JPH07248022A

JPH07248022A - 軸受装置

Info

Publication number: JPH07248022A
Application number: JP3937894A
Authority: JP
Inventors: Masahito Komazaki; 雅人駒崎; Takanori Okawa; 高徳大川; Tsuguo Nakamura; 講夫中村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】耐久性がよく、騒音・振動の少ない軸受装置を
提供する。【構成】回転軸２００に円筒状磁石２２１を設け、その
円筒状磁石２２１の回転軸２００の端部側の小間隔隔て
た位置に、円筒状磁石２２１と同極面を対向させて円環
状磁石２２２を設ける。円環状磁石２２２は、円筒状磁
石２２１の外径よりやや大きい内径を有する。回転軸２
００の端部は先細の円錐形状に成形し、硬質材であるス
テージ２１０に当接させる。このような円筒状磁石２２
１には円環状磁石２２２の環内に引き込まれる磁力が作
用する。つまり、回転軸２００を円環状磁石２２２の中
心で保持しようとするラジアル方向の磁力と、ステージ
２１０の方向に押すスラスト方向の磁力が作用する。し
たがって、このスラスト方向の負荷をステージ２１０で
支えれば、ラジアル方向、スラスト方向の双方について
安定して回転軸２００を支えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータなどの回転軸を
支持する軸受装置に関し、特に、磁気的な力により非接
触で回転軸を支持する磁気軸受で、一部機械的な力を利
用して回転軸を支持する軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータのシャフトなどの回転軸を支持す
る軸受装置としては、通常、滑り軸受あるいは転がり軸
受が用いられている。これら滑り軸受および転がり軸受
は、機械的に接触して回転軸を支持する軸受であるた
め、摩擦・磨耗が生じる、耐久性が短い、振動・騒音が
生じる、潤滑油が必要なため使用環境が制限される、と
いった問題がある。また、回転数を高速にすると所定の
固有回転数で回転軸が共振し、偏心が増大し、その偏心
により軸受から回転軸が抗力を受け、回転速度が限界と
なり高速回転ができないという問題もあった。したがっ
て、この軸受をモータに用いた場合には、軸受の抗力に
より、最大応答周波数が低くなるという問題を生じた。
最近の製造技術の発達や材料の進歩により、それら滑り
軸受および転がり軸受の性能は向上しているものの、前
記問題を十分に解決するものではない。

【０００３】一方、前記問題を解決する軸受装置とし
て、回転軸を磁気的な力により非接触で支持する磁気軸
受装置が注目されている。この磁気軸受装置は、回転軸
を非接触で支持するため、摩擦・磨耗の問題が無く、耐
久性がよく、振動・騒音が小さく、高速回転が可能で、
潤滑油を使用しないため特殊雰囲気中（高温、低温、真
空、クリーンルームなど）での使用も可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記磁気軸受
装置においては複雑な制御装置が必要であるという問題
がある。一般に剛体は、並進３方向、回転３方向の計６
つの自由度を有する。回転軸においては、１方向の回転
は軸の回転方向となるので、残りの５つの自由度を拘束
し、回転軸を支持する必要がある。磁気軸受装置におい
て静磁気力だけでは安定に釣合いを保つことはできない
ので、少なくとも１軸について、最大５軸についてフィ
ードバック制御をする必要がある。すなわち、回転軸の
各方向への位置を検出するセンサと、該検出結果より回
転軸の位置ズレを検出する偏差検出手段と、該偏差に基
づき操作量を求める操作量決定手段と、その操作量に基
づいて電磁石に流す電流の量を制御する制御手段を、各
制御方向ごとに設けなければならない。この制御は種々
の方法で可能であるが、一般に複雑で高速な計算を必要
とする。したがって、そのような高性能な制御手段を必
要とするため、装置の価格が高くなるという問題があ
り、汎用的な軸受装置として用いることはできなかっ
た。また、制御手段により軸受装置が大きくなるという
問題も生じた。

