CN202326729U - 永久磁铁磁轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供结构简单且可同时具有径向磁轴承和轴向磁轴承的功能的永久磁铁磁轴承；永久磁铁磁轴承(1)具有内磁铁(10)和外磁铁(20)；在内磁铁(10)的外周形成有向径向方向突出的突出部(12)，内磁铁(10)的中心侧的磁极和外周侧的磁极彼此不同；另外，外磁铁(20)具有与突出部(12)对置的内周面，其由与突出部(12)的顶部对应的平面分割成两部分，其中心侧和外周侧被磁化成彼此不同的磁极；内磁铁(10)的突出部(12)和与其对应的外磁铁(20)的内周面具有同极的磁极并以规定间隔对置配置；在内磁铁(10)的大致三角形的突出部(12)和外磁铁(20)的内周面之间产生的磁性斥力的作用下，内磁铁(10)以非接触的状态保持于外磁铁(20)的内周面。

Description

永久磁铁磁轴承

技术领域

本实用新型涉及利用通过将永久磁铁的同极彼此相互对置配置而产生的磁性斥力的磁轴承，并且涉及将旋转体和支承体以非接触状态支承的永久磁铁磁轴承。

背景技术

作为将旋转体以非接触状态支承的轴承，使用磁轴承。作为磁轴承的结构，例如，日本特开平11-325075号公报(专利文献1)所示的结构为通常的结构。在图5中图示出通常的磁轴承，旋转轴100在径向方向上由径向磁轴承110支承为旋转自如，在轴向方向上由轴向磁轴承111支承为旋转自如。即，旋转轴100在径向方向及轴向方向上分别由彼此不同的磁轴承支承。

径向磁轴承110通常如图5所示，其由固定于旋转轴100的外周面的环状的磁体(永久磁铁)101和固定于圆筒状的支承体102的内周面的环状的磁体(永久磁铁103构成。磁体103的内径比磁体101的外径大，磁体101的外周面与磁体103的内周面隔着固定的间隙而对置。另外，磁体101和磁体103从径向方向被磁化，且以同极彼此对置的状态配置，从而相互排斥。在图5所示的例子中，N极彼此对置。因此，通过磁体101与磁体103的斥力，旋转轴100被保持在其旋转中心位置，并能够以与支承体102等固定侧的构件非接触的状态进行旋转。

另一方面，轴向磁轴承111由固定在旋转轴100的下端的平板状的磁体104和固定在固定构件(图示省略)上的平板状的磁体105构成。磁体104和磁体105隔着固定的间隙而对置。磁体104具有从轴向方向呈同心圆状地被磁化的多极磁化部104a。磁体105在与磁体104的多极磁化部104a对置的位置具有被磁化成与多极磁化部104a同极的多极磁化部105a。多极磁化部105a与多极磁化部104a同样，从轴向方向呈同心圆状地被磁化，磁体104和磁体105在轴向方向上彼此排斥。通过磁体104与磁体105的斥力，旋转轴100相对于固定构件在轴向方向上被隔开规定的间隔地保持，从而以与固定构件非接触的状态进行旋转。

【专利文献1】日本特开平11-325075号公报

在以往的磁轴承中，如专利文献1中记载的那样，旋转轴100由径向磁轴承110和轴向磁轴承111支承。在以往的磁轴承中，由于径向磁轴承110和轴向磁轴承111分别被构成，因此需要用于配置径向磁轴承110的空间和用于配置轴向磁轴承111的空间。

并且，在径向磁轴承110的磁中心与轴向磁轴承111的磁中心不一致的情况下，旋转轴100偏芯旋转，因此必须如专利文献1中记载的那样采用伺服式的磁轴承。该伺服式的磁轴承在旋转轴的周围隔开固定的间隙而配置电磁铁，另一方面，在旋转轴的外周配置多个位置传感器，当通过该位置传感器检测出旋转轴从旋转轴中心位置偏离时，向伺服驱动器传递信号，控制向电磁铁的通电，从而来修正旋转轴从旋转轴中心位置的偏离。因此，在径向磁轴承110的磁中心与轴向磁轴承111的磁中心不一致的情况下，伺服驱动器需要始终向电磁铁强制地通电，从而电力消耗量增大。并且，伺服式的磁轴承的成本显著提高。

实用新型内容

因此，本实用新型的课题在于提供一种结构简单且能够同时具有径向磁轴承和轴向磁轴承的功能的永久磁铁磁轴承。

为了解决上述的课题，本实用新型的永久磁铁磁轴承的主旨在于，具有内磁铁和外磁铁，在内磁铁的外周形成有向垂直于轴线的径向方向突出的突出部，并且内磁铁的中心侧的磁极和内磁铁的外周侧的磁极彼此不同，外磁铁具有与突出部对置的内周面，外磁铁由与突出部的顶部对应的平面沿轴线的方向分割成两部分，并且其中心侧和外周侧以成为彼此不同的磁极的方式被磁化，与外磁铁的内周面对置的突出部的对置面的磁极和外磁铁的内周面的磁极相同，突出部的对置面与外磁铁的内周面以规定间隔对置配置。在本实用新型中，突出部的截面的形状例如形成为大致三角形状。

根据本实用新型的永久磁铁磁轴承，由于外磁铁的内周面和与外磁铁的内周面对置的内磁铁的突出部的对置面被磁化成同极，因此内磁铁的突出部的对置面与外磁铁的内周面磁性排斥，从而将内磁铁以非接触状态保持于外磁铁的内周侧。此时，内磁铁相对于径向方向和轴向方向中的任一方向都被保持，因此本实用新型的永久磁铁磁轴承同时具有径向磁轴承和轴向磁轴承的功能。由此，在本实用新型中，能够将永久磁铁磁轴承构成为小型轻量，并且能够廉价地提供。进而，由于将外磁铁由与内磁铁的突出部的顶部对应的平面分割成两部分，因此通过将分割成两部分的各外磁铁重合，从而在外磁铁的内周面形成与内磁铁的突出部对应的凹部。因此，在外磁铁的内周面内能够容易对置配置内磁铁的突出部。

在本实用新型中，优选内磁铁和外磁铁为永久磁铁。当这样构成时，通过永久磁铁自身具有的高机械强度和良好的加工性，不使用保持构件等就能够形成内磁铁和外磁铁。因此，能够使永久磁铁磁轴承的结构简单且降低成本。

在本实用新型中，内磁铁及外磁铁形成为环状，内磁铁及外磁铁中的任一方，可以在其圆周方向上其径向的磁极的宽度不同。若这样构成，则在将旋转轴等旋转体以水平状态使用时(即，旋转体的自重作用于内磁铁时)，或者在对旋转体施加侧压的状态下使用时，能够将因作用于内磁铁的径向方向的力而使内磁铁与外磁铁接触的情况防患于未然。

在本实用新型中，优选沿轴线的方向分割成两部分的外磁铁被与固定体一体形成的突片在轴线的方向上夹持，从而被固定体固定，且固定体为软磁性体金属，并且配置成覆盖外磁铁的外周侧。若这样构成，则分割成两部分的外磁铁吸附于固定体。因此，在分割成两部分的外磁铁上除了作用有与固定体一体形成的突片的夹持力以外，还作用有向固定体的吸附力。具体而言，向固定体的覆盖外磁铁的外周侧的部分及固定体的突片的吸附力作用于分割成两部分的外磁铁。其结果是，能够有效地提高分割成两部分的外磁铁的固定强度。另外，若这样构成，则能够通过用于固定分割成两部分的外磁铁的固定体在外磁铁的外周侧形成磁路。因此，即使不另行设置用于在外磁铁的外周侧形成磁路的构件，也能够提高内磁铁与外磁铁之间的斥力。即，能够在使永久磁铁磁轴承的结构简化的同时提高内磁铁与外磁铁之间的斥力。在该情况下，尤其是由于被分割成两部分的外磁铁在轴线方向被突片夹持，因此利用突片也能够在外磁铁的轴线方向的两侧形成磁路，从而能够有效地提高内磁铁与外磁铁之间的斥力。

【实用新型的效果】

如以上所示，本实用新型的永久磁铁磁轴承结构简单，且能够同时具有径向磁轴承和轴向磁轴承的功能。

附图说明

图1是本实用新型的实施方式涉及的永久磁铁磁轴承的分解立体图。

图2是图1所示的永久磁铁磁轴承的组装状态的剖视图。

图3是本实用新型的另一实施方式涉及的永久磁铁磁轴承的分解立体图。

图4是图3所示的永久磁铁磁轴承的组装状态的剖视图。

图5是以往的通常的磁轴承的剖视图。

【符号说明】

1永久磁铁磁轴承

10内磁铁

12突出部

20外磁铁

21一方的外磁铁

22另一方的外磁铁

30旋转轴(旋转体)

40固定体

具体实施方式

以下，参照图面说明本实用新型的实施方式。图1是本实用新型的实施方式涉及的永久磁铁磁轴承1的分解立体图。永久磁铁磁轴承1由内磁铁10和外磁铁20构成。内磁铁10仅由永久磁铁形成为环状。在内磁铁10的内侧形成有用于供后述的旋转轴30等旋转体穿过的轴孔11。另外，在内磁铁10的外周形成有向与轴线O垂直的径向方向突出的突出部12。突出部12形成为呈大致三角形地突出。即，突出部12的截面形状形成为大致三角形状。突出部12的顶部的角度优选在30°～60°的范围内设定，但是根据旋转体的形态既可以设定为比30°小，也可以设定为比60°大。优选内磁铁10为钕磁铁，其整体由钕磁铁单体构成。需要说明的是，内磁铁10除了钕磁铁以外，根据用途还可以为钐钴磁铁、铁素体磁铁等永久磁铁。

外磁铁20由通过与内磁铁10的突出部12的顶部对应的平面沿轴线O的方向分割成两部分的一方的外磁铁21和另一方的外磁铁22构成。外磁铁21和外磁铁22以从上下夹着内磁铁10的外周面(突出部12)的方式配置。外磁铁21仅由永久磁铁形成为环状。在外磁铁21的内周面形成有以与内磁铁10的突出部12中的一方的斜面12a的角度相同的角度倾斜的斜面21a。外磁铁22与外磁铁21同样地形成为环状，在其内周面形成有以与内磁铁10的突出部12中的另一方的斜面12b的角度相同的角度倾斜的斜面22a。外磁铁20也优选为钕磁铁，且其整体由钕磁铁单体构成。需要说明的是，外磁铁20除了钕磁铁以外，根据用途还可以为钐钴磁铁、铁素体磁铁等永久磁铁。

内磁铁10的磁极以轴孔11侧为S极、突出部12侧为N极的方式沿径向方向被磁化。另外，在外磁铁20中，外磁铁21及外磁铁22的磁极都沿径向方向被磁化，内周面侧被磁化成N极，外周面侧被磁化成S极。即，外磁铁20的内周面侧被磁化成与内磁铁10的突出部12侧同极。

这样构成的内磁铁10及外磁铁20以如下方式组装(参照图2)。首先，将内磁铁10重叠在外磁铁21上，使外磁铁21的内周面的斜面21a与内磁铁10的突出部12的一方的斜面12a对置。从该状态将外磁铁22重叠在外磁铁21上。此时，外磁铁20由与内磁铁10的突出部12的顶部对应的平面分割成两部分，因此外磁铁21和外磁铁22的重合面与内磁铁10的突出部12的顶部一致。

将外磁铁21和外磁铁22重叠时，如图2所示，内磁铁10的突出部12侧和外磁铁20的内周面侧被磁化成同极的N极，因此内磁铁10和外磁铁20相互排斥，内磁铁10的突出部12与外磁铁20的内周面隔着规定的间隙对置。即，内磁铁10以非接触状态相对于外磁铁20配置。

然而，如上所述，当在外磁铁21与外磁铁22之间使内磁铁10磁性浮起的状态下将外磁铁21和外磁铁22重合时，外磁铁21的内周面侧及外周侧与外磁铁22的内周面侧及外周侧被磁化成同极，因此外磁铁21与外磁铁22磁性排斥而要相互离开。在本方式中，如图2的双点划线所示，外磁铁21和外磁铁22例如被固定体40固定。固定体40的截面形成为棱槽形状。外磁铁21和外磁铁22在相互重叠的状态下被一体形成于固定体40上下的突片41夹持而固定。

优选固定体40由钢板等软磁性体金属的原料形成为环状。当固定体40由软磁性体金属形成时，在外磁铁21和外磁铁22的外周侧形成磁路，因此能够使内磁铁10与外磁铁20的斥力进一步增强。需要说明的是，既可以将固定体40安装成覆盖外磁铁21和外磁铁22的外周侧整周，也可以将分割成多个的固定体40以沿圆周方向分离的方式安装在外磁铁21和外磁铁22的外周侧。另外，也可以将固定体40形成为环状，在将一方的突片41打开的状态下，插入重合的外磁铁21和外磁铁22，之后通过紧固将一方的突片41固定。

外磁铁21和外磁铁22除了通过固定体40固定以外，还可以通过小螺钉固定。在该情况下，例如，在外磁铁21和外磁铁22上形成贯通孔，将小螺钉穿过该贯通孔并使其与设置在固定构件上的螺纹孔螺合，从而将外磁铁21和外磁铁22固定。另外，外磁铁21和外磁铁22也可以通过粘接或焊接来固定。

如图2所示，将作为旋转体的旋转轴30穿过并固定于内磁铁10的轴孔11。固定有旋转轴30的内磁铁10通过与外磁铁20之间产生的磁性斥力，与外磁铁20保持规定的间隔并以非接触状态旋转。当旋转轴30从轴线O向径向方向移动时，内磁铁10接近外磁铁20。内磁铁10与外磁铁20之间的斥力随着两者接近而增大，因此旋转轴30向轴线O的方向返回。另一方面，当旋转轴30向图示下方的轴向方向移动时，内磁铁10的突出部12例如接近外磁铁22的斜面22a。内磁铁10与外磁铁20之间的斥力随着两者接近而增大，因此旋转轴30向图示上方的一方的外磁铁21侧返回。这样，旋转轴30能够在基于内磁铁10和外磁铁20而得到的径向轴承功能及轴向轴承功能的作用下以非接触状态平滑地旋转。

在对旋转轴30施加侧压的状态下使用时，或者如图4所示那样在旋转轴30成为水平姿态的状态下使用时(即，旋转轴30的自重作用于内磁铁10时)，存在内磁铁10向图4的箭头的方向偏离的情况。当作用于内磁铁10的侧压比内磁铁10与外磁铁20的磁性斥力大时，产生两者接触的事故。这样，在施加于旋转轴30的侧压的方向固定的情况下，通过使内磁铁10或外磁铁20中任一方的磁铁的直径方向上的磁极宽度不同而与另一方的磁极对置，从而能够将接触事故防患于未然。

例如，在图3及图4所示的例子中，使外磁铁20的直径方向的磁极宽度不同，使图示下方的磁极幅W1比图示上方的磁极幅W2大。这样，当使图示下方的磁极幅W1变大时，在图示下方，内磁铁10与外磁铁20之间的磁性斥力变得比侧压大。因此，内磁铁10和外磁铁20能够保持以规定的间隔配置的非接触状态。需要说明的是，也可以使内磁铁10的直径方向的磁极宽度不同。在该情况下，也能够得到与使外磁铁20的磁极宽度不同时同样的效果。

以上，基于实施例对本实用新型进行了具体的说明，但本实用新型不局限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。例如，在上述的实施例中，在内磁铁10的外周形成的突出部12的顶部为锐角，但突出部12的顶部也可以形成为圆弧状。另外，突出部12呈大致三角形地突出，但在内磁铁10的外周也可以形成呈梯形形状地突出的突出部。在上述的情况下，外磁铁的内周面以与突出部的形状对应的方式形成。另外，也可以使内磁铁和外磁铁的厚度不同来对斥力施加变化。并且，也可以对由钕磁铁形成的内磁铁和外磁铁实施防锈用的镀敷，或实施涂敷防锈塗料等的防锈处理。在该情况下，例如，能够提高内磁铁及外磁铁的耐湿性。

Claims (6)

1.一种永久磁铁磁轴承，其特征在于，

具有内磁铁和外磁铁，

在所述内磁铁的外周形成有向垂直于轴线的径向方向突出的突出部，并且所述内磁铁的中心侧的磁极和所述内磁铁的外周侧的磁极彼此不同，

所述外磁铁具有与所述突出部对置的内周面，该外磁铁由与所述突出部的顶部对应的平面沿所述轴线的方向分割成两部分，并且其中心侧和外周侧以成为彼此不同的磁极的方式被磁化，

与所述外磁铁的所述内周面对置的所述突出部的对置面的磁极和所述外磁铁的所述内周面的磁极相同，所述突出部的所述对置面与所述外磁铁的所述内周面以规定间隔对置配置。

2.根据权利要求1所述的永久磁铁磁轴承，其特征在于，

所述突出部的截面的形状形成为大致三角形状。

3.根据权利要求1所述的永久磁铁磁轴承，其特征在于，

所述内磁铁和所述外磁铁为永久磁铁。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的永久磁铁磁轴承，其特征在于，

所述内磁铁及所述外磁铁形成为环状，

所述内磁铁及所述外磁铁中的任一方，在圆周方向上其径向的磁极的宽度不同。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的永久磁铁磁轴承，其特征在于，

沿所述轴线的方向被分割成两部分的所述外磁铁被与固定体一体形成的突片在所述轴线的方向上夹持，从而被所述固定体固定，

所述固定体为软磁性体金属，并且配置成覆盖所述外磁铁的外周侧。

6.根据权利要求4所述的永久磁铁磁轴承，其特征在于，

沿所述轴线的方向被分割成两部分的所述外磁铁被与固定体一体形成的突片在所述轴线的方向上夹持，从而被所述固定体固定，

所述固定体为软磁性体金属，并且配置成覆盖所述外磁铁的外周侧。

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