JP2620855B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents

磁気軸受装置

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JP2620855B2 JP62023268A JP2326887A JP2620855B2 JP 2620855 B2 JP2620855 B2 JP 2620855B2 JP 62023268 A JP62023268 A JP 62023268A JP 2326887 A JP2326887 A JP 2326887A JP 2620855 B2 JP2620855 B2 JP 2620855B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、磁気軸受装置に関する。
従来の技術とその問題点 磁気軸受装置として、固定ケースに対しロータ軸が電
磁石を用いたラジアル磁気軸受およびアキシアル磁気軸
受で非接触状態に支持されて回転し、固定ケースの複数
箇所に保護用軸受(ころがり軸受)が設けられたものが
知られている。保護用軸受は、ロータ軸が停止すると
き、停電その他の故障により磁気軸受が作動しなくなっ
たときまたはロータ軸に振動が発生したときに、ロータ
軸を受けて磁気軸受を保護するためのものであり、ロー
タ軸が正常に回転しているときには、保護用軸受とロー
タ軸との間には0.1〜数mm程度のすきまがある。ところ
で、このすきまは軸受が通常使用される場合のすきまよ
り大きいため、保護用軸受が作動するときに、ロータ軸
の振れ回りが発生し、軸受に圧痕などのダメージを与え
たり、軸受内輪とロータ軸の間でスリップが生じてこれ
らが焼付いたりし、保護用軸受が一度の作動で使用不可
能になるというような問題がある。
磁気軸受装置には、上記のように固定ケースの内側を
ロータ軸が回転する形式の他に、固定軸の周囲を筒状の
ロータが回転する形式もあるが、この場合にも、同様
に、保護用軸受が作動するときにロータの振れ回りが発
生するという問題がある。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、ロータ軸ま
たは筒状のロータの振れ回りを防止できる磁気軸受装置
を提供することにある 問題点を解決するための手段 この発明による磁気軸受装置は、固定部分に対し回転
部分が電磁石を用いた磁気軸受で非接触状態に支持され
て回転し、上記回転部分の停止時に上記回転部分を受け
る保護用軸受が上記固定部分の複数箇所に設けられた磁
気軸受装置において、上記保護用軸受の上記回転部分側
の軌道輪と上記回転部分に、上記保護用軸受作動時に互
いに接触するテーパ面が形成され、上記保護用軸受がそ
のテーパ面により荷重を受けるように配置された玉軸受
であり、上記回転部分をそのテーパ面が上記保護用軸受
のテーパ面に接近する方向に常時付勢する回転部分付勢
手段が設けられており、上記回転部分付勢手段が、上記
磁気軸受に設けられた永久磁石であることを特徴とする
ものである。
作用 停電や回転部分の振動が発生していない正常状態にお
いても、回転部分付勢手段の永久磁石が回転部分を付勢
しているが、磁気軸受の電磁石の作用により、回転部分
は所定位置に非接触支持されて回転する。磁気軸受の電
磁石に通電されなくなった停電その他の故障の場合、回
転部分付勢手段の永久磁石の作用により、回転部分のテ
ーパ面が保護用軸受のテーパ面に接触し、回転部分と保
護用軸受の間のすきまがなくなる。このため、回転部分
が保護用軸受に確実に支持され、回転部分の振れ回りが
発生することがない。また、回転中の回転部分に外部か
ら振動が加わったような場合は、磁気軸受の電磁石への
通電を停止すれば、同様に、回転部分付勢手段の永久磁
石の作用により、回転部分が保護用軸受に確実に支持さ
れ、回転部分の振れ回りが防止される。回転部分付勢手
段が磁気軸受の永久磁石よりなり、回転部分を常時付勢
しているので、磁気軸受の電磁石に通電されなくなった
停電その他の故障の場合には、自動的に回転部分が保護
用軸受で支持されて振れ回りが防止され、回転部分に振
動が発生した場合には、磁気軸受の電磁石への通電を停
止するだけで、後は自動的に回転部分が保護用軸受で支
持されて振れ回りが防止され、いずれの場合も、回転部
分を保護用軸受で支持されるための特別な動力源が不要
である。しかも、磁気軸受の電磁石に再び通電するだけ
で、電磁石の作用により、自動的に回転部分が保護用軸
受から離れて非接触支持状態になり、回転部分を非接触
支持状態に戻すための特別な動力源も不要である。ま
た、回転部分付勢手段の永久磁石には可動部分がないた
