JPH04171316A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH04171316A JPH04171316A JP2295795A JP29579590A JPH04171316A JP H04171316 A JPH04171316 A JP H04171316A JP 2295795 A JP2295795 A JP 2295795A JP 29579590 A JP29579590 A JP 29579590A JP H04171316 A JPH04171316 A JP H04171316A
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- rotating shaft
- shell
- electromagnetic attraction
- stator
- circumferential surface
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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
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/048—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of two degrees of freedom, e.g. radial magnetic bearings
-
- 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
- F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
- F16C27/06—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
-
- 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
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/047—Details of housings; Mounting of active magnetic bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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
本発明は、電磁石の磁気吸引力罠より、回転スピンドル
を空中で軸受支持する磁気軸受装置に関する。
を空中で軸受支持する磁気軸受装置に関する。
従来の技術
電磁石の磁気吸引力を利用して回転軸を空中支持する磁
気軸受装置は非接触で回転支持を行うため、真空中で使
える、軸受損失が少ない、潤滑剤が要らない、騒音が小
さい、メンテナンスフリーである、などの特徴がある。
気軸受装置は非接触で回転支持を行うため、真空中で使
える、軸受損失が少ない、潤滑剤が要らない、騒音が小
さい、メンテナンスフリーである、などの特徴がある。
以下に従来の磁気軸受装置について第４図を用いて説明
する。
する。
第４図は従来の磁気軸受装置の軸方向の断面図である。
図において、磁気軸受装置は大きくシェル１と回転軸２
の２つの部材によって構成されている。シェル１の内周
面にはモータステータ３が、また回転軸２の外周面には
モータロータ４が互いに対向するように配されており、
回転軸２に回転力を与えている。また、シェル１の内周
面の軸方向には一組の電磁吸引ステータ５ａ、５ｂ、回
転軸２の外周面には電磁吸引ロータ６１Ｌ、６ｂが互い
に対向するように配されており、電磁吸引力を利用して
ラジアル方向の軸受を構成している。また、回転軸２の
外周に円板状のスラスト板７、シェル１の内周面にこの
スラスト板７をはさむように電磁吸引ステータ８が配さ
れ、電磁吸引力を利用してスラスト方向の軸受を構成し
ている。さらにシェル１の内側に、回転軸２のラジアル
方向及びスラスト方向の位置を検出する位置検出用変位
センサ９１Ｌ Ｊ ９ ｂ ｌ ｆ Ｏを備えている。
の２つの部材によって構成されている。シェル１の内周
面にはモータステータ３が、また回転軸２の外周面には
モータロータ４が互いに対向するように配されており、
回転軸２に回転力を与えている。また、シェル１の内周
面の軸方向には一組の電磁吸引ステータ５ａ、５ｂ、回
転軸２の外周面には電磁吸引ロータ６１Ｌ、６ｂが互い
に対向するように配されており、電磁吸引力を利用して
ラジアル方向の軸受を構成している。また、回転軸２の
外周に円板状のスラスト板７、シェル１の内周面にこの
スラスト板７をはさむように電磁吸引ステータ８が配さ
れ、電磁吸引力を利用してスラスト方向の軸受を構成し
ている。さらにシェル１の内側に、回転軸２のラジアル
方向及びスラスト方向の位置を検出する位置検出用変位
センサ９１Ｌ Ｊ ９ ｂ ｌ ｆ Ｏを備えている。
また、回転軸２の先端は工具１１が取付けられるように
なっている。なお、回転軸２は一般に高磁性体で構成さ
れ、モータロータ４、電磁吸引ステータ５ａ。
なっている。なお、回転軸２は一般に高磁性体で構成さ
れ、モータロータ４、電磁吸引ステータ５ａ。
６ｂでの磁気効率が落ちないよう配慮しである。
また、各ロータ４ ｒ ６ ！Ｌ ＋ ６ ｂにはケイ
素鋼板が用いられ、ケイ素鋼板が回転軸２にはめ込まれ
ている。
素鋼板が用いられ、ケイ素鋼板が回転軸２にはめ込まれ
ている。
以上のように構成された磁気軸受装置について以下その
動作を説明する。
動作を説明する。
モータロータ４で駆動力を発生し、回転軸２が回転する
。この回転を利用し、工具１１で研摩・切削などの作業
を行う。その際、この回転軸２の位置をラジアル方向、
スラスト方向について、それぞれラジアル方向位置検出
用変位センサ９ａ。
。この回転を利用し、工具１１で研摩・切削などの作業
を行う。その際、この回転軸２の位置をラジアル方向、
スラスト方向について、それぞれラジアル方向位置検出
用変位センサ９ａ。
９ｂ、スラスト方向位置検出用変位センサ１０で検出す
る。この検出データを基に図示しない制御部でフィード
バック制御によりラジアル方向電磁吸引ステータ５ ＆
＋ ５ ｂ％スラスト方向電磁吸引ヌテータ８におい
て電磁吸引力を制御し、回転軸２がシェル１の内面に接
眸しないように同じ位置で回転を保持している。
る。この検出データを基に図示しない制御部でフィード
バック制御によりラジアル方向電磁吸引ステータ５ ＆
＋ ５ ｂ％スラスト方向電磁吸引ヌテータ８におい
て電磁吸引力を制御し、回転軸２がシェル１の内面に接
眸しないように同じ位置で回転を保持している。
発明が解決しようとする課題
上記構成において、研摩・切削などの作業時にラジアル
方向からの接触により回転軸２が振動するが、回転軸２
のラジアル方向電磁吸引ステータ及びロータ５１Ｌ 、
５ ｂ ｔ ６の間に電磁吸引力が作用しているため
、この電磁吸引力を介してラジアル方向電磁吸引ステー
タｓ ａ ＊ ｓ ｂにも振動が生じることになる。
方向からの接触により回転軸２が振動するが、回転軸２
のラジアル方向電磁吸引ステータ及びロータ５１Ｌ 、
５ ｂ ｔ ６の間に電磁吸引力が作用しているため
、この電磁吸引力を介してラジアル方向電磁吸引ステー
タｓ ａ ＊ ｓ ｂにも振動が生じることになる。
しかし、上記従来の構成では、ラジアル方向電磁吸引ス
テータ５ｔ、５ｂの振動を抑える機能を有していないの
で、この振動を早急に抑えることができない。この振動
は電磁吸引力をフィードバック制御するときの妨げとな
り、回転軸の振動を短時間で減衰させることができず、
加工精度に支障を来たすという問題点を有していた。
テータ５ｔ、５ｂの振動を抑える機能を有していないの
で、この振動を早急に抑えることができない。この振動
は電磁吸引力をフィードバック制御するときの妨げとな
り、回転軸の振動を短時間で減衰させることができず、
加工精度に支障を来たすという問題点を有していた。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、加工物の
接触衝撃や外乱による回転軸の振動を短時間に減衰させ
、加工精度の優れた磁気軸受装置の提供を目的とする。
接触衝撃や外乱による回転軸の振動を短時間に減衰させ
、加工精度の優れた磁気軸受装置の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するため、本発明の磁気軸受装置はラジ
アル方向電磁吸引ステータを弾性支持手段を介してシェ
ルに取付けたものである。
アル方向電磁吸引ステータを弾性支持手段を介してシェ
ルに取付けたものである。
作用
上記構成によシ、ラジアル方向電磁吸引ステータの振動
減衰が早められる。その結果、フィードバック制御によ
るラジアル方向の電磁吸引力の制御が迅速に行われ、回
