JPS6117741A - Fly wheel device - Google Patents
Fly wheel deviceInfo
- Publication number
- JPS6117741A JPS6117741A JP59135976A JP13597684A JPS6117741A JP S6117741 A JPS6117741 A JP S6117741A JP 59135976 A JP59135976 A JP 59135976A JP 13597684 A JP13597684 A JP 13597684A JP S6117741 A JPS6117741 A JP S6117741A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating body
- magnetic
- magnetic poles
- yoke
- electromagnets
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/30—Flywheels
- F16F15/315—Flywheels characterised by their supporting arrangement, e.g. mountings, cages, securing inertia member to shaft
- F16F15/3156—Arrangement of the 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
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、回転体を磁気力によって完全非接触で支承し
て回転させることが可能なｌａ磁気軸受用いたフライホ
イール装置に係わり、特に球状の回転体を用いたフライ
ホイール装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a flywheel device using a la magnetic bearing that can support and rotate a rotating body completely non-contact by magnetic force. The present invention relates to a flywheel device using a rotating body.
従来、磁気力によって回転体を非接触に支承する磁気軸
受を用いたフライホイール装置が知られている。このフ
ライホイール装置は、無摩擦、無潤滑及び無騒音等の特
徴から電力貯蔵用フライホイールや人工衛星姿勢制御用
フライホイールに応用されている。例えば、人工衛星姿
勢制御用のフライホイールでは通常、衛星の直交３軸に
各１個ずつ搭載され、回転数の増減或いは正逆一回転に
よる反力で衛星の姿勢を制御するようにしている。Conventionally, flywheel devices using magnetic bearings that non-contactly support a rotating body using magnetic force are known. This flywheel device is applied to power storage flywheels and artificial satellite attitude control flywheels because of its frictionless, lubrication-free, and noiseless characteristics. For example, a flywheel for controlling the attitude of an artificial satellite is usually mounted on each of the three orthogonal axes of the satellite, and the attitude of the satellite is controlled by the reaction force generated by increasing and decreasing the number of revolutions or by making one forward and reverse rotation.
ところで、磁気吸引力を利用した磁気軸受は、回転体を
非接触に支承するための制御が不可欠であり、その制御
軸数によって１軸制御型から５軸制御型まで様々のタイ
プが存在する。この制御軸に対して、各々制御装置と電
力増幅器が必要となるため、多軸制御型は装置の大形化
が余儀なくされる。また、１軸制御型の磁気軸受は、そ
の構造上回転体の軸方向に長い構造となり、装置の小型
化の障害となっていた。By the way, magnetic bearings that utilize magnetic attraction force require control to support a rotating body in a non-contact manner, and there are various types depending on the number of control axes, from a 1-axis control type to a 5-axis control type. Since a control device and a power amplifier are required for each control axis, the multi-axis control type is forced to increase the size of the device. Further, the single-axis control type magnetic bearing has a structure that is long in the axial direction of the rotating body, which has been an obstacle to miniaturizing the device.
硯在、人工衛星姿勢制御用のフライホイールとして、薄
型化が可能な２軸制御型磁気軸受が有望視さているが、
多軸制御型の磁気軸受を姿勢制御用のフライホイールに
適用した場合、衛星の３軸に対して各々１画用いられる
ため、磁気軸受の制御軸数の３倍、即ち６組の制御装置
と電力増幅器が必要となる。Currently, two-axis controlled magnetic bearings, which can be made thinner, are showing promise as flywheels for satellite attitude control.
When a multi-axis control type magnetic bearing is applied to a flywheel for attitude control, one stroke is used for each of the three axes of the satellite, so it requires three times the number of control axes of the magnetic bearing, or six sets of control devices. A power amplifier is required.
このように装置全体が大形化するため、衛星搭載機器と
しての信頼性を損い、軽量化の大・きな障害となってい
た。This increased size of the entire device impairs its reliability as a satellite-mounted device and poses a major obstacle to weight reduction.
また、球状の回転体を支承する方法として、ＵＳ Ｐ
−３２２１５６３号の例にあるように交流式の磁気軸受
を用いることが提案されている。しかし、交流式の磁気
軸受は、磁極の形状が複雑になるうえ、電磁石に常に交
流の電流を印加しておく必要があるため、消費電力の点
で問題があった。In addition, as a method for supporting a spherical rotating body, USP
It has been proposed to use an AC type magnetic bearing as in the example of No. 3221563. However, AC magnetic bearings have a problem in terms of power consumption because the shape of the magnetic poles is complicated and it is necessary to constantly apply an AC current to the electromagnet.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするとこ為は、従来人、■衛星の姿勢制御の３軸に搭
載していたフライホイール装置を１台のフライホイール
装置にまとめることができ、装置全体の小型化及び軽量
化をはかり得、もって字曲機器としての信頼性の向上を
はかり得るフライホイール装置を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to combine the flywheel devices that were conventionally mounted on three axes for controlling the attitude of a satellite into a single flywheel device. It is an object of the present invention to provide a flywheel device that can reduce the size and weight of the entire device, thereby improving its reliability as a bending device.
また、本発明の他の目的は、永久磁石と電磁石とを併用
することで、消費電力の低減をはかり得るフライホイー
ル装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a flywheel device that can reduce power consumption by using both permanent magnets and electromagnets.
本廃明の骨子は、慣性体として球状の回転体を用い、こ
の回転体を磁気的吸引力で支承することにある。The gist of this invention is to use a spherical rotating body as the inertial body and to support this rotating body by magnetic attraction.
即ち本発明は、人工衛星の姿勢制御等に用いられるフラ
イホイール装置において、球或いは中空球からなる回転
体と、この回転体の外側に所定の間隙を持って配置され
該回転体を完全非接触で支承する磁気軸受と、前記回転
体の外側に所定の間隙を持って配置され該回転体を任意
方向の軸回りに回転駆動する駆動部とを設けるようにし
たものである。That is, the present invention relates to a flywheel device used for attitude control of an artificial satellite, etc., which includes a rotating body made of a sphere or a hollow sphere, and a flywheel device that is placed outside the rotating body with a predetermined gap and completely non-contact with the rotating body. The rotating body is provided with a magnetic bearing that is supported by the rotating body, and a drive unit that is disposed outside the rotating body with a predetermined gap and drives the rotating body to rotate around an axis in an arbitrary direction.
また本発明は、上記等の用途に用いられるフライホイー
ル装置において、球或いは中空球からなる回転体と、こ
の回転体を挟んで離間対向配置された第１及び第２の磁
極と、これらの磁極の対向方向と直交する方向に前記回
転体を挟んで離間対向配置された第３及び第４の磁極と
、上記各磁極の２つの対向方向とそれぞれ直交する方向
に前記回転体を挟んで離間対向配置された第５及び第６
の磁極と、前記回転体の外側に配置されその内側に上記
第１乃至第４磁極を一因着したリング状の第１の継鉄と
、前記第１乃至第４の磁極に対応して上記第１の継鉄の
外側にそれぞれ固着され前記回転体の中心を通る方向に
着磁された第１乃至第４の永久磁石と、前記回転体の外
側に配置されその内側に上記第１及び第２の永久磁石と
前記第５及び第６の電磁石とを固着したリング状の第２
の継鉄と、前記回転体の外側に配置されその内側に上記
第３及び第４の永久磁石と前記第５及び第６の電磁石と
を固着し、且つ上記第２の継鉄と連結されたリング状の
第３の継鉄と、前記第１乃至第６の磁極にそれぞれ巻回
された第１乃至第６の電磁石コイルとを設けるようにし
たものである。The present invention also provides a flywheel device used for the above-mentioned applications, which includes a rotating body made of a ball or a hollow sphere, first and second magnetic poles that are spaced apart from each other and facing each other with the rotating body in between, and these magnetic poles. third and fourth magnetic poles that are spaced apart and facing each other across the rotating body in a direction perpendicular to the opposing direction of the magnetic poles; 5th and 6th placed
magnetic poles, a ring-shaped first yoke arranged outside the rotating body and having the first to fourth magnetic poles attached thereto, and the above-mentioned magnetic poles corresponding to the first to fourth magnetic poles. first to fourth permanent magnets each fixed to the outside of the first yoke and magnetized in a direction passing through the center of the rotating body; a ring-shaped second permanent magnet fixed to the fifth and sixth electromagnets;
a yoke, which is arranged outside the rotating body and has the third and fourth permanent magnets and the fifth and sixth electromagnets fixed to the inside thereof, and is connected to the second yoke. A ring-shaped third yoke and first to sixth electromagnetic coils respectively wound around the first to sixth magnetic poles are provided.
