JPH0226310A - 磁気スラスト軸受 - Google Patents
磁気スラスト軸受Info
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- JPH0226310A JPH0226310A JP13627789A JP13627789A JPH0226310A JP H0226310 A JPH0226310 A JP H0226310A JP 13627789 A JP13627789 A JP 13627789A JP 13627789 A JP13627789 A JP 13627789A JP H0226310 A JPH0226310 A JP H0226310A
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- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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-
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- F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
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。
る。
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［１石が軸心に
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＠＠９＆によって実行される
。
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［１石が軸心に
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＠＠９＆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。
により決定される。
軸と円盤の予想されるｕ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。
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。
従って、本発明の目的は、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。
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。
本発明の磁気軸受組立体は、強磁性材料でつくられたス
ラスト受けロータを備えた軸を有し、該ロータが軸心に
対し半径方向に延び、軸の一方向のスラストを受ける面
と、前記スラスト面の半径方向外側に、軸心に平行に延
びる面とを有しており、磁気軸受組立体がさらに環状の
コイルと、環状の強磁性コアとを有する電磁石を備え、
該コイルと該コアとは共に軸と同心であり、前記電磁石
の一つの楡が、前記ロータ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、電
磁石の他の極が、軸心に平行に延びる前記ロータの面に
対向し、該面から隔てられた面を有している。
ラスト受けロータを備えた軸を有し、該ロータが軸心に
対し半径方向に延び、軸の一方向のスラストを受ける面
と、前記スラスト面の半径方向外側に、軸心に平行に延
びる面とを有しており、磁気軸受組立体がさらに環状の
コイルと、環状の強磁性コアとを有する電磁石を備え、
該コイルと該コアとは共に軸と同心であり、前記電磁石
の一つの楡が、前記ロータ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、電
磁石の他の極が、軸心に平行に延びる前記ロータの面に
対向し、該面から隔てられた面を有している。
ロータの半径方向の動きは非常に小さいので、半径方向
外側の極とロータとの間の隙間は非常に小さくすること
ができる。隙間が小さいために、隙間における磁気抵抗
が減少し、その結果、軸受組立体の必要パワーが減少す
る。消費されるパワーは抵抗の自乗に支配され、一方、
生じる軸方向力は、−個の極だけがスラストを発生づる
のであるから、半分になるだけである。したがって、与
えられた軸方向力に対し１、電磁６に供給されるパワー
は２分の１に減少する。すなわち、本発明の軸方向軸受
においては、軸力を生じるためのパワー消費が２分の１
に減少されるという利点がある。
外側の極とロータとの間の隙間は非常に小さくすること
ができる。隙間が小さいために、隙間における磁気抵抗
が減少し、その結果、軸受組立体の必要パワーが減少す
る。消費されるパワーは抵抗の自乗に支配され、一方、
生じる軸方向力は、−個の極だけがスラストを発生づる
のであるから、半分になるだけである。したがって、与
えられた軸方向力に対し１、電磁６に供給されるパワー
は２分の１に減少する。すなわち、本発明の軸方向軸受
においては、軸力を生じるためのパワー消費が２分の１
に減少されるという利点がある。
電磁石が、磁束が飽和しない状態で作動されているとき
は、スラスト容量を補うため、磁束密度を増加させるこ
とができる。スラストは磁束密度の自乗に比例するから
、ＦΣまでの磁束密度の増加が、失われたスラストの全
て（すなわち、損失していたスラストの全て）を補うで
