JPH0730793B2 - 磁気軸受装置 - Google Patents

磁気軸受装置

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JPH0730793B2
JPH0730793B2 JP2050394A JP5039490A JPH0730793B2 JP H0730793 B2 JPH0730793 B2 JP H0730793B2 JP 2050394 A JP2050394 A JP 2050394A JP 5039490 A JP5039490 A JP 5039490A JP H0730793 B2 JPH0730793 B2 JP H0730793B2
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嗣人 中関
雄司 矢田
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エヌティエヌ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、磁気軸受装置に関し、特に、ラジアル方向
に対しては永久磁石のような受動型の磁気軸受を用い、
スラスト方向に対しては制御式の能動型の磁気軸受を用
いて、1軸制御のみを行なうような磁気軸受装置に関す
る。
[従来の技術] 最近では、製造コストを低減するために、外乱の少ない
用途への磁気軸受装置は、5軸制御よりも制御軸数の少
ない3軸制御,1軸制御が用いられようとしている。1軸
制御の場合、ラジアル方向には受動的な軸受が用いら
れ、軸方向のみが制御される。このような1軸制御型の
磁気軸受装置は、制御回路が最も簡単となり、実用化の
ための種々のくふうがなされている。ところが、1軸制
御型の磁気軸受装置は、残りの非制御の4軸の回りの減
衰がほとんど期待できないため、何らかの減衰を与えな
ければ、回転上昇あるいは下降時の固有振動通過時に大
きな振動を生じる。
このような、対策として、特公昭59−7731号公報および
特公昭62−37246号公報には、電気的なダンピング方法
を用いて減衰を与える技術が開示されており、その他に
機械式ダンパを用いた方法もある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述の電気的なダンピング方法は固有振
動数と回転速度が一致していないときにのみ有効な減衰
を示すが、これらが一致したとき、つまり、固有振動通
過時は減衰力を生じないため、実用的でない。また、機
械的ダンパによる方法の場合には、独立した反発型のラ
ジアル磁気軸受を2個用いて、一方の反発型のラジアル
磁気軸受を弾性支持して、減衰機を追加する必要があ
り、構造が複雑になってしまうという欠点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、新たにダンパを
設けてラジアル方向の振動に対して減衰効果を高めた磁
気軸受装置を提供することである。
[課題を解決するための手段] この発明は永久磁石の反発力を利用したラジアル磁気軸
受と、軸方向磁気力を制御する制御式磁気軸受によって
回転軸を軸支し、軸方向吸引力によって生じるラジアル
剛性を利用した1軸制御型磁気軸受装置であって、制御
式磁気軸受の固定部を軸方向に剛に支持するための支持
部材と、制御式磁気軸受の固定部のラジアル方向を軟に
支持して低周波域での振動を減衰するめたの粘弾性減衰
部材と、固定部とケースとの間に挿入され、高周波域で
の振動を減衰させるための弾性体からなる摩擦ダンパと
を備えて構成したものである。
[作用] この発明に係る磁気軸受装置は、支持部材によって制御
式磁気軸受の固定部を軸方向に剛に支持するとともに、
粘弾性減衰部材によってラジアル方向を軟に支持して低
周波域での振動を減衰し、さらに固定部とケースとの間
に摩擦ダンパを挿入して高周波域での振動を減衰したこ
とによって、ラジアル方向の振動に対して減衰効果を高
めることができる。
[発明の実施例] 第1図はこの第1図の一実施例の縦断面図であり、第2
図は第1図に示す線II−IIに添う横断面図であり、第3
図は第1図に示す線III−IIIに添う横断面図である。
第1図ないし第3図を参照して、回転軸1はケース2内
で回転するものであって、その回転軸1の一端にはロー
タ3が取り付けられている。ロータ3の内面には永久磁
石4が設けられ、この永久磁石4に対向するケース2の
外面には永久磁石5が設けられる。これらの永久磁石4
と5とによって反発型磁気軸受6が構成される。なお、
回転軸1の一端に対向するケース2の内面には上部非常
用ベアリング7が取り付けられている。ケース2のほぼ
中央部には、回転軸1を回転させるためのモータステー
タ8が設けられる。
モータステータ8の下部にはスラスト方向吸引用永久磁
石9が取り付けられた永久磁石ホルダ10が設けられてい
る。永久磁石ホルダ10に対向するようにスラスト板11が
回転軸1に設けられ、このスラスト板11の上部には、ス
ラスト方向吸引用永久磁石9に対向するように永久磁石
12が設けられている。スラスト板11の下部には電磁石13
が設けられ、この電磁石13はスペーサ14を介して前述の
永久磁石ホルダ10に取り付けられている。電磁石13は永
久磁石9と12との間に生じる軸方向への吸引力につりあ
うように、図示しない制御回路によって制御される。
電磁石13の回転軸1に向く内面には下部非常用ベアリン
グ15が設けられ、回転軸1の他端にはアキシャルセンサ
ターゲット16が設けられる。アキシャルセンサターゲッ
ト16に対向するように、軸方向の位置を検出するための
アキシャル方向位置センサ17がセンサ取付部材18によっ
て電磁石13の下面に固定される。永久磁石ホルダ10と電
磁石13とスペーサ14とアキシャル方向位置センサ17とか
らなるステータユニットは数本の鋼線19によってケース
2に取付けられる。その結果、ステータユニットは鋼線
19によって軸方向に剛く、ラジアル方向に柔らかく支持
されることになる。
ステータユニットとケース2との間の数箇所には第3図
に示すように軸方向にそって溝が形成されていて、そこ
にゴムなどの粘弾性減衰部材20が挿入されていて、ラジ
アル方向の振動に対して減衰がが与えられるとともに、
ステータユニットの回り止めの役割を果たしている。
ところで、ターボ分子ポンプのような大きな慣性モーメ
ントを持つロータ3を高速回転させる場合、このジャイ
ロモーメントによって固有振動数が回転速度とともに変
化し、前回りと後回りの固有振動数が生じる。後回りの
固有振動数に対しては、前記ゴムなどの粘弾性体からな
る減衰部材20による減衰が可能である。しかし、この減
衰部材20では前回り固有振動数のような高い周波数に対
しての減衰性能が小さい。
そこで、この発明の一実施例では、第2図に示すような
摩擦ダンパ21がステータユニット8とケース2との間に
挿入される。第2図に示した摩擦ダンパ21は薄いばね用
板材を数枚重ねてステータユニットとケース2との間に
挿入されている。これにより、ステータユニットはラジ
アル方向に押し付けられている。このように摩擦ダンパ
21を設けることによって、ステータユニットの振動によ
りステータユニットおよび板ばね間あるいは板ばね間に
摩擦力が生じ、この摩擦力により振動エネルギーが吸収
され、ステータユニットの振動を押えることができる。
第4図はこの発明の他の実施例を示す要部断面図であ
る。この第4図に示した例は、ケース2の底面に板ばね
22を配置し、この板ばね22とステータユニットの間に摩
擦材23を挿入したものであり、摩擦材23と板ばね22は軸
方向に押し付けられている。ステータユニットのラジア
ル方向の振動はステータユニットと摩擦材23の摩擦力に
より減衰される。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、ステータユニットか
らなる固定部を軸方向に剛に支持するとともに、ラジア
ル方向を軟に支持して低周波域での振動を減衰し、固定
部とケースとの間に粘弾性体からなる摩擦ダンパを挿入
して高周波域での振動を減衰させるようにしたので、ラ
ジアル方向の振動に対して減衰効果を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の縦断面図である。第2図
は第1図に示す線II−IIに沿う横断面図である。第3図
は第1図に示す線III−IIIに沿う横断面図である。第4
図はこの発明の他の実施例の要部を示す縦断面図であ
る。 図において、1は回転軸、2はケース、3はロータ、4,
5,9,12は永久磁石、6は反発型磁気軸受、7は上部非常
用ベアリング、8はモータステータ、10は永久磁石ホル
ダ、11はスラスト板、13は電磁石、14はスペーサ、15は
下部非常用ベアリング、16はアキシャルセンサターゲッ
ト、17はアキシャル方向位置センサ、18はセンサ取付部
材、19は鋼線、20は粘弾性減衰部材、21,23は摩擦ダン
パ、22は板ばねを示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】永久磁石の反発力を利用したラジアル磁気
    軸受と、軸方向磁気力を制御する制御式磁気軸受によっ
    て回転軸を軸支し、軸方向吸引力によって生じるラジア
    ル剛性を利用した1軸制御型磁気軸受装置において、 前記制御式磁気軸受の固定部を軸方向に剛に支持するた
    めの支持部材と、 前記制御式磁気軸受の固定部のラジアル方向を軟に支持
    して低周波域での振動を減衰するための粘弾性減衰部材
    と、 前記固定部とケースとの間に挿入され、高周波域での振
    動を減衰させるための弾性体からなる摩擦ダンパとを備
    え、 ラジアル方向の振動に対して減衰効果を高めたことを特
    徴とする、磁気軸受装置。
  2. 【請求項2】前記摩擦ダンパは、前記固定部とケースと
    の間の複数の箇所に軸方向に挿入される、請求項第1項
    記載の磁気軸受装置。
  3. 【請求項3】前記摩擦ダンパは、前記固定部の端面と前
    記ケースの底面との間に挿入される、請求項第1項記載
    の磁気軸受装置。
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