JPH1084652A - Bearingless rotating machine - Google Patents

Bearingless rotating machine

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Publication number
JPH1084652A
JPH1084652A JP25777496A JP25777496A JPH1084652A JP H1084652 A JPH1084652 A JP H1084652A JP 25777496 A JP25777496 A JP 25777496A JP 25777496 A JP25777496 A JP 25777496A JP H1084652 A JPH1084652 A JP H1084652A
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JP
Japan
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rotor
magnetic
rotation
rotating shaft
displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP25777496A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Kayashima
直史 茅島
Susumu Osawa
将 大沢
Satoshi Mori
敏 森
Kazuki Sato
一樹 佐藤
Tadashi Sato
忠 佐藤
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の回転速度、回転角、半径方向変位を
共通に測定することができる検出部を備えた無軸受回転
機械を提供する。 【解決手段】 m極からなる回転駆動磁界に同期したm
±2極の回転制御磁界を重畳し、回転子2に回転力を与
えると同時に、回転子2の変位検出手段によって検出し
た回転子2の変位から制御磁界を増減して、回転子2を
磁気浮上しつつ回転駆動する無軸受回転機械において、
無軸受回転機械の回転軸1に同心に固着された円板体2
0と、円板体20の外周部に直交方向に配置された少な
くとも2個の検出装置21X,21Yを備え、円板体2
0にはその外周に円周方向に沿って規則的に配置された
被検出部22を備え、検出装置は回転軸1と共に回転す
る円板体外周に配置された被検出部22の数を計測する
ことにより、回転軸1の回転速度及び回転角を検出する
と共に、被検出部22の接近の度合から、回転軸1の直
交方向の変位を検出する。
(57) [Problem] To provide a bearingless rotating machine including a detection unit capable of commonly measuring a rotation speed, a rotation angle, and a radial displacement of a rotating shaft. SOLUTION: m synchronized with a rotation driving magnetic field having m poles
A rotation control magnetic field of ± 2 poles is superimposed to apply a rotational force to the rotor 2, and at the same time, the control magnetic field is increased or decreased based on the displacement of the rotor 2 detected by the displacement detection means of the rotor 2, thereby making the rotor 2 magnetic. In a bearingless rotating machine that rotates while floating,
Disk 2 concentrically fixed to rotating shaft 1 of bearingless rotating machine
0, and at least two detection devices 21X and 21Y arranged in a direction perpendicular to the outer peripheral portion of the disc 20.
0 has the detected parts 22 regularly arranged along the circumferential direction on the outer periphery thereof, and the detecting device measures the number of the detected parts 22 arranged on the outer periphery of the disc body rotating together with the rotating shaft 1. By doing so, the rotation speed and rotation angle of the rotating shaft 1 are detected, and the displacement of the rotating shaft 1 in the orthogonal direction is detected from the degree of approach of the detected portion 22.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、m極からなる回転
駆動磁界に同期したm±2極の回転制御磁界を重畳し、
回転体を回転駆動する作用と共に回転体の半径方向位置
を制御する磁気軸受作用とを兼ね備えた無軸受回転機械
に係り、特にその制御に必要な回転軸の回転速度、回転
角及び半径方向変位を検出する検出部分の構造に関す
る。
The present invention relates to a method for superposing a rotation control magnetic field of m ± 2 poles synchronized with a rotation drive magnetic field of m poles,
The present invention relates to a bearingless rotating machine having both a function of driving a rotating body and a magnetic bearing for controlling a radial position of the rotating body, and in particular, a rotational speed, a rotating angle, and a radial displacement of a rotating shaft required for the control. It relates to the structure of a detection part to be detected.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平2−193547号公報、特開平
6−133493号公報等には、円筒型固定子内に円柱
型回転子を組み込み、固定子に励磁回路を形成し、ここ
で回転子に回転駆動力を与えると同時に半径方向所定位
置に非接触浮上保持する磁気軸受制御力を作用させる無
軸受回転機械が開示されている。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publications Nos. 2-193547 and 6-133493 disclose a cylindrical rotor incorporated in a cylindrical stator, and an excitation circuit is formed in the stator. A non-bearing rotating machine is disclosed which applies a rotational driving force to a magnetic bearing and a magnetic bearing control force for maintaining a non-contact floating holding at a predetermined position in a radial direction.

【0003】これは、固定子に回転駆動用の巻線と制御
巻線とを備え、それぞれにm極からなる回転磁界と、m
±2極からなる回転磁界を形成する三相交流電流を流す
ことにより、回転駆動磁界を形成すると共に、円柱型回
転子の半径方向に磁気的な浮上作用を及ぼすものであ
る。これにより、回転子に磁気的な浮上力を作用させ
て、その位置と姿勢を制御して、固定子に対して非接触
浮上位置決めの機能を有すると共に、回転子に回転駆動
力を付与することができる。
[0003] In this method, a stator is provided with a rotation driving winding and a control winding, and each has a rotating magnetic field having m poles,
By passing a three-phase alternating current that forms a rotating magnetic field having ± 2 poles, a rotating driving magnetic field is formed and a magnetic levitation action is exerted in the radial direction of the cylindrical rotor. Thus, by applying a magnetic levitation force to the rotor to control its position and attitude, it has a function of non-contact levitation positioning with respect to the stator, and imparts a rotational driving force to the rotor. Can be.

【0004】このため、従来必要とされていた磁気軸受
に相当する電磁石及びターゲット部分が不要となり回転
軸の軸長を短縮して、回転機械を小型軽量化することが
できる。また、制御巻線の電流と駆動巻線の電流との相
乗効果的な機能により、磁気軸受に相当する動作を行え
るので、従来の磁気軸受と比較してはるかに小さな制御
電流で回転子の浮上位置及び姿勢の制御が可能で、大幅
な省エネルギー化が可能である。
[0004] For this reason, the electromagnet and the target portion corresponding to the magnetic bearing conventionally required are not required, so that the length of the rotating shaft can be shortened, and the rotating machine can be reduced in size and weight. In addition, an operation equivalent to a magnetic bearing can be performed by a synergistic effect function of the current of the control winding and the current of the drive winding, so that the rotor levitates with a much smaller control current than a conventional magnetic bearing. Position and orientation can be controlled, and significant energy savings are possible.