あろう。磁束密度は、電磁石の磁束飽和値を越えてはな
らない。
は、スラスト容量を補うため、磁束密度を増加させるこ
とができる。スラストは磁束密度の自乗に比例するから
、ＦΣまでの磁束密度の増加が、失われたスラストの全
て（すなわち、損失していたスラストの全て）を補うで
あろう。磁束密度は、電磁石の磁束飽和値を越えてはな
らない。
軸受組立体のロータは、それぞれスラストを受ける２個
の半径方向に延びる面を有し、うちＩＷ４のスラスト面
は軸に沿う一つの方向のスラストを受け、他のスラスト
面は軸に沿う反対方向のスラストを受ける。また、組立
体は、前記ロータの他のスラスト面に対向して、かつス
ラスト向から隔てられて半径方向に延びる少なくとも１
個の極を備えた第２の電磁石を有している。
の半径方向に延びる面を有し、うちＩＷ４のスラスト面
は軸に沿う一つの方向のスラストを受け、他のスラスト
面は軸に沿う反対方向のスラストを受ける。また、組立
体は、前記ロータの他のスラスト面に対向して、かつス
ラスト向から隔てられて半径方向に延びる少なくとも１
個の極を備えた第２の電磁石を有している。
このような対称形に配置された軸受組立体においては、
第２の電磁石は、ロータのスラスト面の半径方向外側に
おいて、軸心に平行に延びる０ −タ面に対向し、該面
から隔てられた面を有する他の極を備え、前記第２の電
磁石の他の極と、前記第１の電磁石の他の極とが、両’
、ｉｉ磁石に共通するコア部分を有している。
第２の電磁石は、ロータのスラスト面の半径方向外側に
おいて、軸心に平行に延びる０ −タ面に対向し、該面
から隔てられた面を有する他の極を備え、前記第２の電
磁石の他の極と、前記第１の電磁石の他の極とが、両’
、ｉｉ磁石に共通するコア部分を有している。
軸受組立体において半径方向に生じる力を考慮すると、
本発明においては、状況によっては、磁気的な半径方向
軸受よりも、機械的な半径方向軸受を使用する方が都合
がよい。
本発明においては、状況によっては、磁気的な半径方向
軸受よりも、機械的な半径方向軸受を使用する方が都合
がよい。
本発明をより完全に理解するために、付図を参照して本
発明の詳細な説明するが、これは単なる説明用に過ぎな
い。
発明の詳細な説明するが、これは単なる説明用に過ぎな
い。
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１１１２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。
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１１１２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ｆｆｌ １１ Ｌ ＩＩ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ｌ８１２の軸方法位置を検知し、既知の制ａ［５１
（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ｆｌ１２２をほぼ一定に維持している。第２の１
１ｍ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。
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ｆｆｌ １１ Ｌ ＩＩ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ｌ８１２の軸方法位置を検知し、既知の制ａ［５１
（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ｆｌ１２２をほぼ一定に維持している。第２の１
１ｍ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。
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
＾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、円盤を破壊させる。
＾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、円盤を破壊させる。
第２図において、軸方向軸受組立体は番号３０で示され
、ロータ３２と環状電磁石３３とを有する軸３１を備え
ている。Ｔｉ磁石は、２個の橋片３４．３５を有してい
る。一つの極片３４は、ロータ３２の半径方向の面３６
に軸方向に隣接しており、第２の極片３５は、ロータ周
縁３７の半径方向外側に位置している。軸３１は油圧平
ジャーナル軸受（図示せず）により支持されている。ロ
ータ３２に作用する力は、矢印の方向に加えられる外部
荷重“Ｌ”を軸方向に支持するものであり、極片３４に
よって発生される。半径方向には、極片３５により力が
発生される。軸方向位置検知器３８が既知の制御回路（
図示せず）と組み合わせて使用され、電磁石３３のコイ
ル３９へ供給される制御パワーを変化させている。
、ロータ３２と環状電磁石３３とを有する軸３１を備え
ている。Ｔｉ磁石は、２個の橋片３４．３５を有してい
る。一つの極片３４は、ロータ３２の半径方向の面３６
に軸方向に隣接しており、第２の極片３５は、ロータ周
縁３７の半径方向外側に位置している。軸３１は油圧平
ジャーナル軸受（図示せず）により支持されている。ロ
ータ３２に作用する力は、矢印の方向に加えられる外部
荷重“Ｌ”を軸方向に支持するものであり、極片３４に
よって発生される。半径方向には、極片３５により力が
発生される。軸方向位置検知器３８が既知の制御回路（
図示せず）と組み合わせて使用され、電磁石３３のコイ
ル３９へ供給される制御パワーを変化させている。
スラスト荷重の方向が逆になりつるような場合には、第
２の環状電！１６４０が設けられよう。
２の環状電！１６４０が設けられよう。
第３図は、本発明の第２の実施例を示し、軸５０がスラ
ストｒ３５１を有し、環状の電磁石５２が２個の極片５
３．５４と１個のコイル５５とを有している。極片５３
は、スラスト鍔５１の半径方向面５６に軸方向に隣接し
ており、一方、第２の極片５４は、鍔５１の周縁５７の
半径方向外側に位置している。
ストｒ３５１を有し、環状の電磁石５２が２個の極片５
３．５４と１個のコイル５５とを有している。極片５３
は、スラスト鍔５１の半径方向面５６に軸方向に隣接し
ており、一方、第２の極片５４は、鍔５１の周縁５７の
半径方向外側に位置している。
第４図は、第２図のスラスト軸受構造の変形例４、
を示している。２個の同等な電磁石ｆｆ１６０．６１が
結合され、ロータ周縁６３の半径方向外側において、共
通の橋片６２を形成している。
結合され、ロータ周縁６３の半径方向外側において、共
通の橋片６２を形成している。
第１図は従来の磁気スラスト軸受の説明断面図、第２図
は本発明の磁気軸方向軸受の立面説明断面図である。第
３図は第２図の実施例に対する他の実施例を示し、第４
図は第２図のめ実施例の変形例を示す。 図において、１１．３１．５０・・・軸、１２，３２・
・・ロータ円盤、１３，１４．３３．５２・・・電磁石
、１９．２０，３９．５５・・・環状コイル、２１゜３
８・・・位置検知器、３４．３５．５３．５４・・・極
片。
は本発明の磁気軸方向軸受の立面説明断面図である。第
３図は第２図の実施例に対する他の実施例を示し、第４
図は第２図のめ実施例の変形例を示す。 図において、１１．３１．５０・・・軸、１２，３２・
・・ロータ円盤、１３，１４．３３．５２・・・電磁石
、１９．２０，３９．５５・・・環状コイル、２１゜３
８・・・位置検知器、３４．３５．５３．５４・・・極
片。
Claims (3)
- （１）強磁性材料で作られたスラスト受けロータを備え
た軸を有し、該ロータが軸心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環状のコ
イルと、環状の強磁性コアとを備えた電磁石を有し、該
コイルと該コアとは共に軸と同心であり、前記電磁石の
一つの極が、前記ロータ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よう
に配置されている磁気軸受組立体において、前記ロータ
がさらに、前記スラスト面の半径方向外側に、軸心に平
行に延びる面を有し、また、前記電磁石の他の極が、軸
心に平行に延びる前記ロータの面に対向し、該面から隔
てられた面を有することを特徴とする磁気軸受組立体。 - （２）前記ロータが、それぞれにスラストを受け半径方
向に延びる２個の面を有し、１個のスラスト面は軸に沿
う一方向のスラストを受け、他のスラスト面は軸に沿う
反対方向のスラストを受け、さらに、磁気軸受組立体が
第２の電磁石を備え、該電磁石が、前記他のスラスト面
に対向し、該面から隔てられた、半径方向に延びる面を
有することを特徴とする請求項１記載の磁気軸受組立体
。 - （３）前記第２の電磁石が、ロータのスラスト面の半径
方向外側において、軸心に平行に延びるロータ面に対向
し、該面から隔てられた面を有する他の極を備え、前記
第２の電磁石の他の極と、前記第１の電磁石の他の極と
が、両電磁石に共通するコア部分を有していることを特
徴とする請求項１記載の磁気軸受組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8813020A GB2219358A (en) | 1988-06-02 | 1988-06-02 | Magnetic thrust bearings |
| GB8813020.8 | 1988-06-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0226310A true JPH0226310A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=10637924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13627789A Pending JPH0226310A (ja) | 1988-06-02 | 1989-05-31 | 磁気スラスト軸受 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0344596A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0226310A (ja) |
| GB (1) | GB2219358A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001182683A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Ntn Corp | 磁気浮上型ポンプ |
| JP2018021573A (ja) * | 2016-08-01 | 2018-02-08 | 株式会社Ihi | ディスクレススラスト磁気軸受及び３軸能動制御磁気軸受 |
