JP2000192958A - 磁気軸受及びその浮上体の制御方法 - Google Patents
磁気軸受及びその浮上体の制御方法Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- 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
- F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
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- F16C37/005—Cooling of bearings of magnetic bearings
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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
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- F16C39/04—Relieving load on bearings using hydraulic or pneumatic means
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気軸受においては浮上体としてのロータの
スラスト方向の位置制御を容易に行うことができる磁気
軸受及びその浮上体の制御方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 本発明に係る磁気軸受は、ロータに形成
された位置制御部に流体を当接させるよう構成し、かつ
ロータに当てる流体の圧力や流量を制御することにより
ロータを所望のスラスト方向の位置に移動できるよう構
成した。
スラスト方向の位置制御を容易に行うことができる磁気
軸受及びその浮上体の制御方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 本発明に係る磁気軸受は、ロータに形成
された位置制御部に流体を当接させるよう構成し、かつ
ロータに当てる流体の圧力や流量を制御することにより
ロータを所望のスラスト方向の位置に移動できるよう構
成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や加工機
械に用いられる磁気軸受に関し、特に浮上体であるロー
タの位置制御を行うことができる磁気軸受及びその浮上
体の制御方法に関する。
械に用いられる磁気軸受に関し、特に浮上体であるロー
タの位置制御を行うことができる磁気軸受及びその浮上
体の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気軸受について、添付の図を用
いて説明する。図７は従来の磁気軸受の構成を表す説明
図であり、主要部を断面図で表している。図７におい
て、従来の磁気軸受において、ステータであるハウジン
グ４２はその内部をロータ３１が貫通するよう構成され
ている。ロータ３１の前側（図７における左側）の外周
の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積層されたコア３
３が取り付けられている。一方、ハウジング４２の内側
には前記コア３３に対向する位置に電磁石３４が設けら
れている。これらのコア３３と電磁石３４とにより前側
のラジアル磁気軸受が構成されている。
いて説明する。図７は従来の磁気軸受の構成を表す説明
図であり、主要部を断面図で表している。図７におい
て、従来の磁気軸受において、ステータであるハウジン
グ４２はその内部をロータ３１が貫通するよう構成され
ている。ロータ３１の前側（図７における左側）の外周
の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積層されたコア３
３が取り付けられている。一方、ハウジング４２の内側
には前記コア３３に対向する位置に電磁石３４が設けら
れている。これらのコア３３と電磁石３４とにより前側
のラジアル磁気軸受が構成されている。
【０００３】また、ロータ３１の後側（図７における右
側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積層さ
れたコア３５が取り付けられており、ハウジング４２の
内側には前記コア３５に対向する位置に電磁石３６が設
けられている。これらのコア３５と電磁石３６とにより
後側のラジアル磁気軸受が構成されている。上記のよう
にハウジング４２を貫通するロータ３１は、前述の２組
のラジアル磁気軸受の電磁力により空中に浮上するよう
構成されている。ロータ３１の軸芯には、軸心冷却用の
流体が流れる貫通孔３２が形成されている。
側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積層さ
れたコア３５が取り付けられており、ハウジング４２の
内側には前記コア３５に対向する位置に電磁石３６が設
けられている。これらのコア３５と電磁石３６とにより
後側のラジアル磁気軸受が構成されている。上記のよう
にハウジング４２を貫通するロータ３１は、前述の２組
のラジアル磁気軸受の電磁力により空中に浮上するよう
構成されている。ロータ３１の軸芯には、軸心冷却用の
流体が流れる貫通孔３２が形成されている。
【０００４】図７に示すように、ロータ３１にはスラス
ト円盤３９が形成されており、スラスト円盤３９を挟む
ように配置された円環コイル状の電磁石３７，３８によ
りスラスト円盤３９を吸引しあって、ロータ３１のスラ
スト方向（軸方向）の移動を規制している。このように
構成された電磁石３７，３８とスラスト円盤３９とによ
りスラスト磁気軸受が構成されている。
ト円盤３９が形成されており、スラスト円盤３９を挟む
ように配置された円環コイル状の電磁石３７，３８によ
りスラスト円盤３９を吸引しあって、ロータ３１のスラ
スト方向（軸方向）の移動を規制している。このように
構成された電磁石３７，３８とスラスト円盤３９とによ
りスラスト磁気軸受が構成されている。
【０００５】さらに、ロータ３１にはモータロータ４０
が取り付けられており、このモータロータ４０に対向す
るハウジング４２の内側にはモータステータ４１が取り
付けられている。これらのモータロータ４０とモータス
テータ４１とによりモータが構成されている。このよう
に構成されたモータによりロータ３１に対する回転駆動
