JPH04111919U - 磁性流体軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 磁性流体を潤滑油として用いたすべり軸受装
置において負荷能力が大きい磁性流体軸受装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 円筒状永久磁石３として、軸１の自重および
外力の両方によるトータルの荷重が作用する方向に位置
している円周方向及び軸方向の少なくとも一方向の隣り
合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁
され、その反対側を半径方向に単極着磁または無着磁と
した永久磁石を用いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、磁性流体を潤滑油として用いたすべり軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種の磁性流体軸受としては、たとえば図１６及至図１９に示すよう なものがある。図１６及び図１７に示す第１の従来例は、非磁性材の軸１０１の 外周に微小間隙１０２を介して、円周方向の隣り合う磁極が互いに異極となるよ うに半径方向に多極着磁された円筒状永久磁石１０３を配置し、微小間隙１０２ に磁性流体１０４を介在させたものである。円筒状永久磁石１０３は多極着磁永 久磁石を用いているので微小間隙１０２には、円筒状永久磁石１０３の内周面に 近づくと磁場が急激に大きくなるような大きな磁場の勾配が発生するため、この 磁場勾配によって磁性流体１０４が、円筒状永久磁石１０３の円周面に引き付け られ、その結果として非磁性材の軸１０１には磁気（浮揚）力が作用する。軸１ ０１が高速で回転している場合には、動圧が発生するため、この動圧と上記した 磁気力による磁気的圧力によって軸１０１は支えられるが、軸１０１が静止また は低速で回転している場合には、磁気的圧力のみによって軸１０１は支えられる 。

【０００３】 次に図１８及び図１９に示す第２の従来例は、第１の従来例で用いた円周方向 の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁された円筒状永久 磁石１０３の替りに軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に 多極着磁された円筒状永久磁石１０５を用いたもので、作用は第１の従来例と同 様である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した従来技術の場合には、円筒状永久磁石１０３、１０５ が円周方向にまたは軸方向に対称に多極着磁されているため、軸１０１の自重と 軸１０１に外部から作用する荷重の両方によって軸１０１が偏心しようとするの を支えるトータルの磁気的圧力は偏心方向（通常は下方向）とその反対側の磁気 力の差によって決まるので、多極着磁によって偏心方向の磁気力が大きくなるが その反対側の磁気力も同時に大きくなってしまう。したがって、全体としての磁 気的圧力は期待するほど大きな値とはならず、軸１０１の静止時及び低速回転時 における負荷容量が小さいという問題点がある。

【０００５】 本考案は上記した従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的 とするところは、負荷能力が大きい磁性流体軸受を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案にあっては、軸と、該軸と微小間隙を介し て配置した軸受本体と、前記微小間隙に介在させた磁性流体と、を具備した磁性 流体軸受において、 前記軸受本体の、前記軸の自重と前記軸に外部から作用する荷重の両方による トータル荷重が作用する方向に位置している部分を、円周方向及び軸方向の少な くとも一方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁し、 前記トータル荷重が作用する方向とは反対の方向に位置する部分を、前記トー タル荷重が作用する方向に位置する部分の磁極数より少ない磁極数に着磁または 無着磁としたことを特徴とする。

【０００７】 そして、上記軸受本体が、前記トータル荷重が作用する方向に位置している円 周方向及び軸方向の少なくとも一方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように 半径方向に多極着磁された扇形磁石と、前記トータル荷重が作用する方向とは反 対の方向に位置しており、前記多極着磁扇形磁石より磁力の弱い材質からなる半 径方向に前記トータル荷重が作用する方向に位置する多極着磁の磁極数以下また は無着磁の扇形部材とから構成してもよい。

【０００８】 さらに、トータル荷重が作用する方向とは反対の方向に位置している扇形部材 が扇形磁性材または扇形非磁性材とから構成してもよい。 形非磁性材とから構成してもよい。

