JP2000283158A - ラジアル磁気軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジアル磁気軸受において、軸受損失を低減
すること。 【解決手段】 ステータコア１０が対向する回転軸１の
外周に軸方向溝２ａを設けているので、ロータコア２の
外周面、すなわちランド部２ｂの頂面にほぼ平行に形成
される渦電流の大きさが小さく制限され、かかる渦電流
によって発生する制動力を無視できるほど小さくするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気吸引力を利用
して回転体を非接触で回転自在に支持するラジアル磁気
軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来のラジアル磁気軸受として
特公平４−１７１３６号公報に開示されているものがあ
る。この例では、電磁極極性が回転方向において交番す
る構成となるため、回転軸に設けた円環状板の積層体に
おいて大きなヒステリシス損と渦電流損が発生し、回転
軸の発熱を起こす。

【０００３】このような損失を回避するためのラジアル
磁気軸受としては、米国特許第４，９８３，８７０号公
報中に例示されているものがある。これによれば、ラジ
アル磁気軸受の電磁極極性が回転方向において交番する
ことがない。なお、渦電流損は、回転軸の円周方向周面
において磁極が存在する部分と存在しない部分とが繰り
返すことによる磁場強度の変化に起因して発生しようと
するが、上記ラジアル磁気軸受では、渦電流の通り道で
ある電磁鋼板積層体が軸方向に延びた鋼板であって円周
方向に互いに絶縁された積層体であるので、渦電流がほ
とんど発生せず、ラジアル軸受の損失は大きく減少す
る。

【０００４】しかし、上記のラジアル磁気軸受において
も、なお大きな電流損が存在する。このようなラジアル
磁気軸受では、その制御機能を有効に発生させるために
バイアス磁束を発生させるバイアス電流を常時流してお
く必要があり、それが付加的な電力損失となっている。
なお、実開平３−４３４６７号公報では、スラスト磁気
軸受において、永久磁石を利用してバイアス電流を常時
流す必要をなくしているが、ラジアル磁気軸受では、バ
イアス電流を常時流しておく無駄を省いたものは存在し
ない。

【０００５】そこで、本発明は、ラジアル磁気軸受にお
いて、軸受損失を低減することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のラジアル磁気軸受は、外周に磁性体からな
る回転側磁性部材を設けた回転軸と、励磁コイルを巻き
付けたコ型形状の磁性鋼板積層体の一部断面に永久磁石
を配置した電磁極部材を前記回転側磁性体の円周方向周
りに電磁極を揃えた状態で３個以上配置してなる電磁極
部材群とを備えるラジアル磁気軸受であって、前記回転
側磁性部材は、前記回転軸の軸方向に延びる軸方向溝を
有するか、前記回転軸の外周に円環状磁性鋼板を軸方向
に積層した軸方向積層体として取り付けられているか、
または軸方向溝を有する回転軸の外周に円環状磁性鋼板
を軸方向に積層した軸方向積層体として取り付けられて
いることを特徴とする。

【０００７】上記ラジアル磁気軸受では、電磁極部材に
おいて励磁コイルを巻き付けたコ型形状の磁性鋼板積層
体の一部断面に永久磁石を配置しているので、バイアス
磁束を発生させるためにバイアス電流を流す必要がな
く、軸受の損失が少ない。また、電磁極部材を回転側磁
性体の円周方向周りに電磁極を揃えた状態で配置してい
るので、電磁極極性が円周方向周りに交番することがな
くなり、回転側磁性体のヒステリシス損と渦電流損とが
減少する。

【０００８】さらに、回転側磁性部材が回転軸の軸方向
に延びる軸方向溝を有する場合、渦電流の通り道である
回転側磁性部材が軸方向溝によって円周方向に互いに絶
縁されているので、渦電流がほとんど発生せず、軸受損
失は著しく小さくなる。また、回転側磁性部材が回転軸
の外周に円環状磁性鋼板を軸方向に積層した軸方向積層
体として取り付けられている場合、渦電流の通り道であ
る回転側磁性部材が軸方向積層体によって軸方向に互い
に絶縁されているので、渦電流がほとんど発生せず、軸
受損失は著しく小さくなる。さらに、回転側磁性部材が
軸方向溝を有する回転軸の外周に円環状磁性鋼板を軸方
向に積層した軸方向積層体として取り付けられている場
合、渦電流の通り道である回転側磁性部材が軸方向溝に
よって円周方向に互いに絶縁されていると共に、回転側
磁性部材が軸方向積層体によって軸方向に互いに絶縁さ
れているので、渦電流がほとんど発生せず、軸受損失は
著しく小さくなる。

【０００９】

【発明の内容の具体的説明】本発明では、軸受損失の極
めて小さなラジアル磁気軸受を提供することを目的とし
て、米国特許第４，９８３，８７０号公報中に示されて
いる軸方向に延びた鋼板が円周方向に絶縁された電磁鋼
板積層体である利点を更に改良し、実開平３−４３４６
７号公報に示されている永久磁石の利点を加味してラジ
アル磁気軸受を構成した。

【００１０】すなわち、本発明は、従来のラジアル磁気
軸受から、ヒシテリシス損、渦電流損、及びバイ
アス電流損をいずれも減少させることにより、極めて小
さなトルクで回転するとともに回転に際しての電力損失
が少ないラジアル磁気軸受を実現した。

【００１１】、の目的は、 （ａ）回転軸表面の磁性体に軸方向溝を設けること （ｂ）回転軸に円環状磁性鋼板の軸方向積層体を取り付
けること （ｃ）軸方向溝を有する回転軸に円環状磁性鋼板の軸方
向積層体を取り付けること、のいずれかによって達成さ
れる。

【００１２】また、の目的は、コ字形状のステータコ
アの一部断面に永久磁石を配置することによって達成さ
れる。そして、これらの相乗効果により、極めて低損失
のラジアル磁気軸受が得られることが分かった。

【００１３】すなわち、米国特許第４，９８３，８７０
号公報では、電磁極極性の交番をなくしヒステリシス損
の発生を抑えるとともに、電磁鋼板を円周方向に積層さ
せその積層部を絶縁することにより渦電流の発生を抑え
ているが、この手法に加えて上記（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）の手法で上記問題を解決しようとするものであ
る。

【００１４】ラジアル磁気軸受のロータ部は強磁性体で
あることが要求されるので、通常特開平４−１７１３１
６号のように珪素鋼板等を回転軸にはめ込んだものが一
般であるが、必ずしもそのようにする必要はない。例え
ば回転軸が強磁性体でできていれば、対向するステータ
の磁界によって回転軸の対向面が分極され（Ｎ極とＳ極
が現れ）、ステータの磁界との作用（ステータと軸のＮ
極とＳ極同士の引っ張り合い）によってラジアル磁気軸
受としての負荷容量が発生する。

【００１５】ただし、このままでは回転軸に設けたステ
ータの入り口と出口の磁界が変化するところで回転軸表
面に渦電流が発生し、その制動力がトルク損となって回
転性能を妨げる。この対策として、渦電流の流れを絶つ
ことが有効で、渦電流の経路に絶縁層を設けることが考
えられる。

【００１６】上記（ａ）の手法では、渦電流の経路に絶
縁層を設けることを目的として、表面層の渦電流の通路
に溝（例えば回転軸の軸方向にほぼ沿って延びる軸方向
溝）を設ける。

【００１７】図１は、渦電流の発生状態を説明するもの
であり、図１（ａ）は、軸方向溝を設けた本願の場合を
説明する図であり、図１（ｂ）は軸方向溝を有しない比
較例の場合を説明する図である。図１（ａ）のようにス
テータコア１０が対向する回転軸１の表面に軸方向溝２
ａを設けた場合、渦電流の大きさが小さく制限され、図
１（ｂ）のように回転軸２０１の表面に軸方向溝２ａを
設けていない場合に比べて渦電流の量が著しく小さくな
る。この結果、渦電流によって発生する制動力を無視で
きるほど小さくすることが可能である。

【００１８】一方、上記（ｂ）の手法では、渦電流の経
路にこれを遮断する絶縁層を設けることを目的として、
円環状磁性鋼板の軸方向積層体間の絶縁層を利用する。
渦電流は、軸方向積層鋼板間の絶縁層より妨げられるの
で、表面の積層鋼板部で渦電流はほとんど発生しない。
これによって渦電流に起因する制動力を無視し得るほど
小さくできる。

【００１９】さらに、上記（ｃ）の手法では、渦電流の
経路に絶縁層を設けることを目的として、表面層の渦電
流の通路に溝（例えば回転軸の軸方向にほぼ沿って延び
る軸方向溝）を設けると共に、渦電流の経路にこれを遮
断する絶縁層を設けることを目的として、円環状磁性鋼
板の軸方向積層体間の絶縁層を利用する。

【００２０】したがって、上記（ｃ）の手法では、軸方
向溝により渦電流の大きさが小さく制限されると共に、
軸方向積層鋼板間の絶縁層より渦電流が妨げられ、表面
の積層鋼板部で渦電流はほとんど発生しないため、渦電
流に起因する制動力を無視し得るほど小さくできる。

【００２１】すなわち、上記（ｃ）の手法は、上記
（ａ）の手法と（ｂ）の手法との組み合わせであり、両
者の相乗効果によって、より一層渦電流を抑制すること
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、図面を参
照して本発明の第１実施形態につき説明する。図２は、
第１実施形態のラジアル磁気軸受を備える軸受装置その
軸心に沿って切断して示す縦断面図である。

【００２３】ハウジング１００ｂ、１００ｃ内において
回転自在に支持されている回転軸１の略中央には、半径
方向に延在するフランジ部８０が形成されている。この
フランジ部８０は、スラスト磁気軸受の一部を構成す
る。フランジ部８０を挟んで回転軸１の両側部分の外周
部は、磁性体からなり、ラジアル磁気軸受の一部を構成
する一対のロータコア２となっている。

【００２４】各ロータコア２の半径方向外方において
は、ラジアル磁気軸受の一部を構成する電磁鋼板の円周
方向積層体であるステータコア１０が、円周方向に等間
隔で４つ配置されて、ハウジング１００ｂに対して固定
されている。

【００２５】３つ以上であれば足りるこのステータコア
１０は、軸線方向に延在する基部と半径方向内方に延在
するヨークとからなる断面Ｌ字状の本体部材１０ｃと、
本体部材１０ｃから半径方向内方に延在する断面Ｉ字状
のヨーク部材１０ｄとからなり、全体としてコ字形とな
っている。本体部材１０ｃとヨーク部材１０ｄとの間
（馬蹄状のステータコア１０の断面一部）には、バイア
ス磁束発生用の平板状の永久磁石２０が配置されてい
る。本体部材１０ｃのヨーク部とヨーク部材１０ｄの周
囲には、磁束調節用の励磁コイル３２がそれぞれ巻き付
けられている。ステータコア１０のうちロータコア２に
対向する面は、磁極面になっている。なお、ハウジング
１００ｂ、１００ｃ内において回転軸１の軸方向両端に
対向して配置された半径方向変位センサー５は、回転軸
１の半径方向位置を感知する。

【００２６】さらに、この磁気軸受装置は、スラスト磁
気軸受の一部として、回転軸１に設けられたフランジ部
８０の軸方向両面に対向して同心で設置される断面コ字
状の磁性材質の円環体４０と、断面コ字状円環体４０の
断面一部において同心で介在される円環状永久磁石５０
と、断面コ字状円環体４０の溝部に巻き回される励磁コ
イル６０とを備える。

【００２７】円環体４０は、半径方向に延在する基部と
軸線方向に延在するヨークとからなる断面Ｌ字状の本体
部材４０ｃと、本体部材４０ｃから軸線方向に延在する
断面Ｉ字状の環状ヨーク部４０ｄとからなり、一対の支
持部材５４０を介してハウジング１００ｂに取付けられ
ている。なお、ハウジング１００ｂ、１００ｃ内におい
て回転軸１の一方の軸方向端に対向して配置された軸方
向変位センサー７０は、フランジ部８０の軸方向位置を
感知する。

【００２８】ハウジング１００ｂ、１００ｃの開口側に
は、モータハウジング１９０が固定されている。このモ
ータハウジング１９０内には、ステータ９０ａが配置さ
れており、それに対向して回転軸１の小径部１ａの周囲
には、ロータ９０ｂが配置されている。これらステータ
９０ａとロータ９０ｂとは駆動用モータ９０を構成す
る。また、回転軸１の軸方向両端に形成された小径部１
ａの半径方向外方には、通常はそれに当接しない一対の
タッチダウン軸受１００ａが配置されてハウジング１０
０ｃ及びモータハウジング１９０側にそれぞれ固定され
ている。

【００２９】図３は、図２のＡ−Ａ線に沿って切断して
得られた断面図であり、図４は、図３に示すロータコア
２及びステータコア１０の斜視図である。

【００３０】回転軸１の外周部に設けられているロータ
コア２は、回転軸１と一体的に形成された磁性体性であ
り、回転軸１の軸方向に延びる軸方向溝２ａを有する。
これらの軸方向溝２ａは、回転軸１の円周に沿って等間
隔で形成されており、同一の幅を有する。つまり、軸方
向溝２ａは、回転軸１の円周上に均等にかつ隣り合う溝
同士が互いに平行になるよう配置されることになる。こ
の結果、これらの軸方向溝２ａの間には、回転軸１の軸
方向に延びるとともに円周に沿って等間隔で配置される
ランド部２ｂが形成される。

【００３１】また、具体的な溝２ａの加工方法として
は、インデックスしてバイトでの切削や砥石での研削で
加工する他、歯切り加工、放電加工、エッチング加工等
細かい直線状の溝加工が可能なあらゆる方法が適用でき
る。但し、軸方向溝２ａが均等でなかったり平行でない
と個々のランド部２ｂでの渦電流の大きさが変動し回転
変動の原因となる。現行の加工機及びエッチング技術
は、極めて高精度の割り出しが可能なので、軸方向溝２
ａの形成に際しては、比較的簡単に精密な均等配置及び
平行配置が可能であり、上記のような回転変動を小さく
抑えることができる。軸方向溝２ａの溝幅は、渦電流を
絶縁できれば良いので可能な限り狭くて良い。また、溝
と溝の間にできるランド部２ｂは、周方向の幅があまり
広いと渦電流発生の原因となるのである程度以下に狭く
する必要がある。軸方向溝２ａの形成の具体的な目安と
しては、例えば回転軸１の外周を５０等分以上とするも
のであることが望ましく、その溝幅は狭いほど望まし
い。また、その溝深さは、渦電流の流れを絶縁する必要
があり、磁気軸受のすきま（ステータコア１０の磁極面
とランド部２ｂの頂面との間隔 ）の１／２以上の深さ
とすることが望ましい。

【００３２】図２〜図３に示す磁気軸受装置の動作につ
いて説明する。４つのステータコア１０に囲まれた回転
軸１は、これらのステータコア１０に適度な力で吸引さ
れて非接触でラジアル方向に回転可能に支持される。ま
た、一対の円環体４０に挟まれたフランジ部８０は、こ
れらの円環体４０に吸引されて非接触でスラスト方向に
支持される。この結果、磁気軸受装置として機能するよ
うになる。

【００３３】次に、回転軸１の位置制御について説明す
る。回転軸１が、半径方向に関して永久磁石２０からの
吸引力がバランスした位置からずれたとき、そのずれ量
を半径方向変位センサー５が検出する。かかる場合、半
径方向変位センサー５は、不図示の制御装置に回転軸１
のずれ量に対応する信号（例えば半径方向変位センサー
５から回転軸１までの距離に相当する信号）を出力す
る。制御装置は、目標位置からずれた回転軸１を目標位
置に戻すように不図示の増幅器を介して一対の対向する
励磁コイル３２に制御電流を流す。なお、上記の制御装
置は、半径方向変位センサー５の検出するずれ量に基づ
き、回転軸１の現在の位置が永久磁石２０の吸引力がバ
ランスする位置と一致したときに、制御電流がゼロにな
るよう制御電流を変更する、いわゆるフィードバック制
御動作を行う。その結果、回転軸１は永久磁石２０の吸
引力がバランスした位置に戻り、その状態での制御電流
は、回転軸の微少変動を抑える微分動作のみの微少電流
となる。

【００３４】なお、スラスト方向についても、軸方向変
位センサー７０の出力に基づいて励磁コイル６０に供給
する制御電流が適宜調節されて、回転軸１の軸線方向の
位置制御が行われる。

【００３５】図４は、図２及び図３のステータコア１０
およびロータコア２の近傍を示す斜視図、図５は断面図
であり断面図であり、磁性鋼板積層体１０ｃ、１０ｄ
と、永久磁石２０と、励磁コイル３２とから成るステー
タコア１０と、ロータコア２のランド部２ｂとの間で形
成される磁気回路を示している。

【００３６】同図において、永久磁石２０の起磁力によ
る主磁気回路が実線で示され、励磁コイル３２を流れる
制御電流による制御磁気回路が点線で示されている。制
御磁気回路の磁束は、その向きによって主磁気回路の磁
束を増加させたり、減少させたりする。回転軸１が永久
磁石群２０の吸引力のバランスした位置より離れると、
制御磁気回路の磁束の向きと大きさは主磁気回路の磁束
の向きと同じになって主磁気回路に加算され、近づくと
逆になって減算する。バランスした位置に回転軸１が到
達すれば、上述したように制御電流は微分動作電流のみ
で、ほとんど流れなくなるため、それによりエネルギー
消費を低減できる。

【００３７】この際、ステータコア１０が対向する回転
軸１の外周に軸方向溝２ａを設けているので、ロータコ
ア２の外周面、すなわちランド部２ｂの頂面にほぼ平行
に形成される渦電流の大きさが小さく制限され、かかる
渦電流によって発生する制動力を無視できるほど小さく
することができる（図１（ａ）参照）。 〔第２実施形態〕図６は、本発明の第２実施形態に係る
ラジアル磁気軸受を組み込んだ軸受装置を、その軸心に
沿って切断して示す縦断面図である。なお、第２実施形
態の装置は、第１実施形態の装置を変形したものであ
り、対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省
略する。

【００３８】回転軸１０１の軸方向両端近傍における外
周には、各ステータコア１０の磁極面に対向して一対の
ロータコア１０２が設けられている。各ロータコア１０
２は、環状磁性鋼板の軸方向積層体であり、固定リング
４ａ、４ｂによって軸方向に締め付けられて回転軸１０
１に対して固定されている。

【００３９】図７は、図６のＡ−Ａ線に沿って切断して
得られた断面図であり、図８は、図７に示すロータコア
１０２及びステータコア１０の斜視図である。

【００４０】回転軸１０１の外周部に設けられている各
ロータコア１０２は、回転軸１０１の外径と等しい内径
を有する環状磁性鋼板からなり、環状磁性鋼板の外径の
縁は、ステータコア１０の磁極面に対向する。

【００４１】図８は、図６及び図７のステータコア１０
およびロータコア１０２の近傍を示す斜視図、図９は断
面図であり、磁性鋼板積層体１０ｃ、１０ｄと、永久磁
石２０と、励磁コイル３２とから成るステータコア１０
と、ロータコア１０２及び回転軸１０１との間で形成さ
れる磁気回路を示している。

【００４２】同図において、永久磁石２０の起磁力によ
る主磁気回路が実線で示され、励磁コイル３２を流れる
制御電流による制御磁気回路が点線で示されている。制
御磁気回路の磁束は、その向きによって主磁気回路の磁
束を増加させたり、減少させたりする。回転軸１０１が
永久磁石群２０の吸引力のバランスした位置より離れる
と、制御磁気回路の磁束の向きと大きさは主磁気回路の
磁束の向きと同じになって主磁気回路に加算され、近づ
くと逆になって減算する。バランスした位置に回転軸１
０１が到達すれば、上述したように制御電流は微分動作
電流のみで、ほとんど流れなくなるため、それによりエ
ネルギー消費を低減できる。

【００４３】この際、ロータコア１０２を環状磁性鋼板
の軸方向積層体で形成しているので、渦電流の経路が軸
方向積層鋼板間の絶縁層より妨げられ、ロータコア１０
２の外周面にほぼ平行に形成される渦電流の大きさが小
さく制限され、かかる渦電流によって発生する制動力を
無視できるほど小さくすることができる。 〔第３実施形態〕図１０は、本発明の第３実施形態に係
るラジアル磁気軸受を組み込んだ軸受装置を、その軸心
に沿って切断して示す縦断面図である。なお、第３実施
形態の装置は、第１および第２実施形態の装置を変形し
たものであり、対応する部分には同一の符号を付して重
複説明を省略する。

【００４４】回転軸２０１は、基本的に第２実施形態の
回転軸１０１と同様であるが、第１実施の形態と同様
に、その外周面に、回転軸２０１の軸方向に延びる軸方
向溝２ａを有している。

【００４５】これらの軸方向溝２ａは、第１実施の形態
と同様に、回転軸２０１の円周に沿って等間隔で形成さ
れており、同一の幅を有する。つまり、軸方向溝２ａ
は、回転軸２０１の円周上に均等にかつ隣り合う溝同士
が互いに平行になるよう配置されている。これらの軸方
向溝２ａの間には、回転軸２０１の軸方向に延びるとと
もに円周に沿って等間隔で配置されるランド部２ｂが形
成されている。

【００４６】また、具体的な溝２ａの加工方法として
は、第１実施の形態と同様に、インデックスしてバイト
での切削や砥石での研削で加工する他、歯切り加工、放
電加工、エッチング加工等細かい直線状の溝加工が可能
なあらゆる方法が適用できる。但し、軸方向溝２ａが均
等でなかったり平行でないと個々のランド部２ｂでの渦
電流の大きさが変動し回転変動の原因となる。現行の加
工機及びエッチング技術は、極めて高精度の割り出しが
可能なので、軸方向溝２ａの形成に際しては、比較的簡
単に精密な均等配置及び平行配置が可能であり、上記の
ような回転変動を小さく抑えることができ好適である。
軸方向溝２ａの溝幅は、渦電流を絶縁できれば良いので
可能な限り狭くて良い。また、溝と溝の間にできるラン
ド部２ｂは、周方向の幅があまり広いと渦電流発生の原
因となるのである程度以下に狭くする必要がある。軸方
向溝２ａの形成の具体的な目安としては、例えば回転軸
１の外周を５０等分以上とするものであることが望まし
く、その溝幅は狭いほど望ましい。また、その溝深さ
は、渦電流の流れを絶縁する必要があり、磁気軸受のす
きま（ステータコア１０の磁極面とランド部２ｂの頂面
との間隔 ）の１／２以上の深さとすることが望まし
い。

【００４７】また、回転軸２０１の外周には、第２実施
の形態と同様に、各ステータコア１０の磁極面に対向し
て一対のロータコア１０２が設けられている。各ロータ
コア１０２は、環状磁性鋼板の軸方向積層体であり、固
定リング４ａ、４ｂによって軸方向に締め付けられて回
転軸２０１に対して固定されている。

【００４８】図１１は、図１０のＡ−Ａ線に沿って切断
して得られた断面図であり、図１２は、図１１に示すロ
ータコア１０２及びステータコア１０の斜視図である。

【００４９】回転軸２０１の外周部に設けられている各
ロータコア１０２は、回転軸２０１の外径と等しい内径
を有する環状磁性鋼板からなり、環状磁性鋼板の外径の
縁は、ステータコア１０の磁極面に対向する。

【００５０】図１３は、図１０及び図１１のロータコア
１０２の近傍を示す断面図であり、磁性鋼板積層体１０
ｃ、１０ｄと、永久磁石２０と、励磁コイル３２とから
成るステータコア１０と、ロータコア１０２及び回転軸
２０１との間で形成される磁気回路を示している。

【００５１】同図において、永久磁石２０の起磁力によ
る主磁気回路が実線で示され、励磁コイル３２を流れる
制御電流による制御磁気回路が点線で示されている。制
御磁気回路の磁束は、その向きによって主磁気回路の磁
束を増加させたり、減少させたりする。回転軸２０１が
永久磁石群２０の吸引力のバランスした位置より離れる
と、制御磁気回路の磁束の向きと大きさは主磁気回路の
磁束の向きと同じになって主磁気回路に加算され、近づ
くと逆になって減算する。バランスした位置に回転軸２
０１が到達すれば、上述したように制御電流は微分動作
電流のみで、ほとんど流れなくなるため、それによりエ
ネルギー消費を低減できる。

【００５２】以上から、第３実施の形態では、第１実施
の形態と同様に、回転軸２０１の外周に軸方向溝２ａを
設けているので、ランド部２ｂの頂面にほぼ平行に形成
される渦電流の大きさが小さく制限され、かかる渦電流
によって発生する制動力を無視できるほど小さくするこ
とができる（図１（ａ）参照）。

【００５３】また、第３実施の形態では、第２実施の形
態と同様に、ロータコア１０２が環状磁性鋼板の軸方向
積層体により形成されているので、渦電流の経路が軸方
向積層鋼板間の絶縁層より妨げられ、ロータコア１０２
の外周面にほぼ平行に形成される渦電流の大きさが小さ
く制限され、かかる渦電流によって発生する制動力を無
視できるほど小さくすることができる。

【００５４】このように、第３実施の形態では、第１実
施の形態における軸方向溝２ａと、第２実施の形態にお
ける軸方向積層体との協働による両者の相乗効果によっ
て、より一層渦電流を抑制することができる。

【００５５】なお、上記実施形態において、回転軸１、
１０１、２０１に沿って配置されるステータコア１０と
ロータコア２、１０２との組み合わせは２つに限るもの
ではない。また、ステータコア１０の一部断面に配置さ
れる永久磁石２０は、１個ではなくて２個でもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、上記ラ
ジアル磁気軸受によれば、電磁極部材において励磁コイ
ルを巻き付けたコ型形状の磁性鋼板積層体の一部断面に
永久磁石を配置しているので、バイアス磁束を発生させ
るためにバイアス電流を流す必要がなく、軸受の損失が
少ない。また、電磁極部材を回転側磁性体の円周方向周
りに電磁極を揃えた状態で配置しているので、電磁極極
性が円周方向周りに交番することがなくなり、回転側磁
性体のヒステリシス損と渦電流損とが減少する。

【００５７】さらに、回転側磁性部材が回転軸の軸方向
に延びる軸方向溝を有する場合、渦電流の通り道である
回転側磁性部材が軸方向溝によって円周方向に互いに絶
縁されているので、渦電流がほとんど発生せず、軸受損
失は著しく小さくなる。また、回転側磁性部材が回転軸
の外周に円環状磁性鋼板を軸方向に積層した軸方向積層
体として取り付けられている場合、渦電流の通り道であ
る回転側磁性部材が軸方向積層体によって軸方向に互い
に絶縁されているので、渦電流がほとんど発生せず、軸
受損失は著しく小さくなる。さらに、回転側磁性部材が
軸方向溝を有する回転軸の外周に円環状磁性鋼板を軸方
向に積層した軸方向積層体として取り付けられている場
合、渦電流の通り道である回転側磁性部材が軸方向溝に
よって円周方向に互いに絶縁されていると共に、回転側
磁性部材が軸方向積層体によって軸方向に互いに絶縁さ
れているので、渦電流がほとんど発生せず、軸受損失は
著しく小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一態様における渦電流の発生を
説明する図であり、（ｂ）比較例における渦電流の発生
を説明する図である。

【図２】第１実施形態の磁気軸受装置の内部構造を説明
する断面図である。

【図３】図１に示す装置のＡ−Ａ横断面図である。

【図４】ステータコアの形状を説明する斜視図である。

【図５】ステータによって形成される磁界を模式的に説
明する図である。

【図６】第２実施形態の磁気軸受装置の内部構造を説明
する断面図である。

【図７】図６に示す装置のＡ−Ａ横断面図である。

【図８】ステータコアの形状を説明する斜視図である。

【図９】ステータによって形成される磁界を模式的に説
明する図である。

【図１０】第３実施形態の磁気軸受装置の内部構造を説
明する断面図である。

【図１１】図１０に示す装置のＡ−Ａ横断面図である。

【図１２】ステータコアの形状を説明する斜視図であ
る。

【図１３】ステータによって形成される磁界を模式的に
説明する図である。

【符号の説明】

１,１０１、２０１ 回転軸 ２,１０２ ロータコア ２ａ 軸方向溝 ２ｂ ランド部 ４ａ,４ｂ 固定リング ５ 半径方向変位センサー １０ ステータコア ２０ 永久磁石 ３２ 励磁コイル ４０ 円環体 ４０ 断面コ字状円環体 ５０ 円環状永久磁石 ６０ 励磁コイル ７０ 軸方向変位センサー ８０ フランジ部 ９０ 駆動用モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 洋一 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号 日本精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA03 BA17 CA29 DA03 DA09 DA27

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に磁性体からなる回転側磁性部材を
   設けた回転軸と、励磁コイルを巻き付けたコ型形状の磁
   性鋼板積層体の一部断面に永久磁石を配置した電磁極部
   材を前記回転側磁性体の円周方向周りに電磁極を揃えた
   状態で３個以上配置してなる電磁極部材群とを備えるラ
   ジアル磁気軸受であって、 前記回転側磁性部材は、前記回転軸の軸方向に延びる軸
   方向溝を有するか、前記回転軸の外周に円環状磁性鋼板
   を軸方向に積層した軸方向積層体として取り付けられて
   いるか、または軸方向溝を有する回転軸の外周に円環状
   磁性鋼板を軸方向に積層した軸方向積層体として取り付
   けられていることを特徴とするラジアル磁気軸受。