【0005】しかしながら、上述した構造の無軸受回転
機械においては、浮上位置制御のために回転軸の回転速
度、回転角、及び回転軸の半径方向変位等の情報が必要
である。図11は、従来の扁平なディスク型回転子を用
いた無軸受回転機械(モータ)を示す。図中、符号1は
回転軸であり、符号2はディスク型の回転子である。こ
の回転子2は同様にディスク型の固定子3にm極からな
る回転駆動磁界とこれに同期したm±2極の回転制御磁
界とが形成されることにより、回転駆動されると共に磁
気浮上制御される。回転軸1には、回転速度センサ及び
回転角センサのターゲットである円板体7が固着されて
いる。この円板体7の外周部と対向する位置に回転速度
センサ4及び回転角度センサ5がケーシング10に取り
付けられている。
However, in the bearingless rotating machine having the above-described structure, information such as the rotating speed of the rotating shaft, the rotating angle, and the radial displacement of the rotating shaft is required for controlling the floating position. FIG. 11 shows a bearingless rotating machine (motor) using a conventional flat disk-type rotor. In the figure, reference numeral 1 denotes a rotating shaft, and reference numeral 2 denotes a disk-type rotor. Similarly, the rotor 2 is driven to rotate and magnetically levitated by forming a rotation drive magnetic field having m poles and a rotation control magnetic field of m ± 2 poles in synchronization with the rotation drive magnetic field having m poles on the disk type stator 3. Is done. A disk 7 that is a target of a rotation speed sensor and a rotation angle sensor is fixed to the rotation shaft 1. A rotation speed sensor 4 and a rotation angle sensor 5 are attached to the casing 10 at a position facing the outer peripheral portion of the disk 7.

【0006】図12は、従来のスラスト磁気軸受を備え
た無軸受回転機械の一例を示す。回転軸1には円柱状の
回転子2が固着されている。回転子2は固定子3にm極
からなる回転駆動磁界に同期したm±2極の回転制御磁
界が重畳して形成されることにより回転駆動されると共
に半径方向に浮上位置制御される。この無軸受回転機械
2,3の浮上位置制御は、半径方向のみであるため、軸
方向(スラスト方向)の浮上位置制御が必要である。こ
のため回転軸1にはスラストディスク8が固着され、そ
の両側には磁気軸受としての電磁石9が配置され、スラ
スト変位センサ11の信号により軸方向に浮上位置制御
される。このスラスト磁気軸受を備えた無軸受回転機械
においても、駆動磁界及び制御磁界の制御の為に、回転
軸1に円板体7が固着され、それに対向する位置に配置
された回転速度センサ4及び回転角度センサ5により回
転速度及び回転角が計測される。そして回転軸の半径方
向変位は回転子2の両側に配置されたラジアル変位セン
サ6によって計測される。
FIG. 12 shows an example of a conventional bearingless rotating machine provided with a thrust magnetic bearing. A cylindrical rotor 2 is fixed to the rotating shaft 1. The rotor 2 is driven to rotate by the superposition of a rotation control magnetic field of m ± 2 poles synchronized with a rotation drive magnetic field of m poles on the stator 3 and the floating position is controlled in the radial direction. Since the floating position control of the bearingless rotating machines 2 and 3 is performed only in the radial direction, the floating position control in the axial direction (thrust direction) is required. Therefore, a thrust disk 8 is fixed to the rotating shaft 1, and electromagnets 9 as magnetic bearings are disposed on both sides of the thrust disk 8, and the floating position in the axial direction is controlled by a signal from a thrust displacement sensor 11. Also in the bearingless rotating machine equipped with this thrust magnetic bearing, the disc body 7 is fixed to the rotating shaft 1 for controlling the driving magnetic field and the control magnetic field, and the rotational speed sensor 4 and the The rotation speed and the rotation angle are measured by the rotation angle sensor 5. The radial displacement of the rotating shaft is measured by radial displacement sensors 6 disposed on both sides of the rotor 2.

【0007】ラジアル変位センサ6は、通常、渦電流セ
ンサ或いはインダクタンス型センサが用いられ、ターゲ
ットである回転軸に固定された磁性材とケーシング側に
固定された変位センサの検出面との間隔を、センサ側に
発生する渦電流の変化或いはインダクタンスの変化とし
て捉えることにより、回転軸の変位を計測する。又、回
転速度センサ及び回転角センサは、例えば円板体7の外
周に多数のスリットを設け、このスリットに光軸が鎖交
する発光素子及び受光素子からなる光学式センサを用
い、単位時間に回転軸の回転に伴い通過するスリット数
をパルスとし計測し、これから回転速度或いは回転角を
求める。
As the radial displacement sensor 6, an eddy current sensor or an inductance type sensor is usually used, and the distance between the magnetic material fixed to the rotating shaft as a target and the detection surface of the displacement sensor fixed to the casing side is determined. The displacement of the rotating shaft is measured by grasping as a change in eddy current or a change in inductance generated on the sensor side. The rotation speed sensor and the rotation angle sensor are provided with a number of slits, for example, on the outer periphery of the disk body 7, and use an optical sensor including a light emitting element and a light receiving element whose optical axes interlink with the slits. The number of slits that pass along with the rotation of the rotating shaft is measured as a pulse, and the rotation speed or rotation angle is determined from this.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の無軸
受回転機械においても、その制御のために回転軸の回転
速度、回転角、半径方向変位等の情報が必要となり、そ
れぞれのセンサターゲットを回転軸に取り付け、又その
近傍にセンサ自体を配置しなければならない。このた
め、回転軸にセンサターゲット部分のスペース、或いは
センサ自体のスペースを必要とし、その分、回転軸が長
くなるという問題がある。又、回転軸が長くなると、危
険速度が低下し、無軸受回転機械の安定性が損なわれる
という問題が生じる。
As described above, even in the conventional bearingless rotating machine, information such as the rotation speed, rotation angle, and radial displacement of the rotating shaft is required for the control thereof. It must be mounted on the rotating shaft and the sensor itself located near it. For this reason, a space for the sensor target portion or a space for the sensor itself is required for the rotation axis, and there is a problem that the rotation axis becomes longer accordingly. In addition, when the rotating shaft becomes longer, the critical speed decreases, and the stability of the bearingless rotating machine is impaired.

【0009】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、回転軸の回転速度、回転角、半径方向変位を共通
に測定することができる検出部を備えた無軸受回転機械
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a bearingless rotating machine having a detection unit capable of commonly measuring the rotation speed, rotation angle, and radial displacement of a rotating shaft. With the goal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の無軸受回転機械
は、m極からなる回転駆動磁界に同期したm±2極の回
転制御磁界を重畳し、回転子に回転力を与えると同時
に、該回転子の変位検出手段によって検出した該回転子
の変位から前記制御磁界を増減して、該回転子を磁気浮
上しつつ回転駆動する無軸受回転機械において、該無軸
受回転機械の回転軸に同心に固着された円板体と、該円
板体の外周部に直交方向に配置された少なくとも2個の
検出装置を備え、前記円板体にはその外周に円周方向に
沿って規則的に配置された被検出部を備え、前記検出装
置は回転軸と共に回転する前記円板体外周に配置された
被検出部の数を計測することにより、前記回転軸の回転
速度及び回転角を検出すると共に、前記被検出部の接近
の度合から、前記回転軸の直交方向の変位を検出するこ
とを特徴とする。
The bearingless rotating machine of the present invention superimposes a rotation control magnetic field of m ± 2 poles synchronized with a rotation drive magnetic field of m poles to apply a rotational force to a rotor, The control magnetic field is increased or decreased from the displacement of the rotor detected by the displacement detection means of the rotor, and in a bearingless rotating machine that rotates and drives the rotor while magnetically levitating, the rotating shaft of the bearingless rotating machine is A disc body fixed concentrically, and at least two detection devices arranged in a direction perpendicular to the outer periphery of the disc body, wherein the disc body has a regular outer periphery along the circumferential direction. The detection device detects the rotation speed and the rotation angle of the rotating shaft by measuring the number of the detected portions arranged on the outer periphery of the disc body that rotates together with the rotating shaft. At the same time, based on the degree of approach of the detected part, And detecting a displacement in the orthogonal direction of the axis.

