JPH07217653A - 磁気軸受 - Google Patents
磁気軸受Info
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- JPH07217653A JPH07217653A JP7006638A JP663895A JPH07217653A JP H07217653 A JPH07217653 A JP H07217653A JP 7006638 A JP7006638 A JP 7006638A JP 663895 A JP663895 A JP 663895A JP H07217653 A JPH07217653 A JP H07217653A
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- fixed
- bearing
- magnetic
- passive
- movable
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- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
- F16C39/063—Permanent magnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
- F04D19/048—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps comprising 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
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive 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
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0423—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
- F16C32/0425—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for radial load mainly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/0427—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for axial load mainly
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 軸ＯｘとＯｙに沿うものと、回転θx とθy
に関するものとの４つの自由度に対して安定な磁気軸受
を得る。 【構成】 この軸受は固定部分１と可動部分２を有しか
つ前記固定部分に固定された固定要素と前記可動部分に
固定された可動要素で構成された受動磁気取り付け部
３，４を含み、固定部分に固定された固定要素と可動部
分に固定された可動要素で構成され、受動磁気取り付け
部と同軸である受動磁気心出し軸受５，６を更に含んで
おり、受動磁気取り付け部は受動磁気心出し軸受を外側
から囲んでいる。
に関するものとの４つの自由度に対して安定な磁気軸受
を得る。 【構成】 この軸受は固定部分１と可動部分２を有しか
つ前記固定部分に固定された固定要素と前記可動部分に
固定された可動要素で構成された受動磁気取り付け部
３，４を含み、固定部分に固定された固定要素と可動部
分に固定された可動要素で構成され、受動磁気取り付け
部と同軸である受動磁気心出し軸受５，６を更に含んで
おり、受動磁気取り付け部は受動磁気心出し軸受を外側
から囲んでいる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固定軸を中心として中実
体を回転可能にする磁気軸受に関するものである。
体を回転可能にする磁気軸受に関するものである。
【０００２】本発明は、フライホイールの回転子、ディ
スクの回転子、ターボ分子ポンプの回転子などの回転体
の部分的な、または全面的な磁気支持に応用される。
スクの回転子、ターボ分子ポンプの回転子などの回転体
の部分的な、または全面的な磁気支持に応用される。
【０００３】好ましくは、排他的なものではないが、本
発明は、軸線方向の長さより直径が長い回転子、すなわ
ち、軸線方向慣性モーメントの横方向慣性モーメントに
対する比が１より多少大きいような回転子に応用され
る。
発明は、軸線方向の長さより直径が長い回転子、すなわ
ち、軸線方向慣性モーメントの横方向慣性モーメントに
対する比が１より多少大きいような回転子に応用され
る。
【０００４】
【従来の技術】回転子を支持するために、５つの自由度
を制御または決定する必要があることが知られている。
を制御または決定する必要があることが知られている。
【０００５】回転子の重心を０とし、軸０ｚが回転中心
に一致し、軸０ｘと０ｙが、０において０ｚに垂直な平
面内に位置する２本の直交軸であるとすると、回転子の
重心に対する５つの自由度を次のように定義できる。
に一致し、軸０ｘと０ｙが、０において０ｚに垂直な平
面内に位置する２本の直交軸であるとすると、回転子の
重心に対する５つの自由度を次のように定義できる。
【０００６】０ｚに沿う軸線方向の並進運動、 半径方向並進運動：Ｏｘに沿うものとＯｙに沿うもの 互いに垂直な２つの回転運動：軸Ｏｘに対するθx と軸
Ｏｙに対するθy 磁気支持においては、それらの自由
度は複数の磁気軸受によって制御される。能動磁気軸受
と受動磁気軸受が存在する。能動磁気軸受は、位置検出
器に組み合わされて、復帰力を発生する電磁石と、電磁
石を流れる電流を制御するサーボ制御回路とを備える。
受動磁気軸受は永久磁石のみで構成されるものであっ
て、 ａ）可動部分と固定部分が永久磁石で構成され、各部分
は少なくとも１つの磁石で構成されるような第１の種類
と、ｂ）固定部分または可動部分のいずれか一方が永久
磁石を支持し、他の部分が磁気回路を単に有する「磁気
抵抗可変」の第２の種類との２つの種類がある。第２の
種類のものは磁気吸引で必然的に動作するのに対して、
第１の種類のものは磁気吸引または磁気反発で動作す
る。
Ｏｙに対するθy 磁気支持においては、それらの自由
度は複数の磁気軸受によって制御される。能動磁気軸受
と受動磁気軸受が存在する。能動磁気軸受は、位置検出
器に組み合わされて、復帰力を発生する電磁石と、電磁
石を流れる電流を制御するサーボ制御回路とを備える。
受動磁気軸受は永久磁石のみで構成されるものであっ
て、 ａ）可動部分と固定部分が永久磁石で構成され、各部分
は少なくとも１つの磁石で構成されるような第１の種類
と、ｂ）固定部分または可動部分のいずれか一方が永久
磁石を支持し、他の部分が磁気回路を単に有する「磁気
抵抗可変」の第２の種類との２つの種類がある。第２の
種類のものは磁気吸引で必然的に動作するのに対して、
第１の種類のものは磁気吸引または磁気反発で動作す
る。
【０００７】当然、受動磁気軸受は簡単で安価である。
【０００８】しかし、伝達関数を正しく選択することに
よって、能動軸受はそれが制御する運動を減衰でき、い
ずれにしても、Ｅａｒｎｓｈａｗの理論に従って、回転
子の軸０ｘ、０ｙ、０ｚに沿う３つの並進運動のうちの
少なくとも１つを能動的に制御する必要がある。
よって、能動軸受はそれが制御する運動を減衰でき、い
ずれにしても、Ｅａｒｎｓｈａｗの理論に従って、回転
子の軸０ｘ、０ｙ、０ｚに沿う３つの並進運動のうちの
少なくとも１つを能動的に制御する必要がある。
【０００９】現在知られている３つの解決策を以下に示
す。
す。
【００１０】１）５つの自由度の全てを能動的に制御す
る。この解決策は複雑で費用が高くつく。これは５つの
サーボ制御チャネルを必要とする。具体的な例において
は、回転子のそれぞれの端部に配置され、軸０ｘおよび
０ｙに沿う並進運動と回転θx およびθy とを制御する
２つの能動ラジアル軸受と、軸０ｚに沿う能動軸線方向
取り付け部とがある。
る。この解決策は複雑で費用が高くつく。これは５つの
サーボ制御チャネルを必要とする。具体的な例において
は、回転子のそれぞれの端部に配置され、軸０ｘおよび
０ｙに沿う並進運動と回転θx およびθy とを制御する
２つの能動ラジアル軸受と、軸０ｚに沿う能動軸線方向
取り付け部とがある。
【００１１】２）１つの自由度、すなわち軸０ｚに沿う
並進運動が能動的に制御され、他の４つの自由度が離隔
されている２つの受動ラジアル軸受によって受動的に制
御する。この場合には、単一のサーボ制御チャネルがあ
るが、互いに軸線方向に隔てられている２つの受動ラジ
アル軸受を備える必要があるために、全体の寸法が大き
くなる。
並進運動が能動的に制御され、他の４つの自由度が離隔
されている２つの受動ラジアル軸受によって受動的に制
御する。この場合には、単一のサーボ制御チャネルがあ
るが、互いに軸線方向に隔てられている２つの受動ラジ
アル軸受を備える必要があるために、全体の寸法が大き
くなる。
【００１２】３）２つの自由度、すなわち軸０ｘと０ｙ
に沿う並進運動を、２つのサーボ制御チャネルを必要と
する能動軸受によって能動的に制御し、他の３つの自由
度、すなわち軸０ｚに沿う並進運動と、回転θx および
θy が受動軸線方向取り付け部によって制御される。前
の構成と比較して、この構造は軸受を２つだけ必要と
し、かつラジアル軸受が１つだけあるために小型である
から、この構造は有利である。しかし、この構造では２
つのサーボ制御チャネルを持つ必要がある。この構造は
特許公報ＦＲ−Ａ−２５６５３１０に記載されている。
に沿う並進運動を、２つのサーボ制御チャネルを必要と
する能動軸受によって能動的に制御し、他の３つの自由
度、すなわち軸０ｚに沿う並進運動と、回転θx および
θy が受動軸線方向取り付け部によって制御される。前
の構成と比較して、この構造は軸受を２つだけ必要と
し、かつラジアル軸受が１つだけあるために小型である
から、この構造は有利である。しかし、この構造では２
つのサーボ制御チャネルを持つ必要がある。この構造は
特許公報ＦＲ−Ａ−２５６５３１０に記載されている。
【００１３】次のような２つの既知の種類の受動軸受が
ある。
ある。
【００１４】１）軸０ｘと０ｙに沿うラジアル安定性を
持たせるが、軸０ｚに沿って、および回転θx とθy に
関しては不安定であるラジアル軸受または心出し軸受。
持たせるが、軸０ｚに沿って、および回転θx とθy に
関しては不安定であるラジアル軸受または心出し軸受。
【００１５】２）軸０ｚに沿って、および回転θx とθ
y に関しては安定にするが、０ｘと０ｙに沿う並進運動
は不安定である軸線方向取り付け部。
y に関しては安定にするが、０ｘと０ｙに沿う並進運動
は不安定である軸線方向取り付け部。
【００１６】今後、そのような従来の既知の受動ラジア
ル磁気軸受、たとえば、固定部分に固定されたものと、
可動部分に固定されたものとの２個の磁化したリングで
構成した磁気軸受を「受動磁気心出し軸受」と呼ぶこと
にする。同様にして、たとえば、固定部分に固定された
ものと、可動部分に固定されたものとの２個の磁化した
リングで構成した、そのような従来の既知の受動軸線方
向磁気取り付け部を以下に「受動磁気取り付け部」と呼
ぶことにする。
ル磁気軸受、たとえば、固定部分に固定されたものと、
可動部分に固定されたものとの２個の磁化したリングで
構成した磁気軸受を「受動磁気心出し軸受」と呼ぶこと
にする。同様にして、たとえば、固定部分に固定された
ものと、可動部分に固定されたものとの２個の磁化した
リングで構成した、そのような従来の既知の受動軸線方
向磁気取り付け部を以下に「受動磁気取り付け部」と呼
ぶことにする。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、角度
的に安定である、すなわち、軸０ｘと０ｙに沿うもの
と、回転θx とθy に関するものとの４つの自由度に対
して安定である、心出し軸受を構成する受動ラジアル磁
気軸受を得ることである。
的に安定である、すなわち、軸０ｘと０ｙに沿うもの
と、回転θx とθy に関するものとの４つの自由度に対
して安定である、心出し軸受を構成する受動ラジアル磁
気軸受を得ることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】そのような軸受によっ
て、正確に決定された軸を中心として回転する中実体を
完全に支持するための安価で、非常に簡単な装置を実現
できる。
て、正確に決定された軸を中心として回転する中実体を
完全に支持するための安価で、非常に簡単な装置を実現
できる。
【００１９】本発明は、円対称な固定部分と円対称な可
動部分とを有し、かつ前記固定部分に固定された固定要
素と、前記可動部分に固定された可動要素とで構成され
た受動磁気取り付け部と、この受動磁気取り付け部と同
軸で、前記固定部分に固定された固定要素と、前記可動
部分に固定された可動要素とで構成された受動磁気心出
し軸受とを含み、前記受動取り付け部は前記受動心出し
軸受を外部から囲み、前記受動取り付け部は軸線方向こ
わさ(raideur) Ｋabと、ラジアルこわさＫrbと、平均半
径Ｒmbと、内径Ｒibとを有し、前記心出し軸受は軸線方
向こわさＫacと、ラジアルこわさＫrcと、平均半径Ｒmc
と、外径Ｒecとを有し、空隙ｅが前記取り付け部の固定
要素をそれの可動要素から分離し、かつ前記心出し軸受
の固定要素をそれの可動要素から分離し、次の３つの関
係、
動部分とを有し、かつ前記固定部分に固定された固定要
素と、前記可動部分に固定された可動要素とで構成され
た受動磁気取り付け部と、この受動磁気取り付け部と同
軸で、前記固定部分に固定された固定要素と、前記可動
部分に固定された可動要素とで構成された受動磁気心出
し軸受とを含み、前記受動取り付け部は前記受動心出し
軸受を外部から囲み、前記受動取り付け部は軸線方向こ
わさ(raideur) Ｋabと、ラジアルこわさＫrbと、平均半
径Ｒmbと、内径Ｒibとを有し、前記心出し軸受は軸線方
向こわさＫacと、ラジアルこわさＫrcと、平均半径Ｒmc
と、外径Ｒecとを有し、空隙ｅが前記取り付け部の固定
要素をそれの可動要素から分離し、かつ前記心出し軸受
の固定要素をそれの可動要素から分離し、次の３つの関
係、
【００２０】
【数２】
【００２１】を同時に満たすようにそれらのパラメータ
を選択する、固定軸ｚを中心として中実体を回転可能に
する磁気軸受を提供するものである。
を選択する、固定軸ｚを中心として中実体を回転可能に
する磁気軸受を提供するものである。
【００２２】
【実施例】以下添付図面を参照して本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００２３】図１は、軸受ｚを中心として円対称である
固定部分１と、やはり円対称である可動部分２とを有す
る。その慣性中心を０で示す。図１において、制御すべ
き５つの自由度、すなわち０ｘ、０ｙ、０ｚにそれぞれ
沿った並進運動と、軸０ｘと０ｙをそれぞれ中心とする
回転慣性θx とθy を示すように、慣性中心Ｏから出た
３本の直交軸０ｘ、０ｙ、０ｚを図１の近くに示す。６
番目の自由度、すなわち軸０ｚを中心とする回転は自由
である。
固定部分１と、やはり円対称である可動部分２とを有す
る。その慣性中心を０で示す。図１において、制御すべ
き５つの自由度、すなわち０ｘ、０ｙ、０ｚにそれぞれ
沿った並進運動と、軸０ｘと０ｙをそれぞれ中心とする
回転慣性θx とθy を示すように、慣性中心Ｏから出た
３本の直交軸０ｘ、０ｙ、０ｚを図１の近くに示す。６
番目の自由度、すなわち軸０ｚを中心とする回転は自由
である。
【００２４】この軸受は、相互に磁気吸引するようにし
て装着されている磁化された２個のリング３、４で構成
された受動磁気取り付け部を含む。リング３は固定部分
１に固定され、リング４は可動部分２に固定される。相
互に磁気反発するようにして装着されている磁化された
２個のリング５、６で構成された受動磁気心出し軸受
が、受動磁気取り付け部３−４に同軸状に配置される。
リング５は固定部分１に固定され、リング６は可動部分
２に固定される。受動心出し軸受５−６は受動磁気取り
付け部３−４の内側にそれと同軸状に配置される。
て装着されている磁化された２個のリング３、４で構成
された受動磁気取り付け部を含む。リング３は固定部分
１に固定され、リング４は可動部分２に固定される。相
互に磁気反発するようにして装着されている磁化された
２個のリング５、６で構成された受動磁気心出し軸受
が、受動磁気取り付け部３−４に同軸状に配置される。
リング５は固定部分１に固定され、リング６は可動部分
２に固定される。受動心出し軸受５−６は受動磁気取り
付け部３−４の内側にそれと同軸状に配置される。
【００２５】磁化されたリングの磁化の向きを矢印で示
す。図１においてはリングは軸線方向に磁化されてい
る。リングは軸線方向に磁化させることもできる。しか
し、図１においては、受動磁気取り付け部３−４は磁気
吸引によって動作し、受動磁気心出し軸受５−６は磁気
反発によって動作する。図１においては、受動磁気心出
し軸受５−６と受動磁気取り付け部３−４は同じ平面内
にある。それらは軸ｚに沿って相互に僅かにずらすこと
ができる。
す。図１においてはリングは軸線方向に磁化されてい
る。リングは軸線方向に磁化させることもできる。しか
し、図１においては、受動磁気取り付け部３−４は磁気
吸引によって動作し、受動磁気心出し軸受５−６は磁気
反発によって動作する。図１においては、受動磁気心出
し軸受５−６と受動磁気取り付け部３−４は同じ平面内
にある。それらは軸ｚに沿って相互に僅かにずらすこと
ができる。
【００２６】各ユニット（心出し軸受または取り付け
部）の各要素ごとに単一の磁化リングを持つ代わりに、
以下に説明する図４に示すように、複数の磁化リングを
組み合わせることによって、各ユニットの各要素を構成
できる。
部）の各要素ごとに単一の磁化リングを持つ代わりに、
以下に説明する図４に示すように、複数の磁化リングを
組み合わせることによって、各ユニットの各要素を構成
できる。
【００２７】受動磁気心出し軸受５−６はその平均半径
Ｒmcと、その外径Ｒecと、そのラジアルこわさＫrcと、
その軸線方向こわさＫacとによって定められる。
Ｒmcと、その外径Ｒecと、そのラジアルこわさＫrcと、
その軸線方向こわさＫacとによって定められる。
【００２８】同様に受動磁気取り付け部３−４はその平
均半径Ｒmbと、その内径Ｒibと、そのラジアルこわさＫ
rbと、その軸線方向こわさＫabとによって定義される。
均半径Ｒmbと、その内径Ｒibと、そのラジアルこわさＫ
rbと、その軸線方向こわさＫabとによって定義される。
【００２９】空隙ｅが受動磁気取り付け部の固定要素を
その可動要素から分離し、かつ受動磁気心出し軸受の固
定要素をその可動要素から分離する。
その可動要素から分離し、かつ受動磁気心出し軸受の固
定要素をその可動要素から分離する。
【００３０】受動磁気取り付け部３−４を受動磁気心出
し軸受５−６に組み合わせることによって構成された軸
受が、角度安定な受動磁気心出し軸受を構成する。すな
わち、それは可動部分２の慣性中心０を軸ｚに置き、回
転θx とθy に関する安定度を与える。
し軸受５−６に組み合わせることによって構成された軸
受が、角度安定な受動磁気心出し軸受を構成する。すな
わち、それは可動部分２の慣性中心０を軸ｚに置き、回
転θx とθy に関する安定度を与える。
【００３１】このようにして、４つの自由度、すなわち
０ｘと０ｙに沿う並進運動と回転θx とθy が制御され
る。
０ｘと０ｙに沿う並進運動と回転θx とθy が制御され
る。
【００３２】この結果を達成するために上記パラメータ
が満たさなければならない条件は次の通りである。
が満たさなければならない条件は次の通りである。
【００３３】
【数３】
【００３４】ここで、距離Ｒib−Ｒecは図１、図２、図
４では「ｘ」で示してある。
４では「ｘ」で示してある。
【００３５】図２は、取り付け部が、磁気反発で動作
し、かつ固定部分１に固定された磁化リング７と、可動
部分２に固定された磁化リング８を備える取り付け部で
ある変形例である。この例においては、リングは軸線方
向に磁化するが、実際にはそれをラジアルに磁化でき
る。この変形例においては、心出し軸受は、磁気吸引で
動作し、かつ固定部分１に固定された磁化リング９と、
可動部分２に固定された磁化リング１０を備える心出し
軸受である。取り付け部と同様に、軸線方向に磁化され
たそれらのリングは、ラジアルにも磁化できる。
し、かつ固定部分１に固定された磁化リング７と、可動
部分２に固定された磁化リング８を備える取り付け部で
ある変形例である。この例においては、リングは軸線方
向に磁化するが、実際にはそれをラジアルに磁化でき
る。この変形例においては、心出し軸受は、磁気吸引で
動作し、かつ固定部分１に固定された磁化リング９と、
可動部分２に固定された磁化リング１０を備える心出し
軸受である。取り付け部と同様に、軸線方向に磁化され
たそれらのリングは、ラジアルにも磁化できる。
【００３６】前の例と同様に、受動磁気心出し軸受９−
１０を受動磁気取り付け部７−８に対して軸線方向に僅
かにずらすことができる。
１０を受動磁気取り付け部７−８に対して軸線方向に僅
かにずらすことができる。
【００３７】角度的に安定した心出し軸受を構成するた
めに、図１を参照して述べた上記パラメータは同じ２つ
