JP2001103688A - 無軸受回転機械 - Google Patents
無軸受回転機械Info
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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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- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コイルエンドの小型化と、電力増幅器の簡略
化を同時に達成できる無軸受回転機械を提供すること。 【解決手段】 回転するｍ極の駆動磁界に同期してｍ±
２であるｎ極の制御磁界を重畳し、回転子に回転力を与
えると同時に、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該ｎ極の制御磁界を増減して該回転
子を磁気浮上させる無軸受回転機械において、固定子に
巻回される複数の巻線のそれぞれ一辺は、該固定子内側
のスロット内に巻き付けられ、他辺は固定子の外側部に
巻き付けられ、各巻線は独立であり、１つのスロットに
２つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁界を生成する
巻線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成する巻線として
使用する。
化を同時に達成できる無軸受回転機械を提供すること。 【解決手段】 回転するｍ極の駆動磁界に同期してｍ±
２であるｎ極の制御磁界を重畳し、回転子に回転力を与
えると同時に、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該ｎ極の制御磁界を増減して該回転
子を磁気浮上させる無軸受回転機械において、固定子に
巻回される複数の巻線のそれぞれ一辺は、該固定子内側
のスロット内に巻き付けられ、他辺は固定子の外側部に
巻き付けられ、各巻線は独立であり、１つのスロットに
２つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁界を生成する
巻線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成する巻線として
使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体を回転駆動
する電動機作用と、回転体を磁気浮上させる磁気軸受作
用を兼ね備えた無軸受回転機械に係り、特に固定子巻線
が固定子の内外周に巻回された構成の無軸受回転機械に
関するものである。
する電動機作用と、回転体を磁気浮上させる磁気軸受作
用を兼ね備えた無軸受回転機械に係り、特に固定子巻線
が固定子の内外周に巻回された構成の無軸受回転機械に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、円筒型固定子内に円筒型回転子を
組み込み、固定子に励磁巻線回路を配置し極数の異なる
２種類の回転磁界を形成し、ここで回転子に回転力を与
えると同時に、所定の半径方向位置に浮上保持する位置
制御力を作用させる各種無軸受回転機械が提案されてい
る。
組み込み、固定子に励磁巻線回路を配置し極数の異なる
２種類の回転磁界を形成し、ここで回転子に回転力を与
えると同時に、所定の半径方向位置に浮上保持する位置
制御力を作用させる各種無軸受回転機械が提案されてい
る。
【０００３】これは、固定子巻線に所要の電流を流すこ
とにより、特定の関係の極数の異なる回転磁界を回転子
と固定子の空隙に形成し、円筒型回転子に磁気的吸引力
を偏配するものである。係る無軸受回転機械において、
固定子の巻線に電流を流すことによりｍ極の回転磁界と
ｎ極の回転磁界が形成される。以後ｍ極の回転磁界を駆
動磁界、ｎ極の回転磁界を位置制御磁界と称する。駆動
磁界は通常の電動機のように回転子に回転駆動力を与え
るために使用する。位置制御磁界は回転駆動磁界に重畳
することにより、回転子に半径方向力を偏配することが
可能になるため、回転子の半径方向浮上位置を磁気軸受
と同様に自在に調整できる。
とにより、特定の関係の極数の異なる回転磁界を回転子
と固定子の空隙に形成し、円筒型回転子に磁気的吸引力
を偏配するものである。係る無軸受回転機械において、
固定子の巻線に電流を流すことによりｍ極の回転磁界と
ｎ極の回転磁界が形成される。以後ｍ極の回転磁界を駆
動磁界、ｎ極の回転磁界を位置制御磁界と称する。駆動
磁界は通常の電動機のように回転子に回転駆動力を与え
るために使用する。位置制御磁界は回転駆動磁界に重畳
することにより、回転子に半径方向力を偏配することが
可能になるため、回転子の半径方向浮上位置を磁気軸受
と同様に自在に調整できる。
【０００４】また、ｍ極とｎ極とは下記の関係を有する
ことにより、上記浮上位置制御が可能となる。 ｍ＝ｎ±２
