(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁場によって着磁されて疑似永久磁石とされた超電導バルク体と前記超電導バルク体を真空断熱させつつ収容する真空断熱空間を形成する真空断熱容器とをもつ磁場供給手段と、
前記磁場供給手段の前記真空断熱容器を保持する磁場供給手段保持機構と、
前記磁場供給手段の真空断熱容器の先端部に被着磁体が対面するように前記被着磁体を回転可能に保持する被着磁体取付軸をもつ被着磁体取付機構とを具備しており、
前記被着磁体および前記磁場供給手段のうちの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることにより前記被着磁体を着磁する着磁装置において、
前記磁場供給手段保持機構は、
（ｉ）前記真空断熱容器に対して交差する方向に且つ前記真空断熱容器の外方に向けて延設されると共に前記真空断熱容器の中心軸が延びる中心軸方向において間隔を隔てて複数並設され、前記真空断熱容器を支持するための腕状の支持体と、
（ｉｉ）前記磁場供給手段の前記真空断熱容器の前記中心軸方向に対して実質的に対称的な位置に配置され、且つ、前記磁場供給手段の前記真空断熱容器の前記中心軸方向に沿って延設されて配置されていると共に、前記磁場供給手段の複数の前記支持体を拘束しつつ保持する複数の保持部材とを具備することを特徴とする超電導着磁装置。
【請求項２】
請求項１において、前記被着磁体取付機構の前記被着磁体取付軸の外径をＤとするとき、前記被着磁体取付機構の前記被着磁体取付軸の中心軸と前記磁場供給手段の前記真空断熱容器の前記中心軸の延長線とは、Ｄ以内の寸法差になるように接近または合致されていることを特徴とする超電導着磁装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記被着磁体は、前記被着磁体取付機構の前記被着磁体取付軸の中心軸の回りに配置されるリング状または筒状をなす基部と、前記基部に設けられ前記被着磁体取付機構の前記被着磁体取付軸の中心軸の回りに間隔を隔てて配置された複数の永久磁石材料部とを備えていることを特徴とする超電導着磁装置。
【請求項４】
請求項３において、前記被着磁体は、前記基部の中心に前記被着磁体取付軸と同軸的な回転軸を有しており、前記回転軸の外径をＤ２とするとき、前記被着磁体取付機構の前記被着磁体取付軸の中心軸と前記磁場供給手段の前記真空断熱容器の前記中心軸の延長線とは、Ｄ２以内の寸法差になるように接近または合致されていることを特徴とする超電導着磁装置。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項において、断熱性をもつ強度部材が前記真空断熱容器の壁体と前記超電導バルク体との間に配置されていることを特徴とする超電導着磁装置。
【請求項６】
請求項５において、前記強度部材は、前記真空断熱容器の壁体のうち前記被着磁体に対面する壁と前記超電導バルク体との間に位置していることを特徴とする超電導着磁装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちのいずれか一項において、前記磁場供給手段の反対側に第２磁場供給手段が配置されており、前記磁場供給手段と前記第２磁場供給手段との間に前記被着磁体が配置されることを特徴とする超電導着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は永久磁石材料等の被着磁体を着磁する超電導着磁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
着磁装置として、銅コイルを用いた電磁石で形成した静磁場による着磁が挙げられる。しかしこの場合には強い磁場が得られない。そこで近年、超電導バルク体を用いた超電導着磁装置が開発されている（特許文献１、２）。超電導着磁装置として、外部磁場によって予め着磁された超電導バルク体を疑似永久磁石となした磁場供給手段と、磁場供給手段を保持する磁場供給手段保持機構と、磁場供給手段に被着磁体が対面するように被着磁体を保持する被着磁体取付機構とを備えるものが知られている。このものによれば、被着磁体および磁場供給手段のうちの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることにより被着磁体を着磁する。また超電導着磁装置として、リング形状の超電導コイルを用いたものが知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−４４０３１号公報
【特許文献２】特許第３６３１３９９号公報
【特許文献３】特開２００１−２１６０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、被着磁体に対して磁場供給手段を高精度で位置して高磁場で着磁させることがますます要請されつつある。上記した特許文献１，２に係る技術によれば、超電導バルク体の磁場は強いため、被着磁体を良好に着磁できる。しかしながら、着磁の際における吸引力がかなり強力となるため、強い吸引力の影響により、超電導着磁装置のうち、磁場供給手段を保持する磁場供給手段保持機構のフレーム等に歪みが発生するおそれがある。更に、歪みなどによって、摩擦により磁場供給手段保持機構の動作が停止してしまうおそれがある。この場合、被着磁体に対して磁場供給手段を高精度で位置決めするのに不利となる。従って被着磁体の着磁性能のバラツキを低減させるには限界があり、被着磁体の着磁不良を低減させるには限界があった。
【０００４】
