JPS60256620A - 剛性可変機構を有する磁気軸受 - Google Patents
剛性可変機構を有する磁気軸受Info
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- JPS60256620A JPS60256620A JP11243684A JP11243684A JPS60256620A JP S60256620 A JPS60256620 A JP S60256620A JP 11243684 A JP11243684 A JP 11243684A JP 11243684 A JP11243684 A JP 11243684A JP S60256620 A JPS60256620 A JP S60256620A
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- 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
- F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
- F16C32/0465—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with permanent magnets provided in the magnetic circuit of the electromagnets
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- F16C32/0487—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of four degrees of freedom
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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
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/55—Flywheel systems
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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】
[発明の技術分野]
本発明は、永久磁石の吸引力と電磁コイルの制御吸引力
との相互作用により、ステータ部に対しロータ部を非接
触で支持すると共に、共振を回避するためにこれらの剛
性を可変し得る剛性可変機構を有する磁気軸受に関する
ものである。
との相互作用により、ステータ部に対しロータ部を非接
触で支持すると共に、共振を回避するためにこれらの剛
性を可変し得る剛性可変機構を有する磁気軸受に関する
ものである。
磁気軸受とは回転している物体を支持する力として、磁
気力を利用する軸受である。この磁気軸受は摩擦・疲労
による寿命の制限がないこと、摩擦トルクが極めて小さ
いこと、真空e高温・低温等の特殊な環境に対する適合
性が優れていること等の著しい特色があるために近年盛
んに研究がなされている。そして、この用途としては例
えば遠心分離器、真空ポンプ、ジャイロスコープ、精密
測定器、人工衛星用制御機器等への使用が有望視されて
いる。
気力を利用する軸受である。この磁気軸受は摩擦・疲労
による寿命の制限がないこと、摩擦トルクが極めて小さ
いこと、真空e高温・低温等の特殊な環境に対する適合
性が優れていること等の著しい特色があるために近年盛
んに研究がなされている。そして、この用途としては例
えば遠心分離器、真空ポンプ、ジャイロスコープ、精密
測定器、人工衛星用制御機器等への使用が有望視されて
いる。
[従来の技術]
しかしながら・、この磁気軸受は軸方向の共振の他に回
転体を有する関係上、回転体特有の所謂振れ廻りと称す
る共振現象が成る角周波数領域において存在する。この
共振現象には2種類あって、ロータ部の重心はステータ
軸心から離れて回転し、ロータ軸はステータ軸と平行の
まま円筒状の軌跡を画くシリンドリカルな振れ廻りと、
ロータ部の重心はステータ軸上にあるがロータ軸が傾い
たままで回転する俗に云うみそすり回転と称するコニカ
ルな振れ廻りと、がある。これらの振れ廻りの対策とし
て、従来はダンパを使用し発生した振れ廻りを減衰する
方法とか、電磁的な力を発生させて振れ廻りを能動的に
制御する方法が採用されている。しかし、ダンパでは完
全な減衰が困難な場合が多く、能動制御方式では制御機
構か極めて複雑になる欠点を有していた。
転体を有する関係上、回転体特有の所謂振れ廻りと称す
る共振現象が成る角周波数領域において存在する。この
