JPH045771Y2 - - Google Patents
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- JPH045771Y2 JPH045771Y2 JP2264786U JP2264786U JPH045771Y2 JP H045771 Y2 JPH045771 Y2 JP H045771Y2 JP 2264786 U JP2264786 U JP 2264786U JP 2264786 U JP2264786 U JP 2264786U JP H045771 Y2 JPH045771 Y2 JP H045771Y2
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- rotating body
- permanent magnet
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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、磁気反発力を回転体の支承に用いた
軸受つまり磁気軸受装置に係り、特にバランシン
グ機能に付加した磁気軸受装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a bearing that uses magnetic repulsion to support a rotating body, that is, a magnetic bearing device, and particularly relates to a magnetic bearing device that has a balancing function.
軸受は、回転運動や往復運動している機械部品
を保持したり、運動を案内したり、摩擦や摩耗を
最少にし、重要な機能を受持つ機械要素である。
このような軸受には、一般的な機械的に支承する
もの以外に回転側及び固定側に磁石を配置し磁気
反発力を支承力として用いた磁気軸受装置があ
り、これは例えばターボ分子ポンプ、工作機械ス
ピンドル等に用いられている。
Bearings are mechanical elements that perform important functions such as holding rotary or reciprocating mechanical parts, guiding their movements, and minimizing friction and wear.
In addition to general mechanical bearings, there are magnetic bearing devices in which magnets are placed on the rotating side and the stationary side and magnetic repulsion is used as a supporting force. Used in machine tool spindles, etc.
この種の磁気軸受装置は、適用される機械装置
の機能要求から一般の軸受よりも一層の機能が要
求されている。例えば、回転体のバランシングが
その一つである。
This type of magnetic bearing device is required to have more functionality than a general bearing due to the functional requirements of the mechanical device to which it is applied. One example is the balancing of rotating bodies.
従来の磁気軸受装置は、支承力として磁気反発
力を用いていることが一般のものと違つていただ
けで、特にスムーズな回転を得るためにバランシ
ングが重要とされる回転体の軸受としては、未だ
満足されるものではなかつた。 The only difference between conventional magnetic bearing devices and other magnetic bearing devices is that they use magnetic repulsion as a supporting force, and they are still used as bearings for rotating bodies, where balancing is particularly important to achieve smooth rotation. It wasn't satisfying.
そこで本考案の目的は、通常のバランシング
(バランシングマシン、フイールドバランシング)
では除去できないアンバランスの除去と共に、回
転中等に生じた回転体の摩耗、遺物付着等で発生
したアンバランスも除去して安定回転を実現する
磁気軸受装置を提供することにある。 Therefore, the purpose of this invention is to perform normal balancing (balancing machine, field balancing)
It is an object of the present invention to provide a magnetic bearing device that achieves stable rotation by eliminating unbalances that cannot be removed by other methods, as well as unbalances that occur due to wear of the rotating body during rotation, attachment of artifacts, etc.
すなわち、本考案では、回転体側に環状の永久
磁石を配置し、固定側に環状の永久磁石もしくは
電磁石を配置してなる磁気軸受装置であつて、回
転体側の環状の永久磁石を円周方向に複数個のセ
グメントに分割し、該セグメント間には回転体上
円周方向に相互に移動可能な隙間を形成すること
により各セグメントが回転体に対して円周方向に
移動可能とし、この移動可能なセグメントにより
バランシング機能を得るようにしたことを特徴と
する。
That is, the present invention is a magnetic bearing device in which an annular permanent magnet is arranged on the rotating body side and an annular permanent magnet or an electromagnet is arranged on the stationary side, and the annular permanent magnet on the rotating body side is arranged in the circumferential direction. By dividing the segment into a plurality of segments and forming gaps between the segments that allow mutual movement in the circumferential direction on the rotating body, each segment can move in the circumferential direction relative to the rotating body, and this movement is possible. The feature is that a balancing function is obtained through segments.
このような手段を講じたことにより、回転体側
の環状の永久磁石セグメントがロータに対して、
円周方向に僅かに移動可能とすることで、この部
分にオートバランシング機能が生じ、通常のバラ
ンシングで残つたアンバランスや回転中に生じた
アンバランスが除去されることになる。
By taking such measures, the annular permanent magnet segment on the rotating body side is
By making it slightly movable in the circumferential direction, an auto-balancing function is created in this part, which removes the unbalance left by normal balancing and the unbalance that occurs during rotation.