力が与えられる。上記のように構成された従来の磁気軸
受は、ロータリジョイント４３を介して、ロータ３１の
貫通孔３２に冷却水もしくは冷却エアーを供給する供給
手段に接続されている。
が取り付けられており、このモータロータ４０に対向す
るハウジング４２の内側にはモータステータ４１が取り
付けられている。これらのモータロータ４０とモータス
テータ４１とによりモータが構成されている。このよう
に構成されたモータによりロータ３１に対する回転駆動
力が与えられる。上記のように構成された従来の磁気軸
受は、ロータリジョイント４３を介して、ロータ３１の
貫通孔３２に冷却水もしくは冷却エアーを供給する供給
手段に接続されている。
【０００６】従来の磁気軸受にはロータ３１の位置を検
出する変位センサ（図示せず）が設けられており、この
変位センサからの検出結果に基づきロータ３１の位置制
御が行われている。従来の磁気軸受には、変位センサか
らの信号が入力される前側Ｘ軸コントローラ４４、前側
Ｙ軸コントローラ４５、後側Ｘ軸コントローラ４６、後
側Ｙ軸コントローラ４７の４つのラジアル系のコントロ
ーラと、スラスト系のＺ軸コントローラ４８の５つの独
立したコントローラが設けられている。これらのコント
ローラ４４，４５，４６，４７，４８によりそれぞれの
電磁石３４，３６，３７，３８に所望の電圧を印加し、
ロータ３１はハウジング４２内の所定位置に空中浮上し
て回転駆動する。
出する変位センサ（図示せず）が設けられており、この
変位センサからの検出結果に基づきロータ３１の位置制
御が行われている。従来の磁気軸受には、変位センサか
らの信号が入力される前側Ｘ軸コントローラ４４、前側
Ｙ軸コントローラ４５、後側Ｘ軸コントローラ４６、後
側Ｙ軸コントローラ４７の４つのラジアル系のコントロ
ーラと、スラスト系のＺ軸コントローラ４８の５つの独
立したコントローラが設けられている。これらのコント
ローラ４４，４５，４６，４７，４８によりそれぞれの
電磁石３４，３６，３７，３８に所望の電圧を印加し、
ロータ３１はハウジング４２内の所定位置に空中浮上し
て回転駆動する。
【０００７】次に、ロータ３１が浮上している状態にお
いて、ロータ３１をスラスト方向（Ｚ軸方向）に移動さ
せる場合について図８を参照して説明する。図８は従来
の磁気軸受におけるロータ３１の位置制御機構を示すブ
ロック図である。図８において、位置指令器５０に位置
指令信号が入力されると、その位置指令信号は加算器４
９を介してＺ軸コントローラ４８に入力される。Ｚ軸コ
ントローラ４８は、Ｚ軸用の電磁石３７，３８に所望電
圧を印加してロータ３１をＺ軸方向の所定位置に規制し
て浮上させている。このロータ３１の浮上状態は変位セ
ンサ５１により検知され加算器にフィードバックされ
る。このようなフィードバックループにより、ロータ３
１は位置指令器５０からのＺ軸の位置指令信号に対応し
て位置制御される。
いて、ロータ３１をスラスト方向（Ｚ軸方向）に移動さ
せる場合について図８を参照して説明する。図８は従来
の磁気軸受におけるロータ３１の位置制御機構を示すブ
ロック図である。図８において、位置指令器５０に位置
指令信号が入力されると、その位置指令信号は加算器４
９を介してＺ軸コントローラ４８に入力される。Ｚ軸コ
ントローラ４８は、Ｚ軸用の電磁石３７，３８に所望電
圧を印加してロータ３１をＺ軸方向の所定位置に規制し
て浮上させている。このロータ３１の浮上状態は変位セ
ンサ５１により検知され加算器にフィードバックされ
る。このようなフィードバックループにより、ロータ３
１は位置指令器５０からのＺ軸の位置指令信号に対応し
て位置制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
磁気軸受において、浮上体であるロータの位置を移動す
る場合、例えばスラスト方向（Ｚ軸方向）にのみに移動
する場合であっても、ロータの位置制御機構として加算
器や位置指令器等の制御装置が必要となりシステムが複
雑で大型になるという問題があった。さらに、ロータの
位置をラジアル方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に移動する場合
には、前側と後側のコントローラの両方に同期した同じ
位置指令信号を入力する必要があり、このため加算器に
おいて各コントローラに対して位置指令信号を前側と後
側に演算をして入力する必要があり、システムの構築が
ますます複雑になり、大型になるという問題があった。
本発明は、浮上体としてのロータの位置制御を容易に行
うことができる磁気軸受及びその浮上体の制御方法を提
供することを目的とするものである。
磁気軸受において、浮上体であるロータの位置を移動す
る場合、例えばスラスト方向（Ｚ軸方向）にのみに移動
する場合であっても、ロータの位置制御機構として加算
器や位置指令器等の制御装置が必要となりシステムが複
雑で大型になるという問題があった。さらに、ロータの
位置をラジアル方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に移動する場合
には、前側と後側のコントローラの両方に同期した同じ
位置指令信号を入力する必要があり、このため加算器に
おいて各コントローラに対して位置指令信号を前側と後
側に演算をして入力する必要があり、システムの構築が
ますます複雑になり、大型になるという問題があった。
本発明は、浮上体としてのロータの位置制御を容易に行
うことができる磁気軸受及びその浮上体の制御方法を提
供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気軸受
は、回転体である軸状のロータと、前記ロータを浮上体
として少なくともその前後の二箇所を磁気浮上させて支
持するラジアル磁気軸受と、前記ラジアル磁気軸受の間
に配設され、前記ロータを軸方向の所定位置に保持する
スラスト磁気軸受と、前記ロータに形成された位置制御
部に当接して流体を制御することにより、前記ロータの
浮上位置を移動させる手段とを具備する。このように構
成された本発明の磁気軸受によれば、ロータに当てる流
体の圧力や流量をコントロールするだけでロータの位置
を容易に移動できる。
は、回転体である軸状のロータと、前記ロータを浮上体
として少なくともその前後の二箇所を磁気浮上させて支
持するラジアル磁気軸受と、前記ラジアル磁気軸受の間
に配設され、前記ロータを軸方向の所定位置に保持する
スラスト磁気軸受と、前記ロータに形成された位置制御
部に当接して流体を制御することにより、前記ロータの
浮上位置を移動させる手段とを具備する。このように構
