JPH031903B2 - - Google Patents
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- JPH031903B2 JPH031903B2 JP18916483A JP18916483A JPH031903B2 JP H031903 B2 JPH031903 B2 JP H031903B2 JP 18916483 A JP18916483 A JP 18916483A JP 18916483 A JP18916483 A JP 18916483A JP H031903 B2 JPH031903 B2 JP H031903B2
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- JP
- Japan
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- rotating
- ring
- rotating wheel
- fixed body
- rotating ring
- Prior art date
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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
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は磁気力を用いた無接触軸受手段で回転
輪を高速回転自在に支持し磁気浮上回転輪に関
し、特に高速回転軸心と直交した他の二つの直交
軸のまわりに才差トルクを発生させて高速回転軸
心の軸方向を空間中で変化させることのできる磁
気浮上回転輪に関する。
輪を高速回転自在に支持し磁気浮上回転輪に関
し、特に高速回転軸心と直交した他の二つの直交
軸のまわりに才差トルクを発生させて高速回転軸
心の軸方向を空間中で変化させることのできる磁
気浮上回転輪に関する。
従来技術
回転体の回転を支持する手段として磁気力を応
用した無接触軸受手段の実用化が最近可能とな
り、軸受部における機械的摩擦の解消に著しい効
果を上げている。然しながら、この種の無接触軸
受手段からなる支持機構を用いている周知の磁気
浮上回転輪の構造は、従来の転がり軸受支持機構
を用いたものと同じく、回転輪の中心部に磁気軸
受手段が設けられており、このような構造では機
械的摩擦の解消には有効であるが、転がり軸受手
段の場合と同様に回転軸を支持する支持剛性およ
び回転中心に対する慣性能率の適正化に寄与する
質量の有効配分には役立つていない。また、回転
輪の回転軸心の方向を他の支持固定体に対して変
化させる自由度を持たせることは不可能であり、
従つて回転軸の角運動量を利用して支持固定対へ
才差トルクを作用せしめることにより、例えば空
間運動体の姿勢制御を空間３軸に対しておこなう
ために磁気浮上回転輪を利用する等が困難であつ
た。
用した無接触軸受手段の実用化が最近可能とな
り、軸受部における機械的摩擦の解消に著しい効
果を上げている。然しながら、この種の無接触軸
受手段からなる支持機構を用いている周知の磁気
浮上回転輪の構造は、従来の転がり軸受支持機構
を用いたものと同じく、回転輪の中心部に磁気軸
受手段が設けられており、このような構造では機
械的摩擦の解消には有効であるが、転がり軸受手
段の場合と同様に回転軸を支持する支持剛性およ
び回転中心に対する慣性能率の適正化に寄与する
質量の有効配分には役立つていない。また、回転
輪の回転軸心の方向を他の支持固定体に対して変
化させる自由度を持たせることは不可能であり、
従つて回転軸の角運動量を利用して支持固定対へ
才差トルクを作用せしめることにより、例えば空
間運動体の姿勢制御を空間３軸に対しておこなう
ために磁気浮上回転輪を利用する等が困難であつ
た。
発明の目的
依つて本発明の目的は、磁気を用いた無接触軸
受手段の有効性を活用した軸受部の機械的摩擦を
解消するばかりでなく、その無接触軸受手段を回