【０００９】

【作用】

上記構成の磁性流体にあっては、磁性流体性の軸受本体の前記トータル荷重が 作用する方向に位置する部分は多極着磁されているため、この部分には大きな磁 場勾配が発生し、磁性流体から軸へ作用する磁気力が大きい。一方軸の自重及び 前記トータル荷重が作用する方向と反対の方向は前記トータル荷重が作用する方 向に位置する多極着磁の磁極数により少ない着磁となっているため、この部分の 磁場勾配は小さく、磁性流体から軸へ作用する磁気力が小さい。したがって、こ の両方の磁気力の差により決まるトータルの磁気的圧力が大きくなり、大きな負 荷容量が得られる。

【００１０】

【実施例】

以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明する。図１乃至図３に本考案の第 １実施例を示す。

【００１１】 図１乃至図３において、これらの磁性流体軸受は、非磁性材の軸１と、該軸１ と微小間隙２を介して配置される軸受本体としての円筒状永久磁石３と、微小間 隙２に介在される磁性流体４とから構成されている。

【００１２】 そして、円筒状永久磁石３は、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両 方によるトータル荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置する部分のみ が円周方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁されて おり、前記トータル荷重が作用する方向の反対側（本実施例では上側）に位置す る部分は、半径方向に単極着磁されている。

【００１３】 そのため、軸１の自重と軸１に前記トータル荷重が作用する方向に位置する多 極着磁部分には大きな磁場勾配が発生し、磁性流体４から軸１へ作用する磁気力 が大きくなるのに対して、前記トータル荷重が作用する方向の反対側の単極着磁 部分の磁場勾配は小さく磁性流体４から軸１へ作用する磁気力が小さくなる。し たがって、この両方の磁気力の差によって決まるトータルの磁気的圧力が大きく なり、大きな負荷容量が得られる。

【００１４】 図４及至図６に本考案の第２実施例を示す。

【００１５】 図４及至図６において、これらの磁性流体軸受は、非磁性材の軸１と、該軸１ と微小間隙２を介して配置される軸受本体としての円筒状永久磁石３と、微小間 隙２に介在される磁性流体４とから構成されている。

【００１６】 そして、円筒状永久磁石３は、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両 方によるトータル荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置しており円周 方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁された扇形永 久磁石３０と、前記トータル荷重が作用する方向の反対側（本実施例では上側） に位置しており多極着磁された扇形永久磁石３０より磁力の弱い材質から成る半 径方向に単極着磁された扇形永久磁石３１とから構成されている。

【００１７】 そのため、前記トータル荷重が作用する方向に位置する多極着磁扇形永久磁石 ３０側には大きな磁場勾配が発生し、磁性流体４から軸１へ作用する磁気力が大 きくなるのに対して、前記トータル荷重が作用する方向の反対側に位置する単極 着磁扇形永久磁石３１側の磁場勾配は非常に小さく磁性流体４から軸１へ作用す る磁気力が小さくなる。したがって、この両方の磁気力の差によって決まるトー タルの磁気的圧力が大きくなり、大きな負荷容量が得られる。

【００１８】 なお、多極着磁扇形永久磁石の材質としては、サマリウム−コバルト系，ネオ ジウム−鉄−ほう素系などの希土類系の磁力の強いものを用いることが望ましく 、単極着磁（または無着磁）扇形永久磁石の材質としてはフェライト系やアルニ コ系などの比較的磁力の弱いものを用いることが望ましい。また、これらの磁石 材の粉末をプラストマーやエラストマーをバインダーとして成形したプラスチッ ク磁石やゴム磁石を用いても良い。

【００１９】 図７乃至図９に本考案の第３実施例を示す。

【００２０】 図７乃至図９において、この磁性流体軸受は、非磁性材の軸１と、該軸１と微 小間隙２に介在される磁性流体４とから構成されている。

【００２１】 そして、軸受本体としての円筒状永久磁石３は、前記トータル荷重が作用する 方向（本実施例では下側）に位置しており円周方向の隣り合う磁極が互いに異極 となるように半径方向に多極着磁された扇形永久磁石３０と、前記トータル荷重 が作用する方向の反対側（本実施例では上側）に位置しており磁性材または非磁 性材からなる扇形磁性材または扇形非磁性材３３とから構成されている。

【００２２】 そのため、前記トータル荷重が作用する方向に位置する多極着磁扇形永久磁石 ３０側には大きな磁場勾配が発生し、磁性流体４から軸１へ作用する磁気力が大 きくなるのに対して、前記トータル荷重が作用する方向の反対側に位置する扇形 磁性材または扇形非磁性材３３側の磁場勾配は非常に小さく、磁性流体４から軸 １へ作用する磁気力が非常に小さくなる。したがって、この両方の磁気力の差に よって決まるトータルの磁気的圧力が大きくなり、大きな負荷容量が得られる。

【００２３】 なお、多極着磁扇形永久磁石の材質としては、上記第２実施例と同様であり、 扇形磁性材または扇形非磁性材は各種金属，プラストマー，エラストマー等を用 いる。

【００２４】 第１実施例乃至第３実施例において、これらの円筒状永久磁石３は本実施例で は単一のものに着磁したものを用いているが、径が小さい場合には着磁が困難で あるため、半径方向に単極着磁した扇形永久磁石（図３，図６，図９の実線で区 切られた部分）を接着することによって構成してもよい。

【００２５】 また、多極着磁された部分（本第１実施例乃至第３実施例では下側）と単極着 磁された部分（本第１実施例乃至第３実施例では上側）の境界は、本第１実施例 乃至第３実施例では、円筒中央の軸心を通る面となっているが、必ずしも中央で ある必要は無く、どちらか一方にずれていてもよい。

【００２６】 また、多極着磁された部分の磁極数は７極となっているが磁極の数はこれに限 定されるものでは無く、また単極着磁された部分は無着磁、即ち着磁をしなくて も良い。さらに本第１実施例乃至第３実施例では、円筒状永久磁石３の内外方向 に磁極が生じるように着磁しているが、微小間隙２側、即ち内周面側のみに磁極 が生じるように着磁しても良い。

【００２７】 図１０に本考案の第４実施例を示す。

【００２８】 この第４実施例では、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両方による トータル荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置する部分が軸方向の隣 り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁されており、前記トー タル荷重が作用する方向の反対側（本実施例では上側）に位置する部分が半径方 向に単極着磁された軸受本体としての円筒状永久磁石５を用いている。

【００２９】 このように多極着磁の磁極の並び方向は、第１実施例のように必ずしも円周方 向である必要は無く、本実施例のように軸方向であっても良い。また、磁極数は 本実施例では５極となっているが、これに限定されるものではない。その他の構 成および作用については第１実施例と同様であるので説明は省略する。

【００３０】 図１１に本考案の第５実施例を示す。

【００３１】 この第５実施例では、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両方による トータル荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置する部分が軸方向の隣 り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁された扇形永久磁石５ ０と、軸１の自重と軸１に前記トータル荷重が作用する方向の反対側（本実施例 では上側）に位置しており多極着磁扇形永久磁石５０より磁力の弱い材質から成 る半径方向に単極着磁された扇形永久磁石５１とから構成される円筒状永久磁石 ５を用いている。

【００３２】 このように多極着磁扇形永久磁石の磁極の並び方向は、第２実施例のように必 ずしも円周方向である必要は無く、本実施例のように軸方向であっても良い。ま た、磁極数は本実施例では５極となっているがこれに限定されるものではない。 その他の構成および作用については第２実施例と同様であるので説明は省略する 。

【００３３】 図１２に本考案の第６実施例を示す。

【００３４】 この第６実施例では、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両方による トータルの荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置する部分が軸方向の 隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁された扇形永久磁石 ５０と、前記トータル荷重が作用する方向の反対側（本実施例では上側）に位置 しており磁性材または非磁性材からなる扇形磁性材または扇形非磁性材５５とか ら構成される軸受本体としての円筒状永久磁石５を用いている。

【００３５】 このように多極着磁扇状永久磁石の磁極の並び方向は、第３実施例のように必 ずしも円周方向である必要は無く、本実施例のように軸方向であっても良い。ま た、磁極数は本実施例では５極となっているがこれに限定されるものではない。 その他の構成および作用については第３実施例と同様であるので説明は省略する 。

【００３６】 図１３に本考案の第７実施例を示す。

【００３７】 この第７実施例では、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両方による トータルの荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置する部分が円周方向 及び軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁されて おり、前記トータル荷重が作用する方向の反対側（本実施例では上側）に位置す る部分が半径方向に単極着磁された円筒状永久磁石６を用いている。

