JPH01279116A - シャフトに加わる半径方向の力を受け止める永久磁石を備えた磁気軸受装置 - Google Patents

シャフトに加わる半径方向の力を受け止める永久磁石を備えた磁気軸受装置

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JPH01279116A
JPH01279116A JP1056524A JP5652489A JPH01279116A JP H01279116 A JPH01279116 A JP H01279116A JP 1056524 A JP1056524 A JP 1056524A JP 5652489 A JP5652489 A JP 5652489A JP H01279116 A JPH01279116 A JP H01279116A
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、軸方向に保持力を受け止める永久磁石と、
ロータをステータに対して無接触位置で保持する安定化
装置とを装備したロータ用の磁気軸受に関する。加えて
、ステータに取り付けた電気コイルはロータに固定した
磁化可能な部分と協働する。
〔従来の技術］ この種の磁気軸受け、米国特許第３，２９９．３９０号
公報、及びジャーナル・オブ・スペースクラフトＪｏｕ
ｒｎａｌ　ｏｆ　５ｐａｃｅｃｒａｆｔ、　Ｖｏｌ、　
１？、　Ｎｏ、　２＋　１９８（ＬｐＩ）、　９３〜９
８から公知である。これ等の軸受では、両方のロータ端
部にリング状に形成した永久磁石が取り付けである。こ
の磁石はステータに固定したリングマグネットと協働し
て、半径方向に操縦する場合ロータに半径方向の中心力
を及ぼす。同時に軸方向に力の不安定が永久磁石によっ
て発生する。この力の不安定はロータの中心に装着され
た軸方向に作用する電磁偏向セルとバランスし、このセ
ルにはロータのその軸方向の目標位置からの軸方向のず
れに応じた電気制御電流が加わる。
このずれは、無接触センサ系によって検出され、このセ
ンサ系が偏向セルを貫通する制御電流をそれに相当する
電気増幅器によって制御する。偏向セルの両側には、ロ
ータ端部に取り付けた永久磁石の直ぐ近くにステータに
固定連結した銅円板が装備しである。この円板はロータ
に固定した永久磁石と共にロータの半径方向の振動を減
衰させるように働く。これに反して、西独特許第３４０
９０４７号公報で公知である、ロータの半径方向にセン
タリングする働きをする同じ永久磁石部材の磁気軸受で
は、ロータの銃身の両側の位置がほぼ保持されるが、偏
向セルはロータ回転軸の端部で永久磁石のロータ軸受の
外に設置されている。この場合、偏向セルにはロータに
固定した多数の永久磁石があり１、これ等の磁石はステ
ータに装着した銅板を用いて半径方向のロータの振動に
対する渦電流の減衰を及ぼす。
上に記載した磁石軸受の欠点は、そのような軸受を使用
する期間中に生じるロータの軸方向の変形、及びロータ
を含む、特にステータ磁石を固定したケースの変形は、
軸受系のかなりなアンバランスとなるので、望ましくな
い条件下では磁気偏向セル中の遊びよりうらまわる。上
記変形は、ケースが例えば排気されている時、特にケー
スの圧力負荷のため生じるか、あるいは第一にロータの
駆動モータから生じる熱負荷のために生じる。他方、駆
動条件によって、あるいは回転速度が早い場合にガス摩
擦によって生じるロータの加熱は、ロータの長さに変化
を及ぼし、磁気軸受のアンバランスの原因になる。
〔発明の課題〕
この発明の課題は、軸受構造に経費がかからなく、また
変形に対して調節が大幅に鈍感な磁気軸受を提供するこ
とにある。
〔課題の解決〕
この発明の上記課題は、巻頭に述べた種類に属する磁気
軸受の場合、特許請求の範囲第１項に与えた特徴によっ
て解決されている。
〔作用・効果〕
この発明による軸受には、それ自体遮断されたただ二つ
