JPH06508194A - 磁気軸受けセル - Google Patents

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】 磁気軸受はセル 本発明は、回転対称的に形成された磁気軸受はセルであって、該磁気軸受はセル の中心軸線を中心に回転可能にロータが配置されていて、該ロータが、軸と、該 軸に軸線方向の間隔をおいて固定された、軸線方向に磁化された２つの永久磁石 リングとを有しており、ステータが設けられていて、該ステータが、２つの環状 コイルと、磁極構成部分と、前記ロータの各永久磁石リングの間のギャップに突 入した環状板とを有しており、該環状板が、高導電性の磁化不能の材料から成っ ており、中心軸線をトロイダル（ｔｏｒｏｉｄａｌ）状に取り囲む磁流が生ぜし められるように、前記ロータの構成部分と、前記ステータの構成部分とが、互い に配置されている形式のものに関する。

ドイツ連邦共和国特許第３４０９０４７号明細書に基づき公知のこのような形式 の磁気軸受はセルは、実際に信頼性良く用いられていることが分かった。唯１つ の磁気回路の磁流が、軸線方向の安定化と、半径方向のセンタリングと、減衰と のために使用されることにより、この公知の磁気軸受はセルは、簡単な構造の他 に、良好な減衰特性と、比較的良好な軸受は特性とを有している。

磁気軸受けの軸受は特性の基準となるのは、軸線方向および半径方向の安定性（ 剛性）である、軸線方向においては、当該形式の磁気軸受けは不安定である。

したがって、能動的な軸線方向調整が必要である。この軸線方向調整は、環状コ イルと、軸線方向センサと、適宜な電子調整器とによって行なわれる。

半径方向剛性は、磁流の強さに著しく関連する。この半径方向剛性は、構造に関 連して制限されている。

それというのは、ロータの各永久磁石リングの間のギャップが、軸受けの減衰を 生ぜしめる環状板を収容しなければならず、比較的大きく形成され、ひいては比 較的大きな磁流抵抗を形成しているからである。半径方向剛性の改善は、当該形 式の磁気軸受はセルの場合には、両永久磁石リングによって形成された磁流が、 増幅されて作用することにより達成される。しかしながら、このことは、磁流を 形成する構成部分と、磁流を案内する構成部分との著しい拡大を必要としてしま う恐れがある。磁気軸受けが極めて適している高速回転するロータの場合には、 遠心力を抑制するための手間のかかる手段が必要と思われる。さらに、付加的に 生じる熱が導出されなければならないと言える。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式の磁気軸受はセルの半径方向剛性を、大きな 手間のかかる手段なしに、著しく改善することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、軸に別の永久磁石リングが固定さ れていて、ステータの各磁極構成部分の間に配置されており、この別の永久磁石 リングが、隣接する前記永久磁石リングと共にギャップを形成しており、該ギャ ップに、前記ステータに固定された環状板が突入しており、該環状板が、ロータ の、回転する前記永久磁石リングの範囲で、軸線方向に磁化されたステータ永久 磁石リングを支持しているようにした。

本発明による磁気軸受はセルにおいては、付加的なロータ永久磁石リングと、付 加的なステータ永久磁石リングとは、依然として、軸線をトロイダル状に取り囲 む唯１つの磁気回路の構成部分として形成されている。ステータ永久磁気リング と、隣接するロータ永久磁気リングとの間のギャップは極めて小さく保持するこ とができるので、半径方向剛性の（４倍を越える分だけ）著しい改善が達成され る。本発明による磁気軸受はセルは、公知の磁気軸受はセルに比べて軸線方向で のみ、若干大きく形成されている。付加的な遠心力の問題は生じない。

本発明の別の利点および詳細を、図示の実施例につき説明する。

図示した磁気軸受はセル１はロータ２とステータ３とを有している。

ロータ２の構成部分は、軸４および、この軸４に固定されたロータ永久磁石リン グ５，６．７である。軸４にロータ永久磁石リング５〜７を固定するために、内 側のボスリング８，９．１０と、外側の補強リング１２．１３．１４とが設けら れていて、これらのボスリングとロータ永久磁石リングと補強リングとは例えば 互いに接着されている。

ステータ３は、中心の軸線１５に対して回転対称的に形成された磁極構成部分１ ６．１７を有しており、この磁極構成部分の共通の横断面はほぼＣ字形である。

このＣ字形の部分の端面範囲には、環状コイル１８゜１９が位置している。内側 区分２１．２２は、ロータ２のロータ永久磁石リング５〜７に向いた磁極面２３ ゜２４を形成する。

各ロータ永久磁石リング５．６の間のギャップ２６には、環状板２７が係合して いて、この環状板は、高い導電性を有する磁化不能な材料、例えば銅から成って いる。この環状板２７は周面に円筒状区分２８を有しており、この円筒状区分は 、磁極構成部分１６に内方から当接している。はぼ軸線方向に向けられた相対運 動時には、この環状板２７、ひいては円筒状区分２８に渦流が形成される。この 渦流は、所望の減衰作用を有している１円筒状区分２８は、センタリング機能を 有しており、さらに、渦流により生じた熱の導出を容易にする。

各ロータ永久磁石リング６．７の間のギャップ３１には、環状板３２が突入して いて、この環状板３２は、ステータ永久磁石リング３３を支持している。このス テータ永久磁石リング３３の半径方向の寸法は、ロータ永久磁石リング６．７の 寸法に相当する。この環状板３２は、磁化不能な材料から成っていて、やはり周 面に円筒状区分３４を冑している。この円筒状区分３４は、センタリングの目的 で、磁極構成部分１７に内方から当接している。その材料が高い導電性を付加的 に有していると、この材料は、減衰特性の改良のために役立つ。

ロータ永久磁石リング５，６．７とステータ永久磁石リング３３とは、軸線方向 に磁化されており、この場合、これらのロータ永久磁石リングおよびステータ永 久磁石リングが互いに引き付は合う力を加えるように磁化されている。これらの ロータ永久磁石リングおよびステータ永久磁石リングは、磁極構成部分１６゜１ ７（内側区分２１．２２）と共に磁気回路（矢印３５）を形成する。この磁気回 路は、環状コイル１８゜１９を取り囲んでおり、中心の軸線１５をトロイダル状 に取り囲んでいる。環状コイル１８．１９と、軸線方向センサ３６と、図示して いない調整器とによって、公知のように、能動的な軸線方向の調整が行なわれる 。

ロータ永久磁石リング６とステータ永久磁石リング３３との間隔、もしくは、ス テータ永久磁石リング３３とロータ永久磁石リング７との間隔は、小さく保持さ れているので、高い半径方向剛性が得られる。磁流は環状板２７をも貫通するの で、本発明による磁気軸受はセルは、従来技術に比べて極めて改善された軸受は 特性の他に、依然として良好な減衰特性を有している。

ヒ１５ 国際調査報告 ｌＩＩｌｅｍａｌ喝ａｎａｌ＾ｐｐＨｃａｌｌｅＩＩ１１−、ＰＣＴ／ＥＰ９２ １００３１４フロントページの続き （７２）発明者　シュナイダー、　ヘルムートドイツ連邦共和国　Ｄ−５３５２ チュルピッヒフランケングラーベン　２０ （７２）発明者　フレメライ、　ヨハン　カードイツ連邦共和国　Ｄ−５３００ ボン　メンケメラ−（番地なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転対称的に形成された磁気軸受けセル（１）であって、該磁気軸受けセル の中心軸線（１５）を中心に回転可能にロータ（２）が配置されており、（イ） 該ロータが、軸（４）と、該軸に軸線方向の間隔をおいて固定された、軸線方向 に磁化された２つの永久磁石リング（５，６）とを有しており、（ロ）ステータ （３）が設けられていて、該ステータが、２つの環状コイル（１８，１９）と、 磁極構成部分（１６，１７）と、前記ロータ（２）の各永久磁石リング（５，６ ）の間のギャップ（２６）に突入した環状板（２７）とを有しており、該環状板 が、高導電性の磁化不能の材料から成っており、前記ロータの構成部分と、前記 ステータの構成部分とは、中心軸線（１５）をトロイダル状に取り囲む磁流（３ ５）が生ぜしめられるように互いに配置されている形式のものにおいて、 （ハ）前記軸（４）に別の永久磁石リング（７）が固定されていて、前記ステー タ（３）の各磁極構成部分の間に配置されており、 （ニ）この別の永久磁石リング（７）が、隣接する前記永久磁石リングと共にギ ャップ（３１）を形成しており、 （ホ）該ギャップ（３１）に、前記ステータ（３）に固定された環状板（３２） が突入しており、該環状板が、前記ロータ（２）の、回転する前記永久磁石リン グ（６，７）の範囲で、軸線方向に磁化されたステータ永久磁石リング（３３） を支持していることを特徴とする磁気軸受けセル。 ２．前記環状板（３２）の支持体材料が磁化不能な材料から成っている、請求項 １記載の磁気軸受けセル。 ３．前記環状板（３２）の支持体材料が、付加的に高導電性を有しており、例え ば銅から成っている、請求項２記載の磁気軸受けセル。 ４．前記各環状板（２７，３２）の周面に、円筒状区分（２８；３４）が装備さ れており、該円筒状区分が前記磁極構成部分（１６，１７）に内方から当接して いる、請求項１記載の磁気軸受けセル。