【００３８】 このように円周方向と軸方向の両方向に多極することによって、前記トータル 荷重が作用する方向に位置する多極着磁部分の磁場勾配がより大きくなり、磁性 流体４から軸１へ作用する磁気力が大きくなるため、軸１の自重と軸１に前記ト ータル荷重が作用する方向の反対側に位置する部分が半径方向に単極着磁部分に おける磁気力との差がより大きくなる。

【００３９】 したがって、この両方の磁気力の差によって決まるトータルの磁気的圧力が大 きくなり、より大きな負荷容量が得られる。

【００４０】 図１４に本考案の第８実施例を示す。

【００４１】 この第８実施例では、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両方による トータル荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置する部分が円周方向及 び軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁された扇 形永久磁石６０と、前記トータル荷重が作用する方向の反対側（本実施例では上 側）に位置しており、多極着磁扇形永久磁石６０より磁力の弱い材質から成る半 径方向に単極着磁された扇形永久磁石６１とから構成される軸受本体としての円 筒状永久磁石６を用いている。

【００４２】 このように、円周方向と軸方向の両方向に多極することによって、前記トータ ル荷重が作用する荷重の両方のトータルの荷重が作用する方向に位置する多極着 磁扇形永久磁石６０側の磁場勾配がより大きくなり、磁性流体４から軸１へ作用 する磁気力が大きくなるため、前記トータル荷重が作用する方向の反対側の単極 着磁扇形永久磁石６１側における磁気力との差がより大きくなる。したがって、 この両方の磁気力の差によって決まるトータルの磁気的圧力が大きくなり、より 大きな負荷容量が得られる。

【００４３】 図１５に本考案の第９実施例を示す。

【００４４】 この第９実施例では、軸１の自重と軸１に外部から作用する荷重の両方による トータル荷重が作用する方向（本実施例では下側）に位置する部分が円周方向及 び軸方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半径方向に多極着磁された扇 形永久磁石６０と、前記トータル荷重が作用する方向の反対側（本実施例では上 側）に位置しており磁性材または非磁性材からなる扇形磁性材または扇形非磁性 材６６とから構成される軸受本体としての円筒状永久磁石６を用いている。

【００４５】 このように円周方向と軸方向の両方向に多極することによって、前記トータル 荷重が作用する方向に位置する多極着磁扇形永久磁石６０側の磁場勾配がより大 きくなり、磁性流体４から軸１へ作用する磁気力が大きくなるため、軸１の自重 と軸１に前記トータル荷重が作用する方向の反対側の単極着磁扇形磁性材または 扇形非磁性材６６側における磁気力との差がより大きくなる。したがって、この 両方の磁気力の差によって決まるトータルの磁気的圧力が大きくなり、より大き な負荷容量が得られる。

【００４６】 以上９つの実施例について図示に基づいて説明したが、これらに限定されるこ とは無く、本考案の趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが 可能である。

【００４７】 たとえば前記トータル荷重が作用する方向とは反対側を単極着磁または無着磁 した磁石としたが、前記トータル荷重が作用する方向に位置する多磁着磁の磁極 数より少ない着磁とした磁石としもよい。さらに、磁性体性の軸受体体を永久磁 石として説明したが、電磁石を用いてもよい。

【００４８】

【考案の効果】

本考案は、以上の構成および作用を有するもので、軸受本体の軸の自重および 軸に作用する外力の両方によるトータル荷重が作用する方向に位置する部分を円 周方向及び軸方向の少なくとも一方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように 半径方向に多極着磁し、トータル荷重が作用する方向とは反対側を前記トータル 荷重が作用する方向に位置する多極着磁の磁極数より少ない着磁または無着磁と したので、トータル荷重が作用する方向に位置する多極着磁部分には大きな磁場 勾配が発生し、磁性流体から軸に作用する磁気力が大きくなるのに対して、前記 トータル荷重が作用する方向の反対側の部分の磁場勾配は小さく、磁性流体から 軸へ作用する磁気力が小さくなるため、両方の磁気力の差によって決まるトータ ルの磁気的圧力が大きくなる。よって、軸の静止時及び低速回転時における負荷 容量が大きくすることができる。

