JPH07317766A - 磁気スラスト・ベアリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転軸方向の高負荷を安定的に支持でき、回
転効率が改善されて高速時の回転性能が向上する磁気ス
ラストベアリングを提供する。 【構成】 シャフトを周回する環状の開口部を回転子に
対向する各側面に形成した環状のヨ−ク部材と、その内
部に形成されて環状の開口部に連結し、磁束を生ずる電
磁コイルが収納されるコイル・スロットと、前記開口部
を挟む外周側と内周側において回転子に対向する各側面
に形成され、磁束が透過する内外周の磁極面を有し、前
記開口部は、入口の幅がコイル・スロットに連結される
部位の幅より狭く形成される。また、固定子と回転子で
不要な磁束が通過する部分を切除することを特徴とす
る。 【効果】 回転子で磁束の通過範囲が回転軸に近づき、
回転子の半径を短くして質量を減少でき、不要な磁束が
通過せず鉄損とドラグトルクも低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スラスト加重を磁気的
に非接触で受ける磁気スラスト・ベアリングに係り、特
に、回転軸方向のスラスト加重を支持するものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、磁気スラスト・ベアリングは、
シャフト上に形成されたディスク状の回転子と、この回
転子の側面において軸受け上に形成された固定子との磁
気的な相互作用により、シャフトが回転軸方向に流動し
ないように支持することができる。特に、磁気力の発生
源であるコイル・スロット内の電磁コイルに印加される
電流の強さを調節することによって、適切な磁気力によ
り非接触で支持できるので、高速回転するシャフトでの
使用には非常に有効である。従来の磁気スラスト・ベア
リングにつき図７と図８を参照して説明する。

【０００３】図７は、従来の典型的な磁気スラスト・ベ
アリングの断面を示す断面図である。図７において、こ
の磁気スラスト・ベアリングは、回転力を伝達するシャ
フト１１と、その一端に形成されたディスク形の回転子
１２と、回転子１２の両側に設けられ磁気力を及ぼす固
定子１３，１４と、回転子１２における回転軸方向Ｌの
位置ずれを検出するためのギャップ・センサー２１から
なる。 固定子１３，１４の内部には、印加される電流
の強さに応じて磁場を形成する電磁コイル１９，２０が
具備されている。このように構成された磁気スラスト・
ベアリングの動作原理は、次の通りである。

【０００４】ギャップ・センサー２１は、シャフト１１
の位置を検出し、基準となる基準位置と比較する。も
し、シャフト１１が基準位置に対して誤差を有する場合
は、電磁コイル１９，２０に印加される電流の強さを調
節して回転子１２に加える磁気力の強さを最適化するこ
とができる。回転子１２の一方の側面に対向する固定子
１３の磁極面１５，１６には、それぞれＮ極とＳ極が形
成され、他方の側面に対向する固定子１４の磁極面１
７，１８にもＮ極とＳ極がそれぞれ形成される。従っ
て、回転子１２は、磁気力による固定子１３，１４との
相互作用により所定間隔を維持することができる。無
論、シャフト１１が基準位置で回転軸方向Ｌに支持・固
定できるように、電磁コイル１９，２０に印加される電
流の強さを調節している。その際に、回転子１２の大き
さと、固定子１３，１４と回転子１２の相互作用による
磁気力を決定する要因は次の通りである。

【０００５】ＮＳの２極を形成する固定子１３，１４と
回転子１２の間に生ずる磁気的な引力は、その間に形成
される磁速密度の自乗に比例する。そこで、回転子１２
の厚さは、固定子１３，１４で生成される磁束が回転子
１２を通過する際に飽和しないよう、一方の固定子１３
における磁極面１５，１６と他方の固定子１４における
磁極面１７，１８との間隔に比例するように設計され
る。そして、回転子１２の半径は、例えば固定子１３に
おいて、２つの磁極面１５，１６の各幅と電磁コイル１
９の幅を加えた値にシャフト１１の半径を考慮して設計
される。また、固定子１４における２つの磁極面１７，
１８と電磁コイル２０においても同様である。

【０００６】ここで、シャフト１１に加える負荷が増大
すると、固定子１３，１４による引力の増加を要する
が、それには固定子１３，１４における磁極面１５，１
６，１７，１８の各幅、および電磁コイル１９，２０の
巻線数を増加すべきである。つまり、固定子１３，１４
が大きくなり、ひいては回転子１２の半径および厚さも
増加する。ところが、半径および厚さの増加した回転子
１２は、回転速度が増加するか、回転軸方向Ｌに加える
負荷が増大して、回転子１２に発生するストレスが機械
的な強度を超過すると、回転が不安定になり破壊のおそ
れも生ずる。従って、高速回転を必要としたり大きな負
荷を加える用途に使用される磁気スラスト・ベアリング
は、前述した構造では限界があり、そのため回転子の質
量と半径の減少が要求された。そこで、この短所の一部
を除去するために、図７（ｂ）と図８に示す類型の磁気
スラスト・ベアリングが案出された。

【０００７】図７（ｂ）は、米国特許第 5,101,130号を
通じて開示された磁気スラスト・ベアリングにおける一
実施例の断面を示す断面図である。図７（ｂ）におい
て、この磁気スラスト・ベアリング３０は、回転軸であ
るシャフト３１と、これにディスク状に形成された一対
のカラー３２，３３と、その中いずれか１つのカラー３
２，３３を取り囲んで、内部に電磁コイル３５を含み、
シャフト３１の外周面に平行して２つの磁極面３８，３
９を形成する固定子３４から構成される。これにより、
回転子であるカラー３２，３３を小型化できる長所はあ
るが、磁化されるシャフト３１の内部に形成される磁路
が長くなり、ヒステリシスや渦電流などによる鉄損が発
生する。従って、電力消費の増加と回転と反対方向の作
用力であるドラグトルクが増える欠点もある。また、回
転軸方向Ｌの位置を制御してカラー３２，３３を支持す
るための固定子がさらに必要になり、そのためにシャフ
ト３１の長さが増加すれば、構造的に不安定になるなど
の問題がもたらされた。

【０００８】図８は、1990年欧州特許事務局に出願され
た公告番号第0,411,696,A2号を通じて開示された磁気ス
ラスト・ベアリングにおける２つの実施例の断面を示す
断面図である。図８（ａ）において、１つ目の磁気スラ
スト・ベアリング４０は、回転軸であるシャフト４１
と、その一端に形成されたディスク状の回転子４２と、
この回転子４２を非接触式に支持するための固定子４
３，４４からなる。回転子４２は、その半径の減少にも
拘らず充分な磁束の影響を受けられるように、固定子４
３の磁極面４５が回転子４２の外周面４７と対向するよ
うに配置されている。また、大きな磁気力が発生できる
ように、２つの磁極面４５，４６を多少広くした。しか
し、回転子４２に対する回転軸方向Ｌの引力は、固定子
４３の内部に配置した磁極面４６によってのみ発生する
ため比較的に弱く、他方で、固定子４３の外部に配置し
た磁極面４５により直角方向に発生する不必要な磁気力
をも制御せねばならないという問題が発生した。