なお、特許文献３に係る超電導着磁装置は超電導バルク体を用いるものではない。
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、歪みが発生することが抑制され、従って、被着磁体に対して磁場供給手段を高精度で位置決めでき、ひいては、被着磁体の着磁性能のバラツキが低減され、被着磁体の着磁不良を低減または解消させるのに有利な超電導着磁装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）様相１に係る超電導着磁装置は、外部磁場によって着磁されて疑似永久磁石とされた超電導バルク体と超電導バルク体を真空断熱させつつ収容する真空断熱空間を形成する真空断熱容器とをもつ磁場供給手段と、
磁場供給手段の真空断熱容器を保持する磁場供給手段保持機構と、
磁場供給手段の真空断熱容器の先端部に被着磁体が対面するように被着磁体を回転可能に保持する被着磁体取付軸をもつ被着磁体取付機構とを具備しており、
被着磁体および磁場供給手段のうちの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることにより前記被着磁体を着磁する着磁装置において、
磁場供給手段保持機構は、
（ｉ）真空断熱容器に対して交差する方向に且つ真空断熱容器の外方に向けて延設されると共に真空断熱容器の中心軸が延びる中心軸方向において間隔を隔てて複数並設され、真空断熱容器を支持するための腕状の支持体と、
（ｉｉ）磁場供給手段の真空断熱容器の前記中心軸方向に対して実質的に対称的な位置に配置され、且つ、磁場供給手段の真空断熱容器の中心軸方向に沿って延設されて配置されていると共に、磁場供給手段の複数の前記支持体を拘束しつつ保持する複数の保持部材とを具備することを特徴とする。
【０００７】
様相１に係る超電導着磁装置によれば、磁場供給手段保持機構は、（ｉ）真空断熱容器に対して交差する方向に且つ真空断熱容器の外方に向けて延設されると共に真空断熱容器の中心軸が延びる中心軸方向において間隔を隔てて複数並設され、真空断熱容器を支持するための腕状の支持体と、（ｉｉ）磁場供給手段の真空断熱容器の中心軸方向に対して実質的に対称的な位置に配置され、且つ、磁場供給手段の真空断熱容器の中心軸方向に沿って延設されて配置されていると共に、磁場供給手段の複数の支持体を拘束しつつ保持する複数の保持部材とを備えている。
【０００８】
支持体は、真空断熱容器を支持するためのものであり、腕状をなしており、真空断熱容器に対して交差する方向に且つ真空断熱容器の外方に向けて延設されると共に真空断熱容器の中心軸が延びる中心軸方向において間隔を隔てて複数並設されている。複数の保持部材は磁場供給手段の複数の支持体を保持しており、磁場供給手段の真空断熱容器の中心軸方向に対して実質的に対称的な位置において配置されており、且つ、磁場供給手段の真空断熱容器の中心軸方向に沿って配置されている。
【０００９】
この結果、超電導バルク体の磁場が強いときであっても、強い磁場に基づく吸引力によって超電導着磁装置に歪みが発生することが抑制される。従って、被着磁体に対して磁場供給手段を高精度で位置決めできる。よって、被着磁体の着磁性能のバラツキが低減される。故に、被着磁体の着磁不良が低減または解消される。
【００１０】
（２）様相２に係る超電導着磁装置は、様相１において、被着磁体取付機構の被着磁体取付軸の外径をＤとするとき、被着磁体取付機構の被着磁体取付軸の中心軸と磁場供給手段の中心軸の延長線とは、Ｄ以内の寸法差になるように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
様相２に係る超電導着磁装置によれば、前述したように、被着磁体取付機構の被着磁体取付軸の外径をＤとするとき、被着磁体取付機構の被着磁体取付軸の中心軸と磁場供給手段の中心軸の延長線とは、Ｄ以内の寸法差になるように接近または合致されている。このため、超電導バルク体の磁場が強いときであっても、強い磁場に基づく吸引力に起因して超電導着磁装置に歪みが発生することが抑制される。従って、被着磁体に対して磁場供給手段を高精度で位置決めできる。よって、被着磁体の着磁性能のバラツキが低減される。故に、被着磁体の着磁不良が低減または解消される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、支持体は、真空断熱容器を支持するためのものであり、腕状をなしており、真空断熱容器に対して交差する方向に且つ真空断熱容器の外方に向けて延設されると共に真空断熱容器の中心軸が延びる中心軸方向において間隔を隔てて複数並設されている。複数の保持部材は磁場供給手段の複数の支持体を拘束しつつ保持しており、磁場供給手段の真空断熱容器の中心軸方向に対して実質的に対称的な位置において配置されており、且つ、磁場供給手段の真空断熱容器の中心軸方向に沿って配置されている。
【００１３】
このような本発明によれば、超電導バルク体の磁場が強いときであっても、強い磁場に基づく吸引力に起因して超電導着磁装置に歪みが発生することが抑制される。従って、被着磁体に対して磁場供給手段を高精度で位置決めできる。被着磁体の着磁性能のバラツキが低減される。被着磁体の着磁不良が低減または解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る超電導着磁装置は、外部磁場によって着磁された超電導バルク体を疑似永久磁石となした磁場供給手段と、磁場供給手段を保持する磁場供給手段保持機構と、磁場供給手段に被着磁体が対面するように被着磁体を保持する被着磁体取付軸をもつ被着磁体取付機構とを備える。被着磁体および磁場供給手段のうちの少なくとも一方を他方に対して相対移動させることにより、被着磁体を着磁する。この場合、被着磁体を磁場供給手段に対して移動させても良いし、あるいは、磁場供給手段を被着磁体に対して移動させても良い。
【００１５】
磁場供給手段保持機構は、磁場供給手段の真空断熱容器を支持する複数の支持体を介して保持する複数の保持部材を備えている。支持体は、真空断熱容器に対して交差する方向に且つ真空断熱容器の外方に向けて延設されると共に、真空断熱容器の中心軸が延びる中心軸方向において間隔を隔てて複数並設されている。保持部材は、磁場供給手段の中心軸方向に対して実質的に対称的な位置に配置されている。且つ、保持部材は、磁場供給手段の中心軸方向に沿って配置されている。
【００１６】
ここで本発明によれば、被着磁体取付機構の被着磁体取付軸の外径をＤとするとき、被着磁体取付機構の被着磁体取付軸の中心軸と磁場供給手段の中心軸の延長線とは、Ｄ以内の寸法差になるように設定されている。好ましくは、Ｄ／２以内の寸法差、Ｄ／３以内の寸法差になるように設定されている。
【００１７】
磁場供給手段は、超電導バルク体と、超電導バルク体を収容する真空断熱空間を形成する真空断熱容器とを備えている。この場合、断熱性をもつ強度部材が真空断熱容器の壁体と超電導バルク体との間に配置されている形態が例示される。強度部材は、好ましくは、真空断熱容器の壁体のうち被着磁体に対面する壁と超電導バルク体との間に位置している。この結果、強磁場による吸引力によって真空断熱容器の壁体と超電導バルク体とが接触することが回避される。故に、超電導バルク体の機能低下が抑制される。
【００１８】
超電導バルク体は、ＲＥ，Ｂａ，Ｃｕを含む酸化物または複合酸化物を母材とし、Ａｇ、Ｐｔ，Ｃｅのうちの１種または２種以上を含む化合物からなる添加物を含有する形態が例示される。ＲＥは、Ｙ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｄｙ，Ｈｏのうちの１種または２種以上を意味する。超電導バルク体は溶融凝固法で形成できる。超電導バルク体は、低温で超電導を示す母相と、母相に分散された絶縁性をもつ分散相とを有する組織を備える。分散相の存在に起因する磁束ピン止め点が磁束を捕捉する。故に、外部磁場が取り除かれた後も、超電導バルク体は、強い磁場を発生する擬似的な永久磁石として機能する。着磁された超電導バルク体が発生する磁場は、着磁に用いた外部磁場、着磁時の冷却速度などによって定まり、従来の液体ヘリウム冷却の超電導磁石に匹敵する強い磁場を発生する。
【００１９】
本発明によれば、磁場供給手段の反対側に第２磁場供給手段が配置されており、磁場供給手段と第２磁場供給手段との間に被着磁体が配置される形態が例示される。ある被着磁体を磁場供給手段で着磁しつつ、別の被着磁体を第２磁場供給手段で着磁すれば、磁場供給手段による吸引力と、第２磁場供給手段による吸引力とを実質的に相殺させるのに有利となる。故に、吸引力に起因する被着磁体に作用する偏り歪みが抑制され、被着磁体への着磁精度および着磁性能を高めるのに有利となる。
【００２０】
被着磁体は、着磁されるものであれば何でも良いが、一般的には、着磁前の永久磁石材料部が例示される。永久磁石材料単体でも良い。永久磁石材料と樹脂やゴムとが混在するものでもよい。永久磁石材料としては、希土類元素などを含む材料が例示される。希土類元素を含む材料は、着磁に強力な磁場を必要とすることから、従来の着磁方法では着磁が容易ではなく、超電導バルク体による着磁が適する。好ましい形態によれば、被着磁体は、被着磁体取付機構の保持軸の中心軸の回りに配置されるリング状または筒状をなす基部と、基部に設けられ被着磁体取付機構の保持軸の中心軸の回りに間隔を隔てて配置された複数の永久磁石材料部とを備えている。
【００２１】
被着磁体としては、産業機器、家庭用機器、事務用機器等に使用されるものが例示される。殊に、モータや発電機の回転子または固定子、コピー機用の磁気ドラム、センサ類が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
本発明の実施例１について図１および図２を参照して説明する。図１は、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１に対して軸直角方向から視認する図を示す。図１および図２に示すように、本実施例に係る超電導着磁装置１は、磁場供給手段２と、磁場供給手段２を保持する磁場供給手段保持機構４と、被着磁体７を保持する被着磁体取付機構６とを具備する。本実施例によれば、矢印Ａ方向は高さ方向を示す。矢印Ｂ方向は幅方向を示すが、これに限定されるものではない。
【００２３】
磁場供給手段２は、所定厚みの円盤形状をなす超電導バルク体２０と、超電導バルク体２０を収容する真空断熱空間２１を形成する円筒形状をなす真空断熱容器２２とを備えている。磁場供給手段２は、外部磁場によって予め着磁された超電導バルク体２０を、疑似永久磁石となして形成されている。超電導バルク体２０は、超電導を示す母相に、絶縁性をもつ分散相が分散した組織を有する。分散相の存在に起因する磁束ピン止め点が磁束を捕捉することで、超電導バルク体２０は、強力な磁場を発生させる擬似的な永久磁石として機能する。超電導バルク体２０は、例えば、Ｓｍ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の超電導材料で形成されている。
【００２４】
超電導バルク体２０の着磁方法は特に限定されない。超電導マグネットにより超電導バルク体２０を着磁するときには、超電導バルク体２０は、超電導バルク体２０の表面で例えば５テスラにできる。パルス磁場により超電導バルク体２０を着磁するときには、超電導バルク体２０は、超電導バルク体２０の表面で例えば３テスラに着磁される。この磁場が真空断熱容器２２の外方に洩れ出て磁場空間２３が形成される。磁場供給手段２の先方に磁場空間２３が生成される。
【００２５】
磁場供給手段２は、水平方向に沿っている中心軸Ｐ１をもつ。中心軸Ｐ１は、超電導バルク体２０の中心軸、真空断熱容器２２の中心軸に相当する。ここで、『水平方向に沿っている』とは、完全に水平線に沿っている形態の他に、水平線に対して多少傾いている形態も含む意味である。
【００２６】
図１に示すように、真空断熱容器２２のうち超電導バルク体２０の背面側（被着磁体７と反対側）には、極低温状態に維持されるコールドヘッド２４が配置されている。真空断熱容器２２の真空ポート２５は、真空ユニット２６に繋がれている。真空ユニット２６が作動すると、真空断熱空間２１は高真空状態に維持され、断熱状態に維持され、超電導バルク体２０が極低温状態に維持される。
【００２７】
真空断熱容器２２の内部には、冷凍機構部２７と、冷凍機構部２７から冷媒（例えばヘリウム）が流れる冷媒管２８と、冷媒管２８に冷媒を供給する冷媒供給管２８ａとが取り付けられている。冷凍機構部２７は、供給管２８ａを介してコンプレッサユニット２９に繋がれている。冷凍機構部２７は、コールドヘッド２４において極低温を発生できるものであればよく、ＧＭ冷凍機、スターリング冷凍機、パルス管冷凍機などの公知の冷凍機構を採用できる。
【００２８】
磁場供給手段２の真空断熱容器２２は、中心軸Ｐ１が延びる中心軸方向において間隔を隔てて設けられ且つ真空断熱容器２２の外方に沿設されている複数の腕状の第１支持体３０（図１参照）と、中心軸Ｐ１が延びる中心軸方向において間隔を隔てて設けられ且つ真空断熱容器２２の外方に沿設されている複数の腕状の第２支持体３１（図２参照）とをもつ。
【００２９】
図１に示すように、第１支持体３０は真空断熱容器２２に対して交差する方向（下方向）に延設されている。各支持体３０の先端部には、雌ねじ孔を形成する雌ねじ部３２が形成されている。また、図２に示すように、第２支持体３１は真空断熱容器２２に対して交差する方向において外方に向けて（横方向）に延設されている。各第２支持体３１の先端部には支持体３１を拘束しつつ案内するガイド孔３３が形成されている。
【００３０】
磁場供給手段保持機構４は磁場供給手段２を保持するものであり、複数（２個）の水平軸状をなす保持部材４１と、保持部材４１に対して平行に配置された水平軸状をなす送り軸４２と、保持部材４１および送り軸４２を固定するフレームとしての架台４３とを備えている。保持部材４１には第２支持体３１のガイド孔３３が嵌合されて拘束されつつスライド可能に挿入されている。図１に示すように、保持部材４１の高さ寸法ｈ１は、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の高さ寸法と同一高さ、あるいは、実質的に同一高さとされている。従って、磁場供給手段２のスライド性が確保される。
【００３１】
送り軸４２の外周部には雄ねじ部４４が形成されている。雄ねじ部４４は、支持体３０の雌ねじ部３２に螺進退可能に螺合している。送り軸４２は、駆動源としてのハンドル４５を有する。使用者またはアクチェエータがハンドル４５により送り軸４２を回転させると、送り軸４２がこれの中心軸Ｐ２の回りで回転し、磁場供給手段２が矢印ＰＦ方向に前進して被着磁体７に接近したり、矢印ＰＲ方向に後退して被着磁体７から離間したりする。従って、軸状をなす保持部材４１は、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の方向に沿って磁場供給手段２を移動可能に延設されている。
【００３２】
図２に示すように、複数（２個）の案内軸状をなす保持部材４１は、互いに平行に並設されている。複数（２個）の保持部材４１は、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の方向に対して、対称的な位置、あるいは、実質的に対称的な位置に配置されている。従って、図２に示すように、一方の保持部材４１と磁場供給手段２の中心軸Ｐ１との間の距離Ｌ１は、他方の保持部材４１と磁場供給手段２の中心軸Ｐ１との間の距離Ｌ２と等しくまたはほぼ等しくされている。
【００３３】
図１は、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１に沿った断面を示す。図１において、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の方向と、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の方向とは、互いに交差するように設定されている。
【００３４】
被着磁体取付機構６は、磁場供給手段２の先端部に被着磁体７が対面するように被着磁体７を保持する被着磁体取付軸６０と、被着磁体７の回転を制御する回転制御部６２と、被着磁体取付軸６０に連接されたホルダ６３とをもつ。
【００３５】
被着磁体取付軸６０は、左右方向つまり矢印Ｅ１および矢印Ｅ２方向に移動可能に配置されている。ホルダ６３は、横方向に延設された梁状をなす第１ホルダ部６４と、横方向に延設された梁状をなす第２ホルダ部６５と、縦方向に延設された第３ホルダ部６６と、被着磁体７を収容する収容空間６８とをもつ。
【００３６】
梁状をなす第１ホルダ部６４、梁状をなす第２ホルダ部６５が設けられているため、ホルダ６３は被着磁体７を強固に保持できる。第３ホルダ部６６は、磁場供給手段２の先端部が進入可能な開口６７をもつ。
【００３７】
図１および図２に示すように、被着磁体取付機構６には、回転電動機（モータまたは発電機）の構成要素である回転子７（被着磁体）が着脱可能に装備されている。回転子７は、基部７０と、基部７０と一体的な回転軸７１と、基部７０に設けられた着磁前の複数の永久磁石材料部７２とを備えている。永久磁石材料部７２は、着磁前において基部７０に既に組み込まれている。
【００３８】
回転子７の回転軸７１は、水平方向つまり矢印Ｂ方向に沿っている。基部７０は、被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の回りに配置されるリング状または筒状をなす。永久磁石材料部７２は、被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３（回転子７の回転軸７１の中心軸Ｐ４に相当）の回りに周方向において間隔を隔てて複数配置されている。
【００３９】
回転子７を構成する着磁前の永久磁石材料部７２に対して着磁処理を行うときについて説明を加える。回転子７の永久磁石材料部７２は、磁場供給手段２の磁場空間２３に暴露されることで着磁される。まず、永久磁石材料部７２を着磁させるに際しては、使用者またはアクチェエータにより、駆動源としてのハンドル４５を操作して磁場供給手段２を矢ＰＦ方向に移動させる。よって、磁場供給手段２の先端部を、磁場空間２３と共に、回転子７の開口６７からホルダ６３の内部に進入させて永久磁石材料部７２に接近あるいは接触させる。これにより磁場供給手段２に対面する永久磁石材料部７２は、磁場供給手段２の磁場空間２３に暴露されることで着磁される。この結果、永久磁石材料部７２が着磁される。着磁されると、永久磁石材料部７２はこれの厚み方向においてＮ極およびＳ極をもつ。
【００４０】
超電導バルク体２０からの磁場空間２３は、先端部２３ａが細いほぼ円錐形状となり易い。このため磁場空間２３のうち超電導バルク体２０に近い基端部は、サイズが大きいものの、磁場空間２３のうち超電導バルク体２０から離れた先端部２３ａは、サイズが小さくなり易い。従って、着磁にあたり、永久磁石材料部７２のサイズによっては、あるいは、磁場空間２３の形状等によっては、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０を中心軸Ｐ３に沿って矢印Ｅ１方向，Ｅ２方向、あるいは、中心軸Ｐ３の周りで矢印Ｒ１，Ｒ２方向に移動させる必要がある。これにより１個の永久磁石材料部７２に磁場供給手段２の磁場がまんべんなく印加され、１個の永久磁石材料部７２がまんべんなく着磁される。
【００４１】
図１に示すように、磁場供給手段２の超電導バルク体２０の先端側の磁極２０ｘがＳ極であれば、永久磁石材料部７２のうち磁極２０ｘに対向する対向面７２０はＮ極とされ、対向面７２０に背向する背向面７２１はＳ極とされる。
【００４２】
一つの永久磁石材料部７２の着磁操作が終了すると、被着磁体取付機構６の回転制御部６２を作動させ、被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３を中心として、回転子７の永久磁石材料部７２を矢印Ｒ１または矢印Ｒ１方向に回動させる。これにより別の永久磁石材料部７２を磁場供給手段２の先端部に対面させ、別の永久磁石材料部７２に対して着磁を行う。この場合においても、永久磁石材料部７２のサイズによっては、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０を中心軸Ｐ３に沿って矢印Ｅ１方向，Ｅ２方向、あるいは、矢印Ｒ１，Ｒ２方向に移動させることができる。
【００４３】
この場合、矢印Ｒ１方向または矢印Ｒ２方向に回転させて、回転子７の永久磁石材料部７２を１つおきに、上記した着磁操作を繰り返し、同一極性の磁石に着磁する。更に、磁場供給手段２の超電導バルク体２０の先端の磁極の極性を入れ替え、残りの永久磁石材料部７２を着磁する。このようにして回転子７に設けられているすべての永久磁石材料部７２を着磁する。
【００４４】
ところで超電導バルク体２０は、通常の永久磁石に比較してかなり強い磁場を発生させる。このため永久磁石材料部７２を着磁処理させるとき、超電導バルク体２０と永久磁石材料部７２との間に、強い吸引力が発生する。これにより着磁の際に、超電導着磁装置１の磁場供給手段２、磁場供給手段保持機構４等の構成部品に無視できない歪みが発生するおそれがある。このような歪みに起因して、使用期間が長期にわたると、歪みが蓄積される。故に、回転子７に対して磁場供給手段２を高精度で位置決めするのに不利となる。更に、回転子７の着磁性能のバラツキが発生するおそれがある。これにより回転子７の着磁の生産性が低下するおそれがある。
【００４５】
この点本実施例によれば、図１および図２に示すように、磁場供給手段保持機構４を構成する案内軸状をなす複数の保持部材４１は、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１が延びる方向に対して実質的に対称的な位置に配置されている。且つ、保持部材４１は、中心軸Ｐ１の方向と実質的に平行に配置されている。この結果、図２に示すように、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１と交差する方向の一方Ｗ１側と、中心軸Ｐ１と交差する方向の他方Ｗ１側とで保持強度の均衡が図られる。よって、超電導バルク体２０の磁場が強いときであっても、強い磁場に基づく吸引力によって超電導着磁装置１の磁場供給手段保持機構４の構成要素において歪みが発生することが抑制される。
【００４６】
加えて本実施例によれば、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の外径をＤとするとき、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の延長線と、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の延長線とは、Ｄ以内の寸法差になるように設定されている。更に詳しく言えば、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０に保持されている回転子７の回転軸７１の外径をＤ２とするとき、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の延長線と、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の延長線とは、Ｄ２以内の寸法差になるように設定されている（図１参照）。
【００４７】
更に換言すると、本実施例によれば、図１において、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３と、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の延長線とができるだけ接近または合致されている。この結果、超電導バルク体２０の磁場が強いときであっても、強い磁場による吸引力に起因して超電導着磁装置１の磁場供給手段保持機構４に歪みが発生することが一層抑制される。従って、回転子７に対して磁場供給手段２を高精度で位置決めするのに一層有利となる。よって回転子７の着磁精度および着磁性能のバラツキが一層低減され、回転子７の着磁不良が低減または解消され、着磁の生産性が一層向上する。
【００４８】
ところで永久磁石材料部７２を着磁させる際に、磁場供給手段２は、永久磁石材料部７２を含む被着座体７に吸引される。ここで、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の方向に沿って大きな応力が印加される。しかも、一つの永久磁石材料部７２の着磁操作が終了すると、被着磁体取付機構６の回転制御部６２を作動させ、被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の回りで、回転子７の永久磁石材料部７２を矢印Ｒ１または矢印Ｒ２方向に回動させて磁場供給手段２に対して相対移動させる。また、回転子７の永久磁石材料部７２を矢印Ｅ１または矢印Ｅ２方向に磁場供給手段２に対して相対移動させる。このように回転子７と磁場供給手段２とが相対的に回転するように相対移動するとき、非常に大きな応力が磁場供給手段保持機構４に作用するおそれがある。
【００４９】
この点本実施例によれば、前述したように、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３と、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の延長線とが合致または実質的に合致する構造とされている。このため、超電導バルク体２０の磁場が強いときであっても、強磁場による吸引力に起因して超電導着磁装置１の磁場供給手段保持機構４に歪みが発生することが抑制される。
【００５０】
更に本実施例によれば、超電導バルク体２０の磁場による力が作用する方向に沿って、つまり、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の方向に沿って複数の軸状の保持部材４１が延設されているため、回転子７と磁場供給手段２とが矢印Ｒ１またはＲ２方向に相対移動するときであっても、無理な外力が磁場供給手段２に作用することが抑制されている。このため着磁の際に吸引力が作用したとしても、保持部材４１における案内機能の低下は抑制される。
【００５１】
ここで本実施例によれば、図１に示すように、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３と、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の延長線とは、合致または実質的に合致するように設定されている。この結果、超電導バルク体２０の磁場が強磁場であるときであっても、強磁場による吸引力によって超電導着磁装置１の保持機構４の構成要素に歪みが発生することが抑制される。従って、回転子７に対して磁場供給手段２を高精度で位置決めできる。
【００５２】
更に本実施例によれば、被着磁体取付機構６を作動させることにより、被着磁体取付機構６の保持軸６０の中心軸Ｐ３の回りに配置される複数の永久磁石材料部７２を間欠的に回動させれば、各永久磁石材料部７２を連続的に短時間のうちに着磁でき、着磁コストが低減される。
【実施例２】
【００５３】
図３および図４は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有するため、図１および図２を準用する。前述したように、回転子７を構成する永久磁石材料部７２を着磁させる際に、磁場供給手段２は、永久磁石材料部７２を含む回転子７に吸引される。この場合、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の方向に沿って大きな応力が磁場供給手段２に印加される。しかも、一つの永久磁石材料部７２の着磁操作が終了すると、被着磁体取付機構６の回転制御部６２を作動させ、被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の回りで、回転子７の永久磁石材料部７２を矢印Ｒ１または矢印Ｒ２方向に回動させる。また、回転子７の永久磁石材料部７２を矢印Ｅ１または矢印Ｅ２方向に移動させる。
【００５４】
このように回転子７と磁場供給手段２とが複数の方向に相対移動するとき、非常に大きな応力が磁場供給手段２に作用するおそれがある。場合によっては、冷媒管２８の歪みや変形、それに起因する破損が発生するおそれがある。更に、超電導バルク体２０が回転子７の側に吸引されて、真空断熱容器２２の先端部の壁体２２ａと超電導バルク体２０との間に存在する先端側の真空断熱空間２１ｍの容積が減少または消失するおそれがある。このように減少または消失すると、超電導バルク体２０と真空断熱容器２２の先端部の壁体２２ａとが接触し、壁体２２ａと超電導バルク体２０とが熱的に接触し、超電導バルク体２０の低温冷却性が損なわれるおそれがある。この場合、超電導バルク体２０の機能低下が発生するおそれがある。更に、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１がこれと交差する方向（矢印Ｋ１，Ｋ２方向）に振れて、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の軸芯振れが発生するおそれがある。
【００５５】
この点本実施例によれば、図３に示すように、断熱性をもつ第１強度部材８が、真空断熱容器２２の先端部の壁体２２ａと超電導バルク体２０の先端面２０ａとの間に配置されている。このため超電導バルク体２０が回転子７の永久磁石材料部７２の側に吸引されるときであっても、真空断熱容器２２の先端部の壁体２２ａと超電導バルク体２０との間に存在する先端真空断熱空間２１ｍの容積が減少または消失する問題が解消される。殊に、第１強度部材８には専ら圧縮力が作用する。一般的には、材料は引張力が作用するよりも、圧縮力が作用した方が、耐久性が確保される。
【００５６】
また、図３に示すように、断熱性をもつ第２強度部材８Ｓが、真空断熱容器２２の側面部２２ｃの壁体の内周面２２iと冷媒管２８の外周面２８ｐとの間に配置されている。このため磁場供給手段２の中心軸Ｐ１が矢印Ｋ１，Ｋ２方向に軸芯振れすることが解消される。
【００５７】
ここで、『第１強度部材８が断熱性をもつ』『第２強度部材８Ｓが断熱性をもつ』とは、第１強度部材８および第２強度部材８Ｓの断熱性は、真空断熱容器２２の壁体を構成している金属材料よりも熱伝導率が低く、壁体を構成している金属材料よりも断熱性が高いという意味である。このような第１強度部材８および第２強度部材８Ｓは、繊維強化樹脂材料、セラミックス材料、樹脂材料、硬質ゴム材料のうちのいずれかで形成されている。故に、第１強度部材８および第２強度部材８Ｓは、容易に圧縮されない機械的強度と、断熱性とをもつ。
【００５８】
図３および図４に示すように、第１強度部材８および第２強度部材８Ｓは、磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の回りを１周するようなリング形状をなしている。第１強度部材８は、真空断熱容器２２の先端部の壁体２２ａと超電導バルク体２０との間に、第１真空断熱空間２１ｍを形成する。前述したように、第１強度部材８により、超電導バルク体２０が吸引力により回転子７の側に移動することが抑制または回避される。この結果、強磁場による吸引力によって真空断熱容器２２の壁体２２ａと超電導バルク体２０とが接触することが回避される。故に、超電導バルク体２０の極低温性を維持するのに有利であり、冷凍性能の低下、超電導バルク体２０の機能低下が抑制される。第１強度部材８の外周側にはリング形状の真空断熱２２ｋが形成されている。これにより第１強度部材８による伝熱領域は第１強度部材８の軸端面８ｅ，８ｆとなり、第１強度部材８による伝熱面積は最小限に抑えられている。
【００５９】
更に、図３に示すように、第２強度部材８Ｓは、真空断熱容器２２の側面部の壁体２２ｃと冷媒管２８の外周面２８ｐとの間に第２真空断熱空間２１ｒを形成する。第２強度部材８Ｓにより磁場供給手段２の中心軸Ｐ１がこれと交差する方向に移動することが抑制または回避される。
【実施例３】
【００６０】
図５は実施例３を示す。本実施例は実施例２と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施例によれば、第２強度部材８Ｓを冷媒管２８の長さ方向において直列に複数個並設されている。これにより磁場供給手段２の中心軸Ｐ１が中心軸Ｐ１に対して交差する方向（矢印Ｋ１，Ｋ２方向）に振れることが一層抑制されている。
【実施例４】
【００６１】
図６は実施例４を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施例によれば、矢印Ｂ方向は高さ方向とされており、矢印Ｃ方向は水平方向とされている。磁場供給手段保持機構４の保持部材４１は、磁場供給手段２を保持するものであり、複数（２個）の水平軸状をなしている。一方の保持部材４１（４１Ｆ）は、送り軸４２の上方に配置されている。他方の保持部材４１（４１Ｓ）は、送り軸４２の下方に配置されている。
【００６２】
なお本実施例においても、図示はしないものの、第１強度部材８および第２強度部材８Ｓは、真空断熱容器２２内に配置されている。
【実施例５】
【００６３】
図７は実施例５を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施例によれば、矢印Ｃ方向は高さ方向とされている。磁場供給手段保持機構４は磁場供給手段２を保持するものであり、複数（２個）の水平軸状をなす保持部材４１と、保持部材４１に対して平行に配置された垂直軸状をなす送り軸４２と、保持部材４１および送り軸４２を固定する架台４３とを備えている。磁場供給手段２は高さ方向（矢印Ｃ方向）に沿って昇降する。なお図示しないものの、第１強度部材８および第２強度部材８Ｓは、真空断熱容器２２に配置されている。
【００６４】
実施例１と同様に、使用者またはアクチェエータがハンドル４５により送り軸４２を回転させると、送り軸４２が回転し、磁場供給手段２が矢印ＰＦ方向に上昇して被着磁体７に接近したり、矢印ＰＲ方向に下降して被着磁体７から離間したりする。
【実施例６】
【００６５】
図８は実施例６を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。本実施例によれば、磁場供給手段２の反対側に第２磁場供給手段２Ｓが配置されている。第２磁場供給手段２Ｓは、磁場供給手段２と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。
【００６６】
図８に示すように、磁場供給手段２と第２磁場供給手段２Ｓとは、回転子７を挟むように、回転子７の中心軸Ｐ４を介して互いに対向するように配置されている。永久磁石材料部７２ｘおよび永久磁石材料部７２ｙは、回転子７の中心軸Ｐ４を介して互いに対向している。永久磁石材料部７２ｘを磁場供給手段２で着磁すると同時に、別の永久磁石材料部７２ｙを第２磁場供給手段２Ｓで着磁する。
【００６７】
この場合、永久磁石材料部７２の個数が４の倍数（２×２×ｎ）個の場合には、磁場供給手段２の超電導バルク体２０の先端側の磁極２０ｘと、磁場供給手段２Ｓの超電導バルク体２０の先端側の磁極２０ｙとは、同一極性を示す。
【００６８】
図８に示すように、永久磁石材料部７２の個数が２個、あるいは、２×（２ｎ−１）個の場合には、磁場供給手段２の超電導バルク体２０の先端側の磁極２０ｘと、磁場供給手段２Ｓの超電導バルク体２０の先端側の磁極２０ｙとは、異なる極性を示す。この場合、磁場供給手段２の超電導バルク体２０の先端の磁極の極性を入れ替えることが不要である。
【００６９】
このように本実施例によれば、磁場供給手段２と第２磁場供給手段２Ｓとで回転子７を挟んだ状態で着磁処理する。この結果、磁場供給手段２と永久磁石材料部７２ｘとの間に生じる吸引作用と、第２磁場供給手段２Ｓと永久磁石材料部７２ｙとの間に生じる吸引作用とを、互いに実質的に相殺させるのに有利となる。故に、回転子７に発生する偏り歪みが抑制される。
【００７０】
なお本実施例においても、図示しないものの、第１強度部材８および第２強度部材８Ｓは、真空断熱容器２２内に配置されている。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。上記した実施例によれば、回転子７は、回転電動機（モータまたは発電機）の回転子に相当するものであるが、これに限られるものではない。また回転子７は、基部７０と着磁前の複数の永久磁石材料部７２とを備えているが、これに限られるものではなく、永久磁石材料部７２は単数でも良い。第１強度部材８および第２強度部材８Ｓはリング形状に限定されるものではなく、非リング形状でも良い。実施例１においては、図１に示すように磁場供給手段２の中心軸Ｐ１の方向と、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の方向とは、互いに交差するように設定されているが、これに限らず、中心軸Ｐ１の方向と、被着磁体取付機構６の被着磁体取付軸６０の中心軸Ｐ３の方向とは、高さ方向（矢印Ａ方向）においてオフセットしており、多少ずれていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、モータや発電機等の回転電機等の機器に使用されている回転子７を着磁する超電導着磁装置１を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施例１に係り、磁場供給手段の中心軸に対して軸直角方向から視認する側面図である。
【図２】実施例１に係り、超電導着磁装置の平面図である。
【図３】実施例１に係り、超電導着磁装置の主要部の平面図である。
【図４】実施例２に係り、（Ａ）は第１強度部材の平面図であり、（Ｂ）は第１強度部材の断面図である。
【図５】実施例３に係り、超電導着磁装置の平面図である。
【図６】実施例４に係り、超電導着磁装置の側面図である。
【図７】実施例５に係り、超電導着磁装置の側面図である。
【図８】実施例６に係り、装置の側面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１は着磁装置、２は磁場供給手段、３は超電導バルク体、４は磁場供給手段保持機構、４１は保持部材、４２送り軸、４３は架台、３０は支持体、７は被着磁体、６は被着磁体取付機構、６０は被着磁体取付軸、６２は回転制御部、６３はホルダ、７は回転子（被着磁体）、７０は基部、７１は回転軸、７２は永久磁石材料部、８は第１強度部材、８Ｓは第２強度部材を示す。
【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】
0004821386.tif 000006
【図６】
0004821386.tif 000007
【図７】
0004821386.tif 000008
【図８】
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