(57)【要約】【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１
2020080628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
ことを特徴とする回転機。
【請求項２】
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超電導磁気軸受に非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接触支持部材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
ことを特徴とする請求項１に記載の回転機。
【請求項３】
前記接触支持部材または前記シャフトの一方に形成され、雄ネジを有する凸部と、
前記接触支持部材または前記シャフトの他方に形成され、前記凸部に螺合する雌ネジを有する凹部と、
をさらに有し、
前記接触支持部材は、前記シャフトの周方向の動きが規制され、前記シャフトの軸方向に可動である状態で前記第２の容器に収納されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転機。
【請求項４】
前記接触支持部材は、少なくとも一部に磁性体を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の回転機。
【請求項５】
前記シャフトは、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、軸方向にスライド可能であり、
前記接触支持部材は前記第２の容器に形成され、
前記シャフトの他端には前記接触支持部材と嵌合する嵌合部が形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転機。
【請求項６】
前記接触支持部材または前記嵌合部がテーパ状に形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の回転機。
【請求項７】
前記超電導磁気軸受は、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、軸方向にスライド可能な磁石を備える
ことを特徴とする請求項５または６に記載の回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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。
【図２】第１実施形態による超電導回転機の他の断面図である。
【図３】第１実施形態による超電導回転機の他の断面図である。
【図４】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。
【図５】第２実施形態による超電導回転機の他の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
〈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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
［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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
〈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。
【００３９】
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。
【００４０】
［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。
【００４１】
（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。
【符号の説明】
【００４２】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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