JPH11101235A - 磁気軸受 - Google Patents

磁気軸受

Info

Publication number
JPH11101235A
JPH11101235A JP9309576A JP30957697A JPH11101235A JP H11101235 A JPH11101235 A JP H11101235A JP 9309576 A JP9309576 A JP 9309576A JP 30957697 A JP30957697 A JP 30957697A JP H11101235 A JPH11101235 A JP H11101235A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating shaft
magnetic
radial
housing
steel sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9309576A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH11101235A5 (ja
Inventor
Hiromasa Fukuyama
寛正 福山
Takeshi Takizawa
岳史 滝澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP9309576A priority Critical patent/JPH11101235A/ja
Priority to US09/124,760 priority patent/US6121704A/en
Publication of JPH11101235A publication Critical patent/JPH11101235A/ja
Publication of JPH11101235A5 publication Critical patent/JPH11101235A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
    • F16C32/0465—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with permanent magnets provided in the magnetic circuit of the electromagnets
    • 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
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • 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
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
    • 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
    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来技術によるラジアル磁気軸受を改善して、
軸受損失の極めて小さな磁気軸受を提供する。 【解決手段】コ字形状の電磁鋼板積層体１０は回転軸１
の円周方向周りに３個以上配置されてハウジング１００
に固定され、電磁鋼板積層体１０には励磁用コイル３
１，３２が巻き付けられると共に、一部断面に永久磁石
２０，２１が配置され、回転軸１にはＩ型電磁鋼板の円
周方向積層体のロータコア２が電磁鋼板積層体１０の磁
極面に対向して設置され、回転軸１の半径方向位置を検
出する位置センサー５の信号によって、励磁用コイル３
１，３２に制御電流を流して回転軸１の位置を制御する
ようになっているので、必要に応じて制御電流を励磁用
コイル３１，３２に流すのみで、回転軸１の制御が達成
でき、それによりエネルギー消費を極力低減することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気吸引力を利用
して回転体を回転自在に支持する磁気軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気吸引力を利用して回転体を回転自在
に支持する磁気軸受が知られている。かかる磁気軸受
は、非接触状態で回転体を支持できるため、軸受損失が
少なく、メインテナンスフリーであり、騒音が小さく、
潤滑油が不要であり、真空中で使用できる等多くのメリ
ットがある。
【０００３】従来技術による磁気軸受を図面を用いて説
明する。図１２は、特開平４−１７１３１６号に示され
ている磁気軸受の断面図である。図において、磁気軸受
は大きくシェル１０１と、回転軸１０２の２つの部材に
よって構成されている。シェル１０１の内周面にはモー
タステータ１０３が、また回転軸１０２の外周面にはモ
ータロータ１０４が互いに対向するように配されてお
り、回転軸１０２に回転力を与えている。
【０００４】また、シェル１０１の内周面の軸線方向に
は一組の電磁吸引ステータ１０５ａ、１０５ｂ、回転軸
１０２の外周面には電磁吸引ロータ１０６ａ、１０６ｂ