以下本考案の一実施例を図面を参照して説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例の説明に先立ち、回転体のふれまわり
振動系における自己同期作用に基く自動平衡化機
能(オートバランシング)を概説する。すなわ
ち、文献「“振動機械の自己同期化について(第
2報)”井上等(日機論vol.33.No.246)」によると
次のことが説明される。 Prior to explaining this embodiment, an automatic balancing function (auto-balancing) based on self-synchronization in a whirling vibration system of a rotating body will be outlined. That is, according to the document "'About self-synchronization of vibrating machines (second report)'" by Inoue et al. (Nikkiron vol. 33. No. 246), the following is explained.
(A) 第2図はロータ系(回転数Nrpm)をモデル
的に示している。1はロータ本体で、その軸2は
軸受3に支持されて回転する。ここでは縦形ロー
タについて説明するが他の姿勢のものであつても
よい。4はロータ1の一部分で、回転軸CCに同
芯かつ直角に配設された中空円溝である。5は上
部に明けられた孔(リング状の場合が多い)、7
は中空円溝4の外周部から内側にオーバハング状
に伸ばしたカバーである。中空円溝4の中には、
中空円溝4内で自由に動くことができるボール
(球)6が2個入つている。ボール6はアンバラ
ンスの自動補償要素である。(以下では第2図に
添つてボール6は同じ物が2個入つている場合に
ついて説明するが、ボールは2個以上、異径であ
つても同様である。更に6は形状が球状でなくと
も、中空円溝4の中で自由に動きさえすればよ
い。)
上記において、部材4〜7は部材4〜7と同一
の機能を有するものを一括して自動平衡化要素と
名付ける。8はロータが持つているアンバランス
を集中化(質量Mo)してモデル的に示したもの
である。(A) Figure 2 shows a model of the rotor system (rotation speed Nrpm). Reference numeral 1 denotes a rotor main body, and its shaft 2 is supported by a bearing 3 and rotates. Although a vertical rotor will be described here, it may be in other orientations. 4 is a part of the rotor 1, which is a hollow circular groove arranged concentrically and at right angles to the rotation axis CC. 5 is a hole drilled at the top (often ring-shaped), 7
is a cover that extends inward from the outer periphery of the hollow circular groove 4 in an overhanging manner. Inside the hollow circular groove 4,
There are two balls 6 that can move freely within the hollow circular groove 4. Ball 6 is an unbalance automatic compensation element. (In the following, we will explain the case where two of the same balls 6 are included with reference to Figure 2, but the same applies even if there are two or more balls with different diameters.Furthermore, the shape of the balls 6 is not spherical. (In both cases, it is sufficient to move freely within the hollow circular groove 4.) In the above, members 4 to 7 having the same functions as members 4 to 7 are collectively referred to as automatic balancing elements. 8 shows a model in which the unbalance of the rotor is concentrated (mass Mo).
以下説明を簡単化する為にロータ系が1自由度
振動系で表わされる場合についてオートバランシ
ング機能がどのようなものか概説する。 In order to simplify the explanation below, the auto-balancing function will be outlined in the case where the rotor system is represented by a one-degree-of-freedom vibration system.
() 第2図で、ボール6を入れないでロータ
1を回転させると、アンバランス8によりロー
タ1にはMoRω2なる遠心力が作用し、ロータ
1の振動振幅は第3図の実線のようになる。
(R;Moの重心位置半径、ω=2πN/60、
Nrpm)。すなわち、N≒No(危険速度)で極
大値となり、N≫Noでも振幅は0とはならず、
ロータ重心の偏心分だけ振動が残留してしま
う。これを0にする為にはMo=0にすればよ
いが、実際問題としては不可能であるし、使用
中にロータ1の局部摩耗、異物の付着等によつ
てMoの大きさは変動する。() In Fig. 2, when the rotor 1 is rotated without the balls 6 inserted, a centrifugal force MoRω 2 acts on the rotor 1 due to the unbalance 8, and the vibration amplitude of the rotor 1 is as shown by the solid line in Fig. 3. become.
(R; Radius of Mo's center of gravity, ω=2πN/60,
Nrpm). In other words, the maximum value occurs when N≒No (critical speed), and the amplitude does not become 0 even when N≫No.
Vibrations remain due to the eccentricity of the rotor center of gravity. In order to reduce this to 0, it is possible to set Mo to 0, but as a practical matter, this is not possible, and the size of Mo will fluctuate due to local wear of the rotor 1, adhesion of foreign matter, etc. during use. .
() 第2図でボール6を入れて自動平衡化要
素の機能を生かして回転させると、ボール6は
中空円溝4の外周に添い、ロータ1の振動振幅
aは第3図の一点鎖線のようになりうる。つま
り、N>Noでは自己同期化による自動平衡化
作用により自動的にバランシングが行われ、振
幅aは0になる。この時ボール6は第2図bの
ようにロータに対して相対的に停止しており、
第2図の場合次式が満足されている。() In Fig. 2, when the ball 6 is inserted and rotated by taking advantage of the function of the automatic balancing element, the ball 6 follows the outer circumference of the hollow circular groove 4, and the vibration amplitude a of the rotor 1 is as shown by the dashed line in Fig. 3. It can become like that. That is, when N>No, balancing is automatically performed by the automatic balancing effect by self-synchronization, and the amplitude a becomes 0. At this time, the ball 6 is stopped relative to the rotor as shown in Fig. 2b,
In the case of FIG. 2, the following equation is satisfied.
MoR=2mrcosθ0
m:ボール1個の質量
r:ボール重心とロータ回転中心との距離
すなわち、ロータ1と共に回転している物質が
ロータ1に対して円周方向に動きうる自由度を持
つており、これが2個以上存在すると、ロータ系
の固有振動数(危険速度)以上においてオートバ
ランシング機能が生じることが判つている。 MoR=2mrcosθ 0 m: Mass of one ball r: Distance between the center of gravity of the ball and the center of rotation of the rotor In other words, the material rotating with the rotor 1 has a degree of freedom that allows it to move in the circumferential direction relative to the rotor 1. It is known that when two or more of these exist, an auto-balancing function occurs above the natural frequency (critical speed) of the rotor system.
(B) ロータ系において、その軸受として永久磁石
を使う場合、第1図に例示したように回転体側に
は給電の関係で少くとも永久磁石が使われること
が多い。この場合回転体側の永久磁石はリング
(環)状に分割配設されることが多いが、各セグ
メントは相互にその端面を密着させ、ロータ側と
のはめ合いも厳しくして磁石がロータに対してで
きるだけ動かないようにしている。(B) When permanent magnets are used as bearings in a rotor system, at least a permanent magnet is often used on the rotating body side for power supply reasons, as illustrated in Figure 1. In this case, the permanent magnet on the rotating body side is often arranged in a ring shape, but the end faces of each segment are brought into close contact with each other, and the fit with the rotor side is tight so that the magnet does not touch the rotor. I try not to move as much as possible.
本発明は上記のオートバランシング原理を磁気
軸受け部材に応用したもので、前記ボール6相当
部材として回転体側に設けられる永久磁石セグメ
ントをもつてこれに当て、磁気軸受機能に加えて
回転体のオートバランシング機能をも付与せしめ
たものである。 The present invention applies the above auto-balancing principle to a magnetic bearing member, and uses a permanent magnet segment provided on the rotating body side as a member corresponding to the ball 6 to perform auto-balancing of the rotating body in addition to the magnetic bearing function. It also has functions.
第1図は本発明の一実施例を示す図であり、第
1図aは反発型の磁石をラジアル軸受として使用
した場合を例示している。ロータ1に回転中心C
−Cと同芯のリング状溝10を配設し、その中に
分割した永久磁石9を環状(リング)に配設す
る。磁石3は静止側でやはり環状(リング)に配
されている(ロータ1に対して一般に1〜2mm以
下の半径隙間でもつて配される。)。磁石3は永久
磁石でも電磁石でもよいが永久磁石9と同一の極
性で対面させることでこの部分に反撥式磁気軸受
3を形成せしめる。11は永久磁石9のカバーで
ある。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1a illustrates a case where a repulsion type magnet is used as a radial bearing. Center of rotation C on rotor 1
A ring-shaped groove 10 concentric with -C is provided, and the divided permanent magnets 9 are arranged in the ring-shaped groove. The magnets 3 are also arranged in a ring shape on the stationary side (with a radial gap of generally 1 to 2 mm or less relative to the rotor 1). The magnet 3 may be a permanent magnet or an electromagnet, but by facing the permanent magnet 9 with the same polarity, a repulsion type magnetic bearing 3 is formed in this part. 11 is a cover of the permanent magnet 9.
第1図bは第1図aのB−B断面の内で回転す
る側のみ示している。永久磁石9は円周方向に複
数個のセグメント(第1図bでは6個)に分割さ
れており、各セグメント間は円周方向に平均的に
の隙間が設けられている。はふつう0.5〜1
mm以下の場合が多いが、特に限定しなくてもよ
い。更に永久磁石9はリング状溝10に対して半
径方向にも隙間δがあり、カバー11に対しても
δと同程度の隙間が設けられている。(δはふつ
う0.1〜0.5mm以下であることが多い。)また、リ
ング状溝10の内部で永久磁石9との隙間部分に
潤滑油を注入封入することもありうる。以上より
永久磁石9のセグメントはリング状溝10の中で
ロータ1に対して移動可能ということになるが、
磁石9がロータ1に対して回転してしまうと逆に
バランスを崩してしまうのでセグメントの内少く
とも1つをロータ側(外側壁)に接着するか、1
0の円周上に少くとも1ケ所にストツパを配すこ
とが多い。8は第2図と同様のアンバランスであ
る。 FIG. 1b shows only the rotating side of the section BB in FIG. 1a. The permanent magnet 9 is circumferentially divided into a plurality of segments (six in FIG. 1b), and an average gap is provided between each segment in the circumferential direction. Usually 0.5~1
Although it is often less than mm, there is no particular limitation. Furthermore, the permanent magnet 9 has a gap δ in the radial direction with respect to the ring-shaped groove 10, and a gap similar to δ is also provided with respect to the cover 11. (δ is usually 0.1 to 0.5 mm or less.) Furthermore, lubricating oil may be injected and sealed into the gap between the ring-shaped groove 10 and the permanent magnet 9. From the above, it can be said that the segments of the permanent magnet 9 are movable relative to the rotor 1 within the ring-shaped groove 10.
If the magnet 9 rotates relative to the rotor 1, it will lose its balance, so either glue at least one of the segments to the rotor side (outside wall) or
A stopper is often placed at at least one location on the circumference of 0. 8 is an unbalance similar to that shown in FIG.
上述の構成による作用は次のようになる。すな
わち、第1図の状態でロータ1を回転させると、
永久磁石9のセグメントはロータ1に対して円周
方向に少くとも微小移動可能であるから、第3図
の1点鎖線のようなN>Noの領域におけるオー
トバランシング作用を生じる。この時永久磁石9
の各セグメントは第1図cで例示したようにアン
バランスと反対側方向に移動して自動的にバラン
シングを行う。 The effect of the above configuration is as follows. That is, when the rotor 1 is rotated in the state shown in FIG.
Since the segments of the permanent magnets 9 are movable at least slightly in the circumferential direction with respect to the rotor 1, an auto-balancing effect is produced in the region where N>No as shown by the dashed-dotted line in FIG. At this time, permanent magnet 9
Each segment automatically performs balancing by moving in the direction opposite to the imbalance, as illustrated in FIG. 1c.
また、第1図における隙間δを小さくして永久
磁石9がロータ1に対して少し動きにくくする
と、回転の度に少しづつバランシングがとれると
同時にN<Noでもバランシングが崩れにくくな
り、ロータの振幅は第3図の破線の状態に近接し
てゆく。 Furthermore, if the gap δ in Fig. 1 is made smaller to make it a little more difficult for the permanent magnets 9 to move relative to the rotor 1, the balance can be achieved little by little each time it rotates, and at the same time, even if N<No, the balance becomes difficult to collapse, and the rotor amplitude approaches the state indicated by the broken line in FIG.
尚、第1図aでは半径方向に回転側と静止側の
磁石を対面させているが、ロータ断面において軸
方向に両者を対面させて反発又は吸引型で軸受を
形成させるようにしてもよい。この場合にも同様
な構造、作用、効果が期待できる。また、回転側
と静止側とを回転軸に対して傾けて配設した場合
についても同様である。 Although the magnets on the rotating side and the stationary side face each other in the radial direction in FIG. In this case, similar structures, actions, and effects can be expected. The same applies to the case where the rotating side and the stationary side are arranged at an angle with respect to the rotation axis.
以上詳述したように本考案による磁気軸受装置
は、回転体側の環状の永久磁石を円周方向に複数
個のセグメントに分割し、該セグメント間には回
転体上円周方向に相互に移動可能な隙間を形成す
ることにより各セグメントが回転体に対して円周
方向に移動可能とし、この移動可能なセグメント
によりバランシング機能を得るようにした構成で
ある。
As detailed above, the magnetic bearing device according to the present invention divides the annular permanent magnet on the rotating body side into a plurality of segments in the circumferential direction, and the segments can be mutually movable in the circumferential direction on the rotating body. By forming a gap, each segment is movable in the circumferential direction relative to the rotating body, and the movable segments provide a balancing function.
この構成によれば、回転体側の環状の永久磁石
セグメントがロータに対して、円周方向に僅かに
移動可能とすることで、この部分にオートバラン
シング機能が生じ、通常のバランシングで残つた
アンバランスや回転中に生じたアンバランスが除
去されることになり、もつて安定回転を実現する
磁気軸受装置が提供できるものである。 According to this configuration, the annular permanent magnet segment on the rotating body side can be moved slightly in the circumferential direction with respect to the rotor, so that an auto-balancing function is created in this part, and the unbalance that remains after normal balancing is eliminated. This eliminates the unbalance that occurs during rotation and provides a magnetic bearing device that achieves stable rotation.
第1図a,b,cが本考案の一実施例を示し、
第1図aは正面図、第1図b,cは夫々第1図a
のB−B方向に沿う断面図、第2図a,bはオー
トバランスを示しており、第2図aは正面図、第
2図bは第2図aのA−A方向に沿う断面図、第
3図はロータの振動特性図である。
1……ロータ、2……ロータ軸、3……軸受
(磁石)、4……中空円溝、5……孔、6……球、
7……カバー、8……アンバランス、9……永久
磁石、10……リング状溝、11……カバー。
Figures 1a, b, and c show an embodiment of the present invention,
Figure 1a is a front view, Figures 1b and c are respectively Figure 1a
Fig. 2a and b show autobalance, Fig. 2a is a front view, and Fig. 2b is a sectional view taken along the A-A direction of Fig. 2a. , FIG. 3 is a diagram of the vibration characteristics of the rotor. 1... Rotor, 2... Rotor shaft, 3... Bearing (magnet), 4... Hollow circular groove, 5... Hole, 6... Ball,
7...Cover, 8...Unbalance, 9...Permanent magnet, 10...Ring-shaped groove, 11...Cover.
Claims (1)
環状の永久磁石もしくは電磁石を配置してなる磁
気軸受装置において、回転体側の環状の永久磁石
を円周方向に複数個のセグメントに分割し、該セ
グメント間には回転体上円周方向に相互に移動可
能な隙間を形成することにより各セグメントが回
転体に対して円周方向に移動可能とし、この移動
可能なセグメントによりバランシング機能を得る
ようにしたことを特徴とする磁気軸受装置。 In a magnetic bearing device in which an annular permanent magnet is arranged on the rotating body side and an annular permanent magnet or an electromagnet is arranged on the stationary side, the annular permanent magnet on the rotating body side is divided into a plurality of segments in the circumferential direction, By forming gaps between the segments that are movable relative to each other in the circumferential direction on the rotating body, each segment is movable in the circumferential direction relative to the rotating body, and the movable segments provide a balancing function. A magnetic bearing device characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2264786U JPH045771Y2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2264786U JPH045771Y2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62134924U JPS62134924U (en) | 1987-08-25 |
JPH045771Y2 true JPH045771Y2 (en) | 1992-02-18 |
Family
ID=30820229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2264786U Expired JPH045771Y2 (en) | 1986-02-19 | 1986-02-19 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH045771Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012216450A1 (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-20 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Method for centering a vacuum pump or a rotation unit for a vacuum pump |
-
1986
- 1986-02-19 JP JP2264786U patent/JPH045771Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62134924U (en) | 1987-08-25 |
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