JPH051693Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、回転体を磁気浮上させて無接触で回
転支持する磁気軸受装置に関する。

（考案の概要） 本考案は、回転体が軸方向に全く浮上しない状
態において磁束手段のインダクタンスが目標値と
常に一定の差を有するようにすることにより、軸
方向電磁石と回転体のアーマチヤーデイスクとの
間の隙間を常に一定になるようにして、回転体を
軸方向に安定して磁気浮上させるようにすること
と、磁気軸受装置を有する構造体とその検出手段
の検出回路との互換性を持たせて、構造体と検出
回路との組付け上およびそれらのメンテナンス上
の便宜を向上させるものである。

（従来の技術およびその問題点） 従来の磁気軸受装置は、その検出手段の磁束手
段にインダクタンス調整手段が設けられていなか
つたため、その磁束または容量手段を構造体に取
付けたときに、回転体が軸方向に全く浮上しない
状態におけるそのインダクタンスの大きさがバラ
ついてしまう。このため、検出回路のコイルのイ
ンダクタンスとの差もバラついてしまうことにな
り、その結果、軸方向電磁石と回転体のアーマチ
ヤーデイスクとの間の隙間もバラついてしまう。
このことにより、軸方向電磁石は回転体を軸方向
に安定して磁気浮上させることができなくなり、
回転体が軸方向に浮上できなかつたり、軸方向に
振動したり、あるいは構造体の静止部とこすれた
りする。

これを解決するために従来は、磁束手段のイン
ダクタンスのバラつき対応させて、検出回路のコ
イルのインダクタンスを可変調整していた。この
ため、磁束手段を組込んだ構造体と検出回路を組
込んだ制御回路は前記コイルのインダクタンスを
調整した後は常にその組合わせで使用しなければ
ならず、いずれか一方に故障が生じたときはそれ
を新しいものと交換した後に必ずまた前記コイル
のインダクタンスを再調整しなければならず、メ
ンテナンスに著しい支障を来すという問題点を有
していた。

（問題点を解決するための手段） そこで本考案は前記問題点を解決するため、回
転体を半径方向に浮上させて支持する半径方向磁
気軸受と、アーマチヤーデイスクを介して回転体
を軸方向に浮上させて支持する軸方向電磁石と、
回転体の軸方向の浮上量を検出する検出手段と、
検出手段の検出結果に基づいて回転体を所定の浮
上位置に制御する制御回路とを備えた磁気軸受装
置において、その検出手段は、回転体の軸方向の
浮上量の大きさに応じてインダクタンスが変化す
る磁束手段と、その変化したインダクタンスが、
あらかじめ定められた目標値とどの程度変差があ
るかを検出する検出回路とから構成され、さらに
磁束手段は、回転体が軸方向の所定の目標位置に
浮上した状態でのインダクタンスと、回転体が軸
方向に全く浮上しない状態におけるインダクタン
スとの差が常に一定の値となるよう調整するため
のインダクタンス調整手段を有する構成としたも
のである。

（作用） このような構成の磁気軸受装置によれば、イン
ダクタンス調整手段により磁束手段のインダクタ
ンスを、検出回路のコイルのインダクタンスと常
に一定の差をもたせることができる。このため、
回転体を軸方向に磁気浮上させたときのそのアー
マチヤーデイスクと軸方向電磁石との間の隙間も
常に一定にすることができ、回転体を軸方向に安
定して磁気浮上させることができる。

また、検出回路のコイルのインダクタンスを
一々調整しなくともよいため、構造体と検出回路
を含む制御回路との間に互換性を持たせることが
でき、それらのメンテナンス上の改善や組合わせ
の自由度の向上を図ることができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例について図面に基づいて
説明する。第１，２図は本考案による磁気軸受装
置の一実施例を示す図である。

第１図において、１は、本考案に係る磁気軸受
装置が組込まれた構造体としての真空ポンプ（タ
ーボ分子ポンプ）である。真空ポンプ１はその外
周部に円筒状のハウジング２が設けられ、その内
周にはステータ翼３が軸方向に複数並べて固定さ
れている。ハウジング２の半径内方には円筒状の
ロータ５（回転体）が回転自在に収納されてお
り、このロータ５の外周にはロータ翼６がステー
タ翼３と交互に重なるよう配置されて、ロータ５
の軸方向に複数並べて固定されている。

ロータ５の半径内方には円筒状の固定筒８が設
けられ、この固定筒８の軸線部にはロータ軸１０
がロータ５と一体的に回転可能に配置されてい
る。固定筒８の内側には、ロータ軸１０を回転駆
動してロータ翼６をステータ翼３に対して回転さ
せるモータ１２と、ロータ軸１０を半径方向に浮
上（離隔）させて無接触で回転支持する半径方向
磁気軸受１４と、ロータ軸１０を軸方向に浮上さ
せて無接触で回転支持する軸方向電磁石１５とが
設けられている。特に、軸方向電磁石１５はロー
タ軸１０に設けられたアーマチヤーデイスク１７
を、それと反対側に設けられた永久磁石１８と１
８′の吸引力に抗して吸引することにより、ロー
タ軸１０すなわちロータ５を軸方向に浮上するよ
うになつている。

ロータ軸１０の下端面は固定筒８の底板部８ａ
に対向しており、そのロータ軸１０の下端面と底
板部８ａとの間には、ロータ５の軸方向の浮上量
を検出する軸方向センサ２０（検出手段）の磁束
手段２２が配置されている。磁束手段２２は固定
筒８の底板部８ａに設けられたコイル２４と、ロ
ータ軸１０の下端面に設けられたフエライト等の
磁性体２６とにより構成されており、さらにコイ
ル２４は磁性体の挿入ネジ２８（インダクタンス
調整手段）によりそのインダクタンスが調整可能
となつている。磁束手段２２のコイル２４には軸
方向センサ２０の検出回路３０が配線３２，３３
により連結されており、この検出回路３０は半径
方向磁気軸受１４や軸方向電磁石１５等を制御す
る制御回路３５の一部として組込まれている。

検出回路３０は固定インダクタンスLcを有す
る固定コイル３７と可変インダクタンスLvを有
する可変コイル３８とを備え、可変コイル３８は
固定コイル３７の固定インダクタンスLcのバラ
つきを修正してLc＋Lvが常に磁束手段２２の目
標インダクタンス値Loとなるように設定されて
いる。一方磁束手段２２のインダクタンスは、ロ
ータ軸１０の段部１０ａが保護用軸受４０に当接
してロータ５が浮上していないときは出発インダ
クタンス値Lsを示し、ロータ５が完全に浮上し
た状態のときは目標インダクタンス値Loとなる
ようになつている。このとき軸方向電磁石１５と
アーマチヤーデイスク１７との間の隙間は所定値
Ｃを示し、制御回路３５により円滑に制御されて
理想ゲイン値によりアーマチヤーデイスク１７を
介してロータ５を安定して浮上させることができ
る。

もしロータ５が浮上してないときの磁束手段２
２のインダクタンスが出発インダクタンス値Ls
よりも小さかつたりあるいは大きかつたりした場
合には、目標インダクタンス値Loとの差がずれ
ることにより軸方向電磁石１５とアーマチヤーデ
イスク１７との間の隙間は所定値Ｃとはならず、
制御回路３５による制御も理想ゲイン値により円
滑に行うことができなくなる。この点からロータ
５が浮上してないときの磁束手段２２のインダク
タンスが出発インダクタンス値Lsとなるように
することは重要である。

しかしながら、真空ポンプ１の製造時、組付け
時の誤差により一度でぴたりと出発インダクタン
ス値Lsに設定することは困難である。そこで真
空ポンプ１に磁束手段２２を組付けた後で、磁性
体の挿入ネジ２８により磁性体２６とコイル２４
の磁性体部の形態すなわち、コイル２４内への挿
入ネジ２８の挿入量を変化させることにより、ロ
ータ５が浮上してないときの磁束手段２２のイン
ダクタンスを容易に出発インダクタンス値Lsと
なるように設定することができる。このような出
発インダクタンス値Lsは目標インダクタンス値
Loと常に一定の差となつており、ロータ５を浮
上させるときには制御回路３５はこの差が０にな
るまで軸方向電磁石１５に通電制御するようにな
つている。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、インダク
タンス調整手段としての磁性体の挿入ネジ２８に
よりロータ５が浮上してないときの磁束手段２６
のインダクタンスを、検出回路３０のコイル３
７，３８の目標インダクタンス値Loと常に一定
の差をもたせた出発インダクタンス値Lsに設定
することができるため、回転体（ロータ５）を軸
方向に磁気浮上させたときのそのアーマチヤーデ
イスク１７と軸方向電磁石１５との間の隙間も常
に一定の値Ｃにすることができ、回転体５を軸方
向に安定して磁気浮上させることができる。この
ため、回転体５が軸方向に浮上できなかつたり、
軸方向に振動したり、あるいは保護用軸受４０の
下面にアーマチヤーデイスク１７の上面がこすれ
たりすることを防止することができる。

また、検出回路３０の固定コイル３７と可変コ
イル３８の合計の目標インダクタンス値Loを、
組立て時にバラついている磁束手段２２のインダ
クタンスと一定の差になるように一々調整しなく
ともよいため、真空ポンプ１は真空ポンプ１で大
量に作り、検出回路３０すなわち制御回路３５は
制御回路３５で大量に作つてから、どの真空ポン
プ１と制御回路３５を組合わせても互換性を有し
ているために、磁束手段２２の非浮上時のインダ
クタンスは目標インダクタンス値Loと一定の差
の出発インダクタンス値Lsになつており、軸方
向電磁石１５の通電制御時はアーマチヤーデイス
ク１７との間の隙間は必ず所定値Ｃとすることが
できる。

このため、軸方向電磁石１５と検出回路３０，
３５とのいずれか一方に故障を生じた場合にはそ
の一方だけを交換して他方と単に連結するだけで
済み、従来のように一々検出回路３０の目標イン
ダクタンス値Loを調整する必要がない。したが
つてメンテナンス上著しく改善を図ることができ
るとともに、それらの組合わせの自由度を向上さ
せて真空ポンプ１の機能を最大限に発揮させるこ
とができる。

なお、上記実施例においては本考案を真空ポン
プ１に応用したものについて説明したが、真空ポ
ンプ１に限定する必要はなく他のどのような構造
体にも応用することができる。

また、インダクタンス調整手段は磁束手段２２
のうちコイル２４側に設けるだけでなく、代わり
に磁性体２６側に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本考案による磁気軸受装置の一実
施例を示す図であり、第１図はその磁気軸受装置
を応用した真空ポンプ１の断面図、第２図はその
真空ポンプ１の軸方向センサ２０の部分拡大図お
よび回路図である。 １……真空ポンプ、２……ハウジング、３……
ステータ翼、５……ロータ（回転体）、６……ロ
ータ翼、８……固定筒、８ａ……底板部、１０…
…ロータ軸、１０ａ……段部、１２……モータ、
１４……半径方向磁気軸受、１５……軸方向電磁
石、１７……アーマチヤーデイスク、１８，１
８′……永久磁石、２０……軸方向センサ、２２
……磁束手段、２４……コイル、２６……磁性
体、２８……挿入ネジ、３０……検出回路、３
２，３３……配線、３５……制御回路、３７……
固定コイル、３８……可変コイル、４０……保護
用軸受。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転体を半径方向に浮上させて支持する半径方
   向磁気軸受と、アーマチヤーデイスクを介して回
   転体を軸方向に浮上させて支持する軸方向電磁石
   と、前記回転体の軸方向の浮上量を検出する検出
   手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記
   回転体を所定の浮上位置に制御する制御回路とを
   備えた磁気軸受装置において、前記検出手段は、
   前記回転体の軸方向の浮上量の大きさに応じてイ
   ンダクタンスが変化する磁束手段と、前記変化し
   たインダクタンスの、目標値からの変差を検出す
   る検出回路とから構成され、前記磁束手段は、前
   記回転体が軸方向の所定の目標位置に浮上した状
   態でのインダクタンスと、前記回転体が軸方向に
   全く浮上しない状態におけるインダクタンスとの
   差が常に一定の値となるよう調整するためのイン
   ダクタンス調整手段を有することを特徴とする磁
   気軸受装置。