JP2999607B2 - 超電導軸受装置とその操作方法 - Google Patents
超電導軸受装置とその操作方法Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明に係る超電導軸受装置と
その操作方法は、例えば高性能遠心分離器、エネルギー
貯蔵等に使用されるフライホイール、或は超高真空状態
を実現する為のターボ分子ポンプ等を回転支持する為に
利用できる。
その操作方法は、例えば高性能遠心分離器、エネルギー
貯蔵等に使用されるフライホイール、或は超高真空状態
を実現する為のターボ分子ポンプ等を回転支持する為に
利用できる。
【０００２】
【従来の技術】各種実験装置、或は製造装置に於いて超
高真空状態を実現する為、従来から図１１に示す様なタ
ーボ分子ポンプが使用されている。このターボ分子ポン
プは、筒状のハウジング１と、このハウジング１の内側
に支持された回転軸２と、この回転軸２を回転駆動する
為のモータ３と、上記回転軸２に支持された動翼体４
と、この動翼体４の上部外周面に設けられた複数の動翼
５、５と、上記ハウジング１の周囲を囲む状態で設けら
れ、一端に吸気口６を有する筒状のケース７と、このケ
ース７の内周面に支持されて、上記動翼５、５と共にポ
ンプ部８を構成する複数の静翼９、９と、このポンプ部
８により上記吸気口６から吸入された気体を排出する為
の排気口１０とから構成している。
高真空状態を実現する為、従来から図１１に示す様なタ
ーボ分子ポンプが使用されている。このターボ分子ポン
プは、筒状のハウジング１と、このハウジング１の内側
に支持された回転軸２と、この回転軸２を回転駆動する
為のモータ３と、上記回転軸２に支持された動翼体４
と、この動翼体４の上部外周面に設けられた複数の動翼
５、５と、上記ハウジング１の周囲を囲む状態で設けら
れ、一端に吸気口６を有する筒状のケース７と、このケ
ース７の内周面に支持されて、上記動翼５、５と共にポ
ンプ部８を構成する複数の静翼９、９と、このポンプ部
８により上記吸気口６から吸入された気体を排出する為
の排気口１０とから構成している。
【０００３】上記回転軸２の外周面の上下２個所位置に
は、それぞれ上部磁性環１１と下部磁性環１２とを外嵌
固定している。又、上記ハウジング１の上部内周面で上
記上部磁性環１１に対向する部分には、上部ラジアル電
磁石１３を設け、上部ラジアル磁気軸受１４を構成して
いる。又、上記ハウジング１の下部内周面で上記下部磁
性環１２に対向する部分には、下部ラジアル電磁石１５
を設け、下部ラジアル磁気軸受１６を構成している。
又、回転軸２の中間部外周面には磁性材製のフランジ部
２０を形成し、上記ハウジング１の内面に支持固定した
上下１対のスラスト電磁石２１、２１を上記フランジ部
２０に対向させて、スラスト磁気軸受２２を構成してい
る。
は、それぞれ上部磁性環１１と下部磁性環１２とを外嵌
固定している。又、上記ハウジング１の上部内周面で上
記上部磁性環１１に対向する部分には、上部ラジアル電
磁石１３を設け、上部ラジアル磁気軸受１４を構成して
いる。又、上記ハウジング１の下部内周面で上記下部磁
性環１２に対向する部分には、下部ラジアル電磁石１５
を設け、下部ラジアル磁気軸受１６を構成している。
又、回転軸２の中間部外周面には磁性材製のフランジ部
２０を形成し、上記ハウジング１の内面に支持固定した
上下１対のスラスト電磁石２１、２１を上記フランジ部
２０に対向させて、スラスト磁気軸受２２を構成してい
る。
【０００４】又、上記回転軸２のラジアル方向に亙る位
置は、ハウジング１内面の上下２個所位置に設けられた
上部、下部両ラジアルセンサ１７、１８によって、同じ
くスラスト方向に亙る位置は、回転軸２の下端面とハウ
ジング１の底面との間に設けたスラストセンサ１９によ
って、それぞれ検出する。これら各センサ１７〜１９の
検出値を表わす信号は、図示しない制御器に入力してお
り、この制御器は、各センサ１７〜１９からの信号に基
づいて、上記各電磁石１３、１５、２１への通電を制御
し、上記回転軸２を浮上状態に保たせる。この為、回転
軸２は何れの部品とも接触する事なく、超高速で回転自
在となる。
置は、ハウジング１内面の上下２個所位置に設けられた
上部、下部両ラジアルセンサ１７、１８によって、同じ
くスラスト方向に亙る位置は、回転軸２の下端面とハウ
ジング１の底面との間に設けたスラストセンサ１９によ
って、それぞれ検出する。これら各センサ１７〜１９の
検出値を表わす信号は、図示しない制御器に入力してお
り、この制御器は、各センサ１７〜１９からの信号に基
づいて、上記各電磁石１３、１５、２１への通電を制御
し、上記回転軸２を浮上状態に保たせる。この為、回転
軸２は何れの部品とも接触する事なく、超高速で回転自
在となる。
【０００５】上述の様に構成する従来のターボ分子ポン
プの使用時には、制御器からの信号により回転軸２を浮
上状態に保持しつつ、モータ３に通電する。モータ３へ
の通電に基づいて回転軸２並びに動翼体４が高速で回転
すると、動翼５、５と静翼９、９とから成るポンプ部８
により、吸気口６から吸入された空気が排気口１０から
排出され、吸気口６を接続した部分を超高真空状態にで
きる。
プの使用時には、制御器からの信号により回転軸２を浮
上状態に保持しつつ、モータ３に通電する。モータ３へ
の通電に基づいて回転軸２並びに動翼体４が高速で回転
すると、動翼５、５と静翼９、９とから成るポンプ部８
により、吸気口６から吸入された空気が排気口１０から
排出され、吸気口６を接続した部分を超高真空状態にで
きる。
【０００６】尚、図１１に於いて２３、２３は、停電等
に基づく各電磁石１３、１５、２１への通電停止時に、
回転軸２と共に回転する部分とハウジング１に固定の部
分とが強く摩擦し合う事を防止する為のタッチダウン軸
受、２４は、各電磁石１３、１５、２１に通電したり、
各センサ１７〜１９から検出信号を取り出す為のコネク
タである。
に基づく各電磁石１３、１５、２１への通電停止時に、
回転軸２と共に回転する部分とハウジング１に固定の部
分とが強く摩擦し合う事を防止する為のタッチダウン軸
受、２４は、各電磁石１３、１５、２１に通電したり、
各センサ１７〜１９から検出信号を取り出す為のコネク
タである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用する従来のターボ分子ポンプの場合、回転軸２を浮上
状態で支持するのに、制御型磁気軸受１４、１６、２２
を用いていた為、構造が複雑で、製作費が嵩む事が避け
られない。即ち、各電磁石１３、１５、２１への通電を
制御する事により、上記回転軸２を浮上状態に保つ為、
各センサ１７〜１９として、応答性の優れた、しかも精
密なものが必要である。しかも、各センサ１７〜１９か
らの信号に基づいて各電磁石１３、１５、２１への通電
を制御する制御器も、極めて応答性の優れたものとしな
ければならず、製作費が嵩んでしまう。
用する従来のターボ分子ポンプの場合、回転軸２を浮上
状態で支持するのに、制御型磁気軸受１４、１６、２２
を用いていた為、構造が複雑で、製作費が嵩む事が避け
られない。即ち、各電磁石１３、１５、２１への通電を
制御する事により、上記回転軸２を浮上状態に保つ為、
各センサ１７〜１９として、応答性の優れた、しかも精
密なものが必要である。しかも、各センサ１７〜１９か
らの信号に基づいて各電磁石１３、１５、２１への通電
を制御する制御器も、極めて応答性の優れたものとしな
ければならず、製作費が嵩んでしまう。
【０００８】この様な問題に対処する為に、マイスナー
効果による超電導体と永久磁石との反発力を利用する事
で、永久磁石を支持固定した回転軸を浮上状態に保持す
る、所謂超電導軸受装置の研究が進められているが、回
転軸を浮上させる力が小さく、重量の嵩む回転軸の支持
を行なえなかった。即ち、マイスナー効果が生じる磁場
の限界は非常に小さく、例えば超電導体としてYBa2Cu3O
7 を用い、これを液体窒素温度（７７°Ｋ）に冷却した
場合で、２００エルステッド程度である。この為、マイ
スナー効果を利用して回転軸を浮上させる場合、超電導
軸受装置を実用的な大きさに納める為には、回転軸の重
量がせいぜい１kg以下である必要があった。
効果による超電導体と永久磁石との反発力を利用する事
で、永久磁石を支持固定した回転軸を浮上状態に保持す
る、所謂超電導軸受装置の研究が進められているが、回
転軸を浮上させる力が小さく、重量の嵩む回転軸の支持
を行なえなかった。即ち、マイスナー効果が生じる磁場
の限界は非常に小さく、例えば超電導体としてYBa2Cu3O
7 を用い、これを液体窒素温度（７７°Ｋ）に冷却した
場合で、２００エルステッド程度である。この為、マイ
スナー効果を利用して回転軸を浮上させる場合、超電導
軸受装置を実用的な大きさに納める為には、回転軸の重
量がせいぜい１kg以下である必要があった。
【０００９】一方、近年の研究により、YBaCuO系の超電
導材料中にピン止め点（超電導材料中に存在して、次述
するピン止め力を生じさせる点）を導入する事に成功し
た（例えば、雑誌『低温工学』第２６巻（１９９１年）
第７０頁参照）。ピン止め力とは、永久磁石により発せ
られた磁力線のうちの超電導体内に進入した磁力線を拘
