JPH0830496B2 - 磁気軸受 - Google Patents
磁気軸受Info
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- JPH0830496B2 JPH0830496B2 JP61023818A JP2381886A JPH0830496B2 JP H0830496 B2 JPH0830496 B2 JP H0830496B2 JP 61023818 A JP61023818 A JP 61023818A JP 2381886 A JP2381886 A JP 2381886A JP H0830496 B2 JPH0830496 B2 JP H0830496B2
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- magnetic
- center
- shaft
- magnetic pole
- magnetic poles
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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
- F16C32/048—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of two degrees of freedom, e.g. radial magnetic bearings
-
- 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
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ラジアル形磁気軸受に係り、とくにON−OF
F制御を実施するのに好適な磁気軸受に関する。
F制御を実施するのに好適な磁気軸受に関する。
従来の装置は、ソフト技研出版部から昭和56年10月に
発行された「磁気・磁性体の新技術と各種設計・応用の
実際」第157ページの図−４に記載のように、４方向の
吸引力を得るには一方向につき各々２個の磁極の合計８
個の磁極を有していた。
発行された「磁気・磁性体の新技術と各種設計・応用の
実際」第157ページの図−４に記載のように、４方向の
吸引力を得るには一方向につき各々２個の磁極の合計８
個の磁極を有していた。
又、特開昭59−83829号公報，特開昭59−99118号公
報，特開昭59−151619号公報にはそれぞれ回転軸の変位
に対して対向する電磁石の一方の励磁を弱め他方の励磁
を強めるように制御する磁気軸受が開示されている。
報，特開昭59−151619号公報にはそれぞれ回転軸の変位
に対して対向する電磁石の一方の励磁を弱め他方の励磁
を強めるように制御する磁気軸受が開示されている。
しかし、上記従来装置は、吸引方向の２倍の磁極を必
要とする上、多数の励磁コイルを収納する空間を確保す
るために外径が大きくなる、軸方向に長くなる、さらに
軸の製作最小径もあまり小さくできないという不具合が
あった。
要とする上、多数の励磁コイルを収納する空間を確保す
るために外径が大きくなる、軸方向に長くなる、さらに
軸の製作最小径もあまり小さくできないという不具合が
あった。
又、特開昭59−83829号公報，特開昭59−99118号公
報，特開昭59−151619号公報に開示のものは、上記と同
様に吸引方向の２倍の磁極を設けて回転軸の変位を制御
するものであり、上記したものと同様の問題点を有す
る。
報，特開昭59−151619号公報に開示のものは、上記と同
様に吸引方向の２倍の磁極を設けて回転軸の変位を制御
するものであり、上記したものと同様の問題点を有す
る。
本発明の目的は、軸に与えることができる吸引力の方
向の数を磁極の数と同数以上にでき、軸の変位の制御性
を向上させた磁気軸受を提供することにある。
向の数を磁極の数と同数以上にでき、軸の変位の制御性
を向上させた磁気軸受を提供することにある。
上記目的を達成するため、軸まわりに、励磁コイルを
有する４以上偶数個の磁極を配置した磁気軸受におい
て、前記各磁極を共通の固定鉄心に形成するとともに、
前記磁極の各々の端面の磁極が互いに隣合う同士でＮ極
とＳ極と異なるように励磁コイルに通電されるものであ
って、軸を吸引する方向の両側に位置する２個の磁極も
しくは軸を吸引する方向に最も近い磁極とこの磁極に隣
接している２個の磁極との３個の磁極の各励磁コイルに
それぞれ独立に通電して各磁極を独立に制御し、磁極間
方向および磁極方向の一方向に制御するものである。
有する４以上偶数個の磁極を配置した磁気軸受におい
て、前記各磁極を共通の固定鉄心に形成するとともに、
前記磁極の各々の端面の磁極が互いに隣合う同士でＮ極
とＳ極と異なるように励磁コイルに通電されるものであ
って、軸を吸引する方向の両側に位置する２個の磁極も
しくは軸を吸引する方向に最も近い磁極とこの磁極に隣
接している２個の磁極との３個の磁極の各励磁コイルに
それぞれ独立に通電して各磁極を独立に制御し、磁極間
方向および磁極方向の一方向に制御するものである。
隣接する磁極の励磁コイルの組合せを変えることによ
って、磁極の数よりも多い軸の移動方向が得られる。こ
のため中心への移動時間が短縮される。
って、磁極の数よりも多い軸の移動方向が得られる。こ
のため中心への移動時間が短縮される。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
