JPS6353315A - Bearing device for rotary shaft - Google Patents

Bearing device for rotary shaft

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JPS6353315A
JPS6353315A JP19271986A JP19271986A JPS6353315A JP S6353315 A JPS6353315 A JP S6353315A JP 19271986 A JP19271986 A JP 19271986A JP 19271986 A JP19271986 A JP 19271986A JP S6353315 A JPS6353315 A JP S6353315A
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JP
Japan
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magnetic
rotating shaft
poles
pole
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP19271986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Itsuki Ban
伴 五紀
Keiichi Mori
敬一 森
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Secoh Giken Co Ltd
Original Assignee
Secoh Giken Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6353315A publication Critical patent/JPS6353315A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0423Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
    • F16C32/0429Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for both radial and axial load, e.g. conical magnets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0423Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
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Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

PURPOSE:To support a rotary shaft while keeping it magnetically floated so as to obtain the long service life of an electric motor, by separating magnetic resiliency for performing the locating regulation in the radial direction of the rotary shaft from magnetic resiliency for regulating the movement in the axial direction so as to perform the locating regulation. CONSTITUTION:A magnet 8 in a cylindrical shape has a rotary shaft 1 mounted through its center hole and has the disks 6 and 7 attached on its both sides. The magnet 8 is rotated synchronously with the rotary shaft 1. The periphery of a magnet 5 is fitted along inside face of a projecting hole 2a. The resiliency is generated because the mutually facing magnetic poles are in the same polarity. Therefore, the peripheries of the disks 6 and 7, and the magnetic poles on the both sides of the magnetic 5 are kept in the predetermined air length so that they make no contact with each other. A cylindrical magnet 9 is fitted along the inner periphery of a projecting hole 2b on the other side of a housing 2. When the rotary shaft 1 is moved to the right, the magnetic 9 and the disk 10 are accessed each other, and the resiliency is increased so that the rotary shaft 1 is restored in the predetermined position.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油分の散乱を嫌うクリーンルーム内の回転軸
とその軸承に利用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is utilized for a rotating shaft and its bearing in a clean room where scattering of oil is avoided.

又レザービームを反射走査するポリゴンミラーの、啄動
源となる電動機の回転子の軸承として利用される。かか
るミラーの回転は、毎分−万回位となるので、ベアリン
グの寿命がみじかい欠点がある。本発明によれば、摩耗
部分がないので長寿命が得られる特徴がある。
It is also used as a bearing for the rotor of the electric motor that is the driving source of the polygon mirror that reflects and scans the laser beam. Since such a mirror rotates at a rate of about -10,000 times per minute, there is a drawback that the life of the bearing is short. According to the present invention, since there are no worn parts, a long life can be obtained.

回転体の軸承として利用すると、長寿命と機械ノイズの
発生がないので、かかる要求のある機器に利用できるも
のである。
When used as a bearing for a rotating body, it has a long life and does not generate mechanical noise, so it can be used in equipment that meets such requirements.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

実用化されている技術としては、回転軸を磁性体で構成
し、XY方向に電磁石を対向し、回転軸のXY方向の偏
差を検出するセンサを利用して、電磁石の励磁コイルの
通電をサーボ制御して、回転軸を所定位置に保持する装
置がある。
The technology that has been put into practical use consists of a rotating shaft made of a magnetic material, electromagnets facing each other in the X and Y directions, and a sensor that detects the deviation of the rotating shaft in the X and Y directions to control the energization of the excitation coil of the electromagnet using a servo control. There are devices that control and hold the rotating shaft in a predetermined position.

他に、マグネットの同極間の磁気反撥力により、回転軸
を所定位置に保持する手段も知られている。
Another known method is to use magnetic repulsion between like poles of magnets to hold the rotating shaft in a predetermined position.

〔本発明が解決しようとしている問題点〕電磁石を利用
するものは、磁気吸引力を利用しているので、装置が大
型となり、磁気吸引力は不安定な平衡となるので、サー
ボ装置が高価となる第1の問題点がある。
[Problems to be solved by the present invention] Since devices that use electromagnets utilize magnetic attraction, the device becomes large, and the magnetic attraction is in unstable equilibrium, making the servo device expensive. There is a first problem.

マグネットを利用する手段は、平衡作用が不安定な構成
となっているので、実用化された例はないという第2の
問題点がある。
The second problem with the means using magnets is that no examples have been put into practical use because the equilibrium effect is unstable.

C問題点を解決する為の手段〕 回転軸を保持する為に、マグネットの同極の磁気反撥力
を利用しているので、第1の問題点が解決されている。
Means for Solving Problem C] The first problem is solved because the magnetic repulsion of the same polarity of the magnet is used to hold the rotating shaft.

