JP2764546B2 - 超電導軸受装置 - Google Patents
超電導軸受装置Info
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- JP2764546B2 JP2764546B2 JP6248409A JP24840994A JP2764546B2 JP 2764546 B2 JP2764546 B2 JP 2764546B2 JP 6248409 A JP6248409 A JP 6248409A JP 24840994 A JP24840994 A JP 24840994A JP 2764546 B2 JP2764546 B2 JP 2764546B2
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- Japan
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- permanent magnet
- superconductor
- bearing device
- force
- superconducting bearing
- 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.)
- Expired - Lifetime
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無制御で安定浮上させ
るように剛性を高めた超電導軸受装置に関するものであ
る。
るように剛性を高めた超電導軸受装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】液体窒素温度において超電導状態に達す
る高温超電導体は、外部磁場の大きさによって超電導体
から磁場を完全に排斥するマイスナー効果の支配する状
態と、磁場の一部が超電導体内に入り込んでピンニング
効果が混在する状態とが存在する。前者の場合は液体ヘ
リウムにより冷却された一般の超電導体と同様の性質を
発揮するが、後者の場合は超電導体部による反発力と共
にピンニングセンタ部による吸引力が発生する。
る高温超電導体は、外部磁場の大きさによって超電導体
から磁場を完全に排斥するマイスナー効果の支配する状
態と、磁場の一部が超電導体内に入り込んでピンニング
効果が混在する状態とが存在する。前者の場合は液体ヘ
リウムにより冷却された一般の超電導体と同様の性質を
発揮するが、後者の場合は超電導体部による反発力と共
にピンニングセンタ部による吸引力が発生する。
【０００３】図４は従来の超電導軸受装置を示し、支持
側に高温超電導体１が設けられ、浮上側の軟鉄等の磁性
体２の下側の周辺部に円環状の永久磁石３が配置され、
中央部に円柱状の永久磁石４が配置されれており、周辺
部の永久磁石３はＮＳ極性に、中央部の永久磁石４はこ
れと逆のＳＮ極性に配設されている。従って、永久磁石
３、４の磁束分布は図４に示す磁束線図のように、マイ
スナー効果により超電導体１内には磁束は侵入できず、
軸方向に反発力を受けて永久磁石３、４及び磁性体２は
浮上する。
側に高温超電導体１が設けられ、浮上側の軟鉄等の磁性
体２の下側の周辺部に円環状の永久磁石３が配置され、
中央部に円柱状の永久磁石４が配置されれており、周辺
部の永久磁石３はＮＳ極性に、中央部の永久磁石４はこ
れと逆のＳＮ極性に配設されている。従って、永久磁石
３、４の磁束分布は図４に示す磁束線図のように、マイ
スナー効果により超電導体１内には磁束は侵入できず、
軸方向に反発力を受けて永久磁石３、４及び磁性体２は
浮上する。
【０００４】通常の使用状態において、超電導軸受装置
は上述のように浮上させて使用されるが、このとき必要
な浮上力を確保するためには数１０００ガウスの磁場を
必要とする。従って、永久磁石３、４側が軸方向の反発
力により浮上している状態で、例えば横方向から力を加
えた場合に、高温超電導体１のピンニング効果による復
元力によって元の位置に戻るように力を受けるので、浮
上側の永久磁石３、４は安定して浮上することになる。
は上述のように浮上させて使用されるが、このとき必要
な浮上力を確保するためには数１０００ガウスの磁場を
必要とする。従って、永久磁石３、４側が軸方向の反発
力により浮上している状態で、例えば横方向から力を加
えた場合に、高温超電導体１のピンニング効果による復
元力によって元の位置に戻るように力を受けるので、浮
上側の永久磁石３、４は安定して浮上することになる。
【０００５】これは超電導体１と対向配置された永久磁
石３、４と逆の極性の起磁力の小さい疑似永久磁石が超
電導体１の内部に発生しているため、その吸引力によっ
て横方向の復元力が発生するからであり、永久磁石を対
向させて配置することにより、吸引力を制御して安定浮
上させるようにした制御型磁気軸受の復元力発生メカニ
ズムと同一である。
石３、４と逆の極性の起磁力の小さい疑似永久磁石が超
電導体１の内部に発生しているため、その吸引力によっ
て横方向の復元力が発生するからであり、永久磁石を対
向させて配置することにより、吸引力を制御して安定浮
上させるようにした制御型磁気軸受の復元力発生メカニ
ズムと同一である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超電導
軸受装置は無制御で安定浮上することが最大の特徴であ
り、実用化に際してはこの安定力を向上させることが必
要不可欠である。一方、上述の従来例の超電導軸受装置
では、超電導体１に対し相対的に浮上側の磁性体２が対
向する面と平行方向に大きくずれると、その復元力が十
分でなく安定性に欠ける問題点がある。
軸受装置は無制御で安定浮上することが最大の特徴であ
り、実用化に際してはこの安定力を向上させることが必
要不可欠である。一方、上述の従来例の超電導軸受装置
では、超電導体１に対し相対的に浮上側の磁性体２が対
向する面と平行方向に大きくずれると、その復元力が十
分でなく安定性に欠ける問題点がある。
【０００７】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
ずれに対する復元力を向上させた超電導軸受装置を提供
することにある。
ずれに対する復元力を向上させた超電導軸受装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る超電導軸受装置は、支持側の超電導体
と浮上側の第１の永久磁石を取り付けた磁性体とから成
る超電導軸受装置において、前記第１の永久磁石よりも
外側となる前記超電導体の側面に前記第１の永久磁石と
互いに反発力が生ずるように第２の永久磁石を付加し、
前記第１の永久磁石が前記超電導体に対し向い合う面と
平行に相対的に位置ずれした場合に前記第２の永久磁石
との間で前記反発力により復元力が生ずるようにしたこ
とを特徴とする。
めの本発明に係る超電導軸受装置は、支持側の超電導体
と浮上側の第１の永久磁石を取り付けた磁性体とから成
る超電導軸受装置において、前記第１の永久磁石よりも
外側となる前記超電導体の側面に前記第１の永久磁石と
互いに反発力が生ずるように第２の永久磁石を付加し、
前記第１の永久磁石が前記超電導体に対し向い合う面と
平行に相対的に位置ずれした場合に前記第２の永久磁石
との間で前記反発力により復元力が生ずるようにしたこ
とを特徴とする。
【０００９】
【作用】上述の構成を有する本発明の超電導軸受装置
は、浮上側の磁性体に取り付けた第１の永久磁石より外
側となる位置の支持側の超電導体の側面に第２の永久磁
石を付加しているので、磁性体が超電導体に対し向い合
う面と平行に相対的に位置ずれした場合に、第１の永久
磁石と第２の永久磁石による反発力により元に戻すよう
に作用する。
は、浮上側の磁性体に取り付けた第１の永久磁石より外
側となる位置の支持側の超電導体の側面に第２の永久磁
石を付加しているので、磁性体が超電導体に対し向い合
う面と平行に相対的に位置ずれした場合に、第１の永久
磁石と第２の永久磁石による反発力により元に戻すよう
に作用する。
【００１０】
【実施例】本発明を図１、図２に図示の実施例に基づい
て詳細に説明する。図１は第１の実施例のスラスト軸受
の断面図を示し、支持側の超電導体１０に対向する位置
に、浮上側の軟鉄等から成り超伝導体１０とほぼ同径の
円板状の磁性体１１が配置されており、磁性体１１の超
電導体１０側に向いた面の周辺部に円環状の永久磁石１
２が設けられ、中央部に円柱状の永久磁石１３が設けら
れている。このとき、永久磁石１２と１３の極性は互い
に反発力が生ずるように配置されている。また、超電導
体１０の側面に円環状の永久磁石１６が付加され、永久
磁石１６は永久磁石１２の外径よりも大きい内径を有
し、互いの極性は反発力が生ずるように配置されてい
る。
て詳細に説明する。図１は第１の実施例のスラスト軸受
の断面図を示し、支持側の超電導体１０に対向する位置
に、浮上側の軟鉄等から成り超伝導体１０とほぼ同径の
円板状の磁性体１１が配置されており、磁性体１１の超
電導体１０側に向いた面の周辺部に円環状の永久磁石１
２が設けられ、中央部に円柱状の永久磁石１３が設けら
れている。このとき、永久磁石１２と１３の極性は互い
に反発力が生ずるように配置されている。また、超電導
体１０の側面に円環状の永久磁石１６が付加され、永久
磁石１６は永久磁石１２の外径よりも大きい内径を有
し、互いの極性は反発力が生ずるように配置されてい
る。
【００１１】永久磁石１２、１３からの磁束は従来例と
同様に分布し、マイスナー効果による反発力によって浮
上側の磁性体１１は浮上する。同時に、高温超電導体１
０では、ピンニング効果により内部に生ずる疑似永久磁
石による吸引力により、復元力が発生し浮上は安定す
る。
同様に分布し、マイスナー効果による反発力によって浮
上側の磁性体１１は浮上する。同時に、高温超電導体１
０では、ピンニング効果により内部に生ずる疑似永久磁
石による吸引力により、復元力が発生し浮上は安定す
る。
【００１２】本実施例においては、超電導体１０の側面
に浮上側の永久磁石１２よりも大きい径の第２の永久磁
石１６を付加し、永久磁石１２と永久磁石１６とが反発
力が作用するような逆極性となるように配置することに
より、浮上側の永久磁石１２が水平方向の一方に大きく
ずれた場合は、第２の永久磁石１６が外側から第１の永
久磁石１２を元に戻すように反発力が作用するので、水
平方向の剛性を高めることができる。このようにして、
より安定した強固な浮上を実現することができる。
に浮上側の永久磁石１２よりも大きい径の第２の永久磁
石１６を付加し、永久磁石１２と永久磁石１６とが反発
力が作用するような逆極性となるように配置することに
より、浮上側の永久磁石１２が水平方向の一方に大きく
ずれた場合は、第２の永久磁石１６が外側から第１の永
久磁石１２を元に戻すように反発力が作用するので、水
平方向の剛性を高めることができる。このようにして、
より安定した強固な浮上を実現することができる。
【００１３】図２は第２の実施例を示し、ラジアル型軸
受の断面図である。中央に円柱状又は円筒状の超電導体
２０が配置され、その周りを囲むように円環状の永久磁
石２１、２２が互いに逆極性に配置され、永久磁石２１
の上側に軟鉄等の磁性体から成る円環状のヨーク２３が
設けられ、また永久磁石２１と２２の間にヨーク２４が
設けられ、更に永久磁石２２の下側にヨーク２５が設け
られている。これらのヨークにより永久磁石の磁束はヨ
ーク端に集中し、磁束密度を高めている。永久磁石２
１、２２、ヨーク２３、２４、２５の外径は同一寸法と
され、ヨーク２３、２４、２５の内径が永久磁石２１、
２２の内径と同等かより小さくなっている。また、超電
導体２０の下部には円柱状又は円環状の第２の永久磁石
２６が永久磁石２２に対し反発力が作用するように逆極
性に設けられている。
受の断面図である。中央に円柱状又は円筒状の超電導体
２０が配置され、その周りを囲むように円環状の永久磁
石２１、２２が互いに逆極性に配置され、永久磁石２１
の上側に軟鉄等の磁性体から成る円環状のヨーク２３が
設けられ、また永久磁石２１と２２の間にヨーク２４が
設けられ、更に永久磁石２２の下側にヨーク２５が設け
られている。これらのヨークにより永久磁石の磁束はヨ
ーク端に集中し、磁束密度を高めている。永久磁石２
１、２２、ヨーク２３、２４、２５の外径は同一寸法と
され、ヨーク２３、２４、２５の内径が永久磁石２１、
２２の内径と同等かより小さくなっている。また、超電
導体２０の下部には円柱状又は円環状の第２の永久磁石
２６が永久磁石２２に対し反発力が作用するように逆極
性に設けられている。
【００１４】超電導体２０を囲む円環状の永久磁石２
１、２２は、半径方向に反発力が軸方向に復元力が作用
して安定に浮上することができる。この浮上側の永久磁
石２１、２２は半径方向及び軸方向の何れの方向に着磁
してもよいが、図２に示すように軸方向に着磁した円環
状の永久磁石２１、２２を、互いに逆の極性の磁極に組
み合わせて積層することにより、軸方向の復元力が発生
し、更に永久磁石及びヨークの積層を増せば、より大き
な軸方向の復元力及び半径方向の反発力が発生する。
１、２２は、半径方向に反発力が軸方向に復元力が作用
して安定に浮上することができる。この浮上側の永久磁
石２１、２２は半径方向及び軸方向の何れの方向に着磁
してもよいが、図２に示すように軸方向に着磁した円環
状の永久磁石２１、２２を、互いに逆の極性の磁極に組
み合わせて積層することにより、軸方向の復元力が発生
し、更に永久磁石及びヨークの積層を増せば、より大き
な軸方向の復元力及び半径方向の反発力が発生する。
【００１５】超電導体２０側に付加した第２の永久磁石
２６は軸方向の復元力を増大させるためのものであり、
軸方向に着磁した第２の永久磁石２６を永久磁石２２と
逆極性に配置することにより、ヨーク２３、２４、２５
が下方にずれた場合に、永久磁石２２と永久磁石２６同
士の反発力により軸方向の復元力が増大するので、回転
体の軸方向の変位を抑制することができる。
２６は軸方向の復元力を増大させるためのものであり、
軸方向に着磁した第２の永久磁石２６を永久磁石２２と
逆極性に配置することにより、ヨーク２３、２４、２５
が下方にずれた場合に、永久磁石２２と永久磁石２６同
士の反発力により軸方向の復元力が増大するので、回転
体の軸方向の変位を抑制することができる。
【００１６】図３は第２の実施例における軸方向の変位
量ｄと復元力Ｎとの関係を測定した実測値によるグラフ
図であり、超電導体２０側に第２の永久磁石２６を付加
しない場合の従来方式による実測値Ａと、第２の永久磁
石２６を付加した場合の本発明による改良方式による実
測値Ｂとをグラフ化したものであり、このデータから明
らかなように、軸方向の復元力の大きさは、改良方式の
方が従来方式の場合の約２倍の値を示している。
量ｄと復元力Ｎとの関係を測定した実測値によるグラフ
図であり、超電導体２０側に第２の永久磁石２６を付加
しない場合の従来方式による実測値Ａと、第２の永久磁
石２６を付加した場合の本発明による改良方式による実
測値Ｂとをグラフ化したものであり、このデータから明
らかなように、軸方向の復元力の大きさは、改良方式の
方が従来方式の場合の約２倍の値を示している。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る超電導
軸受装置は、支持側の超電導体に第２の永久磁石を付加
することにより、浮上側の第１の永久磁石に対して外側
から反発力を作用させて、ずれが生じた場合に復元力を
向上させ安定した浮上を達成できる。
軸受装置は、支持側の超電導体に第２の永久磁石を付加
することにより、浮上側の第１の永久磁石に対して外側
から反発力を作用させて、ずれが生じた場合に復元力を
向上させ安定した浮上を達成できる。
【図１】第１の実施例の断面図である。
【図２】第２の実施例の断面図である。
【図３】復元力と軸方向変位のグラフ図である。
【図４】従来例の断面図である。
１０、２０ 超電導体 １１ 磁性体 １２、１３、１６、２１、２２、２６ 永久磁石 ２３、２４、２５ ヨーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−272539（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−180226（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60139（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331815（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16C 32/04
Claims (2)
- 【請求項１】 支持側の超電導体と浮上側の第１の永久
磁石を取り付けた磁性体とから成る超電導軸受装置にお
いて、前記第１の永久磁石よりも外側となる前記超電導
体の側面に前記第１の永久磁石と互いに反発力が生ずる
ように第２の永久磁石を付加し、前記第１の永久磁石が
前記超電導体に対し向い合う面と平行に相対的に位置ず
れした場合に前記第２の永久磁石との間で前記反発力に
より復元力が生ずるようにしたことを特徴とする超電導
軸受装置。 - 【請求項２】 前記第１、第２の永久磁石は環状体とし
た請求項１に記載の超電導軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248409A JP2764546B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 超電導軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6248409A JP2764546B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 超電導軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886315A JPH0886315A (ja) | 1996-04-02 |
| JP2764546B2 true JP2764546B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=17177691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6248409A Expired - Lifetime JP2764546B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | 超電導軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764546B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2886891A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | Universidad Carlos III de Madrid | High-performance radial gap superconducting magnetic bearing |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3177847B2 (ja) * | 1990-12-18 | 2001-06-18 | 光洋精工株式会社 | 超電導軸受装置 |
| JPH0560139A (ja) * | 1991-08-30 | 1993-03-09 | Canon Inc | 超伝導磁気軸受 |
| JP3232462B2 (ja) * | 1991-12-27 | 2001-11-26 | 光洋精工株式会社 | 超電導軸受装置 |
| JPH05272539A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-19 | Ntn Corp | 超電導磁気軸受装置 |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6248409A patent/JP2764546B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0886315A (ja) | 1996-04-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |