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JP2886738B2 - Superconducting motor, superconducting magnet device and superconducting actuator - Google Patents
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JP2886738B2 - Superconducting motor, superconducting magnet device and superconducting actuator - Google Patents

Superconducting motor, superconducting magnet device and superconducting actuator

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JP2886738B2
JP2886738B2 JP4191367A JP19136792A JP2886738B2 JP 2886738 B2 JP2886738 B2 JP 2886738B2 JP 4191367 A JP4191367 A JP 4191367A JP 19136792 A JP19136792 A JP 19136792A JP 2886738 B2 JP2886738 B2 JP 2886738B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】以下発明ごとに説明する。 (1)第一の発明 本発明は、第2種超伝導体の超伝導状態の性質を利用し
て超伝導体を含む物体を回転させるモーターに関し、エ
ネルギー貯蔵にも応用することが出来る超伝導モーター
に関する。 (2)第二の発明 本発明は、超伝導マグネット装置の電磁力及び熱収縮力
及び自重を支持するクエンチし難い超伝導マグネット装
置の支持構造に関する。 (3)第三の発明 本発明は、超伝導体の超伝導状態の性質を利用して物体
を搬送又は回転させる超伝導アクチュエータに関する。
本発明は、搬送装置のみならず、モーター、フライホイ
ール等に利用可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Each invention will be described below. (1) First invention The present invention relates to a motor that rotates an object including a superconductor by utilizing the property of the superconducting state of a second-class superconductor, and a superconductor that can be applied to energy storage. About the motor. (2) Second invention The present invention relates to a support structure for a superconducting magnet device that supports the electromagnetic force, heat shrinkage force, and own weight of the superconducting magnet device, and is difficult to quench. (3) Third invention The present invention relates to a superconducting actuator that conveys or rotates an object by utilizing the property of the superconducting state of a superconductor.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable not only to a transfer device but also to a motor, a flywheel, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】(1)第一の発明 従来、超伝導モーターとしては、一般のモーターの永久
磁石部を単に超伝導コイルに代えたモーターや、超伝導
のマイスナー効果を用いてローターを浮上させ摩擦を低
減させたもの、又はピンニング力を用いて同様に浮上さ
せて回転させたものがフライホイールとして知られてい
る。 (2)第二の発明 従来、超伝導マグネット装置の超伝導コイルは、図12
に示す様にコイル両端のフランジと両フランジを結合す
る円筒型の巻き芯により固定され、電磁力及びコイル重
量を支持する構造であった。この様な構造では電磁力を
支持する力は、超電導線材に予め加えられている張力に
頼らざるを得なかった。又、含浸硬化型の超伝導コイル
においては、含浸レジンにより電磁力を支持するもので
あった。
2. Description of the Related Art (1) First Invention Conventionally, as a superconducting motor, a motor in which a permanent magnet portion of a general motor is simply replaced with a superconducting coil, or a rotor is levitated by using a superconducting Meissner effect. A flywheel that has reduced friction or that has been similarly raised and rotated using a pinning force is known as a flywheel. (2) Second invention Conventionally, a superconducting coil of a superconducting magnet device is shown in FIG.
As shown in (1), the flanges at both ends of the coil were fixed by cylindrical winding cores connecting the flanges to support the electromagnetic force and the weight of the coil. In such a structure, the force for supporting the electromagnetic force must rely on the tension previously applied to the superconducting wire. In addition, in the impregnation hardening type superconducting coil, the electromagnetic force is supported by the impregnation resin.

【0003】(3)第三の発明 従来の超伝導を用いたアクチェエータとしては、主に超
伝導を線材化して超伝導マグネットとし、それを利用す
るものであった。超伝導をバルク材のまま利用する方法
としては、超伝導体のピンニング力を用い、超伝導体の
上に磁石を置き回転させるフライホイールや、マイスナ
ー効果を用い物体を搬送する搬送装置等が知られてい
る。搬送装置の例として、以下に藤田氏によって開発さ
れたアクチュエータを説明する(電磁力応用機器のダイ
ナミックス、コロナ社P−122〜123参照)。図1
8に示す様に、ステータ11の上面には、所定の間隔に
おいて複数の超伝導体1が埋設されている。ステータ1
1の、各超伝導体1が埋設されている面に対向して、下
面に複数の永久磁石9が超伝導体と異なったピッチで埋
設されたスライダ10が配置される。
(3) Third Invention As a conventional actuator using superconductivity, a superconducting magnet is mainly formed by converting superconductivity into a wire, and the superconducting magnet is used. Known methods for utilizing superconductivity as a bulk material include flywheels that use a pinning force of the superconductor to place and rotate magnets on the superconductor, and transport devices that transport objects using the Meissner effect. Have been. As an example of the transfer device, an actuator developed by Mr. Fujita will be described below (see Dynamics of Electromagnetic Force Applied Equipment, Corona P-122 to 123). FIG.
As shown in FIG. 8, a plurality of superconductors 1 are buried on the upper surface of the stator 11 at predetermined intervals. Stator 1
1, a slider 10 in which a plurality of permanent magnets 9 are embedded on the lower surface at a pitch different from that of the superconductor is disposed opposite to the surface on which each superconductor 1 is embedded.

【0004】超伝導体1が、その臨界温度以下の温度ま
で冷却されて超伝導状態になると、超伝導体1が永久磁
石9からの磁束を排除しようとする、いわゆるマイスナ
ー効果により、永久磁石9と超伝導体1とが互いに反発
しあい、スライダ10はステータ11から浮上する。こ
こで個々の超伝導体と永久磁石を見ると斜めの力も働い
ているが、全体としては横方向の力は打ち消されて浮上
している。次に特定の一部の超伝導体を電流等により常
伝導状態へ転移させると、打ち消されていた横方向の力
が復活し、スライダ10を水平方向に駆動させることが
出来る。
When the superconductor 1 is cooled to a temperature lower than its critical temperature and enters a superconducting state, the superconductor 1 tries to remove the magnetic flux from the permanent magnet 9, and the so-called Meissner effect causes the permanent magnet 9 And the superconductor 1 repel each other, and the slider 10 floats from the stator 11. Here, when observing the individual superconductors and permanent magnets, oblique forces are also acting, but as a whole, the lateral forces are canceled out and floated. Next, when a specific part of the superconductor is changed to a normal conduction state by an electric current or the like, the canceled lateral force is restored, and the slider 10 can be driven in the horizontal direction.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとしている課題】(1)第一の発明 しかしながら、従来例の一般的モーターの磁石部を超伝
導コイルとしたものでは、超伝導体を線材化しコイルと
せねばならず、又、ブラシ等の機械的接触部がある為、
回転速度にも制限があった。又、マイスナー効果を用い
るモーターは、マイスナー効果による浮上力が弱い為、
ローターの重さにかなりの制限があった。又、ピンニン
グ力を用いたモーターの従来材術の原理図を図3に示
す。図中1は超伝導ローター、図中2は永久磁石、3は
回転軸である。この様な構成では、確かに浮上力や浮上
位置の保持はマイスナー効果を利用したものに比べ向上
しているが、回転駆動部を回転軸の別の部分に設けねば
ならないことは、マイスナー効果を用いたモーターと変
わりはなく、モーターの大きさが大きくなり、又、回転
駆動部に機械的接触がある場合は回転速度等に制限がで
てくる。又、逆にこの様なモーターでは、回転の減速や
停止も制御性が悪いものであった。従って本発明の目的
は、上記従来技術の問題点を解決し、超伝導体の線材化
が不要で、簡単な構成で高速回転、回転数制御が可能で
高トルクであり、効率の良い超伝導モーターを提供する
ことにある。
Problems to be Solved by the Invention (1) First Invention However, in the conventional example in which the magnet portion of a general motor is a superconducting coil, the superconductor must be made into a wire and used as a coil. Because there is a mechanical contact part such as a brush,
The rotation speed was also limited. In addition, motors that use the Meissner effect have low levitation force due to the Meissner effect,
There were considerable restrictions on the weight of the rotor. FIG. 3 shows a principle diagram of a conventional material technique of a motor using a pinning force. In the figure, 1 is a superconducting rotor, 2 is a permanent magnet, and 3 is a rotating shaft. In such a configuration, the holding of the levitation force and the levitation position is certainly improved compared to the one using the Meissner effect, but the fact that the rotary drive must be provided in another part of the rotating shaft has the There is no difference from the motor used, and the size of the motor increases, and when there is mechanical contact with the rotation drive unit, the rotation speed and the like are limited. Conversely, with such a motor, the controllability of the rotation deceleration and stop was also poor. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is not necessary to use a superconducting wire, a high-speed rotation and a high-speed control with a simple configuration, a high torque, and an efficient superconductivity. To provide a motor.

【0006】(2)第二の発明 従来の超伝導コイルは極低温下で利用される為に、巻き
枠及び超伝導コイル共に極低温で熱収縮し、その熱収縮
率の違いにより予め室温において超伝導コイルの発生す
る電磁力を支える為に印加されていた超電導線材の張力
が有効に作用しなかった。その為にコイル通電時に超伝
導コイルが動き、クエンチし易いと云う問題点があっ
た。又、含浸硬化型の超伝導コイルにおいても、上記熱
収縮率の違いによって含浸レンジに加わる応力と、超伝
導コイルの発生する電磁力の両方により含浸レジンのひ
び割れやフランジ面と含浸レジンの剥離が発生し、クエ
ンチし易いと云う問題点があった。従って本発明の目的
は、上記熱収縮及び電磁力に起因するクエンチを生じさ
せにくい超伝導マグネット装置を提供することにある。
(2) Second invention Since the conventional superconducting coil is used at a very low temperature, both the winding frame and the superconducting coil thermally shrink at a very low temperature, and the difference in the heat shrinkage causes the superconducting coil to be preliminarily heated at room temperature. The tension of the superconducting wire applied to support the electromagnetic force generated by the superconducting coil did not work effectively. Therefore, there is a problem that the superconducting coil moves when the coil is energized, and is easily quenched. Also, in the impregnated hardening type superconducting coil, cracks in the impregnated resin and peeling of the impregnated resin from the flange surface due to both the stress applied to the impregnation range due to the difference in the heat shrinkage and the electromagnetic force generated by the superconducting coil. There is a problem that it occurs and is easily quenched. Accordingly, an object of the present invention is to provide a superconducting magnet device that does not easily cause quench caused by the above-mentioned heat shrinkage and electromagnetic force.

【0007】(3)第三の発明 しかしながら、上述した従来技術は、以下に述べる問題
点を有する。マイスナー効果を用いたアクチュエータで
は力が弱く、重い物質を移動させるのが困難なばかりで
なく、浮上もしなくなり、小型のアクチュエータに利用
が限られる。又、アクチュエータ自身が水平でなければ
ならず、傾斜している面内の駆動は困難である。又、ピ
ンニングを利用したフライホイールでは大型の応用が考
えられるが、磁石を浮上させているだけなので、他の駆
動方式と合体させて利用せざるを得ない。又、大型の超
伝導体を利用する場合、超伝導体内部まで冷却するのに
時間がかかるという問題があった。従って本発明の目的
は上記問題点を解決し、超伝導体を線材化する必要がな
く、駆動力及びトルクが大きく、大型の超伝導体の冷却
時間を大幅に短縮させ、更に位置制御性が良いアクチュ
ェータを提供することにある。
(3) Third invention However, the above-mentioned prior art has the following problems. The actuator using the Meissner effect has a weak force, it is difficult not only to move a heavy substance, but also does not float, and its use is limited to a small actuator. Also, the actuator itself must be horizontal, and it is difficult to drive in an inclined plane. Further, a flywheel using pinning can be applied to a large-sized flywheel. However, since the magnet is only levitated, it must be used in combination with another driving method. In addition, when a large superconductor is used, there is a problem that it takes time to cool the inside of the superconductor. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, it is not necessary to wire the superconductor, the driving force and the torque are large, the cooling time of a large superconductor is greatly reduced, and the position controllability is further improved. It is to provide a good actuator.

【0008】[0008]

【課題を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明に
よって達成される。 (1)即ち、第一の本発明は、回転軸を有し超伝導体を
含むローターと、該ローターを超伝導転移温度以下まで
冷却する手段と、該ローターに磁場を印加する手段とを
備え、該磁場を印加する手段が、その内部に該ローター
が配置された外囲器に複数設けられており、該外囲器を
回転させることなく該複数の磁場を印加する手段にて形
成され、前記ローター外周付近におけるローター回転軸
方向への向きが、ローター円周に沿って交互に逆向きで
ある磁場を該回転軸を中心に回転させることにより該ロ
ーターを回転させる超伝導モーターにおいて、前記ロー
ターの軸受けに超伝導軸受けを用いたことを特徴とする
超伝導モーターである。 (2)第二の本発明は、円筒型超伝導コイルにおいて、
外周のコイル半径方向の一部を支持する支持リングが、
コイル中心軸に対してテーパーを持った支持リングレー
ルに沿って可動することを特徴とする超伝導マグネット
装置である。
The above objects are achieved by the present invention described below. (1) That is, a first aspect of the present invention includes a rotor having a rotation axis and including a superconductor, a means for cooling the rotor to a temperature lower than a superconducting transition temperature, and a means for applying a magnetic field to the rotor. A plurality of means for applying the magnetic field are provided in the envelope in which the rotor is disposed, and the means for applying the plurality of magnetic fields without rotating the envelope is formed by: A superconducting motor that rotates the rotor by rotating a magnetic field whose direction in the direction of the rotor rotation axis near the outer periphery of the rotor is alternately reversed along the circumference of the rotor around the rotation axis. A superconducting motor characterized in that a superconducting bearing is used as the bearing. (2) The second invention provides a cylindrical superconducting coil,
A support ring that supports a part of the outer coil in the radial direction,
A superconducting magnet device characterized by being movable along a support ring rail having a taper with respect to a coil center axis.

【0009】(3)第三の発明は、磁場を作用させて駆
動させる超伝導アクチュエータにおいて、超伝導材料内
に、室温における熱伝導率が10W・m−1・K−1
上の棒状の非超伝導領域部を有する超伝導アクチュエー
タであって、且つ該非超伝導領域中に磁束をトラップさ
せ、該磁束の位置及び若しくは角度を変えることにより
超伝導体自身或は該磁場発生部を駆動させることを特徴
とする超伝導アクチュエータである。
(3) A third invention relates to a superconducting actuator driven by applying a magnetic field, wherein the superconducting material has a rod-shaped non-magnetic material having a thermal conductivity of 10 W · m −1 · K −1 or more at room temperature. A superconducting actuator having a superconducting region, wherein a magnetic flux is trapped in the non-superconducting region, and the superconductor itself or the magnetic field generating unit is driven by changing the position and / or angle of the magnetic flux. A superconducting actuator characterized by the following.

【0010】[0010]

【作用】(1)第一の本発明 本発明の作用を図1及び図2を用いて説明する。図1及
び図2中において、1は超伝導ローター、3は回転軸、
4は磁力線を表す。図1はローターを回転軸に垂直な方
向から、又、図2は回転軸と平行な方向から見た図であ
る。常温中(冷却中又は冷却後でも可能)で、何らかの
磁場発生手段により、図1及び図2に示す様に超伝導ロ
ーター内に磁場を作り出す。ここで図2中の黒丸は紙面
上部から下部へ、×印は紙面下部から上部への磁束の向
きを表す。この時はローター及び磁束は回転していな
い。この状態でローターを該超伝導体の転移温度以下ま
で冷却すると、ローター内に侵入していた磁束は一部ロ
ーター外へ排除されるものの、大部分は超伝導体のピン
センター等にトラップされ固定される。これはいわゆる
ピン止めであり、第2種超伝導体はその侵入した磁束を
その位置に保持しようとする。次にローターにかけられ
ていたこの磁場分布をその形状はなるべく変えない様に
して、図2の様に回転させる。磁束が回転を始めると、
磁束からピンセンターにも回転力が加わり、その結果ロ
ーターも回転を始める。この様にして磁束の回転によ
り、超伝導モーターが実現出来る。
Operation (1) First invention The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2, 1 is a superconducting rotor, 3 is a rotating shaft,
4 represents a magnetic field line. FIG. 1 is a view of the rotor viewed from a direction perpendicular to the rotation axis, and FIG. 2 is a view of the rotor viewed from a direction parallel to the rotation axis. At room temperature (possible during or after cooling), a magnetic field is generated in the superconducting rotor by any magnetic field generating means as shown in FIGS. Here, the black circles in FIG. 2 indicate the direction of the magnetic flux from the top to the bottom of the paper, and the crosses indicate the direction of the magnetic flux from the bottom to the top of the paper. At this time, the rotor and the magnetic flux are not rotating. When the rotor is cooled below the transition temperature of the superconductor in this state, the magnetic flux that has entered the rotor is partially removed to the outside of the rotor, but most is trapped and fixed at the pin center of the superconductor. Is done. This is a so-called pinning, and the type 2 superconductor tries to keep the penetrating magnetic flux in its position. Next, the magnetic field distribution applied to the rotor is rotated as shown in FIG. 2 while keeping its shape as small as possible. When the magnetic flux starts to rotate,
Rotational force is also applied to the pin center from the magnetic flux, and as a result, the rotor also starts rotating. In this way, a superconducting motor can be realized by rotation of magnetic flux.

【0011】この際、ローターの冷却には、ローター外
周の気体の冷却や、回転軸からの熱伝導による冷却、
又、ローター外周に液体窒素、酸素、水素、ヘリウム等
を満たす事による冷却が可能である。又、磁場分布にお
いて、図1の様にローター内部の磁界強度をローター外
部より小さくする事により、軸方向及び軸と垂直方向へ
のブレを少なくする事が可能である。又、本発明の超伝
導ローターに用いる超伝導材料としては、原理的には第
2種超伝導体ならばいずれでも可能であるが、超伝導転
移温度の高さ及び強いピンニング力を考慮すると、銅酸
化物超伝導体のいわゆる123構造を有する材料が最適
である。この様な材料としては、LnBaCu
やLnSrCu3−xや(Ln、Ca、S
r、Ba)Cu3−xが挙げられる。ここで
LnはY若しくはランタノイド元素若しくはその混合物
であり、MはTi、V、Co、Fe、Ga、Ge、M
o、W、Reの元素若しくはその混合物であり、0≦X
≦1、6<y<8である。更に特性が良くなる様に、こ
れらの材料に銀や白金等の貴金属を添加する事も有効で
ある。
At this time, the cooling of the rotor includes cooling of the gas around the rotor, cooling by heat conduction from the rotating shaft,
Cooling is also possible by filling the outer periphery of the rotor with liquid nitrogen, oxygen, hydrogen, helium, or the like. Also, in the magnetic field distribution, by reducing the magnetic field intensity inside the rotor as compared to the outside of the rotor as shown in FIG. 1, it is possible to reduce blurring in the axial direction and in the direction perpendicular to the axis. In addition, as the superconducting material used for the superconducting rotor of the present invention, in principle, any type 2 superconductor can be used, but in consideration of the high superconducting transition temperature and the strong pinning force, A material having a so-called 123 structure of a copper oxide superconductor is optimal. As such a material, LnBa 2 Cu 3 O y
And LnSr 2 Cu 3-x M x O y and (Ln, Ca, S
r, Ba) 3 Cu 3- x M x O y and the like. Here, Ln is Y or a lanthanoid element or a mixture thereof, and M is Ti, V, Co, Fe, Ga, Ge, M
o, W, Re or a mixture thereof, and 0 ≦ X
≦ 1, 6 <y <8. It is also effective to add a noble metal such as silver or platinum to these materials to further improve the characteristics.

【0012】又、更に、回転軸の軸受けに同様のピンニ
ング力の強い超伝導体からなる超伝導軸受けを使用する
と、ローターと外部とが非接触になり高速回転化及び無
麈化の点において有効である。 (2)第二の発明 本発明の作用を図9、図10及び図11を用いて説明す
る。図9及び図11は、本発明の超伝導マグネット装置
の断面図、図10は図9の超伝導マグネット装置の平面
図を示す。
Further, when a superconducting bearing made of a superconductor having a high pinning force is used for the bearing of the rotating shaft, the rotor and the outside are not in contact with each other, which is effective in terms of high speed rotation and no dust. It is. (2) Second invention The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. 9, 10 and 11. 9 and 11 are sectional views of the superconducting magnet device of the present invention, and FIG. 10 is a plan view of the superconducting magnet device of FIG.

【0013】本発明の超伝導マグネット装置は、図9に
おいて超伝導コイル1とそれを支持する支持リング2と
の熱収縮率の違いを、コイル中心軸に対してテーパーを
持った支持リングレール3に沿って支持リング2を可動
させることにより、室温と極低温下の両方で常にコイル
内径方向に加わる力を一定にしたものである。これによ
り熱収縮率の違いによるコイル内或は含浸レジンの加わ
る応力を一定に保つことが出来る。この応力の大きさを
許容値以下に保てる様に支持リング2の重量を設定すれ
ばよい。又、超伝導コイルへの通電時に発生するコイル
半径方向外向きに動く電磁力を、ボルト6で支持リング
2を固定して支持することにより、超伝導コイルが動く
ことによるクエンチを防止することが出来る。ボルト6
は図11に示す様に、ピストン7であってもよく、この
場合は電磁力に対応した支持リング2の上昇を抑える様
に、ピストン7に加える力を制御すればよい。この様な
構造とすることにより、本質的にクエンチし難い超伝導
マグネット装置を得ることが出来る。又、超伝導コイル
内径側には支持構造物はない為に、コイル内径を小さく
することが出来、その為にコンパクトな超伝導マグネッ
ト装置を得ることが出来る。
In the superconducting magnet device of the present invention, the difference in the thermal contraction rate between the superconducting coil 1 and the supporting ring 2 supporting the same in FIG. By moving the support ring 2 along the axis, the force applied in the coil inner diameter direction at both room temperature and extremely low temperature is always constant. Thereby, the stress applied to the coil or the impregnated resin due to the difference in the heat shrinkage can be kept constant. What is necessary is just to set the weight of the support ring 2 so that the magnitude of this stress may be kept below the allowable value. In addition, the quench caused by the movement of the superconducting coil can be prevented by fixing the support ring 2 with bolts 6 to support the electromagnetic force moving outward in the coil radial direction generated when the superconducting coil is energized. I can do it. Bolt 6
May be a piston 7 as shown in FIG. 11. In this case, the force applied to the piston 7 may be controlled so as to suppress the rise of the support ring 2 corresponding to the electromagnetic force. With such a structure, a superconducting magnet device that is essentially difficult to quench can be obtained. In addition, since there is no supporting structure on the inner side of the superconducting coil, the inner diameter of the coil can be reduced, so that a compact superconducting magnet device can be obtained.

