JPH01145420A - 高剛性磁気軸受 - Google Patents
高剛性磁気軸受Info
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- JPH01145420A JPH01145420A JP30471787A JP30471787A JPH01145420A JP H01145420 A JPH01145420 A JP H01145420A JP 30471787 A JP30471787 A JP 30471787A JP 30471787 A JP30471787 A JP 30471787A JP H01145420 A JPH01145420 A JP H01145420A
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- JP
- Japan
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- magnetic
- stator
- rotor
- air gap
- yoke
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- Granted
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- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 7
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 5
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- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
- F16C39/063—Permanent magnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
- F16C2300/40—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions
- F16C2300/62—Application independent of particular apparatuses related to environment, i.e. operating conditions low pressure, e.g. elements operating under vacuum conditions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、磁気力による吸引力又は反発力により、ステ
ータ部に対しロータ部を非接触で支持する高剛性磁気軸
受に関するものである。
ータ部に対しロータ部を非接触で支持する高剛性磁気軸
受に関するものである。
［従来の技術］
磁気軸受とは回転している物体を支持する力として磁気
力を利用する軸受であり、摩耗・疲労による寿命の制限
がない、また、摩擦トルクが極めて小さいため、真空・
高温・低温等の特殊な環境に対する適合性が優れている
こと等の特長があるため、近年盛んに研究されつつある
。そして、その用途としては例えば遠心分離器・真空ポ
ンプ・ジャイロ・精密測定器等への使用が有望視されて
いる。
力を利用する軸受であり、摩耗・疲労による寿命の制限
がない、また、摩擦トルクが極めて小さいため、真空・
高温・低温等の特殊な環境に対する適合性が優れている
こと等の特長があるため、近年盛んに研究されつつある
。そして、その用途としては例えば遠心分離器・真空ポ
ンプ・ジャイロ・精密測定器等への使用が有望視されて
いる。
従来の磁気軸受の一例を第５図に図示の断面図により説
明する。この磁気軸受は中心線Ｃを中心として回転する
ロータ部１の周囲に、略円筒状のステータ部２が配置さ
れている。ステータ部２は例えば軟鉄等の磁性体で形成
される２個の円環状のステータヨーク３，３が中心線Ｃ
に沿った方向の両側に配置され、ステータヨーク３．３
の間に２個の永久磁石４．４と、これらの永久磁石４．
４間に例えば軟鉄等の磁性体で形成される円環状のステ
ータヨーク５が挟まれた構成となっている。また、例え
ば軟鉄等の磁性体で形成される挟むロータ部ｌのロータ
ヨーク８、ステータ部２のステータヨーク５には、中心
線Ｃ方向の長さが短い２つの磁極９ａ、９ｂ及びｌｏａ
、ｆｏｂが中心線Ｃ方向に間隔をあけて対向して形成さ
れている。なお、永久磁石４，４はそれぞれステータヨ
ーク３側がＮ極に、ステータヨーク５側がＳ極とされて
いる。
明する。この磁気軸受は中心線Ｃを中心として回転する
ロータ部１の周囲に、略円筒状のステータ部２が配置さ
