JPH03153919A - 磁気軸受 - Google Patents

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、磁石の磁力を利用して軸受けする磁気軸受に
関する。

［従来の技術］ 各種機械の回転軸などを支持する機構としては、ベアリ
ングを備えた転がり軸受が一般的である。ただしこの種
の軸受は、金属接触による牽耗が避けられず、メンテナ
ンス及び耐久性などに問題があった。

このため近来にあっては、ロータとステータとが互いに
接触しない軸受として、気体の浮力（圧力）を利用した
気体軸受や、電磁石の磁力を利用した磁気軸受が提案さ
れ、実用化されている。

［発明が解決しようとする課ｇ１１］ しかしながら上記従来の非接触型の軸受は、ロータの浮
上を維持するためにそれぞれ圧縮エア供給源あるいは電
力が必要で、複雑で大規模な装置となってしまい、使用
場所などが限られてしまうという問題があった０例えば
磁気軸受においては、位置センサの情報によって電磁石
に流れる電流を制御してロータの位置を調節する制御系
を備える必要がある。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、簡単な構成の非接触
型軸受である磁気軸受を新規に提供すべく創案されたも
のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ロータ及びステータにそれぞれ同極が対向す
るように磁石を設けて形成したスラスト軸受部と、この
スラスト軸受部に併設され異極が対向する磁石にて形成
したラジアル軸受部とを備えたものである。

［作　用］ 上記構成によって、スラスト軸受部は、磁石の反発力で
ロータ及びステータを離間させて、ロータを浮上させる
。ラジアル軸受部は、磁石の吸引力で、スラスト軸受部
における反発方向に直交する方向の変位を抑制し、ロー
タを安定して軸支する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係わる磁気軸受の一実施例を示した
ものである。この磁気軸受は、ロータ１及びステータ２
にそれぞれ同極（Ｎ極）が対向するように磁石３．４を
設けて形成したスラスト軸受部５と、スラスト軸受部５
に併設され異極（Ｎ−８極）が対向する磁石６．７にて
形成したラジアル軸受部８とによって構成されている０
本実施例にあっては、磁石３，４，６．７は永久磁石で
形成されている。

ロータ１は、本実施例にあっては起立する筒体として形
成され、その軸心９廻りに回転駆動されるようになって
いる。またステータ２は、ロータ１と略等しい長さを有
して形成され、ロータ１の径方向外方を囲んで固定系（
図示せず）に保持されている。

スラスト軸受部５のロータ１（Ｉｌ磁石３は、鍔状に形
成されて、ロータ１の軸方向中央側に収り付けられてい
る。本実施例にあっては軸方向（上下方向）に所定の間
隔を隔てて三箇所に設けられ、その外周端部１０がＮｆ
ｉ！となるように形成されている。

一方ステータ２側磁石４は、ステータ２の内壁に軸心側
へ張り出されるように取り付けられている。その取り付
は位置は、ロータ１側磁石３を所定の間隔を隔てて軸方
向で挟むようになっており、その長さは、張り出しな先
端部１１がロータ１側磁石３の外周端部１０と適宜長さ
だけ重ね合わされるようになっている。そしてその張り
出された先端部１１が、外周端部１０と同極のＮｉとし
て形成されている。即ち、二組の磁石３．４同士の間に
、軸方向でロータ１を浮上位置させるような反発力が生
じるようになっている。

ラジアル軸受部８のロータ１側磁石６は、スラスト軸受
部５の磁石３と同様な鍔状を呈し、ロータ１の上下ｒ４
Ａ側に取り付けられている。即ちスラスト軸受部５の磁
石３とは、それぞれ軸方向両端側に所定の距離Ｊだけ隔
てられて位置されている。

この磁石６は、外周端部１２がＮ極、取付は基端部（軸
心側）１３がＳ極に形成されている。

そしてステータ２ｆｌｌｌ磁石７は、ステータ２の上下
端部にフランジ状に取り付けられ、ロータ１側磁石６に
近接されてこれらを軸方向に挟むように位置されている
。そしてその磁極は、先？４Ａ部（＠心間）１４がＮｊ
Ｉｊ！、取付は基端部１５がＳ極となっており、相対向
するロータ１側磁石６の磁極とは異極の関係になってい
る。即ち、磁石６．７同士の間に、軸方向で所定の吸引
力が生じるようになっている。

次に本実施例の作用を説明する。

第２図に示すように、スラスト軸受部５において、磁石
３．４による反発力（図中、太線矢印にて示す）により
、ロータ１がステータ２から浮上位置され、回転の際の
抵抗が極めて少ない状態となる。

このとき、スラスト軸受部５は、反発の磁力が働く軸方
向には安定しているが、これと直交する方向、即ち径方
向の力に対しては不安定である。

このため、ロータ１の回転に伴って、図中破線矢印にて
示したように、径方向のふれ（変位）が生じようとする
が、その上下両側に位置しているラジアル軸受部８にお
いては、磁石による吸引力（図中、白抜矢印にて示す）
が、軸方向と直交する方向、即ち径方向の力に対して安
定した力を発揮する。従って、ラジアル軸受部８は、ス
ラスト軸受部５における径方向の変位を阻止する。また
上下の吸引力のバラツキは、スラスト軸受部５において
吸収される。

これで、回転するロータ１は、抵抗が極めて少なく、且
つ安定した状態にて軸支される６このように、同極が対
向する磁石３．４によってスラスト軸受部５を、異極が
対向する磁石６゜７によってラジアル軸受部８を形成し
、これを併設したので、それぞれの反発力及び吸引力が
補完し合って安定した浮上刃となり、複雑な制御系や圧
縮エア供給源が不要になる。即ち、簡単な構成にて、回
転抵抗が極めて小でしかも消耗部品がない磁気軸受が実
現でき、極めて実際的で汎用性に富む。特にトルクが小
さく、軽量で且つ回転数の高くないロータ（回転体）で
ある場合には磁石３４．６．７が小さいものでよく、省
スペースの軸受として有用である。

また本実ｔｊＩＡ例にあっては、磁石を永久磁石とした
ので、従来の磁気軸受に必要であった励磁電力が不要で
あり、省エネに貢献できる。

なお、各磁石の磁力や、取り付は位置、数量などは、回
転数やトルクの大小、ロータ１の重量などの条件で決定
されるものである。特にスラスト軸受部５とラジアル軸
受部８との間隔１は、安定を図る上で出来るだけ長くと
ることが望ましい。

また本実施例にあっては、磁石はロータ及びステータに
直接取り付けるものとしたが、ロータ及びステータに径
方向に延長したフランジを形成して、これに磁石を取り
付けるようにしてもよい。

次に本発明の具体的実施例を、第３図によって説明する
。

この具体的実施例は、精紡機に適用した場合を示してお
り、ロータに相当するバルーンコントロールリング２１
及び回転リング２２の軸受機構に、本発明の磁気軸受２
３．２４が使用されている。

この精紡機は、鉛直軸廻りに回転するスピンドル２５に
挿立された精紡ボビン２６に、ドラフト部２７から送り
出されてきた精紡糸Ｙを撚りを掛けて巻きとらせるべく
、昇降フレーム２８に回転自在に支持された回転リング
２２と、その上方に設けられたバルーンコントロールリ
ング２１とを備えて構成されている。

回転リング２２は、精紡ボビン２６の外周を囲む筒部２
９と、その下端に形成された鍔状の円板３０とで形成さ
れ、筒部２９の上端には糸Ｙを案内する固定７ツク３１
が取り付けられている。そしてこの筒部２９と昇降フレ
ーム２８に取り付けられた環状のステータ部材３２との
間に、磁気軸受２４が設けられている。また円板３０に
は非接触型のブレーキである電磁石３３が備えられ、円
板３０が電磁石３３の磁束を横断するときに生じる抵抗
によって適宜制動させるようになっている。

この電磁石３３にはコントローラ（図示せず）が備えら
れ、その励磁電流が調節されるようになっている。

バルーンコントロールリング２１は、昇降フレーム２８
に固定された支持棒３４によって、精紡ボビン２６及び
回転リング２２の上方にこれらと同軸上に保持されてい
る。そして支持棒３４の先端に形成された環状のステー
タ部材３５と、バルーンコントロールリング２１との間
に、磁気軸受２３が設けられている。

上記構成によって、ドラフト部２７がら送り出された糸
Ｙは、バルーンコントロールリング２１の開口上端から
その内壁に沿って下方に案内されると共に、回転リング
２２の固定フック３１によって回転する精紡ボビン２６
の糸層に巻き取られる。この時、回転リング２２は、糸
Ｙの送り出し速度と巻取速度（スピンドル回転数）との
バランスによって軸廻りに回転し、巻き取られる糸Ｙに
適度のテンションを付加しつつ撚りを加える。

またバルーンコントロールリング２１は、バルーンテン
ションを抑えると共に、旋回する糸Ｙとの摩擦によって
回転し、糸Ｙとの相対速度を減少させることで過度のｒ
！Ｊ擦を防ぎ、品質への悪影響を防止する。

このように、通常の軸受に代えて磁気軸受２３゜２４を
設けたので、従来高速回転の際に生じていた摩擦抵抗に
よる糸テンションの増大がなく、これによる糸切れが防
止できる。特に本発明の磁気軸受２３．２４は構造が簡
単なので、精紡機の構造が複雑になることが避けられる
。

また、ＩＦ接触の軸受ａ！桐であることから、巻き取り
に伴って生じる風綿の影響を受けることがなく、信頼性
が高く耐久性に優れた軸受とすることができる。

そして回転トルクを０に近づけることができるので、回
転リング２２に備えたブレーキを構成することで、糸Ｙ
のテンションコントロールを精密に行うことができ、精
紡機の可紡範囲が広がる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

同極が対向する磁石で形成したスラスト軸受部と、異極
が対向する磁石にて形成したラジアル軸受部とを備えた
ので、制御系やエア供給源が不要となり、簡単な構成に
よって回転抵抗が極めて小でしかも消耗部品がない軸受
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる磁気軸受の一実施例を示した側
断面図、第２図はその作用を説明するための側面図、第
３図は本発明の具体的実施例を示した精紡機の側断面図
である。 図中、１はロータ、２はステータ、３，４．６７は磁石
、５はスラスト軸受部、８はラジアル軸受部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロータ及びステータにそれぞれ同極が対向するよう
   に磁石を設けて形成したスラスト軸受部と、該スラスト
   軸受部に併設され異極が対向する磁石にて形成したラジ
   アル軸受部とを備えたことを特徴とする磁気軸受。