ことにより、上記浮上位置制御が可能となる。 ｍ＝ｎ±２
【０００５】これにより回転子を磁気的に吸引して、回
転子に回転力を付与する電動機として機能すると共に、
その浮上位置を制御して、固定子に対して非接触浮上支
持が可能な磁気軸受として機能させることができる。こ
のため、電動機の回転軸保持に従来必要とされていた磁
気軸受を構成する電磁石ヨーク部分及び巻線が不要とな
り、装置構成部品数を大幅に削減することができ、回転
機械の小型軽量化ができる。また、位置制御電流と駆動
電流とによって生じる磁界分布の相乗的効果により、磁
気軸受に相当する動作が行えるので、従来の磁気軸受と
比較してはるかに小さい電流で大きな制御力が生じ、よ
って大幅な省エネルギーが可能である。
転子に回転力を付与する電動機として機能すると共に、
その浮上位置を制御して、固定子に対して非接触浮上支
持が可能な磁気軸受として機能させることができる。こ
のため、電動機の回転軸保持に従来必要とされていた磁
気軸受を構成する電磁石ヨーク部分及び巻線が不要とな
り、装置構成部品数を大幅に削減することができ、回転
機械の小型軽量化ができる。また、位置制御電流と駆動
電流とによって生じる磁界分布の相乗的効果により、磁
気軸受に相当する動作が行えるので、従来の磁気軸受と
比較してはるかに小さい電流で大きな制御力が生じ、よ
って大幅な省エネルギーが可能である。
【０００６】また、磁気軸受の機能と電動機の機能とを
同一の部材で達成するため構造が簡素になり、回転機械
の軸長を短縮することが可能となり、軸振動からの高速
回転の制限を少なくすることができる。
同一の部材で達成するため構造が簡素になり、回転機械
の軸長を短縮することが可能となり、軸振動からの高速
回転の制限を少なくすることができる。
【０００７】しかしながら、無軸受回転機械は通常の電
動機と同様に、コイルエンド分の空間が必要になる。コ
イルエンドはスロットに配設固定された固定子巻線を屈
曲させ結ぶための部分であり、このコイルエンド部分が
占める空間は電動機機能又は磁気軸受機能のための磁気
力を発生しない。よって軸長の短縮のためには、この空
間を極力小さくする必要がある。
動機と同様に、コイルエンド分の空間が必要になる。コ
イルエンドはスロットに配設固定された固定子巻線を屈
曲させ結ぶための部分であり、このコイルエンド部分が
占める空間は電動機機能又は磁気軸受機能のための磁気
力を発生しない。よって軸長の短縮のためには、この空
間を極力小さくする必要がある。
【０００８】無軸受回転機械の一形式として、固定子内
側にｍ極３相巻線とｎ極３相巻線を施したものがある。
この巻線形式に用いられる電力増幅器は、３相インバー
タ２台で構築できるため、電源、インバータ等の電気回
路設備が低価格、少部品数で構成できる。反面、この巻
線形式は、通常の電動機のように長大なコイルエンドに
て複数の巻線が折り重なるため、長大な空間を占有す
る。加えて無軸受回転機械においては、通常の電動機が
具備する電動機巻線に加え、極数の異なる位置制御巻線
を有するので、コイルエンドの巻線経路は、単なる電動
機と比し更に複雑となり、コイルエンド占有空間は更に
肥大する。
側にｍ極３相巻線とｎ極３相巻線を施したものがある。
この巻線形式に用いられる電力増幅器は、３相インバー
タ２台で構築できるため、電源、インバータ等の電気回
路設備が低価格、少部品数で構成できる。反面、この巻
線形式は、通常の電動機のように長大なコイルエンドに
て複数の巻線が折り重なるため、長大な空間を占有す
る。加えて無軸受回転機械においては、通常の電動機が
具備する電動機巻線に加え、極数の異なる位置制御巻線
を有するので、コイルエンドの巻線経路は、単なる電動
機と比し更に複雑となり、コイルエンド占有空間は更に
肥大する。
【０００９】コイルエンドを短縮化する手段として特開
平８−８４４９１号公報に記載された巻線形式がある。
これは通常の電動機同様、固定子内周に巻線を配設固定
するスロットを設けると共に、固定子外周にも巻線を固
定するためのスロットを設けている。巻線は内側スロッ
トを通過した後、外側スロットを経て、再び内側スロッ
トを通過する形態である。この巻線形式におけるコイル
エンドは半径方向に放射状に広がる形態となり、各巻線
は他のスロットを通過する巻線との交差がないため、コ
イルエンドの軸長方向の寸法は最小で済む。また、各巻
線は接近しないので、巻線間の絶縁が不要となり、更に
省スペースが達成できる。
平８−８４４９１号公報に記載された巻線形式がある。
これは通常の電動機同様、固定子内周に巻線を配設固定
するスロットを設けると共に、固定子外周にも巻線を固
定するためのスロットを設けている。巻線は内側スロッ
トを通過した後、外側スロットを経て、再び内側スロッ
トを通過する形態である。この巻線形式におけるコイル
エンドは半径方向に放射状に広がる形態となり、各巻線
は他のスロットを通過する巻線との交差がないため、コ
イルエンドの軸長方向の寸法は最小で済む。また、各巻
