JPS6147326B2 - - Google Patents
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- JPS6147326B2 JPS6147326B2 JP13701681A JP13701681A JPS6147326B2 JP S6147326 B2 JPS6147326 B2 JP S6147326B2 JP 13701681 A JP13701681 A JP 13701681A JP 13701681 A JP13701681 A JP 13701681A JP S6147326 B2 JPS6147326 B2 JP S6147326B2
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- Japan
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- teeth
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- magnetic
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- 230000004907 flux Effects 0.000 description 20
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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】
本発明は非接触の磁気軸受に係り、特に求心力
と制振力を大きくする構造に関する。
と制振力を大きくする構造に関する。
第１図に従来の磁気軸受の構造を示す。回転自
在の軸１に回転子ヨーク２が取り付けられてお
り、径D1，D2を有する内側回転子歯２ａと径
D3，D4を有する外側回転子歯２ｂが回転子ヨー
ク２と一体に構成され、回転子を形成している。
３は非磁性体からなる導電体で、回転子歯２ａ及
び２ｂを包囲するように配置されている。永久磁
石４の両端には、固定子ヨーク５ａ，５ｂが取付
られ、該固定子ヨークの一端には、径D1，D2を
有する内側固定子歯６ａと径D3，D4を有する外
側固定子歯６ｂが、該回転子歯と同一径で対向し
ている。該非磁性導電体３は、該固定子ヨークに
取付けられている。
在の軸１に回転子ヨーク２が取り付けられてお
り、径D1，D2を有する内側回転子歯２ａと径
D3，D4を有する外側回転子歯２ｂが回転子ヨー
ク２と一体に構成され、回転子を形成している。
３は非磁性体からなる導電体で、回転子歯２ａ及
び２ｂを包囲するように配置されている。永久磁
石４の両端には、固定子ヨーク５ａ，５ｂが取付
られ、該固定子ヨークの一端には、径D1，D2を
有する内側固定子歯６ａと径D3，D4を有する外
側固定子歯６ｂが、該回転子歯と同一径で対向し
ている。該非磁性導電体３は、該固定子ヨークに
取付けられている。
一般に磁気軸受の特性として回転体を高速まで
安定に運転するためには、半径方向復元力が大き
く、しかも回転体がそのアンバランス等により振
動した場合、非磁性導電体を通る磁束の変化によ
つてうず電流が発生し回転体の振動を制振する、
いわゆる制振力も大きな値が必要である。
安定に運転するためには、半径方向復元力が大き
く、しかも回転体がそのアンバランス等により振
動した場合、非磁性導電体を通る磁束の変化によ
つてうず電流が発生し回転体の振動を制振する、
いわゆる制振力も大きな値が必要である。
第１図の磁気軸受は、対向する該回転子歯と該
固定子歯の径方向寸法が同一のため、第６図の一
点鎖線のカーブで示すように、半径方向の復元力
は大きな値が得られる。しかし、該記したように
回転子歯と固定子歯の径方向寸法が同一のため、
磁束が対向する歯の部分に集中するため、非磁性
導電体３のたれこみ部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを
通る磁束が少ない。このため、発生するうず電流
