JPH068339Y2 - 磁気軸受装置 - Google Patents

磁気軸受装置

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JPH068339Y2
JPH068339Y2 JP1984124910U JP12491084U JPH068339Y2 JP H068339 Y2 JPH068339 Y2 JP H068339Y2 JP 1984124910 U JP1984124910 U JP 1984124910U JP 12491084 U JP12491084 U JP 12491084U JP H068339 Y2 JPH068339 Y2 JP H068339Y2
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智秋 浦野
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セイコ−精機株式会社
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    • F16C32/0485Active magnetic bearings for rotary movement with active support of three degrees of freedom

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は、回転体を浮揚状態に軸受する磁気軸受装置
の改良に関する。
《従来技術》 周知のように、磁気軸受装置は、ロータを浮揚状態で受
けるので、高速回転に対しても負荷が加わらず、かつロ
ータの回転速度を軸受強度の許容範囲内に限定すること
がないので、かなりの高速回転が可能なところから、各
種機器に実施されている。
これら磁気軸受装置の従来例として、先に本出願人が開
発した磁気浮揚方式のターボ分子ポンプを第3図に示
す。
このポンプは、ロータハウジング1内を上下に貫通する
ロータ軸2の外周に高周波モータ3を設け、かつその上
部には、ロータ軸2の外周に90°ずつの間隔で設けら
れた電磁石4を配置し、またロータ軸2の底面は、ロー
タ軸2を下方に吸引する永久磁石5を設け、この永久磁
石と対向してロータハウジング1の周縁には電磁石6を
設けてある。
そして、電磁石6を励磁することによって、ロータ軸2
およびこれに保持されたロータアッセンブリRは、その
自重および永久磁石5の吸引力に対して浮揚状態とな
り、かつ電磁石4を励磁することにより軸心に保持され
る。つまり、各電磁石4,6により磁気軸受が構成さ
れ、ロータ軸2は非接触状態に軸受される。
そして、高周波モータ3および電磁石4,6は、外装ハ
ウジングに設けられたコネクタ7を介して電源部8に接
続され、この電源部8から給電を受けることによって、
ロータ2を浮揚状態に高速で回転する。
なお、11は電磁石4とロータ軸外周との離間距離を検
出するための磁気センサ、12はロータ軸2の浮揚位置
を検出する磁気センサであり、これら各センサの検出出
力によって各電磁石4,6をフィードバック制御し、ロ
ータ軸2を軸心に保ち、かつ所定の浮揚位置に保つよう
にしている。
また、ロータ軸2の外周部には、上下に保護用ベアリン
グ9,10が設けられている。このベアリング9,10
は通常は非接触状態であり、電源8かたの給電が断たれ
たときに、ロータ軸2がベアリング9,10上に落下
し、これらに軸受される構成となっている。従来、この
ベアリングとしては、第4図に示す保持器付きベアリン
グが用いられていた。しかしながら、ロータアッセンブ
リRは、モータの大きさとこれを駆動するに必要なトル
クに比べて、非常に大きな慣性モーメントをもってお
り、しかもロータアッセンブリRの回転速度は、真空中
で50000r.p.m.と極めて高速、かつ非接触状
態で回転しているために、回転中に給電が断たれた場合
に、ロータ軸2が磁気軸受による制御が不能となり、非
抵触状態を維持していたギャップ(片側100〜200μm)
の間でランダム振動しながら保護用ベアリングに衝突す
る。このとき、保護用ベアリングは、いままで完全に停
止していた状態から急激に超高速回転をさせられ、ま
た、非常に大きな慣性モーメントをもったロータアッセ
ンブリRがランダムに衝突するため、回転と同時に衝撃
を受けることによって、リテーナ9a,10aは急激な回
転上昇に追従できず、また内輪と転動体(ボール)は回
転しようとするが、リテーナが追従できないため、ボー
ルとリテーナが衝突し、リテーナを変形させ、そのとき
の力及び発生する摩擦熱によって破壊される。リテーナ
が破壊されると内輪が回転不能となり、また破壊された
リテーナが保護用ベアリングから飛び出し、ロータと保
護用ベアリング間のgapにはさまり、ロータ軸2が焼
き付き、摩耗等を起こし、ロータの磁気軸受が回復して
からの再起動を不可能とし、機械寿命を著しく損なうと
いう欠点があった。
このための対策としては、電源部8にバッテリを内蔵さ
せ、このバッテリで回路をバックアップして保護するよ
うな方法もあるが、メンテナンス,交換等の煩わしさを
伴う。
《考案の目的》 本考案は、電源断時にロータを受ける保護用ベアリング
に改良を加えることにより、ロータを確実に保護すると