転輪の周辺域に形成して回転輪の質量をその周辺
領域に集中させ、回転中心に対する慣性能率に寄
与する質量を回転輪の周辺領域において効果的に
確保すると同時に外力に対する支持剛性を増大さ
せ、かつ回転輪の回転軸に直交する他の二軸心の
まわりにも旋回の自由度をもつた有用度の高い磁
気浮上回転輪を提供せんとするものである。
受手段の有効性を活用した軸受部の機械的摩擦を
解消するばかりでなく、その無接触軸受手段を回
転輪の周辺域に形成して回転輪の質量をその周辺
領域に集中させ、回転中心に対する慣性能率に寄
与する質量を回転輪の周辺領域において効果的に
確保すると同時に外力に対する支持剛性を増大さ
せ、かつ回転輪の回転軸に直交する他の二軸心の
まわりにも旋回の自由度をもつた有用度の高い磁
気浮上回転輪を提供せんとするものである。
発明の構成と作用
上述の発明の目的に鑑みて、本発明による磁気
浮上回転輪は、回転軸心上に球心を有した球形周
面を備えた回転輪と、前記回転輪の球形周面と同
一球心を有した凹球面を備えると共に該凹球面と
前記回転輪の球形周面との間に一定間隙を置いて
前記回転輪の周囲に設けられる支持固定体と、前
記回転りの球形周面と前記支持固定体とに分配保
持させた磁気作用部材によつて形成され、前記回
転輪を前記支持固定体に対して前記回転軸心まわ
りに回転可能にかつ該回転軸心と直交した二つの
相互直交軸心まわりに旋回運動可能に浮上支持す
る無接触磁気軸受部と、前記回転輪の略中心部に
配設されて前記回転輪に前記回転軸心まわりの一
定高速回転を与える回転用駆動部と、前記支持固
定体に巻設され、前記無接触磁気軸受部と協働し
て前記回転輪の位置制御をおこない、かつ前記回
転輪を前記二つの軸心まわりに旋回させることが
できる電磁線輪と、前記支持固定体に対する前記
回転輪の相対的位置を無接触検知する検出器とを
具備して構成されたことを特徴とするものであ
る。
浮上回転輪は、回転軸心上に球心を有した球形周
面を備えた回転輪と、前記回転輪の球形周面と同
一球心を有した凹球面を備えると共に該凹球面と
前記回転輪の球形周面との間に一定間隙を置いて
前記回転輪の周囲に設けられる支持固定体と、前
記回転りの球形周面と前記支持固定体とに分配保
持させた磁気作用部材によつて形成され、前記回
転輪を前記支持固定体に対して前記回転軸心まわ
りに回転可能にかつ該回転軸心と直交した二つの
相互直交軸心まわりに旋回運動可能に浮上支持す
る無接触磁気軸受部と、前記回転輪の略中心部に
配設されて前記回転輪に前記回転軸心まわりの一
定高速回転を与える回転用駆動部と、前記支持固
定体に巻設され、前記無接触磁気軸受部と協働し
て前記回転輪の位置制御をおこない、かつ前記回
転輪を前記二つの軸心まわりに旋回させることが
できる電磁線輪と、前記支持固定体に対する前記
回転輪の相対的位置を無接触検知する検出器とを
具備して構成されたことを特徴とするものであ
る。
上述の構成からなる本発明の磁気浮上回転輪
は、高速回転する回転輪の半径方向の浮上支持
は、該回転輪とそれに対向した形状の支持固定体
の対向部分とに設けた無接触磁気軸受の相互磁気
作用によつて、回転輪の質量を集中せしめた周辺
域を直接支持するから、外力に対する回転輪の支
持力は磁気軸受手段が回転輪の中心部に設けられ
た構造の場合より大幅に改善される。
は、高速回転する回転輪の半径方向の浮上支持
は、該回転輪とそれに対向した形状の支持固定体
の対向部分とに設けた無接触磁気軸受の相互磁気
作用によつて、回転輪の質量を集中せしめた周辺
域を直接支持するから、外力に対する回転輪の支
持力は磁気軸受手段が回転輪の中心部に設けられ
た構造の場合より大幅に改善される。
他方、回転軸の軸心方向の浮上支持は、上述し
た無接触磁気軸受による浮上支持作用と併せて、
前記支持固定体に設けた電磁線輪に軸心方向の外
力の方向と大きさとに従つて制御電流を供給し、
該外力とバラスする軸心方向の力を発生させるこ
とにより、軸心方向の平衡位置に適正に保持制御
するものである。このようにすれば、従来一般に
用いられている回転輪の軸心方向制御手段、すな
わち回転輪と支持固定体との相対位置を常に一定
に保持する手段に較べて電磁線輪へ供給する制御
電流は、外力を克服して回転輪を一定位置に保持
するのではなく、外力と平衡する位置に保持する
だけでよいから、その電流値を著しく低減するこ
とができる。
た無接触磁気軸受による浮上支持作用と併せて、
前記支持固定体に設けた電磁線輪に軸心方向の外
力の方向と大きさとに従つて制御電流を供給し、
該外力とバラスする軸心方向の力を発生させるこ
とにより、軸心方向の平衡位置に適正に保持制御
するものである。このようにすれば、従来一般に
用いられている回転輪の軸心方向制御手段、すな
わち回転輪と支持固定体との相対位置を常に一定
に保持する手段に較べて電磁線輪へ供給する制御
電流は、外力を克服して回転輪を一定位置に保持
するのではなく、外力と平衡する位置に保持する
だけでよいから、その電流値を著しく低減するこ
とができる。
更に前述した電磁線輪を支持固定体上の、前記
回転輪を囲繞する等間隔の四位置に各配設した４
つの線輪から形成し、それらの２つずつを１対を
成して協働するように構成した場合にはこれら４
つの線輪に供給する電流を適正比率に配分するこ
とにより、回転輪に作用する合成トルクから該回
転輪にその回転軸心と直交する２つの直交軸のま
わりに夫々、所望の才差トルクを発生させること
ができる。また回転輪駆動部の駆動力を略ドーナ
ツ形をした回転輪に作用させることにより回転軸
心からトルク腕長が大きく、故に回転輪駆動トル
クが大きく、このことは、回転輪駆動部の駆動電
流値が比較的低レベルであるにもかかわらず、大
きな回転輪駆動トルクが得られるという効果を生
ずるのである。
回転輪を囲繞する等間隔の四位置に各配設した４
つの線輪から形成し、それらの２つずつを１対を
成して協働するように構成した場合にはこれら４
つの線輪に供給する電流を適正比率に配分するこ
とにより、回転輪に作用する合成トルクから該回
転輪にその回転軸心と直交する２つの直交軸のま
わりに夫々、所望の才差トルクを発生させること
ができる。また回転輪駆動部の駆動力を略ドーナ
ツ形をした回転輪に作用させることにより回転軸
心からトルク腕長が大きく、故に回転輪駆動トル
クが大きく、このことは、回転輪駆動部の駆動電
流値が比較的低レベルであるにもかかわらず、大
きな回転輪駆動トルクが得られるという効果を生
ずるのである。
実施例
以下、本発明を添付図面に示す実施例に基いて
更に詳細に説明する。
更に詳細に説明する。
第１図は、本発明による磁気浮上回転輪の実施
例を示す縦断面図、第２図は第１図の−線に
沿う断面図、第３図は同回転輪において回転輪と
支持固定体との間の磁気平衡点における相対的位
置関係を示す部分拡大図である。
例を示す縦断面図、第２図は第１図の−線に
沿う断面図、第３図は同回転輪において回転輪と
支持固定体との間の磁気平衡点における相対的位
置関係を示す部分拡大図である。
第１図において、回転軸心Ｃを有する回転輪１
は、その回転軸心Ｃ上に球心を有した球形の周面
１ａを有し、しかも内部がくりぬかれた略ドーナ
ツ形輪体として形成されている。回転輪１の周面
１ａには環状の永久磁石２，３が軸心方向に互い
に離して設けられており、また、永久磁石２には
その両端に環状の磁極片４，５が密着され、他方
の永久磁石３には同じくその両端に環状の磁極片
６，７が密着されて組み込まれている。これらの
環状の磁極片４，５および６，７は、第３図に拡
大図示するように、永久磁石２および３から生ず
る磁束1および2を、前記回転輪１の周囲に配設
された磁性材料からなる支持固定体８の対応部に
形成されている突起９，１０および１１，１２に
磁気閉路を形成するように誘導し、これによつて
回転輪１に対し、その径方向（第１図の軸心方向
Ｘに垂直な平面内における球心からの半径方向で
代表的に矢印Ｙで示してある。）および軸心方向
（第１図に矢印Ｘで示した方向）に就き磁気力の
平衡点Ｏからその径方向および軸心方向のずれを
除去する向きに力を発生させ、上記平衡点Ｏの付
近に回転輪１を無接触支持する。こゝで、上記支
持固定体８における突起９，１０および１１，１
