JPH0416653B2 - - Google Patents
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- JPH0416653B2 JPH0416653B2 JP59017797A JP1779784A JPH0416653B2 JP H0416653 B2 JPH0416653 B2 JP H0416653B2 JP 59017797 A JP59017797 A JP 59017797A JP 1779784 A JP1779784 A JP 1779784A JP H0416653 B2 JPH0416653 B2 JP H0416653B2
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- magnetic
- floating body
- load
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- radial position
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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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
-
- 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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/39—General buildup of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、被支承物体を静止部に対して磁気力
によつて支承する磁気軸受に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来より、回転体等を支承する軸受として磁気
力によつて支承する磁気軸受が知られている。磁
気軸受は、被支承物体（以後、「浮揚体」と称す）
を完全非接触状態で支持するため、機械的な摩耗
がなく、耐久性が非常に高いこと、また機械的な
騒音がないこと等の大きな特徴を有している。 このような磁気軸受は、たとえば浮揚体に磁性
材料からなる円筒体を固定し、この円筒体内部に
非接触で嵌合する関係に、磁性材料からなるヨー
クを配置して構成されている。ヨークの周面に
は、たとえば半径方向へ着磁された環状の永久磁
石が装着されるとともに、半径方向位置制御用の
複数の磁極および軸方向位置制御用の磁極が突設
されている。そして、これら永久磁石、磁極、円
筒体およびヨークで構成される磁気回路に磁束を
貫通させて浮揚体支承のための磁気力を発生させ
るようにしている。さらに、前記複数の磁極には
コイルが巻装され、このコイルへ通電する電流の
制御によつて、前記円筒体およびヨークを貫通す
る磁束の量を調整し、浮揚体の安定支承制御を行
なつている。 ところで、従来のこの種の磁気軸受は各磁極や
各磁石の大きさ、形状等が、制御方向に対し略均
等に設定されている。このため、最も大きな負荷
が加えられる方向を制御する磁極において磁気的
な飽和が生じたり、支承負荷の大きな位置で磁気
力を与える磁石の能力不足が問題となることがあ
つた。そこで、このような問題を回避するため
に、各磁極および各磁石の大きさ、形状等を負荷
量が最も大きいと予想されるものに合わせて設定
すると、磁気軸受全体の大型化をもたらすという
問題があつた。 〔発明の目的〕 本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、無駄のない高効
率の磁気支承を行うことができ、もつて全体の小
型化、軽量化に寄与することのできる磁気軸受を
提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、浮揚体側に含まれる第１の磁性体要
素と、前記浮揚体を固定体に対して磁気力で支承
するために前記固定体側に含まれる第２の磁性体
要素と、この第２の磁性体要素の前記第１の磁性
体要素と対向する周面に周方向に亘つて複数突設
され、前記浮揚体の半径方向の位置を制御するた
めの半径方向位置制御用磁極と、この各々の半径
方向位置制御用磁極と前記第１および前記第２の
磁性体要素を各々磁路として磁束を供給し、前記
浮揚体を固定体に対して磁気力で支承するための
磁気力を発生させる磁石手段と、前記磁極に巻装
