JPH08232955A - 磁気軸受 - Google Patents
磁気軸受Info
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- JPH08232955A JPH08232955A JP7063350A JP6335095A JPH08232955A JP H08232955 A JPH08232955 A JP H08232955A JP 7063350 A JP7063350 A JP 7063350A JP 6335095 A JP6335095 A JP 6335095A JP H08232955 A JPH08232955 A JP H08232955A
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- magnetic
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- control
- yoke
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Links
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Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構造で大型軸受に用いることのできる
磁気軸受を提供する。 【構成】 回転軸１の回りに固定子２が配され、固定子
２より回転軸１に磁気を作用させてラジアル方向の駆動
力を与え、回転軸１を軸芯に一定に保つようにした磁気
軸受であって、固定子２は、軸方向に沿って延び、円周
上に少なくとも３つ以上配された制御コア９と、このコ
ア９にそれぞれ巻き付けられた制御コイル７と、コア９
の端部にそれぞれ固着された一対の円板状の固定子ヨー
ク４，５と、ヨーク４，５の制御コイル７より内側を相
互につなぐ筒状の、軸方向に着磁したバイアス磁束用永
久磁石８とから構成された。
磁気軸受を提供する。 【構成】 回転軸１の回りに固定子２が配され、固定子
２より回転軸１に磁気を作用させてラジアル方向の駆動
力を与え、回転軸１を軸芯に一定に保つようにした磁気
軸受であって、固定子２は、軸方向に沿って延び、円周
上に少なくとも３つ以上配された制御コア９と、このコ
ア９にそれぞれ巻き付けられた制御コイル７と、コア９
の端部にそれぞれ固着された一対の円板状の固定子ヨー
ク４，５と、ヨーク４，５の制御コイル７より内側を相
互につなぐ筒状の、軸方向に着磁したバイアス磁束用永
久磁石８とから構成された。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁気軸受に係り、特に外
部に作動流体が漏れることを嫌うような用途、例えばポ
ンプやターボ遠心圧縮機などの回転流体機械などに用い
て好適な磁気軸受に関する。
部に作動流体が漏れることを嫌うような用途、例えばポ
ンプやターボ遠心圧縮機などの回転流体機械などに用い
て好適な磁気軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０乃至図１２は、従来の磁気軸受を
備えた回転駆動装置であり、回転駆動用のモータ部３０
の両側にそれぞれラジアル磁気軸受部３１，３２が設け
られている。このラジアル軸受部３１，３２はラジアル
方向に回転軸に向けて突出するコア（鉄芯）３３，３４
とこれに巻き付けられたコイル３５，３６からなる励磁
コイル３７，３８が周方向に複数配置されてなってお
り、回転軸３９のラジアル方向の位置を検知するセンサ
４０からの信号をもとに、これらのコイルに流す電流を
調整することによって回転軸のラジアル方向の位置を一
定に制御するようになっている。この軸受は、このよう
にラジアル磁極が周方向に配置された構造となっている
ため、作動流体がこの励磁コイルに浸入することを防ぐ
ために円筒状の薄い金属板でラジアル軸受磁極全体を囲
むいわゆるキャン構造を採用している。
備えた回転駆動装置であり、回転駆動用のモータ部３０
の両側にそれぞれラジアル磁気軸受部３１，３２が設け
られている。このラジアル軸受部３１，３２はラジアル
方向に回転軸に向けて突出するコア（鉄芯）３３，３４
とこれに巻き付けられたコイル３５，３６からなる励磁
コイル３７，３８が周方向に複数配置されてなってお
り、回転軸３９のラジアル方向の位置を検知するセンサ
４０からの信号をもとに、これらのコイルに流す電流を
調整することによって回転軸のラジアル方向の位置を一
定に制御するようになっている。この軸受は、このよう
にラジアル磁極が周方向に配置された構造となっている
ため、作動流体がこの励磁コイルに浸入することを防ぐ
ために円筒状の薄い金属板でラジアル軸受磁極全体を囲
むいわゆるキャン構造を採用している。
【０００３】また、この軸受装置の一端側には、軸方向
にかかる負荷に応答して軸方向の位置を一定に保つスラ
スト軸受４１が設けられている。そして、回転軸３９が
被駆動軸と結合される側では、ケーシング貫通側の内側
の部分において、軸受の内部を外部から保護するため、
あるいは軸受内部の潤滑用流体が外部に漏れるのを防ぐ
ため、メカニカルシール４２又は非接触の環状シールが
配置されている。
にかかる負荷に応答して軸方向の位置を一定に保つスラ
スト軸受４１が設けられている。そして、回転軸３９が
被駆動軸と結合される側では、ケーシング貫通側の内側
の部分において、軸受の内部を外部から保護するため、
あるいは軸受内部の潤滑用流体が外部に漏れるのを防ぐ
ため、メカニカルシール４２又は非接触の環状シールが
配置されている。
【０００４】このラジアル軸受は、図１３に示される制
御回路によって制御される。この制御回路は、回転軸の
変位を検出するセンサ４０からの信号を位相補償する補
償回路４２と、この位相補償回路４２の信号を整流する
検波回路４３、検波された信号を増幅して励磁コイル３
７，３８に電流を供給するパワーアンプ４４とからなっ
ている。
御回路によって制御される。この制御回路は、回転軸の
変位を検出するセンサ４０からの信号を位相補償する補
償回路４２と、この位相補償回路４２の信号を整流する
検波回路４３、検波された信号を増幅して励磁コイル３
７，３８に電流を供給するパワーアンプ４４とからなっ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の磁気
軸受においては、上記のようなキャン構造を大型軸受に
適用するのは困難であるという課題があり、大型軸受に
用いることのできる別の構造の磁気軸受の開発が待たれ
ていた。また、被駆動軸との結合端側でメカニカルな又
は非接触環状シールを採用するために構造が複雑になっ
ていた。
軸受においては、上記のようなキャン構造を大型軸受に
適用するのは困難であるという課題があり、大型軸受に
用いることのできる別の構造の磁気軸受の開発が待たれ
ていた。また、被駆動軸との結合端側でメカニカルな又
は非接触環状シールを採用するために構造が複雑になっ
ていた。
【０００６】この発明は上述した事情に鑑みて為された
もので、簡単な構造で大型軸受に用いることのできる磁
気軸受を提供することを目的とする。
もので、簡単な構造で大型軸受に用いることのできる磁
気軸受を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するために、回転軸の回りに固定子が配され、固定
子より回転軸に磁気を作用させて回転軸にラジアル方向
の駆動力を与え、回転軸の軸芯の位置を一定に保つよう
にした磁気軸受において、上記固定子を、軸方向に沿っ
て延び、円周上に少なくとも３つ以上配された位置制御
コアと、この位置制御コアにそれぞれ巻き付けられた制
御コイルと、上記コアの端部にそれぞれ固着された一対
の円板状のヨークと、上記ヨークの制御コアより内側を
つなぐ筒状のバイアス磁束用永久磁石とから構成したも
のである。
解決するために、回転軸の回りに固定子が配され、固定
子より回転軸に磁気を作用させて回転軸にラジアル方向
の駆動力を与え、回転軸の軸芯の位置を一定に保つよう
にした磁気軸受において、上記固定子を、軸方向に沿っ
て延び、円周上に少なくとも３つ以上配された位置制御
コアと、この位置制御コアにそれぞれ巻き付けられた制
御コイルと、上記コアの端部にそれぞれ固着された一対
の円板状のヨークと、上記ヨークの制御コアより内側を
つなぐ筒状のバイアス磁束用永久磁石とから構成したも
のである。
【０００８】また、この発明は、上記回転軸には、上記
固定子ヨークに対向するように、一対の回転子ヨークを
回転軸に挿入し、さらに該回転子ヨークを接続し磁気回
路を構成するように磁性材のスリーブを回転軸に挿入し
たことを特徴とする。
固定子ヨークに対向するように、一対の回転子ヨークを
回転軸に挿入し、さらに該回転子ヨークを接続し磁気回
路を構成するように磁性材のスリーブを回転軸に挿入し
たことを特徴とする。
【０００９】また、この発明は、上記固定子ヨークに半
径方向の溝を、上記制御コイルの間に設けたことを特徴
とする。
径方向の溝を、上記制御コイルの間に設けたことを特徴
とする。
【００１０】また、この発明は、上記固定子ヨークの間
に、回転軸に沿って筒状非磁性シールリングを配置し、
該シールリング、上記ヨーク及び軸受ケーシングによっ
て上記制御コア、上記制御コイル、上記バイアス用永久
磁石を収容する密閉空間を形成し、軸受隙間を流れる流
体がコイル部に浸入しないように構成したことを特徴と
する。
に、回転軸に沿って筒状非磁性シールリングを配置し、
該シールリング、上記ヨーク及び軸受ケーシングによっ
て上記制御コア、上記制御コイル、上記バイアス用永久
磁石を収容する密閉空間を形成し、軸受隙間を流れる流
体がコイル部に浸入しないように構成したことを特徴と
する。
【００１１】また、この発明は、上記固定子ヨークの間
に、回転軸に沿って筒状非磁性シールリングを配置し、
さらに、上記ヨークの外側面にシール円板を配置し、上
記ヨーク、該シールリング、該シール円板および軸受ケ
ーシングによって上記制御コア、上記制御コイル、上記
バイアス用永久磁石を収容する密閉空間を形成し、軸受
隙間を流れる流体がコイル部に浸入しないように構成し