ともに、保守管理の簡易な磁気軸受装置を提供すること
をその目的としている。
《考案の構成》 前記目的を達成するために、この考案は、磁気軸受装置
において、磁気軸受の電源断時に、ロータ軸を受ける保
護用ベアリングとして保持器のないラジアル玉軸受を用
いたことを特徴とする。
《実施例》 以下、この考案による磁気軸受装置の一実施例を、第1
図,第2図を基に詳細に説明する。
第1図はこの磁気軸受装置を分子ポンプに適用した状態
を示す分子ポンプの全体図であり、第2図は本考案に用
いる保護用ベアリングである保持器のないラジアル玉軸
受のラジアル型総玉ベアリングの斜視図である。
なお、第1図中のロータ駆動部の構成は従来と同一なの
で、同一箇所には同一符号を付すとともに、その詳細な
説明は本考案の要部ではないのでここでは省略する。
第1図において、この分子ポンプの通常運転時、すなわ
ち外部電源が供給されている場合には、モータ3が所要
の回転数で回転し続け、かつ電磁石4,6からなる磁気
軸受が作動し、センサ11,12の検出出力に応じた位
置にロータ2を浮揚させる。
このような状態のときに、外部電源の給電が断たれる
と、ロータ軸2は保護用の総玉ベアリング13,14上
に軸受される。このとき、総玉ベアリングは、急激に回
転を始めるが、リテーナがないため、転動体(ボール)
と内輪のみの回転になり、摩擦が少なくなり、急加速回
転に対しスムーズに追従でき、回転を始める(抵抗が少
ないため)。
また、総玉にしたことによって、転動体(ボール)の個
数が約1.6倍に増えているので、ロータの衝撃に対して
も、保護用ベアリングの変形が少なく(耐衝撃性の向
上)また内輪と外輪との接触面が増えている(ボールが
増えている)ことにより、急激な回転による摩擦で発生
した熱も外輪からステータ(支持ベース)側に逃げやす
く、熱容量も増加しているため、熱によるベアリングへ
の影響も減少する。このためロータがランダムにあばれ
ながら減速している間も回転を維持している。そして、
ロータ軸2の回転が完全に停止するまで、30〜120
秒間、ロータ軸2とともに回転し続け、上記ロータ軸2
を保護する。
更に詳しくは、本出願人が試作実験したところによる
と、通常50000r.p.m.の際に、外部電源を遮
断し、本案による総玉ベアリング13,14で受けた場
合、この操作を10回繰り返しても、ロータ軸2の保護
に何等支障が生じることなく、保護機能を充分に達成す
ることが判明した。ここでいう保護機能とは、MBで支
持されるロータを再度起動させることである。総玉ベア
リング自体は、1回のT.Dでも内輪、外輪のレース面
にボールの圧コンが発生し、騒音が大きくなり、回転精
度はJIS規格外となっている。ただし、この様な状態
でも保護用ベアリングとしては、何ら問題なく上述した
通り、10回の繰り返しでも保護機能として動作したもの
である。因みに、従来の保護器付きベアリングを使用し
た場合、上記と同一条件で外部電源を遮断すると、ベア
リング内の保持器が破壊し、10秒程度でベアリング内
輪がロックし、そのためロータ軸2が焼き付き、その都
度ロータ2を交換しなければならない。
なお、本考案による磁気軸受装置の用途としては、上述
実施例に示すポンプ等の流体装置、およびフライホイー
ル,スキャナ等の回転体の軸受等に適しているが、特に
限定するものではない。
また、上述の分子ポンプを始め、真空ポンプや、半導体
製造工程中のクリーンルーム内での回転体の軸受のよう
に真空雰囲気内で駆動する機器の場合、液体潤滑剤を用
いれば、機器の非駆動時、この潤滑剤が蒸発してしまう
難があるので、本実施例で用いる総玉ベアリング13,
14の潤滑剤については、Au,Ag,MoS等の固
体潤滑剤を上記ベアリング13,14の内輪15,外輪
16,ボール17の適宜部分にコーティングする方式が
好ましい。
なお、これら総玉ベアリング13,14を使用した場
合、従来の保持器付きベアリングに比べ、騒音の発生,
回転速度の低下等の問題はあるが、飽くまでロータ軸2
の緊急保護用のみのベアリングであり、通常は使用しな
いため、何等問題はない。
《考案の効果》 この考案は、以上のように構成されているので、停電と
同時にロータ軸が保護用ベアリングと急激に接触して
も、急加速衝撃や落下衝撃に対して耐えることができ、
ロータの再起動を可能として磁気軸受装置の充分な保護
機能を果たすとともに、繰り返し使用できるので、ロー
タ軸に焼き付き,摩耗等が生じることがなく、回転部分
の損耗や破壊を確実に防止でき、しかも部品の交換が不
要となるので、低コスト化に加え、保守・管理面での効
果も大である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本考案による磁気軸受装置の一実
施例を示すもので、第1図は本案磁気軸受装置を分子ポ
ンプに適用した分子ポンプの縦断面図、第2図は磁気軸
受装置の保護用ベアリングを示す一部切欠斜視図、第3
図は従来の分子ポンプを示す縦断面図、第4図は従来の
磁気軸受装置の保護用ベアリングを示す一部切欠斜視図
である。 1……ロータハウジング 2……ロータ軸 3……高周波モータ 4……電磁石 5……永久磁石 6……電磁石 7……コネクタ 8……電源部 11……径方向センサ 12……軸方向センサ 13,14……総玉ベアリング 15……内輪 16……外輪 17……ボール

