JPS595174B2 - 磁気軸受 - Google Patents
磁気軸受Info
- Publication number
- JPS595174B2 JPS595174B2 JP2792877A JP2792877A JPS595174B2 JP S595174 B2 JPS595174 B2 JP S595174B2 JP 2792877 A JP2792877 A JP 2792877A JP 2792877 A JP2792877 A JP 2792877A JP S595174 B2 JPS595174 B2 JP S595174B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- teeth
- stator
- magnetic
- yoke
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/041—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part
- F16C32/0412—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part for radial load mainly
- F16C32/0414—Passive magnetic bearings with permanent magnets on one part attracting the other part for radial load mainly with facing axial projections
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気軸受に係り、特に非磁性導電体内の磁束密
度の分布を適正にすることのできる磁気軸受に関する。
度の分布を適正にすることのできる磁気軸受に関する。
第１および２図は従来の磁気軸受を示し、回転軸ＩＶＣ
は磁性体からなる回転子ヨーク２が固定され、この回転
子ヨーク２の外周部には回転子歯３Ａおよび３Ｂが一体
的に設けられている。
は磁性体からなる回転子ヨーク２が固定され、この回転
子ヨーク２の外周部には回転子歯３Ａおよび３Ｂが一体
的に設けられている。
これらの回転子歯３Ａ、３Ｂは固定子ヨーク４Ａ、４Ｂ
にそれぞれ一体的に突設された固定子歯５Ａおよ５ び
５Ｂの間にギャップ６Ａ、６Ｂを介して挾まれてている
。前記固定子ヨーク４には、回転子歯３Ａ、３Ｂおよび
固定子歯５Ａ、５Ｂを包みこむようにして非磁性導電体
□ Ａ、７Ｂが取付けられている。
にそれぞれ一体的に突設された固定子歯５Ａおよ５ び
５Ｂの間にギャップ６Ａ、６Ｂを介して挾まれてている
。前記固定子ヨーク４には、回転子歯３Ａ、３Ｂおよび
固定子歯５Ａ、５Ｂを包みこむようにして非磁性導電体
□ Ａ、７Ｂが取付けられている。
ま１０た、前記固定子ヨーク４Ａ、４Ｂには永久磁石８
が取付けられている。破線で示すように永久磁石８から
発生した磁束９は、固定子ヨーク４Ａ−固定子歯５Ａ−
回転子歯３Ａ、３Ｂ−固定子歯５ＢＮ固定子ヨーク４Ｂ
１５永久磁石８の経路を通る（永久磁石８の極性によつ
て磁束９の向きは反対になる）。
が取付けられている。破線で示すように永久磁石８から
発生した磁束９は、固定子ヨーク４Ａ−固定子歯５Ａ−
回転子歯３Ａ、３Ｂ−固定子歯５ＢＮ固定子ヨーク４Ｂ
１５永久磁石８の経路を通る（永久磁石８の極性によつ
て磁束９の向きは反対になる）。
いま、回転軸１が振動した場合、回転子歯３Ａ、３Ｂも
回転軸１と一体的に振動するため、磁路が振動し、非磁
性導電体ＩＡ、７Ｂを通る磁束９が２０変化し、非磁性
導電体ＴＡ、ＴＢ内にうず電流１０が発生する。
回転軸１と一体的に振動するため、磁路が振動し、非磁
性導電体ＩＡ、７Ｂを通る磁束９が２０変化し、非磁性
導電体ＴＡ、ＴＢ内にうず電流１０が発生する。
このうず電流１０が回転子歯３Ａ、３Ｂに作用する力は
回転子ヨーク２および回転軸１に対して制振力として働
き、回転軸１の制振が行なわれる。２５前記制振効果に
関係するラず電流１０の大きさは、非磁性導電体ＴＡ、
ＴＢの中を通る磁束の急峻な変化ど、磁束の量で決定さ
れるが、特に非磁性導電体７Ａ、７Ｂにそれぞれ設けら
れたたれこみ部ＩＩＡ、１２Ａ、ＩＩＢ、１２Ｂにより
多く３０の磁束を通すことがうず電流を増加させること
になる。
回転子ヨーク２および回転軸１に対して制振力として働
き、回転軸１の制振が行なわれる。２５前記制振効果に
関係するラず電流１０の大きさは、非磁性導電体ＴＡ、
ＴＢの中を通る磁束の急峻な変化ど、磁束の量で決定さ
れるが、特に非磁性導電体７Ａ、７Ｂにそれぞれ設けら
れたたれこみ部ＩＩＡ、１２Ａ、ＩＩＢ、１２Ｂにより
多く３０の磁束を通すことがうず電流を増加させること
になる。
しかし、第１および２図のような従来の磁気軸受では、
磁束が固定子歯５Ａ、５Ｂおよび回転子歯３Ａ、３Ｂ間
の最短径路に集中し、非磁性導電３５体のたれこみ部Ｉ
ＩＡ、１２Ａ、ＩＩＢ、１２Ｂを通過する磁束量が少な
かつた。
磁束が固定子歯５Ａ、５Ｂおよび回転子歯３Ａ、３Ｂ間
の最短径路に集中し、非磁性導電３５体のたれこみ部Ｉ
ＩＡ、１２Ａ、ＩＩＢ、１２Ｂを通過する磁束量が少な
かつた。
したがつて、うず電流１０の発生が小さく、制振効果も
小さいものとなつており、回転軸１の振動を千分抑制で
きず、回転軸１を高速まで安定に運転することができな
かつた。
小さいものとなつており、回転軸１の振動を千分抑制で
きず、回転軸１を高速まで安定に運転することができな
かつた。
また、回転子歯３Ａ．３Ｂの残留磁気により助長される
低速時のふれ回り現象を防止することができなかつた。
低速時のふれ回り現象を防止することができなかつた。
また、第１および２図の場合、第５図の曲線Ｐで示され
るように、ギヤツプ６Ａ，６Ｂに対するスラストカの変
化が大きいため、回転体重量が軽くなつてその全長が長
くなつたときに、回転体の伸びの増大により同回転体が
固定子側に飛びつき、回転不能になる虞れもあつた。
るように、ギヤツプ６Ａ，６Ｂに対するスラストカの変
化が大きいため、回転体重量が軽くなつてその全長が長
くなつたときに、回転体の伸びの増大により同回転体が
固定子側に飛びつき、回転不能になる虞れもあつた。
さらに、ギヤツプに対するスラストカの変化が大きいた
め、回転体重量を支える下軸の荷重が大きく変動し、下
軸に悪影響を及ぼし、下軸の寿命低下の原因となるとい
う欠点もあつた。
め、回転体重量を支える下軸の荷重が大きく変動し、下
軸に悪影響を及ぼし、下軸の寿命低下の原因となるとい
う欠点もあつた。
本発明は前記従来の欠点を解消するべくなされたもので
、磁束の分布を適正にすることのできる磁気軸受を提供
することを目的とする。
、磁束の分布を適正にすることのできる磁気軸受を提供
することを目的とする。
本発明による磁気軸受は、回転軸に取付けられる回転子
ヨークと、この回転子ヨークに設けられた回転子歯と、
この回転子歯にギヤツプを介して対向される固定子歯を
設けられた固定子ヨークと、この固定子ヨークに取付け
られた磁石と、前記回転子歯および前記固定子歯を包み
込むように前記固定子ヨークに取付けられた非磁性導電
体とを有してなる磁気軸受において、前記回転子歯およ
び前記固定子歯の少なくとも一方を、前記ギヤツプに向
かつて断面積が減少する形状としたものである。
ヨークと、この回転子ヨークに設けられた回転子歯と、
この回転子歯にギヤツプを介して対向される固定子歯を
設けられた固定子ヨークと、この固定子ヨークに取付け
られた磁石と、前記回転子歯および前記固定子歯を包み
込むように前記固定子ヨークに取付けられた非磁性導電
体とを有してなる磁気軸受において、前記回転子歯およ
び前記固定子歯の少なくとも一方を、前記ギヤツプに向
かつて断面積が減少する形状としたものである。
以下本発明を図面に示す実施例に基き説明する。
第３図および第４図において、前記第１および２図の従
来装置と同一部分または相当部品は同一符号をもつて示
され、回転子歯３Ａ，３Ｂにそれぞれギヤツプ６Ａ．６
Ｂを介して対向される固定 ５子歯５Ａ，５Ｂはギヤツ
プ６Ａ，６Ｂに向かうに連れて断面積が減少するように
テーパーをつけられている。他の構成は第１および２図
の従来装置と同様である。回転軸１が振動した場合、回
転軸１に固定され夾ている回転子歯３Ａ，３Ｂを有する
回転子ヨーク２も一緒に振動する。
来装置と同一部分または相当部品は同一符号をもつて示
され、回転子歯３Ａ，３Ｂにそれぞれギヤツプ６Ａ．６
Ｂを介して対向される固定 ５子歯５Ａ，５Ｂはギヤツ
プ６Ａ，６Ｂに向かうに連れて断面積が減少するように
テーパーをつけられている。他の構成は第１および２図
の従来装置と同様である。回転軸１が振動した場合、回
