JP2020080628A

JP2020080628A - Rotary machine

Info

Publication number: JP2020080628A
Application number: JP2018213625A
Authority: JP
Inventors: 洋太一木; Yota Ichiki; 博光清野; Hiromitsu Kiyono; 竜弥安藤; Tatsuya Ando
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-05-28
Anticipated expiration: 2038-11-14
Also published as: JP7237537B2

Abstract

【課題】電力消費を抑制しつつ回転子を安定して支持できる回転機を実現する。【解決手段】回転機１００は、内部を気密状態に保つ第１の容器１と、第１の容器１の内部に収納され、内部を気密状態に保つ第２の容器２と、第２の容器２の内部に収納され、超電導体を含む回転子３と、回転子３に装着され、一端が第１の容器１の外側で支持され他端が第２の容器２の内部で支持されたシャフト４，７と、シャフト４，７の他端側を非接触支持する超電導磁気軸受１２０と、シャフト４，７の他端側を接触支持する接触支持部材１４と、を備え、第１の容器１と、第２の容器２とが密閉された状態で、シャフト４，７の他端側が接触支持部材１４に接触支持されている状態から、シャフト４，７の他端側が超電導磁気軸受１２０に非接触支持されている状態に切り替え可能に構成されている。【選択図】図１A rotating machine capable of stably supporting a rotor while suppressing power consumption is realized. A rotating machine (100) includes a first container (1) that keeps the inside airtight, a second container (2) that is housed inside the first container (1) and keeps the inside airtight, and a second container (100) that keeps the inside airtight. 2 and a rotor 3 containing a superconductor; and a shaft attached to the rotor 3 and having one end supported outside the first container 1 and the other end supported inside the second container 2. 4, 7, a superconducting magnetic bearing 120 that supports the other ends of the shafts 4, 7 in a non-contact manner, and a contact support member 14 that supports the other ends of the shafts 4, 7 in contact. Then, in a state in which the second container 2 is sealed and the other end sides of the shafts 4 and 7 are contact-supported by the contact support member 14, the other end sides of the shafts 4 and 7 are not connected to the superconducting magnetic bearing 120. It is configured to be switchable to a contact supported state. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、回転機に関する。 The present invention relates to a rotating machine.

超電導回転機は、小型・軽量・高効率という特長があり、自動車、船舶、航空機用モータ、風力発電機等への応用が期待されている。従来の常電導回転機では、高い磁場強度を実現するために、鉄芯（電磁鋼板）が必須である。また磁束密度の最大値は、鉄の飽和磁束密度で決まり、約２Ｔである。一方、超電導体（超電導線材もしくは超電導バルク）の場合、電気抵抗をゼロにし、かつ高い電流密度で通電可能であるため、空芯（鉄芯なし）であっても高い磁場強度を実現可能である。従って、その分軽量化につながり、また磁場強度が鉄の飽和磁束密度に制約されないため、さらなる高出力密度化が可能となる。
超電導回転機の一般的な構成は、直流磁場を生成する界磁子と、交流電流を入力・出力する電機子と、を有する同期機である。超電導体に交流電流を通電する場合、交流損失による発熱が問題となるため、直流である界磁子のみを超電導化し、電機子は常電導（銅）で構成する場合が多い。但し、電機子を超電導化できれば、電機子における銅損がなくなり、また電流密度を高められるため、さらなる高出力密度化・高効率化が可能である。近年、超電導線材の交流損失低減の技術開発により、界磁子と電機子の双方を超電導化した全超電導回転機の開発も進みつつある。
超電導体の使用形態としては、線材とバルク（塊）がある。界磁子は、線材をレーストラック形状に巻線し、電磁石として使用する場合と、バルクに着磁して永久磁石として使用する場合がある。電機子は、線材をレーストラック形状に巻線し、電磁石として使用する。界磁子と電機子の位置関係について、一般的であるのは、それらを径方向に配置するラジアル型であるが、一部では軸方向に配置するアキシャル型も検討されている。また回転機には、回転界磁型と回転電機子型があるが、特に大電流が流れる大型機では、電機子を回転するのは技術的に困難であるため、回転界磁型が一般的である。 Superconducting rotating machines are characterized by their small size, light weight and high efficiency, and are expected to be applied to automobiles, ships, aircraft motors, wind power generators, etc. In the conventional normal-conduction rotating machine, an iron core (electromagnetic steel sheet) is essential to achieve high magnetic field strength. The maximum value of the magnetic flux density is determined by the saturation magnetic flux density of iron and is about 2T. On the other hand, in the case of a superconductor (superconducting wire or superconducting bulk), it is possible to realize high magnetic field strength even with an air core (without iron core) because it has zero electric resistance and can conduct electricity at high current density. . Therefore, the weight is reduced correspondingly, and the magnetic field strength is not restricted by the saturation magnetic flux density of iron, so that the output density can be further increased.
A general structure of a superconducting rotating machine is a synchronous machine having a field element that generates a DC magnetic field and an armature that inputs and outputs an AC current. When an alternating current is passed through the superconductor, heat generation due to an AC loss poses a problem. Therefore, in many cases, only the DC field element is superconducting, and the armature is normally conducting (copper). However, if the armature can be made superconducting, copper loss in the armature can be eliminated and the current density can be increased, so that higher power density and higher efficiency can be achieved. In recent years, due to technological development for reducing AC loss of superconducting wire, development of an all-superconducting rotating machine in which both a field element and an armature are made superconducting is progressing.
There are wire rods and bulks as the usage forms of superconductors. The field element may be used as an electromagnet by winding a wire into a racetrack shape, or may be magnetized into a bulk and used as a permanent magnet. The armature winds a wire into a racetrack shape and uses it as an electromagnet. Regarding the positional relationship between the field element and the armature, the radial type in which they are arranged in the radial direction is generally used, but in some cases, the axial type in which they are arranged in the axial direction is also under study. There are two types of rotating machines, a rotating field type and a rotating armature type. However, it is technically difficult to rotate the armature, especially in a large machine in which a large current flows, so the rotating field type is generally used. Is.

超電導回転機の一例として、例えば下記特許文献１には、「機械動力を受けて電力を発生する発電機、又は逆に電力を受けて機械動力を発生する電動機の少なくともいずれか一方として機能する動力又は電力発生装置であって、断熱部の内部に配置され、冷凍機又は冷媒によって冷却される気密容器と、前記気密容器に固定され超電導化された固定側部材と、前記気密容器内において前記固定側部材との間の磁気作用によって回転運動又は摺動運動を行う超電導化された運動子と、前記運動子の運動を前記断熱部の外部に伝達する動力伝達機構と、を備え、前記気密容器の内部に使用温度で液化しないガスを充填し、その充填ガスによって前記気密容器と前記回転子の間の熱伝達を可能に構成したことを特徴とする動力又は電力発生装置。」と記載されている（請求項１参照）。 As an example of a superconducting rotating machine, for example, in Patent Document 1 below, "power that functions as at least one of a generator that receives mechanical power to generate electric power, or conversely, an electric motor that receives electric power to generate mechanical power" Or an electric power generator, which is arranged inside the heat insulating part and is cooled by a refrigerator or a refrigerant, a fixed-side member fixed to the airtight container and made superconducting, and the fixing in the airtight container. The airtight container is provided with a superconducting mover that performs a rotational movement or a sliding movement by a magnetic action between the side member and a power transmission mechanism that transmits the movement of the mover to the outside of the heat insulating unit. The power or electric power generation device is characterized in that a gas that is not liquefied at a use temperature is filled inside, and heat transfer between the airtight container and the rotor is made possible by the filled gas." (See claim 1).

特開２００４−２３９２１号公報JP, 2004-23921, A

ところで、超電導回転機の回転子を支持するために機械的な軸受を用いた場合、摺動に伴う発熱が生じるため、極低温中では大きな問題となる。そのため、特許文献１には、超電導磁気軸受を用いて、非接触で回転子を支持する構成が記載されている。しかし、超電導磁気軸受による支持は、超電導体が臨界温度を下回り、超電導状態になって初めて可能となるため、冷却前の室温の状態では何らかの別の手段によって、回転子を支持する必要がある。室温における支持方法に関して、特許文献１には特に具体的な記載はないが、超電導を用いない一般的な非接触支持方法として、永久磁石の反発力を利用する方法や、磁性体の周囲に複数の電磁石を配置し、その吸引力(電流)を制御することで支持する方法が考えられる。
しかし、前者の方法では、所望する位置に回転子を安定して支持することは困難である。また、後者の方法では、技術的に支持は可能であるが、ギャップを検出してフィードバックするための複雑な制御システムが必要であり、また重量物を浮上させるためには、大きな電流を冷却容器内へ供給する必要があり、電力消費が大きくなるという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、電力消費を抑制しつつ回転子を安定して支持できる回転機を提供することを目的とする。 By the way, when a mechanical bearing is used to support the rotor of a superconducting rotating machine, heat is generated due to sliding, which is a serious problem at extremely low temperatures. Therefore, Patent Document 1 describes a configuration in which a superconducting magnetic bearing is used to support a rotor in a non-contact manner. However, since the superconducting magnetic bearing can be supported only when the superconductor is below the critical temperature and is in the superconducting state, it is necessary to support the rotor by some other means at room temperature before cooling. Regarding the supporting method at room temperature, there is no specific description in Patent Document 1, but as a general non-contact supporting method that does not use superconductivity, a method of utilizing the repulsive force of a permanent magnet or a plurality of magnets around a magnetic body is used. A method of supporting by arranging the electromagnet and controlling the attractive force (current) thereof can be considered.
However, with the former method, it is difficult to stably support the rotor at a desired position. The latter method, which is technically supportable, requires a complicated control system for detecting and feeding back the gap, and in order to levitate the heavy object, a large current is applied to the cooling container. However, there is a problem in that the power consumption increases because the power must be supplied to the inside.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a rotating machine that can stably support a rotor while suppressing power consumption.

上記課題を解決するため本発明の回転機は、内部を気密状態に保つ第１の容器と、前記第１の容器の内部に収納され、内部を気密状態に保つ第２の容器と、前記第２の容器の内部に収納され、超電導体を含む回転子と、前記回転子に装着され、一端が前記第１の容器の外側で支持され他端が前記第２の容器の内部で支持されたシャフトと、前記シャフトの他端側を非接触支持する超電導磁気軸受と、前記シャフトの他端側を接触支持する接触支持部材と、を備え、前記第１の容器と、前記第２の容器とが密閉された状態で、前記シャフトの他端側が前記接触支持部材に接触支持されている状態から、前記シャフトの他端側が前記超電導磁気軸受に非接触支持されている状態に切り替え可能に構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the rotating machine of the present invention includes a first container that keeps the inside airtight, a second container that is housed inside the first container and keeps the inside airtight, and A rotor containing a superconductor and mounted on the rotor, one end of which is supported outside the first container and the other end of which is supported inside the second container. A first container and a second container; and a shaft, a superconducting magnetic bearing that supports the other end of the shaft in a non-contact manner, and a contact support member that supports the other end of the shaft in contact. In a sealed state, the other end side of the shaft is configured to be switchable from a state in which the other end side is supported in contact with the contact support member to a state in which the other end side of the shaft is supported in a non-contact manner by the superconducting magnetic bearing. It is characterized by

本発明によれば、電力消費を抑制しつつ回転子を安定して支持できる。 According to the present invention, the rotor can be stably supported while suppressing power consumption.

本発明の第１実施形態による超電導回転機の停止状態の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the stopped state of the superconducting rotating machine according to the first embodiment of the present invention. 第１実施形態による超電導回転機の他の断面図である。It is another sectional view of the superconducting rotating machine according to the first embodiment. 第１実施形態による超電導回転機の他の断面図である。It is another sectional view of the superconducting rotating machine according to the first embodiment. 第２実施形態による超電導回転機の停止状態の断面図である。It is sectional drawing of the stopped state of the superconducting rotating machine by 2nd Embodiment. 第２実施形態による超電導回転機の他の断面図である。It is another sectional view of the superconducting rotating machine by a 2nd embodiment.

［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成および動作〉
以下、図を参照しながら本発明の第１実施形態による超電導回転機１００（回転機）の構成を説明する。
超電導回転機には様々なタイプがあるが、本実施形態では最も一般的であるラジアル型・回転界磁型を例として説明する。また、本実施形態では、より高効率・高出力密度を実現可能できるように、界磁子および電機子を共に超電導化した全超電導回転機を例として説明する。 [First Embodiment]
<Structure and operation of the first embodiment>
Hereinafter, the configuration of the superconducting rotating machine 100 (rotating machine) according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
There are various types of superconducting rotating machines, but the radial type and rotating field type, which are the most common in the present embodiment, will be described as an example. Further, in the present embodiment, an all-superconducting rotating machine in which both the field element and the armature are made superconducting so as to realize higher efficiency and higher power density will be described as an example.