【0014】(3)第三の発明 本発明の作用を図16及び図17を用いて説明する。図
16はいわゆるピンニング現象の略図である。図中1は
第2種超伝導体、9は永久磁石、4は磁力線である。図
示の様に第2種超伝導体では磁場が超伝導体中に入り込
み、ピンニングセンターにトラップされる。このピンニ
ングセンターにトラップされた磁界を移動させてれば、
超伝導体も駆動させることが出来、その力はマイスナー
効果を利用したものよりはるかに大きい。しかし、超伝
導体における磁場分布の変化の度合いはそれほど大きく
は出来ず、その為、回転やスライドが容易に起きてしま
う。本発明はピンニングとマイスナー効果を併用して利
用するものであり、原理を図17に示す。図中1は穴の
あいたピンニングの強い超伝導体であり、その断面を示
している。穴は非超伝導体ならばよく、本当の穴でも、
非超伝導物質が入っていてもよい。穴の開いた超伝導体
での磁場分布はマイスナー効果により、図17の様に穴
の中に集中する。この状態で矢印の方向に磁界を移動さ
せると、穴の中とその周辺では大きな磁場分布の変化が
形成されている為、非常に強いピンニングによる作用が
働き、超伝導体1も矢印方向に駆動される。以上が本発
明の原理であるが、この非超伝導領域は、駆動方向に垂
直方向に棒状に形成されるのが望ましいが、駆動力以外
にブレ防止の為等の制動力が必要な場合には垂直以外の
穴や、曲がった棒状の穴を応用することが出来る。
(3) Third invention The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a schematic diagram of a so-called pinning phenomenon. In the figure, 1 is a second type superconductor, 9 is a permanent magnet, and 4 is a line of magnetic force. As shown in the figure, in the second type superconductor, a magnetic field enters the superconductor and is trapped in the pinning center. By moving the magnetic field trapped in this pinning center,
Superconductors can also be driven, and their forces are much greater than those using the Meissner effect. However, the degree of change in the magnetic field distribution in the superconductor cannot be so large, and therefore, rotation or sliding easily occurs. The present invention utilizes pinning and the Meissner effect in combination, and the principle is shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a superconductor having a hole and strong pinning, and shows a cross section thereof. The hole should be a non-superconductor, even a real hole,
It may contain a non-superconducting material. The magnetic field distribution in the superconductor having a hole is concentrated in the hole as shown in FIG. 17 due to the Meissner effect. When the magnetic field is moved in the direction of the arrow in this state, a large change in the magnetic field distribution is formed in and around the hole, so that a very strong pinning action works, and the superconductor 1 is also driven in the direction of the arrow. Is done. The above is the principle of the present invention. It is desirable that this non-superconducting region is formed in a rod shape in a direction perpendicular to the driving direction, but when a braking force other than the driving force is required for preventing blurring or the like. Can be applied to holes other than vertical and bent rod-shaped holes.

【0015】又、冷却の効率を考慮すると非超伝導領域
は空間か若しくは熱伝導性の良い材料が好ましい。より
好適な条件としては、熱伝導率が10W・m−1・K
−1以上の銀、白金、金、銅、錫、タングステン、黄
銅、ステンレス等が好ましい。又、超伝導材料としては
強いピンニングが得られる材料が好ましく、YBa
や(Ln、Ca)SrCu3−x
(Ln=Y又はランタノイド元素、M=Ti、V、C
o、Fe、Ga、Ge、Mo、W、Re、0.05<x
≦1)等が挙げられる。
In consideration of cooling efficiency, the non-superconducting region is preferably a space or a material having good heat conductivity. A more preferable condition is that the thermal conductivity is 10 W · m −1 · K.
Silver, platinum, gold, copper, tin, tungsten, brass, stainless steel, etc. of -1 or more are preferred. Further, as the superconducting material, a material capable of obtaining strong pinning is preferable, and YBa 2 C
u 3 O y and (Ln, Ca) Sr 2 Cu 3-x M x O
y (Ln = Y or lanthanoid element, M = Ti, V, C
o, Fe, Ga, Ge, Mo, W, Re, 0.05 <x
≦ 1).

【0016】[0016]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。 (第一の発明) 参考例 図4は、本発明の参考例を示し、図中1は超伝導ロータ
ー、3は回転軸、7は界磁コイル、8はステーターであ
る。ローターはY0.8Ca0.2SrBaCu2.9
Re0.17.2のTc=80Kの超伝導材にY
aCuO及びPtを分散させた材料である。ローター
の冷却には、冷却されたヘリウムガスを循環させ、ロー
ターを室温から15Kまで冷却することが出来る様にな
っている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. (First Invention) Reference Example FIG. 4 shows a reference example of the present invention, in which 1 is a superconducting rotor, 3 is a rotating shaft, 7 is a field coil, and 8 is a stator. The rotor is Y 0.8 Ca 0.2 SrBaCu 2.9
Re 0.1 O 7.2 Tc = 80K superconductor Y 2 B
aCuO 5 and Pt are dispersed materials. In cooling the rotor, a cooled helium gas is circulated so that the rotor can be cooled from room temperature to 15K.

【0017】本参考例はローターの回転軸に対して垂直
に磁場をかけるタイプの例である。先ず、図5におい
て、図4で示したモーターの動作原理を説明する。ロー
ターを冷却していく途中若しくは冷却前から図5に示さ
れている様に7a、7dに電流を流しておく。この際、
ローター部分において図で示された様な磁界が発生す
る。ローターが80K以下に冷却されると、この磁束は
ローター内にトラップされる。ローターが十分に冷却さ
れた後、7a、7dに流されていた電流を徐々に7b、
7eに移していく。そうすると界磁コイル7で作られる
磁界は図5の矢印で示されている方向、つまり時計回り
に回転する。そうすると、ローターの超伝導体内のピニ
ングセンターに力が働き、ローターも磁界の回転にあわ
せて回転を始める。7b、7eに電流が完全に移ると、
磁界、ローターとも60°回転している。次に7b、7
eに流れていた電流を7c、7fに移していく。この様
な電流操作を続けていくと、ローターに右回転をさせる
ことが可能となり、逆の操作をすれば左回転を行わすこ
とが出来る。この際、電流の増減は正弦波的に行えば回
転をスムーズにすることが可能であり、電流制御にPW
Mインバータを用いるのが良い。この様に作成した超伝
導モーターは、トルクが若干弱いものの、従来の超伝導
モーターに比べ、高速回転や速度制御が容易であり、
又、小型化も可能である。
This embodiment is an example of a type in which a magnetic field is applied perpendicularly to the rotation axis of the rotor. First, the operation principle of the motor shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. During the cooling of the rotor or before the cooling, a current is applied to 7a and 7d as shown in FIG. On this occasion,
A magnetic field as shown in the figure is generated in the rotor portion. When the rotor cools below 80K, this flux is trapped in the rotor. After the rotor is sufficiently cooled, the current flowing through 7a, 7d is gradually reduced to 7b,
Move to 7e. Then, the magnetic field generated by the field coil 7 rotates in the direction indicated by the arrow in FIG. 5, that is, clockwise. Then, a force is applied to the pinning center in the superconductor of the rotor, and the rotor starts to rotate in accordance with the rotation of the magnetic field. When the current is completely transferred to 7b and 7e,
Both the magnetic field and the rotor are rotated by 60 °. Next, 7b, 7
The current flowing in e is transferred to 7c and 7f. By continuing such a current operation, the rotor can be rotated clockwise, and by performing the reverse operation, the rotor can be rotated left. At this time, if the increase or decrease of the current is performed in a sinusoidal manner, the rotation can be made smooth.
It is preferable to use an M inverter. Although the superconducting motor created in this way has a slightly lower torque, it is easier to rotate and control at higher speeds than the conventional superconducting motor.
Further, miniaturization is also possible.

