JP2557479Y2

JP2557479Y2 - 磁気軸受装置

Info

Publication number: JP2557479Y2
Application number: JP12784390U
Authority: JP
Inventors: 泰作橋本; 拓知上山
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2005-11-29
Also published as: JPH0484827U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、磁気軸受装置に関する。

従来の技術磁気軸受装置においては、ロータの周囲に、これを磁
気浮上させる複数たとえば４つのラジアル磁気軸受が設
けられている。

このようなラジアル磁気軸受として、アキシアル方向
に隔たった２つの磁極を有する１つの馬蹄形の電磁石よ
りなるものおよび円周方向に隔たった２つの磁極を有す
る１つの馬蹄形の電磁石よるなるものが知られている。

考案が解決しようとする課題前者の場合、電磁石に対応するロータの外周部は磁性
体よりなり、電磁石の一方の磁極から出た磁束がロータ
内をアキシアル方向に通って他方の磁極に入り、ロータ
内にアキシアル方向の磁路が形成される。

後者の場合も、電磁石の一方の磁極から出た磁束がロ
ータ内を円周方向に通って他方の磁極に入り、ロータ内
に円周方向の磁路が形成される。

上記のいずれの場合も、電磁石は、馬蹄形の鉄心にコ
イルが巻回されたものであるから、鉄心の両端にある磁
極の相互間隔を小さくすることができず、したがって、
いずれの場合も、ロータを通る磁路が長くなり、それに
よって磁気抵抗が大きくなるという問題がある。

この考案の目的は、上記の問題を解決し、ロータを通
る磁路を短くして、磁気抵抗を小さくすることができる
磁気軸受装置を提供することにある。

課題を解決するための手段この考案による磁気軸受装置は、ロータの周囲に、これを磁気浮上させる複数組のラジ
アル磁気軸受が円周方向に間隔をおいて配置されてお
り、各ラジアル磁気軸受が、円周方向に近接して配置さ
れた２つの電磁石を備え、さらに各電磁石がアキシアル
方向に隔たった２つの磁極を備えた馬蹄形のもので、１
組のラジアル磁気軸受の各電磁石のアキシアル方向同位
置の磁極同志が互いに反対の極性をもってそれぞれ円周
方向に近接するように配置され、ロータの外周部の各電
磁石の各磁極に対向する位置に環状の磁性体部がそれぞ
れ設けられ、これらの磁性体部の間に非磁性体部が設け
られていることを特徴とするものである。

作用作用の説明において、便宜上、１組のラジアル磁気軸
受の２つの電磁石のうち、一方を第１の電磁石といい、
他方を第２の電磁石ということにし、各電磁石の２つの
磁極のうち、アキシアル方向同位置の一方の磁極を第１
の磁極といい、アキシアル方向同位置の他方の磁極を第
２の磁極ということにし、２つの環状の磁性体部のう
ち、第１の磁極に対向する磁性体部を第１の磁性体部と
いい、第２の磁極に対向する磁性体部を第２の磁性体部
ということにする。

第１の電磁石の第１の磁極から出た磁束はロータの第
１の磁性体部を円周方向に通ってアキシアル方向同位置
にある逆極性の第２の電磁石の第１の磁極に入り、第２
の電磁石内を通って、第２の電磁石の第２の磁極からロ
ータの第２の磁性体部に入り、第２の磁性体部を円周方
向に通ってアキシアル方向同位置にある第１の電磁石の
第２の磁極に入る。

各電磁石は、アキシアル方向に隔たった２つの磁極を
備えた馬蹄形のものであるから、コイルが巻回されてい
ても、２つの電磁石のアキシアル方向同位置にある磁極
同志を円周方向に近接するように配置することができ
る。そして、第１の電磁石の第１の磁極と第２の電磁石
の第１の磁極とは近接しているので、ロータの第１の磁
性体部を通る磁路は短い。また、第１の電磁石の第２の
磁極と第２の電磁石の第２の磁極とも近接しているの
で、ロータの第２の磁性体部を通る磁路も短い。したが
って、ロータを通る磁路が短く、磁気抵抗が小さい。

実施例以下、図面を参照して、この考案の実施例について説
明する。

第１図〜第３図は、磁気軸受装置の主要部の概略構成
を示している。

第１図に示すように、ロータ（１）のアキシアル方向
の１箇所の周囲に、ロータ（１）を磁気浮上させる４組
のラジアル磁気軸受、すなわち第１磁気軸受（B1）、第
２磁気軸受（B2）、第３磁気軸受（B3）および第４磁気
軸受（B4）が円周方向に等間隔をおいて配置されてい
る。各磁気軸受（Ｂ）は円周方向に近接して配置された
２つの電磁石、すなわち第１電磁石（M1）および第２電
磁石（M2）よりなる。

第１図より明らかなように、第１および第３磁気軸受
（B1）（B3）と第２および第４磁気軸受（B2）（B4）と
で２つの電磁石（Ｍ）の円周方向の配置が逆になってお
り、第１磁気軸受（B1）の第１電磁石（M1）と第２磁気
軸受（B2）の第１電磁石（M1）が隣り合い、第２磁気軸
受（B2）の第２電磁石（M2）と第３磁気軸受（B3）の第
２電磁石（M2）が隣り合い、第３磁気軸受（B3）の第１
電磁石（M1）と第４磁気軸受（B4）の第１電磁石（M1）
が隣り合い、第４磁気軸受（B4）の第２電磁石（M2）と
第１磁気軸受（B1）の第２電磁石（M2）が隣り合ってい
る。

各電磁石（Ｍ）は、アキシアル方向にのびた鉄心
（２）の両端部にロータ（１）の中心に向かってのびた
２つの磁極、すなわち第１磁極（3a）と第２磁極（3b）
が設けられて馬蹄形をなすものであり、鉄心（２）には
コイル（４）が巻回されている。各電磁石（Ｂ）の２つ
の電磁石（Ｍ）は、第１磁極（3a）同志がアキシアル方
向同位置で互いに円周方向に近接し、第２磁極（3b）同
志がアキシアル方向同位置で互いに円周方向に近接する
ように配置されている。また、各電磁石（Ｂ）の２つの
電磁石（Ｍ）は、アキシアル方向同位置にある磁極（3
a）（3b）同志が互いに逆の極性になるように励磁され
ている。すなわち、第１電磁石（M1）の第１磁極（3a）
がＮ極に、第２磁極（3b）がＳ極に励磁され、第２電磁
石（M2）の第１磁極（3a）がＳ極に、第２磁極（3b）が
Ｎ極に励磁されている。

電磁石（Ｍ）の第１磁極（3a）に対向するロータ
（１）の外周部に、磁性体リング（５）がはめられて環
状の第１磁性体部（６）が形成されている。電磁石
（Ｍ）の第２磁極（3b）に対向するロータ（１）の外周
部に、同様の磁性体リング（７）がはめられて環状の第
２磁性体部（８）が形成されている。そして、これら２
つの磁性体部（６）（８）の間のロータ（１）の外周部
に、非磁性体リング（９）がはめられて環状の非磁性体
部（10）が形成されている。

第１図および第３図に一点鎖線で示すように、第１磁
気軸受（B1）において、第１電磁石（M1）の第１磁極
（3a）（Ｎ極）から出た磁束はロータ（１）の第１磁性
体部（６）に入るが、第１電磁石（M1）の第２磁極（3
b）（Ｓ極）との間には非磁性体部（10）があり、隣り
合う第２磁気軸受（B2）の第１電磁石（M1）の第１磁極
（3a）（Ｎ極）は同極性であるから、第１磁性体部
（６）を円周方向に通ってアキシアル方向同位置にある
第２電磁石（M2）の第１磁極（3a）（Ｓ極）に入り、第
２電磁石（M2）を通ってその第２磁極（3b）（Ｎ極）か
らロータ（１）の第２磁性体部（８）に入るが、第２電
磁石（M2）の第１磁極（3a）（Ｓ極）との間には非磁性
体部（10）があり、隣り合う第４磁気軸受（B4）の第２
電磁石（M2）の第２磁極（3b）（Ｎ極）は同極性である
から、第２磁性体部（８）を円周方向に通ってアキシア
ル方向同位置にある第１電磁石（M1）の第２磁極（3b）
（Ｓ極）に入る。第１電磁石（M1）の第１磁極（3a）と
第２電磁石（M2）の第１磁極（3a）とは近接しているの
で、ロータ（１）の第１磁性体部（６）を通る磁路は短
い。また、第１電磁石（M1）の第２磁極（3b）と第２電
磁石（M2）の第２磁極（3b）とも近接しているので、ロ
ータ（１）の第２磁性体部（８）を通る磁路も短い。し
たがって、ロータ（１）を流れる磁路が短く、磁気抵抗
が小さい。他の磁気軸受（B2）（B3）（B4）についても
同様である。

第４図〜第６図は、４組の磁気軸受（Ｂ）の８つの電
磁石（Ｍ）のさらに具体的な構成の１例を示している。

電磁石（Ｍ）は、次のように、第１ハウジング（11）
と第２ハウジング（12）の間に挾み止められている。２
つのハウジング（11）（12）は中心に円形穴（13）（1
4）を有する穴あき円板状をなす。２つのハウジング（1
1）（12）の対向内面に８つの放射状のみぞ（15）（1
6）が形成されており、第１ハウジング（11）のみぞ（1
5）に第１磁極（3a）が、第２ハウジング（12）のみぞ
（16）に第２磁極（3b）がはめられている。そして、同
じ電磁石（Ｍ）の第１磁極（3a）と第２磁極（3b）の間
に、コイル（４）が巻回された鉄心（２）が挾まれ、第
１ハウジング（11）および第１磁極（3a）を貫通して鉄
心（２）にねじはめられたボルト（17）と、第２ハウジ
ング（12）および第２磁極（3b）を貫通して鉄心（２）
にねじはめられたボルト（18）とによって、２つのハウ
ジング（11）（12）と８つの電磁石（Ｍ）が一体化され
ている。

第１ハウジング（11）の外面内径側に段部（19）が形
成され、第１磁気軸受（B1）を構成する第１電磁石（M
1）と第２電磁石（M2）との周方向中間位置となる段部
（19）に放射方向内側に向かいロータのアジアル変位を
検出する第１ラジアル変位センサ（S1）が構成されてい
る。同様に、第２磁気軸受（B2）の部分に第２ラジアル
変位センサ（S2）が、第３磁気軸受（B3）の部分に第３
ラジアル変位センサ（S3）が、第４磁気軸受（B4）の部
分に第４ラジアル変位センサ（S4）が設けられている。

２つのハウジング（11）（12）は磁気軸受装置のケー
シング内に固定され、これらの穴（13）（14）の内側に
ロータ（１）が通される。

第７図は、電磁石の変形例を示している。

この場合、電磁石が馬蹄形をなし、鉄心（２）の部分
に磁気浮上用コイル（４）が巻回されている点は上記実
施例のものと同じであるが、さらに、２つの磁極（3a）
（3b）に、回転駆動モータ用コイル（24a）（24b）が巻
回されている。

このようにすると、磁気浮上用電磁石と駆動用モータ
が一体化され、部品点数の減少によるコストダウン、小
型化、メンテナンスの簡略化ができる。

考案の効果この考案の磁気軸受装置によれば、上述のように、ロ
ータを通る磁路が短く、磁気抵抗が小さくなる。そし
て、２つの電磁石で１つのラジアル磁気軸受を構成した
ので、１つの電磁石で１つのラジアル磁気軸受を構成す
るものと比べて、磁気軸受装置全体の磁極数が同じ場合
には、制御の数が半減し、磁気軸受装置の制御が容易と
なり、また、ラジアル磁気軸受の個数が同じ場合には、
デッドスペースを小さくでき、コイルの有効巻線数を増
加させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す磁気軸受装置の主要部
の横断面図、第２図は第１図II−II線の矢視図、第３図
は第１図III−IIIの断面図、第４図は磁気軸受の電磁石
の具体的な構成を示す正面図、第５図は第４図Ｖ−Ｖ線
の拡大断面図、第６図は第５図VI−VI線の断面図、第７
図は電磁石の変形例を示す斜視図である。（１）…ロータ、（3a）…第１磁極、（3b）…第２磁
極、（６）…第１磁性体部、（８）…第２磁性体部、
（10）…非磁性体部、（Ｂ）…ラジアル磁気軸受、（B
1）…第１磁気軸受、（B2）…第２磁気軸受、（B3）…
第３磁気軸受、（B4）…第４磁気軸受、（Ｍ）…電磁
石、（M1）…第１電磁石、（M2）…第２電磁石。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ロータの周囲に、これを磁気浮上させる複
数組のラジアル磁気軸受が円周方向に間隔をおいて配置
されており、各ラジアル磁気軸受が、円周方向に近接し
て配置された２つの電磁石を備え、さらに各電磁石がア
キシアル方向に隔たった２つの磁極を備えた馬蹄形のも
ので、１組のラジアル磁気軸受の各電磁石のアキシアル
方向同位置の磁極同志が互いに反対の極性をもってそれ
ぞれ円周方向に近接するように配置され、ロータの外周
部の各電磁石の各磁極に対向する位置に環状の磁性体部
がそれぞれ設けられ、これらの磁性体部の間に非磁性体
部が設けられていることを特徴とする磁気軸受装置。