束保持しようとする遮蔽電流が、超電導体内に流れる事
により生じる。そして、超電導体と永久磁石との距離が
変化しようとした場合に、この変化を阻止する方向に力
が働く。即ち、上記ピン止め力は、超電導体と永久磁石
との距離が近付く傾向の場合には反発力として、反対に
遠ざかる傾向の場合には吸引力として、上記超電導体と
永久磁石との間に働く。
導材料中にピン止め点（超電導材料中に存在して、次述
するピン止め力を生じさせる点）を導入する事に成功し
た（例えば、雑誌『低温工学』第２６巻（１９９１年）
第７０頁参照）。ピン止め力とは、永久磁石により発せ
られた磁力線のうちの超電導体内に進入した磁力線を拘
束保持しようとする遮蔽電流が、超電導体内に流れる事
により生じる。そして、超電導体と永久磁石との距離が
変化しようとした場合に、この変化を阻止する方向に力
が働く。即ち、上記ピン止め力は、超電導体と永久磁石
との距離が近付く傾向の場合には反発力として、反対に
遠ざかる傾向の場合には吸引力として、上記超電導体と
永久磁石との間に働く。
【００１０】上述の様なピン止め力に起因する反発力
は、マイスナー効果による反発力よりも遥かに大きく、
永久磁石を適切に選定する事で、１０N/cm2 程度の力が
得られる。又、上記ピン止め力に起因する吸引力は、こ
れ迄の超電導体では発生しない、新規な作用力であり、
上記反発力と同様に、永久磁石を適切に選定する事によ
り、１０N/cm2 程度の力が得られる。従って、このピン
止め力を利用する超電導軸受装置を構成すれば、実用的
な大きさで、重量の嵩む回転軸を支持できる。
は、マイスナー効果による反発力よりも遥かに大きく、
永久磁石を適切に選定する事で、１０N/cm2 程度の力が
得られる。又、上記ピン止め力に起因する吸引力は、こ
れ迄の超電導体では発生しない、新規な作用力であり、
上記反発力と同様に、永久磁石を適切に選定する事によ
り、１０N/cm2 程度の力が得られる。従って、このピン
止め力を利用する超電導軸受装置を構成すれば、実用的
な大きさで、重量の嵩む回転軸を支持できる。
【００１１】ところが、従来から提案されていた超電導
軸受装置は、マイスナー効果による反発力を利用して回
転軸を浮上させる為の構成を有してはいても、ピン止め
力に起因する作用力（上記反発力、或は吸引力）により
回転軸を支持する構成は持っていなかった。本発明の超
電導軸受装置は、上述の様な事情に鑑みて考えたもの
で、超電導体内に生じるピン止め力に起因する作用力を
有効に利用する事により、実用的な大きさで、重量が嵩
む回転軸の支持も行なえる様にするものである。
軸受装置は、マイスナー効果による反発力を利用して回
転軸を浮上させる為の構成を有してはいても、ピン止め
力に起因する作用力（上記反発力、或は吸引力）により
回転軸を支持する構成は持っていなかった。本発明の超
電導軸受装置は、上述の様な事情に鑑みて考えたもの
で、超電導体内に生じるピン止め力に起因する作用力を
有効に利用する事により、実用的な大きさで、重量が嵩
む回転軸の支持も行なえる様にするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明の超電導軸受装置は、軸と軸受とから成る軸受装置に
於いて、この軸受装置は、超電導体の軸受が軸に設置さ
れた磁石と共働して超電導軸受部を構成するものであ
り、この超電導軸受部で発生する力が吸引力と反発力と
のうちの少なくとも吸引力を含むものであり、上記軸又
は軸受には、上記磁石と超電導軸受部との位置関係を使
用状態とは異ならせた状態にする為の変位手段を付設し
ている事を特徴としている。
明の超電導軸受装置は、軸と軸受とから成る軸受装置に
於いて、この軸受装置は、超電導体の軸受が軸に設置さ
れた磁石と共働して超電導軸受部を構成するものであ
り、この超電導軸受部で発生する力が吸引力と反発力と
のうちの少なくとも吸引力を含むものであり、上記軸又
は軸受には、上記磁石と超電導軸受部との位置関係を使
用状態とは異ならせた状態にする為の変位手段を付設し
ている事を特徴としている。
【００１３】更に、請求項２に記載した超電導軸受装置
の操作方法は、軸と軸受とのうちの一方に支持した非超
電導状態にある超電導体と、軸と軸受とのうちの他方に
支持した磁石との位置関係を、軸又は軸受に付設した変
位手段によってこの軸又は軸受を動かす事により、使用
状態とは異なる位置関係とした状態で、上記超電導体を
超電導状態になる迄冷却し、その後、上記変位手段が上
記軸又は軸受に付与していた力を解除して超電導体と磁
石との位置関係を使用状態の位置関係に変化させる事に
より、これら超電導体と磁石との間に、ピン止め力に起
因した吸引力と反発力とのうち、少なくとも吸引力を発
生させる。
の操作方法は、軸と軸受とのうちの一方に支持した非超
電導状態にある超電導体と、軸と軸受とのうちの他方に
支持した磁石との位置関係を、軸又は軸受に付設した変
位手段によってこの軸又は軸受を動かす事により、使用
状態とは異なる位置関係とした状態で、上記超電導体を
超電導状態になる迄冷却し、その後、上記変位手段が上
記軸又は軸受に付与していた力を解除して超電導体と磁
石との位置関係を使用状態の位置関係に変化させる事に
より、これら超電導体と磁石との間に、ピン止め力に起
因した吸引力と反発力とのうち、少なくとも吸引力を発
生させる。
【００１４】
【作用】上述の様に構成する本発明の超電導軸受装置の
場合、面倒な制御回路を用いる事なく、軸又は軸受を設
けた部材を、浮上状態に保持できる。即ち、本発明の超
電導軸受装置により、軸又は軸受を設けた部材を浮上状
態に保持する場合には、先ず、超電導体を超電導状態に
する以前に、変位手段により軸又は軸受を動かして、こ
れら軸と軸受との位置関係を使用状態の位置関係と異な
らせる。即ち、使用時に吸引力が働く側はできるだけ近
接させ、同じく反発力が働く側はできるだけ隙間を広げ
た状態とする。次いで、この状態のまま、超電導体を超
電導状態とする。その後、この上記変位手段により上記
軸又は軸受に付与していた力を解除してこれら軸と軸受
との位置関係を変化させ、超電導体と磁石との間に、ピ
ン止め力に起因した吸引力と反発力とのうち、少なくと
も吸引力を発生させる。そして、この力と自重等の負荷
とを釣り合わせ、軸又は軸受を設けた部材を、浮上状態
のままに保持する。
場合、面倒な制御回路を用いる事なく、軸又は軸受を設
けた部材を、浮上状態に保持できる。即ち、本発明の超
電導軸受装置により、軸又は軸受を設けた部材を浮上状
態に保持する場合には、先ず、超電導体を超電導状態に
する以前に、変位手段により軸又は軸受を動かして、こ
れら軸と軸受との位置関係を使用状態の位置関係と異な
らせる。即ち、使用時に吸引力が働く側はできるだけ近
接させ、同じく反発力が働く側はできるだけ隙間を広げ
た状態とする。次いで、この状態のまま、超電導体を超
電導状態とする。その後、この上記変位手段により上記
軸又は軸受に付与していた力を解除してこれら軸と軸受
との位置関係を変化させ、超電導体と磁石との間に、ピ
ン止め力に起因した吸引力と反発力とのうち、少なくと
も吸引力を発生させる。そして、この力と自重等の負荷
とを釣り合わせ、軸又は軸受を設けた部材を、浮上状態
のままに保持する。
【００１５】
【実施例】図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第一実施例を
示している。鉛直方向に亙って配置した回転軸２５は、
図示しないハウジングの内側に、回転自在に挿通してい
る。この回転軸２５の外周面には円環状の永久磁石２６
を、ハウジングの内周面には円環状の超電導体２７を、
それぞれ支持固定する事により、超電導軸受部を構成し
ている。そして、上記ハウジングの内側でこの超電導体
２７と接触する部分に、液体窒素等の冷却剤が流通自在
な冷却剤溜り（図示せず）を設けている。又、上記回転
軸２５に、重力に抗してこの回転軸２５を上昇させる為
の、図示しない変位手段を付設している。
示している。鉛直方向に亙って配置した回転軸２５は、
図示しないハウジングの内側に、回転自在に挿通してい
る。この回転軸２５の外周面には円環状の永久磁石２６
を、ハウジングの内周面には円環状の超電導体２７を、
それぞれ支持固定する事により、超電導軸受部を構成し
ている。そして、上記ハウジングの内側でこの超電導体
２７と接触する部分に、液体窒素等の冷却剤が流通自在
な冷却剤溜り（図示せず）を設けている。又、上記回転
軸２５に、重力に抗してこの回転軸２５を上昇させる為
の、図示しない変位手段を付設している。
【００１６】上述の様に構成する本発明の超電導軸受装
置により、回転軸２５を浮上支持する場合には、先ず、
超電導体２７を超電導状態にする以前、即ち、上記冷却
剤溜りに冷却剤を注入する以前に、上記変位手段によ
り、図１（Ａ）に示す様に、回転軸２５を上昇させて、
永久磁石２６の上面と超電導体２７の下面とを接触させ
ておく。次いで、この状態のまま、冷却剤溜り内に冷却
剤を送り込み、超電導体２７を超電導状態とする。この
状態で上記変位手段により上記回転軸２５を上昇させて
いた力を解除すると、図１（Ｂ）に示す様に、この回転
軸２５並びにこの回転軸２５に支持固定された永久磁石
