JPH1084652A

JPH1084652A - 無軸受回転機械

Info

Publication number: JPH1084652A
Application number: JP25777496A
Authority: JP
Inventors: 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
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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ｒ_a部
分では開度はＬａであるが、その内周側の半径ｒ_b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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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＝ｒ_a／ｒ_b 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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。