されるコイル手段と、このコイル手段に通電する
電流を制御することで前記磁束の量を調整して前
記浮揚体の安定支承制御を行なうための制御手段
と、を少なくとも備えてなる磁気軸受において、
前記各々の半径方向位置制御用磁極の磁束の通過
する断面積あるいは前記磁石手段の磁束の発生能
力の少なくとも一方を、前記浮揚体の周方向位置
によつて決まる負荷量に対応させて設定し、大き
な負荷量に対応する前記磁路に他の小さな負荷量
に対応する少なくとも１つの前記磁路よりも多く
の磁束を通過させるように構成したことを特徴と
している。 なお、ここでいう負荷量とは、静止状態におい
て及ぼされる負荷と、動作状態において連続的又
は瞬発的に及ぼされる負荷とを包含した量をい
う。 〔発明の効果〕 このように、本発明においては、半径方向位置
制御用の各磁極の磁束を通過する断面積あるいは
磁石手段の磁束発生能力は、その少なくとも一方
を、浮揚体の周方向位置によつて決まる負荷量に
対応させて設定し、大きな負荷量に対応する磁路
に他の小さな負荷量に対応する少なくとも１つの
磁路よりも多くの磁束を通過させるように構成さ
れたものとなつている。したがつて、各磁極はそ
れぞれ必要以上に大きくもまた小さくもなく、ま
た磁石手段の磁束の発生能力にも無駄をなくすこ
とができる。このため、極めて高効率の磁気支承
を行うことができ、結局、磁気軸受全体の小型
化、軽量化に寄与することができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説
明する。 第１図は、本発明をグラインダの磁気軸受に応
用した例を示すものであり、図中１は、たとえば
外部磁気を遮断する磁気シールド材等で両端部を
閉塞した円筒状のケースである。ケース１内に
は、被支承側支承要素である例えば磁性材料等で
有底筒状に形成された円筒体２が、その底壁２ａ
を図中左方へ向けて収容されている。上記底壁２
ａの中央部には、回転軸３の一端側が、同軸的に
結合されている。この回転軸３は、ケース１の図
中左端壁に設けられた孔を貫通して外方に延び、
グラインダ板４に連結されている。円筒体２は内
周面に、周方向へ沿つて形成された溝５を有して
いる。なお、この溝５は、後述する軸方向位置制
御用磁極１１にほぼ対向する位置に形成され、溝
５の内側壁が軸方向の位置制御に利用される磁束
の経路となつている。 しかして、円筒体２の内部には、静止側支承要
素が配置されている。この支承要素は次のように
構成されている。すなわち、円筒体２内に高透磁
率材料で形成されたヨーク６を円筒体２とは非接
触に嵌合する関係に配置している。ヨーク６はケ
ース１の図中右端壁内面から図中左方へ向けて突
設された支持柱１ａに固定されている。ヨーク６
の外周面で、前記円筒体２の内周面と対向する位
置には、図中左側から順に半径方向位置制御用の
磁極群１０、軸方向位置制御用の磁極１１、半径
方向位置制御用の磁極群１２がそれぞれ一体的に
突設されている。磁極群１０は、第２図に示す如
く、周方向へ90°の開き角をもつて突設された４
つの磁極１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよび１０ｄで
構成されている。磁極１１はヨーク６から環状に
突出形成されている。また、磁極群１２は、第３
図に示す如く前記磁極群１０の各磁極と同一関係
に突設された４つの磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
および１２ｄで構成されている。上記、磁極群１
０を構成する各磁極１０ａ〜１０ｄは、磁極群１
２を構成する各磁極１２ａ〜１２ｄよりもその軸
方向の幅が広くなるように形成されている。ま
た、第２図および第３図に示す如く、磁極群１０
の図中上下方向に突設された１０ａ，１０ｃは、
他の各磁極よりもその周方向の幅が広くなるよう
に形成されている。これら磁極１０ａ〜１０ｄ，
１２ａ〜１２ｄには、それぞれ半径方向安定化用
コイル１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄが巻装さ
れている。また、磁極１１の第１図中左右には、
それぞれ軸回りに巻回された軸方向安定化用コイ
ル１５ａ，１５ｂが装着されている。さらにヨー
ク６の外周で磁極群１０と磁極１１との間および
磁極１１と磁極群１２との間に位置する部分に
は、径方向に着磁された環状の永久磁石１６，１
７が、それぞれ嵌合されている。永久磁石１６は
永久磁石１７に較べ、その軸方向の幅が広く形成
されている。 一方、前記円筒体２の第１図中左端部に位置す
る底壁２ａの端縁部には図中左方に僅かに突出し