たことを特徴とする。
に、回転軸に沿って筒状非磁性シールリングを配置し、
さらに、上記ヨークの外側面にシール円板を配置し、上
記ヨーク、該シールリング、該シール円板および軸受ケ
ーシングによって上記制御コア、上記制御コイル、上記
バイアス用永久磁石を収容する密閉空間を形成し、軸受
隙間を流れる流体がコイル部に浸入しないように構成し
たことを特徴とする。
【００１２】また、この発明は、上記固定子と上記回転
軸の互いに対向する面の少なくとも一方には、軸方向あ
るいは周方向に沿って表面位置が変化する凹凸が形成さ
れていることを特徴とする。
軸の互いに対向する面の少なくとも一方には、軸方向あ
るいは周方向に沿って表面位置が変化する凹凸が形成さ
れていることを特徴とする。
【００１３】また、この発明は、磁性粉供給装置を備
え、上記固定子と上記回転軸の間の隙間に磁性粉を供給
する手段を備えたことを特徴とする。
え、上記固定子と上記回転軸の間の隙間に磁性粉を供給
する手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】また、この発明は、上記磁性粉供給装置
は、磁性粉を流体として混合して上記固定子と上記回転
軸の間の隙間に移送することを特徴とする。
は、磁性粉を流体として混合して上記固定子と上記回転
軸の間の隙間に移送することを特徴とする。
【００１５】また、この発明は、上記固定子のシールリ
ングと回転軸のスリーブの間の隙間を固定子ヨークと回
転子ヨークの隙間より小さくしたことを特徴とする。
ングと回転軸のスリーブの間の隙間を固定子ヨークと回
転子ヨークの隙間より小さくしたことを特徴とする。
【００１６】また、この発明は、上記固定子のシールリ
ングの回転軸に対向した内面が多円弧状であることを特
徴とする。
ングの回転軸に対向した内面が多円弧状であることを特
徴とする。
【００１７】
【作用】本発明によれば、軸方向両端部に一対の円板状
の固定子ヨークが配置され、これは筒状のバイアス用永
久用磁石と円弧板状の制御コアによって結合されてい
る。バイアス用永久磁石と固定子ヨークによって制御コ
イルを収容する筒状の空間が形成されるので、この部分
にラジアル方向制御用の励磁コイルを巻回した制御コア
を配置し、これを適当な蓋状部材（又は軸受ケーシン
グ）で覆うことにより、制御コイル用の密閉空間が形成
される。すなわち、上述した磁気軸受の構成によれば、
構造上、制御コイル用の密閉空間が容易に形成される。
制御コイルを備えた制御コア又はバイアス用永久磁石に
よって形成された磁界は制御コア又はバイアス用永久磁
石に沿って固定子ヨークに導かれ、ヨークの内面と回転
軸の外面又は回転軸に挿入した回転子ヨークの外面の間
を通って回転軸外面又は回転子ヨーク外面の磁性部分に
流れる。バイアス用永久磁石による磁束は、固定子ヨー
クと回転子ヨークの隙間部分で円周方向に均一に形成さ
れるのに対して、制御コアによる磁束は、円周方向に任
意に形成される。従って、両磁束が合成された磁束は円
周方向に不均一なものとなり、半径方向の磁気力が回転
子に対して作用することとなる。
の固定子ヨークが配置され、これは筒状のバイアス用永
久用磁石と円弧板状の制御コアによって結合されてい
る。バイアス用永久磁石と固定子ヨークによって制御コ
イルを収容する筒状の空間が形成されるので、この部分
にラジアル方向制御用の励磁コイルを巻回した制御コア
を配置し、これを適当な蓋状部材（又は軸受ケーシン
グ）で覆うことにより、制御コイル用の密閉空間が形成
される。すなわち、上述した磁気軸受の構成によれば、
構造上、制御コイル用の密閉空間が容易に形成される。
制御コイルを備えた制御コア又はバイアス用永久磁石に
よって形成された磁界は制御コア又はバイアス用永久磁
石に沿って固定子ヨークに導かれ、ヨークの内面と回転
軸の外面又は回転軸に挿入した回転子ヨークの外面の間
を通って回転軸外面又は回転子ヨーク外面の磁性部分に
流れる。バイアス用永久磁石による磁束は、固定子ヨー
クと回転子ヨークの隙間部分で円周方向に均一に形成さ
れるのに対して、制御コアによる磁束は、円周方向に任
意に形成される。従って、両磁束が合成された磁束は円
周方向に不均一なものとなり、半径方向の磁気力が回転
子に対して作用することとなる。
【００１８】また、固定子ヨークに半径方向の溝を設け
ることにより、制御コア、制御コイルにより発生する制
御磁束が、ヨーク内を周方向に流れることを防止し、半
径方向に向かい有効に回転軸に流れる。このため、固定
子ヨークと回転子ヨークの隙間部分の磁束密度を高め、
制御性を高めることができる。
ることにより、制御コア、制御コイルにより発生する制
御磁束が、ヨーク内を周方向に流れることを防止し、半
径方向に向かい有効に回転軸に流れる。このため、固定
子ヨークと回転子ヨークの隙間部分の磁束密度を高め、
制御性を高めることができる。
【００１９】また、回転子ヨークを接続し、磁気回路を
構成するように磁性材のスリーブを回転軸に挿入したこ
とから、固定子ヨークと回転子ヨークの隙間部分にバイ
アス用永久磁石による磁束と制御コアによる磁束の密度
を高め、制御性を高めることができる。
構成するように磁性材のスリーブを回転軸に挿入したこ
とから、固定子ヨークと回転子ヨークの隙間部分にバイ
アス用永久磁石による磁束と制御コアによる磁束の密度
を高め、制御性を高めることができる。
【００２０】また、固定子と回転軸の対向表面に凹凸を
設けることにより、作動流体の流動が妨げられ、作動流
体が固定子と回転軸の間の空間に保持される。
設けることにより、作動流体の流動が妨げられ、作動流
体が固定子と回転軸の間の空間に保持される。
【００２１】また、この空間に磁性粉を供給することに
より、同様に作動流体の流動が妨げられて同様のシール
作用を行う。
より、同様に作動流体の流動が妨げられて同様のシール
作用を行う。
【００２２】さらに、回転軸スリーブと固定子シールリ
ングの隙間を他の隙間より狭くすることにより、軸受が
非常停止したときなどにおいて、この部分で回転軸の荷
重を支持するので、磁気軸受の損傷が防止される。
ングの隙間を他の隙間より狭くすることにより、軸受が
非常停止したときなどにおいて、この部分で回転軸の荷
重を支持するので、磁気軸受の損傷が防止される。
【００２３】更に、固定子シールリングに多円弧状の溝
を設けることにより、軸受隙間の作動流体を保持するこ
とができる。
を設けることにより、軸受隙間の作動流体を保持するこ
とができる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の一実施例の磁気軸受について
図面を参照しながら説明する。
図面を参照しながら説明する。
【００２５】図１及び図２は、この発明の一実施例の磁
気軸受を示すもので、図１は軸方向に沿った断面を示
し、図２はそのＡＡ線に沿った断面を示す。基本的に磁
性材料からなる回転軸１と、この回転軸１を取り囲む筒
状の固定子２から構成され、さらに回転軸の相対変位を
検出する非接触センサ３が設けられている。固定子２は
ケーシング１００に固定されている。
気軸受を示すもので、図１は軸方向に沿った断面を示
し、図２はそのＡＡ線に沿った断面を示す。基本的に磁
性材料からなる回転軸１と、この回転軸１を取り囲む筒
状の固定子２から構成され、さらに回転軸の相対変位を
検出する非接触センサ３が設けられている。固定子２は
ケーシング１００に固定されている。
【００２６】固定子２は、両端の円板状のヨーク４，５
と、これらのヨーク４，５間の制御用電磁石６とバイア
ス磁束用永久磁石８からなっており、この制御用電磁石
６は永久磁石８の外側に配置される。制御用電磁石６は
制御コイル７とコア９から構成される。制御コイル７は
円周上に等間隔に配置された円弧板状の４つの制御コア
９にそれぞれ巻き付けられている。永久磁石８は円筒状
であり軸方向に着磁されており、円周方向に沿って均一
な軸方向の磁束を発生する。これらの制御コア９及び永
久磁石８はいずれもその両端をヨーク４，５の内端に固
着されている。永久磁石８のさらに内側には、非磁性材
料からなる筒状のシールリング１１ａがやはり両端をヨ
ーク４，５の内面に固着されて取り付けられている。
と、これらのヨーク４，５間の制御用電磁石６とバイア
ス磁束用永久磁石８からなっており、この制御用電磁石
６は永久磁石８の外側に配置される。制御用電磁石６は
制御コイル７とコア９から構成される。制御コイル７は
円周上に等間隔に配置された円弧板状の４つの制御コア
９にそれぞれ巻き付けられている。永久磁石８は円筒状
であり軸方向に着磁されており、円周方向に沿って均一
な軸方向の磁束を発生する。これらの制御コア９及び永
久磁石８はいずれもその両端をヨーク４，５の内端に固
着されている。永久磁石８のさらに内側には、非磁性材
料からなる筒状のシールリング１１ａがやはり両端をヨ
ーク４，５の内面に固着されて取り付けられている。
【００２７】回転軸１の外面には筒状の回転子ヨーク１
２，１４とスリーブ１３が嵌合され固定されている。こ
の回転子ヨークは、固定子ヨークに対応する部分１２，
１４が磁性材料で形成され、上記シールリング１１ａに
対応するスリーブ１３も磁性材料で形成されている。
２，１４とスリーブ１３が嵌合され固定されている。こ
の回転子ヨークは、固定子ヨークに対応する部分１２，
１４が磁性材料で形成され、上記シールリング１１ａに
対応するスリーブ１３も磁性材料で形成されている。
【００２８】次に、この磁気軸受の制御回路の構成を、
図１と図２を参照して説明する。制御回路は、回転軸の
変位を検出するセンサ３からの信号を増幅するセンサア
ンプ１７と、このセンサアンプの信号を位相補償する補
償回路１８と、この位相補償回路の信号を増幅してラジ
アル磁極に電流を供給するパワーアンプ１９とからなっ
ている。この実施例では、センサ３は軸線に直交する面
内で互いに直交するように２組が設けられており、制御
回路もそれに応じて２系統設けられている。そして、軸
線を挟んで互いに対向する位置にある制御コイル７は位
相を反対にして直列に接続され、図２に示すようにそれ
ぞれのパワーアンプ１９からの出力端子はセンサ３に対
応する向きの制御コイル７に接続されている。
図１と図２を参照して説明する。制御回路は、回転軸の
変位を検出するセンサ３からの信号を増幅するセンサア
ンプ１７と、このセンサアンプの信号を位相補償する補
償回路１８と、この位相補償回路の信号を増幅してラジ
アル磁極に電流を供給するパワーアンプ１９とからなっ
ている。この実施例では、センサ３は軸線に直交する面
内で互いに直交するように２組が設けられており、制御
回路もそれに応じて２系統設けられている。そして、軸
線を挟んで互いに対向する位置にある制御コイル７は位
相を反対にして直列に接続され、図２に示すようにそれ
ぞれのパワーアンプ１９からの出力端子はセンサ３に対
応する向きの制御コイル７に接続されている。
【００２９】次に、上記のように構成された磁気軸受の
作用について説明する。先ず、バイアス磁束用永久磁石
８から図３に示すような回転軸１のヨーク１２，１４の
対向する箇所でラジアル方向に逆向きとなるような磁束
Φ1が発生する。一方、制御コイル７に電流を付与する
と、図４に示すように、回転軸１の例えば上下に対向す
る箇所において同じ向きとなる磁束Φ2が発生する。こ
れらは個々には回転軸に対して両側から吸引力を及ぼ
し、ラジアルな変位を与えない。
作用について説明する。先ず、バイアス磁束用永久磁石
８から図３に示すような回転軸１のヨーク１２，１４の
対向する箇所でラジアル方向に逆向きとなるような磁束
Φ1が発生する。一方、制御コイル７に電流を付与する
と、図４に示すように、回転軸１の例えば上下に対向す
る箇所において同じ向きとなる磁束Φ2が発生する。こ
れらは個々には回転軸に対して両側から吸引力を及ぼ
し、ラジアルな変位を与えない。
【００３０】しかし、両方のコイルを同時に励磁する
と、これらのバイアス磁束Φ1と制御磁束Φ2の両磁束が
作用し、これらは回転軸の上側では強めあい、回転軸の
下側では弱めあうので、結果的に上向きの吸引力が残る
ことになる。つまり、変位センサ３の検出信号に応じて
パワーアンプ１９から出力される電流により、制御コイ
ル７を励磁することにより、回転軸１をラジアル方向に
変位させることができる。図において下向きの吸引力を
作用させるには、制御電流を図４の制御磁束Φ2と逆方
向に発生するように逆の位相で流せば良い。
と、これらのバイアス磁束Φ1と制御磁束Φ2の両磁束が
作用し、これらは回転軸の上側では強めあい、回転軸の
下側では弱めあうので、結果的に上向きの吸引力が残る
ことになる。つまり、変位センサ３の検出信号に応じて
パワーアンプ１９から出力される電流により、制御コイ
ル７を励磁することにより、回転軸１をラジアル方向に
変位させることができる。図において下向きの吸引力を
作用させるには、制御電流を図４の制御磁束Φ2と逆方
向に発生するように逆の位相で流せば良い。
【００３１】このような構成の磁気軸受においては、制
御コア９の外側の軸受ケーシング１００と固定子シール
リング１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び２つのヨーク４，５によ
って筒状の密閉空間が形成され、ここにラジアル制御コ
イル７が配置されるので制御コイルに作動流体が浸入し
にくい。従って、キャン構造にする必要がなく、大型の
軸受を製造することも容易である。
御コア９の外側の軸受ケーシング１００と固定子シール
リング１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ及び２つのヨーク４，５によ
って筒状の密閉空間が形成され、ここにラジアル制御コ
イル７が配置されるので制御コイルに作動流体が浸入し
にくい。従って、キャン構造にする必要がなく、大型の
軸受を製造することも容易である。
【００３２】図５は、本発明の磁気軸受がシール効果を
持つことを説明する。これらの回転子側のヨーク・スリ
ーブ１２，１３，１４の外面には、円周方向に延びる凸
条１５が軸方向に所定間隔をおいて設けられ、従って、
軸方向断面において交互に凹凸が形成されている。一
方、ヨーク４，５及びシールリング１１ａの内周面に
は、スリーブ１２，１３，１４の表面に向かって延びる
凸条１６ａ，１６ｂがスリーブの凹凸と同じピッチで、
その先端とスリーブ１２，１３，１４の凹凸のそれぞれ
の表面との間にわずかの隙間を持つように形成されてい
る。この回転軸１と固定子２の間の筒状の空間には適当
な粘性を持った作動流体が供給される。
持つことを説明する。これらの回転子側のヨーク・スリ
ーブ１２，１３，１４の外面には、円周方向に延びる凸
条１５が軸方向に所定間隔をおいて設けられ、従って、
軸方向断面において交互に凹凸が形成されている。一
方、ヨーク４，５及びシールリング１１ａの内周面に
は、スリーブ１２，１３，１４の表面に向かって延びる
凸条１６ａ，１６ｂがスリーブの凹凸と同じピッチで、
その先端とスリーブ１２，１３，１４の凹凸のそれぞれ
の表面との間にわずかの隙間を持つように形成されてい
る。この回転軸１と固定子２の間の筒状の空間には適当
な粘性を持った作動流体が供給される。
【００３３】凸状１５及び１６ａ，１６ｂによって形成
される凹凸がこの空間での作動流体の流れに対して抵抗
作用を持ち、この空間に作動流体を保持する。これによ
