(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部を組立てる治具において、
前記磁石部は、前記回転体部の軸心を同心とする、環状永久磁石と環状ヨークを嵌合した磁石リング体を備え、
前記磁石リング体の外周側には、その内径が前記磁石リング体の外径より小さい炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のリング状のフープを拡径して装着して、このフープにより前記環状永久磁石を半径方向及び周方向に圧縮するものであって、
前記組立て治具は、前記磁石リング体を同心に載置するベース治具と、この磁石リング体に同心に載置され、前記フープを所定の締め代分まで拡径する傾斜面を備えたガイド治具とから構成され、
更に、前記磁石リング体の外周側に、軸方向の両端が当該磁石リング体の軸方向の上下面から突出し且つその外周面が前記ガイド治具の前記傾斜面に連なるリング状部材を装着するとともに、前記ガイド治具と前記リング状部材との間に、ガイド治具が外側でリング状部材が内側となる係合部を形成したことを特徴とする超電導磁気軸受装置における磁石部の組立て治具。
【請求項２】
超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部に、組立て治具を用いて補強部材を装着する方法おいて、
前記磁石部は、前記回転体部の軸心を同心とする、環状永久磁石と環状ヨークを嵌合した磁石リング体を備え、
前記磁石リング体の外周側には、その内径が前記磁石リング体の外径より小さい炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のリング状のフープを拡径して装着して、このフープにより前記環状永久磁石を半径方向及び周方向に圧縮するものであって、
前記磁石リング体の外周側に、軸方向の両端が当該磁石リング体の軸方向の上下面から突出し且つその外周面が前記ガイド治具の前記傾斜面に連なるリング状部材を装着し、
前記組立て治具は、前記磁石リング体を同心に載置するベース治具と、この磁石リング体に同心に載置され、前記フープを所定の締め代分まで拡径する傾斜面を備えたガイド治具とから構成され、
前記フープを前記ガイド治具の傾斜面に装着して、該フープを後押し治具で押圧するにあたり、前記フープと前記後押し治具の間に後押し中間フープを介在させて、フープを前記リング状部材に装着したことを特徴とする超電導磁気軸受装置における磁石部補強部材の装着方法。
【請求項３】
超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部に、組立て治具を用いて補強部材を装着する方法おいて、
前記磁石部は、前記回転体部の軸心を同心とする、環状永久磁石と環状ヨークを嵌合した磁石リング体を備え、
前記磁石リング体の外周側には、その内径が前記磁石リング体の外径より小さい炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のリング状のフープを拡径して装着して、このフープにより前記環状永久磁石を半径方向及び周方向に圧縮するものであって、
前記磁石リング体の外周側に、軸方向の両端が当該磁石リング体の軸方向の上下面から突出し且つその外周面が前記ガイド治具の前記傾斜面に連なるリング状部材を装着し、
前記組立て治具は、前記磁石リング体を同心に載置するベース治具と、この磁石リング体に同心に載置され、前記フープを所定の締め代分まで拡径する傾斜面を備えたガイド治具とから構成され、
前記フープを前記ガイド治具の傾斜面に装着して、該フープを後押し治具で押圧するにあたり、前記フープの前にガイドフープを設けるとともに、前記フープと前記後押し治具の間に後押し中間フープを介在させて、フープを前記リング状部材に装着したことを特徴とする超電導磁気軸受装置における磁石部補強部材の装着方法。
【請求項４】
前記後押し中間フープ及び（又は）前記ガイドフープは、前記磁石リング体圧縮用のフープと同一材料で形成されるとともに、同一径もしくは、やや大きめで締め代が小さい径であることを特徴とする請求項２又は３記載の超電導磁気軸受装置における磁石部補強部材の装着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、高速回転を必要とする流体機械や工作機械、余剰電力をフライホイールの回転エネルギーに変換して貯蔵する電力貯蔵装置等に用いられる超電導体を用いた超電導磁気軸受装置の、磁石部補強構造に用いる組立て治具及び磁石部補強部材の装着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超電導体を利用して、回転体（以下、回転軸を含む意味で用いる。）を非接触状態で軸支することにより、高速回転を可能とした超電導磁気軸受装置が開発されている。
【０００３】
この種の超電導磁気軸受装置は、固定体部に装着される超電導体部と、回転体部に装着される永久磁石を有する磁石部とを備え、超電導体部と磁石部とを間隔を設けて向き合うように配設された構成が一般的とされており、回転体部の回転動作時には、この回転体部とともに磁石部が回転するように構成されている。
【０００４】
この磁石部の永久磁石としては、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｕ系の熱間加工方法により製造された永久磁石や、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の焼結磁石が、一般的に用いられている。ところが、前者の引張強度は、２４Ｋｇ／ｍｍ２を上限とし、後者の引張強度は、８Ｋｇ／ｍｍ２を上限としており、磁石の引張強度は比較的に低い。他方、これらの磁石の圧縮強度は、略１００Ｋｇ／ｍｍ２となっており、極めて高い。従って、回転動作時に、磁石部を回転破壊させないためには、回転遠心力により磁石に生じる引っ張り力を、この引張強度内に収める必要があり、その結果回転数が制約されていた。特に、余剰電力をフライホイールの回転エネルギーとして蓄積し電力負荷を平準化する電力貯蔵装置においては、回転速度が増加できれば、蓄積できるエネルギー容量が飛躍的に増大するので、高回転化が望まれているが、この制約により高性能化が阻害されているという問題を生じていた。
【０００５】
そこで、本発明者等は、磁石部を予め圧縮するストレスを与えておいて、見掛け上の引張強度を向上させることにより、高速回転を可能とした磁石部の補強構造を既に提案している（特願平７−２９４９０号、同７−５６２０８号、同７−７４０６６号、同７−８１４４６号）。
【０００６】
すなわち、前述したように、回転体部に設置される磁石は、その引張強度は比較的に低い一方、圧縮強度は略１００Ｋｇ／ｍｍ２と極めて高い。本発明者等はこの点に着目し、磁石に予め圧縮力を付与しておくことを基本とし、そして、単にフープによる圧縮力の付与のみならず、付与圧縮力つまりフープによって加えられた力が、回転の際の遠心力により減少させられるのを可及的に阻止することができる構成（装置及び方法）を提案した。
【０００７】
このフープは、永久磁石よりも比重が小さくて、回転時に自身に生じる回転遠心力の悪影響を被ることが少なく、且つ引張破壊強度の大きい材料により構成され、更に、このフープによる永久磁石の半径方向及び周方向のそれぞれの圧縮力を、前記回転体部の停止時に磁石の圧縮破壊応力より小さい最適に設定したものである。すなわち、最適な応力状態は、回転停止時に、磁石部の磁石をフープにより限界の圧縮強度まで圧縮するとともに、フープ自体には余裕が有るような引張応力を持たせるようにすることが望ましい。つまり、このフープの余裕量は、磁石が回転動作時の遠心力により破壊される回転数において、フープ自体に作用する遠心力による引張応力や磁石からの引張応力の合計より、大きくなければならない。
【０００８】
このようにして、先に提案したものは、少なくとも回転体部の磁石部は、回転体部の軸心を同心とする永久磁石を備え、そして、前記永久磁石の外周側に、当該永久磁石を半径方向及び周方向に圧縮するリング状のフープを装着した構成からなる装置及び方法であり、高速回転化に対応できるだけでなく、永久磁石の外形状を大きくしても、磁石の機械的強度を向上させることができるので、載荷力の大きな超電導磁気軸受装置を得ることができた。
【０００９】
また、このフープ部材としては、磁石に比べて比重が軽く、引張り強度が高い炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が用いられている。このＣＦＲＰは、基本的に炭素繊維を、芯となる所定寸法のマンドレルに巻き付け、これをプラスチック成形により所定の外径状に形成されている。