【提出日】平成３年１１月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】さらに、トータル荷重が作用する方向とは反対の方向に位置してい る扇形部材を扇形磁性材または扇形非磁性材から構成してもよい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【作用】 上記構成の磁性流体軸受にあっては、磁性体製の軸受本体の前記トータル荷重 が作用する方向に位置する部分は多極着磁されているため、この部分には大きな 磁場勾配が発生し、磁性流体から軸へ作用する磁気力が大きい。一方、軸の自重 及び前記トータル荷重が作用する方向と反対の方向は前記トータル荷重が作用す る方向に位置する多極着磁の磁極数より少ない着磁となっているため、この部分 の磁場勾配は小さく、磁性流体から軸へ作用する磁気力が小さい。したがって、 この両方の磁気力の差により決まるトータルの磁気的圧力が大きくなり、大きな 負荷容量が得られる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】第１実施例乃至第３実施例において、これらの円筒状永久磁石３は 本実施例では単一のものに着磁したものを用いているが、径が小さい場合には着 磁が困難であるため、半径方向に単極着磁した扇形永久磁石（図３，図６，図９ の点線で区切られた部分）を接着することによって構成してもよい。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】たとえば前記トータル荷重が作用する方向とは反対側を単極着磁ま たは無着磁の磁石としたが、前記トータル荷重が作用する方向に位置する多極着 磁の磁極数より少ない着磁とした磁石としてもよい。さらに、磁性体製の軸受本 体を永久磁石として説明したが、電磁石を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本考案の第１実施例を示す斜視図である。

【図４】本考案の第２実施例を示す縦断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】本考案の第２実施例を示す斜視図である。

【図７】本考案の第３実施例を示す縦断面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【図９】本考案の第３実施例を示す斜視図である。

【図１０】本考案の第４実施例を示す斜視図である。

【図１１】本考案の第５実施例を示す斜視図である。

【図１２】本考案の第６実施例を示す斜視図である。

【図１３】本考案の第７実施例を示す斜視図である。

【図１４】本考案の第８実施例を示す斜視図である。

【図１５】本考案の第９実施例を示す斜視図である。

【図１６】第１の従来例の縦断面図である。

【図１７】図１６のＢ−Ｂ断面図である。

【図１８】第２の従来例の縦断面図である。

【図１９】図１８のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ 微小間隙 ３，５，６ 円筒状永久磁石（軸受本体） ４ 磁性流体 ３０，５０，６０ 多極着磁扇形永久磁石 ３１，５１，６１ 単極着磁扇形永久磁石（多極着磁扇
形永久磁石より磁力の 弱い材質） ３３，５５，６６ 扇形磁性材または扇形非磁性材

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸と、該軸と微小間隙を介して配置した
   軸受本体と、前記微小間隙に介在させた磁性流体と、を
   具備した磁性流体軸受において、前記軸受本体の、前記
   軸の自重と前記軸に外部から作用する荷重の両方による
   トータル荷重が作用する方向に位置している部分を、円
   周方向及び軸方向の少なくとも一方向の隣り合う磁極が
   互いに異極となるように半径方向に多極着磁し、前記ト
   ータル荷重が作用する方向とは反対の方向に位置する部
   分を、前記トータル荷重が作用する方向に位置する部分
   の磁極数より少ない磁極数に着磁または無着磁としたこ
   とを特徴とする磁性流体軸受。
2. 【請求項２】 上記軸受本体が、前記トータル荷重が作
   用する方向に位置している円周方向及び軸方向の少なく
   とも一方向の隣り合う磁極が互いに異極となるように半
   径方向に多極着磁された扇形磁石と、前記トータル荷重
   が作用する方向とは反対の方向に位置しており、前記多
   極着磁扇形磁石より磁力の弱い材質からなる半径方向に
   前記トータル荷重が作用する方向に位置する多極着磁の
   磁極数以下または無着磁の扇形部材とから構成されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の磁性流体軸受。
3. 【請求項３】 トータル荷重が作用する方向とは反対の
   方向に位置している扇形部材が扇形磁性材または扇形非
   磁性材とから構成されることを特徴とする請求項２記載
   の磁性流体軸受。