た突周壁２ｂが形成されている。そして、この突
周壁２ｂの内周面と対向するケース１の左端壁に
は、非常時等において、上記円筒体２を機械的に
支持するベアリング２０が装着されている。同様
に円筒体２の図中右端部にも突周壁２ｃが設けら
れている。そして、この突周壁２ｃの内周面と対
向するケース１の右端壁にもベアリング２１が装
着されている。 前記ケース１の図中中央部内周面には、円筒体
２に回転力を付与するための回転磁界を発生させ
るモータ２５のステータ２６が固定されており、
このステータ２６に対向する円筒体２の外周面に
は、例えば銅などの高導電性リングからなるロー
タ２８が装着されている。 さらに、前記ケース１には、円筒体２を介し
て、前記各磁極１０ａ〜１０ｄ，１２ａ〜１２ｄ
とそれぞれ対向する位置に、上記円筒体２の半径
方向の変位を検出する変位検出器３０ａ，３０
ｂ，３０ｃおよび３０ｄならびに３１ａ，３１
ｂ，３１ｃおよび３１ｄがそれぞれ設けられてい
る。また、ケース１には、円筒体２の図中右端部
と対向する位置に、上記円筒体２の軸心線方向の
変位を検出する変位検出器３２ａ，３２ｂ，３２
ｃおよび３２ｄが設けられている。 このように構成された磁気軸受は、永久磁石１
６，１７で発生した磁束を、第１図中P1，P2，
P3，P4およびP5，P6，P7，P8で示すように、各
永久磁石〜ヨーク６〜各磁極〜円筒体２〜各永久
磁石の経路でそれぞれ通過させ、これら磁束によ
つて生ずる磁気力で円筒体２を非接触で支承する
ようにしている。そして、この円筒体２の半径方
向の変位および軸方向の変位は、それぞれ前記変
位検出器３０ａ〜３０ｄ，３１ａ〜３１ｄおよび
同３２ａ〜３２ｄで検出される。変位検出器３０
ａ〜３０ｄおよび３１ａ〜３１ｄの出力は、図示
しない公知の半径方向安定化制御装置に入力され
る。この半径方向安定化制御装置は、上記入力に
基づいて、円筒体２の半径方向安定化用コイル１
３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄを付勢する。一
方、前記変位検出器３２の出力は、図示しない公
知の軸方向安定化制御装置に入力される。この軸
方向安定化制御装置は上記入力に基づいて、円筒
体２の軸方向位置を適正位置に制御すべく前記軸
方向安定化用コイル１５ａ，１５ｄを付勢する。
このように各コイルの付勢により円筒体２に作用
する磁気力を調節し、上記変位を修正するように
している。この状態でモータ２５を図示しない電
源に接続すると、円筒体２は、非接触状態のまま
回転する。かくして、円筒体２の回転駆動力は回
転軸３を介してグラインダ板４に伝えられる。 ところで、第１図に示す様な状態で設置する
時、円筒体２、回転軸３およびグラインダ板４で
構成された浮揚体は、その軸方向重心位置が第１
図中矢印Ｇで示すように磁極群１０と永久磁石１
６との略中間位置にある。したがつて、この場
合、最も大きな磁気力を必要とされるのは、経路
P2における磁束によつて生じる磁気力である。
本実施例によれば、磁極群１０を構成する各磁極
１０ａ〜１０ｄの軸方向の幅を広くするとともに
磁極１０ａ，１０ｃの周方向の幅を広くしてい
る。つまり全磁極の中で１０ａ，１０ｃが最も大
型に形成されている。また、経路P2に磁束を生
じさせる永久磁石１６を、他の永久磁石１７より
も大型にしている。したがつて経路P2や経路P1
には、最も多くの磁束を通過させることができ、
これによる磁気力を最大にすることができる。 一方、特に大きな磁気力を必要としない経路、
例えばP5〜P8では磁気回路を形成する磁極や経
路P5〜P8に磁束を供給する永久磁石１７を小型
に形成しているので、軸受全体を小型にすること
ができる。上記の説明のように、本発明では磁気
力を効率良く負荷量（外力）と釣り合わせる構成
を特徴としているが、上記実施例のように本発明
の磁気軸受をグラインダに適用した場合には、負
荷量（静止状態および動作状態時の負荷を包含す
る）は次のように定義される。 つまり静止状態において及ぼされる負荷とは、
第１図に示されるように通常横型で使用されるこ
とが多いグラインダでは、主に重力により及ぼさ
れる負荷である。また、動作状態において連続的
又は瞬発的に及ぼされる負荷とは、主に重力およ
びグラインダ板を被切削部材に押付ける押付力に
より及ぼされる負荷であり、例えばこの重力と押
付力の作用方向がずれている場合には、これらの
外力のベクトル和として定義される。 このように本実施例によれば、無駄のない高効
率の磁気支承を行うことができ、前述した効果を
十分に発揮することができる。 なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。上記実施例では永久磁石１６と永久磁石
１７とで軸方向の厚みに差を設け、磁気力の供給
能力に差を持たせるようにしたが、例えば第４図
に示す如く偏心孔３９を有する永久磁石４０を用
いるようにしてもよい。この場合には、永久磁石
４０の図中下側の半径方向厚みを、上側の半径方
向厚みよりも厚くするようにしているので、永久
磁石４０の下側の自己減磁界を最も小さくするこ
とができる。このため、永久磁石４０の下側から
円筒体２へ供給される磁束の磁束密度を最も高め
ることができ、結局、磁気力のベクトル和を効率
良く外力Ｆと釣り合わせることができる。しかも
軸受の径方向の小型化が図れるなどの効果を奏す
る。 また、磁極群１０を、第５図に示すように図中
下方に延びる磁極４１のみを他の磁極４１ａ，４
１ｂ，４１ｄよりも大型となるように構成すれ
ば、上述した実施例よりも更に小型・軽量化に寄
与できることは明らかである。 また、磁極および磁気力供給源である磁石のこ
のような態様は、いずれか一方のみの態様によつ
ても効果を奏することはいうまでもない。またさ
らに、上記説明では第１図に示したグラインダを
例にとり、また磁気軸受の形式の一例を示して説
明してきたが、本発明の磁気軸受は、各々の半径
方向位置制御用磁極の磁束の通過する断面積ある
いは、磁石手段の磁束の発生能力の少なくとも一
方を、その周方向位置によつて決まる負荷量に対
応させて設定し、大きな負荷量に対応する磁路に
他の小さな負荷量に対応する少なくとも１つの磁
路よりも多くの磁束を通過させるように構成した
ことを特徴とするものであつて、磁気軸受の適用
分野では、当然グラインダに限定されるものでは
なく、また、その前提となる磁気軸受の形式も従
来周知の磁気軸受全般に適用可能なものであり、
要は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施できるものである。 さらに、本発明は、軸心線が垂直方向で、かつ
特定の方向から外力が印加されるもの、浮揚体が
往復運動や揺動運動をするもの、また浮揚体が磁
極群の内側に存在するようなもの等にも適用可能
である。
によつて支承する磁気軸受に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来より、回転体等を支承する軸受として磁気
力によつて支承する磁気軸受が知られている。磁
気軸受は、被支承物体（以後、「浮揚体」と称す）
を完全非接触状態で支持するため、機械的な摩耗
がなく、耐久性が非常に高いこと、また機械的な
騒音がないこと等の大きな特徴を有している。 このような磁気軸受は、たとえば浮揚体に磁性
材料からなる円筒体を固定し、この円筒体内部に
非接触で嵌合する関係に、磁性材料からなるヨー
クを配置して構成されている。ヨークの周面に
は、たとえば半径方向へ着磁された環状の永久磁
石が装着されるとともに、半径方向位置制御用の
複数の磁極および軸方向位置制御用の磁極が突設
されている。そして、これら永久磁石、磁極、円
筒体およびヨークで構成される磁気回路に磁束を
貫通させて浮揚体支承のための磁気力を発生させ
るようにしている。さらに、前記複数の磁極には
コイルが巻装され、このコイルへ通電する電流の
制御によつて、前記円筒体およびヨークを貫通す
る磁束の量を調整し、浮揚体の安定支承制御を行
なつている。 ところで、従来のこの種の磁気軸受は各磁極や
各磁石の大きさ、形状等が、制御方向に対し略均
等に設定されている。このため、最も大きな負荷
が加えられる方向を制御する磁極において磁気的
な飽和が生じたり、支承負荷の大きな位置で磁気
力を与える磁石の能力不足が問題となることがあ
つた。そこで、このような問題を回避するため
に、各磁極および各磁石の大きさ、形状等を負荷
量が最も大きいと予想されるものに合わせて設定
すると、磁気軸受全体の大型化をもたらすという
問題があつた。 〔発明の目的〕 本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、無駄のない高効
率の磁気支承を行うことができ、もつて全体の小
型化、軽量化に寄与することのできる磁気軸受を
提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、浮揚体側に含まれる第１の磁性体要
素と、前記浮揚体を固定体に対して磁気力で支承
するために前記固定体側に含まれる第２の磁性体
要素と、この第２の磁性体要素の前記第１の磁性
体要素と対向する周面に周方向に亘つて複数突設
され、前記浮揚体の半径方向の位置を制御するた
めの半径方向位置制御用磁極と、この各々の半径
方向位置制御用磁極と前記第１および前記第２の
磁性体要素を各々磁路として磁束を供給し、前記
浮揚体を固定体に対して磁気力で支承するための
磁気力を発生させる磁石手段と、前記磁極に巻装
されるコイル手段と、このコイル手段に通電する
電流を制御することで前記磁束の量を調整して前
記浮揚体の安定支承制御を行なうための制御手段
と、を少なくとも備えてなる磁気軸受において、
前記各々の半径方向位置制御用磁極の磁束の通過
する断面積あるいは前記磁石手段の磁束の発生能
力の少なくとも一方を、前記浮揚体の周方向位置
によつて決まる負荷量に対応させて設定し、大き
な負荷量に対応する前記磁路に他の小さな負荷量
に対応する少なくとも１つの前記磁路よりも多く
の磁束を通過させるように構成したことを特徴と
している。 なお、ここでいう負荷量とは、静止状態におい
て及ぼされる負荷と、動作状態において連続的又
は瞬発的に及ぼされる負荷とを包含した量をい
う。 〔発明の効果〕 このように、本発明においては、半径方向位置
制御用の各磁極の磁束を通過する断面積あるいは
磁石手段の磁束発生能力は、その少なくとも一方
を、浮揚体の周方向位置によつて決まる負荷量に
対応させて設定し、大きな負荷量に対応する磁路
に他の小さな負荷量に対応する少なくとも１つの
磁路よりも多くの磁束を通過させるように構成さ
れたものとなつている。したがつて、各磁極はそ
れぞれ必要以上に大きくもまた小さくもなく、ま
た磁石手段の磁束の発生能力にも無駄をなくすこ
とができる。このため、極めて高効率の磁気支承
を行うことができ、結局、磁気軸受全体の小型
化、軽量化に寄与することができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説
明する。 第１図は、本発明をグラインダの磁気軸受に応
用した例を示すものであり、図中１は、たとえば
外部磁気を遮断する磁気シールド材等で両端部を
閉塞した円筒状のケースである。ケース１内に
は、被支承側支承要素である例えば磁性材料等で
有底筒状に形成された円筒体２が、その底壁２ａ
を図中左方へ向けて収容されている。上記底壁２
ａの中央部には、回転軸３の一端側が、同軸的に
結合されている。この回転軸３は、ケース１の図
中左端壁に設けられた孔を貫通して外方に延び、
グラインダ板４に連結されている。円筒体２は内
周面に、周方向へ沿つて形成された溝５を有して
いる。なお、この溝５は、後述する軸方向位置制
御用磁極１１にほぼ対向する位置に形成され、溝
５の内側壁が軸方向の位置制御に利用される磁束
の経路となつている。 しかして、円筒体２の内部には、静止側支承要
素が配置されている。この支承要素は次のように
構成されている。すなわち、円筒体２内に高透磁
率材料で形成されたヨーク６を円筒体２とは非接
触に嵌合する関係に配置している。ヨーク６はケ
ース１の図中右端壁内面から図中左方へ向けて突
設された支持柱１ａに固定されている。ヨーク６
の外周面で、前記円筒体２の内周面と対向する位
置には、図中左側から順に半径方向位置制御用の
磁極群１０、軸方向位置制御用の磁極１１、半径
方向位置制御用の磁極群１２がそれぞれ一体的に
突設されている。磁極群１０は、第２図に示す如
く、周方向へ90°の開き角をもつて突設された４
つの磁極１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよび１０ｄで
構成されている。磁極１１はヨーク６から環状に
突出形成されている。また、磁極群１２は、第３
図に示す如く前記磁極群１０の各磁極と同一関係
に突設された４つの磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
および１２ｄで構成されている。上記、磁極群１
０を構成する各磁極１０ａ〜１０ｄは、磁極群１
２を構成する各磁極１２ａ〜１２ｄよりもその軸
方向の幅が広くなるように形成されている。ま
た、第２図および第３図に示す如く、磁極群１０
の図中上下方向に突設された１０ａ，１０ｃは、
他の各磁極よりもその周方向の幅が広くなるよう
に形成されている。これら磁極１０ａ〜１０ｄ，
１２ａ〜１２ｄには、それぞれ半径方向安定化用
コイル１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄが巻装さ
れている。また、磁極１１の第１図中左右には、
それぞれ軸回りに巻回された軸方向安定化用コイ
ル１５ａ，１５ｂが装着されている。さらにヨー
ク６の外周で磁極群１０と磁極１１との間および
