JPH09105414A - ロータを軸支する磁気軸受 - Google Patents
ロータを軸支する磁気軸受Info
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- JPH09105414A JPH09105414A JP8207119A JP20711996A JPH09105414A JP H09105414 A JPH09105414 A JP H09105414A JP 8207119 A JP8207119 A JP 8207119A JP 20711996 A JP20711996 A JP 20711996A JP H09105414 A JPH09105414 A JP H09105414A
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- 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
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with 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
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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- Electromagnetism (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気軸受のレギュレータ回路を不要化して製
造コストを引き下げる。 【解決手段】 本発明は、直流電動機を備えたロータ
(1)を軸支する磁気軸受に関する。電動機の構成部品
を、ロータ(1)の中立位置からの偏位を求めるために
利用する。1つないし複数の付加コイルアセンブリ
(4、4’)を使用し、それら付加コイルアセンブリの
個々の部分(4D、4V)ないし(4’D、4’V)を
本発明に従って協働させることによって、磁気軸受の安
定化機能を得ており、もって、高価なレギュレータ回路
を不要化している。本発明は、磁気アキシャル軸受用の
装置としても、また磁気ラジアル軸受用の装置としても
利用可能である。
造コストを引き下げる。 【解決手段】 本発明は、直流電動機を備えたロータ
(1)を軸支する磁気軸受に関する。電動機の構成部品
を、ロータ(1)の中立位置からの偏位を求めるために
利用する。1つないし複数の付加コイルアセンブリ
(4、4’)を使用し、それら付加コイルアセンブリの
個々の部分(4D、4V)ないし(4’D、4’V)を
本発明に従って協働させることによって、磁気軸受の安
定化機能を得ており、もって、高価なレギュレータ回路
を不要化している。本発明は、磁気アキシャル軸受用の
装置としても、また磁気ラジアル軸受用の装置としても
利用可能である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータを支持する
無接触形アクティブ磁気軸受に関し、より詳しくは、そ
のロータの駆動機構が、そのロータ上の永久磁石とステ
ータコイルとを含んでいる直流電動機であるその種の磁
気軸受に関する。
無接触形アクティブ磁気軸受に関し、より詳しくは、そ
のロータの駆動機構が、そのロータ上の永久磁石とステ
ータコイルとを含んでいる直流電動機であるその種の磁
気軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気軸受は、特に回転体を高速回転させ
る場合等に、通常軸受と比べて多くの利点を有すること
が知られているため、従来より多数の磁気軸受の形態が
提案されている。いわゆるハイブリッド軸受等に見られ
る機械的支持を一切排除し、ロータを完全無接触状態で
磁場中に浮上させ、しかも安定した浮上状態を得たい場
合には、電磁場が利用される。また、その電磁場を発生
させるコイルを制御するために、ステータに対するロー
タの相対位置ないしは相対位置変動量に対応したセンサ
信号に応動するレギュレータ回路が用いられている。ま
た、公知のセンサの動作方式には、光方式、電磁誘導方
式、それに電気容量方式等がある。これらセンサ及びレ
ギュレータ回路のコストが磁気軸受全体の原価のうちの
大きな割合を占めており、それらが、しばしば、全体の
製造コストを押し上げている。
る場合等に、通常軸受と比べて多くの利点を有すること
が知られているため、従来より多数の磁気軸受の形態が
提案されている。いわゆるハイブリッド軸受等に見られ
る機械的支持を一切排除し、ロータを完全無接触状態で
磁場中に浮上させ、しかも安定した浮上状態を得たい場
合には、電磁場が利用される。また、その電磁場を発生
させるコイルを制御するために、ステータに対するロー
タの相対位置ないしは相対位置変動量に対応したセンサ
信号に応動するレギュレータ回路が用いられている。ま
た、公知のセンサの動作方式には、光方式、電磁誘導方
式、それに電気容量方式等がある。これらセンサ及びレ
ギュレータ回路のコストが磁気軸受全体の原価のうちの
大きな割合を占めており、それらが、しばしば、全体の
製造コストを押し上げている。
【0003】センサ及びレギュレータ回路にかかるコス
トを軽減し、或いは全く不要にすることを目的とした、
様々な磁気軸受の形態がこれまでに開発されているが、
それらにはいずれも重大な欠点が付随しており、実際に
用いた場合のそれら磁気軸受の有用性は限られたもので
しかなかった。
トを軽減し、或いは全く不要にすることを目的とした、
様々な磁気軸受の形態がこれまでに開発されているが、
それらにはいずれも重大な欠点が付随しており、実際に
用いた場合のそれら磁気軸受の有用性は限られたもので
しかなかった。
【0004】ヨーロッパ特許公報第0594033号に
は、渦電流誘導方式の磁気軸受が記載されている。この
磁気軸受は、誘導電流を利用して自動レギュレーション
を行わせるようにしたものである。そのために、ステー
タ上に2対の磁石を配設し、対になった磁石どうしの間
に、回転する導電材料製ディスクを位置させている。導
体と磁石とが相対運動すると導体中に渦電流が誘導され
る。それによって磁場が発生し、その磁力が、回転して
いる導電材料製ディスクとステータ上に配設されている
磁石との間の反発力として作用する。この反発力は、デ
ィスクが磁石に近付くと大きくなり、遠ざかると小さく
なる。その結果として、この磁気軸受の系の自動レギュ
レーション作用が得られている。
は、渦電流誘導方式の磁気軸受が記載されている。この
磁気軸受は、誘導電流を利用して自動レギュレーション
を行わせるようにしたものである。そのために、ステー
タ上に2対の磁石を配設し、対になった磁石どうしの間
に、回転する導電材料製ディスクを位置させている。導
体と磁石とが相対運動すると導体中に渦電流が誘導され
る。それによって磁場が発生し、その磁力が、回転して
いる導電材料製ディスクとステータ上に配設されている
磁石との間の反発力として作用する。この反発力は、デ
ィスクが磁石に近付くと大きくなり、遠ざかると小さく
なる。その結果として、この磁気軸受の系の自動レギュ
レーション作用が得られている。
【0005】この磁気軸受は、その原理からして、所定
の回転数以外では良好に機能することができず、なぜな
らば、この磁気軸受は導体と磁石との間の相対運動に依
存しているからである。従って、静止時、停止移行時、
及び低速回転時に備えて、補助的な軸受装置を装備して
おく必要がある。更に、その誘導電流が発熱源となっ
て、ディスクの温度が許容限度を超えた高温になる。従
って、本発明にかかる方式(ディスクを薄くして、ディ
スクの両側に誘導される電流どうしが部分的に打ち消し
合うようにすることができる)とは異なり、そのディス
クの温度を、長期間の連続運転が可能なほどに低い温度
に抑えることができない。
の回転数以外では良好に機能することができず、なぜな
らば、この磁気軸受は導体と磁石との間の相対運動に依
存しているからである。従って、静止時、停止移行時、
及び低速回転時に備えて、補助的な軸受装置を装備して
おく必要がある。更に、その誘導電流が発熱源となっ
て、ディスクの温度が許容限度を超えた高温になる。従
って、本発明にかかる方式(ディスクを薄くして、ディ
スクの両側に誘導される電流どうしが部分的に打ち消し
合うようにすることができる)とは異なり、そのディス
クの温度を、長期間の連続運転が可能なほどに低い温度
に抑えることができない。
【0006】米国特許公報第5302874号にも、同
様の磁気軸受が記載されている。この磁気軸受では、ス
テータ上に複数の永久磁石を配設し、ロータには両端を
接続してエンドレスにしたコイルを備えている。この磁
気軸受にも、本質的に、上述のヨーロッパ特許公報第0
594033号に記載されている磁気軸受と同じ欠点が
付随している。
様の磁気軸受が記載されている。この磁気軸受では、ス
テータ上に複数の永久磁石を配設し、ロータには両端を
接続してエンドレスにしたコイルを備えている。この磁
気軸受にも、本質的に、上述のヨーロッパ特許公報第0
594033号に記載されている磁気軸受と同じ欠点が
付随している。
【0007】米国特許公報第5345128号には、更
に別の形態が提案されている。この形態は、ロータに磁
極の方向を互いに逆にした一対の磁石を配設し、ステー
タに複数のコイルを取付けたものである。ロータが中立
位置から偏位したならば、それらコイルに電流が誘導さ
れて磁場が発生し、その磁力がロータを中立位置へ復帰
させる方向に作用する。従ってこの形態によれば、誘導
電流はステータ側に発生するため、誘導電流によって生
じる熱の除去が容易であるという利点が得られる。ステ
ータのそれらコイルは、センサとしても利用することが
でき、それによって補助的な電磁石を制御することがで
きる。そうすることによって、この磁気軸受は比較的低
回転時にも良好に機能するものとなる。ただしこの構成
には、ロータに取付ける磁石構造及びステータに取付け
るコイルアセンブリが高価であるという欠点が付随して
いる。
に別の形態が提案されている。この形態は、ロータに磁
極の方向を互いに逆にした一対の磁石を配設し、ステー
タに複数のコイルを取付けたものである。ロータが中立
位置から偏位したならば、それらコイルに電流が誘導さ
れて磁場が発生し、その磁力がロータを中立位置へ復帰
させる方向に作用する。従ってこの形態によれば、誘導
電流はステータ側に発生するため、誘導電流によって生
じる熱の除去が容易であるという利点が得られる。ステ
ータのそれらコイルは、センサとしても利用することが
でき、それによって補助的な電磁石を制御することがで
きる。そうすることによって、この磁気軸受は比較的低
回転時にも良好に機能するものとなる。ただしこの構成
には、ロータに取付ける磁石構造及びステータに取付け
るコイルアセンブリが高価であるという欠点が付随して
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ロー
タを無接触状態で浮上回転させる磁気軸受であって、自
動レギュレーション機能を備え、高価なセンサ及びレギ
ュレータ回路を必要としない磁気軸受を提供することに
ある。これによって、従来例にかかる上記構成に付随し
ている欠点が軽減される。更に、駆動機構の一部として
機能すると同時に磁気軸受の一部として機能するような
構造とすることを目指している。
タを無接触状態で浮上回転させる磁気軸受であって、自
動レギュレーション機能を備え、高価なセンサ及びレギ
ュレータ回路を必要としない磁気軸受を提供することに
ある。これによって、従来例にかかる上記構成に付随し
ている欠点が軽減される。更に、駆動機構の一部として
機能すると同時に磁気軸受の一部として機能するような
構造とすることを目指している。
【0009】
【課題を解決するための手段】以上の目的は、1つない
し複数の付加コイルアセンブリをロータの永久磁石部分
に近接させてステータ上に配設することにより、回転運
動する永久磁石が付加コイルアセンブリに電圧を誘導
し、この誘導電圧の振幅ないし位相等の特性量が永久磁
石と付加コイルアセンブリとの間の相対位置に応じた量
となるようにし、更に、その特性量を、磁気軸受の安定
化のためのセンサ信号として用いるようにすることによ
って達成される。この磁気軸受をアキシャル軸受として
構成して、ロータの軸心方向の位置が変動した際に、付
加コイルアセンブリに誘導される電圧がこの磁気アキシ
ャル軸受を安定化させるようにしてもよい。或いは、こ
の磁気軸受をラジアル軸受として構成して、ロータの径
方向の位置が変動した際に、付加コイルアセンブリに誘
導される電圧がこの磁気ラジアル軸受を安定化させるよ
うにしてもよい。いずれの場合にも、複数の付加コイル
アセンブリが、互いに軸心方向に離隔していると共に、
永久磁石の中立位置から軸心方向に離隔しているように
構成することができる。更にその場合に、それら複数の
付加コイルアセンブリの各々が、互いに巻数の異なった
第1コイル部分と第2コイル部分とから成り、夫々の第
1コイル部分どうしの巻数が互いに等しく、夫々の第2
コイル部分どうしの巻数が互いに等しい構成とすること
ができる。また、第1コイル部分どうしを、それらに誘
導される電圧が互いに差し引きされて差電圧が発生する
ように直列に接続してもよい。また、複数の第2コイル
部分に誘導される互いに位相が180°ずれた電圧に上
述の差電圧が加えられ、しかもその際に、ロータの偏位
の方向に応じてその電圧の付加が正値の付加または負値
の付加となるように、複数の第2コイル部分を複数の第
1コイル部分に接続した構成としてもよい。
し複数の付加コイルアセンブリをロータの永久磁石部分
に近接させてステータ上に配設することにより、回転運
動する永久磁石が付加コイルアセンブリに電圧を誘導
し、この誘導電圧の振幅ないし位相等の特性量が永久磁
石と付加コイルアセンブリとの間の相対位置に応じた量
となるようにし、更に、その特性量を、磁気軸受の安定
化のためのセンサ信号として用いるようにすることによ
って達成される。この磁気軸受をアキシャル軸受として
構成して、ロータの軸心方向の位置が変動した際に、付
加コイルアセンブリに誘導される電圧がこの磁気アキシ
ャル軸受を安定化させるようにしてもよい。或いは、こ
の磁気軸受をラジアル軸受として構成して、ロータの径
方向の位置が変動した際に、付加コイルアセンブリに誘
導される電圧がこの磁気ラジアル軸受を安定化させるよ
うにしてもよい。いずれの場合にも、複数の付加コイル
アセンブリが、互いに軸心方向に離隔していると共に、
永久磁石の中立位置から軸心方向に離隔しているように
構成することができる。更にその場合に、それら複数の
付加コイルアセンブリの各々が、互いに巻数の異なった
第1コイル部分と第2コイル部分とから成り、夫々の第
1コイル部分どうしの巻数が互いに等しく、夫々の第2
コイル部分どうしの巻数が互いに等しい構成とすること
ができる。また、第1コイル部分どうしを、それらに誘
導される電圧が互いに差し引きされて差電圧が発生する
ように直列に接続してもよい。また、複数の第2コイル
部分に誘導される互いに位相が180°ずれた電圧に上
述の差電圧が加えられ、しかもその際に、ロータの偏位
の方向に応じてその電圧の付加が正値の付加または負値
の付加となるように、複数の第2コイル部分を複数の第
1コイル部分に接続した構成としてもよい。
【0010】本発明によれば、高価なセンサ及びレギュ
レータ回路を使用することなく、自動レギュレーション
機能によって、ロータを磁気的に軸支することができ
る。駆動機構の構成部品を利用してロータの中立位置か
らの偏位を求めるようにしているため、センサ関係の構
造を大幅に簡単化することができる。1つないし複数の
付加コイルアセンブリは、その個々の構成部分を本発明
の方式で相互に接続するのがよく、それによって高価な
レギュレータ回路を不要化することができる。
レータ回路を使用することなく、自動レギュレーション
機能によって、ロータを磁気的に軸支することができ
る。駆動機構の構成部品を利用してロータの中立位置か
らの偏位を求めるようにしているため、センサ関係の構
造を大幅に簡単化することができる。1つないし複数の
付加コイルアセンブリは、その個々の構成部分を本発明
の方式で相互に接続するのがよく、それによって高価な
レギュレータ回路を不要化することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】これより図面を参照しつつ、本発
明の実施の形態について説明して行く。図1及び図2に
符号1を付して示したのはロータである。駆動機構は電
動機で構成されており、この電動機は、ロータ1上に配
設した永久磁石2と、ステータコイル3とで構成してあ
る。図1は、磁気アキシャル軸受6と、付加コイルアセ
ンブリ4及び4’とを示しており、付加コイルアセンブ
リ4及び4’は、ステータ側に配設してあり、ロータの
永久磁石2の軸心方向の境界部に近接した位置に配設し
てある。ここで重要なことは、それら付加コイルアセン
ブリ4と4’とが、互いに軸心方向に所定距離だけ離隔
していると共に、永久磁石2の中立位置12からも軸心
方向に所定距離だけ離隔しているということである。図
2は、図1に対応した図であり、磁気ラジアル軸受7
と、付加コイルアセンブリ5及び5’とを示しており、
付加コイルアセンブリ5及び5’は、互いに180°角
度をずらしてステータ上に配設してあり、ロータの永久
磁石2の目標位置から互いに等しい径方向間隔をもって
離隔した位置に配設してある。夫々磁気軸受6ないし7
のコイルアセンブリ4、4’ないし5、5’のセンサ信
号を、調節装置8が、それら磁気軸受を安定化するため
に用いている。この調節装置8を、磁気軸受のアクティ
ブ要素への給電をも併せて行う装置としてもよい。図3
は、磁気アキシャル軸受6のコイルアセンブリ4、4’
の構成及び接続の態様を示した図である。図示例では、
それらコイルアセンブリ4及び4’は、各々が2つのコ
イル部分4D及び4V、ないし4’D及び4’Vから成
り、それら2つの部分は互いに巻数が異なる。また、コ
イル部分4Dと4’Dとは互いに巻数が等しく、コイル
部分4Vと4’Vとは互いに巻数が等しい。
明の実施の形態について説明して行く。図1及び図2に
符号1を付して示したのはロータである。駆動機構は電
動機で構成されており、この電動機は、ロータ1上に配
設した永久磁石2と、ステータコイル3とで構成してあ
る。図1は、磁気アキシャル軸受6と、付加コイルアセ
ンブリ4及び4’とを示しており、付加コイルアセンブ
リ4及び4’は、ステータ側に配設してあり、ロータの
永久磁石2の軸心方向の境界部に近接した位置に配設し
てある。ここで重要なことは、それら付加コイルアセン
ブリ4と4’とが、互いに軸心方向に所定距離だけ離隔
していると共に、永久磁石2の中立位置12からも軸心
方向に所定距離だけ離隔しているということである。図
2は、図1に対応した図であり、磁気ラジアル軸受7
と、付加コイルアセンブリ5及び5’とを示しており、
付加コイルアセンブリ5及び5’は、互いに180°角
度をずらしてステータ上に配設してあり、ロータの永久
磁石2の目標位置から互いに等しい径方向間隔をもって
離隔した位置に配設してある。夫々磁気軸受6ないし7
のコイルアセンブリ4、4’ないし5、5’のセンサ信
号を、調節装置8が、それら磁気軸受を安定化するため
に用いている。この調節装置8を、磁気軸受のアクティ
ブ要素への給電をも併せて行う装置としてもよい。図3
は、磁気アキシャル軸受6のコイルアセンブリ4、4’
の構成及び接続の態様を示した図である。図示例では、
それらコイルアセンブリ4及び4’は、各々が2つのコ
イル部分4D及び4V、ないし4’D及び4’Vから成
り、それら2つの部分は互いに巻数が異なる。また、コ
イル部分4Dと4’Dとは互いに巻数が等しく、コイル
部分4Vと4’Vとは互いに巻数が等しい。
【0012】ロータ1は、磁気軸受6の軸心方向におけ
る、該ロータの中立位置にくるようにしてあり、従っ
て、コイルアセンブリ4及び4’に対して対称な位置に
くるようにしてある。ロータ1がその位置にあるときに
は、コイル部分4Dと4’Dとに互いに等しい電圧が誘
導され、またコイル部分4Vと4’Vとに互いに等しい
電圧が誘導されている。コイル部分4Dと4Vとでは、
またコイル部分4’Dと4’Vとでは、互いに巻数が異
なるため、それらコイル部分に誘導される電圧は互いに
異なる。
る、該ロータの中立位置にくるようにしてあり、従っ
て、コイルアセンブリ4及び4’に対して対称な位置に
くるようにしてある。ロータ1がその位置にあるときに
は、コイル部分4Dと4’Dとに互いに等しい電圧が誘
導され、またコイル部分4Vと4’Vとに互いに等しい
電圧が誘導されている。コイル部分4Dと4Vとでは、
またコイル部分4’Dと4’Vとでは、互いに巻数が異
なるため、それらコイル部分に誘導される電圧は互いに
異なる。
【0013】コイル部分4Dと4D’とは、それらに誘
導される電圧が互いに差し引きされて差電圧が発生する
ように直列に接続してある。ロータがその軸心方向にお
ける中立位置にあるときには、この差電圧はゼロになっ
ている。ロータがその中立位置から偏位したならば、こ
の差電圧もゼロから偏位する。この差電圧の振幅はロー
タの偏位の絶対値を表す量である。一方、ロータの偏位
の方向は、差電圧の振幅のみに基づいて検出することは
できない。方向の検出は、何らかの基準量に対する相対
的な差電圧の位相を考慮してはじめて可能になる。例え
ば、位相検出のための整流回路を更に追加して装備する
ことによっても、ロータの中立位置からの偏位の大きさ
及び方向を求めることができる。
導される電圧が互いに差し引きされて差電圧が発生する
ように直列に接続してある。ロータがその軸心方向にお
ける中立位置にあるときには、この差電圧はゼロになっ
ている。ロータがその中立位置から偏位したならば、こ
の差電圧もゼロから偏位する。この差電圧の振幅はロー
タの偏位の絶対値を表す量である。一方、ロータの偏位
の方向は、差電圧の振幅のみに基づいて検出することは
できない。方向の検出は、何らかの基準量に対する相対
的な差電圧の位相を考慮してはじめて可能になる。例え
ば、位相検出のための整流回路を更に追加して装備する
ことによっても、ロータの中立位置からの偏位の大きさ
及び方向を求めることができる。
【0014】しかしながら、位相検出のための整流回路
を装備すると、能動回路部品を使用するためにコストが
増大することになり、本発明の目的を考慮するならば、
コストの増大は回避することが好ましい。
を装備すると、能動回路部品を使用するためにコストが
増大することになり、本発明の目的を考慮するならば、
コストの増大は回避することが好ましい。
【0015】本発明においては、コイル部分4V及び4
V’に誘導される夫々の電圧が、互いに位相が180°
ずれるようにしてあり、それら電圧に前述の差電圧を加
えるようにしている。そして位相を考慮して、ロータの
偏位の方向に応じて正値と負値とのいずれかが加えられ
るようにしている。
V’に誘導される夫々の電圧が、互いに位相が180°
ずれるようにしてあり、それら電圧に前述の差電圧を加
えるようにしている。そして位相を考慮して、ロータの
偏位の方向に応じて正値と負値とのいずれかが加えられ
るようにしている。
【0016】そのため、接続点41と42との間の電圧
の振幅と、接続点41と43との間の電圧の振幅との、
2つの電圧振幅のみに基づいて、ロータの軸心方向の偏
位の大きさと方向とを検出することができる。
の振幅と、接続点41と43との間の電圧の振幅との、
2つの電圧振幅のみに基づいて、ロータの軸心方向の偏
位の大きさと方向とを検出することができる。
【0017】こうして得られた信号を、磁気軸受6の安
定化のためのセンサ信号として用いている。これによっ
て、能動素子である増幅器を使用することなく、最適調
節によって磁気軸受の電磁石を安定化できるようにして
いる。ただし、上のようにして得られたセンサ信号を、
能動素子である増幅器を制御するために用いる構成とす
ることも可能である。
定化のためのセンサ信号として用いている。これによっ
て、能動素子である増幅器を使用することなく、最適調
節によって磁気軸受の電磁石を安定化できるようにして
いる。ただし、上のようにして得られたセンサ信号を、
能動素子である増幅器を制御するために用いる構成とす
ることも可能である。
【0018】複数のコイルアセンブリをロータの周囲に
分布させて配設し、即ち、例えば三相のシステムであれ
ば3つのコイルアセンブリを120°間隔で配設し、そ
してセンサ信号に更に処理を加え、即ち、センサ信号を
整流して脈流の直流信号とするならば、それによってセ
ンサ信号の波動分を大幅に減少させることができる。こ
れにより、電力損失、騒音減衰、及び振動に関する利点
が得られる。
分布させて配設し、即ち、例えば三相のシステムであれ
ば3つのコイルアセンブリを120°間隔で配設し、そ
してセンサ信号に更に処理を加え、即ち、センサ信号を
整流して脈流の直流信号とするならば、それによってセ
ンサ信号の波動分を大幅に減少させることができる。こ
れにより、電力損失、騒音減衰、及び振動に関する利点
が得られる。
【0019】図4は、図2の磁気ラジアル軸受の、コイ
ルアセンブリ5及び5’の構成及び接続の態様を示した
図である。コイルアセンブリ5及び5’はコイルアセン
ブリ4及び4’に対応した構成であり、即ち、コイルア
センブリ5及び5’は各々が2つのコイル部分5D及び
5V、ないし5’D及び5’Vから成り、それら2つの
部分は互いに巻数が異なる。また、コイル部分5Dと
5’Dとは互いに巻数が等しく、コイル部分5Vと5’
Vとは互いに巻数が等しい。
ルアセンブリ5及び5’の構成及び接続の態様を示した
図である。コイルアセンブリ5及び5’はコイルアセン
ブリ4及び4’に対応した構成であり、即ち、コイルア
センブリ5及び5’は各々が2つのコイル部分5D及び
5V、ないし5’D及び5’Vから成り、それら2つの
部分は互いに巻数が異なる。また、コイル部分5Dと
5’Dとは互いに巻数が等しく、コイル部分5Vと5’
Vとは互いに巻数が等しい。
【0020】図4のコイルアセンブリの構成及び作用に
関する詳細な説明は、前述の磁気アキシャル軸受におけ
る構成及び作用の説明と同じになるため省略する。
関する詳細な説明は、前述の磁気アキシャル軸受におけ
る構成及び作用の説明と同じになるため省略する。
【図1】磁気アキシャル軸受を備えたロータの模式図で
ある。
ある。
【図2】磁気ラジアル軸受を備えたロータの模式図であ
る。
る。
【図3】コイルアセンブリ4、4’の詳細図である。
【図4】コイルアセンブリ5、5’の詳細図である。
1 ロータ 2 永久磁石 3 ステータコイル 4、4’ コイルアセンブリ 5、5’ コイルアセンブリ 6 磁気アキシャル軸受 7 磁気ラジアル軸受
Claims (10)
- 【請求項1】 ロータ(1)を軸支する磁気軸受であ
り、該ロータ(1)の駆動機構が該ロータ(1)上の永
久磁石(2)とステータコイル(3)とを含んでいる直
流電動機である磁気軸受において、1つないし複数の付
加コイルアセンブリ(4、4’)ないし(5、5’)を
前記ロータの永久磁石部分(2)に近接させて前記ステ
ータ上に配設することにより、回転運動する前記永久磁
石(2)が該付加コイルアセンブリに電圧を誘導し、該
誘導電圧の振幅ないし位相等の特性量が前記永久磁石
(2)と該付加コイルアセンブリ(4、4’)ないし
(5、5’)との間の相対位置に応じた量となるように
し、更に、該特性量を、該磁気軸受(6)ないし(7)
の安定化のためのセンサ信号として用いるようにしたこ
とを特徴とする磁気軸受。 - 【請求項2】 前記磁気軸受(6)をアキシャル軸受と
して構成してあり、前記ロータ(1)の軸心方向の位置
が変動した際に、前記付加コイルアセンブリ(4、
4’)に誘導される電圧がこの磁気アキシャル軸受
(6)を安定化させるようにしてあることを特徴とする
請求項1記載の磁気軸受。 - 【請求項3】 複数の前記付加コイルアセンブリ(4、
4’)が、互いに軸心方向に離隔していると共に、前記
永久磁石(2)の中立位置(12)から軸心方向に離隔
していることを特徴とする請求項2記載の磁気軸受。 - 【請求項4】 複数の前記付加コイルアセンブリ(4、
4’)の各々が、互いに巻数の異なった第1コイル部分
(4D、4’D)と第2コイル部分(4V、4’V)と
から成り、夫々の第1コイル部分(4D、4’D)どう
しの巻数が互いに等しく、夫々の第2コイル部分(4
V、4’V)どうしの巻数が互いに等しいことを特徴と
する請求項1、2、または3記載の磁気軸受。 - 【請求項5】 前記第1コイル部分(4D、4’D)ど
うしを、それらに誘導される電圧が互いに差し引きされ
て差電圧が発生するように直列に接続してあることを特
徴とする請求項4記載の磁気軸受。 - 【請求項6】 複数の前記第2コイル部分(4V、4’
V)に誘導される互いに位相が180°ずれた電圧に前
記差電圧が加えられ、しかもその際に、前記ロータの偏
位の方向に応じて該差電圧の付加が正値の付加または負
値の付加となるように、複数の前記第2コイル部分(4
V、4’V)を複数の前記第1コイル部分(4D、4’
D)に接続してあることを特徴とする請求項5記載の磁
気軸受。 - 【請求項7】 前記磁気軸受(7)をラジアル軸受とし
て構成してあり、前記ロータ(1)の径方向の位置が変
動した際に、前記付加コイルアセンブリ(5、5’)に
誘導される電圧がこの磁気ラジアル軸受(7)を安定化
させるようにしてあることを特徴とする請求項1記載の
磁気軸受。 - 【請求項8】 複数の前記付加コイルアセンブリ(5、
5’)の各々が、互いに巻数の異なった第1コイル部分
(5D、5’D)と第2コイル部分(5V、5’V)と
から成り、夫々の第1コイル部分(5D、5’D)どう
しの巻数が互いに等しく、夫々の第2コイル部分(5
V、5’V)どうしの巻数が互いに等しいことを特徴と
する請求項1または7記載の磁気軸受。 - 【請求項9】 前記第1コイル部分(5D、5’D)ど
うしを、それらに誘導される電圧が互いに差し引きされ
て差電圧が発生するように直列に接続してあることを特
徴とする請求項8記載の磁気軸受。 - 【請求項10】 複数の前記第2コイル部分(5V、
5’V)に誘導される互いに位相が180°ずれた電圧
に前記差電圧が加えられ、しかもその際に、前記ロータ
の偏位の方向に応じて該差電圧の付加が正値の付加また
は負値の付加となるように、複数の前記第2コイル部分
(5V、5’V)を複数の前記第1コイル部分(5D、
5’D)に接続してあることを特徴とする請求項9記載
の磁気軸受。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19529038A DE19529038A1 (de) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Magnetlager für einen Rotor |
DE19529038.0 | 1995-08-08 |
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---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|
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EP (1) | EP0758157B1 (ja) |
JP (1) | JPH09105414A (ja) |
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- 1996-07-13 DE DE59606365T patent/DE59606365D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-13 EP EP96111339A patent/EP0758157B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-06 JP JP8207119A patent/JPH09105414A/ja active Pending
- 1996-08-08 US US08/694,087 patent/US5777414A/en not_active Expired - Fee Related
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