JPH08338432A - 磁気軸受スピンドル装置 - Google Patents
磁気軸受スピンドル装置Info
- Publication number
- JPH08338432A JPH08338432A JP14782895A JP14782895A JPH08338432A JP H08338432 A JPH08338432 A JP H08338432A JP 14782895 A JP14782895 A JP 14782895A JP 14782895 A JP14782895 A JP 14782895A JP H08338432 A JPH08338432 A JP H08338432A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spindle
- magnetic bearing
- bearing
- rotor
- spindle device
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- F16C32/0402—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means combined with other supporting means, e.g. hybrid bearings with both magnetic and fluid supporting means
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気軸受の制御軸数を減少して制御装置を小
型化でき、さらに制御装置をハウジング内に収納してケ
ーブルを廃止し、コストを低減できるような磁気軸受ス
ピンドル装置を提供する。 【構成】 ロータ４０のワーク４１側に電磁石４２と位
置センサ４４とからなる磁気軸受ユニット４５を配置
し、他方側に転がり軸受５０を配置し、両者の間にモー
タステータ４６とモータロータ４７とからなるモータユ
ニット４８を配置する。制御軸数を減らしシーケンス回
路５３とセンサアンプ５４と補償回路５５と電流増幅回
路５６とを含む制御装置５８を本体内に内蔵させ、制御
ケーブルを廃止してコストを低減できる。
型化でき、さらに制御装置をハウジング内に収納してケ
ーブルを廃止し、コストを低減できるような磁気軸受ス
ピンドル装置を提供する。 【構成】 ロータ４０のワーク４１側に電磁石４２と位
置センサ４４とからなる磁気軸受ユニット４５を配置
し、他方側に転がり軸受５０を配置し、両者の間にモー
タステータ４６とモータロータ４７とからなるモータユ
ニット４８を配置する。制御軸数を減らしシーケンス回
路５３とセンサアンプ５４と補償回路５５と電流増幅回
路５６とを含む制御装置５８を本体内に内蔵させ、制御
ケーブルを廃止してコストを低減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は磁気軸受スピンドル装
置に関し、特に、制御式磁気軸受と接触軸受とを用い、
アンバランス量の大きい高速回転機器に使用できるよう
な磁気軸受スピンドル装置に関する。
置に関し、特に、制御式磁気軸受と接触軸受とを用い、
アンバランス量の大きい高速回転機器に使用できるよう
な磁気軸受スピンドル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来の転がり軸受で支持したス
ピンドルの構成例を示す縦断面図である。図１１におい
て、転がり軸受１，２によってロータ３が支持され、転
がり軸受１と２との間のスピンドルハウジング５にはモ
ータステータ６が設けられ、このモータステータ６に対
向するようにロータ３にはモータロータ７が設けられ、
モータステータ６はモータインバータ８によって駆動さ
れる。
ピンドルの構成例を示す縦断面図である。図１１におい
て、転がり軸受１，２によってロータ３が支持され、転
がり軸受１と２との間のスピンドルハウジング５にはモ
ータステータ６が設けられ、このモータステータ６に対
向するようにロータ３にはモータロータ７が設けられ、
モータステータ６はモータインバータ８によって駆動さ
れる。
【０００３】図１１に示したスピンドルにおいて、ロー
タ３に取付けたワーク４にアンバランスやロータ３との
芯ずれがあると、回転中ロータ３には大きな遠心力が作
用し、回転同期の振動が発生する。この振動が転がり軸
受１，２を介してスピンドルハウジング５に伝達され
る。遠心力はロータ回転数の２乗に比例するため、転が
り軸受１，２のような軸受支持剛性が周波数によらず一
定の場合には、回転時の振動が大きく、高速回転ができ
ないという欠点がある。
タ３に取付けたワーク４にアンバランスやロータ３との
芯ずれがあると、回転中ロータ３には大きな遠心力が作
用し、回転同期の振動が発生する。この振動が転がり軸
受１，２を介してスピンドルハウジング５に伝達され
る。遠心力はロータ回転数の２乗に比例するため、転が
り軸受１，２のような軸受支持剛性が周波数によらず一
定の場合には、回転時の振動が大きく、高速回転ができ
ないという欠点がある。
【０００４】図１２は磁気軸受で完全に非接触で支持す
るようにしたスピンドルの断面図および制御回路のブロ
ック図である。図１２において、スピンドル本体は、１
