JPS61223326A

JPS61223326A - 磁気軸受

Info

Publication number: JPS61223326A
Application number: JP6231785A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sudo; 肇須藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1986-10-03

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、物体を磁気力によって支承する磁気軸受の改
良に関する。

〔発明の背景的技術とその問題点〕

従来より回転体等を支承する軸受として、磁気力を利用
した磁気軸受が知られている。磁気軸受は、被支承体を
略非接触状態で支持できるため、機械的な摩耗が殆どな
く耐久性が著しく高く、しかも機械的な騒音が少ないと
いう大きな利点を有している。

このような磁気軸受は、例えば被支承体と支承体とを略
非接触に嵌合するように配置し、上記被支承体に装着さ
れた磁性部材と、前臀支承体に突設された磁極との間に
’Ｍ晟される磁気回路め起磁゛　□力を調整し、前記被
支承体の安定支承を行なうようにしている。起磁力の調
整は、通常、磁極に巻装されたコイルへの通電電流の制
御によって行われる。前記コイルに通電される電流は、
前記被支承体運動検出器で検出された前記被支承体の動
きに応じて増減される。

ところで、従来のこの種の磁気軸受は、構造上前記磁極
およびコイルが略接地電位に保持されている。このため
、例えば回転陽極Ｘ線管のように被支承体内体が高電圧
になる装置では、被支承体とこれに対向する磁極との間
に大きな電位差が付与され、この結果、磁極と被支承体
との間で放電が起り、磁気支持制御性を著しく悪化させ
ることがあった。そこで、これを防止するために、被支
承体の高電圧になる部位と、同磁極に対向する部位との
間に電気絶縁体を介在させるとともに、前記磁極と対向
する部位を接地電位に保持することも考えられているが
、この場合には、被支承体の重量増加および構造強度の
低下を招くという欠点があった。また、放電等が生じな
い程度に磁極と被支承体との空間的な距離を離すことも
考えられるが、この場合には軸受剛性の低下が著しい。

（発明の目的〕本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、磁気力によって支承される被支
承体の電位が接地電位に対して大きく異なる場合でも、
磁気支承性能および信頼性を損うことがなく、常に安定
に作動する磁気軸受を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、継鉄およびこの継鉄に巻装されたコイルによ
って支承部を構成するとともに、この支承部によって磁
気的に支承される被支承部が前記コイルとは異なる電位
で使用される磁気軸受に必って、前記継鉄と前記コイル
との間に電気絶縁゛部材を介在させることにより、前記
継鉄を電気的にフローティング状態にするか若しくは前
記被支承部と電気的に接触させて同被支承部と同電位に
したことをｔｉｔａとしている。　　。

〔発明の効果〕、″ 、本発明によれば、磁気軸受の被支承部が接地電位から
大きく離れて帯電した場合でも、被支承部と継鉄との間
の電位差を十分に小さくできるので、両者の距離を狭め
ても、電荷の移動、すなわち放電は生じない。したがっ
て磁気軸受制御系への電気的外乱を防止でき、信頼性の
向上化に寄与することができる。　　　　　　　　□　
　　　　・また、被支承部を支承するための磁気力を発
生するコイルと継鉄との間には電気絶縁部材を介在させ
ているので、前記被支承部および前記継鉄が接地電位か
ら大きく離れて帯電しても、コイルへの影響を防くこと
ができるｇしたが°つて、常に安定した磁気支承力を前
記被支承部に付与することが可能である。　　　　・　
“　　　　　′　・″　　□〔゛発明の実施例〕　　　
　□　　　□　　・　・以下、本発明の詳細を図示の実
施例に基づき説明する。　　　　　　　　・・　　　第１図は、本発明を回転陽極Ｘ線管に応用した例を示す
ものであり、図中りは装置全体を収容する密封容器であ
る。この密封容器りは、有底筒状体２と、この有底筒状
体２の内□部に同心的に配置された磁性体がら゛なる円
筒部材３と、この円筒部材３の図；φ′下端部に゛接続
され前記□有底筒状体２゛の底部を気密に貫通して外＃
に柾びる絶縁体４・と、前記゛円゛筒部材３・胎よび有
底筒状体２の雨上端部に接続され両軸間め空間を閉塞す
る円板状の絶縁部材５′と、゛９前記宥底筒状休２の上
端部に前記円板状の絶縁部材５′を介しで接続された放
電チャンバ６とで構成されている。つまり密封容器りの
内部空間は、と゛れら各部材で、上部を大径とする段付
き円柱状の第１の閉空間Ａと、これを取囲む環状の第′
２・の商空間Ｂとに分割されている。そして各部材の接
合部には所望の密封性を確保し得るような接合処理が施
されている。　　　　　　　　　゛。

第１の閉空間Ａは真空に保持されており、□その大径空
間部には放電チャンバ６の上端部を気密に自適Ｃて設け
られた電子銃１１とこの電子銃１１と離間対向する回転
陽極１２とが収容されている。回転陽極１２は、その周
面をテーパ状に形成し、電子銃１１がら電子線を射出さ
れると径方向外向きにＸ線を放出し、放電チャンバ６に
設けたＸ線取出し窓１３を介して外部にＸ線を放出する
。一方、第１の閉空間Ａの小径空間部には、上記回転陽
極１２の下面部に接続されてこれを支持する支持＄１１
１４が収容されている。この支持＋１ｉ１１１１４の内
部には回転陽極に電流を供給するための電流導入線１５
が下端側を露出するようにして埋設されている。また、
支持軸１４の外周面には厚肉円筒状の回転側継鉄１６が
、前記円筒部材３の内周面と微小ギャップを介して対向
するように装着されている。この回転側継鉄１６は、磁
気軸受の磁気回路を形成するとともに後述する誘導モー
タのロータを兼用する。したがって、その材質は磁性材
であるとともに導電性である磁性金属材料が使用される
。また、これを装着する支持１ｋ１１１４も熱応力およ
び機械的強度を考慮して上記回転側継鉄１６と略同様の
材料で形成されている。

また、電流導入線１５は、前記絶縁部材４を貫通して密
封容器りの内外を電気的に接続する電流供給端子１７に
接触しており、この電流供給端子１７を介して密封容器
其の外部から回転陽極１２に電流を供給する。そして、
これら回転陽極１２、支持軸１４、電流導入線１５およ
び回転側継鉄１６で非支承部である回転休刊を構成する
。

一方、第２の閉空間Ｂには、支承部である２つの磁気支
持装置Ｕ、ηと、前記回転体卦を回転駆動するための誘
導モータのステータ２３とが収容されている。磁気支持
装置２１．２２はそれぞれ前記回転側継鉄１６の上端部
および上端部に径方向に対向するように配置されている
。これら各磁気支持装置２１．２２を第２図および第３
図にも示す。すなわち、図中２４は固定側継鉄である。

この固定側継鉄２４は、全体が磁性体で環状に形成され
ており、９０’の開き角でその内周面から内方に４つの
磁極２５を突設したものとなっている。これら４つの磁
極２５は先端部が円筒部材３の外周面に接触するように
配置される。固定側継鉄２４は、磁極２５の先端部を除
いた外周面が絶縁部材２６によって覆われている。そし
て、この絶縁部材２６を介して前記磁極２４にコイル２
７が巻装されている。このコイル２７は、図示しない制
御装置によって制御される。制御装置はやはり図示しな
い回転体運動検出器からの検出信号に基づいて制御信号
を出力する。誘導モータのステータ２３は、円筒部材３
の外周面に絶縁部材２８を介して固定されている。

なお、上記第２の閉空間Ｂには、図示しないポンプによ
って絶縁油が環流゛され、発熱時の熱を吸収するように
している。

このように、構成されたＸ線管装置においては、誘導モ
ータによる回転体Ｕの回転駆動に際して、磁気支持装置
Ｕ、ηと回転側継鉄１６との間の磁気吸引力を、ｂイル
２７への通電電流制御によって調節し、回転体Ｕを磁気
的に支持するようにしている。

ところで、一般に強力で良質なＸ線を得るには、電子銃
１１の熱電子放出フィラメント（図示せず〉と回転陽極
１２との間の電位差を大きくする必要がある。このため
、回転陽極１２は数十ｋｖも゛の正電位に帯電する場合
がおる。この正電位は前記電流□導入線１５を通じて供
給されるが、通常は前記回転側継鉄１６を電気的に低電
位に保持することは困難であり、敢えて実現しようとす
れば、前記電流導入線１５と前記継鉄１６との間に非常
に厚肉の電気絶縁体を挿入する必要が生じる。このため
、前記回転体長の径は非常に大きなものとなり、遠心力
による破損等を危険性を考慮すると、前記回転体１８を
高速回転化は不可能である。したがって、良質のＸ線を
得ることはできない。一方、前記回転側継鉄１６と前記
磁極２５との間の距離が小さい程、磁気剛性の向上は期
待できるが、この磁気力は回転陽極１２の電位に比べる
とかなり低い電圧が印加されている前記コイル２７によ
って発生する。したがって、大電位差に起因する放電減
少を防止し、かつ軸受剛性を上げ、同時に良質のＸ線を
得る″ために前記回転体Ｕの高速回転を実現しようとす
れば、前記コイル２７および前記磁極２５を前記回転体
長と同程度の高電位に維持することが考えられ□る。と
ころが、この方法はノイズの影響が大きいことやコイル
用電源の大形化を招く等から得策でない。

本実施例によれば、前記固定側継鉄２４および円筒部材
３６を電気的にフローティング状態にしている。したが
って、固定側継鉄２４および円筒部材３は回転休刊と略
同電位に保たれ、回転休刊と円筒部材３および固定側継
鉄２４との間に放電が発生する如き不都合を防止できる
。また、円筒部材３や固定側継鉄２４のような高電位部
は前記電気絶縁部材によって前記密封容器りやコイル２
７などの低電圧部と完全に電気絶縁されているので、大
電位差に伴う悪影響の心配がない。また、前記磁極２５
を、　　　　　前記回転休刊とを略同電位に保持できる
ので、両者を近接させることが可能となり、磁気剛性の
向上化にも寄与する。しかも、この場合には、回転休刊
には特別な電気絶縁策を施す必要がないので、回転休刊
の軽量化に寄与でき高速回転化を図ることができる。