が互いに対向するように配されており、電磁吸引力を利
用してラジアル方向の軸受を構成している。
【０００５】また、回転軸１０２の外周部に円板状のス
ラスト板１０７、シェル１０１の内周面にこのスラスト
板１０７を挟むように電磁吸引ステータ１０８が配さ
れ、電磁吸引力を利用してスラスト方向の軸受を構成し
ている。
【０００６】更にシェル１０１の内側に、回転軸１０２
のラジアル方向及びスラスト方向の位置を検出する位置
検出用変位センサ１０９ａ、１０９ｂ、１１０を備えて
いる。また、回転軸１０２の先端は、工具１１１が取り
付けられるようになっている。
【０００７】回転軸１０２は一般に強磁性体で構成さ
れ、モータロータ１０４、スラスト板１０７での磁気効
率が落ちないよう配慮している。また、各ロータ１０
４、１０６ａ、１０６ｂには珪素鋼板が用いられ、珪素
鋼板が回転軸１０２にはめ込まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１２の磁
気軸受におけるラジアル磁気軸受部においては、以下に
述べる理由により大きな軸受損失を生じる。即ち、ラジ
アル磁気軸受の電磁極極性が回転方向において交番する
構成となるため、回転軸に設けた円環状板の積層体にお
いて大きなヒステリシス損と渦電流損が発生し、回転軸
の発熱を起こす虞がある。
【０００９】一方、これらの損失を回避するためのラジ
アル磁気軸受構成は、例えば米国特許第４，９８３，８
７０号に例示されている。図１３（ａ）は、かかる従来
技術によるラジアル磁気軸受部分の断面図であり、図１
３（ｂ）は、ロータ組立体の断面図である。
【００１０】図１３において、回転軸２４６は、Ｉ字状
回転積層体２６０の中に散在するＩ字状回転積層体２５
８として磁束搬送部材を含む。積層体２５８は、積層体
２６０より大きな径方向長さを有する。積層体２５８、
２６０は、回転軸２４６と関連する抑制リング２６２と
保持部材２５０により回転軸２４６の適所に配置されて
いる。部材２２０はハウジングであり、部材２１２はス
テータであり、部材２１４はロータ組立体であり、部材
２１８は電磁石である。
【００１１】保持部材２５０は、回転軸２４６に溶接さ
れており、積層体２６０の端部を包む環状肩部２６３を
含んでいる。回転体バンド２６４が、磁性コイル２４０
の巻き線に対向して配置され、回転積層体２５８、２６
０の付加的な保持を達成している。
【００１２】図１３の構成によれば、ラジアル磁気軸受
の電磁極極性が回転方向において交番することがない。
渦電流損は回転軸の円周方向周面において磁極が存在す
る部分と存在しない部分が繰り返すことによる磁場強度
の変化に起因して発生しようとするが、図７の構成によ
れば、渦電流の通り道である電磁鋼板積層体は円周方向
に互いに絶縁された積層体であるので渦電流がほとんど
発生せず、軸受損失は著しく小さくなる。
【００１３】しかし、この構成においてもなお大きな電
流損が存在する。それはこのラジアル磁気軸受がその制
御機能を有効に発生させるためにバイアス磁束を発生さ
せるためのバイアス電流を常時流していなければならな
いことによるものである。
【００１４】一方、このバイアス磁束を発生させるため
にバイアス電流を流すことの無駄を省く手段として永久
磁石を電磁石の一部に介在させてスラスト磁気軸受に適
用した従来技術が、実公平３−４３４６７号に示されて
いる。図１４は、かかる従来技術による磁気軸受の断面
図である。
【００１５】図１４において、回転体３０２は上下永久
磁石３０５ａ、３０５ｂによって発生する吸引力のた
め、上方若しくは下方に吸引される。この不均衡力を消
去するため、位置検出器３１０によって回転体の位置を
検出し、その位置に応じた制御電流をコイル３０７ａ、
３０７ｂに流す。それにより、スラスト方向において
は、回転体は一定位置に保持される。
【００１６】またヨーク３０４ａ、３０４ｂの形状を互
いに同心な環状歯形にすることにより、ラジアル方向に
回転体３０２が移動した場合、固定体３０１と同心の原
位置に復帰させようとする磁気の復元力が働く。このよ
うにして、スラスト方向及びラジアル方向の軸受支持が
可能となる。
【００１７】この従来技術によれば、永久磁石３０５
ａ、３０５ｂによってバイアス磁束を与えているので、
スラスト電磁極面に対向する回転軸側の軸受面の磁場極
性は一定であり、よって回転軸が軸方向に変位しないか
ぎり渦電流は発生しない。しかしながら、かかる構成
を、例えば図１３のラジアル磁気軸受にそのまま適用す
ることはできない。
【００１８】本発明は、従来技術によるラジアル磁気軸
受を改善して、軸受損失の極めて小さな磁気軸受を提供
することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成すべ
く、本発明の磁気軸受は、コ字形状のステータコアは回
転軸の円周方向周りに３個以上配置されてハウジングに
固定され、前記ステータコアの磁性鋼板積層体には励磁
用コイルが巻き付けられると共に、一部断面に永久磁石
が配置され、回転軸にはＩ型電磁鋼板の円周方向積層体
のロータコアがステータコアの磁極面に対向して設置さ
れ、前記回転軸の半径方向位置を検出する位置センサー
