JPH01190231A - 磁気軸受 - Google Patents

磁気軸受

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JPH01190231A
JPH01190231A JP63298444A JP29844488A JPH01190231A JP H01190231 A JPH01190231 A JP H01190231A JP 63298444 A JP63298444 A JP 63298444A JP 29844488 A JP29844488 A JP 29844488A JP H01190231 A JPH01190231 A JP H01190231A
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bearing
axial
disk
magnetic bearing
vanes
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JP63298444A
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Dieter Glass
デイーター・グラス
Wilfried Eixelsberger
ビルフリート・アイクセルスベルガー
Peter Buehrer
ペーター・ビューラー
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は支持されるべき軸が取りつけられ、少なくとも
１個の外周の軸方向の面を有し、少なくとも１個の電磁
石と共動する中央の支持ハブを設けた軸方向の軸受ディ
スクを有する軸方向の磁気軸受に関する。
軸から軸方向の力を無接触で受ける為に設けられた軸方
向の磁気軸受の操作中、電磁石は損失による熱を放出し
、この熱は放散されなければならない。若し、かかる磁
気軸受が、特に電動機のような損失熱を放出する要素１
機構、ユニットを支持する為に用いられると、この損失
熱は更に放散されなければならない。モータのような装
置を設備する場所の温度上昇の場合も同様であり、この
場合は外部から要素等内へ熱の流れがある。
従来の技術においては、電動機のような要素等のロータ
に、冷却を必要とする要素の部分に冷却空気を供給する
別のファンインペラを取りつける事が知られている。い
づれにしても、これは回転軸を有する電動機或は他の要
素にとって問題であり、又別の７アンインにうが軸に設
けられると、次のような欠点が常に存在する。
即ち欠点とは軸及びハウジングの直径の増加及び長さの
増加、撮動による別の刺激の危険性、撓み及びねじり振
動による最大の許し得る操作速度の制限、ファンインベ
ラのを後に位置する部分へ近づく危険性、ファンインペ
ラ及びそれを軸に取りつける為の費用の増加、そしてフ
ァンインベラを取りつける為に長く構成された軸を取り
つけ文除去する為の大きな場所の必要性である。
この従来の欠点に鑑み、本発明の目的は、従来の技術の
欠点を除去すると共に、前述し次形の軸方向の磁気軸受
を設ける事であり、損失熱は大きな費用をかけずに放散
され、特にこの軸受が電動機の軸のように損失熱を放出
する回転要素、機構式はユニットを支持する為に用いら
れる時、軸は短かくなり、強力な冷却を受は乍ら構造が
簡潔となり従りて安価となる。
本発明によれば、この目的を達成する１つの手段は軸方
向の軸受ディスクが、支持ハブの部分から軸方向の軸受
ディスクの外周に放射方向にガス状の冷却剤を搬送する
為のダクトを設ける事である。
本発明によれば、この目的を達成する他の手段は、同様
のｉ埋に基いてガス状の冷却剤の為の軸方向に搬送する
インペラｇ（軸方向の翼）が軸方向の軸受ディスクに設
けられている事である。
かくして軸を軸方向に支持しながら損失熱を放出する要
素等の部分に冷却剤の流れを生じさせる軸方向の軸受デ
ィスクを構成しており、従ってガス状の冷却剤に対して
他の搬送装置を必要としない。電動機の場合においては
、通常設けられるファンインベラを必要としない。この
場合、冷却剤は軸方向の軸受ディスク上に導かれるから
、磁気軸受は別の費用をかけなくても十分冷却される。
更に、放射方向のダクト或はインペラ翼を選択的に配置
する事は設置場所とは独立して磁気軸受の設置を可能と
する。
若し、要素或は機構の支持が軸方向の磁気軸受を必要と
するならば、軸方向の軸受ディスクの両側外周に軸方向
の軸受部を必要とし、更に放射方向のダク）ｆ有する磁
気軸受ディスクでは、ダクトは環状のベースディスクと
頂部ディスクによって軸方向に曲げられるが放射方向の
翼によって放射方向に曲げられる事が有利であり、軸方
向の軸受部はベースディスクと頂部ディスクで形成され
る。然し乍ら、若し、１個の軸方向の軸受部によりて１
側のみの支持が必要であれば、頂部ディスクなしにベー
スディスクにこの軸方向の軸受部を配置する事が好まし
く、この場合相当に安価となる。
かくして、放射方向の翼とダクトとｆ！：ｆ！ガス状冷
却剤に所望な大量の流れと必要な圧力増加を与える為に
湾曲する事は有利である。若し、小さな圧力のみが十分
な冷却剤の流れを生ずる為に必要であれば、放射方向の
楓は前進方向に湾曲するか直線をなしている。大抵の場
合１．５パールのような大きな圧力が流れの抵抗に打ち
勝つ為に必要であるから、放射方向の翼は後方に曲げら
れる事が有利である。湾曲の形は軸方向の軸受ディスク
の回転方向に関連する。
夫々直線状の翼とダクトとを有する軸方向の軸受ディス
クはダクトが軸受ディスクにおいて略放射方向と軸方向
に延びる孔よりなる事で簡単に形成される。
若し、軸方向の軸受ディスクが製造を簡単にする為軸方
向の翼を設けるならば、この翼を直線状になし、又この
翼を軸方向の軸受ディスクの外周に一様に配置する事が
有利である。軸方向の翼は放射方向に整合している。
軸方向の磁気軸受、電動機のような電気的駆動部用のダ
クトを有する軸方向の軸受ディスクが用いられる時は、
軸方向の軸受ディスクはガス状の冷却剤の放出用の環状
の開孔によって包囲される事が望ましく、この開孔は実
質的に放射方向に延びる案内翼を有する。この場合、ガ
ス状の冷却剤の搬送は本質的に改良され、これに必要な
エネルギーの消費は相当に減少する。又、湾曲した放射
方向の翼の場合、案内翼は放射方向の翼の湾曲とは反対
方向に湾曲する事が好ましい。放射方向の翼は回転とは
反対向に湾曲するから、案内翼は回転方向に曲げられる
。直線状の放射方向の翼に対しても案内翼は同様回転方
向に曲げられる。
従って、軸方向の翼を有する軸方向の磁気軸受によりて
も大きな搬送力が得られ、軸方向の翼は、軸受部のハウ
ジングにより放射方向に又冷却剤の流れの方向に小さな
間隙をもって包囲される事が有利であり、軸方向の翼の
前面と後面で案内翼が設けられている部分に冷却剤用の
入口と出口とが設けられている。
各図面において、同一部分は同一符号で示しである。更
に、各図面における個々の部分にはその理解に必要な範
囲にのみ符号をつけている。
第１図は従来の軸方向の磁気軸受の断面図である。この
図面では磁気軸受の上半分のみが示されて居り、断面の
後側の部分は示されていない。かかる軸方向の磁気軸受
は軸方向に作用する力によって応力を受ける無接触の軸
方向の軸の支持部を設けている。磁気軸受は環状の軸方
向の軸受ディスク１０を有し、このディスクは中心のハ
ブ１２を設けている。このハブ１２により軸受ディスク
１０は軸Ｉ４に支持され、この支持の為磁気軸受が設け
られている。ディスクＩＯを軸Ｉ４に軸方向に固定する
為、ハブ１２は軸１４の段部１６と軸Ｉ４に設けられた
リング１８との間に配置されている。放射方向の固定は
図示しないフエデーキーによりてなされる。ハブＩ２か
らディスク１０服 スフ１０の左側の周縁に軸方向の軸受面２２を、又対応
する右側周縁には軸方向の軸受面２４を設けている。２
個の軸受面２２．２４は同一の寸法を有し、平坦な円環
状をなし、軸Ｉ４の軸線２６に直角であり、従って両軸
受面は互いに平行である。
左側の軸受面２２には左側の電磁石２８が設けられ、そ
れと対応するように、右側の軸受面２４には右側の電磁
石３０が設けられている。電磁石２８．３０と軸受面２
２．２４との間には夫々環状の形の空隙３２がある。電
磁石２１１．３０は環状をなして層り、軸受面２２．２
４に対応する平らな面は軸線２６に直角な面内にある。
電磁石のコイル３４は示されているがリード線は示され
ていない。
第１図に点線で示したのは、磁気軸受の別の実施例であ
る。即ち、若し、磁気軸受が大きな軸方向の負荷を受け
、或は安定性を増加する為に設けられるならば、左側の
電磁石２８は少くとも１個の別の左側の電磁石３８で囲
まれ、右側の電磁石３０は少くとも１個の別の右側の電
磁石４０で囲まれる。従って、軸受面２２．２４は別の
電磁石３８と４０とが軸受面２２　、２４に対して作用
するように、放射方向に拡大される。別の電磁石３８．
４０は、電磁石２　Ｂ　、　、？　０と全く同様に構成
される。従って各電磁石、？　８．４０も第１図に示す
ようにコイル４２を有する。
操作中、電流はコイル３４を経て流れ、そして若し、必
要であればコイル４２を経て流れ、電磁石は作動する。
このようにして、電磁力が軸受面２２．２４に生じ、デ
ィスク１０を懸垂状態に支持し、ディスクＩＯの回転中
、軸受面２２．２４が電磁石２１１．３０と３８．４０
とをこする事なく磁気軸受は軸方向の力を受ける。
電磁石はコイル３４．４２により加熱する。この熱は輻
射と対流により軸受面２２．２４に伝達され、従ってデ
ィスクは暖められる。更に、ディスクＩＯは電磁石から
発する磁界及びディスクを取りまくガス媒体との摩擦に
より発熱するので冷却が必要である。
第２図は、第１図に対応する本発明の磁気軸受を示す。
第１図の磁気軸受と異なり、ディスク５０は実質的に放
射方向に延びる多数のダクト５２を設けている。これ等
のダクトは平等に配置され、支持ハブ５４の部分からデ
ィスク５０の外方の円筒状の縁部５６に延び、出口開孔
５７を経て放出する。かくしてガス状の冷媒が支持ノ・
プ５４の部分からディスク５０の外縁に流れ得る。
ダクト５２はディスク５０の内側に延び、ディスクをベ
ースディスク５８と頂部ディスク６０とに区画し、左側
の軸受面６２が頂部ディスク６０に設けられ、右側の軸
受面６４がベースディスク５８に設け、られる。
ディスク５０の内側のダクト５２の通゛路は第３図に断
面で明瞭に示され、ダクト５２は放射方向の翼６６によ
って円周方向に湾曲し、これ等の翼は矢印６９に示すデ
ィスク５０の回転方向に対して反対方向に曲っている。
軸線２６の方向におけるダクト５２の湾曲部は第２図に
明瞭に示すように、ベースディスク５８と頂部ディスク
６０とによって連続しており、更に示すように、第２図
によれば、ダクト５２は支持ハブ５４の部分から外縁部
５６に向って軸方向に狭くなっている。ダクト５２の出
