JPH0921420A - 高速回転機械の磁気軸受装置 - Google Patents
高速回転機械の磁気軸受装置Info
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- JPH0921420A JPH0921420A JP7192643A JP19264395A JPH0921420A JP H0921420 A JPH0921420 A JP H0921420A JP 7192643 A JP7192643 A JP 7192643A JP 19264395 A JP19264395 A JP 19264395A JP H0921420 A JPH0921420 A JP H0921420A
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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
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
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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
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0423—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
- F16C32/0429—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for both radial and axial load, e.g. conical magnets
- F16C32/0431—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for both radial and axial load, e.g. conical magnets with bearings for axial load combined with bearings for radial load
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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
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電磁石による能動形磁気軸受を使用せずに、
構造が簡単で低価格の高速回転機械の磁気軸受装置を提
供する。 【構成】 回転軸１を永久磁石で構成するラジアル軸受
９、１０及び同じく永久磁石で構成するスラスト軸受１
１、１２、１１´、１２´により支承すると共に、これ
らラジアル軸受９、１０の一方又はスラスト軸受１１、
１２、１１´、１２´を自己制御形軸受とする。
構造が簡単で低価格の高速回転機械の磁気軸受装置を提
供する。 【構成】 回転軸１を永久磁石で構成するラジアル軸受
９、１０及び同じく永久磁石で構成するスラスト軸受１
１、１２、１１´、１２´により支承すると共に、これ
らラジアル軸受９、１０の一方又はスラスト軸受１１、
１２、１１´、１２´を自己制御形軸受とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はターボ分子ポンプ、
ねじ溝真空ポンプ、及びレーザープリンター用のポリゴ
ンミラー等の高速回転機械の分野に利用される高速回転
機械の磁気軸受装置に関する。
ねじ溝真空ポンプ、及びレーザープリンター用のポリゴ
ンミラー等の高速回転機械の分野に利用される高速回転
機械の磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速回転機械例えばターボ分子ポンプ等
に使用される磁気軸受としては、スラスト方向及びラジ
アル方向の合計５自由度を全て電磁石により能動制御す
る５軸制御形が多く用いられている。
に使用される磁気軸受としては、スラスト方向及びラジ
アル方向の合計５自由度を全て電磁石により能動制御す
る５軸制御形が多く用いられている。
【０００３】図４は能動制御形の磁気軸受を使用した複
合型真空ポンプの縦断面図を示し、ａはロータ、ｂ及び
