JPH01295019A

JPH01295019A - 軸受

Info

Publication number: JPH01295019A
Application number: JP12448888A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Hasunuma; 正彦蓮沼; Akio Takeoka; 武岡　明夫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-28

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〕本発明は回転軸を非接触にて支持する軸受に関する。

〔従来技術〕

回転軸を支持する軸受として、滑り軸受と転がり軸受と
が一般的に用いれらている。滑り軸受は、支持体に固着
された軸受表面と回転軸とを、両者間に形成される油膜
を介して相対的に滑り運動せしめ、回転軸の自重及び該
回転軸に作用する荷重を前記油膜により支えるものであ
り、また、転がり軸受は、円環状をなす一対の軌道輪間
に多数の転動体を保持させ、該軌道輪の一方を回転軸に
、他方を支持体に固定して構成され、回転軸の自重及び
該回転軸に作用する荷重を、前記転動体を介して支える
ものである。ところが、滑り軸受の性能は前記油膜の形
成状態の良否に依存し、油膜が良好に形成されている場
合価れた性能を発揮するが、良好な油膜の形成のために
は複雑な構成の潤滑構造を必要とする上、低速回転域に
おいて油膜の形成不良が生じることが多く、低速回転軸
への適用に限界があり、また、油膜の乱流転移と加熱に
起因して高速回転軸への適用にも限界がある。

これに対し、転がり軸受は、潤滑構造が簡略であること
、静止状態における摩擦抵抗が小さく低速回転軸への適
用が可能であること等の利点がある一方、許容荷重、寿
命、剛性１回転騒音の大きさ等、多くの面で適正に潤滑
された滑り軸受に劣る上、特に高速回転軸へ適用する場
合、前記転動体を、軸の回転に伴って生じる遠心力に抗
して強固に保持する保持器の設計が困難であること、及
び転動体と軌道輪との間に形成される油膜が転動体の回
転により飛散し潤滑性が悪化すること等の難点があり、
高速回転軸への適用範囲は、滑り軸受よりも更に劣って
いる。

従来の軸受の以上の難点は、回転側と固定側との間に接
触部が存在することにより生じるものである。そこで、
磁気を利用して非接触にて回転軸を支持し、これらの難
点の解消を図った磁気軸受が提案されている。この軸受
は、例えば、回転軸に同軸的に固着された磁性体製の円
板と、該円板の両面に夫々対向させて配設され、固定側
である支持体に固着された１組の磁石とを備えてなり、
前記円板を、これと両磁石との間に生じる磁気吸引力に
より、両磁石間に保持させて、回転軸を支持するもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがこのような磁気軸受においては、磁場中に位置
する前記円板に渦電流が誘起されることは避けられず、
その結果、該円板が加熱される虞があると共に、該渦電
流に起因する制動トルクが回転軸に作用し、特に高速回
転中に安定した回転状態が得られないという難点があり
、また、回転軸に生じる半径方向及び軸長方向の軸ぶれ
を抑制するために複雑な構造が要求されるという難点が
ある。このような理由により、前述の如き構成の磁気軸
受は実用化に至っていないのが現状である。

本発明は斯かる事情に迄みてなされたものであり、回転
軸に制動トルクが作用することがなく、低速回転から高
速回転に至るまで、いかなる回転速度においても安定し
た回転状態を実現でき、また、簡略な構成にて、回転軸
のぶれを効果的に抑制することが可能な軸受を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る軸受は、回転軸に、これの軸心に略直交さ
せて固着された超電導体製の平板と、該平板を囲繞し、
内部を前記超電導体の臨界温度以下に維持してあるハウ
ジングと、該ハウジングの内部に、前記平板の両面に夫
々対向させて固設され、該平板の厚さ方向に互いに逆方
向の磁場を形成する２個の磁石からなる組磁石とを具備
することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、従来の磁気軸受の磁性体円板に代え
て超電導体製の平板を用い、更に該平板の周囲を臨界温
度以下に維持し、所謂マイスナー効果により、この平板
と前記組磁石との間に生じる反発力によって、回転軸を
支持する。

〔実施例〕

以下本発明番その実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る軸受の模式的斜視断面図である
。

図において１は、薄肉円筒状をなし、軸長方向両側の開
口部を、蓋板１０．１１にて夫々、封止してなるハウジ
ングであり、また２は、回転軸である。

回転軸２の中途には、軸長方向に互いに適長離隔させて
、２枚の円板３，４が同軸的に固着してある。これらの
円板３．４は、例えば固相反応、共沈法等によって得ら
れ、略９３″になる臨界温度（超電導状態への転移温度
）を有するＹ−Ｃｕ−Ｂａ−０系の酸化物超電導体を、
所定形状に成形してなるものである。前記蓋板１０．１
１の略中央部には、軸挿通孔１０ａ、　ｌｌａが夫々貫
通形成してあり、回転軸２は、その一部をこれらの軸挿
通孔１０ａ、ｌｌａから外部に突出させ、円板３．４を
内部に位置させた状態でハウジング１に内挿してある。

また、前記蓋板１０には、ハウジング１内に冷却用のガ
スを導入するためのガス導入孔１０ｂが、更に他方の蓋
板１１には、前記ガスを外部に導出するためのガス導出
孔１１ｂが夫々貫通形成してある。

さて、ハウジングｌ内には、前述の如くこれに内挿され
た円板３の一面に対向させて、例えば、サマリウム−コ
バルト系の永久磁石を用いてなり、矩形断面を有し環状
をなす３個の磁石５ａ、５ｂ、５ｃが、該円板３の半径
方向に内側からこの順に並設してあり、また円板３の他
面に対向させて、同じく環状をなす３個の磁石６ａ、６
ｂ、６ｃが同様に並設してある。磁石５ａ　ｒ　５　ｂ
　＋　５　ｃと磁石６ａ、６ｂ、６ｃとは夫々対をなし
、円板３の半径方向に並設された３組の組磁石を構成す
るものであり、円板３側に夫々の同側磁極を向け、該円
板３を間に挟んで互いに対向させである。従って、前記
３組の組磁石を構成する２個の磁石、例えば磁石５ａと
磁石６ａとは、円板３の厚さ方向に互いに逆向きの磁界
を形成する。また円板３の半径方向に相隣する磁石、例
えば磁石５ａと磁石５ｂとは、互いに異なる磁極を円板
３に対向させである。即ち、図示の如く磁石５ａのＮ極
が円板３側に対向させである場合、これと対をなす磁石
６ａもそのＮ極を円板３側に対向させてあり、また、円
Ｆｉ、３の半径方向に磁石５ａと相隣する磁石５ｂ及び
これと対をなす磁石６ｂはそのＳ極を、更に、磁石５ｂ
と相隣する磁石５ｃ及びこれと対をなす磁石６ｃはその
Ｎ極を、夫々円板３側に対向させである。

また、このように配設された３組の組磁石は、円板３の
半径方向両側に位置する磁石５ａ、６ａ及び磁石５ｃ、
６ｃにより形成される磁場強度が、中央に位置する磁石
５ｂ、６ｂにより形成される磁場強度よりも大となるよ
うにしてあり、円板３０半径方向に両側が高い磁場勾配
が形成されている。

前記磁石６ａ、６ｂ、６ｃは、円板３との対向面と逆側
を他方の円板４の一面に対向させており、該円板４の他
面側には、該面と対向させて磁石７ａ、　７ｂ、　７ｃ
が固着してある。これらの磁石７ａ、　７ｂ、　７ｃは
、前記磁石６ａ、６ｂ、６ｃと対をなし、前述した円板
３の両側におけるものと同様のＭ磁石を構成する。

以上の如く構成された本発明に係る軸受は、円板３．４
を構成する超電導体の臨界温度以下の温度を有する冷却
用のガスを、ハウジング１内に循環させ、ハウジング１
の内部温度を、前記Ｈｎ臨界温度以下維持せしめた状態
で使用される。円板３゜４が、前述した如く、９３″に
なる臨界温度を有する酸化物超電導体製である場合、こ
の冷却用のガスとしては、例えば、９３″に以下に冷却
されたヘリウムガスを用いることができ、このガスは、
前記ガス導入孔１０ｂからハウジング１内に導入され、
前記ガス導出孔１１ｂから外部へ導出されて循環使用さ
れる。ハウジング１内を前記臨界温度以下に維持するた
めには、前記ヘリウムガスに換えて液体窒素等の液化ガ
スを用いることもできるが、この場合、この液化ガスが
回転軸２の回転を阻害する抵抗として作用するため、液
体ガスの使用は低速回転用に限定する。

このようにしてハウジング１の内部が、前記臨界温度以
下に維持されている場合、円板３．４は超電導状態に転
移し、円板３，４には、前述の如く配設された組磁石に
よりこれらの周囲に形成される磁界を内部に侵入させな
いために、この磁界の強さに相当する超電導電流が、そ
の表面近傍に流れ、円板３．４は完全反磁性を示すよう
になる。

この現象、即ちマイスナー効果により、円板３゜４と各
組磁石との間に夫々反発力が生じ、円板３は、磁石５ａ
、５ｂ、５ｃと磁石６ａ、６ｂ、６ｃとの間に、また円
板４は、磁石６ａ、６ｂ、６ｃと磁石７ａ、　７ｂ、　
７ｃとの間に、夫々に接触することなく浮遊した状態で
支持される。このように、本発明に係る軸受においては
、超電導体に特有のマイスナー効果により、円ｖｉ３゜
４及びこれらが固着された回転軸２が支持されるから、
渦電流に起因する制動トルクの発生及び発熱の虞は全く
ない。

また、前記組磁石により、円板３．４の半径方向に内側
及び外側が高い磁場勾配が形成されているために、例え
ば、円板３と、組磁石５ａ、６ａ及び組磁石５ｃ、６ｃ
との間に生じる反発力は、同じく組磁石５ｂ、６ｂとの
間に生じる反発力よりも大となり、この反発力の相違に
より、円板３は半径方向に位置ずれを生じることなく支
持される。同様に、円Ｆｉ４もこれの半径方向に形成さ
れた磁場勾配の作用により、半径方向にずれを生じるこ
となく支持され、これらの円板３．４を固着してなる回
転軸２に生じる半径方向の軸ぶれは、十分に抑制される
。

なお、本実施例においては、回転軸２に超電導体製の２
枚の円板３，４を固着してあるが、固着枚数は２枚に限
らず、１枚又は３枚以上であってもよく、また、回転軸
２に固着されるものは、正多角形等、円以外の平面形状
を有する平板であってもよい。

また、本実施例においては、各組磁石を永久磁石を用い
て構成しているが、これらが電磁石を用いても構成可能
であることは言うまでもなく、また、回転軸２の半径方
向への組磁石の並設数は、本実施例に示す３組に限らず
、４組以上又は２組であってもよく、更に、回転軸２の
半径方向の支持を行う必要のない用途に用いる場合、前
記組磁石は１組であってもよい。

更に、本実施例においては、回転軸２の半径方向両側の
組磁石による磁場の強さを、他の組磁石による磁場の強
さよりも大としているが、内側又は外側の組磁石により
形成される磁場の強さのみが他よりも大とすることによ
っても、回転軸２の半径方向への軸ぶれを同様に抑制す
ることが可能である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る軸受は、回転軸に固着さ
れた超電導体製の平板と、該平板の両面に対向させてハ
ウジングに固着された組磁石との間に、マイスナー効果
によって発生する反発力により、回転軸を非接触にて支
持しているから、従来の非接触式軸受である磁気軸受の
ように、渦電流に起因する発熱及び制動トルクの発生が
なく、低速回転域から高速回転域に至る広い適用範囲内
にて、安定した回転状態を実現でき、また、実施例中に
示すように、組磁石を複数組設け、半径方向両側又は片
側の組磁石による磁場強度を他の組磁石による磁場強度
よりも大とするという簡略な構成により、回転軸に生じ
る半径方向の軸ぶれを効果的に抑制できる等、本発明は
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る軸受の模式的斜視断面図である。１・・・ハウジング　２・・・回転軸　３，４・・・円
板５ａ、５ｂ、５ｃ組磁石　６ａ、６ｂ、６Ｃ・・・磁
石　７ａ、　７ｂ、　７ｃｍ　６ｎ石特　許　出願人　　三洋電機株式会社代理人　弁理士　　河　野　　登　夫

Claims

【特許請求の範囲】１、回転軸に、これの軸心に略直交させて固着された超
電導体製の平板と、該平板を囲繞し、内部を前記超電導体の臨界温度以下に維持してあるハウジングと、該ハウジングの内部に、前記平板の両面に夫々対向させて固設され、該平板の厚さ方向に互いに逆
方向の磁場を形成する２個の磁石からなる組磁石とを具備することを特徴とする軸受。