口開孔５７は２個の軸方向の軸受面６２と６４との間の
中間に位置する。
２個のディスク５８．６０に連なる放射方向の興６６と
一体のベースディスク５８と頂部ディスク６０とは鋳造
のように一体に製造される。然しなから多くの場合、特
に小さな軸受では独立した部品としてベースディスク５
８．頂部ディスク６０及び放射方向の翼６６が作られ、
これ等をハンダ溶接或はリベットにより軸方向の軸受デ
ィスクに連結する事が有利である。
操作中、ディスク５０は軸線２６のまわりに回転し、軸
方向の力を受け、第１図による磁気軸受のように電磁石
２１１．３０によって懸垂保持される。同時に、空気の
ようなガス状の冷却剤が支持ハブ５４の部分に位置する
開孔６８を経てダクト５２に吸い込まれ、外縁部５６に
至り、ダクト５２から放出される。このように、ディス
ク５０は強力に冷却され、従ってディスクは電磁石２８
゜３０及びディスクの損失による熱を受け、この熱を冷
却剤に伝える。
第２図によると、ダクト−５２は支持ノ・ブ５４の部分
に開孔６８を有し、図において軸方向の軸受ディスク５
０の左側に配置されている。従って、冷却剤はディスク
５０の左側から吸い込まれる。
然しなから、若し吸い込みがディスク５０の右側からな
されると、ダクトはディスク５０の右側に位置すべきで
ある。更に、若し冷却剤がディスク５０の左側と右側と
の両方から吸い込まれるならば、開孔６８をディスクの
左側と右側とに設けるとよい。これは図示していない。
第４図はダクトに関する第２°図の他の実施例である。
磁気軸受の第４図と第２図との差はダクト５３が第１の
部分７０と第２の部分７２とを有する事である。第１の
部分は多数の放射方向に延びる孔よりなり、軸線１６に
対し直角に配置され、外周に一様に分配されている。第
１の部７０の孔は、軸方向の軸受ディスク７６の環状の
外縁部７４から始まり支持ハブ７８の部分で終っている
。
孔は図においてディスク７６の左側に設けられ、支持ハ
ブ７８の部分で軸線１６の方向に延びている。それぞれ
の場合、これ等の孔はダクト５２の第２の部分を形成し
、従って夫々これ等の軸方向の孔の一方はダクト５３の
第１の部分７０を形成する放射方向に延びる孔に連らな
る。これ等の孔により、大きな費用をかけずに、ディス
ク７６に冷却剤を通す為のダクトを提供し得る。この場
合、放射方向のダクトは放射方向の翼のように直線であ
る。
その他については、第２図の磁気軸受と同様であり、従
って詳細には述べない。
第５図は第１図或は第２図に対応して軸方向に搬送する
羽根翼即ち軸方向の翼８０を有する軸方向の磁気軸受を
示す。第５図にその１個を示す軸方向の！に８０は、軸
方向の軸受ディスク８４の外方の環状の円筒状の縁１１
２に配置されている。従ってダクトを有していない。外
方の縁８２には円周方向の環状の溝８６が設けられて居
り、そこに軸方向の翼の足部がねじ或はリベット９０に
よって支持されている。−列の翼を形成している多数の
軸方向の翼８０が軸方向の軸受ディスクの外周に一様に
分配配置されている。軸方向の賢の形状が第５図におい
てハツチングで示されている。
操作中、空気のようなガス状の冷却剤が嘱８０を経て軸
方向、即ち軸線１６の方向に流れる。従って冷却剤は少
なくとも放射方向外側にある２個の電磁石９２に作用し
、電磁石９２によって上昇した損失熱は冷却剤によって
冷却される。軸方向の軸受ディスク８４内に生ずる損失
熱同様に電磁石から生ずる損失熱は熱伝導によりて軸方
向の翼に放出され、この損失熱を冷却剤に伝える。この
ように磁気軸受の良好な冷却がなされる。
第６図は垂直に延びる軸９６を有する電動機９４の形に
おける駆動部の断面図である。ここにおいて、駆動部は
第２図による軸方向の磁気軸受金偏えている。第２図と
比較して異なるのは、磁気軸受が夫々一方の軸方向の軸
受面に作用する２つの電磁石を有する事である。
電動機９４はねじ１（１０）によって支持された密閉ハ
ウジングを有し、フランジ９８によって図示しないプロ
ワ−或はコンプレッサーの壁１００に取りつけられてい
る。電動機軸９６は開孔１０２を経て壁内に挿入され、
プロワ−或はコンプレッサーの翼を支持している。
フランジ９８の部分におけるハウジングには第１の軸受
板１０４を設け、この軸受板は円板状をなし、電動機軸
の垂直の軸線１０６に対し、略直角に延びている。第１
の軸受板１０４の中心には２個のボール軸受１０ｇを有
し、軸９８を放射方向に案内する。これに関連して？−
ル軸受１０ｇと軸受板との間には滑動接合部があり、従
って電動機軸は邪魔されずに軸方向（軸線方向ｌ０６）
に動き得る。電動機の内部１７２をシールする為に、図
示しないシールが軸受ｘｏｇの部分に設けられる。
電動機９４の端部、即ち図示の下端には第１の軸受板と
対向して円板状の第２の軸受板１１０が配置され、同様
に軸線１０６に対し略直角に延びている。図の下端に示
すように軸９６の端部は放射方向に配置されｆ：、＆−
ル軸受１１２によりこの第２の軸受板１１０の中心に支
持されている。ここでも又電動機軸に対する軸受座の適
宜の構成により軸は僅かに軸方向に動き得る。軸受１１
２の部分は外方の軸受カバー１１４により外側を密閉さ
れている。
第２の軸受板１１０は電動機のハウジングの部分である
略壌状の円筒状の軸受ノ・ウジング１１６に配置されて
いる。軸受ハウジングが環状の７ランジ１１８とねじに
よって電動機の環状で円筒状のハウジング部１２０に支
持され、このハウジング内には電動機のステータコア機
構１２２が環状のリング状の２個のディスク１２４によ
り図示しない巻線と共に支持されている。ディスク１２
４はハウジング部１２０内において垂直軸線１０６に対
し直角に固定され、ステータコア機構を保持、包囲する
。ステータコア機構１２２とハウジング部１２０との間
には、環状の室１２３が設けられ、この室はディスク１
２４に設けられた多数の開孔１２５１に介して電動機の
内部１７２と連通している。ステータコア機構１２２の
内側には電動機のロータ１２７が軸９６上に設けられて
いる。
軸受ハウジング１１６内には、第２の軸受板１１０から
離間して、環状リング状の第１の支持円板１２６があね
、この円板は軸線１０６に対し略直角に延びて十分の間
隙をもって軸９６を包囲している。軸受ハウジング１１
６内には、第１の支持円板１２６から軸方向に離間して
別の第２の支持円板１２８があり、第１の支持円板１２
６と全く同様に構成され配置されている。軸方向の磁気
軸受の電磁石１３０が夫々支持円板１２６．１２８の平
らな面に支持さ゛れ、互いに対向すると共に軸線１０６
に直角になっている。夫々電磁石は２個のコイルを有し
ている。磁気軸受の軸方向の軸受ディスク１　ｊ　２は
電磁石１３０間の環状のリング状の間隙内にあり、従っ
て無接触の軸方向の支持の為に軸方向の軸受板と電磁石
との間に十分な軸方向の遊びがある。軸受ディスク１３
２は電動機軸９６に支持され、第２図に示したように構
成されている。電磁石のリード線は第６図には示してい
ない。
軸方向の軸受ディスク１３２０円筒状の外縁１３４、従
ってその内部に放射方向のダクト１３８の出口開孔１３
６が設けられている部分は小さな遊びをもって軸受ハウ
ジング１１６の環状の内壁１４０に延びている。この事
は第７図に明らかに示されて居り、この第７図は第６図
の■−■線に沿う断面図である。又第７図には後方に湾
曲した放射方向の翼１４２ｆ明瞭に示している。
軸受ハウジング１１６の環状の円筒壁１４４内にはダク
ト１３８の出口開孔１３６に対向して環状のリング状の
開孔１４６があり、その軸方向の好ましくは不変の間隙
の巾は出口開孔１３６の軸方向の間隙の巾と少なくとも
同じ大きさである。
これに関連して、リング状の開孔１４６の位置が、操作
中開孔１３６と開孔１４６が合致し、ダクト１３８から
放出する冷却剤は開孔１４６内に容易に通過するように
選ばれる。リング状の開孔１４６が円筒壁１４４にあけ
られ室１７７２に通ずる。
リング状の開孔１４６の放射方向外方の部分１４８には
一様に分配して多数の前方に湾曲し、剛性の案内翼１５
０が配置され、この案内翼は軸方向に開孔を橋絡し、軸
受ハウジング１１６の結合力を維持する。対象的に、リ
ング状の開孔１４６の放射方向内方部分１５２には案内
翼は配置されていない。部分１４１１と１５２との放射
方向の長さは路間−である。リング状の開孔１４６に放
射方向に十分な長さを与える為に、軸受ハウジング１１
６は外側に環状の膨出部１５４を設け、そこにリング状
の開孔１４６が延びている。
冷却管１５Ｂがハウジング部１２０の外周に巻回され、
この管は外方に放射方向のフィン１５８を設けている。
冷却管の僅かの部分のみが第６図に示されている。冷却
管の端部は接続路１６０を設けている。
冷却管の端部と７ランジ９８との間には、多数の放射方
向の開孔１６２がハウジング部１２０の外周に一様に配
置され、この開孔１６２は外側から電動機９４の内部１
７２に連通している。冷却管は環状の円筒ジャケット１
６４で包囲され、このジャケットはフィン１５８と固く
当接している。
軸受ハウジング１１６に連らなっているジャケット１６
４の端部は開口し、冷却剤に対する環状の入口開孔１６
６ｆ形成している。ジャケット１６４の反対側の端部は
開孔１６２がジャケット１６４の内側に位置するように
気密に連結され、ジャケット１６４とハウジング部１２
０との間に環状の室１６８を形成する。
図示した実施例においては、電動機９４は周囲の空気に
接触せず、気密の空隙内に設けられ、気密のハウジング
による空隙で包囲されている。この事は第６図において
はハウジングｒｖｎによって概略示されている。又接続
路１６０はハウジング１１０を経て外部に導かれている
。
電動機９４の操作中、？−ル軸受１０８と１１２とは垂
直の電動機軸９６の半径方向の案内となり、逆に軸受デ
ィスク１３２は電流が流れる電磁石１３０と共に電動機
の軸を無接触に軸方向に支持する。従って、軸方向の軸
受ディスクは軸線１０６の方向で軸９６に作用する軸方
向の力を受ける。
これ等の力は回転部分及び電動機の軸９６に連結された
機械によって生ずる軸方向の力には何の作用もしない。
同時に、内部に設けられたダクト１３８により、軸受デ
ィスクＩ　、？　２は電動機の内部１７２から室内にあ
る空気、窒素或はヘリュームのようなガス状の冷却剤を
吸引し、開孔１４６を経て電動機９４とハウジング１７
０との間の室１７４に導出する。ここから冷却剤はジャ
ケット１６４とハウジング部１２０との間の環状の室１
６１１を経て開孔１６２に至り、電動機の内部１７２に
放出される。環状の室１６８内への流れにより、冷却剤
は冷却管１５６とそれ等のフィンに接触し、冷却管を経
て流れる冷却水即ち冷媒に熱を放出し、冷却剤は冷却さ
れる。これに関連して、接続路１６０を通る冷媒の入口
と出口とが熱交換が逆流によりてなされるように設けら
れている。
開孔１６２から軸受ディスク１３２方向に矢印のように
流れる間に、冷却剤は電動機の損失による熱を吸収し、
更に軸受ディスクのダクト１３８を流れる間に磁気軸受
の損失による熱を吸収する。
この損失による熱は、冷却管１５６により冷媒に放出さ
れ、次いで機構から放出される。前述から、別の説明な
しに本発明による磁気軸受を用いる事により、冷却の問
題は簡単に解決され、冷媒に対して他の伝達装置を必要
としない事が明らかとなる。特に、通常電動機の一部で
ある冷却ファンを必要としない。
若し、電動機９４が直接周囲の空気にさらされると、即
ちハウジング１７０が存在しないと、その時は冷却管１
５６とジャケット１６４とは省かれる。本発明において
は空気である加熱された冷媒は開孔１４６から外部に流
れ、外部からの空気は同時に開孔１６２を経て内部１２
２に流入し、電動機と磁気軸受の損失による熱を吸収し
、その熱を外部に放出する。
第６図の■の部分はｆｊｇ８図において変形実施例とし
て示されている。ここにおいて、軸受ディスク１７６は
第５図で詳細に述べたような構造をなして居り、それに
よると軸受ディスクは１列の軸方向の翼１１１１１を有
して居り、その翼はハウジング１２０の円筒状内壁面に
対して僅かの空１ｆｔ１を有して居り、ハウジング部１
２０に設けられている第２の放射方向に延びる軸受板１
７ｇから出来る限り変らない距離を保って延びている。
更に第２の軸受板１７ｇには多数の開孔１８０が一様に
外周に配置されて居り、この開孔を経て冷却剤が電動機
の内部１８２から放出される。軸方向の翼１１１Ｂとハ
クソング１２０の内壁との間の空隙はｌ乃至８Ｉ１１で
ある。
図において、夫々軸方向の磁気軸受の電磁石を支持して
いる上下の支持板１８４，１８６は、夫夫多数の貫通開
孔１９０或は１９２１ｆｆ軸方向の翼１８８の領域に有
して居り、これ等の開孔は一様に支持板の外周に配置さ
れている。電動機の操作中、冷却剤は電動機の内部１８
２から開孔１９０を経て翼１８８に流れ、翼１８８によ
って下方の支持板に設けられた開孔１９２と開孔１８０
を経て外部へ導出される。出来るだけ最小の損失でガス
状の冷却剤を流す為に、開孔１９０と１９２とは翼１８
８と出来る限り接近して夫々軸方向に延びる案内翼１９
４と１９６とを設けている。第８図による実施例では、
ガス状の冷却剤の熱の吸収と放出とは第６図で示した実
施例と全く同様になされる。更に、第６図の実施例と同
様の説明がなされる。
第９図による断面には固定案内４４１９４と１９６とが
示されており、各案内翼の間に回転する翼１８ｇが配置
されている。夫々多数の軸方向の翼１８８と案内翼１９
４と１９６とが外周に一様に配置されている。ここにお
いて翼の形状は単に概略して示されている。後続の案内
翼は前述した軸方向の軸受ディスクの寸法合せの為用い
られる。
軸方向の軸受面６２．６４の部分における軸受ディスク
の軸方向の厚さは、軸受ディスクが支持されている軸の
直径の略０．５乃至１倍である。軸受ディスクの外縁の
部分において、放射方向のダクトの軸方向の間隙の巾は
この部分の軸受ディスクの淳さの略０．２乃至０．７倍
である。
放射方向の翼の数は略８個と３０個との間であり、これ
は案内翼に対しても同様である。インペラ翼と案内翼と
の最大の憚さは軸方向の軸受面の部分における軸受ディ
スクの厚さの略０．２乃至０．４倍である。
軸方向の翼の放射方向の長さは軸受ディスクの直径の略
０．１乃至０．３倍である。軸方向の翼の数は冷却剤の
適当な搬送が得られるように選ばれ、案内翼の数は軸方
向の舅の数に対応する。
本発明の要点は次の通りである。
軸受ディスクを有する軸方向の磁気軸受において、軸受
ディスクはガス状の冷却剤を搬送する為ファンインペラ
のように構成されている。このように、磁気軸受の有効
な冷却が簡単な手段で得られ、同時に、軸受ディスクに
よって増進する冷却剤の流れによって熱放散をする要素
、機構酸はユニットを更に冷却し得る。従って、ガス状
冷却剤の為の別の搬送装置を必要としない。
電磁石には電気的接続がなされるが電動機の電気的巻線
は図示してない。電流は操作中これ等のリード線を介し
て供給される。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の軸方向の磁気軸受の断面図で、磁気軸受
の上半分のみを示す、第２図は本発明によるダクトを有
する磁気軸受の上半分の第３図の■−■線に沿う断面図
、第３図は第２図の■−■線に沿う断面図、第４図は孔
の形のダクトを有する第２図の変形例、第５図は軸方向
の翼を有する本発明による磁気軸受の上半分の断面図、
第６図は電動機の形における駆動部を軸方向に支持した
第２図による磁気軸受の応用例、第７図は第６図の■−
■線に沿う断面図、第８図は軸方向の＠を有する第６図
の■の部分の詳細な変形図で第９図は第８図のＤ（−Ｄ
（線に沿うと共に断面のを後にある部分は示されていな
い断面図である。 ２１１．３０．３Ｂ、４０．１３０・・・電磁石、５０
．７６．１３２・・・軸方向の軸受ディスク、５２　、
５．９　、１３８・・・ｌダクト、５４．７８・・・支
持ハブ、６２．６４・・・軸受面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）支持されるべき軸が取りつけられ、少なくとも１
    個の外周の軸方向の軸受面６２、６４を有し、少なくと
    も１個の電磁石２８、３０；３８、４０；１３０と共動
    する中央の支持ハブ５４、７８を設けた軸方向の軸受デ
    ィスク５０、７６、１３２を有するものであつて、軸受
    ディスク５０、７６、１３２は支持ハブ５４、７８の部
    分から軸方向の軸受ディスク５０、７６、１３２の外周
    に放射方向にガス状の冷却剤を搬送する為のダクト５２
    、５３、１３８を設けている磁気軸受。 （２）支持されるべき軸が取りつけられ、少なくとも１
    個の外周の軸方向の軸受面を有し、少なくとも１個の電
    磁石と共動する中央の支持ハブを設けた軸方向の軸受デ
    ィスク８４、１７６を有するものであつて、このディス
    クにガス状の冷却剤を軸方向に搬送するインペラ翼８０
    、１８８を設けてなる磁気軸受。 （３）ダクト５２、１３８は環状のベースディスク５８
    と環状の頂部ディスク６０によって軸方向に曲げられ、
    放射方向の翼６６、１４２によって放射方向に曲げられ
    、軸方向の軸受面６２、６４はベースディスク５８と頂
    部ディスク６０とに設けられている請求項１記載の磁気
    軸受。 （４）放射方向の翼は回転方向に対して後方に曲げられ
    ている請求項３記載の磁気軸受。（５）ダクト５３は略
    放射方向と軸方向に延びており、好ましくは孔のように
    構成された直線部７０或は７２を有している請求項１記
    載の磁気軸受。 （６）軸方向の翼８０、１８８は直線状に構成され、軸
    方向の軸受ディスク８４、１７６の外周に一様に配置さ
    れている請求項２記載の磁気軸受。 （７）特に電動機のような駆動部を有するものであつて
    、磁気軸受は駆動部９４の内部１７２内に設けられ、軸
    方向の軸受ディスク１３２は実質的に放射方向に延びて
    いる案内翼１５０を設けたリング状の開孔１４６によつ
    て包囲される請求項１、３、４或は５のいづれか１項記
    載の磁気軸受。 （８）案内翼１５０の湾曲は放射方向の翼１４２の湾曲
    と反対方向である請求項７記載の磁気軸受。 （９）実質的に電動機のような駆動部を有するものであ
    つて、磁気軸受は駆動部の内部１８２に設けられ、軸方
    向の翼１８８は駆動部のハウジングの内壁により放射方
    向に小さな間隙をもつて包囲され、冷却剤の流れの方向
    で、軸方向の翼１８８の前方と後方に冷却剤用の貫通孔
    １９０、１９２が、電磁石を保持する支持ディスク１８
    ４、１８６に設けられている請求項２或は６記載の磁気
    軸受。 （１０）貫通孔は案内翼１９４、１９６を設けている請
    求項９記載の磁気軸受。
JP63298444A 1987-11-27 1988-11-28 磁気軸受 Pending JPH01190231A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0861366A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Koyo Seiko Co Ltd 磁気軸受装置
WO2023190252A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 ダイキン工業株式会社 スラスト磁気軸受のロータ、スラスト磁気軸受、および回転式流体機械

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2565563B2 (ja) * 1989-03-18 1996-12-18 株式会社日立製作所 液晶表示装置の製法および液晶表示装置用位相板の製法
DE4001257A1 (de) * 1990-01-18 1991-07-25 Thomson Brandt Gmbh Verfahren zur beseitigung des axial- und radialspiels einer rotierenden achse
US5263816A (en) * 1991-09-03 1993-11-23 General Motors Corporation Turbomachine with active tip clearance control
DE4445956A1 (de) * 1994-12-22 1996-06-27 Abb Management Ag Hohlwellenpumpe
DE19731313B4 (de) * 1997-03-21 2012-12-06 Siemens Ag Großer Synchronmotor mit veränderbarer Drehzahl
US6057619A (en) * 1998-12-22 2000-05-02 Sundstrand Corporation Stress relief in a magnetic thrust bearing
JP4427938B2 (ja) * 1999-09-30 2010-03-10 三菱電機株式会社 スラスト磁気軸受装置
US9124165B2 (en) * 2001-11-14 2015-09-01 Arjuna Indraeswaran Rajasingham Axial gap electrical machine
US7278545B2 (en) * 2002-03-05 2007-10-09 Chep Technology Pty Limited Interchangeable fitment apparatus and system
US6731038B2 (en) * 2002-03-18 2004-05-04 Charles Kuipers Bearing-like device using magnetic force to actively aid or enhance turning or spinning movement
EP1522749B1 (en) * 2002-07-12 2008-03-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Magnetic bearing spindle
US20060163962A1 (en) * 2003-07-04 2006-07-27 Akihiro Shimada Magnetic bearing device
EP1757826B1 (en) * 2005-08-24 2009-01-21 Mecos Traxler AG Rotor shaft for a magnetic bearing device
DE102007032933B4 (de) * 2007-07-14 2015-02-19 Atlas Copco Energas Gmbh Turbomaschine
EP2110572A1 (en) * 2008-04-16 2009-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Cooling of the rotor lamination of a magnetic bearing
DE102009017355B4 (de) * 2009-04-14 2011-09-01 Continental Automotive Gmbh Aktiv geregeltes axiales Magnetlager
US9157447B2 (en) * 2012-10-19 2015-10-13 Solar Turbines Incorporated Centrifugal gas compressor magnetic bearing thrust collar with mounting pilots
EP2808571B1 (en) * 2013-05-27 2019-11-27 Nuovo Pignone S.r.l. Electro-magnetic bearing assembly with inner ventilation to cool the bearing
EP2808572B1 (en) * 2013-05-29 2020-01-01 Nuovo Pignone S.r.l. Magnetic bearing assembly having inner ventilation
DE102015211042A1 (de) * 2015-06-16 2016-12-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Komprimieren eines Fluids und Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung zum Komprimieren eines Fluids
ITUA20161810A1 (it) * 2016-03-18 2017-09-18 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Cuscinetto magnetico per una turbomacchina
CN106300778A (zh) * 2016-08-02 2017-01-04 天津飞旋科技研发有限公司 叶轮一体的磁悬浮电机纯风冷散热结构
CN107742935A (zh) * 2017-10-17 2018-02-27 天津飞旋高速电机科技有限公司 带有新型风冷结构的磁悬浮高速电机
CN112160981B (zh) * 2020-08-26 2022-02-11 珠海格力电器股份有限公司 轴向轴承转子、轴向轴承、电机和压缩机
IT202100026729A1 (it) * 2021-10-19 2023-04-19 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Cuscino magnetico reggi-spinta con effetto pompante
IT202100026741A1 (it) * 2021-10-19 2023-04-19 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Circuito ad anello chiuso per fluido di raffreddamento di un cuscino magnetico per un sistema espantore-compressore

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1025619A (fr) * 1949-09-19 1953-04-17 Dispositif de centrage et de maintien d'organes tournants
DE1202392B (de) * 1960-08-03 1965-10-07 Const Mecanique Magnetische Zentrier- und Antriebsvorrichtung mit ringfoermig um die Drehachse angeordneten Magnetpolen fuer einen schwimmend gelagerten Laeufer
DE1165144B (de) * 1961-01-12 1964-03-12 Siemens Ag Antriebsaggregat
US3377113A (en) * 1965-08-03 1968-04-09 Rotron Mfg Co Hydrodynamic bearing
US3623835A (en) * 1969-06-11 1971-11-30 Halliburton Co Gas flowmeter
US3588290A (en) * 1969-12-29 1971-06-28 Siemens Ag Cooling system for supplying liquid coolant to windings of an electrical machine
DE2336488A1 (de) * 1973-07-18 1975-02-06 Klein Schanzlin & Becker Ag Axiallagerung fuer kreiselpumpen
DE7511229U (de) * 1975-03-18 1977-03-03 Bbc Ag Brown, Boveri & Cie, Baden (Schweiz) Lager für umlaufende Körper mit abstoßenden Magnetpaaren
FR2377550A1 (fr) * 1977-01-12 1978-08-11 Europ Propulsion Palier electromagnetique axial
DE3220851A1 (de) * 1982-06-03 1983-12-08 Franz Klaus Union Armaturen, Pumpen Gmbh & Co, 4630 Bochum Lager fuer maschinen- und antriebsteile sowie fuer eine pumpe mit permanentmagnetkupplung
FR2528127A1 (fr) * 1982-06-04 1983-12-09 Creusot Loire Moto-compresseur centrifuge electrique integre a grande vitesse
JPS5973624A (ja) * 1982-10-18 1984-04-25 Aisin Seiki Co Ltd タ−ボチヤ−ジヤ用軸受装置
DE3302839A1 (de) * 1983-01-28 1984-08-02 Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar Gmbh, 6334 Asslar Turbomolekularpumpe mit induktivitaetsarmem gleichstrommotor, bremseinrichtung und verfahren zum betrieb derselben
JPS607157A (ja) * 1983-06-25 1985-01-14 Masami Kobayashi Ｉｃ用リ−ドフレ−ム
JPS60148366A (ja) * 1984-01-13 1985-08-05 Sanyo Denki Kk ブラシレス直流フアンモ−タ
JPH0810710B2 (ja) * 1984-02-24 1996-01-31 株式会社東芝 良熱伝導性基板の製造方法
DE3523344A1 (de) * 1985-06-29 1987-01-08 Weh Herbert Schnellaufender magnetisch gelagerter rotor, dessen lagerkraefte von der mit dem rotor integrierten elektrischen maschine erzeugt werden
US4734606A (en) * 1985-11-20 1988-03-29 Hajec Chester S Electric motor with ferrofluid bearing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0861366A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Koyo Seiko Co Ltd 磁気軸受装置
WO2023190252A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 ダイキン工業株式会社 スラスト磁気軸受のロータ、スラスト磁気軸受、および回転式流体機械

Also Published As

Publication number Publication date
DE3884914D1 (de) 1993-11-18
DE3740295A1 (de) 1989-06-08
DE3740295C2 (ja) 1993-09-23
EP0317946A2 (de) 1989-05-31
EP0317946A3 (en) 1990-10-17
EP0317946B1 (de) 1993-10-13
SU1734579A3 (ru) 1992-05-15
US4935654A (en) 1990-06-19

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