JPS59151618A - 磁性流体磁気軸受 - Google Patents
磁性流体磁気軸受Info
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- JPS59151618A JPS59151618A JP58022072A JP2207283A JPS59151618A JP S59151618 A JPS59151618 A JP S59151618A JP 58022072 A JP58022072 A JP 58022072A JP 2207283 A JP2207283 A JP 2207283A JP S59151618 A JPS59151618 A JP S59151618A
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- Japan
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- magnetic
- bearing
- magnetic fluid
- fluid
- magnets
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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
- F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
- F16C32/0629—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion
- F16C32/0633—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being retained in a gap
- F16C32/0637—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being retained in a gap by a magnetic field, e.g. ferrofluid bearings
-
- 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
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/103—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
- F16C33/1035—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
-
- 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
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
- F16C39/063—Permanent magnets
- F16C39/066—Permanent magnets with opposing permanent magnets repelling each other
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、回転軸と軸受との静止時或いは揺動時におけ
る固体接触が少なく、しかも、潟擦抵抗を小さくすると
ともに、外乱に対してダンピング効果の大きい磁性流体
磁気軸受に関するものである。
る固体接触が少なく、しかも、潟擦抵抗を小さくすると
ともに、外乱に対してダンピング効果の大きい磁性流体
磁気軸受に関するものである。
従来、磁気流体を軸受に使用する場合には、第１図に示
すように、磁性体２を相手摺動材として磁石３による磁
気回路により磁性流体１を磁性体軸４との隙間に保持し
て潤滑作用をさせる構造のもの、或いは第２図に示すよ
うに、相手摺動部材を非磁性体軸５として磁場に拘束さ
れる磁性流体１を浮上゛させる構造のものが知られてい
る。しかしながら、前者の磁性体軸４倉用いた場合には
、摺動面間に大きな吸引力が作用し、仮シにそれらのバ
ランスがくずれるとさらに近接する部分の吸引力が大き
くなり、不安定となる。従って、静止時には摺動面から
磁性流体１が排除され、固体接触状態となるので起動時
に大きな摩擦抵抗を生ずることになるとともに、揺動時
には永久磁石３の磁場による磁性流体１の粘性増大があ
シ、摩擦抵抗が大きくなるという欠点があった。また、
後者の非磁性体軸５を相手材料とする軸受においては、
片面に永久磁石３を設けるため磁束を集中させるのが困
難で、発生する浮上刃もそれ程大きくならないために、
スパイラルグループ軸受等と併用したり、軽荷重用軸受
として提案されているにすぎない。一方、磁気軸受とし
ては、反発形のものも考えられるが、剛性が小さく、吸
振性に劣る等の欠点があるために実用化されるに至って
いない。
すように、磁性体２を相手摺動材として磁石３による磁
気回路により磁性流体１を磁性体軸４との隙間に保持し
て潤滑作用をさせる構造のもの、或いは第２図に示すよ
うに、相手摺動部材を非磁性体軸５として磁場に拘束さ
れる磁性流体１を浮上゛させる構造のものが知られてい
る。しかしながら、前者の磁性体軸４倉用いた場合には
、摺動面間に大きな吸引力が作用し、仮シにそれらのバ
ランスがくずれるとさらに近接する部分の吸引力が大き
くなり、不安定となる。従って、静止時には摺動面から
磁性流体１が排除され、固体接触状態となるので起動時