又回転軸の一端を保持する為に、その!Ill K垂直
な径方向の位置のみをマグネット若しくは電磁石の磁気
反撥力により位置規制を行ない、回転軸の他端を保持す
る為に、次の手段が採用されている。
Also, to hold one end of the rotating shaft, that! The following means are employed to control the position only in the vertical radial direction by the magnetic repulsion of a magnet or electromagnet and to hold the other end of the rotating shaft.

即ち回転軸の軸方向に垂直な径方向の位置を規制する為
の磁気反撥力と、回転軸の軸方向の移動を規制する磁気
反撥力を実質的に分離して行なっている。
That is, the magnetic repulsion force for regulating the radial position perpendicular to the axial direction of the rotating shaft and the magnetic repulsive force for regulating the axial movement of the rotating shaft are substantially separated.

以上の構成の為に、回転軸の位置規制は安定して、第2
の問題点が解決されている。必要により、一部に小型の
電り石を利用する場合もあるが、サーボ装置の併用が不
要なので、廉価小型とすることができる。
Because of the above configuration, the position regulation of the rotating shaft is stable and the second
problems have been resolved. If necessary, a small electric stone may be used in some cases, but since a servo device is not required, it can be made small and inexpensive.

〔作用〕[Effect]

上述した本発明の手段によると、マグネット若しくは電
磁石の磁気反撥力により、回転軸を所定の位置に保持し
ているので、高価なサーボ装置は不要となり、摩耗する
部分がないので、長い耐用時間が得られる。
According to the above-described means of the present invention, the rotating shaft is held in a predetermined position by the magnetic repulsion of the magnet or electromagnet, so an expensive servo device is not required and there are no parts that wear out, resulting in a long service life. can get.

油分を使用しないので、クリーンルーム内で利用できる
。又高速回転が可能となる。
Since no oil is used, it can be used in clean rooms. Also, high speed rotation is possible.

マグネットの磁気反撥力を利用し、回転軸の軸方向の移
動と、これに垂直な径方向の移動を規制して、所定の位
置に回転軸を保持しているので、作用は安定である。
The action is stable because the magnetic repulsion of the magnet is used to restrict the movement of the rotating shaft in the axial direction and the radial movement perpendicular thereto, thereby holding the rotating shaft in a predetermined position.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明装置を図面に示す実施例により、その詳細
を説明する。尚図面中の同一記号のものは同一部材なの
で、その重複した説明は省略する。
Next, details of the apparatus of the present invention will be explained with reference to embodiments shown in the drawings. Components with the same symbols in the drawings are the same members, so a redundant explanation will be omitted.

第1図は、本発明装置を、半導体電動機に応用した場合
を示すものである。点線コは、電動機の外暗な示し、そ
の両側には突出空孔21゜λbが設けられ、これ等の空
孔に、軸承41.jが嵌着されている。
FIG. 1 shows the case where the device of the present invention is applied to a semiconductor motor. The dotted line C indicates the outside of the electric motor, and protruding holes 21°λb are provided on both sides of the dotted line C, and bearings 41. j is fitted.

軸承<z、、rには、回転軸lが支持されている。A rotating shaft l is supported by the bearings <z, , r.

点線記号3は、駆動トルクを発生する為の電動機のマグ
ネット回転子で、回転軸lに固定され、その負荷となっ
ている。
The dotted line symbol 3 is a magnet rotor of the electric motor for generating driving torque, which is fixed to the rotating shaft l and serves as its load.

第2図は、上述した軸承9.3の詳細を示すものである
。回転軸/の負荷3は省略され、軸承qは左側に、軸承
Sは右側に示されている。
FIG. 2 shows details of the bearing 9.3 described above. The load 3 on the rotating shaft / is omitted, the bearing q is shown on the left, and the bearing S is shown on the right.

マグネツ)fは円筒状で、その中心孔には、回転軸/が
嵌着されている。マグネットは、フェライトマグネット
が利用されるが、他の種類のマグネットでもよい。又図
面は、すべて断面が示され、マグネットは打点部、斜線
部はその他の部材である。
The magnet) f has a cylindrical shape, and a rotating shaft / is fitted into its center hole. A ferrite magnet is used as the magnet, but other types of magnets may be used. In addition, all of the drawings show cross sections, and the magnets are dotted portions, and the hatched portions are other members.

マグネットgの両側には、軟鋼(磁性体)円板6,7が
貼着されているマグネットg1円板6.7が回転1.f
+ /と同期回転するように構成されている。
A magnet g1 disk 6.7, to which mild steel (magnetic material) disks 6 and 7 are attached on both sides of the magnet g, rotates 1. f
It is configured to rotate in synchronization with +/.

矢印Aの長さは、なるべくみじかい方が、円板7の外周
面に磁束が集中するので、より効果的である。
The shorter the length of the arrow A, the more effective the magnetic flux will be concentrated on the outer peripheral surface of the disk 7.

円板乙についても上記した事情は全く同じである。The circumstances described above are exactly the same for disc B.

マグネットgは、図示のようにN、S極に磁化されてい
るので、円板6.7の外周面は、それぞれ図示のように
N、S自他となっている。
Since the magnet g is magnetized to N and S poles as shown in the figure, the outer peripheral surfaces of the discs 6 and 7 have N and S poles, respectively, as shown.

孔で、軟鋼板をプレス加工して作ることができる。It can be made by pressing a mild steel plate with holes.

突出空孔コαの内面には、図示の極性のマグネツ)r(
円筒状となっている。)の外周が嵌着されている。
On the inner surface of the protruding hole α, a magnet of the polarity shown in the figure)r(
It is cylindrical. ) is fitted.

図示の対向磁極は、同極となっているので、反撥力が作
用し、円板6.7の外周と、マグネットSの両側の磁極
は、設定された空隙長に保持され、互いに接触すること
はない。
Since the opposing magnetic poles shown in the figure are of the same polarity, a repulsive force acts, and the outer periphery of the disk 6.7 and the magnetic poles on both sides of the magnet S are held at a set gap length and do not come into contact with each other. There isn't.

回転軸lの右端には、円筒状マグネット/2゜そのヨー
クとなる軟鋼円板10.//が、同期回転するように固
定されている。
At the right end of the rotation axis l, there is a cylindrical magnet/2° and a mild steel disk 10 which becomes its yoke. // are fixed to rotate synchronously.

円板10.//の外周は、図示のように、断面がttS
度傾いた斜面となっている。即ち円錐面の一部となって
いるものである。
Disc 10. The outer periphery of // has a cross section of ttS as shown in the figure.
The slope is slanted to a certain degree. In other words, it is a part of a conical surface.

磁極は図示のようにN、S極となっている。The magnetic poles are N and S poles as shown.

記号コbは、第1図に示すように、外筺コの右側の突出
空孔を示し、その内側には、円筒状マグネット9の外周
が嵌着されている。マグネット?の磁極と円板10,1
/の対向面の空隙長は等しくされ℃いる。
As shown in FIG. 1, the symbol b indicates a protruding hole on the right side of the outer casing, into which the outer periphery of the cylindrical magnet 9 is fitted. magnet? magnetic pole and disk 10,1
The gap lengths of the opposing surfaces of / are made equal to each other.

マグネツ)9と円板10,1/の磁極は、図示のように
、すべて同極が対向している。
As shown in the figure, the magnetic poles of the magnet) 9 and the disc 10, 1/ are all opposite to each other.

第3図は、上述した各磁極面のみを線分で表示したもの
である。各線分の記号は、第2図の各磁極面を示すもの
である。即ち線分S1,5bは、マグネツ)5の磁極面
を示し、線分SC。
FIG. 3 shows only the above-mentioned magnetic pole faces as line segments. The symbol of each line segment indicates each magnetic pole face in FIG. That is, the line segment S1, 5b indicates the magnetic pole surface of the magnet) 5, and the line segment SC.

!dは、マグネツ)5の線分3I!、6bと対称の位置
の磁極面を示している。
! d is magnets) 5 line segment 3I! , 6b shows the magnetic pole surface at a symmetrical position.

線分4a、7Gは、円板A、7の磁極面を示し、線分1
h、qhは、円板6.7の対称の位置にある磁極面を示
している。
Line segments 4a and 7G indicate the magnetic pole surfaces of disks A and 7, and line segment 1
h and qh indicate magnetic pole faces located at symmetrical positions on the disk 6.7.

黒点511. !rf、rg、5h及びlsc、7C。Sunspot 511. ! rf, rg, 5h and lsc, 7C.

6cL、7aは、各線分の中央を示し、この点に磁極の
N、、5極が集中していると考えられる点である。
6cL and 7a indicate the center of each line segment, and it is thought that N, 5 magnetic poles are concentrated at this point.

線分qa、qhと線分9C,9dは対称の位置にあり、
線分qrL、qhと9c、9dは、マグネツ)?の各磁
極面を示している。
Line segments qa and qh and line segments 9C and 9d are in symmetrical positions,
Line segments qrL, qh and 9c, 9d are magnets)? shows each magnetic pole face.

線分1011 、10 bは、第2図の円板10の対称
の位置にある磁極面を示し、線分// rL、//bは
、円板//の対称の位置にある磁極面を示している。
Line segments 1011 and 10b indicate the magnetic pole faces at symmetrical positions on the disk 10 in FIG. 2, and lines //rL and //b indicate the magnetic pole faces at symmetrical positions on the disk //. It shows.

黒点9t、9f、りg、qhは、線分qc。Black points 9t, 9f, g, and qh are line segments qc.

デh、9c、9dの中央の点を示し、黒点10C110
d及び黒点// c 、 // tiは、それぞれ線分
101゜101)と線分// 4 、 // l)の中
央の点を示している。
Deh, shows the center point of 9c, 9d, black point 10C110
d and the black dots //c, //ti indicate the center points of the line segment 101°101) and the line segment //4, //l), respectively.

各黒点は各磁極のN、S極が集中している点と考えられ
る点である。点線Cは、回転軸Iを示している。
Each black spot is considered to be a point where the N and S poles of each magnetic pole are concentrated. A dotted line C indicates the rotation axis I.

回転軸6.′が矢印Y方向に移動すると、黒点5ンとl
、c及び黒点3fと7Cは近接して反撥力が増大し、黒
点6dと5g及び黒点7dと54は離間するので反撥力
が減少する。回転114bCがY方向と反対に移動する
と、各黒点間の反撥力の増減も逆転する。従って、回転
軸Cは所定の位置に復帰する。
Rotating shaft 6. ' moves in the direction of arrow Y, the black points 5 and l
, c and the sunspots 3f and 7C are close to each other, so that the repulsive force increases, while the sunspots 6d and 5g and the sunspots 7d and 54 are spaced apart, so that the repulsive force decreases. When the rotation 114bC moves in the opposite direction to the Y direction, the increase/decrease in repulsive force between each sunspot is also reversed. Therefore, the rotation axis C returns to the predetermined position.

回転軸Cは、磁気的に浮上して、無接触で回転する。回
転軸Cが、矢印Y方向に移動すると、黒点ゾロと10 
e及び黒点9fと//eは近接するので反撥力が増大し
、黒点io tと9g及び黒点/l (tと91は離間
するので反撥力が減少する。
The rotating shaft C is magnetically levitated and rotates without contact. When the rotation axis C moves in the direction of the arrow Y, the black point zero and 10
Since e and the sunspots 9f and //e are close to each other, the repulsive force increases, and because the sunspots io t and 9g and the sunspot /l (t and 91 are spaced apart, the repulsive force decreases.

回転i11]Cが矢印Yの反対方向に移動すると、各黒
点間の反撥力の増減は逆転する。従って回転+111c
は、所定の位置に復帰する。
When the rotation i11]C moves in the opposite direction of the arrow Y, the increase/decrease in the repulsive force between the sunspots is reversed. Therefore rotation +111c
returns to its predetermined position.

回転軸Cが、矢印Xの方向に移動すると、黒点qeとi
o c及び黒点Aと10 dは近接するので、反撥力が
増大し、黒点qfとllC及び黒点//dと91は離間
するので反撥力が減少する。
When the rotation axis C moves in the direction of the arrow X, the black points qe and i
Since o c and sunspots A and 10 d are close to each other, the repulsive force increases, and because sunspots qf and llC and sunspot //d and 91 are spaced apart, the repulsive force decreases.

回転軸Cが矢印Xの反対方向に移動すると、各黒点間の
反撥力の増減は逆転する。
When the rotation axis C moves in the opposite direction of the arrow X, the increase/decrease in the repulsive force between the sunspots is reversed.

従って、回転軸Cは設定された位置に復帰し、磁気的に
浮上して無接触で回転することができる効果がある。
Therefore, the rotation axis C returns to the set position, magnetically levitates, and can rotate without contact.

第2図の回転軸lは、非磁性体で作られ、マグネットg
及び72の磁路が煙路されないようにされる。
The rotating shaft l in Fig. 2 is made of a non-magnetic material, and a magnet g
The magnetic path of 72 and 72 is prevented from becoming a flue path.

ス円板1.,7,10./lをマグネットとし、着磁し
た後にマグネットに、/2と図示のように密着しても同
じ効果がある。こつ場合に、マグネツ) t 、 /l
を軟鋼円筒とし、単なる磁路としても同じ効果がある。
Su disc 1. ,7,10. The same effect can be obtained even if /l is used as a magnet, and after magnetization, /2 is closely attached to the magnet as shown in the figure. In case of trouble, magnets) t, /l
The same effect can be obtained by using a mild steel cylinder as a simple magnetic path.

第1図(りに示すものは、第二図の右側の磁気軸承のマ
グネット90代りに電磁石を利用した場合の実施例であ
る。
What is shown in FIG. 1 is an embodiment in which an electromagnet is used in place of the magnet 90 of the magnetic bearing on the right side of FIG.

第9図(α)において、外周が、轄度位の斜面となる円
板状のマグネットNα、23h及び軟鋼円筒23は、回
転軸lK嵌着されて同期回転する。
In FIG. 9(α), a disc-shaped magnet Nα, 23h whose outer periphery is a slope of about 100 degrees, and a mild steel cylinder 23 are fitted onto a rotating shaft lK and rotate synchronously.

マグネツ) 2J4の外周斜面部がN極して、又右側の
中央部がS極となるように着磁されている。
Magnet) 2J4 is magnetized so that the outer peripheral slope part is the north pole and the center part on the right side is the south pole.

マグネツ) uj hの外周斜面部がS極に、又左側の
中央部がN極となるように着磁されている。
Magnet) Uj h is magnetized so that the outer peripheral slope part becomes the S pole and the center part on the left side becomes the N pole.

軟鋼磁心13には、励磁コイル/3b(円筒状VC捲響
騙化されたもの)が装着されている。励磁次に回転軸/
に、磁気軸承の回転子(第二図の記号&、?、tで示す
も′の)及びマグネット回転子3(第1図示)及び回転
子(第1図(qlの記号23.23i 、 2Jh )
を固着し、次にこれを、第圧入することKより組立てる
ことができる。この場合に、マグネット回転子の径より
突出空孔2bの径は大きくされている。
An excitation coil /3b (cylindrical VC resonator) is attached to the soft steel magnetic core 13. Excitation then rotating shaft/
In addition, the magnetic bearing rotor (indicated by symbols &, ?, and t in Fig. 2), the magnetic rotor 3 (shown in Fig. 1), and the rotor (Fig. 1 (ql symbols 23.23i, 2Jh) )
It can be assembled by fixing and then press-fitting it. In this case, the diameter of the protruding holes 2b is made larger than the diameter of the magnet rotor.

磁心/3 、 /、3 ’LのS、N極とマグネット2
.j h 。
Magnetic core /3, /,3'L S, N pole and magnet 2
.. jh.

231のS、N極が対向し、対向面は・斜面となってい
るので、第2図の場合と同様に、回転軸lは磁気反撥力
により浮上して磁気軸承となり、作用効果も又同じであ
る。
Since the S and N poles of 231 face each other, and the opposing surface is a slope, the rotating shaft l floats due to magnetic repulsion and becomes a magnetic bearing, as in the case of Fig. 2, and the effect is also the same. It is.

同じ手段により、第2図の左側のマグネットSの代りに
電磁石を利用することもできるものである。
By the same means, an electromagnet can be used instead of the magnet S on the left side of FIG.

第7図(b)は、第2図の右側の磁気軸承の他の実施例
である。
FIG. 7(b) shows another embodiment of the magnetic bearing on the right side of FIG.

第7図(h)において、回転軸lには、円筒状マグネツ
)/u、1m性体円板10、− Dが同期回転するよう
に固定されている。
In FIG. 7(h), cylindrical magnets)/u, 1 m magnetic discs 10, -D are fixed to the rotating shaft l so as to rotate synchronously.

マグネット/ユは軸方向KN、S極が着磁されている。The magnet/U is magnetized with KN and S poles in the axial direction.

従って、磁性体円板10.Dの外周の磁極は、図示のよ
5に、円板10の場合は右側に、円板//の場合には左
側に集中している。
Therefore, the magnetic disk 10. The magnetic poles on the outer periphery of D are concentrated at 5 as shown in the figure, on the right side in the case of the disk 10, and on the left side in the case of the disk //.

突出空孔λbの内側には、円筒状マグネット/ダが嵌着
され、内周面の両側がiV、S極となるように着磁され
ている。
A cylindrical magnet/da is fitted inside the protruding hole λb, and is magnetized so that both sides of the inner peripheral surface have iV and S poles.

Y方向の回転軸の移動に関しては、マグネット/lIと
円板10.//の同極の磁極の反撥力により、図示の位
置で平衡して浮上する。
Regarding the movement of the rotation axis in the Y direction, magnet /lI and disk 10. Due to the repulsive force of the magnetic poles of the same polarity, it floats in equilibrium at the position shown in the figure.

マグネット/Sは、図示の極性に磁化され、マグネット
/左は、円筒状となり、マグネットIQの内周面に嵌着
される。
The magnet/S is magnetized with the polarity shown, and the magnet/left has a cylindrical shape and is fitted onto the inner peripheral surface of the magnet IQ.

回転軸のX方向の移動に関しては、マグネット/左と円
板10.//の同極の反撥力により平衡して、図示の位
置で浮上する。
Regarding the movement of the rotation axis in the X direction, the magnet/left and the disk 10. It is balanced by the repulsive force of the same polarity of // and floats to the position shown in the figure.

従、って、第2図の右側の磁気軸承と同じ作用効果があ
る。
Therefore, it has the same effect as the magnetic bearing on the right side of FIG. 2.

マグネット/2の代りに、−軟鋼円筒を使用し、円板1
0./コを第7図(−L)の実施例のように、円板状の
マグネットとしても同じ効果がある。
Instead of magnet /2 - use a mild steel cylinder, disk 1
0. The same effect can be obtained by using a disc-shaped magnet as in the embodiment shown in FIG. 7(-L).

第3図に示すものは、第7図(h)と同じ効果のある他
の実施例である。
What is shown in FIG. 3 is another embodiment that has the same effect as FIG. 7(h).

第5図において、回転軸lKは、磁性体円板/’)、1
g、/9及び円筒状マグネット/A、2二が、図示のよ
うに配設され、ともに同期回転するように構成されてい
る。マグネツ)/A、uは、軸方向に、図示のようにN
、S極が着磁されている。
In FIG. 5, the rotation axis lK is a magnetic disk /'), 1
g, /9 and cylindrical magnet /A, 22 are arranged as shown in the figure and configured to rotate together synchronously. magnets)/A, u is N in the axial direction as shown in the diagram.
, the S pole is magnetized.

外筐コの突出空孔2hの内側には、円筒状マグネツ)l
の外周が嵌着され、内周面の両側が、N、S磁極に着磁
されている。
Inside the protruding hole 2h of the outer casing is a cylindrical magnet)
The outer periphery of is fitted, and both sides of the inner peripheral surface are magnetized to N and S magnetic poles.

円筒状の非磁性体支持体2/1の外周は、突出空孔2b
の内側に嵌着され、その内周面に、円筒状のマグネット
二/が嵌着され、その両端面は、N、S極に着磁されて
いる。
The outer periphery of the cylindrical non-magnetic material support 2/1 has a protruding hole 2b.
A cylindrical magnet 2/ is fitted onto the inner peripheral surface of the magnet, and both end surfaces thereof are magnetized to N and S poles.

回転軸/のY方向の移動に関しては、マグネソ) 、2
0と円板/’/、/gの同極の反撥力により平衡が保持
され、X方向の移動に関しては、マグネツ)2/と円板
/g、/9の同極の反撥力により平衡が保持されて、回
転軸lは浮上する。従って磁気軸承となるものである。
Regarding the movement of the rotation axis / in the Y direction, magneso), 2
Equilibrium is maintained by the repulsive force of the same polarity between 0 and the disk /'/, /g, and for movement in the X direction, equilibrium is maintained by the repulsive force of the same polarity of the magnet)2/ and the disk /g, /9. The rotation axis l floats up while being held. Therefore, it is a magnetic bearing.

矢印1ノの長さ、即ち円板/7,1gが、マグネットノ
ルより突出する部分は小さい方が、磁気反撥力が太き(
なり、有効である。
The smaller the length of the arrow 1, that is, the part of the disc/7.1g that protrudes from the magnet nol, the greater the magnetic repulsion (
and is valid.

円板itは、点線りの点で分割しても同じ目的が達成で
きる。又第7図の実施例のように、マグネット/ル、二
を軟鋼円筒とし、円板/7,1g(点線りで分割)/9
をマグネットとしても実施できる。
The same purpose can be achieved even if the disk it is divided at points indicated by dotted lines. Also, as in the embodiment shown in Fig. 7, the magnets/L and 2 are made of mild steel cylinders, and the disks/7, 1g (divided by dotted lines)/9.
It can also be implemented as a magnet.

〔効果〕〔effect〕

以上の実施例より判るように1電力消費なく、若しくは
僅少な電力により、回転軸をその支持体より、磁気的に
浮上して支持することのできる効果がある。半導体電動
機は、刷子と整流子を除去して安定で長寿命の電動機と
したものであるが、本発明装置により、唯一の摩耗部分
である軸承部を除去できるので、更に安定で長寿命の電
動機が得られる効果がある。
As can be seen from the above embodiments, there is an effect that the rotating shaft can be magnetically levitated and supported from its support body without consuming any power or with a small amount of power. Semiconductor motors are made by removing brushes and commutators to create stable and long-life motors, but with the device of the present invention, the shaft bearings, which are the only wear parts, can be removed, making it even more stable and long-lasting. There is an effect that can be obtained.

更に、高速とすることができるので広い用途を見出すこ
とができる効果がある。又機械ノイズを除去できる効果
がある。
Furthermore, since it can be performed at high speed, it has the effect of finding a wide range of uses. It also has the effect of eliminating mechanical noise.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を電動機に適用した場合の説明図、第
2図は、本発明装置の断面の説明図、第3図は、本発明
装置の動作を説明する説明図、第9図及び第5図は、本
発明装置の他の実施例の断面図をそれぞれ示す。 /、c・・・回転軸、  j、j4.コb・・・外筺と
両側の突出空孔、  3・・・マグネット回転子、ゲ、
j・・・硼気軸承、  A 、 ?、 10. //、
 /り。 /I、/9・・・礎性体円板、  S、9.ざ、 /2
 、 /41゜/!;、 2D、 2/、 /A、 2
−1・・・円筒状マグネット、/、3.’/3LL・・
・磁心、  /、?h・・・励硼コイル、コj 4 、
2J b・・・円板状マグネット、  2/信・・・円
筒状支持体、  、23・・・軟鋼円筒。
FIG. 1 is an explanatory diagram when the present invention is applied to an electric motor, FIG. 2 is an explanatory diagram of a cross section of the device of the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the device of the present invention, and FIG. and FIG. 5 respectively show sectional views of other embodiments of the device of the present invention. /, c...rotation axis, j, j4. B... Outer casing and protruding holes on both sides, 3... Magnet rotor, Ge,
j...borium bearing, A, ? , 10. //,
/the law of nature. /I, /9... basal body disc, S, 9. Za, /2
, /41°/! ;, 2D, 2/, /A, 2
-1... Cylindrical magnet, /, 3. '/3LL...
・Magnetic core, /,? h...excitation coil,
2J b...disc-shaped magnet, 2/shin...cylindrical support, , 23...mild steel cylinder.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回転軸及びその一部に固着された負荷と、該回転
軸の一端に固定され、同期回転するとともに、円周部の
片側がN極に、他の側がS極の磁極となる第1のマグネ
ット回転子と、外側が本体に固定され、円筒状で、その
内側円周面の磁極が、前記したN、S極に空隙を介して
同極が対向して、同極間の磁気反撥力により、回転軸の
軸方向に垂直な径方向の移動を抑止して、設定された位
置に保持する第1の固定子と、回転軸の他端に固定され
、中央部を回転軸が貫挿し、回転軸と同期回転するとと
もに、円周部の片側が円錐面の一部で、ほぼ45度の傾
角のN極に、他の側が円錐面の一部で、ほぼ逆45度の
傾角のS極の磁極となる第2のマグネット回転子と、外
側が本体に固定され、円筒状で、その内側円周面の磁極
が前記したN、S極に等しい巾の空激を介して同極が対
向して、同極間の磁気反撥力により、回転軸の軸方向な
らびに軸方向に垂直な径方向の移動を抑止して、設定さ
れた位置に保持する第2の固定子とより構成されたこと
を特徴とする回転軸の軸承装置。
(1) A rotating shaft and a load fixed to a part thereof, and a magnetic pole fixed to one end of the rotating shaft and rotating synchronously, with one side of the circumference serving as a north pole and the other side serving as a south pole. The magnetic rotor 1 has a cylindrical shape with the outer side fixed to the main body, and the magnetic poles on the inner circumferential surface of the magnetic rotor are opposite to the above-mentioned N and S poles with an air gap between them, and the magnetic rotor between the same poles is A first stator that suppresses radial movement perpendicular to the axial direction of the rotating shaft and holds it in a set position by repulsive force; It penetrates and rotates synchronously with the rotating shaft, and one side of the circumference is a part of a conical surface and has a north pole with an angle of approximately 45 degrees, and the other side is a part of a conical surface with an angle of approximately 45 degrees inclination. A second magnet rotor is fixed to the main body on the outside and has a cylindrical shape, and the magnetic poles on the inner circumferential surface of the rotor are connected to each other through an air force having a width equal to the above-mentioned N and S poles. Consisting of a second stator with opposing poles and a magnetic repulsion force between the same poles to prevent movement of the rotating shaft in the axial direction and radial direction perpendicular to the axial direction and hold it in a set position. A rotating shaft bearing device characterized by:
(2)回転軸及びその一部に固着された負荷と、該回転
軸の一端に固定され、同期回転するとともに、円周部の
片側がN極に、他の側がS極の磁極となる第1のマグネ
ット回転子と、外側が本体に固定され、円筒状で、その
内側円周面の磁極が、前記したN、S極に空隙を介して
同極が対向して、同極間の磁気反撥力により、回転軸の
軸方向に垂直な径方向の移動を抑止して、設定された位
置に保持する第1の固定子と、回転軸の他端に固定され
、中央部を回転軸が貫挿し、回転軸と同期回転するとと
もに、円周部の片側突出部がN極となり、他の側の突出
部がS極の磁極となっている第3のマグネット回転子と
、外側が本体に固定され、円筒状で、その内側円周面の
磁極が前記した第3のマグネット回転子のN、S極に空
隙を介して同極が対向し、同極間の磁気反撥力により、
回転軸の軸方向に垂直な径方向の移動を抑止して、設定
された位置に保持する第3の固定子と、該固定子の円筒
状部材の内周面に固定され、円筒状で、その両端面の磁
極が、第3のマグネット回転子の内側面のN、S極に空
隙を介して同極が対向し、同極間の磁気反撥力により、
回転軸の軸方向の移動を抑止して、設定された位置に保
持する第4の固定子とより構成されたことを特徴とする
回転軸の軸承装置。
