(57)【要約】  本発明は磁気及び超伝導材料の分野に関係し、例えば超伝導式の無接触搬送装置又はリニアル又はラジアルな浮上支承装置に使用できる形式の磁気浮上装置に関する。本発明の課題は磁気浮上装置の積み卸しに際してもトラック案内の改善された安定性又は安定した支承案内が達成される磁気浮上装置を提供することである。この課題は記憶された磁界構成を有する少なくとも２つの超伝導形体を磁気的な案内路の上に有し、少なくとも２つの超伝導成形体が案内路に対して垂直な異なる間隔でかつ／又は案内路に対して水平な異なる位置で記憶された磁界構成を有し、記憶位置からそれた位置で案内路の上側で機械的に保されかつ互いに結合されている磁気浮上装置によって解決された。【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気的な案内路の上にあって、記憶された磁界構成を有する少なくとも２つの超伝導成形体から成る磁気浮上装置であって、前記少なくとも２つの超伝導成形体が、案内路に対する垂直な間隔が異なる状態でかつ／又は案内路に対する水平な状態が異なる状態で記憶された磁界構成を有し、その記憶位置からそれた位置で案内路の上に機械的に保持されかつ互いに結合されていることを特徴とする、磁気浮上装置。
【請求項２】
それぞれ２つ又は３つの超伝導成形体が同じ記憶された磁気構成を有している、請求項１記載の磁気浮上装置。
【請求項３】
超伝導成形体が内実の部体である、請求項１記載の磁気浮上装置。
【請求項４】
超伝導成形体が硬質の２種の超伝導体である、請求項１記載の磁気浮上装置。
【請求項５】
少なくとも１つの超伝導成形体が、前記少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の下側に固定された磁気構成を有しており、他の少なくとも１つの超伝導成形体が前記少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の上側に固定された磁気構成を有している、請求項１記載の磁気浮上装置。
【請求項６】
前記少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の上側又は下側の位置の間隔が、この位置に対し同じ大きさである、請求項５記載の磁気浮上装置。
【請求項７】
少なくとも１つの超伝導成形体が、前記少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される、磁気浮上装置の運動方向に右へ移動させられた位置の下側及び側方に固定された磁界構成を有し、少なくとも他の超伝導成形体が、少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持された、磁気浮上装置の移動方向に左へずらされた位置に上側及び側方に固定された磁界構成を有している、請求項１記載の磁気浮上装置。
【請求項８】
少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の上側及び下側と右側と左側の位置の間隔が、この位置に対して上側及び下側に関してかつ右側と左側に関してそれぞれ同じ大きさである、請求項７記載の磁気浮上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気及び超伝導材料の分野に関係し、例えば超伝導式の無接触搬送装置又はリニアル又はラジアル式の浮上支承装置で使用できる磁気浮上装置に関するものである。
【０００２】
超伝導式の磁気浮上装置は運動方向には一定である磁界を提供する案内路又は不動な対応受けを必要とする。しかし、この磁界はこれに対し垂直には強い磁界勾配を有する。可動な部分（搬送車）に配置された超伝導体は硬い２種の超伝導体であると該磁界内で安定した位置をとることができる。
【０００３】
磁界は２種の超伝導体をナノスケールの析出又は構成誤差によって超伝導マトリックスに固持されることがある正方形の磁気流ループの形で透過する。これによりこのような超伝導体に極度の磁界構成を固定的に定着させることができる。案内路によって発生させられた磁界が超伝導体の冷却により、案内路に対する固定的な間隔で普通の伝導状態から超伝導状態で超伝導体に固定されると、超伝導体は超伝導体を冷却位置へ引戻す戻し力を伴って冷却位置からの変位で答える。戻し力は磁界の変化に関連して、ひいては変位の大きさにも関連する。磁界の変化が大きければ大きいほど戻し力も大きい。
【０００４】
無接の搬送装置及び直線的又は湾曲した浮上支承装置における超伝導式の磁気浮上装置では支持力のほかに垂直方向でも水平方向でも所定の位置で高い安定性を有することが大きな意義を持つ。安定性の尺度は理想的な方向での剛性である。これはＮ／ｍｍで表示され、磁気浮上装置の可動部分を１ｍｍ移動させるためにどんな力が必要であるかを表す。しかし、この力は冷却位置を中心とした変位に関連するので負荷交番に際して位置の剛性に対する高い要求を実現することはできない。
【０００５】
冷却位置からの変位に際して戻し力は超比例的に増大するので、より大きい変位のためにはより大きい力と剛性とが達成されることができる。搬送装置のためにより高い剛性を達成するためには浮上装置に予荷重が作用させられる。これは公知技術では積載重量に比して高い搬送装置の自重によって達成される。しかし、これは駆動ユニットの消費エネルギを増大させる。
【０００６】
２種の硬質の超伝導体を磁気浮上システムとラジアル軸受に使用する一般的な展望はＬ．Ｓｃｈｕｌｔｚ  ｅｔ  ａｌ（Ｚ．Ｍｅｔａｌｌｋｄ．９３（１０）１０５７−１０６４（２００２））により与えられている。Ｊ．Ｈｕｌｌ  ｅｔ  ａｌ．（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８６（１１）６３９６（１９９９））には分析的に、所定の冷却位置に対して与えられている剛性が横方向で常にその垂直方向の半分であることが開示されている。Ｊ．Ｗａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．（Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｃ  ３７８−３８１（１）８０９−８１４（２００２））には超伝導式の浮上をベースとした新しい浮上システムの構造が記載されている。この場合、自動車の側方剛性は重量の増大によって増大することも開示されている（Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｃ  ３８６，４３１−４３７（２００３））。Ｃ．Ｎａｖａｕ  ｅｔ  ａｌ．（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１７（２００４）８２８−８３２）には冷却位置に関連した平衡状態の算出のモデルが記載されている。Ｚ．Ｒｅｎ  ｅｔ  ａｌ．（Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｃ  ３７８−３８１（１）８７３−８７６（２００２））にはリニア搬送システムのための垂直方向及び水平方向の剛性を高めることを超伝導体と車両における永久磁石との協働で行なう方法が記載されている。この場合には２つの同じ磁極の間の強い反発力が活用されている。
【０００７】
したがって公知技術では一方では実地における使用のための剛性の問題が認識されている発端が認識可能ではあるが、しかし他方ではこの問題の十分な考察も実質的な解決も記載されてはいない。
【０００８】
本発明の課題はトラック案内の剛性が磁気浮上装置の積卸しに際しても改善されるように又は安定した状態案内が達成されるようにすることである。
【０００９】
この課題は請求項に記した本発明によって解決された。有利な構成は従属請求項の対象である。
【００１０】
本発明の磁気浮上装置は磁気的な案内路の上にあって、記憶された磁界構成を有する少なくとも２つの超伝導成形体から成っている。この場合、前記少なくとも２つの超伝導成形体は案内路に対して異なる垂直方向の間隔でかつ／又は案内路に対して異なる水平位置で記憶された磁界構成を有し、超伝導成形体はその記憶位置からそれた位置で案内路の上方で機械的に保持されかつ互いに結合されている。
【００１１】
有利な形式でそれぞれ２つ又は３つの超伝導成形体が記憶された同じ磁界構成を有している。
【００１２】
同様に有利であることは超伝導成形体が内実の部体であることである。
【００１３】
さらに有利であることは少なくとも１つの超伝導成形体が、少なくとも２つの超伝導体が機械的に保持される位置の下側に、固定された磁界構成を有し、少なくとも他の超伝導成形体が少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の上側に、固定された磁界構成を有している。この場合には少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の上側及び下側の位置の前記位置に対する間隔は同じ大きさであると有利である。
【００１４】
さらに有利であることは、少なくとも１つの超伝導体が少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される、磁気浮上装置の運動方向に移動された位置の下側及び側方に固定された磁界構成を有し、少なくとも他の超伝導成形体が、少なくとも２つの超伝導体が機械的に保持された磁気浮上装置の運動方向に左へ移動させられた位置の上側及び側方に固定された磁界構成を有していることである。この場合には少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の上側及び下側及び右側及び左側の位置の間隔がこの位置に対し、上側及び下側に関しかつ右側及び左側へ関し同じ大きさであると特に有利である。
【００１５】
本発明による解決によって磁気浮上装置又は浮上支承装置に予荷重をかける新しい可能性が実現される。
【００１６】
このためには磁気的な案内路の上にある少なくとも２つの超伝導成形体から成る磁気浮上装置が存在している。この場合、少なくとも２つの超伝導成形体は異なる間隔で案内路の上に位置決めされ、そこでその臨界温度の下へ冷却される。これによって各位置にある磁界構成が各超伝導成形体にて固定される。次いでこの超伝導成形体は機械的な装置によって磁気的な案内路の上の共通の位置にもたらされる。この場合、この位置は、超伝導成形体が冷却されかつそこの磁界構成が構成される案内路の上の位置とは異なる位置である。冷却位置とは異なる位置における機械的な保持によって超伝導成形体の戻し力が作用する。この戻し力は案内路の上で磁気浮上装置全体の所定の位置決めを平衡状態で行なう。この平衡状態では戻し力の総和は零に等しい。つまり、この平衡状態では磁気的な案内路の上で磁気的な浮上装置に作用する力の値の平衡が達成される。これによって超伝導成形体の周囲により剛性の大きいゾーンが実現され、これによっては磁気浮上装置全体のより大きな剛性も達成される。
【００１７】
本発明の特に有利な構成の特徴は、少なくとも２つの超伝導成形体が存在し、少なくとも１つの超伝導成形体が、少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の下側で記憶された磁気構成を有し、少なくとも他の超伝導成形体が、少なくとも２つの超伝導成形体が機械的に保持される位置の上側に記憶された磁気構成を有していることである。この両方の記憶位置の間の高さにあとから位置決めすること及び少なくとも２つの超伝導成形体をそこに機械的に保持することによって、一方の超伝導成形体がその記憶位置から位置的により高い位置へ強制されかつ他方の超伝導成形体がその記憶位置から位置的により低い位置へそれぞれ磁気的な案内路の上で強制される。記憶位置からのこの変位に基づき、それぞれ戻し力が案内路に対し、上方へ強制された超伝導成形体によっては引っ張るようにかつ下方へ強制された超伝導成形体によっては突き離すように作用する。この反対に作用する力の値が同じ大きさでない限り、磁気浮上装置は値の大きい方の力の方向に、案内路に対して作用する力の値が平衡されるまで移動させられる。
【００１８】
剛性を高める可能性は記憶位置を案内路の上で異なる高さにて実現するだけではなく、記憶装置を案内路の上で磁気浮上装置の運動方向に対し横方向に異なる位置にて実現することである。この場合には磁界構成の記憶の間の位置決めは異なる高さだけで行なうか又は異なる横方向位置だけで行なうことができるが、有利には両方の可能性の混合として異なる高さでも同時に異なる横方向位置でも案内路に対して行なうことができる。横方向で異なる記憶位置の付加的な利点は磁気浮上装置全体の剛性の改善だけではなく、案内路の上での磁気浮上装置の浮上力の増強にもある。
【００１９】
本発明による解決策によっては要求が高い場合にも磁気浮上装置の高い剛性が達成される。これは例えば積卸しに際しても案内路の上で搬送装置の剛性を維持すること又はリニア浮上支承又はラジアル浮上支承の高精度を得ることである。この場合、超伝導式の磁気浮上装置の重要な特徴、摩擦のないこと、摩耗しないこと及び非機械的に支承することは維持される。
【００２０】
本発明の解決策は特に清浄な環境での小さな搬送装置のために適している。この場合には粒子による汚染のない、ほぼ騒音のない作業を実現することができる。
【００２１】
以下、本発明を複数の実施例に基づき詳細に説明する。
【００２２】
例１
１）リニア式の磁気浮上装置構造では磁気的な案内路としては２ＮｄＦｅＢ−永久磁石から成る磁気的なレール（高さ５０ｍｍ、幅４０ｍｍ）が快削鋼から成る軟磁性の板（厚さ、中央１２ｍｍ、縁３ｍｍ）から成ヨークに、同名の磁極が向き合うように組込まれて存在している。これによって磁気浮上装置がレール上で移動する方向が規定される。この結果、９８ｍｍのレール幅と５０ｍｍのレール高さが生じる。レールの長さは１５０ｍｍである。軟磁性の材料は永久磁石の磁界の集合体又は増強体として作用する。したがってレールに亙って均質な磁界が案内路に沿った運動方向（長手方向）に発生する。案内路に関する他の２つの空間方向（幅と高さとの方向）には各磁界は強く非均質的である。磁界の鉛直方向の成分の最大値は案内路に沿った磁気的なレールの幅の中央の上に正確に位置し、レール表面１．１Ｔの上に０．５ｍｍかつ１０ｍｍレール表面０．５Ｔの上に位置している。
【００２３】
超伝導体としては２つの９０×３５×１５ｍｍ３ＹＢａＣｕＯ−ブロック（硬質の２種超伝導体）が使用される。該ブロックはそれぞれ３種結晶で溶融押出し方法で製作されることができる。
【００２４】
両方の超伝導体は磁気浮上装置の車両に取付けられる。この車両は１１０×８０×６０ｍｍ３の内部寸法を有するクライオスタットである。超伝導体は所望の位置を調節するために機械的な装置によってクライオスタット内で動かされることができる。いまや１つの超伝導体ブロックは機械的な装置にて１０ｍｍの高さでレール表面の中央の上に位置決めされかつ別の超伝導体ブロックは２０ｍｍの高さでレール表面の中央の上に位置決めされる。これらの位置で超伝導体はライオスタットにて７７Ｋ（−１９６℃）の温度に冷却され、この温度に保たれる。この両方の超伝導体位置では、レールの磁界によって規定される磁界構成は超伝導体に定着される。次いで両方の超伝導体ブロックは機械的な装置によって共通の位置にもたらされかつそこで永久的に固定される。力の平衡に基づき車両の永久高さはレール表面から１３ｍｍである。側方の剛性度の測定は値１６．７Ｎ／ｍｍを示した。
【００２５】
例２（公知技術）
例１の装置は同様に、２つの超伝導体ブロックを有し、この超伝導体ブロックのレールの磁界の磁界構成のための記憶位置はそれぞれレール表面の上２０ｍｍである。
【００２６】
車両の重量に基づき両方の超伝導体はレールの上１５ｍｍの高さに位置決めされている。
【００２７】
横方向の剛性の値は１２．７Ｎ／ｍｍであった。
【００２８】
例３
例１による装置は３つのグループで案内路に沿って配置された例１の超伝導体ブロックを３つ有している。３つのグループにおけるレールの磁界の磁界構成のための超伝導体の記憶位置は、中央の超伝導体ブロックが高さ５ｍｍでかつ両方の外側の超伝導体ブロックが２０ｍｍレール表面の上側にレールの磁界構成を定着されて有している。次いですべての３つの超伝導体ブロックが機械的な装置によって共通の位置にもたらされ、そこで永久的に固定される。力の平衡に基づきレール表面の上側の車両の永久的な高さは１５ｍｍである。
【００２９】
横方向で与えられた剛性の測定の値は１６．９Ｎ／ｍｍであった。
【００３０】
例４
２つの超伝導体ブロックを有する例１による装置の場合には、超伝導体ブロックの１つの、レールの磁界の磁界構成のための記憶位置は、レール表面の上側２０ｍｍの高さで実現され、他の超伝導体ブロックの、レールの磁界の磁界構成のための記憶位置はレール表面の上側の５ｍｍの高さで実現されている。次いで超伝導体ブロックは機械的な装置によって共通の位置にもたらされかつそこに永久的に固定される。力の平衡によってレール表面の上の車両の永久的な高さは１０ｍｍである。
【００３１】
側方の剛性の測定は値１９．９Ｎ／ｍｍを示した。
【００３２】
例５（公知技術）
半径方向の浮上支承のためには８ＹｂａＣｕＯ−ブロックから成る超伝導の中空シリンダが組合わされている。この中空シリンダは５５ｍｍの外径、４１ｍｍの内径及び５０ｍｍの長さを有している。中空シリンダの内室内には直径４０ｍｍと長さ５０ｍｍの支承体が配置されている。支承体のロータは永久磁石と鉄板とのスタックから成っている。この場合、隣接した磁石は反対の極性を有している。鉄板は磁界のための集合体として作用する。これによって均質な磁界が回転方向に発生する。両方の他の空間方向（半径方向）と軸方向では各磁界は強く非均質的である。装置が冷却する前に中空シリンダとロータとの間のギャップにスペーサが配置され、ロータ外周に亙って０．５ｍｍの間隔が中空シリンダに対して与えられる。装置全体が７７Ｋ（−１９６℃）の温度に冷却する際に、超伝導体ブロックにおける磁界はこの位置に定着される。装置はこの温度に保持される。スペーサを除去したあとで中空シリンダとロータとの間には０．５ｍｍのギャップが残される。側方の剛性の測定は半径方向で１６０Ｎ／ｍｍの値を示した。
【００３３】
例６
例５の半径方向の浮遊支承装置の場合にはロータは同様にそれぞれ０．５ｍｍの半径方向の間隔を中空シリンダからおいた、その長さに関して合致する位置の軸方向に１ｍｍずらされた位置で中空シリンダと一緒に、しかし長さに関して超伝導体の半分だけ、７７Ｋ（−１９６℃）の温度に冷却されかつそこに保持された。そのあとでロータはその長さに関して合致する位置の−１ｍｍ移動させられかつ中空シリンダの残りが７７Ｋ（−１９６℃）の温度に冷却されかつそこに保持される。力の平衡後の位置は中空シリンダとロータとの長さに関して合致する位置で、理想位置でもある。
【００３４】
側方の剛性の測定は半径方向で２４０Ｎ／ｍｍの値を示した。
【国際調査報告】
2008529465.tif 000002
2008529465.tif 000003
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2008529465.tif 000005
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