個のアキシャル磁気軸受ユニット２２と、２個のラジア
ル磁気軸受ユニット１４，１８とからなっていて、各磁
気軸受ユニット２２，１４，１８は、それぞれ位置検出
センサ１９，１１，１５と電磁石２０，２１，１２，１
６から構成される。電磁石１２と１６との間にはモータ
ユニット２４が設けられる。モータユニット２４はモー
タステータ２６とモータロータ２７とからなり、モータ
ユニット２４はモータインバータ３８によって駆動され
る。
るようにしたスピンドルの断面図および制御回路のブロ
ック図である。図１２において、スピンドル本体は、１
個のアキシャル磁気軸受ユニット２２と、２個のラジア
ル磁気軸受ユニット１４，１８とからなっていて、各磁
気軸受ユニット２２，１４，１８は、それぞれ位置検出
センサ１９，１１，１５と電磁石２０，２１，１２，１
６から構成される。電磁石１２と１６との間にはモータ
ユニット２４が設けられる。モータユニット２４はモー
タステータ２６とモータロータ２７とからなり、モータ
ユニット２４はモータインバータ３８によって駆動され
る。
【０００５】さらに、磁気軸受制御のための制御装置３
１はスピンドル外部に設けられていて、ケーブル３０に
よってスピンドル本体と接続される。この制御装置３１
は、外部から入力されるＡＣ電源３７を直流に変換する
電源装置３２と、装置のシーケンス動作をコントロール
するシーケンス回路３３と、位置センサのためのアンプ
３４と、位置センサ出力を信号処理する補償回路３５
と、電磁石２０，２１，１２，１６を駆動するための電
流増幅回路３６とから構成される。この磁気軸受は、位
置検出センサ１９，１１，１５の出力を補償回路３５で
信号処理されて得られた信号を電流増幅回路３６に送
り、電磁石１２，１６，２０，２１に電流を供給するこ
とによって、ロータ位置が制御される。
１はスピンドル外部に設けられていて、ケーブル３０に
よってスピンドル本体と接続される。この制御装置３１
は、外部から入力されるＡＣ電源３７を直流に変換する
電源装置３２と、装置のシーケンス動作をコントロール
するシーケンス回路３３と、位置センサのためのアンプ
３４と、位置センサ出力を信号処理する補償回路３５
と、電磁石２０，２１，１２，１６を駆動するための電
流増幅回路３６とから構成される。この磁気軸受は、位
置検出センサ１９，１１，１５の出力を補償回路３５で
信号処理されて得られた信号を電流増幅回路３６に送
り、電磁石１２，１６，２０，２１に電流を供給するこ
とによって、ロータ位置が制御される。
【０００６】この図１２に示した磁気軸受の場合、その
軸受性能（ばね特性，減衰特性）は、制御装置３１内の
補償回路３５の設定によって可変することができ、各周
波数域での軸受剛性を任意に設定できるという特徴があ
る。その結果、高周波数域の剛性を選択的に低めるよう
に補償回路３５を設定することにより、高速回転時のロ
ータ９からスピンドルハウジング２５への振動の伝達を
下げることが可能である。
軸受性能（ばね特性，減衰特性）は、制御装置３１内の
補償回路３５の設定によって可変することができ、各周
波数域での軸受剛性を任意に設定できるという特徴があ
る。その結果、高周波数域の剛性を選択的に低めるよう
に補償回路３５を設定することにより、高速回転時のロ
ータ９からスピンドルハウジング２５への振動の伝達を
下げることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示した磁気軸受では、スピンドル本体以外に専用の制
御装置３１やスピンドル本体と制御装置３１との間を接
続するための専用のケーブル３０が必要であり、構成要
素が多く、高価であることから、汎用の機器としては使
用できないという問題点があった。
に示した磁気軸受では、スピンドル本体以外に専用の制
御装置３１やスピンドル本体と制御装置３１との間を接
続するための専用のケーブル３０が必要であり、構成要
素が多く、高価であることから、汎用の機器としては使
用できないという問題点があった。
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、磁
気軸受の制御軸数を減少して制御装置を小型化でき、さ
らに制御装置をハウジング内に収納してケーブルを廃止
し、コストを低減できるような磁気軸受スピンドル装置
を提供することである。
気軸受の制御軸数を減少して制御装置を小型化でき、さ
らに制御装置をハウジング内に収納してケーブルを廃止
し、コストを低減できるような磁気軸受スピンドル装置
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
負荷が印加されるスピンドルの一方側をラジアル方向に
支持するための制御式磁気軸受と、スピンドルの他方側
に常時接触しながら支持する接触式軸受と、制御式磁気
軸受と接触式軸受との間に設けられ、スピンドルを回転
駆動するためのモータと、本体内に設けられて制御式磁
気軸受を制御するための制御手段とを備えて構成され
る。
負荷が印加されるスピンドルの一方側をラジアル方向に
支持するための制御式磁気軸受と、スピンドルの他方側
に常時接触しながら支持する接触式軸受と、制御式磁気
軸受と接触式軸受との間に設けられ、スピンドルを回転
駆動するためのモータと、本体内に設けられて制御式磁
気軸受を制御するための制御手段とを備えて構成され