転軸の振動が短時間で減衰する。
減衰が早められる。その結果、フィードバック制御によ
るラジアル方向の電磁吸引力の制御が迅速に行われ、回
転軸の振動が短時間で減衰する。
実施例
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１の実施例における磁気軸受装置の
軸方向断面図である。
軸方向断面図である。
図において、１はシェル、２は回転軸、３はモータステ
ータ、４はモータロータ、ｓ ａ ＋ ｓ ｂはラジア
ル方向電磁吸引ステータ、ｅａ、ｅｂはラジアル方向電
磁吸引ロータ、７はスラスト板、８はスラスト方向電磁
吸引ステータ、９！Ｌ ＋９ｂはラジアル方向位置検出
用変位センサ、１０はスラスト方向位置検出用変位セン
サ、１１は工具であり、これらは第３図の従来例と同様
のものである。
ータ、４はモータロータ、ｓ ａ ＋ ｓ ｂはラジア
ル方向電磁吸引ステータ、ｅａ、ｅｂはラジアル方向電
磁吸引ロータ、７はスラスト板、８はスラスト方向電磁
吸引ステータ、９！Ｌ ＋９ｂはラジアル方向位置検出
用変位センサ、１０はスラスト方向位置検出用変位セン
サ、１１は工具であり、これらは第３図の従来例と同様
のものである。
第３図と異なるのは、ラジアル方向電磁吸引ステータ５
ｍ、５ｂを、弾性に富んだプラスチックやゴムなどの弾
性体１２を介してシェル１に取付けた点である。本実施
例ではポリカーボネイトを用いている。
ｍ、５ｂを、弾性に富んだプラスチックやゴムなどの弾
性体１２を介してシェル１に取付けた点である。本実施
例ではポリカーボネイトを用いている。
第１図の磁気軸受装置においては、第４図と同様にモー
タロータ８で回転力を発生し、回転軸２が回転する。こ
の回転を利用し、工具１１で研摩・切削などの作業を行
う。その際、加工物１３がラジアル方向から工具１１に
接触し力が加わると回転軸２に振動が生じる。回転軸２
のラジアル方向電磁吸引ロータ６とラジアル方向電磁吸
引ステータ５Ｎ、５ｂとの間に電磁吸引力が作用してい
るため、電磁吸引力を介してラジアル方向電磁吸引ステ
ータ５１Ｌ、６ｂにも振動が生じる。ところが、ラジア
ル方向電磁吸引ステータ５ａ 、５ｂの周囲に配されて
いる弾性体１２の弾性によりこの振動は短時間で減衰す
る。
タロータ８で回転力を発生し、回転軸２が回転する。こ
の回転を利用し、工具１１で研摩・切削などの作業を行
う。その際、加工物１３がラジアル方向から工具１１に
接触し力が加わると回転軸２に振動が生じる。回転軸２
のラジアル方向電磁吸引ロータ６とラジアル方向電磁吸
引ステータ５Ｎ、５ｂとの間に電磁吸引力が作用してい
るため、電磁吸引力を介してラジアル方向電磁吸引ステ
ータ５１Ｌ、６ｂにも振動が生じる。ところが、ラジア
ル方向電磁吸引ステータ５ａ 、５ｂの周囲に配されて
いる弾性体１２の弾性によりこの振動は短時間で減衰す
る。
また、回転軸２の位置をラジアル方向、ヌラスト方向に
ついて、ラジアル方向位置検出用変位センサ９及びスラ
スト方向位置検出用変位センサ１゜で険出し、図示しな
い制御部で、電磁吸引力のフィードバック制御を行う。
ついて、ラジアル方向位置検出用変位センサ９及びスラ
スト方向位置検出用変位センサ１゜で険出し、図示しな
い制御部で、電磁吸引力のフィードバック制御を行う。
この際、前述したようにラジアル方向電磁吸引ステータ
５ａ、５ｂの振動が短時間で減衰するので、フィードバ
ック制御を迅速かつ適切に行うことができる。このため
回転軸２の振動を短時間で減衰させることができる。
５ａ、５ｂの振動が短時間で減衰するので、フィードバ
ック制御を迅速かつ適切に行うことができる。このため
回転軸２の振動を短時間で減衰させることができる。
第２図（＆） 、 （ｂ）は従来の磁気軸受装置におけ
る回転軸の軸心の振動減衰特性と本発明の第１の実施例
における振動減衰特性を比較して示した図である。
る回転軸の軸心の振動減衰特性と本発明の第１の実施例
における振動減衰特性を比較して示した図である。
両図はラジアル方向からの衝撃を与えた際の時間に対す
る回転軸の軸心の振幅を表しており、減衰の周期はほぼ
一致している。しかし、第２図（ｂ）においてム点（振
幅値的０．００００３ （１１’：ｌ ）に至る時間は
０．００３ （８１であるのに対し、第２図（ａ）にお
いては、ム点と同振幅値のＢ点に至るのには０．０５２
１：ｇ］を要している。すなわち、本実施例では従来の
磁気軸受装置より約０．０４９ ［ｇ］早く振動が減衰
していることになる。
る回転軸の軸心の振幅を表しており、減衰の周期はほぼ
一致している。しかし、第２図（ｂ）においてム点（振
幅値的０．００００３ （１１’：ｌ ）に至る時間は
０．００３ （８１であるのに対し、第２図（ａ）にお
いては、ム点と同振幅値のＢ点に至るのには０．０５２
１：ｇ］を要している。すなわち、本実施例では従来の
磁気軸受装置より約０．０４９ ［ｇ］早く振動が減衰
していることになる。
次に、本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
第３図は本発明の第２の実施例の径方向断面図であり、
第１図のムーム線を切断したものに相当する。
第１図のムーム線を切断したものに相当する。
本実施例ではラジアル方向電磁吸引ステータＳａ。
６ｂはフォイル軸受１４を介してシェル１の内周面に配
置されている。なお、１３はラジアル方向電磁吸引ステ
ータを包むように巻かれている巻線であシ、１６はラジ
アル方向電磁吸引ステータｓａ、ｓｂを支えるホルダー
である。 −第１の実施例と異なるのは、
ラジアル方向電磁吸引ステータの周囲をフォイル軸受で
支持した点であシ、動作は第１の実施例と同様である。
置されている。なお、１３はラジアル方向電磁吸引ステ
ータを包むように巻かれている巻線であシ、１６はラジ
アル方向電磁吸引ステータｓａ、ｓｂを支えるホルダー
である。 −第１の実施例と異なるのは、
ラジアル方向電磁吸引ステータの周囲をフォイル軸受で
支持した点であシ、動作は第１の実施例と同様である。
なお、第１の実施例において弾性体１２にはポリカーボ
ネイトを用いたが、弾性に富んだ弾性体なら他のもので
もよい。また、第２の実施例においてフォイル軸受１４
は波状に加工した金属フォイルとしたが、板バネを重ね
たもの、ゼンマイ状の金属薄板など弾性を有するものと
してもよいことは言うまでもない。
ネイトを用いたが、弾性に富んだ弾性体なら他のもので
もよい。また、第２の実施例においてフォイル軸受１４
は波状に加工した金属フォイルとしたが、板バネを重ね
たもの、ゼンマイ状の金属薄板など弾性を有するものと
してもよいことは言うまでもない。
発明の効果
以上のように本発明は、ラジアル方向電磁吸引の工具へ
接触や外乱に起因するラジアル方向電磁吸引ステータの
振動を短時間に減衰できるので、回転軸の振動をフィー
ドバック制御にょシ迅速かつ適切に減衰させることがで
きる。従って、加工精度を向上させる効果がある。
接触や外乱に起因するラジアル方向電磁吸引ステータの
振動を短時間に減衰できるので、回転軸の振動をフィー
ドバック制御にょシ迅速かつ適切に減衰させることがで
きる。従って、加工精度を向上させる効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例を示す磁気軸受装置の軸
方向断面図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は従来例及び本
発明の第１の実施例の回転軸の軸心の振動減衰特性図、
第３図は本発明の第２の実施例の径方向断面図、第４図
は従来の磁気軸受装置の軸方向断面図である。 １・・・・・・シェル、２・・・・・・回転軸、３・川
・・モータステータ、４・・・・・・モータロータ、ｓ
ｒ ｓ ａ ｔ ｓ ｂ・・・・・・ラジアル方向電
磁吸引ステータ、６ ＋ ６１Ｌ 。 ６ｂ・・・・・・ラジアル方向電磁吸引ロータ、７・・
・・・・スラスト板、８・・・・・・スラスト方向電磁
吸引ステータ、９ ｒ ９１Ｌ ｒ ９ ｂ・・・・・
・ラジアル方向位置検出用変位センサ、１０・・・・・
・スラスト方向位置検出用変位センサ、１１・・・・・
・工具、１２・・・・・・弾性体、１３・・・・・・巻
線、１４・・・・・・フォイル軸受、１６・・・・・・
ホルダー。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか２名目
Ω （
方向断面図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は従来例及び本
発明の第１の実施例の回転軸の軸心の振動減衰特性図、
第３図は本発明の第２の実施例の径方向断面図、第４図
は従来の磁気軸受装置の軸方向断面図である。 １・・・・・・シェル、２・・・・・・回転軸、３・川
・・モータステータ、４・・・・・・モータロータ、ｓ
ｒ ｓ ａ ｔ ｓ ｂ・・・・・・ラジアル方向電
磁吸引ステータ、６ ＋ ６１Ｌ 。 ６ｂ・・・・・・ラジアル方向電磁吸引ロータ、７・・
・・・・スラスト板、８・・・・・・スラスト方向電磁
吸引ステータ、９ ｒ ９１Ｌ ｒ ９ ｂ・・・・・
・ラジアル方向位置検出用変位センサ、１０・・・・・
・スラスト方向位置検出用変位センサ、１１・・・・・
・工具、１２・・・・・・弾性体、１３・・・・・・巻
線、１４・・・・・・フォイル軸受、１６・・・・・・
ホルダー。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか２名目
Ω （
Claims (3)
- （１）円筒型のシェルと、前記シェルの中心軸と軸心が
一致する回転軸と、前記シェルの内周面及び前記回転軸
の外周面において回転力を発生するよう、互いに対向す
るように配されたモータステータ及びモータロータと、
前記シェルの内周面及び前記回転軸の外周面に互いに対
向するよう配され、電磁吸引力によりラジアル方向の軸
受を構成する第１のステータ及びロータと、前記シェル
の内周面及び前記回転軸の外周面に配され電磁吸引力に
よりスラスト方向の軸受を構成する一対の第２のステー
タ、及び円板状のスラスト板と、前記回転軸のラジアル
方向及びスラスト方向の位置を検出するよう前記シェル
の内周面に配されたセンサとを備え、前記第１のステー
タを弾性支持手段を介して前記シェルに取付けたことを
特徴とする磁気軸受装置。 - （２）弾性支持手段として弾性体を用いた請求項１記載
の磁気軸受装置。 - （３）弾性支持手段としてフォイルを波板状に形成した
ものを用いた請求項１記載の磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2295795A JPH04171316A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2295795A JPH04171316A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171316A true JPH04171316A (ja) | 1992-06-18 |
Family
ID=17825263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2295795A Pending JPH04171316A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04171316A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537810A (en) * | 1993-12-14 | 1996-07-23 | Skf Textilmaschinen-Komponenten Gmbh | Magnetic-gas bearing for a shaftless spinning rotor for an open-end spinning machine |
| JPH09236123A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気軸受装置 |
| US6121704A (en) * | 1997-07-30 | 2000-09-19 | Nsk Ltd. | Magnetic bearing |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2295795A patent/JPH04171316A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537810A (en) * | 1993-12-14 | 1996-07-23 | Skf Textilmaschinen-Komponenten Gmbh | Magnetic-gas bearing for a shaftless spinning rotor for an open-end spinning machine |
| JPH09236123A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気軸受装置 |
| US6121704A (en) * | 1997-07-30 | 2000-09-19 | Nsk Ltd. | Magnetic bearing |
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