JPH05122896A - スラスト磁気軸受装置 - Google Patents
スラスト磁気軸受装置Info
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- JPH05122896A JPH05122896A JP28338291A JP28338291A JPH05122896A JP H05122896 A JPH05122896 A JP H05122896A JP 28338291 A JP28338291 A JP 28338291A JP 28338291 A JP28338291 A JP 28338291A JP H05122896 A JPH05122896 A JP H05122896A
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- Japan
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- magnetic
- thrust
- bearing device
- magnetic bearing
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- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 スラスト円盤の位置制御に寄与しない磁気回
路が形成されないような構造を有したスラスト磁気軸受
装置を提供する。 【構成】 スペーサ７を介して対抗して配置された電磁
石を形成するコイル支え５ａ，５ｂからの電磁力により
吸引される磁性材の円盤２ａ，２ｂが、非磁性材の円盤
１１を層状にはさんで左右それぞれのコイル支え５ａ，
５ｂに対抗して、回転軸１に嵌着固定された構成になっ
ている。それぞれのコイル支え５ａ，５ｂと円盤１１の
間で独立した磁気回路が形成されるため、コイル４に印
加される直流電圧の極性の如何に拘らず、供給された電
気エネルギーは有効に回転軸１の位置制御に利用でき
る。
路が形成されないような構造を有したスラスト磁気軸受
装置を提供する。 【構成】 スペーサ７を介して対抗して配置された電磁
石を形成するコイル支え５ａ，５ｂからの電磁力により
吸引される磁性材の円盤２ａ，２ｂが、非磁性材の円盤
１１を層状にはさんで左右それぞれのコイル支え５ａ，
５ｂに対抗して、回転軸１に嵌着固定された構成になっ
ている。それぞれのコイル支え５ａ，５ｂと円盤１１の
間で独立した磁気回路が形成されるため、コイル４に印
加される直流電圧の極性の如何に拘らず、供給された電
気エネルギーは有効に回転軸１の位置制御に利用でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スラスト磁気軸受装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】スラスト磁気軸受の従来例を図３を用い
て説明する。１は回転軸で、磁性材からなるスラスト円
盤２がこの回転軸に嵌着固定されている。３は回転軸１
の回転の状態を示したものである。４は被覆銅線を回転
軸１を中心としてドーナツ上に適当な回数だけ巻いて形
成したコイルである。５はこのコイル４を固定するコイ
ル支えであり、コイル４はコイル支え５の回転軸対象に
形成された溝６に納められている。
て説明する。１は回転軸で、磁性材からなるスラスト円
盤２がこの回転軸に嵌着固定されている。３は回転軸１
の回転の状態を示したものである。４は被覆銅線を回転
軸１を中心としてドーナツ上に適当な回数だけ巻いて形
成したコイルである。５はこのコイル４を固定するコイ
ル支えであり、コイル４はコイル支え５の回転軸対象に
形成された溝６に納められている。
【０００３】このコイル支え５は２個で一組であり、前
記スラスト円盤２の左右両面に適当なクリアランス８を
持たせるようにスペーサー７を介して、対抗して配置さ
れている。
記スラスト円盤２の左右両面に適当なクリアランス８を
持たせるようにスペーサー７を介して、対抗して配置さ
れている。
【０００４】スラスト磁気軸受の作用を能動制御型磁気
軸受の例を用いて簡単に説明する。前記コイル４に直流
の電圧を印加すると、電磁誘導によりコイル支え５とス
ラスト円盤２にクリアランス８を介して磁気回路が形成
される。従って、スラスト円盤２には、左右両側に取り
付けたコイル支え５からそれぞれ電磁力が作用し、回転
軸１の軸方向変位検出信号を用いたフィードバック制御
等により回転軸１の軸方向位置を非接触で任意に決定す
ることができる。
軸受の例を用いて簡単に説明する。前記コイル４に直流
の電圧を印加すると、電磁誘導によりコイル支え５とス
ラスト円盤２にクリアランス８を介して磁気回路が形成
される。従って、スラスト円盤２には、左右両側に取り
付けたコイル支え５からそれぞれ電磁力が作用し、回転
軸１の軸方向変位検出信号を用いたフィードバック制御
等により回転軸１の軸方向位置を非接触で任意に決定す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記に説明した従来の
スラスト磁気軸受の構造では、コイル４に印加する直流
電圧の極性の選択により、コイル支え５には図４に示す