れている。ステータ部２は例えば軟鉄等の磁性体で形成
される２個の円環状のステータヨーク３，３が中心線Ｃ
に沿った方向の両側に配置され、ステータヨーク３．３
の間に２個の永久磁石４．４と、これらの永久磁石４．
４間に例えば軟鉄等の磁性体で形成される円環状のステ
ータヨーク５が挟まれた構成となっている。また、例え
ば軟鉄等の磁性体で形成される挟むロータ部ｌのロータ
ヨーク８、ステータ部２のステータヨーク５には、中心
線Ｃ方向の長さが短い２つの磁極９ａ、９ｂ及びｌｏａ
、ｆｏｂが中心線Ｃ方向に間隔をあけて対向して形成さ
れている。なお、永久磁石４，４はそれぞれステータヨ
ーク３側がＮ極に、ステータヨーク５側がＳ極とされて
いる。
このように構成された磁気軸受において、ロータ部１の
回転中において永久磁石４，４から出る定常磁束φは、
実線に示すように上下対称にステータヨーク３、空隙磁
路６、ロータヨーク８、磁極９ａ、９ｂ、空隙磁路７、
磁極１０ａ、ｔａｂ、ステータヨーク５を順次に流れる
ため、ロータ部１とステータ部２との間には空隙磁路６
．６，７を挟んで磁気吸引力が作用し、これらの磁気吸
引力が水平方向で平衡すると、ロータ部ｌとステータ部
２との間を斜めに通らなければならないため、これを修
正するように変位と逆の軸方向に復元力が発生する。
回転中において永久磁石４，４から出る定常磁束φは、
実線に示すように上下対称にステータヨーク３、空隙磁
路６、ロータヨーク８、磁極９ａ、９ｂ、空隙磁路７、
磁極１０ａ、ｔａｂ、ステータヨーク５を順次に流れる
ため、ロータ部１とステータ部２との間には空隙磁路６
．６，７を挟んで磁気吸引力が作用し、これらの磁気吸
引力が水平方向で平衡すると、ロータ部ｌとステータ部
２との間を斜めに通らなければならないため、これを修
正するように変位と逆の軸方向に復元力が発生する。
ここで、上下２つの空隙磁路６．６は両側の磁極の中心
線Ｃ方向の長さが比較的大きいために、相互に若干ずれ
が生じても磁気抵抗に大きな変化がないために、空隙磁
路６，６を通る磁束φは復元力に殆ど寄与することはな
い。
線Ｃ方向の長さが比較的大きいために、相互に若干ずれ
が生じても磁気抵抗に大きな変化がないために、空隙磁
路６，６を通る磁束φは復元力に殆ど寄与することはな
い。
一方、空隙磁路７においては、磁極１０ａ、９ａ及びｔ
ｏｂ、９ｂは中心線Ｃ方向の長さが短いので空隙磁路６
に比べて磁束密度が高く、相互にずれが生ずると、これ
を元に戻そうとする復元力が大きく作用することになる
。しかし、磁極９ａ、９ｂ間及び１０ａ、ｆｏｂ間は凹
部となっているものの、これらの凹部間も磁束φ′が若
干通過し、復元力つまり剛性も劣化させる原因となこと
によって、磁束を磁極のみに通過させて復元力を大きく
した高剛性磁気軸受を提供することにある。
ｏｂ、９ｂは中心線Ｃ方向の長さが短いので空隙磁路６
に比べて磁束密度が高く、相互にずれが生ずると、これ
を元に戻そうとする復元力が大きく作用することになる
。しかし、磁極９ａ、９ｂ間及び１０ａ、ｆｏｂ間は凹
部となっているものの、これらの凹部間も磁束φ′が若
干通過し、復元力つまり剛性も劣化させる原因となこと
によって、磁束を磁極のみに通過させて復元力を大きく
した高剛性磁気軸受を提供することにある。
［発明の概要］
上述の目的を達成するための本発明の要旨は、ロータ部
とステータ部とから成り、互いに非接触で相対的に回転
し得る軸受であって、前記ロータ部とステータ部は磁性
体から成る円環状又は円板状の１個又は複数個のヨーク
をそれぞれ有し、前記ロータ部とステータ部との少なく
とも一方の前記ヨーク間に永久磁石を介在して、該永久
磁石からの磁束が前記ロータ部とステータ部間の空隙磁
路及び前記ヨークを通る磁気回路を構成し、前記空隙磁
路に面する前記ロータ部とステータ部の面積が小さな磁
極の近傍を比透磁率が小さな物質で覆うようにしたこと
を特徴とする高剛性磁気軸受第１図は本発明の第１の実
施例の断面図であり、先の第５図の従来例のステータヨ
ーク５の２つの磁極１０ａ、１０ｂ間に円環状の磁気遮
蔽物１１が設けられている。この磁気遮蔽物１１は例え
ば比透磁率が零である超伝導物質や、比透磁率の極めて
小さな物質で作成されており、磁気抵抗が極めて高いも
のとされている。
とステータ部とから成り、互いに非接触で相対的に回転
し得る軸受であって、前記ロータ部とステータ部は磁性
体から成る円環状又は円板状の１個又は複数個のヨーク
をそれぞれ有し、前記ロータ部とステータ部との少なく
とも一方の前記ヨーク間に永久磁石を介在して、該永久
磁石からの磁束が前記ロータ部とステータ部間の空隙磁
路及び前記ヨークを通る磁気回路を構成し、前記空隙磁
路に面する前記ロータ部とステータ部の面積が小さな磁
極の近傍を比透磁率が小さな物質で覆うようにしたこと
を特徴とする高剛性磁気軸受第１図は本発明の第１の実