【０００５】したがって、本発明の目的は、磁気軸受の
特徴を有しながら、非制御で回転軸を支持することので
きる軸受装置を提供することにある。換言すれば、本発
明の目的は、摩擦・磨耗が少なく、耐久性がよく、振動
・騒音が小さく、高速回転が可能で、さらにクリーンル
ームなどの特殊雰囲気中でも使用可能であり、しかも、
制御手段を必要としない軸受装置を提供することにあ
る。また、モータに適用した場合には、応答周波数の高
い、高性能なモータを実現できるような軸受装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本件出願の発明者は、磁気軸受および機械的軸受
（滑り軸受、転がり軸受など）の利点・欠点を十分解析
し、磁気軸受において、回転軸を一部機械的に支持する
ことにより、磁気軸受の利点を保持しつつ、制御系が必
要であるという磁気軸受の最大の課題を解決した。すな
わち、回転軸のラジアル方向に対しては、摩擦や騒音な
どの、接触支持であることに起因する課題が大きいため
磁気的に支持し、スラスト方向については、機械的に支
持するようにした。

【０００７】したがって、本発明の軸受装置は、回転軸
方向に沿って対向して磁化された円筒状磁石と、前、回
転軸の周囲に前記円筒状磁石と所定の小間隔を隔てて設
けられた円環状磁石と、前記回転軸の先端に当接する係
止手段とを有する。また、前記円筒状磁石と円環状磁石
とは、同極面を対向させて設けられる。

【０００８】好適には、前記円環状磁石は、前記円筒状
磁石より前記係止手段側に設けられるのが望ましい。ま
た好適には、本発明の軸受装置は、前記協働する円筒状
磁石と円環状磁石の組を２組以上有する。さらに好適に
は、本発明の軸受装置は、回転軸方向に沿って対向して
磁化された第２の円筒状磁石と、前記回転軸の周囲に前
記第２の円筒状磁石と所定の小間隔を隔てて設けられ、
前記円筒状磁石と協働して、前記係止手段の向きに該回
転軸を指向させるように磁化されている第２の円環状磁
石とを有する。特定的には、前記回転軸の前記係止手段
と当接する先端部は、先細の円錐形状であり、前記係止
手段は、前記回転軸と当接される面部を有する硬質材で
形成され、前記回転軸は前記係止手段に摩擦が小さくな
るように当接される。

【０００９】また特定的には、前記円環状磁石は、永久
磁石により構成される。また特定的には、前記円環状磁
石は、電磁石により構成される。また特定的には、本発
明の軸受装置は、前記円環状磁石として電磁石を用い、
前記回転軸と前記係止手段は適切な摩擦係数で当接し、
さらに、回転軸の回転数を検出する手段と、前記電磁石
に流れる電流を制御する制御手段を有する。また好適に
は、本発明の軸受装置は、回転軸がラジアル方向の負荷
により回転軸が所定の大きさ以上に変位した場合には、
機械的にその回転軸を支持する保護軸受けを有する構成
が望ましい。

【００１０】

【作用】本発明の軸受装置は、回転軸に設けられた円筒
状磁石と固定部に設けられた円環状磁石とからなる磁気
的支持部と、回転軸の端部を支持する機械的支持部であ
る係止手段よりなる。磁気的支持部において、前記円環
状磁石は、円筒状磁石と所定の小距離を隔てて、円筒状
磁石と同極面を対向させて設けられている。このような
円環状磁石と円筒状磁石の間には、円筒状磁石を円環状
磁石の内部、すなわち環内に引き込もうとする磁力が作
用する。前記円筒状磁石を円環状磁石の環内に引き込も
うとする磁力は、すなわち、ラジアル方向については回
転軸を円環状磁石の中心で保持しようとする力である。
したがって、前述した構成により、回転軸を非接触で円
環状磁石の中心に保持できる。

【００１１】そこでさらに、磁力や重力や外部負荷によ
りスラスト方向の所定の向きに回転軸に負荷を与え、該
負荷を簡単な構造の機械的手段により支持すれば、スラ
スト方向についても安定して回転軸を支持できる。前記
機械的手段は、回転軸を硬質面に当接させ支持する係止
手段である。このように、前記構成により、ラジアル方
向については非接触で回転軸を支持でき、また、スラス
ト方向についても１ヵ所で回転軸を係止手段に当接させ
るのみで回転軸を支持できる。

【００１２】

【実施例】本発明の軸受装置の第１実施例を図１および
図２を参照して説明する。図１は第１実施例の軸受装置
１１０の構成および作用を示す概略図である。軸受装置
１１０は回転軸２００、ステージ２１０、および磁力作
用部２２０より構成される。なお、磁力線４１０は円環
状磁石２２２により作られる磁界を示し、この磁界によ
り円筒状磁石２２１に作用する磁力を磁力４２０および
磁力４３０で示す。

【００１３】回転軸２００は、先端部を先細な円錐形状
に加工され、その先端の頂点をステージ２１０に当接さ
れている。ステージ２１０は回転軸２００の先端部と当
接する平面を有し、回転軸２００との摩擦係数が小さく
なるように硬質材により形成された支持部材である。磁
力作用部２２０は回転軸２００に設けられた円筒状磁石
２２１と、図示しない固定部に設けられた円環状磁石２
２２とよりなる。円環状磁石２２２は、円筒状磁石２２
１のステージ２１０側に、円筒状磁石２２１と所定の小
間隔を隔てて設けられている。また、円環状磁石２２２
の内径は円筒状磁石２２１の外径よりもわずかに大き
く、この円筒状磁石２２１と円環状磁石２２２は同極面
（本実施例ではＳ極）を対向させて設けられている。

【００１４】このような構成の軸受装置１１０において
は、円環状磁石２２２により磁力線４１０で示すような
磁界が生じる。この磁界中に円環状磁石２２２と同極の
Ｓ極の面を対向させて円筒状磁石２２１が設けられてい
る。この場合、円筒状磁石２２１のＳ面には磁力線４１
０に沿って円環状磁石２２２の環内に引き込む方向に磁
力４２０が作用する。また、円筒状磁石２２１のＮ面に
は磁力線４１０に沿って円環状磁石２２２より離れる方
向の磁力４３０が作用する。磁界は円環状磁石２２２の
環内を最大として外部に離れるにしたがって弱くなるた
め、磁力４３０に比して磁力４２０が円筒状磁石２２１
に対してより強く働く。その結果、円筒状磁石２２１に
は円環状磁石２２２の内部に引き込まれる方向に力が作
用する。つまり、回転軸２００には、円環状磁石２２２
の中心で保持する力と、スラスト方向のステージ２１０
の向きへ押す力とが作用し、非制御でありながら回転軸
２００はラジアル方向、スラスト方向の双方について安
定に支持される。

【００１５】このように、回転軸２００は、ラジアル方
向については非接触で支持されているため摩擦が生じな
い。したがって、磨耗しないため耐久性が向上し、さら
に騒音・振動を少なくすることができ、高速回転が可能
である。また、回転軸２００の先端部はステージ２１０
に当接され、機械的に回転軸２００を支持しているた
め、摩擦が生じるが、該先端部は先細の円錐形状に加工
され非常に小さい面積でステージ２１０と接触している
ため、たとえば従来の機械軸受などで生じた摩擦に比べ
て無視できる程度に非常に小さい摩擦である。したがっ
て、このような構成の軸受装置１１０によれば完全非接
触磁気軸受と同等の性能の軸受装置を簡単な構造で、制
御装置を必要とせず実現できる。

【００１６】図２は第１実施例の軸受装置１１０を適用
したモータ３００の構成を示す概略図である。なお、本
実施例のモータ３００は永久磁石で作られた回転子を、
固定子巻線で作られる電磁力で引きつけて回転するＰＭ
型ステッピングモータである。モータ３００は、軸受装
置１１０に、さらに回転部３１０および駆動部３２０が
設けられた構成である。回転部３１０は回転子３１１お
よび固定子３１２よりなる。回転子３１１は、永久磁石
により構成され、１２極に多極励磁されている。固定子
３１２は２４の極歯を有し、２相に励磁される固定子で
ある。駆動部３２０は、固定子３１２の励磁巻線に直流
電源を順次切り換え接続する駆動回路である。また、こ
のモータ３００の回転速度は、駆動部３２０内のパルス
発生回路のパルス周波数により制御される。

【００１７】このようなモータ３００によれば、回転軸
２００はラジアル方向については非接触で支持されてい
るので、回転軸２００がその偏心によりベアリングから
抗力を受けることが無い。したがって、その抗力が原因
で回転速度が限界となることがなく、より高速回転が可
能となる。すなわち、最大応答周波数が大きく応答性の
よいモータが実現可能となる。また、回転軸２００が機
械的に支持されているのは、該回転軸先端部分の円錐形
の頂点を硬質材に当接している部位だけなので、機械音
がほとんど発生せず、騒音が少なく静かに駆動するモー
タが実現できる。さらに、摩擦部分がないため構成部品
が磨耗せず、したがって、耐久性のよいモータが実現で
きる。

【００１８】図２に示したモータ３００の動特性の実験
結果を示す。表１はモータ３００の寸法を示す表であ
り、表２はこのモータ３００を駆動したときの実験結果
を示す表である。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】このように、軸受部に本発明の軸受装置１
１０を用いた場合には、同様の形状、駆動回路で、ボー
ル軸受を用いたモータに比べて、最大応答周波数が大幅
に大きくなっている。また、駆動音も、機械音はほとん
ど聞こえず、電磁音がわずかに聞こえるのみの静かなモ
ータを実現することができた。

【００２２】本発明の軸受装置の第２実施例を図３を参
照して説明する。図３は第２実施例の軸受装置１２０の
構成を示す概略図である。軸受装置１２０は回転軸２０
０、ステージ２１０、磁力作用部２２０、および、第２
の磁力作用部２３０より構成される。回転軸２００、ス
テージ２１０、および、磁力作用部２２０の構成および
作用は第１実施例と同一である。また、第２の磁力作用
部２３０は磁力作用部２２０と同一の構成および作用で
あり、回転軸２００に設けられた円筒状磁石２３１と、
図示しない固定部に設けられた円環状磁石２３２とを有
する。円環状磁石２３２は、回転軸２００上の円筒状磁
石２３１のステージ２１０側に、円筒状磁石２３１と所
定の小間隔を隔てて設けられている。円環状磁石２３２
の内径は円筒状磁石２３１の外径よりもわずかに大き
い。また、円筒状磁石２３１と円環状磁石２３２は同極
面を対向させて設けられている。

【００２３】このように、第２実施例の軸受装置１２０
は、前述した第１実施例の軸受装置１１０の円筒状磁石
と円環状磁石からなる磁力作用部を２つ有する構成の軸
受装置である。そして、このような構成の軸受装置１２
０においては、２つの磁力作用部２２０，２３０におい
て、各々回転軸２００をラジアル方向に支持しているた
め、回転軸２００の、軸回り以外の方向の回転移動（図
２においてＹ軸回りおよびＺ軸回りの回転）も停止さ
せ、回転軸２００をより安定的に支持することができ
る。

【００２４】本発明の軸受装置の第３実施例を図４を参
照して説明する。図４は第３実施例の軸受装置１３０の
構成を示す概略図である。軸受装置１３０は回転軸２０
０、ステージ２１０、第１の磁力作用部２２０、第２の
磁力作用部２３０、および、第３の磁力作用部２４０よ
り構成される。回転軸２００、ステージ２１０、第１の
磁力作用部２２０、および、第２の磁力作用部２３０の
構成および作用は第２実施例と同一である。第３の磁力
作用部２４０は回転軸２００に設けられた円筒状磁石２
４１と、図示しない固定部に設けられた円環状磁石２４
２とを有する。円環状磁石２４２は、円筒状磁石２４１
のステージ２１０とは逆側に、円筒状磁石２４１と所定
の小間隔を隔てて設けられている。円環状磁石２４２の
外径は円筒状磁石２４１の外径と同等の径である。ま
た、円筒状磁石２３１と円環状磁石２３２は同極面を対
向させて設けられている。

【００２５】このように、第３実施例の軸受装置１３０
は、第２実施例の軸受装置１２０にさらに第３の磁力作
用部２４０を設けた構成である。第３の磁力作用部２４
０のように円筒状磁石２４１と円環状磁石２４２を構成
すると、円筒状磁石２４１には、円環状磁石２４２と反
発する力が働く。つまり、円筒状磁石２４１を設けた回
転軸２００に、スラスト方向のステージ２１０の向きへ
押す力が作用する。前述したように第１実施例の軸受装
置１１０、および、第２実施例の軸受装置１２０におい
て、既に回転軸２００に対してはスラスト方向のステー
ジ２１０の向きへ押す力が作用した。しかし、たとえば
スラスト方向の負荷が大きい回転軸、あるいは、スラス
ト方向の負荷の変動が激しい回転軸など、回転軸２００
に与えられる外部負荷などの影響によりスラスト方向に
回転軸２００をより安定して支持したい場合には、本実
施例のようにスラスト方向にのみ直接的に磁力を及ぼす
第３の磁力作用部２４０を有する構成とするのが有効で
ある。

