JPH07243444A - 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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- JPH07243444A JPH07243444A JP3673294A JP3673294A JPH07243444A JP H07243444 A JPH07243444 A JP H07243444A JP 3673294 A JP3673294 A JP 3673294A JP 3673294 A JP3673294 A JP 3673294A JP H07243444 A JPH07243444 A JP H07243444A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thrust
- bearing
- collar
- thrust bearing
- coils
- Prior art date
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
- F16C32/0463—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with electromagnetic bias, e.g. by extra bias windings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
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- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0468—Details of the magnetic circuit of moving parts of the magnetic circuit, e.g. of the rotor
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】スラスト磁気軸受１を外側スラスト軸受部１ａ
と内側スラスト軸受部１ｂに分け、外側で静的スラスト
力を、内側で変動するスラスト力を支持させる。スラス
トカラー３の内側軸受部と対向する位置に電磁鋼帯や炭
素鋼等の積層板４を取り付け、変動する磁束が積層板４
内を通るようにする。 【効果】スラストカラー内の磁束の変化は、積層鋼板内
だけで発生し、スラストカラー内部に発生する渦電流を
低減でき、渦電流損失にともなう発熱量が低減する。し
たがって、冷却用の空気消費量を削減できランニングコ
ストを低減できる。
と内側スラスト軸受部１ｂに分け、外側で静的スラスト
力を、内側で変動するスラスト力を支持させる。スラス
トカラー３の内側軸受部と対向する位置に電磁鋼帯や炭
素鋼等の積層板４を取り付け、変動する磁束が積層板４
内を通るようにする。 【効果】スラストカラー内の磁束の変化は、積層鋼板内
だけで発生し、スラストカラー内部に発生する渦電流を
低減でき、渦電流損失にともなう発熱量が低減する。し
たがって、冷却用の空気消費量を削減できランニングコ
ストを低減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転体のスラスト力を支
持するスラスト磁気軸受に関する。
持するスラスト磁気軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】スラスト磁気軸受では、磁極の極性が同
一半径で等しいため、静的なスラスト力を支持するだけ
の時、ロータ側に取り付けられたスラストカラー内部に
磁束の変化は発生しない。したがって、スラストカラー
がソリッドな構造であっても、渦電流が発生しないた
め、渦電流損失がない。しかし、スラスト力に変動成分
があるため、この変動成分を制御し、コイルに流れる電
流を制御するため、スラストカラー内の磁束も変化し渦
電流損失が発生する。ソリッドなスラストカラーの場
合、大きな渦電流損失の発生により、カラーの温度が増
加し、多量の冷却空気が必要となる。
一半径で等しいため、静的なスラスト力を支持するだけ
の時、ロータ側に取り付けられたスラストカラー内部に
磁束の変化は発生しない。したがって、スラストカラー
がソリッドな構造であっても、渦電流が発生しないた
め、渦電流損失がない。しかし、スラスト力に変動成分
があるため、この変動成分を制御し、コイルに流れる電
流を制御するため、スラストカラー内の磁束も変化し渦
電流損失が発生する。ソリッドなスラストカラーの場
合、大きな渦電流損失の発生により、カラーの温度が増
加し、多量の冷却空気が必要となる。
【０００３】図４に示す従来形スラスト軸受装置では、
スラストカラー３全体がソリッドな円板で構成されてい
るため、スラストカラー３内で磁束の変動にともない大
きな渦電流損失が発生する。渦電流損失による発熱量の
ためスラストカラー３の温度が上昇するので、温度上昇
を防止するために多量の冷却空気を消費する。
スラストカラー３全体がソリッドな円板で構成されてい
るため、スラストカラー３内で磁束の変動にともない大