図１は、本実施形態による超電導回転機１００の停止状態の断面図である。また、図２および図３は超電導回転機１００の他の断面図である。
図１において、超電導回転機１００は、真空容器１（第１の容器）と、冷却容器２（第２の容器）と、界磁子である回転子３と、シャフト４と、固定子５と、バックヨーク６と、冷却容器支持部材１０と、磁性流体シール１１と、軸受１２と、支持部材１３と、シャフト支持部材１４（接触支持部材）と、超電導磁気軸受１２０と、を備えている。そして、超電導磁気軸受１２０は、シャフト７と、超電導バルク８と、永久磁石９（磁石）と、を備えている。 FIG. 1 is a sectional view of the superconducting rotating machine 100 according to the present embodiment in a stopped state. 2 and 3 are other sectional views of the superconducting rotating machine 100.
In FIG. 1, a superconducting rotating machine 100 includes a vacuum container 1 (first container), a cooling container 2 (second container), a rotor 3 that is a field element, a shaft 4, and a stator 5. The back yoke 6, the cooling container supporting member 10, the magnetic fluid seal 11, the bearing 12, the supporting member 13, the shaft supporting member 14 (contact supporting member), and the superconducting magnetic bearing 120 are provided. The superconducting magnetic bearing 120 includes the shaft 7, the superconducting bulk 8, and the permanent magnet 9 (magnet).

界磁子である回転子３と、電機子である固定子５と、は共に冷却容器２の内部に収納されている。シャフト４は、端部を閉塞した円筒状に形成され、回転子３は円筒状に形成され、その内周部においてシャフト４に固定されている。また、固定子５は回転子３の外周を囲む円筒状に形成され、冷却容器２に固定されている。回転子３は、超電導線材をレーストラック形状に巻線したコイルまたは超電導バルクを、極数に応じて周方向に複数配置したものである。また、固定子５は、超電導線材をレーストラック形状に巻線したコイルを極数・相数に応じて周方向に複数配置したものである。 The rotor 3, which is a field element, and the stator 5, which is an armature, are both housed inside the cooling container 2. The shaft 4 is formed in a cylindrical shape with its end closed, and the rotor 3 is formed in a cylindrical shape and is fixed to the shaft 4 at its inner peripheral portion. The stator 5 is formed in a cylindrical shape surrounding the outer circumference of the rotor 3 and is fixed to the cooling container 2. The rotor 3 has a plurality of coils or superconducting bulks formed by winding a superconducting wire in a racetrack shape and arranged in the circumferential direction according to the number of poles. Further, the stator 5 is formed by arranging a plurality of coils in which a superconducting wire is wound in a racetrack shape in the circumferential direction according to the number of poles and the number of phases.

超電導回転機１００は、回転子３を励磁もしくは着磁した状態で、固定子５に交流電流を通電すればモータとして機能し、回転子３を外力で回転すれば発電機として機能する。なお、図中では、電流を流すための配線は省略している。固定子５の外周、かつ冷却容器２の外周側には、円筒状のバックヨーク６が設置されている。バックヨーク６は、固定子５によって発生する磁場を、その内部に閉じ込める役割を果たす。回転子３および固定子５の冷却方法について、最もシンプルと考えられる方法は、冷却容器２内を冷媒で満たす方法であり、本実施形態もその方法を採用している。なお、図中では、冷媒や、冷媒を給排するための配管は図示を省略している。 The superconducting rotating machine 100 functions as a motor when an alternating current is applied to the stator 5 with the rotor 3 excited or magnetized, and functions as a generator when the rotor 3 is rotated by an external force. In the figure, the wiring for passing the current is omitted. A cylindrical back yoke 6 is installed on the outer circumference of the stator 5 and the outer circumference of the cooling container 2. The back yoke 6 plays a role of confining the magnetic field generated by the stator 5 inside. Regarding the cooling method for the rotor 3 and the stator 5, the simplest method is to fill the inside of the cooling container 2 with a refrigerant, and this embodiment also employs that method. It should be noted that, in the drawings, illustration of the refrigerant and piping for supplying and discharging the refrigerant is omitted.

使用する冷媒としては、液体もしくはガス状態のヘリウム、水素、ネオン、窒素等が挙げられ、使用する超電導材料の臨界温度に応じて選定するとよい。回転子３および固定子５等には、酸化物系（レアアース系、ビスマス系）やＭｇＢ₂(二ホウ化マグネシウム)のような高温超電導材料を適用することが望ましい。なお冷媒の使用量を抑えるために、冷却容器２を冷凍機によって冷却することも可能である。また、液体冷媒は、冷却能力は大きいが、回転体との摩擦による風損が大きいため、固定子のみを液体冷媒で冷却し、回転子はガス冷媒で冷却してもよい。冷却容器２は、室温と断熱するために、冷却容器支持部材１０を介して真空容器１に固定されている。 Examples of the refrigerant to be used include helium, hydrogen, neon, nitrogen and the like in a liquid or gas state, and it may be selected according to the critical temperature of the superconducting material to be used. It is desirable to apply a high temperature superconducting material such as an oxide type (rare earth type, bismuth type) or MgB ₂ (magnesium diboride) to the rotor 3 and the stator 5. The cooling container 2 can be cooled by a refrigerator in order to reduce the amount of refrigerant used. Further, although the liquid refrigerant has a large cooling capacity, since the wind loss due to friction with the rotating body is large, only the stator may be cooled by the liquid refrigerant and the rotor may be cooled by the gas refrigerant. The cooling container 2 is fixed to the vacuum container 1 via a cooling container support member 10 in order to insulate heat from room temperature.

回転子３が取り付けられたシャフト４は、トルクを入出力する部分であるため、本実施形態においては、一部を真空容器１の外部に突出させている。ここで、シャフト４を真空容器１の内外で機械的に分断し、磁気的に結合させる構成を採用することも考えられる。但し、大トルクへの耐久性・信頼性を確保する観点においては、上述のように、シャフト４を真空容器１の外部に突出させることが望ましい。シャフト４は、室温からの熱侵入を抑制するために、中空構造として内部を真空にしている。また、回転するシャフト４に対して、冷却容器２内の冷媒を封止するために、シャフト４の露出箇所において、真空容器１には磁性流体シール１１が装着されている。 Since the shaft 4 to which the rotor 3 is attached is a part for inputting and outputting torque, a part of the shaft 4 is projected to the outside of the vacuum container 1 in the present embodiment. Here, it is also conceivable to employ a configuration in which the shaft 4 is mechanically divided inside and outside the vacuum container 1 and magnetically coupled. However, from the viewpoint of ensuring durability and reliability against large torque, it is desirable that the shaft 4 is projected to the outside of the vacuum container 1 as described above. The shaft 4 has a hollow structure and has a vacuum inside in order to suppress heat intrusion from room temperature. Further, a magnetic fluid seal 11 is attached to the vacuum container 1 at an exposed portion of the shaft 4 in order to seal the refrigerant in the cooling container 2 with respect to the rotating shaft 4.