る。
【００１０】請求項２に係る発明は、負荷が印加される
スピンドルの一方側をラジアル方向に支持するための制
御式磁気軸受と、スピンドルの他方側を支持する動圧軸
受と、制御式磁気軸受と動圧軸受との間に設けられてス
ピンドルを回転駆動するためのモータと、本体内に設け
られて制御式磁気軸受を制御するための制御手段とによ
って構成される。
スピンドルの一方側をラジアル方向に支持するための制
御式磁気軸受と、スピンドルの他方側を支持する動圧軸
受と、制御式磁気軸受と動圧軸受との間に設けられてス
ピンドルを回転駆動するためのモータと、本体内に設け
られて制御式磁気軸受を制御するための制御手段とによ
って構成される。
【００１１】請求項３に係る発明では、請求項１の発明
に加えて、接触式軸受とスピンドルハウジングとの間に
設けられ、有機材料からなる高減衰材料もしくは粘性流
体を利用したダンパ機構もしくは摩擦を利用したダンパ
機構を含む。
に加えて、接触式軸受とスピンドルハウジングとの間に
設けられ、有機材料からなる高減衰材料もしくは粘性流
体を利用したダンパ機構もしくは摩擦を利用したダンパ
機構を含む。
【００１２】請求項４に係る発明では、請求項１または
２の発明に加えて、さらにスピンドルの回転数を検出す
るセンサを含み、制御手段は、センサの出力信号に基づ
いてスピンドルの回転周波数成分のゲインを低下させる
ためのバンドエリミネートフィルタを内蔵した補償回路
と、補償回路の出力信号を増幅する電流増幅回路とを含
む。
２の発明に加えて、さらにスピンドルの回転数を検出す
るセンサを含み、制御手段は、センサの出力信号に基づ
いてスピンドルの回転周波数成分のゲインを低下させる
ためのバンドエリミネートフィルタを内蔵した補償回路
と、補償回路の出力信号を増幅する電流増幅回路とを含
む。
【００１３】請求項５に係る発明では、バンドエリミネ
ートフィルタの中心周波数をスピンドルの回転数にトラ
ッキングさせる。
ートフィルタの中心周波数をスピンドルの回転数にトラ
ッキングさせる。
【００１４】請求項６に係る発明では、センサの出力信
号によってバンドエリミネートフィルタの中心周波数を
切換える。
号によってバンドエリミネートフィルタの中心周波数を
切換える。
【００１５】
【作用】この発明に係る磁気軸受スピンドル装置は、ス
ピンドルの一方側を制御式磁気軸受によってラジアル方
向に支持し、スピンドルの他方側を常時接触しながら接
触式軸受で支持するかあるいは動圧軸受で支持し、制御
式磁気軸受を制御するための制御手段を本体内に内蔵し
たことによって、制御式磁気軸受の軸数を減らして構造
を簡単にでき、しかも制御手段を内蔵したことによって
ケーブルを不要にでき、コストも低減できる。
ピンドルの一方側を制御式磁気軸受によってラジアル方
向に支持し、スピンドルの他方側を常時接触しながら接
触式軸受で支持するかあるいは動圧軸受で支持し、制御
式磁気軸受を制御するための制御手段を本体内に内蔵し
たことによって、制御式磁気軸受の軸数を減らして構造
を簡単にでき、しかも制御手段を内蔵したことによって
ケーブルを不要にでき、コストも低減できる。
【００１６】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の縦断面図であ
る。図１において、ロータ４０の上端にはアンバランス
を有するワーク４１が取付けられており、このロータ４
０の上端の負荷側は、位置センサ４４と電磁石４２とか
らなるラジアル磁気軸受ユニット４５によって支持さ
れ、ロータ４０下段の反負荷側は転がり軸受５０によっ
て常時接触しながら支持される。磁気軸受ユニット４５
と転がり軸受５０に挟まれた位置にモータロータ４７と
モータステータ４６とからなるモータユニット４８が配
置される。
る。図１において、ロータ４０の上端にはアンバランス
を有するワーク４１が取付けられており、このロータ４
０の上端の負荷側は、位置センサ４４と電磁石４２とか
らなるラジアル磁気軸受ユニット４５によって支持さ
れ、ロータ４０下段の反負荷側は転がり軸受５０によっ
て常時接触しながら支持される。磁気軸受ユニット４５
と転がり軸受５０に挟まれた位置にモータロータ４７と
モータステータ４６とからなるモータユニット４８が配
置される。
【００１７】さらに、スピンドル内部には、シーケンス
回路５３とセンサアンプ５４と補償回路５５と電流増幅
回路５６とを含む制御装置５８が内蔵され、外部からＤ
Ｃ電源５７が制御装置５８に供給されることにより、磁
気軸受が作動される。
回路５３とセンサアンプ５４と補償回路５５と電流増幅
回路５６とを含む制御装置５８が内蔵され、外部からＤ
Ｃ電源５７が制御装置５８に供給されることにより、磁
気軸受が作動される。
【００１８】上述のごとく、負荷側に磁気軸受ユニット
４５を配置したことによって、ワーク４１のアンバラン
スによる回転振動のスピンドルハウジング４９への伝達
を抑えることができ、負荷側の軸受として非接触の磁気
軸受ユニット４５を用いたことにより、軸受のメンテナ
ンスによるランニングコストを軽減できる。また、ほと
んど動的外乱が働かない反負荷側の支持に転がり軸受５
０を用いることによって、磁気軸受の制御軸数を減らす
ことができ、磁気軸受装置のコストダウンを図ることが
できる。
４５を配置したことによって、ワーク４１のアンバラン