の信号によって、励磁用コイルに制御電流を流して回転
軸の位置を制御する。また、好ましい態様では、前記ス
テータコアを前記ハウジングに組み付ける際に当該ステ
ータスコアを当該ハウジング中で半径方向に案内して移
動させる装置をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
【作用】本発明の磁気軸受によれば、コ字形状のステー
タコアは回転軸の円周方向周りに３個以上配置されてハ
ウジングに固定され、前記ステータコアの磁性鋼板積層
体には励磁用コイルが巻き付けられると共に、一部断面
に永久磁石が配置され、回転軸にはＩ型電磁鋼板の円周
方向積層体のロータコアがステータコアの磁極面に対向
して設置され、前記回転軸の半径方向位置を検出する位
置センサーの信号によって、励磁用コイルに制御電流を
流して回転軸の位置を制御するようになっているので、
必要に応じて制御電流を励磁コイルに流すのみで、回転
軸の制御が達成でき、それによりエネルギー消費を極力
低減することができる。また、好ましい態様によれば、
前記ステータコアを前記ハウジングに組み付ける際に当
該ステータスコアを当該ハウジング中で半径方向に案内
して移動させる装置をさらに備えるので、予めステータ
コアを回転軸から十分離してハウジングに取り付け、後
にステータコアを回転軸近傍の所望の位置まで近接させ
てハウジングに固定することにより、磁気軸受の組立時
に回転軸がステータコアに吸着されて組立てが困難にな
るといった事態を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕以下、図面を参照して本発明の第１実
施形態につき説明する。図１は、本発明の磁気軸受にか
かる第１実施形態を、その軸心に沿って切断して示す縦
断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切
断して得られた断面図である。図３は、本実施形態にお
けるラジアル磁気軸受（図２対応部分）の斜視図であ
り、ステータ磁極に巻き付けられたコイルの断面を示し
ている。
【００２２】ハウジング１００内において回転軸１は、
後述するようにして回転自在に支持されている。回転軸
１には略中央から半径方向に延在するようフランジ部８
０が形成されている。回転軸１の軸方向両端近傍におけ
る外周には、ロータコア２が嵌合されている。ロータコ
ア２は、Ｉ型磁性鋼板の円周方向積層体である。
【００２３】ＣＦＲＰ等をワインディング成形した保持
部材３が、各ロータコア２の外周に配置され、ロータコ
ア２を締まり嵌めで締め付けている。各ロータコア２の
軸線方向両側には、固定リング４が配置され、ロータコ
ア２を半径方向に締め付け回転軸１に対して固定してい
る。
【００２４】ロータコア２の半径方向外方において、ラ
ジアル磁気軸受におけるコ字形のステータコアとしての
電磁鋼板積層体１０が、ハウジング１００に対して円周
方向に等間隔に４つ配置されている。３つ以上であれば
足りるこの電磁鋼板積層体１０は、本体１０ａと、本体
１０ａから半径方向内方に延在する２つのヨーク部１０
ｂ、１０ｃとからなる。
【００２５】ヨーク部１０ｂ、１０ｃと本体１０ａとの
間には、それぞれ平板状の永久磁石２０，２１が配置さ
れている。この永久磁石２０，２１の極性は、ラジアル
方向に互いに逆となっている。励磁コイル３１，３２
が、ヨーク部１０ｂ、１０ｃにそれぞれ巻き付けられて
いる。
【００２６】更に本実施形態は、回転軸１に設けられた
フランジ部８０の軸方向両面に対向して設置される回転
軸心と同心の断面コ字状の磁性材質の円環体４０と、断
面コ字状円環体４０の断面一部において同心で介在する
二つの円環状永久磁石５０、５１と、断面コ字状円環体
４０の溝部に巻き回される励磁コイル６０と、フランジ
部８０の軸方向位置を感知する軸方向変位センサー７０
と、軸方向変位センサー７０の信号に基づいて励磁コイ
ル６０に通電する制御装置（不図示）からなるスラスト
軸受を有している。
【００２７】より具体的にこの構成について説明する。
回転軸１のフランジ部８０の軸線方向両面に対向して、
スラスト軸受のステータコアとしての断面コ字状の円環
体４０が、支持部材４１，４２を介してハウジング１０
０に取付けられている。円環体４０は、円板状の本体４
０ａと、本体４０ａから軸線方向に延在する小環状ヨー
ク部４０ｂと大環状ヨーク部４０ｃとからなる。
【００２８】両環状ヨーク部４０ｂ、４０ｃと、本体４
０ａとの間には、永久磁石５０，５１が配置され、その
極性は軸方向に互いに逆となっている。励磁コイル６０
が、各円環体４０の凹溝内に配置されている。なお、フ
ランジ部８０の外周部の一方の側面に対向して、支持部
材４１に変位センサー７０が配置されている。
【００２９】回転軸１の軸方向両端に形成された小径部
１ａの半径方向外方には、通常はそれに当接しないタッ
チダウン軸受１００ａが配置されてハウジング１００に
固定されている。また、ハウジング１００の略中央には
ステータ９０ａが配置され、それに対向して回転軸１に
はロータ９０ｂが配置されており、ステータ９０ａとロ
ータ９０ｂとで駆動用モータを構成する。
【００３０】次に、本実施形態の動作につき説明する。
