JP7412776B2 - magnetic support device - Google Patents

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JP7412776B2 JP2020565180A JP2020565180A JP7412776B2 JP 7412776 B2 JP7412776 B2 JP 7412776B2 JP 2020565180 A JP2020565180 A JP 2020565180A JP 2020565180 A JP2020565180 A JP 2020565180A JP 7412776 B2 JP7412776 B2 JP 7412776B2
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    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/09Structural association with bearings with magnetic bearings

Description

本開示は、磁気支持装置に関する。 The present disclosure relates to magnetic support devices.

磁気浮上技術では、対で配置する永久磁石の間に生じる反発力又は吸引力(吸着力)を利用して、浮上対象を非接触で支持するようにしている。磁気浮上等においては、各々N極又はS極に着磁された面同士が対向されて生じる吸引力又は反発力を利用した場合、対向される面の一方にずれが生じると吸引力又は反発力が低下してしまう。 Magnetic levitation technology utilizes repulsion or attraction (attraction force) generated between pairs of permanent magnets to support a levitating object in a non-contact manner. In magnetic levitation, etc., when using the attractive force or repulsive force generated when two surfaces magnetized to N or S poles face each other, the attractive force or repulsive force occurs when one of the facing surfaces is misaligned. will decrease.

ここで、特開昭48-9745号公報には、軸を軸方向と直角な面に対して浮上させた無接触の磁気軸受が記載されている。この磁気軸受では、軸の両端に取り付けられた磁石と固定台に取り付けられた磁石とを、吸引力又は反発力を軸の軸方向の力が互いに相殺するように対向させ、かつ軸方向と直角な面の軸の移動に対しては、吸引力又は反発力の力分布の谷間に軸が落ち着くようにしている。 Here, Japanese Unexamined Patent Publication No. 48-9745 describes a non-contact magnetic bearing in which the shaft is levitated relative to a plane perpendicular to the axial direction. In this magnetic bearing, the magnets attached to both ends of the shaft and the magnets attached to the fixed base are opposed to each other so that the forces in the axial direction of the shaft cancel out the attractive or repulsive forces, and are perpendicular to the axial direction. With respect to the movement of the axis of the surface, the axis is made to settle in the valley of the force distribution of the attractive force or the repulsive force.

また、特開2005-188735号公報には、スピンドル孔内にスピンドルを回転自在に支持する磁気軸受システムが記載されている。磁気軸受システムでは、スピンドルの外周及びスピンドル孔の内周に各々複数の環状磁石が配置されており、環状磁石は、軸線方向の一方の面と他方の面とが異なる極性に着磁されている。また、スピンドル及びスピンドル孔内において環状磁石は、同極同士が対向されて重ねられており、スピンドル孔内の環状磁石の軸心部にスピンドルの環状磁石がスピンドルと共に配置されている。これにより、磁気軸受システムでは、スピンドル孔内の所定位置においてスピンドルを非接触かつ回転自在に支持できる。 Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-188735 describes a magnetic bearing system that rotatably supports a spindle within a spindle hole. In a magnetic bearing system, a plurality of annular magnets are arranged on the outer periphery of the spindle and on the inner periphery of the spindle hole, and one surface and the other surface of the annular magnets are magnetized with different polarities in the axial direction. . Further, in the spindle and the spindle hole, the annular magnets are stacked with the same poles facing each other, and the annular magnet of the spindle is arranged together with the spindle at the axial center of the annular magnet in the spindle hole. As a result, the magnetic bearing system can support the spindle in a non-contact and rotatable manner at a predetermined position within the spindle hole.

ところで、磁気支持においては、互いに対向される永久磁石の磁極間に生じる吸引力又は反発力を用いており、支持荷重を大きくする際、支持方向(荷重方向)と直交する方向に沿って複数の永久磁石を対で配列する必要があり、装置の設置面積が大きくなる。また、磁気軸受においては、支持荷重(軸径方向の荷重)を大きくとる際は、軸方向に複数の永久磁石を配列する必要があり、装置が回転軸の軸方向に大型化する。このため、永久磁石を用いた磁気支持装置においては、改善の余地がある。 By the way, magnetic support uses the attractive force or repulsive force generated between the magnetic poles of permanent magnets facing each other, and when increasing the supporting load, multiple It is necessary to arrange the permanent magnets in pairs, which increases the installation area of the device. Furthermore, in a magnetic bearing, when increasing the supporting load (load in the radial direction of the shaft), it is necessary to arrange a plurality of permanent magnets in the axial direction, which increases the size of the device in the axial direction of the rotating shaft. Therefore, there is room for improvement in magnetic support devices using permanent magnets.

本開示は上記事実に鑑みてなされたものであり、永久磁石の磁力を用いて被支持体を効果的に支持可能とする磁気支持装置の提供を目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above facts, and aims to provide a magnetic support device that can effectively support a supported object using the magnetic force of a permanent magnet.

上記目的を達成するための本態様の磁気支持装置は、互いの着磁方向が垂直に交差された第1の永久磁石及び第2の永久磁石を含み、前記第1の永久磁石の一方の磁極面の直近に該磁極面とは異なる極性の前記第2の永久磁石の磁極面が配置され、前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石とが前記第2の永久磁石の着磁方向に沿って相対移動可能とされた磁気支持部と、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の一方が固定され、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方に被支持体が設けられ、該被支持体を前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力により支持する固定部と、を備えている。 The magnetic support device of this aspect for achieving the above object includes a first permanent magnet and a second permanent magnet whose magnetization directions are perpendicular to each other, and one magnetic pole of the first permanent magnet. A magnetic pole surface of the second permanent magnet having a polarity different from that of the magnetic pole surface is arranged in the immediate vicinity of the magnetic pole surface, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged in a direction in which the second permanent magnet is magnetized. a magnetic support part that is movable relative to the magnetic support part, one of the first permanent magnet and the second permanent magnet is fixed, and the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet is covered with the magnetic support part; A supporting body is provided, and a fixing part is provided that supports the supported body by an attractive force and a repulsive force generated between the first permanent magnet and the second permanent magnet.

また、本態様の磁気支持装置に係る磁気支持部は、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石が各々円環状に形成されて互いの中心軸線が重ねられて配置され、前記被支持体として前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の軸心部に配置された回転体が前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方と一体に回転されることを含むことができる。 Further, in the magnetic support unit according to the magnetic support device of this aspect, the first permanent magnet and the second permanent magnet are each formed in an annular shape and arranged so that their center axes are overlapped, and the supported A rotating body disposed at the axial center of the first permanent magnet and the second permanent magnet is rotated integrally with the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet. be able to.

以上説明したように本開示によれば、第1の永久磁石と第2の永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力の合力によって被支持体を支持できるので、永久磁石の磁力を用いて被支持体を効果的に支持できる、という効果がある。 As explained above, according to the present disclosure, the supported object can be supported by the resultant force of the attractive force and the repulsive force generated between the first permanent magnet and the second permanent magnet. This has the effect of effectively supporting the supported object.

第1実施形態に係る磁気支持装置の主要部を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing main parts of a magnetic support device according to a first embodiment. 固定磁石と移動磁石の配列を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an arrangement of fixed magnets and moving magnets. 固定磁石と移動磁石との間の吸引力及び反発力の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the attractive force and repulsive force between a fixed magnet and a moving magnet. 荷重が付与された状態の一例とする固定磁石と移動磁石との間の吸引力及び反発力の概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline of the attractive force and repulsive force between the fixed magnet and the moving magnet as an example of the state in which a load is applied. 変形例としての磁石の配列の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of arrangement of magnets as a modification. 変形例としての磁石の配列の他の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing another example of arrangement of magnets as a modification. 変形例としての磁石の配列の他の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing another example of arrangement of magnets as a modification. 変形例としての磁石の配列の他の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing another example of arrangement of magnets as a modification. 変形例としての断面が正方形状の磁石を用いた配列の一例を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of an arrangement using magnets having a square cross section as a modified example. 変形例としての断面が正方形状の磁石を用いた配列の他の一例を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing another example of an arrangement using magnets having a square cross section as a modified example. 第2実施形態に係る磁気軸受の主要部を示す軸方向に沿った概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view along the axial direction showing the main parts of a magnetic bearing according to a second embodiment.

本実施の形態は、以下の態様を含む。
<1> 互いの着磁方向が垂直に交差された第1の永久磁石及び第2の永久磁石を含み、前記第1の永久磁石の一方の磁極面の直近に該磁極面とは異なる極性の前記第2の永久磁石の磁極面が配置され、前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石とが前記第2の永久磁石の着磁方向に沿って相対移動可能とされた磁気支持部と、
前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の一方が固定され、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方に被支持体が設けられ、該被支持体を前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力により支持する固定部と、
を備えた磁気支持装置。
This embodiment includes the following aspects.
<1> A first permanent magnet and a second permanent magnet whose magnetization directions are perpendicular to each other are included, and a magnet with a polarity different from that of the magnetic pole face is located in the immediate vicinity of one of the magnetic pole faces of the first permanent magnet. A magnetic support part in which a magnetic pole surface of the second permanent magnet is arranged, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are movable relative to each other along the magnetization direction of the second permanent magnet. and,
One of the first permanent magnet and the second permanent magnet is fixed, a supported body is provided on the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet, and the supported body is fixed to the first permanent magnet. a fixed part supported by attractive force and repulsive force generated between the permanent magnet and the second permanent magnet;
Magnetic support device with.

<2> 前記磁気支持部は、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の一方が対で設けられ、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方が前記対で設けられた前記一方の間に配置されている<1>の磁気支持装置。
<3> 前記磁気支持部は、前記被支持体を挟んだ両側に前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の各々が設けられた<1>又は<2>の磁気支持装置。
<2> In the magnetic support part, one of the first permanent magnet and the second permanent magnet is provided as a pair, and the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet is provided as the pair. The magnetic support device of <1> is disposed between the one of the two.
<3> The magnetic support device according to <1> or <2>, wherein the magnetic support section is provided with each of the first permanent magnet and the second permanent magnet on both sides of the supported body.

<4> 前記固定部に固定された前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の一方に対する前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方の前記第1の永久磁石の着磁方向に沿う相対移動を制限する制限手段をさらに含む<1>から<3>の何れか1の磁気支持装置。
<5> 前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の少なくとも一方の着磁方向に沿う断面が正方形状である<1>から<4>のいずれか1の磁気支持装置。
<4> Attachment of the first permanent magnet, the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet, to one of the first permanent magnet and the second permanent magnet fixed to the fixing part. The magnetic support device according to any one of <1> to <3>, further including a restricting means for restricting relative movement along the magnetic direction.
<5> The magnetic support device according to any one of <1> to <4>, wherein at least one of the first permanent magnet and the second permanent magnet has a square cross section along the magnetization direction.

<6> 前記磁気支持部は、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石が各々円環状に形成されて互いの中心軸線が重ねられて配置され、前記被支持体として前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の軸心部に配置された回転体が前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方と一体に回転される<1>から<5>のいずれか1の磁気支持装置。 <6> The magnetic support section is configured such that the first permanent magnet and the second permanent magnet are each formed in an annular shape and are arranged so that their center axes overlap each other, and the first permanent magnet serves as the supported body. Any one of <1> to <5>, wherein a rotating body disposed at the axial center of the permanent magnet and the second permanent magnet is rotated integrally with the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet. or 1 magnetic support device.

<7> 前記磁気支持部は、複数の前記第1の永久磁石が前記第2の永久磁石の着磁方向に沿い、かつ前記第2の永久磁石の磁極面の極性が交互に異なるように配置され、前記第1の永久磁石の各々の前記第2の永久磁石側の磁極面の直近に該磁極面の極性とは異なる極性の前記第2の永久磁石の磁極面が配置された<1>から<6>の何れか1の磁気支持装置。 <7> The magnetic support section is arranged such that the plurality of first permanent magnets are along the magnetization direction of the second permanent magnets, and the polarities of the magnetic pole faces of the second permanent magnets are alternately different. <1>, wherein a magnetic pole face of the second permanent magnet having a polarity different from that of the magnetic pole face is disposed immediately adjacent to the magnetic pole face on the second permanent magnet side of each of the first permanent magnets. The magnetic support device according to any one of <6>.

<8> 前記磁気支持部は、複数の前記第2の永久磁石が該第2の永久磁石の着磁方向に沿い、かつ前記第1の永久磁石の磁極面の直近において互いに異なる磁極面が密接されて配置された<7>の磁気支持装置。 <8> The magnetic support part includes a plurality of second permanent magnets that are arranged in a direction along the magnetization direction of the second permanent magnets, and that different magnetic pole faces are closely adjacent to each other in the vicinity of the magnetic pole face of the first permanent magnet. The magnetic support device of <7> is arranged as follows.

<1>の磁気支持装置では、固定部が磁気支持部の第1の永久磁石を固定することで、第2の永久磁石に取り付けられた被支持体を第2の永久磁石の着磁方向に沿って支持する。また、磁気支持部は、第1の永久磁石及び第2の永久磁石を含み、第1の永久磁石と第2の永久磁石とが互いの着磁方向を垂直に交差するように配置される。さらに、第1の永久磁石の磁極面の直近には、該磁極面の極性とはあ異なる極性の第2の永久磁石の磁極面が垂直に交差するように配置され、かつ第1の永久磁石の磁極面に沿って相対移動可能に第2の永久磁石が配置される。 In the magnetic support device <1>, the fixing section fixes the first permanent magnet of the magnetic support section, thereby moving the supported object attached to the second permanent magnet in the magnetization direction of the second permanent magnet. Support along. Further, the magnetic support portion includes a first permanent magnet and a second permanent magnet, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged so that their magnetization directions perpendicularly intersect with each other. Further, the magnetic pole face of a second permanent magnet having a polarity different from that of the magnetic pole face is arranged perpendicularly adjacent to the magnetic pole face of the first permanent magnet, and A second permanent magnet is disposed so as to be relatively movable along the magnetic pole surface of the second permanent magnet.

ここで、互いの磁極面が直近に配置された2つの永久磁石の間では、磁極の間に生じる磁力よりも磁化電流により生じる磁力が支配的となって吸引力及び反発力が生じる。このため、互いの磁極面が直近に配置された第1の永久磁石と第2の永久磁石との間には、磁化電流に起因する吸引力及び反発力の合力が作用する。 Here, between two permanent magnets whose magnetic pole surfaces are arranged in close proximity to each other, the magnetic force generated by the magnetizing current is more dominant than the magnetic force generated between the magnetic poles, and an attractive force and a repulsive force are generated. Therefore, a resultant force of the attractive force and the repulsive force caused by the magnetizing current acts between the first permanent magnet and the second permanent magnet whose magnetic pole faces are arranged in close proximity to each other.

例えば、第1の永久磁石のN極の磁極面の直近に第2の永久磁石のS極の磁極面が配置されることで、第1の永久磁石と第2の永久磁石との間には、第1の永久磁石に対して第2の永久磁石を第2の永久磁石の着磁方向に向けて相対移動させる合力が生じる。また、第1の永久磁石のS極の磁極面の直近に第2の永久磁石のN極の磁極面が配置されることで、第1の永久磁石と第2の永久磁石との間には、第1の永久磁石に対して第2の永久磁石を第2の永久磁石の着磁方向とは反対方向に向けて相対移動させる合力が生じる。 For example, by placing the S-pole magnetic pole surface of the second permanent magnet in close proximity to the N-pole magnetic pole surface of the first permanent magnet, there is a gap between the first permanent magnet and the second permanent magnet. , a resultant force is generated that moves the second permanent magnet relative to the first permanent magnet in the direction of magnetization of the second permanent magnet. In addition, by arranging the N-pole magnetic pole face of the second permanent magnet in the immediate vicinity of the S-pole magnetic pole face of the first permanent magnet, there is a gap between the first permanent magnet and the second permanent magnet. , a resultant force is generated that moves the second permanent magnet relative to the first permanent magnet in a direction opposite to the magnetization direction of the second permanent magnet.

これにより、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の一方を固定する固定部は、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の他方に支持された被支持体を、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の間に生じる合力により効果的に支持できる。 Thereby, the fixing part that fixes one of the first permanent magnet and the second permanent magnet can move the supported object supported by the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet to the first permanent magnet. It can be effectively supported by the resultant force generated between the permanent magnet and the second permanent magnet.

<2>の磁気支持装置では、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の一方が対で設けられ、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の他方が、対で設けられた一方の間に配置されている。このため、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の各々に生じる吸引力及び反発力の合力によって被支持体をより効果的に支持できる。 In the magnetic support device <2>, one of the first permanent magnet and the second permanent magnet is provided as a pair, and the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet is provided as one of the pair of permanent magnets. placed in between. Therefore, the supported body can be supported more effectively by the resultant force of the attractive force and the repulsive force generated in each of the first permanent magnet and the second permanent magnet.

また、対で設けられた永久磁石(第1の永久磁石及び第2の永久磁石の一方)が、互いに他方の永久磁石(第1の永久磁石又は第2の永久磁石の他方)の第1の永久磁石の着磁方向に沿う移動を抑制し合うので、第1の永久磁石の磁極面と第2の永久磁石とが接触するのを効果的に抑制できて、被支持体を非接触状態で支持できる。 In addition, the permanent magnets (one of the first permanent magnet and the second permanent magnet) provided in a pair are mutually connected to the first permanent magnet (the other of the first permanent magnet or the second permanent magnet). Since the movement of the permanent magnets along the magnetization direction is mutually suppressed, contact between the magnetic pole surface of the first permanent magnet and the second permanent magnet can be effectively suppressed, and the supported object can be held in a non-contact state. I can support it.

<3>の磁気支持装置では、被支持体を挟んだ両側に第1の永久磁石及び第2の永久磁石の各々を設けている。これにより、被支持体を挟んだ両側の各々に設けている第1の永久磁石及び第2の永久磁石により、被支持体の両側を支持できる。また、被支持体を挟んだ両側の各々に設けている第1の永久磁石及び第2の永久磁石により、被支持体の両側の各々において第1の永久磁石の磁極面と第2の永久磁石とが接触するのを効果的に抑制できて、被支持体を非接触状態で支持できる。 In the magnetic support device <3>, the first permanent magnet and the second permanent magnet are each provided on both sides of the supported body. Thereby, both sides of the supported object can be supported by the first permanent magnet and the second permanent magnet provided on each side of the supported object. In addition, the first permanent magnet and the second permanent magnet provided on each side of the supported body sandwich the magnetic pole face of the first permanent magnet and the second permanent magnet on each of both sides of the supported body. It is possible to effectively suppress contact between the two and support the supported object in a non-contact state.

<4>の磁気支持装置では、制限手段が、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の一方に対する第1の永久磁石及び第2の永久磁石の他方の第1の永久磁石の着磁方向に沿う相対移動を制限する。このため、第1の永久磁石と第2の永久磁石との間の吸引力及び反発力によって第1の永久磁石の磁極面と第2の永久磁石とが接触するのを一層確実に抑制できて、より一層効果的に被支持体を非接触状態で支持できる。 In the magnetic support device <4>, the limiting means controls the magnetization direction of the other first permanent magnet of the first permanent magnet and the second permanent magnet with respect to one of the first permanent magnet and the second permanent magnet. Limit relative movement along. Therefore, contact between the magnetic pole surface of the first permanent magnet and the second permanent magnet can be more reliably suppressed due to the attractive force and repulsive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet. , it is possible to support the supported object even more effectively in a non-contact state.

<5>の磁気支持装置では、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の少なくとも一方の着磁方向に沿う断面を、単位体積当たりの磁束が多くなる正方形状としている。これにより、第1の永久磁石と第2の永久磁石との間の吸引力及び反発力の合力をより効果的に大きくできるので、より効果的に被支持体を非接触状態で支持できる。 In the magnetic support device <5>, the cross section of at least one of the first permanent magnet and the second permanent magnet along the magnetization direction has a square shape that increases the magnetic flux per unit volume. Thereby, the resultant force of the attractive force and the repulsive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet can be more effectively increased, so that the supported object can be more effectively supported in a non-contact state.

<6>の磁気支持装置では、各々が円環状に形成された第1の永久磁石及び第2の永久磁石の軸心部に被支持体として回転体を配置している。また、第1の永久磁石及び第2の永久磁石の他方は、回転体と一体に回転される。これにより、回転体を非接触状態で支持できて、回転体の円滑な回転が可能になる。 In the magnetic support device <6>, a rotating body is disposed as a supported body at the axis of the first and second permanent magnets, each of which is formed in an annular shape. Further, the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet is rotated together with the rotating body. Thereby, the rotating body can be supported in a non-contact state, and smooth rotation of the rotating body is possible.

<7>の磁気支持装置では、磁気支持部に複数の第1の永久磁石が配置されている。複数の第1の永久磁石は、第2の永久磁石の着磁方向に沿い、かつ第2の永久磁石側の磁極面の極性が交互に異なるように配置されている。また、第1の永久磁石の各々には、第2の永久磁石側の磁極面の直近に該磁極面の極性とは異なる極性の前記第2の永久磁石の磁極面が配置されている。これにより、磁気支持部は、被支持体の支持力を効果的に大きくできる。 In the magnetic support device <7>, a plurality of first permanent magnets are arranged in the magnetic support portion. The plurality of first permanent magnets are arranged along the magnetization direction of the second permanent magnet so that the polarities of the magnetic pole faces on the second permanent magnet side are alternately different. Further, in each of the first permanent magnets, a magnetic pole face of the second permanent magnet having a polarity different from that of the magnetic pole face is arranged in close proximity to the magnetic pole face on the second permanent magnet side. Thereby, the magnetic support part can effectively increase the supporting force of the supported body.

<8>の磁気支持装置では、磁気支持部に複数の第2の永久磁石が配置されている。複数の第2の永久磁石は、該第2の永久磁石の着磁方向に沿い、かつ第1の永久磁石の磁極面の直近において互いに異なる磁極面が密接されている。これにより、磁気支持部は、被支持体の支持力をより効果的に大きくできる。 In the magnetic support device <8>, a plurality of second permanent magnets are arranged in the magnetic support part. Different magnetic pole surfaces of the plurality of second permanent magnets are in close contact with each other along the magnetization direction of the second permanent magnets and in close proximity to the magnetic pole surface of the first permanent magnet. Thereby, the magnetic support part can increase the supporting force of the supported object more effectively.

次に、図面を参照しながら本開示の実施形態を説明する。
以下の説明において、着磁方向とは、永久磁石の内部においてS極からN極に向かう方向に対応し、永久磁石内における起磁力の方向、すなわち、永久磁石内において起磁力を形成する磁化ベクトルの方向に対応する。着磁方向に沿うとは、着磁方向及び着磁方向とは反対方向の各々の方向を指す。また、磁極面とは、永久磁石においてN極及びS極の一方に着磁された面を指し、着磁方向側の面がN極の磁極面となり、着磁方向とは反対側の面がS極の磁極面となる。
Next, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
In the following explanation, the magnetization direction corresponds to the direction from the S pole to the N pole inside the permanent magnet, and refers to the direction of the magnetomotive force within the permanent magnet, that is, the magnetization vector that forms the magnetomotive force within the permanent magnet. corresponds to the direction of Along the magnetization direction refers to the magnetization direction and the direction opposite to the magnetization direction. In addition, the magnetic pole surface refers to the surface of a permanent magnet that is magnetized to either the north pole or the south pole. This becomes the magnetic pole face of the S pole.

〔第1実施形態〕
図1には、第1実施形態に係る磁気支持装置10の概略構成が示されている。
図1に示すように、第1実施形態には、浮上体及び被支持体として移動体12が適用されている。磁気支持装置10は、移動体12を軌道14に沿って移動可能とするリニアガイドを構成し、磁気支持装置10は、軌道14に対して移動体12を非接触状態(浮上状態)で支持し、移動体12を軌道14に沿って移動可能とする。なお、軌道14は、直線状に限らず曲線状であってもよく傾斜されていてもよい。図面では、着磁方向が矢印Mにて示されている。また、図面では、軌道14の幅方向が矢印Wにて示され、上方が矢印UPにて示されている。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a magnetic support device 10 according to a first embodiment.
As shown in FIG. 1, a moving body 12 is applied to the first embodiment as a floating body and a supported body. The magnetic support device 10 constitutes a linear guide that allows the movable body 12 to move along the track 14, and the magnetic support device 10 supports the movable body 12 in a non-contact state (levitating state) with respect to the track 14. , the movable body 12 is movable along the track 14. Note that the track 14 is not limited to a straight line, but may be curved or inclined. In the drawing, the direction of magnetization is indicated by an arrow M. Further, in the drawing, the width direction of the track 14 is indicated by an arrow W, and the upper direction is indicated by an arrow UP.

軌道14には、固定部としての一対の軌道台16が配置されていると共に、軌道台16の各々には、案内部材及び制限手段を構成するレール18が配置されている。なお、以下では、一対の軌道台16を区別する場合、一方を軌道台16Lとし、他方を軌道台16Rとする。 A pair of track stands 16 serving as fixed parts are arranged on the track 14, and a rail 18 constituting a guide member and a restricting means is arranged on each track stand 16. In addition, below, when distinguishing between a pair of track bases 16, one track base will be referred to as 16L and the other track base 16R.

軌道台16は、各々長尺かつ断面矩形とされており、一対の軌道台16は、長手方向が軌道方向とされて設置されている。また、軌道台16は、幅方向が上下方向とされ、厚さ方向が軌道幅方向とされており、一対の軌道台16は、軌道幅方向に所定間隔で対向されている。 The track bases 16 are each long and have a rectangular cross section, and the pair of track bases 16 are installed with the longitudinal direction thereof being the track direction. Further, the width direction of the track base 16 is the vertical direction, and the thickness direction is the track width direction, and the pair of track bases 16 are opposed to each other at a predetermined interval in the track width direction.

レール18は、鉄製(強磁性材製)の帯板状とされている。レール18は、長手方向(紙面に垂直な方向)が軌道台16の長手方向とされ、幅方向が上下方向とされると共に厚さ方向が軌道幅方向とされて、軌道台16(16L、16R)の上面の各々に立設されている。 The rail 18 is in the form of a strip made of iron (ferromagnetic material). The rail 18 has a longitudinal direction (direction perpendicular to the plane of the paper) as the longitudinal direction of the track base 16, a width direction as the vertical direction, and a thickness direction as the track width direction. ) are erected on each of the upper surfaces.

移動体12は、矩形ブロック状とされており、移動体12は、一対の軌道台16の間と一対のレール18の間とに跨って配置される。移動体12の軌道幅方向に沿う寸法は、一対のレール18の間隔寸法(軌道幅方向の内側面の間隔寸法)及び一対の軌道台16の間隔寸法(軌道幅方向の内側面の間隔寸法)の各々より小さくされている。これにより、移動体12は、一対の軌道台16及び一対のレール18の各々との間に配置された際、軌道台16及びレール18との間に所定のギャップが形成可能にされ、移動体12は、一対の軌道台16及び一対のレール18の間を通過(落下)可能とされている。 The moving body 12 has a rectangular block shape, and the moving body 12 is arranged astride between a pair of track stands 16 and between a pair of rails 18. The dimensions of the moving body 12 along the track width direction are the distance between the pair of rails 18 (the distance between the inner surfaces in the track width direction) and the distance between the pair of track bases 16 (the distance between the inner surfaces in the track width direction). Each of these is smaller than the other. As a result, when the movable body 12 is placed between the pair of track bases 16 and the pair of rails 18, a predetermined gap can be formed between the track base 16 and the rails 18, and the movable body 12 is capable of passing (falling) between a pair of track bases 16 and a pair of rails 18.