【0011】又、前記無軸受回転機械は、前記回転子又
はスラストディスクが前記円板体を兼用したものであ
り、該回転子又はスラストディスクの外周部に前記磁気
的な凹凸を設け、該円板体の外周近傍には磁気検出器を
備え、前記回転軸と共に回転する前記凹凸の検出数から
前記回転軸の回転速度及び回転角を検出すると共に、前
記凹凸の磁気量の変化から前記回転軸の変位を検出する
ことを特徴とする。
In the bearingless rotating machine, the rotor or the thrust disk also serves as the disk, and the magnetic unevenness is provided on an outer peripheral portion of the rotor or the thrust disk. A magnetic detector is provided in the vicinity of the outer periphery of the plate body, and the rotation speed and the rotation angle of the rotating shaft are detected from the number of detections of the unevenness rotating together with the rotating shaft. Is characterized by detecting the displacement of.

【0012】上述した本発明の構成によれば、回転軸に
固着された円板体の外周には、規則的に配置された被検
出部と、該円板体の外周近傍に配置された検出装置とを
備えることから、被検出部の数を計測することにより、
回転軸の回転速度及び回転角度を検出することができ
る。同時に被検出部の検出装置に対する接近の度合か
ら、回転軸の半径方向の変位を検出することができる。
According to the configuration of the present invention described above, the detection target regularly arranged on the outer periphery of the disk fixed to the rotating shaft and the detection portion arranged near the outer periphery of the disk are detected. By having a device, by measuring the number of detected parts,
The rotation speed and rotation angle of the rotation shaft can be detected. At the same time, the displacement of the rotating shaft in the radial direction can be detected from the degree of approach of the detected portion to the detection device.

【0013】このように回転軸の回転速度、回転角及び
半径方向変位を検出する被検出部(ターゲット)を共用
することができるので、従来必要であった回転軸の変位
センサのターゲット又は回転速度及び回転角を検出する
ための円板体が不要となる。これにより部品点数を減ら
し、又、回転軸長を短縮することができるので、危険速
度を高くして無軸受回転機械の安定性を高めると共に、
装置を小型化、低コスト化することができる。
As described above, the detection target (target) for detecting the rotation speed, rotation angle, and radial displacement of the rotation shaft can be shared, so that the target or rotation speed of the displacement sensor of the rotation shaft, which has been conventionally required, can be shared. Further, a disk for detecting the rotation angle is not required. As a result, the number of parts can be reduced, and the length of the rotating shaft can be reduced, so that the critical speed is increased and the stability of the bearingless rotating machine is increased.
The device can be reduced in size and cost.

【0014】更に被検出部を外周に備えた円板体とし
て、回転子又はスラストディスク自体を兼用することに
より、半径方向変位センサのターゲット及び回転速度及
び回転角の検出のための回転円板が不要となり、更に回
転軸長を短縮して安定性を高めると共に装置の小型化、
低コスト化を図ることができる。
Further, by using a rotor or a thrust disk itself as a disk body having a detected portion on the outer periphery, a target of a radial displacement sensor and a rotating disk for detecting a rotation speed and a rotation angle are formed. It becomes unnecessary, and furthermore, the length of the rotating shaft is shortened to enhance the stability,
Cost reduction can be achieved.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は、本発明の一実施例の回転軸の回転
速度、回転角、半径方向変位を計測する検出装置と被検
出部の概要を示す。図中(A)に示すように、無軸受回
転機械の回転軸1には、同心状に被検出部である円周方
向に沿って規則的に配置されたスリット22を備えた円
板体20が固着されている。図1(C)は、そのスリッ
ト22の部分拡大図を示す。このスリット22は、半径
方向に開度が変化する。即ち、最外周に近い半径ra部
分では開度はLaであるが、その内周側の半径rb部分
では、その開度はLbとなり、半径rが小さくなるとそ
の開度が小さくなるようになっている。
FIG. 1 shows an outline of a detecting device for measuring a rotation speed, a rotation angle, and a radial displacement of a rotating shaft according to an embodiment of the present invention and a detected portion. As shown in FIG. 1A, a rotating body 1 of a bearingless rotating machine is provided with a disk body 20 having slits 22 arranged concentrically and regularly along a circumferential direction as a part to be detected. Is fixed. FIG. 1C shows a partially enlarged view of the slit 22. The opening of the slit 22 changes in the radial direction. That is, as although the radius r a portion near the outermost circumference opening is La, the radius r b portion of the inner peripheral side thereof, the degree of opening thereof is Lb, and the the radius r decreases its opening becomes smaller Has become.

【0017】そして円板体の外周部に直交方向に配置さ
れた検出装置21X,21Yを備える。検出装置21
X,21Yは、図1(B)に示すように光学式のセンサ
23が用いられている。このセンサ23は、LED24
とフォトトランジスタ25とを組み合わせたものであ
り、円板体20のスリット部分22を光が通過すると、
トランジスタ25がONとなり、円板体により光が遮断
されるとトランジスタ25がOFFとなる。このように
して光学式のセンサ25を通過するスリットのパルス信
号が作られる。
Further, detecting devices 21X and 21Y are provided on the outer peripheral portion of the disk body in the orthogonal direction. Detector 21
For X and 21Y, an optical sensor 23 is used as shown in FIG. This sensor 23 includes an LED 24
When light passes through the slit portion 22 of the disc body 20,
When the transistor 25 is turned on and light is blocked by the disk, the transistor 25 is turned off. In this way, a pulse signal of the slit passing through the optical sensor 25 is generated.