ような磁極が形成される。この時、夫々のコイル支え５
とスラスト円盤２に形成される二つの磁気回路９とスラ
スト円盤２を介して対抗するコイル支え５より形成され
る大きな一つの磁気回路１０が存在することになる。こ
こで、左側のマグネットによるスラスト円盤内の磁束Ф
1 は、 Ф1 ＝Ｅ／［｛ｌm ／（μ0 μm Ｓm ）｝ ＋｛ｌe ／（μ0 μe Ｓe ）｝ ＋｛２ｌg1／（μ0 μg Ｓg ）｝］ …（１） Ｅ：起磁力 ｌm ：コイル支え５内の磁気回路長さ ｌe ：スラスト円盤２内の磁気回路長さ ｌg1：左側ギャップの長さ Ｓm ：コイル支え５内の磁気回路断面積 Ｓg ：ギャップ磁気回路断面積 μ0 ：空気の透磁率 μm ：コイル支え５に用いている材料の比透磁率 μe ：スラスト円盤２に用いている材料の比透磁率 μg ：ギャップ部に存在する気体の比透磁率 右側のマグネットによるスラスト円盤内の磁束Φ2 は、 Φ2 ＝Ｅ／［｛ｌm ／（μ0 μm Ｓm ）｝ ＋｛ｌe ／（μ0 μe Ｓe ）｝ ＋｛２ｌg2／（μ0 μg Ｓg ）｝］ …（２） ｌg2：右側ギャップの長さ で表され、結果として左側の磁気回路と右側の磁気回路
によって形成されるスラスト円盤２内の磁束ΦT はΦ1
とΦ2 の向きが反対であるため、 ΦT ＝Φ1 −Φ2 ＝｛（２Ｅ）／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×（ｌg1−ｌg2）／［｛Ｒm ＋Ｒe +(２ｌg1）/(μ0 μg Ｓg ）｝ ×｛Ｒm ＋Ｒe +(２ｌg2）/(μ0 μg Ｓg ）｝］ …（３） ただし、 Ｒm ＝ｌm ／（μ0 μm Ｓm ） Ｒe ＝ｌe ／（μ0 μe Ｓe ） で与えられる。また、左右両側の電磁石によって形成さ
れる磁気回路の干渉がなく有効に支えた場合を与える
と、 ΦT ＝Φ1 ＋Φ2 ＝｛（２Ｅ）／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×（ｌg1＋ｌg2）／［｛Ｒm ＋Ｒe +(２ｌg1）/(μ0 μg Ｓg ）｝ ×｛Ｒm ＋Ｒe ＋（２ｌg2）/(μ0 μg Ｓg ）｝］……（４） となり、ｌg1，ｌg2が正であることを考慮すると △Φ＝｛４Ｅ／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×（ｌg2）／［｛Ｒm ＋Ｒe ＋（２ｌg1）／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×｛Ｒm ＋Ｒe ＋（２ｌg2）/(μ0 μg Ｓg ）｝］……（５） だけ、ΦT が低下する。その結果、 で表される吸引力Ｆは低下することになる。なお、この
とき形成される大きな磁気回路１０はスラスト円盤の吸
引力には寄与しない。したがって、このようにコイル４
に印加する直流電圧の極性を誤るとスラスト磁気軸受の
支持剛性が低下し、回転軸系の振動が増大するという問
題があった。
スラスト磁気軸受の構造では、コイル４に印加する直流
電圧の極性の選択により、コイル支え５には図４に示す
ような磁極が形成される。この時、夫々のコイル支え５
とスラスト円盤２に形成される二つの磁気回路９とスラ
スト円盤２を介して対抗するコイル支え５より形成され
る大きな一つの磁気回路１０が存在することになる。こ
こで、左側のマグネットによるスラスト円盤内の磁束Ф
1 は、 Ф1 ＝Ｅ／［｛ｌm ／（μ0 μm Ｓm ）｝ ＋｛ｌe ／（μ0 μe Ｓe ）｝ ＋｛２ｌg1／（μ0 μg Ｓg ）｝］ …（１） Ｅ：起磁力 ｌm ：コイル支え５内の磁気回路長さ ｌe ：スラスト円盤２内の磁気回路長さ ｌg1：左側ギャップの長さ Ｓm ：コイル支え５内の磁気回路断面積 Ｓg ：ギャップ磁気回路断面積 μ0 ：空気の透磁率 μm ：コイル支え５に用いている材料の比透磁率 μe ：スラスト円盤２に用いている材料の比透磁率 μg ：ギャップ部に存在する気体の比透磁率 右側のマグネットによるスラスト円盤内の磁束Φ2 は、 Φ2 ＝Ｅ／［｛ｌm ／（μ0 μm Ｓm ）｝ ＋｛ｌe ／（μ0 μe Ｓe ）｝ ＋｛２ｌg2／（μ0 μg Ｓg ）｝］ …（２） ｌg2：右側ギャップの長さ で表され、結果として左側の磁気回路と右側の磁気回路
によって形成されるスラスト円盤２内の磁束ΦT はΦ1
とΦ2 の向きが反対であるため、 ΦT ＝Φ1 −Φ2 ＝｛（２Ｅ）／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×（ｌg1−ｌg2）／［｛Ｒm ＋Ｒe +(２ｌg1）/(μ0 μg Ｓg ）｝ ×｛Ｒm ＋Ｒe +(２ｌg2）/(μ0 μg Ｓg ）｝］ …（３） ただし、 Ｒm ＝ｌm ／（μ0 μm Ｓm ） Ｒe ＝ｌe ／（μ0 μe Ｓe ） で与えられる。また、左右両側の電磁石によって形成さ
れる磁気回路の干渉がなく有効に支えた場合を与える