線は接近しないので、巻線間の絶縁が不要となり、更に
省スペースが達成できる。
【００１０】その反面、周方向で隣接するコイル間での
接続がないため、それぞれのコイルに独立した電力増幅
器が必要となり、装置駆動のための電気回路規模が増大
する。この巻線形態において、電気回路設備を簡略化す
る手段として特開平１０−７０８６５号公報に開示され
た発明がある。この眼目は、固定子に巻回された巻線電
流の総和が零になることを利用した多相インバータの適
用である。この発明の利用により、装置の電気計装は簡
素化されるが、各個に独立した巻線の結線方法を工夫す
ることで更に簡素な構成が達成される。
接続がないため、それぞれのコイルに独立した電力増幅
器が必要となり、装置駆動のための電気回路規模が増大
する。この巻線形態において、電気回路設備を簡略化す
る手段として特開平１０−７０８６５号公報に開示され
た発明がある。この眼目は、固定子に巻回された巻線電
流の総和が零になることを利用した多相インバータの適
用である。この発明の利用により、装置の電気計装は簡
素化されるが、各個に独立した巻線の結線方法を工夫す
ることで更に簡素な構成が達成される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、上記指摘した相反する問題点、即
ち、コイルエンドの小型化と、電力増幅器の簡略化を同
時に達成できる無軸受回転機械を提供することを目的と
する。
みてなされたもので、上記指摘した相反する問題点、即
ち、コイルエンドの小型化と、電力増幅器の簡略化を同
時に達成できる無軸受回転機械を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、回転するｍ極の駆動磁界に同
期してｍ±２であるｎ極の制御磁界を重畳し、回転子に
回転力を与えると同時に、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該ｎ極の制御磁界を増減
して該回転子を磁気浮上させる無軸受回転機械におい
て、固定子に巻回される複数の巻線のそれぞれ一辺は、
該固定子内側のスロット内に巻き付けられ、他辺は固定
子の外側部に巻き付けられ、各巻線は独立であり、１つ
のスロットに２つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁
界を生成する巻線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成す
る巻線として使用することを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、回転するｍ極の駆動磁界に同
期してｍ±２であるｎ極の制御磁界を重畳し、回転子に
回転力を与えると同時に、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該ｎ極の制御磁界を増減
して該回転子を磁気浮上させる無軸受回転機械におい
て、固定子に巻回される複数の巻線のそれぞれ一辺は、
該固定子内側のスロット内に巻き付けられ、他辺は固定
子の外側部に巻き付けられ、各巻線は独立であり、１つ
のスロットに２つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁
界を生成する巻線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成す
る巻線として使用することを特徴とする。
【００１３】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の無軸受回転機械において、ｍ極磁界を生成する
巻線及びｎ極磁界を生成する巻線を、３相巻線をなすよ
うに結線したことを特徴とする。
に記載の無軸受回転機械において、ｍ極磁界を生成する
巻線及びｎ極磁界を生成する巻線を、３相巻線をなすよ
うに結線したことを特徴とする。
【００１４】請求項１及び２に記載の発明は、個々の巻
線の形態は、特開平８−８４４９１号公報に記載された
ものと同様であるが、上記のように１つのスロットに２
つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁界を生成する巻
線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成する巻線として使
用し、更にｍ極磁界を生成する巻線及びｎ極磁界を生成
する巻線を、３相巻線を成すように結線することによ
り、ｍ極磁界及びｎ極磁界をそれぞれ簡素な構成である
１台の３相電力増幅器（インバータ）で制御できる。
線の形態は、特開平８−８４４９１号公報に記載された
ものと同様であるが、上記のように１つのスロットに２
つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁界を生成する巻
線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成する巻線として使