２６が自重により下降して、永久磁石２６と超電導体２
７との距離が広がる。
置により、回転軸２５を浮上支持する場合には、先ず、
超電導体２７を超電導状態にする以前、即ち、上記冷却
剤溜りに冷却剤を注入する以前に、上記変位手段によ
り、図１（Ａ）に示す様に、回転軸２５を上昇させて、
永久磁石２６の上面と超電導体２７の下面とを接触させ
ておく。次いで、この状態のまま、冷却剤溜り内に冷却
剤を送り込み、超電導体２７を超電導状態とする。この
状態で上記変位手段により上記回転軸２５を上昇させて
いた力を解除すると、図１（Ｂ）に示す様に、この回転
軸２５並びにこの回転軸２５に支持固定された永久磁石
２６が自重により下降して、永久磁石２６と超電導体２
７との距離が広がる。
【００１７】この結果、永久磁石２６と超電導体２７と
の間に、各部材２６、２７の位置関係を元の状態（回転
軸２５を上昇させていた力を解除する以前の状態）に戻
そうとする、ピン止め力に起因する吸引力が働く。永久
磁石２６と超電導体２７との間隔は、この吸引力と回転
軸２５並びに永久磁石２６の重量とが釣り合った状態で
一定に保たれる為、これら吸引力の大きさと回転軸２５
等の重量とを適切に定めれば、回転軸２５を浮上状態の
ままに保持できる。この様に本発明の場合には、上記変
位手段により上記永久磁石２６と超電導体２７との位置
関係を回転使用状態とは異なる位置に規制して、超電導
体２７を超電導状態にした後、永久磁石２６と超電導体
２７との位置関係をずらせる事により、回転使用状態と
する様に構成している。一方、初めから回転使用状態に
規制した場合、上記回転軸２５は、自重に基づき、冷却
位置から下降した位置で浮上する事になるので、浮上位
置は回転使用を予定していた位置とは異なってしまう。
その際、軸受隙間が小さいと、非接触浮上ができない
為、軸受隙間を大きくとらざるを得ない。更に、上記超
電導体２７に発生するピン止め力は、冷却時に於ける超
電導体２７と永久磁石２６の距離が離れている程弱くな
るので、初めから回転使用状態に規制して冷却する事は
適当ではない。この様に、本発明は初めから回転使用状
態に規制して冷却する場合に比べて、ピン止め力に起因
して両部材２６、２７の間に作用する吸引力及び反発力
を大きくできて、安定した浮上状態を実現できる。
の間に、各部材２６、２７の位置関係を元の状態（回転
軸２５を上昇させていた力を解除する以前の状態）に戻
そうとする、ピン止め力に起因する吸引力が働く。永久
磁石２６と超電導体２７との間隔は、この吸引力と回転
軸２５並びに永久磁石２６の重量とが釣り合った状態で
一定に保たれる為、これら吸引力の大きさと回転軸２５
等の重量とを適切に定めれば、回転軸２５を浮上状態の
ままに保持できる。この様に本発明の場合には、上記変
位手段により上記永久磁石２６と超電導体２７との位置
関係を回転使用状態とは異なる位置に規制して、超電導
体２７を超電導状態にした後、永久磁石２６と超電導体
２７との位置関係をずらせる事により、回転使用状態と
する様に構成している。一方、初めから回転使用状態に
規制した場合、上記回転軸２５は、自重に基づき、冷却
位置から下降した位置で浮上する事になるので、浮上位
置は回転使用を予定していた位置とは異なってしまう。
その際、軸受隙間が小さいと、非接触浮上ができない
為、軸受隙間を大きくとらざるを得ない。更に、上記超
電導体２７に発生するピン止め力は、冷却時に於ける超
電導体２７と永久磁石２６の距離が離れている程弱くな
るので、初めから回転使用状態に規制して冷却する事は
適当ではない。この様に、本発明は初めから回転使用状
態に規制して冷却する場合に比べて、ピン止め力に起因
して両部材２６、２７の間に作用する吸引力及び反発力
を大きくできて、安定した浮上状態を実現できる。
【００１８】尚、上記第一実施例は、ハウジングの内側
で回転軸２５を回転させる場合に就いて説明したが、こ
れとは逆に、超電導体２７を設けたロータ等の部材を、
固定の枢軸の周囲で回転させる事もできる。この場合に
於いて、回転する部材の側に設けた超電導体２７を冷却
する為には、例えば多元冷凍機等により装置全体を冷却
する事が考えられる。又、変位手段は、上記ロータ等の
部材の側に付設する。又、宇宙空間で使用する場合に
は、特に冷却手段を設ける必要のない場合もある。即
ち、この場合に於いては、冷却手段の代わりにヒータ等
の加温手段を設け、加温手段により超電導体２７を加温
した状態で、回転軸２５又は枢軸と超電導体２７との位
置関係を規制した後、この加温手段の機能を停止する。
宇宙空間は低温である為、加温手段の停止時には、上記
超電導体２７が超電導状態となり、回転軸２５又はロー
タ等の部材が浮上状態に保持される。但し、人工衛星等
の打ち上げ以前に、地上で上記回転軸２５又は枢軸と超
電導体２７との位置関係を、変位手段により規制してお
き、低温の宇宙空間でこの規制を解除する様に構成すれ
ば、上記加温手段は不要である。
で回転軸２５を回転させる場合に就いて説明したが、こ
れとは逆に、超電導体２７を設けたロータ等の部材を、
固定の枢軸の周囲で回転させる事もできる。この場合に
於いて、回転する部材の側に設けた超電導体２７を冷却
する為には、例えば多元冷凍機等により装置全体を冷却
する事が考えられる。又、変位手段は、上記ロータ等の
部材の側に付設する。又、宇宙空間で使用する場合に
は、特に冷却手段を設ける必要のない場合もある。即
ち、この場合に於いては、冷却手段の代わりにヒータ等
の加温手段を設け、加温手段により超電導体２７を加温
した状態で、回転軸２５又は枢軸と超電導体２７との位
置関係を規制した後、この加温手段の機能を停止する。
宇宙空間は低温である為、加温手段の停止時には、上記
超電導体２７が超電導状態となり、回転軸２５又はロー
タ等の部材が浮上状態に保持される。但し、人工衛星等
の打ち上げ以前に、地上で上記回転軸２５又は枢軸と超
電導体２７との位置関係を、変位手段により規制してお
き、低温の宇宙空間でこの規制を解除する様に構成すれ
ば、上記加温手段は不要である。
【００１９】次に、図２（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第二
実施例を示している。上述した第一実施例が回転軸を鉛
直方向に配置し、超電導体と永久磁石とを軸方向に配置
していたのに対して、本実施例の場合、回転軸２５を水
平方向に配置すると共に、超電導体２７と永久磁石２６
とを半径方向に配置する事により、超電導軸受部を構成
している。即ち、例えば図２（Ａ）に示す様に、回転軸
２５の中間部外周面に支持固定した永久磁石２６の外周
面との間に、半径方向隙間を形成自在な大きさの曲率半
径を持つ、半円筒状の超電導体２７を、軸方向に同一位
置で、半径方向外側で上方に配置している。図示しない
変位手段は、上記回転軸２５に付設して、この回転軸を
上方に押圧自在とする。
実施例を示している。上述した第一実施例が回転軸を鉛
直方向に配置し、超電導体と永久磁石とを軸方向に配置
していたのに対して、本実施例の場合、回転軸２５を水
平方向に配置すると共に、超電導体２７と永久磁石２６
とを半径方向に配置する事により、超電導軸受部を構成
している。即ち、例えば図２（Ａ）に示す様に、回転軸
２５の中間部外周面に支持固定した永久磁石２６の外周
面との間に、半径方向隙間を形成自在な大きさの曲率半
径を持つ、半円筒状の超電導体２７を、軸方向に同一位
置で、半径方向外側で上方に配置している。図示しない
変位手段は、上記回転軸２５に付設して、この回転軸を
上方に押圧自在とする。
【００２０】上述の様に構成する本発明の超電導軸受装
置により、回転軸２５を浮上支持する場合、先ず、超電
導体２７を超電導状態にする以前に、上記変位手段によ
り上記回転軸２５を半径方向に上昇させて、永久磁石２
６の外周面が超電導体２７の内周面に接触させておく。
次いで、この状態のまま、超電導体２７を冷却して超電
導状態にする。この状態で、上記変位手段により上記回
転軸２５を上昇させていた力を解除すると、回転軸２５
と永久磁石２６とは自重によって下降し、この自重とピ
ン止め力に起因する吸引力とが釣り合う位置で、回転軸
２５が浮上状態のままに保持される。従って、本例の場
合も、上記永久磁石２６と超電導体２７との間に、大き
なピン止め力を作用させる事ができる。
置により、回転軸２５を浮上支持する場合、先ず、超電
導体２７を超電導状態にする以前に、上記変位手段によ
り上記回転軸２５を半径方向に上昇させて、永久磁石２
６の外周面が超電導体２７の内周面に接触させておく。
次いで、この状態のまま、超電導体２７を冷却して超電
導状態にする。この状態で、上記変位手段により上記回
転軸２５を上昇させていた力を解除すると、回転軸２５
と永久磁石２６とは自重によって下降し、この自重とピ
ン止め力に起因する吸引力とが釣り合う位置で、回転軸
２５が浮上状態のままに保持される。従って、本例の場
合も、上記永久磁石２６と超電導体２７との間に、大き
なピン止め力を作用させる事ができる。
【００２１】尚、上記永久磁石２６と超電導体２７と
は、図２（Ａ）に示す様に、回転軸２５の中間部に設け
る他、同図（Ｂ）に示す様に、回転軸２５の端部に設け
る事もできる。この場合に於いて、上記永久磁石２６と
超電導体２７とは、回転軸２５の両端部に設けて、回転
軸２５を変位させる力に対する剛性を高くしたり、或は
一端部に設けて、この回転軸２５に他の部品を装着する
場合の自由度を大きくしたりできる。又、図２（Ａ）
（Ｂ）に示した構造を組み合わせて使用する事もでき
る。更に、前述した第一実施例の場合と同様に、固定の
枢軸の周囲で、超電導体２７を支持したロータ等の部材
を回転させる事もできる。
は、図２（Ａ）に示す様に、回転軸２５の中間部に設け
る他、同図（Ｂ）に示す様に、回転軸２５の端部に設け
る事もできる。この場合に於いて、上記永久磁石２６と
超電導体２７とは、回転軸２５の両端部に設けて、回転
軸２５を変位させる力に対する剛性を高くしたり、或は
一端部に設けて、この回転軸２５に他の部品を装着する
場合の自由度を大きくしたりできる。又、図２（Ａ）
（Ｂ）に示した構造を組み合わせて使用する事もでき
る。更に、前述した第一実施例の場合と同様に、固定の
枢軸の周囲で、超電導体２７を支持したロータ等の部材
を回転させる事もできる。
【００２２】次に、図３は、本発明の第三実施例を示し
ている。前述の第一実施例が、軸受を超電導体とし、永
久磁石を回転軸又は枢軸に支持固定していたのに対し、
本実施例の場合には、軸受を永久磁石２６とし、超電導
体２７を回転軸２５又は枢軸に支持固定している。超電
導体２７を固定の枢軸に設ける場合、この超電導体２７
冷却用のジャケットは、枢軸内に設ける。その他の構成
及び作用は、上記第一実施例の場合と同様である。
ている。前述の第一実施例が、軸受を超電導体とし、永
久磁石を回転軸又は枢軸に支持固定していたのに対し、
本実施例の場合には、軸受を永久磁石２６とし、超電導
体２７を回転軸２５又は枢軸に支持固定している。超電
導体２７を固定の枢軸に設ける場合、この超電導体２７
冷却用のジャケットは、枢軸内に設ける。その他の構成
及び作用は、上記第一実施例の場合と同様である。
【００２３】次に、図４は、本発明の第四実施例を示し
ている。前述の第二実施例が、軸受が超電導体であり、
永久磁石を回転軸又は枢軸に支持固定していたのに対し
て、本実施例の場合には、軸受を永久磁石２６とし、超
電導体２７を回転軸２５に支持固定している。永久磁石
２６と超電導体２７とを、回転軸２５又は枢軸の端部に
設けても良い事等、その他の構成及び作用は、上記第二
実施例の場合と同様である。
ている。前述の第二実施例が、軸受が超電導体であり、
永久磁石を回転軸又は枢軸に支持固定していたのに対し
て、本実施例の場合には、軸受を永久磁石２６とし、超
電導体２７を回転軸２５に支持固定している。永久磁石
２６と超電導体２７とを、回転軸２５又は枢軸の端部に
設けても良い事等、その他の構成及び作用は、上記第二
実施例の場合と同様である。
【００２４】次に、図５は、本発明の第五実施例を示し
ている。鉛直方向に配置した回転軸２５の外周面で軸方
向（鉛直方向）に互いに離隔した複数位置には、永久磁
石２６ａ、２６ｂ、２６ｃを支持固定している。一方、
回転軸２５を挿通したハウジングの内周面で、これら永
久磁石２６ａ、２６ｂ、２６ｃの軸方向中間位置には、
円環状の超電導体２７ａ、２７ｂを支持固定している。
そして、これら各部材２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２７
ａ、２７ｂにより、超電導軸受部を構成している。又、
上記ハウジングの内側で上記各超電導体２７ａ、２７ｂ
と接触する部分には、冷却剤溜りを設けている。更に、
上記回転軸２５には、図示しない変位手段を付設して、
この回転軸２５を上昇させられる様にしている。
ている。鉛直方向に配置した回転軸２５の外周面で軸方
向（鉛直方向）に互いに離隔した複数位置には、永久磁
石２６ａ、２６ｂ、２６ｃを支持固定している。一方、
回転軸２５を挿通したハウジングの内周面で、これら永
久磁石２６ａ、２６ｂ、２６ｃの軸方向中間位置には、
円環状の超電導体２７ａ、２７ｂを支持固定している。
そして、これら各部材２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２７
ａ、２７ｂにより、超電導軸受部を構成している。又、
上記ハウジングの内側で上記各超電導体２７ａ、２７ｂ
と接触する部分には、冷却剤溜りを設けている。更に、
上記回転軸２５には、図示しない変位手段を付設して、
この回転軸２５を上昇させられる様にしている。
【００２５】上述の様に構成する本発明の超電導軸受装
置により、回転軸２５を浮上支持する場合には、先ず、
上記変位手段により上記回転軸２５を上昇させる。そし
て、この回転軸２５に支持固定した永久磁石２６ｂ、２
６ｃと、超電導体２７ａ、２７ｂとの距離をできるだけ
近接させておく。次いで、この状態のまま、各超電導体
２７ａ、２７ｂを冷却して超電導状態にする。この状態
で上記変位手段により上記回転軸２５を上昇させていた
力を解除すると、回転軸２５と永久磁石２６ａ、２６
ｂ、２６ｃとは自重によって下降する。そして、この自
重とピン止め力に起因する吸引力及び反発力とが釣り合
う位置で、回転軸２５が浮上状態のまま保持される。
置により、回転軸２５を浮上支持する場合には、先ず、
上記変位手段により上記回転軸２５を上昇させる。そし
て、この回転軸２５に支持固定した永久磁石２６ｂ、２
６ｃと、超電導体２７ａ、２７ｂとの距離をできるだけ
近接させておく。次いで、この状態のまま、各超電導体
２７ａ、２７ｂを冷却して超電導状態にする。この状態
で上記変位手段により上記回転軸２５を上昇させていた
力を解除すると、回転軸２５と永久磁石２６ａ、２６
ｂ、２６ｃとは自重によって下降する。そして、この自
重とピン止め力に起因する吸引力及び反発力とが釣り合
う位置で、回転軸２５が浮上状態のまま保持される。
【００２６】即ち、永久磁石２６ａの下面と超電導体２
７ａの上面との間では反発力が、永久磁石２６ｂの上面
と超電導体２７ａの下面との間では吸引力が、永久磁石
２６ｂの下面と超電導体２７ｂの上面との間では反発力
が、永久磁石２６ｃの上面と超電導体２７ｂの下面との
間では吸引力が、それぞれ働く。そして、これらの力と
上記自重とが釣り合う位置で、回転軸２５が浮上状態の
まま保持される。超電導体２７ａ、２７ｂを設けたロー
タ等の部材を、枢軸の周囲で回転自在とする事もできる
のは、前述の各実施例の場合と同様である。
７ａの上面との間では反発力が、永久磁石２６ｂの上面
と超電導体２７ａの下面との間では吸引力が、永久磁石
２６ｂの下面と超電導体２７ｂの上面との間では反発力
が、永久磁石２６ｃの上面と超電導体２７ｂの下面との
間では吸引力が、それぞれ働く。そして、これらの力と
上記自重とが釣り合う位置で、回転軸２５が浮上状態の
まま保持される。超電導体２７ａ、２７ｂを設けたロー
タ等の部材を、枢軸の周囲で回転自在とする事もできる
のは、前述の各実施例の場合と同様である。
【００２７】次に、図６は、本発明の第六実施例を示し
ている。上記第五実施例が、回転軸を鉛直方向に配置
し、超電導体と永久磁石とを軸方向に配置していたのに
対して、本実施例に於いては、回転軸２５を水平方向に
配置し、それぞれが半円筒形に形成された超電導体２７
ａ、２７ｂと、円筒形の永久磁石２６とを、半径方向に
配置している。図示しない変位手段は、上記回転軸２５
に付設する。
ている。上記第五実施例が、回転軸を鉛直方向に配置
し、超電導体と永久磁石とを軸方向に配置していたのに
対して、本実施例に於いては、回転軸２５を水平方向に
配置し、それぞれが半円筒形に形成された超電導体２７
ａ、２７ｂと、円筒形の永久磁石２６とを、半径方向に
配置している。図示しない変位手段は、上記回転軸２５
に付設する。
【００２８】上述の様に構成する本発明の超電導軸受装
置に於いては、各超電導体２７ａ、２７ｂを超電導状態
にする以前に、上記変位手段により回転軸２５を半径方
向に上昇させておく。そして、この状態で上記各超電導
体２７ａ、２７ｂを冷却して超電導状態にし、その後、
上記変位手段により回転軸２５を半径方向に上昇させて
いた力を解除する。この状態に於いて、回転軸２５は自
重により下降し、ピン止め力に起因して永久磁石２６と
超電導体２７ａとの間では吸引力が、永久磁石２６と超
電導体２７ｂとの間では反発力が、それぞれ発生する。
そして、これら吸引力並びに反発力と上記自重とが釣り
合う位置で、回転軸２５を浮上保持する。
置に於いては、各超電導体２７ａ、２７ｂを超電導状態
にする以前に、上記変位手段により回転軸２５を半径方
向に上昇させておく。そして、この状態で上記各超電導
体２７ａ、２７ｂを冷却して超電導状態にし、その後、
上記変位手段により回転軸２５を半径方向に上昇させて
いた力を解除する。この状態に於いて、回転軸２５は自
重により下降し、ピン止め力に起因して永久磁石２６と
超電導体２７ａとの間では吸引力が、永久磁石２６と超
電導体２７ｂとの間では反発力が、それぞれ発生する。
そして、これら吸引力並びに反発力と上記自重とが釣り
合う位置で、回転軸２５を浮上保持する。
【００２９】尚、本実施例に於いては、超電導体２７
ａ、２７ｂを、それぞれが半円筒形の超電導体２７ａと
超電導体２７ｂとに二分割していたが、永久磁石２６の
外径より大きな内径を持つ、一体の円筒状の超電導体を
使用する事もできる。又、前記各実施例の場合と同様
に、超電導体２７ａ、２７ｂを設けたロータ等の部材
を、固定の枢軸の周囲で回転させる事も、或は、前記第
二、第四実施例の場合と同様に、永久磁石２６と超電導
体２７ａ、２７ｂとを回転軸２５（或は枢軸）の端部に
設ける事もできる。
ａ、２７ｂを、それぞれが半円筒形の超電導体２７ａと
超電導体２７ｂとに二分割していたが、永久磁石２６の
外径より大きな内径を持つ、一体の円筒状の超電導体を
使用する事もできる。又、前記各実施例の場合と同様
に、超電導体２７ａ、２７ｂを設けたロータ等の部材
を、固定の枢軸の周囲で回転させる事も、或は、前記第
二、第四実施例の場合と同様に、永久磁石２６と超電導
体２７ａ、２７ｂとを回転軸２５（或は枢軸）の端部に
設ける事もできる。
【００３０】次に、図７は、本発明の第七実施例を示し
ている。前記第五実施例が、軸受を超電導体とし、永久
磁石を回転軸に支持固定していたのに対して、本実施例
の場合には、軸受を永久磁石２６ａ、２６ｂとし、超電
導体２７ａ、２７ｂ、２７ｃを回転軸２５に支持固定し
ている。図示しない変位手段をこの回転軸２５に付設す
る点、永久磁石２６ａ、２６ｂを設けたロータ等の部材
を、枢軸の周囲で回転自在とする事もできる点は、前述
の各実施例の場合と同様である。
ている。前記第五実施例が、軸受を超電導体とし、永久
磁石を回転軸に支持固定していたのに対して、本実施例
の場合には、軸受を永久磁石２６ａ、２６ｂとし、超電
導体２７ａ、２７ｂ、２７ｃを回転軸２５に支持固定し
ている。図示しない変位手段をこの回転軸２５に付設す
る点、永久磁石２６ａ、２６ｂを設けたロータ等の部材
を、枢軸の周囲で回転自在とする事もできる点は、前述
の各実施例の場合と同様である。
【００３１】次に、図８は、本発明の第八実施例を示し
ている。前述の第六実施例が、軸受を超電導体とし、永
久磁石を回転軸に支持固定していたのに対して、本実施
例の場合には、軸受を永久磁石２６ａ、２６ｂとし、超
電導体２７を回転軸２５に支持固定している。図示しな
い変位手段は、この回転軸２５に付設する。本実施例の
場合も、前記各実施例の場合と同様に、永久磁石２６
ａ、２６ｂを設けたロータ等の部材を、固定の枢軸の周
囲で回転させる事も、或は、前記第二、第四、第六実施
例の場合と同様に、永久磁石２６ａ、２６ｂと超電導体
２７とを回転軸２５（或は枢軸）の端部に設ける事もで
きる。又、永久磁石を一体の円筒状のものとしても良
い。
ている。前述の第六実施例が、軸受を超電導体とし、永
久磁石を回転軸に支持固定していたのに対して、本実施
例の場合には、軸受を永久磁石２６ａ、２６ｂとし、超
電導体２７を回転軸２５に支持固定している。図示しな
い変位手段は、この回転軸２５に付設する。本実施例の
場合も、前記各実施例の場合と同様に、永久磁石２６
ａ、２６ｂを設けたロータ等の部材を、固定の枢軸の周
囲で回転させる事も、或は、前記第二、第四、第六実施
例の場合と同様に、永久磁石２６ａ、２６ｂと超電導体
２７とを回転軸２５（或は枢軸）の端部に設ける事もで
きる。又、永久磁石を一体の円筒状のものとしても良
い。
【００３２】次に、図９は、本発明の第九実施例を示し
ている。本実施例の場合、回転軸２５の上下２個所位置
に支持固定した永久磁石２８ａ、２８ｂの外周面に、ハ
ウジング内周面の上下２個所位置に支持固定した超電導
体２９ａ、２９ｂの内周面を対向させる事により、超電
導軸受部を構成している。上記各永久磁石２８ａ、２８
ｂの外周面は円錐凸面とし、上記各超電導体２９ａ、２
９ｂの内周面は円錐凹面として、これら円錐凸面と円錐
凹面とを、互いに間隔をあけた状態で対向させている。
図示しない変位手段は、上記回転軸２５に付設する。
ている。本実施例の場合、回転軸２５の上下２個所位置
に支持固定した永久磁石２８ａ、２８ｂの外周面に、ハ
ウジング内周面の上下２個所位置に支持固定した超電導
体２９ａ、２９ｂの内周面を対向させる事により、超電
導軸受部を構成している。上記各永久磁石２８ａ、２８
ｂの外周面は円錐凸面とし、上記各超電導体２９ａ、２
９ｂの内周面は円錐凹面として、これら円錐凸面と円錐
凹面とを、互いに間隔をあけた状態で対向させている。
図示しない変位手段は、上記回転軸２５に付設する。
【００３３】この結果、本実施例の場合には、各永久磁
石２８ａ、２８ｂと各超電導体２９ａ、２９ｂとの間に
働くピン止め力に起因する吸引力及び反発力により、回
転軸２５を軸方向（スラスト方向）に亙って支持できる
だけでなく、半径方向（ラジアル方向）に亙っても十分
に大きな力で支持できる。本実施例の場合も、前記各実
施例の場合と同様に、超電導体２９ａ、２９ｂを設けた
ロータ等の部材を、固定の枢軸の周囲で回転させる事
も、或は、前記第二、第四、第六、第八実施例の場合と
同様に、永久磁石２８ａ、２８ｂと超電導体２９ａ、２
９ｂとを回転軸２５（或は枢軸）の端部に設ける事もで
きる。
石２８ａ、２８ｂと各超電導体２９ａ、２９ｂとの間に
働くピン止め力に起因する吸引力及び反発力により、回
転軸２５を軸方向（スラスト方向）に亙って支持できる
だけでなく、半径方向（ラジアル方向）に亙っても十分
に大きな力で支持できる。本実施例の場合も、前記各実
施例の場合と同様に、超電導体２９ａ、２９ｂを設けた
ロータ等の部材を、固定の枢軸の周囲で回転させる事
も、或は、前記第二、第四、第六、第八実施例の場合と
同様に、永久磁石２８ａ、２８ｂと超電導体２９ａ、２
９ｂとを回転軸２５（或は枢軸）の端部に設ける事もで
きる。
【００３４】次に、図１０は、本発明の第十実施例とし
て、超電導軸受装置の具体的構造の１例を示している。
竪型筒状のハウジング３０の上下両端開口は、上蓋３１
と下蓋３２とにより閉塞している。上蓋３１の下面中央
部にラジアル軸受３３を介して上部受リング３４を、下
蓋３２の上面中央部に昇降自在に設けた、変位手段を構
成する保持ブロック３５の上面中央部に別のラジアル軸
受３６を介して、下部受リング３７を、それぞれ設けて
いる。即ち、上蓋３１の下面中央部には円筒部３８を形
成し、この円筒部３８とこの円筒部３８の下面に固定し
た抑えリング３９との間で、上記ラジアル軸受３３の外
輪を挟持固定している。又、上記ラジアル軸受３３の内
輪に内嵌固定した上部受リング３４の下端開口部には、
下方に向かう程内径が大きくなる、上部円錐凹面４０を
形成している。
て、超電導軸受装置の具体的構造の１例を示している。
竪型筒状のハウジング３０の上下両端開口は、上蓋３１
と下蓋３２とにより閉塞している。上蓋３１の下面中央
部にラジアル軸受３３を介して上部受リング３４を、下
蓋３２の上面中央部に昇降自在に設けた、変位手段を構
成する保持ブロック３５の上面中央部に別のラジアル軸
受３６を介して、下部受リング３７を、それぞれ設けて
いる。即ち、上蓋３１の下面中央部には円筒部３８を形
成し、この円筒部３８とこの円筒部３８の下面に固定し
た抑えリング３９との間で、上記ラジアル軸受３３の外
輪を挟持固定している。又、上記ラジアル軸受３３の内
輪に内嵌固定した上部受リング３４の下端開口部には、
下方に向かう程内径が大きくなる、上部円錐凹面４０を
形成している。
【００３５】一方、上記保持ブロック３５は、上記下蓋
３２の上面と上記ハウジング３０の下面との間に挟持固
定した円輪状の保持環４１の内側に、昇降自在に係合し
ている。そして、上記保持環４１の下面内周寄り部分
と、上記保持ブロック３５の外周縁に形成された鍔部４
２の上面との間に圧縮ばね４３、４３を設けて、上記保
持ブロック３５に対し下向きの力を付与している。又、
上記下蓋３２の上面中央部と上記保持ブロック３５の下
面中央部との間にベローズ４４を設け、下蓋３２に設け
た給気口４５と排気口４６とを通じて、このベローズ４
４の内側に圧縮空気を給排する事により、上記保持ブロ
ック３５の昇降を自在として、後述する回転軸５０を上
昇させる為の変位手段を構成している。
３２の上面と上記ハウジング３０の下面との間に挟持固
定した円輪状の保持環４１の内側に、昇降自在に係合し
ている。そして、上記保持環４１の下面内周寄り部分
と、上記保持ブロック３５の外周縁に形成された鍔部４
２の上面との間に圧縮ばね４３、４３を設けて、上記保
持ブロック３５に対し下向きの力を付与している。又、
上記下蓋３２の上面中央部と上記保持ブロック３５の下
面中央部との間にベローズ４４を設け、下蓋３２に設け
た給気口４５と排気口４６とを通じて、このベローズ４
４の内側に圧縮空気を給排する事により、上記保持ブロ
ック３５の昇降を自在として、後述する回転軸５０を上
昇させる為の変位手段を構成している。
【００３６】又、上記保持ブロック３５の上面外周部分
には円筒部４７を形成し、この円筒部４７とこの円筒部
４７の上面に固定した抑えリング４８との間で、上記ラ
ジアル軸受３６の外輪を挟持固定している。そして、こ
のラジアル軸受３６の内輪に内嵌固定した下部受リング
３７の上端開口部に、上方に向かう程内径が大きくな
る、下部円錐凹面４９を形成している。
には円筒部４７を形成し、この円筒部４７とこの円筒部
４７の上面に固定した抑えリング４８との間で、上記ラ
ジアル軸受３６の外輪を挟持固定している。そして、こ