の軸受部品がある。その場合、静的な調整は比較的大き
な磁気剛性を有する重心軸受によって定まるが、重心軸
受に比べて小さい剛性を有する安定化軸受け、大体系の
無接触安定化を受け持つ。重心軸受けロータの重量の大
部分を引き受けるので、ロータの重心のところに配設さ
れている。二つの異なった磁気軸受に対して支持機能と
安定化機能を配分することは、その作用において、飛行
機の場合、支持機能と安定化機能を主翼と尾翼に配分す
ることに比較できる。
重心軸受がロータの質量を受け持つことから、軸方向の
ロータの平衡位置も大部分は重心軸受によっ・で決まる
。その反面、安定化軸受の変形条件によるずれは、その
剛性が少ないので、ロータのバランスに関して殆ど影響
を及ぼさない。重心軸受と安定化軸受との間の軸受剛性
比は少なくとも１０対１になる。
ロータの重心軸受け、機械部分の飛行軸受をなしてもよ
い。その様な軸受け系の処置に対して望ましい組立自由
度の外に、軸受のない側で公知の軸受に反して磁気軸受
の全ての部品を短く形の安定したケースに取り付けでき
る利点がある。前記公知の軸受では、軸受部品がそれに
応じて大きなケース部分にわたって連結する必要があり
、この部分の変形が、前に記載したように、磁石の軸受
に悪影響をもたらす。
重心軸受で軸受剛性を強くする目的では、特許請求の範
囲第２項による重心軸受け、軸方向に同じ向きにした磁
化方向を有する硬質磁性材料製の磁気リングの組から構
成されている。ロータ磁気リングとステータ磁気リング
は交互に、しかもその磁化方向は互いに連続して配設し
である。この場合、ロータ磁気リングとステータ磁気リ
ングのほぼ平坦な正面は、軸方向に狭い間隔をおいて対
向させである。
軸方向に磁化したリングを交互に並べる配置、即ち軸方
向に締め付は配置にした装置は、公知の軸受で何重にも
ぐ逆向きに反発させた磁石配置に比べて、磁気リングを
高い内部磁束密度で使用できるので、磁性材料の保持力
の局所的な変動がロータの回転運動の一様性に殆ど影響
を与えない利点がある。他の軸受で採用されている空隙
に磁束の集中する鉄磁極片を使用しないことは、軸受の
負の軸方向の剛性に対する半径方向の中心剛性の望まし
い比が可能になり、同時に製造技術上で望ましくないコ
ストのかかる半径方向に磁化したリングマグネントを使
用することを回避できる。
重心軸受の剛性を更に高めるには、特許請求の範囲第３
項により第一の組に対して反対の軸方向に磁化した磁石
リングの他の組を配設する。この場合、一方の組のロー
タの磁気リング又はステータの磁気リングの前面は、他
方の組のロータの磁気リング又はステータの磁気リング
・と共に一つの平面に置かれる。静磁気的な条件のため
、軸受の隙間に反対の磁極の同心状磁極面の配置によっ
て軸受の剛性を、採用した磁性材料の体積に対して比例
する以上に上昇させることができる。
−平面に置いた同心状磁極面を形成するには、−片から
作製した円板を局部的に異なった磁化をさせることによ
っても有利に達成できる。この点は、特許請求の範囲第
４項に記載されている。この種の円板を使用すると、機
械加工費を低下させることができ、重心軸受の組立費を
低減させることができる。
磁気軸受が化学腐食性の気体又は液体に接触する使用例
、特ににポンプ又は圧縮機にこの磁気軸受を使用する場
合、硬質磁性材料から作製した磁気リング又は円板が上
記の媒質に対して硬質磁性材料を保護する被膜を付ける
と有利である。この点は、特許請求の範囲第５項に記載
されている。
磁気リング又は磁気円板に稀土類・コバルト材料を使用
し、水素含有媒質中で使用する場合、特許請求の範囲第
６項により、被膜は主に保護円板及び／又は保護絞りか
ら作製しである。この被膜は磁気リング又は磁気円板に
かしめ又は接着、ハンダ付けあるいは溶接によって固定
される。
湿気防止層を防食のために必要とする使用例では、液相
材料を塗布すると、特許請求の範囲第７項の磁気リング
