JPH065367U - 磁気浮上形モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 円筒状の回転子３の両端面３１Ａ，３１Ｂを
凸形円錐形に形成し、回転子３の両端面に空隙を介して
対向して凹形円錐形に形成された端面２２Ａ，２２Ｂを
リング状の固定子２Ａ，２Ｂに設けておく。そして、回
転子３の両端面に発生するスラストのベクトルの方向を
反対方向になるようにしてバランスさせ、磁気軸受によ
り回転子３に固定された回転軸４を浮上せる磁気浮上形
モータである。 【効果】 回転子に作用するスラストはバランスして極
めて小さくなるので、小形のスラスト軸受でよく、磁気
軸受が小形の電磁マグネットで構成できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、磁気軸受により回転子を浮上させたモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、半径方向に空隙を持つラジアルギャップ形モータとして、リング状の固 定子の内側に円筒状の回転子を設け、回転子を固定した回転軸の両側にそれぞれ ラジアル方向に吸引する複数個の電磁石よりなる磁気軸受と空隙センサとを設け て回転子の外周と固定子の内周との間に所定の空隙を維持しながら回転軸を浮上 させるようにしたものがある。 また、軸方向に空隙を持つアキシャルギャップ形モータとして、リング状の固 定子の一方の端面に対向する回転子を設け、回転子に固定された回転軸を軸受で 支持するものが開示されている（例えば、実開昭５４−３８４８４号公報）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記ラジアルギャップ形の構成では、所定の空隙を維持するために 、磁気軸受の吸引力を大きくして、ラジアル方向に対する振れの振幅を抑えてい る。そのため、磁気軸受の電磁マグネットが大きくなり、モータ全体が大きくな ると共に、磁気軸受の発熱量の大きくなり、軸受を含めたモータシステムとして 効率が悪くなるという欠点があった。 また、アキシャルギャップ形の構成では、回転子が固定子に吸引されるために 、この電磁吸引力を支持するための大きな軸受を必要とする欠点があった。 本考案は、回転子と固定子との間の電磁吸引力がバランスするようにして、ス ラスト方向およびラジアル方向に働く力を小さくし、磁気軸受の電磁マグネット が小形で発熱量の小さい磁気浮上形モータを提供することを目的とするものであ る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 本考案は、リング状の固定子と、前記固定子に対向する円筒状の回転子と、前 記回転子に固定された回転軸を浮上させる磁気軸受とを備えた磁気浮上形モータ において、両端面を凸形円錐形に形成した前記回転子と、前記回転子の両端面に 空隙を介して対向し、凹形円錐形に形成された端面を設けた二つの固定子とを備 えたものである。 また、回転軸の一方側にスラスト受け円板および円筒ヨークを固定子、他方側 に円筒ヨークを固定し、前記スラスト受け円板に対向する電磁マグネットと、前 記円筒ヨウークに対向する電磁マグネットとを設けた磁気軸受を備えたものであ る。

【０００５】

【作用】

回転子とその両側に設けられた固定子とは、それぞれ凸円錐形と凹円錐形に形 成された面で対向しているので、回転子に作用する両端面に垂直な吸引力は、回 転子と固定子との間に作用する方向が反対のベクトルのスラストおよびラジアル 方向の分力を発生する。このスラストおよびラジアル方向の分力は、それぞれほ ぼバランスするが、とくに、回転子の両面に作用する二つのスラストはベクトル の方向が反対であるため、合成されたスラストはきわめて小さくなり、このスラ ストを受ける磁気軸受も小さいものでよくなる。

【０００６】

【実施例】

本考案を図に示す実施例について説明する。 図１は本考案の実施例を示す側断面図で、円筒状のフレーム１の両端に固定さ れた円板状の側板１１Ａ，１１Ｂに、リング状の固定子２Ａ，２Ｂがそれぞれ固 定されている。固定子２Ａ，２Ｂの側板１１Ａ，１１Ｂに固定されている一方の 端面２１Ａ，２１Ｂは回転軸４に対して直角であるが、他方の端面２２Ａ，２２ Ｂは円錐形の凹部を形成して、互いに対向するようにしてある。 固定子２Ａと２Ｂの間には両方の端面３１Ａ，３１Ｂが凸円錐面に形成された 回転子３が設けられ、端面３１Ａ，３１Ｂはそれぞれ固定子２Ａ，２Ｂの端面２ ２Ａ，２２Ｂに所定の長さの空隙を介して対向してある。固定子２Ａ，２Ｂには 固定子巻線２３Ａ，２３Ｂが設けられ、固定子２Ａ，２Ｂに回転磁界を発生させ ている。 回転子３の中心には回転軸４が固定され、回転子３から突出した回転軸４の一 方側には、磁性体よりなるスラスト受け円板５および円筒ヨーク６Ａが固定され 、回転軸４の他方側には円筒ヨーク６Ｂが固定されている。 側板１１Ａの外側にはリング状のブラケット７が取りつけられ、ブラケット７ の内側にはスラスト受け円板５の両面に対向して吸引する電磁マグネット８およ びスラスト受け円板５と電磁マグネット８との間の空隙長さを検出する空隙セン サ８１が設けられている。また、ブラケット７の内側には円筒ヨーク６Ａに対向 して吸引する電磁マグネット９Ａと、円筒ヨーク６Ａと電磁マグネット９Ａとの 間の空隙長さを検出する空隙センサ９１Ａが設けられている。 側板１１Ｂの外側には円筒ヨーク６Ｂに対向して吸引する電磁マグネット９Ｂ と、円筒ヨーク６Ｂと電磁マグネット９Ｂとの間の空隙長さを検出する空隙セン サ９１Ｂが設けられている。 なお、固定子巻線２３Ａ，２３Ｂに通電することによって、回転子３を回転す るが、回転中のスラスト受け円板５と電磁マグネット８との間の空隙長さ、円筒 ヨーク６Ａ，６Ｂと電磁マグネット９Ａ，９Ｂとの間の空隙長さは一定の値に維 持するように制御されている。

【０００７】 したがって、回転子３と固定子２Ａ，２Ｂとは、それぞれ凸円錐形と凹円錐形 に形成されているので、回転子３に作用する端面３１ａ，３１Ｂに垂直な吸引力 Ｆ_A ，Ｆ_B は、図２に示すように、回転子３と固定子２Ａとの間に作用する軸方 向のスラストＴ_A およびラジアル方向の分力Ｒ_A と、回転子３と固定子２Ｂとの 間に作用する軸方向のスラストＴ_B およびラジアル方向の分力Ｒ_B を発生する。 このスラストＴ_A とＴ_B およびラジアル方向の分力Ｒ_B とＲ_A とは、それぞれほ ぼバランスするが、とくに、スラストＴ_A とＴ_B はベクトルの方向が反対方向で あるため、スラストＴ_A とＴ_B の合成によって生じるスラストは極めて小さくな り、小形の電磁マグネットを備えたスラスト軸受を設けるだけでよい。

【０００８】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によれば、回転子の両端面を円錐形に形成して、二 つの固定子を回転子の両端面に対向させ、スラストをバランスさせているので、 スラスト軸受は僅かなスラストを受けるだけの小形の軸受でよい。 したがって、通常大きな電磁石を必要とする磁気軸受が、小形の電磁マグネッ トで構成することができ、軸受を含めたモータ全体の構成を小形にして発熱量を 小さくすることができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す側断面図である。

【図２】電磁吸引力のベクトルを示す説明図である。

【符号の説明】

１ フレーム １１Ａ，１１Ｂ 側板 ２Ａ，２Ｂ 固定子 ３ 回転子 ４ 回転軸 ５ スラスト受け円板 ６Ａ，６Ｂ 円筒ヨーク ７ ブラケット ８、９Ａ，９Ｂ 電磁マグネット ８１、９１Ａ，９１Ｂ 空隙センサ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状の固定子と、前記固定子に対向
   する円筒状の回転子と、前記回転子に固定された回転軸
   を浮上させる磁気軸受とを備えた磁気浮上形モータにお
   いて、両端面を凸形円錐形に形成した前記回転子と、前
   記回転子の両端面に空隙を介して対向し、凹形円錐形に
   形成された端面を設けた二つの固定子とを備えたことを
   特徴とする磁気浮上形モータ。
2. 【請求項２】 回転軸の一方側にスラスト受け円板およ
   び円筒ヨークを固定子、他方側に円筒ヨークを固定し、
   前記スラスト受け円板に対向する電磁マグネットと、前
   記円筒ヨークに対向する電磁マグネットとを設けた磁気
   軸受を備えた請求項１記載の磁気浮上形モータ。