【0018】図2(A)(B)(C)は、フォトトラン
ジスタの出力波形の一例を示す。図2(A)は、図1
(A)に示す円板体20が回転軸1の回転に伴ない回転
しており、その際、光学式センサで検出される基準とな
るパルス波形である。あらかじめ、円板体20の外周の
全スリット数を、例えば360個と定めておくことによ
り、回転軸の回転に伴ない、例えば10個のパルスが検
出されたならば、回転角を10゜と検出できる。
FIGS. 2A, 2B and 2C show examples of output waveforms of the phototransistor. FIG.
The disk body 20 shown in (A) is rotating along with the rotation of the rotating shaft 1, and at this time, the reference pulse waveform is detected by the optical sensor. By defining the total number of slits on the outer periphery of the disc 20 in advance as, for example, 360, if, for example, 10 pulses are detected along with the rotation of the rotating shaft, the rotation angle is set to 10 °. Can be detected.

【0019】時間Taは、立ち上がりパルス間の経過時
間であり、1個のスリット部分と遮蔽部分との通過に要
する合計時間である。時間Tbはスリット部分のパルス
の立ち上がりから立ち下がりに至る時間である。これは
スリット部分の回転角に相当する。
The time Ta is the elapsed time between the rising pulses, and is the total time required to pass one slit portion and the shielding portion. The time Tb is the time from the rise to the fall of the pulse in the slit portion. This corresponds to the rotation angle of the slit portion.

【0020】図2(B)は、回転軸の回転速度が低下し
た状態を示す。この場合、Ta′/Tb′の比は、Ta
/Tbと変わらないが、パルスの時間Ta′,Tb′が
Ta,Tbと比較して長くなる。このような関係から、
単位時間当りのパルス数を計測することにより、回転軸
の回転速度を求めることができる。
FIG. 2B shows a state where the rotation speed of the rotating shaft is reduced. In this case, the ratio of Ta '/ Tb' is Ta
/ Tb, but the pulse times Ta 'and Tb' are longer than Ta and Tb. From such a relationship,
By measuring the number of pulses per unit time, the rotation speed of the rotating shaft can be obtained.

【0021】図2(C)は、回転軸が半径方向に変位し
た時のパルス波形を示す。図1(A)に示す状態から円
板体20がY方向に変化したとする。この場合回転軸の
回転速度が図2(A)と変わらなければ、センサ21Y
で検出されるパルス波形は、一つのスリットの立ち上が
りから次のスリットの立上り迄の一周期の時間Taは変
わらない。スリットの立上りから立下りの時間Tbは、
スリットの開度が小さくなるので図2(C)に示すよう
に小さくなる。例えば、 La/Lb=ra/rb の関係であれば、Tb′/Tbの関係からY方向の回転
軸の変位を算出することができる。
FIG. 2C shows a pulse waveform when the rotating shaft is displaced in the radial direction. It is assumed that the disk body 20 has changed in the Y direction from the state shown in FIG. In this case, if the rotation speed of the rotating shaft is not different from that of FIG.
In the pulse waveform detected in step (1), the time Ta of one cycle from the rise of one slit to the rise of the next slit does not change. The time Tb from the rise of the slit to the fall is:
Since the opening degree of the slit becomes small, the opening degree becomes small as shown in FIG. For example, if the relationship is La / Lb = r a / r b , the displacement of the rotation axis in the Y direction can be calculated from the relationship Tb ′ / Tb.

【0022】図3は、検出装置の出力信号の処理回路の
一例を示す。光学式センサ21X,21Yのパルス出力
信号はパルス弁別回路で弁別される。ここでセンサ21
X,21Yの信号に予め位相差を持たせておくことによ
り回転方向が検出される。パスル弁別回路で弁別された
信号はカウンタで計数され、回転角が検出される。又、
単位時間当たりのパルス入力数が計数され、f/Vコン
バータにより、回転軸の回転速度が検出される。又、セ
ンサ21X,21Yの出力信号はそれぞれローパスフィ
ルタ及びピーク検出回路により、パルスのデューティ比
に相当する出力が得られ、これによりY方向変位及びX
方向変位が検出される。
FIG. 3 shows an example of a circuit for processing the output signal of the detection device. The pulse output signals of the optical sensors 21X and 21Y are discriminated by a pulse discrimination circuit. Here the sensor 21
The rotation direction is detected by giving the X and 21Y signals a phase difference in advance. The signal discriminated by the pulse discrimination circuit is counted by a counter, and the rotation angle is detected. or,
The number of pulse inputs per unit time is counted, and the rotation speed of the rotating shaft is detected by the f / V converter. Output signals corresponding to the duty ratio of the pulse are obtained from the output signals of the sensors 21X and 21Y by the low-pass filter and the peak detection circuit.
A directional displacement is detected.

【0023】図4は、本発明の第2実施例の回転速度、
回転角、半径方向変位の検出装置を示す。この実施例で
は図示しない無軸受回転機械の回転軸に固着された円板
体30の外周端面にNS極が交互に配置された永久磁石
からなる磁気的な凹凸が設けられている。そして、その
周囲には空間的に離隔して磁気検知器31X,31X,
31Y,31Yがそれぞれ回転軸心から見て直交方向に
配置されている。磁気検知器31X,31Xの出力は、
差動アンプ32Xに入力され、この出力からX方向の変
位が検出される。同様に磁気検知器31Y,31Yの出
力はそれぞれ差動アンプ32Yに入力され、この出力か
らY方向変位が検出される。
FIG. 4 shows the rotation speed and the rotation speed of the second embodiment of the present invention.
3 shows a device for detecting a rotation angle and a radial displacement. In this embodiment, magnetic irregularities made of permanent magnets having NS poles arranged alternately are provided on the outer peripheral end surface of the disk 30 fixed to the rotating shaft of a bearingless rotating machine (not shown). And the magnetic detectors 31X, 31X,
31Y and 31Y are respectively arranged in a direction orthogonal to the rotation axis. The outputs of the magnetic detectors 31X, 31X are
It is input to the differential amplifier 32X, and the displacement in the X direction is detected from this output. Similarly, the outputs of the magnetic detectors 31Y and 31Y are respectively input to a differential amplifier 32Y, from which the displacement in the Y direction is detected.

【0024】図5は、この検出装置による回転軸の半径
方向変位検出の原理を示す。回転軸がX方向に移動した
とすると、検知器31Xで検知される磁界の強さは、永
久磁石の磁極が近接するためα0からα1へと大きくな
る。これに対して、反対側に配置された検出器31Xで
は、円板体の永久磁石の磁極が離れる方向であるので、
その検出出力はα0からα2へと小さくなる。即ち、通常
の変位センサと同様な原理で回転軸が変位したことを検
出することができる。予め、回転軸の変位量に対応した
磁界の強さの変化を較正しておくことにより、検出器の
差動出力から絶対的なX,Y方向の変位量を算定するこ
とが可能である。
FIG. 5 shows the principle of detecting the displacement of the rotating shaft in the radial direction by this detecting device. When the rotating shaft is assumed to move in the X direction, the strength of the magnetic field detected by the detector 31X is increases from alpha 0 for poles of the permanent magnet is close to alpha 1. On the other hand, in the detector 31X arranged on the opposite side, since the magnetic poles of the permanent magnets of the disk are in the direction away from each other,
The detection output decreases from α 0 to α 2 . That is, it is possible to detect that the rotating shaft has been displaced by the same principle as that of a normal displacement sensor. By calibrating the change in the magnetic field intensity corresponding to the displacement of the rotating shaft in advance, it is possible to calculate the absolute displacement in the X and Y directions from the differential output of the detector.