又は磁気円板を、特に経費上有利に被覆できる。この場
合、特に合成樹脂の含浸及び化学又は電気メツキによっ
て金属被膜を形成している。
硬質磁性材料の磁気リングに回転速度が早ム゛）場合、
遠心力によって生じる機械的な過負荷を避けるため、特
許請求の範囲第８項による磁気リングは引張強度の高い
材料に埋め込むである。このような材料としては、複合
繊維材料が特に適する。
重心軸受けセンタリング機能の力を発生させる永久磁石
を専ら使用しているので止めることが出来ず、この重心
軸受には安定化軸受と比べて僅かな動的な安定使命しか
割り当ててないので、重心軸受には簡単で、経費がかか
らず、破損しない始動軸受のため、高品位な機械非常軸
受を省略できる。この点は特許請求の範囲第９項に記載
されている。重心軸受のセンタリング作用は、系の半径
方向の衝突応力のためロータを短時間半径方向に移動さ
せるために、正規の動作条件の下では充分である。
有利で経費に見合った方法では、特許請求の範囲第１０
項の始動ブツシュは良好な慴動特性を有する温度に安定
な合成樹脂で被覆しである。主に、慴動材料を付けたＰ
ＴＦＥ　（ポリテトラフロールエチレン）又はポリイミ
ドが使用される。
この発明の他の構成では、ロータの軸位置を調べるため
に、特許請求の範囲第１１項によれば、ほぼ同じインピ
ーダンスの二つのコイルで実質上形成された一個のセン
サが装備しである。前記コイルの一方は、マーク部分に
対して一定間隔にして設置してあり、このマーク部分は
ロータ端部の一部分に固定してあり、ロータの位置を検
査するために使用されている。このマーク部分は導電性
及び／又は透磁性を有する材料で構成されている。
コイルの仕切面とマーク部分は、ほぼ平坦で、ロータ軸
に対して垂直に向けである。センサの第二のコイルはロ
ータに取り付けたマーク部分に対向させである。このマ
ーク部分はロータのマーク部分の材料と同じ材料から形
成しである。センサを殆ど同じコイルで構成することは
、特に差動トランスに関連して制御増幅器の入力側で利
点がある。
何故なら、コイルのインピーダンスの温度変化が相殺さ
れ、そのためセンサ系は磁気軸受の温度によるアンバラ
ンスが生じないからである。
この発明の他の構成では、重心軸受と安定化軸受の間に
駆動モータ８が装備しである。この点は特許請求の範囲
第１２項に記載されている。ロータ回転軸に固定した駆
動モータのロータは、透磁率の低い永久磁石材料製の部
分であって、半径方向に磁化されている。この発明によ
る軸受に関連して、永久磁石のロータのモータには、高
透磁率の鉄充填材を用いた実用されている前型ロータモ
ータに比較して、比較的小さい負の軸方向の剛性を有す
る利点がある。このことは、硬い通常のローラ軸受の場
合乱れた状態にならないが、磁気軸受、特に半径方向の
電動制御を保有していない軸受の全体の、剛性を損ない
許容出来ない。
特許請求の範囲第１３項によれば、永久磁石のロータを
駆動する駆動モータに対してステータが装備しである。
このステータは三相モータの場合通常巻線を有し、三相
発電機又は三相変成器から給電される。この様なモータ
の構成は、ブラシレス直流モータの構成とは大きく区別
される。何故なら、モータの効率を更に上げることがで
きるからである。この利点は、特に無接触磁気軸受に関
連して効果的になる。何故なら、モータでの熱損失がロ
ータに伝達しないく、熱絶縁がよいためこのロータから
熱の損失がないためである。
この発明の他の構成では、ロータに軸方向に作用する始
動軸受が装着しである。この軸受けロータの回転軸に固
定した連続設置した二つのショルダーボール軸受又はス
ピンドルボール軸受、及びケースに連結したカプセルか
ら構成されている。
この点は、特許請求の範囲第１４項に記載されている。
特許請求の範囲第１５項によれば、この発明による軸受
け、硬い材料、特に最大回転速度に対して設計した複合