め、故障もない。
実 施 例 第1図は、第1実施例を示す。
この磁気軸受装置は、垂直円筒状の固定ケース(10)
の内側を垂直なロータ軸(11)が回転する形式のもので
ある。ロータ軸(11)には上下1対のフランジ(12)
(13)が形成され、各フランジ(12)(13)の外周には
斜め下向きのテーパ面(12a)(13a)が形成されてい
る。また、ロータ軸(11)の下端部にはディスク(14)
が形成されている。ケース(10)には、軸(11)の上部
を支持するラジアル磁気軸受(15)(16)、ディスク
(14)の部分を支持するアキシアル磁気軸受(17)(1
8)および高周波モータ(19)が設けられている。ラジ
アル磁気軸受(15)(16)および上部アキシアル磁気軸
受(17)は電磁石(15a)(16a)(17a)を備え、下部
アキシアル磁気軸受(18)は永久磁石(18a)を備えて
いる。そして、ロータ軸(11)は、ラジアル磁気軸受
(15)(16)およびアキシアル磁気軸受(17)(18)で
ケース(10)に対し非接触状態に支持され、たとえば30
000rpm程度の高速で回転する。図示は省略したが、ケー
ス(10)にはロータ軸(11)のラジアル方向およびアキ
シアル方向の位置を検出するためのセンサーが設けられ
ており、これらのセンサーの出力に基づいて磁気軸受
(15)(16)(17)を制御することにより、ロータ軸
(11)は一定位置に支持されて回転する。ロータ軸(1
1)の上下のフランジ(12)(13)に対応するケース(1
0)の上下2箇所に保護用軸受(20)(21)が設けられ
ている。これらの保護用軸受(20)(21)の内輪(22)
(23)には、ロータ軸(11)のフランジ(12)(13)の
テーパ面(12a)(13a)に対向する斜め上向きのテーパ
面(22a)(23a)が形成されている。保護用軸受(20)
(21)はその内輪(22)(23)のテーパ面(22a)(23
a)で下向きのスラスト荷重を受けるように配置された
アンギュラ玉軸受よりなり、これらの外輪(24)(25)
がケース(10)に固定されたフランジ(26)(27)にそ
れぞれ固定されている。そして、ロータ軸(11)が正常
に回転しているときは、ロータ軸(11)のフランジ(1
2)(13)のテーパ面(12a)(13a)と対応する保護用
軸受(20)(21)のテーパ面(22a)(23a)との間には
たとえば0.1〜数mm程度のすきまがある。
磁気軸受(15)(16)(17)の電磁石(15a)(16a)
(17a)に通電されなくなった停電その他の故障の場
合、ロータ軸(11)のディスク(14)が永久磁石(18
a)により下方に吸引され、この力と重力によりロータ
軸(11)は下方に移動し、ロータ軸(11)のテーパ面
(12a)(13a)が対応する保護用軸受(20)(21)のテ
ーパ面(22a)(23a)に圧接する。これによりロータ軸
(11)と保護用軸受(20)(21)の間のすきまがなくな
り、ロータ軸(11)は軸受(20)(21)に支持されて振
れ回りを発生することなく回転する。また、永久磁石の
吸引力と重力により軸受(20)(21)に予圧が与えられ
るから、軸受(20)(21)とロータ軸(11)のスリップ
が発生しなくなり、軸受(20)(21)およびロータ軸
(11)の寿命をのばすことができる。
また、地震その他の外部からの振動により回転中のロ
ータ軸(11)に振動が発生したような場合は、前記セン
サーによりこれを検知し、磁気軸受(15)(16)(17)
の電磁石(15a)(16a)(17a)への通電を停止する。
このようにすれば、同様に、永久磁石(18a)と重力の
作用により、ロータ軸(11)保護用軸受(20)(21)に
確実に支持されて、振れ回りが防止される。
第2図は、第2実施例を示す。
この磁気軸受装置は、垂直な固定軸(30)の周囲の円
筒状のロータ(31)が回転する形式のものである。ロー
タ(31)は、固定軸(30)に設けられたラジアル磁気軸
受(32)(33)(34)(35)およびアキシアル磁気軸受
(36)(37)で非接触状態に支持されて回転する。ラジ
アル磁気軸受(32)(33)(34)(35)および上部アキ
ルアル磁気軸受(36)は電磁石(32a)(33a)(34a)
(35a)(36a)を備え、下部アキシアル磁気軸受(37)
は永久磁石(37a)を備えている。ロータ(31)の上下
の大径部(31a)(31b)の内面に内向きフランジ(38)
(39)がそれぞれ形成され、各フランジ(38)(39)の
内周に斜め下向きのテーパ面(38a)(39a)が形成され
ている。ロータ(31)の上下のフランジ(38)(39)に
対応する固定軸(30)の上下2箇所に保護用軸受(40)
