JPH0648326Y2 - 変位・回転数検出装置 - Google Patents
変位・回転数検出装置Info
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- JPH0648326Y2 JPH0648326Y2 JP6572289U JP6572289U JPH0648326Y2 JP H0648326 Y2 JPH0648326 Y2 JP H0648326Y2 JP 6572289 U JP6572289 U JP 6572289U JP 6572289 U JP6572289 U JP 6572289U JP H0648326 Y2 JPH0648326 Y2 JP H0648326Y2
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は、磁気軸受によって非接触状態で支持されて
いるシャフトのスラスト方向の変位と、その回転数を、
同時に、かつ非接触で検出することができる変位・回転
数検出装置に関するものである。
いるシャフトのスラスト方向の変位と、その回転数を、
同時に、かつ非接触で検出することができる変位・回転
数検出装置に関するものである。
「従来の技術」 磁気軸受は、磁気吸引力や反発力を利用して、回転体を
非接触で回転自在に支持するもので、低摩擦、低振動、
低騒音等の特徴があり、また超高速回転や、真空中での
使用が可能であるため、人工衛星の姿勢制御用リアクシ
ョンホイールや、真空槽内の気体を排出する真空ポンプ
などに使用されている。
非接触で回転自在に支持するもので、低摩擦、低振動、
低騒音等の特徴があり、また超高速回転や、真空中での
使用が可能であるため、人工衛星の姿勢制御用リアクシ
ョンホイールや、真空槽内の気体を排出する真空ポンプ
などに使用されている。
第４図は、この種の磁気軸受の一部の構造を示す斜視図
である。この図において、１は回転自在なシャフト、２
はシャフト１の一端部の外周に固着された円筒状のロー
タであり、軟鉄積層板によって構成されている。M1〜M4
はロータ２の外周面と空隙を隔てて対向する４個の電磁
石であり、図に示すｘ軸方向に配置された電磁石M1とM2
が互いに対をなし、また、ｘ軸と直交するｙ軸方向に配
置された電磁石M3とM4が互いに対をなしてステータの内
周部に強固に固定されている。S1〜S4はシャフト１の外
周面と空隙を隔てて対向し、シャフト１および、これに
伴うロータ２のラジアル方向（径方向）の変位を検出す
る変位センサ（例えば、渦電流式の非接触変位センサ）
であり、電磁石M1〜M4と同様の位置関係でステータの内
周面に固定されている。
である。この図において、１は回転自在なシャフト、２
はシャフト１の一端部の外周に固着された円筒状のロー
タであり、軟鉄積層板によって構成されている。M1〜M4
はロータ２の外周面と空隙を隔てて対向する４個の電磁
石であり、図に示すｘ軸方向に配置された電磁石M1とM2
が互いに対をなし、また、ｘ軸と直交するｙ軸方向に配
置された電磁石M3とM4が互いに対をなしてステータの内
周部に強固に固定されている。S1〜S4はシャフト１の外
周面と空隙を隔てて対向し、シャフト１および、これに
伴うロータ２のラジアル方向（径方向）の変位を検出す
る変位センサ（例えば、渦電流式の非接触変位センサ）
であり、電磁石M1〜M4と同様の位置関係でステータの内
周面に固定されている。
そして、互いに対をなす電磁石M1とM2の各コイルC1とC2
に各々励磁電流を供給し、ロータ２をｘ軸の正もしくは
負の方向へ吸引すると共に、電磁石M3とM4の各コイルC3
とC4に各々励磁電流を供給し、ロータ２をｙ軸の正もし
くは負の方向へ吸引することによって、ロータ２を平衡
位置に保持し、非接触浮上させるようになっている。さ
らに、図示は省略するが、第４図と同様のラジアル方向
の磁気軸受が、シャフト１の他端部に設けられ、またシ
ャフト１の中央部にスラスト方向（ｚ軸方向）の磁気軸
受が設けられ、合計５軸の磁気吸引力が制御されてシャ
フト１全体が非接触で回転自在に支持される。この場
合、シャフト１のスラスト方向の変位は、シャフト１の
端面と空隙を隔てて対向配置された変位センサによって
検出されるようになっている。
に各々励磁電流を供給し、ロータ２をｘ軸の正もしくは
負の方向へ吸引すると共に、電磁石M3とM4の各コイルC3
とC4に各々励磁電流を供給し、ロータ２をｙ軸の正もし
くは負の方向へ吸引することによって、ロータ２を平衡
位置に保持し、非接触浮上させるようになっている。さ
らに、図示は省略するが、第４図と同様のラジアル方向
の磁気軸受が、シャフト１の他端部に設けられ、またシ
ャフト１の中央部にスラスト方向（ｚ軸方向）の磁気軸
受が設けられ、合計５軸の磁気吸引力が制御されてシャ
フト１全体が非接触で回転自在に支持される。この場
合、シャフト１のスラスト方向の変位は、シャフト１の
端面と空隙を隔てて対向配置された変位センサによって
検出されるようになっている。
「考案が解決しようとする課題」 ところで、上述した磁気軸受においては、いわゆるジャ
イロ効果によって、ｘ軸方向とｙ軸方向に作用する力が
互いに影響を及ぼし合うため、制御対称の特性が２軸独
立ではない。そこで、２軸の非干渉化を図るために、シ
ャフト１の回転数に応じて各コイルC1〜C4に供給する励
磁電流を補償しなければならず、このため、シャフト１
の回転数を検出する回転数検出器を設けなければならな
い。しかしながら、非接触でシャフト１の回転数を検出
する回転数検出器を別途設けるためには、新たに設置ス
ペースを確保しなければならず、装置全体の小形化や製
造コストの低減が阻害されてしまうという問題があっ
た。また、シャフト１を回転駆動する誘導モータに電源
を供給するインバータの出力周波数や電流などから、シ
ャフト１の回転数を推定する方法もあるが、誤差が大き
く、停電等によりインバータに対する電源が遮断され、
シャフト１がフリーランしている状態においては回転数
を検出することができないという問題もあった。
イロ効果によって、ｘ軸方向とｙ軸方向に作用する力が
互いに影響を及ぼし合うため、制御対称の特性が２軸独
立ではない。そこで、２軸の非干渉化を図るために、シ
ャフト１の回転数に応じて各コイルC1〜C4に供給する励
磁電流を補償しなければならず、このため、シャフト１
の回転数を検出する回転数検出器を設けなければならな
い。しかしながら、非接触でシャフト１の回転数を検出
する回転数検出器を別途設けるためには、新たに設置ス
ペースを確保しなければならず、装置全体の小形化や製
造コストの低減が阻害されてしまうという問題があっ
た。また、シャフト１を回転駆動する誘導モータに電源
を供給するインバータの出力周波数や電流などから、シ
ャフト１の回転数を推定する方法もあるが、誤差が大き
く、停電等によりインバータに対する電源が遮断され、
シャフト１がフリーランしている状態においては回転数
を検出することができないという問題もあった。
この考案は上述した事情に鑑みてなされたもので、既に
設けられているシャフトのスラスト方向の変位を検出す
る変位センサを利用して、シャフトの回転数を検出する
ことができる変位・回転数検出装置を提供することを目
的としている。
設けられているシャフトのスラスト方向の変位を検出す
る変位センサを利用して、シャフトの回転数を検出する
ことができる変位・回転数検出装置を提供することを目
的としている。
「課題を解決するための手段」 この考案は、磁気軸受によって非接触状態で支持されて
いるシャフトの端面の円周等分複数個所に交互に形成さ
れた凹部と凸部と、前記シャフトの端面と所定距離隔て
て配置され、前記端面の凹部と凸部までの距離に対応し
た信号を各々出力する一対の変位センサと、前記一対の
変位センサの出力信号の和に基づいて前記シャフトのス
ラスト方向への変位を検出する変位検出手段と、前記一
対の変位センサのいずれか一方の出力信号の単位時間当
たりの変動回数に基づいて前記シャフトの回転数を検出
する回転数検出手段とを具備することを特徴としてい
る。
いるシャフトの端面の円周等分複数個所に交互に形成さ
れた凹部と凸部と、前記シャフトの端面と所定距離隔て
て配置され、前記端面の凹部と凸部までの距離に対応し
た信号を各々出力する一対の変位センサと、前記一対の
変位センサの出力信号の和に基づいて前記シャフトのス
ラスト方向への変位を検出する変位検出手段と、前記一
対の変位センサのいずれか一方の出力信号の単位時間当
たりの変動回数に基づいて前記シャフトの回転数を検出
する回転数検出手段とを具備することを特徴としてい
る。
「作用」 上記の構成によれば、既に設けられているシャフトのス
ラスト方向の変位を検出する変位センサを利用して、シ
ャフトの回転数を検出することができるので、新たに設
置スペースを確保する必要がなく、さらにシャフトの回
転数を常に正確に検出することできる。
ラスト方向の変位を検出する変位センサを利用して、シ
ャフトの回転数を検出することができるので、新たに設
置スペースを確保する必要がなく、さらにシャフトの回
転数を常に正確に検出することできる。
「実施例」 以下、図面を参照し、この考案の実施例について説明す
る。
る。
第１図はこの考案の一実施例の構成を示す図である。こ
の図において、磁気軸受によって非接触状態で支持され
ているシャフト１の端面には、凸部1aと凹部1bが円周等
分複数個所に交互に形成されている。この場合、凹部1b
は凸部1aに対して、所定距離Δｚの段差を有しており、
また第２図（イ）に示すように、シャフト１の端面の円
周を４等分割して２対の扇状の凸部1aと凹部1bが形成さ
れている。これら凸部1aと凹部1bが形成されたシャフト
１の端面から、所定距離Ｚの空隙を隔てて一対の変位セ
ンサ（例えば、渦電流式の非接触変位センサ）４および
５が配置されている。これら変位センサ４および５は、
第２図（イ）に示すように、一方の変位センサ４が凸部
1aに対向している状態で、他方の変位センサ５が凹部1b
に対向し、逆に一方の変位センサ４が凹部1bに対向して
いる状態で、他方の変位センサ５が凸部1aに対向するよ
うな位置関係で各々配置されている。これにより、シャ
フト１の回転に応じて、変位センサ４および５の出力信
号SaおよびSbは、第３図（イ）および（ロ）に示すよう
に変化し、同図において、値L1は距離Ｚに対応してお
り、値L2は距離Ｚ＋Δｚに対応している。これら変位セ
ンサ４および５の出力信号SaおよびSbは、アナログ加算
器６へ供給される。この加算器６は出力信号SaおよびSb
を加算し、その加算結果をアナログ減算器７へ供給す
る。減算器７は加算器６の加算結果から距離Δｚに対応
する値を減算し、その減算結果をアナログ除算器８へ供
給する。除算器８は減算器７の減算結果を1/2にするも
ので、この除算器８からシャフト１の変位、すなわち距
離Ｚに対応した変位検出信号が出力される。また、変位
センサ４の出力信号Saは比較器９へ供給される。この比
較器９は、出力信号Saが第３図（イ）に示すスレッショ
ルドレベルL3以上となった場合に、次段のF/V（周波数
／電圧）変換器10へ“H"レベル信号を供給する。このF/
V変換器10は、“H"レベル信号が供給される単位時間当
たりの回数（周波数）を電圧信号に変換し、この電圧信
号を回転数検出信号として出力する。
の図において、磁気軸受によって非接触状態で支持され
ているシャフト１の端面には、凸部1aと凹部1bが円周等
分複数個所に交互に形成されている。この場合、凹部1b
は凸部1aに対して、所定距離Δｚの段差を有しており、
また第２図（イ）に示すように、シャフト１の端面の円
周を４等分割して２対の扇状の凸部1aと凹部1bが形成さ
れている。これら凸部1aと凹部1bが形成されたシャフト
１の端面から、所定距離Ｚの空隙を隔てて一対の変位セ
ンサ（例えば、渦電流式の非接触変位センサ）４および
５が配置されている。これら変位センサ４および５は、
第２図（イ）に示すように、一方の変位センサ４が凸部
1aに対向している状態で、他方の変位センサ５が凹部1b
に対向し、逆に一方の変位センサ４が凹部1bに対向して
いる状態で、他方の変位センサ５が凸部1aに対向するよ
うな位置関係で各々配置されている。これにより、シャ
フト１の回転に応じて、変位センサ４および５の出力信
号SaおよびSbは、第３図（イ）および（ロ）に示すよう
に変化し、同図において、値L1は距離Ｚに対応してお
り、値L2は距離Ｚ＋Δｚに対応している。これら変位セ
ンサ４および５の出力信号SaおよびSbは、アナログ加算
器６へ供給される。この加算器６は出力信号SaおよびSb
を加算し、その加算結果をアナログ減算器７へ供給す
る。減算器７は加算器６の加算結果から距離Δｚに対応
する値を減算し、その減算結果をアナログ除算器８へ供
給する。除算器８は減算器７の減算結果を1/2にするも
ので、この除算器８からシャフト１の変位、すなわち距
離Ｚに対応した変位検出信号が出力される。また、変位
センサ４の出力信号Saは比較器９へ供給される。この比
較器９は、出力信号Saが第３図（イ）に示すスレッショ
ルドレベルL3以上となった場合に、次段のF/V（周波数
／電圧）変換器10へ“H"レベル信号を供給する。このF/
V変換器10は、“H"レベル信号が供給される単位時間当
たりの回数（周波数）を電圧信号に変換し、この電圧信
号を回転数検出信号として出力する。
以上の構成において、シャフト１の回転に伴って、変位
センサ４および５から第３図（イ）および（ロ）に示す
ような出力信号SaおよびSbが出力されると、これら出力
信号SaおよびSbが加算器６において加算され、この加算
結果は、常に、距離（2Z＋Δｚ）に対応した値となる。
この加算結果から、減算器５において距離Δｚに対応す
る値が減算され、さらに、除算器８において1/2とされ
ることにより、距離Ｚに対応する値が得られ、この値が
変位検出信号として出力される。これと並行して、変位
センサ４の出力信号Saが比較器９へ供給され、スレッシ
ョルドレベルL3と比較される。そして、次段のF/V変換
器10において、出力信号Saの変動回数（スレッショルド
レベルL3以上となる単位時間当たりの回数）に対応した
電圧信号が回転数検出信号として出力される。
センサ４および５から第３図（イ）および（ロ）に示す
ような出力信号SaおよびSbが出力されると、これら出力
信号SaおよびSbが加算器６において加算され、この加算
結果は、常に、距離（2Z＋Δｚ）に対応した値となる。
この加算結果から、減算器５において距離Δｚに対応す
る値が減算され、さらに、除算器８において1/2とされ
ることにより、距離Ｚに対応する値が得られ、この値が
変位検出信号として出力される。これと並行して、変位
センサ４の出力信号Saが比較器９へ供給され、スレッシ
ョルドレベルL3と比較される。そして、次段のF/V変換
器10において、出力信号Saの変動回数（スレッショルド
レベルL3以上となる単位時間当たりの回数）に対応した
電圧信号が回転数検出信号として出力される。
なお、シャフト１の端面に形成される凸部1aと凹部1bの
形状としては、上述した一実施例のように４等分割のみ
ではなく、例えば第２図（ロ）および（ハ）のように、
６等分割、８等分割、…としてもよく、要は、回転アン
バランスを生じさせないようにすればよい。ただし、変
位センサ４および５配置を、分割数に応じて適宜設定し
直さなければならない。
形状としては、上述した一実施例のように４等分割のみ
ではなく、例えば第２図（ロ）および（ハ）のように、
６等分割、８等分割、…としてもよく、要は、回転アン
バランスを生じさせないようにすればよい。ただし、変
位センサ４および５配置を、分割数に応じて適宜設定し
直さなければならない。
「考案の効果」 以上説明したように、この考案によれば、既に設けられ
ているシャフトのスラスト方向の変位を検出する変位セ
ンサを利用して、シャフトの回転数を検出することがで
きるので、新たな設置スペースを確保する必要がなく、
装置全体の小形化や製造コストの低減を図ることがで
き、さらに、シャフトの回転数を常に正確に検出するこ
とできるという効果が得られる。
ているシャフトのスラスト方向の変位を検出する変位セ
ンサを利用して、シャフトの回転数を検出することがで
きるので、新たな設置スペースを確保する必要がなく、
装置全体の小形化や製造コストの低減を図ることがで
き、さらに、シャフトの回転数を常に正確に検出するこ
とできるという効果が得られる。
第１図はこの考案の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図（イ）は同実施例によるシャフトの端面形状を示
す図、同図（ロ）および（ハ）はシャフトの端面形状の
他の例を示す図、第３図は同実施例の動作を説明するた
めの各部の波形図、第４図は磁気軸受の一部の構造を示
す斜視図である。 １……シャフト、凸部……1a、 1b……凹部、4,5……変位センサ、 ６……加算器、７……減算器、 ８……除算器（６〜８が変位検手段）、 ９……比較器、10……F/V変換器、 （９と10が回転数検出手段）。
第２図（イ）は同実施例によるシャフトの端面形状を示
す図、同図（ロ）および（ハ）はシャフトの端面形状の
他の例を示す図、第３図は同実施例の動作を説明するた
めの各部の波形図、第４図は磁気軸受の一部の構造を示
す斜視図である。 １……シャフト、凸部……1a、 1b……凹部、4,5……変位センサ、 ６……加算器、７……減算器、 ８……除算器（６〜８が変位検手段）、 ９……比較器、10……F/V変換器、 （９と10が回転数検出手段）。
Claims (1)
- 【請求項１】磁気軸受によって非接触状態で支持されて
いるシャフトの端面の円周等分複数個所に交互に形成さ
れた凹部と凸部と、 前記シャフトの端面と所定距離隔てて配置され、前記端
面の凹部と凸部までの距離に対応した信号を各々出力す
る一対の変位センサと、 前記一対の変位センサの出力信号の和に基づいて前記シ
ャフトのスラスト方向への変位を検出する変位検出手段
と、 前記一対の変位センサのいずれか一方の出力信号の単位
時間当たりの変動回数に基づいて前記シャフトの回転数
を検出する回転数検出手段と、 を具備することを特徴とする変位・回転数検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6572289U JPH0648326Y2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | 変位・回転数検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6572289U JPH0648326Y2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | 変位・回転数検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH036508U JPH036508U (ja) | 1991-01-22 |
| JPH0648326Y2 true JPH0648326Y2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=31597801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6572289U Expired - Lifetime JPH0648326Y2 (ja) | 1989-06-05 | 1989-06-05 | 変位・回転数検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648326Y2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002005167A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 磁気軸受構造及びこれを回転軸に組み付ける方法 |
| JP5606762B2 (ja) * | 2010-03-29 | 2014-10-15 | 株式会社Ｎｉｐｐｏ | 測位装置 |
| JP6447364B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2019-01-09 | 工機ホールディングス株式会社 | 遠心機 |
| DE102015222017A1 (de) * | 2015-09-15 | 2017-03-16 | Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Sensor zur kontaktlosen Abstands- und/oder Positionsbestimmung eines Messobjektes |
-
1989
- 1989-06-05 JP JP6572289U patent/JPH0648326Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH036508U (ja) | 1991-01-22 |
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