JPH038405B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、中心軸及びこの中心軸の周囲に設
けられた強磁性の薄板の積層から構成された内側
のロータと、このロータの強磁性の薄板の積層に
対向するように磁極が配設され、一連の電磁石か
ら構成された外側のステータとを具備した大径の
磁気ラジアルベアリングに関する。

［従来の技術］ 従来の磁気ベアリングにおいては、ロータの中
心軸は積層した磁気薄板を中心軸の周囲に有し、
この周囲において薄板はワツシヤの形状に形成さ
れている。このワツシヤは中心軸と同軸に配設さ
れると共に、磁気ベアリングのステータの電磁石
により形成された磁界を可能として、中心軸より
も良好な磁気特性の材料を介してループを形成し
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来の磁気ベアリングでは、これの
直径が大きい時、ロータの周囲の薄板の接線方向
の速度が、薄板がワツシヤの形状に形成されてい
る場合に、無視できない応力として作用すること
になり、また薄板の機械的性質が比較的に弱い場
合には、ロータの回転速度は制限せざるを得ない
ことになる。

更に、大形のシート材が大径のワツシヤ形状の
薄板を形成するのに必要となり、また、これら薄
板がこのシート材から切り出し成形される際に
は、大量の無駄が発生することになる。

また実際には、薄い厚さを有しつつ高い磁気特
性を備えた大形のシート材を形成する事自体困難
な事である。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、この発明の目的は製造を安価にでき、小さな
エデイ電流ロスしかなく、ロータの回転速度を高
くすることのできる大径の磁気ラジアルベアリン
グを提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 上述した問題点を解決し、目的を達成するた
め、この発明に係る大径のラジアルベアリング
は、中心軸及びこの中心軸の周囲に設けられた強
磁性の薄板の積層から構成された内側のロータ
と、このロータの強磁性の薄板の積層に対向する
ように磁極が配設され、一連の電磁石から構成さ
れた外側のステータとを具備した大径の磁気ラジ
アルベアリングにおいて、前記強磁性の薄板の積
層は、中心軸の周囲において、所定角度だけ延出
した薄い個々の薄板を複数備え、個々の薄板はロ
ータの軸に直交するように延出した平坦な割れリ
ングの連続を構成するように互いに平行な平面上
に配設され、所定の平面における個々の薄板は隣
接する平面上の薄板に対して角度的にオフセツト
され、互い違いに配設されている事を特徴として
いる。好適する実施例としては、前記ロータの中
心軸の周囲には、長手軸方向に沿つて延出する溝
が形成され、個々の薄板は中心軸の溝に係合する
突条を備えている。また、前記個々の薄板はあり
つぎにより、ロータの中心軸に取付けられてい
る。

また、前記個々の薄板は、各々中心軸の周囲に
約30度の範囲で延出している。

また、前記個々の薄板の各列は、10枚の薄板を
備え、各薄板は中心軸の周囲に36度の範囲で延出
している。

また、前記中心軸の周囲に形成された溝は、約
９度のピツチで互いに離間した状態で配設されて
いる。

更に、同一平面上で前記互いに隣接する薄板間
のエアーギヤツプは、0.2〜0.4mmより小さい幅に
設定されている。

［実施例］ 以下に添付図面を参照して、この発明に係る大
径の磁気ラジアルベアリングの一実施例を詳細に
説明する。

第１図に示すように、大径の磁気ラジアルベア
リングにおいては、ステータ２がロータ１を取り
囲んで設けられている。このステータ２は複数
対、例えば４対の磁極２１を取付けられた円周部
２０を有する磁気回路を備えている。尚、各対の
磁極２１はロータ１に向つて半径方向内方に突出
するように形成されている。そして、各磁極２１
の周りには、電磁巻線２２が設けられている。こ
こで、互いに直交するXX′軸及びYY′軸に沿つて
設置された４対の磁極２１の存在により、ロータ
１を所定のラジアル位置に保持することが可能と
なる。このロータ１のラジアル位置を検出するた
めの検出器及びステータ２の電磁巻線２２に作用
される供給電流を制御するためのサーボ制御回路
とが設けられているが、これらは共に周知であ
り、従つて、ここではその説明を省略する。

前述したロータ１は中心軸１０とこの中心軸１
０の周囲に設けられた多層の高品位の磁気薄板１
１とを備えている。ここで、各磁気薄板１１はシ
リコン鉄から形成されている。このようにして、
ステータ２の磁極２１は多層の磁気薄板１１に対
向し、これらの外方リムと共に僅小なエアーギヤ
ツプを規定している。尚、このエアーギヤツプの
大きさは、例えば、0.2mm乃至１mmの範囲に設定
されている。

前述した中心軸１０は、ステータ２の電磁巻線
２２により生じられた磁力線が、多層の磁気薄板
１１により構成されるロータ１の周辺部を通つて
単にループを描く限りにおいて、磁気効果を有し
ていない。この結果、中心軸１０は、強い機械的
強度を有し、高い負荷を支持することが可能であ
る鋼で形成されている。尚、この鋼の磁気特性は
かなり弱いものである。

第１図及び第３図に示すように、中心軸１０の
周囲には逆Ｔ字状断面の複数の溝１０１が設けら
れている。各溝１０１はロータ１の長手軸方向に
沿つて延出している。同様にこれら溝１０１間に
は、Ｔ字状断面の突条１０２が規定されている。
また、これら溝１０１は中心軸１０の周囲に等間
隔で、即ち、約９度の等ピツチで配設されてい
る。ここで、９度のピツチで配設されている場合
には、中心軸１０の周囲には40本の溝１０１が存
在することになる。ここで、この中心軸１０の周
囲に設けられた積層を形成する薄板１１の各々
は、第３図に示す形状に形成されている。

各薄板１１は、ロータ１の中心軸１０の周りの
所定各セクタまで延出したストツプの一部から構
成されている。例えば、各薄板１１は角度36度の
範囲で延出するように、形成されている。このよ
うにして、10枚の薄板１１が同一平面上に載置さ
れ、中心軸１０の周囲に配設され、一連の互いに
横置きされた薄板の連続を規定すると共に、互い
に隣接する薄板間に僅かな間隙を残している。こ
の間隙は約0.2mm〜0.3mmより小さく設定されてい
る。

ここで、隣接する薄板１１間のエアーギヤツプ
（間隙）効果を減少するために、互いに隣接する
平面１１ａ，１１ｂに置かれた薄板１１を、第２
図に示すように入れ子状に配設し、互いに一部が
重なり合つた薄板１１の組体を構成するようにし
ている。換言すれば、この薄板は互い違いの形態
で挟み込まれている。

各薄板１１は、例えば300mm幅のシート状のス
トリツプから切り取られて形成されており、ロー
タ１の周囲部分を構成する円弧状の外縁１１３
と、逆Ｔ字状のノツチ１１２により分離されたＴ
字状の突条１１１の連続を規定するように切り出
された内縁とを有している。この薄板１１からの
突条１１１はロータ１の溝１０１に対応し、薄板
１１のノツチ１１２は中心軸１０の突条１０２に
対応している。例えば、各薄板１１は角度36度の
範囲で延出し、その内縁に３個のノツチ１１２と
各端に半分のノツチ１１２とを備えており、中心
軸１０の溝１０１に４本の突条１１１を係合する
ことにより、中心軸１０に取付けられている。

第４図は、この発明の他の実施例を示してい
る。他の実施例において、薄板１１がありつぎに
より、ロータ１に取付けられている。この場合、
薄板１１のノツチ１１２′と突条１１１′とは、台
形状に形成されており、中心軸１０の周囲の突条
１０２′と溝１０１′とは、同様に断面台形状に形
成され、薄板１１のノツチ１１２′と突条１１
１′に形状及び大きさの点で同様になされている。
薄板１１の各相間の互い違いの形態は、第１図及
び第２図を参照した上述の一実施例の構成と同様
である。

ロータ１が上述したように構成されているの
で、薄板１１は極めて薄く設定され、例えば0.1
mmの厚みに設定されることができるようになる。
この場合、一連の薄板１１は、ロータ１の外径が
大きく、例えば１ｍ乃至1.50ｍであつたとして
も、互いに平行に配設された100枚の薄板面１１
ａ，１１ｂを備えることができるものである。

各薄板１１は所定の角度、例えば30度の範囲で
扇状に形成されているので、従前のワツシヤ形状
のロータの薄板を形成する際のように、多大なシ
ートの範囲から切り出す場合に比較してシート材
のストリツプからの切り出し時に過大な無駄を生
じすることなく、簡単に製造できるようになる。

このようにして、この一実施例によれば、高品
質で、且つ極薄の磁気シート材料を使用すること
ができるようになり、従つて、薄板の厚みの２乗
に比例する過電流のロスを減少することができる
ようになる。

