JP2620857B2 - 磁気軸受装置における保護用ラジアル玉軸受 - Google Patents
磁気軸受装置における保護用ラジアル玉軸受Info
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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、たとえば真空ポンプなどの磁気軸受装置
における保護用ラジアル玉軸受に関する。
における保護用ラジアル玉軸受に関する。
従来の技術とその問題点 第２図は従来の磁気軸受装置の１例を示し、垂直固定
軸（１）の周囲に円筒状のロータ（２）が配置されてい
る。ローラ（２）は、固定軸（１）に設けられたラジア
ル磁気軸受（３）（４）およびアキシャル磁気軸受
（５）（６）で非接触状態に支持され、たとえば30000r
pm程度の高速で回転する。固定軸（１）の上下２箇所
に、ロータ（２）の停止時にこれを受けるための保護用
ラジアル玉軸受（７）（８）が設けられている。各保護
用軸受（７）（８）には負荷能力を増すため総玉軸受が
使用され、その内輪（7a）（8a）が固定軸（１）に固定
されている。ロータ（２）が正常に回転しているとき
は、ロータ（２）と保護用軸受（７）（８）との間には
たとえば0.1〜数mm程度のすきまがある。そして、ロー
タ（２）が停止するときには、ロータ（２）が保護用軸
受（７）（８）が外輪（7b）（8b）に接触してこれに受
けられ、ロータ（２）が磁気軸受（３）（４）（５）
（６）などに接触してこれらを損傷しないようになって
いる。なお、このようにロータが保護用軸受に受けられ
て停止する動作をタッチダウンという。
軸（１）の周囲に円筒状のロータ（２）が配置されてい
る。ローラ（２）は、固定軸（１）に設けられたラジア
ル磁気軸受（３）（４）およびアキシャル磁気軸受
（５）（６）で非接触状態に支持され、たとえば30000r
pm程度の高速で回転する。固定軸（１）の上下２箇所
に、ロータ（２）の停止時にこれを受けるための保護用
ラジアル玉軸受（７）（８）が設けられている。各保護
用軸受（７）（８）には負荷能力を増すため総玉軸受が
使用され、その内輪（7a）（8a）が固定軸（１）に固定
されている。ロータ（２）が正常に回転しているとき
は、ロータ（２）と保護用軸受（７）（８）との間には
たとえば0.1〜数mm程度のすきまがある。そして、ロー
タ（２）が停止するときには、ロータ（２）が保護用軸
受（７）（８）が外輪（7b）（8b）に接触してこれに受
けられ、ロータ（２）が磁気軸受（３）（４）（５）
（６）などに接触してこれらを損傷しないようになって
いる。なお、このようにロータが保護用軸受に受けられ
て停止する動作をタッチダウンという。
ところで、磁気軸受装置が正常な状態で停止する場
合、ロータ（２）は徐々に減速され、かなり低速になっ
てから保護用軸受（７）（８）に接触し低速でタッチダ
ウンするため、保護用軸受（７）（８）が損傷すること
はない。これに対し、停電その他の故障により磁気軸受
（３）（４）（５）（６）が作動しなくなった場合は、
高速で回転しているロータ（２）が保護用軸受（７）
（８）に接触して高速でタッチダウンするため、とくに
真空ポンプの磁気軸受装置の場合、保護用軸受（７）
（８）が真空中（たとえば10-2〜10-3Torr）において急
激な立上りで高速回転（たとえばdmn＞300×104）する
ことになる。このため、従来の保護用軸受（７）（８）
では、耐久性が劣っており、１回の高速タッチダウンの
途中で保護用軸受（７）（８）が損傷するというような
問題があった。
合、ロータ（２）は徐々に減速され、かなり低速になっ
てから保護用軸受（７）（８）に接触し低速でタッチダ
ウンするため、保護用軸受（７）（８）が損傷すること
はない。これに対し、停電その他の故障により磁気軸受
（３）（４）（５）（６）が作動しなくなった場合は、
高速で回転しているロータ（２）が保護用軸受（７）
（８）に接触して高速でタッチダウンするため、とくに
真空ポンプの磁気軸受装置の場合、保護用軸受（７）
（８）が真空中（たとえば10-2〜10-3Torr）において急
激な立上りで高速回転（たとえばdmn＞300×104）する
ことになる。このため、従来の保護用軸受（７）（８）
では、耐久性が劣っており、１回の高速タッチダウンの
途中で保護用軸受（７）（８）が損傷するというような
問題があった。
磁気軸受装置には、上記のように固定軸の周囲を筒状
のロータが回転する形式の他に、筒状の固定ケースの内
側をロータ軸が回転する形式もある。この場合、ケース
の上下２箇所に保護用軸受が設けられ、軸が停止すると
きに、軸が保護用軸受の内輪に接触してこれに受けられ
るが、上記と同様の問題がある。
のロータが回転する形式の他に、筒状の固定ケースの内
側をロータ軸が回転する形式もある。この場合、ケース
の上下２箇所に保護用軸受が設けられ、軸が停止すると
きに、軸が保護用軸受の内輪に接触してこれに受けられ
るが、上記と同様の問題がある。
この発明の目的は、上記のような問題を解決した耐久
性の高い保護用ラジアル玉軸受を提供することにある。
性の高い保護用ラジアル玉軸受を提供することにある。
問題点を解決するための手段 この発明による保護用ラジアル玉軸受は、 固定部分に対し回転部分を磁気軸受で非接触状態に支
持して回転させる磁気軸受装置において、回転部分の停
止時に回転部分を受けるために固定部分の複数箇所に設
けられる保護用ラジアル玉軸受であって、 玉の直径をDa、軌道輪の軌道みぞの曲率半径をriとす
るとき、 0.53Da≦ri≦0.58Da の関係があることを特徴とするものである。
持して回転させる磁気軸受装置において、回転部分の停
止時に回転部分を受けるために固定部分の複数箇所に設
けられる保護用ラジアル玉軸受であって、 玉の直径をDa、軌道輪の軌道みぞの曲率半径をriとす
るとき、 0.53Da≦ri≦0.58Da の関係があることを特徴とするものである。
作用 高速タッチダウン時に回転部分が高速回転状態のまま
保護用ラジアル玉軸受の軌道輪に接触すると、この軌道
輪も高速で回転を開始するが、保護用ラジアル玉軸受の
玉の直径をDaに対する軌道輪の軌道みぞの曲率半径（み
ぞ半径）riの比率が（ri/Da）が大きくなっているか
ら、耐久性が高く、損傷を受けにくい。すなわち、ま
ず、タッチダウン時に回転部分が軸受の軌道輪に接触す
ると、軸受に傾きが生じるが、みぞ半径riを大きくする
ことにより許容傾き角が大きくなり、軸受内部に過大な
応力が発生しなくなる。そして、同じ傾き角の場合で
は、みぞ半径riが大きい方が玉の公転速度差が小さく、
回転が滑らかとなる。また、みぞ半径riを大きくするこ
とにより、玉と軌道みぞとの接触面圧が大きくなり、高
速回転への立上り時に玉が最初から正常な回転をしやす
くなる。したがって、軌道輪のみぞ半径を従来のものよ
り大きくすることにより、保護用ラジアル玉軸受の耐久
性が向上する。なお、ri/Daが0.53より小さいと、許容
傾き角が小さく、玉の公転速度差が大きい。また、玉と
軌道みぞとの接触面積が大きく、これらの接触面圧が小
さい。このため、玉の回転が滑らかでなく、軌道みぞと
の間にすべりが生じ、焼付きにより破損が生じやすい。
逆に、ri/Daが0.58より大きいと、玉と軌道みぞとの接
触面積が小さくなりすぎ、負荷容量が極端に小さくな
る。このため、高速回転している回転部分を支持でき
ず、焼付き以前に破損してしまう。
保護用ラジアル玉軸受の軌道輪に接触すると、この軌道
輪も高速で回転を開始するが、保護用ラジアル玉軸受の
玉の直径をDaに対する軌道輪の軌道みぞの曲率半径（み
ぞ半径）riの比率が（ri/Da）が大きくなっているか
ら、耐久性が高く、損傷を受けにくい。すなわち、ま
ず、タッチダウン時に回転部分が軸受の軌道輪に接触す
ると、軸受に傾きが生じるが、みぞ半径riを大きくする
ことにより許容傾き角が大きくなり、軸受内部に過大な
応力が発生しなくなる。そして、同じ傾き角の場合で
は、みぞ半径riが大きい方が玉の公転速度差が小さく、
回転が滑らかとなる。また、みぞ半径riを大きくするこ
とにより、玉と軌道みぞとの接触面圧が大きくなり、高
速回転への立上り時に玉が最初から正常な回転をしやす
くなる。したがって、軌道輪のみぞ半径を従来のものよ
り大きくすることにより、保護用ラジアル玉軸受の耐久
性が向上する。なお、ri/Daが0.53より小さいと、許容
傾き角が小さく、玉の公転速度差が大きい。また、玉と
軌道みぞとの接触面積が大きく、これらの接触面圧が小
さい。このため、玉の回転が滑らかでなく、軌道みぞと
の間にすべりが生じ、焼付きにより破損が生じやすい。
逆に、ri/Daが0.58より大きいと、玉と軌道みぞとの接
触面積が小さくなりすぎ、負荷容量が極端に小さくな
る。このため、高速回転している回転部分を支持でき
ず、焼付き以前に破損してしまう。
実 施 例 第１図は、磁気軸受装置の保護用ラジアル玉軸受の１
具体例を示す。
具体例を示す。
この軸受（10）は総玉軸受であり、玉（11）の直径が
Daで表わされている。内輪（12）の軌道みぞ（14）の曲
率半径（みぞ半径）riは通常のものより大きく、たとえ
ば約0.55Daとなっている。また、内輪（12）および外輪
（13）の軌道みぞ（14）（15）に固体潤滑剤たとえば二
硫化モリブデンがコーティングされている。
Daで表わされている。内輪（12）の軌道みぞ（14）の曲
率半径（みぞ半径）riは通常のものより大きく、たとえ
ば約0.55Daとなっている。また、内輪（12）および外輪
（13）の軌道みぞ（14）（15）に固体潤滑剤たとえば二
硫化モリブデンがコーティングされている。
この軸受（10）を第２図のような固定軸の周囲を筒状
のロータが回転する形式の磁気軸受装置に使用する場
合、内輪（12）が固定軸に固定される。
のロータが回転する形式の磁気軸受装置に使用する場
合、内輪（12）が固定軸に固定される。
ロータが正常に回転している場合、ロータは磁気軸受
により非接触状態に支持され、ロータと軸受（10）の外
輪（13）との間には適当なすきまがあり、外輪（13）は
停止している。
により非接触状態に支持され、ロータと軸受（10）の外
輪（13）との間には適当なすきまがあり、外輪（13）は
停止している。
高速タッチダウンの場合、高速で回転しているロータ
が軸受（10）の外輪（13）に接触し、外輪（13）も高速
で回転を開始する。このため、従来の軸受では、外輪は
非常に急激な立上りで高速回転を開始し、外輪の最高回
転数はロータの回転数に近くなる。このため、前述のよ
うに、軸受が損傷する。
が軸受（10）の外輪（13）に接触し、外輪（13）も高速
で回転を開始する。このため、従来の軸受では、外輪は
非常に急激な立上りで高速回転を開始し、外輪の最高回
転数はロータの回転数に近くなる。このため、前述のよ
うに、軸受が損傷する。
ところが、上記の軸受（10）の場合、次に説明するよ
うに、耐久性が高く、このような損傷を防止することが
できる。
うに、耐久性が高く、このような損傷を防止することが
できる。
すなわち、まず、タッチダウン時にロータが軸受（1
0）の外輪（13）に接触する場合、軸受（10）に傾きが
生じるが、みぞ半径riを大きくすることにより許容傾き
角が大きくなり、軸受（10）内部に過大な応力が発生し
なくなる。そして、同じ傾き角の場合では、みぞ半径ri
が大きい方が玉（11）の公転速度差が小さく、回転が滑
らかとなる。また、高速回転への立上り時には、従来の
軸受では、玉が正常に回転せずに軌道の間ですべり、溶
着するが、みぞ半径riを大きくすることにより、玉（1
1）と軌道みぞ（14）との接触面圧が大きくなり、高速
回転への立上り時に玉（11）が最初から正常な回転をし
やすくなる。なお、みぞ半径riは0.53〜0.58Da程度であ
れば上記の効果を奏する、さらに、内輪（12）および外
輪（13）の軌道みぞ（14）（15）の二硫化モリブデンは
玉（11）との間の潤滑剤となる。したがって、耐久性が
向上し、損傷を受けにくくなる。
0）の外輪（13）に接触する場合、軸受（10）に傾きが
生じるが、みぞ半径riを大きくすることにより許容傾き
角が大きくなり、軸受（10）内部に過大な応力が発生し
なくなる。そして、同じ傾き角の場合では、みぞ半径ri
が大きい方が玉（11）の公転速度差が小さく、回転が滑
らかとなる。また、高速回転への立上り時には、従来の
軸受では、玉が正常に回転せずに軌道の間ですべり、溶
着するが、みぞ半径riを大きくすることにより、玉（1
1）と軌道みぞ（14）との接触面圧が大きくなり、高速
回転への立上り時に玉（11）が最初から正常な回転をし
やすくなる。なお、みぞ半径riは0.53〜0.58Da程度であ
れば上記の効果を奏する、さらに、内輪（12）および外
輪（13）の軌道みぞ（14）（15）の二硫化モリブデンは
玉（11）との間の潤滑剤となる。したがって、耐久性が
向上し、損傷を受けにくくなる。
第３図は、この発明の上記効果を確認するために行っ
た実験結果を示す。この実験は、第１図に示す軸受を第
２図のような磁気軸受装置に組込み、ロータを高速でタ
ッチダウンさせて、軸受の継続使用が可能であるかどう
かを調べたものである。使用した軸受の内径、外径、幅
はそれぞれ90、115、13mmであり、タッチダウン回転数
は25000rpmである。また、タッチダウン回数は５回を目
標とし、それ以上可能であっても、５回で打切った。第
３図において、横軸はri/Daを、縦軸はタッチダウン回
数を表わしている。第３図の実験結果より、ri/Daが0.5
2の場合は２回、0.60の場合は３回のタッチダウンで継
続使用が不可能になったのに対し、ri/Daが0.53、0.5
4、0.55、0.56、0.58の場合、すなわち、この発明の範
囲内にある場合は、５回のタッチダウンを行った後もま
だ継続使用が可能であったことがわかる。
た実験結果を示す。この実験は、第１図に示す軸受を第
２図のような磁気軸受装置に組込み、ロータを高速でタ
ッチダウンさせて、軸受の継続使用が可能であるかどう
かを調べたものである。使用した軸受の内径、外径、幅
はそれぞれ90、115、13mmであり、タッチダウン回転数
は25000rpmである。また、タッチダウン回数は５回を目
標とし、それ以上可能であっても、５回で打切った。第
３図において、横軸はri/Daを、縦軸はタッチダウン回
数を表わしている。第３図の実験結果より、ri/Daが0.5
2の場合は２回、0.60の場合は３回のタッチダウンで継
続使用が不可能になったのに対し、ri/Daが0.53、0.5
4、0.55、0.56、0.58の場合、すなわち、この発明の範
囲内にある場合は、５回のタッチダウンを行った後もま
だ継続使用が可能であったことがわかる。
上記の軸受（10）は、筒状の固定ケースの内側をロー
タ軸が回転する形式の磁気軸受装置にも使用できる。こ
の場合、外輪（13）が固定ケースに固定され、ロータ軸
は内輪（12）の内面に接触する。そして、この場合も、
上記とほぼ同様の効果が奏される。
タ軸が回転する形式の磁気軸受装置にも使用できる。こ
の場合、外輪（13）が固定ケースに固定され、ロータ軸
は内輪（12）の内面に接触する。そして、この場合も、
上記とほぼ同様の効果が奏される。
上記実施例には総玉軸受を示したが、この発明は保持
器付玉軸受にも適用できる。上記実施例では、内輪（1
2）および外輪（13）の軌道みぞ（14）（15）に潤滑剤
をコーティングしているが、これは必ずしも必要ではな
い。潤滑剤をコーティングする場合でも、軌道みぞ（1
3）（14）にコーティングするかわりに玉（11）の表面
にコーティングしてもよい。
器付玉軸受にも適用できる。上記実施例では、内輪（1
2）および外輪（13）の軌道みぞ（14）（15）に潤滑剤
をコーティングしているが、これは必ずしも必要ではな
い。潤滑剤をコーティングする場合でも、軌道みぞ（1
3）（14）にコーティングするかわりに玉（11）の表面
にコーティングしてもよい。
発明の効果 この発明の磁気軸受装置における保護用ラジアル玉軸
受によれば、玉の直径Daに対する軌道輪の軌道みぞの曲
率半径riの比率が大きくなっているから、上述のよう
に、耐久性が高く、高速タッチダウン時の損傷を防止す
ることができる。
受によれば、玉の直径Daに対する軌道輪の軌道みぞの曲
率半径riの比率が大きくなっているから、上述のよう
に、耐久性が高く、高速タッチダウン時の損傷を防止す
ることができる。
第１図はこの発明の実施例を示す保護用ラジアル玉軸受
の主要部縦断面図、第２図は従来の保護用ラジアル玉軸
受を組込んだ磁気軸受装置を示す縦断面図、第３図は実
験結果を示すグラフである。 （10）……保護用ラジアル玉軸受、（11）……玉、（1
2）……内輪、Da……玉の直径、ri……内輪の軌道みぞ
の曲率半径。
の主要部縦断面図、第２図は従来の保護用ラジアル玉軸
受を組込んだ磁気軸受装置を示す縦断面図、第３図は実
験結果を示すグラフである。 （10）……保護用ラジアル玉軸受、（11）……玉、（1
2）……内輪、Da……玉の直径、ri……内輪の軌道みぞ
の曲率半径。
Claims (1)
- 【請求項１】固定部分に対し回転部分を磁気軸受で非接
触状態に支持して回転させる磁気軸受装置において、回
転部分の停止時に回転部分を受けるために固定部分の複
数箇所に設けられる保護用ラジアル玉軸受であって、 玉の直径をDa、軌道輪の軌道みぞの曲率半径をriとする
とき、 0.53Da≦ri≦0.58Da の関係があることを特徴とする磁気軸受装置における保
護用ラジアル玉軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123217A JP2620857B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 磁気軸受装置における保護用ラジアル玉軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123217A JP2620857B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 磁気軸受装置における保護用ラジアル玉軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63289320A JPS63289320A (ja) | 1988-11-25 |
| JP2620857B2 true JP2620857B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=14855097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123217A Expired - Lifetime JP2620857B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 磁気軸受装置における保護用ラジアル玉軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2620857B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6375593B2 (en) | 1997-10-31 | 2002-04-23 | Nsk Ltd. | Power roller bearing and a troidal type continuously variable transmission system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2605791Y2 (ja) * | 1992-03-18 | 2000-08-07 | 光洋精工株式会社 | 鉛直型磁気軸受装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2567069B1 (fr) * | 1984-07-03 | 1986-12-05 | Lhomme Sa | Procede et dispositif de fabrication d'un tube de carton calibre a tres faible rugosite de surface et haute stabilite dimensionnelle |
| JPH068339Y2 (ja) * | 1984-08-16 | 1994-03-02 | セイコ−精機株式会社 | 磁気軸受装置 |
| JPS61165021A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-25 | Koyo Seiko Co Ltd | ころがり軸受 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP62123217A patent/JP2620857B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6375593B2 (en) | 1997-10-31 | 2002-04-23 | Nsk Ltd. | Power roller bearing and a troidal type continuously variable transmission system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63289320A (ja) | 1988-11-25 |
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