転軸１に固定され夾ている回転子歯３Ａ，３Ｂを有する
回転子ヨーク２も一緒に振動する。
このため、固定子歯５Ａ，５Ｂから非磁性導電体７Ａ，
７Ｂを通過する磁束も時間的に変化する。この時、非磁
性導電体７Ａ，７Ｂに、磁束の変化を妨げる方向に誘起
電圧が発生する。この誘起電圧により、非磁性導電体７
Ａ，７Ｂにはうず電流が流れ、振動エネルギがうず電流
損として消費される。これによつて、回転軸１の振動を
抑制する制振効果が得られる。この制振効果、すなわら
、制振力は、一般に非磁性導電体の導電率、非磁性導電
体の体積及び非磁性導電体内の磁束密度の軸方向変化分
の２乗に比例する。本実施例では、固定子歯５Ａ，５Ｂ
がギヤツプノ ６Ａ，６Ｂに向うに従つてその断面積が
徐々に小さくなつているので、従来例に比べて固定子歯
５Ａと回転子歯３Ａとの間及び固定子歯５Ｂと回転子歯
３Ｂの間で最短距離を通過する磁束が減少し、第４図の
ように非磁性導電体７Ａ，７Ｂのたれこみ部１１Ａ，１
２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂを通過する磁束が従来例より増加
する。従つて、回転体１の振動による磁束密度の変化分
も大きくなる。各々のたれこみ部に発生するうず電流損
（磁束密度の変化分の２乗に比例）も大きくなり、制振
効果が大きくなる。回転子歯３Ａ，３Ｂには、組立時等
で回転子のある部分が着磁されることがある。
７Ｂを通過する磁束も時間的に変化する。この時、非磁
性導電体７Ａ，７Ｂに、磁束の変化を妨げる方向に誘起
電圧が発生する。この誘起電圧により、非磁性導電体７
Ａ，７Ｂにはうず電流が流れ、振動エネルギがうず電流
損として消費される。これによつて、回転軸１の振動を
抑制する制振効果が得られる。この制振効果、すなわら
、制振力は、一般に非磁性導電体の導電率、非磁性導電
体の体積及び非磁性導電体内の磁束密度の軸方向変化分
の２乗に比例する。本実施例では、固定子歯５Ａ，５Ｂ
がギヤツプノ ６Ａ，６Ｂに向うに従つてその断面積が
徐々に小さくなつているので、従来例に比べて固定子歯
５Ａと回転子歯３Ａとの間及び固定子歯５Ｂと回転子歯
３Ｂの間で最短距離を通過する磁束が減少し、第４図の
ように非磁性導電体７Ａ，７Ｂのたれこみ部１１Ａ，１
２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂを通過する磁束が従来例より増加
する。従つて、回転体１の振動による磁束密度の変化分
も大きくなる。各々のたれこみ部に発生するうず電流損
（磁束密度の変化分の２乗に比例）も大きくなり、制振
効果が大きくなる。回転子歯３Ａ，３Ｂには、組立時等
で回転子のある部分が着磁されることがある。
この着磁量、すなわち残留磁気により回転子の周方向に
磁性Ｎ，Ｓの相反の極ができ、回転子の中心が回転中に
ずれると共に、回転子の残留磁気による回転力が発生す
る。この回転力は、回転軸１の振れ回り現象を誘発し、
高速回転体に悪影響を与える。しかし、本実施例は、非
磁性導電体で振れ回り現象のエネルギを吸収することが
できる。従つて、振れ回り現象を防止することができる
。本実施例の第４図のギヤツプ６Ａ，６Ｂに対するスラ
スト特性は、第５図の曲線Ｑに示したように、ギヤツプ
に対するスラストの変化が曲線Ｐで示す従来例よりも小
さくなる。
磁性Ｎ，Ｓの相反の極ができ、回転子の中心が回転中に
ずれると共に、回転子の残留磁気による回転力が発生す
る。この回転力は、回転軸１の振れ回り現象を誘発し、
高速回転体に悪影響を与える。しかし、本実施例は、非
磁性導電体で振れ回り現象のエネルギを吸収することが
できる。従つて、振れ回り現象を防止することができる
。本実施例の第４図のギヤツプ６Ａ，６Ｂに対するスラ
スト特性は、第５図の曲線Ｑに示したように、ギヤツプ
に対するスラストの変化が曲線Ｐで示す従来例よりも小
さくなる。
このように、スラストの変化が小さくなるのは、本実施
例では固定子歯の断面積が前述したようにギャツプに向
うに従つて小さくなつていることによる。すなわら、ス
ラストカは、一般に起磁力の２乗と軸方向のパーミアン
スの変化に比例する。本実施例では、固定子歯の先端部
がテーパ形状であるため、ギヤツプ６Ａ，６Ｂが拡つた
ことと相似になり、そのパーミアンスの値は小さくなる
。従つて、スラスト力の値が小さくなる。回転軸１に取
付けられた回転体（図示せず）の重量が軽くなり、しか
も回転体の全長が長くなつた時（回転体の全長が長くな
ることは、回転体の軸方向の伸び量が大きく、すなわち
磁気軸受の回転子歯が上方向へ移動することになる）に
は、従来例の如くスラストカの大きなものでは回転子歯
の先端が非磁性導電体に接触する。
例では固定子歯の断面積が前述したようにギャツプに向
うに従つて小さくなつていることによる。すなわら、ス
ラストカは、一般に起磁力の２乗と軸方向のパーミアン
スの変化に比例する。本実施例では、固定子歯の先端部
がテーパ形状であるため、ギヤツプ６Ａ，６Ｂが拡つた
ことと相似になり、そのパーミアンスの値は小さくなる
。従つて、スラスト力の値が小さくなる。回転軸１に取
付けられた回転体（図示せず）の重量が軽くなり、しか
も回転体の全長が長くなつた時（回転体の全長が長くな
ることは、回転体の軸方向の伸び量が大きく、すなわち
磁気軸受の回転子歯が上方向へ移動することになる）に
は、従来例の如くスラストカの大きなものでは回転子歯
の先端が非磁性導電体に接触する。
しかし、本実施例では、ギヤツプに対するスラストカの
変化が小さいので、回転子歯の先端が非磁性導電体に接
触することはない。回転体の重量とスラストカとの差が
、回転体を支える下軸が受ける荷重となる。
変化が小さいので、回転子歯の先端が非磁性導電体に接
触することはない。回転体の重量とスラストカとの差が
、回転体を支える下軸が受ける荷重となる。
従来例の如くスラストカ変化の大きいものでは、ギヤツ
プの変動により下軸に加わる荷重が大きく変動し、軸受
の寿命低下を招く。しかし、本実施例では、ギヤツプに
対するスラストカの変化が小さいので、下軸に加わる荷
重の変動が小さく軸受の寿命が長くなる第６および７図
はそれぞれ本発叫による磁気軸受の他の実施例を示し、
第６図においては固定子歯５Ａ，５Ｂ側でなく回転子歯
３Ａ，３Ｂ側にテーパーをつけギヤツプ６Ａ，６Ｂに向
かうに連れ断面積が減少するようにしており、第７図で
は固定子歯５Ａ，５Ｂと回転子歯３Ａ，３Ｂとの両方に
テーパーをつけている。
プの変動により下軸に加わる荷重が大きく変動し、軸受
の寿命低下を招く。しかし、本実施例では、ギヤツプに
対するスラストカの変化が小さいので、下軸に加わる荷
重の変動が小さく軸受の寿命が長くなる第６および７図
はそれぞれ本発叫による磁気軸受の他の実施例を示し、
第６図においては固定子歯５Ａ，５Ｂ側でなく回転子歯
３Ａ，３Ｂ側にテーパーをつけギヤツプ６Ａ，６Ｂに向
かうに連れ断面積が減少するようにしており、第７図で
は固定子歯５Ａ，５Ｂと回転子歯３Ａ，３Ｂとの両方に
テーパーをつけている。
これらの実施例においても前記第３および４図の実施例
と同様に、固定子歯５Ａ，５Ｂおよび回転子歯３Ａ，３
Ｂ間の最短距離を通過する磁束を減少させ、非磁性体の
たれこみ部１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂを通過する
磁束を増大することができる。
と同様に、固定子歯５Ａ，５Ｂおよび回転子歯３Ａ，３
Ｂ間の最短距離を通過する磁束を減少させ、非磁性体の
たれこみ部１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂを通過する
磁束を増大することができる。
また、本発明は第８図のように回転子ヨーク２固定子ヨ
ーク４Ａ，４Ｂおよび非磁性体７の形状を変更した場合
にも適用できることは言うまでもない。
ーク４Ａ，４Ｂおよび非磁性体７の形状を変更した場合
にも適用できることは言うまでもない。
さらに、回転子歯３Ａ，３Ｂまたは固定子歯４Ａ，４Ｂ
の形状は、ギヤツプ６Ａ．６Ｂに向かつて断面積が減少
する形状であれば、必しも第３，４，６ないし８図に示
される形状でなくてもよく、例えば第９または１０図の
ような形状としてもよい以上のように本発明による磁気
軸受は、回転子歯および固定子歯の少なくとも一方をギ
ヤツプに向かつて断面積が減少する形状とすることによ
り磁束密度の分布を適正にすることができるという優れ
た効果を有する。
の形状は、ギヤツプ６Ａ．６Ｂに向かつて断面積が減少
する形状であれば、必しも第３，４，６ないし８図に示
される形状でなくてもよく、例えば第９または１０図の
ような形状としてもよい以上のように本発明による磁気
軸受は、回転子歯および固定子歯の少なくとも一方をギ
ヤツプに向かつて断面積が減少する形状とすることによ
り磁束密度の分布を適正にすることができるという優れ
た効果を有する。
第１図は従来の磁気軸受を示す切断部端図、第２図は第
１図の要部を示す拡大切断部端面図、第３図は本発明に
よる磁気軸受の一実施例を示す切断部端面図、第４図は
第３図の要部を示す拡大切断部端面図、第５図は第１図
の軸受と第３図の軸受とにおけるギヤツプに対するスラ
ストカの変化を示す特性図、第６，７および８図はそれ
ぞれ本発明による磁気軸受の他の実施例を示す切断部端
面図、第９および１０図はそれぞれ本発明における回転
子歯または固定子歯の形状の他の実施例を示す断面図で
ある。 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・回転子ヨ一久
３Ａ，３Ｂ・・・・・・回転子歯、４Ａ，４Ｂ・・・・
・・回転子ヨーク、５Ａ．５Ｂ・・・・・・固定子歯、
６Ａ，６Ｂ・・・・・・ギヤツプ・ ７，７Ａ，７Ｂ・
・・・・・非磁性導電体。
１図の要部を示す拡大切断部端面図、第３図は本発明に
よる磁気軸受の一実施例を示す切断部端面図、第４図は
第３図の要部を示す拡大切断部端面図、第５図は第１図
の軸受と第３図の軸受とにおけるギヤツプに対するスラ
ストカの変化を示す特性図、第６，７および８図はそれ
ぞれ本発明による磁気軸受の他の実施例を示す切断部端
面図、第９および１０図はそれぞれ本発明における回転
子歯または固定子歯の形状の他の実施例を示す断面図で
ある。 １・・・・・・回転軸、２・・・・・・回転子ヨ一久
３Ａ，３Ｂ・・・・・・回転子歯、４Ａ，４Ｂ・・・・
・・回転子ヨーク、５Ａ．５Ｂ・・・・・・固定子歯、
６Ａ，６Ｂ・・・・・・ギヤツプ・ ７，７Ａ，７Ｂ・
・・・・・非磁性導電体。
Claims (1)
- １ 回転軸に取付けられる回転子ヨークと、この回転子
ヨークに設けられた回転子歯と、この回転子歯にギャッ
プを介して対向される固定子歯を設けられた固定子ヨー
クと、この固定子ヨークに取付けられた磁石と、前記回
転子歯および前記固定子歯を包み込むように前記固定子
ヨークに取付けられた非磁性導電体とを有してなる磁気
軸受において、前記回転子歯および前記固定子歯の少な
くとも一方を、前記ギャップに向かつて断面積が減少す
る形状としたことを特徴とする磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2792877A JPS595174B2 (ja) | 1977-03-16 | 1977-03-16 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2792877A JPS595174B2 (ja) | 1977-03-16 | 1977-03-16 | 磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53113948A JPS53113948A (en) | 1978-10-04 |
| JPS595174B2 true JPS595174B2 (ja) | 1984-02-03 |
Family
ID=12234538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2792877A Expired JPS595174B2 (ja) | 1977-03-16 | 1977-03-16 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS595174B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57137740A (en) * | 1981-02-19 | 1982-08-25 | Toshiba Corp | Flywheel |
| JP2717819B2 (ja) * | 1988-10-21 | 1998-02-25 | 株式会社荏原製作所 | 磁気軸受装置 |
-
1977
- 1977-03-16 JP JP2792877A patent/JPS595174B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53113948A (en) | 1978-10-04 |
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