JPH05172145A - 超電導磁気軸受装置 - Google Patents
超電導磁気軸受装置Info
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- JPH05172145A JPH05172145A JP34530391A JP34530391A JPH05172145A JP H05172145 A JPH05172145 A JP H05172145A JP 34530391 A JP34530391 A JP 34530391A JP 34530391 A JP34530391 A JP 34530391A JP H05172145 A JPH05172145 A JP H05172145A
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims 1
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 2
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- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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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
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は１個の永久磁石で回転軸のラジア
ル方向およびスラスト方向を支持できるような超電導磁
気軸受装置を提供することを主要な特徴とする。 【構成】 ハウジング１１内の上下に、その内周面がテ
ーパ状となるように形成された超電導材１２，１３を配
置し、回転軸１４には超電導材１２，１３のテーパ面と
対向するように、その外周面がテーパ状に形成された永
久磁石１５，１６を配置し、回転軸１４の下端面に対向
して下部芯出し治具７１を設ける。
ル方向およびスラスト方向を支持できるような超電導磁
気軸受装置を提供することを主要な特徴とする。 【構成】 ハウジング１１内の上下に、その内周面がテ
ーパ状となるように形成された超電導材１２，１３を配
置し、回転軸１４には超電導材１２，１３のテーパ面と
対向するように、その外周面がテーパ状に形成された永
久磁石１５，１６を配置し、回転軸１４の下端面に対向
して下部芯出し治具７１を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は超電導磁気軸受装置に
関し、特に、超電導材と永久磁石とを対向させて回転軸
を軸支するような超電導磁気軸受装置に関する。
関し、特に、超電導材と永久磁石とを対向させて回転軸
を軸支するような超電導磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近では、超電導材と永久磁石とを対向
させて磁気浮上させる磁気浮上機構を用いた超電導磁気
軸受装置が開発されつつある。超電導材はマイスナー効
果とピン止め効果を有している。マイスナー効果は超電
導材が示す完全反磁性のことを称し、超電導材は外部磁
界の侵入を妨げる性質があるため、Ｎ，Ｓ極を問わず磁
界が反発する。ピン止め効果は超電導材内に侵入してき
た磁束を動かないように固定する力をいう。
させて磁気浮上させる磁気浮上機構を用いた超電導磁気
軸受装置が開発されつつある。超電導材はマイスナー効
果とピン止め効果を有している。マイスナー効果は超電
導材が示す完全反磁性のことを称し、超電導材は外部磁
界の侵入を妨げる性質があるため、Ｎ，Ｓ極を問わず磁
界が反発する。ピン止め効果は超電導材内に侵入してき
た磁束を動かないように固定する力をいう。
【０００３】図４はマイスナー効果およびピン止め効果
により構成される従来の超電導磁気軸受装置の断面図で
ある。図４を参照して、ハウジング１には上部超電導材
２と下部超電導材３とが配置され、回転軸４の外周部に
はラジアル方向を支承するために、軸方向に直交するよ
うに上部超電導材２に対向して上部ラジアル永久磁石５
と、下部超電導材３に対向するように下部ラジアル永久
磁石６とが設けられる。さらに、回転軸１のフランジ面
には回転軸１のスラスト方向を支承するために、上部超
電導材２に対して軸方向に対向するように上部スラスト
永久磁石７が設けられ、下部超電導材３に対して軸方向
に対向するように下部スラスト永久磁石８が設けられ
る。さらに、回転軸１の上部には、上部芯出し機構９が
設けられ、下部には下部芯出し機構１０が設けられてい
る。
により構成される従来の超電導磁気軸受装置の断面図で