用し、更にｍ極磁界を生成する巻線及びｎ極磁界を生成
する巻線を、３相巻線を成すように結線することによ
り、ｍ極磁界及びｎ極磁界をそれぞれ簡素な構成である
１台の３相電力増幅器（インバータ）で制御できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。尚、以下の説明で、便宜上ｍ極
回転駆動磁界を２極、ｎ極位置制御磁界を４極として本
実施形態を説明するが、ｍ極回転駆動磁界とｎ極位置制
御磁界が、ｍ＝ｎ±２の関係にあれば、いかなる極数で
も適用できる。また、スロットを２４個有する固定子に
巻回された４８本の巻線を用いて説明するが、この数自
体は本発明の本質ではない。
面に基づいて説明する。尚、以下の説明で、便宜上ｍ極
回転駆動磁界を２極、ｎ極位置制御磁界を４極として本
実施形態を説明するが、ｍ極回転駆動磁界とｎ極位置制
御磁界が、ｍ＝ｎ±２の関係にあれば、いかなる極数で
も適用できる。また、スロットを２４個有する固定子に
巻回された４８本の巻線を用いて説明するが、この数自
体は本発明の本質ではない。
【００１６】図１は本発明に係る無軸受回転機械の固定
子に巻回された巻線の配置を示す図で、図２は巻線１本
あたり経路の詳細を示す図である。図に示すように、固
定子コア１には内周側と外周側に同数で且つ複数（図で
は２４個）の外側スロット２、内側スロット３が設けら
れている。巻線４は固定子コア１に鎖交する形で外側ス
ロット３と内側スロット２に巻回される。その間を結ぶ
コイルエンド部分では、巻線４は径方向に放射状に導か
れる。このように巻回された巻線４は他相の巻線と重な
る部位がないから、回転軸方向の寸法が最小で済む。
子に巻回された巻線の配置を示す図で、図２は巻線１本
あたり経路の詳細を示す図である。図に示すように、固
定子コア１には内周側と外周側に同数で且つ複数（図で
は２４個）の外側スロット２、内側スロット３が設けら
れている。巻線４は固定子コア１に鎖交する形で外側ス
ロット３と内側スロット２に巻回される。その間を結ぶ
コイルエンド部分では、巻線４は径方向に放射状に導か
れる。このように巻回された巻線４は他相の巻線と重な
る部位がないから、回転軸方向の寸法が最小で済む。
【００１７】１個の外側スロット３と内側スロット２に
２個の巻線４が配設されており、該２個の巻線４の内、
図１に示すように、一方を２極巻線用の巻線５として使
用し、他方を４極巻線用の巻線６として使用している。
図１（ａ）と（ｂ）において、固定子コア１は同一のコ
アであり、説明の便宜上２極巻線用と４極巻線用に分離
して描いているが、実際はすべての巻線が同一固定子コ
ア１の上に巻回されている。なお、２極巻線用の巻線
５、４極巻線用の巻線６にはそれぞれ引き出し線５−
１、５−２、６−１、６−２が接続されている。
２個の巻線４が配設されており、該２個の巻線４の内、
図１に示すように、一方を２極巻線用の巻線５として使
用し、他方を４極巻線用の巻線６として使用している。
図１（ａ）と（ｂ）において、固定子コア１は同一のコ
アであり、説明の便宜上２極巻線用と４極巻線用に分離
して描いているが、実際はすべての巻線が同一固定子コ
ア１の上に巻回されている。なお、２極巻線用の巻線
５、４極巻線用の巻線６にはそれぞれ引き出し線５−
１、５−２、６−１、６−２が接続されている。
【００１８】図３及び図４は図１に示す巻線を等価的に
２極の３相巻線と４極の３相巻線にする結線方法を示す
図である。図３（ａ）は２極のＵ相、図３（ｂ）は２極
のＶ相、図３（ｃ）は２極のＷ相をそれぞれ示す。ま
た、図４（ａ）は４極のＵ相、図４（ｂ）は４極のＶ
相、図４（ｃ）は４極のＷ相をそれぞれ示す。なお、図
３及び図４においては、説明の便宜上、極数別、相別に
分離して示しているが、これらの巻線は全て同一の固定
子コア１に巻回されている。
２極の３相巻線と４極の３相巻線にする結線方法を示す
図である。図３（ａ）は２極のＵ相、図３（ｂ）は２極
のＶ相、図３（ｃ）は２極のＷ相をそれぞれ示す。ま
た、図４（ａ）は４極のＵ相、図４（ｂ）は４極のＶ
相、図４（ｃ）は４極のＷ相をそれぞれ示す。なお、図
３及び図４においては、説明の便宜上、極数別、相別に
分離して示しているが、これらの巻線は全て同一の固定
子コア１に巻回されている。
【００１９】図５は２台の３相電力増幅器（３相インバ
ータ）７−１、７−２で図３及び図４に示す２極の３相
巻線と４極の３相巻線に結線した無軸受回転機械を駆動
する場合の結線状態を示す図である。図示するように、
２極巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのそれぞれの−端子を共通に結線す
ると共に、それぞれの＋端子に３相電力増幅器７−１の
Ｕ、Ｖ、Ｗを接続し、４極巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのそれぞれの
−端子を共通に結線すると共に、それぞれの＋端子に３
相電力増幅器７−２のＵ、Ｖ、Ｗを接続している。
ータ）７−１、７−２で図３及び図４に示す２極の３相
巻線と４極の３相巻線に結線した無軸受回転機械を駆動
する場合の結線状態を示す図である。図示するように、
２極巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのそれぞれの−端子を共通に結線す
ると共に、それぞれの＋端子に３相電力増幅器７−１の
Ｕ、Ｖ、Ｗを接続し、４極巻線Ｕ、Ｖ、Ｗのそれぞれの
−端子を共通に結線すると共に、それぞれの＋端子に３
相電力増幅器７−２のＵ、Ｖ、Ｗを接続している。
【００２０】なお、上記例では固定子コア１の複数スロ
ットの内、１スロットに２個の巻線を配設した場合につ
いて説明したが、複数スロットの内、１スロットにつき
巻線か１個しか配設されない箇所があっても構わない。
ットの内、１スロットに２個の巻線を配設した場合につ
いて説明したが、複数スロットの内、１スロットにつき
巻線か１個しか配設されない箇所があっても構わない。
【００２１】図６は無軸受回転機械の制御系の構成を示
す図である。図示するように、回転子の直交する半径方
向（Ｘ方向、Ｙ方向）の位置を検出する変位センサ８−
１、８−２の出力はそれぞれ比較器９−１、９−２に入
力され、ここで目標位置Ｐｏ X、ＰｏYと比較され、その
偏差値がＰＩＤ（比例・積分・微分）演算器１０−１、
１０−２、位置制御器１１、２相３相変換器１２及び３
相電力増幅器７−２を介して無軸受回転機械Ｍの４極巻
線のＵ、Ｖ、Ｗ相に入力されることにより、回転子を目
標位置ＰｏX、ＰｏYに浮上制御する。
す図である。図示するように、回転子の直交する半径方
向（Ｘ方向、Ｙ方向）の位置を検出する変位センサ８−
１、８−２の出力はそれぞれ比較器９−１、９−２に入
力され、ここで目標位置Ｐｏ X、ＰｏYと比較され、その
偏差値がＰＩＤ（比例・積分・微分）演算器１０−１、
１０−２、位置制御器１１、２相３相変換器１２及び３
相電力増幅器７−２を介して無軸受回転機械Ｍの４極巻
線のＵ、Ｖ、Ｗ相に入力されることにより、回転子を目
標位置ＰｏX、ＰｏYに浮上制御する。
【００２２】また、速度検出器１３の出力は比較器１４
に入力され、ここで目標速度Ｖｏと比較され、その偏差
値がＰＩ演算器１５、速度制御器１６、２相３相変換器
１７及び３相電力増幅器７−１を介して無軸受回転機械
Ｍの２極巻線のＵ、Ｖ、Ｗ相に入力されることにより、
無軸受回転機械Ｍを目標回転速度Ｖｏで回転させる。
に入力され、ここで目標速度Ｖｏと比較され、その偏差
値がＰＩ演算器１５、速度制御器１６、２相３相変換器
１７及び３相電力増幅器７−１を介して無軸受回転機械
Ｍの２極巻線のＵ、Ｖ、Ｗ相に入力されることにより、
無軸受回転機械Ｍを目標回転速度Ｖｏで回転させる。
【００２３】上記のように１つのスロットに２つ独立し
た巻線を配設し、一方の巻線を２極磁界の２極巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗ相とし、他方の巻線を４極巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ相とし
て接続することにより、３相電力増幅器（３相インバー
タ）７−１、７−２を使用して制御系を構成することが
でき、特開平８−８４４９１号公報に開示するような複
雑な多相変換演算器が不要になる。また、特開平１０−
７０８６５号公報に開示するような大規模な多相インバ
ータを使用する必要がなくなる。これにより、制御系に
無軸受回転機械としては一般的な図６に示す構成の制御
系が適用できる。その結果、簡単な制御系を使用しつ
つ、固定子巻線のコイルエンド部分の短縮が達成でき
る。
た巻線を配設し、一方の巻線を２極磁界の２極巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗ相とし、他方の巻線を４極巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ相とし
て接続することにより、３相電力増幅器（３相インバー
タ）７−１、７−２を使用して制御系を構成することが
でき、特開平８−８４４９１号公報に開示するような複
雑な多相変換演算器が不要になる。また、特開平１０−
７０８６５号公報に開示するような大規模な多相インバ
ータを使用する必要がなくなる。これにより、制御系に
無軸受回転機械としては一般的な図６に示す構成の制御
系が適用できる。その結果、簡単な制御系を使用しつ
つ、固定子巻線のコイルエンド部分の短縮が達成でき
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果が期待できる。
明によれば下記のような優れた効果が期待できる。
【００２５】請求項１に記載の発明によれば、固定子に
巻回される複数の巻線のそれぞれ一辺は、該固定子内側
のスロット内に巻き付けられ、他辺は固定子の外側部に
巻き付けられ、各巻線は独立であり、１つのスロットに
２つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁界を生成する
巻線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成する巻線として
使用するので、無軸受回転機械の目的である回転体の回
転駆動と磁気浮上の両機能を損なうことなく、固定子巻
線コイルエンドを小型化し、装置の軸方向の寸法を短縮
することができる。
巻回される複数の巻線のそれぞれ一辺は、該固定子内側
のスロット内に巻き付けられ、他辺は固定子の外側部に
巻き付けられ、各巻線は独立であり、１つのスロットに
２つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁界を生成する
巻線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成する巻線として
使用するので、無軸受回転機械の目的である回転体の回
転駆動と磁気浮上の両機能を損なうことなく、固定子巻
線コイルエンドを小型化し、装置の軸方向の寸法を短縮
することができる。
【００２６】請求項２に記載の発明によれば、ｍ極磁界
を生成する巻線、又はｎ極磁界を生成する巻線を、３相
巻線を成すように結線したので、所要の電力増幅器が小
規模の構成となる。これにより、回転機械とそのコント
ローラの小型化を同時に達成できる。
を生成する巻線、又はｎ極磁界を生成する巻線を、３相
巻線を成すように結線したので、所要の電力増幅器が小
規模の構成となる。これにより、回転機械とそのコント
ローラの小型化を同時に達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無軸受回転機械の固定子に巻回さ
れた巻線の配置を示す図である。
れた巻線の配置を示す図である。
【図２】本発明に係る無軸受回転機械の固定子の巻線１
本あたり経路の詳細を示す図である。
本あたり経路の詳細を示す図である。
【図３】図１に示す巻線を等価的に２極の３相巻線にす
る結線方法を示す図である。
る結線方法を示す図である。
【図４】図１に示す巻線を等価的に４極の３相巻線にす
る結線方法を示す図である。
る結線方法を示す図である。
【図５】本発明に係る無軸受回転機械の駆動回路の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】本発明に係る無軸受回転機械の制御系の構成を
示す図である。
示す図である。
１ 固定子コア ２ 内側スロット ３ 外側スロット ４ 巻線 ５ ２極巻線用の巻線 ６ ４極巻専用の巻線 ７−１ ３相電力増幅器 ７−２ ３相電力増幅器 ８‐１ 変位センサ ８−２ 変位センサ ９−１ 比較器 ９−２ 比較器 １０−１ ＰＩＤ演算器 １０−２ ＰＩＤ演算器 １１ 位置制御器 １２ ２相３相変換器 １３ 速度検出器 １４ 比較器 １５ ＰＩ演算器 １６ 速度制御器 １７ ２相３相変換器
フロントページの続き (72)発明者 森 敏 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 Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA03 BA17 CA19 DA03 DA09 DA30 DB05 DB10 GA13 5H002 AE08 5H603 BB01 BB12 CA01 CA04 CC05 CC07 CC17 CD14 CD21 CE01 5H607 AA11 BB01 BB14 CC01 CC07 DD01 DD02 GG20 KK10 5H621 AA03 JK19 PP10
Claims (2)
- 【請求項１】 回転するｍ極の駆動磁界に同期してｍ±
２であるｎ極の制御磁界を重畳し、回転子に回転力を与
えると同時に、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該ｎ極の制御磁界を増減して該回転
子を磁気浮上させる無軸受回転機械において、 前記固定子に巻回される複数の巻線のそれぞれ一辺は、
該固定子内側のスロット内に巻き付けられ、他辺は固定
子の外側部に巻き付けられ、各巻線は独立であり、１つ
のスロットに２つの巻線を配設し、一方の巻線をｍ極磁
界を生成する巻線とし、他方の巻線をｎ極磁界を生成す
る巻線として使用することを特徴とする無軸受回転機
械。 - 【請求項２】 請求項１に記載の無軸受回転機械におい
て、 前記ｍ極磁界を生成する巻線及び前記ｎ極磁界を生成す
る巻線を、３相巻線をなすように結線したことを特徴と