繊維材料のはずみ円板に関連ずけて使用される。この種
の系は公知のように無遮断電流供給と高分解能のチョッ
パー用のエネルギ源として適する。
この発明によるロータ軸受け、何よりも軸方向及び／又
は半径方向に圧縮するガスタービン、特に高真空を発生
させるターボモレキュラーポンプのロータに採用できる
。この点は特許請求の範囲第１６項に記載しである。上
記の応用に際して、この発明による軸受け簡単な構造及
びそれから生じる運転の高い信頼性により、真空製造技
術に導入すると特に有意義である。
他の応用は、スピンタービンに適する。この点は特許請
求の範囲第１７項に記載されている。スピンタービンに
対して、特に磁気軸受を安価な経費で作製できることは
、有利な簡単なその構造による。
〔実施例〕
以下に、この発明を実施例に基づきより詳しく説明する
。、。
第１図には、この発明による磁気軸受の基本構造が模式
的に示しである。回転軸２とこの軸に固定した機械部分
３（例えば、はずみ車）から成るロータｌは、重心軸受
５の内部の重心４に設置されている。この重心軸受５は
、安定化軸受７も支持している軸受ケース６に固定しで
ある。軸受ケース６には、軸方向のロータ位置を調べる
センサ８が装備しである。このセンサは制御増幅器９の
入力端に連結している。制御増幅器９の出力電流は、安
定化軸受７に存在する偏向コイルに印加され、ロータが
所定の無接触目標位置から軸方向にずれた場合そのずれ
に対応した逆作用力をロータに与える。この場合、前記
制御増幅器９は、ロータが重心軸受５に働く全ての静的
な軸方向力を平衡させ、この条件下で制御増幅器の出力
信号が零になるように主として設計される。このことは
、重心軸受５と安定化軸受７の寸法が充分である時、特
に全系が垂直軸位置である場合にも生じる。この系では
重心軸受５と安定化軸受７によって生じる静磁気的な軸
方向の力の外に、更にロータ１の重量も受け止める必要
がある。この場合、上向きの磁力が下向きの磁力より前
記重量だけ大きく設計する必要がある。機械部分３は、
回転軸２でロータｌの重心ができる限り重心軸受５の中
心に一致するように結合させる必要がある。
第２ａ図には、重心軸受５の実施例の上半分の断面を示
しである。この重心軸受には、ロータ磁気リング１０と
ステータ磁気リング１１がある。
これ等のリングはその大きさはほぼ平衡していて、主に
鉄又は他の磁性材料から作製される重心軸受ケース１２
の内部に連続的に配設してあり、ロータ磁気リング１０
ａ、１０ｂはステータ磁気リングｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌ
ｃの間にある。これ等のロータ磁気リング１０ａ、１０
ｂは、支持円板１３によって回転軸２に固定しである。
ロータの磁気リングとステータの磁気リングの前面は狭
い間隔を置いて対向している。
重心軸受５のロータ磁気リング１０とステータ磁気リン
グ１１の各々は、硬質磁性材料から成り、軸に平行な、
向きに磁化させである。ロータ磁気リングとステータ磁
気リングは回転軸２に又は重心軸受ケース１２に固定し
てあり、それ等のリングは第２ａ〜２０図に矢印で示し
であるその磁化方向１４に向けて連続して配設しである
。ステータの磁気リングとロータの磁気リングの間の軸
受間隔には、逆向きに磁極に対向している。これ等の磁
極の間に吸引作用の強磁場が形成される。吸引力は狭く
なる軸受間隔と共に強くなる。ステータ磁気リング間の
ロータ磁気リングの中間位置では、力の平衡が生じるが
、この平衡は極端に不安定で、それに応じて安定化軸受
７の設置によって（第３図）のみで維持できる。
ロータ磁気リングとステータ磁気リングの正面間に生じ
る磁場は磁気リング間に高い半径方向の戻し力を発生さ
せる。磁気リングは少なくともロータの重量を引き止め
る様に設計する必要がある。
軸方向には、比較しうる戻し力がロータの軸方向の慴動
によって生じるので、特に垂直軸位置の場合、変化した