また、磁性流体シール１１の周辺において、真空容器１には支持部材１３が装着され、支持部材１３には、軸受１２が装着されている。軸受１２は、例えば転がり軸受等、通常の機械式軸受であり、シャフト４の左端部を回転自在に支持している。シャフト４の右端部については、低温用のセラミック軸受等で支持することも可能である。但し、本実施形態においては、摺動に伴う発熱や耐久性の観点から、超電導磁気軸受１２０によってシャフト４の右端部を非接触状態で支持している。なお、シャフト４の右端側も左端側と同様に、磁性流体シール１１を用いて真空容器１の外側に突出させることも可能である。しかし、磁性流体シール１１は損失が大きいため、本実施形態のように、一方の端部（右端部）は、低温のまま非接触で支持することが好ましい。 Around the magnetic fluid seal 11, a support member 13 is attached to the vacuum container 1, and a bearing 12 is attached to the support member 13. The bearing 12 is a normal mechanical bearing such as a rolling bearing, and rotatably supports the left end portion of the shaft 4. The right end of the shaft 4 can be supported by a low temperature ceramic bearing or the like. However, in the present embodiment, the right end portion of the shaft 4 is supported by the superconducting magnetic bearing 120 in a non-contact state from the viewpoint of heat generation due to sliding and durability. Note that the right end side of the shaft 4 can also be projected to the outside of the vacuum container 1 by using the magnetic fluid seal 11 similarly to the left end side. However, since the magnetic fluid seal 11 has a large loss, it is preferable to support one end (right end) at a low temperature in a non-contact manner as in the present embodiment.

超電導磁気軸受は、一般には、超電導バルクと、永久磁石と、を備えている。超電導バルクに代えて超電導コイルを適用してもよく、永久磁石に代えて電磁石を適用してもよいが、製作性の観点から、超電導バルクと永久磁石とを適用することが好ましい。そこで、本実施形態における超電導磁気軸受１２０は、上述したように、超電導バルク８と、永久磁石９と、を備えている。永久磁石９からの磁場を受けた状態で超電導バルク８を冷却し、超電導バルク８が超電導状態になると、その磁場を保持しようとする力が働くため、超電導バルク８は、永久磁石９に対して非接触に支持することができる。 The superconducting magnetic bearing generally includes a superconducting bulk and a permanent magnet. Although a superconducting coil may be applied instead of the superconducting bulk and an electromagnet may be applied instead of the permanent magnet, it is preferable to apply the superconducting bulk and the permanent magnet from the viewpoint of manufacturability. Therefore, the superconducting magnetic bearing 120 in the present embodiment includes the superconducting bulk 8 and the permanent magnet 9 as described above. When the superconducting bulk 8 is cooled in a state of receiving the magnetic field from the permanent magnet 9 and the superconducting bulk 8 is in the superconducting state, a force to hold the magnetic field acts, so that the superconducting bulk 8 is applied to the permanent magnet 9. It can be supported in a non-contact manner.

本実施形態においては、シャフト７は、シャフト４の右端部に、シャフト４を延伸するように装着されている。また、シャフト７には、環状に形成された超電導バルク８が装着されている。また、超電導バルク８の外周側には、冷却容器２および真空容器１を介して、環状に形成された永久磁石９が配置されている。超電導バルク８は、シャフト７からの伝熱により冷却できるように、銅、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料を適用することが好ましい。 In the present embodiment, the shaft 7 is attached to the right end portion of the shaft 4 so as to extend the shaft 4. Further, a superconducting bulk 8 formed in an annular shape is mounted on the shaft 7. An annular permanent magnet 9 is arranged on the outer peripheral side of the superconducting bulk 8 via the cooling container 2 and the vacuum container 1. The superconducting bulk 8 is preferably made of a material having a high thermal conductivity such as copper or aluminum so that it can be cooled by heat transfer from the shaft 7.

なお、本実施形態においては、超電導バルク８の外側に永久磁石９を配置しているが、両者の位置関係は逆であってもよい。但し、大型の超電導バルクの作製は技術的に難しいため、本実施形態のように超電導バルク８を内側に配置することが好ましい。また本実施形態では、永久磁石９を真空容器１の外側に配置している。ここで、永久磁石９と超電導バルク８との距離が短いほど、シャフト７を支持する電磁力を確保できる。 In this embodiment, the permanent magnet 9 is arranged outside the superconducting bulk 8, but the positional relationship between the two may be reversed. However, since it is technically difficult to produce a large-sized superconducting bulk, it is preferable to arrange the superconducting bulk 8 inside as in the present embodiment. Further, in the present embodiment, the permanent magnet 9 is arranged outside the vacuum container 1. Here, the shorter the distance between the permanent magnet 9 and the superconducting bulk 8, the more the electromagnetic force that supports the shaft 7 can be secured.

従って、電磁力を確保する観点からは、真空容器１内、または冷却容器２内に永久磁石９を配置することが考えられ、実際に、そのような配置を採用することも可能である。但し、製作性を考えると、真空容器１または冷却容器２の内部に固定するよりは、真空容器１の外側に配置した方が製作しやすい。従って、上述した電磁力の確保と、製作のしやすさと、を考慮して、永久磁石９の配置を決定するとよい。 Therefore, from the viewpoint of securing the electromagnetic force, it is conceivable to arrange the permanent magnet 9 in the vacuum container 1 or the cooling container 2, and it is also possible to actually adopt such an arrangement. However, in terms of manufacturability, it is easier to manufacture by disposing it outside the vacuum container 1 than by fixing it inside the vacuum container 1 or the cooling container 2. Therefore, the arrangement of the permanent magnets 9 may be determined in consideration of securing the electromagnetic force described above and easiness of manufacturing.