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロータ軸の径方向および軸方向を磁気軸受
    で浮揚状態に軸受し、かつ磁気軸受の電源断時に、保護
    用ベアリングによりロータ軸を回転自在に受けるように
    した磁気軸受装置において、前記保護用ベアリングは、
    保持器のないラジアル玉軸受で構成されるとともに前記
    ロータ軸の通常回転時には前記ロータ軸を隙間を介して
    非接触に包囲し前記磁気軸受の電源断時には前記ロータ
    軸の断続的な衝撃荷重を支持するように配置されている
    ことを特徴とする磁気軸受装置。
JP1984124910U 1984-08-16 1984-08-16 磁気軸受装置 Expired - Lifetime JPH068339Y2 (ja)

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JPS6140510U JPS6140510U (ja) 1986-03-14
JPH068339Y2 true JPH068339Y2 (ja) 1994-03-02

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2620857B2 (ja) * 1987-05-20 1997-06-18 光洋精工株式会社 磁気軸受装置における保護用ラジアル玉軸受
JP2527246Y2 (ja) * 1988-05-27 1997-02-26 株式会社島津製作所 制御形磁気軸受タ−ボ分子ポンプ
JPH0653198A (ja) * 1992-06-03 1994-02-25 Hitachi Ltd 洗浄剤、および、これを用いた半導体基板の洗浄方法
WO2023248266A1 (ja) * 2022-06-20 2023-12-28 株式会社ジェイテクト 複列深溝玉軸受及び磁気軸受装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AIAACommunSatelliteSystConf(1978),P.285〜296
機械設計27[2(1983),P.109〜115

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JPS6140510U (ja) 1986-03-14

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