きな渦電流損失が発生する。渦電流損失による発熱量の
ためスラストカラー３の温度が上昇するので、温度上昇
を防止するために多量の冷却空気を消費する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】スラスト磁気軸受に対
向するように、ロータ側に取り付けられたスラストカラ
ーには、高速回転時に強度上厳しい条件となるので、ソ
リッドな円板構造のものを採用している。スラスト力に
変動成分があり、その制御のため磁束の変化が生じ、ス
ラストカラー内に渦電流が発生する。磁束の変化が大き
いほど発生する渦電流が大きくなり、渦電流損失による
発熱量が増加し、多量の冷却空気が必要になる。
向するように、ロータ側に取り付けられたスラストカラ
ーには、高速回転時に強度上厳しい条件となるので、ソ
リッドな円板構造のものを採用している。スラスト力に
変動成分があり、その制御のため磁束の変化が生じ、ス
ラストカラー内に渦電流が発生する。磁束の変化が大き
いほど発生する渦電流が大きくなり、渦電流損失による
発熱量が増加し、多量の冷却空気が必要になる。
【０００５】本発明の目的はスラスト磁気軸受の支持力
を低減させないで、渦電流損失による発熱量を低減する
ことにある。
を低減させないで、渦電流損失による発熱量を低減する
ことにある。
【０００６】このような渦電流損失の発生を防止するた
め、特願昭53−1836号明細書に記載のような方法が発明
されている。この方式では、スラストカラーのスラスト
ベアリングと向かい合う部分に半月状のスリットを周方
向に多数加工し、スラストカラーの機械的強度を低下さ
せることなく渦電流を低減させることを提案している。
しかし、この方式では、スラストカラー表面に多数の溝
が加工されているため、スラストカラーの面積が減少し
支持できるスラスト力が溝部の面積比だけ低減すること
になる。したがって、同一のスラスト力を発生させるに
は大きなスラスト磁気軸受が必要になる。
め、特願昭53−1836号明細書に記載のような方法が発明
されている。この方式では、スラストカラーのスラスト
ベアリングと向かい合う部分に半月状のスリットを周方
向に多数加工し、スラストカラーの機械的強度を低下さ
せることなく渦電流を低減させることを提案している。
しかし、この方式では、スラストカラー表面に多数の溝
が加工されているため、スラストカラーの面積が減少し
支持できるスラスト力が溝部の面積比だけ低減すること
になる。したがって、同一のスラスト力を発生させるに
は大きなスラスト磁気軸受が必要になる。
【０００７】本発明の目的は、同一サイズで軸受の支持
力を低減させないで渦電流を低減する装置を提供するこ
とにある。
力を低減させないで渦電流を低減する装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】スラストカラー内の磁束
の変化にともなう渦電流を低減させるため、スラストカ
ラーに電磁鋼帯や炭素鋼等の磁気的特性の良い薄板を積
層して使用する。これらの材料は、回転体に使用される
材料に比較して強度が低いため、周速を増加させること
が出来ない。そこで、スラストカラー全体を積層板とす
るのではなく、半径の小さな範囲に使用し強度上問題が
起きないようにする。変動する磁束が薄板を積層した半
径の小さな部分のみを通るようにするため、スラスト磁
気軸受を外側と内側の二つの領域に分け、外側の軸受部
では静的スラスト力のみを支持し、内側の軸受で変動す
るスラスト力を支持するようにする。スラストカラーの
内側スラスト軸受部と対向し磁気ループを形成する範囲
に薄板を積層する。
の変化にともなう渦電流を低減させるため、スラストカ
ラーに電磁鋼帯や炭素鋼等の磁気的特性の良い薄板を積
層して使用する。これらの材料は、回転体に使用される
材料に比較して強度が低いため、周速を増加させること
が出来ない。そこで、スラストカラー全体を積層板とす
るのではなく、半径の小さな範囲に使用し強度上問題が
起きないようにする。変動する磁束が薄板を積層した半
径の小さな部分のみを通るようにするため、スラスト磁
気軸受を外側と内側の二つの領域に分け、外側の軸受部
では静的スラスト力のみを支持し、内側の軸受で変動す
るスラスト力を支持するようにする。スラストカラーの
内側スラスト軸受部と対向し磁気ループを形成する範囲
に薄板を積層する。
【０００９】
【作用】スラスト磁気軸受を外側と内側の二つの領域に
分け、外側の軸受部では静的なスラスト力を、内側の軸
受部では変動するスラスト力を支持させ、機能を分担さ
せる。スラストカラー内の磁束が変化する範囲に薄板を
積層し渦電流を低減する。内側の軸受部でスラスト力を
支持させることにより、薄板の積層部分を半径の小さな
範囲に出来、薄板に発生する応力を低減でき強度上の問
題を解決できる。
分け、外側の軸受部では静的なスラスト力を、内側の軸
受部では変動するスラスト力を支持させ、機能を分担さ
せる。スラストカラー内の磁束が変化する範囲に薄板を
積層し渦電流を低減する。内側の軸受部でスラスト力を
支持させることにより、薄板の積層部分を半径の小さな
範囲に出来、薄板に発生する応力を低減でき強度上の問
題を解決できる。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を図１から図３に示す。