まず、回転軸のラジアル位置制御について説明する。回
転軸１が半径方向にステータコアの永久磁石群２０，２
１の吸引力がバランスした位置からずれたとき、そのず
れ量を変位センサー５が検出する。かかる場合、変位セ
ンサー５は、図示しない制御装置に回転軸１のずれ量等
を出力する。
【００３１】かかる制御装置は、回転軸１を目標位置に
戻すように励磁コイル３１、３２に制御電流を流す。な
お制御装置は、変位センサー５の検出するずれ量に基づ
き、回転軸１の現在の位置が永久磁石群２０，２１の吸
引力がバランスした位置と一致したときに、制御電流が
ゼロになるよう制御電流を変更する、いわゆるフィード
バック制御動作を行う。
【００３２】その結果、回転軸１は永久磁石群２０，２
１の吸引力がバランスした位置に戻り、その状態での制
御電流は、回転軸の微少変動を抑える微分動作のみの微
少電流となる。
【００３３】図４は、図１の磁性鋼板積層体１０の近傍
を示す断面図であり、磁性鋼板積層体１０と、永久磁石
２０，２１と、励磁コイル３１，３２とから成るステー
タコア、とロータコアとの間で形成される磁気回路を示
している。
【００３４】図４において、２個の永久磁石２０，２１
の起磁力による主磁気回路が実線で示され、励磁コイル
３１，３２を流れる制御電流による制御磁気回路が点線
で示されている。制御磁気回路の磁束はその向きによっ
て主磁気回路の磁束を増加させたり、減少させたりす
る。回転軸１が永久磁石群２０，２１の吸引力のバラン
スした位置より離れると、制御磁気回路の磁束の向きと
大きさは主磁気回路の磁束の向きと同じになって主磁気
回路に加算され、近づくと逆になって減算する。バラン
スした位置に回転軸１が到達すれば、上述したように制
御電流は微分動作電流のみで、ほとんど流れなくなるた
め、それによりエネルギー消費を低減できる。
【００３５】次に、回転軸のスラスト位置制御について
説明する。図１において、回転軸１が、軸線方向にステ
ータコアの永久磁石群５０，５１の吸引力がバランスし
た位置からずれたとき、そのずれ量を変位センサー７０
が検出する。かかる場合、変位センサー７０は、図示し
ない制御装置に回転軸１のずれ量等を出力する。
【００３６】かかる制御装置は、回転軸１を目標位置に
戻すように励磁コイル６０に制御電流を流す。なお制御
装置は、変位センサー７０の検出するずれ量に基づき、
回転軸１の現在の位置が永久磁石群５０，５１の吸引力
がバランスした位置と一致したときに、制御電流がゼロ
になるよう制御電流を変更する、いわゆるフィードバッ
ク制御動作を行う。
【００３７】その結果、回転軸１は永久磁石群５０，５
１の吸引力がバランスした位置に戻り、その状態での制
御電流は、回転軸の微少変動を抑える微分動作のみの微
少電流となる。
【００３８】図５は、図１の円環体４０ａ、４０ｂ、４
０ｃの近傍を示す断面図であり、円環体４０ａ、４０
ｂ、４０ｃと、永久磁石５０，５１と、励磁コイル６０
との間で形成される磁気回路を示している。
【００３９】図５において、２個の永久磁石５０，５１
の起磁力による主磁気回路が実線で示され、励磁コイル
６０を流れる制御電流による制御磁気回路が点線で示さ
れている。制御磁気回路の磁束はその向きによって主磁
気回路の磁束を増加させたり、減少させたりする。回転
軸１が永久磁石群５０，５１の吸引力のバランスした位
置より離れると、制御磁気回路の磁束の向きと大きさは
主磁気回路の磁束の向きと同じになって主磁気回路に加
算され、近づくと逆になって減算する。バランスした位
置に回転軸１が到達すれば、上述したように制御電流は
微分動作電流のみで、ほとんど流れなくなるため、それ
によりエネルギー消費を低減できる。
【００４０】なお、ラジアル軸受のステータコアの磁性
鋼板１０の一部断面に配置される永久磁石２０，２１
は、２個ではなくて１個でも良く、またスラスト軸受の
ステータコアの円環体４０の一部断面に配置される永久
磁石５０，５１は、２個ではなくて１個でも良い。
【００４１】〔第２実施形態〕図６は、本発明の磁気軸
受にかかる第２実施形態を、その軸心に沿って切断して
示す縦断面図である。図７は、外筒を除いた状態での磁
気軸受の平面図である。図１１は、図６のＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ線に沿って切断して得られた断面図である。図８及び
図９は、ラジアルステータ及びラジアルハウジングの構
造を説明する図である。
【００４２】なお、第２実施形態の磁気軸受は、第１実
施形態の磁気軸受を変形したものであり、対応する部分
には同一の符号を付している。
【００４３】図６及び図７に示すように、外筒１００ｂ
に覆われた磁気軸受の軸心には、回転軸１が回転自在に
支持されている。この回転軸１には、第１実施形態の場
合と同様に、フランジ部８０及びロータコア２が形成さ
れている。
【００４４】ロータコア２は、既に説明したように、Ｉ
型磁性鋼板の円環状積層体であり、ＣＦＲＰ等をワイン
ディング成形したリング状の保持部材３により締まり嵌
で締め付けられ、両端の固定リング４によって半径方向
に締め付けられ、回転軸１に固定されている。なお、保
持部材３は必ずしも必要としない。
【００４５】ラジアル軸受を構成するコ字形のステータ
コアとしての電磁鋼板積層体１０は、断面がＬ字状の第
１部分１０ｃと断面がＩ字状の第２部分１０ｄとを有
し、両部分１０ｃ、１０ｄの間には、永久磁石２０を介
在させている。両部分１０ｃ、１０ｄの周囲には、励磁
コイル３１、３２が巻き付けられている。なお、電磁鋼
板積層体１０は、これに設けた取り付け板１５を介して
ラジアルハウジング５１０に固定されている。
【００４６】回転軸１が半径方向にずれたとき、すなわ
ち４つのステータコアからなるステータ群を構成する各
永久磁石２０からの吸引力がバランスした位置から半径
方向にずれたとき、そのずれ量が半径方向変位センサー
５によって検出される。半径方向変位センサー５からの
検出出力は、第１実施形態でも説明したように、図示し
ない制御装置に入力される。この制御装置は、回転軸１
をバランス状態の目標位置に戻すように、フィードバッ
ク制御によって励磁コイル３１、３２に制御電流を流
す。
【００４７】回転軸１に設けたフランジ部８０の軸方向
両面に対向配置された断面コ字状の磁性材質の円環体４
０は、断面がＬ字状の第１部分４０ｃと断面がＩ字状の
第２部分４０ｄとを有し、両部分４０ｃ、４０ｄの間に
は、永久磁石５０を介在させている。両部分４０ｃ、４
０ｄによって形成される環状の溝部中には、励磁コイル
６０が巻き回されている。なお、各円環体４０は、一対
のスラストハウジング５４０にそれぞれ固定されてい
る。両スラストハウジング５４０の間隔は、間座６４０
によって適宜調整されており、これらの間をフランジ部
８０が摩擦なく回転できるようになっている。
【００４８】回転軸１が軸方向にずれたとき、すなわち
各ステータコアを構成する各永久磁石５０からの吸引力
がバランスした位置から軸方向にずれたとき、そのずれ
量が軸方向変位センサー７０によって検出される。軸方
向変位センサー７０からの検出出力は、第１実施形態で
も説明したように、図示しない制御装置に入力され、こ
の制御装置は、回転軸１をバランス状態の目標位置に戻
すように、フィードバック制御によって励磁コイル６０
に制御電流を流す。
【００４９】駆動用モータステータ９０ａは、駆動モー
タハウジング１９０の中に設置され、回転軸１に取り付
けられた駆動用モータロータ９０ｂと共働して回転軸１
を回転させる。タッチダウン軸受１００ａは、保護軸受
ハウジング１００ｃ及びラジアルハウジング５１０の中
に設置されて回転軸１の異常回転時に回転軸１がハウジ
ング側と接触して破損することを防ぐ。
【００５０】図８は、電磁鋼板積層体１０に取り付け板
１５を固定したラジアルステータの構造を説明する図で
ある。コ字状のステータコアである電磁鋼板積層体１０
は、取り付け板１５に溶接ないし接着によって一体的に
固定されている。取り付け板１５には、磁気軸受の組立
に際して用いられる取り付け用ねじ穴１５ａと、電磁鋼
板積層体１０の最終的な固定に用いられる組み付けねじ
用穴１５ｂとが設けてある。
【００５１】図９は、ラジアルハウジング５１０の構造
を説明する図である。図８に示すラジアルステータは、
この筒状のラジアルハウジング５１０に設けた取り付け
案内部５１０ａに半径方向に移動可能に取り付けられ
る。なお、取り付け案内部５１０ａの周囲には、取り付
け板１５をラジアルハウジング５１０に固定するための
組み付け用ねじ穴５１０ｂが形成されている。
【００５２】以下、図６及び図７に示す磁気軸受の組立
について説明する。予め、駆動モータハウジング１９０
中に駆動用モータステータ９０ａを固定する。また、一
対のスラストハウジング５４０中に一対の円環体４０を
それぞれ固定する。さらに、一対のラジアルハウジング
５１０のそれぞれに図１０に示すような取り付け用ねじ
１５ｄを利用して電磁鋼板積層体１０を４組組み付け
る。ラジアルハウジング５１０の円筒部の半径方向両側
に励磁コイル３１，３２と取付板１５とがそれぞれ位置
するこの状態で、取り付け用ねじ１５ｄを調整すること
により、電磁鋼板積層体１０はラジアルハウジング５１
０の半径方向に案内されて進退可能となる（図１０は電
磁鋼板積層体１０が中心から外側に退避した状態を示
す）。
【００５３】次に、回転軸のフランジ部８０の外周に間
座６４０を配設し、そしてフランジ部８０の軸方向両側
にスラストハウジング５４０をそれぞれ配設する。保護
軸受ハウジング１００ｃと、駆動モータハウジング１９
０と、一対のスラストハウジング５４０と、一対のラジ
アルハウジング５１０と、間座６４０とを一体化して筒
状のステータ組立体を形成するが、回転軸１はハウジン
グ１９０、５１０、５４０からなる筒状のステータ組立
体の内部に組み込まれる。
【００５４】図１０に示すように、回転軸１と電磁鋼板
積層体１０とは十分離れた状態となっているので、保護
軸受ハウジング１００ｃ、駆動モータハウジング１９
０、スラストハウジング５４０、ラジアルハウジング５
１０、間座６４０からなるステータ組立体に回転軸１を
組み込む作業において困難さは生じない。つまり、組立
て過程で回転軸１がラジアルステータの永久磁石２０の
吸引力によってラジアルステータの電磁鋼板積層体１０
に吸着されて組立てが困難になることがない。
【００５５】このようなステータ組立体への回転軸１の
組み付け作業後、取り付け用ねじ１５ｄを緩めて撤去
し、図１１に示すような組み付けねじ１５ｅによって取
り付け板１５をラジアルハウジング５１０に固定し、電
磁鋼板積層体１０を回転軸１近傍に配置・固定する。
【００５６】最後に、駆動モータハウジング１９０、ス
ラストハウジング５４０、ラジアルハウジング５１０を
有するステータ組立体の周囲に、外筒１００ｂを被せて
磁気軸受を完成する。
【００５７】なお、以上の第２実施形態では、電磁鋼板
積層体１０を保持する取り付け板１５のラジアルハウジ
ング５１０ヘの固定を組み付けねじ１５ｅによって行っ
ているが、このような組み付けねじ１５ｅによる固定の
代わりに接着による固定とすることもできる。
【００５８】
【発明の効果】本願発明にかかる磁気軸受によれば、コ
字形状のステータコアは回転軸の円周方向周りに３個以
上配置されてハウジングに固定され、前記ステータコア
の磁性鋼板積層体には励磁用コイルが巻き付けられると
共に、一部断面に永久磁石が配置され、回転軸にはＩ型
電磁鋼板の円周方向積層体のロータコアがステータコア
の磁極面に対向して設置され、前記回転軸の半径方向位
置を検出する位置センサーの信号によって、励磁用コイ
ルに制御電流を流して回転軸の位置を制御するようにな
っているので、必要に応じて制御電流を励磁コイルに流
すのみで、回転軸の制御が達成でき、それによりエネル
ギー消費を極力低減することができる。
【００５９】また、好ましい態様によれば、前記ステー
タコアを前記ハウジングに組み付ける際に当該ステータ
スコアを当該ハウジング中で半径方向に案内して移動さ
せる装置をさらに備えるので、予めステータコアを回転
軸から十分離してハウジングに取り付け、後にステータ
コアを回転軸近傍の所望の位置まで近接させてハウジン
グに固定することにより、磁気軸受の組立を簡易・確実
なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気軸受にかかる第１実施形態を、そ
の軸心に沿って切断して示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して得られた
断面図である。
【図３】本実施形態におけるラジアル磁気軸受（図２対
応部分）の斜視図である。
【図４】図１の磁性鋼板積層体１０の近傍を示す断面図
であり、磁気回路を示している。
【図５】図１の円環体４０の近傍を示す断面図であり、
磁気回路を示している。
【図６】第２実施形態の磁気軸受をその軸心に沿って切
断して示す縦断面図である。
【図７】外筒を除いた状態での図６の磁気軸受の平面図
である。
【図８】本実施形態におけるラジアル磁気軸受の要部の
斜視図である。
【図９】ラジアルハウジングの斜視図である。
【図１０】図１の磁気軸受の組立て中におけるＩＩＩ−
ＩＩＩ断面図である。
【図１１】図１の磁気軸受の組立完了後におけるＩＩＩ
−ＩＩＩ断面図である。
【図１２】従来技術による磁気軸受を示す断面図であ
る。
【図１３】従来技術による磁気軸受を示す断面図であ
る。
【図１４】従来技術による磁気軸受を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１‥‥回転軸 ２‥‥ロータコア ３‥‥保持部材 ４‥‥固定リング ５‥‥半径方向変位センサー １０‥‥電磁鋼板積層体 １５‥‥取り付け板 ２０，２１‥‥永久磁石 ３１，３２‥‥励磁コイル ４０‥‥円環体 ５０，５１‥‥永久磁石 ６０‥‥励磁コイル ７０‥‥軸線方向変位センサー ８０‥‥フランジ部 ９０‥‥駆動用モータ １００‥‥ハウジング １００ａ‥‥タッチダウン軸受 １００ｂ‥‥外筒 １００ｃ‥‥保護軸受ハウジング １９０‥‥駆動モータハウジング ５１０‥‥ラジアルハウジング ５４０‥‥スラストハウジング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コ字形状のステータコアは回転軸の円周
    方向周りに３個以上配置されてハウジングに固定され、
    前記ステータコアの磁性鋼板積層体には励磁用コイルが
    巻き付けられると共に、一部断面に永久磁石が配置さ
    れ、回転軸にはＩ型電磁鋼板の円周方向積層体のロータ
    コアがステータコアの磁極面に対向して設置され、前記
    回転軸の半径方向位置を検出する位置センサーの信号に
    よって、励磁用コイルに制御電流を流して回転軸の位置
    を制御する磁気軸受。
  2. 【請求項２】 前記ステータコアを前記ハウジングに組
    み付ける際に当該ステータスコアを当該ハウジング中で
    半径方向に案内して移動させる装置をさらに備えること
    を特徴とする請求項１記載の磁気軸受。
JP9309576A 1997-07-30 1997-10-24 磁気軸受 Pending JPH11101235A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9309576A JPH11101235A (ja) 1997-07-30 1997-10-24 磁気軸受
US09/124,760 US6121704A (en) 1997-07-30 1998-07-29 Magnetic bearing

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21829897 1997-07-30
JP9-218298 1997-07-30
JP9309576A JPH11101235A (ja) 1997-07-30 1997-10-24 磁気軸受

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11101235A true JPH11101235A (ja) 1999-04-13
JPH11101235A5 JPH11101235A5 (ja) 2005-06-30

Family

ID=26522491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9309576A Pending JPH11101235A (ja) 1997-07-30 1997-10-24 磁気軸受

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6121704A (ja)
JP (1) JPH11101235A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001098676A3 (en) * 2000-06-21 2002-05-16 Trinity Flywheel Power Magnetic bearing having features for low power consumption, reduced weight, and fault-tolerant operation
WO2011112019A3 (ko) * 2010-03-11 2012-01-05 한국기계연구원 자기베어링 구조 및 이를 구비한 터보기기
WO2021143759A1 (zh) * 2020-01-17 2021-07-22 淮阴工学院 新结构径向两自由度六极交流/直流混合磁轴承

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000145773A (ja) * 1998-11-13 2000-05-26 Nsk Ltd 磁気軸受装置
US6416215B1 (en) 1999-12-14 2002-07-09 University Of Kentucky Research Foundation Pumping or mixing system using a levitating magnetic element
JP3349679B2 (ja) * 1999-03-31 2002-11-25 ビーオーシーエドワーズテクノロジーズ株式会社 磁気軸受装置及びこれを備えた真空ポンプ
JP2001041238A (ja) * 1999-07-28 2001-02-13 Seiko Seiki Co Ltd 複合型電磁石及びラジアル磁気軸受
US6758593B1 (en) * 2000-10-09 2004-07-06 Levtech, Inc. Pumping or mixing system using a levitating magnetic element, related system components, and related methods
JP2001182746A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Ebara Corp 磁気軸受装置
US6566775B1 (en) * 2000-01-10 2003-05-20 Richard Benito Fradella Minimal-loss flywheel battery and related elements
US6707187B1 (en) * 2000-11-10 2004-03-16 Indigo Energy, Inc. Flywheel system with tilt switch
US6879126B2 (en) * 2001-06-29 2005-04-12 Medquest Products, Inc Method and system for positioning a movable body in a magnetic bearing system
US6703735B1 (en) * 2001-11-02 2004-03-09 Indigo Energy, Inc. Active magnetic thrust bearing
WO2005039019A1 (ja) * 2003-10-15 2005-04-28 Rigaku Corporation アクチュエータ
WO2006098500A1 (ja) * 2005-03-18 2006-09-21 Rigaku Corporation 磁気装置
EP1757826B1 (en) 2005-08-24 2009-01-21 Mecos Traxler AG Rotor shaft for a magnetic bearing device
ATE483114T1 (de) * 2005-08-24 2010-10-15 Mecos Traxler Ag Magnetlagereinrichtung mit verbesserter gehäusedurchführung bei vakuum
JP4786297B2 (ja) * 2005-10-28 2011-10-05 株式会社イワキ ハイブリッド型磁気軸受
JP2008196548A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Ihi Corp 磁気軸受装置
KR100980565B1 (ko) * 2007-10-18 2010-09-06 가부시키가이샤 이와키 자기부상모터 및 펌프
US7646178B1 (en) 2009-05-08 2010-01-12 Fradella Richard B Broad-speed-range generator
US8242649B2 (en) * 2009-05-08 2012-08-14 Fradella Richard B Low-cost minimal-loss flywheel battery
EP2607731B1 (de) * 2011-12-19 2014-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Magnetisches Radiallager mit sternförmig geblechtem Rotor
US9492599B2 (en) 2012-08-31 2016-11-15 Thoratec Corporation Hall sensor mounting in an implantable blood pump
EP2890419B1 (en) 2012-08-31 2019-07-31 Tc1 Llc Start-up algorithm for an implantable blood pump
CN103925293B (zh) * 2014-04-02 2016-05-25 江苏大学 一种薄片转子径向混合磁轴承
US20150330444A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 General Electric Company Symmetrical electromagnetic actuator
DE102014217684A1 (de) * 2014-09-04 2016-03-10 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum magnetischen Lagern einer Welle
DE102014217686A1 (de) * 2014-09-04 2016-03-10 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum magnetischen Lagern einer Welle
US10767691B2 (en) 2015-02-26 2020-09-08 Carrier Corporation Magnetic bearing
US10927892B2 (en) 2015-02-26 2021-02-23 Carrier Corporation Magnetic thrust bearing
DE102016203064A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Elektromagnetisches Lager mit einstellbarer Steifigkeit
CN105673688B (zh) * 2016-02-29 2018-06-01 江苏大学 一种自调整型五自由度磁轴承
CN105570300B (zh) * 2016-03-16 2018-01-02 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种轴向磁悬浮轴承
CN105650117B (zh) * 2016-03-31 2017-12-19 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种磁悬浮轴承组件和压缩机
US10895282B2 (en) * 2016-08-18 2021-01-19 Daikin Industries, Ltd. Magnetic bearing device and fluid mechanical system
CN110249145B (zh) * 2016-11-17 2021-10-29 通用电气(Ge)贝克休斯有限责任公司 用于轴慢滚动控制的推力主动磁轴承
US11028877B2 (en) 2017-04-01 2021-06-08 Carrier Corporation Magnetic radial bearing with flux boost
US11047421B2 (en) 2017-04-01 2021-06-29 Carrier Corporation Magnetic radial bearing with flux boost
WO2018182891A1 (en) 2017-04-01 2018-10-04 Carrier Corporation Magnetic radial bearing with flux boost
JP6915478B2 (ja) * 2017-09-27 2021-08-04 株式会社ジェイテクト 転がり軸受装置
CN108131389B (zh) * 2017-12-01 2019-07-12 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种平面磁极球面内转子纯电磁径向磁轴承
CN110645269B (zh) * 2019-08-20 2020-09-15 江苏理工学院 一种自悬浮轴向磁悬浮轴承
CN110939654B (zh) * 2019-10-25 2020-10-09 珠海格力电器股份有限公司 一种磁悬浮轴承控制方法、装置、存储介质及磁悬浮系统
CN111832127B (zh) * 2020-06-22 2024-02-09 北京控制工程研究所 一种洛仑兹力径向磁轴承设计方法
CN113323964B (zh) * 2021-06-25 2023-03-31 三一汽车起重机械有限公司 回转支承结构、回转台及作业机械
WO2023053599A1 (ja) * 2021-09-30 2023-04-06 日本電産株式会社 回転電機
US20240123561A1 (en) * 2022-10-14 2024-04-18 Intel Corporation Magnet-driven chemical-mechanical polishing
US12445027B1 (en) * 2024-10-18 2025-10-14 Thomas Keith Pullman Scalable low-speed, high torque DC electric motor system
CN119802086B (zh) * 2025-01-07 2025-10-17 北京航空航天大学 一种高可靠低功耗径轴向磁轴承及其设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04224313A (ja) * 1990-12-25 1992-08-13 Nippon Seiko Kk 磁気軸受装置
JPH0626520A (ja) * 1992-07-07 1994-02-01 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd ラジアル磁気軸受
US5365137A (en) * 1990-11-01 1994-11-15 Dynamic Systems International Inc. Electric motor

