JP2001099155A - 磁気軸受モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】浮上安定性を向上することを課題とする。 【解決手段】回転軸３１と、この回転軸３１と一体とな
ったディスク状のスラスト円板３２と、このスラスト円
板３２の上下に該スラスト円板３２に夫々近接して配置
され、コア３７とスラストコイル３８を有するスラスト
磁極３５，３６と、前記スラスト円板３２の縁部に該ス
ラスト円板３２に近接して配置され、コア４３とラジア
ルコイル４４を有するラジアル磁極４２とを具備し、前
記スラスト磁極３５，３６のコア３７部分とスラスト円
板３２との対向面同士、前記ラジアル磁極４２とスラス
ト円板３２との対向面同士の少なくともいずれか一方に
凹凸面が形成されていることを特徴とする磁気軸受モー
タ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受モータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気軸受モータとしては、図５に
示す構造のものが知られている。図中の付番１は回転軸
を示す。この回転軸１には、ディスク状のスラスト円板
２が回転軸１と一体的に設けられている。このスラスト
円板２の上下には、該スラスト円板２に近接してスラス
ト磁極（上）３、スラスト磁極（下）４が夫々配置され
ている。また、図示しないが、別なスラスト磁極
（上）、スラスト磁極（下）が、前記スラスト磁極
（上）３、スラスト磁極（下）４と回転軸１を点対称と
する位置に配置されている。各スラスト磁極は、コア５
とこのコア５に巻き付けられたスラストコイル６とから
構成されている。

【０００３】前記スラスト円板２の縁部には、該スラス
ト円板２に近接してラジアル磁極７が配置されている。
ここで、図示しないが、別なラジアル磁極が、前記ラジ
アル磁極７と回転軸１を点対称となる位置に配置されて
いる。前記ラジアル磁極７は、コア８と該コア８に巻き
付けられたラジアルコイル９とから構成されている。

【０００４】即ち、こうした構成の磁気軸受モータは、
スラスト方向にスラスト磁極（上）、スラスト磁極
（下）を設け、かつラジアル方向にラジアル磁極を配置
した構成とし、電磁力によってスラスト円板２を吸引
し、回転軸１を保持している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の磁気軸受モータでは、図６のような向きで磁界が作
用しており、電磁力もまたこの磁界の向きで作用する。
従って、図７の様に磁界に平行な方向で電磁力１０が作
用するが、垂直方向には働かない。そして、図８の様に
スラスト円板２が動いた場合は、ラジアル磁極の電磁力
のみで回転軸１を安定させている。

【０００６】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、スラスト磁極のコア部分とスラスト円板との対
向面同士、前記ラジアル磁極のコア部分とスラスト円板
との対向面同士の少なくともいずれか一方に凹凸面が形
成された構成とすることにより、従来と比べ、浮上安定
性を向上し得る磁気軸受モータ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】本発明は、回転軸と、こ
の回転軸と一体となったディスク状のスラスト円板と、
このスラスト円板の上下に該スラスト円板に夫々近接し
て配置され、コアとスラストコイルを有するスラスト磁
極と、前記スラスト円板の縁部に該スラスト円板に近接
して配置され、コアとラジアルコイルを有するラジアル
磁極とを具備し、前記スラスト磁極のコア部分とスラス
ト円板との対向面同士、前記ラジアル磁極のコア部分と
スラスト円板との対向面同士の少なくともいずれか一方
に凹凸面が形成されていることを特徴とする磁気軸受モ
ータである。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳しく
説明する。本発明において、凹凸面が形成されている場
合の組み合せとしては、１）スラスト磁極のコア部分と
スラスト円板との対向面同士に凹凸面が形成されている
場合、２）ラジアル磁極のコア部分とスラスト円板との
対向面同士に凹凸面が形成されている場合、３）スラス
ト磁極のコア部分とスラスト円板との対向面同士、及び
ラジアル磁極のコア部分とスラスト円板との対向面同士
に凹凸面が形成されている場合がある。ここで、前記凹
凸面は、例えば複数の溝を形成することにより凹凸形状
をなしている。

【０００９】前記スラスト磁極は、スラスト円板のスラ
スト方向の安定性を調整するためのもので、通常、スラ
スト円板の上下方向でかつ回転軸を中心として線対称に
配置されている。前記ラジアル磁極は、スラスト円板の
ラジアル方向の安定性を調整するためのもので、通常回
転軸を中心として線対称に配置されている。

【００１０】図２（Ａ），（Ｂ）は、スラスト円板とス
ラスト磁極の対向面同士に凹凸面を形成した場合の原理
図を示し、図２（Ａ）はスラスト円板の静止の状態を、
図２（Ｂ）はスラスト円板がラジアル方向に移動しよう
とする場合の状態を示す。通常、スラスト磁極のコア３
７部分とスラスト円板３２間には、図２（Ａ）に示すよ
うな磁界が働いている。矢印Ｘは磁界の向きを示す。そ
して、電磁力が図２（Ｂ）の矢印Ｙの方向に働くと、ス
ラスト円板を戻す力が働く。つまり、上記凹凸面を形成
した構成とすることにより、磁界が最短距離を通る性質
を利用して浮上安定性を向上することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の各実施例に係る磁気軸受モー
タについて図面を参照して説明する。 （実施例１）図１を参照する。図中の符番３１は回転軸
を示す。この回転軸３１には、ディスク状のスラスト円
板３２が一体的に設けられている。このスラスト円板３
２の上下面の所定の位置（後述するスラスト磁極のコア
面）には、溝による凹凸面３３、３４が夫々形成されて
いる。前記スラスト円板３２の上下には、該スラスト円
板３２に近接してスラスト磁極（上）３５、スラスト磁
極（下）３６が夫々配置されている。また、図示しない
が、別なスラスト磁極（上）、スラスト磁極（下）も、
前記スラスト磁極（上）３５、スラスト磁極（下）３６
と回転軸３１を点対称とする位置に配置されている。各
スラスト磁極は、コア３７とこのコア３７に巻き付けら
れたスラストコイル３８とから構成されている。前記ス
ラスト円板３２の凹凸面３３、３４と向き合うコア３７
にも、溝による凹凸面３９、４０が夫々形成されてい
る。

【００１２】前記スラスト円板３２の縁部（壁面）に
は、溝による凹凸面４１が形成されている。また、図示
しないが、別な凹凸面が、前記凹凸面４１と回転軸３１
を点対称とする位置に形成されている。前記スラスト円
板３２の縁部の近傍には、ラジアル磁極４２が近接して
配置されている。ここで、図示しないが、別なラジアル
磁極も、前記ラジアル磁極４２と回転軸３１を点対称と
なる位置に配置されている。前記ラジアル磁極４２は、
コア４３とこのコア４３に巻き付けられたラジアルコイ
ル４４とから構成されている。前記凹凸面４１と向き合
う前記コア４３にも溝による凹凸面４５が夫々形成され
ている。

【００１３】上記実施例１によれば、スラスト磁極３
５、３６のコア３７部分とスラスト円板３２との対向面
同士に夫々凹凸面３９，３３及び凹凸面４０，３４を形
成し、前記ラジアル磁極４２のコア４３部分とスラスト
円板３２との対向面同士に凹凸面４５，４１を夫々形成
した構成となっているため、スラスト円板３２が横方向
に動く場合はラジアル磁極４２が作動しスラスト円板３
２が縦方向に動く場合はスラスト磁極３５、３６が作動
して、スラスト円板３２を安定して回転浮上することが
できる。

【００１４】なお、上記実施例１では、スラスト円板の
上下に一対のスラスト磁極が２組、スラスト円板の縁部
に２つのラジアル磁極が配置されている場合について述
べたが、これに限らず、スラスト磁極がスラスト円板の
上下でかつスラスト円板の周方向に沿って等間隔に４組
配置されかつスラスト円板の縁部にラジアル磁極が等間
隔で４個所配置し、上記と同様に凹凸面構造とした場合
でもよい。

【００１５】（実施例２）図４を参照する。但し、図１
と同部材は同符号を付して説明を省略する。実施例２に
係る磁気軸受モータは、図４に示すように、ラジアル磁
極４２のコア４３部分とスラスト円板３２との対向面同
士に凹凸面４５，４１を夫々形成した構成となっている
ため、スラスト円板３２が横方向に動く場合にラジアル
磁極４２が作動し、従来と比べスラスト円板３２の縦方
向の動きを安定して回転浮上させることができる。

【００１６】なお、上記実施例２では、スラスト円板の
縁部に２つのラジアル磁極が配置されている場合につい
て述べたが、これに限らず、スラスト円板の縁部にラジ
アル磁極が等間隔に４箇所配置され、上記と同様に凹凸
面構造とした場合でもよい。

【００１７】（実施例３）図３を参照する。但し、図１
と同部材は同符号を付して説明を省略する。実施例３に
係る磁気軸受モータは、図３に示すように、スラスト磁
極３５、３６のコア３７部分とスラスト円板３２との対
向面同士に夫々凹凸面３９，３３及び凹凸面４０，３４
を形成した構成となっているため、スラスト円板３２が
縦方向に動く場合、従来と比べスラスト円板３２の横方
向の動きを安定して回転浮上させることができる。

【００１８】なお、上記実施例３では、スラスト磁極の
コア部分とスラスト円板の対向する面に凹凸面が形成さ
れている場合であるが、通常凹凸面は回転軸を点対称と
する位置にも形成されている（合わせて２個所）。しか
し、これに限らず、例えばスラスト磁極がスラスト円板
の上下でかつスラスト円板の周方向に沿って等間隔で４
組配置し、上記と同様に凹凸面構造とした場合でもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
ラスト磁極のコア部分とスラスト円板との対向面同士、
ラジアル磁極のコア部分とスラスト円板との対向面同士
の少なくともいずれか一方に凹凸面が形成された構成と
することにより、磁界が最短距離を通る性質を利用し、
従来と比べ、浮上安定性を向上し得る磁気軸受モータを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る磁気軸受モータの説明
図。

【図２】本発明の磁気軸受モータの原理の説明図。

【図３】本発明の実施例３に係る磁気軸受モータの説明
図。

【図４】本発明の実施例２に係る磁気軸受モータの説明
図。

【図５】従来の磁気軸受モータの説明図。

【図６】図５の磁気軸受モータにおける磁束の流れの説
明図。

【図７】図５の磁気軸受モータにおいて磁界に平行な方
向で電磁力が作用した場合の説明図。

【図８】図５の磁気軸受モータにおいてスラスト円板が
動いた場合のラジアル磁極の作用の説明図。

【符号の説明】

３１…回転軸、 ３２…スラスト円板、 ３３、３４、３９、４０、４１、４５…凹凸面、 ３５、３６…スラスト磁極、 ３７、４３…コア、 ３８…スラストコイル、 ４２…ラジアル磁極、 ４４…ラジアルコイル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、この回転軸と一体となったデ
   ィスク状のスラスト円板と、このスラスト円板の上下に
   該スラスト円板に夫々近接して配置され、コアとスラス
   トコイルを有するスラスト磁極と、前記スラスト円板の
   縁部に該スラスト円板に近接して配置され、コアとラジ
   アルコイルを有するラジアル磁極とを具備し、 前記スラスト磁極のコア部分とスラスト円板との対向面
   同士、前記ラジアル磁極のコア部分とスラスト円板との
   対向面同士の少なくともいずれか一方に凹凸面が形成さ
   れていることを特徴とする磁気軸受モータ。
2. 【請求項２】 前記凹凸面には、対向する面に互いに向
   き合う溝が形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の磁気軸受モータ。
3. 【請求項３】 前記スラスト磁極は、スラスト円板の上
   下方向でかつ回転軸を中心として線対称に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の磁気軸受モータ。
4. 【請求項４】 前記ラジアル磁極は、回転軸を中心とし
   て線対称に配置されていることを特徴とする請求項１記
   載の磁気軸受モータ。