JPH04107517U - 磁気軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータのアキシアル方向の単振動に対する減
衰力が大きいアキシアル剛性の高い磁気軸受装置を提供
する。 【構成】 ロータ(1) の周囲に、円周方向に所定のピッ
チで配置された複数の電磁石(M1)(M2)を備えたステータ
(2) を設ける。電磁石(M1)(M2)と対向するロータ(2) の
外周面にアキシアル方向に所定のピッチで複数の突起(1
2)を形成し、ロータ(2) と対向する電磁石(M1)(M2)の端
面にアキシアル方向に所定のピッチで複数の突起(13)(1
4)を形成する。ステータ(2) の複数の電磁石(M1)(M2)の
一部と残りの一部とで、突起(13)(14)のアキシアル方向
の位相がずれている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、磁気軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

磁気軸受装置として、ロータの周囲にステータが設けられ、ロータを磁気浮上 させる複数たとえば４つの電磁石がステータに円周方向に所定のピッチで配置さ れたものが知られている。

【０００３】 このような磁気軸受装置には、アキシアル剛性を高めるために、電磁石と対向 するロータの外周面にアキシアル方向に所定のピッチで複数の突起が形成される とともに、ロータと対向する電磁石の端面に上記と同じピッチで複数の突起が形 成され、複数の電磁石の突起と対向するロータの突起とがアキシアル方向の位相 がすべて一致するように配置されたものがある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記のような従来の磁気軸受装置では、すべての電磁石の突起と対 向するロータの突起とがアキシアル方向の位相が一致しているため、ロータの突 起が電磁石の突起に正対する中立位置よりずれたときにはアキシアル剛性が発生 するが、中立位置においてはアキシアル剛性はない。このため、ロータにアキシ アル方向の単振動などが発生するおそれがある。

【０００５】 この考案の目的は、上記の問題を解決し、ロータのアキシアル方向の単振動に 対する減衰力が大きいアキシアル剛性の高い磁気軸受装置を提供することにある 。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案による磁気軸受装置は、 ロータの周囲に、円周方向に所定のピッチで配置された複数の電磁石を備えた ステータが設けられており、電磁石と対向するロータの外周面にアキシアル方向 に所定のピッチで複数の突起が形成され、ロータと対向する電磁石の端面にアキ シアル方向に所定のピッチで複数の突起が形成されている磁気軸受装置において 、 ステータの複数の電磁石の一部と残りの一部とで、突起のアキシアル方向の位 相がずれていることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】

ロータは、通常、ロータの突起がステータの電磁石のアキシアル方向の位相が ずれた２種類の突起の中間の中立位置にくるように保持される。

【０００８】 そして、このような中立位置においても、ロータの突起は電磁石のいずれの種 類の突起からもアキシアル方向にずれた位置にあるので、アキシアル剛性が発生 する。また、ロータが中立位置からずれた位置においても、ロータの突起は少な くとも一部の電磁石の突起からずれた位置にあり、アキシアル剛性が発生する。

【０００９】 したがって、ロータがどの位置にある場合でもアキシアル剛性がなくなること がなく、単振動に対する減衰力が大きい。

【００１０】

【実施例】

以下、図面を参照して、この考案の実施例について説明する。

【００１１】 図１および図２は、磁気軸受装置の主要部の概略構成を示している。

【００１２】 ロータ(1) のアキシアル方向（上下方向）の１箇所の周囲に、ロータ(1) を磁 気浮上させるステータ(2) が設けられている。ステータ(2) は、円周方向に等間 隔をおいて配置された４組の磁気軸受、すなわち第１磁気軸受(B1)、第２磁気軸 受(B2)、第３磁気軸受(B3)および第４磁気軸受(B4)を備えている。各磁気軸受(B ) は円周方向に近接して配置された２つの電磁石、すなわち第１電磁石(M1)およ び第２電磁石(M2)よりなる。

【００１３】 図１より明らかなように、第１および第３磁気軸受(B1)(B3)と第２および第４ 磁気軸受(B2)(B4)とで２つの電磁石(M) の円周方向の配置が逆になっており、第 １磁気軸受(B1)の第１電磁石(M1)と第２磁気軸受(B2)の第１電磁石(M1)が隣り合 い、第２磁気軸受(B2)の第２電磁石(M2)と第３磁気軸受(B3)の第２電磁石(M2)が 隣り合い、第３磁気軸受(B3)の第１電磁石(M1)と第４磁気軸受(B4)の第１電磁石 (M1)が隣り合い、第４磁気軸受(B4)の第２電磁石(M2)と第１磁気軸受(B1)の第２ 電磁石(M2)が隣り合っている。

【００１４】 第１磁気軸受(B1)とその２つの電磁石(M) の詳細が、図３に示されている。

【００１５】 各電磁石(M) は、アキシアル方向にのびた鉄心(3) の両端部にロータ(1) の中 心に向かってのびた２つの磁極、すなわち第１磁極(4a)と第２磁極(4b)が設けら れて馬蹄形をなすものであり、鉄心(3) にはコイル(5) が巻回されている。そし て、各磁気軸受(B) の第１電磁石(M1)と第２電磁石(M2)とは、対応する磁極(4a) (4b)が互いに逆の極性になるように励磁されている。すなわち、第１電磁石(M1) の第１磁極(4a)がＮ極に、第２磁極(4b)がＳ極に励磁され、第２電磁石(M2)の第 １磁極(4a)がＳ極に、第２磁極(4b)がＮ極に励磁されている。

【００１６】 電磁石(M) の第１磁極(4a)に対応するロータ(1) の外周部に、磁性体リング(6 ) がはめられて環状の第１磁性体部(7) が形成されている。電磁石(M) の第２磁 極(4b)に対応するロータ(1) の外周部に、同様の磁性体リング(8) がはめられて 環状の第２磁性体部(9) が形成されている。そして、これら２つの磁性体部(7)( 9)の間のロータ(1) の外周部に、非磁性体リング(10)がはめられて環状の非磁性 体部(11)が形成されている。

【００１７】 ロータ(1) の２つの磁性体部(7)(9)の外周面に、複数の四角柱状の突起(12)が アキシアル方向および円周方向にそれぞれ等ピッチで形成されており、これらに 対向して、すべての電磁石(M) の磁極(4a)(4b)の先端面に、複数の四角柱状の突 起(13)(14)がアキシアル方向および円周方向にそれぞれ等ピッチで形成されてい る。電磁石(M) の突起(13)(14)の大きさ、アキシアル方向および円周方向のピッ チは、ロータ(1) のものと等しい。

【００１８】 ８つの電磁石(M) のうちの一部と残りの一部とでは、突起(13)(14)のアキシア ル方向の位相がずれている。好ましくは、電磁石(M) の半分と残りの半分とで突 起(13)(14)の位相がずれており、１８０度隔たった対称位置にある２つの電磁石 (M) の突起(13)(14)の位相が一致するように、突起(13)(14)の位相の異なる２種 類の電磁石(M) が１つずつまたは複数ずつ円周方向に交互に配置されている。こ の例では、図４の展開図に示すように、第１磁気軸受(B1)の２つの電磁石(M) と 第３磁気軸受(B3)の２つの電磁石(M) の突起(13)の位相が一致し、残りの第２磁 気軸受(B2)の２つの電磁石(M) と第４磁気軸受(B4)の２つの電磁石(M) の突起(1 4)の位相が一致しており、前者の突起(13)と後者の突起(14)とで位相が半ピッチ 分ずれている。すなわち、突起(13)を有する電磁石(M) と突起(14)を有する電磁 石(M) とが、２つずつ円周方向に交互に配置されている。

【００１９】 図１および図２に一点鎖線で示すように、第１磁気軸受(B1)において、第１電 磁石(M1)の第１磁極(4a)（Ｎ極）から出た磁束はロータ(1) の第１磁性体部(7) に入るが、第１電磁石(M1)の第２磁極(4b)（Ｓ極）との間には非磁性体部(11)が あり、隣り合う第２磁気軸受(B2)の第１電磁石(M1)の第１磁極(4a)（Ｎ極）は同 極性であるから、第１磁性体部(7) を円周方向に通って第２電磁石(M2)の第１磁 極(4a)（Ｓ極）に入り、第２電磁石(M2)を通ってその第２磁極(4b)（Ｎ極）から ロータ(1) の第２磁性体部(9) に入るが、第２電磁石(M2)の第１磁極(4a)（Ｓ極 ）との間には非磁性体部(11)があり、隣り合う第４磁気軸受(B4)の第２電磁石(M 2)の第２磁極(4b)（Ｎ極）は同極性であるから、第２磁性体部(9) を円周方向に 通って第１電磁石(M1)の第２磁極(4b)（Ｓ極）に入る。第１電磁石(M1)の第１磁 極(4a)と第２電磁石(M2)の第１磁極(4a)とは近接しているので、ロータ(1) の第 １磁性体部(7) を通る磁路は短い。また、第１電磁石(M1)の第２磁極(4b)と第２ 電磁石(M2)の第２磁極(3b)とも近接しているので、ロータ(1) の第２磁性体部(9 ) を通る磁路も短い。したがって、ロータ(1) を流れる磁路が短く、磁気抵抗が 小さい。他の磁気軸受(B2)(B3)(B4)についても同様である。

【００２０】 このようにステータ(2) の磁気軸受(B) の電磁石(M) とロータ(1) の磁性体部 (7)(9)との間に閉じた磁路が形成されることにより、ロータ(1) が電磁石(M) で 吸引され、浮上状態でアキシアル方向およびラジアル方向に支持される。

【００２１】 ロータ(1) は、通常、その突起(12)が電磁石(M) のアキシアル方向の位相がず れた２種類の突起(13)(14)の中間の中立位置（原点位置）にくるように保持され る。このような原点位置においても、ロータ(1) の突起(12)は電磁石(M) のいず れの種類の突起(13)(14)からもアキシアル方向に位相がずれた位置にあるので、 アキシアル剛性が発生する。また、ロータ(1) が原点位置からずれた位置におい ても、ロータ(1) の突起(12)は少なくとも一部の電磁石(M) の突起(13)(14)から ずれた位置にあり、アキシアル剛性が発生する。したがって、ロータ(1) がどの 位置にある場合でもアキシアル剛性がなくなることがなく、単振動に対する減衰 力が大きい。

【００２２】 図５は、２種類の突起(13)(14)を有する電磁石(M) の配置の変形例を示してい る。

【００２３】 この場合、第１磁気軸受(B1)の第２電磁石(M2)、第２磁気軸受(B2)の第１電磁 石(M1)、第３磁気軸受(B3)の第２電磁石(M2)および第４磁気軸受(B4)の第１電磁 石(M1)の突起(13)と、第１磁気軸受(B1)の第１電磁石(M1)、第２磁気軸受(B2)の 第２電磁石(M2)、第３磁気軸受(B3)の第１電磁石(M1)および第４磁気軸受(B4)の 第２電磁石(M2)の突起(14)とが半ピッチ分位相がずれている。すなわち、突起(1 3)を有する電磁石(M) と突起(14)を有する電磁石(M) とが、１つずつ円周方向に 交互に配置されている。

【００２４】 図６、図７および図８は、磁気軸受の電磁石の突起の変形例を示している。

【００２５】 この場合、電磁石(M) の各磁極(4a)(4b)に、円周方向に連続した円弧状の突起 (15)(16)がアキシアル方向に等ピッチで形成されている。図６は図３に、図７は 図４に、図８は図５にそれぞれ対応し、突起(15)は突起(13)に、突起(16)は突起 (14)にそれぞれ対応しており、突起の形状以外の構成は図３、図４および図５と それぞれ同様である。

【００２６】 また、図６、図７および図８の場合、ロータの突起はその全周にわたって環状 に形成される。

【００２７】 ステータの磁気軸受の配置、各磁気軸受の電磁石の配置などは、上記実施例の ものに限らず、適宜変更可能である。たとえば、磁気軸受は、アキシアル方向に 隔たった２つの磁極を有する１つの馬蹄形の電磁石よりなるものまたは円周方向 に隔たった２つの磁極を有する１つの馬蹄形の電磁石よりなるものなどであって もよい。

【００２８】

【考案の効果】

この考案の磁気軸受装置によれば、上述のように、ロータがアキシアル方向の どの位置にある場合でもアキシアル剛性がなくなることがなく、アキシアル方向 の単振動に対する減衰力が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例を示す磁気軸受装置の主要部
の水平断面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】図１の第１磁気軸受の第１電磁石および第２電
磁石を示す斜視図である。

【図４】図１の磁気軸受の電磁石の突起の配置を示す展
開図である。

【図５】磁気軸受の電磁石の突起の配置の変形例を示す
図４相当の図面である。

【図６】電磁石の突起の変形例を示す図３相当の斜視図
である。

【図７】電磁石の突起の変形例を示す図４相当の展開図
である。

【図８】電磁石の突起の変形例を示す図５相当の展開図
である。

【符号の説明】

(1) ロータ (2) ステータ (4a) 第１磁極 (4b) 第２磁極 (7) 第１磁性体部 (9) 第２磁性体部 (12) 突起 (13) 突起 (14) 突起 (15) 突起 (16) 突起 (B) 磁気軸受 (B1) 第１磁気軸受 (B2) 第２磁気軸受 (B3) 第３磁気軸受 (B4) 第４磁気軸受 (M) 電磁石 (M1) 第１電磁石 (M2) 第２電磁石

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータの周囲に、円周方向に所定のピッチ
   で配置された複数の電磁石を備えたステータが設けられ
   ており、電磁石と対向するロータの外周面にアキシアル
   方向に所定のピッチで複数の突起が形成され、ロータと
   対向する電磁石の端面にアキシアル方向に所定のピッチ
   で複数の突起が形成されている磁気軸受装置において、
   ステータの複数の電磁石の一部と残りの一部とで、突起
   のアキシアル方向の位相がずれていることを特徴とする
   磁気軸受装置。