【０００９】図８（ｂ）において、開示された２つ目の
磁気スラスト・ベアリング６０は、回転軸であるシャフ
ト６１と、その上に形成された回転子６２と、この回転
子を回転軸方向Ｌに支持する固定子６３，６４からな
る。回転子６２は、その外周近傍における厚みを減らす
ことにより質量を減少させつつ、シャフト６１に大きな
負荷が加わる場合にも回転軸方向Ｌの支持が維持できる
ようにした。しかし、回転子６２の厚みが外周面に向か
って変化する傾斜面により、回転軸方向Ｌの負荷に対す
る支持力が変動する傾向があり回転が不安定になり易
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上まとめると、前記
した従来の磁気スラスト・ベアリングを使用し、回転軸
方向のスラスト加重を支持しようとする際には、次に述
べるような問題点があった。 （１）図７（ａ）において、磁気力を強化するため電磁
コイルの巻線数を増加すると、固定子が大きくなり回転
子の半径および重量も増加するので、回転子に発生する
ストレスが機械的な強度を超過し、その回転が不安定に
なり破壊のおそれも生ずる。 （２）図７（ｂ）において、シャフト内部に形成される
磁路が長くなり、ヒステリシスや渦電流による鉄損が発
生するので、電力消費が増加しドラグトルクも増える一
方、回転軸方向の位置を制御する固定子が別に必要にな
るので、シャフトが長くなって構造的に不安定になる。 （３）図８（ａ）において、回転子に対する回転軸方向
の支持力は、片方の磁極面によってのみ発生するため弱
いばかりか、他方の磁極面により直角方向に発生する不
必要な磁気力をも制御せねばならない。 （４）図８（ｂ）において、回転子の傾斜面により回転
軸方向の支持力は変動する傾向があるので、やはり、そ
の回転が不安定になり易い。 本発明は前述の問題点に鑑み、回転軸方向に支持する固
定子の構造を改善して回転子の半径を減少させ、これに
よりシャフトの高速回転時、および高負荷を加える時に
も安定的に回転軸方向に支持できる磁気スラスト・ベア
リングを提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明では次の手段を構成した。電機子からなり
相互に所定の間隔を置いて対向する一対の固定子と、こ
の一対の固定子のうち１つを一方の端が貫通して回転可
能に支持されるシャフトと、このシャフトの他方の端に
形成され、前記一対の固定子に挟まれて配置されるディ
スク状の磁性材料からなる回転子を含む磁気スラスト・
ベアリングにおいて、前記一対の固定子は、シャフトを
周回する環状の開口部を回転子に対向する各側面にそれ
ぞれ形成している環状のヨ−ク部材と、このヨ−ク部材
の内部に形成されて環状の開口部に連結し、磁束を生ず
る電磁コイルが収納されるコイル・スロットからなり、
前記ヨーク部材は、環状の開口部を挟む外周側において
磁束が透過する第１の磁極面と、同じく内周側において
磁束が透過する第２の磁極面とを回転子に対向する各側
面にそれぞれ形成しており、前記開口部は、その入口の
幅がコイル・スロットに連結される部位の幅より狭くな
る様に形成されることを特徴とする磁気スラスト・ベア
リング。

【００１２】

【作用】回転子の半径を効果的に減らすことにより、高
速で回転する際、および回転軸方向に大きな負荷が加わ
る際にも、その回転が安定に遂行される。また、回転子
と固定子における不要な部分を切除することによって、
渦電流などによる鉄損が防止されてドラグトルクが低減
されつつ、回転子の質量が減少して回転効率が改善さ
れ、ひいては高速時の回転性能が向上する。

【００１３】

【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明による磁
気スラスト・ベアリングを詳細に説明する。図１は、本
発明の第１の実施例における断面を示す断面図である。
図１において、第１の実施例の主要部は、電機子からな
り相互に所定の間隔を置いて対向する一対の第１の固定
子１０４，１０５と、これらの間に挟まれて配置され、
所定の厚さと半径を有するディスク状の磁性材料からな
る回転子１０２である。また、これらを含んで、一対の
第１の固定子１０４，１０５の１つを一方の端が貫通し
て回転可能に支持され、回転子１０２を他方の端に形成
して単一の回転軸１０３を中心に回転し、その回転力を
伝達するシャフト１０１とにより第１の磁気スラスト・
ベアリング１００を構成している。

【００１４】一対の第１の固定子１０４，１０５は、こ
れらを磁化する電磁コイル１０６，１０７と、各電磁コ
イル１０６，１０７を収納し、シャフト１０１を周回す
る環状の磁性材料からなるヨ−ク部材１０８ａ，１０８
ｂと、各ヨ−ク部材１０８ａ，１０８ｂの内部に形成さ
れ、各電磁コイル１０６，１０７を収納するために角形
括弧（bracket)状の断面を有する空間であるコイル・ス
ロット１０９，１０９からなる。コイル・スロット１０
９，１０９は、回転子１０２に対向して開口し、シャフ
ト１０１を周回する環状の開口部１０９ａ，１０９ａを
それぞれに設けており、これらの開口部１０９ａ，１０
９ａは、その入口部分の幅が各電磁コイル１０６，１０
７を収納する内部の幅より狭く形成される。つまり、環
状の開口部１０９ａ，１０９ａの内面は、その断面の外
周側を傾斜して内周側に突出し、その断面が三角状とな
る第１の突出部１１６，１１６を有し、その内周側を回
転軸１０３に平行に保ちつつ、第１の突出部１１６，１
１６とは接合させない様になっている。

【００１５】ヨ−ク部材１０８ａ，１０８ｂは、回転子
１０２に対向して磁気力を及ぼし、Ｎ極とＳ極の２つの
極性の中いずれかが相補的に現れる２つの面を有してお
り、例えば図１の紙面における左側のヨ−ク部材１０８
ａにおいて、環状の開口部１０９ａを挟んで外周側に位
置する第１磁極面１１０と、同じく内周側に位置する第
２磁極面１１１を形成する。第１及び第２磁極面１１
０，１１１は、対向する回転子１０２の左側面１１２と
離隔して所定幅の間隙１１４を形成しており、図１の紙
面上右側のヨ−ク部材１０８においても同様に回転子１
０２の右側面１１３と所定幅の間隙１１５をそれぞれ形
成する。また、回転軸方向１０３における回転子１０２
の位置を検出するギャップ・センサー２１を回転子１０
２に隣接して設ける。続いて、上記の構成による作用を
図１の紙面における主に左側の第１の固定子１０４にお
いて詳細に説明するが、右側の第１の固定子１０５につ
いても同様である。

【００１６】第１の固定子１０４，１０５では、電磁コ
イル１０６，１０７により磁気力を発生し、その強さを
調節する様になっており、この磁気力により両方の第１
の固定子１０４，１０５の間に隣接して挟まれる回転子
１０２は、左右に流動しない様に制御されて回転軸方向
１０３に支持できる。その際、電磁コイル１０６は特定
の巻線数を有するので、これに印加される電流の値によ
って磁気力の強さが決定され、その磁気力線は回転子１
０２を介し、第１磁極面１１０と第２磁極面１１１を通
じて形成される。従って、回転子１０２の左側面１１２
に作用する磁気力は、この左側面１１２に第１磁極面１
１０と第２磁極面１１１が向かい合う面積に応じて決定
され、それぞれの面積を互いに同程度に設定することに
より、回転子１０２に作用する磁気力の均衡を維持する
ことができる。また、電磁コイル１０７による回転子１
０２の右側面１１３に作用する磁気力も前記と同様に決
定される。

【００１７】つまり、この左側面１１２において第１磁
極面１１０に向かい合う面積と、第２磁極面１１１にお
ける同様の面積を同程度としつつ、環状の開口部１０９
ａにおける入口部分の幅は上記に述べたとおり充分に狭
く形成しているので、前記した図７の従来例よりも回転
子１０２の半径を結果的に減らすことができる。また、
前記した第１の突出部１１６の形状は、その断面を先細
り（taper)の三角状に形成して、ここから生ずる磁束が
環状の開口部１１９ａにおける内周側の内面に向かって
短絡的に通過するのを防止し、第１磁極面１１０を回転
子１０２の左側面１１２に対して平行に形成して、この
左側面１１２に大部分の磁束を到達できる様になってい
る。

【００１８】即ち、第１の突出部１１６は、第１磁極面
１１０を第２磁極面１１１より広く形成することによっ
て回転子１０２の半径を減少できるので、シャフト１０
１に高負荷が加わる場合やシャフト１０１が高速回転を
する場合に、回転子１０２に生ずるストレスを緩和して
安定な作動を実現できる。無論、前記したギャップ・セ
ンサー２１により、回転子１０２の位置が検出されて基
準位置と照合され、もし、この基準位置に対して位置ず
れがあると、各電磁コイル１０６，１０７に印加する電
流の強さを調節することにより、回転子１０２が基準位
置で支持される様になっている。

【００１９】図２は、本発明による第２の実施例を示す
図面であって、図２（ａ）はその断面を示す断面図であ
り、図２（ｂ）は、図２（ａ）における磁束が通過する
様子を説明する説明図である。図２（ａ）において、第
２の実施例は、図１の第１の実施例における第１の固定
子１０４，１０５に代えて、そのヨ−ク部材１０８ａ，
１０８ｂを新たなヨ−ク部材１０８ｃ，１０８ｄと置き
換えた新たな第１の固定子１０４ａ，１０５ａとし、回
転子１０２に代えて、新たな形状を有する新たな回転子
１０２ａと置き換える他は第１の実施例と同様である。
それぞれのヨ−ク部材１０８ｃ，１０８ｄは、その外周
側において第１磁極面１１０における回転子１０２に対
向しない角を面取りした面取り部１１９ａ，１１９ｃを
設け、新たな回転子１０２ａは、その外周面における厚
み方向の中央部を円周に沿って窪ませた環状の溝部１１
９ｂを設けて新たな第１の磁気スラスト・ベアリング１
００ａを構成したものである。

