配置されている。
【００２０】このアキシアル型軸受では、その永久磁石
体５と強磁界化回路とにより生成される磁界の強さが、
回転軸４の幾何学的な中心軸Ｏ１を中心にして円周方向
に均一な磁界（同心円均一磁界）であることが望ましい
が、従来技術で述べたような理由によって回転部不整回
転磁界が生じている。なお、回転軸４の幾何学的な中心
軸Ｏ１は円盤状高温超電導体２の幾何学的な中心軸Ｏ２
に一致している。
体５と強磁界化回路とにより生成される磁界の強さが、
回転軸４の幾何学的な中心軸Ｏ１を中心にして円周方向
に均一な磁界（同心円均一磁界）であることが望ましい
が、従来技術で述べたような理由によって回転部不整回
転磁界が生じている。なお、回転軸４の幾何学的な中心
軸Ｏ１は円盤状高温超電導体２の幾何学的な中心軸Ｏ２
に一致している。
【００２１】この回転部不整回転磁界は回転部３の回転
時に円盤状高温超電導体２に交番回転磁界として作用し
て、回転部不整回転磁界に起因する超電導現象が発生す
る。この回転部不整回転磁界に起因する超電導現象を抑
制するために、ここでは、円盤状高温超電導体２の表面
２Ａに高温超電導材料等の電磁気遮蔽効果を有する材料
からなる薄膜体７が図２に示すように直接形成されてい
る。
時に円盤状高温超電導体２に交番回転磁界として作用し
て、回転部不整回転磁界に起因する超電導現象が発生す
る。この回転部不整回転磁界に起因する超電導現象を抑
制するために、ここでは、円盤状高温超電導体２の表面
２Ａに高温超電導材料等の電磁気遮蔽効果を有する材料
からなる薄膜体７が図２に示すように直接形成されてい
る。
【００２２】この薄膜体７は図３に示すように基板８上
に薄膜９を形成したものを用いても良く、この図３に示
す薄膜体７は円盤状高温超電導体２の表面２Ａに接着さ
れる。また、薄膜体７を円盤状高温超電導体２の表面２
Ａに設ける代わりに、図４に示すように、超電導体材料
からなる円盤状薄膜板１０を積層して円盤状高温超電導
体２を形成しても良い。
に薄膜９を形成したものを用いても良く、この図３に示
す薄膜体７は円盤状高温超電導体２の表面２Ａに接着さ
れる。また、薄膜体７を円盤状高温超電導体２の表面２
Ａに設ける代わりに、図４に示すように、超電導体材料
からなる円盤状薄膜板１０を積層して円盤状高温超電導
体２を形成しても良い。
【００２３】図５は本発明に係わる高温超電導磁気軸受
の発明の実施の形態２の説明図である。
の発明の実施の形態２の説明図である。
【００２４】この図５において、１１は円筒状内筒固定
部としての内筒を示し、１２は円筒状外筒回転部として
の外筒の内周壁に取り付けられている円筒状永久磁石体
を示している。内筒１１は中空固定部１１Ａとその内部
に液体窒素を流すための冷却通路１１Ａ’と円筒状超電
導体１１Ｂとを有する。円筒状永久磁石体１２は同径の
リング状の永久磁石板１３を積層して形成される。この
円筒状永久磁石体１２の外面には補強リング１４とロー
ター１５とが焼きバメにより設けられている。
部としての内筒を示し、１２は円筒状外筒回転部として
の外筒の内周壁に取り付けられている円筒状永久磁石体
を示している。内筒１１は中空固定部１１Ａとその内部
に液体窒素を流すための冷却通路１１Ａ’と円筒状超電
導体１１Ｂとを有する。円筒状永久磁石体１２は同径の
リング状の永久磁石板１３を積層して形成される。この
円筒状永久磁石体１２の外面には補強リング１４とロー
ター１５とが焼きバメにより設けられている。
【００２５】この永久磁石板１３間にはリング状の磁性
体ヨーク１６が配置されている。隣接する永久磁石板１
３の極性は互いに同極になるようにして配列されてい
る。このラジアル型軸受では、その永久磁石板１３と強
磁界化回路とにより生成される磁界の強さが、円筒状外
筒回転部の幾何学的な中心軸Ｏ３を中心にして水平円周
方向に均一な磁界（水平円周方向均一磁界）であること
が望ましいが、従来技術で述べたような理由によって回
転部不整回転磁界が生じている。なお、符号Ｏ４は内筒
１１の鉛直方向中心軸を示している。
体ヨーク１６が配置されている。隣接する永久磁石板１
３の極性は互いに同極になるようにして配列されてい
る。このラジアル型軸受では、その永久磁石板１３と強
磁界化回路とにより生成される磁界の強さが、円筒状外
筒回転部の幾何学的な中心軸Ｏ３を中心にして水平円周
方向に均一な磁界（水平円周方向均一磁界）であること
が望ましいが、従来技術で述べたような理由によって回
転部不整回転磁界が生じている。なお、符号Ｏ４は内筒
１１の鉛直方向中心軸を示している。
【００２６】円筒状超電導体１１Ｂは内筒１１の外周内
壁面（中空固定部１１Ａと一体の外周壁１１Ｄの内壁
面）に配設され、この円筒状超電導体１１Ｂの外周面１
１Ｃには薄膜体１７が形成されている。この薄膜体１７
は発明の実施の形態１と同様の方法によって製作するこ
とが可能である。
壁面（中空固定部１１Ａと一体の外周壁１１Ｄの内壁
面）に配設され、この円筒状超電導体１１Ｂの外周面１
１Ｃには薄膜体１７が形成されている。この薄膜体１７
は発明の実施の形態１と同様の方法によって製作するこ
とが可能である。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、以上説明したように構
成したので、薄膜体の電磁気的遮蔽効果により回転部不
整回転磁界の超電導体への侵入が抑制されるので、回転
部不整回転磁界に起因する高温超電導体の超電導現象を
抑制できる。
成したので、薄膜体の電磁気的遮蔽効果により回転部不
整回転磁界の超電導体への侵入が抑制されるので、回転
部不整回転磁界に起因する高温超電導体の超電導現象を
抑制できる。
【図１】 本発明のアキシアル型高温超電導磁気軸受の
概略構成を示す斜視図である。
概略構成を示す斜視図である。
【図２】 図１に示す円筒状高温超電導体の断面図であ
る。
る。
【図３】 図１に示す円筒状高温超電導体の他の例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】 図１に示す円筒状高温超電導体の更に他の例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】 本発明のラジアル型高温超電導磁気軸受の概
略構成を示す斜視図である。
略構成を示す斜視図である。
１…固定部 ２…円盤状高温超電導体 ２Ａ…表面 ３…回転部 ５…永久磁石体 ７…薄膜体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高瀬 健太郎 茨城県那珂郡東海村白方475−７ハイツか もしだ201号室 (72)発明者 樋笠 博正 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 Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA03 BA17 BA18 BA19 CA28 DA02 DA03 DA07 DA22 DA29 FA24
Claims (4)
- 【請求項１】 高温超電導体と該高温超電導体を冷却す
る冷却部とを少なくとも有する固定部と、前記高温超電
導体に対向する永久磁石と該永久磁石が発生する磁界を
強化する強磁界化回路とを少なくとも有する回転部とか
ら構成され、前記高温超電導体の表面に不整磁界の回転
に起因する超電導現象を抑制するための薄膜体を形成し
たことを特徴とする高温超電導磁気軸受。 - 【請求項２】 請求項１において、前記薄膜体が前記高
温超電導体の表面に直接形成されていることを特徴とす
る高温超電導磁気軸受。 - 【請求項３】 請求項１において、前記薄膜体が基板と
該基板に形成された薄膜とからなり、前記基板が前記高
温超電導体の表面に接着されていることを特徴とする高
温超電導磁気軸受。 - 【請求項４】 高温超電導体と該高温超電導体を冷却す
る冷却部とを少なくとも有する固定部と、前記高温超電
導体に対向する永久磁石と該永久磁石が発生する磁界を
強化する強磁界化回路とを少なくとも有する回転部とか
ら構成され、前記高温超電導体は超電導材料の薄膜を積
層することによって形成されていることを特徴とする高
温超電導磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192465A JP2001020950A (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 高温超電導磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192465A JP2001020950A (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 高温超電導磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001020950A true JP2001020950A (ja) | 2001-01-23 |
Family
ID=16291758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11192465A Pending JP2001020950A (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 高温超電導磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001020950A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004013504A1 (ja) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Koyo Seiko Co., Ltd. | 超電導磁気軸受 |
-
1999
- 1999-07-07 JP JP11192465A patent/JP2001020950A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004013504A1 (ja) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Koyo Seiko Co., Ltd. | 超電導磁気軸受 |
| US7466051B2 (en) | 2002-08-02 | 2008-12-16 | Kazuyuki Demachi | Superconducting magnetic bearing |
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