【００１０】
ところが、このようなフープを磁石部に装着する作業が、以外と困難である。すなわち、直接、炭素繊維を磁石部の外周に張力を働かせつつ巻付けて、巻付け後に必要な応力状態となることが理想的であるが、現状においては、巻付け作業の張力制御等が困難なことにより、実用的でない。また、必要な応力状態となっているかを判別するには、実際に回転動作させて回転破壊が生じないか否かでないと決定することができない。
【００１１】
そこで、所定の圧縮応力を与える締め代を確保するために、磁石部の外径よりも内径が小さいフープを拡径しながら磁石部に装着して圧縮することになるが、このフープとして用いられるＣＦＲＰは、極異方性材料として知られており、その円周軸方向の引張強度は極度に大きい一方、これに対して横方向の応力には、比較的に弱い。このため、組立て時の圧入力によりフープ端面から崩壊したり、フープを拡径する治具の傾斜角度によっては、フープの外周面にひびが入ったりして、フープ自体を損傷して、フープ圧入装着が不可能となる不都合があった。
【００１２】
そこで、本発明者は、これらの原因を、材料力学的に厳密に考察することにより、先に提案したフープを磁石部の外周に装着した超電導磁気軸受装置及び方法において、図１７に示すように、圧入装着に最適なフープの形状寸法や、フープの装着を容易化する組立て治具を提案した。すなわち、この組立て治具１１は、磁石リング体２を同心に載置するベース治具１２と、この磁石リング体２に同心に載置され、所定の外形状に形成されたガイド治具１３と、フープ５を装着方向に押圧して移動させる押圧治具（図示を省略）とから構成されている。
【００１３】
また、装着されるフープと磁石部２との間には、フープと同様に比重が軽いアルミ素材を用いたリング状部材３を介在させ、このリング状部材３によって、フープからの圧縮力を均一化して、磁石部２に圧縮力を供給するようにしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにフープを損傷することなく所定径に拡径可能な組立て治具を用いても、フープを磁石リング体の外周に乗り移らせる途上において、フープが損傷したり、フープを最後まで圧入できない等の各種の不具合を生じる虞がある。
【００１５】
すなわち、まず、図１８（１）に示すように、装着途中のフープ５が磁石リング体に乗り移る際において、フープ５により内方に縮径されたガイド治具１３と、フープ５が到達していないリング状部材３との間に段差が生じてしまう。そして、この段差に、フープ５の先端が引掛るので、リング状部材３がフープ５を齧って、フープ５が欠損する虞を生じる。
【００１６】
また、図１８（２）に示すように、フープ５がリング状部材３の途中まで移動した場合は、フープ５により内方に圧縮されたリング状部材３を、フープ５の先端が削ってしまう虞を生じる。
【００１７】
更に、図１８（３）に示すように、フープ５が正常な装着位置に到達する付近においては、それ以前、リング状部材３とガイド治具１３の双方がフープ５により同様に縮められているのに対して、フープ５の大部分がリング状部材３に乗り移った時点で、フープ５による圧縮力が解除されたガイド治具１３だけが広がることになり、両者の間に段差が生じ、この段差によりフープ５の後端が欠損したり変形させられたりして、フープ５を損傷する虞を生じる。
【００１８】
また更に、フープ５を正常に最後まで圧入装着できないという不都合も生じ得る。すなわち、図１８（４）に示すように、圧入装着されるフープ５は、横断面形状において平行四辺形に変形し、外周側が内周側より下がり、この外周先端がベース治具に当接してしまうので、フープ５の装着を容易化する潤滑剤が、この空間に溜まってしまう。また、このまま圧入を解除すると、正常な形状に戻るので、前記の平行四辺形に変形した状態下のものに対して段差が生じてしまい、この補正工程を設ける必要もあった。
【００１９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ガイド治具に一部工夫を設けたり、また、フープの装着を補助する別のフープを設けたりして、前述の不都合を解消し、これによりフープ損傷を防止することの可能な組立て治具及び磁石部補強部材の装着方法を提供すること目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本願第１請求項に記載した発明は、超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部を組立てる治具において、
前記磁石部は、前記回転体部の軸心を同心とする、環状永久磁石と環状ヨークを嵌合した磁石リング体を備え、
前記磁石リング体の外周側には、その内径が前記磁石リング体の外径より小さい炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のリング状のフープを拡径して装着して、このフープにより前記環状永久磁石を半径方向及び周方向に圧縮するものであって、
前記組立て治具は、前記磁石リング体を同心に載置するベース治具と、この磁石リング体に同心に載置され、前記フープを所定の締め代分まで拡径する傾斜面を備えたガイド治具とから構成され、
更に、前記磁石リング体の外周側に、軸方向の両端が当該磁石リング体の軸方向の上下面から突出し且つその外周面が前記ガイド治具の前記傾斜面に連なるリング状部材を装着するとともに、前記ガイド治具と前記リング状部材との間に、ガイド治具が外側でリング状部材が内側となる係合部を形成した、超電導磁気軸受装置における磁石部の組立て治具である。
【００２１】
前記フープは、ガイド治具の傾斜面を押圧治具等により押されて、所定の締め代分まで拡径される。このときフープによりガイド治具が縮径されると同時に、この縮径されたガイド治具の端部（スカート部）に係合されたリング状部材が同様に縮径されるので、ガイド治具とリングとの間に段差の生じることが防止され、フープ内周の不慮の損傷を回避できる。
【００２２】
本願第２請求項に記載した発明は、超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部に、組立て治具を用いて補強部材を装着する方法おいて、
前記磁石部は、前記回転体部の軸心を同心とする、環状永久磁石と環状ヨークを嵌合した磁石リング体を備え、
前記磁石リング体の外周側には、その内径が前記磁石リング体の外径より小さい炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のリング状のフープを拡径して装着して、このフープにより前記環状永久磁石を半径方向及び周方向に圧縮するものであって、
前記磁石リング体の外周側に、軸方向の両端が当該磁石リング体の軸方向の上下面から突出し且つその外周面が前記ガイド治具の前記傾斜面に連なるリング状部材を装着し、
前記組立て治具は、前記磁石リング体を同心に載置するベース治具と、この磁石リング体に同心に載置され、前記フープを所定の締め代分まで拡径する傾斜面を備えたガイド治具とから構成され、
前記フープを前記ガイド治具の傾斜面に装着して、該フープを後押し治具で押圧するにあたり、前記フープと前記後押し治具の間に後押し中間フープを介在させて、フープを前記リング状部材に装着した超電導磁気軸受装置における磁石部補強部材の装着方法である。
【００２３】
前記フープは、ガイド治具の傾斜面を押圧治具等により押されて、所定の締め代分まで拡径される。更にフープが移動し続けると、ガイド治具のつなぎ部を介して、リング状部材に移動する。
【００２４】
そして、フープの大部分が磁石リング体に乗り移った際には、フープを後押し中間フープにより装着移動させているので、フープが供給していた圧縮力を、後押し中間フープが同一状態に補充するので、ガイド治具と磁石リング体との間に圧縮力差に基づく段差が生じることが防止され、この段差によるフープの損傷を回避できる。
【００２５】
本願第３請求項に記載した発明は、超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部に、組立て治具を用いて補強部材を装着する方法おいて、
前記磁石部は、前記回転体部の軸心を同心とする、環状永久磁石と環状ヨークを嵌合した磁石リング体を備え、
前記磁石リング体の外周側には、その内径が前記磁石リング体の外径より小さい炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）製のリング状のフープを拡径して装着して、このフープにより前記環状永久磁石を半径方向及び周方向に圧縮するものであって、
前記磁石リング体の外周側に、軸方向の両端が当該磁石リング体の軸方向の上下面から突出し且つその外周面が前記ガイド治具の前記傾斜面に連なるリング状部材を装着し、
前記組立て治具は、前記磁石リング体を同心に載置するベース治具と、この磁石リング体に同心に載置され、前記フープを所定の締め代分まで拡径する傾斜面を備えたガイド治具とから構成され、
前記フープを前記ガイド治具の傾斜面に装着して、該フープを後押し治具で押圧するにあたり、前記フープの前にガイドフープを設けるとともに、前記フープと前記後押し治具の間に後押し中間フープを介在させて、フープを前記リング状部材に装着した超電導磁気軸受装置における磁石部補強部材の装着方法である。
【００２６】
従って、このガイドフープによりガイド治具が縮径されるとともに、ガイドフープがリング状部材に乗り移って当該リング状部材が同様に縮径されるので、ベース治具とリング状部材との間に段差を生じることが防止され、後行する本来のフープがスムーズにリング状部材に乗り移ることを可能とする。更に、後押し中間フープを設けているので、フープの大部分が磁石リング体に乗り移った際には、フープを後押し中間フープにより装着移動させることとなり、これによりフープが供給していた圧縮力を、後押し中間フープが同一状態に補充するので、ガイド治具と磁石リング体との間に圧縮力差に基づく段差が生じることが防止され、この段差によるフープの損傷を回避できる。
【００２７】
本願第４請求項に記載した発明は、前記請求項２又は３の発明において、前記後押し中間フープ及び（又は）前記ガイドフープは、前記磁石リング体圧縮用のフープと同一材料で形成されるとともに、同一径もしくは、やや大きめで締め代が小さい径を備えている構成の超電導磁気軸受装置における磁石部補強部材の装着方法である。
【００２８】
このように構成した場合は、本来のフープに対する後押し中間フープの働き、及び（又は）ガイドフープの働きが、これらの両フープが同一材料且つ内径が同一又は僅かに大きく設定されていることにより、もしくは、段差を軽減できることにより、確実且つ円滑になされ得るものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図１ないし図１１に示す第１の具体例に基づいて説明する。
【００３０】
図１は、本例の磁石部補強構造を用いた超電導磁気軸受装置を示し、この超電導磁気軸受装置における主要部の概略構成を説明する一部破断した斜視図である。この超電導磁気軸受装置は、固定体部Ａに装着される超電導体部と回転体部Ｂに装着される磁石部１とを備え、超電導体部と磁石部１が間隔を設けて向き合うように配設される形式の超電導軸受装置である。
【００３１】
前記超電導体部は、従来公知の構造を備え、図示を省略した冷却ケースに収納されている。この冷却ケースの外径側には、銅又は他の金属材料により形成された環状の支持体が固定され、この支持体の内部に、超電導体が環状に埋設されている。また、この冷却ケース内には、冷媒が循環通流され、この冷媒により、冷却ケース内を、超電導状態を維持できる所定の低温に、維持している。
【００３２】
前記超電導体部は、イットリウム系高温超電導体、例えばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘからなる基板の内部に、常電導粒子Ｙ２Ｂａ１Ｃｕ１を均一に混在させて形成されており、内部を流れる超電導電流により、磁石部１が発生する磁束の侵入路を、拘束する性質を有している。
【００３３】
更に、超電導体部は、磁石部１と、軸方向において所定の距離を設けて、対面して配置されている。すなわち、これらの両者の離間距離は、この磁石部１から生じる磁束が超電導体部内に所定量、侵入できると同時に、回転体部Ｂが回転しても、侵入した磁束の分布状態が変化しない距離となっている。
【００３４】
前記回転体部Ｂは、主に磁石部１から構成され、この磁石部１は、図示を省略した軸に嵌着される中空軸を有するハブ４と、このハブ４に固着された磁石リング体２とから構成されている。また、この磁石リング体２は、回転体部Ｂの軸心を同心とし、且つ隣接する磁石の着磁方向が相互に半径方向に反発する複数の環状永久磁石１０，１０と、各環状永久磁石１０，１０間に介在された環状の軟磁性体ヨーク４ａとから構成されている。
【００３５】
尚、この磁石リング体２の構成は、このように径方向に反発着磁された環状磁石を透磁性体ヨークを介して多重化したものや、単一の磁石により形成されたものでも良く、後述する各具体例においては、基本的に同一構成とされるので、説明を省略することにする。
【００３６】
また、本具体例においては、前記環状永久磁石１０として、例えば、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｕ系の熱間加工方法で製造された永久磁石を、また、環状の軟磁性体ヨーク４ａには純鉄等の軟鉄を用いて形成している。このような構造においては、ある２つの環状永久磁石１０，１０のＮ極からの磁束は、環状の軟磁性体ヨーク４ａを通過して、それぞれの環状永久磁石１０，１０のＳ極に戻る。従って、各環状永久磁石１０，１０が生成する磁束は、環状軟磁性体ヨーク４ａにより絞られ集中化されるので、前記超電導体部に到達する磁束密度は、大幅に増大することができる。また、このような各環状永久磁石１０が形成する磁気回路は、軸対称となっている。
【００３７】
そして、この超電導磁気軸受装置において、超電導体部が、冷却ケース内を循環する冷媒により冷却され、超電導状態に維持される。この超電導状態において、回転体部Ｂの環状永久磁石１０からの磁束は、超電導体内に均一に混在された常電導粒子を選択的に通るように侵入するとともに、この侵入した磁束の回りを超電導電流が流れることによって、磁束の侵入路が一定に固定される。従って、回転体部Ｂが環状永久磁石１０とともに、あたかも磁束を介して超電導体に拘束されているような状態（ピンニング現象）となる。しかし、磁束密度が変化しない方向への磁石の移動は超電導体に束縛されないので、軸対称な磁気回路により構成された環状永久磁石１０は、回転方向への束縛を受けずにスムーズに回転することができる。
【００３８】
尚、超電導軸受装置の軸受が大型化して、単一の環状永久磁石を形成できず、周方向に分割された複数の永久磁石を各々接合して環状永久磁石１０を形成する場合においても、環状永久磁石１０と環状軟磁性体ヨーク４ａとを交互に配置する構成によれば、各環状永久磁石１０を形成する分割磁石の接合面に生じる磁束むらが低減でき、単一の環状永久磁石を形成したこととほぼ同一となるので、大規模な軸受装置を製作することが可能となる。
【００３９】
また、５は、この磁石リング体２の最外側に装着され磁石リング体２を補強するフープであり、本具体例では、炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いて、リング状に形成している。そして、このフープ５から内方の磁石部１に圧縮力を供給することにより、磁石部１が高回転動作する時の遠心力による引張り破壊を可能な限り防止している。
【００４０】
この磁石部１の外周側に装着されるリング状のフープ５は、炭素繊維入り強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により形成され、このＣＦＲＰの材料特性は、密度［ｇ／ｃｍ３］が１．６、ポアソン比が０．３、ヤング率（Ｅ［×１０１１Ｐａ］）が１．７２となっている。また、本具体例のＰｒ磁石は、密度［ｇ／ｃｍ３］が７．４、ポアソン比が０．２４、ヤング率（Ｅ［×１０１１Ｐａ］）が１．３４である。
【００４１】
また、このフープと磁石リング体２との間には、リング状部材３が介在されており、このリング状部材３により、この外周側に装着されるフープ５によって磁石リング体２に供給される圧縮力を均一化するようにしている。
【００４２】
そして、このようなフープ５によって、所定の圧縮力を内方の磁石リング体２に供給するためには、磁石リング体２の外径に基づき、予めフープ５の内径を減少させて形成し、これらの径差、つまり、締め代分だけ、フープ５を拡径して、磁石リング体２の外周に装着する必要がある。
【００４３】
そこで、図３に示すような組立て治具１１を用いて、フープ５を所定径に拡径して磁石リング体２に装着している。
【００４４】
すなわち、この組立て治具１１は、超電導磁気軸受装置の磁石部１を構成する磁石リング体２を同心に載置するベース治具１２と、この磁石リング体２に同心に載置され、所定の外形状に形成されたガイド治具１３と、フープ５を後押し中間フープ４１を介して装着方向に押圧して移動させる押圧治具１４とから構成され、更に、ガイド治具１３の下端外周に設けたスカート部４５に、磁石リング体２外周のリング部材３を係合して構成されている。
【００４５】
そして、これらのベース治具１２及びガイド治具１３の間に、超電導磁気軸受装置の磁石リング体２をセットし、前記ＣＦＲＰ製リング状のフープ５を、後押し中間フープ４１とともに円筒形状の押圧治具１４を用いて、ガイド治具１３の上方から押し入れ、このガイド治具１３によりフープ５を破壊しないように所定の締め代分だけ拡径しながら、フープ５を磁石リング体２の外周に装着して、超電導磁気軸受装置の磁石部１を製作するようにしている。
【００４６】
従って、組立て完了後には、この締め代分だけ拡径されて磁石リング体２の外周に装着されたフープ５によって、内周側の磁石リング体２に所定の圧縮力が供給され、磁石部１の遠心破壊に対する耐性力を向上でき、この磁石部１を用いた超電導磁気軸受装置は高回転能力を得ることができる。
【００４７】
前記磁石リング体２は、予め中空軸を備えたハブ４を中心として、複数の環状永久磁石１０，１０を環状の軟磁性体ヨーク４を介して多重リング化した中空の円盤状に形成され、この磁石リング体２の軸方向高さ寸法と、この磁石リング体２に装着するフープ５の高さ寸法とは、同一に設定されている。また、この磁石リング体２の外周には、予めリング状部材３が装着されている。
【００４８】
このリング状部材３は、本具体例においては、鉄系の素材を用いて、形成されている。また、リング状部材３の軸方向高さ寸法は、磁石リング体２の軸方向高さ寸法よりも、所定寸法だけ大きく形成され、上端及び下端が、磁石リング体２の上下面から突出形成されている。更に、この突出形成された先端には、内周側が軸方向に高い段差部が設けられ、各治具１２，１３の対応する基準面に当接して、組立て治具１１にリング状部材３を含めた磁石リング体２をセットした場合に、互いに正確な同軸上に位置決めできるようにしている。尚、フープ装着完了後には、この突出部は、除去される。
【００４９】
また、このリング状部材３を含めた磁石リング体２の外径寸法に応じて、フープ５の内周径が設定されている。すなわち、予めフープ５により与える応力に応じた締め代分だけ、小さくなるように非応力状態のフープ５内周の内径寸法が設定されている。従って、この締め代分だけ拡径されて、磁石リング体２の外周に装着されたフープ５は、内周側の磁石リング体２に所定の圧縮力を供給できるようになっている。
【００５０】
更に、このフープ５に用いられているＣＦＲＰは、極異方性材料として知られており、その円周軸方向の引張強度は、極度に大きい一方、これに対して横方向の許容応力は、比較的に弱い。すなわち、このＣＦＲＰ製フープ５を磁石リング体２に装着する際には、フープ５に対して横方向の圧入力を加えて装着するので、このＣＦＲＰの横方向許容応力を越えない圧入力を用いている。
【００５１】
そして、このフープ５は、フープ５の装着方向に対して後ろ側に取付けられた後押し中間フープ４１を介して、押圧治具１４により、磁石リング体２側に移動される。この押圧治具１４は、鉄系等の剛性強度が高い素材を用いて、パイプ状に形成され、少なくとも内径が、リング状部材３を含めた磁石リング体２の外径よりも大きく設定されている。また、押圧治具１４の下端面は、平坦に形成され、上端は、図示を省略した駆動装置に接続され、この駆動装置により、軸方向の上下移動が可能になっている。
【００５２】
また、この後押し中間フープ４１は、フープ５と同一な素材（ＣＦＲＰ）により、リング状に形成されている。また、この後押し中間フープ４１の内径半径は、フープ５よりも僅かに大きく設定され、締め代を軽減させている。従って、後述するガイド治具１３から後押し中間フープ４１を分離する際には、この後押し中間フープ４１からガイド治具１３を締め付ける圧縮力が軽減され、分離作業をスムーズ化するとともに、この作業時にガイド治具１３及び後押し中間フープ４１自体を不要に損傷することを防止している。例えば、本来のフープ５の締め代が、１．６（ｍｍ）の場合には、後押し中間フープ４１の締め代を、半減させた約０．８（ｍｍ）に設定している。
【００５３】
また、後押し中間フープ４１の装着方向に対して後端側の内周全周に亘って、テーパー面が形成され、このテーパー面は、後端側の開口部に向って拡径するような形状に形成されている。従って、後押し中間フープ４１を、ガイド治具１３から分離するには、押圧治具１４を用いて、後押し中間フープ４１を装着方向に移動させて分離するが、この際に、後押し中間フープ４１の分離移動に伴い内径が拡径するテーパー面を形成しているので、後押し中間フープ４１とガイド治具１３と当接する径差、すなわち、締め代が減少され、後押し中間フープ４１がガイド治具１３に供給する圧縮力が減少できる。この結果、後押し中間フープ４１及びガイド治具１３の不慮の損傷することを防止でき、繰り返し使用することが可能となる。
【００５４】
また更に、後押し中間フープ４１の装着方向の先端からテーパーが開始されるまでの高さ寸法は、後述するガイド治具１３のスカート部４５の先端からガイド治具１３と磁石リング体２接触端面までの距離に基づき、この距離の２倍よりも、大きく設定されている。すなわち、図６に示すように、フープ５の装着完了後には、後押し中間フープ４１がガイド治具１３に接触する部分（同図中のａにより示す）が、磁石リング体２のリング状部材３に接触する部分（同図中ｂにより示す）より、大きくなるよう設けられている。従って、ガイド治具１３を、フープ５が装着された磁石リング体２から分離すると、後押し中間フープ４１がガイド治具１３側に残留し、ガイド治具１３と共に、磁石リング体２から分離する。
【００５５】
また更に、フープ５の装着方向の後端を後押し中間フープ４１により押して装着移動させているので、図７（ｂ）に示すように、フープ５の大部分が磁石リング体２に乗り移った際にも、このフープ５が供給していた圧縮力を、後続する後押し中間フープ４１が同一状態に補充するので、圧縮力の格差により段差の生じることが防止され、この段差によるフープ５の損傷を回避できる。すなわち、このような後押し中間フープ４１を用いない場合には、フープ５の大部分が磁石リング体２に乗り移って磁石リング体２が縮径すると同時に、このフープ５からの圧縮力の大部分が治具から解除されて当該治具が拡径し、これにより段差を生じることになるが、後押し中間フープ４１を設けることにより、これを回避することができる。この結果、フープ装着作業の終了間際に、この段差によりフープ５の装着方向の後端が欠損することを防止することができる。
【００５６】
前記ガイド治具１３は、その素材として、非磁性金属素材が用いられ、磁石リング体２に磁力吸着されないようにしている。また、このガイド治具１３は、略台形状の外周面が所定形状に形成され、下端外周には磁石リング体２のリング状部材３に係合するスカート部４５が、下面には、フープ装着後に磁石リング体２を分離するイジェクト・リング部１９が、設けられている。
【００５７】
すなわち、このガイド治具１３の外周面は、図４に示すように、上方から磁石リング体２に向った下方に、順次、拡径ガイド面部１３Ａと、つなぎ部１３Ｂと、移行ガイド部１３Ｃが設けられている。
【００５８】
この拡径ガイド面部１３Ａは、上端の外径寸法が、非応力状態のフープ５の内径よりも小さく設定されるとともに、下端は、つなぎ部１３Ｂを介して、所定の締め代分だけ上端外径よりも径が大きく、且つ、磁石リング体２の外径に等しい移行ガイド部１３Ｃに連続している。また、この拡径ガイド面部１３Ａの軸線から傾斜した傾斜角度は、フープ５の材料強度特性に応じて、フープ５を非破壊に拡径可能な最適な値に設定されている。
【００５９】
また、つなぎ部１３Ｂは、径方向の断面形状において、フープ５を非破壊に移行ガイド部１３Ｃに移行させる所定の半径が設定されている。
【００６０】
更に、ガイド治具１３の下端に位置する移行ガイド面部の直径は、リング状部材３を含めた磁石リング体２の外径と等しく設定され、移行ガイド部１３Ｃの下端面と、磁石リング体２のリング状部材３外周面とは、面一になるように設けられている。
【００６１】
従って、このようにガイド治具１３の外周面に形成された拡径ガイド面部１３Ａ、つなぎ部１３Ｂ、移行ガイド部１３Ｃを、リング状フープ５が順次、移動し、これによりフープ５を損傷すること無く、所定の締め代まで拡径して、磁石部の外周に装着できるようにしている。
【００６２】
また、前記スカート部４５は、ガイド治具１３の下端外周を、所定寸法に切欠くとともに、この切欠部の外周縁を、装着方向に所定寸法、突出されて形成されている。また、このスカート部４５は、外周面が移行部と連続する同一面に形成されている。
【００６３】
そして、上述した磁石リング体２のリング状部材３の上端を、このスカート部４５の内周壁に係合して、磁石リング体２にガイド治具１３を正確に同軸位置決めできるようにしている。すなわち、ガイド治具１３とリング状部材３との間に、ガイド治具が外側でリング状部材が内側となる係合部を形成したものである。例えば、フープ５を多重化する構成においては、フープ５を磁石リング体２の外周に装着する毎に、磁石リング体２の内外径が僅かでも減少し続けことになり、この内径をもって正確な同軸位置決めをすることは困難である。従って、組立て途中の磁石リング体の最外周のリング状部材３を、その軸方向の両端を磁石リング体２の上下面から突出して形成し、この磁石リング体２外周径の突出部を、ガイド治具１３のスカート部４５に係合することにより、フープ多重装着による磁石リング体の内径変化に拘りなく、ガイド治具１３と磁石リング体２とが互いに、正確に同軸位置になるようにしている。
【００６４】
また、この磁石リング体２外周のリング状部材３突出部を、ガイド治具１３のスカート部４５に係合することにより、フープ５の先端がガイド治具１３から、リングに乗り移る際に、フープ内周を不要に損傷すること防止している。すなわち、この際には、図７（ａ）に示すように、このフープ５によりガイド治具１３が縮径されると同時に、この縮径されたガイド治具１３のスカート部４５に係合されたリング状部材３が同様に縮径されるので、ガイド治具１３とリングとの間に段差の生じることが防止され、フープ内周の不慮の損傷を回避できる。
【００６５】
また、このスカート部４５は、強度的に十分な寸法設定により形成することができる。すなわち、例えば、図５に示すように、このスカート部４５の実際の寸法を、ｔ＝１（ｍｍ）、ｈ＝０．５（ｍｍ）に設定して、スカート部４５を形成すると、スカート部４５に生じる剪断応力τは、次式により近似される。
【００６６】
τ≒ｈ／ｔ・Ｐ
従って、このフープ５により供給される圧縮圧力が、１３（Ｋｇ／ｍｍ２）とすると、これらの値を上式に代入して、τ＝６．５（Ｋｇ／ｍｍ２）が得られる。これは、実際のガイド治具１３に用いる鉄系材料の許容剪断応力よりも十分に小さく、実用的な範囲に収まっており、スカート部４５の応力破壊や塑性変形を防止できる。また、図８に示すように、フープ５の装着を完了した場合には、後押し中間フープ４１によって、フープ５より軽減された圧縮圧力が加えられるので、同様に損傷することを防止できる。
【００６７】
また、後押し中間フープ４１の高さ寸法に基づいて、図６に示すように、フープ５の装着完了後には、後押し中間フープ４１のガイド治具１３に接触する部分が、磁石リング体２のリング状部材３に接触する部分より、大きくなるように設定されている。従って、ガイド治具１３を、フープ５が装着された磁石リング体２から分離すると、後押し中間フープ４１がガイド治具１３側に残るように設けられている。
【００６８】
再び、図２及び図３に示すように、前記ガイド治具１３のイジェクト・リング部１９は、各治具１２，１３とフープ５が装着された磁石リング体２とを分離することは、人力を用いた場合には困難なので、前述したイジェクト・リング部１８，１９を用いて、容易に取外せるようにしている。
【００６９】
すなわち、このイジェクト・リング部１９は、その素材として、ガイド治具１３と同一な非磁性金属素材が用いられ、磁石リング体２に磁力吸着されないようにしている。また、このイジェクト・リング部１９は、厚肉且つ幅広の中空円盤状に形成され、この外形状に応じて形成されたガイド治具１３の切欠部内に収納されている。従って、収納時には、磁石リング体２に面したイジェクト・リング部１９の端面と、ガイド治具１３の端面とが同一平面となる。また、イジェクト・リング部１９は、幅広の中空円盤状に形成され、磁石リング体２との接触面積が大きく設定されているので、後述するようにフープ５を装着した磁石リング体２の大面積部分を無理なく押圧して、ガイド治具１３から磁石リング体２を取外せるようにしている。
【００７０】
また、ガイド治具１３のイジェクト・リング部１９の背面側には、このイジェクト・リング部の周上に沿って所定の間隔を設けて、ネジ溝が形成された押出しネジ用のネジ孔１９ａが複数形成され、このネジ孔１９ａに押出しネジ１９ｂを装着することにより、イジェクト・リング部１９をガイド治具１３又はベース治具１２の接触面から突出することができるようにしている。従って、図８に示すように、ガイド治具１３を用いて、フープ５を磁石リング体２に装着を完了した後には、図９（ａ）に示すように、これらの押出しネジ１９ｂを用いて、イジェクト・リング部１９をガイド治具１３の接触面から突出させ、フープ５が装着された磁石リング体２の損傷を防止しながら容易に取外すことができる。
【００７１】
再び、図２及び図３に示すように、前記ベース治具１２は、ガイド治具１３と同様に非磁性金属素材が用いられ、磁石リング体２に磁力吸着されることを防止している。また、このベース治具１２は、円筒台座状の上面が平坦な形状に形成され、上面にセットされる磁石リング体２のリング状部材３に対応して、基準位置決め部１６となる周状の切欠溝を備えて形成され、この基準位置決め部１６の内方には、イジェクト・リング部１８が設けられている。
【００７２】
前記基準位置決め部１６は、磁石リング体２外周のリング状部材３の突出部に対応して、ベース治具１２に切欠溝状に形成されている。すなわち、基準位置決め部１６の外周径は、磁石リング体２外周のリング状部材３を含めた外径に等しく設定される一方、内周径は、フープ装着後に磁石リング体２が縮径するに伴って減少するリング状部材３の内径よりも、小さく設定されている。
【００７３】
従って、ベース治具１２の基準位置決め部１６の外周壁に、リング状部材３の外周側を嵌合させることにより、ベース治具１２に磁石リング体２を、同軸上にセットすることができる。
【００７４】
また、ベース治具１２に磁石リング体２をセットした場合には、リング状部材３の内方に基準位置決め部１６の空間部を形成しているので、フープ５の装着後に、このフープ５からの圧縮力により磁石リング体２が中心方向に縮径した場合にも、リング状部材３が当該基準位置決め部１６の内周壁に喰い付くことを防止でき、ベース治具からフープ５を装着した磁石リング体２をスムーズに分離することができる。従って、後述する磁石リング体２を強制的に分離させるイジェクト・リング部１８を不要とすることもできる。
【００７５】
更に、フープ５を多重に装着する場合には、各フープ５に対応した複数の基準位置決め部１６を、単一のベース治具１２に形成しておくことができ、ベース治具１２を各装着行程に兼用することができる。従って、同一なベース治具１２及びベース治具１２関連の機材を用いて効率化を図ることができるとともに、組立て治具１１の設置及びそれを用いる作業スペースを減少化できることになる。
【００７６】
前記ベース治具１２のイジェクト・リング部１８は、ガイド治具１３のイジェクト・リング部１９と同様に、非磁性金属素材が用いて、磁石リング体２に磁力吸着されることを防止し、厚肉且つ幅広の中空円盤状に形成され、磁石リング体２との接触面積が大きく設定されている。また、このイジェクト・リング部１８は、その外形状に応じて形成されたベース治具１２の切欠部内に収納され、収納時には、磁石リング体２に面したイジェクト・リング部１８の端面と、ベース治具１３の上面とが同一平面となる。従って、磁石リング体２との接触面積が大きく設定されているので、後述するようにフープ５を装着した磁石リング体２の大面積部分を無理なく押圧して、ベース治具１３から磁石リング体２を取外せるようにしている。
【００７７】
また、ベース治具１２のイジェクト・リング部１８の背面側には、このイジェクト・リング部の周上に沿って所定の間隔を設けて、ネジ溝が形成された押出しネジ用のネジ孔１８ａが複数形成され、このネジ孔１８ａに押出しネジ１８ｂを装着することにより、イジェクト・リング部１８をベース治具１２の上面から突出することができるようにしている。従って、図８に示すように、ガイド治具１３を用いて、フープ５を磁石リング体２に装着を完了した後には、図９（ｂ）に示すように、これらの押出しネジ１８ｂを用いて、イジェクト・リング部１８をベース治具１２の接触面から突出させ、フープ５が装着された磁石リング体２の損傷を防止しながら容易に取外すことができる。
【００７８】
次に、本組立て治具１を用いて、フープ５を磁石リング体２を装着する手順を説明する。この装着手順は、組立て治具１に磁石リング体２をセットする準備手順と、フープ５を磁石リング体２外周に拡径しながら圧入する装着手順と、フープ５を装着された磁石リング体２を組立て治具１から分離するとともに、後押し中間フープ４１をガイド治具１３から分離する分離手順とから構成されている。
【００７９】
まず、準備手順においては、図３に示すように、組立て治具１に磁石リング体２を、互いに同軸上にセットする。すなわち、磁石リング体２のリング状部材３下側外周を、ベース治具１２の基準位置決め部１６に係合させることにより、ベース治具１２に磁石リング体２が、互いに同軸上にセットされる。また、このように同軸にセットされた磁石リング体２にガイド治具１３が、磁石リング体２のリング状部材３上側外周を、ガイド治具１３のスカート部４５の基準位置決め部４５ａに係合させることにより、同軸上にセットされる。従って、ベース治具１２の切欠溝状の内周面である基準位置決め部１６に、磁石リング体２の外周に取付けられたリング状部材３の下端外径を、挿嵌してセットし、更に、このリング状部材３の上端外径に、ガイド治具１３のスカート部４５の内周面である基準位置決め部４５ａを挿嵌してセットすることにより、これらの基準位置決め部１６，４４ａと磁石リング体２のリング状部材３上下突出部外周との係合により、これら三者が互いに厳密な同軸に位置される。
【００８０】
次に、装着手順においては、まず、フープ５がガイド治具１３の外周を装着方向に移動すると、ガイド治具１３の拡径ガイド面部により、所定にフープ５が拡径される。更にフープ５が移動し続けると、ガイド治具１３のつなぎ部を介して、移行部に移動する。
【００８１】
そして、図７（ａ）に示すように、フープ５の先端がガイド治具１３から、リングに乗り移る際には、磁石リング体２外周のリング状部材３の上端を、ガイド治具１３にスカート部４５に係合させているので、ガイド治具１３下端とリング状部材３の上端とに段差が生じることを解消している。すなわち、フープ５の先端がガイド治具１３から、リングに乗り移る際には、このフープ５によりガイド治具１３が縮径されると同時に、この縮径されたガイド治具１３のスカート部４５に係合されたリングが同様に縮径されるので、ガイド治具１３とリングとの間に段差が生じることが防止され、この作業時点で、フープ内周に不慮の損傷を生じることが解消できる。
【００８２】
次に、フープ５が磁石リング体２に乗り移った中間状態においては、リング状部材３に鉄系の素材を用いているので、フープ５によりリング状部材３が齧り取られることが防止される。
【００８３】
そして、図７（ｂ）に示すように、フープ５の大部分が磁石リング体２に乗り移った際には、フープ５を後押し中間フープ４１により装着移動させているので、フープ５が供給していた圧縮力を、後押し中間フープ４１が同一状態に補充するので、ガイド治具１３と磁石リング体２との間に圧縮力差に基づく段差が生じることが防止され、この段差によるフープ５の損傷を回避できる。
【００８４】
このようにしてフープ５は、図８に示すように、後押し中間フープ４１とガイド治具１３を用いて、不必要に損傷すること無く所定径に拡径されて、磁石リング体２の外周をスライド移動して装着され、装着手順が終了する。
【００８５】
次に、分離手順においては、まず、フープが装着された磁石リング体２からガイド治具１３を分離し、次に、ベース治具から磁石リング体２を分離する。また、同様に、ガイド治具１３に残留した後押し中間フープ４１を、ガイド治具１３から分離している。
【００８６】
すなわち、図９（ａ）に示すように、エジェクト・リング部１９をガイド治具１３の接触面から突出させ、フープが装着された磁石リング体２からガイド治具１３を分離する。この際には、後押し中間フープ４１のガイド治具１３に接触する部分が、磁石リング体２のリングに接触する部分より大きくなるように設定されているので、後押し中間フープ４１がガイド治具１３側に残留して、ガイド治具１３とともに分離される。
【００８７】
次に、同様に、図９（ｂ）に示すように、エエジェクト・リング部１８をベース治具１２の接触面から突出させ、ベース治具１２からフープが装着された磁石リング体２を分離する。
【００８８】
このようにして、図１０に示すように、後押し中間フープ４１が残留したガイド治具１３、フープ５を装着した磁石リング体２、ベース治具１２を、損傷することなく容易に分離される。
【００８９】
最後に、このようにガイド治具１３に残った後押し中間フープ４１を、押圧治具１４を用いて、ガイド治具１３から分離する。すなわち、図１１に示すように、押圧治具１４により、後押し中間フープ４１を装着方向に移動させて分離するが、この際に、後押し中間フープ４１の分離移動に伴い内径が拡径するテーパー面を形成しているので、後押し中間フープ４１とガイド治具１３とが当接する径差、つまり、締め代が減少され、後押し中間フープ４１がガイド治具１３に供給する圧縮力を減少することができる。この結果、後押し中間フープ４１及びガイド治具１３を不必要に損傷することを防止でき、繰り返し使用することが可能となる。
【００９０】
また、磁石部１として、フープ５を多重に装着する場合は、装着するフープに応じた後押し中間フープ４１とガイド治具１３とを用いて、このような手順が繰り返される。
【００９１】
そして、最終的に、所定のフープ５を多重に装着した後には、各リング状部材３の突出部を、磁石リング体２及びフープ５の上下面に沿って削除し、上下面を平坦にして、磁石部１としての製作が完成する。
【００９２】
以上説明したように、本具体例によれば、フープの材料強度特性に応じた形状に形成されたガイド治具を用いてフープ装着作業を行うことにより、フープの損傷を確実に防止しながら、所定の締め代を確保して、フープを磁石リング体に圧入装着することができ、このフープにより磁石部に予め圧縮力を付与することにより、磁石部としての回転破壊耐性を向上させることができる。
【００９３】
また、リング状部材の上端及び下端を磁石リング体の上下面から突出して形成し、この突出部の先端外周を切欠くとともに、この突出部に対応したスカート部をガイド治具の下端外周に設け、組立て治具のセット時には、この突出部をガイド治具のスカート部に係合させたことにより、フープの先端がガイド治具から、リングに乗り移る際に、フープ内周を不必要に損傷すること防止している。すなわち、この際には、このフープによりガイド治具が縮径されると同時に、この縮径されたガイド治具のスカート部に係合されたリング状部材が同様に縮径されるので、ガイド治具とリングとの間に段差が生じることが防止され、フープ内周を不必要に損傷することが解消できる。
【００９４】
更に、フープの装着方向の後端を後押し中間フープにより押して装着移動させていることにより、フープの大部分が磁石リング体側に乗り移った際にも、このフープが供給していた圧縮力を、後続する後押し中間フープが同一状態に補充するので、圧縮力の格差により段差が生じることが防止され、この段差によるフープの損傷を回避できる。すなわち、このような後押し中間フープを用いない場合には、フープの大部分が磁石リング体に乗り移って磁石リング体が縮径すると同時に、このフープからの圧縮力の大部分が解除された治具が拡径して、段差が生じることになるが、後押し中間フープを設けたことにより、これを回避することができる。この結果、フープ装着作業の終了間際に、フープの装着方向の後端が欠損することを防止することができる。
【００９５】
また更に、フープと同一な素材（ＣＦＲＰ）によりリング状に形成された後押し中間フープの締め代を、装着するフープよりも減少して設定していることにより、ガイド治具から後押し中間フープを分離する際には、この後押し中間フープからガイド治具を締め付ける圧縮力が軽減され、分離作業をスムーズ化するとともに、この作業時にガイド治具及び後押し中間フープ自体を不要に損傷することを防止している。
【００９６】
また、後押し中間フープの装着方向に対して後端側の内周全周に亘って、後端側の開口部に向って拡径するテーパー面を形成していることにより、押圧治具により後押し中間フープを装着方向に移動させて後押し中間フープをガイド治具から分離する終了する付近において、このテーパー面により後押し中間フープがガイド治具に当接する径差、すなわち、締め代が、徐々に減少されるので、後押し中間フープよるガイド治具への圧縮力を、減少できる。この結果、後押し中間フープ及びガイド治具に対する不慮の損傷を防止でき、繰り返し使用することが可能となる。
【００９７】
更に、本具体例においては、フープを多重に装着し、単一のフープによって所定の圧縮力を供給することに比べて、各多重フープから供給される合計した圧縮力が、所定量になればよいので、各フープが分担する圧縮力、つまり、各フープの締め代を小さくすることができる。従って、このように各多重フープの締め代を減少できるので、各フープに対応したガイド治具の拡径ガイド面部の傾斜角度を小さくしてフープが剪断破壊することを低減させたり、全体の高さ寸法を短縮したりしてコンパクト化を図ることができるとともに、治具製作を容易化することができる。
【００９８】
