JPH0427404B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0427404B2 JPH0427404B2 JP57164549A JP16454982A JPH0427404B2 JP H0427404 B2 JPH0427404 B2 JP H0427404B2 JP 57164549 A JP57164549 A JP 57164549A JP 16454982 A JP16454982 A JP 16454982A JP H0427404 B2 JPH0427404 B2 JP H0427404B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic bearing
- yoke
- excitation coil
- rotor
- rotating body
- 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.)
- Expired - Lifetime
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
- F16C32/0497—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and radial force
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical 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】
本発明は超高速回転機等に用いられる磁気軸受
装置に係り、回転体を回転させるために従来設け
られていた電動機を省略した磁気軸受装置に関す
るものである。
装置に係り、回転体を回転させるために従来設け
られていた電動機を省略した磁気軸受装置に関す
るものである。
第１図は磁気軸受を用いた一般的な回転機の構
成図であり、図において、１は回転体、２，３，
４，５はそれぞれアキシヤル磁気軸受のヨーク、
回軸子、励磁コイル、位置検出器、６，７，８，
９，はそれぞれ上部ラジアル磁気軸受のヨーク、
回転子、励磁コイル、位置検出器、１１，１２，
１３はそれぞれ電動機のヨーク、回転子、励磁コ
イル、１４，１５，１６，１７はそれぞれ下部ラ
ジアル磁気軸受のヨーク、回転子、励磁コイル、
位置検出器、１８はハウジングケースである。
成図であり、図において、１は回転体、２，３，
４，５はそれぞれアキシヤル磁気軸受のヨーク、
回軸子、励磁コイル、位置検出器、６，７，８，
９，はそれぞれ上部ラジアル磁気軸受のヨーク、
回転子、励磁コイル、位置検出器、１１，１２，
１３はそれぞれ電動機のヨーク、回転子、励磁コ
イル、１４，１５，１６，１７はそれぞれ下部ラ
ジアル磁気軸受のヨーク、回転子、励磁コイル、
位置検出器、１８はハウジングケースである。
第１図において、ハウジングケース１８の上部
には、アキシヤル磁気軸受のヨーク２が取つけら
れ、下向きに設けられたスロツトには励磁コイル
４が挿入されている。上記ヨークの下面には、回
転子３を上部に取りつけた回転体１が設置されて
いる。
には、アキシヤル磁気軸受のヨーク２が取つけら
れ、下向きに設けられたスロツトには励磁コイル
４が挿入されている。上記ヨークの下面には、回
転子３を上部に取りつけた回転体１が設置されて
いる。
上記回転子３は上記励磁コイル４の吸引力によ
り吊り下げられ、上記ヨーク２ト若干のギヤツプ
をあけて対向してアキシヤル磁気軸受を構成して
いる。また、回転体１の下端には、上記回転体１
の上下位置を検知する位置検出器５が設けられて
いる。上記回転体１の上方には、上部ラジアル磁
気軸受、下方には、下部ラジアル磁気軸受が設置
され、その間には、電動機が配置されている。
り吊り下げられ、上記ヨーク２ト若干のギヤツプ
をあけて対向してアキシヤル磁気軸受を構成して
いる。また、回転体１の下端には、上記回転体１
の上下位置を検知する位置検出器５が設けられて
いる。上記回転体１の上方には、上部ラジアル磁
気軸受、下方には、下部ラジアル磁気軸受が設置
され、その間には、電動機が配置されている。