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3888553A (en) * 1973-02-27 1975-06-10 Teldix Gmbh Levitated rotary magnetic device
DE2451972C3 (de) * 1974-10-31 1979-09-13 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Aktives magnetisches Radiallager
SU630711A1 (ru) * 1976-12-06 1978-10-30 Предприятие П/Я Г-4444 Электрическа машина с комбинированным магнитным подвесом ротора
US4180296A (en) * 1978-01-06 1979-12-25 Societe Europeenne De Propulsion Axial electromagnetic bearing for a shaft rotating at high speed
JPS56150618A (en) * 1980-04-22 1981-11-21 Seiko Instr & Electronics Ltd Magnetic bearing
JPS58149899A (ja) * 1982-02-26 1983-09-06 三菱電機株式会社 人口衛星姿勢制御用磁気軸受ホイ−ル
US5046151A (en) * 1988-07-29 1991-09-03 Nippon Ferrofluidics Corporation Magnetic bearing device
US5216308A (en) * 1989-05-25 1993-06-01 Avcon-Advanced Controls Technology, Inc. Magnetic bearing structure providing radial, axial and moment load bearing support for a rotatable shaft
JPH0343467A (ja) * 1989-07-11 1991-02-25 Nippon Paint Co Ltd ジンクリッチペイント組成物
US4983870A (en) * 1989-07-26 1991-01-08 Contraves Goerz Corporation Radial magnetic bearing
US5003211A (en) * 1989-09-11 1991-03-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Permanent magnet flux-biased magnetic actuator with flux feedback
JPH04171316A (ja) * 1990-10-31 1992-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気軸受装置
JPH05196038A (ja) * 1992-01-20 1993-08-06 Ebara Corp 磁気軸受装置
US5514924A (en) * 1992-04-30 1996-05-07 AVCON--Advanced Control Technology, Inc. Magnetic bearing providing radial and axial load support for a shaft
US5250865A (en) * 1992-04-30 1993-10-05 Avcon - Advanced Controls Technology, Inc. Electromagnetic thrust bearing for coupling a rotatable member to a stationary member
US5315197A (en) * 1992-04-30 1994-05-24 Avcon - Advance Controls Technology, Inc. Electromagnetic thrust bearing using passive and active magnets, for coupling a rotatable member to a stationary member
US5302874A (en) * 1992-09-25 1994-04-12 Magnetic Bearing Technologies, Inc. Magnetic bearing and method utilizing movable closed conductive loops
JPH06134667A (ja) * 1992-10-26 1994-05-17 Seiko Seiki Co Ltd 砥石軸装置
US5731645A (en) * 1996-02-05 1998-03-24 Magnetic Bearing Technologies, Inc. Integrated motor/generator/flywheel utilizing a solid steel rotor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5365137A (en) * 1990-11-01 1994-11-15 Dynamic Systems International Inc. Electric motor
JPH04224313A (ja) * 1990-12-25 1992-08-13 Nippon Seiko Kk 磁気軸受装置
JPH0626520A (ja) * 1992-07-07 1994-02-01 Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd ラジアル磁気軸受

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001098676A3 (en) * 2000-06-21 2002-05-16 Trinity Flywheel Power Magnetic bearing having features for low power consumption, reduced weight, and fault-tolerant operation
WO2011112019A3 (ko) * 2010-03-11 2012-01-05 한국기계연구원 자기베어링 구조 및 이를 구비한 터보기기
US9041266B2 (en) 2010-03-11 2015-05-26 Korea Institute Of Machinery & Materials Magnetic bearing structure and turbo machine having the same
WO2021143759A1 (zh) * 2020-01-17 2021-07-22 淮阴工学院 新结构径向两自由度六极交流/直流混合磁轴承

Also Published As

Publication number Publication date
US6121704A (en) 2000-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11101235A (ja) 磁気軸受
EP0130541B1 (en) Flywheel apparatus
EP0225616B1 (en) Electric motor
JP2826156B2 (ja) スピンドルモータ
JP4938468B2 (ja) ロータを磁気的に浮上させるための装置
US20060028081A1 (en) Axial gap electric motor
EP1857695B1 (en) Ball bearing
JP3850195B2 (ja) 磁気浮上モータ
JP2886891B2 (ja) 軸線方向磁気軸受組立体
EP2006558A2 (en) Magnetic bearing device and machine tool with such a device
JP5192271B2 (ja) 磁気軸受装置
JP2001182746A (ja) 磁気軸受装置
JPH11101233A (ja) 磁気軸受装置
JP2002257136A (ja) 磁気軸受
JP2000283158A (ja) ラジアル磁気軸受
US7679246B2 (en) Actuator
JPH08232955A (ja) 磁気軸受
US20040256935A1 (en) Magnetic bearing with permanent magnet poles
JP2002242931A (ja) 磁気軸受装置
JP2000205260A (ja) 磁気軸受装置
JP2002161918A (ja) 磁気軸受装置
JP3042545B2 (ja) 磁気軸受装置
JPS6399742A (ja) 磁気軸受一体型モ−タ
JPS6256618A (ja) 磁気軸受装置
JPS61185039A (ja) 磁気軸受を有する回転電機

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041025

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041025

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060905

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060907

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070116