【００１１】スラスト磁気軸受装置は、円板状のスラス
トカラー３とスラストカラー３をはさむようにして、ギ
ャップを持って両側に配置されたスラスト軸受１から構
成されている。スラスト軸受１は大きさの異なる二つの
ドーナツ状のコイル２ａ，２ｂを持っている。二つのコ
イル２ａ，２ｂは、それぞれスラスト軸受１に同芯にな
るように加工された二つのコイルスロット５ａ，５ｂに
挿入されている。外側コイル２ａを外側コイルスロット
５ａに挿入し、内側コイル２ｂを内外側コイルスロット
５ｂに挿入し、それぞれのコイルに印加する電流の強さ
を別々に制御することにより、スラスト軸受１を外側ス
ラスト軸受１ａ部と内側スラスト軸受１ｂ部に分けて使
用可能とする。外側スラスト軸受１ａ部では静的スラス
ト力を支持するように、内側スラスト軸受１ｂ部では変
動スラスト力を支持するように、各コイル２ａ，２ｂに
印加する電流が制御される。静的スラスト力は変化しな
いため、外側コイル２ａに流れる電流は一定であり磁束
も変化しない。したがって、外側スラスト軸受１ａ部
と、その部分と対向するスラストカラー３部で作られる
磁気ループの磁束は一定であり、渦電流損失は発生しな
い。一方、内側スラスト軸受１ｂ部は変動スラスト力を
支持するため、その部分と対向するスラストカラー３部
で作られる磁気ループの磁束が変化し、スラストカラー
３部で渦電流損失が発生する。
トカラー３とスラストカラー３をはさむようにして、ギ
ャップを持って両側に配置されたスラスト軸受１から構
成されている。スラスト軸受１は大きさの異なる二つの
ドーナツ状のコイル２ａ，２ｂを持っている。二つのコ
イル２ａ，２ｂは、それぞれスラスト軸受１に同芯にな
るように加工された二つのコイルスロット５ａ，５ｂに
挿入されている。外側コイル２ａを外側コイルスロット
５ａに挿入し、内側コイル２ｂを内外側コイルスロット
５ｂに挿入し、それぞれのコイルに印加する電流の強さ
を別々に制御することにより、スラスト軸受１を外側ス
ラスト軸受１ａ部と内側スラスト軸受１ｂ部に分けて使
用可能とする。外側スラスト軸受１ａ部では静的スラス
ト力を支持するように、内側スラスト軸受１ｂ部では変
動スラスト力を支持するように、各コイル２ａ，２ｂに
印加する電流が制御される。静的スラスト力は変化しな
いため、外側コイル２ａに流れる電流は一定であり磁束
も変化しない。したがって、外側スラスト軸受１ａ部
と、その部分と対向するスラストカラー３部で作られる
磁気ループの磁束は一定であり、渦電流損失は発生しな
い。一方、内側スラスト軸受１ｂ部は変動スラスト力を
支持するため、その部分と対向するスラストカラー３部
で作られる磁気ループの磁束が変化し、スラストカラー
３部で渦電流損失が発生する。
【００１２】本発明では、渦電流損失を低減するため、
変動スラスト力を支持する内側スラスト軸受１ｂと対向
するスラストカラー３部に、電磁鋼帯や炭素鋼等の磁気
的特性の良い薄板状の積層板４を取り付け、変動磁束が
積層板４内を通るようにする。積層板４をスラストカラ
ー３に取り付ける方法には、例えば、図１から図３のよ
うな方式が考えられる。図１は、スラストカラー３の内
側スラスト軸受１ｂと対向する部分にドーナツ状の溝を
加工し、溝内部に積層板４を取り付ける方式である。図
２は、積層板４をスラストカラー３の両側面の内周側に
取り付ける方式である。溝加工が不要でありスラストカ
ラー３の製作が容易である。又、図３は、図１と同様
に、スラストカラー３側面に溝加工を行い、その部分に
積層板４を取り付ける。図１と異なる点は、積層板４の
内径がスラストカラー３のボス６外径と等しくなってい
る点である。スラストカラー３への積層板４の取り付け
が容易である。積層板４として使用する電磁鋼帯や炭素
鋼は、スラストカラー３に使用されている材料に比較し
て強度が低いため、スラストカラー３と同じ外径にする
と破損する場合がある。しかし、本発明では内側スラス
ト軸受１ｂに対向する部分のように径の小さな範囲で使
用しているため、強度の問題が無くなり高速回転のロー
タにも適用可能になる。したがって、高速で回転するロ
ータに取り付けられたスラストカラー３に発生する渦電
流損失を大幅に低減でき、スラストカラー３の冷却用空
気量を削減でき、ランニングコストの低減が可能にな
る。
変動スラスト力を支持する内側スラスト軸受１ｂと対向
するスラストカラー３部に、電磁鋼帯や炭素鋼等の磁気
的特性の良い薄板状の積層板４を取り付け、変動磁束が
積層板４内を通るようにする。積層板４をスラストカラ
ー３に取り付ける方法には、例えば、図１から図３のよ
うな方式が考えられる。図１は、スラストカラー３の内
側スラスト軸受１ｂと対向する部分にドーナツ状の溝を
加工し、溝内部に積層板４を取り付ける方式である。図
２は、積層板４をスラストカラー３の両側面の内周側に
取り付ける方式である。溝加工が不要でありスラストカ
ラー３の製作が容易である。又、図３は、図１と同様
に、スラストカラー３側面に溝加工を行い、その部分に
積層板４を取り付ける。図１と異なる点は、積層板４の
内径がスラストカラー３のボス６外径と等しくなってい
る点である。スラストカラー３への積層板４の取り付け
が容易である。積層板４として使用する電磁鋼帯や炭素
鋼は、スラストカラー３に使用されている材料に比較し
て強度が低いため、スラストカラー３と同じ外径にする
と破損する場合がある。しかし、本発明では内側スラス
ト軸受１ｂに対向する部分のように径の小さな範囲で使
用しているため、強度の問題が無くなり高速回転のロー
タにも適用可能になる。したがって、高速で回転するロ
ータに取り付けられたスラストカラー３に発生する渦電
流損失を大幅に低減でき、スラストカラー３の冷却用空
気量を削減でき、ランニングコストの低減が可能にな
る。
【００１３】
【発明の効果】本発明により、スラストカラーへの積層
板の適用が可能になり、スラストカラー内に発生する渦
電流損失を低減でき、渦電流損失にともなう発熱量が減
少し、軸受部の冷却空気の消費量を大幅に低減できる。
板の適用が可能になり、スラストカラー内に発生する渦
電流損失を低減でき、渦電流損失にともなう発熱量が減
少し、軸受部の冷却空気の消費量を大幅に低減できる。
【図１】本発明の一実施例のスラスト磁気軸受装置の断
面図。
面図。
【図２】本発明の第二実施例のスラスト磁気軸受装置の
断面図。
断面図。
【図３】本発明の第三実施例のスラスト磁気軸受装置の
断面図。
断面図。
【図４】従来形スラスト磁気軸受装置の断面図。
１…スラスト軸受、１ａ…外側スラスト軸受部、１ｂ…
内側スラスト軸受部、２ａ…外側コイル、２ｂ…内側コ
イル、３…スラストカラー、４…積層板、５ａ…外側コ
イルスロット、５ｂ…内側コイルスロット。
内側スラスト軸受部、２ａ…外側コイル、２ｂ…内側コ
イル、３…スラストカラー、４…積層板、５ａ…外側コ
イルスロット、５ｂ…内側コイルスロット。
Claims (1)
- 【請求項１】大，小二個のコイルを同心になるように半
径方向に配置したスラスト磁気軸受において、外側に配
置したコイルで静的なスラスト力を支持し、内側に配置
したコイルで変動スラスト力を制御するようにしたこと
を特徴とするスラスト磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3673294A JPH07243444A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | スラスト磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3673294A JPH07243444A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | スラスト磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243444A true JPH07243444A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12477914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3673294A Pending JPH07243444A (ja) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | スラスト磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07243444A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109026999A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 轴向磁悬浮轴承 |
| WO2019119973A1 (zh) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种磁悬浮轴承、磁悬浮转子支承组件和压缩机 |
-
1994
- 1994-03-08 JP JP3673294A patent/JPH07243444A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019119973A1 (zh) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 一种磁悬浮轴承、磁悬浮转子支承组件和压缩机 |
| US11323007B2 (en) | 2017-12-21 | 2022-05-03 | Gree Green Refrigeration Technology Center Co., Ltd. Of Zhuhai | Magnetic levitation bearing, magnetic levitation rotor support assembly, and compressor |
| CN109026999A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-12-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 轴向磁悬浮轴承 |
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