(41)が設けられている。これらの保護用軸受(40)
(41)の外輪(42)(43)には、ロータ(31)のフラン
ジ(38)(39)のテーパ面(38a)(39a)に対向する斜
め上向きのテーパ面(42a)(43a)が形成されている。
保護用軸受(40)(41)はその外輪(42)(43)のテー
パ面(42a)(43a)で下向きのスラスト荷重を受けるよ
うに配置されたアンギュラ玉軸受よりなり、これらの内
輪(44)(45)が固定軸(30)の外周にそれぞれ固定さ
れている。そして、ロータ(31)が正常に回転している
ときは、ロータ(31)のフランジ(38)(39)のテーパ
面(38a)(39a)と対応する保護用軸受(40)(41)の
テーパ面(42a)(43a)との間にはたとえば0.1〜数mm
程度のすきまがある。
第2実施例の場合も、第1実施例の場合と同様、磁気
軸受(32)(33)(34)(35)(36)の電磁石(32a)
(33a)(34a)(35a)(36a)に通電されなくなると、
永久磁石(37a)と重力の作用により、ロータ(31)が
下方に移動して、そのテーパ面(38a)(39a)が保護用
軸受(40)(41)のテーパ面(42a)(43a)に圧接す
る。したがって、停電その他の故障が発生した場合やロ
ータ(31)に振動が発生した場合に、ロータ(31)の振
れ回りを防止することができる。
上記実施例では、保護用軸受(20)(21)(40)(4
1)としてアンギュラ玉軸受を使用しているが、実際使
用時には軸受すきまによりある程度の接触角がつく深み
ぞ玉軸受を使用してもよい。
磁気軸受装置の構成は、上記実施例のものに限らず、
適宜変更可能である。また、この発明は、ロータ軸やロ
ータが水平または斜めに配置される磁気軸受装置にも適
用できる。
発明の効果 この発明の磁気軸受装置によれば、上述のように、保
護用軸受作動時に回転部分付勢手段とテーパ面の作用に
より回転部分を保護用軸受で確実に保持して振れ回りを
防止することができ、軸受や回転部分の寿命が向上す
る。また、回転部分付勢手段の永久磁石には故障がな
く、しかも、磁気軸受の電磁石への通電が停止すること
で、回転部分付勢手段の永久磁石の作用により、回転部
分を自動的に保護用軸受で支持することができるととも
に、電磁石に通電することで、回転部分を非接触支持状
態に戻すことができ、これらのために特別な動力源を必
要としない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例を示す磁気軸受装置の縦
断面図、第2図はこの発明の第2実施例を示す磁気軸受
装置の縦断面図である。 (10)……固定ケース、(11)……ロータ軸、(12)
(13)……フランジ、(12a)(13a)……テーパ面、
(15)(16)……ラジアル磁気軸受、(15a)(16a)…
…電磁石、(17)(18)……アキシアル磁気軸受、(17
a)……電磁石、(18a)……永久磁石、(20)(21)…
…保護用軸受、(22)(23)……内輪、(22a)(23a)
……テーパ面、(30)……固定軸、(31)……ロータ、
(32)(33)(34)(35)……ラジアル磁気軸受、(32
a)(33a)(34a)(35a)……電磁石、(36)(37)…
…アキシアル磁気軸受、(36a)……電磁石、(37a)…
…永久磁石、(38)(39)……フランジ、(38a)(39
a)……テーパ面、(40)(41)……保護用軸受、(4
2)(43)……外輪、(42a)(43a)……テーパ面。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定部分に対し回転部分が電磁石を用いた
    磁気軸受で非接触状態に支持されて回転し、上記回転部
    分の停止時に上記回転部分を受ける保護用軸受が上記固
    定部分の複数箇所に設けられた磁気軸受装置において、 上記保護用軸受の上記回転部分側の軌道輪と上記回転部
    分に、上記保護用軸受作動時に互いに接触するテーパ面
    が形成され、上記保護用軸受がそのテーパ面により荷重
    を受けるように配置された玉軸受であり、上記回転部分
    をそのテーパ面が上記保護用軸受のテーパ面に接近する
    方向に常時付勢する回転部分付勢手段が設けられてお
    り、上記回転部分付勢手段が、上記磁気軸受に設けられ
    た永久磁石であることを特徴とする磁気軸受装置。
JP62023268A 1987-02-03 1987-02-03 磁気軸受装置 Expired - Lifetime JP2620855B2 (ja)

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