JPH0356711A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH0356711A JPH0356711A JP1189745A JP18974589A JPH0356711A JP H0356711 A JPH0356711 A JP H0356711A JP 1189745 A JP1189745 A JP 1189745A JP 18974589 A JP18974589 A JP 18974589A JP H0356711 A JPH0356711 A JP H0356711A
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
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
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0423—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
- F16C32/0425—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for radial load mainly
-
- 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
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/08—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only for supporting the end face of a shaft or other member, e.g. footstep bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0402—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means combined with other supporting means, e.g. hybrid bearings with both magnetic and fluid supporting means
-
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- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
-
- 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
- F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- 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）
磁気軸受装置のスピントル支承装置に関する．（従来技
術） モータ等のスピンドルに於て、ラジアル荷重を永久磁石
を用いた磁気軸受で受ける場合、静磁場における全方向
での安定は得られないとする”Ｅａｙｎｓｈｏｗの定理
″により、ラジアル荷重を安定的に受けようとするとア
キシアル方向でのアキシアル荷重は不安定な状態でしか
受けられない． 不安定なアキシアル荷重の安定化のため、従来はスピン
ドルの端部にセラミックス製ボールを突設するとともに
、ハウジングの受け側に硬質材からなる平板を設けてい
た。
術） モータ等のスピンドルに於て、ラジアル荷重を永久磁石
を用いた磁気軸受で受ける場合、静磁場における全方向
での安定は得られないとする”Ｅａｙｎｓｈｏｗの定理
″により、ラジアル荷重を安定的に受けようとするとア
キシアル方向でのアキシアル荷重は不安定な状態でしか
受けられない． 不安定なアキシアル荷重の安定化のため、従来はスピン
ドルの端部にセラミックス製ボールを突設するとともに
、ハウジングの受け側に硬質材からなる平板を設けてい
た。
（発明が解決しようとする課題）
ところで上記従来技術にあっては、アキシアル荷重の発
生によりスピンドル端面のセラミノクス製ボールとこれ
と接触する平板との硬質体間に摩耗が発生していた。こ
の摩耗量の増大に伴いスピンドルの永久磁石とこれと対
向配置されるラジアル軸受の永久磁石との軸方向の相対
位置がずれ，これによって耐ラジアル荷重が減少するこ
ととなり、結局、スピンドルの回転精度を悪化させる要
因となっていた。さらに、摩耗量の増大によって接触面
積が増大するためアキシアル荷重は徐々に増大し、スピ
ンドルの回転トルクを増大させることとなり、スピンド
ルの回転性能を低下させていた。
生によりスピンドル端面のセラミノクス製ボールとこれ
と接触する平板との硬質体間に摩耗が発生していた。こ
の摩耗量の増大に伴いスピンドルの永久磁石とこれと対
向配置されるラジアル軸受の永久磁石との軸方向の相対
位置がずれ，これによって耐ラジアル荷重が減少するこ
ととなり、結局、スピンドルの回転精度を悪化させる要
因となっていた。さらに、摩耗量の増大によって接触面
積が増大するためアキシアル荷重は徐々に増大し、スピ
ンドルの回転トルクを増大させることとなり、スピンド
ルの回転性能を低下させていた。
さらにまた、このような磁気軸受装置では装置自体を横
置きにするか縦置きにするかでスラスト受部でのスピン
ドルによる押圧力が変化し，回転精度が設置方向に依存
するという不具合もあった． （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決することを目的とし，軸方向の
少なくとも２ケ所に永久磁石を有するスピンドルと、該
永久磁石に対向する位置に該永久磁石の外面と所要間隙
を設けて配直される永久磁石からなるラジアル軸受と、
前記スピンドルの端部を支承するスラスト受部とを有す
る磁気軸受装置に於て、ラジアル軸受の近傍に電磁石コ
イルを配設するとともに、スラスト受部に圧力センサを
配設し，該圧力センサよりの信号をフィードバックし、
前記電磁石コイルに制限電流を印・加し、スラスト受部
に作用するアキシアル荷重を常に一定にするような制御
部を備えたことを特徴とするものである。
置きにするか縦置きにするかでスラスト受部でのスピン
ドルによる押圧力が変化し，回転精度が設置方向に依存
するという不具合もあった． （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決することを目的とし，軸方向の
少なくとも２ケ所に永久磁石を有するスピンドルと、該
永久磁石に対向する位置に該永久磁石の外面と所要間隙
を設けて配直される永久磁石からなるラジアル軸受と、
前記スピンドルの端部を支承するスラスト受部とを有す
る磁気軸受装置に於て、ラジアル軸受の近傍に電磁石コ
イルを配設するとともに、スラスト受部に圧力センサを
配設し，該圧力センサよりの信号をフィードバックし、
前記電磁石コイルに制限電流を印・加し、スラスト受部
に作用するアキシアル荷重を常に一定にするような制御
部を備えたことを特徴とするものである。
（作 用）
スピンドルをラジアル軸受およびスラスト受部により軸
方向に支持し，スラスト受部に配設した圧力センサより
の信号をフィードバックし、ラジアル軸受近傍に配設し
た電磁石コイルに制限電流を印加し、スピンドルに対す
るアキシアル方向の支持力を一定にするようにしている
。
方向に支持し，スラスト受部に配設した圧力センサより
の信号をフィードバックし、ラジアル軸受近傍に配設し
た電磁石コイルに制限電流を印加し、スピンドルに対す
るアキシアル方向の支持力を一定にするようにしている
。
（実施例）
次に図示した一実施例に基づいて具体的に説明する。１
はスピンドル、２は該スピンドル１の軸方向の２ケ所に
設けられ、それぞれスピンドル１の外径と同径の円板状
永久磁石からなり軸方向に着磁した磁極，３は外周のハ
ウジング４に一定間隙を設けて配設したリング状永久磁
石からなる軸方向に着磁した磁極である。前記磁極２，
３の対向面は同一方向に着磁され，例えば磁気反撥力に
より非接触状態に保たれラジアル軸受を構或している．
５はスピンドル１両端面に突設したセラミックス製ボー
ル，６は該セラミックス製ボール５が接触するスラスト
受板で、例えば硬質材でなりハウジング４に固定され圧
力センサとしての感圧素子７が裏面に固着されている。
はスピンドル、２は該スピンドル１の軸方向の２ケ所に
設けられ、それぞれスピンドル１の外径と同径の円板状
永久磁石からなり軸方向に着磁した磁極，３は外周のハ
ウジング４に一定間隙を設けて配設したリング状永久磁
石からなる軸方向に着磁した磁極である。前記磁極２，
３の対向面は同一方向に着磁され，例えば磁気反撥力に
より非接触状態に保たれラジアル軸受を構或している．
５はスピンドル１両端面に突設したセラミックス製ボー
ル，６は該セラミックス製ボール５が接触するスラスト
受板で、例えば硬質材でなりハウジング４に固定され圧
力センサとしての感圧素子７が裏面に固着されている。
８は高周波モータ、１３はストッパーである。
９は図において下方のラジアル軸受下部に配設した電磁
石コイル、１０は感圧素子７からの圧力信号を電気信号
に変換する圧力一電気変換器．１１はフィードバック用
の制御部，１２は増巾器で前記電磁石コイル９に接続さ
れている。
石コイル、１０は感圧素子７からの圧力信号を電気信号
に変換する圧力一電気変換器．１１はフィードバック用
の制御部，１２は増巾器で前記電磁石コイル９に接続さ
れている。
次に作用について説明する．本方式の原理は電磁場に対
するＭａｘｗ６１１の方程式が線形であることから、以
下のように理解できる．図の静磁場系において磁気のポ
テンシャル・エネルギーは重ね合せの原理よりφｐｍ＋
φｃｏｉｌで与えられる。φｐｍは永久磁石によるポテ
ンシャル、φｃｏｉｌは電磁石コイルによるポテンシャ
ルを表す．従って，磁気力Ｆはｐ ＝ −ｇｒａｄ （
φ）＝−ｇｒａｄ （ φｐｇ） ＋ｇｒａｄ
（ φｃｏｉｌ） ＋ ｇｒａｄ （ φ ）＝！
７＋％ ７＋ Ｈ ｉで与えられる（ｘ−ｙ方向はラ
ジアル方向、Ｚはアキシアル方向）。
するＭａｘｗ６１１の方程式が線形であることから、以
下のように理解できる．図の静磁場系において磁気のポ
テンシャル・エネルギーは重ね合せの原理よりφｐｍ＋
φｃｏｉｌで与えられる。φｐｍは永久磁石によるポテ
ンシャル、φｃｏｉｌは電磁石コイルによるポテンシャ
ルを表す．従って，磁気力Ｆはｐ ＝ −ｇｒａｄ （
φ）＝−ｇｒａｄ （ φｐｇ） ＋ｇｒａｄ
（ φｃｏｉｌ） ＋ ｇｒａｄ （ φ ）＝！
７＋％ ７＋ Ｈ ｉで与えられる（ｘ−ｙ方向はラ
ジアル方向、Ｚはアキシアル方向）。
今、スピンドル１の磁極２とラジアル軸受の磁極３との
軸方向の位置がほぼ一致するように、予めスラスト受板
６とスピンドル１の軸端のセラミックス製ボール５の位
置決めを行い、スピンドル１の軸方向位置を適当に調整
すれば、゜上下ラジアル軸受によるアキシアル方向の力
はキャンセルされ，合或のスラスト力は一÷≠ζθと小
さくすることができる。従って、全スラスーと一 ト力は７”，ｐｚ φｃｏｉｌのみとなり、電磁石
コイ＃２ｚ ル９による磁気力で制御できることになる。この制御時
のスラストカの初期設定値を小さくとることにより、ス
ラスト受部の耐摩耗材の寿命を飛躍的に伸ばすことがで
きる。また，スピンドルの回転精度がスピンドルの設置
方向に依存することがなくなる．さらに，スラスト受板
６ａのセラミックス製ボール５当接面に、例えばＣｒｙ
，Ａｇ，ＭｏＳ，等の固体潤滑膜を形成すれば、耐摩耗
性が向上しスピンドルｌの回転トルクを低減することが
できる。
軸方向の位置がほぼ一致するように、予めスラスト受板
６とスピンドル１の軸端のセラミックス製ボール５の位
置決めを行い、スピンドル１の軸方向位置を適当に調整
すれば、゜上下ラジアル軸受によるアキシアル方向の力
はキャンセルされ，合或のスラスト力は一÷≠ζθと小
さくすることができる。従って、全スラスーと一 ト力は７”，ｐｚ φｃｏｉｌのみとなり、電磁石
コイ＃２ｚ ル９による磁気力で制御できることになる。この制御時
のスラストカの初期設定値を小さくとることにより、ス
ラスト受部の耐摩耗材の寿命を飛躍的に伸ばすことがで
きる。また，スピンドルの回転精度がスピンドルの設置
方向に依存することがなくなる．さらに，スラスト受板
６ａのセラミックス製ボール５当接面に、例えばＣｒｙ
，Ａｇ，ＭｏＳ，等の固体潤滑膜を形成すれば、耐摩耗
性が向上しスピンドルｌの回転トルクを低減することが
できる。
（効 果）
本発明によると、軸方向の少なくとも２ケ所に永久磁石
を有するスピンドルと、該永久磁石に対向する位置に該
永久磁石の外面と所要間隙を設けて配置される永久磁石
からなるラジアル軸受と、前記スピントルの端部を支承
するスラスト受部とを有する磁気軸受装置に於て、ラジ
アル軸受の近傍に電磁石コイルを配設するとともに、ス
ラスト受部に圧力センサを配設し，該圧力センサよりの
信号をフィードバックし，前記電磁石コイルに制限電流
を印加し，スラスト受部に作用するアキシアル荷重を常
に一定にするような制御部を備えてあるので、アキシア
ル荷虫の値を極小値とすることができ，スピンドルの設
置方向にか）わらず接触部の圧力を一定にでき、その結
果，スビントル端而のセラミックボールが接触するスラ
スト受板の摩耗を最小４ 限にでき，磁気軸受装置を低トルクかつ高精度に維持す
るとともに長寿命化することができる．
を有するスピンドルと、該永久磁石に対向する位置に該
永久磁石の外面と所要間隙を設けて配置される永久磁石
からなるラジアル軸受と、前記スピントルの端部を支承
するスラスト受部とを有する磁気軸受装置に於て、ラジ
アル軸受の近傍に電磁石コイルを配設するとともに、ス
ラスト受部に圧力センサを配設し，該圧力センサよりの
信号をフィードバックし，前記電磁石コイルに制限電流
を印加し，スラスト受部に作用するアキシアル荷重を常
に一定にするような制御部を備えてあるので、アキシア
ル荷虫の値を極小値とすることができ，スピンドルの設
置方向にか）わらず接触部の圧力を一定にでき、その結
果，スビントル端而のセラミックボールが接触するスラ
スト受板の摩耗を最小４ 限にでき，磁気軸受装置を低トルクかつ高精度に維持す
るとともに長寿命化することができる．
第１図は本発明の一実旅例正面図である。
１・・・スピンドル
２・・・スピンドルの磁極
３・・・ラジアル軸受の磁極
４・・・ハウジング
５・・・セラミックス製ボール
６・・・スラスト受板
７・・・感圧素子
９・・・１ｔ磁石コイル
１０・・・圧力一電気変換器
１１・・・フィードバック制御部
Claims (1)
- 軸方向の少なくとも２ケ所に永久磁石を有するスピンド
ルと、該永久磁石に対向する位置に該永久磁石の外面と
所要間隙を設けて配置される永久磁石からなるラジアル
軸受と、前記スピンドルの端部を支承するスラスト受部
とを有する磁気軸受装置に於て、ラジアル軸受の近傍に
電磁石コイルを配設するとともに、スラスト受部に圧力
センサを配設し、該圧力センサよりの信号をフィードバ
ックし、前記電磁石コイルに制限電流を印加し、スラス
ト受部に作用するアキシアル荷重を常に一定にするよう
な制御部を備えた磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1189745A JPH0356711A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1189745A JPH0356711A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0356711A true JPH0356711A (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=16246471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1189745A Pending JPH0356711A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0356711A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05106635A (ja) * | 1991-04-10 | 1993-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合軸受構造 |
| JP2008249130A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-10-16 | Railway Technical Res Inst | 高温超電導バルク体を利用した磁気軸受の安定化方法及びその磁気軸受 |
| CN111288081A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-06-16 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承控制系统 |
| CN111288082A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-06-16 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统 |
| CN111350757A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-06-30 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承控制方法 |
-
1989
- 1989-07-21 JP JP1189745A patent/JPH0356711A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05106635A (ja) * | 1991-04-10 | 1993-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合軸受構造 |
| JP2008249130A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-10-16 | Railway Technical Res Inst | 高温超電導バルク体を利用した磁気軸受の安定化方法及びその磁気軸受 |
| CN111288081A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-06-16 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承控制系统 |
| CN111288082A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-06-16 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承的控制系统 |
| CN111350757A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-06-30 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承控制方法 |
| CN111350757B (zh) * | 2019-12-11 | 2021-12-21 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承控制方法 |
| CN111288081B (zh) * | 2019-12-11 | 2022-03-11 | 燕山大学 | 一种单自由度磁液双悬浮轴承控制系统 |
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