JPH01182620A - 磁気軸受 - Google Patents
磁気軸受Info
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- JPH01182620A JPH01182620A JP458888A JP458888A JPH01182620A JP H01182620 A JPH01182620 A JP H01182620A JP 458888 A JP458888 A JP 458888A JP 458888 A JP458888 A JP 458888A JP H01182620 A JPH01182620 A JP H01182620A
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- Japan
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- electromagnets
- rotating body
- rotor
- magnetic bearing
- magnets
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- XTKDAFGWCDAMPY-UHFFFAOYSA-N azaperone Chemical compound C1=CC(F)=CC=C1C(=O)CCCN1CCN(C=2N=CC=CC=2)CC1 XTKDAFGWCDAMPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
- F16C32/0491—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing with electromagnets acting in axial and radial direction, e.g. with conical magnets
-
- 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
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
Landscapes
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- Electromagnetism (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は磁気力によって回転体を非接触に支持する磁
気軸受に関するものである。
気軸受に関するものである。
［従来の技術］
従来より、回転体を磁石の吸引力を利用して非接触に支
える磁気軸受が知られている。
える磁気軸受が知られている。
第７図は従来の磁気軸受である。１０１は回転体、１０
２は電磁石で、軸に直角な２つの面にそれぞれ４個回転
体の円筒面にすきまを保って配置され、さらに回転体１
０１の両端面に２個合計で１０個備えられている。１０
３は変位センサーで軸に直角な２つの面に回転体１０１
の円筒面に対向してそれぞれ２個、回転体＋０１の端面
の一方に１個備える。これら変位センサー１０３の数５
個は、回転体１０１の軸まわりの回転を除く残りの制御
すべき剛体としての自由度の５に対応している。電磁石
１０２は２個一組で、ある一つの方向の力を発生し、合
計５組で回転体１０１を非接触に支える。２個〜組とす
るのは電磁石は反発力を発生し得ないので、吸引力の釣
り合いにより非接触に支えるためである。電磁石１０２
は変位センサー１０３のすきま検出信号を基とする制御
電流を生成する図示しない制御回路に１って駆動され、
上記吸引力の釣り合いを取る。
２は電磁石で、軸に直角な２つの面にそれぞれ４個回転
体の円筒面にすきまを保って配置され、さらに回転体１
０１の両端面に２個合計で１０個備えられている。１０
３は変位センサーで軸に直角な２つの面に回転体１０１
の円筒面に対向してそれぞれ２個、回転体＋０１の端面
の一方に１個備える。これら変位センサー１０３の数５
個は、回転体１０１の軸まわりの回転を除く残りの制御
すべき剛体としての自由度の５に対応している。電磁石
１０２は２個一組で、ある一つの方向の力を発生し、合
計５組で回転体１０１を非接触に支える。２個〜組とす
るのは電磁石は反発力を発生し得ないので、吸引力の釣
り合いにより非接触に支えるためである。電磁石１０２
は変位センサー１０３のすきま検出信号を基とする制御
電流を生成する図示しない制御回路に１って駆動され、
上記吸引力の釣り合いを取る。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記従来の技術における磁気軸受の構造
では、−組の磁石の力と他の組の磁石の力との干渉は少
ないが、磁石数従って部品点数が多く、軸方向に長さが
大きくなる欠点があった。
では、−組の磁石の力と他の組の磁石の力との干渉は少
ないが、磁石数従って部品点数が多く、軸方向に長さが
大きくなる欠点があった。
特に電子計算機システムの技術分−野において将来実現
するであろう小形な記憶装置の記録媒体となる精密な回
転体への応用においては不都合な構造である。
するであろう小形な記憶装置の記録媒体となる精密な回
転体への応用においては不都合な構造である。
本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、磁石数が少なく小形に製作することができる磁気軸
受を提供することを目的とする。
で、磁石数が少なく小形に製作することができる磁気軸
受を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達成するための本発明の磁気軸受の構成は
、 回転体と、該回転体とのすきまを検出する複数の変位セ
ンサーと、該変位センサーの信号によってその磁気力を
制御し得る複数の電磁石とを備える磁気軸受において、 軸ニ直角な２平面上のそれぞれに前記電磁石をその磁気
力が放射状に３方向に向くように３個ずつ合計で６個配
置し、 かつ前記回転体の一部の２ケ所が円錐面を成しており、 前記電磁石の磁極を該円錐面とすきまを保つように対向
させたことを特徴とする。
、 回転体と、該回転体とのすきまを検出する複数の変位セ
ンサーと、該変位センサーの信号によってその磁気力を
制御し得る複数の電磁石とを備える磁気軸受において、 軸ニ直角な２平面上のそれぞれに前記電磁石をその磁気
力が放射状に３方向に向くように３個ずつ合計で６個配
置し、 かつ前記回転体の一部の２ケ所が円錐面を成しており、 前記電磁石の磁極を該円錐面とすきまを保つように対向
させたことを特徴とする。
［作用］
本発明は軸に直角な２つの面上の磁石数をそれぞれ３個
とし、かつこの２面の磁石が軸方向にも力を及ぼすよう
に、磁極およびこれが対向する回転体の面を円錐の一部
とし、合計６個の磁石で回転体の軸の回転を除（残り５
自由度を非接触に拘束することを特徴としたものである
。このため部品点数が少なくなり、かつ軸方向に短い小
形化に適した磁気軸受を提供できる。
とし、かつこの２面の磁石が軸方向にも力を及ぼすよう
に、磁極およびこれが対向する回転体の面を円錐の一部
とし、合計６個の磁石で回転体の軸の回転を除（残り５
自由度を非接触に拘束することを特徴としたものである
。このため部品点数が少なくなり、かつ軸方向に短い小
形化に適した磁気軸受を提供できる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図、第２図は本発明の一実施例を示す斜視図と平面
図である。１は回転体、２ａ、２ｂ、２Ｃは回転体ｌの
回転軸に直角な一つの平面に設けられた電磁石の組、２
ｄ、２ｅ、２ｆは同じく回転体１の回転軸に直角な他の
平面に設けられた電磁石の組、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
、３ｅは回転体ｌの軸の回転を除く残り５自由度の非接
触状態をすきま検出で行い電磁石の磁気力を制御するた
めの変位センサー、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４
ｆは各電磁石２ａ〜２ｆに巻かれたコイル、５．６は回
転体１の一部に形成された円錐面となっている被吸引部
分である。回転体ｌは、後記するようにモーターに直結
されて回転されても良いし、回転伝達機構を介して回転
されても良い。電磁石２１〜２ｆは、回転体ｌの軸に直
角な２つ面にそれぞれ３個備えられており、回転体ｌに
対しては円錐面部分５．６で対向され、その対向する電
磁石２の磁極部にも円錐面部分５．６に倣って円錐面の
一部を形成する。第２図において回転軸に直角な面上の
３個の電磁石２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれの磁気力の方
向が放射状になるように配置されており、回転体ｌに対
し互いに吸引力を及ぼしあってすきまを保ちつつこれを
支持する。この面内の力の釣り合いはこれら３個の磁石
で充分である。第２図では電磁石の力の方向は互いに１
２０度をなすように描いであるが、配置はこの角度にか
ぎる必要はない。さらに本発明では第２図のようにこれ
ら３個の電磁石が二組ありその吸引力が回転体の円錐面
部分５．６に作用し、回転体ｌの軸方向についてもこれ
を支える力を及ぼす。
図である。１は回転体、２ａ、２ｂ、２Ｃは回転体ｌの
回転軸に直角な一つの平面に設けられた電磁石の組、２
ｄ、２ｅ、２ｆは同じく回転体１の回転軸に直角な他の
平面に設けられた電磁石の組、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
、３ｅは回転体ｌの軸の回転を除く残り５自由度の非接
触状態をすきま検出で行い電磁石の磁気力を制御するた
めの変位センサー、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４
ｆは各電磁石２ａ〜２ｆに巻かれたコイル、５．６は回
転体１の一部に形成された円錐面となっている被吸引部
分である。回転体ｌは、後記するようにモーターに直結
されて回転されても良いし、回転伝達機構を介して回転
されても良い。電磁石２１〜２ｆは、回転体ｌの軸に直
角な２つ面にそれぞれ３個備えられており、回転体ｌに
対しては円錐面部分５．６で対向され、その対向する電
磁石２の磁極部にも円錐面部分５．６に倣って円錐面の
一部を形成する。第２図において回転軸に直角な面上の
３個の電磁石２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれの磁気力の方
向が放射状になるように配置されており、回転体ｌに対
し互いに吸引力を及ぼしあってすきまを保ちつつこれを
支持する。この面内の力の釣り合いはこれら３個の磁石
で充分である。第２図では電磁石の力の方向は互いに１
２０度をなすように描いであるが、配置はこの角度にか
ぎる必要はない。さらに本発明では第２図のようにこれ
ら３個の電磁石が二組ありその吸引力が回転体の円錐面
部分５．６に作用し、回転体ｌの軸方向についてもこれ
を支える力を及ぼす。
これにより回転体Ｉの軸回転を除いた残りの５自由度を
合計６個の電磁石２の制御力で非接触に拘束できる。
合計６個の電磁石２の制御力で非接触に拘束できる。
第３図は第１図の実施例の回転体を変形した例の側面図
であり、第４図はその回転体のみの側面図である。第１
図においては分かり易くするため各面の電磁石２ａ〜２
ｆを軸方向に離して描いであるが、第３図のように密に
重ねて組み立てると本発明の効果が一層顕著となる。す
なわち第２図のように異なる面の電磁石２ａ〜２ｆは放
射状の配置関係を互いに角度が異なるように配置しであ
るため、コイル４ａ〜４ｆが電磁石２ａ〜４ｆのヨーク
の面より突出していても、これら異なる２而の各々３個
の電磁石２ａ、２ｂ、２ｃ （一部図示せず）の組と２
ｄ、２ｅ、２ｆ （一部図示せず）の組とを密に重ねる
のを防げることが無い。この結果、本発明の磁気軸受は
軸方向に長さを小さくできる。この時、回転体ｌの軸方
向の変位を検出する変位センサー３ｅは、軸方向の長さ
が小さい構成とすることは可能であり、磁気軸受の長さ
を短くすることの妨げとはならない。
であり、第４図はその回転体のみの側面図である。第１
図においては分かり易くするため各面の電磁石２ａ〜２
ｆを軸方向に離して描いであるが、第３図のように密に
重ねて組み立てると本発明の効果が一層顕著となる。す
なわち第２図のように異なる面の電磁石２ａ〜２ｆは放
射状の配置関係を互いに角度が異なるように配置しであ
るため、コイル４ａ〜４ｆが電磁石２ａ〜４ｆのヨーク
の面より突出していても、これら異なる２而の各々３個
の電磁石２ａ、２ｂ、２ｃ （一部図示せず）の組と２
ｄ、２ｅ、２ｆ （一部図示せず）の組とを密に重ねる
のを防げることが無い。この結果、本発明の磁気軸受は
軸方向に長さを小さくできる。この時、回転体ｌの軸方
向の変位を検出する変位センサー３ｅは、軸方向の長さ
が小さい構成とすることは可能であり、磁気軸受の長さ
を短くすることの妨げとはならない。
第５図は本発明の他の実施例であって、回転体の形状が
第４図の場合と異なり、回転体の円錐面の部分が細くな
るように構成しである。このため、回転体ｌを収納する
とともに電磁石２ａ〜２ｆ（−部図示せず）や変位セン
サー３ａ〜３ｅを固定する円筒状の固定部（図示せず）
の穴へ回転体１をあとから入れ込むことが可能になるの
で、その固定部は上下に分割されない１つの部材となり
、正確な円筒加工ができ、各部材の取り付け・や収納を
正確な真円度を保って行うことができるようになる。
第４図の場合と異なり、回転体の円錐面の部分が細くな
るように構成しである。このため、回転体ｌを収納する
とともに電磁石２ａ〜２ｆ（−部図示せず）や変位セン
サー３ａ〜３ｅを固定する円筒状の固定部（図示せず）
の穴へ回転体１をあとから入れ込むことが可能になるの
で、その固定部は上下に分割されない１つの部材となり
、正確な円筒加工ができ、各部材の取り付け・や収納を
正確な真円度を保って行うことができるようになる。
第６図は電磁石と回転体とのすきまを保つ制御系を説明
するためのブロック図で、８は微分回路、９は変位信号
演算部、１０は信号処理および電力増幅器、１１はすき
まである。第７図は１つの電磁石２について代表して描
いであるが、実際には例えば微分回路８および変位信号
演算部９はセンサー３に対応して５つ設けられ、信号処
理および電力増幅器ｌＯは電磁石２に対応して６つ設け
られる。変位センサー３により回転体ｌとのすきまに応
じて発生された信号電圧は、変位信号演算部９に直接入
力されるとともに、微分回路８を通して速度信号として
も入力される。この速度信号により、ダンピングをかけ
ることができ、すきまを保つ制御系を安定させることが
できる。変位信号演算部９は、上記信号電圧と速度信号
に各々変位状態に応じて適宜な定数を乗じ、それらを各
信号処理および電力増幅器ＩＯに分配する。分配された
各信号は、信号処理および電力増幅器１０によって適宜
加算増幅されフィードバックされて、電磁石２のコイル
４の電流を制御しすきま１１を保つ。
するためのブロック図で、８は微分回路、９は変位信号
演算部、１０は信号処理および電力増幅器、１１はすき
まである。第７図は１つの電磁石２について代表して描
いであるが、実際には例えば微分回路８および変位信号
演算部９はセンサー３に対応して５つ設けられ、信号処
理および電力増幅器ｌＯは電磁石２に対応して６つ設け
られる。変位センサー３により回転体ｌとのすきまに応
じて発生された信号電圧は、変位信号演算部９に直接入
力されるとともに、微分回路８を通して速度信号として
も入力される。この速度信号により、ダンピングをかけ
ることができ、すきまを保つ制御系を安定させることが
できる。変位信号演算部９は、上記信号電圧と速度信号
に各々変位状態に応じて適宜な定数を乗じ、それらを各
信号処理および電力増幅器ＩＯに分配する。分配された
各信号は、信号処理および電力増幅器１０によって適宜
加算増幅されフィードバックされて、電磁石２のコイル
４の電流を制御しすきま１１を保つ。
以上に述べた各実施例の磁気軸受は、軸の直角方向に２
段に設けた電磁石の組がそれぞれ放射状に３方向に回転
体を吸引して軸の周面方向を非接触に支えるとともに、
さらに回転体の被吸引部の円錐面において、上記電磁石
の各組が軸方向にも互いに回転体を吸引することで軸方
向にも非接触に支える。この結果、各組の電磁石はそれ
ぞれ１個減り、軸方向の電磁石２個が省略可能になって
、合計６個で回転体を支えることができる。また軸方向
の電磁石の省略と、各段の電磁石の配置間隔が広がって
これら２段の電磁石を密に重ねることが可能になること
により、軸方向に短い小形な軸受を提供できる。
段に設けた電磁石の組がそれぞれ放射状に３方向に回転
体を吸引して軸の周面方向を非接触に支えるとともに、
さらに回転体の被吸引部の円錐面において、上記電磁石
の各組が軸方向にも互いに回転体を吸引することで軸方
向にも非接触に支える。この結果、各組の電磁石はそれ
ぞれ１個減り、軸方向の電磁石２個が省略可能になって
、合計６個で回転体を支えることができる。また軸方向
の電磁石の省略と、各段の電磁石の配置間隔が広がって
これら２段の電磁石を密に重ねることが可能になること
により、軸方向に短い小形な軸受を提供できる。
以上述べたように、本発明はその主旨に沿って種々に応
用され、種々の実施態様を取り得るものである。
用され、種々の実施態様を取り得るものである。
［発明の効果］
以上の説明で明らかなように、本発明の磁気軸受によれ
ば、互いに吸引力を及ぼしあう各々放射状配置の３個の
電磁石を軸方向に２段とし、かつ回転体の被吸引部を円
錐面としてこれらの電磁石が軸方向にも互いに回転体を
吸引するようにし、かつこれら２段の電磁石を密に重ね
ることができるように配置可能なので、６個と少ない電
磁石数で構成でき、かつ軸方向に短い小形な軸受を提供
できる利点がある。
ば、互いに吸引力を及ぼしあう各々放射状配置の３個の
電磁石を軸方向に２段とし、かつ回転体の被吸引部を円
錐面としてこれらの電磁石が軸方向にも互いに回転体を
吸引するようにし、かつこれら２段の電磁石を密に重ね
ることができるように配置可能なので、６個と少ない電
磁石数で構成でき、かつ軸方向に短い小形な軸受を提供
できる利点がある。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図はその
平面図、第３図は上記実施例の変形例の側面図、第４図
はその回転体のみの側面図、第５図は本発明の他の実施
例を示す側面図、第６図は制御系のブロック図、第７図
は従来の磁気軸受の斜視図である。 １−・・回転体、２．２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ
、、 ２ ｆ−電磁石、３，３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ。 ３ ｅ−変位センサー、４．４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、
４ｅ、４ｆ・・・コイル、５．６・・・円錐面、ｌＯ・
・・すきま。 １−−−−−−一回転体 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ−−−−−雪５ｔ
’ｆｆＪ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ−−−−−−
９イ２ンブー４ｏ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ−−
−−−）イν５、６−−−−一咀錐面 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
平面図、第３図は上記実施例の変形例の側面図、第４図
はその回転体のみの側面図、第５図は本発明の他の実施
例を示す側面図、第６図は制御系のブロック図、第７図
は従来の磁気軸受の斜視図である。 １−・・回転体、２．２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ
、、 ２ ｆ−電磁石、３，３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ。 ３ ｅ−変位センサー、４．４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、
４ｅ、４ｆ・・・コイル、５．６・・・円錐面、ｌＯ・
・・すきま。 １−−−−−−一回転体 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ−−−−−雪５ｔ
’ｆｆＪ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ−−−−−−
９イ２ンブー４ｏ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ−−
−−−）イν５、６−−−−一咀錐面 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- （１）回転体と、該回転体とのすきまを検出する複数の
変位センサーと、該変位センサーの信号によってその磁
気力を制御し得る複数の電磁石とを備える磁気軸受にお
いて、 軸に直角な２平面上のそれぞれに前記電磁石をその磁気
力が放射状に３方向に向くように３個ずつ合計で６個配
置し、 かつ前記回転体の一部の２ケ所が円錐面を成しており、 前記電磁石の磁極を該円錐面とすきまを保つように対向
させたことを特徴とする磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP458888A JPH01182620A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP458888A JPH01182620A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | 磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01182620A true JPH01182620A (ja) | 1989-07-20 |
Family
ID=11588198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP458888A Pending JPH01182620A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01182620A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105422623A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-03-23 | 宁波达奋精工轴承有限公司 | 自发电式磁轴承 |
| CN105508425A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-20 | 宁波达奋精工轴承有限公司 | 一种自发电式磁轴承 |
| JP2022542107A (ja) * | 2019-08-27 | 2022-09-29 | 受勲 李 | 電動磁力モーター |
-
1988
- 1988-01-12 JP JP458888A patent/JPH01182620A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105422623A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-03-23 | 宁波达奋精工轴承有限公司 | 自发电式磁轴承 |
| CN105508425A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-20 | 宁波达奋精工轴承有限公司 | 一种自发电式磁轴承 |
| JP2022542107A (ja) * | 2019-08-27 | 2022-09-29 | 受勲 李 | 電動磁力モーター |
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