本発明によれば、簡単な構造で回転体を非接触で支承す
ることができ、且つこの１個の回転体を任意の軸方自回
りに回転させることができる。このため、従来人工衛星
の姿勢制御の３軸に各１台搭載されていたフライホイー
ル装置を１台のみにすることができ、人工衛星の姿勢制
御に用いるフライホイール装置の小型・軽量化及び部品
点数の減少並びに信頼性の向上をはかり得る。According to the present invention, a rotating body can be supported without contact with a simple structure, and this single rotating body can be rotated in any axial direction. For this reason, the number of flywheel devices that were conventionally installed in each of the three axes for attitude control of a satellite can be reduced to one, and the flywheel device used for attitude control of a satellite can be made smaller and lighter. It is possible to reduce the number of points and improve reliability.
また、永久磁石と電磁石とを併用することにより、消費
電力が少ない所謂ゼロ・パワ一方式が実現可能となる。Furthermore, by using a permanent magnet and an electromagnet in combination, a so-called zero power one-way system with low power consumption can be realized.
さらに、リング状の継鉄を用いた場合、４個の永久磁石
から発せられる磁束を効率良く使用した磁気回路が形成
されることになり、この磁気回路により上下方、右６方
向から回転体を支承することになり、回転体のあらゆる
方向の外乱に対して安定な構造を実現することができる
。Furthermore, when a ring-shaped yoke is used, a magnetic circuit is formed that efficiently uses the magnetic flux emitted from the four permanent magnets. As a result, a stable structure can be realized against disturbances in all directions of the rotating body.
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.
第１図は本発明の第１の実施例に係わるフライホイール
装置の概略構成を示す立体図である。この例では３軸制
御型の磁気軸受を用いている。図中１０は後述する如く
多層状に形成された中空球状の回転体であり、この回転
体１０の外側には後述する如くコイル及び磁極からなる
６個の電磁石２０ａ、〜、２０ｆが所定の間隙をおいて
設けられている。即ち、回転体１０の中心を通り相互に
直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に関して、Ｘ軸方向に回転体１０
を挟んで１組の電磁石２０ａ、２０ｂが対向配置され、
Ｙ軸方向に回転体１０を挟んで１組の電磁石２０．Ｃ，
’２０ｄが対向配置され、Ｚ軸方向に回転体１０を挟ん
で１組の電磁石 ２０ｅ。FIG. 1 is a three-dimensional diagram showing a schematic configuration of a flywheel device according to a first embodiment of the present invention. In this example, a three-axis controlled magnetic bearing is used. In the figure, reference numeral 10 denotes a hollow spherical rotary body formed in a multilayered manner as described later. On the outside of this rotary body 10, six electromagnets 20a to 20f consisting of coils and magnetic poles are installed at predetermined intervals as described later. It is set aside. That is, with respect to the X, Y, and Z axes that pass through the center of the rotating body 10 and are orthogonal to each other, the rotating body 10
A pair of electromagnets 20a and 20b are arranged facing each other with
A pair of electromagnets 20. sandwiching the rotating body 10 in the Y-axis direction. C,
'20d are arranged facing each other, and a pair of electromagnets 20e sandwich the rotary body 10 in the Z-axis direction.
２’Ｏｆが対向配置されている。ここで、上記電磁石２
０ａ、〜、２Ｏｆは回転体１０を磁気吸引力により非接
触で支承する磁気軸受を構成している。2'Of are arranged facing each other. Here, the electromagnet 2
0a, . . . , 2Of constitute magnetic bearings that support the rotating body 10 in a non-contact manner by magnetic attraction.
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に対向する３組の電磁石２０ａ。Three sets of electromagnets 20a face each other in the X, Y, and Z axis directions.
〜、２０ｆのそれぞれの一方には回転体１０に対向する
球面の中央に該回転体１０の変位を非接触で検出する変
位！ｆ３０ａ、３０ｃ、３０ｅが設けられている。そし
て、これらの変位計３０８．〜。~, 20f has a displacement at the center of the spherical surface facing the rotating body 10 to detect the displacement of the rotating body 10 without contact! f30a, 30c, and 30e are provided. These displacement meters 308. ~.
３０ｅによって、回転体１０のＸ、Ｙ、Ｚ軸に関する変
位がそれぞれ検出されるものとなっている。The displacements of the rotating body 10 with respect to the X, Y, and Z axes are respectively detected by 30e.
一方、前記Ｘ軸方向に対向配置された電磁石２０ａ、２
０ｂの外側には、電磁石２０ａ、２０ｂと同心円状に後
述する磁極及びコイルからなるモータのステータ（駆動
部）４０ａ、４０ｔ）が設けられている。このステータ
４０ａ、４０ｂは前記回転体１０をロータとしてモータ
を構成するものである。なお、図には示さないがＹ、Ｚ
軸に関してもＸ軸と同様にモータステータ ４０Ｇ。On the other hand, the electromagnets 20a and 2 are arranged opposite to each other in the X-axis direction.
On the outside of 0b, motor stators (driving parts) 40a, 40t, which are made up of magnetic poles and coils (described later), are provided concentrically with the electromagnets 20a, 20b. The stators 40a and 40b constitute a motor using the rotating body 10 as a rotor. Although not shown in the figure, Y, Z
As for the axis, the motor stator is 40G as well as the X axis.
４０ｄ、４０ｅ、４０ｆがそれぞれ設けられるものとな
っている。40d, 40e, and 40f are provided respectively.
次に、上記構成された本装置の作用について説明する。Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained.
まず、回転体１０の浮上動作は以下のようにして行う。First, the floating operation of the rotating body 10 is performed as follows.
Ｘ軸に関してのみ説明すると、変位計３０ａによって得
られた回転体１０の変位信号により電磁石２０ａ、２０
ｂのいずれかのコイルに電流を流し、電磁石２０ａ、２
０ｂによる磁気吸引力を増減することで回転体１０のＸ
軸方向の移動を行い、Ｘ軸方向に関して完全非接触の位
置に回転体１０を保持する。これをＹ、Ｚ軸方向に関し
ても行えば、回転体１０は完全非接触で浮上することに
なる。To explain only about the X-axis, the electromagnets 20a, 20 are activated by the displacement signal of the rotating body 10 obtained by the displacement meter 30a.
A current is passed through either coil of electromagnet 20a, 2
By increasing or decreasing the magnetic attraction force due to 0b, the
The rotating body 10 is moved in the axial direction and held in a completely non-contact position in the X-axis direction. If this is done also in the Y and Z axis directions, the rotating body 10 will float completely without contact.
また、回転体１０の回転駆動は、次のようにして行う。Moreover, the rotational drive of the rotating body 10 is performed as follows.
まず、Ｘ軸方向のモータステータ４０ａ。First, the motor stator 40a in the X-axis direction.
４０ｂのコイルに電流を流すと、回転体１０で構成され
ているモータロータを磁束が横切ることにより、回転体
１０をＸ軸回りに回転させ、ることかできる。さらに、
Ｙ、Ｚ軸回りに間しては、Ｙ。When a current is applied to the coil 40b, a magnetic flux crosses the motor rotor made up of the rotating body 10, so that the rotating body 10 can be rotated around the X-axis. moreover,
Y around the Y and Z axes.
Ｚ軸方向のモータステータのコイルに電流を流すことに
より、Ｘ軸回りと同様にＹ軸回り及びＺ軸回りに回転さ
せることができ、これにより回転体１０を任意の軸回り
に回転させることが可能となる。By applying current to the coil of the motor stator in the Z-axis direction, it is possible to rotate the rotor 10 around the Y-axis and the Z-axis in the same way as around the X-axis, and thereby the rotating body 10 can be rotated around any axis. It becomes possible.
なお、モータステータ４Ｑａ、４０ｂは１軸に対して必
ずしも２個用いる必要はないが、本実施例のように２個
用いた場合、ステータ ４０ａ。Note that it is not always necessary to use two motor stators 4Qa and 40b for one axis, but when two motor stators 4Qa and 40b are used as in this embodiment, the stator 40a.
４０ｂから発せられる磁束による吸引力をステータとロ
ータとで打消し合うことになり、不安定な力が回転体１
０に及ぼす影響を小さくすることができ、磁気軸受の安
定性を向上させることが可能である。The attractive force due to the magnetic flux emitted from 40b is canceled out by the stator and rotor, and unstable force is generated in the rotating body 1.
0 can be reduced, and the stability of the magnetic bearing can be improved.
このように本実施例装置によれば、球状の回転体１０を
電磁石２０ａ、〜、２Ｏｆによる磁気吸引力で完全非接
触に支承することができ、しかもモータステータ４０ａ
、〜、４０ｆによる磁気力により回転体１０を任意軸回
りに回転させることができる。このため、従来人工衛星
の３軸にそれぞれ１台ずつ搭載していた姿勢制郭用のフ
ライホイール装置を１台に置き換えることが可能となる
。As described above, according to the device of this embodiment, the spherical rotating body 10 can be supported completely without contact by the magnetic attraction force of the electromagnets 20a to 2Of, and the motor stator 40a
, ~, 40f allows the rotating body 10 to rotate around any axis. Therefore, the flywheel devices for attitude control, which were conventionally mounted on each of the three axes of an artificial satellite, can be replaced with one device.
従って、部品点数の減少、衛星内の設置場所の低減がは
かれるうえ、磁気軸受に必要とされる電力増幅器の数を
最小限に抑え、引いては装置全体の小型化・軽量化、ざ
らに信頼性の向上をはかり得る等の利点がある。Therefore, the number of parts and installation space within the satellite can be reduced, and the number of power amplifiers required for magnetic bearings can be minimized, which in turn makes the entire device smaller, lighter, and more reliable. It has advantages such as being able to improve sexual performance.
次に、上記実施例装置をさらに詳しく説明する。Next, the apparatus of the above embodiment will be explained in more detail.
第２図は前記第１図に示したフライホイール装置をＸＹ
平面で切った断面図である。ここで上記装置は先にも説
明したように回転部と静止部とに大きく分けることがで
きる。回転部は中空球状の回転体１０からなり、静止部
は電磁石２０ａ、〜２Ｏｆ、変位計３０８．〜．３０ｅ
及ヒモータステータ４０ａ、〜、４０’ｆから構成され
るものとなっている。Figure 2 shows the flywheel device shown in Figure 1
It is a sectional view taken along a plane. Here, the above-mentioned device can be roughly divided into a rotating part and a stationary part, as described above. The rotating part consists of a hollow spherical rotating body 10, and the stationary part includes electromagnets 20a, ~2Of, and a displacement meter 308. ~． 30e
It is composed of a motor stator 40a to 40'f.
球状の回転体１０は、外層に電磁石の磁束を通す磁性体
１１、中間層にモータのロータである導電体１２、内層
にモータステータから発せられた磁束を通す磁性体１３
の３層から構成されている。The spherical rotating body 10 has a magnetic material 11 that passes the magnetic flux of an electromagnet in the outer layer, a conductor 12 that is the rotor of the motor in the middle layer, and a magnetic material 13 that passes the magnetic flux emitted from the motor stator in the inner layer.
It is composed of three layers.
電磁石２０ａ、〜、２０ｆ、例えば電磁石２０ａは、高
透磁率性材料の磁極２１ａ、溝２２ａ及びコイル２３ａ
から形成されている。即ち、磁極２１ａは回転体１０か
ら所定の間隙をおいて設置され、回転体１０の表面に沿
うように一方を球面に形成されている。そして、磁極゛
２１ａに設けられた円筒状の溝２２ａにｔ［１石コイル
２３ａが装着されている。他の電磁石２０ｂ、〜。Electromagnets 20a to 20f, for example electromagnet 20a, include magnetic poles 21a, grooves 22a and coils 23a made of high magnetic permeability material.
It is formed from. That is, the magnetic pole 21a is installed with a predetermined gap from the rotating body 10, and one side is formed into a spherical surface along the surface of the rotating body 10. A t[1-stone coil 23a is attached to a cylindrical groove 22a provided in the magnetic pole 21a. Other electromagnets 20b, ~.
２Ｏｆについても同様である。また、前記変位計３０ａ
の検出信号は制御器５１に供給され、この制御器５１に
より電力増幅器５２によって１ｉｆｆｉ石２０ａ、２０
ｂに供給される電流が制御されるものとなっている。他
の変位計３００．３０ｅについても同様である。The same applies to 2Of. In addition, the displacement meter 30a
A detection signal of
The current supplied to b is controlled. The same applies to the other displacement gauges 300.30e.
ここで、回転体１０の浮上動作をＸ軸を例にとり説明す
る°。まず、回転体１ｏのＸ軸方向の変位を変位計３０
ａによって非接触に検出する。次いで、この変位計３０
８の検出信号を下に、制御器５１によって、回転体１０
の両側に設置された電磁石２０ａ、２０ｂのそれぞれの
コイル２３ａ。Here, the floating operation of the rotating body 10 will be explained using the X-axis as an example. First, the displacement of the rotating body 1o in the X-axis direction is measured using the displacement meter 30.
a for non-contact detection. Next, this displacement meter 30
8, the controller 51 controls the rotation body 10.
Each coil 23a of the electromagnets 20a and 20b is installed on both sides of.
２３ｂに通流する電流を決定する。さらに、電力増幅器
５２によって、実際にコイル ２３ａ。Determine the current flowing through 23b. Furthermore, the power amplifier 52 actually controls the coil 23a.
２３ｂに電流を印加し、２個の電磁石 ２０ａ。Apply current to 23b and two electromagnets 20a.
２０ｂによる磁気吸引力の増減で回転体１０をＺ軸に関
して完全非接触の位置に保持する。同様の動作をＹ、Ｚ
軸に対して行えば、回転体１０Ｉま完全非接触で支承さ
れることになる。The rotating body 10 is held in a completely non-contact position with respect to the Z axis by increasing and decreasing the magnetic attraction force by the rotating body 20b. Similar movements Y, Z
If this is done on the shaft, the rotating body 10I will be supported in a completely non-contact manner.
一方、回転体１０に駆動力を与えるモータステータ４０
ａ、 〜、４０ｆ、例えばステータ４０ａは、電磁石２
０ａの外周にリング状に形成され、前記回転体１０１こ
向かって突起を持つ継鉄４１ａ′及びこの継鉄４１ｇの
突起部に装着されたコイル４２ａから構成されている。On the other hand, a motor stator 40 that provides driving force to the rotating body 10
a, ~, 40f, for example, the stator 40a is the electromagnet 2
It consists of a yoke 41a' formed in a ring shape around the outer periphery of the rotating body 101 and having a protrusion toward the rotating body 101, and a coil 42a attached to the protrusion of the yoke 41g.
他のステータ４０ｂ。Another stator 40b.
〜、４０ｆについても同様である。The same applies to . . . , 40f.
ここで、ステータ４０ａで発せられた磁束磁束φ１は、
第３図に示す如くステータ４０ａの１つの磁極１００ａ
から出て回転体１０の外１１１１゜中間層１２．内層１
３を通って他の磁極１０’Ｏｂに入る。このような磁路
を構成することにより、回転体１０を矢印方向、つまり
Ｘ軸回りに回転させることができる。なお、前述したよ
うに各モータステ・−夕４０ａ、〜、４０ｆは、必ずし
も１軸に対して２個必要ではなく、１軸に関して１個、
つまり合計３個のステータだけでもその機能は十分発揮
される。但し、モータステータを対向させることは、モ
ータの磁束φ１によって生じる回転体１０への吸引力を
打消し合う効果が生れ、磁気軸受の安定度の向上及びｖ
１１１１石に供給される電流番受なくでき、低消費電力
化に有効である。Here, the magnetic flux φ1 emitted by the stator 40a is
As shown in FIG. 3, one magnetic pole 100a of the stator 40a
1111° outside the rotating body 10 from the intermediate layer 12. inner layer 1
3 and enters the other magnetic pole 10'Ob. By configuring such a magnetic path, the rotating body 10 can be rotated in the direction of the arrow, that is, around the X axis. Note that, as mentioned above, each motor stand 40a to 40f is not necessarily required to have two pieces per axis, but one piece per axis.
In other words, the function can be fully demonstrated even with only three stators in total. However, arranging the motor stators to face each other has the effect of canceling out the attraction force to the rotating body 10 caused by the magnetic flux φ1 of the motor, improving the stability of the magnetic bearing and
1111 There is no need to adjust the current supplied to the stone, which is effective in reducing power consumption.
第３図は電磁石及びステータの部分を拡大して示す断面
図である。電磁石２０ａのコイル２３ａに電流を流した
場合、磁束φ２は磁極２１ａの内側から出て回転体１０
の外層１１を通り、磁極２１ａの外側に戻る経路を形成
する。回転体１０の中間層１２は非磁性体であるから回
転体１０と磁極２１ａとの間の空隙に対して中間層１２
の厚さを大きくとっておけば、磁束φ２とモータの磁束
φ１とが交鎖することは殆どない。さらに、電磁石２０
ａの磁極２１ａの内側の磁極２４ａと外側の磁極２５ａ
とを同一面積にしておけば、空隙の磁束密度は略一定と
なり、回転体１０の回転によって生じる渦電流に起因し
た損失は低減されφことになる。FIG. 3 is a sectional view showing an enlarged portion of the electromagnet and the stator. When a current is passed through the coil 23a of the electromagnet 20a, the magnetic flux φ2 comes out from inside the magnetic pole 21a and reaches the rotating body 10.
A path is formed through the outer layer 11 of the magnetic pole 21a and back to the outside of the magnetic pole 21a. Since the intermediate layer 12 of the rotating body 10 is a non-magnetic material, the intermediate layer 12 is
If the thickness is set large, the magnetic flux φ2 and the magnetic flux φ1 of the motor will hardly cross each other. Furthermore, electromagnet 20
The inner magnetic pole 24a and the outer magnetic pole 25a of the magnetic pole 21a of a
If they are made to have the same area, the magnetic flux density of the air gap will be approximately constant, and the loss caused by eddy currents caused by the rotation of the rotating body 10 will be reduced.
第４図は第２の実施例の要部構成を拡大して示す断面図
である。なお、第３図と同一部分には同一符号を付して
、その詳しい説明は省略する。この実施例が先に説明し
た実施例と異なる点は、前記電磁石の磁極に形成する溝
の数を増やしたものである。即ち、電磁石２０ａの磁極
２１ａの回転体１０に対向する球面には、円筒状の溝２
２８゜２２ａ′を同心円状に２本形成し、これらの溝２
２ａ、２２ａ’のそれぞれにコイル２３ａを装着してい
る。この場合、回転体１０の外層１１の磁極２４ａと中
間層１２の磁極と内層１３の磁極との面積比を１．：２
：１にすることにより、一方の磁束φ１と他方の磁束φ
２による空隙の磁束密度を等しくして、回転体１０の回
転によって生じる損失を低減することができる。なお、
本実施例は、上述した溝の数が限定されたものではなく
、空隙の磁束密度を等しく゛することが可能であれば、
コイルの溝の数は任意でよい。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the main structure of the second embodiment. Note that the same parts as in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted. This embodiment differs from the previously described embodiments in that the number of grooves formed in the magnetic poles of the electromagnet is increased. That is, a cylindrical groove 2 is formed on the spherical surface of the magnetic pole 21a of the electromagnet 20a facing the rotating body 10.
28° 22a' are formed concentrically, and these grooves 2
A coil 23a is attached to each of 2a and 22a'. In this case, the area ratio of the magnetic poles 24a of the outer layer 11, the magnetic poles of the intermediate layer 12, and the magnetic poles of the inner layer 13 of the rotating body 10 is set to 1. :2
:1, one magnetic flux φ1 and the other magnetic flux φ
By making the magnetic flux densities of the air gaps equal to each other, the loss caused by the rotation of the rotating body 10 can be reduced. In addition,
In this embodiment, the number of grooves is not limited as described above, and if it is possible to equalize the magnetic flux density of the air gap,
The number of grooves on the coil may be arbitrary.
第５図は第３の実施例の概略構成を示す立体図である。FIG. 5 is a three-dimensional diagram showing the schematic configuration of the third embodiment.
この実施例は回転体を４個の電磁石で支承するものであ
る。即ち、相互に１２０［度］の関係にある１、Ｊ、に
、Ｌ軸に対し、４軸に関する電磁石３０ａ、Ｊ軸に関す
る電磁石３０ｂ、に軸に関する電磁石３０Ｃ，Ｌ軸に関
する電磁石３０ｄのそれぞれの磁気吸引力で、回転体１
０を完全非接触に支承する構造となっている。４個の電
磁石３０ａ、〜、３０ｄは、回転体１ｏに内接する仮想
の正四面体の重心（回転体１０の重心に一致）から各頂
点に向かう４つの軸（１，Ｊ、Ｋ。In this embodiment, a rotating body is supported by four electromagnets. That is, the magnetism of the electromagnet 30a related to the 4-axis, the electromagnet 30b related to the J-axis, the electromagnet 30C related to the L-axis, and the electromagnet 30d related to the L-axis relative to the L axis are 1, J, which are in a relationship of 120 [degrees] to each other. Rotating body 1 with suction power
0 in a completely non-contact manner. The four electromagnets 30a, .
し）上に回転体１０から所定の間隙を持って設置されて
おり、その中央には、回転体１０の各軸方向の変位を非
接触に検出する変位計４０ａ、〜；４０６が固定されて
いる。406, which non-contact detects the displacement of the rotating body 10 in each axial direction, is fixed at the center thereof. There is.