超電導磁気軸受１２０は、超電導バルク８が冷却され超電導状態になって、初めてシャフト７を支持する電磁力が発生する。従って、室温においてシャフト７を支持する手段が別途必要になる。本実施形態においては、冷却容器２内に、シャフト支持部材１４を設置することで、室温における支持を可能にしている。シャフト支持部材１４は、冷却容器２に対し、軸方向には自由に動くが、周方向の回転を規制する構造を有している。シャフト支持部材１４に対向するシャフト７の端部には、円柱状に凹んだ凹部７ａ（嵌合部）が形成されている。また、シャフト支持部材１４には、凹部７ａに対向する面に円柱状に突出する凸部１４ａが形成されている。 In the superconducting magnetic bearing 120, an electromagnetic force for supporting the shaft 7 is generated only after the superconducting bulk 8 is cooled and becomes in a superconducting state. Therefore, a separate means for supporting the shaft 7 at room temperature is required. In the present embodiment, the shaft support member 14 is installed in the cooling container 2 to enable support at room temperature. The shaft support member 14 has a structure that freely moves in the axial direction with respect to the cooling container 2 but restricts rotation in the circumferential direction. At the end of the shaft 7 facing the shaft support member 14, a concave portion 7a (fitting portion) that is recessed in a cylindrical shape is formed. Further, the shaft support member 14 is formed with a convex portion 14a protruding in a cylindrical shape on the surface facing the concave portion 7a.

凹部７ａの周壁には雌ネジが螺刻され、凸部１４ａの周壁には雄ネジが螺刻されている。そして、図１に示す状態において、凹部７ａと凸部１４ａとは螺合している。上述のように、シャフト支持部材１４は周方向の回転を規制する構造を有しているため、凹部７ａと凸部１４ａとが螺合することにより、シャフト４，７の周方向の回転も規制される。そして、シャフト４，７を回転させることにより、シャフト７はシャフト支持部材１４に対して着脱可能になっている。 A female screw is threaded on the peripheral wall of the recess 7a, and a male screw is threaded on the peripheral wall of the protrusion 14a. Then, in the state shown in FIG. 1, the concave portion 7a and the convex portion 14a are screwed together. As described above, since the shaft support member 14 has a structure for restricting the rotation in the circumferential direction, the rotation of the shafts 4, 7 in the circumferential direction is also restricted by screwing the concave portion 7a and the convex portion 14a together. To be done. By rotating the shafts 4 and 7, the shaft 7 can be attached to and detached from the shaft support member 14.

なお、本実施形態においては、シャフト７に凹部７ａを設け、シャフト支持部材１４に凸部１４ａを設けたが、これとは逆にシャフト７に凸部を設け、シャフト支持部材１４に凹部を設けてもよい。図１に示すように、冷却前には、シャフト７とシャフト支持部材１４とが結合した状態で冷却容器２内に挿入されている。また、シャフト４は、軸受１２によって、軸方向の動きが規制されている。従って、真空容器１、冷却容器２を封止し、冷却した後に、シャフト４，７をシャフト支持部材１４が外れる方向に回転させると、シャフト支持部材１４が、軸方向に動き、シャフト７から外れる。この時点で、シャフト７は冷却容器２に対して非接触支持されている。但し、シャフト７とシャフト支持部材１４とが近接している状態であれば、回転時の振動等によって、シャフト７とシャフト支持部材１４とが接触してしまう恐れがある。 In the present embodiment, the shaft 7 is provided with the concave portion 7a and the shaft support member 14 is provided with the convex portion 14a. On the contrary, the shaft 7 is provided with the convex portion and the shaft support member 14 is provided with the concave portion. May be. As shown in FIG. 1, before cooling, the shaft 7 and the shaft support member 14 are inserted into the cooling container 2 in a coupled state. Further, the shaft 4 is restricted in its axial movement by the bearing 12. Therefore, if the shafts 4 and 7 are rotated in the direction in which the shaft support member 14 is disengaged after the vacuum container 1 and the cooling container 2 are sealed and cooled, the shaft support member 14 moves in the axial direction and disengages from the shaft 7. .. At this point, the shaft 7 is supported in non-contact with the cooling container 2. However, if the shaft 7 and the shaft support member 14 are in close proximity to each other, the shaft 7 and the shaft support member 14 may come into contact with each other due to vibration during rotation.

そこで、本実施形態においては、図２に示すように、シャフト７とシャフト支持部材１４とを充分に離間させるようにしている。その詳細を以下説明する。まず、本実施形態において、シャフト支持部材１４の材質は、少なくとも一部に磁性体を含んでいる。また、超電導回転機１００は、真空容器１の右端部に着脱可能に構成された磁石保持部１６と、磁石保持部１６に固定された永久磁石１５と、を備えている。これにより、図２示すように、シャフト支持部材１４は、永久磁石１５に吸引され、シャフト支持部材１４をシャフト７から遠ざけた位置で固定することができる。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the shaft 7 and the shaft support member 14 are sufficiently separated from each other. The details will be described below. First, in the present embodiment, the material of the shaft support member 14 includes a magnetic material at least in part. Further, the superconducting rotating machine 100 includes a magnet holder 16 detachably attached to the right end of the vacuum container 1, and a permanent magnet 15 fixed to the magnet holder 16. As a result, as shown in FIG. 2, the shaft support member 14 is attracted by the permanent magnet 15, and the shaft support member 14 can be fixed at a position away from the shaft 7.

超電導回転機１００の運転終了後、超電導回転機１００を昇温させる場合、超電導バルク８が常電導状態となった時点で、超電導磁気軸受１２０は支持力を失う。その時、シャフト７とシャフト支持部材１４とが非接触状態のままでは、シャフト７は落下してしまう。それを防ぐため、超電導回転機１００を昇温させる前に、永久磁石１５を用いて、シャフト支持部材１４とシャフト７とを結合させる。 When the temperature of the superconducting rotary machine 100 is raised after the operation of the superconducting rotary machine 100 is finished, the superconducting magnetic bearing 120 loses its supporting force when the superconducting bulk 8 is in the normal conducting state. At that time, if the shaft 7 and the shaft support member 14 are not in contact with each other, the shaft 7 will fall. In order to prevent this, before raising the temperature of the superconducting rotating machine 100, the permanent magnet 15 is used to connect the shaft support member 14 and the shaft 7.

その詳細を図３に示す。図３において、永久磁石１５および磁石保持部１６は、図２に示した状態よりも左方向に押し込まれている。これにより、シャフト支持部材１４も永久磁石１５とともに左方向に移動する。その状態でシャフト４，７を回転させると、凹部７ａおよび凸部１４ａが再び螺合し、シャフト７とシャフト支持部材１４とが結合される。 The details are shown in FIG. In FIG. 3, the permanent magnet 15 and the magnet holding portion 16 are pushed further to the left than in the state shown in FIG. As a result, the shaft support member 14 also moves leftward together with the permanent magnet 15. When the shafts 4 and 7 are rotated in this state, the concave portion 7a and the convex portion 14a are screwed again, and the shaft 7 and the shaft support member 14 are coupled.

なお、図示の例では、軸受用の永久磁石９および位置制御用の永久磁石１５は、それぞれ環状に形成された一体物であったが、永久磁石９，１５は、一体物に限られるわけではない。すなわち、永久磁石９，１５の周囲の磁気勾配を大きくし、より大きな電磁力を得るために、永久磁石９，１５をそれぞれ軸方向に沿って分割し、分割片の同極同士を接合する等の工夫を施すことが望ましい。超電導磁気軸受１２０によってシャフト７を非接触支持した状態で、回転させたときに、振れ回りが発生する場合には、前述した「電磁石による吸引力を利用した位置制御」を補助的に採用することが有効である。そのためにはシャフト７を部分的に磁性体とするとよい。 In the illustrated example, the bearing permanent magnet 9 and the position control permanent magnet 15 are integrally formed in a ring shape, but the permanent magnets 9 and 15 are not limited to the integrated body. Absent. That is, in order to increase the magnetic gradient around the permanent magnets 9 and 15 and obtain a larger electromagnetic force, the permanent magnets 9 and 15 are each divided along the axial direction, and the same poles of the divided pieces are joined together. It is desirable to devise. If whirling occurs when the shaft 7 is rotated in a state where the shaft 7 is supported by the superconducting magnetic bearing 120 in a non-contact manner, the above-mentioned "position control utilizing the attraction force by the electromagnet" should be supplementarily adopted. Is effective. For that purpose, the shaft 7 may be partially made of a magnetic material.

〈第１実施形態の効果〉
以上のように本実施形態の回転機（１００）によれば、第１の容器（１）と、第２の容器（２）とが密閉された状態で、シャフト（４，７）の他端側が接触支持部材（１４）に接触支持されている状態から、シャフト（４，７）の他端側が超電導磁気軸受（１２０）に非接触支持されている状態に切り替え可能に構成されている。
これにより、シャフト（４，７）の他端側が接触支持部材（１４）に接触支持されている状態において、電力消費を抑制しつつ回転子（３）を安定して支持できる。例えば、室温における、接触支持部材（１４）を用いた接触支持から、低温における、超電導磁気軸受（１２０）を用いた非接触支持に切り替えることが可能であり、機械的な損失を低減することで、回転機（１００）の高効率化を実現できる。 <Effects of First Embodiment>
As described above, according to the rotating machine (100) of the present embodiment, the other end of the shaft (4, 7) in the state where the first container (1) and the second container (2) are sealed. The side is in contact with and supported by the contact support member (14), and the other end of the shaft (4, 7) can be switched to the state in which the other end is supported by the superconducting magnetic bearing (120) in a non-contact manner.
This allows the rotor (3) to be stably supported while suppressing power consumption in a state where the other ends of the shafts (4, 7) are in contact with and supported by the contact support member (14). For example, it is possible to switch from the contact support using the contact support member (14) at room temperature to the non-contact support using the superconducting magnetic bearing (120) at low temperature, thereby reducing mechanical loss. It is possible to realize high efficiency of the rotating machine (100).

さらに、本実施形態によれば、第１の容器（１）と、第２の容器（２）とが密閉された状態で、シャフト（４，７）の他端側が超電導磁気軸受（１２０）に非接触支持されている状態から、シャフト（４，７）の他端側が接触支持部材（１４）に接触支持されている状態に切り替え可能に構成されている。
これにより、電力消費を一層抑制しつつ回転子（３）を安定して支持できる。 Furthermore, according to the present embodiment, the other end of the shaft (4, 7) serves as the superconducting magnetic bearing (120) with the first container (1) and the second container (2) sealed. The non-contact supported state is switchable from the non-contact supported state to the state where the other end side of the shafts (4, 7) is supported in contact with the contact supporting member (14).
This makes it possible to stably support the rotor (3) while further suppressing power consumption.

さらに、本実施形態によれば、接触支持部材（１４）またはシャフト（４，７）の一方に形成され、雄ネジを有する凸部（１４ａ）と、接触支持部材（１４）またはシャフト（４，７）の他方に形成され、凸部（１４ａ）に螺合する雌ネジを有する凹部（７ｂ）と、をさらに有し、接触支持部材（１４）は、シャフト（４，７）の周方向の動きが規制され、シャフト（４，７）の軸方向に可動である状態で第２の容器（２）に収納されている。
これにより、接触支持部材（１４）は、シャフト（４，７）の回転を抑制しつつ、シャフト（４，７）を安定して支持することができる。 Furthermore, according to the present embodiment, the protrusion (14a) formed on one of the contact support member (14) or the shaft (4, 7) and having a male screw, and the contact support member (14) or the shaft (4, 4). 7) and a concave portion (7b) having a female screw threadedly engaged with the convex portion (14a), and the contact support member (14) is arranged in the circumferential direction of the shafts (4, 7). It is stored in the second container (2) in a state where its movement is restricted and the shaft (4, 7) is movable in the axial direction.
Accordingly, the contact support member (14) can stably support the shafts (4, 7) while suppressing the rotation of the shafts (4, 7).

さらに、本実施形態によれば、接触支持部材（１４）は、少なくとも一部に磁性体を有することを特徴とする。
これにより、シャフト（４，７）が超電導磁気軸受（１２０）に支持されている際、永久磁石１５等を用いて、接触支持部材（１４）をシャフト（４，７）から充分に離間させることができる。 Further, according to this embodiment, the contact support member (14) is characterized in that at least a part thereof has a magnetic material.
Thereby, when the shaft (4, 7) is supported by the superconducting magnetic bearing (120), the contact support member (14) is sufficiently separated from the shaft (4, 7) by using the permanent magnet 15 or the like. You can

［第２実施形態］
〈第２実施形態の構成および動作〉
次に、本発明の第２実施形態による超電導回転機２００（回転機）の構成を説明する。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
上述した第１実施形態では、シャフト支持部材１４（図１参照）が可動部となり、シャフト７の接触／非接触支持を切り替えていた。この構成では、シャフト７の接触／非接触支持の切替を簡易的な構造で実現できる。しかし、シャフト支持部材１４が容器の外から視認できないため、シャフト７の接触／非接触支持の状態が外部から判別しにくい点があった。そこで、本実施形態では、シャフト７の接触／非接触支持を容易に判別可能にしている。 [Second Embodiment]
<Configuration and Operation of Second Embodiment>
Next, the configuration of the superconducting rotating machine 200 (rotating machine) according to the second embodiment of the present invention will be described. In the following description, parts corresponding to the respective parts of the above-described first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
In the above-described first embodiment, the shaft support member 14 (see FIG. 1) is a movable part, and the contact/non-contact support of the shaft 7 is switched. With this configuration, switching between contact/non-contact support of the shaft 7 can be realized with a simple structure. However, since the shaft support member 14 cannot be visually recognized from the outside of the container, it is difficult to determine the contact/non-contact support state of the shaft 7 from the outside. Therefore, in the present embodiment, contact/non-contact support of the shaft 7 can be easily discriminated.

図４は、本発明の第２実施形態による超電導回転機２００の停止状態の断面図である。
図４において、本実施形態におけるシャフト４，７および回転子３は、一体として、図中の左右方向にスライドさせることができる。図４の状態は、シャフト４，７および回転子３を、可動範囲の右端までスライドさせた状態を示している。図中の冷却容器２の右端部において、シャフト７に対向する位置には、円柱状のシャフト支持部材１９（接触支持部材）がシャフト７に向かって突出している。また、シャフト７の右端部において、シャフト支持部材１９に対向する位置には、略円柱状に凹んだ凹部７ｂが形成されている。 FIG. 4 is a sectional view of the superconducting rotating machine 200 according to the second embodiment of the present invention in a stopped state.
In FIG. 4, the shafts 4 and 7 and the rotor 3 in the present embodiment can be slid together in the left-right direction in the figure. The state of FIG. 4 shows a state in which the shafts 4, 7 and the rotor 3 are slid to the right end of the movable range. A cylindrical shaft support member 19 (contact support member) projects toward the shaft 7 at a position facing the shaft 7 at the right end of the cooling container 2 in the figure. Further, at the right end of the shaft 7, at a position facing the shaft support member 19, there is formed a recess 7b which is recessed in a substantially cylindrical shape.

図４に示す状態では、シャフト支持部材１９は凹部７ｂに嵌合し、シャフト７のぶれを規制している。また、シャフト４の左端部は、第１実施形態のものと同様に、軸受１２および磁性流体シール１１によって回転自在に支持されている。但し、シャフト４に対する磁性流体シール１１の装着位置は固定されているため、本実施形態においては、シャフト４のスライドに連動して、磁性流体シール１１もスライドするように構成されている。 In the state shown in FIG. 4, the shaft support member 19 is fitted in the recess 7b to regulate the shake of the shaft 7. Further, the left end portion of the shaft 4 is rotatably supported by the bearing 12 and the magnetic fluid seal 11, as in the first embodiment. However, since the mounting position of the magnetic fluid seal 11 with respect to the shaft 4 is fixed, the magnetic fluid seal 11 is also configured to slide in conjunction with the sliding of the shaft 4 in the present embodiment.

より詳細には、本実施形態における磁性流体シール１１は、伸縮可能な支持部材１７によって真空容器１に装着されている。支持部材１７は、伸縮可能であるとともに冷媒を封止する機能を備えている。支持部材１７としては、例えばステンレス製の溶接ベローズ等を適用するとよい。図４に示すように、室温では、支持部材１７が縮んだ状態であり、それによってシャフト４，７は冷却容器２に押し付けられ、冷却容器２に接触しつつ支持される。 More specifically, the magnetic fluid seal 11 according to this embodiment is attached to the vacuum container 1 by a support member 17 that can expand and contract. The support member 17 is expandable and contractible and has a function of sealing the refrigerant. As the support member 17, for example, a stainless welded bellows or the like may be applied. As shown in FIG. 4, at room temperature, the support member 17 is in a contracted state, whereby the shafts 4 and 7 are pressed against the cooling container 2 and supported while being in contact with the cooling container 2.

図５は、超電導回転機２００の冷却状態における断面図である。
図５に示すように、冷却後には、支持部材１７が伸びた状態になり、シャフト４，７が冷却容器２から離れて非接触支持状態になる。伸縮可能な支持部材１７には機械的な強度は期待できない場合が多い。そのため、本実施形態においては、機械的に強い伸縮可能なリニアブッシュ等の支持部材１８で、軸受１２を支持している。また、シャフト４，７を駆動していない定常時には、シャフト４，７の軸方向位置を固定しておくことが好ましい。そこで、本実施形態においては、上述の第１実施形態と同様に、長さが固定された支持部材１３も設けられている。 FIG. 5 is a cross-sectional view of superconducting rotary machine 200 in a cooled state.
As shown in FIG. 5, after cooling, the support member 17 is in an extended state, the shafts 4 and 7 are separated from the cooling container 2, and are in a non-contact support state. In many cases, the stretchable support member 17 cannot be expected to have mechanical strength. Therefore, in the present embodiment, the bearing 12 is supported by the support member 18 such as a mechanically expandable/contractible linear bush. Further, it is preferable that the axial positions of the shafts 4 and 7 are fixed during normal operation when the shafts 4 and 7 are not driven. Therefore, in this embodiment, similarly to the above-described first embodiment, the support member 13 having a fixed length is also provided.

図４，図５に示した例においては、冷却容器２に凸部であるシャフト支持部材１９を形成し、これに嵌合する凹部７ｂをシャフト７に形成した。しかし、シャフト７に凸部を形成し、これに嵌合する凹部を冷却容器２に形成してもよい。また、超電導回転機２００を冷却状態から昇温してゆく際に、シャフト４，７を接触支持状態に戻しやすいように、シャフト支持部材１９および凹部７ｂの少なくとも一方は、テーパ状に形成しておくことが好ましい。 In the example shown in FIGS. 4 and 5, the shaft support member 19 that is a convex portion is formed on the cooling container 2, and the concave portion 7b that fits into this is formed on the shaft 7. However, it is also possible to form a convex portion on the shaft 7 and form a concave portion on the cooling container 2 to be fitted therein. Further, at least one of the shaft support member 19 and the recess 7b is formed in a tapered shape so that the shafts 4 and 7 can be easily returned to the contact support state when the superconducting rotary machine 200 is heated from the cooling state. It is preferable to set.