成された本発明の磁気軸受によれば、ロータに当てる流
体の圧力や流量をコントロールするだけでロータの位置
を容易に移動できる。
【００１０】他の観点による発明に係る磁気軸受は、前
記位置制御部が前記ロータに形成された冷却用の貫通孔
の段差により構成され、前記段差に流体を当接させて前
記ロータの位置制御を行うよう構成してもよい。他の観
点による発明に係る磁気軸受は、前記位置制御部が前記
ロータに設けられた回転板により構成され、前記回転板
の所定位置に流体を吹き付けて前記ロータの位置制御を
行うよう構成してもよい。
記位置制御部が前記ロータに形成された冷却用の貫通孔
の段差により構成され、前記段差に流体を当接させて前
記ロータの位置制御を行うよう構成してもよい。他の観
点による発明に係る磁気軸受は、前記位置制御部が前記
ロータに設けられた回転板により構成され、前記回転板
の所定位置に流体を吹き付けて前記ロータの位置制御を
行うよう構成してもよい。
【００１１】本発明に係る磁気軸受の浮上体の制御方法
は、回転体である軸状のロータと、前記ロータを浮上体
として少なくともその前後の二箇所を磁気浮上させて支
持するラジアル磁気軸受と、前記ラジアル磁気軸受の間
に配設され、前記ロータを軸方向の所定位置に保持する
スラスト磁気軸受とを有する磁気軸受けにおいて、前記
ロータに形成された位置制御部に流体を連続的、脈動
的、又は断続的に当接させて、前記ロータの浮上位置を
移動させる。上記本発明の磁気軸受の浮上体の制御方法
によれば、ロータに当てる流体の圧力や流量をコントロ
ールするだけで容易に浮上体を移動できる。
は、回転体である軸状のロータと、前記ロータを浮上体
として少なくともその前後の二箇所を磁気浮上させて支
持するラジアル磁気軸受と、前記ラジアル磁気軸受の間
に配設され、前記ロータを軸方向の所定位置に保持する
スラスト磁気軸受とを有する磁気軸受けにおいて、前記
ロータに形成された位置制御部に流体を連続的、脈動
的、又は断続的に当接させて、前記ロータの浮上位置を
移動させる。上記本発明の磁気軸受の浮上体の制御方法
によれば、ロータに当てる流体の圧力や流量をコントロ
ールするだけで容易に浮上体を移動できる。
【００１２】他の観点による発明に係る磁気軸受の浮上
体の制御方法は、前記位置制御部が前記ロータに形成さ
れた冷却用の貫通孔の段差により構成され、前記段差に
流体を当接させて前記ロータの位置制御を行ってもよ
い。他の観点による発明に係る磁気軸受の浮上体の制御
方法は、前記位置制御部が前記ロータに設けられた回転
板により構成され、前記回転板の所定位置に流体を吹き
付けて前記ロータの位置制御を行ってもよい。
体の制御方法は、前記位置制御部が前記ロータに形成さ
れた冷却用の貫通孔の段差により構成され、前記段差に
流体を当接させて前記ロータの位置制御を行ってもよ
い。他の観点による発明に係る磁気軸受の浮上体の制御
方法は、前記位置制御部が前記ロータに設けられた回転
板により構成され、前記回転板の所定位置に流体を吹き
付けて前記ロータの位置制御を行ってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施例を
添付の図面を参照しつつ説明する。 《実施例１》以下、本発明の磁気軸受の実施例１につい
て図１から図５を参照しつつ説明する。図１は実施例１
の磁気軸受の構成を示す説明図であり、主要部を断面図
で表している。図１において、実施例１の磁気軸受は、
ステータであるハウジング１２の内部をロータ１が貫通
するよう構成されている。ロータ１の前側（図１におけ
る左側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積
層されたコア３が取り付けられている。一方、ハウジン
グ１２の内側には前記コア３に対向する位置に電磁石４
が設けられている。これらのコア３と電磁石４とにより
前側のラジアル磁気軸受が構成されている。
添付の図面を参照しつつ説明する。 《実施例１》以下、本発明の磁気軸受の実施例１につい
て図１から図５を参照しつつ説明する。図１は実施例１
の磁気軸受の構成を示す説明図であり、主要部を断面図
で表している。図１において、実施例１の磁気軸受は、
ステータであるハウジング１２の内部をロータ１が貫通
するよう構成されている。ロータ１の前側（図１におけ
る左側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積
層されたコア３が取り付けられている。一方、ハウジン
グ１２の内側には前記コア３に対向する位置に電磁石４
が設けられている。これらのコア３と電磁石４とにより
前側のラジアル磁気軸受が構成されている。
【００１４】また、ロータ１の後側（図１における右
側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積層さ
れたコア５が取り付けられており、ハウジング１２の内
側には前記コア５に対向する位置に電磁石６が設けられ
ている。これらのコア５と電磁石６とにより後側のラジ
アル磁気軸受が構成されている。上記のようにハウジン
グ１２を貫通するロータ１は、前述の２組のラジアル磁
気軸受の磁気的吸引力により空中に浮上するよう構成さ
れている。ロータ１の軸芯には、その軸心を冷却するた
めの流体が通る貫通孔２が形成されている。流体として
は冷却空気、冷却水、又は冷却材が用いられる。なお、
本発明の流体としては冷却用流体に限るものではなく、
別の流体を用いることもできる。
側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板が積層さ
れたコア５が取り付けられており、ハウジング１２の内
側には前記コア５に対向する位置に電磁石６が設けられ
ている。これらのコア５と電磁石６とにより後側のラジ
アル磁気軸受が構成されている。上記のようにハウジン
グ１２を貫通するロータ１は、前述の２組のラジアル磁
気軸受の磁気的吸引力により空中に浮上するよう構成さ
れている。ロータ１の軸芯には、その軸心を冷却するた
めの流体が通る貫通孔２が形成されている。流体として
は冷却空気、冷却水、又は冷却材が用いられる。なお、
本発明の流体としては冷却用流体に限るものではなく、
別の流体を用いることもできる。
【００１５】図１に示すように、実施例１の磁気軸受に
おいて、ロータ１には自在継手であるロータリジョイン
ト１３が接続されており、ロータ１の貫通孔２はロータ
リジョイント１３から導出するパイプ２０を介して可変
バルブ２３に接続されている。可変バルブ２３は、流体
を加圧して供給するポンプ２１からの流体を調整するバ
ルブであり、バルブコントローラ２２により可変バルブ
２３の開度が制御されている。ロータ１の軸心に形成さ
れた貫通孔２にはその径を細くした絞り部分である小径
部２ａが同一軸心上に形成されている。貫通孔２には小
径部２ａを形成するための段差１９が設けられている。
この段差１９は略鉛直面により形成されており、貫通孔
２の内部を流れる流体が確実に当接して、流体の流れの
変化を正確に受け止めることができるよう構成されてい
る。
おいて、ロータ１には自在継手であるロータリジョイン
ト１３が接続されており、ロータ１の貫通孔２はロータ
リジョイント１３から導出するパイプ２０を介して可変
バルブ２３に接続されている。可変バルブ２３は、流体
を加圧して供給するポンプ２１からの流体を調整するバ
ルブであり、バルブコントローラ２２により可変バルブ
２３の開度が制御されている。ロータ１の軸心に形成さ
れた貫通孔２にはその径を細くした絞り部分である小径
部２ａが同一軸心上に形成されている。貫通孔２には小
径部２ａを形成するための段差１９が設けられている。
この段差１９は略鉛直面により形成されており、貫通孔
２の内部を流れる流体が確実に当接して、流体の流れの
変化を正確に受け止めることができるよう構成されてい
る。
【００１６】図１に示すように、ロータ１には径の大き
なスラスト円盤９が形成されている。ロータ１はスラス
ト円盤９を挟むように配置された２つの円環コイル状の
電磁石７，８によりスラスト円盤９を吸引しあってお
り、ロータ１のスラスト方向（軸方向）の移動を制御し
ている。このように構成された電磁石７，８とスラスト
円盤９とによりロータ１のＺ軸方向（図１参照）の移動
を規制するスラスト磁気軸受が構成されている。さら
に、ロータ１にはモータロータ１０が取り付けられてお
り、このモータロータ１０に対向するハウジング１２の
内側にはモータステータ１１が取り付けられている。こ
れらのモータロータ１０とモータステータ１１とにより
モータが構成されている。このように構成されたモータ
によりロータ１に対する回転駆動力が与えられる。
なスラスト円盤９が形成されている。ロータ１はスラス
ト円盤９を挟むように配置された２つの円環コイル状の
電磁石７，８によりスラスト円盤９を吸引しあってお
り、ロータ１のスラスト方向（軸方向）の移動を制御し
ている。このように構成された電磁石７，８とスラスト
円盤９とによりロータ１のＺ軸方向（図１参照）の移動
を規制するスラスト磁気軸受が構成されている。さら
に、ロータ１にはモータロータ１０が取り付けられてお
り、このモータロータ１０に対向するハウジング１２の
内側にはモータステータ１１が取り付けられている。こ
れらのモータロータ１０とモータステータ１１とにより
モータが構成されている。このように構成されたモータ
によりロータ１に対する回転駆動力が与えられる。
【００１７】図２はロータ１の軸芯に直交する方向で前
側のラジアル磁気軸受を切断した断面図である。図２に
示すように、ハウジング１２側に設けた電磁石４は、ハ
ウジング１２の内周面において突設された８本の磁極歯
４ａと、各磁極歯４ａにエナメル線４ｂを巻き付けたコ
イルとにより構成されている。図２に示すように、８個
の電磁石４は隣り合う２個を一組として、Ｘ軸正側駆動
用電磁石４０Ｘ、Ｙ軸正側駆動用電磁石４０Ｙ、Ｘ軸負
側駆動用電磁石４０ｘ、Ｙ軸負側駆動用電磁石４０ｙと
して、その順番で配置されている。従って、Ｘ軸正側駆
動用電磁石４０ＸとＸ軸負側駆動用電磁石４０ｘとはロ
ータ２を間にして対向した位置に配設されており、ま
た、Ｙ軸正側駆動用電磁石４０ＹとＹ軸負側駆動用電磁
石４０ｙとはロータ２を間にして対向した位置に配設さ
れている。
側のラジアル磁気軸受を切断した断面図である。図２に
示すように、ハウジング１２側に設けた電磁石４は、ハ
ウジング１２の内周面において突設された８本の磁極歯
４ａと、各磁極歯４ａにエナメル線４ｂを巻き付けたコ
イルとにより構成されている。図２に示すように、８個
の電磁石４は隣り合う２個を一組として、Ｘ軸正側駆動
用電磁石４０Ｘ、Ｙ軸正側駆動用電磁石４０Ｙ、Ｘ軸負
側駆動用電磁石４０ｘ、Ｙ軸負側駆動用電磁石４０ｙと
して、その順番で配置されている。従って、Ｘ軸正側駆
動用電磁石４０ＸとＸ軸負側駆動用電磁石４０ｘとはロ
ータ２を間にして対向した位置に配設されており、ま
た、Ｙ軸正側駆動用電磁石４０ＹとＹ軸負側駆動用電磁
石４０ｙとはロータ２を間にして対向した位置に配設さ
れている。
【００１８】上記のように配設された電磁石４に対向し
て、ロータ１には積層された珪素鋼板で構成されたコア
３が設けられており、このコア３と電磁石４とにより前
側のラジアル磁気軸受が構成されている。このように構
成された前側のラジアル磁気軸受の電磁力により前側の
ロータ１は所望の位置で浮上するよう構成されている。
一方、ロータ１の後側は、図２に示した前側のラジアル
磁気軸受と同様に、コア５と電磁石６とにより後側のラ
ジアル磁気軸受が構成され、所望の位置で浮上するよう
構成されている。このように構成された実施例１の磁気
軸受において、２組のラジアル磁気軸受の電磁力により
ロータ１は所望の軸上の位置で浮上し、回動するよう構
成されている。
て、ロータ１には積層された珪素鋼板で構成されたコア
３が設けられており、このコア３と電磁石４とにより前
側のラジアル磁気軸受が構成されている。このように構
成された前側のラジアル磁気軸受の電磁力により前側の
ロータ１は所望の位置で浮上するよう構成されている。
一方、ロータ１の後側は、図２に示した前側のラジアル
磁気軸受と同様に、コア５と電磁石６とにより後側のラ
ジアル磁気軸受が構成され、所望の位置で浮上するよう
構成されている。このように構成された実施例１の磁気
軸受において、２組のラジアル磁気軸受の電磁力により
ロータ１は所望の軸上の位置で浮上し、回動するよう構
成されている。
【００１９】実施例１の磁気軸受にはロータ１の位置を
検出する位置センサ（図示せず）が設けられており、こ
の位置センサからの検出結果に基づきロータ１の軸上で
の位置制御が行われている。図１に示したように、実施
例１の磁気軸受には、前側Ｘ軸コントローラ１４、前側
Ｙ軸コントローラ１５、後側Ｘ軸コントローラ１６、後
側Ｙ軸コントローラ１７の４つのラジアル系のコントロ
ーラと、スラスト系のＺ軸コントローラ１８の５つの独
立したコントローラが設けられている。これらのコント
ローラ４４，４５，４６，４７，４８は、位置センサか
らの情報と位置指令とに基づきにそれぞれの電磁石３
４，３６，３７，３８に所望の電圧を印加して、ロータ
