JP2000240648A - ラジアル磁気軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立時に永久磁石の吸引力によって固着等の
不都合が生じない、つまり製造やメンテナンスに際して
作業性のよいラジアル磁気軸受装置を提供すること。 【解決手段】 調整ナット９４を調整することにより、
接触子９１の位置を適宜調整することができる。つま
り、調整ナット９４をゆるめる方向に回転させると、接
触子９１は、ステータコア１０の両電磁極部分に吸引・
接続されて動作位置に移動し、ステータコア１０を通る
磁気回路は、回転軸１表面のロータコア２をほとんど通
過しない短絡状態に切り替わる。つまり、永久磁石２０
を起磁力とする磁気回路が両電磁極部分間と接触子９１
とによって閉ループを形成することになり、これによ
り、ステータコア１０からの吸引力が回転軸１に及ばな
くなる。

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ラジアル磁気軸受装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来の磁気軸受として特公平５
−１７４０６号公報に開示されているものがある。この
例において、ラジアル磁気軸受部は、半径面内において
馬蹄形状にＮ極とＳ極が形成されるように巻線された磁
極対が３組以上できるように構成されたラジアルステー
タと、回転軸の外周部分に取り付けられた環状鋼板の積
層体からなるロータとで構成されている。このようなラ
ジアル磁気軸受部においては、回転軸を非接触で支持す
る制御のため、ラジアルステータに適当なバイアス磁束
を形成するバイアス電流を常時流しておく必要があり、
それが比較的大きな電カ損失となっている。

【０００３】磁気軸受におけるバイアス電流の必要性を
回避する手段として、バイアス磁束を永久磁石で与える
磁石併用磁気軸受が考えられ、その一例として実開平２
−８７１２０号に開示のものがある。この例では、スラ
スト磁気軸受部において、永久磁石をステータコアの一
部に介在させることとして、バイアス磁束発生のために
バイアス電流を流すことの無駄を省くこととしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような永
久磁石によってバイアス磁束を与える方法をラジアル磁
気軸受部に具体的に適用したものはなかった。これは、
軸受の組み立てに際して、永久磁石の強力な吸引力のた
めに回転軸が容易にいずれかのラジアル磁極面に吸引固
着されてしまい、磁気軸受装置として組み立てることが
実際上困難であったことが大きな原因であった。

【０００５】そこで、本発明は、磁気損失の少ない磁石
併用型のラジアル磁気軸受装置であって、組み立てると
きに永久磁石の吸引力によって固着等の不都合が生じな
い、つまり製造やメンテナンスに際して作業性のよいラ
ジアル磁気軸受装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のラジアル磁気軸受装置は、少なくとも円周
方向周りの所定領域の表層部が強磁性体で形成されてい
る回転軸と、磁性体で形成されるとともに一部断面に永
久磁石を配置してなるヨークと当該ヨークの周囲にそれ
ぞれ巻き付けられた励磁用コイルとを有する電磁部材を
前記回転軸の前記所定領域に対向して円周方向周りに複
数配置してなるラジアル電磁部材群とを備えるラジアル
磁気軸受装置であって、前記電磁部材を含む磁気回路
を、磁力線が前記回転軸を通過する吸引状態と磁力線が
前記回転軸を通過することを回避する短絡状態との間で
切換可能な磁気回路短絡手段をさらに備えることを特徴
とする。

【０００７】上記ラジアル磁気軸受装置では、磁気回路
短絡手段が、電磁部材を含む磁気回路を磁力線が回転軸
を通過する吸引状態と磁力線が回転軸を通過することを
回避する短絡状態との間で切換可能であるので、まず磁
気回路を短絡状態にして前記ラジアル電磁部材群間に回
転軸を配置して、ラジアル磁気軸受装置を作業性良く組
み立てることができ、次に磁気回路を吸引状態としてラ
ジアル磁気部材群間に回転軸を非接触で支持する軸受機
能を発揮させることができるようになる。

【０００８】上記ラジアル磁気軸受装置において、電磁
部材のヨークは、例えばコ字状の磁性鋼板積層体とする
ことができる。

【０００９】また、磁気回路短絡手段は、移動によって
ヨークの両端の電磁極近傍に接触して磁気回路の短絡状
態を実現するとともに、移動によってヨークの両端の電
磁極近傍から離間して磁気回路の吸引状態を実現する磁
性体を備えるものとすることができる。

