JPH0429615A - 磁気を用いた非接触軸受 - Google Patents

磁気を用いた非接触軸受

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JPH0429615A
JPH0429615A JP13324290A JP13324290A JPH0429615A JP H0429615 A JPH0429615 A JP H0429615A JP 13324290 A JP13324290 A JP 13324290A JP 13324290 A JP13324290 A JP 13324290A JP H0429615 A JPH0429615 A JP H0429615A
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JP
Japan
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magnetic
magnetic body
magnetic pole
pole
magnetic poles
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JP13324290A
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English (en)
Inventor
Shintaro Oshima
大島 信太郎
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Asaka Co Ltd
Shibasoku Co Ltd
Original Assignee
Asaka Co Ltd
Shibasoku Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は磁気を利用した非接触型軸受に関するものであ
る。
(従来技術と問題点) 一般に磁気を利用した非接触型軸受においては、内側の
円筒1と外側の円筒2とを等長に形成して、これらに同
種の磁極を対向させて第1図(a)のような構造として
、同種の磁極間の反発力を利用して非接触とすることを
考えがちである。しかしこの構造では、内外の円筒1.
 2の磁極か上下にずれることなく正確に正対しておれ
ば非接触であるか、この状態は不安定点てあり、−呈上
下に少してもずれると、Z方向の力F2か働き、例えば
第1図(b)のように上へ飛び出してしまう。従って、
この種の非接触軸受を実現するにはZ方向の安定性も必
要である。
本願発明者はこのような欠点を解消するための「非接触
型軸受」を先に出願した〔特願平l−209831号「
非接触型軸受」参照〕。この先願の非接触型軸受は、軸
方向に磁化された円筒形又は棒状の第一の磁性体と、該
第一の磁性体の外側に該第一の磁性体と微小な間隔をお
いて配置され前記第一の磁性体と逆の軸方向に磁化され
かつ前記第一の磁性体の長さと僅かに異なる長さを有す
る円筒形の第二の磁性体と、前記第一の磁性体と前記第
二の磁性体の一方に対してはその軸まわりの回転に妨害
を与えないで他方を支持する支持手段とを備えて、前記
第一の磁性体と前記第二の磁性体の前記一方を回転軸と
して用いるように構成されている。先願の実施例におい
ては、磁極間の力の外に磁極と対向する磁性材料に発生
する誘導磁気による磁極(磁性体に他の磁極か接近した
場合、その磁性体内にはその接近した磁極の極性と異な
る極性の磁荷が生じる。この現象を「誘導磁気現象」と
いうが、これにより生じた磁極を以下[誘導磁極jとい
う。)とこれを発生させた磁極との間の吸引力のために
水平方向の復元力か減少する傾向がある。
(発明の目的) 本発明は、このような不安定状態をなくして、非接触の
ための水平方向の安定性と共に上下方向の安定性をも有
する磁気を用いた非接触型軸受を提供するものである。
(発明の構成) このような目的を達成するために、本発明の磁気を用い
た非接触軸受は、磁極が横断面の円周方向に連続して配
列されるように形成された円筒型又は棒状の第一の磁性
体と、 該第一の磁性体の内側又は外側に、該第一〇磁性体と微
小な間隔をおいて配置され、磁極か横断面の円周方向に
連続して配置されるように形成され、且つ前記第一の磁
性体内の第一の異種磁極相互間隔と僅かに異なる第二の
異種磁極相互間隔を有する円筒形又は棒状の第二の磁性
体と、前記第一の磁性体と前記第二の磁性体の一方に対
してはその軸のまわりの回転に妨害を与えないで他方を
支持する支持手段とを備え、 前記第二の磁性体には前記第一の磁性体の前記第一の異
種磁極相互間隔と等しい相互間隔を有し該第一の磁性体
の磁極に正対しかつ該第一の磁性体の磁極による誘導磁
気の影響を打消すために打消磁極か配置され、さらに前
記第一の磁性体の異種磁極を通る直線が横切る位置に第
一の磁性体の磁極による誘導磁気の影響を防止するため
の補正磁極が形成され、 前記第一の磁性体と前記第二の磁性体のうちの前記一方
の中心に回転軸か設けられているように構成されている
(発明の原理及び実施例) 本発明においては誘導磁極の生ずる位置にこれと逆の極
性を持つ磁極を配置して互いに相殺せしめると共に、新
しく配置した磁極による悪影響を除くために更に補正磁
極を配置する構造とし、先願〔特願平1−209831
号〕の欠点を除いたもので、次にその改良点を説明する
第2図(alは特願平1−209831号「非接触型軸
受Jの実施例の断面図である。この図において、内側円
筒1のN極と外側円筒2のS。極間の吸引力及び内側円
筒lのS極と外側円筒2のN。極間の吸引力によって水
平方向(磁極間隔の水平方向距離はG。)及び垂直方向
(極間隔の垂直方向距離はZ、)に働く復元力か生じ非
接触機能か生ずるか、内側円筒磁性体1の上下の磁極N
、  Sにより外側円筒磁性体2にそれぞれS′及びN
′の誘導磁極か生じ、互いにもとの磁極N、Sと吸引し
合い、その力は磁極N、  Sと誘導側磁極N’、S’
  との距離か近くなるほど強くなるため、内側円筒磁
性体1か一旦右又は左へ動くと益々力はその方向へ増加
する。この力は左右の中心点を不安定点とする力であり
、これをF工。° とすると、この力は本来の磁極N、
Sによる力F XOと逆方向の力となる。
従って、全体としての復元力F XTは次式で示され、
本来の復元力より小さくなる。
F、T=Fx0−F、。
この欠点をなくするために、本発明では、第2図(b)
のように誘導磁極S′及びN′か生している位置p2+
 p2’に誘導磁極と反対の極性の打消磁極N2及びS
2を配置して誘導磁極S′及びN゛ と相殺させるよう
にする。しかし、種々な変動がある為完全に相殺するこ
とは困難であるので、むしろ誘導磁極S”及びN′の絶
対値より打消磁極N2及びS2の絶対値を大きくするこ
ととし、大きくした為の悪影響は補正磁極N3及びS3
を内側磁性体1の磁極N、  Sを通る直線か外側磁性
体2を横切る位置1) a、 I) 3’に設けること
により除くようにした。
今、誘導磁極N″、S′の強さか元の磁極N、 Sの強
さのに倍であるとすれば、誘導磁極S゛及びN′ は次式で示される。
従って、誘導磁極S’ 、 N”の位置1) 2.1)
 2’にそれぞれ打消磁極N2.S2を配置した時のそ
れぞれの位置p2. I) 2’の磁極の強さをm2及
びm2とすれば、これらの磁極の強さm2及びm2はて
表される。
ここに、 である。従って、m2及びm2’は実際に着磁された磁
極の強さN2及びS2より弱くなる。
このように形成された本発明による非接触軸受の内側円
筒磁性体lと外側円筒磁性体2との間に働く復元力につ
いて検討する。特願平1−209831号に示したよう
に内側円筒磁性体lに加わる水平方向の力Fxを内側円
筒磁性体1と外側円筒磁性体2を用いる第3図のモデル
で求めると次式のようになる。
但し、X22+Y22=R22+ΔG(△G−2R2C
O3θ2)又、R1及びR2はそれぞれ内側円筒1と外
側円筒2の半径であり、GはR2とR1との差てG”R
2R+て示され、ΔGは内側円筒1のX方向への変位で
、Zは内側円筒lと外側円@2の各磁極間の上下方向の
距離である。
第2図(a)で示した例でZ。2 = Go2の場合に
つきFoを求めるため、(5)式を解いてZ=Gとおけ
ば上端のX方向の磁極間の力が求まる。これをFxとし
、次にZ=−Gとして下端の磁極間のX方向の力を求め
これをFx′とすれば、内側円筒1かX方向へ△Gだけ
偏移したときのX方向の総合復元力Fx0(△G/G’
)は FXo(△G/G)=Fx+FX’=2FX但し、F 
x= F 、’ となる。
次に本発明の一実施例を第4図に又他の実施例を第5図
に示す。これらの図に於いて(a)は正面図、(b)、
 (C)はPQ及びP’ Q’ における断面図である
ここで、1は内側円筒、2は外側円筒、3は外側円筒を
支持する支持手段、4は内側円筒1の中心に固定された
回転軸である。
この図において、(1)m2.m3及びm2+m2’は
誘導磁極の影響を防止する為に配置した磁極の強さであ
り、(2)強さm。とm、の一対の磁極及び強さm。′
とm+’の一対の磁極は各対の磁極相互間で吸引し、(
3)強さmz(又はm3)とmlの一対の磁極及び強さ
m2°(又はm3°)とmlの一対の磁極とは各対の磁
極相互間で反発する極性の磁極である。(4)その位置
は、強さm。とmlの磁極及び強さm。゛とm1′との
磁極はX方向及びX方向にそれぞれZo=±G/〃とG
o =G/ηの距離にある円周上に、(5)又、強さm
2とmlの磁極及び強さm2°、とm1′の磁極とはX
方向には同じ高さにあり、(6)また水平方向にはGx
=Gの距離にある円周上にあり、(7)更に強さm3と
mlの磁極及び強さm3°とm1′の磁極とはX方向に
はZ3=±Gの位置にあり、’(8) X方向には直上
または直下にある。従って、水平方向の相互の距離を6
3とすれば、G3=0の距離にある円周上にあるとし、
これらの値を(5)式の解に入れて求めた内側円筒1に
加わるX方向の力に、磁極の強さm。とm。゛は強さm
lとm1°の2倍で、強さm21m3及び強さm 2’
 I m g′は強さml及びm+’と等しいと置いた
ものをF、、(△G/G)とする。
又、FXT(ΔG/G)の強さm。とm。′を零とした
ものをF XT’ (ΔG/G)として、F、。(△G
/G)、F、、’(△G/G)及びF、丁(△G/G)
を△G/Gに対して描けば第6図のようになる。
この図からF、0(△G/’G)、F、、’(ΔG/G
)及びFX、(△G/G)はいずれも0点への復元力を
持っていると共に誘導磁極の影響防止の磁極を配置した
F、、(△G/G)、F、丁’(ΔG/G)の方がFx
O(ΔG/G)より復元力が大きい事か分かる。又磁極
の強さm。、mo’か零のときのF X7(ΔG/G)
より零でないときのFxT(△G/G)の方か復元力が
大きい。
同様にして第4図及び第5図の実施例について内側円筒
1かX方向へ△Zだけ偏移した時のX方向への力を前と
同様にして求めてF2゜(△Z / G )。
F、T(△Z/G)とし、磁極の強さmo + mo’
か零の場合のF、T(△Z/G’)をF 、T’ (△
Z/G)とし、F、。(△Z/G)と共にZ/Gに対し
て描けば第7図のようになる。この図より0点へX方向
の復元力がはたらく事か分かる。この場合もF、o(△
Z/G)より誘導磁極の影響防止のための磁極を配置し
たF x、’ (△Z/G)、Fz、’(△Z/G)の
方か復元力か大きく、又磁極の強さm。。
mo’か零でない方か復元力か強い。この復元力により
内側円筒lは浮上し、外部の適当な駆動手段による駆動
により中心軸4を回転可能状態で保持することができる
第8図、第9図及び第10図に他の実施例の断面図を示
す。第4図、第5図、第10図の実施例は、内側磁性体
lと外側磁性体2とを各表面に沿って磁化して磁極を設
けているか、第8図及び第9図の実施例の磁極は磁性体
1または2を厚み方向に磁化して作られたものである。
第10図の実施例は、内側の磁性体1と外側の磁性体2
が回転軸4の長さ方向に二分割された内側磁性体1a、
 lbと外側磁性体:2a、 2bよりそれぞれ構成さ
れ、二分割された内側磁性体1a、 lbは中央に配置
された非磁性結合体5により一体に結合されている。又
、二分割された外側磁性体2a、 2t+はこれらの中
間位置に配置された非磁性支持体3により一体に結合さ
れている。磁性材料の節減と製作容易の利点がある。
以上述へた実施例は、第10図の実施例からも予測し得
るように、回転軸4の長さ方向に二分割し互いに離して
配置することかできる。その1例を第11図(a)(b
)に示している。この第11図の実施例は、第9図の実
施例を回転軸の長さ方向に二分割して互いに離して配置
したものに相当している。このように配置することによ
り、回転軸4の軸振れを防止する効力を増大させること
かできるので、使用に当たり実質的な軸受の数を効果的
に減少することか可能である。
(発明の効果) 以上述へたように、本発明は誘導磁極の影響をなくする
事により、水平方向にも垂直方向にも強い復元力を持つ
優れた非接触軸受を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 (b)は従来の非接触型軸受の構造例
を示す断面図、第2図(a)は先願(特願平1−209
831号)の実施例の断面図、第2図(b)は本発明の
詳細な説明するための断面図、第3図は本発明の詳細な
説明するための斜視図、第4図、第5図、第8図及び第
9図は本発明の実施例の断面を含む正面図及び断面図、
第10図と第11図は本発明の他の実施例の断面を含む
正面図、第6図は本発明実施例の水平方向の復元力を示
す特性図、第7図は本発明の実施例の垂直方向の復元力
を示す特性図である。 ■。 la。 lb・・・内側磁性体、 2゜ 2a。 b ・・・外側 磁性体、 3・・・支持体、 4・・・回転軸、 5・・・結合体。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)磁極が横断面の円周方向に連続して配列されるよ
    うに形成された円筒型又は棒状の第一の磁性体と、 該第一の磁性体の内側又は外側に、該第一の磁性体と微
    小な間隔をおいて配置され、磁極が横断面の円周方向に
    連続して配置されるように形成され、且つ前記第一の磁
    性体内の第一の異種磁極相互間隔と僅かに異なる第二の
    異種磁極相互間隔を有する円筒形又は棒状の第二の磁性
    体と、 前記第一の磁性体と前記第二の磁性体の一方に対しては
    その軸のまわりの回転に妨害を与えないで他方を支持す
    る支持手段とを備え、 前記第二の磁性体には前記第一の磁性体の前記第一の異
    種磁極相互間隔と等しい相互間隔を有し該第一の磁性体
    の磁極に正対しかつ該第一の磁性体の磁極による誘導磁
    気の影響を打消すために打消磁極が配置され、さらに前
    記第一の磁性体の異種磁極を通る直線が横切る位置に該
    第一の磁性体の磁極による誘導磁気の影響を防止するた
    めの補正磁極が形成され、 前記第一の磁性体と前記第二の磁性体のうちの前記一方
    の中心に回転軸が設けられているように構成された 磁気を用いた非接触軸受。
  2. (2)前記第一の磁性体と前記第二の磁性体は表面に沿
    う方向に磁化して前記磁極が形成されていることを特徴
    とする請求項(1)記載の磁気を用いた非接触軸受。
  3. (3)前記第一の磁性体は表面に沿う方向に磁化して前
    記磁極が形成され、前記第二の磁性体は厚さ方向に磁化
    して前記磁極が形成されていることを特徴とする請求項
    (1)記載の磁気を用いた非接触軸受。
  4. (4)前記第一の磁性体と前記第二の磁性体は前記回転
    軸の長さ方向にそれぞれ二等分に分割された状態で非磁
    性結合体により相互連結されていることを特徴とする請
    求項(1),(2),(3)のいずれかに記載の磁化を
    用いた非接触軸受。
  5. (5)前記第一の磁性体と前記第二の磁性体は前記回転
    軸の長さ方向にそれぞれ二等分に分割されて前記回転軸
    又は前記支持手段に固定されていることを特徴とする請
    求項(1),(2),(3)のいずれかに記載の磁気を
    用いた非接触軸受。
JP13324290A 1989-08-14 1990-05-23 磁気を用いた非接触軸受 Pending JPH0429615A (ja)

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US07/562,585 US5043615A (en) 1989-08-14 1990-08-03 Noncontact bearing utilizing magnetism
EP19900308690 EP0413497A3 (en) 1989-08-14 1990-08-07 Noncontact bearing utilizing magnetism
CN90107104A CN1022437C (zh) 1989-08-14 1990-08-14 利用磁力的非接触轴承

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0781730A2 (en) 1995-12-28 1997-07-02 Central Glass Company, Limited Toughened glass sheet
WO2017082982A1 (en) 2015-11-13 2017-05-18 IceColdNow, Inc. Coldwave appliance

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US6094943A (en) * 1995-12-28 2000-08-01 Central Glass Company, Limited Toughened glass sheet
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