ある。図４を参照して、ハウジング１には上部超電導材
２と下部超電導材３とが配置され、回転軸４の外周部に
はラジアル方向を支承するために、軸方向に直交するよ
うに上部超電導材２に対向して上部ラジアル永久磁石５
と、下部超電導材３に対向するように下部ラジアル永久
磁石６とが設けられる。さらに、回転軸１のフランジ面
には回転軸１のスラスト方向を支承するために、上部超
電導材２に対して軸方向に対向するように上部スラスト
永久磁石７が設けられ、下部超電導材３に対して軸方向
に対向するように下部スラスト永久磁石８が設けられ
る。さらに、回転軸１の上部には、上部芯出し機構９が
設けられ、下部には下部芯出し機構１０が設けられてい
る。
【０００４】上述の上部超電導材２と下部超電導材３の
ピン止め効果を利用するために、上部超電導材２と下部
超電導材３とを冷却する前に回転軸１を予めその回転中
心に保持しながら、下部芯出し機構１０を上部に移動さ
せ、回転軸１に設けられている上部スラスト永久磁石７
を上部超電導材２に接近させた状態で、この上部超電導
材２を臨界温度以下にし、上部スラスト永久磁石７から
の磁束をピン止めする。その後、下部芯出し機構１０を
再び下方に移動させ、下部超電導材３を臨界温度以下に
冷却することにより、回転軸４は上部超電導材２と下部
超電導材３のマイスナー効果およびピン止め効果により
非接触支持される。
ピン止め効果を利用するために、上部超電導材２と下部
超電導材３とを冷却する前に回転軸１を予めその回転中
心に保持しながら、下部芯出し機構１０を上部に移動さ
せ、回転軸１に設けられている上部スラスト永久磁石７
を上部超電導材２に接近させた状態で、この上部超電導
材２を臨界温度以下にし、上部スラスト永久磁石７から
の磁束をピン止めする。その後、下部芯出し機構１０を
再び下方に移動させ、下部超電導材３を臨界温度以下に
冷却することにより、回転軸４は上部超電導材２と下部
超電導材３のマイスナー効果およびピン止め効果により
非接触支持される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示し
た従来の超電導磁気軸受装置では、ピン止め効果を期待
できるのは、上部スラスト永久磁石７と下部スラスト永
久磁石８からの磁束だけであり、上部ラジアル永久磁石
５と下部ラジアル永久磁石６からの磁束に対しては、積
極的なピン止めができず、上部超電導材２と下部超電導
材３のピン止め効果を有効に活用できないという欠点が
あった。
た従来の超電導磁気軸受装置では、ピン止め効果を期待
できるのは、上部スラスト永久磁石７と下部スラスト永
久磁石８からの磁束だけであり、上部ラジアル永久磁石
５と下部ラジアル永久磁石６からの磁束に対しては、積
極的なピン止めができず、上部超電導材２と下部超電導
材３のピン止め効果を有効に活用できないという欠点が
あった。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、１
個の永久磁石によって回転軸のラジアル方向およびスラ
スト方向を支持できるような超電導磁気軸受装置を提供
することである。
個の永久磁石によって回転軸のラジアル方向およびスラ
スト方向を支持できるような超電導磁気軸受装置を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
超電導材と永久磁石とを対向させて回転軸を軸支する超
電導磁気軸受装置であって、超電導材および永久磁石の
それぞれの対向面を同一テーパ角またはほぼ同一テーパ
角に近い角度を有する円錐形状に構成される。
超電導材と永久磁石とを対向させて回転軸を軸支する超
電導磁気軸受装置であって、超電導材および永久磁石の
それぞれの対向面を同一テーパ角またはほぼ同一テーパ
角に近い角度を有する円錐形状に構成される。
【０００８】請求項２に係る発明は、さらに超電導材を
臨界温度以下に冷却する前に回転体を回転軸の軸方向に
移動させるための芯出し機構を設けて構成される。
臨界温度以下に冷却する前に回転体を回転軸の軸方向に
移動させるための芯出し機構を設けて構成される。
【０００９】請求項３に係る発明は、さらに回転軸方向
に２分割され、それぞれに超電導材または永久磁石が取
付けられ、回転軸方向に移動できるようにしたハウジン
グ部材を含んで構成される。
に２分割され、それぞれに超電導材または永久磁石が取
付けられ、回転軸方向に移動できるようにしたハウジン
グ部材を含んで構成される。
【００１０】請求項４に係る発明は、超電導材と永久磁
石とを対向させて回転軸を軸支する超電導磁気軸受装置
であって、超電導材および永久磁石の対向面のいずれか
一方が円錐形状に形成され、その他方が板材で角錐形状
に形成される。
石とを対向させて回転軸を軸支する超電導磁気軸受装置
であって、超電導材および永久磁石の対向面のいずれか
一方が円錐形状に形成され、その他方が板材で角錐形状
に形成される。
【００１１】
【作用】この発明に係る超電導磁気軸受装置は、超電導
材および永久磁石のそれぞれの対向面が同一テーパ角ま
たはほぼ同一テーパ角に近い角度を有する円錐形状に形
成するかあるいはいずれか一方を円錐形状に形成し、他
方を角錐形状に形成することによって、１個の永久磁石
によって回転軸のラジアル方向およびスラスト方向を支
持できる。
材および永久磁石のそれぞれの対向面が同一テーパ角ま
たはほぼ同一テーパ角に近い角度を有する円錐形状に形
成するかあるいはいずれか一方を円錐形状に形成し、他
方を角錐形状に形成することによって、１個の永久磁石
によって回転軸のラジアル方向およびスラスト方向を支
持できる。
【００１２】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の断面図である。
図１を参照して、ハウジング１１内の上下には、その内
周面がテーパ状となるように形成された超電導材１２，
１３が配置される。回転軸１４には超電導材１２，１３
のテーパ面と対向するように、その外周面がテーパ状に
形成された永久磁石１５，１６が配置される。ハウジン
グ１１の下部には、回転軸１４の下端面に対向して下部
芯出し治具１７が設けられている。
図１を参照して、ハウジング１１内の上下には、その内
周面がテーパ状となるように形成された超電導材１２，
１３が配置される。回転軸１４には超電導材１２，１３
のテーパ面と対向するように、その外周面がテーパ状に
形成された永久磁石１５，１６が配置される。ハウジン
グ１１の下部には、回転軸１４の下端面に対向して下部
芯出し治具１７が設けられている。
【００１３】図１に示した超電導磁気軸受装置におい
て、回転前の下部芯出し治具１７によって回転軸１４を
上部に押し上げることにより、同一のテーパ形状を有す
る超電導材１２と永久磁石１５とがその回転体の持つ回
転軸１４を中心に保持されかつ接触する。この状態で超
電導材１２を臨界温度以下に冷却することにより、超電
導材１２に永久磁石１５からの磁束をピン止めする。そ
の後、下部芯出し治具１７を再び下方に移動させ、その
後超電導材１３を臨界温度以下まで冷却することによ
り、回転軸１４は完全に超電導材１３のマイスナー効果
およびピン止め効果により非接触にて支持される。この
ように、超電導材１２，１３と、それぞれに対向する永
久磁石１５，１６を同一テーパ角を有する円錐形状とす
ることにより、使用する超電導材１２全体に永久磁石１
５からの磁束をピン止めすることができ、超電導材１
２，１３の持つピン止め効果を一層引出すことができる
とともに、回転軸１４をその回転軸に予め固定するため
の構造も簡単化できる。
て、回転前の下部芯出し治具１７によって回転軸１４を
上部に押し上げることにより、同一のテーパ形状を有す
る超電導材１２と永久磁石１５とがその回転体の持つ回
転軸１４を中心に保持されかつ接触する。この状態で超
電導材１２を臨界温度以下に冷却することにより、超電
導材１２に永久磁石１５からの磁束をピン止めする。そ
の後、下部芯出し治具１７を再び下方に移動させ、その
後超電導材１３を臨界温度以下まで冷却することによ
り、回転軸１４は完全に超電導材１３のマイスナー効果
およびピン止め効果により非接触にて支持される。この
ように、超電導材１２，１３と、それぞれに対向する永
久磁石１５，１６を同一テーパ角を有する円錐形状とす
ることにより、使用する超電導材１２全体に永久磁石１
５からの磁束をピン止めすることができ、超電導材１
２，１３の持つピン止め効果を一層引出すことができる
とともに、回転軸１４をその回転軸に予め固定するため
の構造も簡単化できる。
【００１４】図２はこの発明の他の実施例の断面図であ
る。図２を参照して、ハウジングは上下に分割され、上
部ハウジング２１と下部ハウジング２２とを含み、これ
らの上部ハウジング２１と下部ハウジング２２は芯出し
用ガイド２３によって連結されている。そして、下部ハ
ウジング２２は上部ハウジング２１と同軸を保ちながら
上下に移動でき、任意の位置でねじ２４によって芯出し
用ガイド２３に固定できる。上部ハウジング２１には、
その内周面がテーパ状となるように形成された超電導材
２５が固定され、下部ハウジング２２には、その内周面
がテーパ状となるように形成された超電導材２６が固定
される。回転軸２７の上部には超電導材２５に対向する
ように永久磁石２８が設けられ、永久磁石２８の外周面
は超電導材２５と同一のテーパ形状を有するように形成
される。回転軸２７の下部には永久磁石２９が設けら
れ、この永久磁石２９の外周面は超電導材２６と同一の
テーパ形状を有するように形成される。
る。図２を参照して、ハウジングは上下に分割され、上