ｃは能動制御形磁気軸受のステータ側、ｄ及びｅは位置
センサー、ｆ及びｇは補助軸受である。
合型真空ポンプの縦断面図を示し、ａはロータ、ｂ及び
ｃは能動制御形磁気軸受のステータ側、ｄ及びｅは位置
センサー、ｆ及びｇは補助軸受である。
【０００４】電磁石を用いる制御形磁気軸受には、複雑
な電子回路の高価で嵩張った軸受制御装置が必要であ
り、又そのための電源やコントロールキャビネット等が
必要となる。
な電子回路の高価で嵩張った軸受制御装置が必要であ
り、又そのための電源やコントロールキャビネット等が
必要となる。
【０００５】又、該軸受本体も重くて嵩張る鉄芯を持っ
た線輪からなるうえ、回転体の位置センサーも必要であ
り、該回転体がターボ分子ポンプのロータ等を形成して
いる場合は、ポンプの軸及び作動ロータの設計に制限を
生じさせる。
た線輪からなるうえ、回転体の位置センサーも必要であ
り、該回転体がターボ分子ポンプのロータ等を形成して
いる場合は、ポンプの軸及び作動ロータの設計に制限を
生じさせる。
【０００６】又、停電時に高速回転中の回転軸が補助軸
受に落下するのを防止するために、バッテリーによるバ
ックアップ装置を備える必要がある。
受に落下するのを防止するために、バッテリーによるバ
ックアップ装置を備える必要がある。
【０００７】このため、機構の簡素化のために能動制御
部分を減らして永久磁石による受動形磁気軸受で置き換
えることがなされ、ラジアル軸受の内の１か所又は２か
所に永久磁石を用いた３軸制御形又は１軸制御形も実用
化されている。
部分を減らして永久磁石による受動形磁気軸受で置き換
えることがなされ、ラジアル軸受の内の１か所又は２か
所に永久磁石を用いた３軸制御形又は１軸制御形も実用
化されている。
【０００８】しかし、５自由度の全てを永久磁石のみに
よる受動形磁気軸受とすることは、安定な浮上が得られ
ないため、不可能とされている。
よる受動形磁気軸受とすることは、安定な浮上が得られ
ないため、不可能とされている。
【０００９】一方、回転体の円筒面上あるいは円板面上
に複数個の閉じた線輪を並べて配置し、この線輪を挟ん
で両側から磁束が該線輪の面を突き抜けるように複数個
の永久磁石を固定した構造の誘導形磁気軸受の原理が知
られている。これは外部の制御回路を必要としない自己
制御形軸受である。
に複数個の閉じた線輪を並べて配置し、この線輪を挟ん
で両側から磁束が該線輪の面を突き抜けるように複数個
の永久磁石を固定した構造の誘導形磁気軸受の原理が知
られている。これは外部の制御回路を必要としない自己
制御形軸受である。
【００１０】しかし、誘導形磁気軸受のみで５自由度の
支持を行う軸受装置を較正する場合は、寸法の割に剛性
と減衰力が不足すると共にターボ分子ポンプやねじ溝真
空ポンプの軸受としては嵩張るので、使用が困難であ
る。
支持を行う軸受装置を較正する場合は、寸法の割に剛性
と減衰力が不足すると共にターボ分子ポンプやねじ溝真
空ポンプの軸受としては嵩張るので、使用が困難であ
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ターボ分子ポンプ等の
高速回転機械において、電磁石を用いた制御形磁気軸受
装置を採用することは、装置が高価で嵩張ること、回転
機械のロータの設計にも制限を生じる等の問題点があ
る。
高速回転機械において、電磁石を用いた制御形磁気軸受
装置を採用することは、装置が高価で嵩張ること、回転
機械のロータの設計にも制限を生じる等の問題点があ
る。
【００１２】本発明はこれらの問題を解消し、電磁石に
よる能動形磁気軸受を使わずに十分な剛性と減衰力をも
って回転軸の５自由度の支持を行う高速回転機械の磁気
軸受装置を提供することを目的とする。
よる能動形磁気軸受を使わずに十分な剛性と減衰力をも
って回転軸の５自由度の支持を行う高速回転機械の磁気
軸受装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目標を達
成すべく、回転軸上の２か所において軸に直交する２方
向を支持するラジアル軸受と、該回転軸の軸方向を支持
するスラスト軸受の５自由度に対して支持を行う方式の
高速回転機械の磁気軸受装置において、スラスト軸受と
２か所のラジアル軸受の合わせて３か所の内の２か所は
永久磁石だけで構成する受動形磁気軸受とし、残りの１
か所のスラスト軸受又はラジアル軸受は誘導電流コイル
と永久磁石とによる自己制御形軸受としたこと、あるい
は自己制御形軸受と受動形軸受とを併設したことを特徴
とする。
成すべく、回転軸上の２か所において軸に直交する２方
向を支持するラジアル軸受と、該回転軸の軸方向を支持
するスラスト軸受の５自由度に対して支持を行う方式の
高速回転機械の磁気軸受装置において、スラスト軸受と
２か所のラジアル軸受の合わせて３か所の内の２か所は
永久磁石だけで構成する受動形磁気軸受とし、残りの１
か所のスラスト軸受又はラジアル軸受は誘導電流コイル
と永久磁石とによる自己制御形軸受としたこと、あるい
は自己制御形軸受と受動形軸受とを併設したことを特徴
とする。
【００１４】
【発明の実地の形態】本発明の第１実施例を図１により
説明する。
説明する。
【００１５】図１はターボ分子ポンプに本第１実施例を
適用したものの縦断面図で、回転軸１に結合され、周辺
に多数の動翼３を有するロータ２は、ケーシング５に固
定された多数の静翼４と共に排気圧縮作動部を形成し、
吸気口７から気体を吸入し、下部ケーシング６の排気口
８から吐出する。
適用したものの縦断面図で、回転軸１に結合され、周辺
に多数の動翼３を有するロータ２は、ケーシング５に固
定された多数の静翼４と共に排気圧縮作動部を形成し、
吸気口７から気体を吸入し、下部ケーシング６の排気口
８から吐出する。
【００１６】回転軸１は永久磁石で構成するラジアル軸
受９、１０及び同じく永久磁石で構成するスラスト軸受
１１、１２、１１´、１２´により支承される。
受９、１０及び同じく永久磁石で構成するスラスト軸受
１１、１２、１１´、１２´により支承される。
【００１７】更に回転軸１には電気絶縁材料からなるキ
ャップ状体１５が固定され、該キャップ状体１５の円筒
部１５ａ内には複数の閉じた線輪１７を円周方向に等ピ
ッチで設置してある。この線輪１７は電気良導体材料で
製作され、更に該円筒部１５ａの線輪１７と向かい合っ
た位置には、該円筒部１５ａの内外面と狭い間隙を存し
て、複数の永久磁石１３、１４を設置している。
ャップ状体１５が固定され、該キャップ状体１５の円筒
部１５ａ内には複数の閉じた線輪１７を円周方向に等ピ
ッチで設置してある。この線輪１７は電気良導体材料で
製作され、更に該円筒部１５ａの線輪１７と向かい合っ
た位置には、該円筒部１５ａの内外面と狭い間隙を存し
て、複数の永久磁石１３、１４を設置している。
【００１８】相対する各永久磁石１３、１４はそれぞれ
異極が線輪１７に向かうように配置し、該永久磁石１
３、１４の背面は磁性材料による継鉄１６により結合さ
れ、異極をもつ永久磁石が円筒部１５ａを挟むようにし
て内部ハウジング１８に固定してある。
異極が線輪１７に向かうように配置し、該永久磁石１
３、１４の背面は磁性材料による継鉄１６により結合さ
れ、異極をもつ永久磁石が円筒部１５ａを挟むようにし
て内部ハウジング１８に固定してある。
【００１９】このように永久磁石１３、１４、及び継鉄
１６で形成する馬蹄形磁石は、隣り合った磁石の磁極が
互いに異極となるように配置する。
１６で形成する馬蹄形磁石は、隣り合った磁石の磁極が
互いに異極となるように配置する。
【００２０】内部ハウジング１８はアルミニウム合金等
の非磁性材料で製作し、又、線輪１７を保持するキャッ
プ状体１５は非磁性で且つ電気絶縁体の材料で形成す
る。
の非磁性材料で製作し、又、線輪１７を保持するキャッ
プ状体１５は非磁性で且つ電気絶縁体の材料で形成す
る。
【００２１】尚、１９は回転軸１を駆動するモータ、
又、２０はその電源コネクターである。
又、２０はその電源コネクターである。
【００２２】本第１実施例の作動について説明する。
【００２３】回転軸１をラジアル軸受９、１０及びスラ
スト軸受１１、１２、１１´、１２´の受動形磁気軸受
だけで支承したのでは、該回転軸１の５自由度を安定に
支承することはできない。
スト軸受１１、１２、１１´、１２´の受動形磁気軸受
だけで支承したのでは、該回転軸１の５自由度を安定に
支承することはできない。
【００２４】回転軸１に固定したキャップ状体１５の円
筒部１５ａの線輪１７は、回転軸１の回転と共に、永久
磁石１３、１４及び継鉄１６からなる馬蹄形磁石により
誘導電流を発生し、自己制御形のスラスト軸受として作
用する。
筒部１５ａの線輪１７は、回転軸１の回転と共に、永久
磁石１３、１４及び継鉄１６からなる馬蹄形磁石により
誘導電流を発生し、自己制御形のスラスト軸受として作
用する。
【００２５】この自己制御の作動原理について説明す
る。
る。
【００２６】馬蹄形磁石の端面は、ポンプの回転軸１の
中心線を軸とする円筒形の面の一部を成しており、周方
向に複数個並べている。その端面の円筒面上の展開図を
図３に示す。磁極は交互に異極になるようにしてある。
中心線を軸とする円筒形の面の一部を成しており、周方
向に複数個並べている。その端面の円筒面上の展開図を
図３に示す。磁極は交互に異極になるようにしてある。
【００２７】ロータ２の円筒部１５ａに固定した線輪１
７の一つが図４に示されている。
７の一つが図４に示されている。
【００２８】図のように長方形の線輪が馬蹄形磁石によ
る不均一磁界中を、速度ｖで移動すると、磁束密度Ｂと
ｖの積に比例した電圧Ｖが線輪１７の内部に生じ、電流
Ｉが流れる。磁束は紙面に垂直の方向になっている。
る不均一磁界中を、速度ｖで移動すると、磁束密度Ｂと
ｖの積に比例した電圧Ｖが線輪１７の内部に生じ、電流
Ｉが流れる。磁束は紙面に垂直の方向になっている。
【００２９】即ち線輪１７は磁界中にあって移動するか
ら電流が流れ、電磁力の作用を受ける。図１、図３で示
すような磁石配置とし、ロータ２に長方形の線輪１７を
設けるとき、ロータ２の回転中に変位速度ｕで中立位置
から変位すると、変位量に比例した復元力Ｆと、変位速
度ｕに比例した減衰力Ｐが該ロータ２に作用する。
ら電流が流れ、電磁力の作用を受ける。図１、図３で示
すような磁石配置とし、ロータ２に長方形の線輪１７を
設けるとき、ロータ２の回転中に変位速度ｕで中立位置
から変位すると、変位量に比例した復元力Ｆと、変位速
度ｕに比例した減衰力Ｐが該ロータ２に作用する。
【００３０】該復元力Ｆは軸受の剛性に相当し、減衰力
Ｐと共に軸受として作用することになる。即ち、外部の
制御回路を必要としない自己制御形の磁気軸受として作
動する。
Ｐと共に軸受として作用することになる。即ち、外部の
制御回路を必要としない自己制御形の磁気軸受として作
動する。
【００３１】該自己制御形スラスト軸受の追加により、
ターボ分子ポンプの回転軸１を安定に支承することがで
きる。
ターボ分子ポンプの回転軸１を安定に支承することがで
きる。
【００３２】本発明の第２実施例を図２により説明す
る。
る。
【００３３】図２はターボ分子ポンプに本第２実施例を
適用したものの縦断面図で、回転軸１には電気絶縁材料
からなる円板１１５が固定され、該円板１１５の表面内
には電気良導体材料からなる複数の閉じた線輪１１７を
設置してある。
適用したものの縦断面図で、回転軸１には電気絶縁材料
からなる円板１１５が固定され、該円板１１５の表面内
には電気良導体材料からなる複数の閉じた線輪１１７を
設置してある。
【００３４】又、該円板１１５の上下面の線輪１１７と
向かい合った位置には複数の永久磁石１１３、１１４が
該円板１１５の上下面と狭い間隙を存して設置され、該
相対する各永久磁石１１３、１１４はそれぞれ異極が線
輪１１７に向かうように配置すると共に背面を磁性材料
による断面凹状の継鉄１１６により結合され、該継鉄１
１６は馬蹄形磁石を形成し、内部ハウジング１８に円板
１１５を挟むようにして固定してある。該馬蹄形磁石は
隣り合った磁石が互に異極となるように配置する。
向かい合った位置には複数の永久磁石１１３、１１４が
該円板１１５の上下面と狭い間隙を存して設置され、該
相対する各永久磁石１１３、１１４はそれぞれ異極が線
輪１１７に向かうように配置すると共に背面を磁性材料
による断面凹状の継鉄１１６により結合され、該継鉄１
１６は馬蹄形磁石を形成し、内部ハウジング１８に円板
１１５を挟むようにして固定してある。該馬蹄形磁石は
隣り合った磁石が互に異極となるように配置する。
【００３５】本第２実施例の作動について説明する。
【００３６】円板１１５の線輪１１７は、回転軸１の回
転と共に、永久磁石１１３、１１４及び継鉄１１６から
なる馬蹄形磁石により誘導電流を発生し、自己制御形の
ラジアル軸受として作用する。かくて回転軸１の５自由
度を安定に支承することができる。
転と共に、永久磁石１１３、１１４及び継鉄１１６から
なる馬蹄形磁石により誘導電流を発生し、自己制御形の
ラジアル軸受として作用する。かくて回転軸１の５自由
度を安定に支承することができる。
【００３７】尚、前記実施例では、回転軸１を、その上
下の端部において永久磁石で構成するラジアル軸受９、
１０により及び中間部と下部において永久磁石で構成す
るスラスト軸受１１、１２、１１´、１２´により支承
し、更に前記回転軸１をその中間において自己制御形の
スラスト軸受或いはラジアル軸受により追加して支承し
た例を示したが、これらスラスト軸受或いはラジアル軸