１がハウジング１２内の所定位置に空中浮上するよう構
成されている。
検出する位置センサ（図示せず）が設けられており、こ
の位置センサからの検出結果に基づきロータ１の軸上で
の位置制御が行われている。図１に示したように、実施
例１の磁気軸受には、前側Ｘ軸コントローラ１４、前側
Ｙ軸コントローラ１５、後側Ｘ軸コントローラ１６、後
側Ｙ軸コントローラ１７の４つのラジアル系のコントロ
ーラと、スラスト系のＺ軸コントローラ１８の５つの独
立したコントローラが設けられている。これらのコント
ローラ４４，４５，４６，４７，４８は、位置センサか
らの情報と位置指令とに基づきにそれぞれの電磁石３
４，３６，３７，３８に所望の電圧を印加して、ロータ
１がハウジング１２内の所定位置に空中浮上するよう構
成されている。
【００２０】次に、実施例１の磁気軸受において、浮上
しているロータ１に対してスラスト方向（Ｚ軸方向）へ
移動させる場合について説明する。図３から図５は実施
例１のバルブコントローラ２２から出力される位置指令
信号の例を示している。例えば、図３に示すような定常
位置を中心に正弦波状の位置指令信号がバルブコントロ
ーラ２２から可変バルブ２３に入力されると、可変バル
ブ２３の開度がその位置指令信号に応じて制御される。
この可変バルブ２３が制御されることにより、パイプ２
０に流れる流体の流量が変化し、流体はロータ１の貫通
孔２を通り小径部２ａに圧入される。このとき、流体は
小径部２ａを形成する段差１９に当接して、この段差１
９に流体の圧力が加えられる。このように流体の圧力が
段差１９に対して前方方向（図１の左方向）に正弦波状
に加わるため、浮上体であるロータ１はスラスト磁気軸
受の電磁力をつり合うようＺ軸の正方向又は負方向に往
復運動する。この結果、実施例１の磁気軸受は、ロータ
１を図３に示した位置指令信号に応じてＺ軸の正方向と
負方向に往復運動させることができる。このように、実
施例１の段差１９は位置制御部として機能し、この位置
制御部と流体との接触抵抗によりロータ１は位置制御さ
れる。
しているロータ１に対してスラスト方向（Ｚ軸方向）へ
移動させる場合について説明する。図３から図５は実施
例１のバルブコントローラ２２から出力される位置指令
信号の例を示している。例えば、図３に示すような定常
位置を中心に正弦波状の位置指令信号がバルブコントロ
ーラ２２から可変バルブ２３に入力されると、可変バル
ブ２３の開度がその位置指令信号に応じて制御される。
この可変バルブ２３が制御されることにより、パイプ２
０に流れる流体の流量が変化し、流体はロータ１の貫通
孔２を通り小径部２ａに圧入される。このとき、流体は
小径部２ａを形成する段差１９に当接して、この段差１
９に流体の圧力が加えられる。このように流体の圧力が
段差１９に対して前方方向（図１の左方向）に正弦波状
に加わるため、浮上体であるロータ１はスラスト磁気軸
受の電磁力をつり合うようＺ軸の正方向又は負方向に往
復運動する。この結果、実施例１の磁気軸受は、ロータ
１を図３に示した位置指令信号に応じてＺ軸の正方向と
負方向に往復運動させることができる。このように、実
施例１の段差１９は位置制御部として機能し、この位置
制御部と流体との接触抵抗によりロータ１は位置制御さ
れる。
【００２１】また、図４に示すように、矩形波状の位置
指令信号がバルブコントローラ２２から可変バルブ２３
に入力されると、可変バルブ２３の開度が変更され、段
差１９に対して矩形波状の断続的な圧力が加えられる。
この結果、スラスト磁気軸受によりＺ軸上の位置規制さ
れていたロータ１は、Ｚ軸の正方向において段階的に移
動する。さらに、図５に示すように、一定の電圧を保持
する位置指令信号がバルブコントローラ２２から可変バ
ルブ２３に入力されると、可変バルブ２３の開度が変更
され、段差１９に対して連続的に圧力が加えられる。こ
の結果、スラスト磁気軸受によりＺ軸上の位置規制され
ていたロータ１は、Ｚ軸の正方向において所定位置まで
連続移動される。なお、上記実施例１の磁気軸受におい
ては、中空構造のロータ１の貫通孔２に小径部２ａを形
成し、その小径部２ａを形成するための鉛直面２ａによ
る段差１９により位置制御部を構成した例で説明した
が、ロータに形成する貫通孔を大きな径から小さな径に
先細りのテーパ状に絞って位置制御部を構成して、この
位置制御部と流体との接触抵抗によりロータの位置制御
を行っても、上記実施例１と同様の効果を奏する。
指令信号がバルブコントローラ２２から可変バルブ２３
に入力されると、可変バルブ２３の開度が変更され、段
差１９に対して矩形波状の断続的な圧力が加えられる。
この結果、スラスト磁気軸受によりＺ軸上の位置規制さ
れていたロータ１は、Ｚ軸の正方向において段階的に移
動する。さらに、図５に示すように、一定の電圧を保持
する位置指令信号がバルブコントローラ２２から可変バ
ルブ２３に入力されると、可変バルブ２３の開度が変更
され、段差１９に対して連続的に圧力が加えられる。こ
の結果、スラスト磁気軸受によりＺ軸上の位置規制され
ていたロータ１は、Ｚ軸の正方向において所定位置まで
連続移動される。なお、上記実施例１の磁気軸受におい
ては、中空構造のロータ１の貫通孔２に小径部２ａを形
成し、その小径部２ａを形成するための鉛直面２ａによ
る段差１９により位置制御部を構成した例で説明した
が、ロータに形成する貫通孔を大きな径から小さな径に
先細りのテーパ状に絞って位置制御部を構成して、この
位置制御部と流体との接触抵抗によりロータの位置制御
を行っても、上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００２２】《実施例２》次に、本発明の磁気軸受の一
実施の形態である実施例２について、図６を参照しつつ
説明する。図６は実施例２の磁気軸受の構成を示す説明
図であり、主要部を断面図で表している。実施例２の磁
気軸受は、前述の実施例１の磁気軸受におけるロータの
構成及びロータの位置制御機構が異なるものである。実
施例２の磁気軸受において、前述の実施例１と同じ構
成、機能を有する部分には同一符号を付す。
実施の形態である実施例２について、図６を参照しつつ
説明する。図６は実施例２の磁気軸受の構成を示す説明
図であり、主要部を断面図で表している。実施例２の磁
気軸受は、前述の実施例１の磁気軸受におけるロータの
構成及びロータの位置制御機構が異なるものである。実
施例２の磁気軸受において、前述の実施例１と同じ構
成、機能を有する部分には同一符号を付す。
【００２３】図６に示すように、実施例２の磁気軸受は
ステータであるハウジング１２の内部をロータ２４が貫