【0018】実施例1 次に、本発明の実施例について説明する。図6はモータ
ーの断面図であり、図7は下部電磁石配列を示す平面図
である。図中1は超伝導ローター、3は回転軸、9は駆
動用電磁石、10、11は冷却用ガス入出用パイプ、1
2はベアリング用磁石、13はベアリング用超伝導軸受
けである。本実施例は、参考例とは違い、主な駆動用の
磁界は図1及び図2と同様に回転軸方向を向いている。
図8は、ローター円周部の各電磁石9a〜9r上での磁
場の強さを示しており、+Bは上向き、−Bは下向きで
あることを示す。次に本実施例の動作方法について説明
する。先ず、ローターを中心に止め、磁場を図8で示し
た様に印加する。この為には図6における上下の電磁石
の列9の電流を制御してやればよい。そうするとロータ
ー部に円周に沿ってN、S、N、Sの4ケ所の磁場の部
分が得られる。
Embodiment 1 Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a sectional view of the motor, and FIG. 7 is a plan view showing the lower electromagnet arrangement. In the figure, 1 is a superconducting rotor, 3 is a rotating shaft, 9 is a driving electromagnet, 10 and 11 are cooling gas inlet / outlet pipes, 1
2 is a magnet for bearing, and 13 is a superconducting bearing for bearing. In the present embodiment, unlike the reference example, the main driving magnetic field is directed in the direction of the rotation axis as in FIGS.
FIG. 8 shows the strength of the magnetic field on each of the electromagnets 9a to 9r around the rotor circumference, where + B indicates upward and -B indicates downward. Next, an operation method of the present embodiment will be described. First, the rotor is stopped at the center, and a magnetic field is applied as shown in FIG. For this purpose, the current in the upper and lower electromagnet rows 9 in FIG. 6 may be controlled. Then, four magnetic field portions N, S, N, and S are obtained along the circumference of the rotor portion.

【0019】この様な上下の電磁石で磁場をつくると、
図1の様なローター部上下でローター内部より強い磁界
が得られている。次にガス導入口10より十分に冷却さ
れた液体ヘリウムガスを注入する。参考例と同様にロー
ターが超伝導転移温度以下になると、そのまま磁束がト
ラップされる。ローターが十分冷却された後、図8で矢
印方向、つまり図7において右回転方向に磁場分布が動
く様に各電磁石の電流制御を行う。以上の様にすると磁
場分布の回転に従い、参考例と同様の原理によりロータ
ーが回転を始める。又、超伝導軸受け13も冷却されて
いるので、回転軸も回転以外の方向への振動は抑制さ
れ、ベアリングの働きをする。本実施例は、参考例より
構成上複雑であるが、トルクが大きくなる効果があり、
従来技術と比較しても、高速回転、回転数制御及びトル
クの点で優れている。又、磁場の強さがローター上下よ
り内部で小さいので、ローターの上下の振動を抑える事
が出来る。
When a magnetic field is created with such upper and lower electromagnets,
As shown in FIG. 1, a stronger magnetic field is obtained above and below the rotor portion than inside the rotor. Next, a sufficiently cooled liquid helium gas is injected from the gas inlet 10. As in the case of the reference example, when the rotor temperature is lower than the superconducting transition temperature, the magnetic flux is trapped as it is. After the rotor is sufficiently cooled, current control of each electromagnet is performed so that the magnetic field distribution moves in the direction of the arrow in FIG. 8, that is, in the clockwise direction in FIG. In this manner, the rotor starts rotating according to the same principle as that of the reference example according to the rotation of the magnetic field distribution. Further, since the superconducting bearing 13 is also cooled, the vibration of the rotating shaft in a direction other than the rotation is suppressed, and the rotating shaft acts as a bearing. This embodiment is more complicated in configuration than the reference example, but has the effect of increasing the torque,
Compared to the prior art, it is superior in terms of high-speed rotation, rotation speed control, and torque. Also, since the strength of the magnetic field is smaller inside and below the rotor, vibrations of the rotor up and down can be suppressed.

【0020】(第二の発明) 実施例1 本発明により超伝導マグネット装置の実施例を以下の図
9及び図10を用いて説明する。図9は本発明の超伝導
マグネット装置の断面図を示し、図10はその平面図を
示す。本発明による超伝導マグネット装置の構造では、
図9に示す様に超伝導コイル1の外周をコイル半径方向
内側に、その自重によって支持する支持リング2が、コ
イル中心軸とテーパーを持った支持リングレール3に沿
ってコイル中心軸と平行に移動可動になっている。これ
により室温から超伝導マグネット装置の動作する極低温
まで常に一定の力で超伝導コイル1を支持することが可
能になっている。つまり超伝導コイル1と支持リング2
の熱収縮率の違いを気にする必要がない。上記の様に極
低温下に冷却された超伝導マグネット装置に通電する場
合を次に説明する。通電時にはコイル半径方向外側に電
磁力が動き、コイルは膨脹しようとするが、その膨脹を
阻止する為に支持リングを通電していない状態での安定
位置にボルト6を用いて固定する。これにより過剰な力
を用いることなく超伝導コイル1を安定に支持すること
が可能となる。
(Second Invention) Embodiment 1 An embodiment of a superconducting magnet device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a sectional view of the superconducting magnet device of the present invention, and FIG. 10 is a plan view thereof. In the structure of the superconducting magnet device according to the present invention,
As shown in FIG. 9, a support ring 2 for supporting the outer periphery of the superconducting coil 1 inward in the coil radial direction by its own weight is parallel to the coil center axis along the coil center axis and a support ring rail 3 having a taper. It is movable. This makes it possible to always support the superconducting coil 1 with a constant force from room temperature to the extremely low temperature at which the superconducting magnet device operates. That is, the superconducting coil 1 and the support ring 2
There is no need to worry about the difference in heat shrinkage of Next, a case where power is supplied to the superconducting magnet device cooled at an extremely low temperature as described above will be described. When energized, the electromagnetic force moves outward in the radial direction of the coil, and the coil tends to expand. However, in order to prevent the expansion, the support ring is fixed to a stable position in a state where the electric current is not energized using the bolt 6. Thereby, the superconducting coil 1 can be stably supported without using excessive force.