(2) A rotating shaft and a load fixed to a part thereof, and a magnetic pole fixed to one end of the rotating shaft and rotating synchronously, with one side of the circumference serving as a north pole and the other side serving as a south pole. The magnetic rotor 1 has a cylindrical shape with the outer side fixed to the main body, and the magnetic poles on the inner circumferential surface of the magnetic rotor are opposite to the above-mentioned N and S poles with an air gap between them, and the magnetic rotor between the same poles is A first stator that suppresses radial movement perpendicular to the axial direction of the rotating shaft and holds it in a set position by repulsive force; A third magnet rotor is inserted through the rotor and rotates synchronously with the rotating shaft, and the protruding part on one side of the circumferential part is the N pole and the protruding part on the other side is the S pole, and the outer side is attached to the main body. It is fixed and has a cylindrical shape, and the magnetic poles on its inner circumferential surface face the N and S poles of the third magnet rotor with an air gap between them, and due to the magnetic repulsion between the same poles,
a third stator that suppresses movement in the radial direction perpendicular to the axial direction of the rotating shaft and holds it in a set position; a third stator fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical member of the stator; The magnetic poles on both end faces face the N and S poles on the inner surface of the third magnet rotor with a gap in between, and due to the magnetic repulsion between the same poles,
A bearing device for a rotating shaft, comprising a fourth stator that suppresses axial movement of the rotating shaft and holds the rotating shaft at a set position.
(3)回転軸及びその一部に固着された負荷と、該回転
軸の一端に固定され、同期回転するとともに、円周部の
片側がN極に、他の側がS極の磁極となる第1のマグネ
ット回転子と、外側が本体に固定され、円筒状で、その
内側円周面の磁極が、前記したN、S極に空隙を介して
同極が対向して、同極間の磁気反撥力により、回転軸の
軸方向に垂直な径方向の移動を抑止して、設定された位
置に保持する第1の固定子と、回転軸の他端に固定され
、中央部を回転軸が貫挿し、回転軸と同期回転するとと
もに、円周部の片側突出部がN極の磁極となり、他の側
の突出部がS極の磁極となっている第4のマグネット回
転子と、外側が本体に固定され、円筒状で、その内側円
周面の磁極が第4のマグネット回転子のN、Sに空隙を
介して同極が対向し、両極間の磁気反撥力により、回転
軸の軸方向に垂直な径方向の移動を抑止して、設定され
た位置に保持する第5の固定子と、中央部を回転軸が貫
挿し、回転軸と同期回転するとともに、円周部の片側突
出部内側がN極の磁極となり、他の側の突出部内側がS
極の磁極となっている第5のマグネット回転子と、外側
が本体に固定され、円筒状で、その両端面の磁極が、第
5のマグネット回転子の突出部の内側面のN、S極に空
隙を介して同極が対向し、同極間の磁気反撥力により、
回転軸の軸方向の移動を抑止して、設定された位置に保
持する第6の固定子とより構成されたことを特徴とする
回転軸の軸承装置。
(3) A rotating shaft and a load fixed to a part thereof, and a magnetic pole fixed to one end of the rotating shaft and rotating synchronously, with one side of the circumference serving as a north pole and the other side serving as a south pole. The magnetic rotor 1 has a cylindrical shape with the outer side fixed to the main body, and the magnetic poles on the inner circumferential surface of the magnetic rotor are opposite to the above-mentioned N and S poles with an air gap between them, and the magnetic rotor between the same poles is A first stator that suppresses radial movement perpendicular to the axial direction of the rotating shaft and holds it in a set position by repulsive force; A fourth magnet rotor is inserted through the rotor and rotates in synchronization with the rotating shaft, and the protrusion on one side of the circumferential part serves as the N-pole magnetic pole, and the protrusion on the other side serves as the S-pole magnetic pole. It is fixed to the main body and has a cylindrical shape, and the magnetic poles on the inner circumferential surface face the N and S of the fourth magnet rotor with the same poles across an air gap, and the magnetic repulsion between the two poles causes the axis of the rotating shaft to A fifth stator that prevents movement in the radial direction perpendicular to the direction and holds it at a set position, and a rotating shaft inserted through the central part, rotates in synchronization with the rotating shaft, and has a circumferential part protruding on one side. The inside of the part becomes the N pole, and the inside of the protrusion on the other side becomes the S pole.
The fifth magnet rotor is fixed to the main body and has a cylindrical shape, and the magnetic poles on both end faces are the N and S poles on the inner surface of the protrusion of the fifth magnet rotor. The same poles face each other through a gap, and due to the magnetic repulsion between the same poles,
A bearing device for a rotating shaft, comprising a sixth stator that suppresses axial movement of the rotating shaft and holds the rotating shaft at a set position.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0293119A (en) * 1988-09-29 1990-04-03 Fuji Elelctrochem Co Ltd Magnetic bearing device
KR100639574B1 (en) * 2000-01-18 2006-10-31 삼성광주전자 주식회사 A ballless bearing
WO2012154066A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-15 Licznerski Pawel Krzysztof Magnetic bearing and magnetic bearing mode of action
WO2018218445A1 (en) * 2017-05-27 2018-12-06 深圳智慧能源技术有限公司 Permanent magnet magnetic suspension bearing

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