と、 ΦT ＝Φ1 ＋Φ2 ＝｛（２Ｅ）／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×（ｌg1＋ｌg2）／［｛Ｒm ＋Ｒe +(２ｌg1）/(μ0 μg Ｓg ）｝ ×｛Ｒm ＋Ｒe ＋（２ｌg2）/(μ0 μg Ｓg ）｝］……（４） となり、ｌg1，ｌg2が正であることを考慮すると △Φ＝｛４Ｅ／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×（ｌg2）／［｛Ｒm ＋Ｒe ＋（２ｌg1）／（μ0 μg Ｓg ）｝ ×｛Ｒm ＋Ｒe ＋（２ｌg2）/(μ0 μg Ｓg ）｝］……（５） だけ、ΦT が低下する。その結果、 で表される吸引力Ｆは低下することになる。なお、この
とき形成される大きな磁気回路１０はスラスト円盤の吸
引力には寄与しない。したがって、このようにコイル４
に印加する直流電圧の極性を誤るとスラスト磁気軸受の
支持剛性が低下し、回転軸系の振動が増大するという問
題があった。
【０００６】本発明の目的は、前記の欠点を除去するた
めに、スラスト円盤２の位置制御に寄与しない磁気回路
１０が形成されないような構造を有したスラスト磁気軸
受装置を提供することを目的とする。
めに、スラスト円盤２の位置制御に寄与しない磁気回路
１０が形成されないような構造を有したスラスト磁気軸
受装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、スラスト磁気
軸受装置において、回転軸に嵌着固定されたスラスト円
盤の厚さ方向の中程に、磁気抵抗の大きな層を設けるこ
とを特徴とする。
軸受装置において、回転軸に嵌着固定されたスラスト円
盤の厚さ方向の中程に、磁気抵抗の大きな層を設けるこ
とを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記手段により、それぞれのコイル支えと円盤
の間で独立した磁気回路が形成されるため、コイルに印
加される直流電圧の極性の如何に拘らず、供給された電
気エネルギーは有効に回転軸の位置制御に利用できる。
の間で独立した磁気回路が形成されるため、コイルに印
加される直流電圧の極性の如何に拘らず、供給された電
気エネルギーは有効に回転軸の位置制御に利用できる。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１は実施例のスラスト磁気軸受装置の構造断面図、図
２は本発明を用いた場合の磁気回路の形成の様子を示し
たものであり、図３，図４と同一符号で示すものは同一
部品である。
図１は実施例のスラスト磁気軸受装置の構造断面図、図
２は本発明を用いた場合の磁気回路の形成の様子を示し
たものであり、図３，図４と同一符号で示すものは同一
部品である。
【００１０】図１において、スペーサ７を介して対抗し
て配置された電磁石を形成するコイル支え５ａ，５ｂか
らの電磁力により吸引される磁性材の円盤２ａ，２ｂ
が、非磁性材の円盤１１を層状にはさんで左右それぞれ
のコイル支え５ａ，５ｂに対抗して、回転軸１に嵌着固
定された構成になっている。
て配置された電磁石を形成するコイル支え５ａ，５ｂか
らの電磁力により吸引される磁性材の円盤２ａ，２ｂ
が、非磁性材の円盤１１を層状にはさんで左右それぞれ
のコイル支え５ａ，５ｂに対抗して、回転軸１に嵌着固
定された構成になっている。
【００１１】上記実施例に示すような構成によると、コ
イルに印加される直流電圧の極性により、たとえ図４の
様に対抗するコイル支え５の磁極が異なって、その結果
スラスト円盤２を貫通するような磁気回路１０を形成し
ようとしても、非磁性鋼でつくられた円盤１１の磁気抵
抗の作用により磁気的に絶縁されるため、図２に示すよ
うにコイル支え５ａとスラスト円盤２ａおよびコイル支
え５ｂとスラスト円盤２ｂでそれぞれ独立した磁気回路
１２ａ，１２ｂが形成される。
イルに印加される直流電圧の極性により、たとえ図４の
様に対抗するコイル支え５の磁極が異なって、その結果
スラスト円盤２を貫通するような磁気回路１０を形成し
ようとしても、非磁性鋼でつくられた円盤１１の磁気抵
抗の作用により磁気的に絶縁されるため、図２に示すよ
うにコイル支え５ａとスラスト円盤２ａおよびコイル支
え５ｂとスラスト円盤２ｂでそれぞれ独立した磁気回路
１２ａ，１２ｂが形成される。
【００１２】上述した作用により、コイル支え５ａ，ス
ラスト円盤２ａ、およびコイル支え５ｂ，スラスト円盤
２ｂで構成される左右の電磁石の磁気的な干渉がなくな
るため、式（４）で表される磁束ΦT が確保される。コ
イル４に印加される直流電圧の極性に注意を払うことな
く、供給された電気エネルギーが効率よく回転軸１の位
置制御を行う為の電磁力に利用することができる。した
がって、配線の誤り等によるスラスト支持剛性の低下に
起因した回転軸系の振動増加を未然に防止できる。 （他の実施例）
ラスト円盤２ａ、およびコイル支え５ｂ，スラスト円盤
２ｂで構成される左右の電磁石の磁気的な干渉がなくな
るため、式（４）で表される磁束ΦT が確保される。コ
イル４に印加される直流電圧の極性に注意を払うことな
く、供給された電気エネルギーが効率よく回転軸１の位
置制御を行う為の電磁力に利用することができる。した
がって、配線の誤り等によるスラスト支持剛性の低下に
起因した回転軸系の振動増加を未然に防止できる。 （他の実施例）
【００１３】上述の実施例では、左右の電磁石の磁気的
な干渉を避けるために電磁力を受けるための磁性材でで
きた円盤の間に非磁性鋼の円盤をサンドイッチ状にはさ
んだ構造を用いて説明したが、本発明の特徴は、左右の