【0021】本実施例ではエポキシ樹脂によって含浸硬
化した超伝導コイル1を使用したが、支持リング2との
接触部が絶縁されていれば、超伝導コイル1が含浸硬化
型である必要はなく、どの様な構造でもよい。又、支持
リング2、支持リングレール3及びボルト6は、オース
テナイト系ステンレス鋼よりなるが、非磁性金属材料で
あればどの様な材料であってもよい。更に、支持リング
2の形状は、超伝導コイル1と適切に接触するものであ
ればどの様な形状であっても良く、図10においてボル
ト6は、コイル中心軸に対して対称な位置に等間隔に6
個配置されているが、支持リング2を安定に固定可能で
あれば何個であってもよい。この様な構造によって超伝
導コイル1を支持することにより、冷却による含浸レジ
ン又は超伝導コイルに加わる応力を一定にすることが出
来、通電時に発生する電磁力による超伝導コイル1の膨
脹を阻止することが可能となる。この為含浸レジンのク
ラックによる歪みエネルギーの解放に起因するクエンチ
や、超伝導コイルが動くことによって生じる摩擦熱に起
因するクエンチを防止することが出来、本質的にクエン
チし難い超伝導マグネット装置装置となる。
In this embodiment, the superconducting coil 1 impregnated and cured by the epoxy resin is used. However, if the contact portion with the support ring 2 is insulated, the superconducting coil 1 does not need to be of the impregnating and curing type. Any structure may be used. Further, the support ring 2, the support ring rail 3 and the bolt 6 are made of austenitic stainless steel, but may be made of any non-magnetic metal material. Further, the shape of the support ring 2 may be any shape as long as it is in proper contact with the superconducting coil 1, and the bolt 6 in FIG. 6 at intervals
However, any number may be used as long as the support ring 2 can be fixed stably. By supporting the superconducting coil 1 with such a structure, the stress applied to the impregnated resin or the superconducting coil due to cooling can be made constant, and the expansion of the superconducting coil 1 due to the electromagnetic force generated during energization is prevented. It becomes possible. For this reason, it is possible to prevent quench caused by the release of strain energy due to cracks in the impregnated resin and quench caused by frictional heat generated by the movement of the superconducting coil. Become.

【0022】実施例2 図11に本発明の他の実施例の断面図を示す。ピストン
7は実施例1のボルト6に対応しており、支持リング2
を介して超伝導コイル1の外周をコイル半径方向内側に
所望の圧力で加圧出来る様になっている。その為、支持
リング2の重量に関係なく超伝導コイル1を安定に支持
可能となる。その為、超伝導マグネット装置の一層の軽
量化を図ることが出来る。冷却時にはピストン7の圧力
を小さくして、熱収縮によりコイルに発生する応力を最
小限に止め、且つ含浸レジンのクラックを防止すること
が出来る。又、通電時には超伝導コイル1によって生じ
る電磁力に対応してピストン7に加える圧力を制御する
ことにより、超伝導コイル1の動きを封じ、クエンチを
防止する。更に、万一、超伝導コイル1に何らかの異常
が起きた場合にも、ピストンに加わる圧力を常時監視す
ることにより発見出来る様になっている。この様な構造
によって、コンパクトでクエンチし難い、安全性の高い
超伝導マグネット装置となる。
Embodiment 2 FIG. 11 is a sectional view of another embodiment of the present invention. The piston 7 corresponds to the bolt 6 of the first embodiment, and the support ring 2
, The outer periphery of the superconducting coil 1 can be pressurized inward in the coil radial direction with a desired pressure. Therefore, the superconducting coil 1 can be stably supported regardless of the weight of the support ring 2. Therefore, the weight of the superconducting magnet device can be further reduced. During cooling, the pressure of the piston 7 can be reduced to minimize the stress generated in the coil due to thermal shrinkage, and prevent the impregnated resin from cracking. In addition, by controlling the pressure applied to the piston 7 in accordance with the electromagnetic force generated by the superconducting coil 1 at the time of energization, the movement of the superconducting coil 1 is sealed and quenching is prevented. Further, even if any abnormality occurs in the superconducting coil 1, it can be detected by constantly monitoring the pressure applied to the piston. With such a structure, a superconducting magnet device that is compact, hard to quench, and has high safety is obtained.

【0023】(3)第三の発明の実施例 実施例1 図13及び図14は、本発明を水平搬送装置に応用した
実施例であり、図13は上方から見た平面図であり、図
14は横方向から見た場合の断面図である。図中1はY
BaCuにYBaCuOを分散させたピン
ニングの強い超伝導体であり、2はその超伝導体に多数
開けた穴であり、3は駆動用の電磁石列であり、4はあ
る瞬間の磁力線を表している。次に、本実施例の動作に
ついて説明する。先ず、超伝導体1の温度が超伝導転移
温度以上の時に図14の様な磁界を電磁石列3により印
加しておく。この時超伝導体1はスペーサー等により電
磁石列3から少し浮かして置く。
(3) Embodiment of Third Invention Embodiment 1 FIGS. 13 and 14 show an embodiment in which the present invention is applied to a horizontal transfer device. FIG. 13 is a plan view seen from above. 14 is a cross-sectional view when viewed from the lateral direction. 1 in the figure is Y
Ba 2 Cu 3 O y in a strong superconductor of pinning by dispersing Y 2 BaCuO 5, 2 is a hole formed many to the superconductor, 3 is an electromagnet column for driving, the 4 It represents the line of magnetic force at a certain moment. Next, the operation of the present embodiment will be described. First, when the temperature of the superconductor 1 is equal to or higher than the superconducting transition temperature, a magnetic field as shown in FIG. At this time, the superconductor 1 is slightly floated from the electromagnet row 3 by a spacer or the like.

【0024】次に超伝導体1を徐々に冷やしていく。超
伝導体が超伝導転移を始めると若干磁石線は超伝導内に
残されるものの、多くの部分はマイスナー効果により外
に排除され図14の様になる。この状態でスペーサーを
取り除いても、超伝導体1はマイスナー効果とピンニン
グ力がある為、その場に浮上している。次に電磁石列3
を制御する事により磁力線分布を右側へ移動させる。す
ると超伝導体1は主に穴2の側面から磁力線の左力を受
け、超伝導体1も右側へ移動す。本実施例は一定方向の
搬送に関するものであるが、ライン状の電磁石列を円形
の電磁石を敷き詰める事により、平面内に自由に搬送す
る装置も可能である。又、本実施例で、1度冷却された
超伝導体1はピンニング力により、上下への制動力が働
いているので全体を傾けても何ら問題はない。又、穴の
開いてない場合と比較して浮上力は殆ど変化しないが、
駆動力は数倍にまで高まった。
Next, the superconductor 1 is gradually cooled. When the superconductor starts the superconducting transition, the magnet wire is slightly left in the superconductivity, but a large part is removed outside by the Meissner effect, as shown in FIG. Even if the spacer is removed in this state, the superconductor 1 is floating on the spot because of the Meissner effect and the pinning force. Next, the electromagnet row 3
To move the magnetic field line distribution to the right. Then, the superconductor 1 receives the left force of the line of magnetic force mainly from the side surface of the hole 2, and the superconductor 1 also moves to the right. Although the present embodiment relates to conveyance in a certain direction, a device which can freely convey a linear electromagnet array in a plane by laying circular electromagnets on the line is also possible. Further, in the present embodiment, since the superconductor 1 cooled once has a braking force acting up and down due to the pinning force, there is no problem even if the entire body is tilted. In addition, the levitation force hardly changes compared to the case where no hole is opened,
The driving force has increased several times.