【００１０】さらに、磁気回路短絡手段は、磁気軸受の
組立時にヨークに掛け渡される一方、組立終了後には除
去される短絡連結板を備えるものとすることができる。

【００１１】さらに、磁気回路短絡手段は、上記短絡連
結板において、永久磁石の発生する磁束の短絡量を調整
する短絡連結調整部を備えるものとすることができる。

【００１２】さらに、ラジアル電磁部材群を組み付ける
ハウジングは、板状の鋼板を機械加工ないしボルト締結
により組み立てた構造とされてもよい。

【００１３】

【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、
実施形態のラジアル磁気軸受装置の要部をその軸心に沿
って示す縦断面図であり、図２は、図１のラジアル磁気
軸受装置のＡ−Ａ矢視の部分断面図である。

【００１４】ハウジング１００内において回転自在に支
持されている回転軸１の外周には、ロータコア２が嵌合
されている。このロータコア２は、Ｉ型磁性鋼板の円周
方向積層体であり、各ロータコア２の外周に配置された
保持部材３によって締まり嵌めで締め付けられており、
軸線方向両側の固定リング４によって回転軸１に対して
固定されている。

【００１５】ロータコア２の半径方向外方には、ヨーク
であるコ字形のステータコア１０が、ハウジング１００
に対して円周方向に等間隔で４つ配置されている。３つ
以上であれば足りるこれらのステータコア１０は、断面
がＬ字状のヨーク本体１０ａと、ヨーク本体１０ａの一
端から半径方向内方に延在するヨーク部分１０ｂとから
なる。これらヨーク本体１０ａとヨーク部分１０ｂは、
それぞれ電磁鋼板積層体からなり、ヨーク本体１０ａと
ヨーク部分１０ｂとの間には、バイアス磁束発生用の平
板状の永久磁石２０が配置されている。また、磁束調節
用の励磁コイル３１が、ヨーク本体１０ａとヨーク部分
１０ｂとにそれぞれ巻き付けられている。ステータコア
１０と励磁コイル３１とは、回転軸１の円周方向周り等
間隔で配置される電磁部材となっている。ステータコア
１０のうちロータコア２に対向する一対の面は、電磁極
になっている。本実施形態では、ステータコア１０の両
電磁極の面積を広くして軸受面積を大きくすることによ
り、軸受容量の向上を図っている。ステータコア１０
は、ステータベース１５に固定されており、ステータベ
ース１５は、取付けねじ１６によってハウジング１００
内面に固定されている。

【００１６】なお、永久磁石２０を配置したステータコ
ア１０と、励磁コイル３１とは、電磁部材を構成し、こ
の電磁部材を回転軸１の周方向周りに複数（ここでは４
つ）配置したものを全体としてラジアル電磁部材群と呼
ぶものとする。

【００１７】ハウジング１００内において回転軸１に対
向して配置された一対の半径方向変位センサー５は、回
転軸１の半径方向、すなわち回転軸１の軸心に垂直な直
交２方向に関する位置を感知する。各半径方向変位セン
サー５の出力は制御装置６０で検出され、制御装置６０
からは回転軸１をステータコア１０間の適所に支持する
ための一対の電流信号が出力される。制御装置６０から
の一対の電流信号は、一対の増幅器７０でそれぞれ増幅
されて回転軸１を挟んで対向する位置に配置された一対
の励磁コイル３１に供給される。

【００１８】各ステータコア１０の両端に設けられてい
る電磁極間には、磁性体製で回転軸１に対向してその軸
心方向に直交する方向に延びる棒状の接触子９１が配置
されている。この接触子９１は、回転軸１の方向に進退
可能になっている。つまり、この接触子９１は、動作位
置（図示の状態）と、待避位置との間ので移動可能とな
っており、動作位置では、ステータコア１０の両電磁極
部分に接触してステータコア１０を通る磁気回路をロー
タコア２を通過しない短絡状態にするとともに、退避位
置では、ステータコア１０の両電磁極部分から十分離間
してステータコア１０を通る磁気回路をロータコア２を
通過する吸引状態にする。