通するよう構成されており、ロータ２４の前側（図６に
おける左側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板
が積層されたコア３が取り付けられている。一方、ハウ
ジング１２の内側には前記コア３に対向する位置に電磁
石４が設けられている。これらのコア３と電磁石４とに
より前側のラジアル磁気軸受が構成されている。また同
じように、後側のラジアル磁気軸受はコア５と電磁石６
とにより構成されている。
ステータであるハウジング１２の内部をロータ２４が貫
通するよう構成されており、ロータ２４の前側（図６に
おける左側）の外周の一部には複数の円環状の珪素鋼板
が積層されたコア３が取り付けられている。一方、ハウ
ジング１２の内側には前記コア３に対向する位置に電磁
石４が設けられている。これらのコア３と電磁石４とに
より前側のラジアル磁気軸受が構成されている。また同
じように、後側のラジアル磁気軸受はコア５と電磁石６
とにより構成されている。
【００２４】実施例２の磁気軸受は、ロータ２４にスラ
スト円盤９が形成されており、このスラスト円盤９を挟
むように配置された２つの円環コイル状の電磁石７，８
により、ロータ２４のスラスト方向（軸方向）の移動が
制御されている。さらに、ロータ２４にはモータロータ
１０が取り付けられており、このモータロータ１０に対
向するハウジング１２の内側にはモータステータ１１が
取り付けられている。これらのモータロータ１０とモー
タステータ１１とによりモータが構成されている。この
ように構成されたモータによりロータ１に対する回転駆
動力が与えられている。
スト円盤９が形成されており、このスラスト円盤９を挟
むように配置された２つの円環コイル状の電磁石７，８
により、ロータ２４のスラスト方向（軸方向）の移動が
制御されている。さらに、ロータ２４にはモータロータ
１０が取り付けられており、このモータロータ１０に対
向するハウジング１２の内側にはモータステータ１１が
取り付けられている。これらのモータロータ１０とモー
タステータ１１とによりモータが構成されている。この
ように構成されたモータによりロータ１に対する回転駆
動力が与えられている。
【００２５】図６に示すように、実施例２の磁気軸受
は、ロータ２４の後方（図６の右側）端部に回転板２５
が設けられている。この回転板２５の端面は鉛直面２５
ａにより構成されており、回転板２５の鉛直面２５ａに
はポンプ２１により加圧され、可変バルブ２３により制
御された流体がノズル２０ａより吹き付けられるよう構
成されている。ノズル２０ａから鉛直面に吹き付けられ
る流体は、例えば冷却空気、冷却水、又は冷却材であ
り、バルブコントローラ２２からの位置指令信号に応じ
て可変バルブ２３の開度の制御により、所望の流量に制
御されている。
は、ロータ２４の後方（図６の右側）端部に回転板２５
が設けられている。この回転板２５の端面は鉛直面２５
ａにより構成されており、回転板２５の鉛直面２５ａに
はポンプ２１により加圧され、可変バルブ２３により制
御された流体がノズル２０ａより吹き付けられるよう構
成されている。ノズル２０ａから鉛直面に吹き付けられ
る流体は、例えば冷却空気、冷却水、又は冷却材であ
り、バルブコントローラ２２からの位置指令信号に応じ
て可変バルブ２３の開度の制御により、所望の流量に制
御されている。
【００２６】次に、上記のように構成された実施例２の
磁気軸受において、浮上しているロータ２４に対してス
ラスト方向（Ｚ軸方向）へ移動させる場合について説明
する。例えば、図４に示すような矩形波状の位置指令信
号がバルブコントローラ２２に入力されると、可変バル
ブ２３の開度はその位置指令信号に応じて制御される。
この可変バルブ２３が制御されることにより、パイプ２
０に流れる流体の流量が変更される。この結果、所望の
流量に制御された流体は回転板２５の鉛直面２５ａに断
続的に吹き付けられる。従って、ロータ２４に設けられ
た回転板２５にはスラスト方向への圧力が加わり、ロー
タ２４を指定された位置に移動させる。このように、実
施例２の磁気軸受における回転板２５は、位置制御部と
して機能しており、流体をノズル２０ａから回転板２５
に吹き付けることにより、スラスト磁気軸受により位置
規制されているロータ２４のＺ軸方向の位置制御を行う
ことができる。
磁気軸受において、浮上しているロータ２４に対してス
ラスト方向（Ｚ軸方向）へ移動させる場合について説明
する。例えば、図４に示すような矩形波状の位置指令信
号がバルブコントローラ２２に入力されると、可変バル
ブ２３の開度はその位置指令信号に応じて制御される。
この可変バルブ２３が制御されることにより、パイプ２
０に流れる流体の流量が変更される。この結果、所望の
流量に制御された流体は回転板２５の鉛直面２５ａに断
続的に吹き付けられる。従って、ロータ２４に設けられ
た回転板２５にはスラスト方向への圧力が加わり、ロー
タ２４を指定された位置に移動させる。このように、実
施例２の磁気軸受における回転板２５は、位置制御部と
して機能しており、流体をノズル２０ａから回転板２５
に吹き付けることにより、スラスト磁気軸受により位置
規制されているロータ２４のＺ軸方向の位置制御を行う
ことができる。
【００２７】
【発明の効果】以上、実施例について詳細に説明したと
ころから明らかなように、本発明は次の効果を有する。
すなわち、本発明の磁気軸受は、浮上体であるロータの
一部に流体の圧力を一定方向に受け取るように構成され
ているため、浮上しているロータを容易に移動させるこ
とができ、ロータに対する位置指令に応じて確実に対応
することができる。また、本発明の磁気軸受の浮上体の
制御方法によれば、浮上体であるロータの一部に対して
流体を位置指令に応じて当接させて、ロータを確実に機
械的に移動させることができるため、従来必要であった
制御機器である加算器や位置指令器が不要となり、シス
テムの簡略化を達成することができる。
ころから明らかなように、本発明は次の効果を有する。
すなわち、本発明の磁気軸受は、浮上体であるロータの
一部に流体の圧力を一定方向に受け取るように構成され
ているため、浮上しているロータを容易に移動させるこ
とができ、ロータに対する位置指令に応じて確実に対応
することができる。また、本発明の磁気軸受の浮上体の
制御方法によれば、浮上体であるロータの一部に対して
流体を位置指令に応じて当接させて、ロータを確実に機
械的に移動させることができるため、従来必要であった
制御機器である加算器や位置指令器が不要となり、シス
テムの簡略化を達成することができる。
【図１】本発明に係る磁気軸受の実施例１の構成を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】実施例１の磁気軸受におけるラジアル磁気軸受
の断面図である。
の断面図である。
【図３】本発明に係る実施例１の磁気軸受における可変
バルブに入力されるバルブコントローラからの指令信号
を示すグラフである。
バルブに入力されるバルブコントローラからの指令信号
を示すグラフである。
【図４】本発明に係る実施例１の磁気軸受における可変
バルブに入力されるバルブコントローラからの指令信号
を示すグラフである。
バルブに入力されるバルブコントローラからの指令信号
を示すグラフである。
【図５】本発明に係る実施例１の磁気軸受における可変
バルブに入力されるバルブコントローラからの指令信号
を示すグラフである。
バルブに入力されるバルブコントローラからの指令信号
を示すグラフである。
【図６】本発明に係る磁気軸受の実施例２の構成を示す
説明図である。
説明図である。
【図７】従来の磁気軸受の構成を示す説明図である。
【図８】従来の磁気軸受におけるＺ軸方向にロータを移
動させるための制御回路を示すブロック図である。
動させるための制御回路を示すブロック図である。
１ ロータ ２ 貫通孔 ２ａ 小径部 ３ コア ４ 電磁石 ５ コア ６ 電磁石 ７ 電磁石 ８ 電磁石 ９ スラスト円盤 １３ ロータリジョイント １４、１５、１６、１７、１８ コントローラ １９ 段差 ２０ パイプ ２１ ポンプ ２２ バルブコントローラ ２３ 可変バルブ
フロントページの続き (72)発明者 田代 功 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA03 BA19 CA19 CA27 DA02 DA03 DA09 DB05 DB10 DB11 GA07
Claims (6)
- 【請求項１】 回転体である軸状のロータと、 前記ロータを浮上体として少なくともその前後の二箇所
を磁気浮上させて支持するラジアル磁気軸受と、 前記ラジアル磁気軸受の間に配設され、前記ロータを軸
方向の所定位置に保持するスラスト磁気軸受と、 前記ロータに形成された位置制御部に当接する流体を制
御することにより、前記ロータの浮上位置を移動させる
手段と、を具備することを特徴とする磁気軸受。 - 【請求項２】 前記位置制御部が前記ロータに形成され
た冷却用の貫通孔の段差により構成され、前記段差に流
体を当接させて前記ロータの位置制御を行うよう構成さ
れた請求項１に記載の磁気軸受。 - 【請求項３】 前記位置制御部が前記ロータに設けられ
た回転板により構成され、前記回転板の所定位置に流体
を吹き付けて前記ロータの位置制御を行うよう構成され
た請求項１、２、又は３に記載の磁気軸受。 - 【請求項４】 回転体である軸状のロータと、前記ロー
タを浮上体として少なくともその前後の二箇所を磁気浮
上させて支持するラジアル磁気軸受と、前記ラジアル磁
気軸受の間に配設され、前記ロータを軸方向の所定位置
に保持するスラスト磁気軸受とを有する磁気軸受けにお
いて、前記ロータに形成された位置制御部に流体を連続
的、脈動的、又は断続的に当接させて、前記ロータの浮
上位置を移動させることを特徴とする磁気軸受の浮上体
の制御方法。 - 【請求項５】 前記位置制御部が前記ロータに形成され
た冷却用の貫通孔の段差により構成され、前記段差に流
体を当接させて前記ロータの位置制御を行う請求項４に
記載の磁気軸受の浮上体の制御方法。 - 【請求項６】 前記位置制御部が前記ロータに設けられ
た回転板により構成され、前記回転板の所定位置に流体
を吹き付けて前記ロータの位置制御を行う請求項４に記
載の磁気軸受の浮上体の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37070998A JP2000192958A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 磁気軸受及びその浮上体の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37070998A JP2000192958A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 磁気軸受及びその浮上体の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000192958A true JP2000192958A (ja) | 2000-07-11 |
Family
ID=18497463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37070998A Pending JP2000192958A (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 磁気軸受及びその浮上体の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000192958A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002024389A1 (fr) * | 2000-09-20 | 2002-03-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif d'usinage par etincelage et procede d'usinage par etincelage |
| JP2008275102A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Jtekt Corp | 軸受装置 |
| WO2009000711A2 (de) * | 2007-06-22 | 2008-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Lagereinrichtung zur berührungsfreien lagerung eines rotors gegen einen stator |
| US20100320172A1 (en) * | 2007-11-08 | 2010-12-23 | Institut fur Mikrotechnik Mainz | Drive device for erosion tools |
| CN109630546A (zh) * | 2019-02-21 | 2019-04-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 磁悬浮轴承系统控制方法、装置及磁悬浮轴承控制系统 |
| CN110486382A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 上海大学 | 一种径轴向永磁轴承系统装置 |
| CN111059148A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 轴向磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器 |
| CN117588493A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 山东天瑞重工有限公司 | 一种径轴向一体式磁悬浮轴承和空压机用磁悬浮电机 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP37070998A patent/JP2000192958A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002024389A1 (fr) * | 2000-09-20 | 2002-03-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif d'usinage par etincelage et procede d'usinage par etincelage |
| US6788019B2 (en) | 2000-09-20 | 2004-09-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electric discharge machining device and electric discharge machining method |
| EP1473103A1 (en) * | 2000-09-20 | 2004-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electric discharge machining device and electric discharge machining method |
| EP1473103A4 (en) * | 2000-09-20 | 2008-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | SPINNING MACHINING DEVICE AND SPINNING MACHINING METHOD |
| JP2008275102A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | Jtekt Corp | 軸受装置 |
| WO2009000711A3 (de) * | 2007-06-22 | 2009-02-12 | Siemens Ag | Lagereinrichtung zur berührungsfreien lagerung eines rotors gegen einen stator |
| WO2009000711A2 (de) * | 2007-06-22 | 2008-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Lagereinrichtung zur berührungsfreien lagerung eines rotors gegen einen stator |
| US20100320172A1 (en) * | 2007-11-08 | 2010-12-23 | Institut fur Mikrotechnik Mainz | Drive device for erosion tools |
| US8445806B2 (en) * | 2007-11-08 | 2013-05-21 | Institut Fur Mikrotechnik Mainz Gmbh | Drive device for erosion tools |
| CN109630546A (zh) * | 2019-02-21 | 2019-04-16 | 珠海格力电器股份有限公司 | 磁悬浮轴承系统控制方法、装置及磁悬浮轴承控制系统 |
| CN109630546B (zh) * | 2019-02-21 | 2023-08-08 | 珠海格力电器股份有限公司 | 磁悬浮轴承系统控制方法和装置 |
| CN110486382A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 上海大学 | 一种径轴向永磁轴承系统装置 |
| CN111059148A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 轴向磁悬浮轴承、电机、压缩机和空调器 |
| CN117588493A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 山东天瑞重工有限公司 | 一种径轴向一体式磁悬浮轴承和空压机用磁悬浮电机 |
| CN117588493B (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-16 | 山东天瑞重工有限公司 | 一种径轴向一体式磁悬浮轴承和空压机用磁悬浮电机 |
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Legal Events
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| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Effective date: 20040405 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 |
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| A521 | Written amendment |
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| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050523 |