JPH1162964A - 第２種超伝導体を用いた磁気軸受け装置 - Google Patents
第２種超伝導体を用いた磁気軸受け装置Info
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- JPH1162964A JPH1162964A JP9232894A JP23289497A JPH1162964A JP H1162964 A JPH1162964 A JP H1162964A JP 9232894 A JP9232894 A JP 9232894A JP 23289497 A JP23289497 A JP 23289497A JP H1162964 A JPH1162964 A JP H1162964A
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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
-
- 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
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- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、第２種超伝導体１と第１永久磁石
３の間に働く第１の磁気反発力と、第１永久磁石３と第
２永久磁石２の間に働く第２の磁気反発力を合わせた浮
上力を得ることが出来る磁気軸受け装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 本発明に係る磁気軸受け装置は、（Ａ）
回転軸６に直交するように取り付けた円板５の下方の冷
却材容器４内に、円周状に配置した複数個の第２種超伝
導体１と、（Ｂ）前記円板５内に、円周状に配置するよ
うに取付けた第１永久磁石３と、（Ｃ）前記第２種超伝
導体１とは別に、前記円板５に、第１永久磁石３と同磁
極が対向するように取り付けたリング状の第２永久磁石
２を配置したことを特徴とする。
３の間に働く第１の磁気反発力と、第１永久磁石３と第
２永久磁石２の間に働く第２の磁気反発力を合わせた浮
上力を得ることが出来る磁気軸受け装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 本発明に係る磁気軸受け装置は、（Ａ）
回転軸６に直交するように取り付けた円板５の下方の冷
却材容器４内に、円周状に配置した複数個の第２種超伝
導体１と、（Ｂ）前記円板５内に、円周状に配置するよ
うに取付けた第１永久磁石３と、（Ｃ）前記第２種超伝
導体１とは別に、前記円板５に、第１永久磁石３と同磁
極が対向するように取り付けたリング状の第２永久磁石
２を配置したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力貯蔵用フライ
ホイールシステムの超伝導磁気軸受け装置に関する。
ホイールシステムの超伝導磁気軸受け装置に関する。
【０００２】
（用語の説明） （１）「第２種超伝導体」とは、高温、高磁場下におい
て、超伝導状態と常伝導状態とが混在する物質をいう。 （２）「ピン止め」とは、変形できる（弾性的）物体の
運動を阻止する機構、すなわち摩擦の原因となる機構の
総称。特に第２種超伝導体および電荷密度波（ＣＤＷ）
状態で注目されている。
て、超伝導状態と常伝導状態とが混在する物質をいう。 （２）「ピン止め」とは、変形できる（弾性的）物体の
運動を阻止する機構、すなわち摩擦の原因となる機構の
総称。特に第２種超伝導体および電荷密度波（ＣＤＷ）
状態で注目されている。
【０００３】第２種超伝導体では、ピン止め中心と磁束
線の相互作用は、関係するエネルギーの種類により、次
のような３つの場合に分けられる。 （ａ）超伝導の凝縮エネルギーが、場所的に変化してい
る場合、（ｂ）ピン止め中心のもつ歪み場の弾性エネル