部ハウジング２１と下部ハウジング２２とを含み、これ
らの上部ハウジング２１と下部ハウジング２２は芯出し
用ガイド２３によって連結されている。そして、下部ハ
ウジング２２は上部ハウジング２１と同軸を保ちながら
上下に移動でき、任意の位置でねじ２４によって芯出し
用ガイド２３に固定できる。上部ハウジング２１には、
その内周面がテーパ状となるように形成された超電導材
２５が固定され、下部ハウジング２２には、その内周面
がテーパ状となるように形成された超電導材２６が固定
される。回転軸２７の上部には超電導材２５に対向する
ように永久磁石２８が設けられ、永久磁石２８の外周面
は超電導材２５と同一のテーパ形状を有するように形成
される。回転軸２７の下部には永久磁石２９が設けら
れ、この永久磁石２９の外周面は超電導材２６と同一の
テーパ形状を有するように形成される。
【００１５】図２に示すように、下部ハウジング２２を
上部ハウジング２１に対して上下方向に移動させること
ができることにより、超電導材２５と永久磁石２８およ
び超電導材２６と永久磁石２９のそれぞれの隙間を自由
に設定できる。そして、超電導材２５，２６を冷却する
前に、下部ハウジング２２を上部ハウジング２１に対し
て移動させ、上下各対となる超電導材２５，２６と永久
磁石２８，２９を近接もしくは接触させる。その後超電
導材２５，２６を臨界温度以下に冷却することにより、
超電導材２５，２６全体に、それぞれに対向する永久磁
石２８，２９からの磁束をピン止めする。磁束をピン止
めした後、再び上部ハウジング２１と下部ハウジング２
２とを移動させ、超電導材２５と永久磁石２８および超
電導材２６と永久磁石２９のそれぞれを適切な隙間に設
定し、ねじ２４によって下部ハウジング２２を芯出し用
ガイド２３に固定し、図示しないモータによって回転軸
２７を安定して回転させることができる。この図２に示
した実施例では、超電導材２５，２６を一度の操作によ
り磁束のピン止めを実施でき、ピン止め効果により回転
軸２７は安定した回転性能を得ることができる。
上部ハウジング２１に対して上下方向に移動させること
ができることにより、超電導材２５と永久磁石２８およ
び超電導材２６と永久磁石２９のそれぞれの隙間を自由
に設定できる。そして、超電導材２５，２６を冷却する
前に、下部ハウジング２２を上部ハウジング２１に対し
て移動させ、上下各対となる超電導材２５，２６と永久
磁石２８，２９を近接もしくは接触させる。その後超電
導材２５，２６を臨界温度以下に冷却することにより、
超電導材２５，２６全体に、それぞれに対向する永久磁
石２８，２９からの磁束をピン止めする。磁束をピン止
めした後、再び上部ハウジング２１と下部ハウジング２
２とを移動させ、超電導材２５と永久磁石２８および超
電導材２６と永久磁石２９のそれぞれを適切な隙間に設
定し、ねじ２４によって下部ハウジング２２を芯出し用
ガイド２３に固定し、図示しないモータによって回転軸
２７を安定して回転させることができる。この図２に示
した実施例では、超電導材２５，２６を一度の操作によ
り磁束のピン止めを実施でき、ピン止め効果により回転
軸２７は安定した回転性能を得ることができる。
【００１６】図３はこの発明のさらに他の実施例の要部
を示す図である。前述の図１に示した実施例では、ハウ
ジング１１に設けた超電導材１２，１３の内周面と回転
軸１４に設けた永久磁石１５，１６の外周面を、同一テ
ーパ角を有するように円錐形状としたが、図３に示した
実施例では、板状の超電導材１８を使用し、この超電導
材１８を永久磁石１５のテーパ角に近接させ、角錐を形
取って配置したものである。
を示す図である。前述の図１に示した実施例では、ハウ
ジング１１に設けた超電導材１２，１３の内周面と回転
軸１４に設けた永久磁石１５，１６の外周面を、同一テ
ーパ角を有するように円錐形状としたが、図３に示した
実施例では、板状の超電導材１８を使用し、この超電導
材１８を永久磁石１５のテーパ角に近接させ、角錐を形
取って配置したものである。
【００１７】なお、図１〜図３に示した実施例では、ハ
ウジング側に超電導材を設け、回転軸側に永久磁石を設
けるようにしたが、逆にハウジング側に永久磁石を設
け、回転軸側に超電導材を設けるようにしてもよい。図
３に示した例の場合には、ハウジング１１に設けられる
永久磁石として板状の永久磁石を用いればよい。
ウジング側に超電導材を設け、回転軸側に永久磁石を設
けるようにしたが、逆にハウジング側に永久磁石を設
け、回転軸側に超電導材を設けるようにしてもよい。図
３に示した例の場合には、ハウジング１１に設けられる
永久磁石として板状の永久磁石を用いればよい。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、超電
導材および永久磁石のそれぞれの対向面が同一テーパ角
