(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪（１）と、該内輪（１）に同心状に配置された外輪（２）と、を有する磁気軸受（１０）であって、
前記内輪（１）及び前記外輪（２）が軸磁石（１１）及び径磁石（１２）によって互いに対して回転可能に設けられ、
当該磁気軸受（１０）が、バックアップ軸受（３）のバックアップ軸受部（３'、３''）を有し、
前記バックアップ軸受（３）が、第１のバックアップ軸受部（３'）及び第２のバックアップ軸受部（３''）を含み、
前記第１のバックアップ軸受部（３'）は、前記内輪（１）とは別の部品として構成され、該内輪（１）に組み込まれており、該内輪（１）の縁部を形成し、
前記第２のバックアップ軸受部（３''）は、前記外輪（２）とは別の部品として構成され、該外輪（２）に組み込まれており、該外輪（２）の縁部を形成し、
前記バックアップ軸受部（３'、３''）は、前記第１のバックアップ軸受部（３'）と前記第２のバックアップ軸受部（３''）とが軸方向及び径方向の両方に沿って相互に対向して位置するように組み込まれており、
前記内輪（１）及び前記外輪（２）の軸受がもはや前記軸磁石（１１）及び前記径磁石（１２）により保証されないときに、前記第１のバックアップ軸受部（３'）及び前記第２のバックアップ軸受部（３''）が、前記内輪（１）又は前記外輪（２）により形成されるロータを捕捉する、ことを特徴とする、磁気軸受（１０）。
【請求項２】
前記第１のバックアップ軸受部（３'）と前記第２のバックアップ軸受部（３''）とが前記内輪（１）と前記外輪（２）との間に設けられた空間により相互に分離される、請求項１に記載の磁気軸受（１０）。
【請求項３】
前記外輪（２）が、複数の部品により設計され、組立てられた状態において、内側に向かって開いた、内部に前記内輪（１）が突出する凹部を有しており、これにより、前記外輪（２）が、前記内輪（１）の外側において該内輪（１）の周りに係合するようになっており、
前記第１のバックアップ軸受部（３'）が前記内輪（１）の縁部領域に配置され、前記第２のバックアップ軸受部（３''）が前記外輪（２）のコーナー領域に配置される、請求項１又は請求項２に記載の磁気軸受（１０）。
【請求項４】
前記バックアップ軸受（３）が、異なる複数の磁気回路を相互に分離するための磁束分離部を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気軸受（１０）。
【請求項５】
前記バックアップ軸受（３）が、アルミニウム、オーステナイト鋼、青銅及び／又はセラミックで作られている、請求項１から請求項４のいずれかに記載の磁気軸受（１０）。
【請求項６】
前記軸磁石（１１）及び前記径磁石（１２）が、磁場の配向のための１つのポールシュー（６）を含む、請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気軸受（１０）。
【請求項７】
複数の軸磁石（１１）又は複数の前記径磁石（１２）が、前記１つのポールシュー（６）を介して相互に接続され、該１つのホールシュー（６）が１ピースからなる１つのポールシュー又は２ピースからなる１つのポールシューである、請求項６に記載の磁気軸受（１０）。
【請求項８】
前記１つのポールシュー（６）が、実質的に環状又は部分的に円形状の基体を有し、
少なくとも１つの突起が前記環状又は部分的に円形状の基体から突出しており、
前記突起がコイル（４）によって囲まれて１つの軸磁石（１１）又は１つの径磁石（１２）を形成する、請求項６又は請求項７に記載の磁気軸受（１０）。
【請求項９】
前記２ピースからなる１つのポールシューが、組み立てられた状態において、少なくとも１つの突起を有する実質的に環状又は部分的に円形状の基体を囲む、請求項６又は請求項７に記載の磁気軸受（１０）。
【請求項１０】
前記外輪（２）及び／又は前記内輪（１）上に、１つの空気チャネル（５）、又は、複数の空気チャネルのシステムが配置されている、請求項１から請求項９のいずれかに記載の磁気軸受（１０）。
【請求項１１】
前記軸磁石（１１）及び／又は前記径磁石（１２）が、個別に又はグループで作動可能である、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の磁気軸受（１０）。
【請求項１２】
前記磁気軸受（１０）が緊急電源を有し、及び／又は、前記軸磁石（１１）が接続されて受動緊急制動回路が形成されている、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の磁気軸受（１０）。
【請求項１３】
１組の冗長センサ装置を含む、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の磁気軸受（１０）。
【請求項１４】
前記内輪（１）及び前記外輪（２）の軸受がもはや前記軸磁石（１１）及び前記径磁石（１２）により保証されないときに、前記内輪（１）又は前記外輪（２）により構成され回転軸の周りに回転可能に設けられたロータが、軸方向及び径方向において、すなわち、前記回転軸に並行である方向及び該回転軸に垂直である方向の両方において、前記内輪（１）の縁部領域に配置された前記第１のバックアップ軸受部（３'）及び前記外輪（２）のコーナー領域に配置された前記第２のバックアップ軸受部（３''）により捕捉される、請求項３から請求項１３のいずれかに記載の磁気軸受（１０）を動作させるための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気軸受及び磁気軸受を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気軸受は、従来技術では長い間知られており、２つの軸受部を互いに非接触構成にすることができる。特に、軸受部の間の摩擦が無視できるほど小さいので、達成可能な回転速度が平軸受又はころ軸受で通常達成可能な回転速度よりも高いロータを設けることができる。
【０００３】
磁気軸受を形成するために、一般的には、磁石、例えば、永久磁石及び／又はコイルは、磁気軸受のロータ及びステータに一体化されている。コイルは、通常、電圧を印加するだけで簡単に動作することができる。電圧が供給されたコイルの使用のために、停電の場合には、例えば、ロータがステータに対して非接触構成から離脱して軸受を破壊する危険性がある。安全性の理由から、磁気軸受は、通常、このようなシナリオでロータを捕捉するバックアップ装置を有する。
【０００４】
通常、このバックアップ装置は、設置スペース、特に外輪と内輪との間を充填するように配置され、これにより他の部品との一体化を妨げる。また、磁気軸受の高いエネルギー要件は、多くの場合、磁気軸受の代わりにころ軸受又は平軸受の使用に決定的であるが、磁気軸受は、一般的には、摩耗、ノイズ発生、及び達成可能な回転速度に関してころ軸受又は平軸受よりも優れている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、コンパクトに構成され、その効率が従来技術から知られている磁気軸受に比べて改善された磁気軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内輪と、該内輪と同心状に配置された外輪とを有する磁気軸受でこの目的を達成し、磁気軸受において、内輪及び外輪が軸磁石（axial magnets）及び径磁石（radial magnets）によって互いに回転可能に取り付けられ、磁気軸受は、外輪及び／又は内輪に軸方向及び径方向の両方向に一体化されたバックアップ軸受のバックアップ軸受部を有することを特徴とする。
【０００７】
従来技術と比較して、バックアップ軸受は、外輪及び／又は内輪に一体化されているという点で、磁気軸受の一体部品である。このようにしてバックアップ軸受は、内輪及び／又は外輪に一体化されるか、又は入れ子にされ、バックアップ軸受は、特に、例えば、停電時に、軸磁石及び径磁石によって内輪及び外輪の装着がもはや保証されない場合に、内輪又は外輪を軸方向又は径方向に捕捉することができる。したがって好適には、別個のバックアップ装置を省略することができ、この装置は別の方法では外輪と内輪との間に配置されなければならず、径方向又は軸方向の安全性を提供する。一体化されたバックアップ軸受は、内輪又は外輪によって形成され回転軸の周りに回転可能に取り付けられたロータを、軸方向及び径方向の両方向において、すなわち、上記回転軸に平行な方向及び上記回転軸に垂直な方向において、効果的に捕捉することができ、上記バックアップ軸受は追加の設置スペースを必要としない。