の条件を満たさなければならない。
めに、図１を参照して述べた上記パラメータは同じ２つ
の条件を満たさなければならない。
【００３８】図１と図２に示す軸受は角度的に安定であ
る心出し軸受を構成する。しかし、それらの軸受は軸ｚ
に沿う並進運動に関しては不安定である。
る心出し軸受を構成する。しかし、それらの軸受は軸ｚ
に沿う並進運動に関しては不安定である。
【００３９】図３は図２に示す軸受に類似するが、可動
部分２の位置が機械的な取り付け部によって軸線方向に
形成された軸受を示す。この例においては機械的な取り
付け部はボール１１である。
部分２の位置が機械的な取り付け部によって軸線方向に
形成された軸受を示す。この例においては機械的な取り
付け部はボール１１である。
【００４０】図４は本発明の軸受の別の例を示す。この
例においては、軸ｚに沿う並進運動に関する可動部分２
の位置が、巻線１２と磁気回路１３を固定部分に有し、
かつ磁気回路１４を可動部分に有する電磁石を備えた能
動軸線方向磁気取り付け部によって制御される。位置セ
ンサ１５−１６によって電磁石の巻線１２に、本質的に
知られているサーボ制御回路によって従来のやり方で電
力を供給できる。この軸受においては、受動磁気取り付
け部は磁気反発によって動作し、固定部分１における４
個の磁化リング１７、１８、１９、２０と、それに組合
わされた、可動部分２における４個の磁化リング２１、
２２、２３、２４を有する。受動磁気取り付け部の内側
にそれと同軸に配置されている受動磁気心出し軸受は軸
吸引磁気心出し軸受として動作し、かつ、固定部分にお
ける３個の磁化リング２５、２６、２７と、可動部分２
における１個の磁化リング２８を有する。
例においては、軸ｚに沿う並進運動に関する可動部分２
の位置が、巻線１２と磁気回路１３を固定部分に有し、
かつ磁気回路１４を可動部分に有する電磁石を備えた能
動軸線方向磁気取り付け部によって制御される。位置セ
ンサ１５−１６によって電磁石の巻線１２に、本質的に
知られているサーボ制御回路によって従来のやり方で電
力を供給できる。この軸受においては、受動磁気取り付
け部は磁気反発によって動作し、固定部分１における４
個の磁化リング１７、１８、１９、２０と、それに組合
わされた、可動部分２における４個の磁化リング２１、
２２、２３、２４を有する。受動磁気取り付け部の内側
にそれと同軸に配置されている受動磁気心出し軸受は軸
吸引磁気心出し軸受として動作し、かつ、固定部分にお
ける３個の磁化リング２５、２６、２７と、可動部分２
における１個の磁化リング２８を有する。
【００４１】このように、図示のように、その軸受は非
常に簡単で、中実の動く物体が軸ｚを中心として回転す
る間に完全に支持することを可能にし、可動部分２を軸
ｚに沿って能動的に位置させるために単一のサーボ制御
チャネルを有する。
常に簡単で、中実の動く物体が軸ｚを中心として回転す
る間に完全に支持することを可能にし、可動部分２を軸
ｚに沿って能動的に位置させるために単一のサーボ制御
チャネルを有する。
【００４２】図５は、固定子内で回転するために装着さ
れ、かつ本発明の軸受によって磁気支持された回転子ア
センブリの例を示す。この例においては軸ｚに沿う位置
決めは能動磁気取り付け部を介して能動的に行われる。
れ、かつ本発明の軸受によって磁気支持された回転子ア
センブリの例を示す。この例においては軸ｚに沿う位置
決めは能動磁気取り付け部を介して能動的に行われる。
【００４３】この例は、回転子翼３４を設けられた回転
子３３と、吸い込み入口３０を含む固定子２９と、送り
出し出口３１と、固定子翼３２とを有するターボ分子ポ
ンプである。回転子は、回転子３３に固定された回転子
部分３５と、巻線３７が設けられて、固定子２９に固定
された固定子部分３６とを備えた電動機によって回転す
る。支持は、固定子２９に固定された磁化リング３８と
回転子３３に固定された磁化リング３９とを含む受動磁
気取り付け部、および固定子２９に固定された磁化リン
グ４０と、回転子３３に固定された磁化リング４１とを
含み取り付け部の内部でそれと同軸の受動磁気心出し軸
受を介して、本発明の軸受により磁気的に行われる。受
動磁気取り付け部３８−３９は磁気反発によって動作
し、受動磁気心出し軸受４０−４１は磁気吸引によって
動作する。軸ｚに沿う位置決めは、固定子に巻線４２と
磁気回路４３を有し、回転子に磁化回路４４を有する電
磁石を備えた能動軸線方向取り付け部を介して制御され
る。回転子と固定子の間の間隙を考慮に入れるように、
位置センサ４５が図示しないサーボ制御回路を経由して
巻線４２を流れる電流を制御する。
子３３と、吸い込み入口３０を含む固定子２９と、送り
出し出口３１と、固定子翼３２とを有するターボ分子ポ
ンプである。回転子は、回転子３３に固定された回転子
部分３５と、巻線３７が設けられて、固定子２９に固定
された固定子部分３６とを備えた電動機によって回転す
る。支持は、固定子２９に固定された磁化リング３８と
回転子３３に固定された磁化リング３９とを含む受動磁
気取り付け部、および固定子２９に固定された磁化リン
グ４０と、回転子３３に固定された磁化リング４１とを
含み取り付け部の内部でそれと同軸の受動磁気心出し軸
受を介して、本発明の軸受により磁気的に行われる。受
動磁気取り付け部３８−３９は磁気反発によって動作
し、受動磁気心出し軸受４０−４１は磁気吸引によって
動作する。軸ｚに沿う位置決めは、固定子に巻線４２と
磁気回路４３を有し、回転子に磁化回路４４を有する電
磁石を備えた能動軸線方向取り付け部を介して制御され
る。回転子と固定子の間の間隙を考慮に入れるように、
位置センサ４５が図示しないサーボ制御回路を経由して
巻線４２を流れる電流を制御する。
【図１】図１は回転θx とθy に関して角度的に安定で
ある心出し軸受を構成する本発明の磁気軸受を示す図で
ある。
ある心出し軸受を構成する本発明の磁気軸受を示す図で
ある。
【図２】図１の変形例を示す断面図である。
【図３】軸０ｚに沿う位置を機械的に決定する角度的に
安定な心出し軸受を構成し、したがって、それ自身で完
全に支持しうるシステムを構成する本発明の磁気軸受を
示す断面図である。
安定な心出し軸受を構成し、したがって、それ自身で完
全に支持しうるシステムを構成する本発明の磁気軸受を
示す断面図である。
【図４】軸０ｚに沿う位置が能動磁気取り付け部を介し
て能動的に制御する図３に示す磁気軸受の変形例を示
す。
て能動的に制御する図３に示す磁気軸受の変形例を示
す。
【図５】図４に示す磁気軸受によって磁気的に支持され
るターボ分子ポンプを示す。
るターボ分子ポンプを示す。
１ 固定部 ２ 可動部 ３，４，５，６ リング ７，８，９，１０ 磁化リング １１ ボール １２ 巻線 １３，１４ 磁気回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤンーポール・イオネ フランス国、38031・グルノーブル・セデ ツクス、アブニユ・フエリクス・ビアレ・ 46、アンステイトウ・ナシヨナル・ポリテ クニツク・ドウ・グルノーブル気付 (72)発明者 エリザメス・ルリエール フランス国、38031・グルノーブル・セデ ツクス、アブニユ・フエリクス・ビアレ・ 46、アンステイトウ・ナシヨナル・ポリテ クニツク・ドウ・グルノーブル気付
Claims (8)
- 【請求項１】 円対称な固定部分と円対称な可動部分と
を有し、かつ前記固定部分に固定された固定要素と前記
可動部分に固定された可動要素とで構成された受動磁気
取り付け部と、この受動磁気取り付け部と同軸で、前記
固定部分に固定された固定要素と前記可動部分に固定さ
れた可動要素とで構成された受動磁気心出し軸受とを含
み、前記受動取り付け部は前記受動心出し軸受を外部か
ら囲み、前記受動取り付け部は軸線方向こわさＫabと、
半径方向こわさＫrbと、平均半径Ｒmbと、内径Ｒibとを
有し、前記心出し軸受は軸線方向こわさＫacと、半径方
向こわさＫrcと、平均半径Ｒmcと、外径Ｒecとを有し、
空隙ｅが前記取り付け部の固定要素を前記取り付け部の
可動要素から分離し、かつ前記心出し軸受の固定要素を
前記心出し軸受の可動要素から分離し、次の３つの関
係、 【数１】 を同時に満たすようにそれらのパラメータが選択されて
いることを特徴とする固定軸ｚを中心として中実体を回
転可能にする磁気軸受。 - 【請求項２】 前記受動磁気取り付け部が、取り付け部
の固定要素が少なくとも１つの磁化されたリングを備
え、かつ取り付け部の可動要素も少なくとも１つの磁化
されたリングを備えていることを特徴とする請求項１に
記載の磁気軸受。 - 【請求項３】 前記受動心出し軸受が、受動心出し軸受
取り付け部の固定要素が少なくとも１つの磁化されたリ
ングを備え、心出し軸受の可動要素も少なくとも１つの
磁化されたリングを備えていることを特徴とする請求項
１に記載の磁気軸受。 - 【請求項４】 前記可動部分を固定軸ｚに沿って軸線方
向に位置決めする位置決め手段を含むことを特徴とする
請求項１に記載の磁気軸受。 - 【請求項５】 前記位置決め手段が能動軸線方向取り付
け部によって構成されることを特徴とする請求項４に記
載の磁気軸受。 - 【請求項６】 前記位置決め手段が機械的取り付け部に
よって構成されることを特徴とする請求項４に記載の磁
気軸受。 - 【請求項７】 円対称な回転子部分と固定された固定子
部分を有し、回転子部分は、請求項４に記載の磁気軸受
によって固定子部分に対して支持され、回転子部分は前
記軸受の前記可動部分に固定され、固定子部分は前記軸
受の前記固定部分に固定されることを特徴とするアセン
ブリ。 - 【請求項８】 アセンブリがターボ分子ポンプであるこ
とを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9400537A FR2715201B1 (fr) | 1994-01-19 | 1994-01-19 | Palier magnétique et ensemble comportant une partie statorique et une partie rotorique suspendue par un tel palier. |
| FR9400537 | 1994-01-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07217653A true JPH07217653A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=9459179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7006638A Pending JPH07217653A (ja) | 1994-01-19 | 1995-01-19 | 磁気軸受 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5686772A (ja) |
| EP (1) | EP0664410A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07217653A (ja) |
| FR (1) | FR2715201B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08170644A (ja) * | 1994-12-20 | 1996-07-02 | Koyo Seiko Co Ltd | 永久磁石使用軸受装置および永久磁石回転装置 |
| KR20210118935A (ko) * | 2019-02-14 | 2021-10-01 | 마가시스트 인코포레이티드 | 자기 서스펜션 베어링을 위한 강성 강화 메커니즘, 자기 서스펜션 베어링 및 혈액 펌프 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2728738B1 (fr) * | 1994-12-26 | 1997-01-31 | Cit Alcatel | Ensemble tournant comportant notamment des moyens de sustentation radiaux et une butee axiale magnetique |
| JP2997632B2 (ja) * | 1995-04-27 | 2000-01-11 | 核燃料サイクル開発機構 | 回転体に対する電磁的回転加振装置及びそれを用いた回転体の制振装置 |
| JP3776162B2 (ja) * | 1996-05-10 | 2006-05-17 | Ｎｔｎ株式会社 | 磁気浮上型血液ポンプ |
| US6071093A (en) * | 1996-10-18 | 2000-06-06 | Abiomed, Inc. | Bearingless blood pump and electronic drive system |
| US5894181A (en) * | 1997-07-18 | 1999-04-13 | Imlach; Joseph | Passive magnetic bearing system |
| JP3266559B2 (ja) * | 1997-08-26 | 2002-03-18 | 三星電機株式会社 | ブラシレスｄｃモータ |
| JP2000145773A (ja) * | 1998-11-13 | 2000-05-26 | Nsk Ltd | 磁気軸受装置 |
| WO2001013002A1 (de) * | 1999-08-15 | 2001-02-22 | Loeffler Hans Peter | Selbstzentrierendes magnetlager sowie damit ausgeräusteter positionier- und fördertisch |
| AU2001259283A1 (en) * | 2000-05-01 | 2001-11-12 | Indigo Energy, Inc. | Full levitation bearing system with improved passive radial magnetic bearings |
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| DE10043302A1 (de) * | 2000-09-02 | 2002-03-14 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Magnetlagerung |
| US6626644B2 (en) * | 2000-10-30 | 2003-09-30 | Ntn Corporation | Magnetically levitated pump and controlling circuit |
| DE10108810A1 (de) * | 2001-02-16 | 2002-08-29 | Berlin Heart Ag | Vorrichtung zur axialen Förderung von Flüssigkeiten |
| DE10123138B4 (de) * | 2001-04-30 | 2007-09-27 | Berlin Heart Ag | Verfahren zur Lageregelung eines permanentmagnetisch gelagerten rotierenden Bauteils |
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| US6933643B1 (en) * | 2002-01-23 | 2005-08-23 | Seagate Technology Llc | Multiple radial/axial surfaces to enhance fluid bearing performance |
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| US6898052B1 (en) | 2002-07-31 | 2005-05-24 | Western Digital Technologies, Inc. | Spindle motor including magnetic element for pre-loading a ball bearing set |
| US6914361B2 (en) | 2003-03-07 | 2005-07-05 | Leybold Vakuum Gmbh | Magnetic bearing |
| DE10338222A1 (de) * | 2003-08-20 | 2005-03-10 | Leybold Vakuum Gmbh | Kombinierter Antrieb mit Lagerung |
| JP4767488B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2011-09-07 | Ｎｔｎ株式会社 | 磁気浮上型ポンプ |
| CZ2013209A3 (cs) * | 2013-03-22 | 2014-08-27 | Rieter Cz S.R.O. | Způsob zjišťování změn polohy bezhřídelového spřádacího rotoru rotorového dopřádacího stroje v dutině aktivního magnetického ložiska a spřádací jednotka rotorového dopřádacího stroje s aktivním magnetickým ložiskem pro uložení bezhřídelového spřádacího rotoru |
| CH709005B1 (fr) * | 2013-12-19 | 2026-02-27 | Montres Breguet Sa | Dispositif de centrage magnétique |
| CN104214217B (zh) * | 2014-08-06 | 2017-02-15 | 北京航空航天大学 | 一种四自由度外转子磁轴承 |
| FR3050339B1 (fr) | 2016-04-15 | 2020-08-28 | Enerbee | Generateur d'electricite comprenant un convertisseur magneto-electrique et son procede de fabrication |
| EP3595137B1 (de) * | 2018-07-12 | 2026-04-01 | Levitronix GmbH | Elektromagnetischer drehantrieb und rotationsvorrichtung |
| JP2021014834A (ja) * | 2019-07-12 | 2021-02-12 | エドワーズ株式会社 | 真空ポンプ、ロータ及び座金 |
| CN114810824B (zh) * | 2021-01-29 | 2024-01-26 | 迈格钠磁动力股份有限公司 | 一种三自由度永磁悬浮轴承及其调控方法 |
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| JPS6091011A (ja) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | Rigaku Keisoku Kk | 鉛直軸の磁気軸受装置 |
| DE3409047A1 (de) * | 1984-03-13 | 1985-09-19 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Magnetlager zur dreiachsigen lagerstabilisierung von koerpern |
| JPS62261696A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-13 | Mitsubishi Electric Corp | タ−ボ分子ポンプ装置 |
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1994
- 1994-01-19 FR FR9400537A patent/FR2715201B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-01-16 EP EP95400073A patent/EP0664410A1/fr not_active Ceased
- 1995-01-18 US US08/374,180 patent/US5686772A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-01-19 JP JP7006638A patent/JPH07217653A/ja active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0664410A1 (fr) | 1995-07-26 |
| FR2715201A1 (fr) | 1995-07-21 |
| FR2715201B1 (fr) | 1996-02-09 |
| US5686772A (en) | 1997-11-11 |
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