一方、磁気支持装置10には、磁気支持部を構成する第1の永久磁石としての固定磁石20、及び第2の永久磁石としての移動磁石22が設けられている。固定磁石20及び移動磁石22は、平面視矩形の板状に形成されており、固定磁石20及び移動磁石22は、厚さ方向が着磁方向とされている。これにより、固定磁石20及び移動磁石22は、厚さ方向の一方の面の各々がN極の磁極面(20A、22A)とされ、厚さ方向の他方の面の各々がS極の磁極面(20B、22B)とされている。 On the other hand, the magnetic support device 10 is provided with a fixed magnet 20 as a first permanent magnet and a moving magnet 22 as a second permanent magnet that constitute the magnetic support section. The fixed magnet 20 and the moving magnet 22 are formed into rectangular plate shapes in a plan view, and the thickness direction of the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 is the magnetization direction. As a result, the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 each have one surface in the thickness direction as a north pole magnetic pole surface (20A, 22A), and each of the other surface in the thickness direction as a south pole magnetic pole surface. (20B, 22B).

固定磁石20は、一対の軌道台16(16L、16R)の各々に配置されており、固定磁石20は、着磁方向が軌道幅方向とされて、軌道台16Lの軌道台16R側(内側)の面の上部、及び軌道台16Rの軌道台16L側(内側)の面の上部に取り付けられている。また、軌道台16L側の固定磁石20は、N極の磁極面20Aが軌道台16R側に向けられ、軌道台16R側の固定磁石20は、N極の磁極面20Aが軌道台16L側に向けられている。 The fixed magnet 20 is arranged on each of the pair of tracks 16 (16L, 16R), and the fixed magnet 20 is magnetized in the track width direction, and is placed on the track 16R side (inside) of the track 16L. and the upper part of the surface of the track 16L side (inside) of the track 16R. In addition, the fixed magnet 20 on the way base 16L side has its N pole magnetic pole face 20A facing the way base 16R side, and the fixed magnet 20 on the way base 16R side has its N pole magnetic pole face 20A facing the way base 16L side. It is being

これにより、一対の軌道台16には、同極の磁極面20Aが対向されて固定磁石20が対で配置されている。また、軌道台16の各々には、軌道方向(移動体12の移動方向)全域に渡って固定磁石20が配列されている。なお、第1実施形態では、一対の軌道台16の間において、同極の磁極面が対向するよう固定磁石20が設けられているが、これに限らず、異なる極性の磁極面が対向するよう固定磁石20が設けられてもよい。 Thereby, the fixed magnets 20 are arranged in pairs on the pair of tracks 16, with the magnetic pole faces 20A of the same polarity facing each other. Furthermore, fixed magnets 20 are arranged on each of the track bases 16 over the entire orbit direction (the moving direction of the moving body 12). In the first embodiment, the fixed magnet 20 is provided between the pair of tracks 16 so that the magnetic pole faces of the same polarity face each other; however, the fixed magnet 20 is not limited to this, and the fixed magnet 20 may be provided so that the magnetic pole faces of different polarity face each other. A fixed magnet 20 may also be provided.

移動磁石22は、移動体12の下面に配置されており、移動磁石22は、軌道台16L側及び軌道台16R側の各々の固定磁石20に対応されて、移動体12の軌道幅方向の両端部に取り付けられている。これにより、移動磁石22の各々は、軌道台16の間において固定磁石20に隣接(直近に配置)されている。 The moving magnet 22 is arranged on the lower surface of the moving body 12, and the moving magnet 22 corresponds to each of the fixed magnets 20 on the track base 16L side and the track base 16R side, and is attached to both ends of the moving body 12 in the track width direction. attached to the section. Thereby, each of the moving magnets 22 is adjacent to (arranged in the immediate vicinity of) the fixed magnet 20 between the tracks 16.

移動磁石22は、着磁方向が上下方向とされ、かつ着磁方向が固定磁石20の着磁方向と垂直に交差する方向とされている。また、移動磁石22は、下側の磁極面が固定磁石20の磁極面に対して垂直となるように配置されており、2つの移動磁石22の各々は、磁極面が隣接する固定磁石20の磁極面に対して垂直に交差するように配置されている。 The moving magnet 22 is magnetized in a vertical direction, and is magnetized in a direction perpendicular to the magnetization direction of the fixed magnet 20. Further, the moving magnet 22 is arranged such that the lower magnetic pole surface is perpendicular to the magnetic pole surface of the fixed magnet 20, and each of the two moving magnets 22 has a magnetic pole surface of the adjacent fixed magnet 20. It is arranged to intersect perpendicularly to the magnetic pole face.

また、移動磁石22の下側の磁極面の極性は、軌道台16において隣接する固定磁石20の磁極面の極性とは異なる極性とされており、移動磁石22の各々は、磁極面22Bが下側に向けられ、かつS極の磁極面22Bが固定磁石20のN極の磁極面20Aの直近に隣接されている。なお、一対の軌道台16の間において、異なる極性の磁極面が対向するよう固定磁石20が設けられている場合、N極の磁極面20Aに対してはS極の磁極面22Bが隣接され、S極の磁極面20Bに対しては、N極の磁極面22Aが隣接されるように移動磁石22を配置すればよい。 Further, the polarity of the lower magnetic pole surface of the moving magnet 22 is different from the polarity of the magnetic pole surface of the adjacent fixed magnet 20 on the track base 16, and each of the moving magnets 22 has a lower magnetic pole surface 22B. The magnetic pole face 22</b>B of the south pole is immediately adjacent to the magnetic pole face 20</b>A of the north pole of the fixed magnet 20 . In addition, when the fixed magnet 20 is provided between the pair of tracks 16 so that the magnetic pole faces of different polarities face each other, the magnetic pole face 22B of the S pole is adjacent to the magnetic pole face 20A of the N pole, The moving magnet 22 may be arranged so that the north pole face 22A is adjacent to the south pole face 20B.

ここで、軌道台16に固定された固定磁石20と固定磁石20に隣接配置される移動磁石22との間(非接触で直近となる位置)には、固定磁石20のN極の磁極面20Aの面方向に対して、移動磁石22のS極の磁極面22Bを所定の位置(以下、平衡位置という)に保持する力が作用する。 Here, between the fixed magnet 20 fixed to the track 16 and the movable magnet 22 arranged adjacent to the fixed magnet 20 (in a non-contact and closest position), there is a magnetic pole face 20A of the N pole of the fixed magnet 20. A force that holds the magnetic pole face 22B of the S pole of the moving magnet 22 at a predetermined position (hereinafter referred to as an equilibrium position) acts in the plane direction.

これにより、移動体12から受ける荷重によって移動磁石22が平衡位置から固定磁石20の磁極面20Aに沿って下方に押下げられる場合、移動磁石22は固定磁石20から平衡位置に向けて押し上げられる力(支持力)を受ける。また、移動磁石22は、固定磁石20に対して荷重と支持力とがつりあった位置(移動体12の荷重に応じた平衡位置)に保持され、一対の軌道台16の間において移動体12が非接触状態で支持可能となる。 As a result, when the moving magnet 22 is pushed down from the equilibrium position along the magnetic pole face 20A of the fixed magnet 20 due to the load received from the moving body 12, the moving magnet 22 is pushed up by the force of the fixed magnet 20 toward the equilibrium position. (supporting force). Furthermore, the moving magnet 22 is held at a position where its load and supporting force are balanced with respect to the fixed magnet 20 (an equilibrium position according to the load of the moving body 12), and the moving body 12 is held between the pair of tracks 16. It can be supported without contact.

一方、磁気支持装置10には、案内手段及び制限手段を構成する電磁石24が配置されており、電磁石24は、対とされて移動体12のレール18側の面の各々に設置されている。なお、電磁石24は、1対でもよいが、複数対が移動体12の移動方向(軌道方向)に設けられることがより好ましい。 On the other hand, electromagnets 24 constituting guiding means and restricting means are arranged in the magnetic support device 10, and the electromagnets 24 are installed in pairs on each side of the moving body 12 on the rail 18 side. Note that although one pair of electromagnets 24 may be used, it is more preferable that a plurality of pairs are provided in the moving direction (orbital direction) of the moving body 12.

電磁石24の各々は、鉄心26及びコイル28を含んで構成されており、鉄心26は、移動体12のレール18側の面の各々に取り付けられ、コイル28は、鉄心26の外周部に鉄心26の周方向に巻回されている。電磁石24は、コイル28に電圧(例えば直流電圧)が印加されて電流(直流電流)が流れることで、鉄心26にレール18を吸引する磁力(吸引力となる磁力)を生じる。磁気支持装置10では、一対の電磁石24の各々に生じる吸引力が調整されることで、移動体12の軌道幅方向の位置を制限して、レール18側の各々においてレール18と鉄心26とを離間させる。 Each of the electromagnets 24 includes an iron core 26 and a coil 28. The iron core 26 is attached to each surface of the moving body 12 on the rail 18 side, and the coil 28 is attached to the outer periphery of the iron core 26. is wound in the circumferential direction. The electromagnet 24 generates a magnetic force (magnetic force serving as an attractive force) that attracts the rail 18 to the iron core 26 when a voltage (for example, DC voltage) is applied to the coil 28 and a current (DC current) flows. In the magnetic support device 10, the attraction force generated in each of the pair of electromagnets 24 is adjusted to limit the position of the movable body 12 in the track width direction, so that the rail 18 and the iron core 26 are connected to each other on the rail 18 side. Separate.

磁気支持装置10では、移動体12を支持する際、軌道幅方向の両側に固定磁石20及び移動磁石22を配置することで、互いに軌道幅方向である固定磁石20の着磁方向に沿う移動を抑制するが、磁力に差が生じると、移動体12が一対の軌道台16の一方によってしまう。 In the magnetic support device 10, when supporting the movable body 12, by arranging the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 on both sides in the track width direction, the fixed magnets 20 are mutually prevented from moving along the magnetization direction, which is the track width direction. However, if a difference occurs in the magnetic force, the moving body 12 will be trapped by one of the pair of tracks 16.

一対の電磁石24は、各々において鉄心26とレール18との間に生じる吸引力(磁力)が調整されることで、反対側のレール18と鉄心26とを離間させて、固定磁石20と移動磁石22とを離間させる。このため、磁気支持装置10では、固定磁石20の着磁方向に沿う移動磁石22の移動(固定磁石20と移動磁石22との接近方向への移動)が制限される。これにより、固定磁石20の磁極面20Aに移動磁石22が接触するのが抑制され、固定磁石20の磁極面20Aの直近(所定のギャップで接近した状態)に移動磁石22が配置される。 By adjusting the attractive force (magnetic force) generated between the iron core 26 and the rail 18 in each of the pair of electromagnets 24, the rail 18 and the iron core 26 on the opposite side are separated, and the fixed magnet 20 and the moving magnet 22. Therefore, in the magnetic support device 10, movement of the movable magnet 22 along the magnetization direction of the fixed magnet 20 (movement in the direction in which the fixed magnet 20 and the movable magnet 22 approach each other) is restricted. This suppresses the movable magnet 22 from coming into contact with the magnetic pole surface 20A of the fixed magnet 20, and the movable magnet 22 is placed in the immediate vicinity of the magnetic pole surface 20A of the fixed magnet 20 (approaching with a predetermined gap).

次に、第1実施形態の作用を説明する。
磁気支持装置10には、固定磁石20及び移動磁石22が用いられており、磁気支持装置10は、固定磁石20及び移動磁石22の磁力により移動体12を浮上させた状態で一対の軌道台16の間で支持する。移動体12は、一対の軌道台16に支持された状態で、駆動手段(図示省略)によって移動方向の駆動力が付与されることで、軌道14(軌道台16及びレール18)に沿って移動される。これにより、移動体12が一対の軌道台16の間を移動する際に、摩擦力(摩擦抵抗)が生じるのが抑制され、移動体12を移動するための駆動手段の負荷を抑制できる。
Next, the operation of the first embodiment will be explained.
The magnetic support device 10 uses a fixed magnet 20 and a moving magnet 22, and the magnetic support device 10 supports a pair of tracks 16 with the moving body 12 levitated by the magnetic force of the fixed magnet 20 and the moving magnet 22. Support between. The movable body 12 is moved along the track 14 (the track 16 and the rail 18) by being applied with a driving force in the moving direction by a driving means (not shown) while being supported by the pair of tracks 16. be done. This suppresses the generation of frictional force (frictional resistance) when the movable body 12 moves between the pair of tracks 16, and the load on the drive means for moving the movable body 12 can be suppressed.

この駆動手段には、移動体12に駆動力を付与する各種の構成を適用できる。また、移動体12が軌道14に非接触状態で支持されることで、移動時に生じる摩擦力(摩擦抵抗)が抑制されるので、例えば、軌道14を傾斜させて移動体12を軌道14の傾斜によって上方から下方に移動(自然落下)させる構成であってもよい。 Various configurations for applying a driving force to the movable body 12 can be applied to this driving means. Furthermore, since the movable body 12 is supported by the track 14 in a non-contact state, the frictional force (frictional resistance) that occurs during movement is suppressed. It may also be configured to move (naturally fall) from above to below.

ここで、磁気支持部を構成する固定磁石20及び移動磁石22による移動体12の支持を説明する。図2には、磁気支持装置10において固定磁石20の直近に移動磁石22を配置した概略が模式的に示されている。 Here, the support of the movable body 12 by the fixed magnet 20 and the movable magnet 22 that constitute the magnetic support section will be explained. FIG. 2 schematically shows the arrangement of the movable magnet 22 in the immediate vicinity of the fixed magnet 20 in the magnetic support device 10.

図2に示すように、磁気支持装置10では、軌道幅方向に固定磁石20及び移動磁石22が対で配置されており、固定磁石20及び移動磁石22は、軌道幅方向の中心線を対称線とする略線対称に配置されている。ここから、以下では、主に軌道台16L側の固定磁石20及び移動磁石22を例に説明する。図3及び図4には、一組の固定磁石20と固定磁石20の直近に配置した移動磁石22との間に生じる磁力により力関係の概略が模式的に示されており、図3には、移動磁石22が移動体12からの荷重を受けていない状態が示され、図4には、移動磁石22が移動体12からの荷重を受けた状態の一例が示されている。 As shown in FIG. 2, in the magnetic support device 10, a fixed magnet 20 and a moving magnet 22 are arranged in pairs in the track width direction, and the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 have a center line in the track width direction as a symmetry line. They are arranged approximately symmetrically with respect to the line. Hereinafter, the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 on the track base 16L side will be mainly explained as an example. 3 and 4 schematically show an outline of the force relationship due to the magnetic force generated between a set of fixed magnets 20 and a moving magnet 22 arranged in the immediate vicinity of the fixed magnet 20. , a state in which the moving magnet 22 is not receiving a load from the moving body 12 is shown, and an example of a state in which the moving magnet 22 is receiving a load from the moving body 12 is shown in FIG.

一般に、永久磁石(磁性体)の内部には、分子電流が生じており、永久磁石は、分子電流によって形成される微小な電磁石が、分子電流の向きが揃えられて複数配列された構成とみなされる。永久磁石では、分子電流の向きが揃えられることで、内部において隣接する分子電流が相互に打ち消しあい、分子電流の成分が表面部分のみに残る。また、永久磁石の磁極面の表面中央部においては、表面中央部分に残った分子電流が相殺される。 Generally, a molecular current is generated inside a permanent magnet (magnetic material), and a permanent magnet is considered to be a structure in which a plurality of minute electromagnets formed by the molecular current are arranged in the same direction. It will be done. In a permanent magnet, by aligning the directions of molecular currents, adjacent molecular currents cancel each other out, leaving molecular current components only on the surface. Further, at the center of the surface of the magnetic pole face of the permanent magnet, the molecular current remaining at the center of the surface is canceled out.

このため、永久磁石では、磁極面の周縁部分に沿って磁化電流Im(又は磁化電流Imとは逆向きの磁化電流-Im、総称する場合、磁化電流Imとする)が生じているとみなすことができる。永久磁石では、この磁化電流Imにより起磁力が生じ、磁化電流Imの向き及び強さ(大きさ)に応じた磁場を形成する。また、永久磁石では、磁力に応じて磁化電流Imが変化し、永久磁石の磁力が強くなるほど磁化電流Imが増加する(大きくなる)。これにより、永久磁石は、磁化電流がコイル電流に置き換えられた電磁石とみなせる。 Therefore, in a permanent magnet, it can be assumed that a magnetizing current Im (or a magnetizing current -Im in the opposite direction to the magnetizing current Im, collectively referred to as the magnetizing current Im) is generated along the peripheral part of the magnetic pole surface. I can do it. In the permanent magnet, a magnetomotive force is generated by this magnetizing current Im, and a magnetic field is formed according to the direction and strength (magnitude) of the magnetizing current Im. Furthermore, in a permanent magnet, the magnetizing current Im changes according to the magnetic force, and the stronger the magnetic force of the permanent magnet becomes, the more the magnetizing current Im increases (becomes larger). As a result, a permanent magnet can be regarded as an electromagnet in which the magnetizing current is replaced with a coil current.

一般に永久磁石においては、磁極の磁力が支配的となって吸引力及び反発力が生じるが、互いの磁極面が直近に配置された2つの永久磁石の間では、磁化電流Imが支配的となって吸引力及び反発力が生じる。 In general, in a permanent magnet, the magnetic force of the magnetic poles is dominant, producing an attractive force and a repulsive force, but between two permanent magnets whose magnetic pole faces are placed close to each other, the magnetizing current Im is dominant. Attractive and repulsive forces are generated.

図2から図4では、固定磁石20において、移動磁石22に隣接されるN極の磁極面20Aの周縁近傍に磁化電流Im、-Imの流れると仮定した点のうち上側(移動磁石22の着磁方向側)をA点、及び下側(移動磁石22の着磁方向とは反対側)をB点としている。また、図2から図4では、移動磁石22において、S極の磁極面22Bの周縁近傍において磁化電流Imの流れると仮定した点のうち固定磁石20側をC点、及び固定磁石20とは反対側をD点としている。 2 to 4, in the fixed magnet 20, the upper side of the points where the magnetizing currents Im and -Im are assumed to flow near the periphery of the magnetic pole face 20A of the N pole adjacent to the moving magnet 22 (the point where the moving magnet 22 is The magnetic direction side) is set as point A, and the lower side (side opposite to the magnetization direction of the moving magnet 22) is set as point B. In addition, in FIGS. 2 to 4, in the moving magnet 22, among the points where the magnetizing current Im is assumed to flow near the periphery of the magnetic pole face 22B of the S pole, the fixed magnet 20 side is called the C point, and the opposite side to the fixed magnet 20 is called the C point. The side is designated as point D.

移動磁石22のC点と固定磁石20のA点とでは、磁化電流Imが同方向(Im又は-Im)に向き、移動磁石22のC点と固定磁石20のB点とでは、磁化電流Imが逆方向に向く(-Im)。一般に、同方向にコイル電流が流れる2つのコイルの間には、吸引力が生じ、逆方向にコイル電流が流れる2つのコイルの間には、反発力が生じる。 At point C of the moving magnet 22 and point A of the fixed magnet 20, the magnetizing current Im is oriented in the same direction (Im or -Im), and at point C of the moving magnet 22 and point B of the fixed magnet 20, the magnetizing current Im is oriented in the same direction (Im or -Im). points in the opposite direction (-Im). Generally, an attractive force is generated between two coils in which coil currents flow in the same direction, and a repulsive force is generated between two coils in which coil currents flow in opposite directions.

このため、図3に示すように、固定磁石20と移動磁石22との間では、C点とA点との間に吸引力Fsが作用し、C点とB点との間には、反発力Fiが作用する。吸引力Fsは、C点をA点に近づける向きに作用し、反発力Fiは、C点をB点から離間させる方向に作用する。これにより、C点には、吸引力Fsと反発力Fiの合力Frが作用する。 Therefore, as shown in FIG. 3, between the fixed magnet 20 and the moving magnet 22, an attractive force Fs acts between points C and A, and a repulsive force Fs acts between points C and B. A force Fi acts. The attractive force Fs acts in a direction to bring point C closer to point A, and the repulsive force Fi acts in a direction to move point C away from point B. As a result, a resultant force Fr of the attractive force Fs and the repulsive force Fi acts on the point C.

磁気支持装置10では、軌道台16R側の固定磁石20と移動磁石22との間においても、軌道台16L側の固定磁石20と移動磁石22との間と同様の力関係が生じる(軌道幅方向成分は逆向き)。また、磁気支持装置10では、一対の電磁石24によって軌道幅方向の位置が調整される。このため、C点における合力Frの固定磁石20の着磁方向成分である軌道幅方向成分Frhが電磁石24等によって相殺され、移動磁石22のC点には、合力Frの移動磁石22の着磁方向成分である上下方向成分(鉛直方向成分)Frvが上向きの浮上力として作用する。 In the magnetic support device 10, the same force relationship occurs between the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 on the track 16R side as between the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 on the track 16L side (in the track width direction). components are in the opposite direction). Further, in the magnetic support device 10, the position in the track width direction is adjusted by a pair of electromagnets 24. Therefore, the raceway width direction component Frh, which is the magnetizing direction component of the fixed magnet 20 of the resultant force Fr at point C, is canceled by the electromagnet 24 etc. A vertical component (vertical component) Frv, which is a directional component, acts as an upward levitation force.

すなわち、固定磁石20のN極の磁極面20Aの直近に移動磁石22のS極の磁極面22Bが配置されることで、移動磁石22には、移動磁石22の着磁方向に向かう合力Frが作用し、固定磁石20に対して移動磁石22を着磁方向に相対移動させる浮上力が生じる。また、固定磁石20のS極の磁極面20Bの直近に移動磁石22のN極の磁極面22Aが配置されることで、移動磁石22には、移動磁石22の着磁方向とは反対方向に向かう合力Frが作用し、固定磁石20に対して移動磁石22を着磁方向とは反対方向に相対移動させる浮上力が生じる。 That is, by arranging the S-pole magnetic pole surface 22B of the moving magnet 22 in close proximity to the N-pole magnetic pole surface 20A of the fixed magnet 20, the moving magnet 22 receives a resultant force Fr directed in the magnetizing direction of the moving magnet 22. As a result, a levitation force is generated that moves the movable magnet 22 relative to the fixed magnet 20 in the magnetization direction. Furthermore, by disposing the N-pole magnetic pole surface 22A of the moving magnet 22 in the immediate vicinity of the S-pole magnetic pole surface 20B of the fixed magnet 20, the moving magnet 22 has a magnetization direction opposite to that of the moving magnet 22. The directed resultant force Fr acts, and a levitation force is generated that moves the movable magnet 22 relative to the fixed magnet 20 in a direction opposite to the magnetization direction.

したがって、これらの磁力に起因する浮上力により移動磁石22は、移動体12の荷重Flが作用していない状態において、固定磁石20に対する所定位置となる平衡位置(上下方向の平衡位置)に保持される。なお、実際には、移動磁石22に重量があるので、移動磁石22の平衡位置は、固定磁石20の磁力、移動磁石22の磁力及び移動磁石22の重量に応じて定まる。 Therefore, due to the levitation force caused by these magnetic forces, the moving magnet 22 is held at an equilibrium position (an equilibrium position in the vertical direction) that is a predetermined position with respect to the fixed magnet 20 when the load Fl of the moving body 12 is not acting. Ru. Note that, in reality, since the moving magnet 22 has weight, the equilibrium position of the moving magnet 22 is determined according to the magnetic force of the fixed magnet 20, the magnetic force of the moving magnet 22, and the weight of the moving magnet 22.

一方、図4に示すように、磁気支持装置10では、移動磁石22に移動体12の荷重Flが作用することで、固定磁石20に対して、移動磁石22が移動体12によって押し下げられる。このため、移動磁石22は、固定磁石20の磁極面20Aに沿って下方移動し、移動磁石22のC点と固定磁石20のA点及びB点の各々との距離や、移動磁石22のC点に対する固定磁石20のA点及びB点の各々の向きが変化する。これにより、移動磁石22のC点における吸引力Fs及び反発力Fiの各々の方向と大きさとが変化し、合力Frの方向及び大きさが変化することで、合力Frの鉛直方向成分Frvが大きくなる(移動磁石22のD点においても略同様)。 On the other hand, as shown in FIG. 4, in the magnetic support device 10, the moving magnet 22 is pushed down by the moving body 12 with respect to the fixed magnet 20 due to the load Fl of the moving body 12 acting on the moving magnet 22. Therefore, the moving magnet 22 moves downward along the magnetic pole surface 20A of the fixed magnet 20, and the distance between the point C of the moving magnet 22 and each of points A and B of the fixed magnet 20, and the distance between the point C of the moving magnet 22 and the point C of the moving magnet 22 are The orientation of each of the points A and B of the fixed magnet 20 relative to the point changes. As a result, the direction and magnitude of each of the attractive force Fs and the repulsive force Fi at point C of the moving magnet 22 change, and the direction and magnitude of the resultant force Fr change, so that the vertical component Frv of the resultant force Fr increases. (Substantially the same is true at point D of the moving magnet 22).

ここで、移動磁石22が受ける荷重Flを相殺できるC点における合力Frの鉛直方向成分Frv(及びD点における合力の鉛直方向成分)が生じる移動磁石22の位置が存在することで、当該位置において移動磁石22及び移動体12が固定磁石20を介して軌道台16(16L)に支持できる。 Here, since there is a position of the moving magnet 22 where a vertical component Frv of the resultant force Fr at point C (and a vertical component of the resultant force at point D) occurs, which can offset the load Fl that the moving magnet 22 receives, at that position. The moving magnet 22 and the moving body 12 can be supported on the track base 16 (16L) via the fixed magnet 20.

このように磁気支持装置10では、固定磁石20と固定磁石20の直近に配置された移動磁石22との間において磁化電流Imにより生じる吸引力及び反発力を用いる。このため、磁気支持装置10では、固定磁石20と移動磁石22との間の吸引力のみ又は固定磁石20と移動磁石22との間の磁力による反発力のみを用いる場合に比して、固定磁石20と移動磁石22との間の磁力を効果的に用いることができる。これにより、磁気支持装置10は、移動体12を磁気支持する際に、装置が大型化するのを抑制できる。 In this way, the magnetic support device 10 uses the attractive force and the repulsive force generated by the magnetizing current Im between the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 disposed in the immediate vicinity of the fixed magnet 20. Therefore, in the magnetic support device 10, the fixed magnet The magnetic force between the moving magnet 20 and the moving magnet 22 can be effectively used. Thereby, the magnetic support device 10 can suppress the device from increasing in size when magnetically supporting the moving body 12.

磁気支持装置10では、軌道台16L、16Rの各々に固定磁石20が配置され、固定磁石20の各々の直近に移動磁石22が配置されている。これにより、磁気支持装置10では、軌道台16L、16R側の各々において、移動磁石22が固定磁石20の着磁方向に移動しようとするのが抑制される。 In the magnetic support device 10, a fixed magnet 20 is arranged on each of the tracks 16L and 16R, and a moving magnet 22 is arranged in the immediate vicinity of each of the fixed magnets 20. As a result, in the magnetic support device 10, the movable magnet 22 is prevented from moving in the magnetization direction of the fixed magnet 20 on each of the tracks 16L and 16R.

また、磁気支持装置10では、移動磁石22が受ける移動体12の荷重を分散できて、一つの移動磁石22の受ける荷重Flを小さくできる。さらに、磁気支持装置10では、移動体12の移動方向(軌道方向)に複数の移動磁石22を配置することで、移動体12の荷重をさらに分散でき、一つの移動磁石22が受ける荷重Flをさらに小さくできる。また、磁気支持装置10では、固定磁石20及び移動磁石22の磁力を強くすることで、合力Frの鉛直方向成分Frvを大きくできる。 Moreover, in the magnetic support device 10, the load of the moving body 12 that the moving magnet 22 receives can be distributed, and the load Fl that one moving magnet 22 receives can be reduced. Furthermore, in the magnetic support device 10, by arranging a plurality of moving magnets 22 in the moving direction (trajectory direction) of the moving body 12, the load of the moving body 12 can be further dispersed, and the load Fl received by one moving magnet 22 can be reduced. It can be made even smaller. Furthermore, in the magnetic support device 10, by increasing the magnetic force of the fixed magnet 20 and the moving magnet 22, the vertical component Frv of the resultant force Fr can be increased.

したがって、磁気支持装置10では、移動体12の荷重に応じて、固定磁石20及び移動磁石22を配置することで、移動体12を軌道台16に非接触状態で支持できる。また、支持可能な荷重を大きくする際には、軌道14の軌道方向に移動磁石22を配列できるので、磁気支持装置10は、支持荷重を大きくするために軌道幅方向に広がるのを抑制できる。 Therefore, in the magnetic support device 10, by arranging the fixed magnets 20 and the moving magnets 22 according to the load of the moving body 12, the moving body 12 can be supported on the track base 16 in a non-contact state. Further, when increasing the load that can be supported, the moving magnets 22 can be arranged in the orbital direction of the track 14, so that the magnetic support device 10 can suppress spreading in the track width direction to increase the supported load.

ここで、本態様における第1の永久磁石と第2の永久磁石との組み合わせ(配置の変形例)を説明する。図5A~図5D、図6A及び図6Bには、本態様における第1の永久磁石と第2の永久磁石の組み合わせの変形例が示されている。 Here, a combination (a modification of the arrangement) of the first permanent magnet and the second permanent magnet in this aspect will be explained. 5A to 5D, FIG. 6A, and FIG. 6B show modified examples of the combination of the first permanent magnet and the second permanent magnet in this embodiment.

第1実施形態では、固定磁石20と移動磁石22とを対で配置したが、図3及び図4に示すように、少なくとも1組の第1の永久磁石と第2の永久磁石を備えた構成であれば、第1の永久磁石と第2の永久磁石との間の吸引力と反発力とを用いて、被支持体の支持が可能となる。 In the first embodiment, the fixed magnet 20 and the moving magnet 22 are arranged as a pair, but as shown in FIGS. 3 and 4, a configuration including at least one set of a first permanent magnet and a second permanent magnet If so, it becomes possible to support the supported body using the attractive force and repulsive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet.

図5Aには、磁気支持部30Aが示されている。磁気支持部30Aには、第1の永久磁石としての磁石32(固定磁石20に対応)を複数配置している(図5Aでは、一例として2個)。この場合、第2の永久磁石としての磁石34(移動磁石22に対応)は、2個の磁石32の間(境界部分)に配置され、上側の磁石32は、下側の磁石32とは着磁方向が反対方向となるように配置すればよい。これにより、2つの磁石32の各々の第1磁極面(磁石34側の磁極面)の直近には、磁石34において極性の異なる磁極面(第2磁極面)を配置できる。 FIG. 5A shows a magnetic support section 30A. A plurality of magnets 32 (corresponding to the fixed magnets 20) as first permanent magnets are arranged in the magnetic support portion 30A (in FIG. 5A, two magnets are used as an example). In this case, the magnet 34 (corresponding to the moving magnet 22) as the second permanent magnet is placed between the two magnets 32 (at the boundary), and the upper magnet 32 is not attached to the lower magnet 32. They may be arranged so that the magnetic directions are opposite to each other. Thereby, a magnetic pole surface (second magnetic pole surface) having a different polarity can be arranged in the magnet 34 immediately adjacent to the first magnetic pole surface (the magnetic pole surface on the magnet 34 side) of each of the two magnets 32 .

磁気支持部30Aでは、被支持体から荷重を受ける磁石34が2個の磁石32の各々との間に生じる吸引力及び反発力によって支持されるので、支持力を効果的に大きくできる。また、磁石34は、平衡位置よりも上側への移動が磁石32により抑制される。さらに、磁気支持部30Aでは、支持力を大きくする際、設置面積が広がることがないので、装置の小型化が可能になる。 In the magnetic support section 30A, the magnet 34 that receives the load from the supported object is supported by the attractive force and repulsive force generated between each of the two magnets 32, so that the supporting force can be effectively increased. Further, the magnet 34 is restrained from moving above the equilibrium position by the magnet 32. Furthermore, in the magnetic support section 30A, when increasing the supporting force, the installation area does not increase, so it is possible to downsize the device.

図5Bには、磁気支持部30Bが示されている。磁気支持部30Bには、第1の永久磁石としての磁石32(32A、32B)が対で設けられると共に、2個の磁石32A、32Bの間に第2の永久磁石としての磁石34を配置している。この場合、磁石32A、32Bは、同極(例えばN極)の磁極面が対向され、磁石34は、磁石32A、32Bの磁極面の間に極性の異なる磁極面(例えば、S極の磁極面)が配置される。 FIG. 5B shows the magnetic support portion 30B. The magnetic support part 30B is provided with a pair of magnets 32 (32A, 32B) as a first permanent magnet, and a magnet 34 as a second permanent magnet is arranged between the two magnets 32A, 32B. ing. In this case, the magnets 32A, 32B have magnetic pole faces of the same polarity (for example, N pole) facing each other, and the magnet 34 has magnetic pole faces of different polarity (for example, S pole face) between the magnetic pole faces of the magnets 32A, 32B. ) is placed.

これにより、磁石34は、一対の磁石32A、32Bの各々との間に生じる吸引力及び反発力によって支持されるので、磁気支持部30Bは、支持力を効果的に大きくできる。また、磁石32A、32Bの間隔を狭くできるので、磁気支持部30Bは、狭い設置面積で被支持体を支持できて、装置の小型化が可能になる。さらに、磁石32Aと磁石34との吸引力及び磁石32Bと磁石34との吸引力における磁石34の着磁方向成分が打ち消し合うので、磁石32A、32Bによって磁石34が磁石32A側及び磁石32B側の各々へ向けて移動するのを相互に制限できる。 Thereby, the magnet 34 is supported by the attractive force and repulsive force generated between each of the pair of magnets 32A and 32B, so that the magnetic support portion 30B can effectively increase the supporting force. Furthermore, since the spacing between the magnets 32A and 32B can be narrowed, the magnetic support section 30B can support the supported object with a narrow installation area, making it possible to downsize the device. Furthermore, since the magnetizing direction components of the magnet 34 in the attractive force between the magnet 32A and the magnet 34 and the attractive force between the magnet 32B and the magnet 34 cancel each other out, the magnet 34 is moved by the magnets 32A and 32B to the magnet 32A side and the magnet 32B side. Movement towards each can be mutually restricted.

また、図5Cには、磁気支持部30Cが示されている。磁気支持部30Cには、第1の永久磁石としての磁石32の各々を上下に対で配置すると共に、第2の永久磁石としての複数個の磁石34を該磁石34の着磁方向に配列している。また、磁石32は、着磁方向が交互に反対方向となるように配置され、磁石34は、2個の磁石32の間の位置、下側の磁石32の下側部分、及び上側の磁石32の上側部分の各々に、着磁方向が交互に反対方向となるように配置される。 Further, FIG. 5C shows a magnetic support portion 30C. In the magnetic support part 30C, each of the magnets 32 as a first permanent magnet is arranged in pairs above and below, and a plurality of magnets 34 as a second permanent magnet are arranged in the magnetization direction of the magnets 34. ing. Further, the magnets 32 are arranged so that their magnetization directions are alternately opposite, and the magnets 34 are located between the two magnets 32, at the lower part of the lower magnet 32, and at the lower part of the upper magnet 32. The upper portions of the magnets are arranged such that the magnetization directions are alternately opposite to each other.

これにより、上側の磁石32の上側部分及び下側の磁石32の下側部分に隣接する磁石34の各々は、隣接する2個の磁石32の各々との間の吸引力及び反発力によって各々の着磁方向とは反対側に向けて支持される。また、磁石32の中間位置の磁石34は、4個の磁石32との間の吸引力及び反発力によって着磁方向に向けて支持される。この際、磁気支持部30Cでは、複数の磁石34に対して両側に配置される磁石32により、磁石34が該磁石34の着磁方向に沿う相対移動(磁石34が両側の磁石32の何れか一方に接近する方向への相対移動)が抑制される。また、上側の磁石32と下側の磁石32との間の磁石34は、平衡位置から上側又は下側に移動するのが抑制される。 As a result, each of the magnets 34 adjacent to the upper part of the upper magnet 32 and the lower part of the lower magnet 32 are each attracted by the attractive force and the repulsive force between each of the two adjacent magnets 32. It is supported toward the opposite side to the magnetization direction. Further, the magnet 34 located in the middle of the magnets 32 is supported in the magnetization direction by the attractive force and repulsive force between it and the four magnets 32. At this time, in the magnetic support portion 30C, the magnets 34 are moved relative to each other along the magnetization direction of the magnets 34 by the magnets 32 arranged on both sides of the plurality of magnets 34 (the magnet 34 is moved to either side of the magnets 32 on both sides). (relative movement toward one side) is suppressed. Further, the magnet 34 between the upper magnet 32 and the lower magnet 32 is restrained from moving upward or downward from the equilibrium position.

したがって、磁気支持部30Cでは、被支持体を一体で支持する3個の磁石34に大きな支持力が効果的に生じ、荷重が付与された状態であっても、磁石34の着磁方向の移動が抑制されて被支持体を支持できる。また、磁気支持部30Cでは、支持力を大きくする際、設置面積が広がることがないので、装置のより一層の小型化が可能になる。 Therefore, in the magnetic support part 30C, a large supporting force is effectively generated in the three magnets 34 that integrally support the supported object, and even when a load is applied, the magnets 34 can be moved in the magnetization direction. is suppressed and the supported object can be supported. Further, in the magnetic support portion 30C, when increasing the supporting force, the installation area does not increase, so the device can be further miniaturized.

図5Dには、磁気支持部30Dが示されている。磁気支持部30Dには、第2の永久磁石としての磁石34(34A、34B)が対で設けられると共に、磁石34A、34Bの間に第1の永久磁石としての磁石32が配置されている。また、磁気支持部30Dでは、磁石32が固定されると共に、磁石34A、34Bに跨って被支持体が支持される。 FIG. 5D shows the magnetic support portion 30D. The magnetic support portion 30D is provided with a pair of magnets 34 (34A, 34B) as second permanent magnets, and a magnet 32 as a first permanent magnet is arranged between the magnets 34A, 34B. Further, in the magnetic support portion 30D, the magnet 32 is fixed, and a supported body is supported across the magnets 34A and 34B.

この場合、磁石34A、34Bの着磁方向は、上下方向(荷重方向)とされ、磁石32の着磁方向は、水平方向(上下方向と垂直に交差する方向)とされる。また、磁石32の磁極面の各々の直近には、該磁極面の極性とは異なる極性となる磁極面にされた磁石34A、34Bが配置される。 In this case, the magnets 34A and 34B are magnetized in the vertical direction (load direction), and the magnet 32 is magnetized in the horizontal direction (direction perpendicular to the vertical direction). Also, in the immediate vicinity of each of the magnetic pole faces of the magnet 32, magnets 34A and 34B whose magnetic pole faces have a polarity different from that of the magnetic pole face are arranged.

これにより、一対の磁石34A、34Bの各々は、磁石32との間に生じる吸引力及び反発力によって支持されるので、支持力を効果的に大きくできる。また、磁石34A、34Bの間隔が広がるのを抑制できるので、装置の設置面積が広がるのを抑制できて、装置の小型化が可能になる。さらに、磁石34A、34Bが被支持体によって連結される状態となることで、磁石34Aと磁石32との吸引力及び磁石34Bと磁石32との吸引力における磁石32の着磁方向成分が打ち消し合うので、磁石34A、34Bの各々の磁石32側への移動を相互に抑制できる。 Thereby, each of the pair of magnets 34A, 34B is supported by the attractive force and repulsive force generated between it and the magnet 32, so that the supporting force can be effectively increased. Further, since it is possible to suppress the distance between the magnets 34A and 34B from increasing, it is possible to suppress the installation area of the device from increasing, and it is possible to reduce the size of the device. Furthermore, since the magnets 34A and 34B are connected by the supported body, the magnetizing direction components of the magnet 32 in the attractive force between the magnet 34A and the magnet 32 and the attractive force between the magnet 34B and the magnet 32 cancel each other out. Therefore, movement of each of the magnets 34A and 34B toward the magnet 32 side can be mutually suppressed.

一方、空芯のソレノイドコイルでは、内部の磁場がほぼ均一となっている。ソレノイドコイルでは、巻数を多くしたり長さを長くしたりすることで起磁力を大きくすることができるが、磁気抵抗も増加するので、内部の磁束の増加が抑えられて、磁力が抑えられる。このソレノイドコイルには、コイル半径とコイルの軸方向長さが等しいヘルムホルツコイルがあり、ヘルムホルツコイルでは、巻数に対する起磁力の効率が最良となっている。 On the other hand, in an air-core solenoid coil, the internal magnetic field is almost uniform. In a solenoid coil, the magnetomotive force can be increased by increasing the number of turns or increasing the length, but this also increases magnetic resistance, which suppresses an increase in internal magnetic flux and suppresses magnetic force. This solenoid coil includes a Helmholtz coil in which the coil radius is equal to the axial length of the coil, and the Helmholtz coil has the best efficiency of magnetomotive force relative to the number of turns.