【０００８】
好ましくは、内輪及び外輪は、磁気軸受の軸受部として、回転軸を中心に回転するステータ及びロータのシステムを形成する。特に、内輪はステータであり、外輪はロータであるか、又はその逆である。例えば、軸磁石及び径磁石の場合、内輪は、内輪の周縁に沿って配置された幾つかの軸磁石及び／又は内輪の周縁に沿って配置された幾つかの径磁石を備えるものとする。特に、バックアップ軸受は、内輪及び／又は外輪の縁部領域に配置され、内輪又は外輪の基体の表面とほぼ面一で終わるものとする。例えば、バックアップ軸受は、少なくとも部分的に、外輪に向いている内輪の縁部に配置されている。さらに、軸磁石及び径磁石が電磁石を備えるものとする。特に、電磁石は、電圧を供給して磁場を発生させることができるコイルをそれぞれ有する。コイルに制御された電圧を印加することにより、コイルによって生成される磁場を制御することができる。特に、バックアップ軸受は、外輪及び／又は内輪に設けられた面取り面を形成するように、内輪及び／又は外輪に一体化されるものとする。
【０００９】
本発明の好適な実施形態及び改良形態は、従属請求項及び図面を参照した説明に記載されている。
【００１０】
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、外輪はマルチピースで構成され、組み立てられた状態で内側に向かって開口し、内輪が突出する凹部を有するものとする。このようにして、好適には、外輪が内輪を囲む磁気軸受を形成することができる。したがって、外輪の部分は、好ましくは固定手段によって互いに分離可能に接続される。特に、外輪、内輪、及び一体化されたバックアップ軸受は、回転対称リングとして積み重ねられて磁気軸受を形成するものとする。
【００１１】
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、バックアップ軸受は、第１のバックアップ軸受部と第２のバックアップ軸受部とを有し、第１のバックアップ軸受部は内輪に一体化され、第２のバックアップ軸受部は、外輪に一体化されるものとする。特に、第１のバックアップ軸受部と第２のバックアップ軸受部とは、第１のバックアップ軸受部と第２のバックアップ軸受部とが軸方向及び径方向の両方向において対向するように構成されている。ここで、第１のバックアップ軸受部と第２のバックアップ軸受部とは、内輪と外輪との間に配置されたギャップによって互いに分離されている。さらに、第１のバックアップ軸受部及び第２のバックアップ軸受部は、その周縁に沿って構成され、磁気軸受に面取り面を提供することが考えられる。好ましくは、第１のバックアップ軸受部又は第２のバックアップ軸受部は、一体的に構成され、内輪又は外輪の全周縁に沿って、例えば内輪又は外輪の全縁部に沿って延在している。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、バックアップ軸受は、異なる磁気回路を分離するための磁束分離部を備えるものとする。ここで、異なる磁場は、異なる磁石、特に電磁石によって放出されることが好ましい。特に、磁束分離部は、軸磁石の１つと径磁石の１つとの間に配置される。このようにして、磁場は、隣接する磁場によってほとんど影響されない軸受部、すなわち内輪及び外輪の径方向及び軸方向の構成に対して設定されることができる。
【００１３】
本発明の別の実施形態によれば、遮蔽装置は、アルミニウム、オーステナイト鋼、青銅、及び／又はセラミック、あるいは他の非磁性材料で作られるものとする。特に、バックアップ軸受は非磁性材料で作られ、磁束分離部を形成するものとする。アルミニウム、オーステナイト鋼、青銅、及び／又はセラミックの使用により、磁場を特に効果的に相互に分離することができる。
【００１４】
本発明の別の実施形態によれば、軸磁石及び径磁石は、磁場の配向のためのポールシューを備えるものとする。ポールシューを使用すると、ポールコアの周りに巻かれたコイルの１つによって生成される磁場を目的のやり方で配向することができ、それによって磁気軸受の電力損失を好適に低減することができる。特に、ポールシューは円の一部として形成されるものとする。言い換えれば、ポールシューは、その曲率が内輪又は外輪の半径に一致するように湾曲して構成されることが好ましい。好ましくは、ポールシューは、内輪又は外輪に沿って互いに隣接して配置され、円を形成する。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、幾つかの軸磁石又は幾つかの径磁石が、１ピース又は２ピースのポールシューを介して互いに接続されるものとする。このためには、１ピース又は２ピースのポールシューは、上記軸磁石又は上記径磁石の一方のポールコアをそれぞれ形成する突起を有し、突起はコイルによって囲まれるか又はコイルによって包まれることが好ましい。このようにして、ポールシューを装着するために必要なボアが少なくなり、個々の磁場に有利な効果をもたらす。特に、幾つかの径磁石を接続するために２ピースのポールシューが設けられ、幾つかの軸磁石を接続するために１ピースのポールシューが設けられる。さらに、２ピースのポールシューは、組み立てられた状態でポールシューを形成する２つの実質的に一致するポールシュー半体からなり、ポールシューを介して幾つかの軸磁石又は径磁石が互いに接続されるものとする。
【００１６】
本発明の別の実施形態によれば、１ピースのポールシューは、実質的に環状又は部分的に円形の基体を有し、少なくとも１つの突起が環状又は部分的に円形の基体から突出しており、突起はコイルによって囲まれて軸磁石又は径磁石を形成するものとする。ここで、突起は、好ましくは、軸磁石又は径磁石の一体部品である。特に、１ピースのポールシューは、軸磁石又は径磁石ごとに１つの突起を有する。特に、すべての軸磁石が単一の共通のポールシューを介して一緒に接続されていることが考えられる。このような共通のポールシューの構成は、磁気軸受を形成するために組み立てなければならない構成要素の総数を減らすことを可能にする。これは、製造に伴うコストに有利な効果をもたらし、磁気軸受の組み立て後に、個々の軸磁石及び／又は径磁石が不規則な間隔で配置される確率を低減する。製造公差に関連したこの改善と同様に、ポールシューの数が減少するにつれて、個々のポールシュー間のエアギャップの数も減少し、最終的に、形成される磁場に有利な効果をもたらす。特に、１ピース又は２ピースのポールシューは環状の基体から作られ、個々の突起は基体から削り取られるものとする。
【００１７】
本発明の別の実施形態によれば、２ピースのポールシューは、組み立てられた状態で、少なくとも１つの突起を有する実質的に環状又は部分的に円形の基体を囲むものとする。好ましくは、２ピースのポールシューは、好ましくは回転軸に平行に延びる方向に、ポールシューを形成するように互いの上に配置される２つのポールシュー半体を含む。例えば、ポールシュー半体は、ステータの上下からねじ止めされる。特に、１ピースのポールシューのように、突起はコイルによって囲まれ、特に包まれ、軸磁石又は径磁石を形成するものとする。ここでは、好ましくは、すべての径磁石は、２つのポールシュー半体からなる共通のポールシューを介して互いに接続されている。さらに、径磁石の突起は、好ましくは磁気軸受の中心に向かう方向に放射状に延在し、及び／又は軸磁石の突起は、回転軸にほぼ平行に延びる方向に延在するものとする。
【００１８】
本発明の別の実施形態によれば、磁気軸受は、内輪又は外輪のそれぞれの対向する領域に配置された軸磁石及び径磁石を有するものとする。このようにして、径方向及び軸方向の両方向に軸受部を取り付けることができる。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、１つの空気チャネル、又は、複数の空気チャネルのシステムが、外輪及び／又は内輪に配置されるものとする。特に、この空気チャネルは、軸磁石及び径磁石が配置される領域に沿って延びる。この空気チャネルは、内輪又は外輪の間のギャップに向かって開放されるように構成される。好ましくは、この空気チャネルは、例えば内輪又は外輪の周縁に沿って延びる溝として形成される。あるいは、１つの空気チャネルの代わりに磁気軸受が磁性鋼板を有することも考えられる。この実施形態は、急速に回転するロータにおける渦電流による回転制動力を低減する。
【００２０】
本発明の別の実施形態によれば、バックアップ軸受は潤滑ボアを有するものとする。潤滑ボアを使用して、例えば外輪を取り外す必要なく、潤滑剤をバックアップ軸受に導入することができる。
【００２１】
本発明の別の実施形態によれば、軸磁石及び／又は径磁石が、個別に又はグループで作動可能であるものとする。このようにして、軸磁石及び径磁石の磁場は、好適には、できるだけ簡単に方向付けられ、制御され得る。特に、例えば公称磁場からの予想外の偏差での動作において、磁場は好適には変更され、特に補正され、例えば、それらが故障した磁場を補償するように選択され得る。さらに、磁気軸受のロータを駆動し、これをステータに相対的に装着するために、磁石が個別に又はグループで作動可能であるものとする。
【００２２】
本発明の別の実施形態によれば、磁気軸受は、例えばバッテリのようなエネルギー貯蔵の形態の緊急電源を有し、及び／又は軸磁石は、受動緊急制動回路に接続されているものとする。誤動作が発生した場合、緊急制動回路及び／又は緊急電源を使用して、ロータが磁気軸受から飛び出すのを防止する効果的な対抗策を講ずることができる。
【００２３】
本発明の別の実施形態によれば、磁気軸受は、内輪と外輪との間の距離を監視するためのセンサ装置を有するものとする。特に、磁場又は磁場強度は、センサ装置によって測定される。例えば、内輪と外輪との間の距離を回転軸に平行に延びる方向及び回転軸に垂直に延びる方向に監視することが考えられる。好ましくは、コイル、特に径磁石又は軸磁石の一方のコイルが監視のために使用され、これを介して磁場変化が検出され、次いで、これが距離変化を決定するために使用される。ただし、ホール効果センサを用いて磁場を決定したり距離を監視したりすることも考えられる。内輪と外輪との間の距離を決定するための磁場を測定することによって、追加の複雑な測定装置を省略することができる。代わりに、いずれの場合にも磁気軸受の軸磁石及び径磁石によって提供される磁場が測定に使用される。
【００２４】
本発明の別の実施形態によれば、磁気軸受は、冗長センサ装置を、好ましくは空気チャネル内に備えるものとする。このようにして、センサ装置の１つの故障時に、磁気軸受の動作を維持することができる。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、本発明による磁気軸受を動作させるための方法であって、軸磁石及び／又は径磁石は、内輪と外輪との間に最小ギャップが形成されるように作動され、ギャップ幅が２ｍｍ未満、好ましくはギャップ幅が１.２ｍｍ〜１.８ｍｍ、特に好ましくはギャップ幅が１.５ｍｍである。
【００２６】
従来技術と比較して、軸磁石及び／又は径磁石は、装着及び駆動のために同時に使用され得る。特に、内輪と外輪との間の距離が特に小さいため、磁気軸受が、生成される磁場の作用範囲を最適に使用することが保証される。ここでは、特に、磁場源からの距離が増加するにつれて、磁場強度が減少することが考慮されなければならない。したがって好適には、磁気軸受のための駆動装置を、内輪及び外輪に一体化することができる。ここでの軸磁石及び／又は径磁石は、電圧の印加によって作動させることができるコイルであるのが好ましい。特に、パワー曲線のディップを防止するために、個々のコイルは、予張力を加えることによって作動又は調整されるものとする。例えば、外輪及び／又は内輪が非同期リニア駆動によって動作することも考えられる。さらに、非同期リニア駆動に加えて、軸磁石及び／又は径磁石の動作によって、外輪及び内輪の非接触構成に必要な支持力が少なくとも部分的に提供されることが考えられる。特に、軸磁石及び／又は径磁石、好ましくは軸磁石及び／又は径磁石のグループには、少なくとも部分的に進行波電界が負荷され得る。
【００２７】
本発明の別の実施形態によれば、軸磁石及び／又は径磁石は、内輪と外輪との間の最小ギャップの幅に対して公称値が維持されるように作動されるものとする。このことは、公称値が許容範囲内で一定に保たれることを意味することは、当業者には明らかである。このために設けられた調整回路の手段で、例えば潜在的な不均衡に、磁場軸受の動作を調整することによって介入することが可能である。
【００２８】
本発明の別の実施形態によれば、軸磁石の１つ、径磁石の１つ、又はセンサ装置の１つが故障した場合に、磁気軸受の動作が維持されるものとする。ここでは、電力が減少した場合に動作が維持されることが考えられる。
【００２９】
本発明のさらなる詳細、特徴及び利点は、図面及び図面を参照した以下の好ましい実施形態の説明からわかる。図面は、本発明の概念を限定するものではない本発明の単なる例示的な実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の例示的な実施形態による磁気軸受のための外輪及び内輪の斜視図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態による磁気軸受のための外輪及び内輪の断面図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による外輪及び内輪からなる磁気軸受の断面図（左）及び斜視図（右）である。
【図４】本発明の第１の例示的な実施形態による磁気軸受の外輪又は内輪のポールシューを示す図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態による磁気軸受上のセンサ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
さまざまな図において、同じ部分には常に同じ参照符号が付されているので、通常は一度だけ言及又は記載される。
【００３２】
図１は、本発明の例示的な実施形態による磁気軸受１０に関して左側に内輪１を示し、右側に外輪２を示している。ここでは、内輪１がステータを形成し、外輪２がロータを形成するものとする。内輪１がロータを形成し、外輪２がステータを形成することも考えられる。内輪１及び外輪２の非接触装着のために、内輪１又は外輪２の一部である複数の軸磁石（axial magnets）１１及び複数の径磁石１２（radial magnets）が設けられている。特に、内輪１又は外輪２の対向領域にそれぞれ２つの軸磁石１１が配置され、内輪１又は外輪２の対向領域にそれぞれ２つの径磁石１２が配置されているものとする。磁場が個々の軸磁石及び径磁石によって放出され、最終的に、内輪１に対する外輪２の非接触構成及び装着が実現される。図示の実施形態では、軸磁石１１及び径磁石１２が内輪１に配置されている。
【００３３】
図２は、本発明の例示的な実施形態による磁気軸受１０に関して左側に内輪１、右側に外輪２の断面図を示している。特に、図２の左側に示された内輪は、停電時にロータを捕捉する（このようにしないと磁気軸受１０から離れてしまう）ことにより、ロータがその環境に損傷を与えることを防止する、バックアップ軸受を具備する。例えば、バックアップ軸受３は、第１のバックアップ軸受部３'と第２のバックアップ軸受部３''とを備え、第１のバックアップ軸受部３'は内輪に一体化され、第２のバックアップ軸受部３''は外輪に一体化されている。第１のバックアップ軸受部３'と第２のバックアップ軸受部３''は、磁気軸受に面取り面を形成するように構成されている。好ましくは、第１のバックアップ軸受部３'及び第２のバックアップ軸受部３''は、互いに対向する側部に沿って湾曲して配置されているか、又は縁部が丸くなっている。さらに、第１のバックアップ軸受部３'及び／又は第２のバックアップ軸受部３''は、内輪１及び／又は外輪２の周縁に沿って、軸磁石１１の１つと径磁石１２の１つとの間に配置される。好ましくは、第１のバックアップ軸受部３'は、内輪１の縁部領域に配置され、第２のバックアップ軸受部３''は、外輪２のコーナ領域に配置される。バックアップ軸受３が作られる材料の選択によって、バックアップ軸受３は、異なる磁石、すなわち軸磁石１１及び／又は径磁石１２によって放出されるさまざまな磁場を互いに遮蔽することができる遮蔽装置を形成することが好ましい。このように、好適には、例えば、推定が困難な可能性のあるオーバーレイが実質的に無視されたままであり得るため、磁場をより正確に設定することができる。特に、バックアップ軸受３は、アルミニウム、オーステナイト鋼、青銅、及び／又はセラミックで作られているものとする。好ましくは、バックアップ軸受３は、比較的低コストでバックアップ軸受３に潤滑剤を供給することができる潤滑ボアを含む。図２の右側に示されている外輪２の場合、これは空気チャネル５又はチャネルシステムを含むものとする。
【００３４】
図３は、本発明の第１の例示的な実施形態による内輪１及び外輪２から組み立てられた磁気軸受１０の断面図及び斜視図を示している。ここで、外輪２はマルチピースで構成され、組み立てられた状態において内側に向かって開いた凹部を有しており、この凹部の内部に内輪１が突出するものとする。このように、外輪２は内輪１をその外側で囲んでいる。さらに、外輪２と内輪１との間の距離は、実質的に３ｍｍ未満、好ましくは２ｍｍ未満、特に好ましくは１.５ｍｍであるものとする。特に、内輪１と外輪２との間のギャップＺに沿った内輪１と外輪２との間の距離は、実質的に一定のままである。さらに、磁気軸受１０は、故障時に通常の電源を交換する緊急電源を有することが考えられる。
【００３５】
図４は、磁気軸受の第１の例示的な実施形態による磁気軸受１０を形成するのに適した１つの軸磁石１１（an axial magnet）及び１つの径磁石１２（a radial magnet）を示しており、図４の左側に１つの軸磁石１１が示され、右側に１つの径磁石１２が示されている。示されている軸磁石１１と径磁石１２の両方は、コイル４によって少なくとも部分的に、特にその周縁に沿って囲まれたポールシュー６を含む。ポールシュー６を使用することにより、それぞれの磁場の配向が容易になり、最終的に内輪１及び外輪２の磁気軸受がさらに改善される。さらに、ポールシュー６は、特に部分円又はセグメントの形で湾曲しているか又はアーチ状にされているものとする。好ましくは、曲率が内輪１又は外輪２の半径に適合し、外輪２又は内輪１が、それぞれのコイルを有する一連の幾つかのセグメント状のポールシュー６によって形成される。
【００３６】
図５は、本発明の例示的な実施形態による磁気軸受１０用のセンサ装置の構成を示している。ここでは、磁気軸受１０が軸磁石センサ２１と径磁石センサ２２とを有し、これらのセンサは好ましくは空気チャネル５の周りに一体化されている。特に、磁気軸受１０の周囲には、軸磁石センサ２１が等間隔に配置されている。例えば、軸受中心点から見ると、２つの軸磁石センサ２１間の角度は約２２．５°の値を有する。しかしながら、センサ装置、特に冗長センサ装置が不規則な間隔で周りに配置されることも考えられる。特に、センサ装置は、磁気軸受１０の可能な固有周波数に対して最大の振幅が期待される位置に配置されるものとする。さらに、軸磁石センサ２１及び／又は径磁石センサ２２は、特に、軸磁石１１又は径磁石１２に接着されるか、又は内輪１もしくは外輪２にボルト止めされることが考えられる。また、センサ装置の故障時においても、磁気軸受１０の動作を十分に維持するために、冗長センサ装置を装着することが考えられる。好ましくは、センサ装置の目標とされた冗長構成によって、特に、磁気軸受１０が比較的好ましくない固有周波数で動作する場合、内輪１又は外輪２の位置が二重に固定される。軸磁石センサ２１及び径磁石センサ２２の冗長構成の一例が、図５に示される磁気軸受の右側に示されている。
【符号の説明】
【００３７】
１  内輪
２  外輪
３  バックアップ軸受
３'  第１のバックアップ軸受部
３''  第２のバックアップ軸受部
４  コイル
５  空気チャネル
６  ポールシュー
１０  磁気軸受
１１  軸磁石
１２  径磁石
２１  軸コイルセンサ
２２  径コイルセンサ
Ｄ  回転軸
Ｚ  ギャップ
【図１】
0006762322.tif 000002
【図２】
0006762322.tif 000003
【図３】
0006762322.tif 000004
【図４】
0006762322.tif 000005
【図５】
0006762322.tif 000006