【００２０】図２（ｂ）において、面取り部１１９ａ，
１１９ｃと切除部１１９ｂは、通過する磁束が相対的に
少ない部分であり、図示する形状で除去することにより
ヨ−ク部材１０８ｃ，１０８ｄと回転子１０２ａにおけ
るヒステリシスや渦電流による鉄損を防止し、回転子１
０２ａの質量を減らして、第１の実施例と同様の効果を
維持したまま、ヨ−ク部材１０８ｃ，１０８ｄの外周側
を通じて回転子１０２ａに流れ込む磁束を相対的に少な
くできる。

【００２１】図３は、本発明による第３の実施例の断面
を示す断面図である。図３において、第３の実施例は、
図１の第１の実施例における第１の固定子１０４，１０
５、または図２の第２の実施例における第１の固定子１
０４ａ，１０５ａに代えて、そのヨ−ク部材１０８ａ，
１０８ｂ、またはヨ−ク部材１０８ｃ，１０８ｄを新た
なヨ−ク部材１０８ｅ，１０８ｆと置き換えた新たな第
１の固定子１０４ｂ，１０５ｂとする他は、第１または
第２の実施例と同様である。新たなヨ−ク部材１０８
ｅ，１０８ｆは、それぞれの胴体を２つの部分に分離
し、シャフト１０１の外周側における外側部材１０８
ｇ，１０８ｈと内周側における内側部材１０８ｉ，１０
８ｊからなり、外側部材１０８ｇ，１０８ｈと内側部材
１０８ｉ，１０８ｊをそれぞれ締結する締結手段ＣＴ，
ＣＴを付加して新たな第１の磁気スラスト・ベアリング
１００ｂを構成したものである。

【００２２】実際は、第１および第２の実施例に示す構
造のコイル・スロット１０９，１０９に、電磁コイル１
０６，１０７を形成するには高度の技術を要し、形成後
に異状が発生した場合も、それ自体を交換するのは殆ど
不可能である。そこで、外側部材１０８ｇ，１０８ｈと
内側部材１０８ｉ，１０８ｊを分離し、分離した状態で
電磁コイル１０６，１０７を形成してから、締結手段Ｃ
Ｔ，ＣＴにより結合する一方、異状発生時には第１の固
定子１０８ｅ，１０８ｆ全体を交換する代わりに、電磁
コイル１０６，１０７のみを交換してコスト節減と資源
節約の効果を高めることができ、生産ラインでの製品組
立を容易にして生産効率を向上させ得る。

【００２３】図４は、本発明による第４の実施例の断面
を示す断面図である。図４において、第４の実施例は、
図１の第１の実施例における第１の固定子１０４，１０
５の代わりに、環状の開口部における形状が異なる第２
の固定子１２４，１２５を設ける他は第１の実施例の構
成と同様であるが、それに付随して異なる作用効果を生
ずるので各部に異なる符号を付して示す。第２の固定子
１２４，１２５は、それぞれのヨーク部材１２８ａ，１
２８ｂにおける環状の開口部が、その入口部分の幅を内
部の幅とほぼ等しく形成する第２の磁気スラスト・ベア
リング１２０ある。

【００２４】即ち、第４の実施例は、その主要部が、電
機子からなり相互に所定の間隔を置いて対向する一対の
第２の固定子１２４，１２５と、これらの間に挟まれて
配置され、所定の厚さと半径を有するディスク状の磁性
材料からなる回転子１２２であり、一対の第２の固定子
１２４，１２５の１つを一方の端が貫通して回転可能に
支持され、回転子１２２を他方の端に連結して単一の回
転軸１２３を中心に回転し、その回転力を伝達するシャ
フト１２１を含んでいる。一対の第２の固定子１２４，
１２５は、これらを磁化する電磁コイル１２６，１２７
を内部に形成し、磁性材料からなる環状のヨ−ク部材１
２８ａ，１２８ｂと、電磁コイル１２６，１２７を収納
する角形括弧（bracket)状の断面を有する空間であるコ
イル・スロット１２９，１２９とからなる。

【００２５】コイル・スロット１２９，１２９は、回転
子１２２に対向して開口し、シャフト１２１を周回する
環状の開口部をそれぞれに設けており、この環状の開口
部における内面は、新たな第２磁極面１３１に連なる内
周側の内面を回転軸１２３に平行に形成し、新たな第１
磁極面１３０に連なる外周側の内面が、電磁コイル１２
６を取り囲むように内周側の内面に向かって垂直に突出
する第２の突出部１３９，１３９を有している。第２の
突出部１３９，１３９は、所定の幅と高さを有するとと
もに、ヨーク部材１２８ａ，１２８ｂにおける内周側の
内面との間に所定の間隔ほど離隔しており、この離隔す
る間隔に、超伝導体または反磁性物質からなり、磁束の
漏洩を遮蔽する磁気遮蔽部材１３６，１３６を嵌め込
む。尚、１３０は第１磁極面、１３１は第２磁極面であ
り、１３４は回転子１２２の左側面１３２における所定
幅の間隙で、１３５は同じく右側面における所定幅の間
隙である。

【００２６】続いて、上記の構成による作用を第１の実
施例と同様に詳細に説明する。 第４の実施例は、磁気
遮蔽部材１３６，１３６により、第２の固定子１２４，
１２５に生ずる磁束が第２の突出部１３９，１３９を通
じて、直接的にヨーク部材１２８ａ，１２８ｂの内周側
の内面に通過するのを防止し、第１磁極面１３０を通じ
て回転子１２２に伝達する様になっている。

【００２７】図５は、本発明による第５の実施例の断面
を示す断面図である。図５において、第５の実施例は、
図４の第４の実施例における第２の固定子１２４，１２
５に代えて、形状が異なる新たなヨ−ク部材１２８ｃ，
１２８ｄを有する新たな第２の固定子１２４ａ，１２５
ａと置き換え、回転子１２２に代えて、その形状が異な
る新たな回転子１２２ａと置き換える他は、第４の実施
例と同様である。新たなヨ−ク部材１２８ｃ，１２８ｄ
は、その外周側において第１磁極面１３０ａ，１３０ｂ
における回転子１２２ａに対向しない角を面取りした面
取り部１３９ａ，１３９ｃを設け、新たな回転子１２２
ａは、その外周面における厚み方向の中央部を円周に沿
って窪ませた環状の溝部１３９ｂを設けて新たな第２の
磁気スラスト・ベアリング１２０ａを構成したものであ
る。また、これらの面取り部１３９ａ，１３９ｃと切除
部１３９ｂは、第２の実施例において詳しく述べた作用
効果と同様に、鉄損を防止しつつ磁束を相対的に少なく
できる。

【００２８】図６は、本発明による第６の実施例を示す
断面図である。図６において、第６の実施例は、図４の
第４の実施例における第２の固定子１２４，１２５、ま
たは図５の第５の実施例における第２の固定子１２４
ａ，１２５ａに代えて、そのヨ−ク部材１２８ａ，１２
８ｂ、またはヨ−ク部材１２８ｃ，１２８ｄを新たなヨ
−ク部材１２８ｅ，１２８ｆと置き換えた新たな第２の
固定子１２４ｂ，１２５ｂとする他は、第４または第５
の実施例と同様である。新たなヨ−ク部材１２８ｅ，１
２８ｆは、それぞれの胴体を２つの部分に分離し、シャ
フト１２１の外周側における外側部材１２８ｇ，１２８
ｈと内周側における内側部材１２８ｉ，１２８ｊからな
り、前記した図３の第３の実施例に詳しく述べたと同様
に締結手段ＣＴ，ＣＴを付加して新たな第２の磁気スラ
スト・ベアリング１２０ｂを構成したものである。ま
た、第６の実施例は、第３の実施例における作用効果と
同様に電磁コイル１２６，１２７を形成して生産効率を
向上させる一方、これらのみを異状発生時に交換してコ
スト節減と資源節約の効果を高め得る。

【００２９】

【発明の効果】前述したように、本発明には次の効果が
ある。 （１）２つの磁極面により磁束を均衡的に発生させるの
で、回転子における機械的なストレスが減少して回転軸
方向の支持力が変動し難い。 （２）２つの磁極面を互いに接近させて配置し、回転子
における磁束が作用する範囲を回転軸に近づけるので、
回転子の半径を短くして質量を減少させて機械的な強度
を高める。 （３）固定子と回転子における不要な磁路を省き、ヒス
テリシスや渦電流による鉄損を防止するので、電力消費
を抑制しドラグトルクも減少する一方、回転子の質量が
減少し構造的に安定になる。 （４）磁気遮蔽部材により磁束を漏れなく回転子に供給
するので、回転子における回転軸方向の支持力を増強す
る。 以上の（１）、乃至（４）により、高速でシャフトを回
転する際に、その回転を安定に遂行し、回転軸方向の大
きな負荷を支持する際にも、その支持を安定に行って回
転効率が改善され、ひいては高速時の回転性能が向上す
る磁気スラスト・ベアリングを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例の断面を示す断面図
である。

【図２】本発明による第２の実施例の断面を示す断面図
である。

【図３】本発明による第３の実施例の断面を示す断面図
である。

【図４】本発明による第４の実施例の断面を示す断面図
である。

【図５】本発明による第５の実施例の断面を示す断面図
である。

【図６】本発明による第６の実施例の断面を示す断面図
である。

【図７】従来の一般的な磁気スラスト・ベアリングの断
面を示す断面図である。

【図８】従来の他の磁気スラスト・ベアリングの断面を
示す断面図である。

【符号の説明】

２１・・・・・・ギャップ・センサー １００・・・磁気スラスト・ベアリング １０１・・・
・・・・・シャフト１０２・・・・・・・・・・・・回
転子 １０３・・・・・・・・・回転軸１０４，１０５
・・・・・・・・固定子 １０６，１０７・・・電磁コ
イル１０８・・・・・・・環状のヨ−ク部材 １０９・
・・・コイル・スロット１１０・・・・・・・・・・第
１磁極面 １１１・・・・・・・第２磁極面１１２・・
・・・・・・・・・・左側面 １１３・・・・・・・・
・右側面１１４，１１５・・・・・・・・・間隙 １１
６・・・・・・第１の突出部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子からなり相互に所定の間隔を置い
   て対向する一対の固定子と、この一対の固定子のうち１
   つを一方の端が貫通して回転可能に支持されるシャフト
   と、このシャフトの他方の端に形成され、前記一対の固
   定子に挟まれて配置されるディスク状の磁性材料からな
   る回転子を含む磁気スラスト・ベアリングにおいて、 前記一対の固定子は、シャフトを周回する環状の開口部
   を回転子に対向する各側面にそれぞれ形成している環状
   のヨ−ク部材と、 このヨ−ク部材の内部に形成されて環状の開口部に連結
   し、磁束を生ずる電磁コイルが収納されるコイル・スロ
   ットからなり、 前記ヨーク部材は、環状の開口部を挟む外周側において
   磁束が透過する第１の磁極面と、同じく内周側において
   磁束が透過する第２の磁極面とを回転子に対向する各側
   面にそれぞれ形成しており、 前記開口部は、その入口の幅がコイル・スロットに連結
   される部位の幅より狭くなる様に形成されることを特徴
   とする磁気スラスト・ベアリング。
2. 【請求項２】 前記環状の開口部は、その外周側の内面
   がシャフトを周回する環状の傾斜面であることを特徴と
   する請求項１に記載の磁気スラスト・ベアリング。
3. 【請求項３】 前記回転子の外径は、一対の固定子の外
   径より小さく、 前記一対の固定子は、それぞれの第１の磁極面における
   回転子に対向しない外周側の角を面取りすることを特徴
   とする請求項１に記載の磁気スラスト・ベアリング。
4. 【請求項４】前記一対の固定子は、それぞれの面取りさ
   れた角と第１の磁極面との境界が回転子の外径と略同一
   であることを特徴とする請求項３に記載の磁気スラスト
   ・ベアリング。
5. 【請求項５】前記一対の固定子は、それぞれの環状の開
   口部に、磁速の漏洩を遮蔽する磁気遮蔽部材を具備する
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気スラスト・ベア
   リング。
6. 【請求項６】前記回転子は、その外周面における厚み方
   向の中央部を窪ませ、円周に沿った環状の溝部を形成し
   て重量を低減することを特徴とする請求項１、請求項
   ２、請求項３、請求項４、または請求項５に記載の磁気
   スラスト・ベアリング。
7. 【請求項７】前記一対の固定子は、コイル・スロットを
   境に互に分割、および結合がされる２つの分割部材から
   なることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、
   請求項４、または請求項５に記載の磁気スラスト・ベア
   リング。
8. 【請求項８】前記一対の固定子は、コイル・スロットを
   境に互に分割、および結合がされる２つの分割部材から
   なることを特徴とする請求項６に記載の磁気スラスト・
   ベアリング。