って、この空間に常に流体が確保され、安定な回転を行
わせるとともに、駆動軸側などで軸受のケーシングを貫
通する箇所のシールを簡易なものとし、重量やコストを
低減することができる。
される凹凸がこの空間での作動流体の流れに対して抵抗
作用を持ち、この空間に作動流体を保持する。これによ
って、この空間に常に流体が確保され、安定な回転を行
わせるとともに、駆動軸側などで軸受のケーシングを貫
通する箇所のシールを簡易なものとし、重量やコストを
低減することができる。
【００３４】図６は、この発明の第２実施例の磁気軸受
を示すもので、図１におけるＢＢ線に沿った断面図であ
る。固定子２のヨーク４，５に両端面を貫通し外側表面
に開口する軸方向に沿ったスリット２１が形成された構
造となっている。このスリット２１によってヨーク４，
５の周方向の磁気抵抗が大きくなっているので、制御用
の磁束Φ2が回転軸１のスリーブを迂回してヨーク内で
閉じてしまい、制御力が低下することが防止される。
を示すもので、図１におけるＢＢ線に沿った断面図であ
る。固定子２のヨーク４，５に両端面を貫通し外側表面
に開口する軸方向に沿ったスリット２１が形成された構
造となっている。このスリット２１によってヨーク４，
５の周方向の磁気抵抗が大きくなっているので、制御用
の磁束Φ2が回転軸１のスリーブを迂回してヨーク内で
閉じてしまい、制御力が低下することが防止される。
【００３５】図７及び図８は、この発明の第３実施例を
示すもので、これは図１の実施例において、固定子２と
回転軸１との間のせまい隙間を流れる作動流体の流動抵
抗を高めるための工夫がなされているものである。すな
わち、固定子２の作動流体の上流（供給）側のヨーク５
の端部に磁性粉の挿入孔２２が形成され、これは供給管
２３を介して圧送ポンプ２４と、流体に混合させた磁性
粉２５を収容する磁性粉容器２６に接続されている。
示すもので、これは図１の実施例において、固定子２と
回転軸１との間のせまい隙間を流れる作動流体の流動抵
抗を高めるための工夫がなされているものである。すな
わち、固定子２の作動流体の上流（供給）側のヨーク５
の端部に磁性粉の挿入孔２２が形成され、これは供給管
２３を介して圧送ポンプ２４と、流体に混合させた磁性
粉２５を収容する磁性粉容器２６に接続されている。
【００３６】このような構造の磁気軸受においては、圧
送ポンプ２４を作動させると磁性粉が作動流体の上流側
から供給されて作動流体に混入する。これは、さらに固
定子２と回転軸１の間の磁束に従って、図８に示すよう
に分布して作動流体の流れを阻害し、作動流体をこの空
間に保持するように作用する。
送ポンプ２４を作動させると磁性粉が作動流体の上流側
から供給されて作動流体に混入する。これは、さらに固
定子２と回転軸１の間の磁束に従って、図８に示すよう
に分布して作動流体の流れを阻害し、作動流体をこの空
間に保持するように作用する。
【００３７】図９は、この発明の第４実施例を示すもの
で、固定子２の中央シールリング１１とこれに対応する
回転軸１のスリーブ１３を摺動性の良い、すなわち摩擦
係数の小さい材料で形成し、また、これらの表面に凸条
や溝を設けておらず、互いの表面は滑らかに仕上げられ
ている。そしてそれらの間の隙間を固定子ヨーク４，５
と両端の回転子ヨーク１２，１４のそれより少し小さく
設定している。これにより、磁気軸受そのものが、例え
ば異常振動などによりその機能を失ったような場合で
も、シールリング１１とスリーブ１３が接触して磁気軸
受の損傷を防ぐようになっている。
で、固定子２の中央シールリング１１とこれに対応する
回転軸１のスリーブ１３を摺動性の良い、すなわち摩擦
係数の小さい材料で形成し、また、これらの表面に凸条
や溝を設けておらず、互いの表面は滑らかに仕上げられ
ている。そしてそれらの間の隙間を固定子ヨーク４，５
と両端の回転子ヨーク１２，１４のそれより少し小さく
設定している。これにより、磁気軸受そのものが、例え
ば異常振動などによりその機能を失ったような場合で
も、シールリング１１とスリーブ１３が接触して磁気軸
受の損傷を防ぐようになっている。
【００３８】なお、この例においても、シールリング１
１とスリーブ１３の対向表面に螺旋状の溝を設けてシー
ル効果を増大するようにしてもよい。また、これらの表
面の双方又は一方に、適当な形状の、例えば多円弧形に
して軸受効果を増大させたり、多角形の凹所や凸部を設
けてシール効果を増大させるようにしてもよい。
１とスリーブ１３の対向表面に螺旋状の溝を設けてシー
ル効果を増大するようにしてもよい。また、これらの表
面の双方又は一方に、適当な形状の、例えば多円弧形に
して軸受効果を増大させたり、多角形の凹所や凸部を設
けてシール効果を増大させるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、バイアスコアとヨークによって筒状の空間が形成さ
れるので、複雑な構造を必要とせずに制御コイルを収容
するための密閉空間が容易に形成され、構造が簡単で大
型軸受の製造も容易である。固定子と回転軸の対向面に
複数の周方向溝を形成することにより、作動流体に流動
抵抗を増してこの空間の流動を維持し、安定な回転と簡
便なシール構造を得ることができる。
ば、バイアスコアとヨークによって筒状の空間が形成さ
れるので、複雑な構造を必要とせずに制御コイルを収容
するための密閉空間が容易に形成され、構造が簡単で大
型軸受の製造も容易である。固定子と回転軸の対向面に
複数の周方向溝を形成することにより、作動流体に流動
抵抗を増してこの空間の流動を維持し、安定な回転と簡
便なシール構造を得ることができる。
【図１】この発明の第１実施例の正面断面図である。
【図２】図１のＡＡ矢視図である。
【図３】上記実施例のバイアス用永久磁石による磁束分
布を示す模式図である。
布を示す模式図である。
【図４】上記実施例の制御コイルによる磁束分布を示す
模式図である。
模式図である。
【図５】上記実施例のシール効果を増す手段の構成を示
す模式図である。
す模式図である。
【図６】この発明の第２実施例を示すもので、図１のＢ
Ｂ矢視図である。
Ｂ矢視図である。
【図７】この発明の第３の実施例を示す正面断面図であ
る。
る。
【図８】図７の要部を拡大して示す図である。
【図９】この発明の第４の実施例を示す正面断面図であ
る。
る。
【図１０】従来の磁気軸受兼用モータを示す正面断面図
である。
である。
【図１１】図１０の側面断面図である。
【図１２】図１０におけるセンサの配置を示す模式図で
ある。
ある。
【図１３】図１０の従来の制御回路の構成を示す模式図
である。
である。
１ 回転軸 ２ 固定子 ３ センサ ４，５ 固定子ヨーク ６ 制御用電磁石 ７ 制御コイル ８ バイアス磁束用永久磁石 ９ 制御コア １０ バイアス磁束用永久磁石 １１ａ 内側シールリング １１ｃ，１１ｄ 側面シールリング １２，１４ 回転子ヨーク １３ スリーブ １５，１６ａ，１６ｂ 凸条 １７ センサアンプ １８ 補償回路 １９ パワーアンプ ２１ スリット ２２ 磁性粉挿入孔
Claims (10)
- 【請求項１】 回転軸の回りに固定子が配され、固定子
より回転軸に磁気を作用させてラジアル方向の駆動力を
与え、回転軸を軸芯に一定に保つようにした磁気軸受で
あって、上記固定子は、軸方向に沿って延び、円周上に
少なくとも３つ以上配された制御コアと、このコアにそ
れぞれ巻き付けられた制御コイルと、上記コアの端部に
それぞれ固着された一対の円板状の固定子ヨークと、上
記ヨークの制御コイルより内側を相互につなぐ筒状の、
軸方向に着磁したバイアス磁束用永久磁石とから構成さ
れたことを特徴とする磁気軸受。 - 【請求項２】 上記固定子ヨークに半径方向の溝を、上
記制御コイルの間に設けたことを特徴とする請求項１に
記載の磁気軸受。 - 【請求項３】 上記回転軸には、上記固定子ヨークに対
向するように、一対の回転子ヨークを回転軸に挿入し、
さらに該回転子ヨークを接続し磁気回路を構成するよう
に磁性材のスリーブを回転軸に挿入したことを特徴とす
る請求項１に記載の磁気軸受。 - 【請求項４】 上記固定子ヨークの間に、回転軸に沿っ
て筒状非磁性シールリングを配置し、該シールリング、
上記ヨーク及び軸受ケーシングによって上記制御コア、
上記制御コイル、上記バイアス用永久磁石を収容する密
閉空間を形成し、軸受隙間を流れる流体がコイル部に浸
入しないように構成したことを特徴とする請求項１に記
載の磁気軸受。 - 【請求項５】 上記固定子ヨークの間に、回転軸に沿っ
て筒状非磁性シールリングを配置し、さらに、上記ヨー
クの外側面にシール円板を配置し、上記ヨーク、該シー
ルリング、該シール円板および軸受ケーシングによって
上記制御コア、上記制御コイル、上記バイアス用永久磁
石を収容する密閉空間を形成し、軸受隙間を流れる流体
がコイル部に浸入しないように構成したことを特徴とす
る請求項１に記載の磁気軸受。 - 【請求項６】 上記固定子と上記回転軸の互いに対向す
る面の少なくとも一方には、軸方向あるいは周方向に沿
って表面位置が変化する凹凸が形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の磁気軸受。 - 【請求項７】 磁性粉供給装置を備え、上記固定子と上
記回転軸の間の隙間に磁性粉を供給する手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１に記載の磁気軸受。 - 【請求項８】 上記磁性粉供給装置は、磁性粉を流体と
して混合して上記固定子と上記回転軸の間の隙間に移送
することを特徴とする請求項７に記載の磁気軸受。 - 【請求項９】 上記固定子のシールリングと回転軸のス
リーブの間の隙間を固定子ヨークと回転子ヨークの隙間
より小さくしたことを特徴とする請求項３に記載の磁気
軸受。 - 【請求項１０】 上記固定子のシールリングの回転軸に
対向した内面が多円弧状であることを特徴とする請求項
