JP2008154382A - 高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置及び高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】浮上体を円筒形回転体となし、しかもその回転体の回転の安定性を高めることができる高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置を提供する。
【解決手段】高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置において、真空容器１１内の下部の中央部に配置される中央部の磁石１２Ａと、この中央部の磁石１２Ａを囲むように配置される前記中央部の磁石１２Ａとは極性の異なるリング状磁石１２Ｂとからなる浮上用磁石１２と、この浮上用磁石１２の上部の真空容器１１の内側面に極を交互に一列に配置した駆動・発電用磁石１３とを有する円筒体１４と、この円筒体１４の下部に対向配置される円形状の浮上用高温超電導体１５と、前記真空容器１１の外部に設置される駆動用コイル２０と、前記真空容器１１の外部に設置される発電用コイル２２とを具備する。
【選択図】図５

Description

本発明は、高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置及び高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機に関するものである。

現在開発されている超電導フライホールは装置全体を真空にしている。また、フライホールはコマ型である。このためオイラーの運動方程式により、回転軸のぶれが起こり易い。更に、従来の装置は大型で構造が複雑であるといった問題があった。

また、鉛直状の回転体を制御型ラジアル磁気軸受と、制御型アキシャル磁気軸受で安定回転位置に支持した状態で、超電導体を冷却して超電導軸受を作動状態にし、超電導軸受とラジアル磁気軸受で回転体を安定回転位置に支持し、回転体を回転させて運転を開始するようにした超電導軸受装置が提案されている（下記特許文献１参照）。
特開平１０−２３１８４０号公報

しかしながら、従来の装置は、構造が大型で、かつ複雑であり、コストが上昇するといった問題があった。

また、回転体の回転時の安定性に難があった。

本発明は、上記状況に鑑みて、浮上体を円筒形回転体となし、しかもその回転体の回転の安定性を高めることができる高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置及び高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置において、真空容器内の下部の中央部に配置される中央部の磁石と、この中央部の磁石を囲むように配置される、前記中央部の磁石とは極性の異なるリング状磁石とからなる浮上用磁石と、この浮上用磁石の上部の真空容器の内側面に極を交互に一列に配置した駆動・発電用磁石とを有する円筒体と、この円筒体の下部に対向配置される円形状の浮上用高温超電導体と、前記真空容器外部に設置される駆動用コイルと、前記真空容器外部に設置される発電用コイルとを具備し、前記真空容器を持ち上げ、冷却以前の前記浮上用高温超電導体との間にギャップを与え、前記浮上用高温超電導体を冷却し、ピンニングを生じさせた後、ギャップをはずし、前記真空容器を降下させ、前記円筒体を浮上させ、前記駆動用コイルにより、前記駆動・発電用磁石を回転させ、前記円筒体に一定の回転力を与えた後は前記円筒体の惰性で前記浮上用磁石の中央部の磁石と前記リング状磁石と前記浮上用高温超電導体との作用による磁力こまとして安定に回転駆動させ、前記駆動・発電用磁石の回転により、前記真空容器外部に設置した発電用コイルで発電することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置において、前記リング状磁石を前記中央部の磁石が挿入されているパイプを支える支持板を介して吸着する吸着用リング状磁石を具備することを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置において、前記浮上用磁石の中央部の磁石の極性は垂直方向に上から下にＳ−Ｎ極であり、前記浮上用磁石のリング状磁石の極性は垂直方向に上から下にＮ−Ｓ極であることを特徴とする。

〔４〕高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機において、真空容器内の下部に配置される浮上用磁石と、この浮上用磁石の上部の真空容器の内側面に極を交互に一列に配置した発電用磁石とを有する円筒体と、この円筒体の下部に対向配置される円形状の高温超電導バルク体と、前記真空容器外部に設置される発電用コイルとを具備し、前記円筒体を浮上させ、前記磁石は薄膜からなる複数の枚数積層させて構成し、この磁石の積層方向の磁束密度を向上させ、前記磁石の回転に基づいて、前記発電用コイルにより発電を行わせるようにしたことを特徴とする。

〔５〕上記〔４〕記載の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機において、前記磁石の枚数を調整することにより、円筒体の重量と磁力を調整することを特徴とする。

〔６〕上記〔４〕記載の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機において、前記磁石が発電用磁石であることを特徴とする。

〔７〕上記〔４〕記載の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機において、前記磁石が浮上用磁石であることを特徴とする。

本発明によれば、次のような効果を奏することができる。

（１）回転体を浮上用磁石の中央部の磁石とそれを囲むリング状磁石との作用による磁力こまとして安定に回転駆動させ、高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の安定性を高めることができる。

（２）その安定な回転駆動ための構成は簡便なものである。

（３）発電機回転体の重量と磁力を調整できる。これまで発注段階では精密な磁力の計算が必要となったが、超電導浮上型発電機では回転体の重量は浮上力と密接な関係があるために最重要ポイントとなる。磁石の重量を調整できれば、浮上を第一に実験することができる。

本発明の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置は、真空容器内の下部の中央部に配置される中央部の磁石と、この中央部の磁石を囲むように配置される前記中央部の磁石とは極性の異なるリング状磁石とからなる浮上用磁石と、この浮上用磁石の上部の真空容器の内側面に極を交互に一列に配置した駆動・発電用磁石とを有する円筒体と、この円筒体の下部に対向配置される円形状の浮上用高温超電導体と、前記真空容器外部に設置される駆動用コイルと、前記真空容器外部に設置される発電用コイルとを具備し、前記真空容器を持ち上げ、冷却以前の前記浮上用高温超電導体との間にギャップを与え、前記浮上用高温超電導体を冷却し、ピンニングを生じさせた後、ギャップをはずし、前記真空容器を降下させ、前記円筒体を浮上させ、前記駆動用コイルにより、前記駆動・発電用磁石を回転させ、前記円筒体に一定の回転力を与えた後は前記円筒体の惰性で前記浮上用磁石の中央部の磁石と前記リング状磁石と前記浮上用高温超電導体との作用による磁力こまとして安定に回転駆動させ、前記駆動・発電用磁石の回転により、前記真空容器外部に設置した発電用コイルで発電する。

また、本発明の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機は、真空容器内の下部に配置される浮上用磁石と、この浮上用磁石の上部の真空容器の内側面に極を交互に一列に配置した発電用磁石とを有する円筒体と、この円筒体の下部に対向配置される円形状の高温超電導バルク体と、前記真空容器外部に設置される発電用コイルとを具備し、前記円筒体を浮上させ、前記磁石は薄膜からなる複数の枚数積層させて構成し、該磁石の積層方向の磁束密度を向上させ、前記磁石の回転に基づいて、前記発電用コイルにより発電を行わせる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の円筒型発電装置の原理を示す模式図、図２はその円筒型発電装置の浮上用高温超電導体と上部の仮想磁場空間を示す下面図である。

これらの図において、１は高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の円筒状の浮上用磁石、２はその浮上用磁石１を構成する、円筒の中央部に配置される中央部の磁石、３はその中央部の磁石２の周囲に配置されるリング状磁石、４は中央部の磁石２が挿入されるパイプ、５はパイプ４を支持する支持板、６はリング状磁石３を支持板５を介して吸着する吸着用リング状磁石、７はその浮上用磁石１に対向するように配置される円形状の浮上用高温超電導体である。ここでは、中央部の磁石２の極性とリング状磁石３の極性は異なっている。つまり、中央部の磁石２の極性は、垂直方向に上から下にＳ−Ｎ極であり、リング状磁石３の極性は、垂直方向に上から下にＮ−Ｓ極である。

このように構成したので、中央部の磁石２の下方には＋０．４５Ｔ、リング状磁石３の下方には−０．３６Ｔの磁場が生成される。これらの磁場が円形状の浮上用高温超電導体７に作用すると、円筒状の浮上用磁石１は中央部の磁石２を軸として安定的な回転を行わせることができる。

図３は本発明の円筒型発電装置の鉛直方向の実測値を示す図、図４は本発明の円筒型発電装置の水平方向の実測値を示す図である。なお、この実測図においては逆極であるので、図１とは逆の山谷の関係となっている。

この点について詳述すると、磁束はＮ極からＳ極へ向かう矢印との規則があるから回転子の磁石の実際の磁場分布は、図１のようになる。円形状の浮上用高温超電導体７は反極を同時に捕捉することができる特性があるので、回転子の磁力である反極を捕捉している。実測では逆極であるので山谷の関係となるが、超電導体が逆極を同時に捕捉できることから考えれば、片方の極を反転させた仮想空間によって、回転場における位置エネルギー関係を維持していることが考えられる。これを図示すると図１のようになる。

図５は本発明の第１実施例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の模式図である。

この図において、１１は真空容器、１２はその真空容器１１内の下部の中央部に配置される中央部の磁石１２Ａと、この中央部の磁石１２Ａを囲むように配置される、中央部の磁石１２Ａとは極性の異なるリング状磁石１２Ｂとからなる円筒状の浮上用磁石、１４はこの円筒状の浮上用磁石１２の上部の真空容器１１の内側面に極を交互に一列に配置した駆動・発電用磁石１３とを有する円筒体であり、この円筒体１４の下部に対向配置される円形状の浮上用高温超電導体１５と、真空容器１１の外部に設置される駆動用コイル２０と、真空容器１１の外部に設置される発電用コイル２２とを具備する。円筒体１４を、冷却以前の浮上用高温超電導体１５との間にギャップを持たせた後、浮上用高温超電導体１５を冷却し、円筒体１４を浮上させ、駆動用コイル２０により駆動・発電用磁石１３を回転させ、円筒体１４に一定の回転力を与えた後は円筒体１４の惰性で回転させ、この駆動・発電用磁石１３の回転により、真空容器１１の外部に設置した発電用コイル２２で発電する。なお、１６は冷却容器、１７はその冷却容器１６に充填される液体窒素あるいは液体窒素蒸気の導入管、１８はその冷却容器１６からの蒸発ガスの導出管、１９は断熱層、２１は駆動用コイル２０へ電力を供給する電源、２３は発電用コイル２２から発電される電力の測定装置である。

この図において、円筒体１４と浮上用磁石１２とは完全に固定されている。また、円筒体１４の上部側面に駆動・発電用磁石１３をＮ、Ｓの交互に一様に配列する。円筒体１４と駆動・発電用磁石１３とは完全に固定している。

また、円筒体１４と円形状の浮上用高温超電導体１５の中心軸を一致させるとともに、円筒体１４の径を円形状の浮上用高温超電導体１５の径とほぼ同じ径か小さくすることにより、ピンニング作用で安定した回転運動を得るように構成することが望ましい。

このように構成したので、中央部の磁石１２Ａの中心の磁力のこま軸はまわりの磁極に遮られて点回転に束縛される。よって、リング状磁石１２Ｂのみで浮上させられて回転させるよりも安定した浮上回転が得られる。

図６は本発明の第２実施例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の部分模式図である。

この図において、３１は上部円板、３２はその上部円板３１に配列される駆動・発電用磁石、３３はその駆動・発電用磁石３２に対向するように配置される駆動用コイル、３４はその駆動・発電用磁石３２に対向するように配置される発電用コイルである。なお、３５は駆動用コイル３３へ電力を供給する電源、３６は発電用コイル３４で発電された電力の測定装置である。

このように、駆動・発電用磁石３２を上面に配置して、それらに対応して駆動用コイル３３と発電用コイル３４を配置するようにしてもよい。

なお、駆動・発電用磁石３２の列を２列（上面と側面、あるいは側面に２列）として、一方を駆動用、一方を発電用としてもよい。この場合は、駆動用コイル３３および発電用コイル３４を円筒体に沿って一周させるように配置することができる。

図７は本発明の第３実施例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の部分模式図である。

この図において、４１は真空容器、４２は円筒体、４３は円筒外枠、４４は円筒内枠、４５は駆動・発電用磁石、４６は発電用コイル支持板、４７〜５０は発電用コイル支持板４６上に周期的に配列される発電用コイル、５０Ａは発電用コイル４７〜５０で発電された電力の測定装置である。

このように、発電用コイル４７〜５０は、円筒体４２に沿って一周させるように配置することができる。

以下、本発明の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の部分の詳細な具体例の説明を行う。

本発明の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の回転数については、オシロスコープの波形から、出力電圧の周期は、約２０［ｍｓｅｃ］と読み取れた。これにより、出力電圧の周波数は、［５０Ｈｚ］となる。

円筒体（回転体）の周囲に３８個の磁石をＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓ，…と交互に配置したので、回転体が１回転する間に１コイルに１９周期の交流電圧が発生する。このため、１秒間の回転数は、５０／１９＝２．６［ｒｐｓ］であり、１分間の回転数は、２．６×６０＝１５８［ｒｐｍ］となる。

図８は本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の回転子の分解図である。

この図に示すように、透明アクリル円筒体５４はφ７０×Ｌ７０×ｔ３ｍｍ（１本）、中央に配置されるパイプ５１はφ２８×Ｌ７０×ｔ２ｍｍ（１本）、パイプ５１の支持板５２はφ６４×φ２８×ｔ２ｍｍ（４枚）、積層部材５３はφ６０×φ２８×ｔ５ｍｍ（４枚）、駆動・発電用磁石５５はＮｄ（ネオジウム）磁石が１０×５×ｔ１ｍｍ（０．１８Ｔ、３８枚×３）、吸着用リング状磁石５６はφ４２×φ３１×ｔ４ｍｍ（０．２８Ｔ、吸着力８ｋｇ、１個）、リング状磁石５７はφ５４×φ３７×ｔ１４ｍｍ（０．３６Ｔ、１個）で、中央部に配置される中央部の磁石５８はφ２２×ｔ１０ｍｍ（０．４５Ｔ、１個）であり、エポキシ接着剤で下部一面を残しφ２２になるように固めた。ここで、吸着用リング状磁石５６はパイプ５１を支持している支持板５２を介して、リング状磁石５７を吸着して固定している。

支持板５２と積層部材５３は中央に配置されるパイプ５１で貫いているのみで接着はしていない。支持板５２と積層部材５３と支持板５２に両面テープ（両面粘着テープ）５９を介して、駆動・発電用磁石５５をＮ極とＳ極が交互に固定されている。磁石の位置は透明アクリル円筒体５４に両面テープ（両面粘着テープ）５９を介して駆動・発電用磁石５５をＮ極とＳ極が交互に固定されて、さらにその上に磁力により、駆動・発電用磁石５５を固定している位置〔各磁石の間はボール６０（ボール紙１〜２枚）で隙間を調整している〕であり、透明アクリル円筒体５４の磁石により透明アクリル円筒体５４の内部の支持板５２と積層部材５３と支持板５２が固定される。支持板５２と積層部材５３と支持板５２には吸着用リング状磁石５６を挟み込んでおり、この吸着用リング状磁石５６の磁力によりリング状磁石５７を固定している。これらを組み立てた後に、中央に配置されるパイプ５１の上部から中央部の磁石５８を挿入する。この際、中央部の磁石５８とリング状磁石５７の極の関係は逆極でなければならない。

この関係により、中央部の磁石５８はリング状磁石５７の磁力により、ほぼ同一で固定される。透明アクリル円筒体５４の下部外側にはセロテープ（登録商標）で人工風力を受けるための羽を４箇所（対角線上）に貼付してある。また、回転体の総重量は３５４ｇである。これらの中央部の磁石５８とリング状磁石５７の構成から磁力のこまがつくりだされる。

図９は本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の冷却部の構成図であり、図９（ａ）はその側面断面図、図９（ｂ）はその平面図である。

図９に示すように、冷却部は角型発泡スチロール６１を２分割したのち高温超電導バルク体冷却部６３、液体窒素走路６４、液体窒素注入口６５を切り取り、エキシポ接着材で接着することにより作製した。高温超電導バルク体６２を冷却する部分の開放部は開放部の隅一箇所にストロー６６を挿入し、ＰＴＥＥシート（０．０５ｍｍ）６７をカプトンテープ（住友スリーエム製）６８によって固定した。気化窒素蒸気はストロー６６を介して自然放出するようにした。

図１０は本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の発電コイル部の構成図であり、図１０（ａ）はその側面図、図１０（ｂ）はその平面図である。

図１０に示すように、発電コイル部は、軟鉄棒７３（φ６×Ｌ６０）にラッピング用ＥＴＦＥ電線７４〔０．５１ＴＡ×０．１５Ｔ（Ｅ）〕を３００巻（ｎ＝５０×６）としてコイルとし、結束バンド７５によって透明アクリル円盤７１（φ９０×φ１９０×ｔ５ｍｍ、１５ｍｍ、３０ｍｍ、φ３ｍｍ）に取り付けた。なお、７２は透明アクリル円筒体（φ９０ｍｍ、Ｈ１２０ｍｍ、ｔ５ｍｍ）である。

図１１は本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の全体組み立て図である。

図１１に示すように、高温超電導バルク体６２を挿入した冷却部の上に１０ｍｍの間隙を置き、その上に回転子を置く、透明アクリル円筒体７２を挿入した。透明アクリル円盤７１は透明アクリル円筒体７２を３個使用して保持する。この際回転子が各コイルから均等の位置になるようにする。各コイルを回路に接続する（この場合、１コイルのみをオシロスコープに接続した）。透明アクリル円筒体７２に挿入した回転子に貼付した羽{セロテープ（登録商標）}が露出するように持ち上げて固定しておく。冷却部の液体窒素注入口６５から液体窒素を入れ、高温超電導バルク体６２が十分に冷却され、回転子の磁場を捕捉した後に、スペーサーとして挿入したＦＲＰを取り除くと回転子は浮上したままの状態を維持する。

ストローあるいはシリコンチューブ等を使用して回転子の羽に風力を与えると回転子が回転し、回転子の磁石により周りのコイルに電流が発生し、発電する。２日におよぶデモンストレーションにおいて均一な回転を示した。

次に、磁力こまについて説明する。

回転子の下部に発生する磁力は図８に示したように説明できる。中央部の磁石５８がリング状磁石５７と吸着用リング状磁石５６の磁力とつり合って固定されるのは中央に配置されるパイプ５１があって初めて実現する。中央に配置されるパイプ５１がなければ中央部の磁石５８はリング状磁石５７と吸着用リング状磁石５６についてしまう。

超電導体は磁力の極に無関係に磁場を捕捉するのであるから、極端な磁場勾配をそのまま捕捉していることは明らかである。よって、超電導体側から見れば、図示したような磁場のこま軸が存在することになる。磁場分布はよく知られているように「砂山理論」から常に山状になる傾向を示す。となれば極端な磁場勾配をもたせた本発明の磁場はさらに極端な山状を示す強度分布を維持しているので「磁力こま」とみてよいことになる。これまでの浮上の回転はあくまでも「面」としての回転であるが、本発明では「軸」として作用していると考えるのが妥当である。

次に、本発明の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機について説明する。

図１２は本発明の薄膜状の磁石を積層させて垂直磁束密度を向上させるための実験の状況を示す図、図１３はその磁石枚数と磁束密度の関係を示す図である。

これらの図において、８１は薄膜状の磁石で、ここでは幅５ｍｍ×長さ１０ｍｍ×厚さｔ₁ １ｍｍ，表面磁束密度１８００Ｇである。８２は薄膜状の磁石８１が積層される透明アクリル板（厚さ２ｍｍ）、８３は積層された薄膜状の磁石８１によって生成された垂直磁束密度を測定する磁束センサー（ＸＭＸＴ−１４４２型低温用ホール素子、ガウスメーターＬａｋｅＳｈｏｒｅ４２１）である。

因みに、ホール素子には厚さ０．８４ｍｍの保護用ＦＲＰ板が装着してある。

同一の薄膜状の磁石８１を積層させていき、磁石枚数と磁力の関係を調べた。また、同様に磁束センサー８３と磁石８１の間に透明アクリル板８２を挟み込んで、磁石枚数と磁力の関係を調べた。

このような透明アクリル板８２が存在しない状態と存在する状態で、薄膜状の磁石の枚数と磁束密度〔単位：Ｇ（ガウス）〕の関係を示すと表１のようになる。

上記から明らかなように、透明アクリル板８２が無い場合の値は、透明アクリル板８２が有る場合に比べると大きい。

また、これらの結果では、磁石４枚程度までが垂直磁束密度の増加が最も極端で、４枚から１０枚まででだんだんと飽和し始めている。

これらの関係を把握しておくことは、特に、高温超電導バルク体浮上小型発電機を製作する際に、あらかじめ積層磁石を入れておけば、回転子の重量の微妙な調整を行うことができることを意味する。

上記した実験結果を示したものが図１３である。この図１３において、Ａは透明アクリル板が無い場合の値、Ｂは透明アクリル板が有る場合の値を示している。

磁束密度は同一薄膜状の磁石を２枚重ねても２倍にはならないことは周知の事実であるが、本発明の実験では、積層枚数に従い飽和値まで増加した。これは使用した磁石が薄膜であり、積層することにより、垂直磁束密度が増加するためである。

図１４は本発明の実施例を示す回転子の分解図、図１５は本発明の実施例を示す高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機を模したモデルである。

図１４において、９１は回転子であり、この回転子９１は中央に配置されるパイプ９２と、その上部に配置される上部部材９３と、下部に配置される下部部材９７と、パイプ９２に支持される支持板９４，９５と、その支持板９４の間に配置される薄膜状の磁石９６とからなる。また、９８は回転子９１を覆う透明アクリル円筒体、９９ａは上部部材、９９ｂは下部部材であり、それらの部材９９ａ，９９ｂの中心部には凸部を有し、上部部材９３と下部部材９７は中心に凹部を有し、これらの凹凸部を支持基点として、上部支持体１００と下部支持体１０１によって支持されることにより、回転体９１を手動で回転させるようにした。

一方、薄膜状の磁石９６の回転により発電を行う発電機１１０が配置される。この発電機１１０は軟鉄棒１１１にラッピング用ＥＴＦＥ電線１１２が配置され、結束バンド１１３により固定部１１４に取り付けられている。

因みに、パイプ９２はφ２８ｍｍ×Ｌ７０ｍｍ×厚さｔが２ｍｍ、支持板９４はφ６４ｍｍ×φ２８ｍｍ×厚さｔが２ｍｍ、支持板９５はφ６０ｍｍ×φ２８ｍｍ×厚さｔが５ｍｍ、透明アクリル円筒体９８はφ７０ｍｍ×Ｌ７０ｍｍ×厚さｔが３ｍｍである。

測定結果を示すと、外枠磁石２枚と内側磁石１７枚の場合の測定値は０．３２５Ｔ、外枠磁石２枚と内側磁石２枚の場合の測定値は０．２８５Ｔ、磁石１９枚直接測定の場合は０．４８５Ｔ、磁石１枚直接測定の場合は０．１４９Ｔ、外枠磁石０枚で内側磁石１枚０．０４３Ｔであった。

これらの結果は上記した磁石枚数と磁束密度の関係の結果と同じで、磁石４枚程度までが垂直磁束の増加が最も極端で、４枚から１０枚まででだんだんと飽和し始めている。

これらの関係を把握しておくことは、高温超電導バルク体浮上小型発電機やモーターを製作する際に、あらかじめ積層磁石をいれておけば、回転子の重量の微妙な調整を行うことができることを意味している。

なお、上記実施例では、発電用磁石についての薄膜状の磁石についてのみ説明したが、浮上用磁石の場合も同様に薄膜状の磁石を垂直方向に複数枚積層することにより、回転子の重量の微妙な調整及び浮上用磁石の磁力の調整を行うことができる。

次に、この回転体モデルにおける磁石を内８枚および回転子外２枚の計１０枚を積層させて１極として、２極、８極、および１６極を構成させて、手動で回転させた場合の１コイルの出力実験を示す。２極の場合にはＤＣ０．２Ｖ、８極の場合にはＤＣ０．２Ｖ、および１６極の場合にはＤＣ１．５から１．７Ｖを示した。当然のことながら、２極および８極の場合には矩形波形であり、１６極にした場合に交流波形に近い波形を示した。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置は、安定した磁力こまによる円筒型発電装置として利用可能である。

また、本発明の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機は、発電機の回転体の重量と磁力を調整可能な浮上小型発電機として利用可能である。

本発明の円筒型発電装置の原理を示す模式図である。 本発明の円筒型発電装置の浮上用高温超電導体と上部の仮想磁場空間を示す下面図である。 本発明の円筒型発電装置の鉛直方向の実測値を示す図である。 本発明の円筒型発電装置の水平方向の実測値を示す図である。 本発明の第１実施例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の模式図である。 本発明の第２実施例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の部分模式図である。 本発明の第３実施例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の部分模式図である。 本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の回転子の分解図である。 本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の冷却部の構成図である。 本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の発電コイル部の構成図である。 本発明の具体例を示す高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置の全体組み立て図である。 本発明の薄膜状の磁石を積層させて垂直磁束密度を向上させるための実験の状況を示す図である。 本発明の薄膜上の磁石を積層させる場合の磁石枚数と磁束密度の関係を示す図である。 本発明の実施例を示す回転子の分解図である。 本発明の実施例を示す高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機である。

符号の説明

１，１２ 円筒状の浮上用磁石
２，１２Ａ，５８ 中央部の磁石
３，１２Ｂ，５７ リング状磁石
４ パイプ
５，５２ パイプを支持する支持板
６，５６ 吸着用リング状磁石
７，１５ 円形状の浮上用高温超電導体
１１，４１ 真空容器
１４，４２ 円筒体
１３，３２，４５，５５ 駆動・発電用磁石
１６ 冷却容器
１７ 液体窒素あるいは液体窒素蒸気の導入管
１８ 蒸発ガスの導出管
１９ 断熱層
２０，３３ 駆動用コイル
２１，３５ 電源
２２，３４，４７〜５０ 発電用コイル
２３，３６，５０Ａ 電力の測定装置
３１ 上部円板
４３ 円筒外枠
４４ 円筒内枠
４６ 発電用コイル支持板
５１，９２ 中央に配置されるパイプ
５３ 積層部材
５４，７２，９８ 透明アクリル円筒体
５９ 両面テープ（両面粘着テープ）
６０ ボール
６１ 角型発泡スチロール
６２，９９ 高温超電導バルク体
６３ 高温超電導バルク体冷却部
６４ 液体窒素走路
６５ 液体窒素注入口
６６ ストロー
６７ ＰＴＥＥシート
６８ カプトンテープ
７１ 透明アクリル円盤
７３，１１１ 軟鉄棒
７４，１１２ ラッピング用ＥＴＦＥ電線
７５，１１３ 結束バンド
８１，９６ 薄膜状の磁石
８２ 透明アクリル板
８３ 磁束センサー
９１ 回転子
９３，９９ａ 上部部材
９４，９５ 支持板
９７，９９ｂ 下部部材
１００ 上部支持体
１０１ 下部支持体
１１０ 発電機
１１４ 固定部

Claims (7)

1. （ａ）真空容器内の下部の中央部に配置される中央部の磁石と、該中央部の磁石を囲むように配置される、前記中央部の磁石とは極性の異なるリング状磁石とからなる浮上用磁石と、該浮上用磁石の上部の真空容器の内側面に極を交互に一列に配置した駆動・発電用磁石とを有する円筒体と、
   （ｂ）該円筒体の下部に対向配置される円形状の浮上用高温超電導体と、
   （ｃ）前記真空容器外部に設置される駆動用コイルと、
   （ｄ）前記真空容器外部に設置される発電用コイルとを具備し、
   （ｅ）前記真空容器を持ち上げ、冷却以前の前記浮上用高温超電導体との間にギャップを与え、前記浮上用高温超電導体を冷却し、ピンニングを生じさせた後、ギャップをはずし、前記真空容器を降下させ、前記円筒体を浮上させ、前記駆動用コイルにより、前記駆動・発電用磁石を回転させ、前記円筒体に一定の回転力を与えた後は前記円筒体の惰性で前記浮上用磁石の中央部の磁石と前記リング状磁石と前記浮上用高温超電導体との作用による磁力こまとして安定に回転駆動させ、前記駆動・発電用磁石の回転により、前記真空容器外部に設置した発電用コイルで発電することを特徴とする高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置。
2. 請求項１記載の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置において、前記リング状磁石を前記中央部の磁石が挿入されているパイプを支える支持板を介して吸着する吸着用リング状磁石を具備することを特徴とする高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置。
3. 請求項１又は２記載の高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置において、前記浮上用磁石の中央部の磁石の極性は垂直方向に上から下にＳ−Ｎ極であり、前記浮上用磁石のリング状磁石の極性は垂直方向に上から下にＮ−Ｓ極であることを特徴とする高温超電導体により浮上させた円筒型発電装置。
4. （ａ）真空容器内の下部に配置される浮上用磁石と、該浮上用磁石の上部の真空容器の内側面に極を交互に一列に配置した発電用磁石とを有する円筒体と、
   （ｂ）該円筒体の下部に対向配置される円形状の高温超電導バルク体と、
   （ｃ）前記真空容器外部に設置される発電用コイルとを具備し、
   （ｅ）前記円筒体を浮上させ、前記磁石は薄膜からなる複数の枚数積層させて構成し、該磁石の積層方向の磁束密度を向上させ、前記磁石の回転に基づいて、前記発電用コイルにより発電を行わせるようにしたことを特徴とする高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機。
5. 請求項４記載の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機において、前記磁石の枚数を調整することにより、円筒体の重量と磁力を調整することを特徴とする高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機。
6. 請求項４記載の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機において、前記磁石が発電用磁石であることを特徴とする高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機。
7. 請求項４記載の高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機において、前記磁石が浮上用磁石であることを特徴とする高温超電導バルク体を有する浮上小型発電機。