が小さく、その制振力も第７図の一点鎖線のカー
ブの如く小さな値となり、回転体の振動を抑制す
ることができなかつた。このため、回転体を高速
まで安定に運転することができなかつた。
固定子歯の径方向寸法が同一のため、第６図の一
点鎖線のカーブで示すように、半径方向の復元力
は大きな値が得られる。しかし、該記したように
回転子歯と固定子歯の径方向寸法が同一のため、
磁束が対向する歯の部分に集中するため、非磁性
導電体３のたれこみ部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを
通る磁束が少ない。このため、発生するうず電流
が小さく、その制振力も第７図の一点鎖線のカー
ブの如く小さな値となり、回転体の振動を抑制す
ることができなかつた。このため、回転体を高速
まで安定に運転することができなかつた。
第１図の制振力が小さい欠点を改善するため、
第２図の如く、径D1，D2を有する歯巾t1の内側回
転子歯２ａと対向する内側固定子歯６a′を該歯巾
t1以上に外径方向にずらしてD1′，D2′とし、径
D3，D4で歯巾t2の外側回転子歯２ｂと対向する外
側固定子歯６b′を該歯巾t2以上に外径方向にずら
して、径D3′，D4′に構成したものがある。このよ
うにD2＜D1′、D4＜D3′に歯の寸法を構成したこと
により、第３図の内側歯部の磁束密度分布図（外
側歯部の磁束分布も同様の傾向となる。）に示す
ように、その磁束は回転子歯の中心から外径方向
にずれて分布される。このため、非磁性導電体３
のたれこみ部３ｂと３ｄを通過する磁束が増加す
るので、回転体の振動により発生するうず電流は
第１図のものより大きくなり、その制振力は第７
図の破線に示すように大きな値となる。このよう
に、第２図のものの制振力は第１図ものより大き
くなるが、前記したように外径方向にその磁束が
ずれて分布しているため、非磁性導電体３のたれ
こみ部３ａ，３ｃの部分には磁束がさほど分布さ
れないので、制振作用に該たれこみ部３ａ，３ｃ
が有効に働いていなかつた。一方、第２図の半径
方向の復元力は固定子歯から回転子歯の先端部
７，８に分布される磁束が少ないので、第６図の
破線に示すようにその値は第１図のものより小さ
な値となつた。このため、回転体に正確な中心位
置を与えることができず、高速までの運転には不
向な磁気軸受であつた。
第２図の如く、径D1，D2を有する歯巾t1の内側回
転子歯２ａと対向する内側固定子歯６a′を該歯巾
t1以上に外径方向にずらしてD1′，D2′とし、径
D3，D4で歯巾t2の外側回転子歯２ｂと対向する外
側固定子歯６b′を該歯巾t2以上に外径方向にずら
して、径D3′，D4′に構成したものがある。このよ
うにD2＜D1′、D4＜D3′に歯の寸法を構成したこと
により、第３図の内側歯部の磁束密度分布図（外
側歯部の磁束分布も同様の傾向となる。）に示す
ように、その磁束は回転子歯の中心から外径方向
にずれて分布される。このため、非磁性導電体３
のたれこみ部３ｂと３ｄを通過する磁束が増加す
るので、回転体の振動により発生するうず電流は
第１図のものより大きくなり、その制振力は第７
図の破線に示すように大きな値となる。このよう
に、第２図のものの制振力は第１図ものより大き
くなるが、前記したように外径方向にその磁束が
ずれて分布しているため、非磁性導電体３のたれ
こみ部３ａ，３ｃの部分には磁束がさほど分布さ
れないので、制振作用に該たれこみ部３ａ，３ｃ
が有効に働いていなかつた。一方、第２図の半径
方向の復元力は固定子歯から回転子歯の先端部
７，８に分布される磁束が少ないので、第６図の
破線に示すようにその値は第１図のものより小さ
な値となつた。このため、回転体に正確な中心位
置を与えることができず、高速までの運転には不
向な磁気軸受であつた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、制振力と求心力が大きく高速回転に適した磁
気軸受を提供することにある。
き、制振力と求心力が大きく高速回転に適した磁
気軸受を提供することにある。
本発明の磁気軸受は、(a)回転軸と(b)その軸に固
着されて回転子歯を有する回転子ヨークからなる
回転体と、(c)ギヤツプを介し該回転子歯と対向す
るように固定子ヨークに設けられた固定子歯と、
(d)該固定子ヨークの他端に設けられた永久磁石ま
たは電磁石及び(e)前記回転子歯の先端部を包囲す
るようにして前記固定子歯に取付けられた非磁性
導電体を具備してなる磁気軸受において、前記固
定子歯(c)は、その外径が回転子歯の外径よりも大
きく、又、内径は該回転子歯の内径よりも小さい
寸法とし、かつ該固定子歯の先端部に溝を設けた
ことを特徴とする。
着されて回転子歯を有する回転子ヨークからなる
回転体と、(c)ギヤツプを介し該回転子歯と対向す
るように固定子ヨークに設けられた固定子歯と、
(d)該固定子ヨークの他端に設けられた永久磁石ま
たは電磁石及び(e)前記回転子歯の先端部を包囲す
るようにして前記固定子歯に取付けられた非磁性
導電体を具備してなる磁気軸受において、前記固
定子歯(c)は、その外径が回転子歯の外径よりも大
きく、又、内径は該回転子歯の内径よりも小さい
寸法とし、かつ該固定子歯の先端部に溝を設けた
ことを特徴とする。
本発明は、固定子歯に溝に設けることにより、
回転子歯の先端部の上面のみならず、先端部の側
面に対しても多くの磁束を分布させることができ
ると共に、更に、回転子歯の先端部を包囲する非
磁性導電体のたれこみ部にも多くの磁束を分布さ
せることができるので、制振力と求心力の大きな
磁気軸受を提供することができる。
回転子歯の先端部の上面のみならず、先端部の側
面に対しても多くの磁束を分布させることができ
ると共に、更に、回転子歯の先端部を包囲する非
磁性導電体のたれこみ部にも多くの磁束を分布さ
せることができるので、制振力と求心力の大きな
磁気軸受を提供することができる。
以下、本発明の一実施例を第４図により説明す
る。第４図において、第１図及び第２図と同一部
品には同一符号を付し、その説明を省略する。第
４図が第１図及び第２図と相違する点は、径
D1，D2を有する内側回転子歯２ａと対向する内
側固定子歯６a″の径D1″，D2″をD1＞D1″、D2＜
D2″の関係にし、径D3，D4を有する外側回転子歯
２ｂと対向する外側固定子歯６b″の径D3″，
D4″をD3＞D3″、D4＜D4″の関係に構成し、併せて
該固定子歯６a″，６b″に、該回転子歯２ａ，２
ｂの歯巾t1，t2より大きい溝巾W1，W2を有する
溝Ｓを設けたことである。
る。第４図において、第１図及び第２図と同一部
品には同一符号を付し、その説明を省略する。第
４図が第１図及び第２図と相違する点は、径
D1，D2を有する内側回転子歯２ａと対向する内
側固定子歯６a″の径D1″，D2″をD1＞D1″、D2＜
D2″の関係にし、径D3，D4を有する外側回転子歯
２ｂと対向する外側固定子歯６b″の径D3″，
D4″をD3＞D3″、D4＜D4″の関係に構成し、併せて
該固定子歯６a″，６b″に、該回転子歯２ａ，２
ｂの歯巾t1，t2より大きい溝巾W1，W2を有する
溝Ｓを設けたことである。
このようにしたことにより、第５図に示す内側
歯部の磁束密度分布図の如く（外側歯部の磁束密
度分布図も同様な傾向を示す。）、回転子歯２ａを
中心に磁束が拡がつて分布される。したがつて、
非磁性導電体３のたれこみ部３ａ，３ｃにも多く
の磁束が分布される。また、回転子歯２ａ，２ｂ
の先端部７，８にも高い磁束密度が得られる。こ
のため、本発明の第４図のものの半径方向の復元
力は、第６図の実線に示すように、従来の第２図
のものに比べて大きな値が得られ、その大きさは
第１図のものと同程度になるので、回転体に正確
な中心位置を与えることができる。一方、前記し
たように従来の第２図のものでは、非磁性導電体
３のたれこみ部３ａ，３ｃにはほとんど磁束が分
布されないため、その部分が制振力として有効に
利用されていなかつたが、本発明の第４図の場合
には、非磁性導電体のたれこみ部の総てに多くの
磁束が分布されるため、たれこみ部を制振力とし
て最大限有効に利用できる。したがつて、第７図
の実線に示す如く本発明の制振力は、従来の第１
図及び第２図のものに比べて大きな値が得られ
る。このため、回転体の振動を従来以上に抑制す
ることができ、装置の信頼性が一段と向上する。
歯部の磁束密度分布図の如く（外側歯部の磁束密
度分布図も同様な傾向を示す。）、回転子歯２ａを
中心に磁束が拡がつて分布される。したがつて、
非磁性導電体３のたれこみ部３ａ，３ｃにも多く
の磁束が分布される。また、回転子歯２ａ，２ｂ
の先端部７，８にも高い磁束密度が得られる。こ
のため、本発明の第４図のものの半径方向の復元
力は、第６図の実線に示すように、従来の第２図
のものに比べて大きな値が得られ、その大きさは
第１図のものと同程度になるので、回転体に正確
な中心位置を与えることができる。一方、前記し
たように従来の第２図のものでは、非磁性導電体
３のたれこみ部３ａ，３ｃにはほとんど磁束が分
布されないため、その部分が制振力として有効に
利用されていなかつたが、本発明の第４図の場合
には、非磁性導電体のたれこみ部の総てに多くの
磁束が分布されるため、たれこみ部を制振力とし
て最大限有効に利用できる。したがつて、第７図
の実線に示す如く本発明の制振力は、従来の第１
図及び第２図のものに比べて大きな値が得られ
る。このため、回転体の振動を従来以上に抑制す
ることができ、装置の信頼性が一段と向上する。
また、第８図のように内側固定子歯先端部９ａ
と９a′の溝ＳのW3を内側回転子歯の歯巾t1より小
さく、また、外側固定子歯先端部９ｂと９b′の溝
ＳのW4を外側回転子歯２ｂの歯巾t2よりも小さ
くしたものでも同一の効果が得られる。さらに、
第９図に示すように、内側歯部を従来の第１図の
構造にし、外側歯部を本発明のものを採用すれ
ば、さらに半径方向の復元力の大きいものが得ら
れる。また、溝の形状としては、第１０図の三角
形や半円形など種々の形状であつてもよい。
と９a′の溝ＳのW3を内側回転子歯の歯巾t1より小
さく、また、外側固定子歯先端部９ｂと９b′の溝
ＳのW4を外側回転子歯２ｂの歯巾t2よりも小さ
くしたものでも同一の効果が得られる。さらに、
第９図に示すように、内側歯部を従来の第１図の
構造にし、外側歯部を本発明のものを採用すれ
ば、さらに半径方向の復元力の大きいものが得ら
れる。また、溝の形状としては、第１０図の三角
形や半円形など種々の形状であつてもよい。
また、第１１図の如く固定子ヨークと一体でな
る固定子歯を内側部及び外側部にそれぞれ２個設
けても、第４図と同様の効果を示す。
る固定子歯を内側部及び外側部にそれぞれ２個設
けても、第４図と同様の効果を示す。
本発明によれば、半径方向の復元力を大きく、
しかも制振力の大きい磁気軸受が得られるので、
回転体を高速まで安定に運転することができる。
また、本発明の磁気軸受の制振材として一般に用
いられる非磁性導電体の材料を高価な銅から安価
なアルミ材を使用しても従来のものより制振力が
大きくなるので、（銅の固有抵抗＜アルミの固有
抵抗の関係から、同一体積配置であればアルミ材
の方が制振力が小さくなる。）該アルミ材の採用
により磁気軸受自体の大幅な低コスト化ができ
る。さらに、回転体のバランス工程を短縮するこ
とができるため、装置全体の低コスト化に寄与で
きる。また、地震や層流の乱れによる不安定振動
に対して強固な磁気軸受を提供することができる
ので、装置の信頼性が向上する。
しかも制振力の大きい磁気軸受が得られるので、
回転体を高速まで安定に運転することができる。
また、本発明の磁気軸受の制振材として一般に用
いられる非磁性導電体の材料を高価な銅から安価
なアルミ材を使用しても従来のものより制振力が
大きくなるので、（銅の固有抵抗＜アルミの固有
抵抗の関係から、同一体積配置であればアルミ材
の方が制振力が小さくなる。）該アルミ材の採用
により磁気軸受自体の大幅な低コスト化ができ
る。さらに、回転体のバランス工程を短縮するこ
とができるため、装置全体の低コスト化に寄与で
きる。また、地震や層流の乱れによる不安定振動
に対して強固な磁気軸受を提供することができる
ので、装置の信頼性が向上する。
第１図及び第２図は従来の磁気軸受の断面図、
第３図は第２図の内側歯部の磁束密度分布図、第
４図は本発明の一実施例を示す磁気軸受の断面
図、第５図は第４図の内側歯部の磁束密度分布
図、第６図は磁気ギヤツプに対する半径方向復元
力の特性を示すグラフ、第７図は磁気ギヤツプに
対する制振力の特性を示すグラフ、第８図、第９
図、第１０図及び第１１図は他の実施例を示す磁
気軸受の一部断面図である。 １……軸、２ａ……内側回転子歯、２ｂ……外
側回転子歯、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……非磁性
導電体のたれこみ部、６ａ，６a′，６a″……内側
固定子歯、６ｂ，６b′，６b″……外側固定子歯、
Ｓ……溝、t1，t2……回転子の歯巾、W1，W2，
W3，W4……溝巾、９ａ，９a′……内側固定子歯
の先端部、９ｂ，９b′……外側固定子歯の先端
部。
第３図は第２図の内側歯部の磁束密度分布図、第
４図は本発明の一実施例を示す磁気軸受の断面
図、第５図は第４図の内側歯部の磁束密度分布
図、第６図は磁気ギヤツプに対する半径方向復元
力の特性を示すグラフ、第７図は磁気ギヤツプに
対する制振力の特性を示すグラフ、第８図、第９
図、第１０図及び第１１図は他の実施例を示す磁
気軸受の一部断面図である。 １……軸、２ａ……内側回転子歯、２ｂ……外
側回転子歯、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ……非磁性
導電体のたれこみ部、６ａ，６a′，６a″……内側
固定子歯、６ｂ，６b′，６b″……外側固定子歯、
Ｓ……溝、t1，t2……回転子の歯巾、W1，W2，
W3，W4……溝巾、９ａ，９a′……内側固定子歯
の先端部、９ｂ，９b′……外側固定子歯の先端
部。
Claims (1)
- １ (a)回転軸と(b)その軸に固着されて回転子歯を
有する回転子ヨークからなる回転体と、(c)ギヤツ
プを介し該回転子歯と対向するように固定子ヨー
クに設けられた固定子歯と、(d)該固定子ヨークの
他端に設けられた永久磁石または電磁石及び(e)前
記回転子歯の先端部を包囲するようにして前記固
定子歯に取付けられた非磁性導電体を具備してな
る磁気軸受において、前記固定子歯(c)は、その外
径が回転子歯の外径よりも大きく、又、内径は該
回転子歯の内径よりも小さい寸法とし、かつ該固
定子歯の先端部に溝を設けたことを特徴とする磁
気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13701681A JPS5839815A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13701681A JPS5839815A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839815A JPS5839815A (ja) | 1983-03-08 |
| JPS6147326B2 true JPS6147326B2 (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=15188847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13701681A Granted JPS5839815A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839815A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5847570B2 (ja) * | 1976-07-07 | 1983-10-24 | 株式会社日立製作所 | 磁気軸受 |
-
1981
- 1981-09-02 JP JP13701681A patent/JPS5839815A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5839815A (ja) | 1983-03-08 |
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