JPS598010Y2 - 磁気軸受 - Google Patents

磁気軸受

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JPS598010Y2
JPS598010Y2 JP1980128010U JP12801080U JPS598010Y2 JP S598010 Y2 JPS598010 Y2 JP S598010Y2 JP 1980128010 U JP1980128010 U JP 1980128010U JP 12801080 U JP12801080 U JP 12801080U JP S598010 Y2 JPS598010 Y2 JP S598010Y2
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JP
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stator
yoke
rotor
magnetic
yokes
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JP1980128010U
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JPS5749920U (ja
Inventor
嘉彰 狼
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航空宇宙技術研究所長
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0474Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0476Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、永久磁石の軸方向吸引力と電磁コイルの軸方
向制御吸引力との平衡により、ステータ部に対しロータ
部を非接触で支持する磁気軸受に関するものである。
磁気軸受とは、回転している物体を軸方向に支持する力
として、磁気力を利用する軸受である。
この磁気軸受は、摩耗・疲労による寿命の制限がないこ
と、摩擦トルクが極めて小さいこと、真空・高温・低温
等の特殊な環境に対する適合性が優れていることなどの
著しい特色があるために近年盛んに研究されつつある。
そしてその用途としては、例えば遠心分離器、真空ポン
プ、ジャイロ、精密測定器等への利用が有望視されてい
る。
既に知られている磁気軸受としては、例えば第1図a−
dの断面図に示す構造のものが挙げられる。
第1図aに於いては、ステータ1a側は、電磁コイル2
a,2aが各々巻回された2個の電磁ヨークの3 a,
3 a間に永久磁石4aが介在され、ロータ5a側の
断面E字状のヨーク6aの間隙に前記電磁ヨーク3a,
3aの端部が挿入されている。
又、bは電磁コイル2bが巻回されたステータ1b側の
断面略コ字状の電磁ヨーク3bの上下に、各々永久磁石
4b,4bが介在され、更に断面E字状のロータ5b側
のヨーク6bが組合せられている。
Cはステータ1C側に、電磁コイル2C,2Cが各々巻
回された断面コ字型の2個の電磁ヨーク3c,3cが上
下対称に対向され、その間に、永久磁石4Cが挾設され
たロータ5C側の2個のヨーク5c,5cが介在されて
いる。
dは2個の電磁ヨーク3d,3d間の中央部に永久磁石
4dが挾設され、更にその上下側にそれぞれ電磁コイル
2d,2dが挾設されたステータ1d側に対し、ロータ
5d側の断面コ字型の2個のヨーク6d,6dが上下対
称に組合されている。
これらは全て、永久磁石4から発生し実線で示す磁束の
流れと、電磁コイル2から発生し点線で示す磁束の流れ
からなる複数の磁気回路を有し、永久磁石4の磁束によ
りステータ1側のヨーク3とロータ5側のヨーク6との
間で作用する磁気吸引力に不平衡があると、電磁コイル
2を流れる電流を調整して磁気コイル2により発生する
磁束によってヨーク3,6同志の軸方向の位置関係を制
御するものである。
然しなからこの磁気軸受には次のような問題点が見受け
られる。
先ずa, b, dの磁気軸受では回転体であるロ
ータ5側の構増が複雑であり、これらとステータ1側の
ヨーク3との空隙磁路の寸法的な調整が極めて面倒であ
る。
又Cに於いてはロータ6Cは簡単な構造ではあるが、永
久磁石4Cをロータ6C側に設けなければならず、製造
上及び機械強度的な問題がある。
更には、a, bに於いては磁気回路に無効な空間を
必要とし、装置の小型化に支障がある。
本考案の目的は、上述の問題点を解消し、ステータ側に
2個の永久磁石と1個の電磁コイルを設け、ロータ側は
簡単な構造の略平板状のヨークのみで済む小型の磁気軸
受を提供することにあり、その内容は、軸を中心に回転
するロータ部と固定的なステータ部とから或り、磁気力
によりロータ部を支持する軸受であって、ロータ部は、
磁性体から或り上下対称は同心円状にそれぞれ2列の隆
条部を設けた円板状のロータヨークを有し、ステータ部
は、磁性体から或り前記ロータヨークの内側の隆条部と
同径の第1、第2の円環状ステータヨークと、前記ロー
タヨークの外側の隆条部と同径の第3、第4の円環状の
ステータヨークと、第1、第2の2個の円環状の永久磁
石と、1個の円環状の電磁コイルとを有し、第1と第2
のステータヨーク、及び第3と第4のステータヨークを
それぞれ上下対称に所定の間隔を置いて配置して、これ
らの間に、これらのステータヨークの端部が前記隆条部
と対向するようにロータヨークを非接触的に介在させ、
上部の第1と第3のステータヨークの間、及び下部の第
2と第4のステータヨークの間に、軸方向と直交する半
径方向に磁化した第1及び第2の永久磁石をそれぞれ配
置し、電流を調整して磁束を変化させる制御用前記電磁
コイルをステータ部の取付側に配置し、第1のステータ
ヨーク、ロータヨーク及び第3のステータヨークにより
第1の永久磁石から発生する第1の磁束による第1の磁
気回路を形或し、第2のステータヨーク、ロータヨーク
及び第4のステータヨークにより第2の永久磁石から発
生し、前記第1の磁束と上下略対称方向に通過する第2
の磁束による第2の磁気回路を形或し、第3のステータ
ヨーク、ロータヨーク及び第4のステータヨークにより
電磁コイルから発生する第3の磁束による第3の磁気回
路を形或するようにしたことを特徴とするものである。
本考案を第2図以下に図示する実施例に基づいて詳細に
説明する。
第2図は中心部をロータ部10とし周囲をセテータ部2
0とする所謂インナーロータ型の軸受を示す第1の実施
例であり、上下に分れたステータ部20の間に平板状の
ロータ部10が挿入されている。
ロータ部10は回転シャフト11に軸着された例えば軟
鉄等の磁性体で形或された円板状のロータヨーク12か
ら或っている。
このヨーク12には円周方向に上下対称に径の異なる同
心円状の二重の隆条部13, 14, 15, 16が
設けられ、これらの隆条部13, 14, 15, 1
6はステータ部20のヨークの端部と対向し、磁束の出
入端となっている。
ステータ部20は、ロータヨーク12の小径側の隆条部
13, 14と端部が各々空隙磁路31, 32を介し
て対向し、上下対称に配置された断面短冊型の小径の円
環状磁性体から或る2個のステータヨーク21. 22
と、更にロータヨーク12の大径の隆条部15,16と
端部が各々空隙磁路33, 34を介して対向し、上下
対称に配置された断面L型の2個の大径の円環状の磁性
体から戒るステータヨーク23, 24を有し、ヨーク
21. 23間及び22. 24間には、回転シャフト
11の軸方向と直交する半径方向に磁化された円環状の
永久磁石25. 26が各々上下対称に介在されている
又、上下対称のステータヨーク23, 24は、これら
の間を円環状のヨーク27により電磁的に接続され、ヨ
ーク23. 24及び27によって形或する空間内部に
電磁コイル28が巻回されている。
尚、ステータ部20のヨーク21, 22,23, 2
4. 27及び永久磁石25. 26等は非磁性体の材
料から戒るケーシング29. 30により保持されてい
る。
従ってこの磁気軸受は、永久磁石25から発生する磁束
ψ、が、ステータヨーク21,空隙磁路31,ロータヨ
ーク12の隆条部13, 15、空隙磁路33、及びス
テータヨーク23を通過する第1の磁気回路と、永久磁
石26から発生する磁束ψ2を前記第1の磁気回路の磁
束ψ1と上下略対称方向に通過させるステータヨーク2
2、空隙磁路32、ロータヨーク12の隆条部14,
16、空隙磁路34及びステータヨーク24から或る第
2の磁気回路と、電磁コイル28から発生する磁束めを
通すステータヨーク23、空隙磁路33、ロータヨーク
12の隆条部15, 16、ステータヨーク24、空隙
磁路34及びヨーク27から或る第3の磁気回路を有す
ることになる。
ステータ部20は、ロータヨーク12を境として上下に
対称的であり、今ロータ部10の自重を無視し、電磁コ
イル28に電流が流れていないとすれば、永久磁石25
. 26から発生する上下対称方向の2つの磁束ψ1,
ψ2によってステータ部20のヨーク21, 22,
23, 24とロータ部のヨーク12との間の空隙磁路
31, 32, 33, 34に作用する吸引力は上下
で平衡し、ロータ部10は上下何れのヨーク21, 2
2, 23, 24とも接触せずに中間部に浮上するこ
とになる。
然しなから実際にはロータ部12の自重や製作公差等に
よって上下の不平衡を回避することは不可能であり、電
磁コイル28に電流を流して吸引力を調整し、ロータ部
10を軸方向に中立な位置に制御するようになっている
永久磁石25. 26は半径方向に磁化されているので
、軸方向磁化の場合に比べて磁路を形或するために必要
なヨークが少なくて済み、構戒が簡略化でき、特にステ
ータ部20の構或を小型にすることが可能となる。
また、永久磁石25, 26の磁束はクローズトループ
を通過しており、永久磁石25, 26が発生する磁力
が有効に利用でき、小型化が可能であり、更には漏洩磁
束が少なくなりロータ部10の安定浮上がし易くなる。
第3図はステータ部20を中心部に設け、その周囲にロ
ータ部10を配置した所謂アウターロータ型の磁気軸受
から或る第2の実施例を示すものである。
この実施例は第2図に示す第1の実施例のロータ部10
とステータ部20との相対的位置関係を逆にしたもので
あって、原理的に両者は何ら変るところはない。
尚、実施例に於いては、電磁コイル28を2個のステー
タヨーク23, 24及びヨーク27によって取り囲む
ようにしたがこれらは一体のヨークとしても何ら支障は
ない。
このように本考案に係る磁気軸受は、ロータ部は単なる
円板状の部材とし、ステータ部に永久磁石と電磁コイル
とを設けたので、回転体であるロータ部の構造は簡単と
なりかつ重量も軽減されるなどの使用上の大きな利点を
有する。
更には空隙磁路の調整が容易で無効空間が最小となる構
造でもあるので実用的効果も極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図a,b,C,dは従来の磁気軸受の例を示す断面
図、第2図及び第3図は本考案に係る磁気軸受の実施例
を示す断面図である。 符号、10はロータ部、12はロータヨーク、20はセ
テータ部、21, 22, 23, 24, 27はス
テータヨーク、25, 27は永久磁石、28は電磁コ
イル、31, 32,33, 34は空隙磁路である。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 軸を中心に回転するロータ部と固定的なステータ部とか
    ら或り、磁気力によりロータ部を支持する軸受であって
    、ロータ部は、磁性体から或り上下対称に同心円状にそ
    れぞれ2列の隆条部を設けた円板状のロータヨークを有
    し、ステータ部は、磁性体から或り前記ロータヨークの
    内側の隆条部と同径の第1、第2の円環状ステータヨー
    クと、前記ロータヨークの外側の隆条部と同径の第3、
    第4の円環状のステータヨークと、第1、第2の2個の
    円環状の永久磁石と、1個の円環状の電磁コイルとを有
    し、第1と第2のステータヨーク、及び第3と第4のス
    テータヨークをそれぞれ上下対称に所定の間隔を置いて
    配置して、これらの間に、これらのステータヨークの端
    部が前記隆条部と対向するようにロータヨークを非接触
    的に介在させ、上部の第1と第3のステータヨークの間
    、及び下部の第2と第4のステータヨークの間に、軸方
    向と直交する半径方向に磁化した第1及び第2の永久磁
    石をそれぞれ配置し、電流を調整して磁束を変化させる
    制御用前記電磁コイルをステータ部の取付側に配置し、
    第1のステータヨーク、ロータヨーク及び第3のステー
    タヨークにより第1の永久磁石から発生する第1の磁束
    により第1の磁気回路を形或し、第2のステータヨーク
    、ロータヨーク及び第4のステータヨークにより第2の
    永久磁石から発生し、前記第1の磁束と上下略対称方向
    に通過する第2の磁束による第2の磁気回路を形威し、
    第3のステータヨーク、ロータヨーク及び第4のステー
    タヨークにより電磁コイルから発生する第3の磁束によ
    る第3の磁気回路を形或するようにしたことを特徴とす
    る磁気軸受。
JP1980128010U 1980-09-09 1980-09-09 磁気軸受 Expired JPS598010Y2 (ja)

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JP2576859B2 (ja) * 1986-11-27 1997-01-29 光洋精工株式会社 アキシャル磁気軸受
JP4616122B2 (ja) * 2005-08-22 2011-01-19 株式会社イワキ 磁気軸受

Citations (1)

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JPS496334A (ja) * 1972-03-20 1974-01-21

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JPS496334A (ja) * 1972-03-20 1974-01-21

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