共振現象には2種類あって、ロータ部の重心はステータ
軸心から離れて回転し、ロータ軸はステータ軸と平行の
まま円筒状の軌跡を画くシリンドリカルな振れ廻りと、
ロータ部の重心はステータ軸上にあるがロータ軸が傾い
たままで回転する俗に云うみそすり回転と称するコニカ
ルな振れ廻りと、がある。これらの振れ廻りの対策とし
て、従来はダンパを使用し発生した振れ廻りを減衰する
方法とか、電磁的な力を発生させて振れ廻りを能動的に
制御する方法が採用されている。しかし、ダンパでは完
全な減衰が困難な場合が多く、能動制御方式では制御機
構か極めて複雑になる欠点を有していた。
例えば、衛星姿勢制御用の磁気軸受リアクションホイー
ルでは、玉軸受に比べて剛性が比較的弱いので回転速度
に対する共振領域が低い傾向にあや リ、リアクション
ホイールの回転速度の上限かこれによって制限を受けて
いた。例えば軸方向の共振は、剛性をK、ロータ部の重
量をMとすれば、その共振周波数fは、 f=(1/(2π))・(K/M) ′2・・・(1)
で与えられので、共振周波数を2倍にするには、剛性K
を4倍に上げる必要があるが、その実現には構造を大幅
に変更しなければならないなどの困難を伴うので余り有
効ではない。
ルでは、玉軸受に比べて剛性が比較的弱いので回転速度
に対する共振領域が低い傾向にあや リ、リアクション
ホイールの回転速度の上限かこれによって制限を受けて
いた。例えば軸方向の共振は、剛性をK、ロータ部の重
量をMとすれば、その共振周波数fは、 f=(1/(2π))・(K/M) ′2・・・(1)
で与えられので、共振周波数を2倍にするには、剛性K
を4倍に上げる必要があるが、その実現には構造を大幅
に変更しなければならないなどの困難を伴うので余り有
効ではない。
[発明の目的]
本発明の目的は、剛性を僅かに変えることにより共振周
波数を変化させ回転数が共振点に近づくと、僅かな電流
損失により共振周波数を変化させ共振現象を回避するた
めの剛性可変機構を有する磁気軸受を提供することにあ
る。
波数を変化させ回転数が共振点に近づくと、僅かな電流
損失により共振周波数を変化させ共振現象を回避するた
めの剛性可変機構を有する磁気軸受を提供することにあ
る。
[発明の概要]
上述の目的を達成するための本発明の要旨は1回転中心
軸を中心にステータ部の周囲をロータ部が非接触で相対
的に回転する磁気軸受において、′iIJ E6°−7
mcMat4.:#MtlaE〜−1011,、(゛磁
極に、前記回転中心軸を中心に剛性可変用電磁 パコイ
ルを巻回したことを特徴とする剛性可変機構を有する磁
気軸受である。
軸を中心にステータ部の周囲をロータ部が非接触で相対
的に回転する磁気軸受において、′iIJ E6°−7
mcMat4.:#MtlaE〜−1011,、(゛磁
極に、前記回転中心軸を中心に剛性可変用電磁 パコイ
ルを巻回したことを特徴とする剛性可変機構を有する磁
気軸受である。
[発明の実施例]
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
第1図は全体の縦断面図、第2図はステータ部l及びロ
ータ部2の平面図である。この実施例においては、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
一定間隔をおいてロータ部2が回転するような構成とさ
れ、ロータ部2には非磁性体から成るフライホイール4
が取り付けられている。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4個の磁極、即ち上下両側に
配置された第1、第2のステータ磁極11.12と、こ
れらの中間に配置された第3、第4のステータ磁極13
.14とを有し、第1、第3のステータ磁極11.13
の間及び第4、第2のステータ磁極14.12の間には
、それぞれ円環状の永久磁石15.16が挟設されてい
る。そして、第3、第4のステータ磁極13.14間は
、例えばアルミニウムから成る非磁性体の連結部材17
により接続されている。永久磁石15.1’6は軸方向
に着磁されており、永久磁石15.16同志の極性は上
下に対称的となるようにされている。
ータ部2の平面図である。この実施例においては、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
一定間隔をおいてロータ部2が回転するような構成とさ
れ、ロータ部2には非磁性体から成るフライホイール4
が取り付けられている。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4個の磁極、即ち上下両側に
配置された第1、第2のステータ磁極11.12と、こ
れらの中間に配置された第3、第4のステータ磁極13
.14とを有し、第1、第3のステータ磁極11.13
の間及び第4、第2のステータ磁極14.12の間には