ギーが、磁束線により変化する場合、（ｃ）磁束線の磁
気的なエネルギーが、ピン止め中心により変化する場
合、 （３）「ピン止め力」とは、ピン止め中心が原因となっ
て、磁束線系に対して働くある種の静止摩擦力をいう。 （４）「軸受け部分」とは、軸受け装置の内、軸受けと
しての性能を発揮する部分、すなわち、図３の軸受け装
置においては、冷却材容器４の部分と円板５の部分をい
う。 （従来の技術）従来の超伝導磁気軸受け装置を図３に示
す。
線の相互作用は、関係するエネルギーの種類により、次
のような３つの場合に分けられる。 （ａ）超伝導の凝縮エネルギーが、場所的に変化してい
る場合、（ｂ）ピン止め中心のもつ歪み場の弾性エネル
ギーが、磁束線により変化する場合、（ｃ）磁束線の磁
気的なエネルギーが、ピン止め中心により変化する場
合、 （３）「ピン止め力」とは、ピン止め中心が原因となっ
て、磁束線系に対して働くある種の静止摩擦力をいう。 （４）「軸受け部分」とは、軸受け装置の内、軸受けと
しての性能を発揮する部分、すなわち、図３の軸受け装
置においては、冷却材容器４の部分と円板５の部分をい
う。 （従来の技術）従来の超伝導磁気軸受け装置を図３に示
す。
【０００４】図３は、第２種超伝導体１の「ピン止め
力」により生じる浮上力を利用して回転軸６を支持する
超伝導磁気軸受け装置の軸方向の断面図であり、１ａ〜
１ｂは第２種超伝導体、２ａ，２ｂは第２永久磁石、４
ａ，４ｂは第２種超伝導体を固定する液体窒素といった
冷却材容器、５は回転軸６に取り付けた円板、７は冷却
材容器４へ冷却材を流す管、８は磁気軸受け装置を組み
込んだハウジングである。
力」により生じる浮上力を利用して回転軸６を支持する
超伝導磁気軸受け装置の軸方向の断面図であり、１ａ〜
１ｂは第２種超伝導体、２ａ，２ｂは第２永久磁石、４
ａ，４ｂは第２種超伝導体を固定する液体窒素といった
冷却材容器、５は回転軸６に取り付けた円板、７は冷却
材容器４へ冷却材を流す管、８は磁気軸受け装置を組み
込んだハウジングである。
【０００５】図３に示す装置は、液体窒素の温度以上の
高温で、第２種超伝導体１の「ピン止め力」による磁気
浮上機構を用いた超伝導磁気軸受け装置であり、回転軸
６は回転軸に取り付けた円板５に取り付けた永久磁石
（２ａ、２ｂ）と、循環器系（７ａ，７ｂ）により、液
体窒素等の冷却材を循環するハウジング内の容器（４
ａ、４ｂ）に格納した第２種超伝導体（１ａ，ｌｂ）と
の間に生じる「ピン止め力」によって生じる磁気力を用
いて浮上する。
高温で、第２種超伝導体１の「ピン止め力」による磁気
浮上機構を用いた超伝導磁気軸受け装置であり、回転軸
６は回転軸に取り付けた円板５に取り付けた永久磁石
（２ａ、２ｂ）と、循環器系（７ａ，７ｂ）により、液
体窒素等の冷却材を循環するハウジング内の容器（４
ａ、４ｂ）に格納した第２種超伝導体（１ａ，ｌｂ）と
の間に生じる「ピン止め力」によって生じる磁気力を用
いて浮上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次のような問題がある。 （１）図４は、第２種超伝導体（１ａ，１ｂ）と第２永
久磁石（２ａ，２ｂ）との間に働く単位面積当たりの磁
気力（以下、第１の磁気反発力という）、及び、第２種
超伝導体（１ａ，１ｂ）の代わりに第２永久磁石（２
ａ，２ｂ）と同磁極が対向する第１永久磁石（３ａ，３
ｂ）を設けた時に働く単位面積当たりの磁気力（以下、
第２の磁気反発力という）を示している。
は、次のような問題がある。 （１）図４は、第２種超伝導体（１ａ，１ｂ）と第２永
久磁石（２ａ，２ｂ）との間に働く単位面積当たりの磁
気力（以下、第１の磁気反発力という）、及び、第２種
超伝導体（１ａ，１ｂ）の代わりに第２永久磁石（２
ａ，２ｂ）と同磁極が対向する第１永久磁石（３ａ，３
ｂ）を設けた時に働く単位面積当たりの磁気力（以下、
第２の磁気反発力という）を示している。
【０００７】図４に示すように、第１の磁気反発力は、
第２の磁気反発力に比べて間隙に対して急峻な立ち上が
りを示す。そのため、第１の磁気反発力は、０より大き
い同じ間隙における第２の磁気反発力に比べて小さい浮
上力しか得られない。本発明は、これらの問題を解決す
ることができる装置を提供することを目的とする。
第２の磁気反発力に比べて間隙に対して急峻な立ち上が
りを示す。そのため、第１の磁気反発力は、０より大き
い同じ間隙における第２の磁気反発力に比べて小さい浮
上力しか得られない。本発明は、これらの問題を解決す
ることができる装置を提供することを目的とする。
【０００８】
（第１の手段）本発明に係る磁気軸受け装置は、（Ａ）
回転軸６に直交するように取り付けた円板５の下方の冷
却材容器４内に、円周状に配置した複数個の第２種超伝
導体１と、（Ｂ）前記円板５内に、円周状に配置するよ
うに取付けた第１永久磁石３と、（Ｃ）前記円板５に第
１永久磁石３と同磁極が対向するように取り付けたリン
グ状の第２永久磁石２を配置したことを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る磁気軸受け装置は、（Ａ）
第２種超伝導体１と、第１永久磁石３と、第２永久磁石
２と、冷却材容器４と、回転軸６に直交するように取り
付けた円板５と、ハウジング８とからなり、（Ｂ）前記
第２種超伝導体１は、管７により冷却材を循環するハウ
ジング８内の容器４に格納され、（Ｃ）前記第２永久磁
石２は、円板５に取り付けられ、（Ｄ）第１永久磁石３
は、第２永久磁石２と同磁極になるようにハウジング８
内の容器４に取り付けられ，（Ｅ）前記回転軸６は、円
板５に取り付けたリング状の第２永久磁石２と、ハウジ
ング８内の容器４に格納した第２種超伝導体（１ａ，１
ｂ）との間に生じる「ピン止め力」すなわち第１の磁気
反発力と、第２永久磁石（２ａ，２ｂ）と同磁極になる
ように軸受け部分に取り付けた第１永久磁石（３ａ，３
ｂ）との間に働く第２の磁気反発力により、浮上するこ
とを特徴とする。 （第３の手段）本発明に係る磁気軸受け装置は、第２の
手段において、第２永久磁石２の磁場分布を基に、軸受
け部分に取り付けた第１永久磁石３の設置位置を第２永
久磁石２の位置からずらして、径方向の反発力が零にな
るように調整し、径方向の剛性を高めることが出来る調
整機構を設けたことを特徴とする。 （第４の手段）本発明に係る磁気軸受け装置は、第２の
手段において、回転軸６の重量と磁気反発力が釣り合う
べき円板５と軸受け部分との間隙の位置において、第２
永久磁石２と第１永久磁石３の間に働く第２の磁気反発
力よりも、第２永久磁石２と第２種超伝導体１との間に
働く第１の磁気反発力の方が大きくなるように、軸受け
部分に取り付けた第１永久磁石３の上面が、第２種超伝
導体１の上面より下方になるように配置したことを特徴
とする。
回転軸６に直交するように取り付けた円板５の下方の冷
却材容器４内に、円周状に配置した複数個の第２種超伝
導体１と、（Ｂ）前記円板５内に、円周状に配置するよ
うに取付けた第１永久磁石３と、（Ｃ）前記円板５に第
１永久磁石３と同磁極が対向するように取り付けたリン
グ状の第２永久磁石２を配置したことを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係る磁気軸受け装置は、（Ａ）
第２種超伝導体１と、第１永久磁石３と、第２永久磁石
２と、冷却材容器４と、回転軸６に直交するように取り
付けた円板５と、ハウジング８とからなり、（Ｂ）前記
第２種超伝導体１は、管７により冷却材を循環するハウ
ジング８内の容器４に格納され、（Ｃ）前記第２永久磁
石２は、円板５に取り付けられ、（Ｄ）第１永久磁石３
は、第２永久磁石２と同磁極になるようにハウジング８
内の容器４に取り付けられ，（Ｅ）前記回転軸６は、円
板５に取り付けたリング状の第２永久磁石２と、ハウジ
ング８内の容器４に格納した第２種超伝導体（１ａ，１
ｂ）との間に生じる「ピン止め力」すなわち第１の磁気
反発力と、第２永久磁石（２ａ，２ｂ）と同磁極になる
ように軸受け部分に取り付けた第１永久磁石（３ａ，３
ｂ）との間に働く第２の磁気反発力により、浮上するこ
とを特徴とする。 （第３の手段）本発明に係る磁気軸受け装置は、第２の
手段において、第２永久磁石２の磁場分布を基に、軸受
け部分に取り付けた第１永久磁石３の設置位置を第２永
久磁石２の位置からずらして、径方向の反発力が零にな
るように調整し、径方向の剛性を高めることが出来る調
整機構を設けたことを特徴とする。 （第４の手段）本発明に係る磁気軸受け装置は、第２の
手段において、回転軸６の重量と磁気反発力が釣り合う
べき円板５と軸受け部分との間隙の位置において、第２
永久磁石２と第１永久磁石３の間に働く第２の磁気反発
力よりも、第２永久磁石２と第２種超伝導体１との間に
働く第１の磁気反発力の方が大きくなるように、軸受け
部分に取り付けた第１永久磁石３の上面が、第２種超伝
導体１の上面より下方になるように配置したことを特徴
とする。
【０００９】したがって、次のように作用する。第２種
超伝導体１と第１永久磁石３との間に働く第１の磁気反
発力と、第２永久磁石２と第１永久磁石３との間に働く
第２の磁気反発力を合わせた磁気反発力を得ることがで
きる。
超伝導体１と第１永久磁石３との間に働く第１の磁気反
発力と、第２永久磁石２と第１永久磁石３との間に働く
第２の磁気反発力を合わせた磁気反発力を得ることがで
きる。
【００１０】ただし、永久磁石同士間の磁気反発力が大
きくなると、径方向に対して不安定となるので、第１永
久磁石３に取り付けた調整機構により、第２永久磁石２
との間に働く磁気反発力のバランスをとり、第２種超伝
導体１と第２永久磁石２の間に働く径方向の保持力によ
り径方向の安定性を高める。
きくなると、径方向に対して不安定となるので、第１永
久磁石３に取り付けた調整機構により、第２永久磁石２
との間に働く磁気反発力のバランスをとり、第２種超伝
導体１と第２永久磁石２の間に働く径方向の保持力によ
り径方向の安定性を高める。
【００１１】また、第２永久磁石２と第１永久磁石３と
の間隙を、第２種超伝導体１と第２永久磁石２との間隙
よりも大きくすることによって、第２種超伝導体１と第
２永久磁石３との間に働く第１の磁気反発力の方が第１
永久磁石３と第２永久磁石２間に働く第２の磁気反発力
よりも大きくできる。
の間隙を、第２種超伝導体１と第２永久磁石２との間隙
よりも大きくすることによって、第２種超伝導体１と第
２永久磁石３との間に働く第１の磁気反発力の方が第１
永久磁石３と第２永久磁石２間に働く第２の磁気反発力
よりも大きくできる。
【００１２】
（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図
１、図２、および図５に示す。図１は、第１の実施の形
態にに係る超伝導磁気軸受け装置の軸方向の断面図であ
り、１ａ，１ｂは第２種超伝導体、２ａ，２ｂは第２永
久磁石、３ａ〜３ｄは第２種超伝導体の下方に設置した
第１永久磁石、４ａ〜４ｄは第２種超伝導体を固定する
液体窒素といった冷却材容器、５は回転軸６に取り付け
た円板、７は冷却材容器４へ冷却材を流す管、８は磁気
軸受け装置を組み込んだハウジングを示している。
１、図２、および図５に示す。図１は、第１の実施の形
態にに係る超伝導磁気軸受け装置の軸方向の断面図であ
り、１ａ，１ｂは第２種超伝導体、２ａ，２ｂは第２永
久磁石、３ａ〜３ｄは第２種超伝導体の下方に設置した
第１永久磁石、４ａ〜４ｄは第２種超伝導体を固定する
液体窒素といった冷却材容器、５は回転軸６に取り付け
た円板、７は冷却材容器４へ冷却材を流す管、８は磁気
軸受け装置を組み込んだハウジングを示している。
【００１３】図２は、第１の実施の形態にに係る超伝導
磁気軸受け装置の上面図であり、ｌａ〜１ｉは軸受け部
分に円周状に配置した第２種超伝導体、２ａ，２ｂは円
板に取り付けたリング状の第２永久磁石、３ａ〜３ｓは
軸受け部分に円周状に取り付けた第１永久磁石を示して
いる。
磁気軸受け装置の上面図であり、ｌａ〜１ｉは軸受け部
分に円周状に配置した第２種超伝導体、２ａ，２ｂは円
板に取り付けたリング状の第２永久磁石、３ａ〜３ｓは
軸受け部分に円周状に取り付けた第１永久磁石を示して
いる。
【００１４】図２に示すように、第２種超伝導体（１ａ
〜１ｉ）は、リング状の第２永久磁石（２ａ及び２ｂ）
の径の中間の円周上に等間隔に配置されている。また、
第１永久磁石（３ａ〜３ｓ）は、第２種超伝導体（１ａ
〜１ｉ）と第２永久磁石（２ａ，２ｂ）とが重なる面積
と同じ面積が重なるように配置している。
〜１ｉ）は、リング状の第２永久磁石（２ａ及び２ｂ）
の径の中間の円周上に等間隔に配置されている。また、
第１永久磁石（３ａ〜３ｓ）は、第２種超伝導体（１ａ
〜１ｉ）と第２永久磁石（２ａ，２ｂ）とが重なる面積
と同じ面積が重なるように配置している。
【００１５】図１〜図２に示すように、 （ａ）回転軸６は、円板５に取り付けられ、 （ｂ）第２永久磁石（２ａ、２ｂ）も、円板５に取り付
けられている。 （ｃ）第２種超伝導体（１ａ〜１ｉ）は、循環器系（７
ａ，７ｂ）によって液体窒素といった冷却材を循環する
ハウジング８内の容器（４ａ，４ｂ）に格納されてい
る。 （ｄ）第１永久磁石（３ａ〜３ｐ）は、第２永久磁石
（２ａ，２ｂ）と同磁極になるように軸受け部分に取り
付けられている。 （ｅ）回転軸６は、円板５に取り付けた第２永久磁石
（２ａ、２ｂ）と、ハウジング８内の容器（４ａ，４
ｂ）に格納した第２種超伝導体（１ａ，１ｂ）との間に
生じる「ピン止め力」すなわち第１の磁気反発力と、第
２永久磁石（２ａ，２ｂ）と同磁極になるように軸受け
部分に取り付けた第１永久磁石（３ａ，３ｂ）との間に
働く第２の磁気反発力により、浮上している。
けられている。 （ｃ）第２種超伝導体（１ａ〜１ｉ）は、循環器系（７
ａ，７ｂ）によって液体窒素といった冷却材を循環する
ハウジング８内の容器（４ａ，４ｂ）に格納されてい
る。 （ｄ）第１永久磁石（３ａ〜３ｐ）は、第２永久磁石
（２ａ，２ｂ）と同磁極になるように軸受け部分に取り
付けられている。 （ｅ）回転軸６は、円板５に取り付けた第２永久磁石
（２ａ、２ｂ）と、ハウジング８内の容器（４ａ，４
ｂ）に格納した第２種超伝導体（１ａ，１ｂ）との間に
生じる「ピン止め力」すなわち第１の磁気反発力と、第
２永久磁石（２ａ，２ｂ）と同磁極になるように軸受け
部分に取り付けた第１永久磁石（３ａ，３ｂ）との間に
働く第２の磁気反発力により、浮上している。
【００１６】図５は、第１の実施の形態において、異な
る間隙を設定することにより、動剛性を下げることがで
きることを示した図である。「動剛性」とは、軸受けの
静的なバネ定数（ゆっくりと押した時に発生する単位長
さ当たりの反発力）ではなく、動的に変化が与えられた
時に発生する単位長さ当たりの反発力をいう。
る間隙を設定することにより、動剛性を下げることがで
きることを示した図である。「動剛性」とは、軸受けの
静的なバネ定数（ゆっくりと押した時に発生する単位長
さ当たりの反発力）ではなく、動的に変化が与えられた
時に発生する単位長さ当たりの反発力をいう。
【００１７】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）第１の実施の形態において、軸受け部分に第２種
超伝導体１の他に、円周状に第１永久磁石３を配置し、
第１永久磁石３と同磁極が対向するよう回転軸に取り付
けたリング状の第２永久磁石２を配置することにより、
第２種超伝導体（１ａ〜１ｄ）と第２永久磁石（２ａ，
２ｂ）の間に働く第１の磁気反発力と、第２永久磁石
（２ａ，２ｂ）と第１永久磁石（３ａ〜３ｄ）の間に働
く第２の磁気反発力を合わせた浮上力を得ることが出来
る。 （２）更に、第１永久磁石の（３ａ、３ｄ）の中心を第
２永久磁石２ａより径方向の外側に、また第１永久磁石
の（３ｂ，３ｃ）の中心を第２永久磁石２ｂより径方向
のに内側に設置することにより、回転軸が径方向にずれ
た場合にも、径方向の剛性を高くすることが出来る。 （３）この時、第２種超伝導体１と第２永久磁石間２で
軸方向に働く単位面積当たりの第１の磁気反発力と、第
１永久磁石３と第２永久磁石２間で軸方向に働く単位面
積当たりの第２の磁気反発力を第４図に示す。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）第１の実施の形態において、軸受け部分に第２種
超伝導体１の他に、円周状に第１永久磁石３を配置し、
第１永久磁石３と同磁極が対向するよう回転軸に取り付
けたリング状の第２永久磁石２を配置することにより、
第２種超伝導体（１ａ〜１ｄ）と第２永久磁石（２ａ，
２ｂ）の間に働く第１の磁気反発力と、第２永久磁石
（２ａ，２ｂ）と第１永久磁石（３ａ〜３ｄ）の間に働
く第２の磁気反発力を合わせた浮上力を得ることが出来
る。 （２）更に、第１永久磁石の（３ａ、３ｄ）の中心を第
２永久磁石２ａより径方向の外側に、また第１永久磁石
の（３ｂ，３ｃ）の中心を第２永久磁石２ｂより径方向
のに内側に設置することにより、回転軸が径方向にずれ
た場合にも、径方向の剛性を高くすることが出来る。 （３）この時、第２種超伝導体１と第２永久磁石間２で
軸方向に働く単位面積当たりの第１の磁気反発力と、第
１永久磁石３と第２永久磁石２間で軸方向に働く単位面
積当たりの第２の磁気反発力を第４図に示す。
【００１８】第４図に示すように、第１の磁気反発力
（第２種超伝導体１と第２永久磁石２との間に働く磁気
反発力）と、第２の磁気反発力（第１永久磁石３と第２
永久磁石２の間に働く磁気反発力）の大きさは、間隙の
大きさに反比例するように増大するが、同じ間隙では第
２の磁気反発力（第１永久磁石間３と第２永久磁石２間
に働く磁気反発力））の方が大きくなるために不安定と
なる。
（第２種超伝導体１と第２永久磁石２との間に働く磁気
反発力）と、第２の磁気反発力（第１永久磁石３と第２
永久磁石２の間に働く磁気反発力）の大きさは、間隙の
大きさに反比例するように増大するが、同じ間隙では第
２の磁気反発力（第１永久磁石間３と第２永久磁石２間
に働く磁気反発力））の方が大きくなるために不安定と
なる。
【００１９】そこで、第１永久磁石３により生じる磁場
と第２永久磁石２により生じる径方向の反発力が釣り合
うように、調整機構で第２永久磁石２を設置することに
より、第１永久磁石３と第２種超伝導体１の間に働く径
方向の保持力により、安定な磁気浮上が可能な磁気軸受
け装置にすることが出来る。 （４）更に、第１永久磁石３と第２永久磁石２との間隙
を第２永久磁石２と、第２種超伝導体１との間隙より若
干多く設けることにより、回転軸の重量と釣り合う浮上
力が得られる間隙の位置で、第１の磁気反発力（第２永
久磁石２と第２種超伝導体１との間に働く磁気反発力）
の方が、第２の磁気反発力（第１永久磁石３と第２永久
磁石２の間に働く磁気反発力）より大きくなるため、安
定な磁気軸受け装置にすることが出来る。 （５）また、磁気軸受けの場合、回転系の振動が交流磁
場を発生し、磁束フローにより磁気反発力が減衰するの
で、動剛性が大きいとエネルギー損失が大きくなるが、
図４においてあらかじめ第１永久磁石３と第２永久磁石
２間に、間隙のオフセットを設定しておくことにより、
図５に示すように剛性を小さくでき、エネルギー損失を
抑えることができる。
と第２永久磁石２により生じる径方向の反発力が釣り合
うように、調整機構で第２永久磁石２を設置することに
より、第１永久磁石３と第２種超伝導体１の間に働く径
方向の保持力により、安定な磁気浮上が可能な磁気軸受
け装置にすることが出来る。 （４）更に、第１永久磁石３と第２永久磁石２との間隙
を第２永久磁石２と、第２種超伝導体１との間隙より若
干多く設けることにより、回転軸の重量と釣り合う浮上
力が得られる間隙の位置で、第１の磁気反発力（第２永
久磁石２と第２種超伝導体１との間に働く磁気反発力）
の方が、第２の磁気反発力（第１永久磁石３と第２永久
磁石２の間に働く磁気反発力）より大きくなるため、安
定な磁気軸受け装置にすることが出来る。 （５）また、磁気軸受けの場合、回転系の振動が交流磁
場を発生し、磁束フローにより磁気反発力が減衰するの
で、動剛性が大きいとエネルギー損失が大きくなるが、
図４においてあらかじめ第１永久磁石３と第２永久磁石
２間に、間隙のオフセットを設定しておくことにより、
図５に示すように剛性を小さくでき、エネルギー損失を
抑えることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超伝導磁気軸
受け装置の軸方向断面図。
受け装置の軸方向断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る超伝導磁気軸
受け装置の上面図。
受け装置の上面図。
【図３】従来の超伝導磁気軸受け装置の軸方向断面図。
【図４】永久磁石間に働く磁気反発力と、永久磁石と第
２種超伝導体の間に働く磁気反発力の違いを示した図。
２種超伝導体の間に働く磁気反発力の違いを示した図。
【図５】第１の実施の形態において、異なる間隙を設定
することにより、動剛性を下げることができることを示
した図。
することにより、動剛性を下げることができることを示
した図。
１ …第２種超伝導体 ２ …第２永久磁石 ３ …第１永久磁石 ４ …冷却材容器 ５ …円板 ６ …回転軸 ７ …管 ８ …ハウジング
フロントページの続き (72)発明者 南 正晴 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 川浪 精一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 河島 裕 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】（Ａ）回転軸（６）に直交するように取り
付けた円板（５）の下方の冷却材容器（４）内に、円周
状に配置した複数個の第２種超伝導体（１）と、（Ｂ）
前記円板（５）内に、円周状に配置するように取付けた
第１永久磁石（３）と、（Ｃ）前記円板（５）に第１永
久磁石（３）と同磁極が対向するように取り付けたリン
グ状の第２永久磁石（２）を配置したことを特徴とする
磁気軸受け装置。 - 【請求項２】（Ａ）第２種超伝導体（１）と、第１永久
磁石（３）と、第２永久磁石（２）と、冷却材容器
（４）と、回転軸（６）に直交するように取り付けた円
板（５）と、ハウジング（８）とからなり、（Ｂ）前記
第２種超伝導体（１）は、管（７）により冷却材を循環
するハウジング（８）内の容器（４）に格納され、
（Ｃ）前記第２永久磁石（２）は、円板（５）に取り付
けられ、（Ｄ）第１永久磁石（３）は、第２永久磁石
（２）と同磁極になるようにハウジング（８）内の容器
（４）に取り付けられ，（Ｅ）前記回転軸（６）は、円
板（５）に取り付けた第２永久磁石（２）と、ハウジン
グ（８）内の容器（４）に格納した第２種超伝導体（１
ａ，１ｂ）との間に生じる「ピン止め力」すなわち第１
の磁気反発力と、第２永久磁石（２ａ，２ｂ）と同磁極
になるように軸受け部分に取り付けた第１永久磁石（３
ａ，３ｂ）との間に働く第２の磁気反発力により、浮上
することを特徴とする磁気軸受け装置。 - 【請求項３】第２永久磁石（２）の磁場分布を基に、軸
受け部分に取り付けた第１永久磁石（３）の設置位置を
第２永久磁石（２）の位置からずらして、径方向の反発
力が零になるように調整し、径方向の剛性を高めること
が出来る調整機構を設けたことを特徴とする請求項２に
記載の磁気軸受け装置 - 【請求項４】回転軸（６）の重量と磁気反発力が釣り合
うべき円板（５）と軸受け部分との間隙の位置におい
て、第１永久磁石（３）と第２永久磁石（２）の間に働
く第２の磁気反発力よりも、第２永久磁石（２）と第２
種超伝導体（１）との間に働く第１の磁気反発力の方が
大きくなるように、軸受け部分に取り付けた第１永久磁
石（３）の上面が、第２種超伝導体（１）の上面より下
方になるように配置したことを特徴とする請求項２に記
載の磁気軸受け装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23289497A JP3510455B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 第２種超伝導体を用いた磁気軸受け装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23289497A JP3510455B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 第２種超伝導体を用いた磁気軸受け装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1162964A true JPH1162964A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3510455B2 JP3510455B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=16946516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23289497A Expired - Fee Related JP3510455B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 第２種超伝導体を用いた磁気軸受け装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3510455B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008021587B3 (de) * | 2008-04-30 | 2009-12-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetlager mit Permanentmagneten in Halbach-Anordnung und supraleitenden Magneten und Maschine mit derartigen Magnetlagern |
| CN109477518B (zh) * | 2016-07-19 | 2020-04-14 | 西门子股份公司 | 主动磁轴承和用于冷却主动磁轴承的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108448945B (zh) * | 2018-03-26 | 2019-06-14 | 中国石油大学(华东) | 一种用于立轴式水轮发电机的感应型超导磁悬浮减载装置 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP23289497A patent/JP3510455B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008021587B3 (de) * | 2008-04-30 | 2009-12-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetlager mit Permanentmagneten in Halbach-Anordnung und supraleitenden Magneten und Maschine mit derartigen Magnetlagern |
| CN109477518B (zh) * | 2016-07-19 | 2020-04-14 | 西门子股份公司 | 主动磁轴承和用于冷却主动磁轴承的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3510455B2 (ja) | 2004-03-29 |
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