第４図は、本発明の第２の実施例を示す図である。全体
の構成要素は、第１図ものと略同じである。本実施例に
あっては、密封容器との下端部に設けた絶縁部材４の真
空側面において、電流供給端子１７を円筒部材３に電気
的に接続したことを特徴としている。このような構造で
あれば、前記円筒部材３が導電体の場合、この円筒部材
３に連なる固定側継鉄２４と前記回転休刊とを全く同電
位に保持することが可能となり、微少な電位変動さえも
が影響を及ぼすような装置への適用に極めて有利である
。

なお、前記電流供給端子１７を前記円筒部材３を介さず
に直接に前記固定側継鉄２４に接続しても同様の効果が
得られる。

第５図および第６図は、本発明の第３の実施例を示す図
である。本実施例においては、前記回転休刊の運動を検
出するための運動検出器に本発明の思想を適用した例で
ある。

すなわち、図中３１．３２は、前記円筒部材３の外周面
に対向し、互いのなす角度が９０’　となるように配置
された２つの運動検出器である。これら運動検出器３１
．３２は、口字状の磁心３３に、絶縁部材３４を介して
検出コイル３５を巻装して構成されたちのである。いま
、この検出コイル３５に電流を通じれば、検出コイル３
５による磁界は、前記回転側継鉄１６を通る閉ループを
作るが、前記回転体１８が移動し、前記磁心３３との距
離が変化すると、自己インダクタンスも変動し、前記検
出コイル３５に流れる電流に電磁気的に作用して電流値
の変化を生じさせるため、この値をブリッジなどで検出
すれば、前記回転休刊の移動量が知れる。

そして、この場合にも前記第１および第２の実施例と同
様、前記回転休刊は高電位に帯電し、前記検出コイル３
５は前記回転休刊に比べ、てかなり低電位で使用される
が、検出コイル３５と磁心３３との間に絶縁部材３４を
介在させているので、放電を防止できる。

このような運動検出器３１．３２は、前述した２つの実
施例のいずれにも適用することができ、他の原理に基づ
いて前記回転体の運動を検出する場合にも本図の如く電
気絶縁体を介して低電位部材を設置することにより、大
きな電位差に起因する影響を防止できる。

なお、本発明は、特に被支承体が回転体であるものに適
用を限定されるものではなく、例えば往復、運動するよ
うな装置においても適用可能である。

また、例えば前述した円筒部材３はコイル２７が±分な
磁界を発生し得る場合には必ずしも磁性体である必要は
なく、その他上記実施例で説明した各構成部材の材質も
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更して害施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るＸ線管装置の縦断
面図、第２図は同装置の第１図におけるＣ−Ｃ断面矢視
図、第３図は同装置の磁気支持装置を一部切欠して示す
斜視図、第４図は本発明の第２の実施例に憚るＸ線管装
置の縦断面図、第５図および第６図は本発明の第３の実
施例を示す図である。Ｌ・・・密封容器、３・・・円筒部材、４　、５　、２
６．２８゜３４・・・絶縁部材、６・・・真空チャンバ
、１１・・・電子銃、１２・・・回転陽極、１３・−Ｘ
線取出し窓、１４・・・支持軸、１５・・・電流導入線
、１６・・・回転側継鉄、１１・・・電流供給端子、卦
・・・回転体、２１．２２・・・磁気支持装置、２３・
・・誘導モータのステータ、２４・・・固定側継鉄、２
５・・・磁極、２７・・・コイル、３１．３３・・・運
動検出器、３３・・・磁心、３５・・・検出コイル、Ａ
・・・第１の閉空間、Ｂ・・・第２の閉空間。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被支承部と、この被支承部に対向配置された継鉄
およびこの継鉄に巻装されたコイルによって前記被支承
部を磁気的に支持する支承部と、前記被支承部の運動を
検出する運動検出器と、この運動検出器の検出結果に基
づいて前記支承部に対する前記被支承部の位置を調節す
る位置調節手段とを具備するとともに、前記被支承部の
電位が前記コイルの電位とは異なる状態で使用される磁
気軸受において、前記継鉄と前記コイルとの間に電気絶
縁部材を介在させたことを特徴とする磁気軸受。
（２）前記運動検出器は、前記被支承部と磁気的に結合
された検出磁心と、この検出磁心に巻装された検出コイ
ルと、両者の間に介挿された電気絶縁部材とを備えたも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
磁気軸受。
（３）前記継鉄と、前記被支承部とは、略同電位に保持
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の磁気軸受。
（４）前記検出磁心と、前記被支承体とは、略同電位に
保持されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の磁気軸受。
（５）前記継鉄は、電気的にフローティング状態にある
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気軸受
。