また、超電導回転機２００を冷却した状態でシャフト４，７をスライドさせると、超電導磁気軸受１２０においては軸方向にも力が発生するため、シャフト４，７をスライドさせるために大きな力が必要になる。そのため、永久磁石９も軸方向にスライドできるように構成することが好ましい。永久磁石９の配置位置は真空容器１の内側であってもよく、冷却容器２の内側であってもよい。但し、本実施形態においては、製作のしやすさに鑑みて、永久磁石９を真空容器１の外側に配置している。すなわち、本実施形態における磁石保持部１６は超電導磁気軸受１２０の一部である永久磁石９を装着しており、真空容器１の右端部にて軸方向にスライドすることが可能になっている。 Further, when the shafts 4 and 7 are slid in a state where the superconducting rotary machine 200 is cooled, a force is also generated in the axial direction in the superconducting magnetic bearing 120. Therefore, a large force is required to slide the shafts 4 and 7. Become. Therefore, it is preferable that the permanent magnet 9 is also configured to slide in the axial direction. The permanent magnet 9 may be arranged inside the vacuum container 1 or inside the cooling container 2. However, in the present embodiment, the permanent magnet 9 is arranged outside the vacuum container 1 in consideration of the ease of manufacturing. That is, the permanent magnet 9 which is a part of the superconducting magnetic bearing 120 is mounted on the magnet holding portion 16 in the present embodiment, and can be slid in the axial direction at the right end portion of the vacuum container 1.

〈第２実施形態の効果〉
以上のように本実施形態の回転機（２００）によれば、シャフト（４，７）は、第１の容器（１）と、第２の容器（２）とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能であり、接触支持部材（１９）は第２の容器（２）に形成され、シャフト（４，７）の他端には接触支持部材（１９）と嵌合する嵌合部（７ｂ）が形成されている。
これにより、接触支持部材（１９）と嵌合部（７ｂ）とを嵌合させることによって、接触支持部材（１９）はシャフト（４，７）を安定して支持することができる。 <Effects of Second Embodiment>
As described above, according to the rotating machine (200) of the present embodiment, the shaft (4, 7) is provided with the shaft in the state where the first container (1) and the second container (2) are sealed. The contact support member (19) is formed on the second container (2), and is fitted to the other end of the shafts (4, 7) to fit the contact support member (19). 7b) has been formed.
Accordingly, by fitting the contact support member (19) and the fitting portion (7b), the contact support member (19) can stably support the shafts (4, 7).

さらに、本実施形態によれば、接触支持部材（１９）または嵌合部（７ｂ）がテーパ状に形成されているため、両者をスムーズに嵌合させることができる。
さらに、本実施形態によれば、超電導磁気軸受（１２０）は、第１の容器（１）と第２の容器（２）とが密閉された状態で、軸方向にスライド可能な磁石（９）を備える。これにより、超電導磁気軸受（１２０）から加わる力を抑制しつつ、スムーズにシャフト（４，７）をスライドさせることができる。 Furthermore, according to this embodiment, since the contact support member (19) or the fitting portion (7b) is formed in a tapered shape, both can be fitted smoothly.
Furthermore, according to the present embodiment, the superconducting magnetic bearing (120) has a magnet (9) slidable in the axial direction in a state where the first container (1) and the second container (2) are sealed. Equipped with. Thereby, the shaft (4, 7) can be smoothly slid while suppressing the force applied from the superconducting magnetic bearing (120).

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。 [Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. The above-described embodiments have been described as examples for easily understanding the present invention, and are not necessarily limited to those including all the configurations described. Further, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment or add/replace another configuration. The possible modifications to the above embodiment are, for example, as follows.

（１）上記各実施形態においては、本発明を界磁子および電機子を共に超電導化したラジアル型の全超電導回転機を本発明に適用した例を説明した。しかし、本発明の回転機は上述したものに限定されるわけではなく、例えば界磁子および電機子を軸方向に配置したアキシャル型の超電導回転機、その他あらゆる種類の超電導回転機に本発明を適用してもよい。また、界磁子または電機子は、必ずしも超電導化しなくてもよい。 (1) In each of the above embodiments, an example in which the present invention is applied to the present invention of a radial type all-superconducting rotating machine in which both a field element and an armature are made superconductive. However, the rotating machine of the present invention is not limited to the one described above, and for example, the present invention can be applied to any type of superconducting rotating machine such as an axial superconducting rotating machine in which a field element and an armature are arranged in the axial direction. You may apply. Further, the field element or armature does not necessarily have to be made superconducting.

１真空容器（第１の容器）
２冷却容器（第２の容器）
３回転子
４，７シャフト
７ａ凹部（嵌合部）
７ｂ凹部
９永久磁石（磁石）
１４，１９シャフト支持部材（接触支持部材）
１４ａ凸部
１００，２００超電導回転機（回転機）
１２０超電導磁気軸受 1 Vacuum container (first container)
2 Cooling container (second container)
3 Rotor 4, 7 Shaft 7a Recessed part (fitting part)
7b recess 9 permanent magnet (magnet)
14, 19 Shaft support member (contact support member)
14a Convex part 100,200 Superconducting rotating machine (rotating machine)
120 Superconducting magnetic bearing

Claims

A first container that keeps the inside airtight;
A second container housed inside the first container and keeping the inside airtight;
A rotor housed inside the second container and including a superconductor;
A shaft mounted on the rotor, having one end supported outside the first container and the other end supported inside the second container;
A superconducting magnetic bearing that supports the other end of the shaft in a non-contact manner,
A contact support member for contacting and supporting the other end of the shaft,
Equipped with
From the state where the other end side of the shaft is in contact with and supported by the contact support member in a state where the first container and the second container are hermetically sealed, the other end side of the shaft serves as the superconducting magnetic bearing. A rotating machine characterized by being switchable to a non-contact supported state.

From the state where the other end side of the shaft is non-contact supported by the superconducting magnetic bearing in a state where the first container and the second container are hermetically sealed, the other end side of the shaft is the contact support member. The rotating machine according to claim 1, wherein the rotating machine is configured to be switchable to a state in which the rotating machine is in contact with and supported by the rotating machine.

A convex portion formed on one of the contact support member or the shaft and having a male screw,
A concave portion formed on the other of the contact support member or the shaft, the concave portion having a female screw screwed into the convex portion;
Further has
The movement of the contact support member in the circumferential direction of the shaft is restricted, and the contact support member is housed in the second container in a state of being movable in the axial direction of the shaft. Rotating machine.

The rotating machine according to claim 3, wherein the contact support member has a magnetic material in at least a part thereof.

The shaft is slidable in the axial direction in a state where the first container and the second container are sealed,
The contact support member is formed on the second container,
The rotary machine according to claim 1 or 2, wherein a fitting portion that fits with the contact support member is formed at the other end of the shaft.

The rotating machine according to claim 5, wherein the contact support member or the fitting portion is formed in a tapered shape.

The rotating machine according to claim 5 or 6, wherein the superconducting magnetic bearing includes a magnet that is slidable in the axial direction in a state where the first container and the second container are sealed.