JPH0226311A - 軸線方向磁気軸受組立体 - Google Patents

軸線方向磁気軸受組立体

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JPH0226311A
JPH0226311A JP1136278A JP13627889A JPH0226311A JP H0226311 A JPH0226311 A JP H0226311A JP 1136278 A JP1136278 A JP 1136278A JP 13627889 A JP13627889 A JP 13627889A JP H0226311 A JPH0226311 A JP H0226311A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 直！上二肌里立訪 本発明は軸方向のスラスト荷重を受ける磁気軸受に関す
る。
従　　　および　　が　決しよ゛とする課題軸方向磁気
軸受の一般の形態においては、軸に固定された堅固な円
形の強磁性円盤が軸受のロータとして使用される。環状
の電磁石コイルが、該円盤の両側に配置され、スラスト
の方向に従って、いずれかの電磁石が軸線に沿うスラス
ト力を平衡させている。このことは、磁石と円盤面との
間の隙間をほぼ一定に維持するために、電磁石への電流
を変化させる制御装置によって実行される。
円盤の直径は、一般に、支持すべき軸方向荷重の大きさ
により決定される。
軸と円盤の予想される回転速度が非常に高く、かつ、ス
ラスト荷重が大きい場合には、回転する円盤内に生じる
応力が、円盤の強磁性材料の機械的強度を越えることが
あろう。
課題を　゜するための　段 従って、本発明の一つの目的は、使用時に、同一の予想
最大荷重を受ける従来の軸方向磁気軸受に比較して、ス
ラスト軸受部材内に生じる応力が低いような軸方向磁気
軸受組立体を提供することである。
本発明の他の一つの目的は、同一の予想最大荷重を受け
る従来の軸方向磁気軸受に比較して、半径方向の大きさ
がより小さい軸方向磁気軸受組立体を提供することであ
る。
本発明の磁気軸受組立体は、少なくとも一本の軸、１，
２個の付加部材を有し得る軸を備えた回転構造を有し、
該回転構造の強磁性材料部が軸線に対し半径方向に延び
、軸の一方向に向いたスラストを受ける軸線方向で互い
に隔てられた二つの面を有し、該二個のスラスト面の間
に完全に延びており、該磁気軸受組立体がさらに前記二
つのスラスト面の間の強磁性材料部と、環状のコイルお
よび二つの極をもつ環状の強磁性コアを備えた磁気回路
とを有し、該コイルと該コアとは軸と同心であり、前記
コイルが軸に対向するコアの面に設けた溝に位置されて
おり、また、前記各種が、それぞれに対応する前記半径
方向に延びる二つのスラスト面に対向し、スラスト面か
ら隔てられた、半径方向に延びる面を有している。軸が
単一であろうと、回転構造部を備えていようと、強磁性
材料で作られている。軸自身が強磁性材料である場合に
は、各スラスト面は一つのスラスト鍔により形成するこ
とができ、該スラスト鍔は軸材料から削り出してもよい
し、別個のスラスト鍔を軸に固定してもよい。
少なくとも一つのスラスト面をもつ強磁性材料部は、半
径方向外側に向がって先細りにし、核部の質量を減らす
ことが好ましい。
電磁石の少なくとも一つの極は、半径方向内側に向かっ
て先細りにし、軸内への磁束漏洩を最小にすることが好
ましい。
本発明の軸方向磁気軸受においては、その電磁石の形状
によって、従来のこの種の軸受に比較し、より大きいコ
イルを使用することができる。
そのため、電力、電流の消費が減少し、伴って熱損失も
減少する。
本発明をより完全に理解するために、付図を参照して本
発明の実施例を説明するが、これは単なる説明用に過ぎ
ない。
去旌皿 第１図において、従来の軸方向磁気軸受が番号１０で示
されている。軸受組立体は、従来の機械的なジャーナル
軸受（図示されていない）か、または半径方向磁気軸受
（図示されていない）により支持された軸１１を有して
いる。軸はロータ円盤１２を有し、該円盤は軸端にある
ように示されているが、軸の途中にあってもよい。２個
の静止した環状の電磁石１３．１４が示されている。磁
石１３．　１４は、等しい極面１５，１６と１７．１８
とを、環状のコイル１９．２０と共に有している。外部
からのスラスト荷重“Ｉ，Ｉｌが軸に対し、矢印の方向
に加えられる。軸方向位置検知器２１がロータ円盤１２
の軸方向位置を検知し、既知の制御装置（図示せず）を
用いて、電磁石１３のコイル１９への電流を変化させ、
ロータ面２３と電磁石１３の面２４との間の隙間２２を
ほぼ一定に維持している。第２の電磁石１４は、加えら
れるスラスト荷重の方向が何かの理由で逆にされた時に
だけ作動される。
軸受のスラスト容量は、主に電磁石の面の面積により決
められ、該面積がまたロータ円盤１２の直径を決める。
軸方向スラストに対する要求が大きく、かつ回転速度が
高い場合には、大きい直径のために生じる応力が円盤材
料の強度を越え、円板を破壊させる。
第２図は、従来技術の欠点を克服した本発明の磁気スラ
スト軸受を示す。
番号３０で示された軸受組立体は、二つの鍔３２゜３３
を備えた軸３１を有し、各鍔は第２図に示したように軸
部材から削り出してもよいし、第３図に示したように軸
に付加してもよい。軸はフェライト、ステンレス鋼のよ
うな強磁性材料で作られる。極面３５、３６と環状のコ
イル３７とをもつ環状のチャンネル断面の電磁石３４が
軸３１を取り囲んでいる。外部から加えられる荷重“ｌ
ｌｊが矢印の方向に作用する。
この場合、電磁石の極の面の総面積は、第１図の電磁石
の極面積と等しい。しかし、スラスト荷重は、円盤１２
よりも相当率さい直径しか持たないロータ円盤すなわち
鍔３２．３３によって受けられている。また、コイル３
７のために利用できる空間は、電磁石１３の場合に比較
して相当大きい。従って、与えられた力を生じさせるた
めの電力が減少し、熱損失も小さくなる。軸が強磁性材
料であるから、磁束回路は軸の表面を流れる。
第３図は、第２図の軸受の変形を示しており、軸受効率
を改善している。第１に、スラスト鍔３２．３３が環状
の先細り（テーバ）４０．４１を有し、鍔周辺の質量を
減少させて、回転中に生じる力を減らしている。第２に
は、電磁石３４の半径方向内側に向いた極片４２．４３
が環状の先細す４４．４５を有している。このことは、
面３８．３９　（第２図）から軸へと直接流れる磁束漏
洩を最小にしている。かかる磁束漏洩はスラスト容量の
低下を意味している。
第４図は、他の実施例５０を示し、例えば、軸５１が磁
気的に非透過性になっている。この場合、強磁性の環状
スリーブ５２が軸に付加される。スリーブは電磁石５５
の極面５４と協働する後面５３と、半径方向に延びるフ
ランジすなわち円盤５６とを有し、円盤５６は環状の先
細り５７を有し、回転中に生じる力らを最小にしている
。フランジ面５８は、電磁石５５の第２の極面５９と協
働し、磁束は、軸方向に延びる円筒体６０を通って流れ
、磁気回路を完成させている。極片６１，６２もまた、
環状の先細り６３゜６４を有し、好ましくない方向の磁
束漏洩を最小にしている。
第２図、第３図、第４図に示した実施例はすべて、軸方
向位置検知器と、負帰環制御閉回路とを備えた既知の制
御装置を有し、電磁石に加える電力を制御し、電磁石の
極面と、対応するロータまたは鍔のスラスト面との間の
隙間をほぼ一定に保っている。
第５図の構造７０においては、加えられるスラスト荷重
の方向が逆になった場合が包含されている。本構造は、
二つの電磁石７１．７２を有し、スラストの方向に対応
して、いずれがが共通のスラスト鍔７３に作用する。鍔
７４．７５がまた設けられ、それぞれスラストの方向に
応じて役目を果たす。従来の制御回路における同じ位置
検知器７６が同じく設けられている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、軸の両方向に作用するスラスト力を平衡させ
ることができる従来の磁気スラスト軸受の説明断面図、
第２図は軸の一方向に作用するスラスト力を平衡させる
ことができる本発明の軸方向磁気軸受の立面説明断面図
である。第３図は第２図の軸受の変形例を示し、第４図
は本発明に従う他の軸受を示し、第５図はスラスト方向
が変化するスラスト荷重を受ける構造をしめしている。 図において、 １３、１４，３４，５５，７１，７２・・・電磁石、１
９．２０．３７・・・環状コイル、 ２１７６・・・位置検知器、 ４２．４３，６１，６２・・・極片、 ４０、４１．５７．６３．６４・・・環状先細り。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも一本の軸を備えた回転構造を有し、該
    回転構造の強磁性材料部が軸線に対し半径方向に延び、
    軸の一方向に向いたスラストを受ける面を備えている磁
    気軸受組立体にして、該磁気軸受組立体がさらに前記回
    転構造の強磁性材料部と、環状のコイルおよび二つの電
    磁極をもつ環状の強磁性コアを備えた磁気回路とを有し
    、該コイルと該コアとが共に軸と同心である磁気軸受組
    立体において、前記回転構造の強磁性材料部が、軸線に
    関して、二つの、互いに軸線方向で隔てられ、半径方向
    に延びる、軸の一方向に向かうスラストを受ける面を有
    し、また該二つのスラスト面の間に完全に延びており、
    前記コイルが軸に対向するコアの面に設けた溝に位置さ
    れており、また、前記各極が、それぞれに対応する前記
    半径方向に延びる二つのスラスト面に対向し、スラスト
    面から隔てられた、半径方向に延びる面を有することを
    特徴とする磁気軸受組立体。
  2. （２）前記軸が強磁性材料製であることを特徴とする請
    求項１記載の磁気軸受組立体。
  3. （３）前記各スラスト面が、一つのスラスト鍔により形
    成されていることを特徴とする請求項２記載の磁気軸受
    組立体。
  4. （４）少なくとも一つのスラスト面を有する前記強磁性
    材料部が半径方向外側の方向において先細りになつてい
    ることを特徴とする前記請求項のいずれか１項記載の磁
    気軸受組立体。
  5. （５）少なくとも一つの電磁極が半径方向内側の方向に
    おいて先細りになつていることを特徴とする前記請求項
    のいずれか１項記載の磁気軸受組立体。
  6. （６）前記スラスト面の両方が軸に固定された一つのス
    リーブにより形成されていることを特徴とする請求項１
    記載の磁気軸受組立体。
  7. （７）前記軸が非強磁性材料製であることを特徴とする
    請求項６記載の磁気軸受組立体。（８）軸を取り巻いて
    、二つのチャンネル形状の環状電磁石が設けられ、該電
    磁石が互いに反対方向のスラストを発生させていること
    を特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の磁気軸
    受組立体。
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