またはほぼ同一テーパ角に近い角度を有する円錐形状あ
るいは超電導材および永久磁石の対向面のいずれか一方
を円錐形状に形成し、他方を板材で角錐形状に形成する
ようにしたので、１個の永久磁石によって回転軸のラジ
アル方向およびスラスト方向を支持することができる。
導材および永久磁石のそれぞれの対向面が同一テーパ角
またはほぼ同一テーパ角に近い角度を有する円錐形状あ
るいは超電導材および永久磁石の対向面のいずれか一方
を円錐形状に形成し、他方を板材で角錐形状に形成する
ようにしたので、１個の永久磁石によって回転軸のラジ
アル方向およびスラスト方向を支持することができる。
【図１】この発明の一実施例の断面図である。
【図２】この発明の他の実施例の断面図である。
【図３】この発明のさらに他の実施例の要部を示す図で
ある。
ある。
【図４】従来の超電導磁気軸受装置の断面図である。
１１ ハウジング １２，１３，２５，２６ 超電導材 １４，２７ 回転軸 １５，１６，２８，２９ 永久磁石 １７ 下部芯出し機構 ２１ 上部ハウジング ２２ 下部ハウジング ２３ 芯出し用ガイド ２４ ねじ
Claims (4)
- 【請求項１】 超電導材と永久磁石とを対向させて回転
軸を軸支する超電導磁気軸受装置において、 前記超電導体および前記永久磁石のそれぞれの対向面が
同一テーパ角またはほぼ同一テーパ角に近い角度を有す
る円錐形状に形成されることを特徴とする、超電導磁気
軸受装置。 - 【請求項２】 さらに、前記超電導材を臨界温度以下に
冷却する前に回転体を前記回転軸の軸方向に移動させる
ための芯出し機構を含む、請求項１の超電導軸受装置。 - 【請求項３】 さらに、前記回転軸方向に２分割され、
それぞれに超電導材または前記永久磁石が取付けられ、
前記回転軸方向に移動できるようにしたハウジング部材
を含む、請求項１の超電導磁気軸受装置。 - 【請求項４】 超電導材と永久磁石とを対向させて回転
軸を軸支する超電導磁気軸受装置において、 前記超電導材および前記永久磁石の対向面のいずれか一
方が円錐形状に形成され、その他方が板材で角錐形状に
形成されることを特徴とする、超電導磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34530391A JPH05172145A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 超電導磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34530391A JPH05172145A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 超電導磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172145A true JPH05172145A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18375683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34530391A Withdrawn JPH05172145A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 超電導磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05172145A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5747426A (en) * | 1995-06-07 | 1998-05-05 | Commonwealth Research Corporation | High performance magnetic bearing systems using high temperature superconductors |
| CN101825140A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-08 | 江苏大学 | 一种永磁悬浮轴承 |
| WO2018218446A1 (zh) * | 2017-05-27 | 2018-12-06 | 深圳智慧能源技术有限公司 | 永磁式磁悬浮轴承 |
| JP2023549227A (ja) * | 2020-12-01 | 2023-11-22 | イングアン セミコンダクター テクノロジー カンパニー，リミテッド | 磁気浮上式重力補償装置及び該装置を含む移動ステージ |
-
1991
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