永久磁石においても、着磁方向の断面が正方形状であれば、着磁方向に対称位置にある任意の磁化電流でソレノイドコイルと同様の効果が得られる磁化電流が存在するので、単位体積当たりの磁界の強さが最大となる。また、2つの永久磁石を用いた磁気支持においては、少なくとも一方の起磁力を大きくすることで支持力を大きくできる。 Even in permanent magnets, if the cross section in the magnetization direction is square, there is a magnetization current that can produce the same effect as a solenoid coil with any magnetization current located at a symmetrical position in the magnetization direction. The strength of the magnetic field is maximum. Furthermore, in magnetic support using two permanent magnets, the supporting force can be increased by increasing the magnetomotive force of at least one of them.

ここから、第1の永久磁石及び第2の永久磁石は、少なくとも一方の着磁方向断面が正方形状であることで、磁界の強さを強くできて、第1の永久磁石及び第2の永久磁石による支持力を大きくできる。 From this, the first permanent magnet and the second permanent magnet have at least one square cross section in the magnetization direction, so that the strength of the magnetic field can be increased, and the first permanent magnet and the second permanent magnet The supporting force of the magnet can be increased.

図6A及び図6Bには、第1の永久磁石及び第2の永久磁石として、着磁方向断面が略正方形状とされた永久磁石が用いられている。 In FIGS. 6A and 6B, permanent magnets each having a substantially square cross section in the magnetization direction are used as the first permanent magnet and the second permanent magnet.

図6Aには、磁気支持部40Aが示されている。磁気支持部40Aには、第1の永久磁石としての磁石42及び第2の永久磁石としての磁石44が用いられ、磁石42、44は、着磁方向が互いに垂直に交差する方向に配置される。磁石42、44の形状としては、磁石42の着磁方向に沿いかつ磁石44の着磁方向に沿う断面が略正方形状であればよく、磁石42、44は、外形が正方形ブロック状であることが好ましいが、矩形ブロック状であってもよい。 FIG. 6A shows a magnetic support section 40A. The magnetic support part 40A uses a magnet 42 as a first permanent magnet and a magnet 44 as a second permanent magnet, and the magnets 42 and 44 are arranged in a direction in which the magnetization directions intersect perpendicularly to each other. . The magnets 42 and 44 may have a substantially square cross section along the magnetization direction of the magnet 42 and the magnetization direction of the magnet 44, and the magnets 42 and 44 may have a square block shape in outer shape. is preferable, but rectangular block shapes may also be used.

磁石42は、着磁方向が水平方向とされ、磁石44は、着磁方向が磁石42の着磁方向と垂直に交差する方向とされており、磁石42の磁極面(例えば、N極の磁極面)の直近に磁石44が配置される。また、磁石44は、磁石42に隣接する磁極面(例えば、下側の面)が、磁石42の磁極面の極性とは異なる極性とされている(例えば、磁石42のN極に対してS極)。 The magnet 42 has a horizontal magnetization direction, and the magnet 44 has a magnetization direction that perpendicularly intersects the magnetization direction of the magnet 42. A magnet 44 is placed in the immediate vicinity of the surface. In addition, the magnet 44 has a magnetic pole surface (for example, a lower surface) adjacent to the magnet 42 that has a polarity different from that of the magnetic pole surface of the magnet 42 (for example, S very).

これにより、磁気支持部40Aでは、磁石42と磁石44との間に吸引力及び反発力が生じて、この吸引力及び反発力によって磁石42が磁石44に非接触で支持される。また、磁気支持部40Aでは、磁石42、44の着磁方向断面が略正方形状となっているので、磁気支持部30A(図5A参照)に比して効率的に支持力を得ることができて、装置の小型化を可能にできる。 As a result, in the magnetic support portion 40A, attractive force and repulsive force are generated between the magnet 42 and the magnet 44, and the magnet 42 is supported by the magnet 44 without contacting it by the attractive force and repulsive force. In addition, in the magnetic support section 40A, since the cross sections of the magnets 42 and 44 in the magnetization direction are approximately square, supporting force can be obtained more efficiently than in the magnetic support section 30A (see FIG. 5A). This makes it possible to downsize the device.

図6Bには、磁気支持部40Bが示されている。磁気支持部40Bには、第1の永久磁石としての複数対(図6Bでは、一例として4対)の磁石42が、磁石42の着磁方向(一例として水平方向)と交差する方向(一例として垂直方向)に配列されている。一対の磁石42は、互いに対向された磁極面が同極とされている。対で配置された磁石42の間には、第2の永久磁石としての複数の磁石44が、磁石44の着磁方向(磁石42の着磁方向と交差する方向)に沿って配列されており、磁石44は、各々の着磁方向の向きが交互に逆方向に向けられている。 FIG. 6B shows the magnetic support portion 40B. In the magnetic support portion 40B, a plurality of pairs (in FIG. 6B, four pairs as an example) of magnets 42 as first permanent magnets are arranged in a direction (as an example, vertically). The pair of magnets 42 have mutually opposing magnetic pole surfaces having the same polarity. Between the magnets 42 arranged in pairs, a plurality of magnets 44 as second permanent magnets are arranged along the magnetization direction of the magnets 44 (a direction intersecting the magnetization direction of the magnets 42). , the magnets 44 are magnetized in alternately opposite directions.

また、磁気支持部40Bでは、上下方向(垂直方向)に隣接する磁石42の中間位置に磁石44の磁極面が配置されている。さらに、磁気支持部40Bでは、磁石42の磁石44側の磁極面の極性と、この磁極面に隣接する磁石44の磁極面の極性とが異なる極性とされている。なお、互いに隣接する磁石44の間では、同極の磁極面が接するように配置されており、互いに隣接する磁石44の間には反発力が生じる。このため、磁気支持部40Bでは、互いに隣接する磁石44が接着剤などの接着手段によって接着され、互いに隣接する磁石44が反発力によって離間するのが制限されている。 In addition, in the magnetic support portion 40B, the magnetic pole face of the magnet 44 is arranged at an intermediate position between the magnets 42 that are vertically adjacent to each other. Further, in the magnetic support portion 40B, the polarity of the magnetic pole face of the magnet 42 on the magnet 44 side is different from the polarity of the magnetic pole face of the magnet 44 adjacent to this magnetic pole face. Note that the mutually adjacent magnets 44 are arranged so that the magnetic pole surfaces of the same polarity are in contact with each other, and a repulsive force is generated between the mutually adjacent magnets 44. Therefore, in the magnetic support portion 40B, the adjacent magnets 44 are bonded together by adhesive means such as an adhesive, and the repulsive force restricts the adjacent magnets 44 from separating from each other.

これにより、磁気支持部40Bでは、磁石44と該磁石44の両側の磁石42の各々との間に生じる吸引力(及び反発力)のうち磁石42の着磁方向成分が打ち消し合う。このため、磁気支持部40Bでは、磁石42、44が互いに接近する方向(磁石42の着磁方向)へ相対移動するのを相互に抑制できる。また、磁気支持部40Bでは、3個の磁石44の各々が4個の磁石42の各々との間の吸引力及び反発力によって支持されるので、3個の磁石44により大きな荷重の被支持体を支持できる。 As a result, in the magnetic support portion 40B, among the attractive force (and repulsive force) generated between the magnet 44 and each of the magnets 42 on both sides of the magnet 44, components in the magnetization direction of the magnet 42 cancel each other out. Therefore, in the magnetic support portion 40B, relative movement of the magnets 42 and 44 in the direction in which they approach each other (the direction in which the magnets 42 are magnetized) can be suppressed. Furthermore, in the magnetic support section 40B, each of the three magnets 44 is supported by the attractive force and the repulsive force between each of the four magnets 42, so that a supported object with a large load can be supported by the three magnets 44. can support.

したがって、磁気支持部40Bでは、複数の磁石42が磁石44の着磁方向に沿い、かつ磁石44側の磁極面の極性が交互に異なるように配置され、さらに、磁石42の各々の磁石44側の磁極面の直近に該磁極面の極性とは異なる極性の磁石44の磁極面が配置されることで、被支持体に対する支持力を効果的に大きくできる。 Therefore, in the magnetic support part 40B, the plurality of magnets 42 are arranged along the magnetization direction of the magnet 44 so that the polarity of the magnetic pole surface on the magnet 44 side is alternately different, and furthermore, each of the magnets 42 is arranged on the magnet 44 side. By arranging the magnetic pole face of the magnet 44 with a polarity different from that of the magnetic pole face in the immediate vicinity of the magnetic pole face, the supporting force for the supported object can be effectively increased.

また、磁気支持部40Bでは、複数の磁石44が該磁石44の着磁方向に沿い、かつ磁石42の磁極面の直近において互いに異なる磁極面が密接されて配置されることで、被支持体の支持力をより効果的に大きくできる。さらに、磁気支持部40Bでは、磁石44を挟んで複数対の磁石42が配置されることで、被支持体の支持力をより一層効果的に大きくできる。 In addition, in the magnetic support part 40B, the plurality of magnets 44 are arranged along the magnetization direction of the magnets 44 and in close proximity to the magnetic pole surfaces of the magnets 42, with different magnetic pole surfaces being closely spaced, so that the supported object can be Supporting capacity can be increased more effectively. Furthermore, in the magnetic support portion 40B, by arranging a plurality of pairs of magnets 42 with the magnets 44 in between, the supporting force for the supported object can be further effectively increased.

また、磁気支持部40Bでは、磁石42、44の各々の断面形状が単位体積当たりの磁束を大きくできる略正方形状とされているので、効果的に大きな支持力が得られる。このため、磁気支持部40Bでは、装置の大型化を抑制しながら高い支持力が得られる。また、磁石44の各々は、対向する磁石42の各々の磁極面により平衡位置から上側又は下側に移動するのが抑制される。 Further, in the magnetic support portion 40B, each of the magnets 42 and 44 has a substantially square cross-sectional shape that can increase the magnetic flux per unit volume, so that a large supporting force can be effectively obtained. Therefore, in the magnetic support portion 40B, high supporting force can be obtained while suppressing the increase in size of the device. Further, each of the magnets 44 is restrained from moving upward or downward from the equilibrium position by the magnetic pole faces of the opposing magnets 42.

〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態を説明する。
第1実施形態では、線状(帯状)の軌道14に沿って移動される移動体12を支持する磁気支持装置10を例に説明したが、第2実施形態では、磁気支持装置として磁気軸受50を適用している。図7には、第2実施形態に係る磁気軸受50の主要部の概略構成が軸線方向に沿う断面図にて示されている。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the magnetic support device 10 that supports the moving body 12 that is moved along the linear (band-shaped) track 14 was explained as an example, but in the second embodiment, the magnetic bearing 50 is used as the magnetic support device. is applied. FIG. 7 shows a schematic configuration of the main parts of a magnetic bearing 50 according to the second embodiment in a cross-sectional view along the axial direction.

図7に示すように、磁気軸受50には、浮上体及び被支持体として回転軸52が適用されており、回転軸52は、外形円柱状に形成されている。磁気軸受50は、回転軸52を非接触状態(磁気軸受50の固定側に対して回転軸52が浮いた状態)で支持することで、回転軸52を回転自在に支持する。なお、回転軸52は、円筒状であってもよく、回転軸52には、電動機の回転軸(出力軸)などの任意の回転軸を適用できる。 As shown in FIG. 7, a rotating shaft 52 is applied to the magnetic bearing 50 as a floating object and a supported object, and the rotating shaft 52 has a cylindrical outer shape. The magnetic bearing 50 rotatably supports the rotating shaft 52 by supporting the rotating shaft 52 in a non-contact state (with the rotating shaft 52 floating relative to the fixed side of the magnetic bearing 50). Note that the rotating shaft 52 may have a cylindrical shape, and any rotating shaft such as the rotating shaft (output shaft) of an electric motor can be applied to the rotating shaft 52.

磁気軸受50には、磁気支持部が構成される軸受部50A、50Bが設けられており、磁気軸受50は、軸受部50A、50Bの各々において回転軸52を支持することで、回転軸52を軸方向の2箇所で支持する。第2実施形態において磁気軸受50では、軸受部50A、50Bの一方が他方の軸方向への移動を制限する制限手段として機能する。なお、2つの軸受部50A、50Bは、基本的構造が同一であり、以下では、磁気軸受50として主に軸受部50Aについて説明する。 The magnetic bearing 50 is provided with bearing parts 50A and 50B that constitute magnetic support parts, and the magnetic bearing 50 supports the rotating shaft 52 in each of the bearing parts 50A and 50B. Support at two locations in the axial direction. In the magnetic bearing 50 in the second embodiment, one of the bearing parts 50A and 50B functions as a restriction means that restricts the movement of the other in the axial direction. Note that the two bearing parts 50A and 50B have the same basic structure, and below, the bearing part 50A will be mainly explained as the magnetic bearing 50.

磁気軸受50(軸受部50A)は、回転部54及び固定部としての支持部56によって構成されている。回転部54には、外周部が所定の外径で略円筒状に形成されたリング体58が配置されている。リング体58内には、連結部としての円板状のフランジ部58Aが形成されている。フランジ部58Aは、軸心部が回転軸52の外周部に連結され、径方向の外側端がリング体58の軸方向中間部の内周面に連結されている。 The magnetic bearing 50 (bearing portion 50A) includes a rotating portion 54 and a supporting portion 56 as a fixed portion. A ring body 58 having a substantially cylindrical outer circumference and a predetermined outer diameter is disposed in the rotating portion 54 . A disk-shaped flange portion 58A is formed in the ring body 58 as a connecting portion. The flange portion 58A has an axial center portion connected to the outer peripheral portion of the rotating shaft 52, and a radially outer end connected to the inner peripheral surface of the axially intermediate portion of the ring body 58.

これにより、リング体58は、回転軸52に取り付けられ、回転軸52が回転されることで回転軸52と一体に回転される。なお、リング体58は、円板状のフランジ部58Aに限らず、回転時の遠心力にばらつきが生じなければよく、例えば、回転軸52の外周部から放射状に延設された複数のスポーク等によって回転軸52に連結される構成であってもよい。 Thereby, the ring body 58 is attached to the rotating shaft 52, and is rotated integrally with the rotating shaft 52 when the rotating shaft 52 is rotated. Note that the ring body 58 is not limited to the disk-shaped flange portion 58A, and may be formed as long as there is no variation in centrifugal force during rotation, such as a plurality of spokes extending radially from the outer circumference of the rotating shaft 52. It may be configured such that it is connected to the rotating shaft 52 by.

回転部54には、第2の永久磁石としての回転磁石60が設けられている。回転磁石60は、軸方向長さがリング体58の軸方向長さと同様(回転磁石60がリング体58よりも僅かに長くてもよい)にされた円筒状(円管状)に形成されており、回転磁石60は、径方向断面が矩形にされている。回転磁石60は、着磁方向が径方向とされており、回転磁石60は、内周面がS極の磁極面60Bとされ、外周面がN極の磁極面60Aとされている。 The rotating part 54 is provided with a rotating magnet 60 as a second permanent magnet. The rotating magnet 60 is formed into a cylindrical shape (cylindrical shape) with an axial length similar to the axial length of the ring body 58 (the rotating magnet 60 may be slightly longer than the ring body 58). , the rotating magnet 60 has a rectangular cross section in the radial direction. The rotating magnet 60 is magnetized in the radial direction, and the inner circumferential surface of the rotating magnet 60 is a magnetic pole face 60B with an S pole, and the outer circumferential surface is a magnetic pole face 60A with an N pole.

回転磁石60の内径は、リング体58の外径と同様にされており、回転磁石60は、内周面にリング体58が嵌合されて、リング体58の外周に取り付けられている。これにより、回転磁石60は、回転軸52が回転されてリング体58が回転されることで、回転軸52及びリング体58と一体に回転される。 The inner diameter of the rotating magnet 60 is the same as the outer diameter of the ring body 58, and the rotating magnet 60 is attached to the outer circumference of the ring body 58 with the ring body 58 fitted on the inner circumferential surface. Thereby, the rotating magnet 60 is rotated integrally with the rotating shaft 52 and the ring body 58 as the rotating shaft 52 is rotated and the ring body 58 is rotated.

支持部56には、一対の支持脚62(62A、62B)が設けられている。支持脚62は、回転軸52の軸方向に沿って所定の間隔を隔てて対で配置され、支持脚62は、各々が磁気軸受50の設置位置(図示省略)に固定されている。なお、以下の説明において一対の支持脚62を区別する場合、軸方向の一側を支持脚62Aとし、軸方向の他側を支持脚62Bとする。 The support portion 56 is provided with a pair of support legs 62 (62A, 62B). The support legs 62 are arranged in pairs along the axial direction of the rotating shaft 52 at predetermined intervals, and each of the support legs 62 is fixed at a position where the magnetic bearing 50 is installed (not shown). In the following description, when distinguishing between the pair of support legs 62, one side in the axial direction is referred to as the support leg 62A, and the other side in the axial direction is referred to as the support leg 62B.

一対の支持脚62には、各々円形の貫通孔64が同軸上に貫通形成されており、貫通孔64の内径は、回転軸52の外径よりも大きくされている。一対の支持脚62には、貫通孔64内に回転軸52が挿通されて配置され、一対の支持脚62の間に回転部54(リング体58及び回転磁石60)が配置されており、一対の支持脚62は、回転軸52と相対回転可能にされている。 A circular through hole 64 is coaxially formed through each of the pair of support legs 62, and the inner diameter of the through hole 64 is larger than the outer diameter of the rotating shaft 52. The rotating shaft 52 is inserted into the through hole 64 of the pair of support legs 62, and the rotating part 54 (ring body 58 and rotating magnet 60) is disposed between the pair of support legs 62. The support leg 62 is rotatable relative to the rotating shaft 52.

一対の支持脚62の各々には、第1の永久磁石としてのリング状の固定磁石66が配置されており、固定磁石66は、径方向断面が矩形とされている。固定磁石66は、着磁方向が軸方向とされており、軸方向の一方の面がN極の磁極面66Aとされ、軸方向の他方の面がS極の磁極面66Bとされている。固定磁石66は、支持脚62の各々の回転部54(回転磁石60)側の面に、軸心が回転磁石60の軸心と同軸上となるように取り付けられている。 A ring-shaped fixed magnet 66 as a first permanent magnet is disposed on each of the pair of support legs 62, and the fixed magnet 66 has a rectangular cross section in the radial direction. The fixed magnet 66 is magnetized in the axial direction, and one surface in the axial direction is a north-pole magnetic pole surface 66A, and the other surface in the axial direction is a south-pole magnetic pole surface 66B. The fixed magnets 66 are attached to the surface of each of the support legs 62 on the rotating part 54 (rotating magnet 60) side so that their axes are coaxial with the axes of the rotating magnets 60.

固定磁石66は、内径、外径及び磁力の各々が、回転磁石60の内径、回転磁石60の外径、回転磁石60の磁力及び回転磁石60の着磁方向の各々に合わせて形成されている。この際、固定磁石66の内径、外径及び回転磁石60に向けられる磁極面の極性は、固定磁石66において回転磁石60に対向する磁極面直近における磁化電流Imの方向が、該磁極面に隣接する回転磁石60における磁極面の磁化電流Imと同方向となるようにされている。 The fixed magnet 66 has an inner diameter, an outer diameter, and a magnetic force each formed to match the inner diameter of the rotating magnet 60, the outer diameter of the rotating magnet 60, the magnetic force of the rotating magnet 60, and the magnetization direction of the rotating magnet 60. . At this time, the inner diameter and outer diameter of the fixed magnet 66 and the polarity of the magnetic pole face facing the rotating magnet 60 are such that the direction of the magnetizing current Im in the vicinity of the magnetic pole face facing the rotating magnet 60 in the fixed magnet 66 is adjacent to the magnetic pole face. The direction is the same as the magnetizing current Im of the magnetic pole face of the rotating magnet 60.

回転磁石60の内周面となる磁極面60Bに固定磁石66を合わせる場合、支持脚62A、62Bの各々には、N極の磁極面66Aが回転磁石60側に向けられて固定磁石66が取り付けられる。また、固定磁石66は、内径が回転磁石60の内径より小さくされ、外径が回転磁石60の外径よりも小さくされる。また、固定磁石66は、軸心が回転磁石60の軸心と同軸上に配置された際に、回転磁石60が平衡点に位置するように、内径、外径及び磁力が設定されることがより好ましい。 When the fixed magnet 66 is aligned with the magnetic pole surface 60B, which is the inner peripheral surface of the rotating magnet 60, the fixed magnet 66 is attached to each of the support legs 62A and 62B with the north pole magnetic pole surface 66A facing the rotating magnet 60 side. It will be done. Further, the fixed magnet 66 has an inner diameter smaller than the inner diameter of the rotating magnet 60, and an outer diameter smaller than the outer diameter of the rotating magnet 60. Furthermore, the inner diameter, outer diameter, and magnetic force of the fixed magnet 66 may be set so that the rotating magnet 60 is located at an equilibrium point when the axial center is arranged coaxially with the axial center of the rotating magnet 60. More preferred.

なお、回転磁石60の内周面がN極の磁極面60Aとされる場合、支持脚62Aには、磁極面66Bが回転磁石60側に向けられて固定磁石66が取り付けられる。また、固定磁石66は、回転磁石60の外周側の磁極面60Aに合わせて形成されてもよい。何れも場合においても、回転磁石60は、径方向位置が固定磁石66との間における平衡点となる位置に配置されればよい。 In addition, when the inner peripheral surface of the rotating magnet 60 is made into the magnetic pole surface 60A of N pole, the fixed magnet 66 is attached to the support leg 62A with the magnetic pole surface 66B facing the rotating magnet 60 side. Further, the fixed magnet 66 may be formed to match the magnetic pole surface 60A on the outer peripheral side of the rotating magnet 60. In either case, the rotating magnet 60 may be placed at a position where the radial position is at an equilibrium point with the fixed magnet 66.

一対の支持脚62の各々には、互いに対向する面にリング状の凹陥部68が形成されており、固定磁石66の各々は、凹陥部68に嵌め込まれている。これにより、固定磁石66の各々は、回転磁石60の側面(磁極面60A、60Bとは異なる面)が、磁極面66A又は磁極面66Bの直近で所定のギャップとなる位置に配置可能にされている。 Each of the pair of support legs 62 has a ring-shaped recess 68 formed on its opposing surface, and each of the fixed magnets 66 is fitted into the recess 68. Thereby, each of the fixed magnets 66 can be placed in a position where the side surface of the rotating magnet 60 (a surface different from the magnetic pole faces 60A and 60B) forms a predetermined gap in the immediate vicinity of the magnetic pole face 66A or the magnetic pole face 66B. There is.

一方、一対の支持脚62には、一方に制限手段としての電磁石70が配置されており、電磁石70は、支持脚62の回転部54とは反対側の面に取り付けられている。なお、第2実施形態では、軸受部50Aの支持脚62B及び軸受部50Bの支持脚62Aに電磁石70を取り付けている。 On the other hand, an electromagnet 70 as a restricting means is disposed on one of the pair of support legs 62, and the electromagnet 70 is attached to the surface of the support legs 62 on the opposite side from the rotating part 54. In the second embodiment, the electromagnet 70 is attached to the support leg 62B of the bearing section 50A and the support leg 62A of the bearing section 50B.

電磁石70は、鉄心72及びコイル74を含んで構成されている。鉄心72は、所定厚さのリング状に形成されている。鉄心72は、軸方向の一側の面にリング状の凹陥部72Aが形成され、凹陥部72Aは、軸方向断面が固定磁石66とは反対側に向けて解放された略U字状とされている。鉄心72は、軸心が支持脚62の貫通孔64軸心と同軸上に配置されて、凹陥部72Aとは反対側の面が支持脚62に取り付けられている。また、コイル74は、鉄心72の凹陥部72A内において鉄心72の周方向に巻回されて形成されている。 The electromagnet 70 includes an iron core 72 and a coil 74. The iron core 72 is formed into a ring shape with a predetermined thickness. The iron core 72 has a ring-shaped concave portion 72A formed on one surface in the axial direction, and the concave portion 72A has a substantially U-shape in which the axial cross section is opened toward the side opposite to the fixed magnet 66. ing. The iron core 72 has its axis coaxially arranged with the axis of the through hole 64 of the support leg 62, and its surface opposite to the recessed portion 72A is attached to the support leg 62. Further, the coil 74 is formed by being wound in the circumferential direction of the iron core 72 within the concave portion 72A of the iron core 72.

回転軸52には、電磁石70に対向されて円板76が一体回転するように取り付けられている。円板76は、鉄などの強磁性材料が用いられて形成されており、円板76は、軸心部に貫通された回転軸52の外周部に一体的に連結されている。これにより、電磁石70は、コイル74に所定の電流(直流電流)が流れることで鉄心72が着磁され、円板76の吸引力が発生する。 A disk 76 is attached to the rotating shaft 52 so as to face the electromagnet 70 and rotate together with the disk 76 . The disk 76 is formed using a ferromagnetic material such as iron, and is integrally connected to the outer peripheral portion of the rotating shaft 52 that passes through the shaft center. As a result, in the electromagnet 70, a predetermined current (DC current) flows through the coil 74, so that the iron core 72 is magnetized, and an attractive force of the disk 76 is generated.

ここで、磁気軸受50では、軸受部50A、50Bの各々の電磁石70の吸引力が調整されることで、回転軸52の軸方向における軸受部50A、50Bの相対移動が制限されて相対位置が調整される。すなわち、磁気軸受50では、対で配置した電磁石70により軸受部50A、50Bの各々において、一対の支持脚62の間のリング体58の位置が調整される。これにより、磁気軸受50では、軸受部50A、50Bの各々において、回転磁石6と固定磁石66の各々との間が所定ギャップとなるように支持脚62に対する回転部54の軸方向位置が制限される。 Here, in the magnetic bearing 50, by adjusting the attraction force of the electromagnet 70 of each of the bearing parts 50A, 50B, the relative movement of the bearing parts 50A, 50B in the axial direction of the rotating shaft 52 is restricted, and the relative position is be adjusted. That is, in the magnetic bearing 50, the position of the ring body 58 between the pair of support legs 62 is adjusted in each of the bearing parts 50A and 50B by the electromagnets 70 arranged in pairs. As a result, in the magnetic bearing 50, the axial position of the rotating part 54 with respect to the support leg 62 is limited so that a predetermined gap is formed between the rotating magnet 6 and the fixed magnet 66 in each of the bearing parts 50A and 50B. Ru.

このように構成されている磁気軸受50では、回転磁石60の軸方向両側に固定磁石66が配置され、固定磁石66の各々の磁極面66Aの直近に回転磁石60の磁極面60Bが配置されている。このため、回転磁石60は、固定磁石66によって径方向の平衡位置に保持され、回転軸52が軸受部50A、50Bの各々において支持部56に対して非接触で支持されている。 In the magnetic bearing 50 configured in this way, the fixed magnets 66 are arranged on both sides of the rotating magnet 60 in the axial direction, and the magnetic pole face 60B of the rotating magnet 60 is arranged in the immediate vicinity of each magnetic pole face 66A of the fixed magnet 66. There is. Therefore, the rotating magnet 60 is held in a radially balanced position by the fixed magnet 66, and the rotating shaft 52 is supported in a non-contact manner with respect to the supporting portion 56 in each of the bearing portions 50A and 50B.

回転磁石60では、軸方向の両側の固定磁石66の各々との間で吸引力(吸引力と反発力との合成力の軸方向成分)が生じるので、回転磁石60は、固定磁石66の各々によって軸方向への移動が抑制される。また、磁気軸受50では、軸受部50A、50Bの各々に電磁石70が設けられており、電磁石70が各々円板76を吸引する。この際、電磁石70は、回転軸52の軸方向において、互いに反対方向の円板76を吸引する。 In the rotating magnet 60, an attractive force (an axial component of the combined force of the attractive force and the repulsive force) is generated between each of the fixed magnets 66 on both sides in the axial direction. axial movement is suppressed. Further, in the magnetic bearing 50, an electromagnet 70 is provided in each of the bearing parts 50A and 50B, and each electromagnet 70 attracts a disc 76. At this time, the electromagnets 70 attract the disks 76 in opposite directions in the axial direction of the rotating shaft 52.

このため、磁気軸受50では、電磁石70により回転軸52の軸方向への移動が制限され、回転磁石60が固定磁石66に向けて移動するのが抑制される。これにより、磁気軸受50では、回転磁石60が固定磁石66に接触することなく回転可能にされて回転軸52が非接触で回転されるので、回転軸52が摩擦抵抗を受けるのを抑制できて円滑に回転できる。 Therefore, in the magnetic bearing 50, the electromagnet 70 restricts the movement of the rotating shaft 52 in the axial direction, and the movement of the rotating magnet 60 toward the fixed magnet 66 is suppressed. As a result, in the magnetic bearing 50, the rotating magnet 60 is allowed to rotate without contacting the fixed magnet 66, and the rotating shaft 52 is rotated without contact, so that the rotating shaft 52 is prevented from receiving frictional resistance. Can rotate smoothly.

ところで、回転軸52が回転されると、回転部54には、径方向の外側に向けた遠心力が生じる。通常、遠心力は、直径方向の両側において生じるが、周方向の一部において他よりも遠心力が大きくなることで、当該部位において回転磁石60は、径外側に移動されようとする。 By the way, when the rotating shaft 52 is rotated, a centrifugal force directed outward in the radial direction is generated in the rotating portion 54. Normally, centrifugal force occurs on both sides in the diametrical direction, but as the centrifugal force becomes larger in a part of the circumferential direction than in other parts, the rotating magnet 60 tends to be moved radially outward in that part.

ここで、回転磁石60と固定磁石66の各々との間には、径方向外側に移動しようとする回転磁石60に対して径方向内側に向けて引戻す力が生じ、径方向内側に移動しようとする回転磁石60に対して径方向外側に向けて引戻す力が生じる。これにより、磁気軸受50では、回転軸52が回転される際に、回転軸52の軸心が径方向に移動する軸ずれが生じるのを抑制できて、回転軸52が円滑に回転するように支持できる。 Here, a force is generated between each of the rotating magnets 60 and the fixed magnets 66 to pull back the rotating magnets 60 radially inward, which are trying to move radially outward, and the rotating magnets 60 try to move radially inward. A force is generated that pulls the rotating magnet 60 back toward the outside in the radial direction. As a result, in the magnetic bearing 50, when the rotating shaft 52 is rotated, it is possible to suppress the occurrence of axis misalignment in which the axial center of the rotating shaft 52 moves in the radial direction, so that the rotating shaft 52 rotates smoothly. I can support it.

一方、磁気軸受50では、回転磁石60と固定磁石66との間に生じる吸引力及び反発力を大きくすることで、回転軸52の円滑な回転支持が可能になる。また、図5A等に示すように、磁気軸受50では、固定磁石66又は回転磁石60と固定磁石66とを複数荷重方向(回転磁石60の着磁方向)に配列することで、より大きな吸引力及び反発力を得ることができる。 On the other hand, in the magnetic bearing 50, by increasing the attractive force and repulsive force generated between the rotating magnet 60 and the fixed magnet 66, smooth rotational support of the rotating shaft 52 is possible. In addition, as shown in FIG. 5A etc., in the magnetic bearing 50, by arranging the fixed magnet 66 or the rotating magnet 60 and the fixed magnet 66 in a plurality of load directions (the magnetizing direction of the rotating magnet 60), a larger attractive force can be obtained. and repulsive force can be obtained.

これにより、磁気軸受50では、回転軸52の支持力を大きくするために回転軸52の軸方向に装置が大きくなってしまうのを抑制できて、効果的に回転軸52の支持力を大きくできる。 As a result, in the magnetic bearing 50, it is possible to suppress the device from increasing in the axial direction of the rotating shaft 52 in order to increase the supporting force of the rotating shaft 52, and it is possible to effectively increase the supporting force of the rotating shaft 52. .

なお、第2実施形態では、支持部56が固定されて、支持部56に対して回転部54が非接触で回転されることで、回転軸52が支持部56に支持されて非接触で回転されるように説明した。しかしながら、磁気軸受50は、例えば支持部56が台車に取り付けられ、回転部54がレールや路面上を回転することで、台車がレール又は路面に沿って移動される構成であってもよい。これにより、車輪となる回転部54が支持部56に非接触で支持されて回転できる。 Note that in the second embodiment, the support part 56 is fixed and the rotation part 54 is rotated with respect to the support part 56 without contact, so that the rotation shaft 52 is supported by the support part 56 and rotated without contact. I explained it so that it would be done. However, the magnetic bearing 50 may have a configuration in which, for example, the support portion 56 is attached to a truck, and the rotating portion 54 rotates on the rail or the road surface, so that the truck is moved along the rail or the road surface. Thereby, the rotating part 54 serving as a wheel can be rotated while being supported by the supporting part 56 in a non-contact manner.

また、第2実施形態では、各々の径方向断面が矩形とされたリング状の回転磁石60及び固定磁石66を用いた。しかしながら、回転磁石60及び固定磁石66は、各々一体に形成された構成に限らず、複数の永久磁石が周方向に配列されて形成されていてもよい。 Further, in the second embodiment, a ring-shaped rotating magnet 60 and a fixed magnet 66 each having a rectangular radial cross section are used. However, the rotating magnet 60 and the fixed magnet 66 are not limited to being integrally formed, but may be formed by a plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction.

さらに、第2実施形態では、回転磁石60を挟んで固定磁石66を対で配置した。しかしながら、軸受部50A、50Bは、径方向に密接された2個ずつの固定磁石66が対で配置されてもよく、また、軸受部50A、50Bは、複数の回転磁石60を径方向に配置すると共に、複数の回転磁石60を挟んで複数対の固定磁石66を配置してもよい。 Furthermore, in the second embodiment, fixed magnets 66 are arranged in pairs with the rotating magnet 60 interposed therebetween. However, in the bearing parts 50A, 50B, two stationary magnets 66 may be arranged in pairs in close contact in the radial direction, and in the bearing parts 50A, 50B, a plurality of rotating magnets 60 may be arranged in the radial direction In addition, a plurality of pairs of fixed magnets 66 may be arranged with a plurality of rotating magnets 60 in between.

これらの場合、複数の固定磁石66は、回転磁石60の着磁方向(回転軸52の径方向)に沿い、かつ回転磁石60側の磁極面の極性が交互に異なるように配置され、固定磁石66の回転磁石60側の磁極面の直近に該磁極面の極性とは異なる極性の回転磁石60の磁極面が配置されればよい。また、複数の回転磁石60は、該回転磁石60の着磁方向(回転軸52の径方向)に沿い、かつ固定磁石66の磁極面の直近において互いに異なる磁極面が密接されていればよい。これにより、磁気軸受50(軸受部50A、50B)は、回転軸52の軸方向に沿う長さを長くすることなく、回転軸52に対する支持力を効果的に大きくできて、高速回転時であっても回転軸52に軸ぶれ等が生じてしまうのを効果的に抑制できる。 In these cases, the plurality of fixed magnets 66 are arranged along the magnetization direction of the rotating magnet 60 (radial direction of the rotating shaft 52) and so that the polarity of the magnetic pole surface on the rotating magnet 60 side is alternately different. The magnetic pole face of the rotating magnet 60 having a polarity different from that of the magnetic pole face may be disposed immediately adjacent to the magnetic pole face on the rotating magnet 60 side of the rotating magnet 66 . In addition, the plurality of rotating magnets 60 may have different magnetic pole surfaces in close contact with each other along the magnetization direction of the rotating magnets 60 (radial direction of the rotating shaft 52) and in the immediate vicinity of the magnetic pole surface of the fixed magnet 66. As a result, the magnetic bearing 50 (bearing parts 50A, 50B) can effectively increase the supporting force for the rotating shaft 52 without increasing the length along the axial direction of the rotating shaft 52, and the magnetic bearing 50 (bearing parts 50A, 50B) can effectively increase the supporting force for the rotating shaft 52 during high-speed rotation. However, it is possible to effectively suppress the occurrence of shaft wobbling or the like in the rotating shaft 52.

また、回転磁石60及び固定磁石66は、径方向断面が矩形に限らず、少なくとも一方は、略正方形状であってもよい。回転磁石60及び固定磁石66の径方向断面を略正方形状とすることで、単位体積当たりの磁束を大きくできて、大きな支持力を得られるので、高速回転時であっても回転軸52に軸ぶれ等が生じてしまうのを効果的に抑制できる。 Furthermore, the rotating magnet 60 and the fixed magnet 66 are not limited to having a rectangular cross section in the radial direction, and at least one of them may have a substantially square shape. By making the radial cross section of the rotating magnet 60 and the fixed magnet 66 substantially square, the magnetic flux per unit volume can be increased and a large supporting force can be obtained, so even during high-speed rotation, the rotating shaft 52 can be The occurrence of blur, etc. can be effectively suppressed.

なお、第1実施形態では、磁気支持装置10を例に説明し、第2実施形態では、磁気軸受50を例に説明した。しかしながら、本開示は、これらに限らず、永久磁石を用いて被支持体を非接触で支持する各種の構成に適用できる。 In addition, in 1st Embodiment, the magnetic support device 10 was demonstrated as an example, and in 2nd Embodiment, the magnetic bearing 50 was demonstrated as an example. However, the present disclosure is not limited to these, and can be applied to various configurations in which a supported body is supported in a non-contact manner using a permanent magnet.

日本国特許出願2019-003809の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及びその技術規格には、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
The disclosure of Japanese Patent Application No. 2019-003809 is incorporated herein by reference in its entirety.
All documents, patent applications and technical standards mentioned herein are specifically and individually incorporated by reference to the same extent as if each individual document, patent application and technical standard were incorporated by reference; Incorporated herein by reference.

Claims (6)

互いの着磁方向が垂直に交差された第1の永久磁石及び第2の永久磁石が、前記第1の永久磁石の一方の極性の磁極面と該磁極面とは異なる極性の前記第2の永久磁石の磁極面とが互いの間の吸引力及び反発力について磁化電流が支配的となるように隣接され、前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石とが前記第2の永久磁石の着磁方向に沿って相対移動可能とされた磁気支持部と、
前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の一方が固定され、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方に被支持体が設けられ、該被支持体を前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力により支持する固定部と、
を備えた磁気支持装置。
A first permanent magnet and a second permanent magnet, the magnetization directions of which are perpendicular to each other, have a magnetic pole face of one polarity of the first permanent magnet and a magnetic pole face of the second polarity that is different from the magnetic pole face of the first permanent magnet. The magnetic pole faces of the permanent magnets are adjacent to each other so that the magnetizing current is dominant in terms of attraction and repulsion between them, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are connected to the second permanent magnet. a magnetic support part that is relatively movable along the magnetization direction;
One of the first permanent magnet and the second permanent magnet is fixed, a supported body is provided on the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet, and the supported body is fixed to the first permanent magnet. a fixed part supported by attractive force and repulsive force generated between the permanent magnet and the second permanent magnet;
Magnetic support device with.
前記磁気支持部は、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の一方が対で設けられ、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方が前記対で設けられた前記一方の間に配置されている請求項1に記載の磁気支持装置。 The magnetic support part is configured such that one of the first permanent magnet and the second permanent magnet is provided in a pair, and the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet is provided in the pair. The magnetic support device according to claim 1, wherein the magnetic support device is disposed between the two. 前記磁気支持部は、前記被支持体を挟んだ両側に前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の各々が設けられた請求項1又は請求項2に記載の磁気支持装置。 3. The magnetic support device according to claim 1, wherein the magnetic support section is provided with each of the first permanent magnet and the second permanent magnet on both sides of the supported body. 前記固定部に固定された前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の一方に対する前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方の前記第1の永久磁石の着磁方向に沿う相対移動を制限する制限手段をさらに含む請求項1から請求項3の何れか1項に記載の磁気支持装置。 in the magnetization direction of the first permanent magnet of the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet with respect to one of the first permanent magnet and the second permanent magnet fixed to the fixed part; The magnetic support device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a restricting means for restricting relative movement along the magnetic support device. 前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の少なくとも一方の着磁方向に沿う断面が正方形状である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁気支持装置。 The magnetic support device according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the first permanent magnet and the second permanent magnet has a square cross section along the magnetization direction. 前記磁気支持部は、前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石が各々円環状に形成されて互いの中心軸線が重ねられて配置され、前記被支持体として前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の軸心部に配置された回転体が前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石の他方と一体に回転される請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁気支持装置。 In the magnetic support section, the first permanent magnet and the second permanent magnet are each formed in an annular shape and arranged so that their central axes are overlapped, and the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged as the supported body. Any one of claims 1 to 5, wherein a rotating body disposed at the axial center of the second permanent magnet rotates integrally with the other of the first permanent magnet and the second permanent magnet. The magnetic support device described in .
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