、それぞれ円環状の永久磁石15.16が挟設されてい
る。そして、第3、第4のステータ磁極13.14間は
、例えばアルミニウムから成る非磁性体の連結部材17
により接続されている。永久磁石15.1’6は軸方向
に着磁されており、永久磁石15.16同志の極性は上
下に対称的となるようにされている。
第1、第2のステータ磁極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
ぞれ十文字形の第1.第2の電磁ヨーク18.19が取
り付けられている。これらの電磁ヨーク18.19は第
2図にわけるX軸及びY軸りにある第1、第2のステー
ク磁極11.12の分割部に磁気的に接続し、X軸及び
Y軛1]二に存在しない分割部は電磁ヨーク18.19
及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18及び19の各脚部18a、18b、1
8c、L8d及U19 a、19b。
示すように、放射状に磁気的に8分割されており、それ
ぞれ十文字形の第1.第2の電磁ヨーク18.19が取
り付けられている。これらの電磁ヨーク18.19は第
2図にわけるX軸及びY軸りにある第1、第2のステー
ク磁極11.12の分割部に磁気的に接続し、X軸及び
Y軛1]二に存在しない分割部は電磁ヨーク18.19
及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18及び19の各脚部18a、18b、1
8c、L8d及U19 a、19b。
19c、l’ld (19b、19dは図示せず)には
、それぞれ1個ずつ計8個の電磁コイル20a、20b
、20c、20d及び21a、21b、21c、21d
(21b、21dは図示せず)が巻回されている。
、それぞれ1個ずつ計8個の電磁コイル20a、20b
、20c、20d及び21a、21b、21c、21d
(21b、21dは図示せず)が巻回されている。
一方、ロータ部2にはステータ磁極11〜14の周囲を
非接触で回転するためのステータ磁極11〜14よりも
大径の断面コ字形で円環状の第1、第2のロータ磁極2
2.23がフライホイール4に取り付けられており、第
1のロータ磁極22の2個の内周面が第1、第3のステ
ータ磁極11.13の外周面とそれぞれ対向し、第2の
ロータ磁極23の2個の内周面が第2、第4のステータ
磁極12.14の外周面とそれぞれ対向するように配置
されている。
非接触で回転するためのステータ磁極11〜14よりも
大径の断面コ字形で円環状の第1、第2のロータ磁極2
2.23がフライホイール4に取り付けられており、第
1のロータ磁極22の2個の内周面が第1、第3のステ
ータ磁極11.13の外周面とそれぞれ対向し、第2の
ロータ磁極23の2個の内周面が第2、第4のステータ
磁極12.14の外周面とそれぞれ対向するように配置
されている。
24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軸胴位置センサ24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1
8及び19のX軸方向の脚部18a、18c及び19a
、19cに巻回された電磁コイル20a、20c及び2
1a、’ 21c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軸胴位置センサからはY軸方向の
脚部18b、18d及び19b、19dに巻回された電
磁コイル20b、20d及び21b、21dに電流が供
与される。なお、25はロータ部2の浮上制御が不能に
なったときや浮上不要時等に、ロータ部2を支持するだ
めの玉軸受である。
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軸胴位置センサ24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1
8及び19のX軸方向の脚部18a、18c及び19a
、19cに巻回された電磁コイル20a、20c及び2
1a、’ 21c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軸胴位置センサからはY軸方向の
脚部18b、18d及び19b、19dに巻回された電
磁コイル20b、20d及び21b、21dに電流が供
与される。なお、25はロータ部2の浮上制御が不能に
なったときや浮上不要時等に、ロータ部2を支持するだ
めの玉軸受である。
本実施例においては更に、ステータ部1の連結部材17
には断面コ字形で円筒状の剛性可変ステータ磁極26が
取り付けられ、ロータ部2の第1、第2のロータ磁極2
2.23間のフラざホール4には、断面コ字形でステー
タ磁極26の周囲を回転する剛性可変ロータ磁極27が
取り付けられ、これらの磁極26.27のそれぞれ2個
の対向面は互いに対向されている。そして、ステータ磁
極26には軸3を中心に剛性可変電磁コイル28が巻回
され、必要に応じて専用の制御回路を介して電流が供与
されるようになっている。
には断面コ字形で円筒状の剛性可変ステータ磁極26が
取り付けられ、ロータ部2の第1、第2のロータ磁極2
2.23間のフラざホール4には、断面コ字形でステー
タ磁極26の周囲を回転する剛性可変ロータ磁極27が
取り付けられ、これらの磁極26.27のそれぞれ2個
の対向面は互いに対向されている。そして、ステータ磁
極26には軸3を中心に剛性可変電磁コイル28が巻回
され、必要に応じて専用の制御回路を介して電流が供与
されるようになっている。
本実施例は上述の構成を有するので、第1、第2のステ
ータ磁極11.12及びこれらと対向す 、1りる第1
、第2のロータ磁極22.23との間の空隙磁路G1、
G2は、永久磁石15.16からの磁束φl と電磁コ
イル18a、壷拳・、19a、・・・から発生する磁束
φ2が共存する所謂変調ギャップであるのに対し、第3
、第4のステータ磁極13.14及びこれらと対向する
第1、第2のロータ磁極22.23との間の空隙磁路G
3、G4は、永久磁石15.16のみによる磁束φ1し
か存在しない非変調ギャップとなっている。
ータ磁極11.12及びこれらと対向す 、1りる第1
、第2のロータ磁極22.23との間の空隙磁路G1、
G2は、永久磁石15.16からの磁束φl と電磁コ
イル18a、壷拳・、19a、・・・から発生する磁束
φ2が共存する所謂変調ギャップであるのに対し、第3
、第4のステータ磁極13.14及びこれらと対向する
第1、第2のロータ磁極22.23との間の空隙磁路G
3、G4は、永久磁石15.16のみによる磁束φ1し
か存在しない非変調ギャップとなっている。
作動時においては、永久磁石15.16のN極からS極
へ磁束φ1が通過し、即ち磁路Glから第1のロータ磁
極22を通り磁路G3へ磁束φ1が流れ込むと同時に、
磁路G2から第2のロータ磁極23を通り磁路G4へ磁
束φ1が流れ込むことになる。従って、この磁束φ1の
通過によりステータ磁極11.12.13.14とロー
タ磁極23.23との間の空隙磁路G1、G2、G3、
G4には磁気吸引力が作用することになる。
へ磁束φ1が通過し、即ち磁路Glから第1のロータ磁
極22を通り磁路G3へ磁束φ1が流れ込むと同時に、
磁路G2から第2のロータ磁極23を通り磁路G4へ磁
束φ1が流れ込むことになる。従って、この磁束φ1の
通過によりステータ磁極11.12.13.14とロー
タ磁極23.23との間の空隙磁路G1、G2、G3、
G4には磁気吸引力が作用することになる。
この吸引力は理想的な状態を考えてみれば、全ての方向
において相殺され、ロータ部2は半径方向の成る方向に
偏位することなく不安定に平衡した状態にあり得るが、
実際には製作上の精度や重力の向きなどからロータ部2
が一方向に変位することは避けられない。例えば、ロー
タ部2がX軸の正方向に微少量移動すると、第1図にお
けるステータ部1とロータ部2との左側の空隙磁路G1
、G2、G3、G4が狭く、右側の空隙磁路G1.G2
、G3、G4が大きくなる。従って、左側の空隙磁路G
1、G2、G3、G4の磁気抵抗が小さくなるために、
この部分における永久磁石15.16からの磁束φlは
更に増加し、この間の吸引力が増加し、右側の空隙磁路
G1、G2、G3、G4の磁束φ1は減少するので、ロ
ータ部2は益々右側に引寄せられることになる。
において相殺され、ロータ部2は半径方向の成る方向に
偏位することなく不安定に平衡した状態にあり得るが、
実際には製作上の精度や重力の向きなどからロータ部2
が一方向に変位することは避けられない。例えば、ロー
タ部2がX軸の正方向に微少量移動すると、第1図にお
けるステータ部1とロータ部2との左側の空隙磁路G1
、G2、G3、G4が狭く、右側の空隙磁路G1.G2
、G3、G4が大きくなる。従って、左側の空隙磁路G
1、G2、G3、G4の磁気抵抗が小さくなるために、
この部分における永久磁石15.16からの磁束φlは
更に増加し、この間の吸引力が増加し、右側の空隙磁路
G1、G2、G3、G4の磁束φ1は減少するので、ロ
ータ部2は益々右側に引寄せられることになる。
この変位はX軸胴位置センサ24により検出され、電磁
ヨーク18及び19のX軸方向の脚部18a、18c及
び19a、19cに設けられた電磁コイル20a、20
c及び21a、21cに、制御回路の制御信号に基づく
電流を疏し、永久磁石15.16による磁束φ1の吸引
力の変化を打ち消すような方向、つまり右側の空隙磁路
G1.G2をステータ磁極11.12からロータ磁極2
2.23に通過し、それぞれのロータ磁極22.23を
半周し、左側の空隙磁路G1.62をロータ磁極22.
23からステータ磁極11.12に戻るような点線で示
す方向の磁束φ2を流すことになる。この磁束φ2によ
って、永久磁石15.16からの磁束φ1の変位による
変化を相殺し、左側の空隙磁路G1、G2においぞは吸
引力を減少させ、右側の空隙磁路G1. G2では吸引
力を増加することによって全体の吸引力を平衡させ、ロ
ータ部2を元の中立状態に復元させることかできる。そ
して、これらの動作はY軸方向についても全く同様であ
る。この場合、ロータ部2がたとえ軸方向に変位しても
、磁束φ1、φ2の流れにより、ステータ磁極11,1
2.13.14とロータ磁極22.23の周面同志が正
対するように復元することになる。
ヨーク18及び19のX軸方向の脚部18a、18c及
び19a、19cに設けられた電磁コイル20a、20
c及び21a、21cに、制御回路の制御信号に基づく
電流を疏し、永久磁石15.16による磁束φ1の吸引
力の変化を打ち消すような方向、つまり右側の空隙磁路
G1.G2をステータ磁極11.12からロータ磁極2
2.23に通過し、それぞれのロータ磁極22.23を
半周し、左側の空隙磁路G1.62をロータ磁極22.
23からステータ磁極11.12に戻るような点線で示
す方向の磁束φ2を流すことになる。この磁束φ2によ
って、永久磁石15.16からの磁束φ1の変位による
変化を相殺し、左側の空隙磁路G1、G2においぞは吸
引力を減少させ、右側の空隙磁路G1. G2では吸引
力を増加することによって全体の吸引力を平衡させ、ロ
ータ部2を元の中立状態に復元させることかできる。そ
して、これらの動作はY軸方向についても全く同様であ
る。この場合、ロータ部2がたとえ軸方向に変位しても
、磁束φ1、φ2の流れにより、ステータ磁極11,1
2.13.14とロータ磁極22.23の周面同志が正
対するように復元することになる。
この場合、第1、第2のステータ磁極11.12は磁気
的に分割しておくことにより、磁気コ、1 イル20,21からの磁束φ2はX軸、Yithとに存
在する分割部のみを通過することになり、その他の分割
部には流入することが少ないので、磁束φ2を効率良く
吸引のために作用させることが可能となる。
的に分割しておくことにより、磁気コ、1 イル20,21からの磁束φ2はX軸、Yithとに存
在する分割部のみを通過することになり、その他の分割
部には流入することが少ないので、磁束φ2を効率良く
吸引のために作用させることが可能となる。
次に、剛性可変ステータ磁極26と剛性可変ロータ磁極
27との作用について説明すると、ステータ磁極26に
巻回した電磁コイル28に通電すると、両磁極26.2
7間の空隙磁路G5、G6間に磁束φ3が通過し、両磁
極26.27間に磁気吸引力が生じ、ステータ部lとロ
ータ部2間の軸方向の剛性が増加する。なお、゛この剛
性は磁束密度の二乗に比例して大きくなる。
27との作用について説明すると、ステータ磁極26に
巻回した電磁コイル28に通電すると、両磁極26.2
7間の空隙磁路G5、G6間に磁束φ3が通過し、両磁
極26.27間に磁気吸引力が生じ、ステータ部lとロ
ータ部2間の軸方向の剛性が増加する。なお、゛この剛
性は磁束密度の二乗に比例して大きくなる。
第3図に示すように、ロータ部2の回転数ωはタコメー
タ30により検出され、論理回路31、制御回路32を
介して電磁コイル28の通電量が制御されるようになっ
ている。なお、回転数ωと周波数fとの関係はω−2π
fで表される。
タ30により検出され、論理回路31、制御回路32を
介して電磁コイル28の通電量が制御されるようになっ
ている。なお、回転数ωと周波数fとの関係はω−2π
fで表される。
例えば、フライホイール4の回転数を徐々に上昇してゆ
く場合に、剛性がK。で共振周波afo =11となる
回転数ω0を通過しなければならないときに、単に回転
数ωを増加してゆくのでは共振領域に達すると、共振現
象による振れ廻りによって磁気軸受は極めて不安定な状
態となる。
く場合に、剛性がK。で共振周波afo =11となる
回転数ω0を通過しなければならないときに、単に回転
数ωを増加してゆくのでは共振領域に達すると、共振現
象による振れ廻りによって磁気軸受は極めて不安定な状
態となる。
そこで、第4図に示すように共振周波数f6に近ずくと
、剛性可変電磁コイル28の通電量をOからI、に上昇
する。すると、剛性可変磁極26.27間の磁気吸引力
が増加して剛性には大きくなり、(1)式に従っ−て共
振周波数fは、元の共振回転数ω。がAω増加してω1
になった場合のf、・に増加する。従って、回転数ωが
ω0を通過しω1に近づいたときに、先の通電iIを1
1から0に戻すと、剛性は元のに◇になり、共振周波数
は急激に10に戻り、結果として共振点を一瞬にして通
過したことになる。また、回転数ωを徐々に降下してゆ
く場合においても、第4図に示すように共振周波数f0
に近つくと電流■を一旦上昇して共振点を移動し、回転
数ωが本来の共振点である回転数ω0を通過して成る程
度離れてから、電流Iを0にして元の共振点を戻すよう
にすればよい。
、剛性可変電磁コイル28の通電量をOからI、に上昇
する。すると、剛性可変磁極26.27間の磁気吸引力
が増加して剛性には大きくなり、(1)式に従っ−て共
振周波数fは、元の共振回転数ω。がAω増加してω1
になった場合のf、・に増加する。従って、回転数ωが
ω0を通過しω1に近づいたときに、先の通電iIを1
1から0に戻すと、剛性は元のに◇になり、共振周波数
は急激に10に戻り、結果として共振点を一瞬にして通
過したことになる。また、回転数ωを徐々に降下してゆ
く場合においても、第4図に示すように共振周波数f0
に近つくと電流■を一旦上昇して共振点を移動し、回転
数ωが本来の共振点である回転数ω0を通過して成る程
度離れてから、電流Iを0にして元の共振点を戻すよう
にすればよい。
この場合に論理回路31は、
1ω1くω0−Δω/2
又は1ω1〉ω0+Δω/2
のとき、■=0とし。
ω。−Δω/2く1ω1くω0+Δω/2、のとき、■
=±I、の演箕な実施できるようにしておけばよい。
=±I、の演箕な実施できるようにしておけばよい。
第1図の実施例においては、剛性可変電磁コイル28に
流れる電流を増加すれば剛性か増加することになり、剛
性を弱めるためには通常状態においても通電しておき、
電流を少なくすることにより剛性を低下させることがで
きる。
流れる電流を増加すれば剛性か増加することになり、剛
性を弱めるためには通常状態においても通電しておき、
電流を少なくすることにより剛性を低下させることがで
きる。
第5図の実施例は永久磁石を含む磁路中に剛性可変コイ
ル28を設け、永久磁石による吸引力を調整、即ち剛性
を加派するよう亀こしたものである。この第5図は要部
のみを表したものであって、第1図における円筒状の永
久磁石15.16(16は図示を省略)に軸3を中心に
電磁コイル28か巻回されている。
ル28を設け、永久磁石による吸引力を調整、即ち剛性
を加派するよう亀こしたものである。この第5図は要部
のみを表したものであって、第1図における円筒状の永
久磁石15.16(16は図示を省略)に軸3を中心に
電磁コイル28か巻回されている。
この場合には、本来の位置制御のための空隙磁路G1.
G2、G3、G4の吸引力を、電流の大きさ及び方向
によって加減することになるので、ラジアル方向、軸方
向の両割性を同時に高めたり弱めたりして調整すること
になる。
G2、G3、G4の吸引力を、電流の大きさ及び方向
によって加減することになるので、ラジアル方向、軸方
向の両割性を同時に高めたり弱めたりして調整すること
になる。
第6図はステータ磁極41.42とロータ磁極43.4
4を軸方向に対向させ、永久磁石45.46をステータ
部lとロータ部2の双方に設けた場合の磁気軸受の一部
を示している。この場合は主としてステータ部lとロー
タ部2との軸方向の位置制御を行うのであるが、ステー
タ磁極41.42間に剛性可変電磁コイル28を巻回し
て、このコイル28に流す電流の方向によりラジアル方
向、軸方向の剛性を調整できる。この場合はラジアル方
向の剛性を高くすると軸方向の剛性が弱くなり、またラ
ジアル方向の剛性を弱めると軸方向の剛性が高くなる。
4を軸方向に対向させ、永久磁石45.46をステータ
部lとロータ部2の双方に設けた場合の磁気軸受の一部
を示している。この場合は主としてステータ部lとロー
タ部2との軸方向の位置制御を行うのであるが、ステー
タ磁極41.42間に剛性可変電磁コイル28を巻回し
て、このコイル28に流す電流の方向によりラジアル方
向、軸方向の剛性を調整できる。この場合はラジアル方
向の剛性を高くすると軸方向の剛性が弱くなり、またラ
ジアル方向の剛性を弱めると軸方向の剛性が高くなる。
剛性を調整して共振状態を回避する論理回路31として
は、第4図の場合以外にも種々前えら1 れるが、例え
ば電磁コイル28に流す電流の立上り、立下り点付近の
回転数では、電流のオン・オフが激しくなる虞れがある
。これを避けるために、ヒステリシス回路を設けて、往
きと戻りとでは多少異なる回転数において電流をオン・
オフするようにすればよい、また、電流をオン・オフ的
に切換えるのではなく、電流に勾配を持たせて立上げ、
立下げるげろこともできるが、回路的には稍々複雑とな
る。
は、第4図の場合以外にも種々前えら1 れるが、例え
ば電磁コイル28に流す電流の立上り、立下り点付近の
回転数では、電流のオン・オフが激しくなる虞れがある
。これを避けるために、ヒステリシス回路を設けて、往
きと戻りとでは多少異なる回転数において電流をオン・
オフするようにすればよい、また、電流をオン・オフ的
に切換えるのではなく、電流に勾配を持たせて立上げ、
立下げるげろこともできるが、回路的には稍々複雑とな
る。
[発明の効果]
以上説明したように本発明に係る剛性可変機構を有する
磁気軸受は、剛性可変コイルを回転中心軸を中心に巻回
し、このコイルへの通電量を変えることによりステータ
部とロータ部間の剛性を可変することはできる。従って
、剛性の変化による共振周波数の制御が可能となり、共
振点を回避しなから回転数を上昇又は下降させることが
できる。
磁気軸受は、剛性可変コイルを回転中心軸を中心に巻回
し、このコイルへの通電量を変えることによりステータ
部とロータ部間の剛性を可変することはできる。従って
、剛性の変化による共振周波数の制御が可能となり、共
振点を回避しなから回転数を上昇又は下降させることが
できる。
図面は本発明に係る剛性可変機構を有する磁気アラ。ア
1.。1、あ1□1よ工0.い、ヵ :・□2図はステ
ータ部、ロータ部の平面図、第3図は回路構成図、第4
図は共振回避方法の説明図。 第5図、第6図は他の実施例の一部断面図である。 符号lはステータ部、2はロータ部、3は軸、11.1
2,13.14.41.42はステータ磁極、15.1
6.45.46は永久磁石、18.19は電磁ヨーク、
20.21は電磁コイル、22.23.43.44はロ
ータ磁極、26は剛性可変ステータ磁極、27は剛性可
変ロータ磁極、28は剛性可変電磁コイル、φ1、φ2
、φ3は磁束、G1、G2、G3、G4、G5、G6は
空隙磁路である。 2゜
1.。1、あ1□1よ工0.い、ヵ :・□2図はステ
ータ部、ロータ部の平面図、第3図は回路構成図、第4
図は共振回避方法の説明図。 第5図、第6図は他の実施例の一部断面図である。 符号lはステータ部、2はロータ部、3は軸、11.1
2,13.14.41.42はステータ磁極、15.1
6.45.46は永久磁石、18.19は電磁ヨーク、
20.21は電磁コイル、22.23.43.44はロ
ータ磁極、26は剛性可変ステータ磁極、27は剛性可
変ロータ磁極、28は剛性可変電磁コイル、φ1、φ2
、φ3は磁束、G1、G2、G3、G4、G5、G6は
空隙磁路である。 2゜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、回転中心軸を中心にステータ部の周囲をロータ部が
非接触で相対的に回転する磁気軸受において、前記ロー
タ部の磁極と対向する前記ステータ部の磁極に、前記回
転中心軸を中心に剛性可変用電磁コイルを巻回したこと
を特徴とする剛性可変機構を有する磁気軸受。 2、前記ステータ部とロータ部のそれぞれに、剛性可変
専用の断面コ字形の円環状磁極を設けると共に、こ、れ
らの開口部を対向させるようにした特許請求の範囲第1
項に記載の剛性可変機構を有する磁気軸受。 3、前記剛性可変コイルに供与する電流量を変えること
により、前記ステータ部とロータ部との間の剛性を変え
るようにした特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
剛性可変機構を有する磁気軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11243684A JPS60256620A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 剛性可変機構を有する磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11243684A JPS60256620A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 剛性可変機構を有する磁気軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60256620A true JPS60256620A (ja) | 1985-12-18 |
Family
ID=14586582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11243684A Pending JPS60256620A (ja) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | 剛性可変機構を有する磁気軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60256620A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62270824A (ja) * | 1986-05-16 | 1987-11-25 | Natl Aerospace Lab | 軸方向剛性の高いラジアル制御型磁気軸受 |
EP0364993A2 (en) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Ebara Corporation | Magnetic bearing system |
EP0844410A1 (fr) * | 1996-11-25 | 1998-05-27 | AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle | Palier magnétique actif longitudinalement et transversalement |
US6023115A (en) * | 1996-01-31 | 2000-02-08 | Seiko Seiki Kabushiki Kaisha | Magnetic bearing apparatus with radial position correcting electromagnet |
JP2006136062A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Tokyo Univ Of Science | ベアリングレス電磁回転装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50101750A (ja) * | 1974-01-14 | 1975-08-12 |
-
1984
- 1984-06-01 JP JP11243684A patent/JPS60256620A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50101750A (ja) * | 1974-01-14 | 1975-08-12 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62270824A (ja) * | 1986-05-16 | 1987-11-25 | Natl Aerospace Lab | 軸方向剛性の高いラジアル制御型磁気軸受 |
JPH0242127B2 (ja) * | 1986-05-16 | 1990-09-20 | ||
EP0364993A2 (en) * | 1988-10-21 | 1990-04-25 | Ebara Corporation | Magnetic bearing system |
US5142175A (en) * | 1988-10-21 | 1992-08-25 | Ebara Corporation | Magnetic bearing system |
US6023115A (en) * | 1996-01-31 | 2000-02-08 | Seiko Seiki Kabushiki Kaisha | Magnetic bearing apparatus with radial position correcting electromagnet |
EP0844410A1 (fr) * | 1996-11-25 | 1998-05-27 | AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle | Palier magnétique actif longitudinalement et transversalement |
FR2756335A1 (fr) * | 1996-11-25 | 1998-05-29 | Aerospatiale | Palier magnetique actif longitudinalement et transversalement |
JP2006136062A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Tokyo Univ Of Science | ベアリングレス電磁回転装置 |
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