【００１９】各接触子９１からは、この接触子９１を動
作位置と退避位置との間で進退させるため一対の位置調
節ねじ９２が延びており、これらの位置調節ねじ９２
は、ステータベース１５から円周方向に延びる一対の鍔
部にそれぞれ対応して形成された一対の穴を貫通してい
る。また、それぞれの位置調節ねじ９２には、接触子９
１を回転軸１の軸心方向へ付勢するコイルバネ９６が通
されており、それぞれの位置調節ねじ９２の先端側に
は、調整ナット９４がねじ付けられている。この調整ナ
ット９４をナット調整用孔９５を利用してハウジング１
００の外部から調整することにより、接触子９１の位置
を適宜調整することができる。つまり、両調整ナット９
４をゆるめる方向に回転させると、接触子９１は、ステ
ータコア１０の両電磁極部分に吸引・接続されて動作位
置に移動し、ステータコア１０を通る磁気回路は、回転
軸１表面のロータコア２をほとんど通過しない短絡状態
に切り替わる。つまり、永久磁石２０を起磁力とする磁
気回路が両電磁極部分間と接触子９１とによって閉ルー
プを形成することになる。これにより、ステータコア１
０からの吸引力が回転軸１に及ばなくなり、ステータコ
ア１０から回転軸１を引き抜いたり、ステータコア１０
に回転軸１を挿入する作業が簡単なものとなる。なお、
接触子９１、位置調節ねじ９２、及び調整ナット９４
は、磁気回路短絡手段を構成している。

【００２０】図３は、接触子９１が待避位置に移動した
状態を説明する図である。つまり、両調整ナット９４を
締める方向に回転させると、接触子９１は、ステータコ
ア１０の両電磁極部分から離間して待避位置に移動し、
永久磁石２０を起磁力としステータコア１０を通る磁気
回路は、両電磁極部を介して回転軸１表面のロータコア
２を通過する吸引状態に切り替わる。これにより、ステ
ータコア１０からの吸引力が回転軸１に及ぶとともに、
ステータコア１０に設けた励磁コイル３１への供給電流
を調節することにより、ステータコア１０両端の電磁極
から回転軸１に及ぶ吸引力を自在に制御することが可能
となる。

【００２１】次に、回転軸１の位置制御について説明す
る。接触子９１を待避位置に移動した状態において、回
転軸１が、目標位置からずれたとき、そのずれ量を半径
方向変位センサー５が検出する。かかる場合、半径方向
変位センサー５は、図１の制御装置６０に回転軸１のず
れ量に対応する信号を出力する。制御装置６０は、目標
位置からずれた回転軸１を目標位置に戻すように増幅器
７０を介して一対の対向する励磁コイル３１に制御電流
を流す。なお、制御装置６０は、半径方向変位センサー
５の検出するずれ量に基づき、回転軸１の現在の位置
が、目標位置と一致したときに、制御電流がゼロになる
よう制御電流を流す、フィードバック制御を行う。ここ
で、永久磁石はその磁束が位置制御するために必要とな
るバイアス磁束を与えている。そして、目標位置が永久
磁石２０のバランスする位置と一致する場合には目標位
置での制御電流がほぼゼロとなる利点を持つ。すなわ
ち、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。 〔第１実施形態の第１変形例〕以下、本発明に係る第１
実施形態の第１変形例に係るラジアル磁気軸受装置につ
いて説明する。この第１実施形態の第１変形例に係る装
置は、第１実施形態の装置を変形したものであるため、
同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
図４は、第１実施形態の第１変形例に係るラジアル磁気
軸受装置の要部をその軸心に沿って示す縦断面図であ
る。

【００２２】このステータコア２１０は、ヨーク本体２
１０ａとヨーク部分２１０ｂとを備えるが、第１実施形
態の場合と異なり、励磁コイル３１の組み込みの作業性
を高めるため、これらの本体２１０ａ及び部分２１０ｂ
のうち回転軸１に対向する電磁極部分は、先端に向かっ
て細くなっている。これに合わせて、この接触子２９１
の形状も、断面が台形状となっており、回転軸１から離
間する方向に移動することによってステータコア２１０
の両電磁極部分に接触して磁気回路を短絡状態にする動
作位置と、回転軸１に近接する方向に移動することによ
ってステータコア２１０の両電磁極部分から十分離間し
て磁気回路を吸引状態にする待避位置（図示の状態）と
の間ので切換可能となっている。つまり、調整ナット９
４を締める方向に回転させると、接触子２９１は、ステ
ータコア２１０の電磁極部分と接触する動作位置に移動
し、ステータコア２１０を通る磁気回路は、接触子２９
１を通過する短絡状態となる。一方、調整ナット９４を
緩める方向に回転させると、接触子２９１は、ステータ
コア２１０の電磁極部分から離間して待避位置に移動
し、ステータコア２１０を通る磁気回路は、回転軸１表
面のロータコア２を通過する吸引状態となる。これによ
り、ステータコア２１０からの吸引力が回転軸１に及び
これを非接触で支持することができるようになる。 〔第１実施形態の第２変形例〕以下、本発明に係る第１
実施形態の第２変形例に係るラジアル磁気軸受装置につ
いて説明する。第１実施形態の第２変形例に係る装置
は、第１実施形態の装置を変形したものであるため、同
一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。図
５は、第１実施形態の第２変形例に係るラジアル磁気軸
受装置の要部をその軸心に沿って示す縦断面図である。

【００２３】このステータコア３１０は、ヨーク本体３
１０ａとヨーク部分３１０ｂとを備えるが、第１実施形
態の場合と異なり、これらの部分３１０ａ、３１０ｂの
うち回転軸１に対向する電磁極部分が断面Ｌ字状で回転
軸１に対向する面積が大きくなっている。これに合わせ
て、この接触子３９１の形状も、断面が長方形状となっ
ており、回転軸１に近接する方向に移動することによっ
てステータコア１０の両電磁極部分に接触して磁気回路
を短絡状態にする動作位置と、回転軸１から離間する方
向に移動することによってステータコア１０の両電磁極
部分から十分離間して磁気回路を吸引状態にする待避位
置（図示の状態）との間ので移動可能となっている。つ
まり、調整ナット９４を緩める方向に回転させると、接
触子３９１は、ステータコア３１０の両電磁極部分に近
接して動作位置に移動し、ステータコア３１０を通る磁
気回路は、接触子３９１を通過する短絡状態となる。一
方、調整ナット９４を締める方向に回転させると、接触
子３９１は、ステータコア３１０の両電磁極部分から離
間する退避位置に移動し、ステータコア３１０を通る磁
気回路は、回転軸１表面のロータコア２を通過する吸引
状態となる。これにより、ステータコア３１０からの吸
引力が回転軸１に及びこれを非接触で支持することがで
きるようになる。 〔第２実施形態〕次に、図６ないし図１０を参照して、
本発明の第２実施形態に係るラジアル磁気軸受装置つい
て説明する。図６は、第２実施形態のラジアル磁気軸受
装置の要部を示す斜視図であって、短絡連結板を除去し
た状態を示す図である。図７は、第２実施形態のラジア
ル磁気軸受装置の要部を示す斜視図であって、短絡連結
板により磁気回路を短絡した状態を示す図である。図８
は、第２実施形態に係るラジアル磁気軸受装置の横断面
図である。図９は、第２実施形態に係るラジアル磁気軸
受装置の要部をその軸心に沿って示す縦断面図であっ
て、短絡連結板を除去した状態を示す図である。図１０
は、第２実施形態に係るラジアル磁気軸受装置の要部を
その軸心に沿って示す縦断面図であって、短絡連結板に
より磁気回路を短絡した状態を示す図である。

【００２４】図８に示すように、ハウジング４００内に
は、回転軸４０１が回転自在に支持されている。この回
転軸４０１の径方向外方には、コ字形のステータコア４
０２が、ハウジング４００の円周方向に等間隔で４つ配
置されている。

【００２５】図９に示すように、これらのステータコア
４０２は、左右対称であって、断面がＬ字状であり、そ
れぞれ電磁鋼板積層体からなる一対のヨーク本体４０３
を備えている。これら一対のヨーク本体４０３の間に
は、バイアス磁束発生用の平板状の永久磁石４０４が配
置されている。一対のヨーク本体４０３には、それぞ
れ、一対の磁束調節用の励磁コイル４０５が巻回されて
いる。

【００２６】図６および図８に示すように、一対のヨー
ク本体４０３の両側には、一対の固定体４０６が配置さ
れている。各固定体４０６には、ヨーク本体４０３を固
定するためのボルト孔４０７（図８）またはネジ孔４０
８が穿設されていると共に、ハウジング４００に取り付
けるための一対の取付孔４０９（図６）が穿設されてい
る。

【００２７】一対の固定体４０６のボルト孔４０７およ
びネジ孔４０８に、ボルト４１０（図８）が通挿され
て、電磁鋼板積層体からなる一対のヨーク本体４０３が
締め付けられて固定されている。これにより、一対のヨ
ーク本体４０３の電磁鋼板積層体が極めて堅固に固定さ
れていると共に、一対のヨーク本体４０３と永久磁石４
０４とも極めて堅固に固定されているため、ステータコ
ア４０２の機械的強度を十分に確保することができる。
なお、電磁鋼板積層体同士の間には、接着剤が含浸され
ていてもよい。また、このように、ヨーク本体４０３が
電磁鋼板積層体から構成されているため、ラジアル磁気
軸受の作動時に変動荷重が作用したとしても、渦電流損
を生じることなく、効率的な載荷力が得られる。

【００２８】一対の固定体４０６の取付孔４０９（図
６）に、ボルト４１１（図８および図９）が通挿され
て、ステータコア４０２がハウジング４００に取り付け
られている。このように、一対の固定体４０６を利用し
てハウジング４００に取り付けているため、ステータコ
ア４０２を簡易に且つ堅固に固定することができる。

【００２９】なお、第１実施形態と同様に、ステータコ
ア４０２と励磁コイル４０５とは、回転軸４０１の円周
方向周り等間隔で配置される電磁部材となっている。回
転軸４０１に対向する一対のヨーク本体４０３の面は、
電磁極になっている。本実施形態では、一対のヨーク本
体４０３の両電磁極の面積を広くして軸受面積を大きく
することにより、軸受容量の向上を図っている。また、
永久磁石４０４を配置したステータコア４０２と、励磁
コイル４０５とは、電磁部材を構成し、この電磁部材を
回転軸４０１の周方向周りに複数（ここでは４つ）配置
したものを全体としてラジアル電磁部材群と呼ぶものと
する。

【００３０】図９に示すように、後述する短絡連結板４
２０が取り付けられていない状態では、永久磁石４０４
を起磁力としてステータコア４０２を通る磁気回路は、
両電磁極部を介して回転軸４０１表面を通過する吸引状
態になる。これにより、ステータコア４０２からの吸引
力が回転軸４０１に及ぶとともに、励磁コイル４０５へ
の供給電流を調節することにより、ステータコア４０２
両端の電磁極から回転軸４０１に及ぶ吸引力を自在に制
御することが可能となる。また、回転軸４０１の位置制
御についても、第１実施形態と同様に、制御装置は、目
標位置に、回転軸４０１の現在の位置が一致するよう
に、フィードバック制御を行う。目標位置が永久磁石４
０４の吸引力がバランスする位置と一致する場合、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。

【００３１】本第２実施形態では、磁気軸受の組立時に
は、図７および図１０に示すように、短絡連結板４２０
が一対のヨーク本体４０３に掛け渡される一方、組立終
了後には、図６及び図９に示すように、この短絡連結板
４２０が除去されるようになっている。

【００３２】図７および図１０に示すように、磁気軸受
の組立時に短絡連結板４２０が一対のヨーク本体４０３
に掛け渡された際には、永久磁石４０４を起磁力とする
磁気回路が、一対のヨーク本体４０３と短絡連結板４２
０とにより短絡して、閉ループのバイパス磁気回路を形
成する。これにより、ステータコア４０２からの吸引力
が回転軸４０１に及ばなくなり、ステータコア４０２か
ら回転軸４０１を引き抜いたり、ステータコア４０２に
回転軸４０１を挿入する作業を容易にすることができ、
磁気軸受の組立時の組立作業の容易化を図ることができ
る。なお、組立時の磁気吸着の問題を解決するために、
短絡連結板４２０が付加されているのみであるため、従
来公報のように、ラジアル磁気軸受の軸方向の長さが長
くなるといったことを招来することもない。

【００３３】一方、短絡連結板４２０が除去された後の
通常作動時には、上述したように、図６および図９に示
すように、永久磁石４０４を起磁力としてステータコア
４０２を通る磁気回路は、両電磁極部を介して回転軸４
０１表面を通過する吸引状態になり、上記のように制御
される。 〔第２実施形態の第１変形例〕次に、図１１ないし図１
３を参照して、本発明の第２実施形態の第１変形例に係
るラジアル磁気軸受装置ついて説明する。第２実施形態
の第１変形例に係る装置は、第２実施形態の装置を変形
したものであるため、同一部分には同一の符号を付して
重複説明を省略する。図１１は、第２実施形態の第１変
形例に係るラジアル磁気軸受装置の要部をその軸心に沿
って示す縦断面図であって、短絡連結板を除去した状態
を示す図である。図１２は、第２実施形態の第１変形例
に係るラジアル磁気軸受装置の要部をその軸心に沿って
示す縦断面図であって、短絡連結板により磁気回路を短
絡した状態を示す図である。図１３は、第２実施形態の
第１変形例に係るラジアル磁気軸受装置の要部をその軸
心に沿って示す縦断面図であって、短絡連結板によりバ
イアス磁束量を調節する状態を示す図である。

【００３４】本第２実施形態の第１変形例では、図１２
および図１３に示すように、短絡連結板は、２つの部材
からなり、一対のヨーク本体４０３の上面と側面に接触
されるＬ型連結部材４２１と、このＬ型連結部材４２１
に接触すると共に一方のヨーク本体４０３の側面に接触
してその「短絡連結隙間（ｄ）」を調節するように移動
できる移動部材４２２とを備えている。さらに、この移
動部材４２２の移動量を調節するための調節ネジ４２３
が設けられている。

【００３５】図１２に示すように、磁気軸受の組立時に
Ｌ型連結部材４２１と移動部材４２２を取り付けて、調
節ネジ４２３を調節して、「短絡連結隙間（ｄ）」をゼ
ロにすると、永久磁石４０４を起磁力とする磁気回路
が、一対のヨーク本体４０３、Ｌ型連結部材４２１、お
よび移動部材４２２により短絡して、閉ループのバイパ
ス磁気回路を形成する。これにより、ステータコア４０
２からの吸引力が回転軸４０１に及ばなくなり、ステー
タコア４０２から回転軸４０１を引き抜いたり、ステー
タコア４０２に回転軸４０１を挿入する作業を容易にす
ることができ、磁気軸受の組立時の組立作業の容易化を
図ることができる。

【００３６】図１３に示すように、「短絡連結隙間
（ｄ）」を調節すると、永久磁石４０４、一対のヨーク
本体４０３、Ｌ型連結部材４２１、および移動部材４２
２により形成される閉ループのバイパス磁気回路の磁束
量を調節することができる。このバイパス磁気回路の磁
束量を調節すると、永久磁石４０４、ステータコア４０
２、および回転軸４０１をにより形成される主磁気回路
（図１１）の磁束量を調節して、回転軸４０１に対する
吸引力を調節することができる。

【００３７】すなわち、「短絡連結隙間（ｄ）」を調節
すると、バイパス磁気回路の磁束量を調節し、主磁気回
路（図１１）の磁束量を調節して、回転軸４０１に対す
る吸引力を調節することができる。

【００３８】例えば、図８に示すように、回転軸４０１
の廻りには、４個のステータコア４０２が周方向に等間
隔で配置されているが、この磁石併用型のラジアル磁気
軸受を「横置き型」として、即ち、回転軸４０１が略水
平になるように設置した場合には、回転軸４０１は、そ
の自重により下側にずれる。その結果、上述した零パワ
ー制御している場合に、下側にずれた回転軸４０１を中
心位置に戻すように制御しようとすると（即ち、回転軸
４０１の上側のステータコア４０２の吸引力を増大し
て、回転軸４０１を上側に持ち上げるように制御する
と）、この上側のステータコア４０２の励磁コイル４０
５には、常時電流が流れることになり、消費電力の増大
を招くといったことがある。

【００３９】このような場合、回転軸４０１の上側のス
テータコア４０２の「短絡連結隙間（ｄ）」を調節し
て、バイパス磁気回路の磁束量を調節し、主磁気回路
（図１１）の磁束量を調節し、回転軸４０１に対する吸
引力を増大すれば、上述した零パワー制御している場合
に、上側のステータコア４０２の励磁コイル４０５に、
常時電流が流れることがなく、消費電力の増大を招くと
いったこともない。なお、この場合、回転軸４０１の上
側のステータコア４０２の吸引力を増大すると共に、回
転軸４０１の下側のステータコア４０２の「短絡連結隙
間（ｄ）」を調節して、この下側のステータコア４０２
の吸引力を減少するようにしてもよい。 〔第３実施形態〕次に、図１４ないし図２０を参照し
て、本発明の第３実施形態に係るラジアル磁気軸受装置
ついて説明する。

【００４０】先ず、図１４ないし図１６を参照して、第
３実施形態に対応する従来例を説明する。図１４は、第
３実施形態に対応する従来例に係るラジアル磁気軸受装
置をその軸心に沿って示す縦断面図である。図１５は、
図１４に示す従来例に係るラジアル磁気軸受装置の横断
面図である。図１６は、図１４に示す従来例に係るラジ
アル磁気軸受装置のハウジングの斜視図である。

【００４１】図１４および図１５に示すように、ハウジ
ング５００，５０１内において回転自在に支持されてい
る回転軸５０２の外周には、ロータコア５０３が嵌合さ
れている。このハウジング５００，５０１は、図１６に
示すように、円筒状であり、チューブ材から機械加工に
よりその内径と外径とを加工して仕上げられている。ま
た、ハウジング５００には、後述するステータコア５０
４を取り付けるための取付座５１０が形成されている。

【００４２】ロータコア５０３の半径方向外方には、コ
字形のステータコア５０４が、ハウジング５００，５０
１に対して円周方向に等間隔で４つ配置されている。３
つ以上であれば足りるこれらのステータコア５０４は、
断面がＬ字状のヨーク本体５０５と、ヨーク本体５０５
の一端から半径方向内方に延在するヨーク部分５０６と
からなる。これらヨーク本体５０５とヨーク部分５０６
は、それぞれ電磁鋼板積層体からなり、ヨーク本体５０
５とヨーク部分５０６との間には、バイアス磁束発生用
の平板状の永久磁石５０７が配置されている。また、磁
束調節用の励磁コイル５０８が、ヨーク本体５０５とヨ
ーク部分５０６とにそれぞれ巻き付けられている。

【００４３】しかしながら、上述したハウジング５０
０，５０１は、チューブ材から機械加工によりその内径
と外径とを加工して仕上げているが、加工時間が多大に
かかり、その結果、製造コストの高騰を招来するといっ
たことがあり、また、材料の無駄が多いといったことが
あり、さらに、軸受のハウジングとしての機械的強度が
弱いといったことがある。

【００４４】なお、上述した第２実施形態では、図６に
示したように、ステータコア４０２が固定体４０６に取
り付けてあり、取付部が平坦であるため、ハウジング
も、これに対応して、板状の部材に取り付けて組み立て
る方が好ましいといったことがある。

【００４５】第３実施形態は、このような事情に鑑みて
なされたものであって、加工時間を短縮すると共に材料
の無駄を無くして、製造コストの低減を図り、しかも、
機械的強度を十分に強くしたラジアル磁気軸受装置のハ
ウジングを提要することを目的とする。

【００４６】以下、図１７ないし図２０を参照して、本
発明の第３実施形態に係るラジアル磁気軸受装置ついて
説明する。図１７は、本発明の第３実施形態に係るラジ
アル磁気軸受装置のハウジングの斜視図である。図１８
は、第３実施形態の変形例に係るラジアル磁気軸受装置
のハウジングの斜視図である。図１９は、第３実施形態
に係るラジアル磁気軸受装置をその軸心に沿って示す縦
断面図である。図２０は、図１９に示す第３実施形態に
係るラジアル磁気軸受装置の横断面図である。

【００４７】図１９および図２０に示すように、ハウジ
ング６００内に、回転軸６０２が回転自在に支持されて
いる。回転軸６０２の半径方向外方には、コ字形のステ
ータコア６０４が、ハウジング６００に対して円周方向
に等間隔で４つ配置されている。３つ以上であれば足り
るこれらのステータコア６０４は、断面がＬ字状のヨー
ク本体６０５と、ヨーク本体６０５の一端から半径方向
内方に延在するヨーク部分６０６とからなる。これらヨ
ーク本体６０５とヨーク部分６０６は、それぞれ電磁鋼
板積層体からなり、ヨーク本体６０５とヨーク部分６０
６との間には、バイアス磁束発生用の平板状の永久磁石
６０７が配置されている。また、磁束調節用の励磁コイ
ル６０８が、ヨーク本体６０５とヨーク部分６０６とに
それぞれ巻き付けられている。また、符号６１０は、タ
ッチダウン軸受を、そして符号６１１は、ラジアル変位
センサーを示している。

【００４８】図１７に示すように、ハウジング６００
は、板状の鋼板を機械加工して、それらを溶接により、
四角形状に仕上げたものである。また、ハウジング６０
０には、４個のステータコア６０４を取り付けるための
４個の取付座６２０が形成されている。

【００４９】また、変形例として、図１８に示すよう
に、ハウジング６００は、板状の鋼板を機械加工して、
それらをボルト締結により、四角形状に仕上げたもので
あり、上記と同様に、ハウジング６００には、４個のス
テータコア６０４を取り付けるための４個の取付座６２
０が形成されている。

【００５０】本第３実施の形態では、上記のように、ハ
ウジング６００は、板状の鋼板を機械加工して、溶接に
よりまたはボルト締結により四角形状に仕上げられてい
るため、材料の無駄を無くすことができ、機械加工時間
を短縮することができ、製造コストの低減を図ることが
できる。また、ハウジング６００は、板状の鋼板により
四角形状に組み立てられているため、磁気軸受のハウジ
ングとして十分な機械的強度を有することができる。

【００５１】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のラジアル磁気軸受装置によれば、磁気回路短絡手段
が、電磁部材を含む磁気回路を磁力線が回転軸を通過す
る吸引状態と磁力線が回転軸を通過することを回避する
短絡状態との間で切換可能であるので、まず磁気回路を
短絡状態にして前記ラジアル電磁部材群間に回転軸を配
置し、次に磁気回路を吸引状態としてラジアル電磁部材
群間に回転軸を非接触で支持するという組立作業性の良
い永久磁石併用ラジアル磁気軸受装置を実現できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のラジアル磁気軸受装置の内部構
造を説明する縦断面図である。

【図２】図１に示すラジアル磁気軸受装置の部分横断面
図である。

【図３】図１のラジアル磁気軸受装置の組立てを説明す
る図である。

【図４】第１実施形態の第１変形例に係るラジアル磁気
軸受装置の内部構造を説明する縦断面図である。

【図５】第１実施形態の第２変形例に係るラジアル磁気
軸受装置の内部構造を説明する縦断面図である。

【図６】第２実施形態のラジアル磁気軸受装置の要部を
示す斜視図であって、短絡連結板を除去した状態を示す
図である。

【図７】第２実施形態のラジアル磁気軸受装置の要部を
示す斜視図であって、短絡連結板により磁気回路を短絡
した状態を示す図である。

【図８】第２実施形態に係るラジアル磁気軸受装置の横
断面図である。

【図９】第２実施形態に係るラジアル磁気軸受装置の要
部をその軸心に沿って示す縦断面図であって、短絡連結
板を除去した状態を示す図である。

【図１０】第２実施形態に係るラジアル磁気軸受装置の
要部をその軸心に沿って示す縦断面図であって、短絡連
結板により磁気回路を短絡した状態を示す図である。

【図１１】第２実施形態の第１変形例に係るラジアル磁
気軸受装置の要部をその軸心に沿って示す縦断面図であ
って、短絡連結板を除去した状態を示す図である。

【図１２】第２実施形態の第１変形例に係るラジアル磁
気軸受装置の要部をその軸心に沿って示す縦断面図であ
って、短絡連結板により磁気回路を短絡した状態を示す
図である。

【図１３】第２実施形態の第１変形例に係るラジアル磁
気軸受装置の要部をその軸心に沿って示す縦断面図であ
って、短絡連結板によりバイアス磁束量を調節する状態
を示す図である。

【図１４】第３実施形態に対応する従来例に係るラジア
ル磁気軸受装置をその軸心に沿って示す縦断面図であ
る。

【図１５】図１４に示す従来例に係るラジアル磁気軸受
装置の横断面図である。

【図１６】図１４に示す従来例に係るラジアル磁気軸受
装置のハウジングの斜視図である。

【図１７】本発明の第３実施形態に係るラジアル磁気軸
受装置のハウジングの斜視図である。

【図１８】第３実施形態の変形例に係るラジアル磁気軸
受装置のハウジングの斜視図である。

【図１９】第３実施形態に係るラジアル磁気軸受装置を
その軸心に沿って示す縦断面図である。

【図２０】図１９に示す第３実施形態に係るラジアル磁
気軸受装置の横断面図である。

【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…ステータコア ２０…永久磁石 ３１…励磁コイル ６０…制御装置 ７０…増幅器 ９１…接触子 ９２…位置調節ねじ ９４…調整ナット １００…ハウジング ４００…ハウジング ４０１…回転軸 ４０２…ステータコア ４０３…ヨーク本体 ４０４…永久磁石 ４０５…励磁コイル ４０６…固定体 ４２１…Ｌ型連結部材 ４２２…移動部材 ４２３…調節ネジ ６００…ハウジング ６０２…回転軸 ６０４…ステータコア ６０５…ヨーク本体 ６０６…ヨーク部分 ６０７…永久磁石 ６０８…励磁コイル

フロントページの続き (72)発明者 遠藤 茂 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 (72)発明者 小野 純一 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも円周方向周りの所定領域の表
   層部が強磁性体で形成されている回転軸と、 磁性体で形成されるとともに一部断面に永久磁石を配置
   してなるヨークと当該ヨークの周囲にそれぞれ巻き付け
   られた励磁用コイルとを有する電磁部材を前記回転軸の
   前記所定領域に対向して円周方向周りに複数配置してな
   るラジアル電磁部材群とを備えるラジアル磁気軸受装置
   であって、 前記電磁部材を含む磁気回路を、磁力線が前記回転軸を
   通過する吸引状態と磁力線が前記回転軸を通過すること
   を回避する短絡状態との間で切換可能な磁気回路短絡手
   段をさらに備えることを特徴とするラジアル磁気軸受装
   置。