また更に、このフープの多重化により、磁石に対する圧縮応力分布が均一化され、この磁石に対する圧縮応力分布の均一化は、付与される圧縮応力のバラツキを回避することが可能となり、つまり万遍なく圧縮応力が付与されることになり、応力付与の局所的な不均一に起因する磁石の回転破壊を阻止することができ、装置の安全性と信頼性を向上させることができる。
【００９９】
次に、本発明を図１２ないし図１６に示す第２具体例に基づいて説明する。
【０１００】
本具体例の組立て治具１１は、図１２に示すように、前記具体例と基本的に同様な、フープ５の後端側に装着された後押し中間フープ４１と、後押し中間フープ４１を装着移動させる後押し部材１４と、磁石リング体２を載置するベース治具１２と、この磁石リング体２に同心に載置され、所定外形状に形成されてフープ５拡径しながら磁石リング体２の外周にスライド移動させるガイド治具１３とから構成され、フープ５圧入方向の先端側に装着されるガイドフープ４２と、このガイドフープ４２用にベース治具１２に設けた切欠部と、ベース治具１２に形成したスカート部４４を、新たに追加して構成されている。
【０１０１】
尚、本具体例のガイド治具１３において、フープ５を拡径ガイドする外周面の形状は、上述した第１具体例と同様なものが用いられているので、説明を省略することにする。
【０１０２】
また、本具体例においては、予め磁石リング体２の外周に装着されているリング状部材３は、比較的に高強度で、ヤング率が小さく、しかも比重が小さいアルミ系素材を用いることが望ましい。もっとも、鉄等の金属を用いることも、可能である。
【０１０３】
更に、磁石リング体２の外周に装着されているリング状部材３の下方突出部は、上記具体例と異なり、内周側の突出部が、外周側の突出部より大きく突出された形状に形成されている。
【０１０４】
上記ガイドフープ４２は、上述した後押し中間フープ４１と同様に、フープ５と同一な素材（ＣＦＲＰ）により、リング状に形成されている。また、このガイドフープ４２の内径半径は、フープ５よりも僅かに大きく設定され、締め代を軽減させている。従って、後述するベース治具からガイドフープ４２を分離する際には、このガイドフープ４２からベース治具を締め付ける圧縮力が軽減され、スムーズな分離作業を行えるようにするとともに、ベース治具１２及びガイドフープ４２自体を不必要に損傷することを防止している。
【０１０５】
また、ガイドフープ４２の装着方向に対して先端側の内周全周に亘って、テーパー面が形成され、このテーパー面は、先端側の開口部から縮径するような形状に形成されている。従って、このガイドフープ４２がフープ５より先行して装着方向に移動し、この移動方向の先端側に設けられたテーパー面によって、リング状部材３の外周を、徐々に押圧することになるので、リング状部材３の外周を不必要に損傷することを防止でき、このリング状部材３を所定に縮径して、同様に連続して後続するフープ５よる損傷も回避できる。
【０１０６】
また、ガイドフープ４２を、ベース治具１２から分離するには、ガイドフープ４２分離用のイジェクト・リング部４６を用いて、ガイドフープ４２を装着方向と逆方向に移動させて分離するが、この際に、ガイドフープ４２の分離移動に伴い内径が拡径するテーパー面を形成しているので、前記第１具体例と同様に、ガイドフープ４２とベース治具１２と当接する径差、すなわち、締め代が減少され、ガイドフープ４２がベース治具１２に供給する圧縮力を減少できる。この結果、ガイドフープ４２及びベース治具１２を不必要に損傷することを防止でき、両者を繰り返し使用することが可能となる。
【０１０７】
また、磁石リング体２又はこの外周に装着されたリング状部材３が、真円形状から変形した少々いびつな形状や、局所的に変形した場合にも、このガイドフープ４２によって、所定の円形状に整形することができることになり、連続的に後続するフープ５をスムーズに装着できることになる。
【０１０８】
前記ベース治具１２は、円筒台座状の上面が平坦な形状に形成され、ガイド治具１３と同様に、上面にセットされる磁石リング体２のリング状部材３に係合するスカート部４４が形成され、このスカート部４４の外周側には、切欠スペースがガイドフープ４２の外形状に等しく設定された切欠部が設けられている。また、この切欠部の底部には、ガイドフープ用のイジェクト・リング部４６が設けられ、同様に、スカート部４４の内周側には、イジェクト・リング部１８が設けられている。
【０１０９】
このスカート部４４は、ガイド治具１３のスカート部４５と同様に、磁石リング体２のリング状部材３の下方突出部に応じた切欠き形状に形成され、セット時には、リング状部材３の下方突出部が係合するようしている。
【０１１０】
従って、上述した磁石リング体２のリング状部材３の下方突出部を、このスカート部４４の基準位置決め部４４ａに係合して、ベース治具１２に磁石リング体２を正確に同軸位置決めしてセットできる。
【０１１１】
また、この磁石リング体２外周のリング状部材３突出部を、内周側の突出部が外周側の突出部より大きく突出された形状に形成し、フープ５を所定に装着した後にも、フープ５の先端は、リング状部材３外周位置に留まるので、不要な損傷を防止できる。また、このように形成されたリング状部材３の突出部をベース治具１２のスカート部４４に係合しているので、ガイドフープ４２が、ベース治具１２にスムーズに乗り移ることができる。更に、ガイドフープ４２がベース治具１２に乗り移る際及び大部分が乗り移った際には、このガイドフープ４２によりガイド治具１３を縮径すると同時に、この縮径されたガイド治具１３のスカート部４４に係合されたリング状部材３を同様に、外周から縮径するので、ベース治具１２とリング状部材３との間に段差を生じることが防止され、この段差によりフープ５やリング状部材３を異形状に変形することを防止できる。
【０１１２】
また、この切欠部は、その切欠スペースが、ガイドフープ４２の外形状に等しく設定され、フープ装着時には、このスペース内にガイドフープ４２を収納できるようにしている。従って、図１４に示すようように、フープ５の装着を完了したときには、この切欠スペースにガイドフープ４２が収納され、フープ５が異形状に変形することを防止でき、正常に磁石リング体２の外周に装着することができる。
【０１１３】
このように構成された本組立て治具１１は、上記具体例と同様な装着手順を用いて、フープ５を磁石リング体２に装着している。すなわち、この装着手順は、図１２に示すように、組立て治具１に磁石リング体２をセットし、次に、図１３に示すように、フープ５を磁石リング体２外周に拡径しながら圧入して装着を完了し、更に、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、各イジェクト・リング部１８，１９を用いてフープ５を装着された磁石リング体２を各治具１２，１３から分離し、図１５に示すように、これらの３者を分離し、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、各治具１２，１３に残留したフープ４１，４２を分離する手順から構成されている。
【０１１４】
以上説明したように、本第２具体例によれば、前記第１具体例と同様な効果を奏するのみならず、フープの装着方向の先側に、ガイドフープを設けるとともに、フープ装着終了時において、このガイドフープを収納する切欠部をベース治具に設けたことにより、フープ装着時において、フープの装着を終了したときには、この切欠スペースにガイドフープが収納され、フープが異形状に変形することを防止でき、正常に磁石リング体の外周に装着することができる。
【０１１５】
また、ガイドフープの装着方向に対して先端側の内周全周に亘って、先端側に拡径するテーパー面を形成したことにより、このガイドフープがフープより先行して装着方向に移動し、この移動方向の先端側に設けられたテーパー面によって、リング状部材の外周を、徐々に押圧することができるので、磁石リング体外周のリング状部材をアルミ製としたものに対応することができ、高回転化を図ることができる。
【０１１６】
このように本発明の各具体例によれば、フープを損傷すること無く確実に磁石部外周に装着して、予め磁石部に圧縮力を付与できるので、見掛け上の引張り応力に対する強度を高めることになり、磁石部の回転破壊耐性力を向上することができる。従って、特に、大重量フライホイールを高速回転させ、この回転エネルギーによって電力貯蔵する電力貯蔵装置に用いる超電導磁気軸受装置には、本具体例は最適な構成である。
【０１１７】
また、磁石にはＰｒ−Ｆｅ−Ｂ−Ｃｕ系磁石を使用した具体例を示したが、本発明はこれに限らず、フェライト、アルニコ、或はネオジウム系、サマリウム系等、他の全ての永久磁石を使用することができることは勿論である。更に、超電導体についても、イットリウム高温超電導体を始めとして、例えば希土類系の元素を含む（ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）系等全ての超電導体が適用可能である。尚、ここで、ＲＥはＹ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂからなる元素群から選ばれた１又は２以上の元素を表わす。
【０１１８】
更に、具体例において、フープによる周巻き圧縮力が、回転体部Ｂの非回転時において１００Ｋｇ／ｍｍ２以下となるように設定したが、本発明はこれに限られずに、用いられる磁石が有する圧縮破壊の限界応力を超えない圧縮力を付与するものである。また、磁石のフープとしては、ＣＦＲＰのほかにも、例えばグラスファイバー強化プラスチック（ＧＦＲＰ）を用いる等、磁石よりも比重が小さく、且つ引張破壊の限界強度が大きい材料を適宜に用いることができるものである。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１請求項に記載した超電導磁気軸受装置における磁石部の組立て治具によれば、磁石圧縮用のフープは、ガイド治具の傾斜面を押圧治具等により押されて、所定の締め代分まで拡径され、そしてこのときフープによりガイド治具が縮径されると同時に、この縮径されたガイド治具の端部（スカート部）に係合されたリング状部材が同様に縮径されるので、ガイド治具とリングとの間に段差の生じることが防止され、フープ内周の不慮の損傷を回避できる。
【０１２０】
本願第２請求項に記載した発明、すなわち超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部に、組立て治具を用いて補強部材を装着する方法によれば、磁石圧縮用のフープは、ガイド治具の傾斜面を押圧治具等により押されて、所定の締め代分まで拡径され、更にフープが移動し続けると、ガイド治具のつなぎ部を介して、リング状部材にスムーズに移動することができる。そして、フープの大部分が磁石リング体に乗り移った際には、フープを後押し中間フープにより装着移動させているので、フープが供給していた圧縮力を、後押し中間フープが同一状態に補充するので、ガイド治具と磁石リング体との間に圧縮力差に基づく段差が生じることが防止され、この段差によるフープの損傷を回避することができる。
【０１２１】
本願第３請求項に記載した発明、すなわち超電導磁気軸受装置の回転体部に装着される磁石部に、組立て治具を用いて補強部材を装着する方法によれば、ガイドフープによりガイド治具が縮径されるとともに、ガイドフープがリング状部材に乗り移って当該リング状部材が同様に縮径されるので、ベース治具とリング状部材との間に段差を生じることが防止され、後行する本来のフープがスムーズにリング状部材に乗り移ることを可能とする。更に、後押し中間フープを設けているので、フープの大部分が磁石リング体に乗り移った際には、フープを後押し中間フープにより装着移動させることとなり、これによりフープが供給していた圧縮力を、後押し中間フープが同一状態に補充するので、ガイド治具と磁石リング体との間に圧縮力差に基づく段差が生じることが防止され、この段差によるフープの損傷を回避することができる。
【０１２２】
本願第４請求項に記載した発明は、後押し中間フープ及び（又は）前記ガイドフープが、前記磁石リング体圧縮用のフープと同一材料により形成されるとともに、同一径もしくは、やや大きめで締め代が小さい径を備えているので、後押し中間フープの働き、及び（又は）ガイドフープの働きは、これらの両フープが同一材料且つ内径が同一又は僅かに大きく設定されていることにより、もしくは、段差を軽減できることにより、本来のフープに連係して確実且つ円滑になされ得るものである。
【０１２３】
このように、本発明によれば、圧入装着に最適なフープの形状寸法が得られ、そして、フープを損傷すること無く確実に磁石部外周に装着して、磁石部に圧縮力を付与できるので、磁石部の回転破壊耐性力を向上することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体例に係り、超電導磁気軸受装置の主要部を示す一部破断した概略斜視図である。
【図２】本発明の具体例に係り、磁石部及び治具の概略全体構成を示す分解斜視図である。
【図３】本具体例の組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図４】ガイド治具とリング状部材との連結部を示す図である。
【図５】フープを治具を介して磁石リング体に装着する状態を示す図である。
【図６】フープを治具を介して磁石リング体に装着する状態を示す図である。
【図７】フープを治具を介して磁石リング体に装着する状態を示す図である。
【図８】本発明の具体例に係り、組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図９】本発明の具体例に係り、組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の具体例に係り、組立て治具の主要部を分解して示す縦断面図である。
【図１１】治具とフープの摺接状態を示す図である。
【図１２】本発明の他の具体例に係り、組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の他の具体例に係り、組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の他の具体例に係り、組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図１５】本発明の他の具体例に係り、組立て治具の主要部を分解して示す縦断面図である。
【図１６】本発明の他の具体例に係り、組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図１７】本発明者が先に提案した組立て治具の主要部を示す縦断面図である。
【図１８】磁石リング体のリング状部材にフープを圧入する状態を示す図である。
【符号の説明】
Ａ    固定体部
Ｂ    回転体部
１    磁石部
２    磁石リング体
３    リング状部材
４    ハブ
４ａ  軟磁性体ヨーク
５    フープ
１０  環状永久磁石
１１  組立て治具
１２  ベース治具
１３  ガイド治具
１３Ａ  ガイド治具の拡径ガイド面部
１３Ｂ  ガイド治具のつなぎ部
１３Ｃ  ガイド治具の移行ガイド部
１４  押圧治具（後押しパイプ状治具）
１６  ベース治具の基準位置決め部
１７  ガイド治具の基準位置決め部
１８  ベース治具のイジェクト・リング部
１８ａ  押出しネジ用孔
１８ｂ  押出しネジ
１９  ガイド治具のイジェクト・リング部
１９ａ  押出しネジ用孔
１９ｂ  押出しネジ
１９ｃ  通常固定用ネジ
４１  後押し中間フープ
４２  ガイドフープ
４４  ベース治具のスカート部
４４ａ  ベース治具のスカート部の基準位置決め部
４５  ガイド治具のスカート部
４５ａ  ガイド治具のスカート部の基準位置決め面部
４５ｂ  ガイド治具のスカート部の上下突き当て基準面部
４６  ベース治具の先フープ用イジェクト・リング部
４６ａ  ガイドフープ用の押出しネジ用孔
４６ｂ  ガイドフープ用の押出しネジ
ａ  フープ装着後に後フープがガイド治具と接触する長さ
ｂ  フープ装着後に後フープがリング状部材と接触する長さ
ｈ  スカート部の径方向の長さ
ｔ  スカート部の軸方向の突出高さ
Ｐ  フープにより供給される圧縮力
τ  フープによりスカート部に生じる剪断応力
【図１】
0003546562.tif 000002
【図２】
0003546562.tif 000003
【図３】
0003546562.tif 000004
【図４】
0003546562.tif 000005
【図５】
0003546562.tif 000006
【図６】
0003546562.tif 000007
【図７】
0003546562.tif 000008
【図８】
0003546562.tif 000009
【図９】
0003546562.tif 000010
【図１０】
0003546562.tif 000011
【図１１】
0003546562.tif 000012
【図１２】
0003546562.tif 000013
【図１３】
0003546562.tif 000014
【図１４】
0003546562.tif 000015
【図１５】
0003546562.tif 000016
【図１６】
0003546562.tif 000017
【図１７】
0003546562.tif 000018
【図１８】
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