【0025】回転軸に固着された円板体が回転すると、
磁気検知器31X,31Yには、それぞれ図6に示すよ
うな正弦波状の波形が検出される。これをコンパレータ
により整形すると、図6に示すような矩形波状のパルス
波形が得られる。カウンタでは磁気検知器31X,31
Yで検出されたパルスがカウントされ、このカウント数
から回転角が得られる。又、単位時間当たりのパルス数
をカウントすることにより、回転軸の回転速度を得るこ
とができる。
When the disk fixed to the rotating shaft rotates,
Each of the magnetic detectors 31X and 31Y detects a sinusoidal waveform as shown in FIG. When this is shaped by the comparator, a rectangular pulse waveform as shown in FIG. 6 is obtained. In the counter, the magnetic detectors 31X, 31
The pulses detected in Y are counted, and the rotation angle is obtained from the counted number. Also, by counting the number of pulses per unit time, the rotation speed of the rotating shaft can be obtained.

【0026】図7は、本発明の第3実施例のディスク型
の無軸受回転機械(モータ)の縦断面を示す。これはデ
ィスク状の回転子35が、対向する固定子3にm極の駆
動電流とm±2極の制御電流とを重畳して流すことによ
り、非接触浮上支持されるととも回転駆動されるモータ
である。ディスク状の回転子35の外周端面には図8
(B)に示すように磁性材の凹凸36が形成されてい
る。そして、図8(A)に示すように、この外周端面の
近傍に変位センサ37X,37X,37Y,37Y,,
37θ,37Sが配置されている。回転子2の外周に設
けられた6個の変位センサはそれぞれ回転子外周端面に
配置された磁気的な凹凸36を検出する。
FIG. 7 shows a longitudinal section of a disk-type bearingless rotating machine (motor) according to a third embodiment of the present invention. This is because the disk-shaped rotor 35 is supported in a non-contact floating manner by driving an m-pole drive current and an m ± 2-pole control current in a superimposed manner on the opposing stator 3, and is also driven to rotate. It is a motor. As shown in FIG.
As shown in (B), the unevenness 36 of the magnetic material is formed. Then, as shown in FIG. 8 (A), the displacement sensors 37X, 37X, 37Y, 37Y,.
37θ and 37S are arranged. Six displacement sensors provided on the outer periphery of the rotor 2 detect magnetic irregularities 36 arranged on the outer peripheral end face of the rotor, respectively.

【0027】変位センサ37θは、この磁気的な凹凸の
数をパルス数として計測することにより、回転軸の回転
角を算出することができる。又、同様に変位センサ37
Sは単位時間当たりのパルス数を計測することにより回
転軸の回転速度を算出することができる。尚、センサ3
7θと37Sとは共通でもよい。又、片方をリセットパ
ルス用に使用してもよい。又、対向する変位センサ37
X,37Xの差動出力を取出すことによりX方向の変位
を取出すことができ、対向する変位センサ37Y,37
Yの差動出力を取出すことにより、Y方向の変位をそれ
ぞれ検出することができる。
The displacement sensor 37θ can calculate the rotation angle of the rotating shaft by measuring the number of magnetic irregularities as the number of pulses. Similarly, the displacement sensor 37
S can calculate the rotation speed of the rotating shaft by measuring the number of pulses per unit time. The sensor 3
7θ and 37S may be common. One of them may be used for the reset pulse. Also, the opposed displacement sensor 37
By taking the differential outputs of X and 37X, the displacement in the X direction can be taken out, and the displacement sensors 37Y and 37
By extracting the Y differential output, the displacement in the Y direction can be detected.

【0028】このように構成されたディスク型の無軸受
回転機械によれば、回転子35自体の外周部が、回転軸
の回転速度、回転角及び半径方向変位検出のための被検
出部となるので、従来の回転軸に回転円板を装着し、こ
の近傍に回転角センサ及び回転速度センサを配置したス
ペースが不要となり回転軸の軸長を短くすることができ
る。又、図11に示すような従来のモータと比較して、
半径方向変位を計測できるので、半径方向の振動をモニ
タすることが可能となり、振動の減衰制御を行うことが
できる。尚、上述した実施例では、ディスク型の回転子
が一枚のものを例示したが、ディスク型の回転子を複数
枚、回転軸に取付けた多段構成としてもよい。
According to the disk-type bearingless rotating machine configured as described above, the outer peripheral portion of the rotor 35 itself is a detected portion for detecting the rotation speed, rotation angle, and radial displacement of the rotating shaft. This eliminates the need for a space in which a rotating disk is mounted on a conventional rotating shaft and a rotation angle sensor and a rotation speed sensor are disposed near the rotating disk, and the length of the rotating shaft can be reduced. Also, as compared with the conventional motor as shown in FIG.
Since the displacement in the radial direction can be measured, the vibration in the radial direction can be monitored, and the vibration can be damped. In the above-described embodiment, one disk-type rotor is illustrated. However, a multi-stage configuration in which a plurality of disk-type rotors are attached to a rotating shaft may be used.

【0029】図9は、本発明の他の実施例の無軸受回転
機械を示す。この無軸受回転機械は、m極からなる回転
駆動磁界に同期したm±2極の回転制御磁界を重畳した
磁界を生成する励磁電流を固定子に供給することによ
り、回転子に回転力を与えると同時に回転子を磁気力で
非接触浮上支持する回転子と固定子の対が2台備えられ
ている。回転軸の略中央には磁性材料からなるスラスト
ディスクが固着されており、スラストディスクの両側に
は磁気軸受を構成する電磁石の磁極面が対向して配置さ
れている。上述した原理の無軸受回転機械は、回転軸に
対して半径方向の浮上位置制御力を与えるのみで、回転
軸方向の浮上位置制御を行うことはできない。このため
回転軸の略中央に固着したスラストディスクと制御用電
磁石とでスラスト磁気軸受を構成し、これにより軸方向
の浮上位置制御が行われる。
FIG. 9 shows a bearingless rotating machine according to another embodiment of the present invention. This bearingless rotating machine supplies a rotating force to the rotor by supplying an exciting current for generating a magnetic field in which a rotation control magnetic field of m ± 2 poles synchronized with a rotating driving magnetic field having m poles is generated to the stator. At the same time, two pairs of a rotor and a stator for supporting the rotor in a non-contact floating manner by magnetic force are provided. A thrust disk made of a magnetic material is fixed substantially at the center of the rotating shaft, and the magnetic pole surfaces of an electromagnet constituting a magnetic bearing are arranged on both sides of the thrust disk so as to face each other. The bearingless rotating machine of the above-described principle only gives a floating position control force in the radial direction to the rotating shaft, but cannot control the floating position in the rotating shaft direction. For this reason, a thrust magnetic bearing is constituted by the thrust disk fixed to substantially the center of the rotating shaft and the control electromagnet, whereby the floating position control in the axial direction is performed.

【0030】本実施例においては、スラストディスクの
外周面には図8(B)に示すような磁性材の凹凸が設け
られている。そして、スラストディスクの外周端面近傍
には図8(A)に示すように変位センサが設けられてい
る。そしてこの変位センサで上述したのと同様に、回転
軸の回転速度、回転角及び回転軸の変位を検出すること
ができる。
In this embodiment, irregularities of a magnetic material are provided on the outer peripheral surface of the thrust disk as shown in FIG. A displacement sensor is provided near the outer peripheral end surface of the thrust disk as shown in FIG. Then, in the same manner as described above, the displacement sensor can detect the rotation speed, the rotation angle, and the displacement of the rotation shaft.

【0031】このように構成した本実施例によれば、回
転速度、回転角及び変位の検出をスラストディスクの外
周部を用いて行うことができるので、従来の回転角等の
検出のための回転円盤に相当するものが不要となる。こ
のため、部品点数を低減でき、回転軸を短縮することが
でき、装置を小型コンパクト化することができる。又、
回転軸の略中央にスラスト磁気軸受を配置する構造とし
たので、2つのラジアル軸受の中間の軸振れが小さい所
で軸変位を検出することができ、回転軸の高速回転にお
ける安定性を向上させることができる。
According to this embodiment, the rotation speed, the rotation angle and the displacement can be detected by using the outer peripheral portion of the thrust disk. A disk equivalent is not required. For this reason, the number of parts can be reduced, the rotating shaft can be shortened, and the device can be reduced in size and size. or,
The structure in which the thrust magnetic bearing is arranged substantially at the center of the rotating shaft allows the shaft displacement to be detected at a place where the shaft runout is small between the two radial bearings, and improves the stability of the rotating shaft at high speed rotation. be able to.

【0032】図9(B)は、上記実施例の一変形例の縦
断面を示す。図10(A)はスラストディスクと変位セ
ンサの配置を示し、図10(B)はスラストディスクの
外周部の拡大図である。この実施例は、磁性材で製作さ
れたスラストディスク38の外周面38Aは平坦面と
し、この外周面近傍に変位センサ39X,39X,39
Y,39Yを配置して回転軸1のラジアル方向変位を検
出する。そして、スラストディスク外周端面より内側の
部分に凹部又は空隙40を円周方向に規則的に多数配置
する。更にその内周側に、凹部又は空隙41を1個配置
する。そして、この凹部又は空隙40,41に対向する
位置に変位センサ42,43を配置する。この変位セン
サ42はスラストディスク38に設けられた凹部又は空
隙40による磁気的な凹凸を検出して、この検出パルス
数から回転軸の回転角を検出する。変位センサ43は、
スラストディスク38に設けられた内周側の凹部又は空
隙41を検出し、単位時間当りのパルス数から回転速度
を検出する。尚、変位センサ43は、リセットパルス用
として使用してもよい。
FIG. 9B shows a longitudinal section of a modification of the above embodiment. FIG. 10A shows an arrangement of a thrust disk and a displacement sensor, and FIG. 10B is an enlarged view of an outer peripheral portion of the thrust disk. In this embodiment, the outer peripheral surface 38A of the thrust disk 38 made of a magnetic material is a flat surface, and the displacement sensors 39X, 39X, 39
Y and 39Y are arranged to detect the displacement of the rotating shaft 1 in the radial direction. Then, a large number of recesses or voids 40 are regularly arranged in the circumferential direction in a portion inside the outer peripheral end face of the thrust disk. Further, one recess or void 41 is arranged on the inner peripheral side. Then, displacement sensors 42 and 43 are arranged at positions facing the recesses or voids 40 and 41. The displacement sensor 42 detects magnetic unevenness due to a concave portion or a gap 40 provided in the thrust disk 38, and detects the rotation angle of the rotating shaft from the number of detected pulses. The displacement sensor 43 is
The inner peripheral concave portion or gap 41 provided in the thrust disk 38 is detected, and the rotational speed is detected from the number of pulses per unit time. Note that the displacement sensor 43 may be used for a reset pulse.

【0033】尚、上記第2実施例では磁気的な凹凸とし
て円板体の外周に永久磁石のNS極の磁極を交互に配列
した例について説明したが、第3実施例に示す磁性材の
凹凸面を用いたものでもよいことは勿論のことである。
同様に、第3又は第4実施例の回転子又はスラストディ
スクの外周面の磁気的な凹凸として、永久磁石のNS極
の磁極を交互に配列したものでもよい。又、以上に説明
した例では正逆転判断のセンサは特に設けていないが、
必要があれば取り付けても勿論よい。
In the second embodiment, the example in which the magnetic poles of the NS poles of the permanent magnets are alternately arranged on the outer periphery of the disk body as the magnetic unevenness has been described. Needless to say, a surface may be used.
Similarly, as the magnetic irregularities on the outer peripheral surface of the rotor or the thrust disk of the third or fourth embodiment, the magnetic poles of the NS pole of the permanent magnet may be alternately arranged. In addition, in the example described above, the sensor for the forward / reverse rotation determination is not particularly provided,
Of course, it can be attached if necessary.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
回転軸の回転速度、回転角、及び回転軸の変位の検出
を、被検出部を共用した1個の円板体と検出装置との組
合せで行うことができる。従って、従来回転軸の回転速
度及び回転角と、回転軸の変位とは別々の被検出部と検
出装置を用いていたことと比べて、部品点数を削減する
ことができ、回転軸を短縮して装置を小型コンパクト化
することができる。
According to the present invention as described above,
The detection of the rotation speed, the rotation angle, and the displacement of the rotation shaft of the rotation shaft can be performed by a combination of one disk body sharing the detection target and the detection device. Therefore, the number of parts can be reduced, and the rotating shaft can be shortened, compared with the conventional case where the rotating speed and the rotating angle of the rotating shaft and the displacement of the rotating shaft are different from each other using the detected part and the detecting device. Thus, the device can be made compact and compact.

【0035】更に、回転速度、回転角、変位を計測する
ための被検出部を回転子又はスラストディスクと兼用す
ることにより、更に回転軸を短縮することができ、無軸
受回転機械の安定性を高めることができる。
Further, by using the detected part for measuring the rotational speed, the rotational angle and the displacement also as the rotor or the thrust disk, the rotating shaft can be further shortened, and the stability of the bearingless rotating machine is improved. Can be enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(A)は本発明の第1実施例の円板体と光学式
センサの配置の関係を示す説明図であり、(B)は光学
式センサを示す説明図であり、(C)は円板体の外周部
分の拡大図である。
FIG. 1A is an explanatory diagram showing the relationship between the arrangement of a disk body and an optical sensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is an explanatory diagram showing an optical sensor, and FIG. () Is an enlarged view of the outer peripheral portion of the disk body.

【図2】図1における光学式センサのパルス検出波形を
示す。
FIG. 2 shows a pulse detection waveform of the optical sensor in FIG.

【図3】回転軸の回転速度、回転角、半径方向変位の検
出装置の概要を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an outline of a device for detecting a rotation speed, a rotation angle, and a radial displacement of a rotation shaft.

【図4】本発明の第2実施例の磁気的な凹凸を外周部に
設けた円板体と磁気センサの配置の関係を示す説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the arrangement of a magnetic body and a disk having magnetic irregularities provided on an outer peripheral portion thereof according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4に示す磁気センサによる軸変位検出の原理
を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the principle of detecting axial displacement by the magnetic sensor shown in FIG.

【図6】図4に示す磁気センサの検出波形をパルス波形
に変換する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for converting a detection waveform of the magnetic sensor shown in FIG. 4 into a pulse waveform.

【図7】本発明の第3実施例の無軸受回転機械の縦断面
図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a bearingless rotating machine according to a third embodiment of the present invention.

【図8】(A)は回転子外周部と変位センサの配置を示
す説明図であり、(B)は回転子外周部の部分拡大図で
ある。
FIG. 8A is an explanatory view showing the arrangement of a rotor outer periphery and a displacement sensor, and FIG. 8B is a partially enlarged view of the rotor outer periphery.

【図9】(A)(B)は本発明の第4実施例の無軸受回
転機械の縦断面図である。
FIGS. 9A and 9B are longitudinal sectional views of a bearingless rotating machine according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】(A)は図9(B)に示す無軸受回転機械の
スラストディスクと変位センサの配置を示す説明図であ
り、(B)はスラストディスク外周部の部分拡大図であ
る。
10A is an explanatory view showing the arrangement of a thrust disk and a displacement sensor of the bearingless rotating machine shown in FIG. 9B, and FIG. 10B is a partially enlarged view of the outer peripheral portion of the thrust disk.

【図11】従来のディスク型の無軸受回転機械の一例を
示す縦断面図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional disk-type bearingless rotating machine.

【図12】従来のスラスト磁気軸受を備えた無軸受回転
機械の一例を示す縦断面図である。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing an example of a bearingless rotating machine provided with a conventional thrust magnetic bearing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転軸 2 回転子 3 固定子 20 円板体 21X,21Y 光学検知器 22 スリット(被検出部) 30 外周部に永久磁石磁極を有する円板体 31X,31Y 磁気センサ 35 外周部に磁性材の凹凸を有する回転子 37X,37Y,37θ,37S,39X,39Y,4
2,43 変位センサ 38 外周部に磁性材の凹凸を有するスラストディス
ク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation axis 2 Rotor 3 Stator 20 Disc body 21X, 21Y Optical detector 22 Slit (detected part) 30 Disc body having permanent magnet magnetic pole on outer periphery 31X, 31Y Magnetic sensor 35 Magnetic material on outer periphery Rotors 37X, 37Y, 37θ, 37S, 39X, 39Y, 4
2,43 Displacement sensor 38 Thrust disk having magnetic material irregularities on outer periphery

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一樹 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 (72)発明者 佐藤 忠 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kazuki Sato 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture Inside Ebara Research Institute, Ltd. (72) Inventor Tadashi Sato 4-2-2 Motofujisawa, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture No. 1 Inside EBARA Research Institute

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 m極からなる回転駆動磁界に同期したm
±2極の回転制御磁界を重畳し、回転子に回転力を与え
ると同時に、該回転子の変位検出手段によって検出した
該回転子の変位から前記制御磁界を増減して、該回転子
を磁気浮上しつつ回転駆動する無軸受回転機械におい
て、 該無軸受回転機械の回転軸に同心に固着された円板体
と、該円板体の外周部に直交方向に配置された少なくと
も2個の検出装置を備え、 前記円板体にはその外周に円周方向に沿って規則的に配
置された被検出部を備え、前記検出装置は回転軸と共に
回転する前記円板体外周に配置された被検出部の数を計
測することにより、前記回転軸の回転速度及び回転角を
検出すると共に、前記被検出部の接近の度合から、前記
回転軸の直交方向の変位を検出することを特徴とする無
軸受回転機械。
1. An m synchronous with a rotational drive magnetic field having m poles.
A rotation control magnetic field of ± 2 poles is superimposed to apply a rotational force to the rotor. At the same time, the control magnetic field is increased / decreased from the displacement of the rotor detected by the displacement detection means of the rotor, and the rotor is magnetized. In a bearingless rotating machine that rotates and floats while floating, a disc body fixed concentrically to a rotating shaft of the bearingless rotating machine, and at least two detection members arranged in a direction orthogonal to an outer peripheral portion of the disc body A detection unit disposed on the outer periphery of the disk body at regular intervals along the circumferential direction, and the detection device is provided on the outer periphery of the disk body that rotates with a rotating shaft. By measuring the number of the detection units, the rotation speed and the rotation angle of the rotation shaft are detected, and the displacement of the rotation shaft in the orthogonal direction is detected from the degree of approach of the detected portion. Bearingless rotating machine.
【請求項2】 前記円板体はその外周に半径方向に開度
が変化する多数のスリットを備え、該円板体の近傍には
前記スリットに光軸が鎖交する光学式の検出器を備え、
前記回転軸と共に回転する前記スリットの検出数から回
転軸の回転速度及び回転角を検出すると共に、半径方向
に開度が変化するスリットの通過光量から、前記回転軸
の変位を検出することを特徴とする請求項1記載の無軸
受回転機械。
2. The disk body is provided with a number of slits whose degree of opening changes in the radial direction on an outer periphery thereof, and an optical detector whose optical axis is interlinked with the slit is provided near the disk body. Prepared,
The rotation speed and rotation angle of the rotation shaft are detected from the number of detections of the slit rotating with the rotation shaft, and the displacement of the rotation shaft is detected from the amount of light passing through the slit whose opening changes in the radial direction. The bearingless rotating machine according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記円板体はその外周に磁気的な凹凸を
設け、該円板体の外周近傍には磁気検出器を備え、前記
回転軸と共に回転する前記凹凸の検出数から前記回転軸
の回転速度及び回転角を検出すると共に、前記凹凸の磁
気量の変化から前記回転軸の変位を検出することを特徴
とする請求項1記載の無軸受回転機械。
3. The disk body is provided with magnetic irregularities on the outer periphery thereof, a magnetic detector is provided near the outer periphery of the disk body, and the rotation axis is determined based on the number of detections of the irregularities rotating with the rotation axis. 2. The bearingless rotating machine according to claim 1, wherein the rotational speed and the rotational angle of the rotating shaft are detected, and the displacement of the rotating shaft is detected from a change in the magnetic amount of the irregularities.
【請求項4】 前記磁気的な凹凸は、円板体の外周端面
に配置された磁性材の凹凸であることを特徴とする請求
項3記載の無軸受回転機械。
4. The bearingless rotary machine according to claim 3, wherein the magnetic irregularities are irregularities of a magnetic material disposed on an outer peripheral end surface of the disk body.
【請求項5】 前記磁気的な凹凸は、円板体の外周端面
に配置されたNS極が交互に配置された永久磁石からな
るものであることを特徴とする請求項3記載の無軸受回
転機械。
5. The bearingless rotation according to claim 3, wherein the magnetic irregularities are made of permanent magnets in which NS poles arranged on an outer peripheral end face of the disk are alternately arranged. machine.
【請求項6】 前記無軸受回転機械は、前記回転子が前
記円板体を兼用したものであり、該回転子の外周部に前
記磁気的な凹凸を設け、該円板体の外周近傍には磁気検
出器を備え、前記回転軸と共に回転する前記凹凸の検出
数から前記回転軸の回転速度及び回転角を検出すると共
に、前記凹凸の磁気量の変化から前記回転軸の変位を検
出することを特徴とする請求項1記載の無軸受回転機
械。
6. The bearingless rotating machine, wherein the rotor also serves as the disk body, the magnetic unevenness is provided on an outer peripheral portion of the rotor, and the rotor is provided near an outer periphery of the disk body. Comprises a magnetic detector, and detects the rotation speed and rotation angle of the rotating shaft from the number of detections of the unevenness that rotates together with the rotating shaft, and detects the displacement of the rotating shaft from a change in the magnetic amount of the unevenness. The bearingless rotating machine according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記無軸受回転機械は、前記回転軸にス
ラストディスクを備え、該スラストディスクを軸方向に
浮上位置制御するスラスト磁気軸受を更に備え、該スラ
ストディスクが前記円板体を兼用したものであり、その
外周部に磁気的な凹凸を設け、該スラストディスクの外
周近傍には磁気検出器を備え、前記回転軸と共に回転す
る前記凹凸の検出数から前記回転軸の回転速度及び回転
角を検出すると共に、前記凹凸の磁気量の変化から前記
回転軸の変位を検出することを特徴とする請求項1記載
の無軸受回転機械。
7. The bearingless rotating machine further includes a thrust disk on the rotating shaft, and a thrust magnetic bearing for controlling a floating position of the thrust disk in an axial direction, wherein the thrust disk also serves as the disk body. A magnetic detector is provided near the outer periphery of the thrust disk, and a rotation speed and a rotation angle of the rotation shaft are determined based on the number of detections of the protrusions and recesses rotating with the rotation shaft. 2. The bearingless rotating machine according to claim 1, wherein a displacement of the rotating shaft is detected from a change in a magnetic amount of the irregularities.
【請求項8】 前記磁気的な凹凸は、前記回転子又はス
ラストディスクの外周端面に配置された磁性材の凹凸で
あることを特徴とする請求項6又は7記載の無軸受回転
機械。
8. The bearingless rotating machine according to claim 6, wherein the magnetic unevenness is an unevenness of a magnetic material disposed on an outer peripheral end surface of the rotor or the thrust disk.
【請求項9】 前記回転子又はスラストディスクの外周
端面は、磁気的には平坦な面であり、前記回転子又はス
ラストディスクの外周端面より内周側の平板面に磁性材
の凹凸を配置したことを特徴とする請求項6又は7記載
の無軸受回転機械。
9. An outer peripheral end surface of the rotor or the thrust disk is a magnetically flat surface, and irregularities of a magnetic material are arranged on a flat plate surface on an inner peripheral side of the outer peripheral end surface of the rotor or the thrust disk. The bearingless rotating machine according to claim 6 or 7, wherein:
【請求項10】 m極からなる回転駆動磁界に同期した
m±2極の回転制御磁界を重畳し、回転子に回転力を与
えると同時に、該回転子の変位検出手段によって検出し
た該回転子の変位から前記制御磁界を増減して、該回転
子を磁気浮上しつつ回転駆動する無軸受回転機械におい
て、 回転軸に前記半径方向に浮上位置制御されると共に回転
駆動される少なくとも2個の回転子と、該回転子間に配
置されたスラストディスクとを備え、前記回転軸の周囲
には前記回転子を半径方向に浮上支持すると共に回転駆
動する固定子と、前記スラストディスクを軸方向に浮上
位置制御するスラスト磁気軸受とを備え、該スラストデ
ィスクの外周部に前記磁気的な凹凸を設けると共に、こ
の近傍に該磁気的な凹凸を検出する磁気検出器を備え、
これを計数して回転速度及び回転角を計測すると共に、
前記回転軸の変位を計測することを特徴とする請求項
7、8又は9記載の無軸受回転機械。
10. A rotor which is superimposed with a rotation control magnetic field of m ± 2 poles synchronized with a rotation drive magnetic field having m poles to apply a rotational force to the rotor and at the same time detect the rotor by a displacement detecting means of the rotor. In the bearingless rotating machine that rotates the rotor while magnetically levitating by increasing or decreasing the control magnetic field from the displacement of at least two rotations, the floating position of which is controlled in the radial direction on the rotating shaft and the rotary is driven And a thrust disk disposed between the rotors, a stator that radially floats and supports the rotor around the rotation shaft and drives the rotor, and a thrust disk that floats in the axial direction. A thrust magnetic bearing for controlling the position, and the magnetic unevenness is provided on the outer peripheral portion of the thrust disk, and a magnetic detector for detecting the magnetic unevenness is provided in the vicinity of the magnetic unevenness,
While counting this to measure the rotation speed and rotation angle,
The bearingless rotating machine according to claim 7, 8 or 9, wherein the displacement of the rotating shaft is measured.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112805537A (en) * 2018-09-20 2021-05-14 卡科有限责任两合公司 Sensor unit for a sensor-transmitter system and sensor-transmitter system having such a sensor unit
CN113566887A (en) * 2021-07-26 2021-10-29 山东大学 A suspension motor rotor suspension position, deflection angle and rotational speed integrated detection system and application

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