【００２６】なお、第３実施例において第３の磁力作用
部２４０の円環状磁石２４２は、円筒状磁石２４１より
ステージ２１０とは逆側に同極面を対向させて設けるも
のとしたが、円筒状磁石２４１のステージ２１０側に異
極面を対向させて設けても同様の磁気作用を生じ、その
ような構成にしても何ら差し支えない。

【００２７】本発明の軸受装置の第４実施例を図５を参
照して説明する。図５は第４実施例の軸受装置１４０の
構成を示す概略図である。軸受装置１４０は回転軸２０
０、ステージ２１０、第１の磁力作用部２５０、第２の
磁力作用部２６０、および、第３の磁力作用部２４０よ
り構成される。回転軸２００、ステージ２１０および第
３の磁力作用部２４０の構成および作用は第３実施例と
同一である。

【００２８】第１の磁力作用部２５０および第２の磁力
作用部２６０は、各々第３実施例における軸受装置１３
０の第１の磁力作用部２２０および第２の磁力作用部２
３０の、円環状磁石と円筒状磁石の位置を入れ換えた構
造を有する磁力作用部である。つまり、第１の磁力作用
部２５０は回転軸２００上に設けられた円筒状磁石２５
１と、円筒状磁石２５１のステージ２１０の反対側に設
けられた円環状磁石２５２よりなる。円環状磁石２５２
は円筒状磁石２５１と所定の小間隔を隔てて設けられ、
円筒状磁石２５１の外径よりもわずかに大きい内径を有
する。また、この円筒状磁石２５１と円環状磁石２５２
は同極面（本実施例においてはＳ極）を対向させて設け
られている。第２の磁力作用部２６０も、第１の磁力作
用部２５０と同一の構成であり、回転軸２００に設けら
れた円筒状磁石２６１のステージ２１０の反対側に、円
筒状磁石２６１と所定の小間隔を隔てて、円筒状磁石２
６１の外径よりわずかに大きい内径を有する円環状磁石
２６２を設けたものである。

【００２９】このような構成に各磁力作用部を配置すれ
ば、第１の磁力作用部２５０および第２の磁力作用部２
６０においては、ラジアル方向の支持力とともに、スラ
スト方向のステージ２１０の逆の向き（─Ｘの向き）に
磁力ｆ₁およびｆ₂が生じる。また、第３の磁力作用部
２５０においては前述のようにステージ２１０の向き
（Ｘの向き）に磁力ｆ₃が生じる。回転軸２００に接続
された負荷のスラスト方向の力ｆ₀を考慮すると、数式
１に示す条件を満たせば回転軸２００はスラスト方向に
安定して支持される。ｆ₀ ＋ｆ₃ ＞ｆ₁ ＋ｆ₂ （１）このように、第４実施例の軸受装置１４０によれば、ス
ラスト方向のステージ２１０の向き、および逆向きの両
方について磁力を制御することができる。したがって、
回転軸２００にかかる外部負荷の向き、大きさに応じ
て、前記第１〜第３の磁力作用部の磁力を制御すること
により、回転軸２００のスラスト方向のステージ２１０
の向きの負荷を適切な大きさに制御することが可能で、
汎用的で性能の安定した軸受装置を実現できる。

【００３０】本発明の第５実施例を図６を参照して説明
する。図６は第５実施例の軸受装置１５０の構成を示す
概略図である。軸受装置１５０は回転軸２００、ステー
ジ２１０、第１の磁力作用部２５０、第２の磁力作用部
２６０より構成される。回転軸２００、ステージ２１
０、第１の磁力作用部２５０および第２の磁力作用部２
６０の構成および作用は、いずれも前述した第４実施例
の軸受装置１４０と同一である。