この実施例では、例えば■軸方向の浮上は以下のように
して行う。まず、回転体１０のＺ軸方向の変位を変位計
４０ａによって検出し、回転体１０の位置が１軸方向の
浮上位置より負となっていると、■軸に関する電磁石３
０ａを働かせてその吸引力で浮上位置に、回転体１０の
位置がＩ軸上の浮上位置より正となっていると他の３個
の電磁石２０ｂ、〜、２０ｄを同時に働かせて浮上位置
に支持する。同様の動作をＪ、に、Ｌ軸に対して行えば
、回転体１０は空間の一点に浮上することになる。In this embodiment, for example, levitation in the {circle around (2)} axis direction is performed as follows. First, the displacement of the rotating body 10 in the Z-axis direction is detected by the displacement meter 40a, and if the position of the rotating body 10 is negative than the floating position in the 1-axis direction, the electromagnet 3 with respect to the
When the position of the rotating body 10 is more positive than the floating position on the I axis, the other three electromagnets 20b, 20d are simultaneously activated to support it in the floating position. do. If a similar operation is performed on the J and L axes, the rotating body 10 will levitate to a point in space.
このように本実施例によれば、回転体１０を支承するた
めの電磁石の数を最小の４個にすることができ、より小
型・軽量化をはかり得る。なお、第５図には回転体１０
に駆動力を与えるモータは図示していないが、これは先
の実施例と同様に電磁石２０ａ、〜、２０ｄの外側に配
置することにより、回転体１０を任意の軸回りに回転さ
せることが可能な構成ζすればよい。As described above, according to the present embodiment, the number of electromagnets for supporting the rotary body 10 can be reduced to the minimum of four, thereby achieving further reduction in size and weight. Note that FIG. 5 shows the rotating body 10.
Although the motor that provides the driving force is not shown, by placing it outside the electromagnets 20a to 20d as in the previous embodiment, it is possible to rotate the rotating body 10 around any axis. It is sufficient to have a configuration ζ.
第６図乃至第８図は本発明の第４の実施例の概略構成を
示すもので、第６図はＸＹ平面で切断した断面図、第７
図はＸＺ平面で切断した断面図、第８図はＺ方向から見
た立体図″である。なお、第１図乃至第３図と同一部分
には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。こ
の実施例は電磁石と共に永久磁石を用い、消費電力の低
減を゛はかりたものである。6 to 8 show a schematic configuration of a fourth embodiment of the present invention, FIG. 6 is a sectional view taken along the XY plane, and FIG.
The figure is a cross-sectional view cut along the XZ plane, and Figure 8 is a three-dimensional view seen from the Z direction.The same parts as in Figures 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations are given below. This is omitted.This embodiment uses a permanent magnet together with an electromagnet to reduce power consumption.
前記電磁石２０ａ、〜、２Ｏｆは先の第１の実施例と同
様にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向にそれぞれ対向配装置されている
。電磁石２０ａ、〜、２０ｄの磁極２１ａ、〜、２１ｄ
は、例えば珪素鋼で作られたリング状の第１の継鉄６０
の内側にそれぞれ固着されている。第１の継鉄６０は、
前記回転体１０の外側にＺ軸と直交する方向に該回転体
１０と同心円状に配置されている。また、第１の継鉄６
０の外側には°、上記４つのラジアル磁極２１ａ、〜。The electromagnets 20a, . Magnetic poles 21a, 21d of electromagnets 20a, 20d
is a ring-shaped first yoke 60 made of silicon steel, for example.
are fixed inside each. The first yoke 60 is
It is arranged on the outside of the rotating body 10 in a direction perpendicular to the Z-axis and concentrically with the rotating body 10. In addition, the first yoke 6
0°, the four radial magnetic poles 21a, ~.
２１ｄに対応する位置に、厚さ方向（回転体１０の中心
を通る方向）に着磁された４個の永久磁石７０ａ、〜、
７０ｄが固着されている。Four permanent magnets 70a, which are magnetized in the thickness direction (direction passing through the center of the rotating body 10) at positions corresponding to 21d.
70d is fixed.
また、回転体１０の外側には、上記第１の継鉄６０より
も大径のリング状の第２の継鉄８０がＹ軸方向と直交す
る方向に配置され、この継鉄８−０の内側には上記永久
磁石７０ａ、７０ｂがそれぞれ固着されている。さらに
、回転体１０の外側には第２の継鉄８０と同径の第３の
継鉄９０がＸ軸方向と直交する方向に配置されており、
この継鉄９０はＺ軸方向の対向する２箇所で第２の継鉄
８０に連結一体化されている。そして、第３の継鉄９０
の内側には上記永久磁石７０ｃ、７０ｄがそれぞれ固着
され、ざらに上記継鉄８０．９０の連結部の内側には前
記電磁石２０６．２０ｆのスラスト磁ｆｆｆｉ２１ｅ、
２１ｆがそれぞれ固着されている。Further, on the outside of the rotating body 10, a ring-shaped second yoke 80 having a larger diameter than the first yoke 60 is arranged in a direction perpendicular to the Y-axis direction. The permanent magnets 70a and 70b are fixed inside, respectively. Furthermore, a third yoke 90 having the same diameter as the second yoke 80 is arranged outside the rotating body 10 in a direction perpendicular to the X-axis direction,
This yoke 90 is integrally connected to the second yoke 80 at two opposing locations in the Z-axis direction. And the third yoke 90
The permanent magnets 70c and 70d are fixed to the inside of the yoke 80.90, respectively, and the thrust magnet fffi21e of the electromagnet 206.20f is fixed to the inside of the connection part of the yoke 80.90.
21f are fixed respectively.
なお、回転体１０は、この場合多層状ではなく磁性体か
らなる中空球状に形成されている。また、前記変位計３
０ａ、３０ｃ、３０ｅは先の第１の実施例と同様に設け
られている。In this case, the rotating body 10 is not formed in a multilayered shape but in a hollow spherical shape made of a magnetic material. In addition, the displacement meter 3
0a, 30c, and 30e are provided in the same manner as in the first embodiment.
次に、上記構成された本装置の作用について説明する。Next, the operation of the apparatus configured as described above will be explained.
第９図は磁気軸受のＺ軸方向に関する磁束の流れを説明
するための図であり、前記第７図と同様な断面を示して
いる。永久磁石７０ａのＮ極から発せられる一方の磁束
は破線７１に示す如くラジアル磁極２１ａを通りギャッ
プ２６ａを介して回転体１０内に入り、周方向に沿って
流れ、ギャップ２６ｅを介してスラスト磁極２１ｅに入
り、第２の継鉄８０を通って永久磁石７０ａのＳ極に戻
る磁路を形成する。また、永久磁石７０ａのＮ極から発
せられる他方の磁束は破線７２に示す如くラジアル磁極
２１ａ→ギャップ２６ａ→回転体１０→ギャップ２６ｆ
→スラスト磁極２１ｆ→第２の゛継鉄８０と通り、永久
磁石７０ａのＳ極に戻るＴ１１ｔｆｌを形成する。FIG. 9 is a diagram for explaining the flow of magnetic flux in the Z-axis direction of the magnetic bearing, and shows the same cross section as FIG. 7 above. One magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 70a passes through the radial magnetic pole 21a, enters the rotating body 10 via the gap 26a as shown by the broken line 71, flows along the circumferential direction, and passes through the gap 26e to the thrust magnetic pole 21e. A magnetic path is formed through the second yoke 80 and back to the S pole of the permanent magnet 70a. Further, the other magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 70a is as shown by the broken line 72: radial magnetic pole 21a→gap 26a→rotating body 10→gap 26f.
-> Thrust magnetic pole 21f -> second yoke 80, forming T11tfl that returns to the S pole of the permanent magnet 70a.
また、他の永久磁石７０ｂ、〜、７０ｄについても同様
な磁路が形成されている。これらの磁束は、上述した磁
路に常に流れており変化しない。Similar magnetic paths are also formed for the other permanent magnets 70b, 70d. These magnetic fluxes always flow in the magnetic path described above and do not change.
第９図では、回転体１０を２軸の負の方向に移動し、そ
れを安定な５位置に戻す場合の磁束の流れを示している
。回転体１０がＺ軸の負方向に移動した場合、その値を
変位計３０ｅによって検出し、その検出信号を図示しな
い制御器により処理し、図示しない電力増幅器によっｔ
直列に接続された電磁石２０ｅ、２Ｏｆに電流を流し、
制ｍ磁束を破線７５．．７６のように流す、ことで、回
転体１０を安定位置まで戻す。この際に、ギャップ２６
ｅの磁束は永久磁石による磁束と制御磁束との和となり
、逆にギャップ２６ｆの磁束は永久磁石による磁束と制
御磁束との差となる。このため、ギャップ２６ｅの磁束
密度がギャップ２６ｆのそれよりも高くなり、これによ
って回転体１０にＺ軸の正方向の磁気力が働き、回転体
１０は安定位置に浮上することになる。また、回転体・
１０が２軸の正方向に移動した場合は、電磁石２０ｅ、
２Ｏｆの電流の向きを換え、制御磁束の向きを逆にする
ことで、上記と逆の動作を行える。FIG. 9 shows the flow of magnetic flux when the rotating body 10 is moved in the negative direction of two axes and returned to five stable positions. When the rotating body 10 moves in the negative direction of the Z-axis, its value is detected by the displacement meter 30e, the detection signal is processed by a controller (not shown), and the value is detected by a power amplifier (not shown).
A current is passed through the electromagnets 20e and 2Of connected in series,
The magnetic flux is controlled by the broken line 75. ．． By flowing as shown in 76, the rotating body 10 is returned to a stable position. At this time, gap 26
The magnetic flux of e is the sum of the magnetic flux due to the permanent magnet and the control magnetic flux, and conversely, the magnetic flux of the gap 26f is the difference between the magnetic flux due to the permanent magnet and the control magnetic flux. Therefore, the magnetic flux density in the gap 26e becomes higher than that in the gap 26f, and thereby a magnetic force in the positive direction of the Z axis acts on the rotating body 10, so that the rotating body 10 floats to a stable position. In addition, rotating bodies
10 moves in the positive direction of the two axes, the electromagnet 20e,
By changing the direction of the 2Of current and reversing the direction of the control magnetic flux, the operation opposite to the above can be performed.
第１０図はＸ、Ｙ軸方向に関する磁束の流れを説明する
ための図であり、前記第６図と同様な断面を示している
。この場合、回転体１０をＸ軸の負方向に移動し、それ
を安定な位置に戻す場合の磁束の流れを示している。Ｚ
軸の動作と同様に変位計３０ａによって回転体１０のＸ
軸方向変位を検出し、その検出信号を図示しない制御器
によって処理し、図示しない電力増幅器によって直列に
接続された電磁石２’Ｏａ、２０ｂに電流を流し、制御
磁束を破線７７．７８のように流すことで、回転体１０
を安定位置に戻す。結果的に、ギャップ−１２６ａの磁
束がギャップ２６ｂの磁束密度よりも高くなるので、回
転体１０にＸ軸の正方向の力が働き、回転体１０は安定
位置に浮上することになる。この際に、Ｙ軸方向の動作
に関係するラジアル磁極２１ｃ、２１ｄのギャップ ２
６Ｃ２２６ｄの磁束密度は変化しないため、図のような
磁気回路でＸ、Ｙ軸合々独立に制御できる。Ｚ軸も独立
であることは勿論である。FIG. 10 is a diagram for explaining the flow of magnetic flux in the X and Y axis directions, and shows a cross section similar to that of FIG. 6. In this case, the flow of magnetic flux is shown when the rotating body 10 is moved in the negative direction of the X-axis and returned to a stable position. Z
Similarly to the movement of the shaft, the displacement meter 30a measures the X of the rotating body 10.
The axial displacement is detected, the detection signal is processed by a controller (not shown), and a current is passed through the electromagnets 2'Oa and 20b connected in series by a power amplifier (not shown) to control magnetic flux as shown by broken lines 77 and 78. By flowing, the rotating body 10
Return to stable position. As a result, the magnetic flux in the gap -126a becomes higher than the magnetic flux density in the gap 26b, so a force in the positive direction of the X-axis acts on the rotating body 10, and the rotating body 10 floats to a stable position. At this time, the gap between the radial magnetic poles 21c and 21d related to the movement in the Y-axis direction 2
Since the magnetic flux density of 6C226d does not change, the X and Y axes can be controlled independently using the magnetic circuit shown in the figure. Of course, the Z axis is also independent.
このように本実施例では、電磁石２０．〜。As described above, in this embodiment, the electromagnet 20. ~.
２Ｏｆ、永久磁石７０ａ、 〜、７０ｄ及び継鉄６０．
８０．９０の作用により回転体１０を完全非接触で支承
することができ、さらに回転体１０を任意軸回りに回転
させることができる。従って、先の第１の実施例と同様
な効果が得られる。そしてこの場合、永久磁石７０ａ、
〜、７０ｄと電磁石２０ａ、〜、２０ｆとを併用してい
るので、安定浮上位置での電磁石コイルの電流を殆ど必
要とせず、所謂ゼロパワ一方式を採用でき、消費電力の
大幅な低減をはかり得る。また、継鉄 ６０゜８０．９
０を用いたことにより、永久磁石７０ａ。2Of, permanent magnets 70a, -, 70d and yoke 60.
By the action of 80.90, the rotating body 10 can be supported completely without contact, and furthermore, the rotating body 10 can be rotated around any axis. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained. In this case, the permanent magnet 70a,
Since ~, 70d and electromagnets 20a, ~, 20f are used together, almost no current is required in the electromagnetic coil at the stable levitation position, so a so-called zero power one-way system can be adopted, and power consumption can be significantly reduced. . Also, yoke 60°80.9
By using 0, the permanent magnet 70a.
〜、７０ｄから発せられる磁束を効率良く使用した磁気
回路が形成されることになり、この磁気回路が回転体１
０の上下左右６方向から回転体１０を支承することにな
るので、回転体１ｏのあらゆる方向の外乱に対して安定
した構造となる。~, a magnetic circuit that efficiently uses the magnetic flux emitted from 70d is formed, and this magnetic circuit is connected to the rotating body 1.
Since the rotating body 10 is supported from six directions, up, down, left and right of the rotating body 1o, the structure is stable against disturbances in all directions of the rotating body 1o.
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記回転体を磁気吸引力で支承するため
の電磁石や回転体を回転駆動す、るためのモータステー
タ（駆動部）等の配置位置及び個数は、仕様に応じて適
宜変更可能である。さらに、駆動部は必ずしもモータス
テータに限るものではなく、磁気力により回転体を回転
駆動できるものであればよい。また、第１乃至第３の継
鉄は必ずしも円形リング状に限るものではなく、矩形リ
ング状のものであってもよい。さらに、継鉄や回転体等
の材料は、適宜変更可能である。その他、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the arrangement position and number of electromagnets for supporting the rotating body by magnetic attraction, motor stators (driving units) for rotationally driving the rotating body, etc. can be changed as appropriate according to specifications. Further, the drive unit is not necessarily limited to a motor stator, but may be any drive unit as long as it can drive the rotating body by magnetic force. Moreover, the first to third yokes are not necessarily limited to circular ring shapes, but may be rectangular ring shapes. Furthermore, the materials of the yoke, rotating body, etc. can be changed as appropriate. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
第１図は本発明の第１の実施例に係わるフライホイール
装置の概略構成を示す立体図、第２図は上記装置をＸＹ
平面で切断した断面図、第３図は上記装−の要部構成を
拡大して示す断面図、第４図は第２の実施例の要部構成
を示す断面図、第５図は第３の実施例の概略構成を示す
立体図、第６図乃至第８図は第４の実施例の概略構成を
説明するためのもので第６図はＸＹ平面で切断した断面
図、第７図はｘ７平面で切断した断面図、第８図はＺ方
向から見た立体図、第９図及び第１０図はそれぞれ上記
第４の実施例の作用を説明するための断面図である。
１０・・・回転体、２０ａ、〜、２０ｆ・・・電磁石、
２１ ａ、 〜、２１ ｆ・・・磁極、２２ａ、 〜、
２２ｆ・・・溝、２３ａ、 〜、２３ｆ・：］コイル２
６ａ、〜。
２６ｆ・・・ギャップ、３０ａ、〜、３０ｄ・・・変位
計、４０ａ、〜、４０ｆ・・・モータステータ（駆動部
）、４１ａ、 〜、４１ｆ・・・磁極、４２ａ、 〜、
４２ｂ・・・コイル、５１・・・制御器、５２・・・電
力増幅器、６０・・・第１の継鉄、７０ａ、〜、７０ｄ
・・・永久磁石、８０・・・第２の継鉄、９０・・・第
３の継鉄。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第１図
■FIG. 1 is a three-dimensional diagram showing a schematic configuration of a flywheel device according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
3 is an enlarged sectional view showing the main structure of the above device; FIG. 4 is a sectional view showing the main structure of the second embodiment; FIG. FIGS. 6 to 8 are three-dimensional views showing the schematic configuration of the fourth embodiment. FIG. 6 is a sectional view taken along the XY plane, and FIG. FIG. 8 is a sectional view taken along the x7 plane, FIG. 8 is a three-dimensional view seen from the Z direction, and FIGS. 9 and 10 are sectional views for explaining the operation of the fourth embodiment. 10... Rotating body, 20a, ~, 20f... Electromagnet,
21 a, ~, 21 f... magnetic pole, 22a, ~,
22f...Groove, 23a, ~, 23f:] Coil 2
6a... 26f... Gap, 30a, ~, 30d... Displacement meter, 40a, ~, 40f... Motor stator (drive unit), 41a, ~, 41f... Magnetic pole, 42a, ~,
42b... Coil, 51... Controller, 52... Power amplifier, 60... First yoke, 70a, ~, 70d
...Permanent magnet, 80...Second yoke, 90...Third yoke. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1■
Claims (7)
外側に所定の間隙を持って配置され該回転体を磁気力に
より完全非接触で支承する磁気軸受と、前記回転体の外
側に所定の間隙を持って配置され該回転体を磁気力によ
り任意方向の軸回りに回転駆動する駆動部とを具備して
なることを特徴とするフライホイール装置。(1) A rotating body made of a ball or a hollow sphere, a magnetic bearing that is arranged with a predetermined gap outside the rotating body and supports the rotating body by magnetic force in a completely non-contact manner, and 1. A flywheel device comprising: a drive section which is arranged with a predetermined gap and drives the rotating body to rotate around an axis in an arbitrary direction by magnetic force.
直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に上記回転体を挟んでそれぞ
れ対向配置された３対の電磁石からなるものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフライホイー
ル装置。(2) The magnetic bearing is characterized by being composed of three pairs of electromagnets that are arranged facing each other across the rotating body in the X, Y, and Z axis directions that pass through the center of the rotating body and are orthogonal to each other. A flywheel device according to claim 1.
くする正四面体の各角部にそれぞれ配置された４個の電
磁石からなるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のフライホイール装置。(3) The magnetic bearing is comprised of four electromagnets arranged at each corner of a regular tetrahedron having the same center as the center of the rotating body. Flywheel device as described in section.
モータステータからなるものであることを特徴とする特
許請求の範囲第２項又は第３項記載のフライホイール装
置。(4) The flywheel device according to claim 2 or 3, wherein the drive section includes a motor stator provided coaxially with the electromagnet.
の磁束を通す磁性体、中間層にモータのロータとなる導
電体、内層に上記モータの磁束を通す磁性体を用いて層
状に形成されたものであり、前記磁気軸受は上記回転体
の周面に沿う如く一方を球面に形成された円柱状継鉄、
この円柱状継鉄の上記回転体に対向する球面側に形成さ
れた円筒状の溝、この溝に装着された電磁石コイルから
なるものであり、前記駆動部は上記磁気軸受の外側に上
記円柱状継鉄と同心円上に配置されたモータステータか
らなるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項、第２項又は第３項記載のフライホイール装置。(5) The rotating body is formed in a layered manner using a magnetic material in its outer layer that passes magnetic flux to support the rotating body, a conductive material that serves as the rotor of the motor in the intermediate layer, and a magnetic material that passes the magnetic flux of the motor in its inner layer. The magnetic bearing is a cylindrical yoke whose one side is formed into a spherical surface along the circumferential surface of the rotating body;
The cylindrical groove is formed on the spherical side of the cylindrical yoke facing the rotating body, and an electromagnetic coil is attached to this groove. Claim 1 comprising a motor stator arranged concentrically with a yoke.
The flywheel device according to item 1, 2 or 3.
挟んで離間対向配置された第１及び第２の磁極と、これ
らの磁極の対向方向と直交する方向に前記回転体を挟ん
で離間対向配置された第３及び第４の磁極と、上記各磁
極の２つの対向方向とそれぞれ直交する方向に前記回転
体を挟んで離間対向配置された第５及び第６の磁極と、
前記回転体の外側に配置されその内側に上記第１乃至第
４磁極を固着したリング状の第１の継鉄と、前記第１乃
至第４の磁極に対応して上記第１の継鉄の外側にそれぞ
れ固着され前記回転体の中心を通る方向に着磁された第
１乃至第４の永久磁石と、前記回転体の外側に配置され
その内側に上記第１及び第２の永久磁石と前記第５及び
第６の電磁石とを固着したリング状の第２の継鉄と、前
記回転体の外側に配置されその内側に上記第３及び第４
の永久磁石と前記第５及び第６の電磁石とを固着し、且
つ上記第２の継鉄と連結されたリング状の第３の継鉄と
、前記第１乃至第６の磁極にそれぞれ巻回された第１乃
至第６の電磁石コイルとを具備してなることを特徴とす
るフライホイール装置。(6) A rotating body made of a sphere or a hollow sphere, first and second magnetic poles arranged opposite to each other with the rotating body in between, and a rotating body sandwiching the rotating body in a direction perpendicular to the opposing direction of these magnetic poles. third and fourth magnetic poles that are spaced apart and facing each other, and fifth and sixth magnetic poles that are spaced and face each other with the rotating body in between in a direction perpendicular to the two opposing directions of each of the magnetic poles;
a ring-shaped first yoke disposed outside the rotating body and having the first to fourth magnetic poles fixed to the inside thereof; and a first yoke corresponding to the first to fourth magnetic poles. first to fourth permanent magnets each fixed to the outside and magnetized in a direction passing through the center of the rotating body; the first and second permanent magnets disposed outside the rotating body and inside thereof; a ring-shaped second yoke to which fifth and sixth electromagnets are fixed;
a ring-shaped third yoke which fixes the permanent magnet and the fifth and sixth electromagnets, and which is connected to the second yoke and is wound around each of the first to sixth magnetic poles. 1. A flywheel device comprising: first to sixth electromagnetic coils.