２は回転輪１の球心と同一球心を有した凹球面８
ａに形成されており、回転輪１が上記平衡点に保
持されているとき、支持固定体８の凹球面８ａと
回転輪１の球形周面１ａとの間には一定空隙が形
成された同心関係位置に保持される。なお、この
とき、回転輪１の磁極片４，５および６，７と支
持固定体８の突起９，１０および１１，１２との
周方向における相対位置は第３図に明示したよう
に突起９，１０，１１，１２の極片幅“ｌ”に対
してl/2だけ内側にづれているように設けられて
いる。更に、支持固定体８の突起９，１０の間お
よび突起１１，１２の間には電磁線輪１３および
１４が巻設され、これらの電磁線輪１３，１４に
外部から制御励磁電流を印加して磁束3および4
（第３図）を生ぜしめると、前述した回転輪１の
永久磁石２，３による磁束1および2の大きさを
変動制御することができる。例えば、磁束1と同
じ向きに磁束3を，また磁束2と逆の向きに磁束
4を生ずるように制御励磁電流を加えて、1＋4
＞2−4の状態を発生させると、回転輪１の磁極
片４，５は支持固定体８の突起９，１０と前述し
た周方向のずれを解消して互いに整合するように
引かれ、他方、回転輪１の磁極片６，７は支持固
体８の突起１１，１２から離れるように相互磁気
作用が起る。故にこのような相互磁気作用を利用
すれば、回転輪１に外力が作用したときその外力
による回転輪１のずれをバランスさせることがで
きる。つまり、回転輪１の周面１ａに設けられた
永久磁石２，３，磁極片４，５，６，７と支持固
定体８の突起９，１０，１１，１２によつて構成
された回転輪１の浮上支持用無接触軸受に対して
電磁線輪１３，１４は外力に対するバランス手段
として機能するのである。なお、回転輪１と支持
固定体８とは間には本実施例の場合には、第１
図、第２図の両図を参照することによつて理解で
きるように周方向に４つの浮上支持用の無接触軸
受が等間隔で設けられており、これに対応して電
磁線輪１３，１４の球心に関して点対称位置に電
磁線輪１５，１６が巻設され、同じくこれらと直
交配置により、電磁線輪１３ａ，１４ａ，１５
ａ，１６ａが配設されている。
は、その回転軸心Ｃ上に球心を有した球形の周面
１ａを有し、しかも内部がくりぬかれた略ドーナ
ツ形輪体として形成されている。回転輪１の周面
１ａには環状の永久磁石２，３が軸心方向に互い
に離して設けられており、また、永久磁石２には
その両端に環状の磁極片４，５が密着され、他方
の永久磁石３には同じくその両端に環状の磁極片
６，７が密着されて組み込まれている。これらの
環状の磁極片４，５および６，７は、第３図に拡
大図示するように、永久磁石２および３から生ず
る磁束1および2を、前記回転輪１の周囲に配設
された磁性材料からなる支持固定体８の対応部に
形成されている突起９，１０および１１，１２に
磁気閉路を形成するように誘導し、これによつて
回転輪１に対し、その径方向（第１図の軸心方向
Ｘに垂直な平面内における球心からの半径方向で
代表的に矢印Ｙで示してある。）および軸心方向
（第１図に矢印Ｘで示した方向）に就き磁気力の
平衡点Ｏからその径方向および軸心方向のずれを
除去する向きに力を発生させ、上記平衡点Ｏの付
近に回転輪１を無接触支持する。こゝで、上記支
持固定体８における突起９，１０および１１，１
２は回転輪１の球心と同一球心を有した凹球面８
ａに形成されており、回転輪１が上記平衡点に保
持されているとき、支持固定体８の凹球面８ａと
回転輪１の球形周面１ａとの間には一定空隙が形
成された同心関係位置に保持される。なお、この
とき、回転輪１の磁極片４，５および６，７と支
持固定体８の突起９，１０および１１，１２との
周方向における相対位置は第３図に明示したよう
に突起９，１０，１１，１２の極片幅“ｌ”に対
してl/2だけ内側にづれているように設けられて
いる。更に、支持固定体８の突起９，１０の間お
よび突起１１，１２の間には電磁線輪１３および
１４が巻設され、これらの電磁線輪１３，１４に
外部から制御励磁電流を印加して磁束3および4
（第３図）を生ぜしめると、前述した回転輪１の
永久磁石２，３による磁束1および2の大きさを
変動制御することができる。例えば、磁束1と同
じ向きに磁束3を，また磁束2と逆の向きに磁束
4を生ずるように制御励磁電流を加えて、1＋4
＞2−4の状態を発生させると、回転輪１の磁極
片４，５は支持固定体８の突起９，１０と前述し
た周方向のずれを解消して互いに整合するように
引かれ、他方、回転輪１の磁極片６，７は支持固
体８の突起１１，１２から離れるように相互磁気
作用が起る。故にこのような相互磁気作用を利用
すれば、回転輪１に外力が作用したときその外力
による回転輪１のずれをバランスさせることがで
きる。つまり、回転輪１の周面１ａに設けられた
永久磁石２，３，磁極片４，５，６，７と支持固
定体８の突起９，１０，１１，１２によつて構成
された回転輪１の浮上支持用無接触軸受に対して
電磁線輪１３，１４は外力に対するバランス手段
として機能するのである。なお、回転輪１と支持
固定体８とは間には本実施例の場合には、第１
図、第２図の両図を参照することによつて理解で
きるように周方向に４つの浮上支持用の無接触軸
受が等間隔で設けられており、これに対応して電
磁線輪１３，１４の球心に関して点対称位置に電
磁線輪１５，１６が巻設され、同じくこれらと直
交配置により、電磁線輪１３ａ，１４ａ，１５
ａ，１６ａが配設されている。
さて、上述した制御励磁電流を回転輪１の回転
中に電磁線輪１３，１４に加え、同時に電磁線輪
１３と平衡点Ｏに関して点対称の位置にある電磁
線輪１５に磁束流が増加するように、また電磁線
輪１６に磁束流が減少するように制御励磁電流を
印加すると、回転輪１には第１図の平衡点Ｏに対
して時計まわりに入力トルクが加わり、この入力
トルクに従つて、それとは直角方向のベクトルを
持つ才差トルク発生し、この才差トルクによつて
支持固定体８へ反動トルクを与える。このような
反動トルクは別の電磁線輪１３ａ，１４ａおよび
１５ａ，１６ａに就いても発生させることがで
き、しかも両反動トルク又は両才差トルクは回転
輪１の回転軸心Ｃに対して直交する２つの相互直
交軸の各軸まわりに発生する。つまり回転輪１は
支持固定体８に対して二つの回転自由度を有する
から本発明による磁気浮上回転輪は、二自由度磁
気浮上回転輪として形成されているのである。
中に電磁線輪１３，１４に加え、同時に電磁線輪
１３と平衡点Ｏに関して点対称の位置にある電磁
線輪１５に磁束流が増加するように、また電磁線
輪１６に磁束流が減少するように制御励磁電流を
印加すると、回転輪１には第１図の平衡点Ｏに対
して時計まわりに入力トルクが加わり、この入力
トルクに従つて、それとは直角方向のベクトルを
持つ才差トルク発生し、この才差トルクによつて
支持固定体８へ反動トルクを与える。このような
反動トルクは別の電磁線輪１３ａ，１４ａおよび
１５ａ，１６ａに就いても発生させることがで
き、しかも両反動トルク又は両才差トルクは回転
輪１の回転軸心Ｃに対して直交する２つの相互直
交軸の各軸まわりに発生する。つまり回転輪１は
支持固定体８に対して二つの回転自由度を有する
から本発明による磁気浮上回転輪は、二自由度磁
気浮上回転輪として形成されているのである。
本発明による二自由度磁気浮上回転輪を人工衛
星やロケツト装置の姿勢制御部に搭載すれば、上
記の反動トルクによつてそれら人工衛星やロケツ
ト装置の姿勢や方位を制御するために用いること
ができる。この場合に、才差トルクが発生する
と、その反動トルクが無接触磁気軸受の支持力に
よつて支持固定体８に伝えられ、該支持固定体８
が取付けられた人工衛星本体やロケツト装置本体
そのものを変位させるので、回転輪１と支持固定
体８との相対位置ば微小変化しかしない。故に上
記のような応用の場合にも回転輪１と支持固定体
８との隙間を大きくとる必要はない。
星やロケツト装置の姿勢制御部に搭載すれば、上
記の反動トルクによつてそれら人工衛星やロケツ
ト装置の姿勢や方位を制御するために用いること
ができる。この場合に、才差トルクが発生する
と、その反動トルクが無接触磁気軸受の支持力に
よつて支持固定体８に伝えられ、該支持固定体８
が取付けられた人工衛星本体やロケツト装置本体
そのものを変位させるので、回転輪１と支持固定
体８との相対位置ば微小変化しかしない。故に上
記のような応用の場合にも回転輪１と支持固定体
８との隙間を大きくとる必要はない。
回転軸心Ｃと同じＸ軸方向の制御は例えば電磁
線輪１３と同一円周上に設けてある他の電磁線輪
１３ａ，１５ａ，１６に対し環状永久磁石２によ
る磁束流が増加するように制御励磁電流を加え、
電磁線輪１４と同一円周上に設けてある他の電磁
線輪１４ａ，１５，１６ａに対し環状永久磁束３
による磁束流が減少するように制御励磁電流を加
えると回転輪１をＸ軸の第１図上向き方向（プラ
ス方向）へ移動させることができる。
線輪１３と同一円周上に設けてある他の電磁線輪
１３ａ，１５ａ，１６に対し環状永久磁石２によ
る磁束流が増加するように制御励磁電流を加え、
電磁線輪１４と同一円周上に設けてある他の電磁
線輪１４ａ，１５，１６ａに対し環状永久磁束３
による磁束流が減少するように制御励磁電流を加
えると回転輪１をＸ軸の第１図上向き方向（プラ
ス方向）へ移動させることができる。
回転輪１は磁気力の平衡点ＯからＸ軸のプラス
方向にずれると、磁束1の磁気吸引力により、ま
たＸ軸のマイナス方向（第１図の下向き方向）に
ずれると磁束2の磁気吸引力により、益々この平
衡点Ｏからずれるので、このずれを各電磁線輪と
対の配置で支持固定体８に設けてある軸方向位置
検出器１７，１７ａ，１８，１８ａ（第１図、第
２図）によつて検出する。この検出は例えば漏れ
磁束検出器を利用して、無接触磁気軸受からの漏
れ磁束の変化によつて生ずる回転輪１のＸ軸方向
のずれ速度を検出するように構成すればよい。こ
の軸方向位置検出器１７，１７ａ，１８，１８ａ
の検出した出力信号を適当な増幅器によつて増幅
し、前記電磁線輪に必要な大きさの制御励磁電流
を加え、発生した磁束3および4と磁束1および
2との磁束和もしくは磁束差に相当する磁気力に
より回転輪１は外力と釣合う平衡点で支持され、
その御は殆んど永久磁石の支持力のみで支持が行
なわれる。そしてこの支持方法により回転輪１を
支持するための電流を極めて少なくすることがで
きる。
方向にずれると、磁束1の磁気吸引力により、ま
たＸ軸のマイナス方向（第１図の下向き方向）に
ずれると磁束2の磁気吸引力により、益々この平
衡点Ｏからずれるので、このずれを各電磁線輪と
対の配置で支持固定体８に設けてある軸方向位置
検出器１７，１７ａ，１８，１８ａ（第１図、第
２図）によつて検出する。この検出は例えば漏れ
磁束検出器を利用して、無接触磁気軸受からの漏
れ磁束の変化によつて生ずる回転輪１のＸ軸方向
のずれ速度を検出するように構成すればよい。こ
の軸方向位置検出器１７，１７ａ，１８，１８ａ
の検出した出力信号を適当な増幅器によつて増幅
し、前記電磁線輪に必要な大きさの制御励磁電流
を加え、発生した磁束3および4と磁束1および
2との磁束和もしくは磁束差に相当する磁気力に
より回転輪１は外力と釣合う平衡点で支持され、
その御は殆んど永久磁石の支持力のみで支持が行
なわれる。そしてこの支持方法により回転輪１を
支持するための電流を極めて少なくすることがで
きる。
他方、回転輪１が半径方向にずれると、支持固
定体８の円周上に前記軸方向位置検出器１７，１
７ａ，１８，１８ａと同一半径方向に偶数複数個
設けた半径方向位置検出器、すなわち第１図にお
いては参照番号１９および２０で示した検出器
（第１図には表示されない他の二つの検出器があ
る。）からの出力信号を増幅し、同一半径方向の
電磁線輪、すなわち第１図においては電磁線輪１
３，１４および１６，１５へ回転輪１の半径方向
へのずれ向きと大きさによつて磁気力が増加もし
くは減少するように制御励磁電流を加え、回転輪
１を適正位置へ制御する。
定体８の円周上に前記軸方向位置検出器１７，１
７ａ，１８，１８ａと同一半径方向に偶数複数個
設けた半径方向位置検出器、すなわち第１図にお
いては参照番号１９および２０で示した検出器
（第１図には表示されない他の二つの検出器があ
る。）からの出力信号を増幅し、同一半径方向の
電磁線輪、すなわち第１図においては電磁線輪１
３，１４および１６，１５へ回転輪１の半径方向
へのずれ向きと大きさによつて磁気力が増加もし
くは減少するように制御励磁電流を加え、回転輪
１を適正位置へ制御する。
次に上述した回転輪１の回転軸心Ｃに関する回
転駆動に就いて説明する。
転駆動に就いて説明する。
回転軸１は既述のように内部がくりぬかれたド
ーナツ形の輪体に形成されており、その内部周囲
には回転輪１に回転を与えるための駆動機構が設
けられている。すなわち、第１図において、回転
輪１の内周に磁石片２１、磁路形成リング２２が
埋設されており、これと協働するように励磁巻線
２３ａを有する固定子２３が支持固定体８の取付
台２４からの延長枠２５に取付けられ、蓋２６と
スペーサ２７によつて固定されている。これら磁
石片２１と固定子２３とにより電動機構造の駆動
機構の一例が形成されている。そしてこのように
回転輪１の回転軸心Ｃに対し、輪体を駆動するこ
とによりトルク増大を計ることができる。
ーナツ形の輪体に形成されており、その内部周囲
には回転輪１に回転を与えるための駆動機構が設
けられている。すなわち、第１図において、回転
輪１の内周に磁石片２１、磁路形成リング２２が
埋設されており、これと協働するように励磁巻線
２３ａを有する固定子２３が支持固定体８の取付
台２４からの延長枠２５に取付けられ、蓋２６と
スペーサ２７によつて固定されている。これら磁
石片２１と固定子２３とにより電動機構造の駆動
機構の一例が形成されている。そしてこのように
回転輪１の回転軸心Ｃに対し、輪体を駆動するこ
とによりトルク増大を計ることができる。
回転輪１の回転中に電磁線輪へ供給される制御
励磁電流が万一途絶え、回転輪１が支持固定体に
接触した際に回転を安全に徐々に停止させる制動
輪２８，２９が支持固定体８に設けてある。制動
輪２８，２９は適当な制動効果を有する例えば樹
脂材によつて形成すればよい。
励磁電流が万一途絶え、回転輪１が支持固定体に
接触した際に回転を安全に徐々に停止させる制動
輪２８，２９が支持固定体８に設けてある。制動
輪２８，２９は適当な制動効果を有する例えば樹
脂材によつて形成すればよい。
効 果
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、回転輪の全質量に対する角運動量の比および
外力に対する支持剛性を大きくでき、回転軸心と
直角面内の二軸のまわりに回転軸心を回転させる
ことができる二自由度磁気浮上回転輪を得ること
ができる。
ば、回転輪の全質量に対する角運動量の比および
外力に対する支持剛性を大きくでき、回転軸心と
直角面内の二軸のまわりに回転軸心を回転させる
ことができる二自由度磁気浮上回転輪を得ること
ができる。
第１図は発明による磁気浮上回転輪の実施例を
示す縦断面図、第２図は第１図の−線に沿う
断面図、第３図は同実施例における無接触磁気軸
受と電磁線輪との配置構造を示す部分拡大図。 １……回転輪、２、３……環状永久磁石、４、
５、６、７……磁極片、８……支持固定体、９、
１０、１１、１２……突起、１３、１３ａ、１
４、１４ａ、１５、１５ａ、１６、１６ａ……電
磁線輪、１７、１７ａ、１８、１８ａ……軸方向
検出器、１９、２０……半径方向位置検出器、２
１……磁石片、２３……固定子、２３ａ……励磁
巻線。
示す縦断面図、第２図は第１図の−線に沿う
断面図、第３図は同実施例における無接触磁気軸
受と電磁線輪との配置構造を示す部分拡大図。 １……回転輪、２、３……環状永久磁石、４、
５、６、７……磁極片、８……支持固定体、９、
１０、１１、１２……突起、１３、１３ａ、１
４、１４ａ、１５、１５ａ、１６、１６ａ……電
磁線輪、１７、１７ａ、１８、１８ａ……軸方向
検出器、１９、２０……半径方向位置検出器、２
１……磁石片、２３……固定子、２３ａ……励磁
巻線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 回転軸心上に球心を有した球形周面を備えた
回転輪と、前記回転輪の球形周面と同一球心を有
した凹球面を備えると共に該凹球面と前記回転輪
の球形周面との間に一定間隙を置いて前記回転輪
の周囲に設けられる支持固定体と、前記回転輪の
球形周面と前記支持固定体とに分配保持させた磁
気作用部材によつて形成され、前記回転輪を前記
支持固定体に対して前記回転軸心まわりに回転可
能にかつ該回転軸心と直交した二つの相互直交軸
心まわりに旋回運動可能に浮上支持する無接触磁
気軸受部と、前記回転輪の略中心部に配設されて
前記回転輪に前記回転軸心まわりの一定高速回転
を与える回転用駆動部と、前記支持固定体に巻設
され、前記無接触磁気軸受部と協働して前記回転
輪の位置制御をおこない、かつ前記回転輪を前記
二つの軸心まわりに旋回させることができる電磁
線輪と、前記支持固定体に対する前記回転輪の相
対的位置を無接触検知する検出器とを具備して構
成されたことを特徴とする磁気浮上回転輪。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載した磁気浮上回
転輪において、前記電磁線輪は、前記支持固定体
上の、前記回転輪を囲繞する等間隔の四位置に各
配設された４つの線輪から形成され、これら２つ
ずつを１対を成して協働するように構成されてな
る磁気浮上回転輪。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載する磁気浮上回
転輪において、前記検出器は前記回転輪の回転軸
心方向と半径方向の位置ずれを検出する漏れ磁束
検出形の検出器からなる磁気浮上回転輪。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の磁気浮上回転
輪において、前記回転輪は、その回転軸心に対す
る慣性能率を大きくするように略ドーナツ形の非
中空体に形成した磁気浮上回転輪。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18916483A JPS6082041A (ja) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | 磁気浮上回転輪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18916483A JPS6082041A (ja) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | 磁気浮上回転輪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6082041A JPS6082041A (ja) | 1985-05-10 |
| JPH031903B2 true JPH031903B2 (ja) | 1991-01-11 |
Family
ID=16236528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18916483A Granted JPS6082041A (ja) | 1983-10-12 | 1983-10-12 | 磁気浮上回転輪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6082041A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62193554A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-25 | Joji Kusuyama | 電動機 |
-
1983
- 1983-10-12 JP JP18916483A patent/JPS6082041A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6082041A (ja) | 1985-05-10 |
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