に大きな摩擦抵抗を生ずることになるとともに、揺動時
には永久磁石３の磁場による磁性流体１の粘性増大があ
シ、摩擦抵抗が大きくなるという欠点があった。また、
後者の非磁性体軸５を相手材料とする軸受においては、
片面に永久磁石３を設けるため磁束を集中させるのが困
難で、発生する浮上刃もそれ程大きくならないために、
スパイラルグループ軸受等と併用したり、軽荷重用軸受
として提案されているにすぎない。一方、磁気軸受とし
ては、反発形のものも考えられるが、剛性が小さく、吸
振性に劣る等の欠点があるために実用化されるに至って
いない。
本発明は、かかる従来構造の欠点を解決するために提案
されたもので、回転軸と軸受間に磁石の反撥力を作用さ
せ、かつ、磁石によって形成される磁束によって強固な
磁性流体の潤滑膜を形成し、回転軸の静止時或いは揺動
時における固体接触が少なく、しかも、摩擦抵抗を小さ
くするとともに外乱に対してダンピング効果の大きい磁
性流体磁気軸受を提供せんとするものである。
されたもので、回転軸と軸受間に磁石の反撥力を作用さ
せ、かつ、磁石によって形成される磁束によって強固な
磁性流体の潤滑膜を形成し、回転軸の静止時或いは揺動
時における固体接触が少なく、しかも、摩擦抵抗を小さ
くするとともに外乱に対してダンピング効果の大きい磁
性流体磁気軸受を提供せんとするものである。
以下、本発明に係る磁性流体磁気軸受を第３図ないし第
８図に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
８図に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
第３図は本発明に係るスラスト軸受の試験方法を示すも
のであシ、特性評価の試験試料を示す。試料は半径方向
に着磁した希土類プラスチック磁石３を磁性体２からな
る内輪及び外輪で挾みつけ、非磁性体支持台６に固定さ
れている。
のであシ、特性評価の試験試料を示す。試料は半径方向
に着磁した希土類プラスチック磁石３を磁性体２からな
る内輪及び外輪で挾みつけ、非磁性体支持台６に固定さ
れている。
試料の磁性体２の円筒端面間には磁気的反撥力が作用し
ており、この隙間に磁性流体１を介在在させ、一方の試
料を回転させながら摩耗試験を行なった。また、比較の
ために、他方の試料を非磁性体の黄銅、磁性体の鋼等に
置換した朶験も行なった。
ており、この隙間に磁性流体１を介在在させ、一方の試
料を回転させながら摩耗試験を行なった。また、比較の
ために、他方の試料を非磁性体の黄銅、磁性体の鋼等に
置換した朶験も行なった。
第４図は、この摩擦抵抗値の測定結果を示す説明図であ
シ、磁気的反撥力が作用する部分に磁性流体を介在させ
た実施例の摩擦抵抗値は極めて小さくなるものであり、
このように材料間の固体接触が作用する境界潤滑条件下
に於ても摩擦係数低減の効果は顕著である。これに対し
て非磁性体を相手試料とした場合も磁場の効果はあるが
、表面に固定される境界潤滑膜層が薄く、かつ、磁場に
よる磁性流体の見かけ上の粘性増加によって摩擦抵抗は
比較的大きな値を示す。さらに、吸引力が作用する磁性
体との間には、磁性流体を介在させているにもがかわら
ず、非常に大きな摩擦抵抗を発生する。以上のことから
、従来提案されているような吸引部に磁性流体を介在さ
せる方式では、吸引力のバランスが崩れた場合に非常に
大きな摩擦抵抗が発生することを示している。なお、本
発明に係る軸受において、磁気的反撥部に保持した磁性
流体は、長期間の試験においても飛散したシすることな
第５図（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る軸受の効果を示す
説明図で、（ａ）は本発明の一実施例であシ、同一磁極
７，７′を有する摺動部に磁性体粒子８、界面活性剤９
及びベースオイル１０からなる磁性流体が介在している
。磁性流体中の磁性体粒子８は磁極７，７′に固定され
、厚い磁性流体層が形成され、摺動面の固体接触は生じ
難く、摺動面の中間にある磁性流体の磁性体粒子８はほ
とんど磁極７，７′の影響を受けず固定されないので、
すべ９抵抗は著しく小さな値となる。また、磁極７，７
′間に反撥力が作用しているので、静止時にも浮上刃が
作用している。従って、揺動等に対して安定した浮上特
性が得られて流体軸受となる。これに対して第５図（ｂ
）に示すように、一方を磁極とし、相手面に非磁性体１
１とした軸受、第５図（Ｃ）に示すように磁場の作用し
ない非磁石材料１２からなる軸受面では、第５図（ａ）
に対して境界潤滑層厚さが薄く、固体接触が生じ易い。
シ、磁気的反撥力が作用する部分に磁性流体を介在させ
た実施例の摩擦抵抗値は極めて小さくなるものであり、
このように材料間の固体接触が作用する境界潤滑条件下
に於ても摩擦係数低減の効果は顕著である。これに対し
て非磁性体を相手試料とした場合も磁場の効果はあるが
、表面に固定される境界潤滑膜層が薄く、かつ、磁場に
よる磁性流体の見かけ上の粘性増加によって摩擦抵抗は
比較的大きな値を示す。さらに、吸引力が作用する磁性
体との間には、磁性流体を介在させているにもがかわら
ず、非常に大きな摩擦抵抗を発生する。以上のことから
、従来提案されているような吸引部に磁性流体を介在さ
せる方式では、吸引力のバランスが崩れた場合に非常に
大きな摩擦抵抗が発生することを示している。なお、本
発明に係る軸受において、磁気的反撥部に保持した磁性
流体は、長期間の試験においても飛散したシすることな
第５図（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る軸受の効果を示す