磁極１１と磁極群１２との間に位置する部分に
は、径方向に着磁された環状の永久磁石１６，１
７が、それぞれ嵌合されている。永久磁石１６は
永久磁石１７に較べ、その軸方向の幅が広く形成
されている。 一方、前記円筒体２の第１図中左端部に位置す
る底壁２ａの端縁部には図中左方に僅かに突出し
た突周壁２ｂが形成されている。そして、この突
周壁２ｂの内周面と対向するケース１の左端壁に
は、非常時等において、上記円筒体２を機械的に
支持するベアリング２０が装着されている。同様
に円筒体２の図中右端部にも突周壁２ｃが設けら
れている。そして、この突周壁２ｃの内周面と対
向するケース１の右端壁にもベアリング２１が装
着されている。 前記ケース１の図中中央部内周面には、円筒体
２に回転力を付与するための回転磁界を発生させ
るモータ２５のステータ２６が固定されており、
このステータ２６に対向する円筒体２の外周面に
は、例えば銅などの高導電性リングからなるロー
タ２８が装着されている。 さらに、前記ケース１には、円筒体２を介し
て、前記各磁極１０ａ〜１０ｄ，１２ａ〜１２ｄ
とそれぞれ対向する位置に、上記円筒体２の半径
方向の変位を検出する変位検出器３０ａ，３０
ｂ，３０ｃおよび３０ｄならびに３１ａ，３１
ｂ，３１ｃおよび３１ｄがそれぞれ設けられてい
る。また、ケース１には、円筒体２の図中右端部
と対向する位置に、上記円筒体２の軸心線方向の
変位を検出する変位検出器３２ａ，３２ｂ，３２
ｃおよび３２ｄが設けられている。 このように構成された磁気軸受は、永久磁石１
６，１７で発生した磁束を、第１図中P1，P2，
P3，P4およびP5，P6，P7，P8で示すように、各
永久磁石〜ヨーク６〜各磁極〜円筒体２〜各永久
磁石の経路でそれぞれ通過させ、これら磁束によ
つて生ずる磁気力で円筒体２を非接触で支承する
ようにしている。そして、この円筒体２の半径方
向の変位および軸方向の変位は、それぞれ前記変
位検出器３０ａ〜３０ｄ，３１ａ〜３１ｄおよび
同３２ａ〜３２ｄで検出される。変位検出器３０
ａ〜３０ｄおよび３１ａ〜３１ｄの出力は、図示
しない公知の半径方向安定化制御装置に入力され
る。この半径方向安定化制御装置は、上記入力に
基づいて、円筒体２の半径方向安定化用コイル１
３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄを付勢する。一
方、前記変位検出器３２の出力は、図示しない公
知の軸方向安定化制御装置に入力される。この軸
方向安定化制御装置は上記入力に基づいて、円筒
体２の軸方向位置を適正位置に制御すべく前記軸
方向安定化用コイル１５ａ，１５ｄを付勢する。
このように各コイルの付勢により円筒体２に作用
する磁気力を調節し、上記変位を修正するように
している。この状態でモータ２５を図示しない電
源に接続すると、円筒体２は、非接触状態のまま
回転する。かくして、円筒体２の回転駆動力は回
転軸３を介してグラインダ板４に伝えられる。 ところで、第１図に示す様な状態で設置する
時、円筒体２、回転軸３およびグラインダ板４で
構成された浮揚体は、その軸方向重心位置が第１
図中矢印Ｇで示すように磁極群１０と永久磁石１
６との略中間位置にある。したがつて、この場
合、最も大きな磁気力を必要とされるのは、経路
P2における磁束によつて生じる磁気力である。
本実施例によれば、磁極群１０を構成する各磁極
１０ａ〜１０ｄの軸方向の幅を広くするとともに
磁極１０ａ，１０ｃの周方向の幅を広くしてい
る。つまり全磁極の中で１０ａ，１０ｃが最も大
型に形成されている。また、経路P2に磁束を生
じさせる永久磁石１６を、他の永久磁石１７より
も大型にしている。したがつて経路P2や経路P1
には、最も多くの磁束を通過させることができ、
これによる磁気力を最大にすることができる。 一方、特に大きな磁気力を必要としない経路、
例えばP5〜P8では磁気回路を形成する磁極や経
路P5〜P8に磁束を供給する永久磁石１７を小型
に形成しているので、軸受全体を小型にすること
ができる。上記の説明のように、本発明では磁気
力を効率良く負荷量（外力）と釣り合わせる構成
を特徴としているが、上記実施例のように本発明
の磁気軸受をグラインダに適用した場合には、負
荷量（静止状態および動作状態時の負荷を包含す
る）は次のように定義される。 つまり静止状態において及ぼされる負荷とは、
第１図に示されるように通常横型で使用されるこ
とが多いグラインダでは、主に重力により及ぼさ
れる負荷である。また、動作状態において連続的
又は瞬発的に及ぼされる負荷とは、主に重力およ
びグラインダ板を被切削部材に押付ける押付力に
より及ぼされる負荷であり、例えばこの重力と押
付力の作用方向がずれている場合には、これらの
外力のベクトル和として定義される。 このように本実施例によれば、無駄のない高効
率の磁気支承を行うことができ、前述した効果を
十分に発揮することができる。 なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。上記実施例では永久磁石１６と永久磁石
１７とで軸方向の厚みに差を設け、磁気力の供給
能力に差を持たせるようにしたが、例えば第４図
に示す如く偏心孔３９を有する永久磁石４０を用
いるようにしてもよい。この場合には、永久磁石
４０の図中下側の半径方向厚みを、上側の半径方
向厚みよりも厚くするようにしているので、永久
磁石４０の下側の自己減磁界を最も小さくするこ
とができる。このため、永久磁石４０の下側から
円筒体２へ供給される磁束の磁束密度を最も高め
ることができ、結局、磁気力のベクトル和を効率
良く外力Ｆと釣り合わせることができる。しかも
軸受の径方向の小型化が図れるなどの効果を奏す
る。 また、磁極群１０を、第５図に示すように図中
下方に延びる磁極４１のみを他の磁極４１ａ，４
１ｂ，４１ｄよりも大型となるように構成すれ
ば、上述した実施例よりも更に小型・軽量化に寄
与できることは明らかである。 また、磁極および磁気力供給源である磁石のこ
のような態様は、いずれか一方のみの態様によつ
ても効果を奏することはいうまでもない。またさ
らに、上記説明では第１図に示したグラインダを
例にとり、また磁気軸受の形式の一例を示して説
明してきたが、本発明の磁気軸受は、各々の半径
方向位置制御用磁極の磁束の通過する断面積ある
いは、磁石手段の磁束の発生能力の少なくとも一
方を、その周方向位置によつて決まる負荷量に対
応させて設定し、大きな負荷量に対応する磁路に
他の小さな負荷量に対応する少なくとも１つの磁
路よりも多くの磁束を通過させるように構成した
ことを特徴とするものであつて、磁気軸受の適用
分野では、当然グラインダに限定されるものでは
なく、また、その前提となる磁気軸受の形式も従
来周知の磁気軸受全般に適用可能なものであり、
要は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施できるものである。 さらに、本発明は、軸心線が垂直方向で、かつ
特定の方向から外力が印加されるもの、浮揚体が
往復運動や揺動運動をするもの、また浮揚体が磁
極群の内側に存在するようなもの等にも適用可能
である。
第１図は本発明の一実施例に係るグラインダの
磁気軸受を示す断面図、第２図は同磁気軸受を第
１図のＡ−Ａ線に沿つて切断し矢印方向に見た
図、第３図は同磁気軸受を第１図のＢ−Ｂ線に沿
つて切断し矢印方向に見た図、第４図および第５
図は本発明の他の実施例に係る磁気軸受の一部断
面をそれぞれ示す図である。 １……ケース、２……円筒体（浮揚体および第
１の磁性体）、３……回転軸、４……グラインダ
板、５……溝、６……ヨーク（第２の磁性体）、
１０，１２……磁極群、１０ａ〜１０ｄ……磁極
（半径方向位置制御用磁極）、１１……磁極（軸方
向位置制御用磁極）、１２ａ〜１２ｄ……磁極
（半径方向位置制御用磁極）、４１ａ〜４１ｄ……
磁極（半径方向位置制御用磁極）、１３ａ〜１３
ｄ，１４ａ〜１４ｄ……半径方向安定化用コイ
ル、１５ａ，１５ｂ……軸方向安定化用コイル、
１６，１７，４０……永久磁石（磁石手段）、２
０，２１……ベアリング、２５……モータ、３０
ａ〜３０ｄ，３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄ…
…変位検出器、P1〜P8……経路。
磁気軸受を示す断面図、第２図は同磁気軸受を第
１図のＡ−Ａ線に沿つて切断し矢印方向に見た
図、第３図は同磁気軸受を第１図のＢ−Ｂ線に沿
つて切断し矢印方向に見た図、第４図および第５
図は本発明の他の実施例に係る磁気軸受の一部断
面をそれぞれ示す図である。 １……ケース、２……円筒体（浮揚体および第
１の磁性体）、３……回転軸、４……グラインダ
板、５……溝、６……ヨーク（第２の磁性体）、
１０，１２……磁極群、１０ａ〜１０ｄ……磁極
（半径方向位置制御用磁極）、１１……磁極（軸方
向位置制御用磁極）、１２ａ〜１２ｄ……磁極
（半径方向位置制御用磁極）、４１ａ〜４１ｄ……
磁極（半径方向位置制御用磁極）、１３ａ〜１３
ｄ，１４ａ〜１４ｄ……半径方向安定化用コイ
ル、１５ａ，１５ｂ……軸方向安定化用コイル、
１６，１７，４０……永久磁石（磁石手段）、２
０，２１……ベアリング、２５……モータ、３０
ａ〜３０ｄ，３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄ…
…変位検出器、P1〜P8……経路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 浮揚体側に含まれる第１の磁性体要素と、 前記浮揚体を固定体に対して磁気力で支承する
ために前記固定体側に含まれる第２の磁性体要素
と、 この第２の磁性体要素の前記第１の磁性体要素
と対向する周面に周方向に亘つて複数突設され、
前記浮揚体の半径方向の位置を制御するための半
径方向位置制御用磁極と、 この各々の半径方向位置制御用磁極と前記第１
および前記第２の磁性体要素を各々磁路として磁
束を供給し、前記浮揚体を固定体に対して磁気力
で支承するための磁気力を発生させる磁石手段
と、 前記各々の半径方向位置制御用磁極に巻装され
るコイル手段と、 このコイル手段に通電する電流を制御すること
で前記磁束の量を調整して前記浮揚体の安定支承
制御を行なうための制御手段と、 を少なくとも備えてなる磁気軸受において、 前記各々の半径方向位置制御用磁極の磁束の通
過する断面積あるいは前記磁石手段の磁束の発生
能力の少なくとも一方を、前記浮揚体の周方向位
置によつて決まる負荷量に対応させて設定し、大
きな負荷量に対応する前記磁路に他の小さな負荷
量に対応する少なくとも１つの前記磁路よりも多
くの磁束を通過させるように構成したことを特徴
とする磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1779784A JPS60164014A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1779784A JPS60164014A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60164014A JPS60164014A (ja) | 1985-08-27 |
| JPH0416653B2 true JPH0416653B2 (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=11953702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1779784A Granted JPS60164014A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60164014A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012097891A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | B'pro Corp | 永久磁石磁気軸受 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013001009A1 (de) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Technische Universität Ilmenau | Vorrichtung zur magnetischen Führung von Körpern |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186144A (ja) * | 1982-04-24 | 1983-10-31 | Toshiba Corp | Ｘ線管装置 |
| JPS59212519A (ja) * | 1983-05-14 | 1984-12-01 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
-
1984
- 1984-02-03 JP JP1779784A patent/JPS60164014A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012097891A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | B'pro Corp | 永久磁石磁気軸受 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60164014A (ja) | 1985-08-27 |
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