JPH0487539A - 超伝導磁気軸受けモーター - Google Patents
超伝導磁気軸受けモーターInfo
- Publication number
- JPH0487539A JPH0487539A JP2196091A JP19609190A JPH0487539A JP H0487539 A JPH0487539 A JP H0487539A JP 2196091 A JP2196091 A JP 2196091A JP 19609190 A JP19609190 A JP 19609190A JP H0487539 A JPH0487539 A JP H0487539A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- rotor
- shaft body
- superconductor
- rotor shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
：産業上の利用分野コ
本発明は、超伝導磁気軸受けを有するモーターに関する
ものである。
ものである。
：従来の技術＝
従来、磁気軸受けとしては真空用のターボ分子ポンプな
どに利用されている複雑なｆｌｉＪｍ帰還回路によって
電気的に制御する形式のものが利用されている。
どに利用されている複雑なｆｌｉＪｍ帰還回路によって
電気的に制御する形式のものが利用されている。
一方、高温超伝導体のマイスナー効果を利用したモータ
ーとしては、片持ち式では円周方向にＮ極とＳ極を交互
に配置した回転子を用いるもの（米国特許第４８９２８
６３号）があった。
ーとしては、片持ち式では円周方向にＮ極とＳ極を交互
に配置した回転子を用いるもの（米国特許第４８９２８
６３号）があった。
：発明か解決しようとする課［
しかし、前者は複雑な制御回路のため余り小型のものに
は使用されていないし、後者は、回転駆動用の磁石を浮
上用の磁石と共用しているため、回転に伴う磁束密度の
変化のために超伝導体中を磁束が運動し、抵抗を生じる
ため高速回転が困難であった。
は使用されていないし、後者は、回転駆動用の磁石を浮
上用の磁石と共用しているため、回転に伴う磁束密度の
変化のために超伝導体中を磁束が運動し、抵抗を生じる
ため高速回転が困難であった。
こ）において、本発明は、複雑な制御用帰還回路が不要
な簡単な構造の磁気軸受けを用いて高速回転可能な小型
モーターを提供することにある。
な簡単な構造の磁気軸受けを用いて高速回転可能な小型
モーターを提供することにある。
二課題を解決するための手段］
前記課題の解決は、本発明が次の特徴的構成手段を採用
することにより達成される。
することにより達成される。
本発明の特徴はへ冷却された超伝導体と、該高温超伝導
体に設定されかつ軸方向にＮ５ｆｆｌを有する浮上軸受
は用ドーナツ状永久磁石と、該浮上軸受は用ドーナツ状
永久磁石にその一端を嵌合した回転子軸本体と、該回転
子軸本体の＠端に取付けた駆動用永久磁石とから威る回
転子と、前記駆動用永久磁石の周辺部に配して回転磁場
を発生させる少なくとも３個の駆動用ソレノイドとから
構成されてなる超伝導磁気軸受はモーターである。
体に設定されかつ軸方向にＮ５ｆｆｌを有する浮上軸受
は用ドーナツ状永久磁石と、該浮上軸受は用ドーナツ状
永久磁石にその一端を嵌合した回転子軸本体と、該回転
子軸本体の＠端に取付けた駆動用永久磁石とから威る回
転子と、前記駆動用永久磁石の周辺部に配して回転磁場
を発生させる少なくとも３個の駆動用ソレノイドとから
構成されてなる超伝導磁気軸受はモーターである。
２作 用：
本発明は前記のような手段を講じ、磁気軸受けを構成す
る浮上用として軸方向にＮＳ極を有するドーナツ状の永
久磁石と駆動のための永久磁石とをそれぞれ回転子軸本
体の両端に設けた。
る浮上用として軸方向にＮＳ極を有するドーナツ状の永
久磁石と駆動のための永久磁石とをそれぞれ回転子軸本
体の両端に設けた。
本発明において、前記したような高ｍ超伝導体と軸方向
にＮ５４Ｉ！を有するドーナツ状の永久磁石によって構
成される磁気軸受けを持ち、駆動用の磁石を前記浮上軸
受は用ドーナツ状永久磁石と盾して設ける理由を以下に
説明する。
にＮ５４Ｉ！を有するドーナツ状の永久磁石によって構
成される磁気軸受けを持ち、駆動用の磁石を前記浮上軸
受は用ドーナツ状永久磁石と盾して設ける理由を以下に
説明する。
液体窒素によって冷却されたイツトリウム系の高温超伝
導体の上に永久磁石を乗せると、永久磁石はマイスナー
効果によって高温超伝導体がら反発される。この時、永
久磁石を高温超伝導体に押しつけると磁束がトラヅプさ
れて、永久磁石は空中の一点に安定に保持される。この
とき、超伝導体を通る磁束の空間分布を変ｆヒさせない
ような永久磁石の運動は抵抗を受けない、すなわち、Ｎ
Ｓ極を結ぶ軸に対して回転対称な形状の永久磁石の場合
、対＃軸を中心とした回転運動に対する抵抗を受けない
、軸方向にＮＳ極を有するドーナツ状の永久磁石を軸受
は用の磁石として用いると、前述のように円周方向の回
転に対して超伝導体からの抵抗力を受けない、また、ド
ーナツ状にすることによって反発力を受ける面積が増加
して回転子軸本体を不動に固定する剛力が増加する０回
転子軸本体の固定は回転子を超伝導体に押しつけること
によって自動的に行なおれ、Ｆｌｋ調整および副脚の必
要はない、従来の浮上用と回転駆動用の磁石を共用でき
るように円周方向にＮ３［ｒが並んだ回転子の場合、磁
束分布が回転と共に変化するため超伝導体中の磁束の運
動に対する抵抗力が大きくスムーズに回転しないが、回
転駆動用の磁石は超伝導体から距雛を離して取付けるこ
とによって、回転に伴う磁束分布の変化による抵抗力を
受けないようにすることが可能となる。このように、本
発明の特徴である軸受は用の磁石として軸方向にＮＳ極
を有するドーナツ状の永久磁石を用い、回転駆動用の磁
石を超伝導体から離して取付けることによって超伝導磁
気軸受けの特徴を最大限に引き出す超伝導磁気軸受はモ
ーターが提供される。
導体の上に永久磁石を乗せると、永久磁石はマイスナー
効果によって高温超伝導体がら反発される。この時、永
久磁石を高温超伝導体に押しつけると磁束がトラヅプさ
れて、永久磁石は空中の一点に安定に保持される。この
とき、超伝導体を通る磁束の空間分布を変ｆヒさせない
ような永久磁石の運動は抵抗を受けない、すなわち、Ｎ
Ｓ極を結ぶ軸に対して回転対称な形状の永久磁石の場合
、対＃軸を中心とした回転運動に対する抵抗を受けない
、軸方向にＮＳ極を有するドーナツ状の永久磁石を軸受
は用の磁石として用いると、前述のように円周方向の回
転に対して超伝導体からの抵抗力を受けない、また、ド
ーナツ状にすることによって反発力を受ける面積が増加
して回転子軸本体を不動に固定する剛力が増加する０回
転子軸本体の固定は回転子を超伝導体に押しつけること
によって自動的に行なおれ、Ｆｌｋ調整および副脚の必
要はない、従来の浮上用と回転駆動用の磁石を共用でき
るように円周方向にＮ３［ｒが並んだ回転子の場合、磁
束分布が回転と共に変化するため超伝導体中の磁束の運
動に対する抵抗力が大きくスムーズに回転しないが、回
転駆動用の磁石は超伝導体から距雛を離して取付けるこ
とによって、回転に伴う磁束分布の変化による抵抗力を
受けないようにすることが可能となる。このように、本
発明の特徴である軸受は用の磁石として軸方向にＮＳ極
を有するドーナツ状の永久磁石を用い、回転駆動用の磁
石を超伝導体から離して取付けることによって超伝導磁
気軸受けの特徴を最大限に引き出す超伝導磁気軸受はモ
ーターが提供される。
＝実施例コ
本発明の実施例を図面について説明する。
第１図は本実施例の概略斜面図である。
同図中、Ａは本実施例のモーター、１は液体窒素ＬＮを
内容した円筒形液体窒素容器、２は液体窒素容器１内に
設置し液体窒素ＬＮにより冷却される円盤形高温超伝導
体、３は高温超伝導体２中央上に載置したドーナツ状浮
上軸受は用永久磁石、４は下端を浮上軸受は用永久磁石
３に嵌合した置場状回転子軸本体、５は回転子軸本体４
の上端に直径方向に貫着し両端のＳ極およびＮ極を突出
した棒状回転駆動用永久磁石、６，７．８は回転駆動用
永久磁石５を取付けた回転子軸本体４の上端部周辺を等
間隔に囲繞し回転磁場を発生する回転駆動用ソレノイド
、９は浮上軸受は用永久磁石３と回転子軸本体４と回転
駆動用永久磁石５とがら成る回転子である。
内容した円筒形液体窒素容器、２は液体窒素容器１内に
設置し液体窒素ＬＮにより冷却される円盤形高温超伝導
体、３は高温超伝導体２中央上に載置したドーナツ状浮
上軸受は用永久磁石、４は下端を浮上軸受は用永久磁石
３に嵌合した置場状回転子軸本体、５は回転子軸本体４
の上端に直径方向に貫着し両端のＳ極およびＮ極を突出
した棒状回転駆動用永久磁石、６，７．８は回転駆動用
永久磁石５を取付けた回転子軸本体４の上端部周辺を等
間隔に囲繞し回転磁場を発生する回転駆動用ソレノイド
、９は浮上軸受は用永久磁石３と回転子軸本体４と回転
駆動用永久磁石５とがら成る回転子である。
（適用例１）
９２０℃、１２時間、酸素中において仮焼きを行なった
Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０．高温超伝導体粉末直径６
ａｅ、厚さ１ ＞ ４．ニア１ｉ スして、９４０”Ｃ
，１００時間、酸素中で焼結してバルク高温超伝導体２
を作製した。この高温超伝導体２を液体窒素ＬＮ中で冷
却して超伝導状態にして、外径２゜８■。
Ｙ Ｂ ａ ２ Ｃｕ ３０．高温超伝導体粉末直径６
ａｅ、厚さ１ ＞ ４．ニア１ｉ スして、９４０”Ｃ
，１００時間、酸素中で焼結してバルク高温超伝導体２
を作製した。この高温超伝導体２を液体窒素ＬＮ中で冷
却して超伝導状態にして、外径２゜８■。
内径１゜２■、Ｎさ０．２ａｏのドーナツ状希土類永久
磁石３を浮上させたところ１．２■の浮上量が得られた
。このドーナツ状永久磁石３を第１図に示すように回転
子軸本体４の一端に固定し、他端の駆動用の永久磁石５
を取付けて超伝導磁気軸受はモーターＡの回転子９とし
た。
磁石３を浮上させたところ１．２■の浮上量が得られた
。このドーナツ状永久磁石３を第１図に示すように回転
子軸本体４の一端に固定し、他端の駆動用の永久磁石５
を取付けて超伝導磁気軸受はモーターＡの回転子９とし
た。
この回転子９を高温超伝導体２に押しつけることによっ
て、回転子９の回転子軸本体４の安定度を良くして回転
させた。この時の回転子９の浮上量は０．４】であった
、第１図に示すように、回転子９と回転駆動用ソレノイ
ド６．７．８の３個で超伝導磁気軸受はモーターＡを構
成した。ソレノイド６．７．８にそれぞれ位相か９０°
ずれた正弦波を流して回転磁場を発生させて回転子９を
駆動した。正弦波の周波数を２０〜４６０ｋＨｚの範囲
で変化させた場合、回転数５００〜１１うＱＱｒｐｍで
回転した。
て、回転子９の回転子軸本体４の安定度を良くして回転
させた。この時の回転子９の浮上量は０．４】であった
、第１図に示すように、回転子９と回転駆動用ソレノイ
ド６．７．８の３個で超伝導磁気軸受はモーターＡを構
成した。ソレノイド６．７．８にそれぞれ位相か９０°
ずれた正弦波を流して回転磁場を発生させて回転子９を
駆動した。正弦波の周波数を２０〜４６０ｋＨｚの範囲
で変化させた場合、回転数５００〜１１うＱＱｒｐｍで
回転した。
（適用例２）
適用例１と同一構成の超伝導磁気軸受はモーターＡを真
空チェンバー内で回転させた。真空チェンバー内の真空
度は５ｍｔ ｏ ｒ ｒで、バルク高温超伝導体２の冷
却は高温超伝導体２の下に設けた液体窒素容器１に収容
した液体窒素ＬＮからの熱伝動によって行なった。高温
超伝導体２上部表面の温度は８４にで、回転子９を高温
超伝導体２に押しつけた後の回転子９の浮上量は０．３
国であった。最高回転数は２８５０Ｏｒｐｍであった。
空チェンバー内で回転させた。真空チェンバー内の真空
度は５ｍｔ ｏ ｒ ｒで、バルク高温超伝導体２の冷
却は高温超伝導体２の下に設けた液体窒素容器１に収容
した液体窒素ＬＮからの熱伝動によって行なった。高温
超伝導体２上部表面の温度は８４にで、回転子９を高温
超伝導体２に押しつけた後の回転子９の浮上量は０．３
国であった。最高回転数は２８５０Ｏｒｐｍであった。
二発明の効果−
以上説明したように、本発明によれば、高温超伝導体と
軸方向にＮＳｉを有するドーナツ状の永久磁石によって
構成される磁気軸受けを用い、回転駆動用の永久磁石を
超伝導体がら離して取付Ｃすることによって、高性能の
小型磁気軸受はモーターを容易に構成することができる
。このモーターでは磁気軸受けに間する微調整とが複雑
な制御は一切必要ない、しかも、真空中においても空気
中以上の性能を発揮するモーターを構成することができ
るという利点かある。このような小型の高速回転タイプ
のモーターはジャイロなどの利用において装置の小型化
に貢獄する等優れた効果を奏す
軸方向にＮＳｉを有するドーナツ状の永久磁石によって
構成される磁気軸受けを用い、回転駆動用の永久磁石を
超伝導体がら離して取付Ｃすることによって、高性能の
小型磁気軸受はモーターを容易に構成することができる
。このモーターでは磁気軸受けに間する微調整とが複雑
な制御は一切必要ない、しかも、真空中においても空気
中以上の性能を発揮するモーターを構成することができ
るという利点かある。このような小型の高速回転タイプ
のモーターはジャイロなどの利用において装置の小型化
に貢獄する等優れた効果を奏す
第１図は本発明の実施例を示す概略斜面図である。
Ａ・・・超伝導磁気軸受はモーター
ＬＮ・・・液体窒素 １・・・液体窒素容器２・
・・高温超伝導体 ３・・・浮上軸受は用永久磁石 ４・・・回転子軸本体 ５・・・回転駆動用永久磁石 ６．７．８・・・回転駆動用ソレノイド９・・・回転子 第１図
・・高温超伝導体 ３・・・浮上軸受は用永久磁石 ４・・・回転子軸本体 ５・・・回転駆動用永久磁石 ６．７．８・・・回転駆動用ソレノイド９・・・回転子 第１図
Claims (1)
- １、冷却された高温超伝導体と、該高温超伝導体に設定
されかつ軸方向にＮＳ極を有するドーナツ状浮上軸受け
用永久磁石と、該浮上軸受け用永久磁石にその一端を嵌
合した回転子軸本体と、該回転子軸本体の他端に取付け
た回転駆動用永久磁石とから成る回転子と、前記回転駆
動用永久磁石の周辺部に配して回転磁場を発生させる少
なくとも３個の回転駆動用ソレノイドとから構成される
ことを特徴とする超伝導磁気軸受けモーター
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196091A JPH0487539A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 超伝導磁気軸受けモーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196091A JPH0487539A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 超伝導磁気軸受けモーター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0487539A true JPH0487539A (ja) | 1992-03-19 |
Family
ID=16352065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2196091A Pending JPH0487539A (ja) | 1990-07-26 | 1990-07-26 | 超伝導磁気軸受けモーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0487539A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04191520A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-07-09 | Shikoku Sogo Kenkyusho:Kk | 超電導軸受装置 |
-
1990
- 1990-07-26 JP JP2196091A patent/JPH0487539A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04191520A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-07-09 | Shikoku Sogo Kenkyusho:Kk | 超電導軸受装置 |
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