のラジアル軸受３６の内輪に内嵌固定した下部受リング
３７の上端開口部に、上方に向かう程内径が大きくな
る、下部円錐凹面４９を形成している。
【００３７】又、鉛直方向に配設した回転軸５０の上下
両端部に形成した小径部５０ａ、５０ａを、前記上部受
リング３４と下部受リング３７との内側に、それぞれ隙
間を持って挿入している。又、上記回転軸５０の下部外
周面にロータ５１を外嵌固定すると共に、前記ハウジン
グ３０の下部内周面で、このロータ５１の外周面と対向
する部分にステータ５２を固定して、上記回転軸５０を
回転駆動する為の電動モータ５３を構成している。
両端部に形成した小径部５０ａ、５０ａを、前記上部受
リング３４と下部受リング３７との内側に、それぞれ隙
間を持って挿入している。又、上記回転軸５０の下部外
周面にロータ５１を外嵌固定すると共に、前記ハウジン
グ３０の下部内周面で、このロータ５１の外周面と対向
する部分にステータ５２を固定して、上記回転軸５０を
回転駆動する為の電動モータ５３を構成している。
【００３８】又、上記回転軸５０の外周面上下２個所位
置には、上部フランジ部５４と下部フランジ部５５とを
形成している。又、上記回転軸５０の外周面で上部フラ
ンジ部５４の上側部分には、円環状の上部ラジアル軸受
用永久磁石５６を、下部フランジ部５５の下側部分には
下部ラジアル軸受用永久磁石５７を、それぞれ外嵌固定
している。即ち、上記上部ラジアル軸受用永久磁石５６
を、回転軸５０の上部に外嵌すると共に、この回転軸５
０の外周面に形成した段部５８の上面と、上記回転軸５
０の上部に外嵌固定した止め輪５９の下面との間で挟持
している。この止め輪５９の上端外周縁部には上部円錐
凸面６０を形成し、上記回転軸５０の上昇時に於いてこ
の上部円錐凸面６０を、前記上部円錐凹面４０と密接自
在としている。
置には、上部フランジ部５４と下部フランジ部５５とを
形成している。又、上記回転軸５０の外周面で上部フラ
ンジ部５４の上側部分には、円環状の上部ラジアル軸受
用永久磁石５６を、下部フランジ部５５の下側部分には
下部ラジアル軸受用永久磁石５７を、それぞれ外嵌固定
している。即ち、上記上部ラジアル軸受用永久磁石５６
を、回転軸５０の上部に外嵌すると共に、この回転軸５
０の外周面に形成した段部５８の上面と、上記回転軸５
０の上部に外嵌固定した止め輪５９の下面との間で挟持
している。この止め輪５９の上端外周縁部には上部円錐
凸面６０を形成し、上記回転軸５０の上昇時に於いてこ
の上部円錐凸面６０を、前記上部円錐凹面４０と密接自
在としている。
【００３９】これに対して、上記下部ラジアル軸受用永
久磁石５７は、上記回転軸５０の中間部に於いて、段部
６１と止め輪６２との間で挟持固定している。更に、上
記電動モータ５３のロータ５１を固定する為、上記回転
軸５０の下端部に外嵌固定した止め輪６３の下端外周縁
部に下部円錐凸面６４を形成し、前記保持ブロック３５
の上昇時にこの下部円錐凸面６４を、前記下部円錐凹面
４９と密接自在としている。又、上記上部フランジ部５
４の上面には上部スラスト軸受用永久磁石６５を、下部
フランジ部５５の下面には下部スラスト軸受用永久磁石
６６を、それぞれ支持固定している。
久磁石５７は、上記回転軸５０の中間部に於いて、段部
６１と止め輪６２との間で挟持固定している。更に、上
記電動モータ５３のロータ５１を固定する為、上記回転
軸５０の下端部に外嵌固定した止め輪６３の下端外周縁
部に下部円錐凸面６４を形成し、前記保持ブロック３５
の上昇時にこの下部円錐凸面６４を、前記下部円錐凹面
４９と密接自在としている。又、上記上部フランジ部５
４の上面には上部スラスト軸受用永久磁石６５を、下部
フランジ部５５の下面には下部スラスト軸受用永久磁石
６６を、それぞれ支持固定している。
【００４０】一方、前記ハウジング３０内周面の上下２
個所位置には、それぞれ円環状に形成した上部超電導体
６７と下部超電導体６８とを支持固定している。そし
て、上部超電導体６７の内周面を上記上部ラジアル軸受
用永久磁石５６の外周面に、上部ラジアル軸受隙間を介
して、下面を上部スラスト軸受用永久磁石６５の上面
に、上部スラスト軸受隙間６９を介して、それぞれ対向
させる事により、それぞれ超電導軸受部を構成してい
る。又、下部超電導体６８の内周面を上記下部ラジアル
軸受用永久磁石５７の外周面に、下部ラジアル軸受隙間
を介して、上面を下部スラスト軸受用永久磁石６６の下
面に、下部スラスト軸受隙間７０を介して、それぞれ対
向させる事により、それぞれ超電導軸受部を構成してい
る。
個所位置には、それぞれ円環状に形成した上部超電導体
６７と下部超電導体６８とを支持固定している。そし
て、上部超電導体６７の内周面を上記上部ラジアル軸受
用永久磁石５６の外周面に、上部ラジアル軸受隙間を介
して、下面を上部スラスト軸受用永久磁石６５の上面
に、上部スラスト軸受隙間６９を介して、それぞれ対向
させる事により、それぞれ超電導軸受部を構成してい
る。又、下部超電導体６８の内周面を上記下部ラジアル
軸受用永久磁石５７の外周面に、下部ラジアル軸受隙間
を介して、上面を下部スラスト軸受用永久磁石６６の下
面に、下部スラスト軸受隙間７０を介して、それぞれ対
向させる事により、それぞれ超電導軸受部を構成してい
る。
【００４１】更に、上記ハウジング３０の上部内周面に
は、上部超電導体６７の内周面と下面とを覆う状態で、
断面がＬ字形で全体を円環状に形成された上部薄膜隔壁
７１を設けている。そして、この上部薄膜隔壁７１とハ
ウジング３０とで囲まれる円環状部分を、上部超電導体
６７冷却用の上部冷却剤溜り７２としている。一方、上
記ハウジング３０の下部内周面には、下部超電導体６８
の内周面と上面とを覆う状態で、やはり断面がＬ字形で
全体を円環状に形成された下部薄膜隔壁７３を設けてい
る。そして、この下部薄膜隔壁７３とハウジング３０と
で囲まれる円環状部分を、下部冷却剤溜り７４としてい
る。上記上部ラジアル軸受用永久磁石５６の外周面は上
部薄膜隔壁７１の内周面と、上部スラスト軸受用永久磁
石６５の上面は上部薄膜隔壁７１の下面と、下部ラジア
ル軸受用永久磁石５７の外周面は下部薄膜隔壁７３の内
周面と、下部スラスト軸受用永久磁石６６の下面は下部
薄膜隔壁７３の上面と、それぞれ隙間を介して対向して
いる。
は、上部超電導体６７の内周面と下面とを覆う状態で、
断面がＬ字形で全体を円環状に形成された上部薄膜隔壁
７１を設けている。そして、この上部薄膜隔壁７１とハ
ウジング３０とで囲まれる円環状部分を、上部超電導体
６７冷却用の上部冷却剤溜り７２としている。一方、上
記ハウジング３０の下部内周面には、下部超電導体６８
の内周面と上面とを覆う状態で、やはり断面がＬ字形で
全体を円環状に形成された下部薄膜隔壁７３を設けてい
る。そして、この下部薄膜隔壁７３とハウジング３０と
で囲まれる円環状部分を、下部冷却剤溜り７４としてい
る。上記上部ラジアル軸受用永久磁石５６の外周面は上
部薄膜隔壁７１の内周面と、上部スラスト軸受用永久磁
石６５の上面は上部薄膜隔壁７１の下面と、下部ラジア
ル軸受用永久磁石５７の外周面は下部薄膜隔壁７３の内
周面と、下部スラスト軸受用永久磁石６６の下面は下部
薄膜隔壁７３の上面と、それぞれ隙間を介して対向して
いる。
【００４２】又、前記上部、下部両冷却剤溜り７２、７
４には、それぞれ供給口７５と排出口７６とを設け、各
冷却剤溜り７２、７４内に、冷却剤である液体窒素、液
体ヘリウム等を送り込み自在としている。又、各薄膜隔
壁７１、７３と各超電導体６７、６８との間には隙間を
形成し、これら各超電導体６７、６８の表面が、上記ハ
ウジング３０に当接支持されている部分を除き、液体窒
素等の冷却剤に接触する様にしている。これは、上記各
超電導体６７、６８に大きな温度勾配が生じるのを防止
すると共に、これら各超電導体６７、６８が酸化物超電
導体である場合に、劣化防止を図る為である。尚、上記
上部、下部各薄膜隔壁７１、７３としては、厚さが０．
３〜０．５mm程度の、オーステナイト系ステンレス鋼板
を、好ましく使用できる。
４には、それぞれ供給口７５と排出口７６とを設け、各
冷却剤溜り７２、７４内に、冷却剤である液体窒素、液
体ヘリウム等を送り込み自在としている。又、各薄膜隔
壁７１、７３と各超電導体６７、６８との間には隙間を
形成し、これら各超電導体６７、６８の表面が、上記ハ
ウジング３０に当接支持されている部分を除き、液体窒
素等の冷却剤に接触する様にしている。これは、上記各
超電導体６７、６８に大きな温度勾配が生じるのを防止
すると共に、これら各超電導体６７、６８が酸化物超電
導体である場合に、劣化防止を図る為である。尚、上記
上部、下部各薄膜隔壁７１、７３としては、厚さが０．
３〜０．５mm程度の、オーステナイト系ステンレス鋼板
を、好ましく使用できる。
【００４３】上述の様に構成する本発明の超電導軸受装
置により、前記回転軸５０を浮上状態に保持する作業
は、次の様にして行なう。先ず、上部、下部両超電導体
６７、６８を超電導状態とする為、上部、下部両冷却剤
溜り７２、７４内に液体窒素等の冷却剤を送り込む以前
に於いて、前記給気口４５を通じて前記ベローズ４４内
に圧縮空気を送り込み、前記変位手段を構成する保持ブ
ロック３５を上昇させる。この結果、下部受リング３７
の下部円錐凹面４９を、上記回転軸５０の下部に設けた
止め輪６３の下端に形成した下部円錐凸面６４に押し付
けて、回転軸５０の下部とハウジング３０との中心を一
致させると同時に、上記回転軸５０を上昇させる。そし
て、上記回転軸５０が上昇する結果、この回転軸５０の
上部に設けた止め輪５９の上端に形成した上部円錐凸面
６０を、上部受リング３４の上部円錐凹面４０に押し付
けて、上記回転軸５０の上部とハウジング３０との中心
を一致させる。この結果、上部、下部両ラジアル軸受用
永久磁石５６、５７と上部、下部両超電導体６７、６８
とが同心になる。又、上記保持ブロック３５によって上
記回転軸５０が持ち上げられる結果、前記上部、下部両
スラスト軸受隙間６９、７０はそれぞれ、使用状態（図
１０に示した状態）に較べて若干（超電導体６７、６８
の大きさや回転軸５０の重量によって異なる。）変化す
る。
置により、前記回転軸５０を浮上状態に保持する作業
は、次の様にして行なう。先ず、上部、下部両超電導体
６７、６８を超電導状態とする為、上部、下部両冷却剤
溜り７２、７４内に液体窒素等の冷却剤を送り込む以前
に於いて、前記給気口４５を通じて前記ベローズ４４内
に圧縮空気を送り込み、前記変位手段を構成する保持ブ
ロック３５を上昇させる。この結果、下部受リング３７
の下部円錐凹面４９を、上記回転軸５０の下部に設けた
止め輪６３の下端に形成した下部円錐凸面６４に押し付
けて、回転軸５０の下部とハウジング３０との中心を一
致させると同時に、上記回転軸５０を上昇させる。そし
て、上記回転軸５０が上昇する結果、この回転軸５０の
上部に設けた止め輪５９の上端に形成した上部円錐凸面
６０を、上部受リング３４の上部円錐凹面４０に押し付
けて、上記回転軸５０の上部とハウジング３０との中心
を一致させる。この結果、上部、下部両ラジアル軸受用
永久磁石５６、５７と上部、下部両超電導体６７、６８
とが同心になる。又、上記保持ブロック３５によって上
記回転軸５０が持ち上げられる結果、前記上部、下部両
スラスト軸受隙間６９、７０はそれぞれ、使用状態（図
１０に示した状態）に較べて若干（超電導体６７、６８
の大きさや回転軸５０の重量によって異なる。）変化す
る。
【００４４】そこで、この様に回転軸５０を上昇させた
状態のまま、上部、下部両冷却剤溜り７２、７４内に液
体窒素等の冷却剤を送り込む。そして、上部、下部両超
電導体６７、６８を超電導状態とした後、前記排気口４
６を通じてベローズ４４内の圧縮空気を排出し、前記圧
縮ばね４３、４３の弾力によって上記保持ブロック３５
を下降させる。この様に保持ブロック３５が下降する結
果、上記回転軸５０は保持ブロック３５上面の下部受リ
ング３７による支持力を失う。但し、この状態では、上
部、下部両ラジアル軸受用永久磁石５６、５７並びに上
部、下部両スラスト軸受用永久磁石６５、６６と上部、
下部両超電導体６７、６８との間にピン止め力に起因す
る力が作用する状態となっている。そして、上記保持ブ
ロック３５の下降に伴なって、この回転軸５０並びにこ
の回転軸５０に固定された部材が自重により下降し、前
記上部スラスト軸受隙間６９が広がり、下部スラスト軸
受隙間７０が縮まる。
状態のまま、上部、下部両冷却剤溜り７２、７４内に液
体窒素等の冷却剤を送り込む。そして、上部、下部両超
電導体６７、６８を超電導状態とした後、前記排気口４
６を通じてベローズ４４内の圧縮空気を排出し、前記圧
縮ばね４３、４３の弾力によって上記保持ブロック３５
を下降させる。この様に保持ブロック３５が下降する結
果、上記回転軸５０は保持ブロック３５上面の下部受リ
ング３７による支持力を失う。但し、この状態では、上
部、下部両ラジアル軸受用永久磁石５６、５７並びに上
部、下部両スラスト軸受用永久磁石６５、６６と上部、
下部両超電導体６７、６８との間にピン止め力に起因す
る力が作用する状態となっている。そして、上記保持ブ
ロック３５の下降に伴なって、この回転軸５０並びにこ
の回転軸５０に固定された部材が自重により下降し、前
記上部スラスト軸受隙間６９が広がり、下部スラスト軸
受隙間７０が縮まる。
【００４５】この様に上部スラスト軸受隙間６９が広が
り、下部スラスト軸受隙間７０が縮まる結果、上部、下
部両スラスト軸受用永久磁石６５、６６と、上部、下部
両超電導体６７、６８との間に、回転軸５０を上昇させ
ようとする、ピン止め力に起因する吸引力及び反発力が
働く。そして、各永久磁石６５、６６と超電導体６７、
６８との間隔は、これらの力と回転軸５０並びにこの回
転軸５０に固定された部材の重量とが釣り合った状態で
一定に保たれる。この為、これらピン止め力に起因する
力の大きさと回転軸５０等の重量とを適切に定めれば、
回転軸５０を浮上状態のままに保持できる。又、上記上
部ラジアル軸受用永久磁石５６と上部超電導体６７の内
周面との間隔、並びに上記下部ラジアル軸受用永久磁石
５７の外周面と下部超電導体６８の内周面との間にも吸
引力が作用し、回転軸５０の浮上を助けると共に、この
回転軸５０のラジアル方向のずれ動きに対しても吸引力
及び反発力が発生してラジアル方向復元力を得させる。
り、下部スラスト軸受隙間７０が縮まる結果、上部、下
部両スラスト軸受用永久磁石６５、６６と、上部、下部
両超電導体６７、６８との間に、回転軸５０を上昇させ
ようとする、ピン止め力に起因する吸引力及び反発力が
働く。そして、各永久磁石６５、６６と超電導体６７、
６８との間隔は、これらの力と回転軸５０並びにこの回
転軸５０に固定された部材の重量とが釣り合った状態で
一定に保たれる。この為、これらピン止め力に起因する
力の大きさと回転軸５０等の重量とを適切に定めれば、
回転軸５０を浮上状態のままに保持できる。又、上記上
部ラジアル軸受用永久磁石５６と上部超電導体６７の内
周面との間隔、並びに上記下部ラジアル軸受用永久磁石
５７の外周面と下部超電導体６８の内周面との間にも吸
引力が作用し、回転軸５０の浮上を助けると共に、この
回転軸５０のラジアル方向のずれ動きに対しても吸引力
及び反発力が発生してラジアル方向復元力を得させる。
【００４６】この様な、超電導体のピン止め力に起因す
る吸引力及び反発力による回転軸５０の位置決めは、自
動的に行なわれる。従って、回転軸５０のラジアル方向
位置やスラスト方向位置を検出する為のセンサや電磁石
並びに制御器が不要となる等、面倒な制御回路を用いる
事なく、上記回転軸５０を浮上状態に保持できる。この
結果、前記各冷却剤溜り７２、７４に液体窒素等の冷却
剤を充填した状態で、前記ステータ５２に通電しさえす
れば、上記回転軸５０を完全非接触状態で高速回転させ
る事が可能になる。
る吸引力及び反発力による回転軸５０の位置決めは、自
動的に行なわれる。従って、回転軸５０のラジアル方向
位置やスラスト方向位置を検出する為のセンサや電磁石
並びに制御器が不要となる等、面倒な制御回路を用いる
事なく、上記回転軸５０を浮上状態に保持できる。この
結果、前記各冷却剤溜り７２、７４に液体窒素等の冷却
剤を充填した状態で、前記ステータ５２に通電しさえす
れば、上記回転軸５０を完全非接触状態で高速回転させ
る事が可能になる。
【００４７】尚、本発明の超電導軸受装置を構成する為
の超電導体としては、ピン止め効果を有する各種の超電
導材料を使用できるが、例えばイットリウム系で、一般
に１２３相と呼ばれるYBa2Cu3On の超電導相中に、常電
導相であり、２１１相と呼ばれるY2BaCuOnの微細な粉末
を均一に混存したものが、大きなピン止め力を得られる
事から、好ましく利用できる。例えば、図１０に示す様
に、上下２組のスラスト軸受部を有する超電導軸受装置
を構成した場合、液体窒素温度では、単にマイスナー効
果による反発力のみで回転軸５０を支持すると、この回
転軸５０の重量が数ｇ程度迄しか支持できなかった。こ
れに対して、本発明の様にピン止め力に起因する吸引力
若しくは吸引力と反発力とを利用した場合には、回転軸
５０の重量が２．４kg程度、或は大きさによってはそれ
以上支持でき、３万r.p.m.と言った高速回転も実現でき
る。
の超電導体としては、ピン止め効果を有する各種の超電
導材料を使用できるが、例えばイットリウム系で、一般
に１２３相と呼ばれるYBa2Cu3On の超電導相中に、常電
導相であり、２１１相と呼ばれるY2BaCuOnの微細な粉末
を均一に混存したものが、大きなピン止め力を得られる
事から、好ましく利用できる。例えば、図１０に示す様
に、上下２組のスラスト軸受部を有する超電導軸受装置
を構成した場合、液体窒素温度では、単にマイスナー効
果による反発力のみで回転軸５０を支持すると、この回
転軸５０の重量が数ｇ程度迄しか支持できなかった。こ
れに対して、本発明の様にピン止め力に起因する吸引力
若しくは吸引力と反発力とを利用した場合には、回転軸
５０の重量が２．４kg程度、或は大きさによってはそれ
以上支持でき、３万r.p.m.と言った高速回転も実現でき
る。
【００４８】上述した様に、超電導体に於いてピン止め
効果による反発力及び吸引力は、マイスナー効果による
反発力に比べて遥かに大きいが、反発力のみの軸受装置
では装置の組立性に限界がある。即ち、最大の反発力が
得られるのは、磁石と超電導体との間隔を無限大に設定
して冷却し、その後、両者を近接させる場合であるが、
この場合、磁石と超電導体との間隔を無限大に設定する
事は不可能であり、この点で、組立性に限界が生じる。
一方、組立性を良くする為、上記間隔を小さく設定した
ものは、十分な負荷容量を得られない事になる。これに
対して、吸引力を利用する超電導軸受装置では、超電導
体と永久磁石とを密着させた状態で冷却し、超電導状態
にする事により、最大の吸引力が得られるので、組立性
の面で極めて良好な超電導軸受装置を実現できる。
効果による反発力及び吸引力は、マイスナー効果による
反発力に比べて遥かに大きいが、反発力のみの軸受装置
では装置の組立性に限界がある。即ち、最大の反発力が
得られるのは、磁石と超電導体との間隔を無限大に設定
して冷却し、その後、両者を近接させる場合であるが、
この場合、磁石と超電導体との間隔を無限大に設定する
事は不可能であり、この点で、組立性に限界が生じる。
一方、組立性を良くする為、上記間隔を小さく設定した
ものは、十分な負荷容量を得られない事になる。これに
対して、吸引力を利用する超電導軸受装置では、超電導
体と永久磁石とを密着させた状態で冷却し、超電導状態
にする事により、最大の吸引力が得られるので、組立性
の面で極めて良好な超電導軸受装置を実現できる。
【００４９】尚、本第十実施例に於いては、回転軸５０
の中心とハウジング３０の中心とを一致させた場合に、
上下の小径部５０ａ、５０ａの外周面と上部、下部両受
リング３４、３７の内周面との間に存在する隙間は、上
部、下部両ラジアル軸受用永久磁石５６、５７の外周面
と上部、下部両薄膜隔壁７１、７３の内周面との間に存
在する隙間よりも小さくなる。従って、超電導軸受装置
による支持力喪失時には、上記小径部５０ａ、５０ａの
外周面と各受リング３４、３７の内周面とが接触し、各
永久磁石５６、５７の外周面と各薄膜隔壁７１、７３の
内周面とが接触するのを防止する。
の中心とハウジング３０の中心とを一致させた場合に、
上下の小径部５０ａ、５０ａの外周面と上部、下部両受
リング３４、３７の内周面との間に存在する隙間は、上
部、下部両ラジアル軸受用永久磁石５６、５７の外周面
と上部、下部両薄膜隔壁７１、７３の内周面との間に存
在する隙間よりも小さくなる。従って、超電導軸受装置
による支持力喪失時には、上記小径部５０ａ、５０ａの
外周面と各受リング３４、３７の内周面とが接触し、各
永久磁石５６、５７の外周面と各薄膜隔壁７１、７３の
内周面とが接触するのを防止する。
【００５０】
【発明の効果】本発明の超電導軸受装置とその操作方法
は、以上に述べた通り、限られた機械空間内に設置さ
れ、軸受組立体として大きな軸方向変位を許容されない
状態で、超電導体のピン止め力に起因する力のうち、少
なくとも吸引力を有効に利用すべく構成している為、重
量の嵩む回転軸やロータ等の部材を拘束して浮上状態に
維持し、数万r.p.m.以上の高速回転を実現できる。更
に、高価なセンサや面倒な制御回路が不要となり、安価
且つ小型に製作できる。従って、本発明は、広範な技術
分野に於いて、超電導軸受装置の実用化を可能にでき
る。
は、以上に述べた通り、限られた機械空間内に設置さ
れ、軸受組立体として大きな軸方向変位を許容されない
状態で、超電導体のピン止め力に起因する力のうち、少
なくとも吸引力を有効に利用すべく構成している為、重
量の嵩む回転軸やロータ等の部材を拘束して浮上状態に
維持し、数万r.p.m.以上の高速回転を実現できる。更
に、高価なセンサや面倒な制御回路が不要となり、安価
且つ小型に製作できる。従って、本発明は、広範な技術
分野に於いて、超電導軸受装置の実用化を可能にでき
る。
【図１】本発明の第一実施例を、準備状態と使用状態と
で示す略側面図。
で示す略側面図。
【図２】同じく第二実施例を示すそれぞれ斜視図。
【図３】同じく第三実施例を示す、図１と同様の略側面
図。
図。
【図４】同じく第四実施例を示す斜視図。
【図５】同じく第五実施例を示す略側面図。
【図６】同じく第六実施例を示す斜視図。
【図７】同じく第七実施例を示す略側面図。
【図８】同じく第八実施例を示す斜視図。
【図９】同じく第九実施例を示す略断面図。
【図１０】同じく第十実施例を、使用状態で示す縦断面
図。
図。
【図１１】従来構造を組み込んだターボ分子ポンプを示
す縦断面図。
す縦断面図。
１ ハウジング ２ 回転軸 ３ モータ ４ 動翼体 ５ 動翼 ６ 吸気口 ７ ケース ８ ポンプ部 ９ 静翼 １０ 排気口 １１ 上部磁性環 １２ 下部磁性環 １３ 上部ラジアル電磁石 １４ 上部ラジアル磁気軸受 １５ 下部ラジアル電磁石 １６ 下部ラジアル磁気軸受 １７ 上部ラジアルセンサ １８ 下部ラジアルセンサ １９ スラストセンサ ２０ フランジ部 ２１ スラスト電磁石 ２２ スラスト磁気軸受 ２３ タッチダウン軸受 ２４ コネクタ ２５ 回転軸 ２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 永久磁石 ２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 超電導体 ２８ａ、２８ｂ 永久磁石 ２９ａ、２９ｂ 超電導体 ３０ ハウジング ３１ 上蓋 ３２ 下蓋 ３３ ラジアル軸受 ３４ 上部受リング ３５ 保持ブロック ３６ ラジアル軸受 ３７ 下部受リング ３８ 円筒部 ３９ 抑えリング ４０ 上部円錐凹面 ４１ 保持環 ４２ 鍔部 ４３ 圧縮ばね ４４ ベローズ ４５ 給気口 ４６ 排気口 ４７ 円筒部 ４８ 抑えリング ４９ 下部円錐凹面 ５０ 回転軸 ５０ａ 小径部 ５１ ロータ ５２ ステータ ５３ 電動モータ ５４ 上部フランジ部 ５５ 下部フランジ部 ５６ 上部ラジアル軸受用永久磁石 ５７ 下部ラジアル軸受用永久磁石 ５８ 段部 ５９ 止め輪 ６０ 上部円錐凸面 ６１ 段部 ６２ 止め輪 ６３ 止め輪 ６４ 下部円錐凸面 ６５ 上部スラスト軸受用永久磁石 ６６ 下部スラスト軸受用永久磁石 ６７ 上部超電導体 ６８ 下部超電導体 ６９ 上部スラスト軸受隙間 ７０ 下部スラスト軸受隙間 ７１ 上部薄膜隔壁 ７２ 上部冷却剤溜り ７３ 下部薄膜隔壁 ７４ 下部冷却剤溜り ７５ 供給口 ７６ 排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000173784 財団法人鉄道総合技術研究所 東京都国分寺市光町２丁目８番地38 (73)特許権者 000000974 川崎重工業株式会社 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 (73)特許権者 000180368 四国電力株式会社 香川県高松市丸の内２番５号 (72)発明者 福山 寛正 神奈川県海老名市国分3649−92 (72)発明者 相原 了 神奈川県川崎市多摩区菅馬場２−17−１ (72)発明者 村上 雅人 東京都江東区東雲一丁目14番３号 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 藤本 浩之 東京都江東区東雲一丁目14番３号 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 近藤 章弘 東京都江東区東雲一丁目14番３号 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 高市 浩 東京都江東区東雲一丁目14番３号 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 腰塚 直己 東京都江東区東雲一丁目14番３号 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 (56)参考文献 特開 平２−237485（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/04 H02N 15/00
Claims (2)
- 【請求項１】 軸と軸受とから成る軸受装置に於いて、
この軸受装置は、超電導体の軸受が軸に設置された磁石
と共働して超電導軸受部を構成するものであり、この超
電導軸受部で発生する力が吸引力と反発力とのうちの少
なくとも吸引力を含むものであり、上記軸又は軸受に
は、上記磁石と超電導軸受部との位置関係を使用状態と
は異ならせた状態にする為の変位手段を付設している事
を特徴とする超電導軸受装置。 - 【請求項２】 軸と軸受とのうちの一方に支持した非超
電導状態にある超電導体と、軸と軸受とのうちの他方に
支持した磁石との位置関係を、軸又は軸受に付設した変
位手段によってこの軸又は軸受を動かす事により所定の
使用状態とは異なる位置関係とした状態で、上記超電導
体を超電導状態になる迄冷却し、その後、上記変位手段
が上記軸又は軸受に付与していた力を解除して超電導体
と磁石との位置関係を使用状態の位置関係に変化させる
事により、これら超電導体と磁石との間に、ピン止め力
に起因した吸引力と反発力とのうち、少なくとも吸引力
を発生させる超電導軸受装置の操作方法。
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