【００３１】第５実施例の軸受装置１５０は回転軸２０
０を鉛直方向にとり、ステージ２１０により回転軸２０
０の荷重を支えるようにして使用する軸受装置である。
第１の磁力作用部２５０および第２の磁力作用部２６０
において、円筒状磁石２５１および２６１は、各々円環
状磁石２５２および２６２の中心に支持されると同時
に、回転軸２００に沿ってステージ２１０とは逆向きの
スラスト方向に磁力ｆ₁およびｆ₂が作用する。しか
し、回転軸２００には重力ｆ₀が作用するので、前記第
４実施例における第３の磁力作用部２４０のような回転
軸２００にステージ２１０向きの力を加える手段がなく
とも、回転軸２００は安定して支持される。このよう
に、重力、あるいは、回転軸２００に接続される負荷に
より、外部からスラスト方向のステージ２１０向きの力
が加えられている場合には、磁力作用手段は回転軸２０
０をラジアル方向にのみ支えればよいため、第５実施例
のように簡単な構造で実現できる。

【００３２】本発明の軸受装置の第６実施例を図７を参
照して説明する。図７は第６実施例の軸受装置１６０の
構成を示す概略図である。軸受装置１６０は、回転軸２
９０、ステージ２１０、第１の磁力作用部２７０、第２
の磁力作用部２８０、回転数検出部５１０、および、電
流制御部５２０より構成される。回転軸２９０は、先端
部がやや細くなり、所定の摩擦係数を有してステージ２
１０と当接する。

【００３３】ステージ２１０は、第１実施例と同一の構
成である。第１および第２の磁力作用部２７０および２
８０は、第１実施例の磁力作用部２２０と同様の構成で
ある。すなわち、磁力作用部２７０、２８０は円筒状磁
石２７１、２８１と円環状磁石２７２、２８２よりな
る。円環状磁石２７２、２８２は回転軸２９０上の円筒
状磁石２７１、２８１のステージ２１０側に、円筒状磁
石２７１、２８１と所定の小間隔を隔てて設けられる。
その円環状磁石２７２、２８２の内径は、円筒状磁石２
７１、２８１の外径よりもわずかに大きい。また、この
円筒状磁石２７１、２８１と円環状磁石２７２、２８２
は各々同極面を対向させて設けられている。さらに、円
環状磁石２７２、２８２は電磁石により構成されてい
る。回転数検出部５１０は回転軸２９０の回転数を検出
して、電流制御部５２０に出力する。

【００３４】電流制御部５２０は、回転数検出部５１０
から入力された回転軸２９０の回転数に基づいて、円環
状磁石２７２、２８２に流す電流量を制御する。すなわ
ち、前記検出結果の回転数を予め定めた回転数と比較
し、その検出結果の回転数が予め定めた回転数より少な
い場合には円環状磁石２７２、２８２を構成する電磁石
に流す電流量を少なくし、検出結果の回転数が予め定め
た回転数よりも多い場合には、前記電流量を多くする。
これにより、電流量が少なくなると、円環状磁石２７
２，２８２に励磁される磁界の強さが弱くなり、その結
果円筒状磁石２７１，２８１を円環状磁石２７２，２８
２内に引き込む磁力も弱くなる。その結果、回転軸２９
０をステージ２１０に押しつける力が弱くなり、回転軸
２９０とステージ２１０との当接部の摩擦が少なくなる
ため、回転軸２９０の負荷が少なくなり回転数が上が
る。また、前記電流量が多くなると、円環状磁石２７
２，２８２に励磁される磁界が強くなり、円筒状磁石２
７１，２８１を円環状磁石２７２，２８２内に引き込む
磁力が強くなり、その結果、回転軸２９０がステージ２
１０に押しつける力が強くなる。したがって、回転軸２
９０の回転方向の負荷が大きくなり回転数が下がる。

【００３５】このように、第６実施例の軸受装置１６０
によれば、簡単な制御装置を用いることにより、回転軸
２９０の回転数をフィードバック制御することができ
る。回転軸２９０の駆動部にフィードバック制御を行う
のが困難な場合や、回転数の微調整を行う場合などに有
効である。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の軸受装置に
おいては、回転軸を、ラジアル方向については磁気的に
非接触で支持し、また、スラスト方向についても簡単な
機械的手段により支持する。したがって、摩擦・磨耗が
非常に少なく、したがって耐久性があり、騒音・振動が
非常に少ない軸受装置が実現できる。また、本発明の軸
受装置においては、回転軸が高速回転し、偏心が生じて
も軸受装置からの抗力を受けないので、高速回転が可能
である。さらに、潤滑油が不必要なので、クリーンルー
ムなどの特殊雰囲気中でも使用可能である。また、完全
非接触な磁気軸受装置に比べ、性能はほぼ同等でありな
がら、制御装置が不要で、構造が簡単なので、安価で小
型な軸受装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の軸受装置の構成および作用を示す
概略図である。

【図２】第１実施例の軸受装置を適用したモータの構成
を示す概略図である。

【図３】第２実施例の軸受装置の構成を示す概略図であ
る。

【図４】第３実施例の軸受装置の構成を示す概略図であ
る。

【図５】第４実施例の軸受装置の構成を示す概略図であ
る。

【図６】第５実施例の軸受装置の構成を示す概略図であ
る。

【図７】第６実施例の軸受装置の構成を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０軸
受装置２００，２９０回転軸２１０ステージ２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０，２
８０磁力作用部２２１，２３１，２４１，２５１，２６１，２７１，２
８１円筒状磁石２２２，２３２，２４２，２５２，２６２，２７２，２
８２円環状磁石３００モータ３１０回転部３１１回転子３１２固定子３２０駆動部４１０磁力線４２０，４３０磁力５１０回転数検出部５２０電流制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村講夫埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリアル株式会社メカトロ・生産システム開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、前記回転軸に設けられ、その回転軸方向に沿って対向し
て磁化された円筒状磁石と、前記回転軸の周囲に前記円筒状磁石と所定の間隔を隔て
て設けられ、前記円筒状磁石と協働してラジアル方向に
前記回転軸を支持するように磁化されている円環状磁石
と、該回転軸のスラスト方向の移動を停止させるため回転軸
の先端に当接させて設けられた係止手段とを有する軸受
装置。
【請求項２】前記円環状磁石は、前記円筒状磁石の前記
係止手段側に設けられ、前記円環状磁石および円筒状磁
石は協働して、前記スラスト方向の前記係止手段の向き
に該回転軸を指向させる請求項１記載の軸受装置。
【請求項３】前記協働する円筒状磁石と円環状磁石を２
組以上有し、前記回転軸の軸回り以外の方向の回転移動
を抑止し、該回転軸を支持する請求項１または２記載の
軸受装置。
【請求項４】前記回転軸に設けられ、該回転軸方向に沿
って対向して磁化された第２の円筒状磁石と、前記回転
軸の周囲に前記円筒状磁石と所定の間隔を隔てて設けら
れ、前記円筒状磁石と協働して、前記スラスト方向の前
記係止手段の向きに該回転軸を指向させるように磁化さ
れている第２の円環状磁石とをさらに有する請求項１〜
３いずれか記載の軸受装置。
【請求項５】前記回転軸は前記係止手段と当接する先細
の円錐形状の先端部を有し、前記係止手段は硬質材によ
り前記回転軸の前記先端部を当接させる面部を有するよ
うに形成され、前記回転軸と前記係止手段とを摩擦が小
さくなるように当接させた請求項１〜４いずれか記載の
軸受装置
【請求項６】前記円環状磁石の少なくとも１つは永久磁
石により構成される請求項１〜５いずれか記載の軸受装
置。
【請求項７】前記円環状磁石の少なくとも１つは電磁石
により構成される請求項１〜５いずれか記載の軸受装
置。
【請求項８】前記係止手段は、前記回転軸の先端と所定
の摩擦係数を有して当接し該回転軸をスラスト方向に支
え、前記回転軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記検出された回転数に基づいて、前記電磁石の電流量
を制御する制御手段とをさらに有し、前記回転軸のスラ
スト方向に加わる負荷を制御し、該回転軸の回転数を制
御する請求項７記載の軸受装置。
【請求項９】前記回転軸のラジアル方向の所定の大きさ
以上の移動を機械的に停止させる保護軸受をさらに有す
る請求項１〜８いずれか記載の軸受装置。