施例の断面図であり、先の第５図の従来例のステータヨ
ーク５の２つの磁極１０ａ、１０ｂ間に円環状の磁気遮
蔽物１１が設けられている。この磁気遮蔽物１１は例え
ば比透磁率が零である超伝導物質や、比透磁率の極めて
小さな物質で作成されており、磁気抵抗が極めて高いも
のとされている。
このように構成された高剛性磁気軸受において、永久磁
石４．４から出る定常磁束φは実線に示すように、ステ
ータヨーク３、空隙磁路６、ロータヨーク８、磁極９ａ
、９ｂ、空隙磁路７、磁極１０ａ、ｉｏｂ、ステータヨ
ーク５を順次に通り、ロータ部１とステータ部２との間
に空隙磁路６，６．７を挟んで磁気吸引力が作用し、ロ
ータ部１が支持される。ここで、ロータヨーク８とステ
ータヨーク５との間を通る磁束φは、ステーはない。
石４．４から出る定常磁束φは実線に示すように、ステ
ータヨーク３、空隙磁路６、ロータヨーク８、磁極９ａ
、９ｂ、空隙磁路７、磁極１０ａ、ｉｏｂ、ステータヨ
ーク５を順次に通り、ロータ部１とステータ部２との間
に空隙磁路６，６．７を挟んで磁気吸引力が作用し、ロ
ータ部１が支持される。ここで、ロータヨーク８とステ
ータヨーク５との間を通る磁束φは、ステーはない。
ここで、ロータ部１とステータ部２が中心線Ｃ方向に若
干ずれると、空隙磁路７を通る磁束φが磁極１０ａ、９
ａ聞及び１０ｂ、９ｂ間を通過するように、変位と逆の
軸方向の復元力を発生させるので、磁気軸受は非常に強
い復元力が得られる。
干ずれると、空隙磁路７を通る磁束φが磁極１０ａ、９
ａ聞及び１０ｂ、９ｂ間を通過するように、変位と逆の
軸方向の復元力を発生させるので、磁気軸受は非常に強
い復元力が得られる。
第２図は従来の磁気軸受と本発明に係る雇用性磁気軸受
の軸方向変位と軸方向復元力の関係を示すグラフ図であ
り、本発明に係る磁気軸受は第５図に示した従来例に比
較して変位に対する復元力の大きさ、即ち剛性が約５０
％、増すことを示している。
の軸方向変位と軸方向復元力の関係を示すグラフ図であ
り、本発明に係る磁気軸受は第５図に示した従来例に比
較して変位に対する復元力の大きさ、即ち剛性が約５０
％、増すことを示している。
この実施例においては、磁気遮蔽物１１を設けた空隙経
路７に面する磁極を２組としたが、これは１組成いは３
組以上であっても支障はない、まる。
路７に面する磁極を２組としたが、これは１組成いは３
組以上であっても支障はない、まる。
第３図は第２の実施例であり、ステータヨーク３、永久
磁石４をそれぞれ１個とし、永久磁石４から出る磁束φ
はステータヨーク３、空隙磁路６、ロータヨーク８．磁
極９ａ、９ｂを経テステータヨーク５の磁極１０ａ、ｆ
ｏｂから永久磁石４に戻るようになっている。この構成
においても同様に中心軸Ｃ方向の剛性が大となる。
磁石４をそれぞれ１個とし、永久磁石４から出る磁束φ
はステータヨーク３、空隙磁路６、ロータヨーク８．磁
極９ａ、９ｂを経テステータヨーク５の磁極１０ａ、ｆ
ｏｂから永久磁石４に戻るようになっている。この構成
においても同様に中心軸Ｃ方向の剛性が大となる。
また、第４図は第３の実施例であり、ロータ１とステー
タ２とを上下に向き合わせたものであり、ロータヨーク
８は略円環状とされ、ロータｌ、ステータ２のそれぞれ
の中心部１２．１３は磁束φが通過し難い非磁性体によ
り構成されている。この場合に、磁束φは空隙磁路６．
７を中心軸Ｃと平行方向に通過するので、半径方向の剛
性が強化されることになる。
タ２とを上下に向き合わせたものであり、ロータヨーク
８は略円環状とされ、ロータｌ、ステータ２のそれぞれ
の中心部１２．１３は磁束φが通過し難い非磁性体によ
り構成されている。この場合に、磁束φは空隙磁路６．
７を中心軸Ｃと平行方向に通過するので、半径方向の剛
性が強化されることになる。
なお上述した第１、第２の実施例においては。
ロータ部１の周囲に略円筒状のステータ部２を配置して
いるが、ステータ部２の周囲に略円筒状のロータ部１を
配置しても、同様の効果が生ずることは云うまでもない
。
いるが、ステータ部２の周囲に略円筒状のロータ部１を
配置しても、同様の効果が生ずることは云うまでもない
。
［発明の効果］
以上説明したように本発明に係る高剛性磁気軸受は、中
心線方向の長さが短い磁極の近傍を比透磁率が極めて小
さな物質で覆うことにより、磁極間に磁束を集中させ、
軸方向の変位に対する復元力つまり剛性を強くできる効
果を有している。
心線方向の長さが短い磁極の近傍を比透磁率が極めて小
さな物質で覆うことにより、磁極間に磁束を集中させ、
軸方向の変位に対する復元力つまり剛性を強くできる効
果を有している。
図面第１図〜第４図は本発明に係る高剛性磁気軸受の実
施例を示し、第１図は第１の実施例の断面図、第２図は
本発明の高剛性磁気軸受と従来の磁気軸受の復元力を比
較したグラフ図、第３図、第４図はそれぞれ第２、第３
の実施例の断面図であり、第５図は従来の磁気軸受の断
面図である。 符号ｌはロータ部、２はステータ部、３．５はステータ
ヨーク、４は永久磁石、６．７は空隙磁路、８はロー’
）ヨーり、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは磁極、１１は
磁気遮蔽物である。 特許出願人 航空宇宙技術研究所長［３図 Ｃ 第４図 第５図
施例を示し、第１図は第１の実施例の断面図、第２図は
本発明の高剛性磁気軸受と従来の磁気軸受の復元力を比
較したグラフ図、第３図、第４図はそれぞれ第２、第３
の実施例の断面図であり、第５図は従来の磁気軸受の断
面図である。 符号ｌはロータ部、２はステータ部、３．５はステータ
ヨーク、４は永久磁石、６．７は空隙磁路、８はロー’
）ヨーり、９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂは磁極、１１は
磁気遮蔽物である。 特許出願人 航空宇宙技術研究所長［３図 Ｃ 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ロータ部とステータ部とから成り、互いに非接触で
相対的に回転し得る軸受であって、前記ロータ部とステ
ータ部は磁性体から成る円環状又は円板状の１個又は複
数個のヨークをそれぞれ有し、前記ロータ部とステータ
部との少なくとも一方の前記ヨーク間に永久磁石を介在
して、該永久磁石からの磁束が前記ロータ部とステータ
部間の空隙磁路及び前記ヨークを通る磁気回路を構成し
、前記空隙磁路に面する前記ロータ部とステータ部の面
積が小さな磁極の近傍を比透磁率が小さな物質で覆うよ
うにしたことを特徴とする高剛性磁気軸受。 ２、前記比透磁率が小さな物質は超伝導体とした特許請
求の範囲第１項に記載の高剛性磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30471787A JPH01145420A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 高剛性磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30471787A JPH01145420A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 高剛性磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01145420A true JPH01145420A (ja) | 1989-06-07 |
| JPH0366532B2 JPH0366532B2 (ja) | 1991-10-17 |
Family
ID=17936364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30471787A Granted JPH01145420A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 高剛性磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01145420A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016118225A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 株式会社Ihi | 磁気軸受及び回転機械 |
| CN106369052A (zh) * | 2016-10-24 | 2017-02-01 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 磁悬浮轴承 |
-
1987
- 1987-12-02 JP JP30471787A patent/JPH01145420A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016118225A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 株式会社Ihi | 磁気軸受及び回転機械 |
| CN106369052A (zh) * | 2016-10-24 | 2017-02-01 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 磁悬浮轴承 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0366532B2 (ja) | 1991-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |