JPH0884491A - 軸受兼用モータ - Google Patents
軸受兼用モータInfo
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- JPH0884491A JPH0884491A JP6241880A JP24188094A JPH0884491A JP H0884491 A JPH0884491 A JP H0884491A JP 6241880 A JP6241880 A JP 6241880A JP 24188094 A JP24188094 A JP 24188094A JP H0884491 A JPH0884491 A JP H0884491A
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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
- F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
- F16C32/0497—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and radial force
-
- 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
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が簡単な、使い易い軸受兼用モータを提
供する。 【構成】 回転体の半径方向の浮上位置制御をする磁気
軸受作用と、回転体を回転駆動する作用を兼ねた軸受兼
用モータにおいて、モータステータ１に取付けられるコ
イルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12のそれぞれの１辺は、ス
テータスロット２内に巻付けられ、他辺はステータ１の
外側部に巻付けられ、各コイルは独立であって、前記各
コイルに回転駆動用回転磁界を発生する位相の異なる電
流と、回転体の浮上位置制御をする電流とを、同時に流
す制御駆動装置を備えた。
供する。 【構成】 回転体の半径方向の浮上位置制御をする磁気
軸受作用と、回転体を回転駆動する作用を兼ねた軸受兼
用モータにおいて、モータステータ１に取付けられるコ
イルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12のそれぞれの１辺は、ス
テータスロット２内に巻付けられ、他辺はステータ１の
外側部に巻付けられ、各コイルは独立であって、前記各
コイルに回転駆動用回転磁界を発生する位相の異なる電
流と、回転体の浮上位置制御をする電流とを、同時に流
す制御駆動装置を備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軸受兼用モータに係り、
特に回転体の半径方向の浮上位置を制御する磁気軸受作
用と、回転体を回転駆動するモータ作用とを兼ね備えた
軸受兼用誘導モータ又は同期モータに関する。
特に回転体の半径方向の浮上位置を制御する磁気軸受作
用と、回転体を回転駆動するモータ作用とを兼ね備えた
軸受兼用誘導モータ又は同期モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】軸受兼用モータについては、いくつかの
提案が既になされている。その一つとしては、モータ駆
動用コイルと磁気軸受としての浮上位置制御用コイルと
を別にするものであり、例えば特開平２−１９３５４７
号公報等に開示されている。又、この種の軸受兼用モー
タには、磁気軸受用コイルとモータコイルとを共通のス
テータに取り付けたもの、あるいは従来のモータコイル
を取付けたモータステータに、従来の磁気軸受とは異な
る浮上位置制御用コイルを取付けたものとがある。もう
一つの方式としては、磁気軸受のステータに取付けたコ
イルに、磁気軸受の制御電流と回転磁界発生用の電流を
重ね合わせた方式がある。
提案が既になされている。その一つとしては、モータ駆
動用コイルと磁気軸受としての浮上位置制御用コイルと
を別にするものであり、例えば特開平２−１９３５４７
号公報等に開示されている。又、この種の軸受兼用モー
タには、磁気軸受用コイルとモータコイルとを共通のス
テータに取り付けたもの、あるいは従来のモータコイル
を取付けたモータステータに、従来の磁気軸受とは異な
る浮上位置制御用コイルを取付けたものとがある。もう
一つの方式としては、磁気軸受のステータに取付けたコ
イルに、磁気軸受の制御電流と回転磁界発生用の電流を
重ね合わせた方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述したモータ駆動コ
イルと浮上位置制御用コイルを別にするものでは、どち
らのタイプにしてもコイルが２種類必要であり、製作上
コイルの管理が難しくなる。そして、結線を誤れば正常
な動作はもちろん望めない。
イルと浮上位置制御用コイルを別にするものでは、どち
らのタイプにしてもコイルが２種類必要であり、製作上
コイルの管理が難しくなる。そして、結線を誤れば正常
な動作はもちろん望めない。
【０００４】又、磁気軸受のステータに取付けたコイル
に、磁気軸受としての浮上位置制御用電流とモータとし
ての回転磁界発生用の電流を重ね合わせた方式では、例
えば、誘導モータにおいてその２次コイルに流れる誘導
電流の流れ方が複雑になり、制御が複雑になるという問
題点がある。
に、磁気軸受としての浮上位置制御用電流とモータとし
ての回転磁界発生用の電流を重ね合わせた方式では、例
えば、誘導モータにおいてその２次コイルに流れる誘導
電流の流れ方が複雑になり、制御が複雑になるという問
題点がある。
【０００５】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、構造が簡単な、したがって誤動作という問題の
生じない、使い易い軸受兼用モータを提供することを目
的とする。
であり、構造が簡単な、したがって誤動作という問題の
生じない、使い易い軸受兼用モータを提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の軸受兼用モータ
は、回転体の半径方向の浮上位置制御をする磁気軸受作
用と、回転体を回転駆動する作用を兼ねた軸受兼用モー
タにおいて、モータステータに取付けられるコイルのそ
れぞれの１辺は、ステータスロット内に巻付けられ、他
辺はステータの外側部に巻付けられ、各コイルは独立で
あって、前記各コイルに回転駆動用回転磁界を発生する
位相の異なる電流と、回転体の浮上位置制御をする電流
とを、同時に流す制御駆動装置を備えたことを特徴とす
る。
は、回転体の半径方向の浮上位置制御をする磁気軸受作
用と、回転体を回転駆動する作用を兼ねた軸受兼用モー
タにおいて、モータステータに取付けられるコイルのそ
れぞれの１辺は、ステータスロット内に巻付けられ、他
辺はステータの外側部に巻付けられ、各コイルは独立で
あって、前記各コイルに回転駆動用回転磁界を発生する
位相の異なる電流と、回転体の浮上位置制御をする電流
とを、同時に流す制御駆動装置を備えたことを特徴とす
る。
【０００７】又、モータ駆動用として用いられる前記各
コイルにその流れる電流の位相を調整することにより、
４極の回転駆動用回転磁界を作り、浮上位置制御用とし
て用いられる前記各コイルに、その流れる電流の位相を
調整することにより、２極の回転磁界を作り、前記各コ
イルには位相の異なる４極の回転磁界電流と、２極の回
転磁界電流とを合わせた電流を流すことを特徴とする。
又、回転駆動用回転磁界を２極とし、浮上位置制御用と
して４極の回転磁界としてもよい。
コイルにその流れる電流の位相を調整することにより、
４極の回転駆動用回転磁界を作り、浮上位置制御用とし
て用いられる前記各コイルに、その流れる電流の位相を
調整することにより、２極の回転磁界を作り、前記各コ
イルには位相の異なる４極の回転磁界電流と、２極の回
転磁界電流とを合わせた電流を流すことを特徴とする。
又、回転駆動用回転磁界を２極とし、浮上位置制御用と
して４極の回転磁界としてもよい。
【０００８】又、モータ駆動用として用いられる前記各
コイルは独立であるが、その流れる電流の位相を調整す
ることにより、多極の回転駆動用回転磁界を作り、位置
制御用として用いられる各コイルは、その流れる電流を
調整することにより浮上位置制御用磁界を作り、前記制
御駆動装置は前記各コイルに位相の異なる多極の回転磁
界電流と、浮上位置制御用電流とを合わせた電流を供給
することを特徴とする。
コイルは独立であるが、その流れる電流の位相を調整す
ることにより、多極の回転駆動用回転磁界を作り、位置
制御用として用いられる各コイルは、その流れる電流を
調整することにより浮上位置制御用磁界を作り、前記制
御駆動装置は前記各コイルに位相の異なる多極の回転磁
界電流と、浮上位置制御用電流とを合わせた電流を供給
することを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の軸受兼用モータは、上記のように構成
されるので、ステータに巻付けられるコイルの構造は簡
単であり、全てのステータスロット内に同じ構成となっ
ている。そして、各ステータスロットの各コイルは独立
であり、相互に結線されていないので回転駆動用の回転
磁界を発生する電流と、磁気軸受用の浮上位置制御用電
流とを重ね合わせて各コイルに流すことができる。
されるので、ステータに巻付けられるコイルの構造は簡
単であり、全てのステータスロット内に同じ構成となっ
ている。そして、各ステータスロットの各コイルは独立
であり、相互に結線されていないので回転駆動用の回転
磁界を発生する電流と、磁気軸受用の浮上位置制御用電
流とを重ね合わせて各コイルに流すことができる。
【００１０】従って、回転磁界を発生する電流の各コイ
ルに流れる電流の位相と振幅を調整すれば、従来のモー
タと同じ回転駆動用の回転磁界を容易に発生でき、誘導
モータにおける２次電流も従来と同様に流すことができ
る。又、各コイルに流れる電流の位相と振幅を調整する
ことにより、磁気軸受としての浮上位置制御用の磁界も
容易に発生できる。
ルに流れる電流の位相と振幅を調整すれば、従来のモー
タと同じ回転駆動用の回転磁界を容易に発生でき、誘導
モータにおける２次電流も従来と同様に流すことができ
る。又、各コイルに流れる電流の位相と振幅を調整する
ことにより、磁気軸受としての浮上位置制御用の磁界も
容易に発生できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１２】図１は、本発明の１実施例の軸受兼用モー
タのコイルの配置を示す説明図である。モータステータ
１には、多数の独立した（相互に結線されていない）コ
イルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12が配置されている。コイ
ルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12は、それぞれの一辺がステ
ータスロット２内に巻付けられ、他辺はステータ１の外
側部に巻付けられている。ステータ１内の中央部の空間
３には、図示しない外周部に磁性体を備えたロータが配
置される。
タのコイルの配置を示す説明図である。モータステータ
１には、多数の独立した（相互に結線されていない）コ
イルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12が配置されている。コイ
ルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12は、それぞれの一辺がステ
ータスロット２内に巻付けられ、他辺はステータ１の外
側部に巻付けられている。ステータ１内の中央部の空間
３には、図示しない外周部に磁性体を備えたロータが配
置される。
【００１３】従って、各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ
12に振幅の等しい位相の異なる電流を流すことにより、
図示しないロータを回転駆動する回転磁界をステータ１
の磁極面４から発生することができる。又、各コイルＣ
1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12に適切な振幅及び位相の電流を
流すことにより、ステータ１の磁極面４から図示しない
ロータに磁気吸引力を作用させ、図示しないロータを非
接触浮上保持し、磁気軸受としての動作をさせることが
できる。
12に振幅の等しい位相の異なる電流を流すことにより、
図示しないロータを回転駆動する回転磁界をステータ１
の磁極面４から発生することができる。又、各コイルＣ
1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12に適切な振幅及び位相の電流を
流すことにより、ステータ１の磁極面４から図示しない
ロータに磁気吸引力を作用させ、図示しないロータを非
接触浮上保持し、磁気軸受としての動作をさせることが
できる。
【００１４】図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）は、
各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12の相状態を示し、
（Ａ）はＵ相、（Ｂ）はＶ相、（Ｃ）はＷ相を示す。す
なわち、コイルＣ2 ，Ｃ5 ，Ｃ8 ，Ｃ11は回転磁界発生
用のＵ相を構成し、コイルＣ1，Ｃ4 ，Ｃ7 ，Ｃ10は、
回転磁界発生用のＶ相を構成し、コイルＣ3 ，Ｃ6 ，Ｃ
9 ，Ｃ12は回転磁界発生用のＷ相を構成する。又、コイ
ルＣ1 ，Ｃ6 ，Ｃ7 ，Ｃ12は磁気軸受としてのｘ方向浮
上位置制御用磁界のＵ相を構成し、コイルＣ2 ，Ｃ3 ，
Ｃ8 ，Ｃ9 は、Ｖ相を構成し、コイルＣ4 ，Ｃ5 ，
Ｃ10，Ｃ11はＷ相をそれぞれ構成する。
各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12の相状態を示し、
（Ａ）はＵ相、（Ｂ）はＶ相、（Ｃ）はＷ相を示す。す
なわち、コイルＣ2 ，Ｃ5 ，Ｃ8 ，Ｃ11は回転磁界発生
用のＵ相を構成し、コイルＣ1，Ｃ4 ，Ｃ7 ，Ｃ10は、
回転磁界発生用のＶ相を構成し、コイルＣ3 ，Ｃ6 ，Ｃ
9 ，Ｃ12は回転磁界発生用のＷ相を構成する。又、コイ
ルＣ1 ，Ｃ6 ，Ｃ7 ，Ｃ12は磁気軸受としてのｘ方向浮
上位置制御用磁界のＵ相を構成し、コイルＣ2 ，Ｃ3 ，
Ｃ8 ，Ｃ9 は、Ｖ相を構成し、コイルＣ4 ，Ｃ5 ，
Ｃ10，Ｃ11はＷ相をそれぞれ構成する。
【００１５】そして、回転磁界発生用のＵ相，Ｖ相，Ｗ
相に振幅の等しい位相がそれぞれ１２０℃ずれた電流を
各コイルの図示する向きに供給することにより、図１
（Ａ）に示すような４極の回転駆動用回転磁界を形成す
ることができる。同様に、浮上位置制御用コイルのＵ
相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに図示する向きの電流を流す
ことにより図１（Ａ）に示すような２極の浮上位置制御
用回転磁界を作ることができる。
相に振幅の等しい位相がそれぞれ１２０℃ずれた電流を
各コイルの図示する向きに供給することにより、図１
（Ａ）に示すような４極の回転駆動用回転磁界を形成す
ることができる。同様に、浮上位置制御用コイルのＵ
相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルに図示する向きの電流を流す
ことにより図１（Ａ）に示すような２極の浮上位置制御
用回転磁界を作ることができる。
【００１６】この状態で、例えば図示しないロータがｘ
方向に変位すれば、２極の磁界を図１（Ａ）に示すよう
に形成すれば、ｘ方向の＋側において２極の磁界と４極
の磁界が打ち消し合い磁気吸引力が弱まり、ｘ方向の−
側において２極の磁界と４極の磁界とが強め合い磁気吸
引力が増大し、図示しないロータは反対側に引き戻され
る。この関係は図１（Ｂ）に示すＶ相、図１（Ｃ）に示
すＷ相でも同様であり、図示しないロータのあらゆる方
向の変動に対して元の位置に引き戻すように制御するこ
とができる。
方向に変位すれば、２極の磁界を図１（Ａ）に示すよう
に形成すれば、ｘ方向の＋側において２極の磁界と４極
の磁界が打ち消し合い磁気吸引力が弱まり、ｘ方向の−
側において２極の磁界と４極の磁界とが強め合い磁気吸
引力が増大し、図示しないロータは反対側に引き戻され
る。この関係は図１（Ｂ）に示すＶ相、図１（Ｃ）に示
すＷ相でも同様であり、図示しないロータのあらゆる方
向の変動に対して元の位置に引き戻すように制御するこ
とができる。
【００１７】各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12には、
Ｕ，Ｖ，Ｗ相の位相の異なる４極の回転磁界電流と、２
極の浮上位置制御用電流とを合わせた電流を流すことに
より、上述のようなロータを回転駆動するモータ作用
と、ロータを目標浮上位置に非接触支持する磁気軸受作
用とを同時に行なうことができる。
Ｕ，Ｖ，Ｗ相の位相の異なる４極の回転磁界電流と、２
極の浮上位置制御用電流とを合わせた電流を流すことに
より、上述のようなロータを回転駆動するモータ作用
と、ロータを目標浮上位置に非接触支持する磁気軸受作
用とを同時に行なうことができる。
【００１８】尚、図５は、回転駆動用として２極の回転
磁界を作り、浮上位置制御用に４極の回転磁界を作る場
合である。図５（Ａ）及び（Ｂ）はＵ相のみを示してあ
るが、Ｖ，Ｗ相についても図１と同様に位相をずらして
示すことができる。図５（Ａ）はｘ方向の位置制御を行
う場合であり、図５（Ｂ）はｙ方向の位置制御を行う場
合である。
磁界を作り、浮上位置制御用に４極の回転磁界を作る場
合である。図５（Ａ）及び（Ｂ）はＵ相のみを示してあ
るが、Ｖ，Ｗ相についても図１と同様に位相をずらして
示すことができる。図５（Ａ）はｘ方向の位置制御を行
う場合であり、図５（Ｂ）はｙ方向の位置制御を行う場
合である。
【００１９】図２は、上述の軸受兼用モータの制御系の
ブロック図である。軸受兼用モータ１０には、駆動制御
装置１１から各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12に電流
が供給される。駆動制御装置内の加算器１２には、回転
駆動信号と浮上位置制御信号とが与えられる。これらの
信号を加算器１２で加算して電流制御器１３に供給す
る。回転駆動信号は、モータの目標速度が外部から与え
られ、一方速度検出器１５で軸受兼用モータ１０の回転
速度を検出し、目標速度と比較する。目標速度と検出器
で検出された速度との差分が速度制御器１６に入力さ
れ、この差分を小さくするように回転駆動信号の周波数
が増減される。速度制御器１６で演算された信号は２相
３相変換器１７、３相多相変換器１８を経て回転駆動信
号として加算器１２に入力される。
ブロック図である。軸受兼用モータ１０には、駆動制御
装置１１から各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，…Ｃ12に電流
が供給される。駆動制御装置内の加算器１２には、回転
駆動信号と浮上位置制御信号とが与えられる。これらの
信号を加算器１２で加算して電流制御器１３に供給す
る。回転駆動信号は、モータの目標速度が外部から与え
られ、一方速度検出器１５で軸受兼用モータ１０の回転
速度を検出し、目標速度と比較する。目標速度と検出器
で検出された速度との差分が速度制御器１６に入力さ
れ、この差分を小さくするように回転駆動信号の周波数
が増減される。速度制御器１６で演算された信号は２相
３相変換器１７、３相多相変換器１８を経て回転駆動信
号として加算器１２に入力される。
【００２０】一方、磁気軸受としての浮上位置制御信号
は、軸受兼用モータ１０に備えた変位センサ２０からｘ
方向及びｙ方向変位が検出され、目標浮上位置とそれぞ
れ比較される。目標位置と実際に検出された位置との差
分信号は位置制御器１９に入力され、その差分を小さく
するような浮上位置制御信号が演算され、２相３相変換
器１７、３相多相変換器１８を介して加算器１２に入力
される。
は、軸受兼用モータ１０に備えた変位センサ２０からｘ
方向及びｙ方向変位が検出され、目標浮上位置とそれぞ
れ比較される。目標位置と実際に検出された位置との差
分信号は位置制御器１９に入力され、その差分を小さく
するような浮上位置制御信号が演算され、２相３相変換
器１７、３相多相変換器１８を介して加算器１２に入力
される。
【００２１】図３は、本発明の第２実施例の軸受兼用モ
ータのコイルの配置を示す説明図である。図３（Ａ）、
図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，
Ｃ3 ，…Ｃ12の相状態を示し、（Ａ）はＵ相、（Ｂ）は
Ｖ相、（Ｃ）はＷ相をそれぞれ示す。すなわち、コイル
Ｃ5 ，Ｃ11は回転磁界発生用のＵ相を構成し、コイルＣ
3，Ｃ9 は、回転磁界発生用のＶ相を構成し、コイルＣ
1 ，Ｃ7 は回転磁界発生用のＷ相を構成する。又、コイ
ルＣ12，Ｃ1 ，Ｃ6 ，Ｃ7 は磁気軸受としてのｙ方向浮
上位置制御用磁界を形成し、コイルＣ3 ，Ｃ4 ，Ｃ9 ，
Ｃ10は、ｘ方向浮上位置制御用磁界を形成する。
ータのコイルの配置を示す説明図である。図３（Ａ）、
図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、各コイルＣ1 ，Ｃ2 ，
Ｃ3 ，…Ｃ12の相状態を示し、（Ａ）はＵ相、（Ｂ）は
Ｖ相、（Ｃ）はＷ相をそれぞれ示す。すなわち、コイル
Ｃ5 ，Ｃ11は回転磁界発生用のＵ相を構成し、コイルＣ
3，Ｃ9 は、回転磁界発生用のＶ相を構成し、コイルＣ
1 ，Ｃ7 は回転磁界発生用のＷ相を構成する。又、コイ
ルＣ12，Ｃ1 ，Ｃ6 ，Ｃ7 は磁気軸受としてのｙ方向浮
上位置制御用磁界を形成し、コイルＣ3 ，Ｃ4 ，Ｃ9 ，
Ｃ10は、ｘ方向浮上位置制御用磁界を形成する。
【００２２】このようにモータ駆動用として用いられる
各コイルは独立であるので、その流れる電流の位相を調
整することにより多極の回転駆動用回転磁界を作ること
ができる。浮上位置制御用として用いられるコイルは、
Ｃ1 ，Ｃ3 ，Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ7 ，Ｃ9 ，Ｃ10，Ｃ12であ
り、コイルＣ1 とＣ12、Ｃ3 とＣ4 、Ｃ6 とＣ7 、Ｃ9
とＣ10とがそれぞれ対を成して図示する浮上位置制御磁
極を形成し、ｘ方向、ｙ方向に合計４極の静止磁界を形
成する。
各コイルは独立であるので、その流れる電流の位相を調
整することにより多極の回転駆動用回転磁界を作ること
ができる。浮上位置制御用として用いられるコイルは、
Ｃ1 ，Ｃ3 ，Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ7 ，Ｃ9 ，Ｃ10，Ｃ12であ
り、コイルＣ1 とＣ12、Ｃ3 とＣ4 、Ｃ6 とＣ7 、Ｃ9
とＣ10とがそれぞれ対を成して図示する浮上位置制御磁
極を形成し、ｘ方向、ｙ方向に合計４極の静止磁界を形
成する。
【００２３】この場合には、図３に示すように２極の回
転磁界での回転駆動も可能であり、電流制御器のインバ
ータの制御周波数を低くすることもできる。勿論、回転
磁界として第１実施例に示すように４極としてもよく、
さらに極数を増やしてもよい。
転磁界での回転駆動も可能であり、電流制御器のインバ
ータの制御周波数を低くすることもできる。勿論、回転
磁界として第１実施例に示すように４極としてもよく、
さらに極数を増やしてもよい。
【００２４】図４は、本発明の第２実施例の軸受兼用モ
ータの制御ブロック図を示す。この制御系の構成は、図
２に示す本発明の第１実施例とほぼ同様であるが、浮上
位置の制御回路において、２相から多相に直接変換して
いる部分等が相違する。すなわち、本実施例において
は、浮上位置制御対象のロータの変位をｘ方向、ｙ方向
の変位センサ２０で検出し、それぞれ目標値と比較し、
位置制御器１９でｘ方向、ｙ方向の浮上位置制御信号が
生成される。そして２相多相変換器１４により前述の４
極の磁界を形成するように相当する各コイルに流れる電
流値の制御信号が加算器１２に入力される。
ータの制御ブロック図を示す。この制御系の構成は、図
２に示す本発明の第１実施例とほぼ同様であるが、浮上
位置の制御回路において、２相から多相に直接変換して
いる部分等が相違する。すなわち、本実施例において
は、浮上位置制御対象のロータの変位をｘ方向、ｙ方向
の変位センサ２０で検出し、それぞれ目標値と比較し、
位置制御器１９でｘ方向、ｙ方向の浮上位置制御信号が
生成される。そして２相多相変換器１４により前述の４
極の磁界を形成するように相当する各コイルに流れる電
流値の制御信号が加算器１２に入力される。
【００２５】次に回転駆動用電流と、浮上位置制御用電
流とを、重ね合わせて流す制御駆動装置周辺の回路例に
ついて説明する。
流とを、重ね合わせて流す制御駆動装置周辺の回路例に
ついて説明する。
【００２６】図６は、加算器により電流信号値を加算
し、インバータ回路からコイルに電流を供給する例を示
す。符号２３は演算増幅器を用いた加算器であり、回転
駆動電流信号２１及び浮上位置制御電流信号２２を加算
してインバータ２４から本実施例の軸受兼用モータ１０
のコイルに電流を供給する。なお、図示はコイル１相分
のみを示している。
し、インバータ回路からコイルに電流を供給する例を示
す。符号２３は演算増幅器を用いた加算器であり、回転
駆動電流信号２１及び浮上位置制御電流信号２２を加算
してインバータ２４から本実施例の軸受兼用モータ１０
のコイルに電流を供給する。なお、図示はコイル１相分
のみを示している。
【００２７】図７は、中性点クランプ型インバータを用
いて駆動用スイッチと浮上位置制御用スイッチを分離し
た回路例を示す。駆動用スイッチ信号端子２６に回転駆
動信号を入力し、浮上位置制御用スイッチ信号端子２７
に浮上位置制御用信号を入力する。スイッチ２６，２７
の開閉により回転駆動電流信号と浮上位置制御信号とを
重畳し、中性点クランプ型インバータを用いて本実施例
の軸受兼用モータ１０の各コイルに電流を供給する。な
お、本回路例においてもコイル１相分のみを示してい
る。
いて駆動用スイッチと浮上位置制御用スイッチを分離し
た回路例を示す。駆動用スイッチ信号端子２６に回転駆
動信号を入力し、浮上位置制御用スイッチ信号端子２７
に浮上位置制御用信号を入力する。スイッチ２６，２７
の開閉により回転駆動電流信号と浮上位置制御信号とを
重畳し、中性点クランプ型インバータを用いて本実施例
の軸受兼用モータ１０の各コイルに電流を供給する。な
お、本回路例においてもコイル１相分のみを示してい
る。
【００２８】図８は、複数の電源電圧を使用した多重電
圧型インバータ回路を用いた例を示す。本実施例におい
ては、Ｖ1 +、Ｖ2 +、Ｖ3 +、…、Ｖ1 -、Ｖ2 -、Ｖ3 -…の多
重電圧と中性点間には図示するように多数のスイッチ２
８が挿入されている。回転駆動電流信号値と浮上位置制
御電流信号値とは図示しない前段のデジタル回路で加算
され、その加算結果に基づいてスイッチ２８のいずれか
が閉じられ、電圧Ｖ1 +、Ｖ2 +、…等から選択された電圧
が軸受兼用モータ１０に印加され、加算された所定の制
御電流がコイルに供給される。なお本実施例においても
コイル１相分のみを示している。
圧型インバータ回路を用いた例を示す。本実施例におい
ては、Ｖ1 +、Ｖ2 +、Ｖ3 +、…、Ｖ1 -、Ｖ2 -、Ｖ3 -…の多
重電圧と中性点間には図示するように多数のスイッチ２
８が挿入されている。回転駆動電流信号値と浮上位置制
御電流信号値とは図示しない前段のデジタル回路で加算
され、その加算結果に基づいてスイッチ２８のいずれか
が閉じられ、電圧Ｖ1 +、Ｖ2 +、…等から選択された電圧
が軸受兼用モータ１０に印加され、加算された所定の制
御電流がコイルに供給される。なお本実施例においても
コイル１相分のみを示している。
【００２９】図９は、サイリスタ等を用いて可変電圧源
を構成し、従来型のインバータに適用した回路例を示
す。符号２９はサイリスタ等を用いた可変電圧源を示
し、この可変電圧源は前述の回路例と同様に、図示しな
い前段の回路で回転駆動電流信号と浮上位置制御電流信
号とが加算される。そしてこの加算結果に基づいてサイ
リスタ等の開閉時間が制御され、各コイルに供給する電
流に対応する可変電圧源を構成している。そしてこの可
変電圧源２９を用いて従来型のインバータ３０を通して
本実施例の軸受兼用モータ１０の各コイルに電流を供給
する。
を構成し、従来型のインバータに適用した回路例を示
す。符号２９はサイリスタ等を用いた可変電圧源を示
し、この可変電圧源は前述の回路例と同様に、図示しな
い前段の回路で回転駆動電流信号と浮上位置制御電流信
号とが加算される。そしてこの加算結果に基づいてサイ
リスタ等の開閉時間が制御され、各コイルに供給する電
流に対応する可変電圧源を構成している。そしてこの可
変電圧源２９を用いて従来型のインバータ３０を通して
本実施例の軸受兼用モータ１０の各コイルに電流を供給
する。
【００３０】図１０は、二つのインバータを駆動電流供
給用、浮上位置制御電流供給用に独立して使う回路例を
示す。回転駆動電流はインバータ３１から供給され、浮
上位置制御電流はインバータ３２から各コイルに供給さ
れる。そして本実施例の軸受兼用モータの各コイルにお
いて、回転駆動用電流と浮上位置制御用電流とが重畳さ
れる。なお、インバータ３１の端子３３には回転駆動電
流信号が与えられ、この電流信号に基づいてインバータ
３１が所定の周波数、電流振幅及び位相の電流を各コイ
ルに供給する。浮上位置制御用電流の供給も同様にイン
バータ３２の端子３４に浮上位置制御電流信号が与えら
れることによって行なわる。
給用、浮上位置制御電流供給用に独立して使う回路例を
示す。回転駆動電流はインバータ３１から供給され、浮
上位置制御電流はインバータ３２から各コイルに供給さ
れる。そして本実施例の軸受兼用モータの各コイルにお
いて、回転駆動用電流と浮上位置制御用電流とが重畳さ
れる。なお、インバータ３１の端子３３には回転駆動電
流信号が与えられ、この電流信号に基づいてインバータ
３１が所定の周波数、電流振幅及び位相の電流を各コイ
ルに供給する。浮上位置制御用電流の供給も同様にイン
バータ３２の端子３４に浮上位置制御電流信号が与えら
れることによって行なわる。
【００３１】なお、以上の実施例の説明は、１２個の独
立したコイルに回転駆動電流と浮上位置制御電流とを重
畳する例について説明したが、独立したコイルの数、回
転駆動磁界の極数、浮上位置制御磁界の極数等は、本実
施例に限定されるものではなく、軸受兼用モータの用途
等に応じて適宜選択されるべきものである。又、各図中
同一符号は同一又は相当部分を示す。
立したコイルに回転駆動電流と浮上位置制御電流とを重
畳する例について説明したが、独立したコイルの数、回
転駆動磁界の極数、浮上位置制御磁界の極数等は、本実
施例に限定されるものではなく、軸受兼用モータの用途
等に応じて適宜選択されるべきものである。又、各図中
同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の軸受兼
用モータによれば、簡単なコイルの配列構造により、簡
単な制御回路を用いて、回転体の半径方向の浮上位置を
制御する磁気軸受作用と、回転体を回転駆動するモータ
作用とを兼ねさせることができる。従って、本発明の軸
受兼用モータにおいては、結線ミス等の問題が解消さ
れ、使い易くなり、且つ簡単な構造からその製造コスト
を低減することができる。
用モータによれば、簡単なコイルの配列構造により、簡
単な制御回路を用いて、回転体の半径方向の浮上位置を
制御する磁気軸受作用と、回転体を回転駆動するモータ
作用とを兼ねさせることができる。従って、本発明の軸
受兼用モータにおいては、結線ミス等の問題が解消さ
れ、使い易くなり、且つ簡単な構造からその製造コスト
を低減することができる。
【図１】本発明の第１実施例の軸受兼用モータのコイル
の配置を示す説明図。
の配置を示す説明図。
【図２】上記軸受兼用モータの制御系のブロック図。
【図３】本発明の第２実施例の軸受兼用モータのコイル
の配置を示す説明図。
の配置を示す説明図。
【図４】上記軸受兼用モータの制御系のブロック図。
【図５】第１実施例の変形例を示す説明図。
【図６】制御駆動装置の１回路例を示す説明図。
【図７】制御駆動装置の１回路例を示す説明図。
【図８】制御駆動装置の１回路例を示す説明図。
【図９】制御駆動装置の１回路例を示す説明図。
【図１０】制御駆動装置の１回路例を示す説明図。
１ ステータ ２ スロット ３ ロータが配置される空間 ４ 磁極面 １０ 軸受兼用モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金光 陽一 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 回転体の半径方向の浮上位置制御をする
磁気軸受作用と、回転体を回転駆動する作用を兼ねた軸
受兼用モータにおいて、 モータステータに取付けられるコイルのそれぞれの１辺
は、ステータスロット内に巻付けられ、他辺はステータ
の外側部に巻付けられ、各コイルは独立であって、 前記各コイルに回転駆動用回転磁界を発生する位相の異
なる電流と、回転体の浮上位置制御をする電流とを、同
時に流す制御駆動装置を備えたことを特徴とする軸受兼
用モータ。 - 【請求項２】 モータ駆動用として用いられる前記各コ
イルにその流れる電流の位相を調整することにより、４
極の回転駆動用回転磁界を作り、浮上位置制御用として
用いられる前記各コイルに、その流れる電流の位相を調
整することにより、２極の回転磁界を作り、前記各コイ
ルには位相の異なる４極の回転磁界電流と、２極の回転
磁界電流とを合わせた電流を流すことを特徴とする請求
項１記載の軸受兼用モータ。 - 【請求項３】 モータ駆動用として用いられる前記各コ
イルにその流れる電流の位相を調整することにより、２
極の回転駆動用回転磁界を作り、浮上位置制御用として
用いられる前記各コイルに、その流れる電流の位相を調
整することにより、４極の回転磁界を作り、前記各コイ
ルには位相の異なる２極の回転磁界電流と、４極の回転
磁界電流とを合わせた電流を流すことを特徴とする請求
項１記載の軸受兼用モータ。 - 【請求項４】 モータ駆動用として用いられる前記各コ
イルは独立であるが、その流れる電流の位相を調整する
ことにより、多極の回転駆動用回転磁界を作り、浮上位
置制御用として用いられる各コイルは、その流れる電流
を調整することにより浮上位置制御用磁界を作り、前記
制御駆動装置は前記各コイルに位相の異なる多極の回転
磁界電流と、浮上位置制御用電流とを合わせた電流を供
給することを特徴とする請求項１記載の軸受兼用モー
タ。 - 【請求項５】 前記制御駆動装置は、回転駆動用電流
と、浮上位置制御用電流とを加算器を用いてアナログ的
に加算して、インバータ回路から各コイルに電流を供給
したことを特徴とする請求項１乃至３記載の軸受兼用モ
ータ。 - 【請求項６】 前記制御駆動装置は、中性点クランプ型
インバータを用いて回転駆動用スイッチと浮上位置制御
用スイッチとを分離し、回転磁界電流と浮上位置制御用
電流とを合わせた電流を供給することを特徴とする請求
項１乃至３記載の軸受兼用モータ。 - 【請求項７】 前記制御駆動装置は、多重電圧型インバ
ータを用いて、回転磁界電流と浮上位置制御用電流とを
合わせた電流を供給することを特徴とする請求項１乃至
３記載の軸受兼用モータ。 - 【請求項８】 前記制御駆動装置は、サイリスタ等を用
いて可変電圧源を構成し、該電圧源から回転磁界電流と
浮上位置制御用電流とを合わせた電流を供給することを
特徴とする請求項１乃至３記載の軸受兼用モータ。 - 【請求項９】 前記制御駆動装置は、回転磁界電流供給
用のインバータ装置と、浮上位置制御電流供給用のイン
バータ装置とを備え、両者から供給される電流を各コイ
ル内で重畳したことを特徴とする請求項１乃至３記載の
軸受兼用モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241880A JPH0884491A (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 軸受兼用モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241880A JPH0884491A (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 軸受兼用モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0884491A true JPH0884491A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=17080920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6241880A Pending JPH0884491A (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 軸受兼用モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0884491A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996035257A1 (en) * | 1995-03-30 | 1996-11-07 | Nikkiso Company Limited | Switched-reluctance rotary machine |
| EP0989656A1 (de) * | 1998-09-24 | 2000-03-29 | Sulzer Electronics AG | Permanentmagnetisch erregter elektrischer Drehantrieb |
| US6078119A (en) * | 1997-11-26 | 2000-06-20 | Ebara Corporation | Bearingless rotary machine |
| EP0939480A3 (en) * | 1998-02-25 | 2000-12-06 | Electric Boat Corporation | Permanent magnet synchronous machine with integrated magnetic bearings |
| US6351048B1 (en) | 1999-06-22 | 2002-02-26 | Levitronix Llc | Electrical rotary drive |
| JP2010025342A (ja) * | 2008-07-21 | 2010-02-04 | Siemens Ag | 永久磁石励磁式ラジアル磁気軸受並びにそのラジアル磁気軸受を備えた磁気軸受装置 |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP6241880A patent/JPH0884491A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996035257A1 (en) * | 1995-03-30 | 1996-11-07 | Nikkiso Company Limited | Switched-reluctance rotary machine |
| US5880549A (en) * | 1995-03-30 | 1999-03-09 | Akira Chiba | Switched reluctance rotator |
| US6078119A (en) * | 1997-11-26 | 2000-06-20 | Ebara Corporation | Bearingless rotary machine |
| EP0939480A3 (en) * | 1998-02-25 | 2000-12-06 | Electric Boat Corporation | Permanent magnet synchronous machine with integrated magnetic bearings |
| EP0989656A1 (de) * | 1998-09-24 | 2000-03-29 | Sulzer Electronics AG | Permanentmagnetisch erregter elektrischer Drehantrieb |
| US6278251B1 (en) | 1998-09-24 | 2001-08-21 | Sulzer Electronics Ag | Permanent magnetically excited electrical rotary drive |
| US6351048B1 (en) | 1999-06-22 | 2002-02-26 | Levitronix Llc | Electrical rotary drive |
| JP2010025342A (ja) * | 2008-07-21 | 2010-02-04 | Siemens Ag | 永久磁石励磁式ラジアル磁気軸受並びにそのラジアル磁気軸受を備えた磁気軸受装置 |
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