軸受間隔から生じる磁気力の差が重さのバランスをもた
らす。
ロータ磁気リング１０ａ、１０ｂはこの実施例では引張
強度の大きい材料製の保護リング１５に装着されている
。従って、これ等のリングは、回転速度が早い場合、遠
心力で引き裂さかれることはない。甲リング１５の材料
としては、硬度の高い特殊鋼合金又はチタン合金の外に
、特にガラス、炭素、又は硼素複合強化合成樹脂の様な
強化複合繊維合成樹脂が適する。
第２ｂ図には、再び同心状に配設したロータ磁気リング
そステータ磁気リングを装備した重心軸受５の他の変形
種が示しである。この場合、ロータ磁気リング１６ａ、
１６ｂとステータ磁気リング１７ａ、１７ｂ、１７ｃの
放射状に外側に設置した組と、ロータ磁気リング１８ａ
、１８ｂとステータ磁気リング１９ａ、１９ｂ、１９ｃ
の内側に設置した組が隣合わせに配設しである。磁気リ
ング１６．１７の外側に設置した組と磁気リング１８．
１９の内側に設置した組は互いに反対方向に軸方向に磁
化させである。全ての磁気リングの正面は、口「夕磁気
リング又はステータ磁気リングではそれぞれ一平面内に
置かれている。　　。
挿入される磁石材料の体積に関して、その様な磁気リン
グの配置は、第２ａ図の実施例に示したような軸受配置
に比べて、約５０％高い軸受剛性をもたらす。従って、
重心軸受ケース１２の外径を実質上増大させないので、
構造長さを不変に保つ場合、重心軸受５の力の蓄えは何
重にも組み込める。
採用する磁石材料の更に別な応用としては、第２ｃ図に
掲げる重心軸受５の変形種がある。この重心軸受の場合
には、第２ｂ図で掲げた交互に合わせたロータ磁気リン
グとステータ磁気リングの代わりに、硬質磁性材料製の
円板２０ａ、２０ｂ。
２１ａ、２１ｂが採用されている。これ等の円板はそれ
ぞれ矢印で示す逆向きに磁化した同心状のリングゾーン
を有し、円板の永久磁石の磁化ゾーンが一第２ｂ図の軸
受装置に類似して一外側と内側で互いに逆向きに磁化さ
せてるように調節して配列しである。この磁気軸受の構
成では、全ての円板が鉄のヨーク２２．２３に組み込み
、永久磁石磁気のゾーンの作用を更に向上させると有利
である。第２ｃ図の実施例では、全てのロータ磁気リン
グをその全長にわたって嵌め込んだ引張強度の大きい非
磁性材料製の保護リング２４が装備しである。
第３図には、安定化軸受７の構造が示しである。
安定化軸受７のケース２５には、二個の電気コイル２６
ａ、２６ｂが挿入しである。これ等のコイルは軸２に固
定した永久磁石型のリング磁石２７ａ、２７ｂと協働し
て、ケース２５のリング磁石が中間の軸位置にある場合
ロータ１に軸方向の力が伝達される。その力の方向と大
きさは、コイルを流れる電流の方向と値に一義的にしか
も直線的°に対応している。コイル２６ａ、２６ｂの電
流ノ向きは、この場合互いに逆向きにしである。
安定化軸受７のリング磁石２７ａ、２７ｂは、保護円板
２８ａ、２８ｂの上に組付けてあり、引張強度の大きい
非磁性材料製の保護リング２９ａ。
２９ｂに嵌め込んである。リング磁石２７ａ、２７ｂの
間に、は、ステータに固定した電気導電性の良い材料、
特に銅製の円板３０が突き出ている。
円板３０には、ロータ１の半径方向の振動がある場合、
リング磁石２７ａ、２７ｂを流れる渦電流が生じる。ロ
ータｌの振動運動中にある機械エネルギは、この場合円
板３０に誘導作用で伝達され、熱に変換する。こうして
、ロータの振動は効果的に減衰する。
ロータｌがその回転軸の回りに回転運動するこによって
、円板３０中に無視できる程度に小さい渦電流が生じる
。その理由は、この運動がある時、円板の磁気還流が変
化しないからである。この円板３０には、リング磁石２
７ａ、２７ｂによって形成される隙間の外にカラー３２
がある。このカラーは渦電流の外部短絡を改善するので
、振動の減衰が効果的になる。
第５図には、ロータの軸方向の位置を検出するために使
用されるセンサ８の断面図が示しである。
二つのセンサコイル３３．３４はほぼ同じ形状で巻数も
同じであるが、センサケース３５に固定組込されている
。センサコイル３３の前に狭い軸間隔にして、回転軸の
端部３６に電気及び／又は磁気的な良導体材料、例えば
アルミニューム、フェライト又は鉄製のマーク部分３７
がある。第二センサコイル３４は対応するマーク部分３
８に対向している。このマーク部分はセンサケース３５
に固定しである。実施例では、マーク部分３８はマーク
部分３７と同じ材料で形成されている。センサコイルと
マーク部分の仕切面は互いに狭き軸方向の間隔にしであ
る。センサコイル３３．３４は高周波交流電流が流れて
いる。この電流は制御増幅器９（第１図参照）から供給
され、所定の完済電流周期でコイルインピーダンスを測
定するために使用されている。センサコイル３３．３４
のインピーダンスは、マーク部分３７．３８の仕切面に
対してほぼ同じ間隔である場合には、ほぼ同じである。
制御増幅器９中で得られる電気信号がこの場合ほぼ零に
なる。ロータの軸位置のずれがある場合、その信号は符
号とその値に関してロータの中立位置からのずれの方向
とその値に一義的に対応する。、 ロータの軸位置にほぼ比例する制御増幅器９の信号には
位相の進みが与えである。この位相の進みによって、所
望の戻し力の外に同時にロータの軸方向に関する減衰力
も伝達されるので、特に磁気軸受に急激な負荷が加わっ
たでも、ロータの軸方向の振動に繋がらない。
従って、この発明による軸受け全ての軸に対して安定で
減衰させることができる。この場合、ロータのロータ軸
３１の方向にのみ電磁偏向手段と共に動作し、その外は
永久磁石としてしか動作しない。
第６図には、ロータを駆動する駆動モータ３９の断面が
示しである。駆動モータのロータとしては、ロータｌの
回転軸２にロータ部分４０が固定しである。このロータ
部分は、大部分に関しては半径方向に磁化させた永久磁
石材料から成る。ロータ部分４０はモータのステータ４
１によって無接触に取り囲まれている。このモータステ
ータには、三相電流巻線４１′があり、多相回転電流発
生機又は三相変圧機４２から給電される。駆動モータ３
９は回転軸２のどこか自由な位置に装備され、特に重心
軸受５と安定化軸受７の間に配設される。
第７図には、ロータの回転軸２に配設した始動軸受４３
が示しである。この始動軸受には回転軸２に固定したシ
ョルダー軸受又はスピンドル軸受４４．４５がある。こ
れ等の軸受け互いに対向して配設しである。ショルダー
軸受又はスピンドル軸受け軸受ケース６に固定したカプ
セル４６と軸方向に協働する。このカプセルは多数の部
品から形成する必要がある。従って、この軸受け始動軸
受の合成した状態でカプセルによって取り巻かれ、ロー
タ１が軸方向に傾き、許容できる最大無接触のずれに達
するとき、軸受の外部正面がカプセル４６の内面４７に
対して支えることができる。その様な場合、特に安定化
軸受７の軸方向の安定機能が損失した場合、始動軸受が
ロータの軸方向の支えをする役目を引き受ける。始動軸
受４７はロータ１が更に傾くことを阻止する。
重心軸受、の場合、これ等の実施例ではステータ磁気リ
ングの間にロータ磁気リングが配設しである。ロータ磁
気リングとステータ磁気リングのこの対応関係は、磁気
リングと円板の磁気ゾーンが連続配列している限り、他
の方法でも形成できる。
この発明による磁気軸受の場合、当然ステータ部分とロ
ータ部分も変更できる。即ち、磁気軸受の前記ステータ
部分を固定軸に組み込み、この固定軸を取り巻き、この
軸を回る機械部分を支持する中空回転軸に前記ロータ部
分を固定することが、軸受作用の変更なしに行える。
磁気軸受に腐食性の媒質が接触する機械装置に磁気軸受
を採用する場合、伸縮する既に説明した保護リングの外
に磁気リングもその前面に保持される。これに対し、磁
気リングの前面側に非磁性材料、例えば特殊鋼製の例え
ば接着された保護絞りが配設するとよい。保護絞りの外
に、液相から保護被膜を電気メツキで付着させて磁気リ
ングの被膜も形成できる。
回転軸２の運動自由度を半径方向に制限するため、第４
図には重心軸受のケース１２に固定しである始動ブツシ
ュ４８が示しである。始動軸受４８は、主に良導電性の
合成樹脂、例えば導電性材料を添加したＰＴＦＥ又はポ
リイミドから形成されている。
【図面の簡単な説明】
第１図、この発明による磁気軸受の基本構造を示す図面
。 第２ａ図、軸方向に磁化させた磁石の組を装備したこの
発明による磁気軸受の模式断面図。 第２ｂ図、逆向きに磁化した二つの磁気リング組を装備
したこの発明による磁気軸受の断面図。 第２Ｃ図、リング状ゾーンを逆向きに設置し、二つの同
心状に配設した軸方向に磁化させた磁石円板を装備した
この発明による重心軸受の断面図。 第３図、安定化軸受の断面図。 第４図、軸方向の始動軸受の断面図。 第５図、軸方向のサンサの断面図。 第６図、駆動モータの断面図。 第７図、始動軸受の断面図。 引用記号：１． １・　・　・ロータ、 ２・・・回転軸、 ３・・・機械部分、 ４・・・重心、 ５・・・重心軸受、 ６・・・軸受ケース、 ７・・・安定化軸受、 ９・・・制御増幅器、 ｌＯ・・・ロータ磁気リング、 １１・・・ステータ磁気リング、 １２・・・重心軸受のケース、 ｌ３・・・保護円板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半径方向の支持力を受け止める複数の永久磁石と、
    ロータをステータに対して無接触位置で保持する安定化
    ステータとを装備し、ステータに取り付けた電気コイル
    がロータに止めた磁化可能な部分と協働するロータの磁
    気軸受において、 比較的高い剛性を有する、以下に重心軸受 （５）と呼ぶ第一永久磁石軸受装置と、 ロータ（１）の軸方向安定用の電気コイル （２６ａ、２６ｂ）及びステータに対してロータ（１）
    の半径方向の運動を渦電流で減衰させる装置とを具備す
    る、比較的低い剛性を有し、以下に安定化軸受（７）と
    呼ぶ第二永久磁石軸受装置と、 によって特徴付られる磁気軸受。 ２、重心軸受（５）は、ロータ軸に同軸に配設し、同じ
    軸方向に磁化した硬質磁性材料製の磁気リング（１０、
    １１）の組から構成され、軸方向に交互にロータ磁気リ
    ングとステータ磁気リングを配設し、ロータ磁気リング
    とステータ磁気リングのほぼ平坦な前面が狭い軸方向の
    間隔で対向させてあることを特徴とする請求項１記載の
    磁気軸受。 ３、ロータ磁気リングとステータ磁気リング（１６ａ、
    １６ｂ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ）の第一の組の外に、
    第一の組とは逆に軸方向に磁化させた少なくとも一組の
    磁気リング（１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ
    ）の別な組が配設してあり、第一の組のロータ磁気リン
    グとステータ磁気リング（１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１
    ７ｂ、１７ｃ）の前面が他の組のロータ及びステータ磁
    気リング（１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）
    の前面と一つの面にあることを特徴とする請求項１又は
    ２記載の磁気軸受。 ４、磁気リングとしては、リング状のゾーンを反対向き
    にし、少なくとも二つの同心状の軸方向磁化を有する硬
    質磁性材料製の円板（２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ
    ）が挿入してあることを特徴とする請求項３記載の磁気
    軸受。 ５、磁気リングには、腐食性ガスに対して材料を保護す
    る被膜があることを特徴とする請求項２〜４のいずれか
    １項に記載の磁気軸受。 ６、被膜は、磁気リングの上に固定した保護リング及び
    ／又は保護絞りで構成されていることを特徴とする請求
    項５記載の磁気軸受。 ７、磁気リングの被膜は、液相から析出によって得られ
    ることを特徴とする請求項５記載の磁気軸受。 ８、被膜は引張強度の強い材料から形成されていること
    を特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の磁気
    軸受。 ９、重心軸受（５）は半径方向の軸受の遊びを機械的に
    制限する始動ブッシュを有することを特徴とする請求項
    １〜８のいずれか１項に記載の磁気軸受。 １０、始動ブッシュは、良好な慴動特性を有する温度に
    安定な合成樹脂、主として潤滑剤を添加したＰＴＦＥ（
    ポリテトラフロールエチレン）又はポリイミドを被せて
    あることを特徴とする請求項９項記載の磁気軸受。 １１、ロータの軸位置を調べるため、センサ（８）が装
    備してあり、このセンサはほぼ等しいインピーダンスの
    二つのセンサコイル（３３、３４）から実質上形成され
    、両方のコイルの内の一方のコイル（３３）が、主とし
    て軸方向の回転軸端部（３６）の一方に取り付けた、良
    好な導電性及び／又は透磁率を有する材料製のマーク部
    分（３７）が狭い軸間隔で対向させてあり、その場合、
    コイル（３３）とマーク部分（３７）の対向仕切面は、
    ほぼ平坦でロータ軸に対して垂直に向けてあり、他方、
    第二コイル（３４）はセンサケース（３５）に取り付け
    た、電気特性及び磁気特性がロータ（１）に取り付けた
    マーク部分（３７）の両特性とほぼ等しいマーク部分（
    ３８）に対向設置してあることを特徴とする請求項１〜
    １０のいずれか１項に記載の磁気軸受。 １２、半径方向に磁化した永久磁石材料製のロータ（４
    ０）を装備したロータ（１）用の駆動モータ（３９）装
    置によって特徴付けされる磁気軸受。 １３、駆動モータ（３９）は、三相モータの場合普通の
    巻線を装備したモータステータ（４１）を有し、多相発
    電機又は三相変成器（４２）から給電されることを特徴
    とする請求項１２記載の磁気軸受。 １４、ロータには軸方向に作用する始動軸受（４３）が
    装備してあり、この軸受はロータ（１）の回転軸（２）
    に固定した二つのショルダー軸受又はスピンドル軸受（
    ４４、４５）を有し、これ等の軸受は、対向させて配置
    してあり、軸受ケース（６）と結合するカプセル（４６
    ）から成ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか
    １項に記載の磁気軸受。 １５、硬度の高い材料、特に早い回転速度に対して設計
    された複合繊維材料製の振動円板（３）を支持するロー
    タを軸受するために使用することを特徴とする請求項１
    〜１４のいずれか１項に記載の磁気軸受。 １６、軸方向及び／又は半径方向に圧縮するガスタービ
    ン、特にターボモレキュラーポンプのロータを軸受する
    ために使用されることを特徴とする請求項１〜１５のい
    ずれか１項に記載の磁気軸受。 １７、スピンタービンのロータを軸受するために使用さ
    れることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に
    記載の磁気軸受。
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