| CN111936754A (zh) * | 2018-03-28 | 2020-11-13 | 大金工业株式会社 | 推力磁轴承及包括该推力磁轴承的涡轮压缩机 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2126902T3 (es) * | 1994-06-10 | 1999-04-01 | Southern Company Energy Soluti | Cojinete magnetico axial polarizado por una corriente continua. |
| EP1679492A1 (en) * | 2005-01-11 | 2006-07-12 | Mecos Traxler AG | Eddy-current sensor and magnetic bearing device |
| US8963393B2 (en) | 2012-12-18 | 2015-02-24 | Abb Research Ltd. | Magnetic thrust bearings |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2326270A1 (fr) * | 1975-10-02 | 1977-04-29 | Europ Propulsion | Montage de broche porte-outil, notamment pour rectifieuse |
| FR2336550A1 (fr) * | 1975-12-24 | 1977-07-22 | Europ Propulsion | Montage d'arbre long, notamment pour turbomachine |
| FR2377549A1 (fr) * | 1977-01-12 | 1978-08-11 | Europ Propulsion | Montage de rotor court de grand diametre |
| JPS5983828A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-15 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 磁気軸受 |
| JPS5999116A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-07 | Toshiba Corp | 磁気軸受装置 |
| JPH0648009B2 (ja) * | 1985-01-07 | 1994-06-22 | エヌティエヌ株式会社 | 制御式アキシヤル磁気軸受装置 |
| EP0192836A3 (de) * | 1985-03-01 | 1988-07-20 | Maschinenfabrik Rieter Ag | Verwendung einer magnetischen Lageranordnung |
| DE3666115D1 (en) * | 1985-06-29 | 1989-11-09 | Hartmut Griepentrog | Machine with magnetic bearing rotor and electric radial field machine |
-
1988
- 1988-06-02 GB GB8813020A patent/GB2219358A/en not_active Withdrawn
-
1989
- 1989-05-24 EP EP19890109337 patent/EP0344596A3/en not_active Withdrawn
- 1989-05-31 JP JP13627789A patent/JPH0226310A/ja active Pending
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| JP2001182683A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Ntn Corp | 磁気浮上型ポンプ |
| JP2018021573A (ja) * | 2016-08-01 | 2018-02-08 | 株式会社Ihi | ディスクレススラスト磁気軸受及び３軸能動制御磁気軸受 |
| CN111936754A (zh) * | 2018-03-28 | 2020-11-13 | 大金工业株式会社 | 推力磁轴承及包括该推力磁轴承的涡轮压缩机 |
| CN111936754B (zh) * | 2018-03-28 | 2022-06-03 | 大金工业株式会社 | 推力磁轴承及包括该推力磁轴承的涡轮压缩机 |
| US11454279B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-09-27 | Daikin Industries, Ltd. | Thrust magnetic bearing and turbo-compressor with same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2219358A (en) | 1989-12-06 |
| EP0344596A3 (en) | 1990-10-10 |
| EP0344596A2 (en) | 1989-12-06 |
| GB8813020D0 (en) | 1988-07-06 |
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