JPH07327337A - 永久磁石式磁気浮上回転装置 - Google Patents
永久磁石式磁気浮上回転装置Info
- Publication number
- JPH07327337A JPH07327337A JP14092094A JP14092094A JPH07327337A JP H07327337 A JPH07327337 A JP H07327337A JP 14092094 A JP14092094 A JP 14092094A JP 14092094 A JP14092094 A JP 14092094A JP H07327337 A JPH07327337 A JP H07327337A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- rotation
- rotor
- magnetic levitation
- peripheral surface
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気軸受装置などに使用する永久磁石式磁気
浮上回転装置において、回転子の回転を抑制して過大回
転を防止し、定速回転を可能にする構成の提供。 【構成】 永久磁石式磁気浮上回転装置において、固定
子あるいは回転子５の永久磁石体８の外周面および／ま
たは内周面に環状金属材料２１を配設したことを特徴と
し、回転装置が回転駆動源の回転変動や慣性などによっ
て回転速度が早くなり、過大回転周波数が発生した場
合、該環状金属材料２１に渦電流が発生し、回転方向に
反力が生じ、回転速度が低下して、ブレーキ効果が得ら
れ、この渦電流による回転方向に対する反力は、過大速
度の回転変化に応じ、回転差分に比例しているため、安
定した回転性能が得られる。
浮上回転装置において、回転子の回転を抑制して過大回
転を防止し、定速回転を可能にする構成の提供。 【構成】 永久磁石式磁気浮上回転装置において、固定
子あるいは回転子５の永久磁石体８の外周面および／ま
たは内周面に環状金属材料２１を配設したことを特徴と
し、回転装置が回転駆動源の回転変動や慣性などによっ
て回転速度が早くなり、過大回転周波数が発生した場
合、該環状金属材料２１に渦電流が発生し、回転方向に
反力が生じ、回転速度が低下して、ブレーキ効果が得ら
れ、この渦電流による回転方向に対する反力は、過大速
度の回転変化に応じ、回転差分に比例しているため、安
定した回転性能が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁石反発力を利用し
磁気軸受装置などに使用する非接触の磁気浮上型の回転
装置の改良に係り、固定子または回転子の周囲に環状金
属材料を配設して、回転の過大高速化を防止し、定速回
転保持を可能とした永久磁石式磁気浮上回転装置に関す
る。
磁気軸受装置などに使用する非接触の磁気浮上型の回転
装置の改良に係り、固定子または回転子の周囲に環状金
属材料を配設して、回転の過大高速化を防止し、定速回
転保持を可能とした永久磁石式磁気浮上回転装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】同磁極を対向させた一対の永久磁石体の
反発力を利用した磁気浮上回転装置は、高速回転が可能
であり、低摩擦、低抵抗、静音駆動であるという利点を
持ち、軸受やフライホイールなどのさまざまな用途に利
用されている。
反発力を利用した磁気浮上回転装置は、高速回転が可能
であり、低摩擦、低抵抗、静音駆動であるという利点を
持ち、軸受やフライホイールなどのさまざまな用途に利
用されている。
【０００３】磁気軸受の具体的な構成としては下記のご
とき構成が知られている。すなわち軟質磁性金属材から
なる円柱状の一対のコアを、空隙を介して対向させ、一
方のコアの外周面に、コアの厚み方向と同一の磁化方向
を有する環状の永久磁石を配置し、さらに、他方のコア
の外周面にも該コアの厚み方向と同一の磁化方向を有
し、前記永久磁石に同磁極を対向させた環状の永久磁石
を配置して、該コアの空隙対向面との反対面に回転軸を
接続して回転子を構成する。この環状永久磁石は、通
常、複数に分割された希土類・鉄・ボロン系永久磁石か
ら構成され、円柱状のコアに一体化されて、回転軸の他
方側には駆動用モーターが設置されている。
とき構成が知られている。すなわち軟質磁性金属材から
なる円柱状の一対のコアを、空隙を介して対向させ、一
方のコアの外周面に、コアの厚み方向と同一の磁化方向
を有する環状の永久磁石を配置し、さらに、他方のコア
の外周面にも該コアの厚み方向と同一の磁化方向を有
し、前記永久磁石に同磁極を対向させた環状の永久磁石
を配置して、該コアの空隙対向面との反対面に回転軸を
接続して回転子を構成する。この環状永久磁石は、通
常、複数に分割された希土類・鉄・ボロン系永久磁石か
ら構成され、円柱状のコアに一体化されて、回転軸の他
方側には駆動用モーターが設置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の磁気軸受に
おいて、永久磁石を組み込んだ回転子に駆動モーターに
よって回転力を付与すると、前記の同磁極同士を対向さ
せた一対の永久磁石の反発力により、原理的には非接触
状態を維持したまま低摩擦、低抵抗で半永久的に回転す
ることになる。しかし、駆動モーターなどの駆動源の回
転数変動や慣性、永久磁石がつくる磁場の不均一などに
よって、回転子の回転速度が変動して定速回転の維持が
できずに乱調の原因となったり、場合によって過大な高
速回転を起こして危険である。
おいて、永久磁石を組み込んだ回転子に駆動モーターに
よって回転力を付与すると、前記の同磁極同士を対向さ
せた一対の永久磁石の反発力により、原理的には非接触
状態を維持したまま低摩擦、低抵抗で半永久的に回転す
ることになる。しかし、駆動モーターなどの駆動源の回
転数変動や慣性、永久磁石がつくる磁場の不均一などに
よって、回転子の回転速度が変動して定速回転の維持が
できずに乱調の原因となったり、場合によって過大な高
速回転を起こして危険である。
【０００５】この発明は、磁気軸受装置などに使用する
永久磁石式磁気浮上回転装置において、回転子の回転を
抑制して過大高速回転を防止し、定速回転を可能にする
構成の提供を目的としている。
永久磁石式磁気浮上回転装置において、回転子の回転を
抑制して過大高速回転を防止し、定速回転を可能にする
構成の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、厚み方向に
磁化方向を有する一対の永久磁石体を、同磁極を対向さ
せて一方を固定子、他方を回転子として軸支配置した非
接触型の永久磁石式磁気浮上回転装置において、前記固
定子および／または回転子の外周面および／または内周
面に環状金属材料を配設したことを特徴とする永久磁石
式磁気浮上回転装置である。
磁化方向を有する一対の永久磁石体を、同磁極を対向さ
せて一方を固定子、他方を回転子として軸支配置した非
接触型の永久磁石式磁気浮上回転装置において、前記固
定子および／または回転子の外周面および／または内周
面に環状金属材料を配設したことを特徴とする永久磁石
式磁気浮上回転装置である。
【０００７】この発明において、回転子を構成する永久
磁石としては、従来のアルニコ磁石やフェライト磁石が
用いられるが、特に永久磁石間に強力な磁束を発生さ
せ、装置の小型化を可能にするＮｄ、Ｐｒを含有する最
大エネルギー積の高いＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石などの希
土類系永久磁石が好ましい。固定子の磁石も同様に、従
来のアルニコ磁石やフェライト磁石が用いられるが、特
にＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石などの希土類系永久磁石が好
ましい。さらに、固定子および回転子の永久磁石体は、
必ずしも環状、一体物である必要はないが、例えば、複
数の弓形永久磁石を接合させ一体化したもの、複数の径
が異なる環状永久磁石を接合させ一体化したものなど種
々の構成が選択できる。また、永久磁石の磁化方向は、
円柱状のコアの厚み方向と同方向であり、対向する永久
磁石の磁化方向に対して同磁極を対向させている。
磁石としては、従来のアルニコ磁石やフェライト磁石が
用いられるが、特に永久磁石間に強力な磁束を発生さ
せ、装置の小型化を可能にするＮｄ、Ｐｒを含有する最
大エネルギー積の高いＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石などの希
土類系永久磁石が好ましい。固定子の磁石も同様に、従
来のアルニコ磁石やフェライト磁石が用いられるが、特
にＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石などの希土類系永久磁石が好
ましい。さらに、固定子および回転子の永久磁石体は、
必ずしも環状、一体物である必要はないが、例えば、複
数の弓形永久磁石を接合させ一体化したもの、複数の径
が異なる環状永久磁石を接合させ一体化したものなど種
々の構成が選択できる。また、永久磁石の磁化方向は、
円柱状のコアの厚み方向と同方向であり、対向する永久
磁石の磁化方向に対して同磁極を対向させている。