第１図に示す実施例では、軸２と固定鉄心３と該固定
鉄心３より該軸２側に突出した磁極4a,4b,4c,4dと該磁
極4a,4b,4c,4dの各々に巻かれた励磁コイル6a,6b,6c,6d
から磁気軸受１本体が構成されている。該固定鉄心３の
中心Ｏを通るＸ軸上に配置されたＸ軸位置センサ11と該
固定鉄心３の中心Ｏを通りＸ軸と直角方向のＹ軸上に配
置されたＹ軸位置センサ12と該励磁コイル6a,6b,6c,6d
各々への通電をON−OFFする高速リレー22a,22b,22c,22d
と該位置センサ11,12からの信号を受け取り演算や判断
をして該高速リレー22a,22b,22c,22dへ信号を送り出す
制御部13などから該磁気軸受１の制御系が構成されてい
る。該励磁コイル6a,6b,6c,6dへの給電は電源21で行
う。
鉄心３より該軸２側に突出した磁極4a,4b,4c,4dと該磁
極4a,4b,4c,4dの各々に巻かれた励磁コイル6a,6b,6c,6d
から磁気軸受１本体が構成されている。該固定鉄心３の
中心Ｏを通るＸ軸上に配置されたＸ軸位置センサ11と該
固定鉄心３の中心Ｏを通りＸ軸と直角方向のＹ軸上に配
置されたＹ軸位置センサ12と該励磁コイル6a,6b,6c,6d
各々への通電をON−OFFする高速リレー22a,22b,22c,22d
と該位置センサ11,12からの信号を受け取り演算や判断
をして該高速リレー22a,22b,22c,22dへ信号を送り出す
制御部13などから該磁気軸受１の制御系が構成されてい
る。該励磁コイル6a,6b,6c,6dへの給電は電源21で行
う。
次に、本実施例の動作を説明する。該固定鉄心３の中
心をＯ、該固定鉄心３の中心Ｏと該磁極4d,4aの中心線
で形成された＋Ｘ側の領域をＩ、該固定鉄心３の中心Ｏ
と該磁極4a,4bの中心線で形成された＋Ｙ側の領域をI
I、該固定鉄心３の中心Ｏと該磁極4b,4dの中心線で形成
された−Ｘ側の領域をIII、該固定鉄心３の中心Ｏと該
磁極4c,4dの中心線で形成された領域をIVとする。該励
磁コイル6aに電流を流すと該磁極4aの端面の極性はＮ
極、該励磁コイル6bに電流を流すと該磁極4bの端面の極
性はＳ極、該励磁コイル6cに電流を流すと該磁極4cの端
面の極性はＮ極、該励磁コイル6dと電流を流すと該電極
4dの端面の極性はＳ極で全ての相隣る磁極の極性が異な
るように励磁コイルを配置する。該軸２の位置を該位置
センサ11,12により測定し、臓定した値を該制御部13で
演算処理し、該軸２の中心Ｏ′が領域IIIに在ると該制
御部13で判断し、該領域IIIと該固定鉄心３の中心Ｏで
対称な領域Ｉを構成する該磁極4d,4aの励磁コイル6d,6a
のみを通電状態とするように該高速リレー22d,22aをON
とし該高速リレー22b,22cをOFFとする信号を該制御13か
ら出す。該制御部13から出た信号により該高速リレー22
d,22aのみがON状態になり、該電流21から該励磁コイル6
d,6aに電流が流れ、該励磁コイル6d,6aを流れる電流に
より該磁極4d,4aが磁化され磁束が通る。該磁極4aを出
た磁束は該軸2,該磁極4d,該固定鉄心３を通り該磁極4a
に戻り、該磁極4aと該軸２及び該磁極4dと該軸２に吸引
力が発生し、両者の吸引力の合力により該軸２は＋Ｘ軸
方向に移動する。上記の該位置センサ11,12の信号受け
取りから吸引力による該軸２の移動までを高速度で繰り
返すことにより、該軸２の中心Ｏ′は該固定鉄心３の中
心Ｏへと近付く。
心をＯ、該固定鉄心３の中心Ｏと該磁極4d,4aの中心線
で形成された＋Ｘ側の領域をＩ、該固定鉄心３の中心Ｏ
と該磁極4a,4bの中心線で形成された＋Ｙ側の領域をI
I、該固定鉄心３の中心Ｏと該磁極4b,4dの中心線で形成
された−Ｘ側の領域をIII、該固定鉄心３の中心Ｏと該
磁極4c,4dの中心線で形成された領域をIVとする。該励
磁コイル6aに電流を流すと該磁極4aの端面の極性はＮ
極、該励磁コイル6bに電流を流すと該磁極4bの端面の極
性はＳ極、該励磁コイル6cに電流を流すと該磁極4cの端
面の極性はＮ極、該励磁コイル6dと電流を流すと該電極
4dの端面の極性はＳ極で全ての相隣る磁極の極性が異な
るように励磁コイルを配置する。該軸２の位置を該位置
センサ11,12により測定し、臓定した値を該制御部13で
演算処理し、該軸２の中心Ｏ′が領域IIIに在ると該制
御部13で判断し、該領域IIIと該固定鉄心３の中心Ｏで
対称な領域Ｉを構成する該磁極4d,4aの励磁コイル6d,6a
のみを通電状態とするように該高速リレー22d,22aをON
とし該高速リレー22b,22cをOFFとする信号を該制御13か
ら出す。該制御部13から出た信号により該高速リレー22
d,22aのみがON状態になり、該電流21から該励磁コイル6
d,6aに電流が流れ、該励磁コイル6d,6aを流れる電流に
より該磁極4d,4aが磁化され磁束が通る。該磁極4aを出
た磁束は該軸2,該磁極4d,該固定鉄心３を通り該磁極4a
に戻り、該磁極4aと該軸２及び該磁極4dと該軸２に吸引
力が発生し、両者の吸引力の合力により該軸２は＋Ｘ軸
方向に移動する。上記の該位置センサ11,12の信号受け
取りから吸引力による該軸２の移動までを高速度で繰り
返すことにより、該軸２の中心Ｏ′は該固定鉄心３の中
心Ｏへと近付く。
なお、該固定鉄心３の中心Ｏの極く近接に全ての電極
石5a,5b,5c,5dを作動させない即ち全ての高速リレー22
a,22b,22c,22dをOFFとする領域を設けても上記動作に支
障はない。さらに、本実施例では該電源21を定電源で示