上記上部磁気受は、回転体１に取りつけられた
回転子７と、上記回転子７を囲み若干のギヤツプ
をあけてハウジングケース１８に取つけられたヨ
ーク６と、上記ヨーク６の歯部に巻線された複数
の励磁コイル８と、上記ヨーク６の上方に配置さ
れた位置検出器９とからなり、 上記回転子７は、上記励磁コイル８の吸引力に
よりラジアル方向に位置規制されている。位置検
出器９はラジアル方向の位置検出用に用いられ
る。
回転子７と、上記回転子７を囲み若干のギヤツプ
をあけてハウジングケース１８に取つけられたヨ
ーク６と、上記ヨーク６の歯部に巻線された複数
の励磁コイル８と、上記ヨーク６の上方に配置さ
れた位置検出器９とからなり、 上記回転子７は、上記励磁コイル８の吸引力に
よりラジアル方向に位置規制されている。位置検
出器９はラジアル方向の位置検出用に用いられ
る。
上記下部磁気軸受は、配置された位置が下部で
ある点を除いて、上記上部磁気軸受と同じ構造で
あるので説明を省略する。
ある点を除いて、上記上部磁気軸受と同じ構造で
あるので説明を省略する。
上記電動機は、回転体１のほぼ中央に配置され
て、上記回転体１に取つけられた回転子１２と、
上記回転子１２を囲み若干のギヤツプをあけてハ
ウジングケース１８に取つけられたヨーク１１
と、上記ヨーク１１の歯部に巻線された複数の励
磁コイル１３とからなり、通常の電動機として動
作する。
て、上記回転体１に取つけられた回転子１２と、
上記回転子１２を囲み若干のギヤツプをあけてハ
ウジングケース１８に取つけられたヨーク１１
と、上記ヨーク１１の歯部に巻線された複数の励
磁コイル１３とからなり、通常の電動機として動
作する。
この例からも明らかなように、回転体を磁気の
力で支持する磁気軸受は、位置検出器や電磁石な
ど部品点数が多く、機械軸受に比べ回転体の軸方
向長さが長くなるのがふつうである。部品点数の
増加はコストアツプにつながり、回転体の軸方向
長さが長くなることは機器の大型化につながり、
又軸の共振点がさがり、超高速回転がむずかしく
なる。
力で支持する磁気軸受は、位置検出器や電磁石な
ど部品点数が多く、機械軸受に比べ回転体の軸方
向長さが長くなるのがふつうである。部品点数の
増加はコストアツプにつながり、回転体の軸方向
長さが長くなることは機器の大型化につながり、
又軸の共振点がさがり、超高速回転がむずかしく
なる。
本発明はかかる欠点を除去したもので、電動機
を省略することにより、部品点数をへらし磁気軸
受のコストダウンを図り、又回転体の軸方向長さ
を機械軸受と同等にし、機器の小型化および軸の
共振点があがることによる超高速回転可能とした
ものである。
を省略することにより、部品点数をへらし磁気軸
受のコストダウンを図り、又回転体の軸方向長さ
を機械軸受と同等にし、機器の小型化および軸の
共振点があがることによる超高速回転可能とした
ものである。
第２図は本発明の一実施例の構成図であり、図
において、１は回転体、２，３，４，５はそれぞ
れアキシヤル磁気軸受のヨーク、回転子、励磁コ
イル、位置検出器、２１，２２はそれぞれ上部ラ
ジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク、同回転子、２
３，２４はそれぞれ上部ラジアル磁気軸受の励磁
コイルおよび位置検出器、２５は上部電動機の励
磁コイル、２６，２７は、それぞれ下部ラジアル
磁気軸受兼電動機用ヨークおよび回転子、２８，
２９は下部ラジアル磁気軸受の励磁コイルおよび
位置検出器、３０は下部電動機の励磁コイルであ
る。なお、第１図と共通な部分は同じ符号である
ので、説明は省略する。
において、１は回転体、２，３，４，５はそれぞ
れアキシヤル磁気軸受のヨーク、回転子、励磁コ
イル、位置検出器、２１，２２はそれぞれ上部ラ
ジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク、同回転子、２
３，２４はそれぞれ上部ラジアル磁気軸受の励磁
コイルおよび位置検出器、２５は上部電動機の励
磁コイル、２６，２７は、それぞれ下部ラジアル
磁気軸受兼電動機用ヨークおよび回転子、２８，
２９は下部ラジアル磁気軸受の励磁コイルおよび
位置検出器、３０は下部電動機の励磁コイルであ
る。なお、第１図と共通な部分は同じ符号である
ので、説明は省略する。
第２図から明らかなように、回転体１の上方に
は、上部ラジアル磁気軸受と電動機とを兼用した
上部機構が設けられ、下方には、下部ラジアル磁
気軸受と電動機とを兼用した下部機構が設けられ
ている。
は、上部ラジアル磁気軸受と電動機とを兼用した
上部機構が設けられ、下方には、下部ラジアル磁
気軸受と電動機とを兼用した下部機構が設けられ
ている。
上記上部機構は、回転体１に取つけられた回転
子２２と、上記回転子２２を囲み若干のギヤツプ
をあけてハウジングケース１８に取りつけられた
上部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク２１と、
上記ヨーク２１の歯部（第３図参照）に巻線され
た上部ラジアル磁気軸受用および電動機用の励磁
コイル２３，２５、さらに、これらの上方には上
部ラジアル磁気軸受の位置検出器が配置されてい
る。
子２２と、上記回転子２２を囲み若干のギヤツプ
をあけてハウジングケース１８に取りつけられた
上部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク２１と、
上記ヨーク２１の歯部（第３図参照）に巻線され
た上部ラジアル磁気軸受用および電動機用の励磁
コイル２３，２５、さらに、これらの上方には上
部ラジアル磁気軸受の位置検出器が配置されてい
る。
第３図は第２図に示す上部機構のうち、電磁石
部分を抽出した断面図で、具体的には第２図の上
部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク２１に上部
ラジアル磁気軸受の励磁コイルと上部電動機の励
磁コイルとが巻線された状態を示している。
部分を抽出した断面図で、具体的には第２図の上
部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク２１に上部
ラジアル磁気軸受の励磁コイルと上部電動機の励
磁コイルとが巻線された状態を示している。
図において、１ａ〜１２ａは上記ヨークに設け
られた歯の部分、１ｂ〜１２ｂは上記ヨークのス
ロツトの部分、１ｃ〜１２ｃは上部電動機の励磁
コイル、１ｄ〜１２ｄは上部ラジアル磁気軸受の
励磁コイルである。
られた歯の部分、１ｂ〜１２ｂは上記ヨークのス
ロツトの部分、１ｃ〜１２ｃは上部電動機の励磁
コイル、１ｄ〜１２ｄは上部ラジアル磁気軸受の
励磁コイルである。
なお、上記下部機構は、上記上部機構と同じ構
成であるので、説明は省略する。
成であるので、説明は省略する。
以後、上部電動機、上部ラジアル磁気軸受は、
単に、電動機、ラジアル磁気軸受と呼び、上部下
部の区別は省略して説明する。
単に、電動機、ラジアル磁気軸受と呼び、上部下
部の区別は省略して説明する。
超高速回転機に用いられる電動機はかご形の高
周波三相誘導電動機が一般的である。また回転数
をあげるため極数は最少の２極を用い、ヨークの
全スロツト数は３×極数の整数倍にするのがふつ
うである。ラジアル磁気軸受の電磁石はｘ＋、ｘ
−、ｙ＋、ｙ−の４方向に吸引力を発生できなけ
ればならず、かつ各吸引力の発生する方向は90°
ずつずれるようなヨークの歯数でなければならな
い。１つのヨークでラジアル電磁石、２極の三相
誘導電動機を兼ねるにはこの２つの条件を満さな
ければならない。そこで第３図のように１ｄ，２
ｄ，３ｄをｙ＋方向の励磁コイルに、４ｄ，５
ｄ，６ｄをｘ＋方向の励磁コイルに、７ｄ，８
ｄ，９ｄをｙ−方向の励磁コイルに、１０ｄ，１
１ｄ，１２ｄをｘ−方向の励磁コイルにすれば、
１ａ，２ａ，３ａの歯からはｙ＋方向の、４ａ，
５ａ，６ａの歯からは、ｘ＋方向の、７ａ，８
ａ，９ａの歯からはｙ−方向の、１０ａ，１１
ａ，１２ａの歯からはｘ−方向のそれぞれ４方向
の吸引力が発生しかつ90°ずつずれているラジア
ル電磁石ができ、１ｃ，７ｃ，４ｃ，１０ｃをｕ
相、２ｃ，８ｃ，５ｃ，１１ｃをｖ相、３ｃ，９
ｃ，６ｃ，１２ｃをｗ相の三相巻線を施せば２極
で毎極毎相のスロツト数２、単層巻の三相誘導電
動機が全スロツト数12で構成できる。以下このよ
うに構成された物を兼用電磁石と呼ぶことにす
る。この兼用電磁石を第２図のように上下２組配
置することにより、磁気支持の超高速回転機が電
動機を省略した形で実現できる。この兼用電磁石
の回転トルクは、第１図のように電動機とラジア
ル磁気軸受を分離した場合に比べ減少することが
危惧されるが、第２図のように上下２組の兼用電
磁石を配置することにより、第１図の分離した場
合以上の回転トルクは十分に得られる。また高周
波誘導電動機のかご形回転子端絡バーの外側にケ
イ素鋼板を施こした物がもちいられているのがふ
つうである。したがつてこれを本発明の兼用電磁
石の回転子として用いれば、回転トルクと吸引力
が同時にえられる。
周波三相誘導電動機が一般的である。また回転数
をあげるため極数は最少の２極を用い、ヨークの
全スロツト数は３×極数の整数倍にするのがふつ
うである。ラジアル磁気軸受の電磁石はｘ＋、ｘ
−、ｙ＋、ｙ−の４方向に吸引力を発生できなけ
ればならず、かつ各吸引力の発生する方向は90°
ずつずれるようなヨークの歯数でなければならな
い。１つのヨークでラジアル電磁石、２極の三相
誘導電動機を兼ねるにはこの２つの条件を満さな
ければならない。そこで第３図のように１ｄ，２
ｄ，３ｄをｙ＋方向の励磁コイルに、４ｄ，５
ｄ，６ｄをｘ＋方向の励磁コイルに、７ｄ，８
ｄ，９ｄをｙ−方向の励磁コイルに、１０ｄ，１
１ｄ，１２ｄをｘ−方向の励磁コイルにすれば、
１ａ，２ａ，３ａの歯からはｙ＋方向の、４ａ，
５ａ，６ａの歯からは、ｘ＋方向の、７ａ，８
ａ，９ａの歯からはｙ−方向の、１０ａ，１１
ａ，１２ａの歯からはｘ−方向のそれぞれ４方向
の吸引力が発生しかつ90°ずつずれているラジア
ル電磁石ができ、１ｃ，７ｃ，４ｃ，１０ｃをｕ
相、２ｃ，８ｃ，５ｃ，１１ｃをｖ相、３ｃ，９
ｃ，６ｃ，１２ｃをｗ相の三相巻線を施せば２極
で毎極毎相のスロツト数２、単層巻の三相誘導電
動機が全スロツト数12で構成できる。以下このよ
うに構成された物を兼用電磁石と呼ぶことにす
る。この兼用電磁石を第２図のように上下２組配
置することにより、磁気支持の超高速回転機が電
動機を省略した形で実現できる。この兼用電磁石
の回転トルクは、第１図のように電動機とラジア
ル磁気軸受を分離した場合に比べ減少することが
危惧されるが、第２図のように上下２組の兼用電
磁石を配置することにより、第１図の分離した場
合以上の回転トルクは十分に得られる。また高周
波誘導電動機のかご形回転子端絡バーの外側にケ
イ素鋼板を施こした物がもちいられているのがふ
つうである。したがつてこれを本発明の兼用電磁
石の回転子として用いれば、回転トルクと吸引力
が同時にえられる。
以上の説明より明らかなように、本発明は従来
の方式に比べ、電動機を省略した形で磁気軸受装
置が構成でき、大幅なコストダンができ、又回転
体の軸方向長さを機械軸受を使用した場合とほぼ
同等にし、機器の小型化および軸の共振点があが
ることによる超高速回転可能とするものである。
なお、この実施例では５軸制御の磁気軸受につい
て説明したが、２軸以上の自由度を制御する他の
磁気軸受にも適用できることはいうまでもない。
の方式に比べ、電動機を省略した形で磁気軸受装
置が構成でき、大幅なコストダンができ、又回転
体の軸方向長さを機械軸受を使用した場合とほぼ
同等にし、機器の小型化および軸の共振点があが
ることによる超高速回転可能とするものである。
なお、この実施例では５軸制御の磁気軸受につい
て説明したが、２軸以上の自由度を制御する他の
磁気軸受にも適用できることはいうまでもない。
第１図は磁気軸受を用いた一般的な回転機の構
成図、第２図は本発明の一実施例の構成図、第３
図は本発明の兼用電磁石の上部断面図である。 第１図において、１は回転体、２，３，４，５
はそれぞれアキシヤル磁気軸受のヨーク、回転
子、励磁コイル、位置検出器、６，７，８，９は
それぞれ上部ラジアル磁気軸受のヨーク、回転
子、励磁コイル、位置検出器、１１，１２，１３
はそれぞれ電動機のヨーク、回転子、励磁コイ
ル、１８はハウジングケース、２１，２２はそれ
ぞれ上部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク、同
回転子、２３，２４はそれぞれ上部ラジアル磁気
軸受の励磁コイルおよび位置検出器、２５は上部
電動機の励磁コイル、２６，２７は、それぞれ下
部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク、同回転
子、２８，２９は下部ラジアル磁気軸受の励磁コ
イル、同位置検出器、３０は下部電動機の励磁コ
イルである。
成図、第２図は本発明の一実施例の構成図、第３
図は本発明の兼用電磁石の上部断面図である。 第１図において、１は回転体、２，３，４，５
はそれぞれアキシヤル磁気軸受のヨーク、回転
子、励磁コイル、位置検出器、６，７，８，９は
それぞれ上部ラジアル磁気軸受のヨーク、回転
子、励磁コイル、位置検出器、１１，１２，１３
はそれぞれ電動機のヨーク、回転子、励磁コイ
ル、１８はハウジングケース、２１，２２はそれ
ぞれ上部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク、同
回転子、２３，２４はそれぞれ上部ラジアル磁気
軸受の励磁コイルおよび位置検出器、２５は上部
電動機の励磁コイル、２６，２７は、それぞれ下
部ラジアル磁気軸受兼電動機用ヨーク、同回転
子、２８，２９は下部ラジアル磁気軸受の励磁コ
イル、同位置検出器、３０は下部電動機の励磁コ
イルである。
Claims (1)
- １ 超高速回転機等に用いられる磁気軸受におい
て、三相誘導電動機の励磁コイルとラジアル磁気
軸受の励磁コイルの各々を１つのヨークに施し、
この１つのヨークを兼用して、上記各々の励磁コ
イルで回転体をそれぞれ回転、ラジアル方向に磁
気浮上支持することを特徴とする磁気軸受装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57164549A JPS5969522A (ja) | 1982-09-21 | 1982-09-21 | 磁気軸受装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57164549A JPS5969522A (ja) | 1982-09-21 | 1982-09-21 | 磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969522A JPS5969522A (ja) | 1984-04-19 |
| JPH0427404B2 true JPH0427404B2 (ja) | 1992-05-11 |
Family
ID=15795265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57164549A Granted JPS5969522A (ja) | 1982-09-21 | 1982-09-21 | 磁気軸受装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5969522A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06102425B2 (ja) * | 1990-02-08 | 1994-12-14 | 株式会社荏原製作所 | 搬送装置の方向変換装置 |
| CN102829783B (zh) * | 2012-08-17 | 2015-06-17 | 北京航空航天大学 | 一种三轴惯性稳定平台框架轴系支撑系统 |
| JP6627400B2 (ja) | 2014-11-03 | 2020-01-08 | 株式会社デンソー | 電動モータ、制御装置、およびモータ制御システム |
| JP6447662B2 (ja) * | 2017-05-09 | 2019-01-09 | ダイキン工業株式会社 | 電動機システムおよびそれを備えたターボ圧縮機 |
-
1982
- 1982-09-21 JP JP57164549A patent/JPS5969522A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5969522A (ja) | 1984-04-19 |
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