更に、薄板を多数のセクタに分割しているの
で、ワツシヤの積層により形成された積層ロータ
において存在する正接方向の応力を避けることが
できるようになり、従つて、薄板の正接方向の速
度が200ｍ／ｓより速く設定できるようになるの
で、ロータの回転速度を増大させることが可能と
なる。

薄板１１の幅は、例えば、約５cmであり、ロー
タは直径約1.30ｍに設定されている。

同一平面１１ａ（若しくは１１ｂ）内における
互いに隣接する薄板間のエアーギヤツプは、小さ
く設定され、且つ互いに隣接する平面間における
薄板が入れ子状に構成されて、互いに一部が重な
り合うように積み重ねられているので、何ら問題
を生じさせないものである。

各薄板は、もし一束の薄板が非常に薄く、例え
ば、0.1mmの厚みであるならば、重ね合わされた
２若しくは３枚の薄板の束に取り換える事も可能
である。この場合、薄板は平坦な割れリングから
成り、直ぐ隣に位置する割れリングより、むし
ろ、最初の割れリングから数えて２番目若しくは
３番目の割れリングの薄板に相対して、角度をオ
フセツトされた状態となつている。即ち、この発
明においては、隣接する薄板間の重なり部、若し
くは隣接する薄板の束間の重なり部が、同一平面
上に位置する横に並んだ薄板間のエアーギヤツプ
を、周方向に沿つて0.2〜0.4mmを越えないように
する事が重要である。

この発明は、上述した実施例の構成に限定され
ることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る磁気ラジアルベアリン
グの一実施例を示す横断面図、第２図は第１図に
示すロータを矢印Ｆの方向で見た状態を示す側面
図、第３図は第１図及び第２図に示すロータの周
囲部分を示す部分横断面図、そして第４図はこの
発明に係る磁気ラジアルベアリングの他の実施例
を第３図に対応して示す部分横断面図である。 図中、１……ロータ、２……ステータ、１０…
…中心軸、１１……薄板、２０……周囲部分、２
１……極、２２……巻線、１０１……溝、１０２
……突条、１１１……突条、１１２……ノツチ、
１１３……外縁である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大径の中心軸及びこの中心軸の周囲に設けら
   れた強磁性の薄板の積層から構成された内側のロ
   ータと、 このロータの強磁性の薄板の積層に対向するよ
   うに磁極が配設され、一連の電磁石から構成され
   た外側のステータとを具備した大径の磁気ラジア
   ルベアリングにおいて、 前記強磁性の薄板の積層は、中心軸の周囲にお
   いて、所定角度だけ延出した薄い個々の薄板を複
   数備え、 個々の薄板はロータの軸に直交するように延出
   した平坦な割れリングの連続を構成するように互
   いに平行な平面上に配設され、 所定の平面における個々の薄板は隣接する平面
   上の薄板に対して角度的にオフセツトされ、互い
   違いに配設されている事を特徴とする大径の磁気
   ラジアルベアリング。 ２ 前記ロータの中心軸の周囲には、長手軸方向
   に沿つて延出する溝が形成され、 個々の薄板は中心軸の溝に係合する突条を備え
   ている事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の大径の磁気ラジアルベアリング。 ３ 前記個々の薄板はありつぎにより、ロータの
   中心軸に取付けられる事を特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の大径の磁気ラジアルベアリン
   グ。 ４ 前記個々の薄板は、各々中心軸の周囲に約30
   度の範囲で延出している事を特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の大径の磁気ラジアルベアリ
   ング。 ５ 前記複数の薄板の中で、同一平面上に位置す
   る薄板は、中心軸回りにリング状の列を構成し、 前記各列は、10枚の薄板を備え、各薄板は中心
   軸の周囲に36度の範囲で延出している事を特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の大径の磁気ラ
   ジアルベアリング。 ６ 前記中心軸の周囲に形成された溝は、約９度
   のピツチで互いに離間した状態で配設されている
   事を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の大
   径の磁気ラジアルベアリング。 ７ 前記薄板の積層は、互いに平行な平面に載置
   された約100枚の薄板から構成されている事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の大径の磁
   気ラジアルベアリング。 ８ 前記個々の薄板は、約0.1mmの厚さに形成さ
   れている事を特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の大径の磁気ラジアルベアリング。 ９ 前記ロータは約１ｍより大きい外径を有して
   いる事を特徴とする特許請求の範囲の前記いずれ
   か一項に記載の大径の磁気ラジアルベアリング。