JPH0424907A - 物体の位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は超電導体を用いて非接触浮上させたまま物体を
搬送または位置制御する装置に関する。

（従来の技術） 従来、超電導体による浮上装置としてはマイスナー効果
、およびサスペンション効果を浮上刃として利用したも
のが知られている。マイスナー効果は超電導体が磁石の
磁束を排除する作用により浮上する。サスペンシロン効
果は超電導体内に侵入した磁束がピン止め効果により固
縛されることにより一定の間隔で浮上するものである。

そして、移動のための力としては電磁気力が主に使われ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、マイスナー効果による浮上作用は、磁束とは別
方向の外力に対しては拘束力を持たないため、不安定で
ある。一方、サスペンション効果による浮上は、マイス
ナー効果に比べて安定して浮上しているが、反面、移動
するのが難しいという問題がある。

本発明は、超電導体利用による非接触浮上構造を搬送な
いし位置制御装置に応用することによって摩擦や埃のな
い高精度でクリーンな位置制御装置を得ることを目的と
する。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、筒状超電導体の内壁に沿って設けたコイルに
より磁界を印加することにより、該コイル内において、
少なくとも一部に磁石を備えた被搬送体を浮上させ、印
加磁界を移動させるなどして物体を駆動する位置制御装
置である。

（作用） 本発明の作用を図面に基づいて説明する。本発明の筒状
超電導体における超電導材料としては、臨界電流密度が
大きく、ピン止め効果の大きいものが望ましく、たとえ
ば第３図に製法を示すようなビスマス系超電導材料など
が用いられる。もちろん、このほかの超電導材料でも要
求される性能を満たせば用いることができる。超電導体
を筒状に形成する方法としては粉末焼結法、厚膜法、薄
膜法はかの公知の手段があるが、中間加圧することで臨
界電流密度、ピン止め能力などの性能向上がはかれる材
料については、冷間静水圧プレスなどで適宜に加圧処理
する。

このようにして筒状に形成された超電導体は、超電導体
内に磁束が侵入するほどに強力な永久磁石と組み合わせ
て用いるか、または、筒状超電導体に残留磁場を形成さ
せて用いる。超電導体に残留磁場を形成させるには、外
部から磁場を印加する必要がある。外部磁場の印加の方
法としては、筒状超電導体を冷却して超電導状態にし、
超電導体内部に侵入するほどの強い外部磁場を印加した
後に外部磁場を取り除（ことにより超電導体内に磁場を
トラップさせて残留磁場を形成する方法、常電導状態で
外部磁場を印加しながら冷却することにより超電導状態
とした後に外部磁場を取り除いて残留磁場を形成させる
方法などがある。

外部磁場としては電磁石と永久磁石のいずれを用いても
、目的とする強さの磁場を印加できればよい。また、外
部磁場の印加は目的にあえば筒状体の内、外いずれから
でも構わない。このようにして超電導体に外部磁場を印
加することによって超電導体を磁石化させるためには、
臨界電流密度が大きく、かつピン止め力の強い超電導材
料を用いる。

ここで、筒状超電導体の断面形状としては円または多角
形のように連続する形状であればよい。

また、軸方向には平行、テーパ、曲率なと、目的に応じ
て筒状超電導体の形状を選定することが可能である。た
だし、これらのいずれの形状においても、外部磁場が印
加されることにより筒状超電導体内に外部磁場に直角方
向に流れる誘導電流を妨げないような形状及び構造とす
ることは必要である。本発明の装置においては、このよ
うな条件が満たされる種々の形状の筒状超電導体が使用
可能である。

本発明の搬送装置において用いられる浮上効果について
説明する。第１図は本発明の装置の作動を説明する図で
ある。第１図（ｂ）に示すように、筒状超電導体１の内
部に軸方向の磁場を発生する電磁石群２を配置する。電
磁石群２は複数個連続的に配置されている電磁石からな
る。個々の電磁石はそれぞれ独立に作動できるようにな
っている。

この電磁石の配置については、目的に応じて、多くの電
磁石を切り替える方法に対して電磁石が移動する構造と
することも可能である。

筒状超電導体１を超電導状態にした後、外部磁場を印加
するなどの手段によりして、第１図（ａ）に示すような
、内部にピークを持つ残留磁場分布３を作る。この筒中
に磁場を有する物体４を入れると、第１図（ｂ）に示す
ように、ピークの位置に浮上する。

この状態から残留磁場のピークの位置に隣接する電磁石
５に電流を流す。そうすると、第２図（ａ）に示すよう
に、電磁石５による磁場６が発生し、残留磁場７より大
きくなると、第２図（ｂ）に示すように、物体４は電磁
石５により作られた磁場のピークに移動する。この動作
を順次連続的に切替えていくことにより物体を連続的に
移動させることが可能になる。

本発明で用いている電磁石は第４図に示すような断面形
状のものであるが、このような形状の電磁石の作る磁場
分布は通常、第４図（ａ）のように、コイルの外部の方
がはるかに低くなる。そのため内部の物体の移動には大
きな働きをするが、コイルの外側に存在する筒状超電導
体にはほとんど影響を及ぼさない。

第５図は筒状超電導体の外側から磁場を印加した場合を
示す。筒状超電導体１１の外側に電磁石１２を配置し、
同磁石に通電することにより筒状超電導体１１内に磁界
をかけた状態で、磁場を有する物体１３を浮上させた状
態を示している。この状態から点線矢印の方向に電磁石
１２を移動し、点線で示した位置に停止すると、筒状超
電導体１１内部の磁界分布はグラフにおいて、点線で示
すように磁界分布曲線が変わり、ピーク移動が生じる。

その結果、物体１３も磁界のピークと共に移動する。筒
状超電導体の外側からは磁場を印加したときは残留磁場
分布が変わるが、本発明のように内部からだと残留磁場
分布をほとんど変化させない。

以上述べたように、物体を電磁石といっしょに移動させ
る場合は、筒状超電導体の残留磁場より大きいピークを
持つ磁場を移動する電磁石により作れば、その磁場のピ
ーク部分に物体が移動し、その後は電磁石と共に動く。

（応用） 本発明の位置制御装置は、各種搬送装置および位置ぎめ
を含む装置への応用が可能であるが、特に、摺動部が無
いため焼き付けがなく、姿勢に制限を受けないことから
、高真空、無重力空間（宇宙）で応用が期待できる。ま
た、静止状態、搬送状態とも非接触であるようにするこ
とも可能であることから、特に汚染を嫌う分野の搬送と
して適当である。この他、アクチュエーター、三次元測
定機、エレベータ−など各種の機器に応用できる。

Ｃ発明の効果］ 本発明を利用すると、非接触状態で浮上位置制御や浮上
搬送が行われるため、汚染、破損などの問題が無くなる
。また、物体の移動および位置を電気的に制御できるた
め、取扱が容易であるなどの効果がある。

また、超電導体内部から磁場を印加しているため、磁場
が物体に直接作用するので、より小さい磁場でも効果が
得られる。したがって電源も小型化できる。筒状超電導
体の外部から磁場を印加する場合に比べて、超電導体に
よりシールドされるため磁場を制御するのに若干の時間
的遅れの問題がないため制御の応答性がよくなるなどわ
効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は本発明の詳細な説明図、第３図は
ビスマス系超電導材料の製法の一例を示す図、第４図は
電磁石を形成するコイルの断面図および発生する磁場の
グラフ、第５図は筒状超電導体の外側から移動する磁場
を印加した場合の浮上搬送装置である。 １．１１・・・筒状超電導体、２・・・電磁石群、３・
・・残留磁場分布、４．１３・・・磁場を有する物体、
５゜１２・・・電磁石。 第１図 第２図 第３図 中心 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）残留磁場を形成させた筒状超電導体の内壁面に沿
   って設けた磁石により磁界を印加することにより、筒状
   超電導体内部において少なくとも磁場を有する物体を浮
   上させ、前記磁石よりの磁界を制御して筒状超電導体内
   の軸方向の磁場分布を変化させる位置制御手段を備えた
   ことを特徴とする物体の位置制御装置。
2. （２）前記磁石が順次切り替え可能な複数個の電磁石か
   らなることを特徴とする物体の位置制御装置。
3. （３）前記磁石が移動することにより磁場分布を変化さ
   せる手段を備えたことを特徴とする物体の位置制御装置
   。