【０００８】この発明において、固定子あるいは回転子
の永久磁石体の外周面および／または内周面に設ける環
状の金属材料は、パーマロイ、純鉄でも良い。特に、ア
ルミニウムでは軽量ですみ、負荷重量への影響を回避で
きる。環状金属材料が磁性材である場合は、ただ永久磁
石上に金属材料を設置して永久磁石の吸着力によって固
着させてもよい。しかし、非磁性材である場合や高速回
転での使用を考慮すると、接着剤などで強固に固着させ
ることが望ましい。また、それら環状金属材料は、固定
子の永久磁石体および／または可動子の永久磁石体の、
外周面および／または内周面に配設する。内周面に配設
する場合は、環状永久磁石よりも厚みを小とした環状金
属材料にて環状永久磁石の内周部を構成したり、あるい
は図３に示すように円筒状コアの内周面に配置してもよ
い。さらに、永久磁石とその周囲の金属材料との間にグ
ラスウール、樹脂などの断熱材を介在させることによ
り、回転子が過大高速で回転した場合に、金属材料内に
発生する渦電流損による発熱に起因する、永久磁石の磁
気特性の低下および反発力の減少を防止することが可能
である。
の永久磁石体の外周面および／または内周面に設ける環
状の金属材料は、パーマロイ、純鉄でも良い。特に、ア
ルミニウムでは軽量ですみ、負荷重量への影響を回避で
きる。環状金属材料が磁性材である場合は、ただ永久磁
石上に金属材料を設置して永久磁石の吸着力によって固
着させてもよい。しかし、非磁性材である場合や高速回
転での使用を考慮すると、接着剤などで強固に固着させ
ることが望ましい。また、それら環状金属材料は、固定
子の永久磁石体および／または可動子の永久磁石体の、
外周面および／または内周面に配設する。内周面に配設
する場合は、環状永久磁石よりも厚みを小とした環状金
属材料にて環状永久磁石の内周部を構成したり、あるい
は図３に示すように円筒状コアの内周面に配置してもよ
い。さらに、永久磁石とその周囲の金属材料との間にグ
ラスウール、樹脂などの断熱材を介在させることによ
り、回転子が過大高速で回転した場合に、金属材料内に
発生する渦電流損による発熱に起因する、永久磁石の磁
気特性の低下および反発力の減少を防止することが可能
である。
【０００９】
【作用】この発明は、永久磁石式磁気浮上回転装置にお
いて、固定子および／または回転子の永久磁石体の外周
面および／または内周面に環状金属材料を配設したこと
を特徴とし、回転装置が回転駆動源の回転変動や慣性な
どによって回転速度が早くなり、過大回転周波数が発生
した場合、該金属材料に渦電流が過大に発生し、回転方
向に反力が生じ、回転速度が低下して、ブレーキ効果が
得られる。この渦電流による回転方向に対する反力は、
過大速度の回転変化に応じ、回転差分に比例しているた
め、安定した回転性能が得られる。
いて、固定子および／または回転子の永久磁石体の外周
面および／または内周面に環状金属材料を配設したこと
を特徴とし、回転装置が回転駆動源の回転変動や慣性な
どによって回転速度が早くなり、過大回転周波数が発生
した場合、該金属材料に渦電流が過大に発生し、回転方
向に反力が生じ、回転速度が低下して、ブレーキ効果が
得られる。この渦電流による回転方向に対する反力は、
過大速度の回転変化に応じ、回転差分に比例しているた
め、安定した回転性能が得られる。
【００１０】
実施例１ 図１と図２に示す磁気浮上回転装置は、固定子１が円板
状のバックコア２を有する円筒状コア３に該円筒状コア
３の外周に環状永久磁石４を着設した構成からなり、ま
た、回転子５は同様に円板状のバックコア６を有する円
筒状コア７の外周に環状永久磁石８を着設してあり、円
筒状コア７に接続してある回転軸１０にモーター１１が
装着してある。固定子１および回転子５の各環状永久磁
石４，８は軸方向に磁化され、図で上下に空隙９を介し
て配置される磁極面には同一の磁極が形成され、回転子
５の環状永久磁石８の外周部端面には、薄リング状断熱
材２０を介して環状金属材料２１が周設してある。
状のバックコア２を有する円筒状コア３に該円筒状コア
３の外周に環状永久磁石４を着設した構成からなり、ま
た、回転子５は同様に円板状のバックコア６を有する円
筒状コア７の外周に環状永久磁石８を着設してあり、円
筒状コア７に接続してある回転軸１０にモーター１１が
装着してある。固定子１および回転子５の各環状永久磁
石４，８は軸方向に磁化され、図で上下に空隙９を介し
て配置される磁極面には同一の磁極が形成され、回転子
５の環状永久磁石８の外周部端面には、薄リング状断熱
材２０を介して環状金属材料２１が周設してある。
【００１１】固定子１として、円筒外径８０ｍｍ、バッ
クコア外径９９ｍｍ、厚みが１０ｍｍの円筒状コア３
に、内径８０ｍｍ、外径９９ｍｍ、厚み１０ｍｍのＮｄ
−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を環状永久磁石４として着設し
た。また、回転子５として、同一寸法の円筒状コア７
に、内径７０ｍｍ、外径９９ｍｍ、厚み７ｍｍのＮｄ−
Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を環状永久磁石８として着設し、厚
み７ｍｍ、グラスウールからなる断熱材２０を介して、
厚み７ｍｍのＡｌ製環状金属材料２１を周設した。上記
構成からなる磁気浮上回転装置を、磁気軸受として回転
させたところ、回転速度の変動が少なく、無負荷運転に
て所定の回転速度の±０．５％以内の定速回転が可能で
あった。
クコア外径９９ｍｍ、厚みが１０ｍｍの円筒状コア３
に、内径８０ｍｍ、外径９９ｍｍ、厚み１０ｍｍのＮｄ
−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を環状永久磁石４として着設し
た。また、回転子５として、同一寸法の円筒状コア７
に、内径７０ｍｍ、外径９９ｍｍ、厚み７ｍｍのＮｄ−
Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を環状永久磁石８として着設し、厚
み７ｍｍ、グラスウールからなる断熱材２０を介して、
厚み７ｍｍのＡｌ製環状金属材料２１を周設した。上記
構成からなる磁気浮上回転装置を、磁気軸受として回転
させたところ、回転速度の変動が少なく、無負荷運転に
て所定の回転速度の±０．５％以内の定速回転が可能で
あった。
【００１２】実施例２ 図３に示す磁気浮上回転装置は、固定子１が実施例１と
同様構成からなり、回転子５も同様に円板状のバックコ
ア６を有する円筒状コア７の外周に環状永久磁石８を着
設してあり、円筒状コア７に接続してある回転軸１０に
モーター１１が装着してあり、固定子１および回転子５
の各環状永久磁石４，８も実施例１と同様に磁化されか
つ磁極が形成されている。また、回転子５の円筒状コア
７には、その外周部の一部を切欠いて環状金属材料２１
を周設して環状永久磁石８の内周部端面に対接させてあ
る。バックコア２，６、円筒状コア３，７、環状永久磁
石４，８に実施例１と同様寸法、材質のものを用い、環
状金属材料２１に外径７０ｍｍ、厚み４ｍｍのＡｌ材を
用いて磁気軸受として回転させたところ、回転速度の変
動が少なく、実施例１と同様の定速回転性能が得られた
ことを確認した。
同様構成からなり、回転子５も同様に円板状のバックコ
ア６を有する円筒状コア７の外周に環状永久磁石８を着
設してあり、円筒状コア７に接続してある回転軸１０に
モーター１１が装着してあり、固定子１および回転子５
の各環状永久磁石４，８も実施例１と同様に磁化されか
つ磁極が形成されている。また、回転子５の円筒状コア
７には、その外周部の一部を切欠いて環状金属材料２１
を周設して環状永久磁石８の内周部端面に対接させてあ
る。バックコア２，６、円筒状コア３，７、環状永久磁
石４，８に実施例１と同様寸法、材質のものを用い、環
状金属材料２１に外径７０ｍｍ、厚み４ｍｍのＡｌ材を
用いて磁気軸受として回転させたところ、回転速度の変
動が少なく、実施例１と同様の定速回転性能が得られた
ことを確認した。
【００１３】実施例３ 図４に示す磁気浮上回転装置は、固定子１および回転子
５の構成は実施例１及び実施例２と同様であり、固定子
１の環状永久磁石４内周面の一部を切欠いて円筒状コア
３の外周部に環状金属材料２１を周設してある。バック
コア２，６、円筒状コア３，７、環状永久磁石４，８に
実施例１と同様寸法、材質のものを用い、環状金属材料
２１に内径７０ｍｍ、厚み４ｍｍのＡｌ材を用いて磁気
軸受として回転させたところ、回転速度の変動が少な
く、実施例１と同様の定速回転性能が得られたことを確
認した。
５の構成は実施例１及び実施例２と同様であり、固定子
１の環状永久磁石４内周面の一部を切欠いて円筒状コア
３の外周部に環状金属材料２１を周設してある。バック
コア２，６、円筒状コア３，７、環状永久磁石４，８に
実施例１と同様寸法、材質のものを用い、環状金属材料
２１に内径７０ｍｍ、厚み４ｍｍのＡｌ材を用いて磁気
軸受として回転させたところ、回転速度の変動が少な
く、実施例１と同様の定速回転性能が得られたことを確
認した。
【００１４】
【発明の効果】この発明は、永久磁石式磁気浮上回転装
置において、固定子および／または回転子の永久磁石体
の外周面および／または内周面に環状金属材料を配設し
たことにより、当該回転装置が回転駆動源の回転変動や
慣性などによって回転速度が早くなると、回転差分に比
例して環状金属材料に渦電流が発生し、回転方向に反力
が生じて回転速度が低下する効果が得られ、過大回転を
防止して安定した回転性能が得られる。
置において、固定子および／または回転子の永久磁石体
の外周面および／または内周面に環状金属材料を配設し
たことにより、当該回転装置が回転駆動源の回転変動や
慣性などによって回転速度が早くなると、回転差分に比
例して環状金属材料に渦電流が発生し、回転方向に反力
が生じて回転速度が低下する効果が得られ、過大回転を
防止して安定した回転性能が得られる。
【図１】この発明による磁気浮上回転装置の上面説明図
である。
である。
【図２】この発明による磁気浮上回転装置の縦断説明図
である。
である。
【図３】この発明による他の磁気浮上回転装置の縦断説
明図である。
明図である。
【図４】この発明による他の磁気浮上回転装置の縦断説
明図である。
明図である。
１ 固定子 ２，６ バックコア ３，７ 円筒状コア ４，８ 環状永久磁石 ５ 回転子 ９ 空隙 １０ 回転軸 １１ モーター ２０ 断熱材 ２１ 環状金属材料
Claims (1)
- 【請求項１】 厚み方向に磁化方向を有する一対の永久
磁石体を、同磁極を対向させて一方を固定子、他方を回
転子として軸支配置した非接触型の永久磁石式磁気浮上
回転装置において、前記固定子および／または回転子の
外周面および／または内周面に環状金属材料を配設した
ことを特徴とする永久磁石式磁気浮上回転装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14092094A JPH07327337A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 永久磁石式磁気浮上回転装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14092094A JPH07327337A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 永久磁石式磁気浮上回転装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07327337A true JPH07327337A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=15279897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14092094A Pending JPH07327337A (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 永久磁石式磁気浮上回転装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07327337A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106972658A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-21 | 天津飞旋高速电机科技有限公司 | 磁悬浮超高速永磁电机的转子结构 |
| CN109340259A (zh) * | 2018-12-02 | 2019-02-15 | 迈格钠磁动力股份有限公司 | 一种可承受径向和轴向载荷的永磁悬浮轴承 |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP14092094A patent/JPH07327337A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106972658A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-07-21 | 天津飞旋高速电机科技有限公司 | 磁悬浮超高速永磁电机的转子结构 |
| CN109340259A (zh) * | 2018-12-02 | 2019-02-15 | 迈格钠磁动力股份有限公司 | 一种可承受径向和轴向载荷的永磁悬浮轴承 |
| CN109340259B (zh) * | 2018-12-02 | 2023-10-27 | 迈格钠磁动力股份有限公司 | 一种可承受径向和轴向载荷的永磁悬浮轴承 |
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Effective date: 20040524 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |