JPS59194125A - 宇宙用軸受の放電損傷防止装置 - Google Patents
宇宙用軸受の放電損傷防止装置Info
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- JPS59194125A JPS59194125A JP58068207A JP6820783A JPS59194125A JP S59194125 A JPS59194125 A JP S59194125A JP 58068207 A JP58068207 A JP 58068207A JP 6820783 A JP6820783 A JP 6820783A JP S59194125 A JPS59194125 A JP S59194125A
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- 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】
この発明は、人工衛星等の宇宙飛翔体に用いる宇宙用軸
受の放電損傷防止装置に関するものである。
受の放電損傷防止装置に関するものである。
人工衛星等の宇宙飛翔体が宇宙空間の光電子やイオン等
の荷電粒子との衝突や、その他の宇宙空間における各種
電磁環境により、帯電することが知られている。人工衛
星等の宇宙飛翔体に今後用いられると思われる磁気軸受
はロータをステータから完全に浮上させて無接触にする
場合が多いので、宇宙飛翔体が宇宙空間を飛行している
間に飛翔体本体が帯電し、ロータと、飛翔体本体と一体
をなしているステータとの間に電位差が生じるおそれが
ある。一方何らかの原因で、または故意の帯電消去のた
めにロータがステータに接触する際には、ボールベアリ
ング等の機械式軸受に接触して、この磁気軸受の損傷を
防ぐようになっているが、前述の電位差は数１０ＫＶに
もなることもあると思われるので、接触によって瞬間的
に大電流が機械式軸受を流れ、例えばポールベアリング
では、ボール、内外レース、保持器に損傷が起りかねな
い。
の荷電粒子との衝突や、その他の宇宙空間における各種
電磁環境により、帯電することが知られている。人工衛
星等の宇宙飛翔体に今後用いられると思われる磁気軸受
はロータをステータから完全に浮上させて無接触にする
場合が多いので、宇宙飛翔体が宇宙空間を飛行している
間に飛翔体本体が帯電し、ロータと、飛翔体本体と一体
をなしているステータとの間に電位差が生じるおそれが
ある。一方何らかの原因で、または故意の帯電消去のた
めにロータがステータに接触する際には、ボールベアリ
ング等の機械式軸受に接触して、この磁気軸受の損傷を
防ぐようになっているが、前述の電位差は数１０ＫＶに
もなることもあると思われるので、接触によって瞬間的
に大電流が機械式軸受を流れ、例えばポールベアリング
では、ボール、内外レース、保持器に損傷が起りかねな
い。
この発明は、上述の点にかんがみてなされたもので、宇
宙空間を飛行する宇宙飛翔体の本体に光電子やイオン等
の荷電粒子の衝突あるいは各種電磁環境による電荷が帯
電して、その電荷が緊急接触用機械式軸受に流れること
による軸受の損傷を防止するようにした宇宙用軸受の放
電損傷防止装置を提供することを目的とする。以下この
発明を図面に基づいて説明する。
宙空間を飛行する宇宙飛翔体の本体に光電子やイオン等
の荷電粒子の衝突あるいは各種電磁環境による電荷が帯
電して、その電荷が緊急接触用機械式軸受に流れること
による軸受の損傷を防止するようにした宇宙用軸受の放
電損傷防止装置を提供することを目的とする。以下この
発明を図面に基づいて説明する。
第１図は宇宙用軸受として用いられる磁気軸受の一例の
断面図であり、第２図はステータ部およびロータ部の平
面図である。これらの図において、ステータ部１は軸３
に一体的に固定されており、その周囲をロータ部２が回
転するような構成とされ、ロータ部２にはフライホイー
ル４が取付けられている。ステータ部１は内径、外径を
共に同じくする平板円環状の３個のヨーク、すなわち外
側に配置された第１、第２のステータヨーク１１．１２
と、これらに挟まれた第３のステータヨーク１３とを有
し、第１、第３のステータヨーク１１．１３の間および
第３、第２のステータヨーク１３．１２の間には、それ
ぞれ円環状の永久磁石１４．１５が挟設されている。こ
れらの永久磁石１４．１５は軸方向に着磁されており、
永久磁石１４．１５同士の極性は第３のステータヨーク
１３を中心に上下に対称的となるようにされている。第
１、第２のステータヨーク１１．１２は例えば第２図に
示すように、放射状に磁気的に８分割されており、それ
ぞれ十文字状の第１、第２の電磁ヨーク１６．１７が取
付けられている。これらの電磁ヨーク１６．１７は第２
図におけるＸ軸およびＹ軸上にある第１、第２のステー
タヨーク１１．１２の分割部に磁気的に接続し、Ｘ軸お
よびＹ軸上に存在しない分割部は電磁ヨーク１６．１７
および他の分割部とは磁気的にほぼ絶縁されている。ま
た、電磁ヨーク１６および１７の各脚部１６ａ、１６ｂ
、１６ｃ、１６ｄおよび１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７
ｄ（１７ｂ、１７ｄは図示せず）には、それぞれ１個ず
つ計８個の電磁コイル１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ
および１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ（１９ｂ、１９
ｄは図示せず）が巻回されている。
断面図であり、第２図はステータ部およびロータ部の平
面図である。これらの図において、ステータ部１は軸３
に一体的に固定されており、その周囲をロータ部２が回
転するような構成とされ、ロータ部２にはフライホイー
ル４が取付けられている。ステータ部１は内径、外径を
共に同じくする平板円環状の３個のヨーク、すなわち外
側に配置された第１、第２のステータヨーク１１．１２
と、これらに挟まれた第３のステータヨーク１３とを有
し、第１、第３のステータヨーク１１．１３の間および
第３、第２のステータヨーク１３．１２の間には、それ
ぞれ円環状の永久磁石１４．１５が挟設されている。こ
れらの永久磁石１４．１５は軸方向に着磁されており、
永久磁石１４．１５同士の極性は第３のステータヨーク
１３を中心に上下に対称的となるようにされている。第
１、第２のステータヨーク１１．１２は例えば第２図に
示すように、放射状に磁気的に８分割されており、それ
ぞれ十文字状の第１、第２の電磁ヨーク１６．１７が取
付けられている。これらの電磁ヨーク１６．１７は第２
図におけるＸ軸およびＹ軸上にある第１、第２のステー
タヨーク１１．１２の分割部に磁気的に接続し、Ｘ軸お
よびＹ軸上に存在しない分割部は電磁ヨーク１６．１７
および他の分割部とは磁気的にほぼ絶縁されている。ま
た、電磁ヨーク１６および１７の各脚部１６ａ、１６ｂ
、１６ｃ、１６ｄおよび１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７
ｄ（１７ｂ、１７ｄは図示せず）には、それぞれ１個ず
つ計８個の電磁コイル１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ
および１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ（１９ｂ、１９
ｄは図示せず）が巻回されている。
一方、ロータ部２にはステータヨーク１１．１２．１３
の周囲を非接触で回転するためのステータヨーク１１．
１２．１３よりも大径の３個の平板円環状ヨークが設け
られており、＄１、第２のロータヨーク２１．２２の内
周面が第１、第２のステータヨーク１１．１２の外周面
とそれぞれ対向し、第３のロータヨーク２３の内周面が
第３のステータヨーク１３の外周面と対向するように配
置されている。また、ロータヨーク２１．２２．２３同
士の間にもステータ部１と同様に軸方向に着磁された永
久磁石２４．２５が、第３のロータヨーク２３を中心に
極性を対称とするように配置されている。なお、このロ
ータ部２の永久磁石２４．２５の極性はステータ部１の
永久磁石１４．１５の極性の向きとは逆方向となってい
る。２６はロータ部２のＸ軸方向の変位を検出するため
の位置センサであり、Ｙ軸方向用の位置センサは図面に
おいては省略されている。Ｘ軸用位置センサ２６の出力
は図示しない制御回路、パワーアンプを経て、電磁ヨー
ク１６および１７のＸ軸方向の脚部１６ａ、１６ｃおよ
び１７ａ、１７ｃに巻回された電磁コイル１８ａ、１８
ｃおよび１９ａ、１９ｃに電流を流すようにされている
。同様にして、図示しないＹ軸用位置センサからはＹ軸
方向の脚部１６ｂ、１６ｄおよび１７ｂ、１７ｄに巻回
された電磁コイル１８ｂ、１８ｄおよび１９ｂ、１９ｄ
に電流が供給される。２７は前記ロータ部２の浮上制御
が不能になったときや停電時等にロータ部２を支持する
ための玉軸受である。なお、実線および点線の矢印は磁
束を示す。
の周囲を非接触で回転するためのステータヨーク１１．
１２．１３よりも大径の３個の平板円環状ヨークが設け
られており、＄１、第２のロータヨーク２１．２２の内
周面が第１、第２のステータヨーク１１．１２の外周面
とそれぞれ対向し、第３のロータヨーク２３の内周面が
第３のステータヨーク１３の外周面と対向するように配
置されている。また、ロータヨーク２１．２２．２３同
士の間にもステータ部１と同様に軸方向に着磁された永
久磁石２４．２５が、第３のロータヨーク２３を中心に
極性を対称とするように配置されている。なお、このロ
ータ部２の永久磁石２４．２５の極性はステータ部１の
永久磁石１４．１５の極性の向きとは逆方向となってい
る。２６はロータ部２のＸ軸方向の変位を検出するため
の位置センサであり、Ｙ軸方向用の位置センサは図面に
おいては省略されている。Ｘ軸用位置センサ２６の出力
は図示しない制御回路、パワーアンプを経て、電磁ヨー
ク１６および１７のＸ軸方向の脚部１６ａ、１６ｃおよ
び１７ａ、１７ｃに巻回された電磁コイル１８ａ、１８
ｃおよび１９ａ、１９ｃに電流を流すようにされている
。同様にして、図示しないＹ軸用位置センサからはＹ軸
方向の脚部１６ｂ、１６ｄおよび１７ｂ、１７ｄに巻回
された電磁コイル１８ｂ、１８ｄおよび１９ｂ、１９ｄ
に電流が供給される。２７は前記ロータ部２の浮上制御
が不能になったときや停電時等にロータ部２を支持する
ための玉軸受である。なお、実線および点線の矢印は磁
束を示す。
上記の構成の磁気軸受において、通常は、ロータ部２は
ステータ部１から完全に浮上させた状態である。このよ
うな磁気軸受を塔載した宇宙飛翔体が宇宙空間を舟航す
ると、光電子、イオン等の荷電粒子の衝突やその他の宇
宙における各種電磁環境により帯電され、そのためにロ
ータ部２とステータ部１との間に電位差が生じる。何ら
かの原因でロータ部２がステータ部１と機械的に接触し
ようとする際には、ボールベアリング等の機械式の玉軸
受２７に接触して磁気軸受の損傷を防ぐようになってい
る。しかしながら前述のように数１０ｋＶになり得る帯
電電圧があると、玉軸受２７に接触の瞬間、瞬時に大電
流が玉軸受２７に流れ、例えば図示のようなボールベア
リング軸受ではボール２７ａ、内外レース２７ｂ、保持
器等に損傷が起こりかねない。帯電を故意に消去するた
めにロータ部２とステータ部１を接触させたときも同様
な損傷が起りかねない。
ステータ部１から完全に浮上させた状態である。このよ
うな磁気軸受を塔載した宇宙飛翔体が宇宙空間を舟航す
ると、光電子、イオン等の荷電粒子の衝突やその他の宇
宙における各種電磁環境により帯電され、そのためにロ
ータ部２とステータ部１との間に電位差が生じる。何ら
かの原因でロータ部２がステータ部１と機械的に接触し
ようとする際には、ボールベアリング等の機械式の玉軸
受２７に接触して磁気軸受の損傷を防ぐようになってい
る。しかしながら前述のように数１０ｋＶになり得る帯
電電圧があると、玉軸受２７に接触の瞬間、瞬時に大電
流が玉軸受２７に流れ、例えば図示のようなボールベア
リング軸受ではボール２７ａ、内外レース２７ｂ、保持
器等に損傷が起こりかねない。帯電を故意に消去するた
めにロータ部２とステータ部１を接触させたときも同様
な損傷が起りかねない。
第３図はこの発明の宇宙軸受の放電損傷防止装置の一実
施例の概略図で、上記磁気軸受の玉軸受２７部分の一部
拡大断面図である。同図において、２８は電気絶縁体で
、ステータ部１が固定されている軸３に固定され、この
電気絶縁体２８には玉軸受２７が固定されている。２９
はコイル、３０は抵抗器であり、このコイル２９と抵抗
器３ｏは直列に接続され、この直列体の一端は玉軸受２
７に接続され、他端は軸３に接続される。なお、コイル
２９と抵抗器３０は必要に応じ設けるものとする。
施例の概略図で、上記磁気軸受の玉軸受２７部分の一部
拡大断面図である。同図において、２８は電気絶縁体で
、ステータ部１が固定されている軸３に固定され、この
電気絶縁体２８には玉軸受２７が固定されている。２９
はコイル、３０は抵抗器であり、このコイル２９と抵抗
器３ｏは直列に接続され、この直列体の一端は玉軸受２
７に接続され、他端は軸３に接続される。なお、コイル
２９と抵抗器３０は必要に応じ設けるものとする。
上記の構成において、いま、コイル２９と抵抗器３０の
直列体がない場合についてまず説明する。何らかの原因
でロータ部２が変位し、ロータ部２が玉軸受２７に接触
しても、ロータ部２と軸３の間には電気絶縁体２８が直
列に介在しているために、ステータ部１あるいはロータ
部２に帯電した電荷は、ステータ部１からロータ部２へ
、あるいは反対にロータ部２からステータ部１へは流れ
ない。
直列体がない場合についてまず説明する。何らかの原因
でロータ部２が変位し、ロータ部２が玉軸受２７に接触
しても、ロータ部２と軸３の間には電気絶縁体２８が直
列に介在しているために、ステータ部１あるいはロータ
部２に帯電した電荷は、ステータ部１からロータ部２へ
、あるいは反対にロータ部２からステータ部１へは流れ
ない。
次にコイル２９と抵抗器３０の直列体がある場合を説明
する。ロータ部２が玉軸受２７に接触すると、コイル２
９のインダクタンスＬと抵抗器３０の抵抗ｒとが第４図
に示すような等価回路を形成する。同図において、Ｅは
帯電電圧、Ｒは電気絶縁体２８の抵抗、■は軸３からロ
ータ部２へると、電流Ｉは第５図の実線のように流れる
が、実際には電流が流れるにつれて電位差Ｅが減少する
ので、同図の破線のように流れる。つまり電流■はロー
タ部２と軸受３の接触初期はコイル２９のインダクタン
スＬにより抑制されて、瞬時に大電流が玉軸受２７に流
れることはない。従って玉軸受２７の損傷はまねかれる
。
する。ロータ部２が玉軸受２７に接触すると、コイル２
９のインダクタンスＬと抵抗器３０の抵抗ｒとが第４図
に示すような等価回路を形成する。同図において、Ｅは
帯電電圧、Ｒは電気絶縁体２８の抵抗、■は軸３からロ
ータ部２へると、電流Ｉは第５図の実線のように流れる
が、実際には電流が流れるにつれて電位差Ｅが減少する
ので、同図の破線のように流れる。つまり電流■はロー
タ部２と軸受３の接触初期はコイル２９のインダクタン
スＬにより抑制されて、瞬時に大電流が玉軸受２７に流
れることはない。従って玉軸受２７の損傷はまねかれる
。
第６図はこの発明の他の実施例を示す図で、ロータ部２
に電気絶縁体３１を固定し、この電気絶縁体３１に玉軸
受２７を固定した構造のものである。この場合も第３図
の並列回路がない場合と同様になる。
に電気絶縁体３１を固定し、この電気絶縁体３１に玉軸
受２７を固定した構造のものである。この場合も第３図
の並列回路がない場合と同様になる。
第７図、第８図はそれぞれこの発明の他の実施例を示す
図で、同図に示すように、電気絶縁体３２．３３を軸３
およびロータ部２の両者に設けた場合である。
図で、同図に示すように、電気絶縁体３２．３３を軸３
およびロータ部２の両者に設けた場合である。
なお、上記の実施例では玉軸受２７を用いたが、これは
一般的には機械式軸受であればよい。
一般的には機械式軸受であればよい。
以上説明したように、この発明にかかる宇宙用軸受の放
電損傷防止装置は、磁気軸受のロータ側またはステータ
側あるいは両者に電気絶縁体部材をロータとステータ間
を電気的に絶縁するように直列に挿入したので、何らか
の原因でロータあるいはステータが緊急接触用機械式軸
受に接触しても大電流が流れて、機械式軸受が放電損傷
することがないという極めてすぐれた効果を有する。ま
た、前記電気絶縁体部材と並列に電気抵抗体とインダク
タンスを直列にした回路を付加したので、帯電電荷を緩
慢に放電させることができ、帯電を安全に消去すること
が可能になる。
電損傷防止装置は、磁気軸受のロータ側またはステータ
側あるいは両者に電気絶縁体部材をロータとステータ間
を電気的に絶縁するように直列に挿入したので、何らか
の原因でロータあるいはステータが緊急接触用機械式軸
受に接触しても大電流が流れて、機械式軸受が放電損傷
することがないという極めてすぐれた効果を有する。ま
た、前記電気絶縁体部材と並列に電気抵抗体とインダク
タンスを直列にした回路を付加したので、帯電電荷を緩
慢に放電させることができ、帯電を安全に消去すること
が可能になる。
第１図は宇宙軸受として用いる磁気軸受の断面図、第２
図はステータ部およびロータ部の平面図、第３図はこの
発明の一実施例をなす宇宙軸受の放電損傷防止装置の概
略図、第４図は宇宙軸受の放電損傷防止装置の等価回路
、第５図は放電電流の変化を示す図、第６図、第７図、
第８図はこの発明の他の実施例をそれぞれ示す要部の概
略図である。 図中、２はロータ部、３は軸、２７は玉軸受、２８は電
気絶縁体、２９はコイル、３０は抵抗器、３１．３２．
３３は電気絶縁体である。 特許出願人 航空宇宙技術研究所長 武１）峻第３図 第６図 第７図 第８図
図はステータ部およびロータ部の平面図、第３図はこの
発明の一実施例をなす宇宙軸受の放電損傷防止装置の概
略図、第４図は宇宙軸受の放電損傷防止装置の等価回路
、第５図は放電電流の変化を示す図、第６図、第７図、
第８図はこの発明の他の実施例をそれぞれ示す要部の概
略図である。 図中、２はロータ部、３は軸、２７は玉軸受、２８は電
気絶縁体、２９はコイル、３０は抵抗器、３１．３２．
３３は電気絶縁体である。 特許出願人 航空宇宙技術研究所長 武１）峻第３図 第６図 第７図 第８図
Claims (2)
- （１） ステータに対しロータを磁気軸受により支承
し、前記ステータとロータとの間に緊急接触用の機械式
軸受を前記ステータまたはロータのいずれか一方に取り
付は介在させた宇宙用軸受におい〜 て、前記ロータ側とステータ側の少なくとも一方に電気
絶縁体を前記ロータとステータ間を電気的に絶縁するよ
うに前記機械式軸受に対して直列に挿入したことを特徴
とする宇宙用軸受の放電損傷防止装置。 - （２） ステータに対しロータを磁気軸受により支承
し、前記ステータとロータとの間に緊急接触用の機械式
軸受を前記ステータまたはロータのいずれか一方に取り
付は介在させた宇宙用軸受において、前記ロータ側とス
テータ側の少なくとも一方に電気絶縁体を前記ロータと
ステータ間を電気的に絶縁するように前記機械式軸受に
対して直列に挿入し、前記機械式軸受とステータ間に抵
抗器とインダクタンスの直列体を接続したことを特徴と
する宇宙用軸受の放電損傷防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58068207A JPS59194125A (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | 宇宙用軸受の放電損傷防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58068207A JPS59194125A (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | 宇宙用軸受の放電損傷防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59194125A true JPS59194125A (ja) | 1984-11-02 |
| JPH0249413B2 JPH0249413B2 (ja) | 1990-10-30 |
Family
ID=13367114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58068207A Granted JPS59194125A (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | 宇宙用軸受の放電損傷防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59194125A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62194025A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-26 | Ebara Corp | 磁気軸受 |
| JPH0198316U (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-30 | ||
| JPH0293517U (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-25 | ||
| US5977677A (en) * | 1996-06-26 | 1999-11-02 | Allison Engine Company | Combination bearing for gas turbine engine |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4887600U (ja) * | 1972-01-26 | 1973-10-23 |
-
1983
- 1983-04-18 JP JP58068207A patent/JPS59194125A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4887600U (ja) * | 1972-01-26 | 1973-10-23 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62194025A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-26 | Ebara Corp | 磁気軸受 |
| JPH0198316U (ja) * | 1987-12-21 | 1989-06-30 | ||
| JPH0293517U (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-25 | ||
| US5977677A (en) * | 1996-06-26 | 1999-11-02 | Allison Engine Company | Combination bearing for gas turbine engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0249413B2 (ja) | 1990-10-30 |
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