９に記載の磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063350A JPH08232955A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7063350A JPH08232955A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232955A true JPH08232955A (ja) | 1996-09-10 |
Family
ID=13226720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7063350A Pending JPH08232955A (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08232955A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006274999A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Shimadzu Corp | ターボ分子ポンプ |
| CN1293319C (zh) * | 2005-01-27 | 2007-01-03 | 北京航空航天大学 | 一种低功耗永磁偏置外转子径向磁轴承 |
| CN1307373C (zh) * | 2004-12-30 | 2007-03-28 | 北京航空航天大学 | 一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承 |
| CN100451363C (zh) * | 2007-01-05 | 2009-01-14 | 北京航空航天大学 | 一种具有冗余结构的永磁偏置外转子径向混合磁轴承 |
| CN100451362C (zh) * | 2007-01-05 | 2009-01-14 | 北京航空航天大学 | 一种具有冗余结构的永磁偏置外转子径向磁轴承 |
| WO2013084362A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | 株式会社安川電機 | 磁気軸受 |
| JPWO2013084362A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2015-04-27 | 株式会社安川電機 | 磁気軸受 |
| CN107100932A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-29 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 轴向磁悬浮轴承、磁悬浮系统及压缩机 |
| CN114362434A (zh) * | 2021-12-25 | 2022-04-15 | 江苏沪磁智能科技有限公司 | 一种磁悬浮转子及其浸没式液冷结构 |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP7063350A patent/JPH08232955A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1307373C (zh) * | 2004-12-30 | 2007-03-28 | 北京航空航天大学 | 一种低功耗永磁偏置混合径向磁轴承 |
| CN1293319C (zh) * | 2005-01-27 | 2007-01-03 | 北京航空航天大学 | 一种低功耗永磁偏置外转子径向磁轴承 |
| JP2006274999A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Shimadzu Corp | ターボ分子ポンプ |
| CN100451363C (zh) * | 2007-01-05 | 2009-01-14 | 北京航空航天大学 | 一种具有冗余结构的永磁偏置外转子径向混合磁轴承 |
| CN100451362C (zh) * | 2007-01-05 | 2009-01-14 | 北京航空航天大学 | 一种具有冗余结构的永磁偏置外转子径向磁轴承 |
| WO2013084362A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | 株式会社安川電機 | 磁気軸受 |
| JPWO2013084362A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2015-04-27 | 株式会社安川電機 | 磁気軸受 |
| CN107100932A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-29 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 轴向磁悬浮轴承、磁悬浮系统及压缩机 |
| CN114362434A (zh) * | 2021-12-25 | 2022-04-15 | 江苏沪磁智能科技有限公司 | 一种磁悬浮转子及其浸没式液冷结构 |
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