【0025】実施例2 図15は本発明を回転モーターに応用した例であり、ロ
ーター断面を示している。図中5はYSrCu
2・85Re0.15の組成の超伝導体製ロータ
ー、6はローター内に回転軸と垂直に埋め込まれた銅製
の回転駆動用の棒、8は駆動用の回転磁界である。駆動
方法は、実施例1同様に磁場をかけた状態で徐冷する。
この際、磁界の方向は棒6の方向と一致させておく。ロ
ーター5が超伝導転移温度以下になると、ローター内に
侵入していた磁力線の一部がローター外及び棒6内に排
除され、棒6内の磁場は強くなる。次に磁界をB→B′
へ回転させる。回転磁界はブランレス直流モーターや誘
導モーターに用いられているのと同様のPWMインバー
ターを応用すれば得ることが出来る。磁界が回転を始め
ると主に銅製棒6内に侵入していた磁束からピンニング
力とマイスナー効果によりローターへとトルクが与えら
れローターが回転を始める。ローターの回転速度や回転
方向は回転磁界を変える事により容易に制御することが
出来る。本発明のモーターは、穴の開いてないモーター
に比べ、トルク及び冷却効率ともに向上が見られた。
Embodiment 2 FIG. 15 shows an example in which the present invention is applied to a rotary motor, and shows a rotor cross section. 5 in the figure is YSr 2 Cu
A rotor made of a superconductor having a composition of 2.85 Re 0.15 O y , 6 is a copper rod for rotational driving embedded in the rotor perpendicular to the rotation axis, and 8 is a rotating magnetic field for driving. As for the driving method, cooling is performed slowly in a state where a magnetic field is applied as in the first embodiment.
At this time, the direction of the magnetic field is made to coincide with the direction of the rod 6. When the temperature of the rotor 5 becomes equal to or lower than the superconducting transition temperature, a part of the lines of magnetic force that have penetrated the rotor are eliminated outside the rotor and inside the rod 6, and the magnetic field inside the rod 6 becomes strong. Next, the magnetic field is changed to B → B '
To rotate. The rotating magnetic field can be obtained by applying a PWM inverter similar to that used for a blankless DC motor or an induction motor. When the magnetic field starts to rotate, a torque is mainly applied to the rotor by the pinning force and the Meissner effect from the magnetic flux that has entered the copper bar 6, and the rotor starts to rotate. The rotation speed and direction of the rotor can be easily controlled by changing the rotating magnetic field. In the motor of the present invention, both the torque and the cooling efficiency were improved as compared with the motor having no holes.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明に
より以下の効果がある。 (1)第一の発明の効果 (a)超伝導体を線材化しなくとも効率の良い超伝導モ
ーターが得られる様になった。 (b)簡単な構成で高速回転及び回転数制御が可能で高
トルクのモーターが得られる。 (c)超伝導軸受けも併用すれば非接触ローターが得ら
れるので、更に高速回転が可能になり、摩擦による粉も
発生せず、又、真空化での使用も可能となる。
As apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) Effects of the First Invention (a) An efficient superconducting motor can be obtained without using a superconductor as a wire. (B) It is possible to obtain a high-torque motor that can perform high-speed rotation and rotation speed control with a simple configuration. (C) If a superconducting bearing is also used, a non-contact rotor can be obtained, so that high-speed rotation is possible, powder due to friction is not generated, and use in vacuum is also possible.

【0027】(2)第二の発明の効果 (a)超伝導コイルとその支持材料との熱収縮率の違い
により、従来生じていた超伝導コイルに加わる応力を、
温度変化させることなく常に一定に保ち、更に含浸レジ
ンのクラックを有効に防止することが可能である。 (b)超伝導コイルへの通電時に発生する、コイル半径
方向外側に加わる電磁力によるコイルの膨脹を防ぎ、超
伝導コイルが動くことによって生じる摩擦熱に起因する
クエンチを阻止することが出来る。 (c)構成が簡単であり、コンパクト且つ信頼性に高い
超伝導マグネット装置が提供される。
(2) Effects of the Second Invention (a) Due to the difference in the heat shrinkage between the superconducting coil and the supporting material, the stress applied to the superconducting coil, which has conventionally occurred, is
It is possible to always keep the temperature constant without changing the temperature and to effectively prevent the impregnated resin from cracking. (B) It is possible to prevent expansion of the coil due to electromagnetic force applied to the outside in the radial direction of the coil, which is generated when the superconducting coil is energized, and to prevent quench caused by frictional heat generated by moving the superconducting coil. (C) A compact and highly reliable superconducting magnet device having a simple configuration is provided.

【0028】(3)第三の発明の効果 (a)マイスナー効果とピンニング力との両方を用いて
いるので、駆動力及びトルクを大きくする事が可能とな
った。 (b)冷却効率が効上させることが出来る。この為、大
型の超伝導体の冷却時間は大幅に短縮することが出来
る。 (c)制動力が強く成り、位置制御性が向上された。 (d)超伝導体を線材化する必要がない。
(3) Effects of the Third Invention (a) Since both the Meissner effect and the pinning force are used, it is possible to increase the driving force and the torque. (B) The cooling efficiency can be improved. For this reason, the cooling time of the large superconductor can be significantly reduced. (C) The braking force is increased and the position controllability is improved. (D) There is no need to convert the superconductor into a wire.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

(第一の発明) (First invention)

【図1】本発明の原理図の断面図FIG. 1 is a sectional view of the principle view of the present invention.

【図2】本発明の原理図の平面図FIG. 2 is a plan view of the principle view of the present invention.

【図3】従来後術におけるローターの浮上図FIG. 3 is an elevation view of a rotor in a conventional postoperative operation.

【図4】実施例1のモーターの見取り図FIG. 4 is a schematic view of a motor according to the first embodiment.

【図5】実施例1の原理図FIG. 5 is a principle diagram of the first embodiment.

【図6】実施例2のモーターの断面図FIG. 6 is a sectional view of a motor according to a second embodiment.

【図7】実施例2のモーターの駆動用磁石の配列図FIG. 7 is an arrangement diagram of driving magnets for the motor according to the second embodiment.

【図8】実施例2のモーターの磁場の分布図 (第二の発明)FIG. 8 is a distribution diagram of the magnetic field of the motor according to the second embodiment (second invention).

【図9】本発明の実施例1を実施した超伝導マグネット
装置の断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a superconducting magnet device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例1を実施した超伝導マグネッ
ト装置の平面図。
FIG. 10 is a plan view of a superconducting magnet device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例2を実施した超伝導マグネッ
ト装置の断面図。
FIG. 11 is a sectional view of a superconducting magnet device according to a second embodiment of the present invention.

【図12】従来の超伝導マグネット装置の例を示す断面
図。 (第三の発明)
FIG. 12 is a sectional view showing an example of a conventional superconducting magnet device. (Third invention)

【図13】本発明を水平搬送用に実施した図。FIG. 13 is a diagram illustrating the present invention implemented for horizontal conveyance.

【図14】本発明を水平搬送用に実施した場合の断面
図。
FIG. 14 is a cross-sectional view when the present invention is implemented for horizontal conveyance.

【図15】本発明を回転モーターに実施した断面図。FIG. 15 is a sectional view in which the present invention is applied to a rotary motor.

【図16】ピンニング現象の説明図。FIG. 16 is an explanatory diagram of a pinning phenomenon.

【図17】本発明の原理図。FIG. 17 is a principle view of the present invention.

【図18】従来技術を示す図。FIG. 18 is a diagram showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(図1〜図8) 1…超伝導ローター 2…永久磁石 3…回転軸 4…磁束 5…磁束分布領域(紙面下から上) 6…磁束分布領域(紙面上から下) 7…界磁コイル 8…ステーター 9…駆動用磁石 10…冷却ガス入口 11…冷却ガス出口 12…超伝導ベアリング用永久磁石 13…超伝導ベアリング用超伝導軸受け (図9〜図12) 1…超伝導コイル 2…支持リング 3…支持リングレール 4…下部フランジ 5…上部フランジ 6…ボルト 7…ピストン 8…円筒状巻き芯 9…支持体 (図13〜図18) 1…超伝導体 2…穴 3…電磁石列 4…磁石線 5…ローター 6…銅製棒 7…回転軸 8…回転磁界 9…永久磁石 10…スライダ 11…ステータ (FIGS. 1 to 8) 1. Superconducting rotor 2. Permanent magnet 3. Rotating shaft 4. Magnetic flux 5. Magnetic flux distribution area (from bottom to top of the paper) 6. Magnetic flux distribution area (from top to bottom of the paper) 7. Field coil DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Stator 9 ... Drive magnet 10 ... Cooling gas inlet 11 ... Cooling gas outlet 12 ... Permanent magnet for superconducting bearing 13 ... Superconducting bearing for superconducting bearing (FIGS. 9-12) 1 .... Superconducting coil 2 .... Support Ring 3 ... Support ring rail 4 ... Lower flange 5 ... Upper flange 6 ... Bolt 7 ... Piston 8 ... Cylindrical core 9 ... Support (FIGS. 13 to 18) 1 ... Superconductor 2 ... Hole 3 ... Electromagnet row 4 ... Magnet wire 5 ... Rotor 6 ... Copper rod 7 ... Rotating shaft 8 ... Rotating magnetic field 9 ... Permanent magnet 10 ... Slider 11 ... Stator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01F 6/00 ZAA (72)発明者 金子 典夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−272484(JP,A) 特開 平4−109861(JP,A) 特開 平4−119221(JP,A) 特開 平3−82939(JP,A) 特開 昭64−60917(JP,A) 特開 昭59−40506(JP,A) 実開 平1−146796(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 55/00 H02K 49/06 F16C 32/04 H01B 12/00 H01F 5/08,7/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01F 6/00 ZAA (72) Inventor Norio Kaneko 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) Reference Document JP-A-5-272484 (JP, A) JP-A-4-109861 (JP, A) JP-A-4-119221 (JP, A) JP-A-3-82939 (JP, A) JP-A 64-64 60917 (JP, A) JP-A-59-40506 (JP, A) JP-A-1-146796 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02K 55/00 H02K 49 / 06 F16C 32/04 H01B 12/00 H01F 5 / 08,7 / 22

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 回転軸を有し超伝導体を含むローター
と、該ローターを超伝導転移温度以下まで冷却する手段
と、該ローターに磁場を印加する手段とを備え、該磁場
を印加する手段が、その内部に該ローターが配置された
外囲器に複数設けられており、該外囲器を回転させるこ
となく該複数の磁場を印加する手段にて形成され、前記
ローター外周付近におけるローター回転軸方向への向き
が、ローター円周に沿って交互に逆向きである磁場を該
回転軸を中心に回転させることにより該ローターを回転
させる超伝導モーターにおいて、前記ローターの軸受け
に超伝導軸受けを用いたことを特徴とする超伝導モータ
ー。
And 1. A rotor comprising a superconductor has an axis of rotation, applied means for cooling the rotor to below the superconducting transition temperature, e Bei and means for applying a magnetic field to the rotor, a magnetic field A plurality of means are provided in an envelope in which the rotor is disposed, and the means are formed by means for applying the plurality of magnetic fields without rotating the envelope, and the rotor is provided near an outer periphery of the rotor. In a superconducting motor that rotates the rotor by rotating a magnetic field whose direction in the direction of the rotation axis is alternately reversed along the circumference of the rotor around the rotation axis, the bearing of the rotor
A superconducting motor characterized by using a superconducting bearing .
【請求項2】 前記超伝導体に、組成式LnBaCu
又はLnSrCu3−x又は(Ln、
Ca、Sr、Ba)Cu3−x(但し、以上
の組成式においてLnはY若しくはランタノイド元素若
しくはその混合物であり、MはTi、V、Co、Fe、
Ga、Ge、Mo、W、Reの元素若しくはその混合物
であり、0≦X≦1、6<y<8である。)で表される
材料を用いた請求項1に記載の超伝導モーター。
2. The superconductor has a composition formula of LnBa 2 Cu.
3 O y or LnSr 2 Cu 3-x M x O y or (Ln,
Ca, Sr, Ba) 3 Cu 3-x M x O y (where Ln is Y or a lanthanoid element or a mixture thereof, and M is Ti, V, Co, Fe,
It is an element of Ga, Ge, Mo, W, and Re or a mixture thereof, where 0 ≦ X ≦ 1 and 6 <y <8. The superconducting motor according to claim 1, wherein a material represented by the following formula is used.
【請求項3】 円筒型超伝導コイルにおいて、外周のコ
イル半径方向の一部を支持する支持リングが、コイル中
心軸に対してテーパーを持った支持リングレールに沿っ
て可動することを特徴とする超伝導マグネット装置。
3. A cylindrical superconducting coil, wherein a support ring for supporting a part of the outer periphery of the coil in a radial direction of the coil is movable along a support ring rail tapered with respect to the coil center axis. Superconducting magnet device.
【請求項4】 前記支持リングに力を加えることによ
り、支持リングがコイルに加えるコイル半径方向の圧力
を制御する請求項に記載の超伝導マグネット装置。
4. The superconducting magnet device according to claim 3 , wherein a force is applied to the support ring to control a radial pressure applied to the coil by the support ring.
【請求項5】 磁場を作用させて駆動させる超伝導アク
チュエータにおいて、超伝導材料内に、室温における熱
伝導率が10W・m−1・K−1以上の棒状の非超伝導
領域部を有する超伝導アクチュエータであって、且つ該
非超伝導領域中に磁束をトラップさせ、該磁束の位置及
び若しくは角度を変えることにより超伝導体自身或は該
磁場発生部を駆動させることを特徴とする超伝導アクチ
ュエータ。
5. A superconducting actuator driven by applying a magnetic field, wherein the superconducting material has a rod-shaped non-superconducting region having a thermal conductivity of 10 W · m −1 · K −1 or more at room temperature. A superconducting actuator, characterized in that a magnetic flux is trapped in the non-superconducting region and the position and / or angle of the magnetic flux is changed to drive the superconductor itself or the magnetic field generating unit. .
【請求項6】 前記非超伝導領域が棒状の穴である請求
に記載の超伝導アクチュエータ。
6. The superconducting actuator according to claim 5 , wherein the non-superconducting region is a rod-shaped hole.
【請求項7】 前記超伝導体が、組成式YBaCu
又は(Ln、Ca)SrCu3−x(L
n=Y又はランタノイド元素、M=Ti、V、Co、F
e、Ga、Ge、Mo、W、Re、0.05<x≦1)
で表わされる材料である請求項5又は6に記載の超伝導
アクチュエータ。
7. The composition according to claim 1, wherein the superconductor has a composition formula of YBa 2 Cu 3.
O y or (Ln, Ca) Sr 2 Cu 3-x M x O y (L
n = Y or lanthanoid element, M = Ti, V, Co, F
e, Ga, Ge, Mo, W, Re, 0.05 <x ≦ 1)
The superconducting actuator according to claim 5, which is a material represented by:
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