JPS5911772B2 - 磁気軸受用ヨ−ク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、永久磁石の磁束が円周方向に均等に分布する
ようにした磁気軸受用ヨークに関するものである。

磁気軸受とは回転している物体を支持する力として磁気
力を利用する軸受である。

この磁気軸受は摩擦・疲労による寿命の制限がないこと
、摩擦トルクが極めて小さいこと、真空・高温・低温等
の特種な環境に対する適合性が優れているなどの著しい
特色があるために近年盛んに研究されている。そしてそ
の用途としては例えば遠心分離器、真空ポンプ、ジャイ
ロ、精密測定器、人工衛星用制御機器等の使用が有望視
されている。一般には、この種の磁気軸受は永久磁石と
電磁コイルとを併用し、永久磁石による吸引力の不平衡
を電磁コイルによる吸引力で平衡させるようになつてい
る。

この場合相対的に回転運動を行なうロータ部とステータ
部が所定の位置的関係が保持されている場合にはさほど
の問題とはならないが、永久磁石から磁束をロータ部ヨ
ークとステータ部ヨークとの間に通過させる場合に、例
えば第１図に示すようにロータ部１がステータ部２に対
し傾斜し、その間隙が不等間隔となると、磁束の流れに
大きな変化が生ずる。即ちこれらの間隙が大きなＡ部分
に於いては、ロータ部１とステータ部２１０の間では磁
束は流れ難くなり、例えばＡ部分の永久磁石３の北極Ｎ
から出た磁束は、外側ロータヨーク４を廻り込んでＢ部
分に達し、ここで最短の間隙を通つてステータ部２の外
側ステータヨーク５に達する。同様に永久磁石３のＡ部
分の南極５１５には、Ｂ部分の内側ステータヨーク６か
らＢ部分の内側ロータヨーク７に流れ、このロータヨー
クＴを廻り込む磁束が流れ込むことになる。これはステ
ータ部２の永久磁石８についても同様であり、磁束の多
くは間壕の狭いＢ部分に集中する。磁束２０の通過によ
つてヨーク間に吸引力が発生するので、この磁束の廻り
込みはＡ部分での吸引力を弱め、Ｂ部分の吸引力を大き
くするように作用し、ロータ部１の傾斜を益々助長する
不都合がある。本発明の目的は、上述の欠点を払拭し、
たとえ２５ロータ部から傾斜しても永久磁石の磁束がロ
ータ部とステータ部との間の円周方向をほぼ均等に分布
するようにして、磁束の片寄りによつて不安定な状態を
助長することのない磁気軸受用ヨークを提供することに
あり、その内容は、非接触で相対的に回転し得る円環状
のヨークを有するロータ部とステータ部とから成る磁気
軸受に於いて、永久磁石の磁束がヨーク内を円周方向に
通過し難いように、永久磁石に接するヨークの円周方向
の磁気抵抗を大きくしたことを特徴とするものである。
３５本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図は永久磁石を挟設したロータ部１０、スηり −
ゼータ部１１のヨークの斜視断面図であり、第１図の場
合と上下の関係が逆になつている。

ステータ部１１に於いては半径方向に着磁された永久磁
石１２の内側、外側にそれぞれ内側ステータヨーク１３
、外側ステータヨーク１４が接続されており、ロータ部
１０も同様に永久磁石１５に内側ロータヨーク１６と外
側ロータヨーク１７が設けられている。ここで特に重要
なことは、ステータ部１１の内側ステータヨーク１３及
び外側ステータヨーク１４に軸方向に等間隔に溝１８が
刻設されており、円周方向に磁気抵抗が極めて大きくな
つている。この場合ステータ部１１の永久磁石１２の磁
束は、外側ステータヨーク１４から外側ロータヨーク１
７に、又、内側ロータヨーク１６から内側ステータヨー
ク１３に通過するわけであるが、前述のように溝１８を
設けて円周方向に磁気抵抗を大とすることにより、ヨー
ク同士の間隔が部分的に変化しても磁束の廻り込みが極
めて少なくなるために、第１図で説明したような現象は
殆ど見られなくなる。

この溝１８を設ける代りに、完全にヨークを軸方向に分
割すれば更にその効果は大きい。

又、ロータヨーク１６，１７にも同様の溝１８を刻設し
てもよいし、場合によつては外側ステータヨーク１４及
び内側ロータヨーク１６だけに設けるか、又は内側ステ
ータヨーク１３及び外側ロータヨーク１７に設けること
によつても、第２図の実施例と同様の効果が得られる。
又この溝１８の存在は横剛性の改善にも寄与し得る。

例えば第３図に示すようにステータ部１１に対しロータ
部１０が横方向にずれた場合に、このずれたＣ，Ｄ部分
に於いては第４図に示すようにヨーク２０，２１同士が
正対している部分が少なくなり、磁束φはヨーク２０の
側面から相手側ヨーク２１の端面に通過することになり
、この磁束φは変位を復元するように働くことになる。
然し第３図においてＥ及びＦ部分においてはヨーク２０
，２１同士が正対する部分がＣ，Ｄ部分に較べて大きい
ために、Ｅ，Ｆ部分におけるヨーク２０，２１間の磁気
抵抗がＣ，Ｄ部分よりも少なく、磁束はヨーク２０を廻
り込んでＥ，Ｆ部分から相手側ヨーク２１に通過する量
が多くなる。従つてＣ，Ｄ部分における磁束密度が少な
くなり、フ位置の変化を復元する力が弱まることになる
。

然しながら第２図に示すように溝１８を設けて磁束の円
周方向の廻り込みを防止することにより、Ｃ，Ｄ部分を
通過すべき磁束がＥ，Ｆ部分に廻り込むようなことが少
なくなり、ずれの復元に大きな役割を果すことになる。
第５図は他の実施例に示し、半径方向に着磁した永久磁
石３０の内側、外側に、複数個に分割し隣り合うヨーク
同土間に間隙３１を設けた内側ヨーク３２と外側ヨーク
３３とが接続され、更にその内側及び外側に、非磁性体
の導電性金属例えば銅等から成る補強リング３４，３５
がはめ合いにされている。

かくすることにより永久磁石３０からの磁束は、ヨーク
３２，３３を円周方向に廻り込むことが少なくなり、補
強リング３４，３５により渦電流が発生して振れ廻りの
減衰に特に有効となる。又、第６図は更に他の実施例で
あり、２個の径の異なる非磁性体の導電性金属補強リン
グ４０，４１の間に、分断した永久磁石４２の両側に個
々に接着された内側ヨーク４３と外側ヨーク４４とが等
間隔にはめ込まれている。

この実施例も前述の実施例と同様に、永久磁石４２の磁
束の円周方向を通過する量が少なくなる。更に第７図は
、軸方向に着磁した永久磁石５０を使用したヨークであ
り、永久磁石５０の磁極の上下に上側ヨーク５１と下側
ヨーク５２とが接続され、これらのヨーク５１，５２間
にロータヨーク５３が介在された場合を示している。

上側ヨーク５１及び下側ヨーク５２は放射状にスリツト
５４が設けられており、永久磁石５０からの磁束は上側
ヨーク５１を放射状に流れ、ここで下側に向きを変えて
ロータヨーク５３を通過し、下側ヨーク５２に達し、放
射状に内側に向つて再び永久磁石５０に戻つてくるよう
になつている。従つて永久磁石５０からの磁束は、スリ
ツト５４による磁気抵抗が大きいために円周方向には流
れ込むことがなく前述の実施例と同様の効果を有してい
る。以上説明したように本発明に係る磁気軸受用ヨーク
は、永久磁石の磁束がヨークを円周方向に通過し難いよ
うに円周方向の適宜な個所に磁気抵抗の大きな部分を設
けたために、磁束は軸方向に相手側ヨークに通過するこ
とにより、位置の不安定さを改善することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヨーク同士の場合の磁束の廻り込みを説
明した説明図、第２図以下は本発明に係る磁気軸受用ヨ
ークの実施例を示し、第２図にその断面斜視図、第３図
はヨーク同士に横方向のずれが生じた場合の説明図、第
４図はこの場合の磁束の流れの説明図、第５図、第６図
は他の実施例の断面図、第７図ａは他の実施例の縦断面
図、ｂはヨークの平面図である。 符号１０はロータ部、１１はステータ部、１２，１５，
３０，４２，５０は永久磁石、１３，１４，１６，１７
，２０，２１，３２，３３，４３，４４，５１，５２，
５３はヨーク、１８は溝、３４，３５，４０，４１は補
強リング、３１，５４はスリツトである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非接触で相対的に回転し得る円環状のヨークを有す
   るロータ部とステータ部とから成る磁気軸受において、
   永久磁石の磁束がヨーク内を円周方向に通過し難いよう
   に、永久磁石と接するヨークの円周方向の磁気抵抗を大
   きくしたことを特徴とする磁気軸受用ヨーク。 ２ 前記ヨークの磁気抵抗は、該ヨークに軸方向又は放
   射状にスリットを設けることにより実現した特許請求の
   範囲第１項に記載の磁気軸受用ヨーク。