スによる回転振動のスピンドルハウジング４９への伝達
を抑えることができ、負荷側の軸受として非接触の磁気
軸受ユニット４５を用いたことにより、軸受のメンテナ
ンスによるランニングコストを軽減できる。また、ほと
んど動的外乱が働かない反負荷側の支持に転がり軸受５
０を用いることによって、磁気軸受の制御軸数を減らす
ことができ、磁気軸受装置のコストダウンを図ることが
できる。
【００１９】一方、負荷側および反負荷側ともに磁気軸
受ユニットを用いた完全非接触支持の磁気軸受装置で
は、ロータの曲げ固有振動へのダンピングは安定浮上の
ために不可欠であり、このことが磁気軸受補償回路を複
雑にしてきた。これに対して、図１に示した実施例のよ
うに、ロータ４０に転がり軸受５０のような機械的接触
部を持つことによって、ダンピングが付加される結果、
磁気軸受の補償回路５５を簡略化することができる。さ
らに、ロータ４０に取付けたワーク４１によって変動す
る固有振動に対して制御回路の定数を変更して対処する
必要もなく、スピンドルの汎用化を実現できる。さら
に、比較的サイズの大きなＡＣ／ＤＣ電源回路以外のす
べての制御装置全体をスピンドル本体内に配置すること
により、装置全体をコンパクトにできると同時に外部に
専用の制御装置を置く必要はないことから、低コスト化
を実現できる。
受ユニットを用いた完全非接触支持の磁気軸受装置で
は、ロータの曲げ固有振動へのダンピングは安定浮上の
ために不可欠であり、このことが磁気軸受補償回路を複
雑にしてきた。これに対して、図１に示した実施例のよ
うに、ロータ４０に転がり軸受５０のような機械的接触
部を持つことによって、ダンピングが付加される結果、
磁気軸受の補償回路５５を簡略化することができる。さ
らに、ロータ４０に取付けたワーク４１によって変動す
る固有振動に対して制御回路の定数を変更して対処する
必要もなく、スピンドルの汎用化を実現できる。さら
に、比較的サイズの大きなＡＣ／ＤＣ電源回路以外のす
べての制御装置全体をスピンドル本体内に配置すること
により、装置全体をコンパクトにできると同時に外部に
専用の制御装置を置く必要はないことから、低コスト化
を実現できる。
【００２０】図２はこの発明の他の実施例を示す縦断面
図である。この図２に示した実施例は、図１に示した転
がり軸受５０に代えてピボット動圧軸受６０を配置した
ものである。このピボット動圧軸受は、ロータ４０の反
負荷側のハウジング４９側に半球状の凹部を設け、ロー
タ４０の反負荷側に半球状の凸部を形成し、両者の間に
僅かな隙間を設けたものである。しかし、ピボット動圧
軸受６０はロータ４０の下側方向への荷重は受けること
ができるが、図２において上方向への荷重を受けること
ができない。そこで、ロータ４０の下方に予圧を加える
必要がある。この実施例では、ハウジング４９に永久磁
石６２を固定し、対向するロータに配置した永久磁石６
１との吸引力を利用して予圧を与えている。
図である。この図２に示した実施例は、図１に示した転
がり軸受５０に代えてピボット動圧軸受６０を配置した
ものである。このピボット動圧軸受は、ロータ４０の反
負荷側のハウジング４９側に半球状の凹部を設け、ロー
タ４０の反負荷側に半球状の凸部を形成し、両者の間に
僅かな隙間を設けたものである。しかし、ピボット動圧
軸受６０はロータ４０の下側方向への荷重は受けること
ができるが、図２において上方向への荷重を受けること
ができない。そこで、ロータ４０の下方に予圧を加える
必要がある。この実施例では、ハウジング４９に永久磁
石６２を固定し、対向するロータに配置した永久磁石６
１との吸引力を利用して予圧を与えている。
【００２１】なお、図１に示した実施例において、ロー
タ４０の回転中に発生するスピンドルハウジング４９の
振動をさらに減少させるためには、反負荷側の転がり軸
受５０もしくは動圧軸受６０を通じて伝達される振動を
抑制する必要がある。そのような方法を図３〜図５に示
す。
タ４０の回転中に発生するスピンドルハウジング４９の
振動をさらに減少させるためには、反負荷側の転がり軸
受５０もしくは動圧軸受６０を通じて伝達される振動を
抑制する必要がある。そのような方法を図３〜図５に示
す。
【００２２】図３は転がり軸受５０を内蔵した軸受ハウ
ジング６４の外径面とスピンドルハウジング４９との間
に高分子材料で形成された高減衰材料６３を挿入し、ロ
ータ４０からの振動をこの高減衰材料６３で吸収するよ
うにしたものである。
ジング６４の外径面とスピンドルハウジング４９との間
に高分子材料で形成された高減衰材料６３を挿入し、ロ
ータ４０からの振動をこの高減衰材料６３で吸収するよ
うにしたものである。
【００２３】図４に示した実施例は、転がり軸受６７の
外径とスピンドルハウジング４９との隙間に２個のＯリ
ング６５を組合せたオイル溜まり６６を形成し、その内
部に粘性流体を含浸させることにより、粘性流体ダンパ
を構成したものである。
外径とスピンドルハウジング４９との隙間に２個のＯリ
ング６５を組合せたオイル溜まり６６を形成し、その内
部に粘性流体を含浸させることにより、粘性流体ダンパ
を構成したものである。
【００２４】図５に示した実施例は、転がり軸受６８と
スピンドルハウジング４９との間に隙間６９を持たせ
て、転がり軸受６８とスピンドルハウジング４９との間
の相対変位による摩擦によって減衰を図ったものであ
る。
スピンドルハウジング４９との間に隙間６９を持たせ
て、転がり軸受６８とスピンドルハウジング４９との間
の相対変位による摩擦によって減衰を図ったものであ
る。
【００２５】さらに、磁気軸受ユニット４５を介してロ
ータ４０からスピンドルハウジング４９へ伝達する振動
を減少させるためには、磁気軸受の制御回路の特性を変
更してロータ４０の回転数の振動を選択的に除去するよ
うにしてもよい。
ータ４０からスピンドルハウジング４９へ伝達する振動
を減少させるためには、磁気軸受の制御回路の特性を変
更してロータ４０の回転数の振動を選択的に除去するよ
うにしてもよい。
【００２６】図６はそのような実施例を示す図である。
ロータ４０の下方側には回転センサ１５７が設けられ、
この回転センサ１５７によって検出されたロータ回転数
に中心周波数を一致させるためのトラッキング型のバン
ドエリミネートフィルタ１５６を補償回路１５５内に挿
入したものであり、常にロータ４０の回転周波数成分の
ゲインを低下させることができる。
ロータ４０の下方側には回転センサ１５７が設けられ、
この回転センサ１５７によって検出されたロータ回転数
に中心周波数を一致させるためのトラッキング型のバン
ドエリミネートフィルタ１５６を補償回路１５５内に挿
入したものであり、常にロータ４０の回転周波数成分の
ゲインを低下させることができる。
【００２７】図７（ａ）は補償回路５５の伝達関数を示
し、図７（ｂ）はバンドエリミネートフィルタ１５６の
伝達関数を示し、図７（ｃ）はバンドエリミネートフィ
ルタ１５６を補償回路５５にカスケードに挿入して新た
に得られた補償回路１５５の伝達関数を示す図である。
図７（ａ）に示すような伝達関数を有する補償回路５５
に図７（ｂ）に示す伝達関数を有するバンドエリミネー
トフィルタ１５６を挿入することによって、図７（ｃ）
に示すように、ロータ回転周波数のゲインを選択的に低
下させることができ、スピンドルハウジングの振動を軽
減することができる。
し、図７（ｂ）はバンドエリミネートフィルタ１５６の
伝達関数を示し、図７（ｃ）はバンドエリミネートフィ
ルタ１５６を補償回路５５にカスケードに挿入して新た
に得られた補償回路１５５の伝達関数を示す図である。
図７（ａ）に示すような伝達関数を有する補償回路５５
に図７（ｂ）に示す伝達関数を有するバンドエリミネー
トフィルタ１５６を挿入することによって、図７（ｃ）
に示すように、ロータ回転周波数のゲインを選択的に低
下させることができ、スピンドルハウジングの振動を軽
減することができる。
【００２８】図８は上述の例でロータの回転周波数Ｒに
トラッキングさせてバンドエリミネートフィルタの中心
周波数ωを変化させた特性を示す。
トラッキングさせてバンドエリミネートフィルタの中心
周波数ωを変化させた特性を示す。
【００２９】図９はバンドエリミネートフィルタの中心
周波数ωをスピンドル常用回転周波数ω１に固定するよ
うにした図である。この場合、図８に示した例と比較し
て、その回路構成を簡素化することができる特徴を有す
る。
周波数ωをスピンドル常用回転周波数ω１に固定するよ
うにした図である。この場合、図８に示した例と比較し
て、その回路構成を簡素化することができる特徴を有す
る。
【００３０】図１０はスピンドルの回転数に応じてバン
ドエリミネートフィルタの中心周波数を多段に切換える
ようにしたものであり、スピンドル常用回転周波数が複
数（たとえばω１，ω２，ω３）ある場合に適用可能で
ある。
ドエリミネートフィルタの中心周波数を多段に切換える
ようにしたものであり、スピンドル常用回転周波数が複
数（たとえばω１，ω２，ω３）ある場合に適用可能で
ある。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ロー
タの反負荷側を支持するために転がり軸受または動圧軸
受を使用し、負荷側を制御式磁気軸受で支持し、磁気軸
受を制御するための制御手段を内部に組込むようにした
ので、スピンドルハウジングへの振動の伝達を軽減する
ことができ、しかも制御ケーブルを不要にでき、コスト
ダウンを図ることができる。
タの反負荷側を支持するために転がり軸受または動圧軸
受を使用し、負荷側を制御式磁気軸受で支持し、磁気軸
受を制御するための制御手段を内部に組込むようにした
ので、スピンドルハウジングへの振動の伝達を軽減する
ことができ、しかも制御ケーブルを不要にでき、コスト
ダウンを図ることができる。
【図１】この発明の一実施例の転がり軸受を用いた例を
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
【図２】この発明の他の実施例の動圧軸受を用いた例の
断面図である。
断面図である。
【図３】この発明の他の実施例として高減衰材料で振動
を吸収するようにした例の断面図である。
を吸収するようにした例の断面図である。
【図４】この発明のさらにその他の実施例として粘性流
体ダンパを使用した例を示す縦断面図である。
体ダンパを使用した例を示す縦断面図である。
【図５】この発明のさらにその他の実施例として、転が
り軸受とスピンドルハウジング間に隙間を持たせて振動
の減衰を図った例を示す縦断面図である。
り軸受とスピンドルハウジング間に隙間を持たせて振動
の減衰を図った例を示す縦断面図である。
【図６】この発明のさらにその他の実施例として、磁気
軸受の制御回路の特性を変更して振動を選択的に除去す
るようにした例を示す断面図である。
軸受の制御回路の特性を変更して振動を選択的に除去す
るようにした例を示す断面図である。
【図７】補償回路とバンドエリミネートフィルタとこの
バンドエリミネートフィルタを補償回路に挿入して新た
に得られた補償回路の伝達関数を示す図である。
バンドエリミネートフィルタを補償回路に挿入して新た
に得られた補償回路の伝達関数を示す図である。
【図８】ロータの回転周波数にトラッキングさせてバン
ドエリミネートフィルタの中心周波数を変化させる例を
示す図である。
ドエリミネートフィルタの中心周波数を変化させる例を
示す図である。
【図９】バンドエリミネートフィルタの中心周波数をス
ピンドル常用回転周波数に固定した例を示す図である。
ピンドル常用回転周波数に固定した例を示す図である。
【図１０】スピンドルの回転数に応じてバンドエリミネ
ートフィルタの中心周波数を多段に切換える例を示す図
である。
ートフィルタの中心周波数を多段に切換える例を示す図
である。
【図１１】従来の転がり軸受で支持したスピンドルの縦
断面図である。
断面図である。
【図１２】磁気軸受でロータを非接触支持したスピンド
ルの縦断面図および制御回路のブロック図である。
ルの縦断面図および制御回路のブロック図である。
【符号の説明】 ４０ ロータ ４１ ワーク ４２ 電磁石 ４４ 位置センサ ４６ モータステータ ４７ モータロータ ４８ モータユニット ５０，６７，６８ 転がり軸受 ５３ シーケンス回路 ５４ センサアンプ ５５ 補償回路 ５６ 電流増幅回路 ５７ ＤＣ電源 ６０ ピボット動圧軸受 ６３ 高減衰材料 ６４ 軸受ハウジング ６５ Ｏリング １５６ バンドエリミネートフィルタ
Claims (6)
- 【請求項１】 負荷が印加されるスピンドルの一方側を
ラジアル方向に支持するための制御式磁気軸受、 前記スピンドルの他方側に常時接触しながら支持する接
触式軸受、 前記制御式磁気軸受と前記接触式軸受との間に設けら
れ、前記スピンドルを回転駆動するためのモータ、およ
び本体内に設けられ、前記制御式磁気軸受を制御するた
めの制御手段を備えた、磁気軸受スピンドル装置。 - 【請求項２】 負荷が印加されるスピンドルの一方側を
ラジアル方向に支持するための制御式磁気軸受、 前記スピンドルの他方側を支持する動圧軸受、 前記制御式磁気軸受と前記動圧軸受との間に設けられ、
前記スピンドルを回転駆動するためのモータ、および本
体内に設けられ、前記制御式磁気軸受を制御するための
制御手段を備えた、磁気軸受スピンドル装置。 - 【請求項３】 さらに、前記接触式軸受とスピンドルハ
ウジングとの間に設けられ、有機材料からなる高減衰材
料もしくは粘性流体を利用したダンパ機構もしくは摩擦
を利用したダンパ機構を含む、請求項１の磁気軸受スピ
ンドル装置。 - 【請求項４】 さらに、前記スピンドルの回転数を検出
するセンサを含み、 前記制御手段は、 前記センサの出力信号に基づいて、前記スピンドルの回
転周波数成分のゲインを低下させるためのバンドエリミ
ネートフィルタを内蔵した補償回路と、 前記補償回路の出力信号を増幅して前記制御式磁気軸受
に与えるための増幅回路とを含む、請求項１または２の
磁気軸受スピンドル装置。 - 【請求項５】 前記バンドエリミネートフィルタの中心
周波数を前記スピンドルの回転数にトラッキングさせる
ことを特徴とする、請求項４の磁気軸受スピンドル装
置。 - 【請求項６】 前記センサの出力信号によって前記バン
ドエリミネートフィルタの中心周波数を切換えることを
特徴とする、請求項４の磁気軸受スピンドル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14782895A JP3693384B2 (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 磁気軸受スピンドル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14782895A JP3693384B2 (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 磁気軸受スピンドル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338432A true JPH08338432A (ja) | 1996-12-24 |
| JP3693384B2 JP3693384B2 (ja) | 2005-09-07 |
Family
ID=15439164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14782895A Expired - Fee Related JP3693384B2 (ja) | 1995-06-14 | 1995-06-14 | 磁気軸受スピンドル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3693384B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999028640A1 (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-10 | Ebara Corporation | Magnetic bearing control device and turbo-molecular pump device |
| DE102005032674A1 (de) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | Renk Ag | Aktives Magnetlager mit integrierter Leistungselektronik |
| JP2008503693A (ja) * | 2004-06-15 | 2008-02-07 | エル−シャファイ，アリ | 流体膜軸受の不安定性制御方法 |
| CN103089812A (zh) * | 2011-11-02 | 2013-05-08 | 卓向东 | 轴向磁悬浮旋转系统 |
| WO2016072075A1 (ja) * | 2014-11-03 | 2016-05-12 | 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 |
| JP2016188700A (ja) * | 2014-11-03 | 2016-11-04 | 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 |
| JP2016208734A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 電動モータ、制御装置、およびモータ制御システム |
| JP2017150599A (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 電動モータ、およびモータ制御システム |
| CN109185337A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-11 | 华中科技大学 | 一种磁悬浮电主轴的实时控制系统及磁悬浮电主轴系统 |
| JP2019209399A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | 国立大学法人 鹿児島大学 | 工作機械の主軸システム |
-
1995
- 1995-06-14 JP JP14782895A patent/JP3693384B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999028640A1 (en) * | 1997-12-02 | 1999-06-10 | Ebara Corporation | Magnetic bearing control device and turbo-molecular pump device |
| US6398524B1 (en) | 1997-12-02 | 2002-06-04 | Ebara Corporation | Magnetic bearing control device and turbo-molecular pump device |
| JP2008503693A (ja) * | 2004-06-15 | 2008-02-07 | エル−シャファイ，アリ | 流体膜軸受の不安定性制御方法 |
| DE102005032674A1 (de) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | Renk Ag | Aktives Magnetlager mit integrierter Leistungselektronik |
| CN103089812A (zh) * | 2011-11-02 | 2013-05-08 | 卓向东 | 轴向磁悬浮旋转系统 |
| WO2016072075A1 (ja) * | 2014-11-03 | 2016-05-12 | 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 |
| JP2016188700A (ja) * | 2014-11-03 | 2016-11-04 | 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 |
| JP2016208734A (ja) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 電動モータ、制御装置、およびモータ制御システム |
| JP2017150599A (ja) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 電動モータ、およびモータ制御システム |
| JP2019209399A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | 国立大学法人 鹿児島大学 | 工作機械の主軸システム |
| CN109185337A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-11 | 华中科技大学 | 一种磁悬浮电主轴的实时控制系统及磁悬浮电主轴系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3693384B2 (ja) | 2005-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5708312A (en) | Magnetic bearing system including a control system for a flywheel and method for operating same | |
| US5998899A (en) | Magnetic bearing system including a control system for a flywheel and method for operating same | |
| CN101489717B (zh) | 回转工作台的支承和驱动装置 | |
| JPS5993995A (ja) | ポンプ | |
| US6617732B1 (en) | Magnetic bearing structure | |
| JPH08338432A (ja) | 磁気軸受スピンドル装置 | |
| US6307295B1 (en) | Spindle motor and complex bearing assembly for use with the spindle motor | |
| US5588754A (en) | Backup bearings for extreme speed touch down applications | |
| JPH0436278B2 (ja) | ||
| ATE421639T1 (de) | Lüfterbefestigung mit dynamischem unwuchtausgleich | |
| JPH07501123A (ja) | 平衡型スラスト軸受を備えたロータリースクリュー装置 | |
| CN1005352B (zh) | 轴承结构 | |
| JP3470217B2 (ja) | フライホイール式電力貯蔵装置 | |
| JPS63140116A (ja) | シャフト支持装置 | |
| JPH1137155A (ja) | 磁気軸受およびその制御系 | |
| Weise | Present industrial applications of active magnetic bearings | |
| JP3452331B2 (ja) | ポリシング装置 | |
| JPH09317841A (ja) | ギアレス駆動装置 | |
| JP3042545B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPH08320020A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JP4322494B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPS63210414A (ja) | 磁気軸受装置 | |
| JPH0965607A (ja) | インナロータ型モータ | |
| JPH01229118A (ja) | 回転装置 | |
| JPH1019042A (ja) | 磁気軸受装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040726 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040803 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041001 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20050531 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20050621 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080701 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090701 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090701 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100701 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110701 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110701 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120701 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120701 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130701 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |