JPS6293517A - 大径の磁気ラジアルベアリング - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、中心軸及びこの中心軸の周囲に設けられた
強磁性の薄板の積層から構成された内側のロータと、こ
のロータの強磁性の薄板の積層に対向するように磁極が
配設され、一連の電磁石から構成された外側のステータ
とを具備した大径の磁気ラジアルベアリングに、関する
。

［従来の技術］ 従来の磁気ベアリングにおいては、ロータの中心軸は積
層した磁気薄板を中心軸の周囲に有し、この周囲におい
て、薄板はワッシャの形状に形成されている。このワッ
シャは中心軸と同軸に配設されると共に、磁気ベアリン
グのステータの電磁石により形成された磁界を可能とし
て、中心軸よりも良好な磁気特性の材料を介してループ
を形成している。

［発明が解決しようとする問題点］ このような従来の磁気ベアリングでは、これの直径が大
きい時、ロータの周囲の薄板の接線方向の速度が、薄板
がワッシャの形状に形成されている場合に、無視できな
い応力として作用することになり、また薄板の機械的性
質が比較的に弱い場合には、ロータの回転速度は制限せ
ざるを得ないことになる。

更に、大形のシート材が大径のワッシャ形状の薄板を形
成するのに必要となり、また、これら薄板がこのシート
材から切り出し成形される際には、大量の無駄が発生す
ることになる。

また実際には、薄い厚ざを有しつつ高い磁気特性を備え
た大形のシート材を形成する事自体困２１１な事である
。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、この
発明の目的は製造を安価にでき、小さなエディ電流ロス
しかなく、ロータの回転速度を高くすることのできる大
径の磁気ラジアルベアリングを提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 上述した問題点を解決し、目的を達成するため、この発
明に係る大径のラジアルベアリングは、中心軸及びこの
中心軸の周囲に設けられた強磁性の薄板の積層から構成
された内側のロータと、このロータの強磁性の薄板の積
層に対向するようにｌ１ｉｉ極が配設され、一連の電磁
石から構成された外側のステータとを具備した大径の磁
気ラジアルベアリングにおいて、前記強磁性の薄板の積
層は、中心軸の周囲において、所定角度だけ延出した薄
い個々の薄板を複数備え、個々の薄板はロータの軸に直
交するように延出した平坦な割れリングの連続を構成す
るように互いに平行な平面上に配設され、所定の平面に
おける個々の薄板は隣接する平面上の薄板に対して角度
的にオフセットされ、互い違いに配設されている事を特
徴としている。　好適する実施例としては、前記ロータ
の中心軸の周囲には、長手軸方向に沿って延出する溝が
形成され、個々の薄板は中心軸の溝に係合する突条を備
えている。また、前記個々の薄板はありつぎにより、ロ
ータの中心軸に取付けられている。

また、前記個々の薄板は、各々中心軸の周囲に約３０度
の範囲で延出している。

また、前記個々の薄板の各列は、１０枚の薄板を備え、
各薄板は中心軸の周囲に３６度の範囲で延出している。

また、前記中心軸の周囲に形成された溝は、約９度のピ
ッチで互いに離間した状態で配設されている。

更に、同一平面上で前記互いに隣接する薄板間のエアー
ギャップは、０．２〜０．４ｍｍより小さい幅に設定さ
れている。

［実施例］ 以下に添付図面を参照して、この発明に係る大径の磁気
ラジアルベアリングの一実施例を詳細に説明する。

第１図に示すように、大径の磁気ラジアルベアリングに
おいては、ステータ２がロータ１を取り囲んで設けられ
ている。このステータ２は複数対、例えば４対の磁極２
１を取付けられた円周部２０を有する磁気回路を備えて
いる。尚、各対の磁極２１はロータ１に向って半径方向
内方に突出するように形成されている。そして、各磁極
２１の周りには、電磁巻線２２が設けられている。ここ
で、互いに直交するＸＸ′軸及びＹＹ′軸に沿って設置
された４対の磁極２１の存在により、ロータ１を所定の
ラジアル位置に保持することが可能となる。このロータ
１のラジアル位置を検出するための検出器及びステータ
２の電磁巻線２２に作用される供給電流を制御するため
のサーボ制７３■回路とが設けられているが、これらは
共に周知であり、従って、ここではその説明を省略する
。

前述したロータ１は中心軸１０とこの中心軸１０の周囲
に設けられた多層の高品位の磁気薄板１１とを備えてい
る。ここで、各磁気薄板１１はシリコン鉄から形成され
ている。このようにして、ステータ２の磁極２１は多層
の磁気薄板１１に対向し、これらの外方リムと共に僅小
なエアーギャップを規定している。尚、このエアーギャ
ップの大きさは、例えば、０．２ｍｍ乃至１ｍｍの範囲
に設定されている。

前述した中心軸１０は、ステータ２の電磁巻線２２によ
り生じられた磁力線が、多層の磁気薄板１１により構成
されるロータ１の周辺部を通って単にループを描く限り
において、磁気効果を有していない。この結果、中心軸
１０は、強い機械的強度を有し、高い負荷を支持するこ
とが可能である鋼で形成されている。尚、この鋼の磁気
特性はかなり弱いものである。

第１図及び第３図に示すように、中心軸１０の周囲には
逆Ｔ字状断面の複数の溝１０１が設けられている。多溝
１０１はロータ１の長手軸方向に沿って延出している。

同様にこれら溝１０１間には、丁字状断面の突条１０２
が規定されている。

また、これら溝１０１は中心軸１０の周囲に等間隔で、
即ち、約９度の等ピッチで配設されている。ここで、９
度のピッチで配設されている場合には、中心軸ｌＯの周
囲には４０本の溝１０１が存在することになる。ここで
、この中心軸１０の周囲に設けられた積層を形成する薄
板１１の各々は、第３図に示す形状に形成されている。

各薄板１１は、ロータ１の中心軸１０の周りの所定各セ
クタまで延出したストップの一部から構成されている。

例えば、各薄板１１は角度３６度の範囲で延出するよう
に、形成されている。このようにして、１０枚の薄板１
１が同一平面上に裁置され、（ホ）心ＭＩＯの周囲に配
設され、一連の互いに横置きされた薄板の連続を規定す
ると共に、互いに隣接する薄板間に僅かな間隙を残して
いる。この間隙は約０．２ｍｍＮ０．３ｍｍより小さく
設定されている。

ここで、隣接する薄板１１間のエアーギャップ（間隙）
効果を減少するために、互いに隣接する平面１１ａ、ｊ
ｌｂに置かれた薄板１１を、第２図に示すように入れ千
秋に配設し、互いに一部が重なり合った薄板１１の組体
を構成するようにしている。換言すれば、この薄板は互
い違いの形態で挟み込まれている。

各薄板１１は、例えば３００ｍｍ幅のシート状のストリ
ップから切り取られて形成されており、ロータ１の周囲
部分を構成する円弧状の外縁１１３と、逆Ｔ字状のノツ
チ１１２により分離されたＴ字状の突条１１１の連続を
規定するように切り出された内縁とを有している。この
薄板１１からの突条１１１はロータ１の溝１０１に対応
し、薄板１１のノツチ１１２は中心軸１０の突条１０２
に対応している。例えば、各薄板１１は角度３６度の範
囲で延出し、その内縁に３個のノツチ１１２と各端に半
分のノツチ１１２とを備えており、中心軸１０の溝１０
１に４本の突条１１１を係合することにより、中心軸１
０に取付けられている。

第４図は、この発明の他の実施例を示している。他の実
施例において、薄板１１がありつぎにより、ロータ１に
取付けられている。この場合、薄板１１のノツチ１１２
′　と突条１１１′とは、台形状に形成されており、中
心！１ｔｈ１０の周囲の突条１０２′と溝１０１′とは
、同様に断面台形状に形成され、薄板１１のノツチ１１
２′と突条１１１′に形状及び大きさの点で同様になさ
れている。薄板１１の各相間の互い違いの形態は、第１
図及び第２図を参照した上述の一実施例の構成と同様で
ある。

ロータ１が上述したように構成されているので、薄板１
１は極めて薄く設定され、例えば０．１ｍｍの厚みに設
定されることができるようになる。この場合、一連の薄
板１１は、ロータ１の外径が大きく、例えば１ｍ乃至１
．５０ｍであったとしても、互いに平行に配設された１
００枚の薄板面１１ａ、ｆｌｂを備えることができるも
のである。

各薄板１１は所定の角度、例えば３０度の範囲で扇状に
形成されているので、従前のワッシャ形状のロータの薄
板を形成する際のように、多大なシートの範囲から切り
出す場合に比較してシート材のストリップからの切り出
し時に過大な無駄を生じすることなく、簡単に製造でき
るようになる。

このようにして、この一実施例によれば、高品質で、且
つ極薄の磁気シート材料を使用することができるように
なり、従って、薄板の厚みの２乗に比例する過電流のロ
スを減少することができるようになる。

更に、薄板を多数のセクタに分割しているので、ワッシ
ャの積層により形成された積層ロータにおいて存在する
正接方向の応力を避けることができるようになり、従っ
て、薄板の正接方向の速度が２００　ｍ　／　ｓより速
く設定できるようになるので、ロータの回転速度を増大
させることが可能となる。

薄板１１の幅は、例えば、約５ｃｍであり、ロータは直
径約１．３０ｍに設定されている。

同一平面１１ａ（若しくは１１ｂ）内における互いに隣
接する薄板間のエアーギャップは、小さく設定され、且
つ互いに隣接する平面間における薄板が入れ千秋に構成
されて、互いに一部が重なり合うように積み重ねられて
いるので、何ら問題を生じさせないものである。

各薄板は、もし−束の薄板が非常に薄く、例えば、０．
１ｍｍの厚みであるならば、重ね合わされた２若しくは
３枚の薄板の束に取り換える事も可能である。この場合
、薄板は平担な割れリングから成り、直ぐ隣に位置する
割れリングより、むしろ、最初の割れリングから数えて
２番目苦しく、　　は３番目の割れリングの薄板に相対
して、角度をオフセットされた状態となっている。即ち
、この発明においては、隣接する薄板間の重なり部、若
しくは隣接する薄板の束間の重なり部が、同一平面上に
位置する横に並んだ薄板間のエアーギャップを、周方向
に沿って０．２〜０．４ｍｍを越えないようにする事が
重要である。

この発明は、上述した実施例の構成に限定されることな
く、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る磁気ラジアルベアリングの一実
施例を示す横断面図、 第２図は第１図に示すロータを矢印Ｆの方向で見た状態
を示す側面図、 第３図は第１図及び第２図に示すロータの周囲部分を示
す部分横断面図、そして 第４図はこの発明に係る磁気ラジアルベアリングの他の
実施例を第３図に対応して示す部分横断面図である。 図中、１・・・ロータ、２・・・ステータ、１０・・・
中心軸、１１・・・薄板、２０・・・周囲部分、２１・
・・極、２２・・・巻線、１０１・・・溝、１０２・・
・突条、１１１・・・突条、１１２・・・ノツチ、１１
３・・・外縁である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）大径の中心軸及びこの中心軸の周囲に設けられた
   強磁性の薄板の積層から構成された内側のロータと、 このロータの強磁性の薄板の積層に対向するように磁極
   が配設され、一連の電磁石から構成された外側のステー
   タとを具備した大径の磁気ラジアルベアリングにおいて
   、 前記強磁性の薄板の積層は、中心軸の周囲において、所
   定角度だけ延出した薄い個々の薄板を複数備え、 個々の薄板はロータの軸に直交するように延出した平坦
   な割れリングの連続を構成するように互いに平行な平面
   上に配設され、 所定の平面における個々の薄板は隣接する平面上の薄板
   に対して角度的にオフセットされ、互い違いに配設され
   ている事を特徴とする大径の磁気ラジアルベアリング。
2. （２）前記ロータの中心軸の周囲には、長手軸方向に沿
   つて延出する溝が形成され、 個々の薄板は中心軸の溝に係合する突条を備えている事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の大径の磁気
   ラジアルベアリング。
3. （３）前記個々の薄板はありつぎにより、ロータの中心
   軸に取付けられる事を特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載の大径の磁気ラジアルベアリング。
4. （４）前記個々の薄板は、各々中心軸の周囲に約３０度
   の範囲で延出している事を特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の大径の磁気ラジアルベアリング。
5. （５）前記個々の薄板の各列は、１０枚の薄板を備え、
   各薄板は中心軸の周囲に３６度の範囲で延出している事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の大径の磁気
   ラジアルベアリング。
6. （６）前記中心軸の周囲に形成された溝は、約９度のピ
   ッチで互いに離間した状態で配設されている事を特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の大径の磁気ラジアル
   ベアリング。
7. （７）前記薄板の積層は、互いに平行な平面に載置され
   た約１００枚の薄板から構成されている事を特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の大径の磁気ラジアルベア
   リング。
8. （８）前記個々の薄板は、約０．１ｍｍの厚さに形成さ
   れている事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   大径の磁気ラジアルベアリング。
9. （９）同一平面上で前記互いに隣接する薄板間のエアー
   ギャップは、０．２〜０．４ｍｍより小さい幅に設定さ
   れている事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   大径の磁気ラジアルベアリング。
10. （１０）前記ロータは約１ｍより大きい外径を有してい
    る事を特徴とする前記いずれか一項に記載の大径の磁気
    ラジアルベアリング。