るＸ軸方向に対向配置され、前記第３及び第４の磁極は
前記回転体の中心を通り上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方
向に対向配置され、前記第５及び第６の磁極は前記回転
体の中心を通り上記Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ直
交するＺ軸方向に対向配置されたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載のフライホイール装置
。(7) The first and second magnetic poles are arranged to face each other in the X-axis direction passing through the center of the rotating body, and the third and fourth magnetic poles are orthogonal to the X-axis direction passing through the center of the rotating body. The fifth and sixth magnetic poles are arranged to face each other in the Y-axis direction, and the fifth and sixth magnetic poles are arranged to face each other in the Z-axis direction, which passes through the center of the rotating body and is perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. A flywheel device according to claim 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135976A JPS6117741A (en) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | Fly wheel device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135976A JPS6117741A (en) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | Fly wheel device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117741A true JPS6117741A (en) | 1986-01-25 |
| JPH0441120B2 JPH0441120B2 (en) | 1992-07-07 |
Family
ID=15164270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59135976A Granted JPS6117741A (en) | 1984-06-30 | 1984-06-30 | Fly wheel device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6117741A (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62225500A (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-03 | 工業技術院長 | Attitude controller for body |
| JPS6320297A (en) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | Vibrationproof and support mechanism of device in space |
| JP2005130879A (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Massage machine |
| JP2007056892A (en) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Iwaki Co Ltd | Magnetic bearing |
| JP2008080888A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | Non- contact type rigid body rotation control device |
| JP2013170667A (en) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Sanken Electric Co Ltd | Flywheel device, and energy storage device with the same |
| CN105799952A (en) * | 2016-04-29 | 2016-07-27 | 北京航空航天大学 | Multi-freedom-degree momentum exchange type aerospace craft posture adjusting and executing mechanism |
| WO2017025778A1 (en) | 2015-08-12 | 2017-02-16 | Uab "Pazangus Pozicionavimo Sprendimai" | Satellites attitude control system |
| CN106644535A (en) * | 2016-09-13 | 2017-05-10 | 北京控制工程研究所 | Three-freedom magnetic levitation station for full-physical simulation of gesture control system |
| CN110371322A (en) * | 2019-08-06 | 2019-10-25 | 北京航空航天大学 | A kind of mounting bracket of satellite momentum wheel group |
| CN114670083A (en) * | 2022-04-24 | 2022-06-28 | 西安交通大学 | Bearing platform for non-contact driving three-rotational-freedom-degree displacement output |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3241936B2 (en) | 1994-06-20 | 2001-12-25 | 科学技術振興事業団 | EDM method for insulating material |
-
1984
- 1984-06-30 JP JP59135976A patent/JPS6117741A/en active Granted
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62225500A (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-03 | 工業技術院長 | Attitude controller for body |
| JPS6320297A (en) * | 1986-07-14 | 1988-01-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | Vibrationproof and support mechanism of device in space |
| JPH0532280B2 (en) * | 1986-07-14 | 1993-05-14 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | |
| JP2005130879A (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Massage machine |
| JP2007056892A (en) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Iwaki Co Ltd | Magnetic bearing |
| JP4616122B2 (en) * | 2005-08-22 | 2011-01-19 | 株式会社イワキ | Magnetic bearing |
| JP2008080888A (en) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | Non- contact type rigid body rotation control device |
| JP2013170667A (en) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Sanken Electric Co Ltd | Flywheel device, and energy storage device with the same |
| US11077961B2 (en) | 2015-08-12 | 2021-08-03 | Uab “Pazangus Pozicionavimo Sprendimai” | Satellites attitude control system |
| WO2017025778A1 (en) | 2015-08-12 | 2017-02-16 | Uab "Pazangus Pozicionavimo Sprendimai" | Satellites attitude control system |
| CN107949522B (en) * | 2015-08-12 | 2021-08-31 | 快速定位解决方案有限责任公司 | Satellite attitude control system |
| CN107949522A (en) * | 2015-08-12 | 2018-04-20 | 快速定位解决方案有限责任公司 | Satellite attitude control system |
| CN105799952A (en) * | 2016-04-29 | 2016-07-27 | 北京航空航天大学 | Multi-freedom-degree momentum exchange type aerospace craft posture adjusting and executing mechanism |
| CN106644535B (en) * | 2016-09-13 | 2019-05-24 | 北京控制工程研究所 | A kind of posture control system full physical simulation Three Degree Of Freedom magnetic floating platform |
| CN106644535A (en) * | 2016-09-13 | 2017-05-10 | 北京控制工程研究所 | Three-freedom magnetic levitation station for full-physical simulation of gesture control system |
| CN110371322A (en) * | 2019-08-06 | 2019-10-25 | 北京航空航天大学 | A kind of mounting bracket of satellite momentum wheel group |
| CN110371322B (en) * | 2019-08-06 | 2022-02-08 | 北京航空航天大学 | Mounting bracket for satellite momentum wheel group |
| CN114670083A (en) * | 2022-04-24 | 2022-06-28 | 西安交通大学 | Bearing platform for non-contact driving three-rotational-freedom-degree displacement output |
| CN114670083B (en) * | 2022-04-24 | 2023-03-10 | 西安交通大学 | Bearing platform for non-contact driving three-rotational-freedom-degree displacement output |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0441120B2 (en) | 1992-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6727617B2 (en) | Method and apparatus for providing three axis magnetic bearing having permanent magnets mounted on radial pole stack | |
| EP0662262B1 (en) | Magnetic bearing system and method | |
| US4918345A (en) | Magnetic bearing for active centering of a body movable relative to a static body with respect to at least one axis | |
| Han et al. | Weight-reduction design based on integrated radial-axial magnetic bearing of a large-scale MSCMG for space station application | |
| CN109515755B (en) | Five-freedom-degree single-frame magnetic suspension control moment gyroscope | |
| JPS6117741A (en) | Fly wheel device | |
| JP5140860B2 (en) | Spherical bearing | |
| US10458502B2 (en) | Relating to electromechanical actuators | |
| CN110848253A (en) | Three-degree-of-freedom radial-axial integrated hybrid magnetic bearing | |
| Zhu et al. | Review of reaction spheres for spacecraft attitude control | |
| CN109229424B (en) | Multi-freedom-degree spherical electric magnetic suspension momentum wheel | |
| JPS5943220A (en) | Gimbal-controlled magnetic bearing | |
| JPWO2004042902A1 (en) | Spiral linear motor | |
| CN109229426B (en) | Five-freedom-degree double-frame magnetic suspension control moment gyroscope | |
| CN108448867A (en) | A kind of permanent magnetism spherical motor with outer-rotor structure | |
| CN109322973B (en) | Five-degree-of-freedom magnetic suspension flywheel | |
| JPS62165019A (en) | Magnetic levitation slide | |
| US6057620A (en) | Geometrical structure configuration of maglev forces in a maglev rotational bearing apparatus | |
| CN106931035B (en) | A kind of permanent magnet bias low-power consumption spherical shape magnetic suspension bearing apparatus | |
| JP4155546B2 (en) | Spherical ultrasonic motor | |
| CN112009728A (en) | Induction type magnetic suspension momentum sphere device | |
| JPS62270824A (en) | Radial control type magnetic bearing with high rigidity in axial direction | |
| CN201409103Y (en) | Centripetal pushing/pulling force magnetic suspension spherical motor | |
| CN85104531B (en) | Globular rotor moment electric motor | |
| JPS6211218B2 (en) |