説明図で、（ａ）は本発明の一実施例であシ、同一磁極
７，７′を有する摺動部に磁性体粒子８、界面活性剤９
及びベースオイル１０からなる磁性流体が介在している
。磁性流体中の磁性体粒子８は磁極７，７′に固定され
、厚い磁性流体層が形成され、摺動面の固体接触は生じ
難く、摺動面の中間にある磁性流体の磁性体粒子８はほ
とんど磁極７，７′の影響を受けず固定されないので、
すべ９抵抗は著しく小さな値となる。また、磁極７，７
′間に反撥力が作用しているので、静止時にも浮上刃が
作用している。従って、揺動等に対して安定した浮上特
性が得られて流体軸受となる。これに対して第５図（ｂ
）に示すように、一方を磁極とし、相手面に非磁性体１
１とした軸受、第５図（Ｃ）に示すように磁場の作用し
ない非磁石材料１２からなる軸受面では、第５図（ａ）
に対して境界潤滑層厚さが薄く、固体接触が生じ易い。
特に静止時からの起動時或いは揺動時のように１．流体
潤滑膜が形成し難い時に固体接触による摺動面の損傷が
生じ易いという欠点がある。 ゛ 第６図は、本発明をラジアル軸受へ適用した場合の断面
図であり、軸方向に着磁した永久磁石３，３′が互いに
゛反撥するように設置されているので、磁性体２，２′
が互いに反撥し合っている。従って非磁性体軸５に固定
された磁性体２′と軸受側の磁性体２との間に磁性流体
１が保持されているので、ここで摺動する。したがって
、かかる構造では、前述したように境界潤滑膜が形成さ
れて固体接触が少なく、かつ、摩擦抵抗が小さいもので
あり、磁極どうしの反撥力が同時に作用し、剛性が高く
なるという本発明の特徴を有している。
潤滑膜が形成し難い時に固体接触による摺動面の損傷が
生じ易いという欠点がある。 ゛ 第６図は、本発明をラジアル軸受へ適用した場合の断面
図であり、軸方向に着磁した永久磁石３，３′が互いに
゛反撥するように設置されているので、磁性体２，２′
が互いに反撥し合っている。従って非磁性体軸５に固定
された磁性体２′と軸受側の磁性体２との間に磁性流体
１が保持されているので、ここで摺動する。したがって
、かかる構造では、前述したように境界潤滑膜が形成さ
れて固体接触が少なく、かつ、摩擦抵抗が小さいもので
あり、磁極どうしの反撥力が同時に作用し、剛性が高く
なるという本発明の特徴を有している。
第７図は、本発明をスラスト軸受へ適用した場合の断面
図であり、この場合は端面に溝が形成さ７Ｌでおり、磁
束が集中するようになっているが、前述したラジアル軸
受の場合と同様の効果を奏する。
図であり、この場合は端面に溝が形成さ７Ｌでおり、磁
束が集中するようになっているが、前述したラジアル軸
受の場合と同様の効果を奏する。
一方、第８図はスラスト、ラジアル両方向を同時に本発
明に係る軸受で受けたものである。
明に係る軸受で受けたものである。
従来の実施例では、永久磁石の反撥力のみで支持するよ
う構成された軸受は、安定して浮上させることは困難で
あったが、本発明のように磁性流体１を介在させること
により、安定した浮上特性が得られた。また、この場合
は永久磁若３′相対させて摺動部を形成しているが、固
体接触により、永久磁石の特性が損耗劣化するので、高
分子、セラミックス等の非磁性コーティング又は磁性体
のヨークを表面に形成することは有効である。
う構成された軸受は、安定して浮上させることは困難で
あったが、本発明のように磁性流体１を介在させること
により、安定した浮上特性が得られた。また、この場合
は永久磁若３′相対させて摺動部を形成しているが、固
体接触により、永久磁石の特性が損耗劣化するので、高
分子、セラミックス等の非磁性コーティング又は磁性体
のヨークを表面に形成することは有効である。
以上、図面に示した実施例にもとすいて詳細に説明した
ように、本発明に係る磁性流体磁気軸受は、回転軸と軸
受との間に磁石の反撥力を作用させ、かつ、相対する磁
石で形成される磁場によって磁性流体の潤滑膜を形成し
ているので、静止時或いは揺動時の固体接触が少なく、
かつ、摩擦抵抗を小さくすることができるとともに、ダ
ンピング効果の有る軸受となる。従２て、本発明は１．
情報通信機器、計測器等の各種精密軸受として活用され
る。また、磁性流体真空シールも形成できるので、磁性
流体を飛散させることなく、真空中等の特殊環境条件下
の軸受としても利用できる等の効果は顕著である。
ように、本発明に係る磁性流体磁気軸受は、回転軸と軸
受との間に磁石の反撥力を作用させ、かつ、相対する磁
石で形成される磁場によって磁性流体の潤滑膜を形成し
ているので、静止時或いは揺動時の固体接触が少なく、
かつ、摩擦抵抗を小さくすることができるとともに、ダ
ンピング効果の有る軸受となる。従２て、本発明は１．
情報通信機器、計測器等の各種精密軸受として活用され
る。また、磁性流体真空シールも形成できるので、磁性
流体を飛散させることなく、真空中等の特殊環境条件下
の軸受としても利用できる等の効果は顕著である。
第１図及び第２図は従来の磁性流体軸受を示す断面図、
第３図は本発明に係るスラスト軸受の試験方法を示す説
明図、第４図は第３図の摩擦抵抗値の測定結果を示す説
明図、第５図（ａ）〜（ｃ）は本発明による効果を示す
説明図、第６図は本発明をラジアル軸受へ適用した場合
の断面図、第７図は本発明をスラスト軸受へ適用した場
合の断面図、第８図は本発明の他の適用例を示す断面図
である。 １は磁性流体、 ２は磁性体、 ３は永久磁石、 ４は磁性体軸、 ５は非磁性体軸、 ６は支持台、 ７．７′は磁極、 ８は磁性体粒子、 ９は界面活性剤、 １ｏはベースオイル。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 光 石 士 部 （他１名） 甑１図 第′２図 第４図 第６図 第７図 第８因 手続補正書 昭和５８年４月２７１」 特許庁長官殿 １、 事件の表示 昭和５８年 特 許 願第２２０７２ づ昭和 年
審 判第 号 ２、発明の名称 磁性流体磁気軸受 ３、 ｈｌｉ正をする者 事（（ｌとの関係 特許出願人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 郵便番号１０７ へ
−０発 ６、補正の対象 図 面 ７、補正の内容 図面中堀３図を別紙訂正図面のように訂正する。 ８、添付書類の目録 （１）図 面 ｌ 通第、
１ つ 与 ｍ−」−
第３図は本発明に係るスラスト軸受の試験方法を示す説
明図、第４図は第３図の摩擦抵抗値の測定結果を示す説
明図、第５図（ａ）〜（ｃ）は本発明による効果を示す
説明図、第６図は本発明をラジアル軸受へ適用した場合
の断面図、第７図は本発明をスラスト軸受へ適用した場
合の断面図、第８図は本発明の他の適用例を示す断面図
である。 １は磁性流体、 ２は磁性体、 ３は永久磁石、 ４は磁性体軸、 ５は非磁性体軸、 ６は支持台、 ７．７′は磁極、 ８は磁性体粒子、 ９は界面活性剤、 １ｏはベースオイル。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 光 石 士 部 （他１名） 甑１図 第′２図 第４図 第６図 第７図 第８因 手続補正書 昭和５８年４月２７１」 特許庁長官殿 １、 事件の表示 昭和５８年 特 許 願第２２０７２ づ昭和 年
審 判第 号 ２、発明の名称 磁性流体磁気軸受 ３、 ｈｌｉ正をする者 事（（ｌとの関係 特許出願人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 郵便番号１０７ へ
−０発 ６、補正の対象 図 面 ７、補正の内容 図面中堀３図を別紙訂正図面のように訂正する。 ８、添付書類の目録 （１）図 面 ｌ 通第、
１ つ 与 ｍ−」−
Claims (1)
- 回転軸と軸受間の摺動面に形成された隙間に磁性流体を
介在させてなる磁性流体軸受において、前記回転軸と軸
受間に永久磁石による磁気的反撥力を作用させるととも
に、該磁石の磁束によって磁性流体の潤滑膜を形成する
よう構成したことを特徴とする磁性流体磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58022072A JPS59151618A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 磁性流体磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58022072A JPS59151618A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 磁性流体磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59151618A true JPS59151618A (ja) | 1984-08-30 |
Family
ID=12072681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58022072A Pending JPS59151618A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 磁性流体磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59151618A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07151147A (ja) * | 1994-10-05 | 1995-06-13 | Ntn Corp | 静圧気体軸受装置 |
| US5834870A (en) * | 1994-04-28 | 1998-11-10 | Hitachi, Ltd. | Oil impregnated porous bearing units and motors provided with same |
| EP2436942B1 (de) * | 2010-09-30 | 2017-05-17 | KSB Aktiengesellschaft | Wellenlagerung bei Kreiselpumpen |
-
1983
- 1983-02-15 JP JP58022072A patent/JPS59151618A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5834870A (en) * | 1994-04-28 | 1998-11-10 | Hitachi, Ltd. | Oil impregnated porous bearing units and motors provided with same |
| JPH07151147A (ja) * | 1994-10-05 | 1995-06-13 | Ntn Corp | 静圧気体軸受装置 |
| EP2436942B1 (de) * | 2010-09-30 | 2017-05-17 | KSB Aktiengesellschaft | Wellenlagerung bei Kreiselpumpen |
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