磁気軸受

磁気軸受（じきじくうけ、magnetic bearing）とは、回転する物体を磁気の力を用いて非接触で支える特殊な軸受の一種です。

特徴と利点

この方式の最大の利点は、物理的な接触がないことです。これにより、部品の摩耗が全く発生しません。そのため、潤滑油が不要となり、真空や超低温といった従来の軸受では使用が難しかった特殊な環境下でも運転が可能となります。また、摩耗がないことから軸受の寿命は半永久的と見なされ、メンテナンスの必要性を大幅に削減できます。

応用と普及

磁気軸受の利用は、当初はターボ分子ポンプ、大型の遠心圧縮機、電力貯蔵用のフライホイールといった、高度な性能や特殊な環境対応が求められる回転機に限定されていました。初期の磁気軸受は高コストで、従来の軸受に比べて寸法も大きいという課題があり、実用化されている分野は限られていました。しかし、技術の発展に伴い、性能向上、小型化、低コスト化が進み、2021年時点では、パーソナルコンピュータのCPU冷却装置といった、より身近な製品にも採用されるほど普及が進んでいます。将来的に宇宙環境での使用にも有利と考えられていますが、信頼性の確保が実用化に向けた課題の一つとなっています。

種類

磁気軸受には、主に以下のような方式があります。

能動型磁気軸受（Active Magnetic Bearing, AMB）
常電導電磁石の吸引力を利用する、最も広く使われているタイプです。回転体の正確な位置を検出するための変位センサーと、その情報を元に電磁石の力を精密に制御するシステムが必要不可欠です。この制御システムの存在が、コストを高める要因の一つとなります。制御システムの異常や停電に備え、回転体が落下しないように緊急用の補助軸受（タッチダウンベアリング）やバックアップバッテリーを備えることが一般的です。制御システムには、軸受の負荷状態などを監視する機能が付加されることもあります。永久磁石と電磁石を併用するハイブリッド方式や、変位センサーを不要とするセルフセンシング方式、電動機と磁気軸受を一体化したセルフベアリング方式なども研究・提案されています。

超電導型磁気軸受
超電導体が持つマイスナー効果（磁場を排除する性質）を利用した磁気浮上方式です。主に電力貯蔵用フライホイールなどの特定の用途で研究開発が進められています。

* 反発型磁気軸受（受動型）
磁石の反発力のみを用いて、回転軸を安定した位置に保とうとする方式です。能動型のような複雑な制御システムを必要としないのが特徴です。回転によって生じる渦電流の力を利用して浮上や案内を行うため、浮上状態を維持するためには回転エネルギーを供給し続ける必要があります。

これらの種類があり、用途に応じて最適な方式が選択されます。非接触支持という独自の特性を持つ磁気軸受は、今後も様々な分野での応用が期待される技術です。

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