受を追加せずに前記スラスト軸受１１、１２、１１´、
１２´あるいはラジアル軸受９、１０のいずれか一方を
直接自己制御形の軸受に形成しても回転軸１の５自由度
を安定に支承することができる。
下の端部において永久磁石で構成するラジアル軸受９、
１０により及び中間部と下部において永久磁石で構成す
るスラスト軸受１１、１２、１１´、１２´により支承
し、更に前記回転軸１をその中間において自己制御形の
スラスト軸受或いはラジアル軸受により追加して支承し
た例を示したが、これらスラスト軸受或いはラジアル軸
受を追加せずに前記スラスト軸受１１、１２、１１´、
１２´あるいはラジアル軸受９、１０のいずれか一方を
直接自己制御形の軸受に形成しても回転軸１の５自由度
を安定に支承することができる。
【００３８】又前記実施例ではターボ分子ポンプに適用
した場合を示したが、これはねじ溝真空ポンプ又は複合
真空ポンプに適用しても、能動形磁気軸受の場合よりも
回転軸及びロータの設計が容易になると共に、ポンプ本
体と別置きされる軸受の制御装置及び該能動形磁気軸受
とを結合する特別仕様のケーブルの必要がなくなり、
又、外部の電気ノイズ等による運転障害が無くなり信頼
性が向上するので、好ましい結果が得られる。
した場合を示したが、これはねじ溝真空ポンプ又は複合
真空ポンプに適用しても、能動形磁気軸受の場合よりも
回転軸及びロータの設計が容易になると共に、ポンプ本
体と別置きされる軸受の制御装置及び該能動形磁気軸受
とを結合する特別仕様のケーブルの必要がなくなり、
又、外部の電気ノイズ等による運転障害が無くなり信頼
性が向上するので、好ましい結果が得られる。
【００３９】尚、上記の線輪１７、１１７は、軽量で極
く薄い膜状に形成できる複数の線輪からなるようにして
もよい。
く薄い膜状に形成できる複数の線輪からなるようにして
もよい。
【００４０】ここで請求項１の高速回転機械の磁気軸受
装置において、スラスト軸受は複数の誘導電流コイルと
永久磁石とを用いた自己制御形軸受とし、２か所のラジ
アル軸受を永久磁石だけで構成する受動形磁気軸受とし
たので、電磁石による能動形磁気軸受を使用せずに回転
軸の５自由度の安定な支持を行うことができる。
装置において、スラスト軸受は複数の誘導電流コイルと
永久磁石とを用いた自己制御形軸受とし、２か所のラジ
アル軸受を永久磁石だけで構成する受動形磁気軸受とし
たので、電磁石による能動形磁気軸受を使用せずに回転
軸の５自由度の安定な支持を行うことができる。
【００４１】請求項２の高速回転機械の磁気軸受装置に
おいて、１か所のラジアル軸受は複数の誘導電流コイル
と永久磁石とを用いた自己制御形軸受とし、他を永久磁
石だけで構成する受動形磁気軸受としたので、電磁石に
よる能動形磁気軸受を使用せずに回転軸の５自由度の安
定な支持を行うことができる。
おいて、１か所のラジアル軸受は複数の誘導電流コイル
と永久磁石とを用いた自己制御形軸受とし、他を永久磁
石だけで構成する受動形磁気軸受としたので、電磁石に
よる能動形磁気軸受を使用せずに回転軸の５自由度の安
定な支持を行うことができる。
【００４２】請求項３の高速回転機械の磁気軸受装置に
おいて、回転軸を受動形磁気軸受の２つのラジアル軸受
とスラスト軸受により支持すると共に、該回転軸に自己
制御形のスラスト軸受を併設したので、安定な支持がで
きると共に自己制御形のみのスラスト軸受に比べてスラ
スト軸受の軸受剛性を高くすることができ、該スラスト
軸受の負荷能力も増大する。
おいて、回転軸を受動形磁気軸受の２つのラジアル軸受
とスラスト軸受により支持すると共に、該回転軸に自己
制御形のスラスト軸受を併設したので、安定な支持がで
きると共に自己制御形のみのスラスト軸受に比べてスラ
スト軸受の軸受剛性を高くすることができ、該スラスト
軸受の負荷能力も増大する。
【００４３】請求項４の高速回転機械の磁気軸受装置に
おいて、回転軸を受動形磁気軸受の２つのラジアル軸受
とスラスト軸受により支持すると共に、該回転軸に自己
制御形のラジアル軸受を併設したので、安定な支持をで
きると共に自己制御形のみのスラスト軸受に比べてラジ
アル軸受の軸受剛性を高くすることができ、該ラジアル
軸受の負荷能力も増大する。
おいて、回転軸を受動形磁気軸受の２つのラジアル軸受
とスラスト軸受により支持すると共に、該回転軸に自己
制御形のラジアル軸受を併設したので、安定な支持をで
きると共に自己制御形のみのスラスト軸受に比べてラジ
アル軸受の軸受剛性を高くすることができ、該ラジアル
軸受の負荷能力も増大する。
【００４４】請求項５の高速回転機械の磁気軸受装置に
おいて、電気絶縁材料からなる円板とこの円板内の同心
円上に電気良導体製の閉じた複数の誘導電流コイルと複
数の永久磁石とで自己制御形のラジアル軸受を形成した
ので、誘導電流による自己制御作用により回転軸を安定
に浮上させることができる。
おいて、電気絶縁材料からなる円板とこの円板内の同心
円上に電気良導体製の閉じた複数の誘導電流コイルと複
数の永久磁石とで自己制御形のラジアル軸受を形成した
ので、誘導電流による自己制御作用により回転軸を安定
に浮上させることができる。
【００４５】請求項６の高速回転機械の磁気軸受装置に
おいて、電気絶縁材料からなる円筒部と該円筒部内に等
ピッチで配設した電気良導体製の閉じた複数の誘導電流
コイルと複数の永久磁石とで自己制御形のスラスト軸受
を形成したので、誘導電流による自己制御作用により回
転軸を安定に浮上させることができる。
おいて、電気絶縁材料からなる円筒部と該円筒部内に等
ピッチで配設した電気良導体製の閉じた複数の誘導電流
コイルと複数の永久磁石とで自己制御形のスラスト軸受
を形成したので、誘導電流による自己制御作用により回
転軸を安定に浮上させることができる。
【００４６】
【発明の効果】このように本発明によれば、電磁石によ
る能動形磁気軸受を使用しないので、構造が簡単で十分
な剛性と減衰力をもち、低価格の高速回転機械の磁気軸
受装置を提供することができる効果を有する。
る能動形磁気軸受を使用しないので、構造が簡単で十分
な剛性と減衰力をもち、低価格の高速回転機械の磁気軸
受装置を提供することができる効果を有する。
【図１】本発明の第１実施例のターボ分子ポンプの縦断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の第２実施例のターボ分子ポンプの縦断
面図である。
面図である。
【図３】自己制御形スラスト軸受の作動原理図である。
【図４】従来の能動形磁気軸受を使った複合真空ポンプ
の縦断面図である。
の縦断面図である。
１ 回転軸 9、10 ラジアル軸受 11、12、11´、12 ´ スラスト軸受 15a 円筒部 13、14、113、114 永久磁石 17、117 線輪 115 円板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年９月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】又、該円板１１５の上下面の線輪１１７と
向かい合った位置には複数の永久磁石１１３、１１４が
該円板１１５の上下面と狭い間隙を存して設置され、該
相対する各永久磁石１１３、１１４はそれぞれ異極が線
輪１１７に向かうように配置すると共に背面を磁性材料
による継鉄１１６により結合され、該継鉄１１６は馬蹄
形磁石を形成し、内部ハウジング１８に円板１１５を挟
むようにして固定してある。該馬蹄形磁石は隣り合った
磁石が互に異極となるように配置する。
向かい合った位置には複数の永久磁石１１３、１１４が
該円板１１５の上下面と狭い間隙を存して設置され、該
相対する各永久磁石１１３、１１４はそれぞれ異極が線
輪１１７に向かうように配置すると共に背面を磁性材料
による継鉄１１６により結合され、該継鉄１１６は馬蹄
形磁石を形成し、内部ハウジング１８に円板１１５を挟
むようにして固定してある。該馬蹄形磁石は隣り合った
磁石が互に異極となるように配置する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】又前記実施例ではターボ分子ポンプに適用
した場合を示したが、これはねじ溝真空ポンプ又は複合
真空ポンプに適用しても、能動形磁気軸受の場合よりも
回転軸及びロータの設計が容易になると共に、ポンプ本
体と別置される軸受の制御装置及び該能動形磁気軸受と
を結合する特別仕様のケーブルの必要がなくなり、又、
外部の電気ノイズ等による運転障害が無くなり信頼性が
向上するので、好ましい結果が得られる。
した場合を示したが、これはねじ溝真空ポンプ又は複合
真空ポンプに適用しても、能動形磁気軸受の場合よりも
回転軸及びロータの設計が容易になると共に、ポンプ本
体と別置される軸受の制御装置及び該能動形磁気軸受と
を結合する特別仕様のケーブルの必要がなくなり、又、
外部の電気ノイズ等による運転障害が無くなり信頼性が
向上するので、好ましい結果が得られる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】請求項４の高速回転機械の磁気軸受装置に
おいて、回転軸を受動形磁気軸受の２つのラジアル軸受
とスラスト軸受により支持すると共に、該回転軸に自己
制御形のラジアル軸受と併設したので、安定な支持をで
きると共に自己制御形のみのラジアル軸受に比べてラジ
アル軸受の軸受剛性を高くすることができ、該ラジアル
軸受の負荷能力も増大する。
おいて、回転軸を受動形磁気軸受の２つのラジアル軸受
とスラスト軸受により支持すると共に、該回転軸に自己
制御形のラジアル軸受と併設したので、安定な支持をで
きると共に自己制御形のみのラジアル軸受に比べてラジ
アル軸受の軸受剛性を高くすることができ、該ラジアル
軸受の負荷能力も増大する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】請求項６の高速回転機械の磁気軸受装置に
おいて、電気絶縁材料からなる円筒部と該円筒部内に円
周方向に等ピッチで配設した電気良導体製の閉じた複数
の誘導電流コイルと複数の永久磁石とで自己制御形のス
ラスト軸受を形成したので、誘導電流による自己制御作
用により回転軸を安定に浮上させることができる。
おいて、電気絶縁材料からなる円筒部と該円筒部内に円
周方向に等ピッチで配設した電気良導体製の閉じた複数
の誘導電流コイルと複数の永久磁石とで自己制御形のス
ラスト軸受を形成したので、誘導電流による自己制御作
用により回転軸を安定に浮上させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
Claims (6)
- 【請求項１】 回転軸上の２か所において軸に直交する
２方向を支持するラジアル軸受と、該回転軸の軸方向を
支持するスラスト軸受の５自由度に対して支持を行う方
式の高速回転機械の磁気軸受装置において、２か所のラ
ジアル軸受は永久磁石だけで構成する受動形磁気軸受と
し、スラスト軸受は複数の誘導電流コイルと永久磁石と
による自己制御形軸受としたことを特徴とする高速回転
機械の磁気軸受装置。 - 【請求項２】 回転軸上の２か所において軸に直交する
２方向を支持するラジアル軸受と、該回転軸の軸方向を
支持するスラスト軸受の５自由度に対して支持を行う方
式の高速回転機械の磁気軸受装置において、スラスト軸
受と１か所のラジアル軸受は永久磁石だけで構成する受
動形磁気軸受とし、他の１か所のラジアル軸受は複数の
誘導電流コイルと永久磁石とによる自己制御形軸受とし
たことを特徴とする高速回転機械の磁気軸受装置。 - 【請求項３】 回転軸上の２か所において軸に直交する
２方向を支持するラジアル軸受と、該回転軸の軸方向を
支持するスラスト軸受の５自由度に対して支持を行う方
式の高速回転機械の磁気軸受装置において、前記２か所
のラジアル軸受とスラスト軸受とを永久磁石だけで構成
する受動形磁気軸受に形成すると共に、前記回転軸に複
数の誘導電流コイルと永久磁石とを用いた自己制御形の
スラスト軸受を併設したことを特徴とする高速回転機械
の磁気軸受装置。 - 【請求項４】 回転軸上の２か所において軸に直交する
２方向を支持するラジアル軸受と、該回転軸の軸方向を
支持するスラスト軸受の５自由度に対して支持を行う方
式の高速回転機械の磁気軸受装置において、前記２か所
のラジアル軸受とスラスト軸受とを永久磁石だけで構成
する受動形磁気軸受に形成すると共に、前記回転軸に複
数の誘導電流コイルと永久磁石とを用いた自己制御形の
ラジアル軸受を併設したことを特徴とする高速回転機械
の磁気軸受装置。 - 【請求項５】 前記自己制御形のラジアル軸受は、電気
絶縁材料からなる円板を該回転軸に固定し、該円板内に
電気良導体製の閉じた複数の線輪を同心円上に配設し、
該円板の上下面を挟んで、該円板の上下面から狭い間隙
を存して複数の永久磁石を放射状に固定すると共に、こ
れら永久磁石は相隣り合う磁極が異極となるように、且
つ、前記円板を挟んで向かい合う磁極が互に異極となる
ように配置して形成したことを特徴とする請求項２又は
請求項４に記載の高速回転機械の磁気軸受装置。 - 【請求項６】 前記自己制御形のスラスト軸受は、前記
回転軸の外方に電気絶縁材料からなる円筒部を同芯に固
定し、該円筒部内に電気良導体製の閉じた複数の線輪を
円周方向に等ピッチで配設し、更に該円筒部の内外周に
は、該円筒部の内外面と狭い間隙を存して複数の永久磁
石を円周方向に固定すると共に、これら永久磁石は相隣
り合う磁極が互に異極となるように、且つ前記円筒部を
挟んで向かい合う磁極が互に異極となるように配置して
形成したことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載
の高速回転機械の磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7192643A JPH0921420A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 高速回転機械の磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7192643A JPH0921420A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 高速回転機械の磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921420A true JPH0921420A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=16294668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7192643A Withdrawn JPH0921420A (ja) | 1995-07-06 | 1995-07-06 | 高速回転機械の磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0921420A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6877963B2 (en) * | 2000-09-02 | 2005-04-12 | Leybold Vakuum Gmbh | Vacuum pump |
| JP2006513687A (ja) * | 2003-01-21 | 2006-04-20 | パトリック， ティー． マックミューレン， | 最小電力磁気軸受および電動機／発電機を備えるエネルギー貯蔵フライホイール |
| CN1307374C (zh) * | 2005-05-09 | 2007-03-28 | 北京航空航天大学 | 具有阻尼作用的被动式轴向磁悬浮轴承 |
| CN1322244C (zh) * | 2005-05-27 | 2007-06-20 | 南京航空航天大学 | 永磁偏置径向磁轴承 |
| JP2010019164A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Univ Of Tokyo | ポンプ装置 |
| DE102023105809B3 (de) | 2023-03-09 | 2024-08-22 | Meng-Theng Wang | Magnetschwebemotor |
-
1995
- 1995-07-06 JP JP7192643A patent/JPH0921420A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6877963B2 (en) * | 2000-09-02 | 2005-04-12 | Leybold Vakuum Gmbh | Vacuum pump |
| JP2006513687A (ja) * | 2003-01-21 | 2006-04-20 | パトリック， ティー． マックミューレン， | 最小電力磁気軸受および電動機／発電機を備えるエネルギー貯蔵フライホイール |
| CN1307374C (zh) * | 2005-05-09 | 2007-03-28 | 北京航空航天大学 | 具有阻尼作用的被动式轴向磁悬浮轴承 |
| CN1322244C (zh) * | 2005-05-27 | 2007-06-20 | 南京航空航天大学 | 永磁偏置径向磁轴承 |
| JP2010019164A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Univ Of Tokyo | ポンプ装置 |
| DE102023105809B3 (de) | 2023-03-09 | 2024-08-22 | Meng-Theng Wang | Magnetschwebemotor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |