JP2003269452A

JP2003269452A - 磁気軸受装置

Info

Publication number: JP2003269452A
Application number: JP2002071407A
Authority: JP
Inventors: Hironori Kameno; 浩徳亀野; Masaaki Otsuki; 正章大槻; Arihiro Fujiwara; 有宏藤原
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気軸受異常に伴う回転体停止時にタッチダ
ウン軸受の破損や損傷を防止できる安全な磁気軸受装置
を提供する。【解決手段】回転体2は、磁気軸受3,4,5による支持が
ないときに上部タッチダウン軸受7の端面にアキシアル
制御軸方向から当接する落下時位置決め部11と、落下時
位置決め部11に連なり磁気軸受3,4,5による支持がない
ときに上部タッチダウン軸受7に第１の間隔G1をおいて
対向する落下時対向部12と、落下時対向部12に連なり磁
気軸受3,4,5に支持されている際に上部タッチダウン軸
受7に第１の間隙G1より大きい第２の間隔をおいて対向
する浮上時対向部13とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転体を磁気浮
上させて非接触支持する磁気軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フライホイール電力貯蔵装置やターボ分
子ポンプなどで使用されている磁気軸受装置として、回
転体をアキシアル制御軸方向およびラジアル制御軸方向
に磁気浮上させて非接触支持する複数の電磁石を有する
複数組の磁気軸受（たとえば１組のアキシアル磁気軸受
および２組のラジアル磁気軸受）、回転体のアキシアル
制御軸方向およびラジアル制御軸方向の変位を検出する
ための複数組の位置センサを有する変位検出装置、回転
体を回転駆動する電動機、電動機を制御するとともに回
転体の位置に基づいて各磁気軸受の電磁石に供給する励
磁電流を制御する制御装置、回転体のアキシアル制御軸
方向およびラジアル制御軸方向の可動範囲を規制して磁
気軸受による支持がないときに回転体を機械的に支持す
るタッチダウン軸受（保護軸受）を備えているものが知
られている。

【０００３】上記の磁気軸受装置において、運転を停止
する場合、磁気軸受で回転体を非接触支持した状態で、
回転体にブレーキをかけて、徐々に減速し、回転体の回
転が停止した時点で、磁気軸受による支持をなくし、停
止した回転体をタッチダウン軸受で支持するようになっ
ている。

【０００４】また、この種の磁気軸受装置では、運転中
に磁気軸受に異常が生じることにより、回転体を所望の
位置に支持できなくなることがある。このような場合、
磁気軸受によって回転体を一定位置に支持できないこと
があり、その場合は、回転体がタッチダウン軸受に接触
し、この際、タッチダウン軸受は、０ｒｐｍから回転体
の回転数まで一気に加速される。この時、回転体の運動
エネルギーは、タッチダウン軸受と回転体との間のすべ
り摩擦やタッチダウン軸受内部の転がり摩擦として消費
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えばフライホイール
電力貯蔵装置用の磁気軸受装置で使用される回転体に
は、大直径・大質量・高慣性・高速回転が要求されてお
り、このような磁気軸受装置で使用されているタッチダ
ウン軸受には、タッチダウン軸受に焼きつきが起こると
いう問題があった。

【０００６】タッチダウン軸受の焼きつきを防ぐために
は、タッチダウン軸受上で回転する回転体の運動エネル
ギー（振れ回り力）を低減することが有効である。

【０００７】この発明の目的は、磁気軸受異常に伴う回
転体停止時にタッチダウン軸受の破損や損傷を防止でき
る安全な磁気軸受装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による磁気軸受装置は、回転体、回転体をアキシアル
制御軸方向およびラジアル制御軸方向に磁気浮上させて
非接触支持する複数の電磁石を有する複数組の磁気軸
受、ならびに回転体のアキシアル制御軸方向およびラジ
アル制御軸方向の可動範囲を規制して磁気軸受による支
持がないときに回転体を機械的に支持する２組のタッチ
ダウン軸受を備えている磁気軸受装置において、回転体
は、磁気軸受による支持がないときに少なくとも一方の
組のタッチダウン軸受の端面にアキシアル制御軸方向か
ら当接する落下時位置決め部と、落下時位置決め部に連
なり磁気軸受による支持がないときにタッチダウン軸受
に第１の間隔をおいて対向する落下時対向部と、落下時
対向部に連なり磁気軸受に支持されている際にタッチダ
ウン軸受に第１の間隙より大きい第２の間隔をおいて対
向する浮上時対向部とを有していることを特徴とするも
のである。

【０００９】タッチダウン軸受は、例えば深みぞ玉軸
受、アンギュラ玉軸受などの転がり軸受よりなり、２組
のタッチダウン軸受は、ともに単列であってもよいし、
ともに複列であってもよく、また、回転体の落下時位置
決め部が当接する方のタッチダウン軸受が単列で他方が
複列であってもよいし、この逆であってもよい。

【００１０】第１の間隔は、タッチダウン軸受の内輪の
中心軸に対して回転体の落下時対向部の中心軸が実質的
に偏心できない程度、例えば直径の差にして０．０２ｍ
ｍ程度とされる。また、第２の間隔は、回転体が磁気軸
受に支持されて高速回転しているときに、回転体の振れ
回り量が増大してもタッチダウン軸受と回転体とが接触
しない程度、例えば直径の差にして０．２ｍｍ程度とさ
れる。

【００１１】アキシアル磁気軸受は、回転体に一体に形
成されたフランジ部をアキシアル制御軸方向（Ｚ軸方
向）の上方から臨むように配置された吊り下げタイプと
されていることが好ましい。回転体が磁気軸受に支持さ
れている浮上時のアキシアル軸受端面と回転体のフラン
ジ部（被吸引部）端面との間隔は、１ｍｍ未満（サブｍ
ｍ）に調整され、回転体が磁気軸受に支持されていない
落下時の同間隔は、数ｍｍ〜１０数ｍｍとされる。

【００１２】回転体の落下時位置決め部が当接しない方
のタッチダウン軸受と磁気軸受による支持がないときに
これに対向する回転体の落下時対向部との間の間隔は、
上記第１の間隔とされてもよく、また、上記第２の間隔
とされてもよい。

【００１３】「少なくとも一方の組」とは、図１および
図２に示した第１実施形態のように上部にだけ設けても
よいし、図３および図４に示した第２実施形態のように
上下両方に設けてもよいし、図示省略したが下部にだけ
設けてもよいことを意味する。

【００１４】この発明の磁気軸受装置によれば、磁気軸
受による支持がない回転体落下時におけるタッチダウン
軸受と回転体とのエアギャップを小さくすることがで
き、この結果、例えばフライホイール電力貯蔵装置にお
いては、回転体質量と回転数とを低下させずに、すなわ
ち、フライホイール電力貯蔵装置の貯蔵エネルギーを低
下させることなく、タッチダウン軸受により支持された
回転体の運動エネルギー（振れ回り力）を低減すること
ができる。これにより、タッチダウン軸受の焼きつきを
防止することができる。

【００１５】回転体の落下時対向部と浮上時対向部との
境界部が円錐台状とされていることが好ましい。

【００１６】このようにすると、磁気軸受の異常によっ
て回転体が落下し始めたときに、タッチダウン軸受の内
輪に接触する回転体部位が浮上時対向部から落下時対向
部へとスムーズに移行することができる。なお、必要に
応じて、円錐台状境界部に対向するタッチダウン軸受の
内輪端部に、円錐台状境界部に対応する比較的大きな面
取り部であるテーパ状切り欠き部を設けてもよい。

【００１７】また、磁気軸受による支持がない位置にあ
る回転体を磁気軸受による支持可能な位置に移動させる
移動手段をさらに備えていることが好ましい。

【００１８】移動手段は、ハンドルを回転させることに
よって上下移動する昇降軸であってもよく、また、その
他の手動によって移動させるものであってもよいし、流
体圧によって移動させられるシリンダーであってもよ
く、また、その他の駆動源によって移動させるものであ
ってもよい。移動手段は、回転体の端面と移動手段との
間隔を検知して移動量調整のための信号を出力する非接
触式の変位計を備えていることが好ましい。

【００１９】回転体が磁気軸受に支持されていない落下
時のアキシアル軸受端面と回転体のフランジ部（被吸引
部）との間隔は、数ｍｍ〜１０数ｍｍとされることか
ら、磁気軸受の吸引力によって回転体を浮上させること
は困難であり、磁気軸受に異常が発生して一旦回転体が
落下した後は、移動手段によって回転体をアキシアル磁
気軸受に近づけてから磁気軸受装置を起動させるように
する。磁気軸受により回転体を完全に安全浮上させた後
は、移動手段は回転体に干渉しない位置まで戻される。
こうして、異常から容易に復旧することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
を５軸制御型磁気軸受装置に適用した実施形態について
説明する。

【００２１】図１および図２は、第１実施形態の５軸制
御型磁気軸受装置の機械的部分の主要部を示す縦断面図
で、図１は回転体(2)が磁気軸受(3)(4)(5)により非接触
支持されている状態、図２は回転体(2)がタッチダウン
軸受(7)(8)により機械的に支持されている状態をそれぞ
れ示している。

【００２２】磁気軸受装置は、縦型のものであり鉛直円
筒状のケーシング(1)内に鉛直に配置された軸状の回転
体(2)を備えている。以下の説明において、回転体(2)の
アキシアル方向（鉛直方向）の軸をＺ軸、Ｚ軸と直交す
るとともに互いに直交する２つのラジアル方向（水平方
向）の軸をＸ軸およびＹ軸とする。

【００２３】ケーシング(1)内には、回転体(2)をＺ軸方
向に非接触支持するアキシアル磁気軸受(3)、回転体(2)
をアキシアル方向の２箇所においてそれぞれＸ軸方向お
よびＹ軸方向に非接触支持する上下２組のラジアル磁気
軸受(4)(5)、回転体(2)のアキシアル方向の位置および
上記２箇所におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の位置をそ
れぞれ検出するための位置センサなどからなる位置検出
部（図示略）、回転体(2)を高速回転させるためのビル
トイン型電動モータ(6)、ならびに回転体(2)のアキシア
ル方向およびラジアル方向の可動範囲を規制して回転体
(2)を磁気軸受(3)(4)(5)で支持できなくなったときなど
に可動範囲の極限位置において回転体(2)を機械的に支
持する上下２組のタッチダウン軸受（保護軸受）(7)(8)
が設けられている。

【００２４】アキシアル磁気軸受(3)は、回転体(2)の上
部に一体に形成されたフランジ部(10)をアキシアル制御
軸方向（Ｚ軸方向）の上方から臨むように配置されて回
転体(2)を磁気吸引するアキシアル電磁石(3a)およびヨ
ーク(3b)を有しており、フランジ部(10)の下方には電磁
石およびヨークを有していない吊り下げタイプとされて
いる。

【００２５】２組のラジアル磁気軸受(4)(5)は、アキシ
アル磁気軸受(3)の下側において上下方向に所定の間隔
をおいて配置されており、これらの間にモータ(6)が配
置されている。上部ラジアル磁気軸受(4)は、回転体(2)
をＸ軸方向の両側からおよびＹ軸方向の両側からそれぞ
れ挟むように配置されて回転体(2)を磁気吸引する２対
の上部ラジアル電磁石(4a)を備えている。同様に、下部
ラジアル電磁石(5)も、２対の下部ラジアル電磁石(5a)
を備えている。各ラジアル磁気軸受(4)(5)の電磁石(4a)
(5a)については、Ｘ軸方向のものだけが図示されてい
る。

【００２６】下部タッチダウン軸受(8)は、たとえばア
ンギュラー玉軸受などの転がり軸受よりなり、ラジアル
荷重を受けられるようになっている。軸受(8)の外輪(8
a)はケーシング(1)に固定され、内輪(8b)は回転体(2)に
アキシアル方向およびラジアル方向に適当なギャップを
あけて対向するように配置されている。

【００２７】上部タッチダウン軸受(7)は、たとえばア
ンギュラー玉軸受などの転がり軸受よりなり、アキシア
ル荷重とラジアル荷重の両方を受けられるようになって
いる。この軸受(7)の外輪(7a)はケーシング(1)に固定さ
れ、内輪(7b)が回転体(2)にアキシアル方向およびラジ
アル方向に適当なギャップをあけて臨ませられている。

【００２８】回転体(2)の上端部には、磁気軸受(3)(4)
(5)による支持がないときに上部タッチダウン軸受(7)の
内輪(7b)の上端面に上方から当接する円板状落下時位置
決め部(11)と、落下時位置決め部(11)の下端に同心円状
に連なり磁気軸受(3)(4)(5)による支持がないときに上
部タッチダウン軸受(7)の内輪(7b)に第１の間隔(G1)を
おいて対向する円柱状落下時対向部(12)と、落下時対向
部(12)の下端に同心円状に連なり磁気軸受(3)(4)(5)に
支持されている際に上部タッチダウン軸受(7)の内輪(7
b)に第１の間隙(G1)より大きい第２の間隔(G2)をおいて
対向する浮上時対向部(12)とが設けられている。

【００２９】また、回転体(2)の下端部には、磁気軸受
(3)(4)(5)に支持されている際に下部タッチダウン軸受
(8)の内輪(8b)の下端面に下方から第４の間隔(G4)をお
いて対向する下端フランジ部(14)と、下端フランジ部(1
4)の上端に同心円状に連なり磁気軸受(3)(4)(5)に支持
されている際に下部タッチダウン軸受(8)の内輪(8b)に
第５の間隔(G5)をおいて対向する浮上時対向部(15)と、
浮上時対向部(15)の上端に同心円状に連なり磁気軸受
(3)(4)(5)による支持がないときに下部タッチダウン軸
受(8)の内輪に第５の間隔(G5)と等しい第６の間隔(G6)
をおいて対向する落下時対向部(16)とが設けられてい
る。

【００３０】そして、上部タッチダウン軸受(7)の内輪
(7b)と回転体(2)の落下時位置決め部(11)との間のアキ
シアル方向のギャップ(G3)の大きさにより、回転体(2)
のアキシアル方向下方への可動範囲が規制され、下部タ
ッチダウン軸受(8)の内輪(8b)と回転体(2)の下端フラン
ジ部(14)との間のアキシアル方向のギャップ(G4)の大き
さにより、回転体(2)のアキシアル方向上方への可動範
囲が規制され、各タッチダウン軸受(7)(8)の内輪(7b)(8
b)と回転体(2)の上下の浮上時対向部(13)(15)との間の
ラジアル方向のギャップ(G2)(G5)の大きさにより、回転
体(2)のラジアル方向の可動範囲が規制される。そし
て、回転体(2)が可動範囲の極限位置においてタッチダ
ウン軸受(7)(8)により支持されている状態でも、回転体
(2)と電磁石(3a)(4a)(5a)およびヨーク(3b)との間には
ギャップがあり、回転体(2)は電磁石(3a)(4a)(5a)およ
びヨーク(3b)に接触することはない。

【００３１】上下タッチダウン軸受(7)(8)と回転体(2)
の各部(11)(12)(13)(14)(15)(16)との間隔のうち、磁気
軸受(3)(4)(5)による支持がないときの上部タッチダウ
ン軸受(7)と回転体(2)の落下時対向部(12)との間隔であ
る第１の間隔(G1)（図２参照）は、タッチダウン軸受
(7)の内輪(7b)の中心軸に対して落下時対向部(12)の中
心軸が実質的に偏心できない程度、例えば直径の差にし
て０．０２ｍｍ程度とされている。また、磁気軸受(3)
(4)(5)に支持されている際の上部タッチダウン軸受(7)
と回転体(2)の浮上時対向部(13)との間隔である第２の
間隔(G2)（図１参照）は、回転体(2)が高速回転してい
るときに、回転体(2)の振れ回り量が増大してもタッチ
ダウン軸受(7)と浮上時対向部(13)とが接触しない程
度、例えば直径の差にして０．２ｍｍ程度とされてい
る。また、磁気軸受(3)(4)(5)による支持がないときに
下部タッチダウン軸受(8)とこれに対向する落下時対向
部(16)との間の間隔(G6)（図２参照）は、上記第２の間
隔(G2)と等しくされており、磁気軸受(3)(4)(5)による
支持されている際の下部タッチダウン軸受(8)とこれに
対向する浮上時対向部(15)との間の間隔(G5)（図１参
照）も、上記第２の間隔(G2)と等しくされている。ま
た、回転体(2)が磁気軸受(3)(4)(5)に支持されている際
のアキシアル磁気軸受(3)下端面と回転体(2)のフランジ
部（被吸引部）(10)上面との間隔は、１ｍｍ未満（サブ
ｍｍ）に調整され、回転体(2)が磁気軸受(3)(4)(5)に支
持されていない際の同間隔は、数ｍｍ〜１０数ｍｍとさ
れている。

【００３２】また、回転体(2)の上部の落下時対向部(1
2)と浮上時対向部(13)との境界部(17)は、上の底面が落
下時対向部(12)の底面と同じ寸法でかつ下の底面が浮上
時対向部(13)の底面と同じ寸法の円錐台状とされてい
る。また、上部タッチダウン軸受(7)の内輪(7b)の上端
部に、円錐台状境界部(17)に対応する比較的大きな面取
り部であるテーパ状切り欠き部(18)が設けられている。
したがって、図１に示す磁気軸受(3)(4)(5)に支持され
ている状態において、磁気軸受(3)(4)(5)の異常によっ
て回転体(2)が落下し始めたときに、上部タッチダウン
軸受(7)の内輪(7b)に接触する回転体部位が浮上時対向
部(13)から落下時対向部(12)へとスムーズに移行するこ
とができる。なお、上部タッチダウン軸受(7)の内輪(7
b)のテーパ状切り欠き部(18)は、必ずしも必要なもので
はない。

【００３３】さらにまた、回転体(2)の下方には、磁気
軸受(3)(4)(5)による支持がない位置にある回転体(2)を
磁気軸受(3)(4)(5)による支持可能な位置に上昇させ得
る移動手段(21)が配置されている。移動手段(21)は、ケ
ーシング(1)に上下移動自在に支持されハンドルを回転
させることによって上下移動させることができる昇降軸
(22)と、回転体(2)の下端面と昇降軸(22)の上端面との
間隔を検知して昇降量調整のための信号を出力する非接
触式の変位計(23)とを備えている。

【００３４】上記の磁気軸受装置によると、磁気軸受
(3)(4)(5)に異常が発生したときに、以下のように、回
転体(2)が停止して、その後の復旧処置が施される。磁
気軸受(3)(4)(5)の異常には、外乱による制御不能、電
磁石もしくは位置センサの断線などがある。このような
磁気軸受(3)(4)(5)の異常は、位置センサの出力がしき
い値を越えることなどにより検知される。

【００３５】磁気軸受(3)(4)(5)に異常が発生し、アキ
シアル磁気軸受(3)によって支持されなくなった回転体
(2)は、上下タッチダウン軸受(7)(8)に接触し、上下タ
ッチダウン軸受(7)(8)が回転体(2)とともに高速で回転
する。回転体(2)が上下タッチダウン軸受(7)(8)に接触
した際の振れ回り力は、上部タッチダウン軸受(7)の内
輪(7b)とこれに対向する回転体(2)の落下時対向部(12)
とのエアギャップが小さいため、小さいものとなり、上
下タッチダウン軸受(7)(8)が焼きつきを起こすことな
く、回転体(2)が減速して停止する。

【００３６】回転体(2)が停止した際のアキシアル軸受
(3)下端面と回転体(2)のフランジ部(10)上面との間隔
は、例えば数ｍｍ〜１０数ｍｍとされており、アキシア
ル磁気軸受(3)の吸引力によって回転体(2)を浮上させる
ことは困難なものとなっている。そこで、移動手段(21)
を用い、昇降軸(22)を上昇させることによって回転体
(2)をアキシアル磁気軸受(3)で吸引可能な位置まで上昇
させる。この状態で、磁気軸受装置を起動させると、回
転体(2)は、磁気軸受(3)(4)(5)によって非接触支持され
て高速回転する正常運転状態に容易に復旧する。磁気軸
受(3)(4)(5)により回転体(2)を完全に安全浮上させた後
は、昇降軸(22)は回転体(2)に干渉しない位置まで下降
させられる。

【００３７】上記第１実施形態の磁気軸受装置において
は、回転体(2)下部における第５の間隔(G5)と第６の間
隔(G6)とが等しく、回転体(2)下部には落下時位置決め
部(11)が設けられていない例を示したが、回転体(2)下
部の構成は、これに限られるものではなく、以下に示す
ように、回転体(2)上部の構成と同様の構成としてもよ
い。

【００３８】図３および図４は、第２実施形態の５軸制
御型磁気軸受装置の機械的部分の主要部を示す縦断面図
で、図３は回転体(2)が磁気軸受(3)(4)(5)により非接触
支持されている状態、図４は回転体(2)がタッチダウン
軸受(7)(8)により機械的に支持されている状態をそれぞ
れ示している。以下の説明において、第１実施形態と同
じ構成のものには同じ符号を付して説明を省略する。

【００３９】この実施形態では、回転体(2)の下端部に
は、磁気軸受(3)(4)(5)による支持がないときに下部タ
ッチダウン軸受(8)の内輪(8b)の上端面に上方から当接
する円板状落下時位置決め部(31)と、落下時位置決め部
(31)の下端に同心円状に連なり磁気軸受(3)(4)(5)によ
る支持がないときに下部タッチダウン軸受(8)の内輪(8
b)に第７の間隔(G7)をおいて対向する円柱状落下時対向
部(32)と、落下時対向部(32)の下端に同心円状に連なり
磁気軸受(3)(4)(5)に支持されている際に下部タッチダ
ウン軸受(8)の内輪(8b)に第７の間隙(G7)より大きい第
８の間隔(G8)をおいて対向する浮上時対向部(33)とが設
けられている。また、落下時対向部(32)と浮上時対向部
(33)との境界部(34)は、上の底面が落下時対向部(32)の
底面と同じ寸法でかつ下の底面が浮上時対向部(33)の底
面と同じ寸法の円錐台状とされている。また、下部タッ
チダウン軸受(8)の内輪(8b)の上端部に、円錐台状境界
部(34)に対応する比較的大きな面取り部であるテーパ状
切り欠き部(35)が設けられている。

【００４０】そして、上部タッチダウン軸受(7)の内輪
(7b)と回転体(2)の落下時位置決め部(11)との間のアキ
シアル方向のギャップ(G3)の大きさにより、回転体(2)
のアキシアル方向下方への可動範囲が規制され、下部タ
ッチダウン軸受(8)の内輪(8b)と回転体(2)の下端フラン
ジ部(14)との間のアキシアル方向のギャップ(G4)の大き
さにより、回転体(2)のアキシアル方向上方への可動範
囲が規制され、各タッチダウン軸受(7)(8)の内輪(7b)(8
b)と回転体(2)の上下の浮上時対向部(13)(33)との間の
ラジアル方向のギャップ(G2)(G8)の大きさにより、回転
体(2)のラジアル方向の可動範囲が規制される。

【００４１】上下タッチダウン軸受(7)(8)と回転体(2)
の各部(11)(12)(13)(31)(32)(33)との間隔のうち、磁気
軸受(3)(4)(5)による支持がないときの上部タッチダウ
ン軸受(7)と回転体(2)の落下時対向部(12)との間隔であ
る第１の間隔(G1)（図２参照）は、第１実施形態と同様
で、上部タッチダウン軸受(7)の内輪(7b)の中心軸に対
して落下時対向部(12)の中心軸が実質的に偏心できない
程度、例えば直径の差にして０．０２ｍｍ程度とされて
いる。また、磁気軸受(3)(4)(5)に支持されている際の
上部タッチダウン軸受(7)と回転体(2)の浮上時対向部(1
3)との間隔である第２の間隔(G2)（図１参照）も、第１
実施形態と同様で、回転体(2)が高速回転しているとき
に、回転体(2)の振れ回り量が増大してもタッチダウン
軸受(7)と浮上時対向部(13)とが接触しない程度、例え
ば直径の差にして０．２ｍｍ程度とされている。

【００４２】そして、磁気軸受(3)(4)(5)による支持が
ないときに下部タッチダウン軸受(8)とこれに対向する
落下時対向部(32)との間の間隔(G7)（図４参照）は、上
記第１の間隔(G1)と等しくされており、磁気軸受(3)(4)
(5)による支持されている際の下部タッチダウン軸受(8)
とこれに対向する浮上時対向部(33)との間の間隔(G8)
（図３参照）は、上記第２の間隔(G2)と等しくされてい
る。また、回転体(2)下部における落下時位置決め部(3
1)と下部タッチダウン軸受(8)とのアキシアル方向の距
離は、回転体(2)上部における落下時位置決め部(11)と
上部タッチダウン軸受(7)とのアキシアル方向の距離と
等しくなされている。

【００４３】第２実施形態の磁気軸受装置によると、磁
気軸受(3)(4)(5)に異常が発生し、アキシアル磁気軸受
(3)によって支持されなくなった回転体(2)は、上下タッ
チダウン軸受(7)(8)に接触し、上下タッチダウン軸受
(7)(8)が回転体(2)とともに高速で回転する。回転体(2)
が上下タッチダウン軸受(7)(8)に接触した際の振れ回り
力は、上部タッチダウン軸受(7)の内輪(7b)とこれに対
向する回転体(2)の落下時対向部(12)とのエアギャップ
が小さいのに加え、下部タッチダウン軸受(8)の内輪(8
b)とこれに対向する回転体(2)の落下時対向部(32)との
エアギャップも小さいため、第１実施形態のものに比べ
てより一層小さいものとなり、上下タッチダウン軸受
(7)(8)が焼きつきを起こすことなく、回転体(2)が減速
して停止する。また、回転体(2)が落下し始めたときに
は、上下タッチダウン軸受(7)(8)の内輪(7b)(8b)に接触
する回転体部位が浮上時対向部(13)(33)から落下時対向
部(12)(32)へとスムーズに移行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の第１実施形態を示す磁気軸
受装置の概略構成図であり、回転体が磁気軸受により非
接触支持されている状態を示している。

【図２】図２は、この発明の第１実施形態を示す磁気軸
受装置の概略構成図であり、回転体がタッチダウン軸受
により機械的に支持されている状態を示している。

【図３】図３は、この発明の第２実施形態を示す磁気軸
受装置の概略構成図であり、回転体が磁気軸受により非
接触支持されている状態を示している。

【図４】図４は、この発明の第２実施形態を示す磁気軸
受装置の概略構成図であり、回転体がタッチダウン軸受
により機械的に支持されている状態を示している。

【符号の説明】

(2) 回転体 (3) アキシアル磁気軸受 (3a) 電磁石 (4)(5) ラジアル磁気軸受 (4a)(5a) 電磁石 (7) 上部タッチダウン軸受 (8) 下部タッチダウン軸受 (11) 落下時位置決め部 (12) 落下時対向部 (13) 浮上時対向部 (17) 円錐台状境界部 (21) 移動手段 (22) 昇降軸 (G1) 第１の間隔 (G2) 第２の間隔 (31) 落下時位置決め部 (32) 落下時対向部 (33) 浮上時対向部 (34) 円錐台状境界部 (G7) 第７の間隔＝第１の間隔 (G8) 第８の間隔＝第２の間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原有宏大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J102 AA01 AA09 BA03 CA13 DA03 DA09 DA35 DB05 DB10 GA06 GA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体、回転体をアキシアル制御軸方向
およびラジアル制御軸方向に磁気浮上させて非接触支持
する複数の電磁石を有する複数組の磁気軸受、ならびに
回転体のアキシアル制御軸方向およびラジアル制御軸方
向の可動範囲を規制して磁気軸受による支持がないとき
に回転体を機械的に支持する２組のタッチダウン軸受を
備えている磁気軸受装置において、回転体は、磁気軸受による支持がないときに少なくとも
一方の組のタッチダウン軸受の端面にアキシアル制御軸
方向から当接する落下時位置決め部と、落下時位置決め
部に連なり磁気軸受による支持がないときにタッチダウ
ン軸受に第１の間隔をおいて対向する落下時対向部と、
落下時対向部に連なり磁気軸受に支持されている際にタ
ッチダウン軸受に第１の間隙より大きい第２の間隔をお
いて対向する浮上時対向部とを有していることを特徴と
する磁気軸受装置。
【請求項２】回転体の落下時対向部と浮上時対向部と
の境界部が円錐台状とされている請求項１の磁気軸受装
置。
【請求項３】磁気軸受による支持がない位置にある回
転体を磁気軸受による支持可能な位置に移動させる移動
手段をさらに備えている請求項１または２の磁気軸受装
置。