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JPH0416653B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0416653B2
JPH0416653B2 JP59017797A JP1779784A JPH0416653B2 JP H0416653 B2 JPH0416653 B2 JP H0416653B2 JP 59017797 A JP59017797 A JP 59017797A JP 1779784 A JP1779784 A JP 1779784A JP H0416653 B2 JPH0416653 B2 JP H0416653B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
floating body
load
bearing
radial position
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 - Lifetime
Application number
JP59017797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60164014A (en
Inventor
Hajime Sudo
Kenichi Takahara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP1779784A priority Critical patent/JPS60164014A/en
Publication of JPS60164014A publication Critical patent/JPS60164014A/en
Publication of JPH0416653B2 publication Critical patent/JPH0416653B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • 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
    • F16C2322/00Apparatus used in shaping articles
    • F16C2322/39General buildup of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、被支承物体を静止部に対して磁気力
によつて支承する磁気軸受に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来より、回転体等を支承する軸受として磁気
力によつて支承する磁気軸受が知られている。磁
気軸受は、被支承物体(以後、「浮揚体」と称す)
を完全非接触状態で支持するため、機械的な摩耗
がなく、耐久性が非常に高いこと、また機械的な
騒音がないこと等の大きな特徴を有している。 このような磁気軸受は、たとえば浮揚体に磁性
材料からなる円筒体を固定し、この円筒体内部に
非接触で嵌合する関係に、磁性材料からなるヨー
クを配置して構成されている。ヨークの周面に
は、たとえば半径方向へ着磁された環状の永久磁
石が装着されるとともに、半径方向位置制御用の
複数の磁極および軸方向位置制御用の磁極が突設
されている。そして、これら永久磁石、磁極、円
筒体およびヨークで構成される磁気回路に磁束を
貫通させて浮揚体支承のための磁気力を発生させ
るようにしている。さらに、前記複数の磁極には
コイルが巻装され、このコイルへ通電する電流の
制御によつて、前記円筒体およびヨークを貫通す
る磁束の量を調整し、浮揚体の安定支承制御を行
なつている。 ところで、従来のこの種の磁気軸受は各磁極や
各磁石の大きさ、形状等が、制御方向に対し略均
等に設定されている。このため、最も大きな負荷
が加えられる方向を制御する磁極において磁気的
な飽和が生じたり、支承負荷の大きな位置で磁気
力を与える磁石の能力不足が問題となることがあ
つた。そこで、このような問題を回避するため
に、各磁極および各磁石の大きさ、形状等を負荷
量が最も大きいと予想されるものに合わせて設定
すると、磁気軸受全体の大型化をもたらすという
問題があつた。 〔発明の目的〕 本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、無駄のない高効
率の磁気支承を行うことができ、もつて全体の小
型化、軽量化に寄与することのできる磁気軸受を
提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、浮揚体側に含まれる第1の磁性体要
素と、前記浮揚体を固定体に対して磁気力で支承
するために前記固定体側に含まれる第2の磁性体
要素と、この第2の磁性体要素の前記第1の磁性
体要素と対向する周面に周方向に亘つて複数突設
され、前記浮揚体の半径方向の位置を制御するた
めの半径方向位置制御用磁極と、この各々の半径
方向位置制御用磁極と前記第1および前記第2の
磁性体要素を各々磁路として磁束を供給し、前記
浮揚体を固定体に対して磁気力で支承するための
磁気力を発生させる磁石手段と、前記磁極に巻装
されるコイル手段と、このコイル手段に通電する
電流を制御することで前記磁束の量を調整して前
記浮揚体の安定支承制御を行なうための制御手段
と、を少なくとも備えてなる磁気軸受において、
前記各々の半径方向位置制御用磁極の磁束の通過
する断面積あるいは前記磁石手段の磁束の発生能
力の少なくとも一方を、前記浮揚体の周方向位置
によつて決まる負荷量に対応させて設定し、大き
な負荷量に対応する前記磁路に他の小さな負荷量
に対応する少なくとも1つの前記磁路よりも多く
の磁束を通過させるように構成したことを特徴と
している。 なお、ここでいう負荷量とは、静止状態におい
て及ぼされる負荷と、動作状態において連続的又
は瞬発的に及ぼされる負荷とを包含した量をい
う。 〔発明の効果〕 このように、本発明においては、半径方向位置
制御用の各磁極の磁束を通過する断面積あるいは
磁石手段の磁束発生能力は、その少なくとも一方
を、浮揚体の周方向位置によつて決まる負荷量に
対応させて設定し、大きな負荷量に対応する磁路
に他の小さな負荷量に対応する少なくとも1つの
磁路よりも多くの磁束を通過させるように構成さ
れたものとなつている。したがつて、各磁極はそ
れぞれ必要以上に大きくもまた小さくもなく、ま
た磁石手段の磁束の発生能力にも無駄をなくすこ
とができる。このため、極めて高効率の磁気支承
を行うことができ、結局、磁気軸受全体の小型