したが、該固定鉄心３の中心Ｏと該軸２の中心Ｏ′の距
離により変化する可変電源としても上記動作に支障はな
いし、該電源21の他方を接地23とせず、接地23,23a,23
b,23c,23dを共通として一定の電位をもっていても上記
動作に支障はない。
石5a,5b,5c,5dを作動させない即ち全ての高速リレー22
a,22b,22c,22dをOFFとする領域を設けても上記動作に支
障はない。さらに、本実施例では該電源21を定電源で示
したが、該固定鉄心３の中心Ｏと該軸２の中心Ｏ′の距
離により変化する可変電源としても上記動作に支障はな
いし、該電源21の他方を接地23とせず、接地23,23a,23
b,23c,23dを共通として一定の電位をもっていても上記
動作に支障はない。
第２図に、該軸２の中心Ｏ′が領域IIIの−Ｙ側にあ
るときのＯ′の動きの例を示す。Ｏ′の始点は全て該固
定鉄心３の中心Ｏからδ１だけ離れており、実線O1′の
始点は−Ｘ軸上、一点鎖O2′の始点は−Ｘ側から−Ｙ側
へ22.5゜離れ、破線O3′の始点は−Ｘ側から−Ｙ側へ45
゜即ち領域IIIと領域IVの境界上にあり、O1′,O2′,
O3′がＯの極く近傍δ０内に到達するまでの動きの例で
ある。図中の黒丸は測定点である。
るときのＯ′の動きの例を示す。Ｏ′の始点は全て該固
定鉄心３の中心Ｏからδ１だけ離れており、実線O1′の
始点は−Ｘ軸上、一点鎖O2′の始点は−Ｘ側から−Ｙ側
へ22.5゜離れ、破線O3′の始点は−Ｘ側から−Ｙ側へ45
゜即ち領域IIIと領域IVの境界上にあり、O1′,O2′,
O3′がＯの極く近傍δ０内に到達するまでの動きの例で
ある。図中の黒丸は測定点である。
以下に示す表１は、第２図で示したO2′の位置と該高
速リレー22a,22b,22c,22dのON−OFF状態及び該軸２の吸
引方向を示す。軸の中心Ｏ′が領域IIIにあると高速リ
レー22aと22dがONとなって軸を＋Ｘ側へ吸引し、軸の中
心Ｏ′が領域IVにあると高速リレー22aと22bがONとなっ
て軸を＋Ｙ側へ吸引していることが判る。
速リレー22a,22b,22c,22dのON−OFF状態及び該軸２の吸
引方向を示す。軸の中心Ｏ′が領域IIIにあると高速リ
レー22aと22dがONとなって軸を＋Ｘ側へ吸引し、軸の中
心Ｏ′が領域IVにあると高速リレー22aと22bがONとなっ
て軸を＋Ｙ側へ吸引していることが判る。
本実施例によれば次の効果がある。
軸の吸引方向が４方向の場合、磁極の数は吸引方向
と同じ４個の従来の半分ですみ、同一吸引力を得るめ球
の磁極端部の総面積は従来形の約65％と小さく、励磁コ
イルの収納スペースも含めた固定鉄心側の体積は従来形
の70％程度となり、従来形に比べコンパクトである。
と同じ４個の従来の半分ですみ、同一吸引力を得るめ球
の磁極端部の総面積は従来形の約65％と小さく、励磁コ
イルの収納スペースも含めた固定鉄心側の体積は従来形
の70％程度となり、従来形に比べコンパクトである。
固定鉄心が共通であるので磁極相互の位置合わせの
手間が不要である。
手間が不要である。
固定鉄心の外周が円筒形であるのでハウジングの製
作が容易で組立が簡単である。
作が容易で組立が簡単である。
磁極に巻く励磁コイルを固定鉄心とは別個に製作で
きるので生産性が良い。
きるので生産性が良い。
励磁コイルの製作数が従来形の半分で、１箇所当り
の巻数も従来形に比べ１割程度しか増えず、省資源であ
る。
の巻数も従来形に比べ１割程度しか増えず、省資源であ
る。
第３図に示す実施例では、軸１と固定鉄心２と該固定
鉄心２より該軸２側に突出した磁極4a,4b,4c,4dと該磁
極4a,4b,4c,4dの各々に巻かれた励磁コイル6a,6b,6c,6d
から磁気軸受１本体が構成されている。該固定鉄心３の
中心Ｏを通るＸ軸上に配置されたＸ方向位置センサ11と
該固定鉄心３の中心Ｏを通りＸ軸と直角をなすＹ軸上に
配置されたＹ方向位置センサ12と該励磁コイル6a,6b,6
c,6d各々への通電をON−OFFとする高速リレー22a I,22a
II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d I,22d IIと該位置
センサ11,12からの信号を受け取り演算や判断をして高
速リレー22a I,22a II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d
I,22d IIへ信号を送り出す制御部13などから該磁気軸
受１の制御系が構成されている。該励磁コイル6a,6b,6
c,6dへの給電は電源21I,21IIで行う。
鉄心２より該軸２側に突出した磁極4a,4b,4c,4dと該磁
極4a,4b,4c,4dの各々に巻かれた励磁コイル6a,6b,6c,6d
から磁気軸受１本体が構成されている。該固定鉄心３の
中心Ｏを通るＸ軸上に配置されたＸ方向位置センサ11と
該固定鉄心３の中心Ｏを通りＸ軸と直角をなすＹ軸上に
配置されたＹ方向位置センサ12と該励磁コイル6a,6b,6
c,6d各々への通電をON−OFFとする高速リレー22a I,22a
II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d I,22d IIと該位置
センサ11,12からの信号を受け取り演算や判断をして高
速リレー22a I,22a II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d
I,22d IIへ信号を送り出す制御部13などから該磁気軸
受１の制御系が構成されている。該励磁コイル6a,6b,6
c,6dへの給電は電源21I,21IIで行う。
次に、本実施例の動作を説明する。該固定鉄心３の中
心をＯとし、＋Ｘ側と該磁極4dの中間と該中心Ｏを結ん
だ線と＋Ｘ側と該磁極4aの中間と該中心Ｏを結んだ線で
形成された領域をＩ、該磁極4aと＋Ｘ側の中間と該中心
Ｏを結んだ線と該磁極4aと＋Ｙ軸の中間と該中心Ｏを結
んだ線で形成された領域をII、＋Ｙ軸と該磁極4aの中間
と該中心Ｏを結んだ線と＋Ｙ軸と該磁極4bの中間と該中
心Ｏを結んだ線で形成された領域をIII、該磁極4bと＋
Ｙ軸の中間と該中心Ｏを結んだ線と該磁極4bと−Ｘ軸の
中間と該中心Ｏを結んだ線で形成された領域をIV、−Ｘ
軸と該磁極4bの中間と該中心Ｏを結んだ線と−Ｘ軸と該
磁極4cの中間と該中心Ｏを結んだ線で形成された領域を
Ｖ、該磁極4cと−Ｘ軸の中間と該中心Ｏを結んだ線と該
値極4cと−Ｙ軸の中間と該中心Ｏを結んだ線で形成され
た領域をVI、−Ｙ軸と該磁極4cの中間と該中心Ｏを結ん
だ線と−Ｙ軸と該磁極4dの中間と該中心Ｏを結んだ線で
形成された領域をVII、該磁極4dと−Ｙ軸の中間と該中
心Ｏを結んだ線と該磁極4dと＋Ｘ軸の中間と該中心Ｏを
結んだ線で形成された領域VIIIとし、該軸２の中心を
Ｏ′とする。該励磁コイル6aに電流を流すと該磁極4aの
端面の極性をＮ極、該励磁コイル6bに電流を流す該磁極
4bの端面の極性はＳ極、該励磁コイル6cに電流を流すと
該磁極4cの端面の極性はＮ極、該励磁コイル6dに電流を
流すと該磁極4dの端面の極性はＳ極と全ての相隣る磁極
の極性が異なるように励磁コイルを配置する。励磁コイ
ルに電源22IIを通電した場合の磁極を通る磁束は、同一
の励磁コイルに電源22Iを通電した場合の磁極を通る磁
束の２倍となるように、電源22IIと電源22Iの電位は設
定している。該高速リレー22a Iと22a II,22b Iと22b I
I,22c Iと22c II,22d Iと22d IIは各々同時にはON状態
とならないように考慮されている。該軸２の位置を該位
置センサ11,12により測定し、測定した値を該制御部13
で演算処理した結果、該軸２の中心Ｏ′が領域VIに在る
と該制御部13で判断し、該領域VIと該固定鉄心３の中心
Ｏで対称な領域IIの方向に該軸２を吸引するように、該
磁極4aの該励磁コイル6aには高電位の電源21IIと通電さ
せるように該高速リレー22aIIをONとし該磁極4d,4bの各
々の該励磁コイル6d,6bには低電位の電源21Iと通電させ
るように該高速リレー22d I,22b IをONとしその他の高
速リレー22a I,22c I,22b II,22c II,22d II,22d IIをO
FFとする信号を該制御部13から出す。該制御部13から出
た信号により該高速リレー22d I,22a II,22b IのみがON
状態になり、該電源21IIから該励磁コイル6aに電流が流
れ該磁極4aが磁化され該磁極4aに磁束が通るとともに、
該電源21Iから該励磁コイル6d,6bに電流が流れ該磁極4
d,4bが磁化され該磁極4d,4bに磁束が通る。該磁極4aを
出た磁束はエアギャップを通り該軸２に取り付けられた
磁性材料を用いたスリーブ２′に到達して二手に分かれ
る。分かれた一方の磁束は、スリーブ中を時計方向に約
1/4周してエアギャップを通り該磁極4dに到達する。分
かれた他方の磁束は、スリーブ中を反時計方向に1/4周
してエアギャップを通り該磁極4bに到達する。該磁極4d
から該固定鉄心３に出た磁束は該固定鉄心２を反時計回
りに1/4周り、該磁極4bから該固定鉄心２に出た磁束は
該固定鉄心３を時計回りに1/4周して該磁極4dから出た
磁極と合流して該磁極4aに戻る。磁束が上記のように流
れると、該磁極4aと該軸2,該磁極4dと該軸２、及び該磁
極4bと該軸２に吸引力が発生するが、該磁極4dと該軸２
に発生した吸引力と該磁極4bと該軸２に発生した吸引力
はほとんど大きさが等しく方向が逆なので相互に打ち消
し合うため、該磁極4aと該軸２に発生した吸引力のみが
大きく作用して、該軸２は該磁極4aの方向に移動する。
なお、もし、磁極4bおよび4dを励機しないとすると、磁
極4aからの磁束は軸２を介して磁極4cに至りさらに固定
鉄心３を通って磁極4aに戻る。この場合、軸２は磁極4c
に近接しているので中心と反対方向の磁極4c側に吸引さ
れる。磁極4bおよび4dの励磁は軸２からの磁束を磁極4c
になるべく到達させないためである。上記の該位置セン
サ11,12の信号受け取りから吸引力による該軸２の移動
までの動作を高速度で繰り返すことにより、該軸２の中
心Ｏ′は該固定鉄心２の中心Ｏへと近付く。
心をＯとし、＋Ｘ側と該磁極4dの中間と該中心Ｏを結ん
だ線と＋Ｘ側と該磁極4aの中間と該中心Ｏを結んだ線で
形成された領域をＩ、該磁極4aと＋Ｘ側の中間と該中心
Ｏを結んだ線と該磁極4aと＋Ｙ軸の中間と該中心Ｏを結
んだ線で形成された領域をII、＋Ｙ軸と該磁極4aの中間
と該中心Ｏを結んだ線と＋Ｙ軸と該磁極4bの中間と該中
心Ｏを結んだ線で形成された領域をIII、該磁極4bと＋
Ｙ軸の中間と該中心Ｏを結んだ線と該磁極4bと−Ｘ軸の
中間と該中心Ｏを結んだ線で形成された領域をIV、−Ｘ
軸と該磁極4bの中間と該中心Ｏを結んだ線と−Ｘ軸と該
磁極4cの中間と該中心Ｏを結んだ線で形成された領域を
Ｖ、該磁極4cと−Ｘ軸の中間と該中心Ｏを結んだ線と該
値極4cと−Ｙ軸の中間と該中心Ｏを結んだ線で形成され
た領域をVI、−Ｙ軸と該磁極4cの中間と該中心Ｏを結ん
だ線と−Ｙ軸と該磁極4dの中間と該中心Ｏを結んだ線で
形成された領域をVII、該磁極4dと−Ｙ軸の中間と該中
心Ｏを結んだ線と該磁極4dと＋Ｘ軸の中間と該中心Ｏを
結んだ線で形成された領域VIIIとし、該軸２の中心を
Ｏ′とする。該励磁コイル6aに電流を流すと該磁極4aの
端面の極性をＮ極、該励磁コイル6bに電流を流す該磁極
4bの端面の極性はＳ極、該励磁コイル6cに電流を流すと
該磁極4cの端面の極性はＮ極、該励磁コイル6dに電流を
流すと該磁極4dの端面の極性はＳ極と全ての相隣る磁極
の極性が異なるように励磁コイルを配置する。励磁コイ
ルに電源22IIを通電した場合の磁極を通る磁束は、同一
の励磁コイルに電源22Iを通電した場合の磁極を通る磁
束の２倍となるように、電源22IIと電源22Iの電位は設
定している。該高速リレー22a Iと22a II,22b Iと22b I
I,22c Iと22c II,22d Iと22d IIは各々同時にはON状態
とならないように考慮されている。該軸２の位置を該位
置センサ11,12により測定し、測定した値を該制御部13
で演算処理した結果、該軸２の中心Ｏ′が領域VIに在る
と該制御部13で判断し、該領域VIと該固定鉄心３の中心
Ｏで対称な領域IIの方向に該軸２を吸引するように、該
磁極4aの該励磁コイル6aには高電位の電源21IIと通電さ
せるように該高速リレー22aIIをONとし該磁極4d,4bの各
々の該励磁コイル6d,6bには低電位の電源21Iと通電させ
るように該高速リレー22d I,22b IをONとしその他の高
速リレー22a I,22c I,22b II,22c II,22d II,22d IIをO
FFとする信号を該制御部13から出す。該制御部13から出
た信号により該高速リレー22d I,22a II,22b IのみがON
状態になり、該電源21IIから該励磁コイル6aに電流が流
れ該磁極4aが磁化され該磁極4aに磁束が通るとともに、
該電源21Iから該励磁コイル6d,6bに電流が流れ該磁極4
d,4bが磁化され該磁極4d,4bに磁束が通る。該磁極4aを
出た磁束はエアギャップを通り該軸２に取り付けられた
磁性材料を用いたスリーブ２′に到達して二手に分かれ
る。分かれた一方の磁束は、スリーブ中を時計方向に約
1/4周してエアギャップを通り該磁極4dに到達する。分
かれた他方の磁束は、スリーブ中を反時計方向に1/4周
してエアギャップを通り該磁極4bに到達する。該磁極4d
から該固定鉄心３に出た磁束は該固定鉄心２を反時計回
りに1/4周り、該磁極4bから該固定鉄心２に出た磁束は
該固定鉄心３を時計回りに1/4周して該磁極4dから出た
磁極と合流して該磁極4aに戻る。磁束が上記のように流
れると、該磁極4aと該軸2,該磁極4dと該軸２、及び該磁
極4bと該軸２に吸引力が発生するが、該磁極4dと該軸２
に発生した吸引力と該磁極4bと該軸２に発生した吸引力
はほとんど大きさが等しく方向が逆なので相互に打ち消
し合うため、該磁極4aと該軸２に発生した吸引力のみが
大きく作用して、該軸２は該磁極4aの方向に移動する。
なお、もし、磁極4bおよび4dを励機しないとすると、磁
極4aからの磁束は軸２を介して磁極4cに至りさらに固定
鉄心３を通って磁極4aに戻る。この場合、軸２は磁極4c
に近接しているので中心と反対方向の磁極4c側に吸引さ
れる。磁極4bおよび4dの励磁は軸２からの磁束を磁極4c
になるべく到達させないためである。上記の該位置セン
サ11,12の信号受け取りから吸引力による該軸２の移動
までの動作を高速度で繰り返すことにより、該軸２の中
心Ｏ′は該固定鉄心２の中心Ｏへと近付く。
なお、該固定鉄心２の中心Ｏの極く近傍に全ての電磁
石5a,5b,5c,5dを作動させない即ち全ての高速リレー22a
I,22a II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d I,22d IIを
OFFとする領域を設けても上記動作に支障はない。さら
に、本実施例では該電源21I,21IIを定電流で示したが、
これらは該固定鉄心２の中心Ｏと該軸２の中心Ｏ′の距
離により変化させる可変電源としても上記動作に支障は
ないし、該電源21Iと21IIの他方を接地23とせず、接地2
3,23a,23b,23c,23dを共通として一定の電位をもってい
ても上記動作に支障はない。本実施例では、該軸２に磁
性材料のスリーブ２′を挿入しているが、少なくとも磁
気軸受作用をする領域に含まれる軸２部分全体を磁性材
料としてもよく、スリーブ２′や固定鉄心２は単体であ
る必要もない。
石5a,5b,5c,5dを作動させない即ち全ての高速リレー22a
I,22a II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d I,22d IIを
OFFとする領域を設けても上記動作に支障はない。さら
に、本実施例では該電源21I,21IIを定電流で示したが、
これらは該固定鉄心２の中心Ｏと該軸２の中心Ｏ′の距
離により変化させる可変電源としても上記動作に支障は
ないし、該電源21Iと21IIの他方を接地23とせず、接地2
3,23a,23b,23c,23dを共通として一定の電位をもってい
ても上記動作に支障はない。本実施例では、該軸２に磁
性材料のスリーブ２′を挿入しているが、少なくとも磁
気軸受作用をする領域に含まれる軸２部分全体を磁性材
料としてもよく、スリーブ２′や固定鉄心２は単体であ
る必要もない。
第４図に、該軸２の中心Ｏ′が領域Ｖの−Ｙ側にある
ときの該中心Ｏ′の動きの例をO1′として、該軸２の中
心Ｏ′が領域VIの−Ｙ側にあるときの該中心Ｏ′の動き
の例をO2′として、O1′とO2′が該固定鉄心２の中心Ｏ
からδ１だけ、位置から該固定鉄心２の中心Ｏからδ１
だけ、位置から該固定鉄心３の中心Ｏの極く近傍δ０内
に到達するまでの動きを示す。図中の黒丸は位置センサ
11,12により測定された点である。
ときの該中心Ｏ′の動きの例をO1′として、該軸２の中
心Ｏ′が領域VIの−Ｙ側にあるときの該中心Ｏ′の動き
の例をO2′として、O1′とO2′が該固定鉄心２の中心Ｏ
からδ１だけ、位置から該固定鉄心２の中心Ｏからδ１
だけ、位置から該固定鉄心３の中心Ｏの極く近傍δ０内
に到達するまでの動きを示す。図中の黒丸は位置センサ
11,12により測定された点である。
表２に、第４図で示した軸２の中心O1′の位置と高速
リレー22a I,22a II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d
I,22d IIのON−OFF状態及び該軸の吸引方向を示す。軸
の吸引方向で（＋X,＋Ｙ）は＋Ｘ軸から＋Ｙ軸へ45゜傾
いた方向へ移動することを示す。該軸２の中心O1′が領
域Ｖにあると高速リレー22d Iと22a IのみがONとなって
軸を＋Ｘ側へ吸引し、軸の中心Ｏ′が領域VIにあると高
速リレー22a IIと22d Iと22b IのみがONとなって軸を
（＋X,＋Ｙ）側へ吸引していることが判る。
リレー22a I,22a II,22b I,22b II,22c I,22c II,22d
I,22d IIのON−OFF状態及び該軸の吸引方向を示す。軸
の吸引方向で（＋X,＋Ｙ）は＋Ｘ軸から＋Ｙ軸へ45゜傾
いた方向へ移動することを示す。該軸２の中心O1′が領
域Ｖにあると高速リレー22d Iと22a IのみがONとなって
軸を＋Ｘ側へ吸引し、軸の中心Ｏ′が領域VIにあると高
速リレー22a IIと22d Iと22b IのみがONとなって軸を
（＋X,＋Ｙ）側へ吸引していることが判る。
本実施例によれば、軸の吸引方向が８方向の場合、
磁極の数は吸引方向の半分の４個と従来形の1/4です
み、同一吸引力を得るための磁極端部の総面積は従来形
の50％以下と小さく、励磁コイルの収納スペースも含め
た固定鉄心側の体積は従来形の50％程度となり、従来形
に比べコンパクトである、磁極の数の２倍の数の方向
に軸を吸引できるので、軸の移動方向が従来形の８磁極
４方向では90゜変わるのに対し４磁極８方向では45゜変
わるだけで良く、移動がスムーズになる、固定鉄心が
共通であるので磁極相互の位置合わせの手間が不要であ
る、固定鉄心の外周が円周形であるのでハウジングの
製作が容易で組立が簡単である、磁極に巻く励磁コイ
ルを固定鉄心とは別個に製作できるので生産性が良い、
励磁コイルの製作数が従来形の半分で、１個当りの巻
数も従来形に比べ３割程度しか増えず、省資源である、
という効果がある。
磁極の数は吸引方向の半分の４個と従来形の1/4です
み、同一吸引力を得るための磁極端部の総面積は従来形
の50％以下と小さく、励磁コイルの収納スペースも含め
た固定鉄心側の体積は従来形の50％程度となり、従来形
に比べコンパクトである、磁極の数の２倍の数の方向
に軸を吸引できるので、軸の移動方向が従来形の８磁極
４方向では90゜変わるのに対し４磁極８方向では45゜変
わるだけで良く、移動がスムーズになる、固定鉄心が
共通であるので磁極相互の位置合わせの手間が不要であ
る、固定鉄心の外周が円周形であるのでハウジングの
製作が容易で組立が簡単である、磁極に巻く励磁コイ
ルを固定鉄心とは別個に製作できるので生産性が良い、
励磁コイルの製作数が従来形の半分で、１個当りの巻
数も従来形に比べ３割程度しか増えず、省資源である、
という効果がある。
第５図は他の実施例であり、第３図と同じものは、構
成が同一なので省略する。
成が同一なので省略する。
本実施例が第３図の実施例と構成で異なる点は、電源
として正の電位をもつ電源21Iと負の電位をもつ電源21I
IIの二つを有し、高速リレーとして該正の電位をもつ電
源22IをON−OFFする高速リレー22a I,22b I,22c I,22d
Iと該負の電位をもつ電源21IIIとアース23a,23b,23c,23
dの切換を行う高速リレー22a III,22b III,22c III,22d
IIIを有することである。
として正の電位をもつ電源21Iと負の電位をもつ電源21I
IIの二つを有し、高速リレーとして該正の電位をもつ電
源22IをON−OFFする高速リレー22a I,22b I,22c I,22d
Iと該負の電位をもつ電源21IIIとアース23a,23b,23c,23
dの切換を行う高速リレー22a III,22b III,22c III,22d
IIIを有することである。
本実施例の動作で第３図の実施例の動作とほとんど同
一なので、高速リレーの動作についてのみ説明し他は省
略する。
一なので、高速リレーの動作についてのみ説明し他は省
略する。
軸２の中心Ｏ′が領域VIに在るときは、該正の電位を
もつ電源21I側の高速リレーの内22d I,22a I,22b IをO
N、残りの22c IをOFFとし、該負の電位をもつ電源21III
側の高速リレーの内22a IIIの電源側に切り換え、残り
の22b III,22c III,22d IIIはアース側のままとするこ
とにより、該軸２の領域II側へ吸引し、該軸２の中心
Ｏ′を固定鉄心３の中心Ｏ側へ近づけされるように動作
する。
もつ電源21I側の高速リレーの内22d I,22a I,22b IをO
N、残りの22c IをOFFとし、該負の電位をもつ電源21III
側の高速リレーの内22a IIIの電源側に切り換え、残り
の22b III,22c III,22d IIIはアース側のままとするこ
とにより、該軸２の領域II側へ吸引し、該軸２の中心
Ｏ′を固定鉄心３の中心Ｏ側へ近づけされるように動作
する。
なお、該固定鉄心３の中心Ｏの極く近傍に全ての電磁
石5a,5b,5c,5dを作動させない即ち全ての正の電位をも
つ電源21I側の高速リレー22a I,22b I,22c I,22d IをOF
Fとする領域を設けても上記動作に支障はない。さら
に、本実施例では電源21I,21IIIを定電源で示したが、
これらは該固定鉄心３の中心Ｏと該軸２の中心Ｏ′の距
離により変化させる可変電源としても上記動作に支障は
ない。また、負の電位をもつ電源21III側のON−OFFと
し、正の電位をもつ電源21I側アースと切り換えて使用
しても支障はない。
石5a,5b,5c,5dを作動させない即ち全ての正の電位をも
つ電源21I側の高速リレー22a I,22b I,22c I,22d IをOF
Fとする領域を設けても上記動作に支障はない。さら
に、本実施例では電源21I,21IIIを定電源で示したが、
これらは該固定鉄心３の中心Ｏと該軸２の中心Ｏ′の距
離により変化させる可変電源としても上記動作に支障は
ない。また、負の電位をもつ電源21III側のON−OFFと
し、正の電位をもつ電源21I側アースと切り換えて使用
しても支障はない。
表３に、第４図で示した軸２の中心O2′の位置と高速
リレー22a I,22b I,22c I,22d I,22a III,22b III,22c
III,22d IIIの状態及び該軸２の吸引方向を示す。軸の
吸引方向で（＋X,＋Ｙ）は＋Ｘ軸から＋Ｙ軸側へ45゜傾
いた方向へ移動することを示す。該軸の中心O2′が領域
VIにあると正の電位をもつ電位をもつ電源21I側の高速
リレーのうち22d I,22a I,22b Iの３個がONとなり、負
の電位をもつ電源21III側に高速リレー22a IIIのみが切
り換って軸２を（＋X,＋Ｙ）側へ吸引し、該軸２の中心
O2′が領域VIIにあると正の電位をもつ電源21側の高速
リレーのうち22a Iと22b IのみがONとなり負の電位をも
つ電源21IIIの高速リレーは全てアース側に切り換って
おり軸を＋Ｙ側へ吸引していることが判る。
リレー22a I,22b I,22c I,22d I,22a III,22b III,22c
III,22d IIIの状態及び該軸２の吸引方向を示す。軸の
吸引方向で（＋X,＋Ｙ）は＋Ｘ軸から＋Ｙ軸側へ45゜傾
いた方向へ移動することを示す。該軸の中心O2′が領域
VIにあると正の電位をもつ電位をもつ電源21I側の高速
リレーのうち22d I,22a I,22b Iの３個がONとなり、負
の電位をもつ電源21III側に高速リレー22a IIIのみが切
り換って軸２を（＋X,＋Ｙ）側へ吸引し、該軸２の中心
O2′が領域VIIにあると正の電位をもつ電源21側の高速
リレーのうち22a Iと22b IのみがONとなり負の電位をも
つ電源21IIIの高速リレーは全てアース側に切り換って
おり軸を＋Ｙ側へ吸引していることが判る。
本実施例によれば、第３図の実施例の効果の他に高速
リレー22a Iと22a III,22b Iと22b III,22c Iと22c II
I,22d Iと22d IIIを同時に操作でき、第３図の実施例に
比べより高速度で応答できる効果がある。
リレー22a Iと22a III,22b Iと22b III,22c Iと22c II
I,22d Iと22d IIIを同時に操作でき、第３図の実施例に
比べより高速度で応答できる効果がある。
以上のように本発明の各実施例によれば、磁極の数が
軸の吸引方向の数の半分で良いので、磁極端部総面積は
従来形に比べ45〜50％と小さくでき、また磁極に巻く励
磁コイルの総占有体積も従来形に比べ50％程度と小さく
できるので、軸方向長さを短くし、磁極の半径方向長さ
の短い即ち外径を小さくしたコンパクトな磁気軸受とな
る効果及びアーマチャの最小軸径を従来形の2/3程度の
小形な磁気軸受となる効果がある。
軸の吸引方向の数の半分で良いので、磁極端部総面積は
従来形に比べ45〜50％と小さくでき、また磁極に巻く励
磁コイルの総占有体積も従来形に比べ50％程度と小さく
できるので、軸方向長さを短くし、磁極の半径方向長さ
の短い即ち外径を小さくしたコンパクトな磁気軸受とな
る効果及びアーマチャの最小軸径を従来形の2/3程度の
小形な磁気軸受となる効果がある。
以上のように、本発明によれば、軸を吸引する方向に
最も近い磁極およびこの磁極に隣接している２個のうち
少なくとも一方の磁極の各励磁コイルにそれぞれ独立に
通電し、各磁極を独立に制御できるので、励磁コイル同
士で組み合わせを変えることができ、軸の吸引方向を３
方向以上に、例えば励磁コイルを有する３個の磁極を配
置した場合は、最大６方向にすることができ、かつ磁極
の数以上にすることができる。その結果、吸引制御する
方向が多くなり、より高速に固定鉄心の中心に軸を移動
させることができる。
最も近い磁極およびこの磁極に隣接している２個のうち
少なくとも一方の磁極の各励磁コイルにそれぞれ独立に
通電し、各磁極を独立に制御できるので、励磁コイル同
士で組み合わせを変えることができ、軸の吸引方向を３
方向以上に、例えば励磁コイルを有する３個の磁極を配
置した場合は、最大６方向にすることができ、かつ磁極
の数以上にすることができる。その結果、吸引制御する
方向が多くなり、より高速に固定鉄心の中心に軸を移動
させることができる。
第１図は、本発明の磁気軸受の軸直角断面の制御系統
図、第２図は軸中心Ｏ′の動きを示す説明図、第３図は
本発明の磁気軸受の他の実施例の軸直角断面の制御系統
図、第４図は軸中心Ｏ′の動きを示す説明図、第５図は
本発明の他の実施例の軸直角断面の制御系統図である。 ２……軸、３……固定鉄心、4a,4b,4c,4d……磁極、6a,
6b,6c,6d……励磁コイル、11……Ｘ軸位置センサ、12…
…Ｙ軸位置センサ、13……制御部、21I,21II,21III……
電源、22a I,22b I,22c I,22d I,22a II,22b II,22c I
I,22d II,22a III,22b III,22c III,22d III……高速リ
レー、23,23a,23b,23c,23d……接地。
図、第２図は軸中心Ｏ′の動きを示す説明図、第３図は
本発明の磁気軸受の他の実施例の軸直角断面の制御系統
図、第４図は軸中心Ｏ′の動きを示す説明図、第５図は
本発明の他の実施例の軸直角断面の制御系統図である。 ２……軸、３……固定鉄心、4a,4b,4c,4d……磁極、6a,
6b,6c,6d……励磁コイル、11……Ｘ軸位置センサ、12…
…Ｙ軸位置センサ、13……制御部、21I,21II,21III……
電源、22a I,22b I,22c I,22d I,22a II,22b II,22c I
I,22d II,22a III,22b III,22c III,22d III……高速リ
レー、23,23a,23b,23c,23d……接地。
Claims (1)
- 【請求項１】軸まわりに、励磁コイルを有する４以上偶
数個の磁極を配置した磁気軸受において、前記各磁極を
共通の固定鉄心に形成するとともに、前記磁極の各々の
端面の磁極が互いに隣り合う同士でＮ極とＳ極と異なる
ように励磁コイルに通電されるものであって、軸を吸引
する方向の両側に位置する２個の磁極もしくは軸を吸引
する方向に最も近い磁極とこの磁極に隣接している２個
の磁極との３個の磁極の各励磁コイルにそれぞれ独立に
通電して各磁極を独立に制御し、磁極間方向および磁極
方向の一方向に制御することを特徴とする磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61023818A JPH0830496B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61023818A JPH0830496B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 磁気軸受 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62184223A JPS62184223A (ja) | 1987-08-12 |
| JPH0830496B2 true JPH0830496B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=12120932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61023818A Expired - Lifetime JPH0830496B2 (ja) | 1986-02-07 | 1986-02-07 | 磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830496B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115111265A (zh) * | 2022-07-21 | 2022-09-27 | 重庆开山流体机械有限公司 | 一种非对称电磁轴承 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2537597A1 (de) * | 1975-08-23 | 1977-03-03 | Padana Ag | Elektromagnetische lagerungseinrichtung |
| JPS5983829A (ja) * | 1982-11-02 | 1984-05-15 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 磁気軸受用低消費電力径方向電磁石 |
| JPS5999118A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-07 | Toshiba Corp | 磁気軸受装置 |
| JPS59151619A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-30 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
-
1986
- 1986-02-07 JP JP61023818A patent/JPH0830496B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62184223A (ja) | 1987-08-12 |
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