電磁石の磁気的な干渉を避けることであるため、磁性材
でできた円盤の間に空気層を設けたり、高分子材料など
の磁気抵抗の高い材料であれば、種々選択して利用でき
ることはもちろんのことである。
な干渉を避けるために電磁力を受けるための磁性材でで
きた円盤の間に非磁性鋼の円盤をサンドイッチ状にはさ
んだ構造を用いて説明したが、本発明の特徴は、左右の
電磁石の磁気的な干渉を避けることであるため、磁性材
でできた円盤の間に空気層を設けたり、高分子材料など
の磁気抵抗の高い材料であれば、種々選択して利用でき
ることはもちろんのことである。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スラ
スト磁気軸受を構成する一対の電磁石の磁気的な干渉が
なくなるため、電磁石のコイルに印加される直流電圧の
極性に注意を払うことなく、供給された電気エネルギー
が効率よく回転軸の位置制御の為の電磁力に利用するこ
とができる。したがって、配線の誤り等によるスラスト
支持剛性の低下に起因した回転軸系の振動増加を未然に
防止できる。
スト磁気軸受を構成する一対の電磁石の磁気的な干渉が
なくなるため、電磁石のコイルに印加される直流電圧の
極性に注意を払うことなく、供給された電気エネルギー
が効率よく回転軸の位置制御の為の電磁力に利用するこ
とができる。したがって、配線の誤り等によるスラスト
支持剛性の低下に起因した回転軸系の振動増加を未然に
防止できる。
【図１】本発明の一実施例によるスラスト磁気軸受装置
の構造断面図、
の構造断面図、
【図２】本発明によるスラスト磁気軸受装置の磁気回路
形成図、
形成図、
【図３】従来のスラスト磁気軸受装置の構造断面図、
【図４】従来のスラスト磁気軸受装置の磁気回路形成
図。
図。
１…回転軸， ２，２ａ，２ｂ…スラ
スト円盤，３…回転方向， ４…コイ
ル，５，５ａ，５ｂ…コイル支え， ６…溝，７…スペ
ーサ， ８…クリアランス，９…磁気回
路， １０…磁気回路，１１…円盤，
１２ａ，１２ｂ…磁気回路。
スト円盤，３…回転方向， ４…コイ
ル，５，５ａ，５ｂ…コイル支え， ６…溝，７…スペ
ーサ， ８…クリアランス，９…磁気回
路， １０…磁気回路，１１…円盤，
１２ａ，１２ｂ…磁気回路。
Claims (1)
- 【請求項１】 回転軸に嵌着された磁性材からなる円
盤を適当なクリアランスを有して、この円盤の両側から
一対の電磁石で挟み込んだスラスト形の磁気軸受におい
て、前記円盤の厚さ方向の中央に、磁気抵抗の大きな層
を設けるようにしたことを特徴とするスラスト磁気軸受
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28338291A JPH05122896A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | スラスト磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28338291A JPH05122896A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | スラスト磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05122896A true JPH05122896A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17664791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28338291A Pending JPH05122896A (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | スラスト磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05122896A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001023768A1 (fr) | 1999-09-30 | 2001-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Palier de butee magnetique |
| US7219564B1 (en) * | 1999-08-12 | 2007-05-22 | Abas, Incorporated | Magnetised transducer element for torque or force sensor |
| WO2009021721A3 (de) * | 2007-08-14 | 2009-07-09 | Rothe Erde Gmbh | Verfahren und lager zur lagerung von drehbaren geräten, insbesondere eines medizinischen scanners |
| WO2014113829A1 (de) * | 2013-01-22 | 2014-07-31 | Technische Universität Wien | Vorrichtung und verfahren zur magnetischen axiallagerung eines rotors |
| JP2016526872A (ja) * | 2013-07-08 | 2016-09-05 | クワンタム エナジー ストレージ コーポレイション | 運動エネルギー貯蔵システムを生成するための方法 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP28338291A patent/JPH05122896A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7219564B1 (en) * | 1999-08-12 | 2007-05-22 | Abas, Incorporated | Magnetised transducer element for torque or force sensor |
| US7274123B2 (en) | 1999-09-30 | 2007-09-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Axial magnetic bearing apparatus |
| US7138738B2 (en) | 1999-09-30 | 2006-11-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Axial magnetic bearing apparatus |
| US6781269B1 (en) | 1999-09-30 | 2004-08-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Axial magnetic bearing apparatus |
| US7235907B2 (en) | 1999-09-30 | 2007-06-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Axial magnetic bearing apparatus |
| US7268453B2 (en) | 1999-09-30 | 2007-09-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Axial magnetic bearing apparatus |
| WO2001023768A1 (fr) | 1999-09-30 | 2001-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Palier de butee magnetique |
| US7285887B2 (en) | 1999-09-30 | 2007-10-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Axial magnetic bearing apparatus |
| WO2009021721A3 (de) * | 2007-08-14 | 2009-07-09 | Rothe Erde Gmbh | Verfahren und lager zur lagerung von drehbaren geräten, insbesondere eines medizinischen scanners |
| US8319385B2 (en) | 2007-08-14 | 2012-11-27 | Rothe Erde Gmbh | Method and bearing for supporting rotatable devices, particularly a medical scanner |
| WO2014113829A1 (de) * | 2013-01-22 | 2014-07-31 | Technische Universität Wien | Vorrichtung und verfahren zur magnetischen axiallagerung eines rotors |
| JP2016526872A (ja) * | 2013-07-08 | 2016-09-05 | クワンタム エナジー ストレージ コーポレイション | 運動エネルギー貯蔵システムを生成するための方法 |
| US10587165B2 (en) | 2013-07-08 | 2020-03-10 | Saint-Augustin Canada Electric Inc. | Method for pre-conditioning a kinetic energy storage system |
| US11283328B2 (en) | 2013-07-08 | 2022-03-22 | Saint-Augustin Canada Electric Inc. | Flywheel device used for energy storage including a hermetically sealed cylinder section and disc-shaped rotor arranged within cylinder section |
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