化、軽量化に寄与することができる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説
明する。 第1図は、本発明をグラインダの磁気軸受に応
用した例を示すものであり、図中1は、たとえば
外部磁気を遮断する磁気シールド材等で両端部を
閉塞した円筒状のケースである。ケース1内に
は、被支承側支承要素である例えば磁性材料等で
有底筒状に形成された円筒体2が、その底壁2a
を図中左方へ向けて収容されている。上記底壁2
aの中央部には、回転軸3の一端側が、同軸的に
結合されている。この回転軸3は、ケース1の図
中左端壁に設けられた孔を貫通して外方に延び、
グラインダ板4に連結されている。円筒体2は内
周面に、周方向へ沿つて形成された溝5を有して
いる。なお、この溝5は、後述する軸方向位置制
御用磁極11にほぼ対向する位置に形成され、溝
5の内側壁が軸方向の位置制御に利用される磁束
の経路となつている。 しかして、円筒体2の内部には、静止側支承要
素が配置されている。この支承要素は次のように
構成されている。すなわち、円筒体2内に高透磁
率材料で形成されたヨーク6を円筒体2とは非接
触に嵌合する関係に配置している。ヨーク6はケ
ース1の図中右端壁内面から図中左方へ向けて突
設された支持柱1aに固定されている。ヨーク6
の外周面で、前記円筒体2の内周面と対向する位
置には、図中左側から順に半径方向位置制御用の
磁極群10、軸方向位置制御用の磁極11、半径
方向位置制御用の磁極群12がそれぞれ一体的に
突設されている。磁極群10は、第2図に示す如
く、周方向へ90°の開き角をもつて突設された4
つの磁極10a,10b,10cおよび10dで
構成されている。磁極11はヨーク6から環状に
突出形成されている。また、磁極群12は、第3
図に示す如く前記磁極群10の各磁極と同一関係
に突設された4つの磁極12a,12b,12c
および12dで構成されている。上記、磁極群
0を構成する各磁極10a〜10dは、磁極群
2を構成する各磁極12a〜12dよりもその軸
方向の幅が広くなるように形成されている。ま
た、第2図および第3図に示す如く、磁極群10
の図中上下方向に突設された10a,10cは、
他の各磁極よりもその周方向の幅が広くなるよう
に形成されている。これら磁極10a〜10d,
12a〜12dには、それぞれ半径方向安定化用
コイル13a〜13d,14a〜14dが巻装さ
れている。また、磁極11の第1図中左右には、
それぞれ軸回りに巻回された軸方向安定化用コイ
ル15a,15bが装着されている。さらにヨー
ク6の外周で磁極群10と磁極11との間および
磁極11と磁極群12との間に位置する部分に
は、径方向に着磁された環状の永久磁石16,1
7が、それぞれ嵌合されている。永久磁石16は
永久磁石17に較べ、その軸方向の幅が広く形成
されている。 一方、前記円筒体2の第1図中左端部に位置す
る底壁2aの端縁部には図中左方に僅かに突出し
た突周壁2bが形成されている。そして、この突
周壁2bの内周面と対向するケース1の左端壁に
は、非常時等において、上記円筒体2を機械的に
支持するベアリング20が装着されている。同様
に円筒体2の図中右端部にも突周壁2cが設けら
れている。そして、この突周壁2cの内周面と対
向するケース1の右端壁にもベアリング21が装
着されている。 前記ケース1の図中中央部内周面には、円筒体
2に回転力を付与するための回転磁界を発生させ
るモータ25のステータ26が固定されており、
このステータ26に対向する円筒体2の外周面に
は、例えば銅などの高導電性リングからなるロー
タ28が装着されている。 さらに、前記ケース1には、円筒体2を介し
て、前記各磁極10a〜10d,12a〜12d
とそれぞれ対向する位置に、上記円筒体2の半径
方向の変位を検出する変位検出器30a,30
b,30cおよび30dならびに31a,31
b,31cおよび31dがそれぞれ設けられてい
る。また、ケース1には、円筒体2の図中右端部
と対向する位置に、上記円筒体2の軸心線方向の
変位を検出する変位検出器32a,32b,32
cおよび32dが設けられている。 このように構成された磁気軸受は、永久磁石1
6,17で発生した磁束を、第1図中P1,P2
P3,P4およびP5,P6,P7,P8で示すように、各
永久磁石〜ヨーク6〜各磁極〜円筒体2〜各永久
磁石の経路でそれぞれ通過させ、これら磁束によ
つて生ずる磁気力で円筒体2を非接触で支承する
ようにしている。そして、この円筒体2の半径方
向の変位および軸方向の変位は、それぞれ前記変
位検出器30a〜30d,31a〜31dおよび
同32a〜32dで検出される。変位検出器30
a〜30dおよび31a〜31dの出力は、図示
しない公知の半径方向安定化制御装置に入力され
る。この半径方向安定化制御装置は、上記入力に
基づいて、円筒体2の半径方向安定化用コイル1
3a〜13d,14a〜14dを付勢する。一
方、前記変位検出器32の出力は、図示しない公
知の軸方向安定化制御装置に入力される。この軸
方向安定化制御装置は上記入力に基づいて、円筒
体2の軸方向位置を適正位置に制御すべく前記軸
方向安定化用コイル15a,15dを付勢する。
このように各コイルの付勢により円筒体2に作用
する磁気力を調節し、上記変位を修正するように
している。この状態でモータ25を図示しない電
源に接続すると、円筒体2は、非接触状態のまま
回転する。かくして、円筒体2の回転駆動力は回
転軸3を介してグラインダ板4に伝えられる。 ところで、第1図に示す様な状態で設置する
時、円筒体2、回転軸3およびグラインダ板4で
構成された浮揚体は、その軸方向重心位置が第1
図中矢印Gで示すように磁極群10と永久磁石1
6との略中間位置にある。したがつて、この場
合、最も大きな磁気力を必要とされるのは、経路
P2における磁束によつて生じる磁気力である。
本実施例によれば、磁極群10を構成する各磁極
10a〜10dの軸方向の幅を広くするとともに
磁極10a,10cの周方向の幅を広くしてい
る。つまり全磁極の中で10a,10cが最も大
型に形成されている。また、経路P2に磁束を生
じさせる永久磁石16を、他の永久磁石17より
も大型にしている。したがつて経路P2や経路P1
には、最も多くの磁束を通過させることができ、
これによる磁気力を最大にすることができる。 一方、特に大きな磁気力を必要としない経路、
例えばP5〜P8では磁気回路を形成する磁極や経
路P5〜P8に磁束を供給する永久磁石17を小型
に形成しているので、軸受全体を小型にすること
ができる。上記の説明のように、本発明では磁気
力を効率良く負荷量(外力)と釣り合わせる構成
を特徴としているが、上記実施例のように本発明
の磁気軸受をグラインダに適用した場合には、負
荷量(静止状態および動作状態時の負荷を包含す
る)は次のように定義される。 つまり静止状態において及ぼされる負荷とは、
第1図に示されるように通常横型で使用されるこ
とが多いグラインダでは、主に重力により及ぼさ
れる負荷である。また、動作状態において連続的
又は瞬発的に及ぼされる負荷とは、主に重力およ
びグラインダ板を被切削部材に押付ける押付力に
より及ぼされる負荷であり、例えばこの重力と押
付力の作用方向がずれている場合には、これらの
外力のベクトル和として定義される。 このように本実施例によれば、無駄のない高効
率の磁気支承を行うことができ、前述した効果を
十分に発揮することができる。 なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。上記実施例では永久磁石16と永久磁石
17とで軸方向の厚みに差を設け、磁気力の供給
能力に差を持たせるようにしたが、例えば第4図
に示す如く偏心孔39を有する永久磁石40を用
いるようにしてもよい。この場合には、永久磁石
40の図中下側の半径方向厚みを、上側の半径方
向厚みよりも厚くするようにしているので、永久
磁石40の下側の自己減磁界を最も小さくするこ
とができる。このため、永久磁石40の下側から
円筒体2へ供給される磁束の磁束密度を最も高め
ることができ、結局、磁気力のベクトル和を効率
良く外力Fと釣り合わせることができる。しかも
軸受の径方向の小型化が図れるなどの効果を奏す
る。 また、磁極群10を、第5図に示すように図中
下方に延びる磁極41のみを他の磁極41a,4
1b,41dよりも大型となるように構成すれ
ば、上述した実施例よりも更に小型・軽量化に寄
与できることは明らかである。 また、磁極および磁気力供給源である磁石のこ
のような態様は、いずれか一方のみの態様によつ
ても効果を奏することはいうまでもない。またさ
らに、上記説明では第1図に示したグラインダを
例にとり、また磁気軸受の形式の一例を示して説
明してきたが、本発明の磁気軸受は、各々の半径
方向位置制御用磁極の磁束の通過する断面積ある
いは、磁石手段の磁束の発生能力の少なくとも一
方を、その周方向位置によつて決まる負荷量に対
応させて設定し、大きな負荷量に対応する磁路に
他の小さな負荷量に対応する少なくとも1つの磁
路よりも多くの磁束を通過させるように構成した
ことを特徴とするものであつて、磁気軸受の適用
分野では、当然グラインダに限定されるものでは
なく、また、その前提となる磁気軸受の形式も従
来周知の磁気軸受全般に適用可能なものであり、
要は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施できるものである。 さらに、本発明は、軸心線が垂直方向で、かつ
特定の方向から外力が印加されるもの、浮揚体が
往復運動や揺動運動をするもの、また浮揚体が磁
極群の内側に存在するようなもの等にも適用可能
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a magnetic bearing that supports a supported object with respect to a stationary part by magnetic force. [Technical background of the invention and its problems] Magnetic bearings that support rotating bodies and the like using magnetic force have been known as bearings that support rotating bodies and the like. A magnetic bearing is a supported object (hereinafter referred to as a "floating object").
Because it is supported in a completely non-contact state, it has great features such as no mechanical wear, extremely high durability, and no mechanical noise. Such a magnetic bearing is constructed by, for example, fixing a cylindrical body made of a magnetic material to a floating body, and arranging a yoke made of a magnetic material so as to fit into the cylindrical body in a non-contact manner. For example, an annular permanent magnet magnetized in the radial direction is attached to the circumferential surface of the yoke, and a plurality of magnetic poles for radial position control and a plurality of magnetic poles for axial position control are provided protrudingly. A magnetic flux is passed through a magnetic circuit composed of these permanent magnets, magnetic poles, a cylindrical body, and a yoke to generate magnetic force for supporting the floating body. Furthermore, a coil is wound around the plurality of magnetic poles, and by controlling the current applied to the coil, the amount of magnetic flux passing through the cylinder and the yoke is adjusted, thereby controlling stable support of the floating body. ing. Incidentally, in a conventional magnetic bearing of this type, the size, shape, etc. of each magnetic pole and each magnet are set approximately uniformly with respect to the control direction. For this reason, magnetic saturation may occur in the magnetic pole that controls the direction in which the largest load is applied, and problems may arise due to insufficient ability of the magnet to apply magnetic force at positions where the bearing load is large. Therefore, in order to avoid such problems, if the size, shape, etc. of each magnetic pole and each magnet are set to match the one that is expected to have the largest load, this will cause the problem of increasing the size of the entire magnetic bearing. It was hot. [Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide highly efficient magnetic bearing with no waste, thereby reducing the overall size and weight. The objective is to provide a magnetic bearing that can contribute to the development of [Summary of the Invention] The present invention provides a first magnetic element included on a floating body side, and a second magnetic element included on the fixed body side for supporting the floating body with a magnetic force with respect to a fixed body. and a plurality of radial position control elements protruding in the circumferential direction on the circumferential surface of the second magnetic element facing the first magnetic element, for controlling the radial position of the floating body. In order to support the floating body with magnetic force with respect to the fixed body by supplying magnetic flux through the magnetic poles for controlling the radial direction, and the first and second magnetic elements as magnetic paths. A magnet means for generating a magnetic force, a coil means wound around the magnetic pole, and a current applied to the coil means is controlled to adjust the amount of the magnetic flux to perform stable support control of the floating body. A magnetic bearing comprising at least a control means for
At least one of the cross-sectional area through which the magnetic flux of each of the radial position control magnetic poles passes or the magnetic flux generation capacity of the magnet means is set in accordance with the amount of load determined by the circumferential position of the floating body, The present invention is characterized in that a larger amount of magnetic flux is allowed to pass through the magnetic path corresponding to a large amount of load than at least one of the magnetic paths corresponding to another small amount of load. Note that the load amount herein refers to an amount that includes a load applied in a stationary state and a load applied continuously or instantaneously in an operating state. [Effects of the Invention] As described above, in the present invention, at least one of the cross-sectional area through which the magnetic flux of each magnetic pole for radial position control passes or the magnetic flux generating ability of the magnet means is adjusted to the circumferential position of the floating body. The magnetic flux is set in accordance with the amount of load determined by the above method, and is configured to allow more magnetic flux to pass through the magnetic path corresponding to the large amount of load than at least one other magnetic path corresponding to the other small amount of load. ing. Therefore, each magnetic pole is neither larger nor smaller than necessary, and the magnetic flux generation ability of the magnet means can be made efficient. Therefore, extremely highly efficient magnetic bearing can be performed, which ultimately contributes to miniaturization and weight reduction of the entire magnetic bearing. [Embodiments of the Invention] Details of the present invention will be described below based on illustrated embodiments. FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a magnetic bearing for a grinder, and numeral 1 in the figure is a cylindrical case whose both ends are closed with, for example, a magnetic shielding material that blocks external magnetism. Inside the case 1, a cylindrical body 2, which is a supported side supporting element and is formed into a bottomed cylindrical shape made of, for example, a magnetic material, has a bottom wall 2a.
is housed facing left in the figure. Above bottom wall 2
One end side of the rotating shaft 3 is coaxially coupled to the central portion of a. The rotating shaft 3 extends outward through a hole provided in the left end wall of the case 1 in the figure.
It is connected to the grinder plate 4. The cylindrical body 2 has a groove 5 formed in the inner peripheral surface along the circumferential direction. The groove 5 is formed at a position substantially facing an axial position control magnetic pole 11, which will be described later, and the inner wall of the groove 5 serves as a path for magnetic flux used for axial position control. Thus, inside the cylindrical body 2, a stationary side support element is arranged. This bearing element is constructed as follows. That is, the yoke 6 made of a high magnetic permeability material is disposed within the cylindrical body 2 so as to fit into the cylindrical body 2 without contacting it. The yoke 6 is fixed to a support column 1a that projects from the inner surface of the right end wall of the case 1 toward the left in the figure. York 6
On the outer circumferential surface of the cylindrical body 2, at positions facing the inner circumferential surface of the cylindrical body 2, there are, in order from the left side in the figure, a magnetic pole group 10 for radial position control, a magnetic pole group 11 for axial position control, and a magnetic pole group 11 for radial position control. Each of the magnetic pole groups 12 is integrally provided in a protruding manner. As shown in FIG .
It is composed of three magnetic poles 10a, 10b, 10c and 10d. The magnetic pole 11 is formed to protrude from the yoke 6 in an annular shape. Further, the magnetic pole group 12 has a third
As shown in the figure, four magnetic poles 12a, 12b, 12c protrude in the same relationship as each magnetic pole of the magnetic pole group 10.
and 12d. Above, magnetic pole group 1
Each of the magnetic poles 10a to 10d constituting the magnetic pole group 1
The width in the axial direction is wider than that of each of the magnetic poles 12a to 12d constituting the magnetic poles 12a to 12d. Moreover, as shown in FIGS. 2 and 3, the magnetic pole group 10
In the figure, 10a and 10c protruding in the vertical direction are
It is formed so that its width in the circumferential direction is wider than each of the other magnetic poles. These magnetic poles 10a to 10d,
Radial stabilizing coils 13a to 13d and 14a to 14d are wound around the coils 12a to 12d, respectively. In addition, on the left and right sides of the magnetic pole 11 in FIG.
Axial stabilizing coils 15a and 15b wound around the respective axes are attached. Further, on the outer periphery of the yoke 6, annular permanent magnets 16, 1 magnetized in the radial direction are located between the magnetic pole group 10 and the magnetic pole group 11 and between the magnetic pole group 11 and the magnetic pole group 12.
7 are fitted together. The permanent magnet 16 is formed to have a wider width in the axial direction than the permanent magnet 17. On the other hand, a projecting peripheral wall 2b that slightly protrudes to the left in the figure is formed at the end edge of the bottom wall 2a located at the left end in FIG. 1 of the cylindrical body 2. A bearing 20 that mechanically supports the cylindrical body 2 in an emergency or the like is mounted on the left end wall of the case 1 facing the inner circumferential surface of the projecting peripheral wall 2b. Similarly, a projecting peripheral wall 2c is also provided at the right end of the cylindrical body 2 in the drawing. A bearing 21 is also mounted on the right end wall of the case 1, which faces the inner peripheral surface of the projecting peripheral wall 2c. A stator 26 of a motor 25 that generates a rotating magnetic field for applying rotational force to the cylindrical body 2 is fixed to the inner circumferential surface of the case 1 at the center in the figure.
A rotor 28 made of a highly conductive ring made of, for example, copper is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical body 2 facing the stator 26. Furthermore, each of the magnetic poles 10a to 10d, 12a to 12d is attached to the case 1 via the cylindrical body 2.
Displacement detectors 30a, 30 for detecting displacement of the cylindrical body 2 in the radial direction are located at positions facing each other.
b, 30c and 30d and 31a, 31
b, 31c and 31d are provided, respectively. Further, in the case 1, displacement detectors 32a, 32b, and 32 for detecting displacement of the cylindrical body 2 in the axial direction are provided at positions facing the right end of the cylindrical body 2 in the figure.
c and 32d are provided. The magnetic bearing configured in this way has a permanent magnet 1
The magnetic flux generated at points 6 and 17 is expressed as P 1 , P 2 ,
As shown by P 3 , P 4 and P 5 , P 6 , P 7 , P 8 , the magnetic flux is caused to pass through each permanent magnet - yoke 6 - each magnetic pole - cylindrical body 2 - each permanent magnet. The cylindrical body 2 is supported in a non-contact manner by the generated magnetic force. The radial displacement and axial displacement of the cylindrical body 2 are detected by the displacement detectors 30a to 30d, 31a to 31d and 32a to 32d, respectively. displacement detector 30
The outputs of a to 30d and 31a to 31d are input to a known radial stabilization control device (not shown). This radial stabilization control device controls the radial stabilization coil 1 of the cylindrical body 2 based on the above input.
3a to 13d and 14a to 14d are energized. On the other hand, the output of the displacement detector 32 is input to a known axial stabilization control device (not shown). This axial stabilization control device energizes the axial stabilization coils 15a and 15d based on the above input in order to control the axial position of the cylindrical body 2 to an appropriate position.
In this way, the magnetic force acting on the cylindrical body 2 is adjusted by biasing each coil to correct the above displacement. When the motor 25 is connected to a power source (not shown) in this state, the cylindrical body 2 rotates in a non-contact state. Thus, the rotational driving force of the cylindrical body 2 is transmitted to the grinder plate 4 via the rotating shaft 3. By the way, when installed in the state shown in FIG.
As shown by arrow G in the figure, the magnetic pole group 10 and the permanent magnet 1
It is located approximately midway between 6 and 6. Therefore, in this case, the path requires the greatest magnetic force.
is the magnetic force caused by the magnetic flux at P 2 .
According to this embodiment, the axial width of each of the magnetic poles 10a to 10d constituting the magnetic pole group 10 is increased, and the circumferential width of the magnetic poles 10a and 10c is increased. That is, of all the magnetic poles, 10a and 10c are formed to be the largest. Further, the permanent magnet 16 that generates magnetic flux in the path P 2 is made larger than the other permanent magnets 17. Therefore, path P 2 and path P 1
can pass the most magnetic flux,
This allows the magnetic force to be maximized. On the other hand, a route that does not require particularly large magnetic force,
For example, in P5 to P8 , the permanent magnets 17 that supply magnetic flux to the magnetic poles forming the magnetic circuit and the paths P5 to P8 are formed in a small size, so that the entire bearing can be made small. As explained above, the present invention is characterized by a configuration that efficiently balances the magnetic force with the load (external force), but when the magnetic bearing of the present invention is applied to a grinder as in the above embodiment, The amount of load (including load during static and operating conditions) is defined as: In other words, the load exerted in a stationary state is
As shown in FIG. 1, in a grinder that is usually used horizontally, the load is mainly exerted by gravity. In addition, the load that is continuously or instantaneously applied in the operating state is the load that is mainly caused by gravity and the pressing force that presses the grinder plate against the workpiece. is defined as the vector sum of these external forces. As described above, according to this embodiment, highly efficient magnetic bearing can be performed without waste, and the above-mentioned effects can be fully exhibited. Note that the present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment described above, the permanent magnet 16 and the permanent magnet 17 are made to have a difference in thickness in the axial direction so as to have a difference in their ability to supply magnetic force. A magnet 40 may also be used. In this case, the radial thickness of the lower side of the permanent magnet 40 in the figure is made thicker than the upper radial thickness of the permanent magnet 40, so that the self-demagnetizing field of the lower side of the permanent magnet 40 can be minimized. can. Therefore, the magnetic flux density of the magnetic flux supplied from the lower side of the permanent magnet 40 to the cylindrical body 2 can be maximized, and as a result, the vector sum of the magnetic force can be efficiently balanced with the external force F. Furthermore, it is possible to achieve the effect of reducing the size of the bearing in the radial direction. Further, as shown in FIG. 5, the magnetic pole group 10 is arranged such that only the magnetic pole 41 extending downward in the figure is connected to the other magnetic poles 41a and 4.
It is clear that if it is configured to be larger than 1b and 41d, it can contribute to further reduction in size and weight than the above-mentioned embodiment. Moreover, it goes without saying that such aspects of the magnetic poles and the magnets serving as the magnetic force supply source are effective even if only one of them is used. Further, in the above explanation, the grinder shown in FIG. 1 was taken as an example, and an example of the type of magnetic bearing was explained. At least one of the passing cross-sectional area or the magnetic flux generation capacity of the magnet means is set in accordance with the amount of load determined by its circumferential position, and the magnetic path corresponding to a large amount of load is connected to another small amount of load. It is characterized by being configured to allow more magnetic flux to pass through than at least one corresponding magnetic path, and the field of application of magnetic bearings is of course not limited to grinders; The type of magnetic bearing is also applicable to all conventionally known magnetic bearings.
The point is that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Furthermore, the present invention is applicable to devices in which the axis is vertical and an external force is applied from a specific direction, devices in which the floating body makes reciprocating motion or rocking motion, and devices in which the floating body is located inside a group of magnetic poles. It can also be applied to things like this.

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

第1図は本発明の一実施例に係るグラインダの
磁気軸受を示す断面図、第2図は同磁気軸受を第
1図のA−A線に沿つて切断し矢印方向に見た
図、第3図は同磁気軸受を第1図のB−B線に沿
つて切断し矢印方向に見た図、第4図および第5
図は本発明の他の実施例に係る磁気軸受の一部断
面をそれぞれ示す図である。 1……ケース、2……円筒体(浮揚体および第
1の磁性体)、3……回転軸、4……グラインダ
板、5……溝、6……ヨーク(第2の磁性体)、
10,12……磁極群、10a〜10d……磁極
(半径方向位置制御用磁極)、11……磁極(軸方
向位置制御用磁極)、12a〜12d……磁極
(半径方向位置制御用磁極)、41a〜41d……
磁極(半径方向位置制御用磁極)、13a〜13
d,14a〜14d……半径方向安定化用コイ
ル、15a,15b……軸方向安定化用コイル、
16,17,40……永久磁石(磁石手段)、2
0,21……ベアリング、25……モータ、30
a〜30d,31a〜31d,32a〜32d…
…変位検出器、P1〜P8……経路。
FIG. 1 is a sectional view showing a magnetic bearing of a grinder according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view of the same magnetic bearing cut along line A-A in FIG. Figure 3 is a view of the same magnetic bearing cut along line B-B in Figure 1 and viewed in the direction of the arrow, Figures 4 and 5.
The figures are partial cross-sectional views of magnetic bearings according to other embodiments of the present invention. 1... Case, 2... Cylindrical body (floating body and first magnetic body), 3... Rotating shaft, 4... Grinder plate, 5... Groove, 6... Yoke (second magnetic body),
10, 12 ... Magnetic pole group, 10a-10d... Magnetic pole (magnetic pole for radial position control), 11... Magnetic pole (magnetic pole for axial position control), 12a-12d... Magnetic pole (magnetic pole for radial position control) , 41a to 41d...
Magnetic pole (magnetic pole for radial position control), 13a-13
d, 14a to 14d... Radial stabilization coil, 15a, 15b... Axial stabilization coil,
16, 17, 40...Permanent magnet (magnet means), 2
0, 21...Bearing, 25...Motor, 30
a~30d, 31a~31d, 32a~32d...
…Displacement detector, P 1 to P 8 …path.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 浮揚体側に含まれる第1の磁性体要素と、 前記浮揚体を固定体に対して磁気力で支承する
ために前記固定体側に含まれる第2の磁性体要素
と、 この第2の磁性体要素の前記第1の磁性体要素
と対向する周面に周方向に亘つて複数突設され、
前記浮揚体の半径方向の位置を制御するための半
径方向位置制御用磁極と、 この各々の半径方向位置制御用磁極と前記第1
および前記第2の磁性体要素を各々磁路として磁
束を供給し、前記浮揚体を固定体に対して磁気力
で支承するための磁気力を発生させる磁石手段
と、 前記各々の半径方向位置制御用磁極に巻装され
るコイル手段と、 このコイル手段に通電する電流を制御すること
で前記磁束の量を調整して前記浮揚体の安定支承
制御を行なうための制御手段と、 を少なくとも備えてなる磁気軸受において、 前記各々の半径方向位置制御用磁極の磁束の通
過する断面積あるいは前記磁石手段の磁束の発生
能力の少なくとも一方を、前記浮揚体の周方向位
置によつて決まる負荷量に対応させて設定し、大
きな負荷量に対応する前記磁路に他の小さな負荷
量に対応する少なくとも1つの前記磁路よりも多
くの磁束を通過させるように構成したことを特徴
とする磁気軸受。
[Scope of Claims] 1. A first magnetic element included on the floating body side; A second magnetic element included on the fixed body side for supporting the floating body with magnetic force with respect to the fixed body; A plurality of protrusions are provided in the circumferential direction on the circumferential surface of the second magnetic element facing the first magnetic element,
a radial position control magnetic pole for controlling the radial position of the floating body; each of the radial position control magnetic poles and the first
and magnet means for supplying magnetic flux through each of the second magnetic elements as a magnetic path to generate a magnetic force for magnetically supporting the floating body with respect to the fixed body, and controlling the radial position of each of the above. a coil means wound around a magnetic pole; and a control means for controlling the stable support of the floating body by adjusting the amount of the magnetic flux by controlling the current flowing through the coil means. In the magnetic bearing, at least one of the cross-sectional area through which the magnetic flux of each of the radial position control magnetic poles or the magnetic flux generation capacity of the magnet means corresponds to the amount of load determined by the circumferential position of the floating body. A magnetic bearing, characterized in that the magnetic bearing is configured to allow more magnetic flux to pass through the magnetic path corresponding to a large amount of load than at least one of the magnetic paths corresponding to another small amount of load.
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