する無軸受回転機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27284899A JP2001103688A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 無軸受回転機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27284899A JP2001103688A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 無軸受回転機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001103688A true JP2001103688A (ja) | 2001-04-13 |
Family
ID=17519625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27284899A Pending JP2001103688A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 無軸受回転機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001103688A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008178165A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Tokyo Univ Of Science | ベアリングレスモータ |
| EP3118976A1 (en) * | 2015-07-17 | 2017-01-18 | Universite Catholique De Louvain | Electric machine having a radial electrodynamic bearing |
| CN108110931A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 博远机电（嘉兴）有限公司 | 定子及电机 |
| CN108110930A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 博远机电（嘉兴）有限公司 | 定子及电机 |
| CN109193980A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-01-11 | 广州市昊志机电股份有限公司 | 大电感永磁同步电机的定子结构及大电感永磁同步电机 |
| WO2019057383A1 (de) * | 2017-09-20 | 2019-03-28 | Continental Automotive Gmbh | Elektrische maschine |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27284899A patent/JP2001103688A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008178165A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-07-31 | Tokyo Univ Of Science | ベアリングレスモータ |
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| US11245300B2 (en) | 2017-09-20 | 2022-02-08 | Vitesco Technologies GmbH | Electric machine |
| CN108110931A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 博远机电（嘉兴）有限公司 | 定子及电机 |
| CN108110930A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 博远机电（嘉兴）有限公司 | 定子及电机 |
| CN108110930B (zh) * | 2018-01-25 | 2024-02-06 | 博远机电（嘉兴）有限公司 | 定子及电机 |
| CN108110931B (zh) * | 2018-01-25 | 2024-02-06 | 博远机电（嘉兴）有限公司 | 定子及电机 |
| CN109193980A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-01-11 | 广州市昊志机电股份有限公司 | 大电感永磁同步电机的定子结构及大电感永磁同步电机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051206 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060206 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060206 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060418 |