JP2003166535A - 回転装置の磁気軸受制振機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転装置の磁気軸受制振機構に関し、回転軸
の首振り振動を効果的に吸収する。 【解決手段】 ケーシング１０内には上部、下部固定材
３１，３２が取付けられ、両固定材には両端に磁気軸受
１１，１２、変位センサ３，４、バイアス用磁気軸受３
５ａ，３５ｂ、モータ３４が、更に中央部に変位センサ
３８、磁気軸受３６、バイアス用磁気軸受３７が取付け
られ、回転軸３０はこれら各軸受で支持され、アーム２
４〜２７で４個の実験ボックス２０〜２３を支持し回転
させる。回転軸３０は両端の磁気軸受１１，１２、中央
の３６の３ヶ所で制振され、両端の磁気軸受３５ａ，３
５ｂ、中央の３７の３ヶ所でバイアス電流により位置保
持されるので、回転軸３０に生ずる首振り振動が効果的
に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地上又は宇宙にお
ける回転装置、地上にて用いる回転装置、回転機器の軸
受に用いる磁気軸受制振機構に関し、回転軸の振動、特
に首振り振動を効果的に制振するようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図２５は現在宇宙で行なわれている回転
装置の一例を示す平面図であり、図において、モータ、
等の回転装置６０には４本の支持部材６１，６２，６
３，６４が取付けられ、放射状に伸びている。支持部材
６１〜６４の先端には実験ボックス７０，７１，７２，
７３が取付けられ、実験ボックス７０〜７３内には重力
を付加する実験対象物、例えば植物、等が入れられる。
このような装置は、無重力状態において回転装置６０に
より約１回転／秒程度の低速回転が与えられ実験ボック
ス７０〜７３内の対象物の実験が行なわれる。

【０００３】上記のような回転装置では、支持部材６１
〜６４の先端に実験ボックス７０〜７３が取付けられて
おり、先端部が大きな形状である。又、実験ボックス７
０〜７３内には種類の異なる実験対象物が収納され、実
験物の大きさも種々異なり、装置全体は回転軸中心に対
称な配置ではあるが、収納される実験対象物はアンバラ
ンスである。従って、回転により支持部材６１〜６４及
び実験ボックス７０〜７３には振動が発生し、振動が発
生すると実験対象物を変動させたり、悪影響を及ぼすこ
とになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記に説明した回転装
置においては、宇宙における微小重力空間で実験ボック
ス内へ実験対象物を入れ、実験ボックスを回転させて実
験を行う際に、実験ボックス間のアンバランスに起因し
て回転軸に振動が発生する。この振動は、回転軸を介し
て周囲環境へ伝播し、周囲の宇宙機器へも影響を及ぼ
し、機器の制御、等にも影響を与えるが、このような振
動は本発明の出願人が提案した磁気軸受を配設し、磁気
軸受を制御する技術により効果的に吸収することができ
るようになった。次に、この内容について説明する。

【０００５】図２３は本発明の出願人が提案した回転装
置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＪ
−Ｊ矢視図、（ｃ）はＫ−Ｋ断面図である。（ａ）図に
おいて１０は回転体全体を収納するケーシングであり、
ケーシング１０には上下に空間１０ａ，１０ｂが設けら
れている。上下の空間１０ａ，１０ｂ内の周囲には磁気
軸受１１，１２が配設されている。なお、空間等は設け
ず、磁気軸受をケーシングへ直結することも可能であ
る。

【０００６】磁気軸受１１，１２は、それぞれ空間１０
ａ，１０ｂ内の周囲に励磁用のコイル１，２を配設して
磁気軸受を構成している。３，４はそれぞれ空間１０
ａ，１０ｂ内のコイル１，２の内側に配設された変位セ
ンサであり、後述するように回転軸３０との間のギャッ
プの変位を検出し、この変位より回転軸３０の振動が検
出できるものである。変位センサ３，４は（ｃ）図に示
すように周囲に対称に４個が配置され、±Ｘ，±Ｙ方向
の回転軸３０の振動変位を検出する構成である。

【０００７】３０は前記した回転軸であり、両端がそれ
ぞれ空間１０ａ，１０ｂ内に配置され、空間１０ｂ内で
モータ１３に連結し、磁気軸受１１，１２で両端部が軸
支される。従って、回転軸３０はコイル１，２とは、そ
れぞれ所定の隙間を保って磁力により空間部に支持され
モータ１３で回転される。回転軸３０の周囲には（ｂ）
図にも示すように、Ｘ，Ｙ軸方向に４本のアーム２４，
２５，２６，２７が水平に伸びて、その先端には実験ボ
ックス２０，２１，２２，２３が取付けられている。

【０００８】上記構成において、回転軸３０の軸受は磁
気軸受１１，１２であり、回転軸３０はケーシング１０
の支持部には接触せず、磁力により支持する構成とし、
回転軸３０に振動が発生すると、その振動は回転軸３０
両端周囲のＸ，Ｙ軸に配置した４個の変位センサ３，４
で検出する。変位センサ３，４では、後述するように、
回転軸３０とセンサ間の振動によるギャップの変動を検
出して、その信号を制御装置へ入力し、制御装置ではギ
ャップが小さくなると、このギャップを元の隙間に戻す
ように対応するコイル１，２の位置の電流を制御し、振
動を吸収するように制御するものである。

【０００９】コイル１，２としては、図示省略するが、
例えば、コイルを独立した４個の巻線を、それぞれＸ
軸，Ｙ軸の４方向へ磁力が作用するように配設してお
き、回転軸３０の傾きによる変位に応じて変位が大き
く、コイルとのギャップの変動が一番大きい個所のコイ
ルの励磁を制御し、回転軸３０との反発力、もしくは吸
引力を調整し、振動による変位を吸収するような構成と
する。

【００１０】図２４は制御の系統図であり、回転軸３０
上端周囲に配設された変位センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄ及び下端の変位センサ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからの
各検出信号は制御装置１４へ入力される。制御装置１４
はモータ１３を駆動させて回転軸３０を回転させると共
に、各変位センサ３，４のＸ，Ｙ軸４方向の回転軸端の
振動に伴う変位を監視し、センサと回転軸間のギャップ
が小さくなるか又は大きくなるとＸ，Ｙ軸の対応する個
所のコイル１，２の巻線の励磁電流を制御し、この間の
回転軸３０とコイル間の反発力又は吸引力を強めギャッ
プを元の位置へ戻すように作動させる。

【００１１】１５は記憶装置であり、予め振動周波数に
対する振幅又は加速度の要求値のパターンがデータとし
て記憶されており、制御装置１４では、変位センサ３，
４からの回転軸３０の振動を監視するに当り、この要求
値と比較し、回転軸が変位し、振動が大きくなり、かつ
要求値を超える振動であると、コイルの励磁電流を制御
して振動を吸収し、回転軸３０の振動が要求値以下とな
るように絶えず制御する。なお、記憶装置１５は、メモ
リに置き換えることができる。又、軸受の制御装置は記
憶装置とは接続せず、軸受の制振において、軸受の変位
や加速度に基づくデータにより制御可能である。

【００１２】上記に説明した回転装置においては、回転
軸３０両端を磁気軸受１１，１２で支持することにより
実験ボックス２０〜２３の質量のアンバランスに起因し
て発生する振動を制振し、回転装置へ伝わる振動を大幅
に低減することが可能となった。しかし、このような磁
気軸受を採用した制振においても、すべての振動モード
に対して完全な制振を行うには限界があり、特に、低次
の振動モードにおいて、回転軸３０の首振り現象が生
じ、これを完全に抑えることができなかった。

【００１３】そこで本発明は、回転軸の両端を磁気軸受
で支持して能動制振を行うと共に、更に、回転軸に首振
り現象を抑えるために磁気軸受やバネ支持機構を組合せ
て配設し、首振りを検知し、これを抑えるように制御す
ることができる回転装置の磁気軸受制振機構を提供する
ことを課題としてなされたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の手段を提供する。

【００１５】（１）ケーシング内で磁気軸受で支持され
モータにより回転駆動される回転軸を有し、同回転軸の
周囲に重力を付加する対象物を入れる複数のボックスを
取付けて構成される回転装置において、前記回転軸は両
端部及び中央部が能動制振を行う磁気軸受でそれぞれ支
持されると共に、中央部が能動制振を行う磁気軸受か又
はバネ支持機構のみで支持されていることを特徴とする
回転装置の磁気軸受制振機構。

【００１６】（２）前記両端部の磁気軸受は、能動制振
を行う磁気軸受及び回転軸の位置保持を行うバイアス用
磁気軸受でそれぞれ支持されると共に、中央部が能動制
振を行う磁気軸受及び回転軸の位置保持を行うバイアス
用磁気軸受で支持されていることを特徴とする（１）記
載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００１７】（３）上記（１）の発明において、前記回
転軸の両端部及び中央部の３ヶ所は、それぞれ能動制振
を行う磁気軸受に加え、回転軸を弾性支持するバネ支持
機構で支持されていることを特徴とする（１）記載の回
転装置の磁気軸受制振機構。

【００１８】（４）上記（１）の発明において、前記両
端部の磁気軸受は、能動制振を行う磁気軸受及び回転軸
の位置保持を行うバイアス用磁気軸受でそれぞれ支持さ
れると共に、中央部が回転軸を弾性支持するバネ支持機
構で支持されていることを特徴とする（１）記載の回転
装置の磁気軸受制振機構。

【００１９】（５）上記（１）の発明において、前記両
端部の磁気軸受は、能動制振を行う磁気軸受及び回転軸
の位置保持を行うバイアス用磁気軸受でそれぞれ支持さ
れると共に、中央部が能動制振と回転軸の位置保持を行
うバイアス用の両機能を有することを特徴とする（１）
記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００２０】（６）上記（１）の発明において、前記両
端部の磁気軸受は、能動制振と回転軸の位置保持を行う
バイアス用の両機能を有する磁気軸受で支持されると共
に、中央部が回転軸を弾性支持するバネ支持機構のみで
支持されていることを特徴とする（１）記載の回転装置
の磁気軸受制振機構。

【００２１】（７）前記両端部の磁気軸受は、能動制振
と回転軸の位置保持を行うバイアス用の両機構を有する
磁気軸受で支持されると共に、中央部の磁気軸受は、能
動制振を行う磁気軸受、回転軸の位置保持を行うバイア
ス用磁気軸受で支持し、更に回転軸を弾性支持するバネ
支持機構を付加したことを特徴とする請求項１記載の回
転装置の磁気軸受制振機構。

【００２２】（８）前記回転軸両端部の磁気軸受に代え
て回転軸を弾性支持するバネ支持機構を用いたことを特
徴とする（７）記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００２３】（９）前記回転軸両端部には前記磁気軸受
に回転軸を弾性支持するバネ支持機構を並設したことを
特徴とする（７）記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００２４】（１０）前記回転軸両端部には前記磁気軸
受に回転軸の位置保持を行うバイアス用磁気軸受を並設
し、更に回転軸を弾性支持するバネ支持機構を設けたこ
とを特徴とする（７）記載の回転装置の磁気軸受制振機
構。

【００２５】（１１）前記両端部の磁気軸受は、能動制
振を行う磁気軸受、回転軸の位置保持を行うバイアス用
磁気軸受及び回転軸を弾性支持するバネ支持機構で支持
されると共に、中央部の磁気軸受は能動制振と位置保持
を行うバイアス用の両機能を有することを特徴とする
（１）記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００２６】（１２）前記中央部の磁気軸受に代えて回
転軸を弾性支持するバネ支持機構を用いたことを特徴と
する（１１）記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００２７】（１３）前記中央部の磁気軸受には回転軸
を弾性支持するバネ支持機構を並設したことを特徴とす
る（１１）記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００２８】（１４）前記両端部の磁気軸受は能動制振
機能と位置保持を行うバイアス用機能との両方を備え、
前記中央部の磁気軸受は能動制振機能のみ備えたことを
特徴とする（１）記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００２９】（１５）前記両端部の磁気軸受は、能動制
振機能のみを備え、前記中央部の磁気軸受は能動制振機
能と位置保持を行うバイアス用機能との両方を備えたこ
とを特徴とする（１）記載の回転装置の磁気軸受制振機
構。

【００３０】（１６）前記モータは前記ケーシングの外
部に設けられ、前記回転軸をケーシング外部から回転駆
動することを特徴とする（１）から（１５）のいずれか
に記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００３１】（１７）前記回転装置の磁気軸受制振機構
は、地上又は宇宙において使用される加速度付加装置、
各種回転分離装置、ファン、圧縮機、ポンプ、ロボッ
ト、等の回転駆動部を含む装置、エンジン、タービン、
コンプレッサ、モータ等の回転機器の軸受に適用されて
回転駆動することを特徴とする（１）から（１６）のい
ずれかに記載の回転装置の磁気軸受制振機構。

【００３２】本発明の（１）においては、ボックス内の
対象物の質量のアンバランスにより回転中に回転軸に振
動が発生し、この振動が特定の振動モードで回転軸に首
振り振動を発生させる場合があるが、回転軸は両端部に
おいて磁気軸受により、中央部において磁気軸受か、又
はバネ支持機構により、保持されるので、回転軸の並進
や首振りを伴う各種振動が効果的に制振される。

【００３３】本発明の（２）においては、回転軸は両端
部と中央部の３ヶ所の磁気軸受により、回転軸と軸受間
のギャップを適正な隙間になるように制御され、かつ、
両端部と中央部の３ヶ所においてバイアス用磁気軸受で
軸芯に位置するように保持されるので、回転軸の並進や
首振りを伴う各種振動が効果的に制振される。

【００３４】本発明の（３）においては、回転軸は両端
部、中央部の３ヶ所で能動制振を行う磁気軸受及びバネ
支持機構で支持されているので、首振りや並進等の変位
はバネの弾性力で支持されて抑えると共に、磁気軸受に
よって回転軸の振動による変位が適正な隙間に制御さ
れ、上記（１）の発明と同様に回転軸の首振り、等の振
動が効果的に制振される。

【００３５】本発明の（４）においては、回転軸の両端
に生じた振動は両端をバイアス用磁気軸受で位置保持す
ると共に、磁気軸受で制御されて回転軸の位置が適正な
位置へ保持される。又、中央部ではバネ支持機構によっ
て弾性支持されており、これら３ヶ所の位置保持及び両
端での能動制振制御により、回転軸の首振りを伴う振動
を上記（１）の発明と同様に効果的に抑えることができ
る。

【００３６】本発明の（５）においては、回転軸の両端
部は上記（２）の発明と同じく、バイアス用磁気軸受で
位置保持されると共に、磁気軸受によって振動が制御さ
れ、中央部では単一の磁気軸受が能動制振制御とバイア
ス電流による位置保持も同時に行うので、回転軸の３ヶ
所において上記（１）の発明と同等の制振がなされ、回
転軸の首振りを抑えることができる。

【００３７】本発明の（６）においては、回転軸の両端
部では、それぞれ１個の磁気軸受により位置保持がされ
ると共に、振動の能動制振制御もなされ、中央部におい
てはバネ支持機構により回転軸を弾性支持するので、回
転軸の位置保持は両端部と中央部の３ヶ所でなされ、振
動の制御は両端の磁気軸受でなされる。このような回転
軸の支持でも回転軸の首振りを伴う振動を抑えることが
できる。

【００３８】本発明の（７）においては、回転軸の制振
は両端部の磁気軸受と中央部の磁気軸受の３ヶ所におい
て制御される。又、回転軸の位置保持は、両端部におい
ては能動制振を行う磁気軸受がその励磁コイルにバイア
ス用の電流を流して磁力により行い、かつ、中央部にお
いてはバイアス用磁気軸受による磁力と、バネ支持機構
による弾性力により行われる。又、この中央部のバネ支
持機構は弾性力により振動も吸収することができる。こ
のように回転軸の３ヶ所において位置保持と、制振が行
なわれるので、回転軸に生ずる首振り振動が確実に抑え
ることができる。

【００３９】本発明の（８）においては、上記（７）の
発明において、回転軸両端がバネ支持機構で支持されて
いるので、回転軸の両端での位置保持と制振がバネの弾
性力により行なわれ、中央部での磁気軸受、バイアス用
磁気軸受及びバネ支持機構による制振と位置保持の機能
に合せて回転軸の制振が効果的になされる。

【００４０】本発明の（９）では、上記（７）の発明に
おいて、回転軸両端がバネ支持機構と磁気軸受により、
制振と位置保持が行なわれ、中央部での磁気軸受、バイ
アス用磁気軸受及びバネ支持機構による制振と位置保持
の機能と合せて回転軸の制振が効果的になされる。

【００４１】本発明の（１０）では、回転軸の両端及び
中央部は、能動制振用の磁気軸受、バイアス用の磁気軸
受及びバネ支持機構により、３ヶ所において制振と位置
保持が効果的になされるので、上記（７）の発明の制振
効果が確実になされ、首振り振動も確実に抑えることが
できる。

【００４２】本発明の（１１）においては、回転軸の両
端部は、能動制振を行う磁気軸受、バイアス用磁気軸受
及びバネ支持機構で支持され、両端部における制振と位
置保持が確実になされる。又、中央部はバネ支持機構の
バネによる弾性力により制振と位置保持がなされ、回転
軸の支持が３ヶ所で強固になされると共に、制振も確実
になされ、回転軸の首振りも防止することができる。

【００４３】本発明の（１２）では、上記（１１）の発
明において、中央部は能動制振を行う磁気軸受とバネ支
持機構とで支持され、制振は磁気軸受で効果的になさ
れ、位置保持と振動吸収はバネ支持機構によりなされる
ので、両端部の磁気軸受、バイアス用磁気軸受及びバネ
支持機構での制振と位置保持に合せて、３ヶ所において
強固な支持と制振がなされ、回転軸の首振りも効果的に
抑えることができる。

【００４４】本発明の（１３）では、上記（１１）の発
明において、中央部は能動制振を行う磁気軸受で支持さ
れ、能動制振が磁気軸受で効果的になされ、位置保持も
磁気軸受にバイアス電流を流すことにより行なわれるの
で、両端部の磁気軸受、バイアス用磁気軸受及びバネ支
持機構での制振と位置保持に合せて、３ヶ所において強
固な支持と制振がなされ、回転軸の首振りも効果的に抑
えることができる。

【００４５】本発明の（１４）においては、回転軸の両
端部の磁気軸受は能動制振の機能と位置保持を行うバイ
アス用の機能を備え、中央部は能動制振の機能のみを備
えており、回転軸の両端部はバイアス用の機能により強
固に位置保持されると共に、両端部、中央部の３ヶ所に
おいて回転軸に発生する振動が制振されるので、首振り
を伴う振動を確実に抑えることができる。

【００４６】本発明の（１５）においては、回転軸の両
端部の磁気軸受は能動制振のみを行い、位置保持を行う
バイアス用の機能は有さないが、中央部の磁気軸受は能
動制振を行うと共に、バイアス用の機能も保有して回転
軸を強固に保持している。このような構成でも両端部と
中央部の３ヶ所において能動制振がなされるので、回転
軸に生ずる首振りを伴う振動を抑えることができる。

【００４７】本発明の（１６）では、上記（１）から
（１５）の発明において、モータがケーシングの外部へ
取付けられているので、モータの保守、点検が容易とな
る利点を有し、上記（１）から（１５）の発明と同様な
効果を奏するものである。

【００４８】本発明の（１７）では、磁気軸受制振機構
は、地上又は宇宙において使用される加速度付加装置、
各種回転分離装置、ファン、圧縮機、ポンプ、ロボッ
ト、等の回転駆動部を含む装置、エンジン、タービン、
コンプレッサ、モータ等の回転機器の軸受に適用するこ
とができるので、広い分野で利用され、これらの回転体
が発生する振動を最小限にすることができる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基いて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の第１形態に係る回転装置の磁気軸受制振機構を示し、
（ａ）は内部の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ
断面図である。両図において、ケーシング１０内には空
間１０ａ，１０ｂが形成されており、空間１０ａ内には
円筒形状の上部固定材３１が取付けられている。又、空
間１０ｂ内にも円形状の下部固定材３２が取付けられて
いる。

【００５０】上部固定材３１には、回転軸３０の一端を
ラジアル方向に支持し、振動を制御する磁気軸受１１、
回転軸３０を軸芯に位置するように支持を行うバイアス
用磁気軸受３５ａが取付けられており、更に、スラスト
方向の支持を行う磁気軸受３３が取付けられている。

【００５１】又、回転軸３０、アーム２４〜２７及び実
験ボックス２０〜２３からなる回転体の重心付近に相当
する回転軸３０の位置に磁気軸受３６、バイアス用磁気
軸受３７、変位センサ３８が、それぞれ取付けられてい
る。バイアス用磁気軸受３７は回転軸３０を軸芯に支持
するようにそのバイアス用の励磁電流が流され、磁気軸
受３６は、後述するように、変位センサ３８の検出信号
に基いて回転軸３０の軸芯からのズレを適正な値に保持
するように励磁電流が制御される。

【００５２】又、下部固定材３２には、回転軸３０を回
転駆動するモータ３４，変位センサ４、回転軸３０の位
置保持を行うバイアス用磁気軸受３５ｂ，回転軸３０の
他端をラジアル方向に支持し、振動を制御する磁気軸受
１２が、それぞれ取付けられている。なお、図中能動制
御を行う磁気軸受１１，１２，３６は黒ぬりで識別して
図示している。

【００５３】なお、空間１０ａ，１０ｂ及び、上部固定
材３１、下部固定材３２は、ポンプ、ロボット、等の回
転駆動部を含む装置、エンジン、タービン、コンプレッ
サ、モータ等の回転機器の軸受に用いる場合、ケーシン
グ１０に直接設置し、一体化できる。

【００５４】図２は本発明の実施の第１形態に係る制御
の系統図であり、回転軸３０の一端に配置された変位セ
ンサ３、他端に配置された変位センサ４、及び中央部に
配置された変位センサ３８からの各検出信号は制御装置
３９へ取込まれる。

【００５５】変位センサ３，４及び３８の配置は、先に
先行技術として説明した図２３（ｃ）に示すような配置
であり、回転軸３０の振動は回転軸３０両端周囲のＸ，
Ｙ軸に配置した４個の変位センサ３，４及び３８で検出
する。変位センサ３，４及び３８では、回転軸３０とセ
ンサ間の振動によるギャップの変動を検出して制御装置
３９へ入力し、制御装置３９ではギャップが小さくなる
か、又は大きくなると、このギャップを元の隙間に戻す
ように対応する磁気軸受１１，１２及び３６のコイルの
電流を制御し、振動を吸収するように制御するものであ
る。

【００５６】磁気軸受１１，１２及び３６のコイルとし
ては、図示省略するが、例えば、コイルを独立した４個
の巻線を、それぞれＸ軸，Ｙ軸の４方向へ磁力が作用す
るように配設しておき、回転軸３０の傾きによる変位に
応じて変位が大きく、コイルとのギャップの変動が一番
大きい個所のコイルの励磁を制御し、回転軸３０との反
発力、もしくは吸引力を調整し、振動による変位を吸収
するような構成とする。

【００５７】制御装置３９はモータ３４を駆動させると
共に、各変位センサ３，４及び３８のＸ，Ｙ軸４方向の
回転軸端の振動に伴う変位を監視し、センサと回転軸間
のギャップが小さくなるか又は大きくなるとＸ，Ｙ軸の
対応する個所のコイルの巻線の励磁電流を制御し、この
間の回転軸３０とコイル間の反発力又は吸引力を強めギ
ャップを元の位置へ戻すように作動させる。

【００５８】上記の磁気軸受１１，１２及び３８による
制振制御とは独立に、回転軸３０は両端に配置されたバ
イアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂにより、その位置が静
的な状態において、軸芯に位置するように常時一定の電
流で励磁され、回転軸３０の位置保持を行う。従って、
磁気軸受１１，１２及び３６は回転軸３０の位置保持は
行なわず、回転軸３０に生ずる振動を抑える能動制振の
制御のみを行うので、バイアス併用の制御による微小な
振動の制振能力の低下を防ぐことができ、精度の良い制
振が可能となる。

【００５９】１５は記憶装置であり、図２４の例と同じ
く、予め振動周波数に対する振幅又は加速度の要求値の
パターンがデータとして記憶されており、制御装置３９
では、変位センサ３，４及び３８からの回転軸３０の振
動を監視するに当り、この要求値と比較し、回転軸が変
位し、振動が大きくなり、かつ要求値を超える振動であ
ると、コイルの励磁電流を制御して振動を吸収し、回転
軸３０の振動が要求値以下となるように絶えず制御す
る。

【００６０】なお、記憶装置１５は、メモリに置き換え
ることができる。又、軸受の制御装置は記憶装置とは接
続せず、軸受の制振において、軸受の変位や加速度に基
づくデータにより制御可能である。

【００６１】本実施の第１形態においては、回転軸にお
いて回転装置の重心付近となる位置の周囲に回転軸３０
を制振制御する磁気軸受３６、バイアス用磁気軸受３７
及び変位センサ３８が、それぞれ設けられており、前記
したように回転装置の重心部、即ち、回転軸３０の中央
部分での軸芯からのズレが変位センサ３８により検出さ
れ、制御装置３９へ入力される。制御装置３９では、こ
のズレを小さくして回転軸３０が軸芯にくるように磁気
軸受のコイルの励磁電流を制御する。

【００６２】従って、回転軸３０は一端の磁気軸受１
１、他端の磁気軸受１２、及び中央の磁気軸受３６の３
ヶ所で、それぞれ制振制御され、かつ一端、他端、及び
中央のバイアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂ，３７の３ヶ
所で、それぞれ回転軸３０の位置保持を強固に行うの
で、回転軸３０の振動が精度良く制振され、回転軸３０
の首振り現象も効果的に抑えることができる。

【００６３】図３は本発明の実施の第２形態に係る回転
装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実施の
第２形態では、図１に示す実施の第１形態における両端
のバイアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂの代りに回転軸３
０を弾性的に支持するバネ支持機構４０，４１を設け、
回転軸３０中央部のバイアス用磁気軸受３７の代りにバ
ネ支持機構４２を設けた構成であり、その他の構成は図
１の実施の第１形態と同じである。なお、バネ支持機構
の詳細は図７〜図１０で詳しく説明する。

【００６４】上記に説明の実施の第２形態においては、
回転軸３０の軸芯位置への位置保持は、図１に示すバイ
アス用磁気軸受３５ａ，３５ｂ，３７に代ってバネ支持
機構４０，４１，４２の３ヶ所のバネによる弾性力によ
り支持されるので、その位置保持が確実になされる。
又、両端の磁気軸受１１，１２及び中央の磁気軸受３６
の３ヶ所において、図１，図２で説明したと同様に回転
軸３０の振動が制振されるので、実施の第１形態と同様
に、回転軸３０に発生する首振り振動を効果的に抑える
ことができる。

【００６５】図４は本発明の実施の第３形態に係る回転
装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実施の
第３形態では、図１に示す実施の第１形態における回転
軸３０の中央部の磁気軸受３６、バイアス用磁気軸受３
７及び変位センサ３８を取除き、それらの代りにバネ支
持機構４２のみを設けた構成であり、その他の構成は図
１に示す実施の第１形態と同じである。

【００６６】本実施の第３形態においては、回転軸３０
の両端は図１に示す構成と同じく、変位センサ３，４か
らのギャップ検出信号により磁気軸受１１，１２で振動
が制御される。回転軸の軸芯への位置保持は、両端にお
いては図１のものと同じく、バイアス用磁気軸受３５
ａ，３５ｂにより保持されるが、中央部においてはバネ
支持機構４２によりバネの弾性力で支持される。従っ
て、回転軸３０の位置保持は、中央部はバネ力により支
持され、両端がバイアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂの磁
力により３ヶ所で支持されると共に、磁気軸受１１，１
２で両端に生ずる振動が吸収されるので、図１に示す実
施の第１形態と同様に回転軸３０の首振り振動を効果的
に抑えることができる。

【００６７】図５は本発明の実施の第４形態に係る回転
装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実施の
第４形態では、図１に示す実施の第１形態における中央
部のバイアス用磁気軸受３７を取除いたもので、その他
の構成は図１の構成と同じである。本実施の第４形態に
おいては、中央部は変位センサ３８からの検出信号によ
り磁気軸受３６の励磁コイルの電流を制御して回転軸３
０の振動に伴う制振の制御を行うと共に、同時に磁気軸
受３６は回転軸３０の位置保持を行うバイアス電流を励
磁コイルに流しており、バイアス用磁気軸受の機能を兼
ね備えるものである。

【００６８】上記の実施の第４形態においても、両端の
磁気軸受１１，１２、中央の磁気軸受３６の３ヶ所にお
いて振動の制振制御を行い、両端のバイアス用磁気軸受
３５ａ，３５ｂ、中央の磁気軸受３６での３ヶ所で回転
軸３０の位置保持を行うので図１に示す実施の第１形態
と同様に回転軸３０に生ずる首振り振動を抑えることが
できる。

【００６９】図６は本発明の実施の第５形態に係る回転
装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実施の
第５形態では、図１に示す実施の第１形態において、両
端のバイアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂを取除き、更に
中央の磁気軸受３６、バイアス用磁気軸受３７及び変位
センサ３８のすべてを取除き、その代りにバネ支持機構
４２のみを設けたもであり、その他の構成は図１に示す
構成と同じである。

【００７０】上記の実施の第５形態においては、回転軸
３０の両端の振動は、変位センサ３，４で検出され、磁
気軸受１１，１２で制振され、回転軸３０の位置保持
は、両端では磁気軸受１１，１２により制振制御を行う
と共に、励磁コイルにバイアス電流も流してバイアス用
磁気軸受の機能も兼ね備えて行い、中央においてはバネ
支持機構４２によりバネの弾性力により回転軸３０を支
持するので、このような構成においても図４に示す実施
の第３形態と同様に回転軸３０に生ずる首振り振動を抑
えることができる。

【００７１】次に、図７〜図１０により上記に説明の図
３，図４，図６において用いられたバネ支持機構４０，
４１，４２の具体的な構成について説明する。

【００７２】図７は図３におけるＢ−Ｂ断面図であり、
一方のバネ支持機構を示している。図において、ケーシ
ング１０には円筒形状の上部固定材３１が取付けられて
おり、回転軸３０が中心に配設されバネ支持機構４０で
支持されている。バネ支持機構４０はリング状の支持機
構本体４３ａ内にベアリング４５ａを配設して回転軸３
０を軸支しており、支持機構本体４３ａは周囲が４ヶ所
でバネ４４ａで上部固定材３１の内周面へ支持されてい
る。従って、回転軸３０は回転自在に支持機構本体４３
ａによって軸支されると共に、バネ４４ａによって周囲
に弾性的に移動自在に支持されている。

【００７３】なお、バネ支持機構４０のバネ４４ａのバ
ネ定数は回転軸３０を非回転時に磁気軸受１１，１２，
３６の中心位置へ支持できる最低限の小さな値のバネと
し、磁気軸受１１，１２の回転軸３０の支持力よりも、
その支持力を小さく設定され、回転軸３０が振動した際
に、その振動がバネ４４ａを介してケーシング１０側へ
伝播されないようなバネ支持力のものを採用する必要が
ある。

【００７４】図８は図３におけるＣ−Ｃ断面図であり、
他方のバネ支持機構を示している。図において、ケーシ
ング１０には下部固定材３２が取付けられており、回転
軸３０が中心に配設されバネ支持機構４１で支持されて
いる。バネ支持機構４１はリング状の支持機構本体４３
ｂ内にベアリング４５ｂを配設して回転軸３０を軸支し
ており、支持機構本体４３ｂは周囲が４ヶ所でバネ４４
ｂで下部固定材３２の内周面へ支持されている。従っ
て、回転軸３０は回転自在に支持機構本体４３ｂによっ
て軸支されると共に、バネ４４ｂによって周囲に弾性的
に移動自在に支持されている。なお、バネ４４ｂのバネ
定数については、上記したようにバネ４４ｂのバネと同
じく磁気軸受１１，１２よりは小さく設定される。

【００７５】上記のバネ支持機構４０，４１を採用した
図３に示す回転軸３０においては、回転軸３０が非駆動
時には、バネ支持機構４０，４１が回転軸３０の両端を
弱いバネ支持力により軸受部の中心に支持しており、起
動時に磁気軸受１１，１２，３６へ電力を投入したとし
ても、磁気軸受の制御がスムーズになされ、起動時の衝
撃等が回転軸３０へ与えたとしても、その影響も最小限
へ抑えることができる。

【００７６】図９はバネ支持機構の他の応用例を示し、
（ａ）は図３のＢ−Ｂ断面図に相当する図、（ｂ）は
（ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、図１０は図３におけるＣ
−Ｃ断面図に相当する図である。図９において、バネ４
４ａ，４４ｂで支持機構本体４３ａ，４３ｂを支持する
構造に代えて、弾性材料、又は低反発材料等からなる振
動吸収材料、制振材料４６ａ，４６ｂで支持機構本体４
３ａ，４３ｂを支持する構造としたものである。

【００７７】図９において、バネ支持機構１４０はベア
リング４５ａ、支持機構本体４３ａ及び弾性材料、又は
低反発材料等からなる振動吸収材料、制振材料４６ａか
らなり、回転軸３０はベアリング４５ａを有する支持機
構本体４３ａで支持されており、支持機構本体４３ａは
周囲がリング状の弾性材料、又は低反発材料等からなる
振動吸収材料、制振材料４６ａで上部固定材３１に支持
されている。弾性材料、又は低反発材料等からなる振動
吸収材料、制振材料４６ａとしては、ゴム、スポンジや
ウレタン材料、等の弾性力を有する材料からなり、図７
に示すバネ４４ａと同じく、そのバネ定数を小さくして
バネ支持力を弱くして回転軸３０を支持している。

【００７８】図１０はバネ支持機構１４１を示し、上記
のバネ支持機構１４０と同様に、ベアリング４５ｂ、支
持機構４３ｂ及び弾性材料、又は低反発材料等からなる
振動吸収材料、制振材料４６ｂからなり、回転軸３０は
ベアリング４５ｂを有する支持機構本体４３ｂで支持さ
れており、支持機構本体４３ｂは周囲がリング状の弾性
材料、又は低反発材料等からなる振動吸収材料、制振材
料４６ｂで下部固定材３２に支持されている。弾性材
料、又は低反発材料等からなる振動吸収材料、制振材料
４６ｂとしては、上記の４６ａと同様にゴム、スポンジ
やウレタン材料、等の弾性力を有する材料からなり、図
８のバネ４４ｂと同じく、そのバネ定数を小さくしてバ
ネ支持力を弱くして回転軸３０を支持している。

【００７９】次に、本発明の実施の第６形態に係る回転
装置の磁気軸受制振機構について説明する。本実施の第
６形態は、図示省略するが、図１，図３〜図６に示すモ
ータ３４をケーシング１０内からケーシング１０の外側
に取出し、ケーシング１０の外部から回転軸３０の端部
を回転駆動する構成であり、その他の構成は図１，図３
〜図６の各実施の形態の構成と同じである。本実施の第
６形態においては、実施の第１〜第５形態のものと同様
の効果が得られると共に、モータ３４の保守、点検が容
易となる利点がある。

【００８０】なお、上記の実施の第１〜第６形態におい
て、回転装置は４本のアーム２４〜２７、４個の実験ボ
ックス２０〜２３の例で説明したが、本発明の回転装置
の磁気軸受制振機構は４個以上の実験ボックス、例えば
回転軸に８本のアームを放射状に取付けて、８個のボッ
クスを配置するような回転装置へ適用しても同様の効果
が得られるものである。

【００８１】図１１は本発明の実施の第７形態に係る回
転装置の磁気軸受制振機構を示し、（ａ）は内部の断面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。両図
において、ケーシング１０内には空間１０ａ，１０ｂが
形成されており、空間１０ａ内には円筒形状の上部固定
材３１が取付けられている。又、空間１０ｂ内にも円形
状の下部固定材３２が取付けられている。

【００８２】上部固定材３１には、磁気軸受１１が取付
けられ、磁気軸受１１は回転軸３０の一端を支持し、か
つ、振動を制振すると共に、その励磁コイルにはバイア
ス電流が流され、回転軸３０を軸芯位置へ保持するバイ
アス用磁気軸受の機能も備えている。又、磁気軸受１１
が振動を制御し、振動を吸収するための変位センサ３が
取付けられている。

【００８３】又、回転軸３０、アーム２４〜２７及び実
験ボックス２０〜２３からなる回転体の重心付近に相当
する回転軸３０の中央部の位置に磁気軸受３６、バイア
ス用磁気軸受３７、変位センサ３８が、更に図７〜図１
０で述べたようにバネ支持機構４２が、それぞれ取付け
られている。バイアス用磁気軸受３７は回転軸３０を軸
芯に支持するようにそのバイアス用の励磁電流が流さ
れ、磁気軸受３６は、後述するように、変位センサ３８
の検出信号に基いて回転軸３０の軸芯からのズレを適正
な値に保持するように励磁電流が制御される。バネ支持
機構４２はバネによる弾性力で回転軸３０を支持する。

【００８４】又、下部固定材３２には、回転軸３０を回
転駆動するモータ３４，変位センサ４、回転軸３０の他
端を軸芯の位置へ保持するバイアス機能と、回転軸３０
の振動を変位センサ４からの信号に基づき制御する機能
を有する磁気軸受１２が取付けられている。なお、バイ
アス用の位置保持を行う機能と能動制振を行う機能の両
機能を有する磁気軸受１１，１２，３６を図では黒ぬり
で識別して図示している。

【００８５】図１２は本発明の実施の第７形態に係る制
御の系統図であり、回転軸３０の一端に配置された変位
センサ３、他端に配置された変位センサ４、及び中央部
に配置された変位センサ３８からの各検出信号は制御配
置３９へ取込まれる。

【００８６】変位センサ３，４及び３８の配置は、先に
先行技術として説明した図２３（ｃ）に示すような配置
であり、回転軸３０の振動は回転軸３０両端周囲のＸ，
Ｙ軸に配置した４個の変位センサ３，４及び３８で検出
する。変位センサ３，４及び３８では、回転軸３０とセ
ンサ間の振動によるギャップの変動を検出して制御装置
３９へ入力し、制御装置３９ではギャップが小さくなる
か、又は大きくなると、このギャップを元の隙間に戻す
ように対応する磁気軸受１１，１２及び３６のコイルの
電流を制御し、振動を吸収するように制御するものであ
る。

【００８７】磁気軸受１１，１２及び３６のコイルとし
ては、図示省略するが、例えば、コイルを独立した４個
の巻線を、それぞれＸ軸，Ｙ軸の４方向へ磁力が作用す
るように配設しておき、回転軸３０の傾きによる変位に
応じて変位が大きく、コイルとのギャップの変動が一番
大きい個所のコイルの励磁を制御し、回転軸３０との反
発力、もしくは吸引力を調整し、振動による変位を吸収
するような構成とする。

【００８８】制御装置３９はモータ３４を駆動させると
共に、各変位センサ３，４及び３８のＸ，Ｙ軸４方向の
回転軸端の振動に伴う変位を監視し、センサと回転軸間
のギャップが小さくなるか又は大きくなるとＸ，Ｙ軸の
対応する個所のコイルの巻線の励磁電流を制御し、この
間の回転軸３０とコイル間の反発力又は吸引力を強めギ
ャップを元の位置へ戻すように作動させる。

【００８９】上記の磁気軸受１１，１２及び３６による
制振制御とは独立に、回転軸３０は中央部に配置された
バイアス用磁気軸受３７とバネ支持機構４２との両方に
より、その位置が保持されている。バネ支持機構４２
は、バネの弾性力により回転軸３０を軸芯の位置へ保持
し、更にバイアス用磁気軸受３７には静的な状態におい
て、回転軸３０が軸芯に位置するように常時一定の電流
で励磁され、回転軸３０の位置保持を行う。従って、磁
気軸受１１，１２及び３６は回転軸３０の位置保持は行
なわず、回転軸３０に生ずる振動を抑える能動制振の制
御のみを行うので、バイアス併用の制御による微小な振
動の制振能力の低下を防ぐことができ、精度の良い制振
が可能となる。

【００９０】１５は記憶装置であり、図２４の例と同じ
く、予め振動周波数に対する振幅又は加速度の要求値の
パターンがデータとして記憶されており、制御装置３９
では、変位センサ３，４及び３８からの回転軸３０の振
動を監視するに当り、この要求値と比較し、回転軸が変
位し、振動が大きくなり、かつ要求値を超える振動であ
ると、コイルの励磁電流を制御して振動を吸収し、回転
軸３０の振動が要求値以下となるように絶えず制御す
る。

【００９１】なお、記憶装置１５は、メモリに置き換え
ることができる。又、軸受の制御装置は記憶装置とは接
続せず、軸受の制振において、軸受の変位や加速度に基
づくデータにより制振可能である。

【００９２】本実施の第１形態においては、両端の磁気
軸受１１，１２に加えて、更に回転軸３０において、回
転装置の重心付近となる位置の周囲に回転軸３０を制振
制御する磁気軸受３６、バイアス用磁気軸受３７及び変
位センサ３８が、更に、バネ支持機構４２がそれぞれ設
けられており、前記したように回転装置の重心部、即
ち、回転軸３０の中央部分での軸芯からのズレが変位セ
ンサ３８により検出され、制御装置３９へ入力される。
制御装置３９では、このズレを小さくして回転軸３０が
軸芯にくるように磁気軸受のコイルの励磁電流を制御す
る。

【００９３】従って、回転軸３０は一端の磁気軸受１
１、他端の磁気軸受１２、及び中央の磁気軸受３６の３
ヶ所で、それぞれ制振制御され、かつ、両端の磁気軸受
１１，１２で磁力により位置保持を行い、更に中央部に
おいてバイアス用磁気軸受３７で磁力による支持とバネ
支持機構４２で弾性力によって位置保持が強固になされ
るので、回転軸３０の振動が精度良く制振され、回転軸
３０の首振り現象も効果的に抑えることができる。

【００９４】図１３本発明の実施の第８形態に係る回転
装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実施の
第８形態では、図１１に示す実施の第７形態における両
端の磁気軸受１１，１２を取除き、これらの代りに回転
軸３０を弾性的に支持するバネ支持機構４０，４１を設
けた構成であり、その他の構成は図１１の実施の第７形
態と同じである。なお、バネ支持機構の詳細は図７〜図
１０で説明した通りである。

【００９５】上記に説明の実施の第８形態においては、
回転軸３０の軸芯位置への位置保持は、図１１に示すバ
イアス用磁気軸受１１，１２に代ってバネ支持機構４
０，４１のバネによる弾性力により支持されるので、回
転軸３０はバネ支持機構４０，４１及び中央部のバイア
ス用磁気軸受３７の３ヶ所において強固に位置保持され
る。又、回転軸３０の振動は両端においてはバネ支持機
構４０，４１でバネの弾性力により吸収されると共に、
中央部においては、図１２で説明したように制御装置３
９が変位センサ３８の振動によるギャップの変動を検出
し、ギャップが適正な隙間となるように磁気軸受３６に
よって回転軸３０の振動が制振されるので、実施の第７
形態と同様に、回転軸３０に発生する首振り振動を効果
的に抑えることができる。

【００９６】図１４は本発明の実施の第９形態に係る回
転装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実施
の第９形態では、図１１に示す実施の第７形態において
両端に更にバネ支持機構４０，４１を付加した構成であ
り、その他の構成は図１の構成と同じである。

【００９７】上記の実施の第９形態においては、回転軸
３０の位置保持は両端のバネ支持機構４０，４１及び中
央部のバネ支持機構４２によってバネ力により強固に支
持され、更に中央部のバイアス用磁気軸受３７によって
も位置保持されるので強固な位置保持がなされる。又、
回転軸３０の振動は両端の磁気軸受１１，１２、中央部
の磁気軸受３６によって図１２で説明したように変位セ
ンサ３，４，３８の検出信号に基づいて制振制御され
る。加えて、バネ支持機構４０，４１，４２でもバネの
弾性力によって振動が吸収されるので、回転軸３０の首
振りを含む振動を効果的に抑えることができる。

【００９８】図１５は本発明の実施の第１０形態に係る
回転装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実
施の第１０形態では、図１１に示す実施の第７形態にお
いて、両端にバイアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂ、バネ
支持機構４０，４１を追加したものであり、結果とし
て、両端と中央部の３ヶ所にはバネ支持機構、バイアス
用磁気軸受及び能動制振用の磁気軸受の３個をすべて備
えた構成である。

【００９９】本実施の第１０形態においては、回転軸３
０の位置保持は両端、中央部の３ヶ所においてバネ支持
機構４０，４１，４２とバイアス用磁気軸受３５ａ，３
５ｂ，３７で、それぞれなされ、回転軸３０に生ずる振
動は３ヶ所において、図１２で説明したように、変位セ
ンサ３，４，３８からの検出信号に基づいて磁気軸受１
１，１２，３６により制振され、更に３ヶ所のバネ支持
機構４０，４１，４２でもバネの弾性力により吸収され
るので、より強固な位置保持と共に、効果的な制振がな
され、回転軸３０の首振りも生ずることがない。

【０１００】図１６は本発明の実施の第１１形態に係る
回転装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実
施の第１１形態では、図１５に示す実施の第１０形態に
おいて、中央部の磁気軸受３６、変位センサ３８、バイ
アス用磁気軸受３７を取除き、中央部はバネ支持機構４
２のみとしたものであり、その他の構成は図１５と同じ
である。

【０１０１】上記の実施の第１１形態においては、回転
軸３０の位置保持は両端のバネ支持機構４０，４１、バ
イアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂ、及び中央部のバネ支
持機構４２で行なわれ、回転軸３０に生ずる振動は、両
端の磁気軸受１１，１２により図１２に示すような要領
で変位センサ３，４の振動の変位を検出し、この信号に
基いて制振される。更に、振動は両端と中央部の３ヶ所
のバネ支持機構４０，４１，４２のバネの弾性力によっ
ても吸収される。従って回転軸３０の位置保持は強固に
なされると共に、磁気軸受１１，１２によって制振され
るで、回転軸３０の首振りが確実に抑えられる。

【０１０２】図１７は本発明の実施の第１２形態に係る
回転装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実
施の第１２形態では図１５に示す実施の第１０形態にお
いて、中央部のバイアス用磁気軸受３７を取除いたもの
であり、その他の構成は図５と同じである。

【０１０３】上記の実施の第１２形態においては、回転
軸３０の位置保持は、両端のバネ支持機構４０，４１、
バイアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂ、及び中央部のバネ
支持機構４２で行なわれ、回転軸３０に生ずる振動は、
両端の磁気軸受１１，１２及び中央部の磁気軸受３６に
より図１２に示すような要領で変位センサ３，４，３８
の振動の変位を検出し、この信号に基いて制振される。
更に、振動は両端と中央部の３ヶ所のバネ支持機構４
０，４１，４２のバネの弾性力によっても吸収される。
従って回転軸３０の位置保持は強固になされると共に、
磁気軸受１１，１２及び３６によって制振されるで、回
転軸３０の首振りが確実に抑えられる。

【０１０４】図１８は本発明の実施の第１３形態に係る
回転装置の磁気軸受制振機構の内部断面図である。本実
施の第１３形態では図１５に示す実施の第１０形態にお
いて、中央部のバイアス用磁気軸受３７及びバネ支持機
構４２を取除いたものであり、中央部は磁気軸受３６の
みとしたものである。その他の構成は図１５と同じであ
る。

【０１０５】上記の実施の第１３形態においては、回転
軸３０の位置保持は、両端のバネ支持機構４０，４１、
バイアス用磁気軸受３５ａ，３５ｂ、及び中央部の能動
制振を行う磁気軸受３６で行なわれ、回転軸３０に生ず
る振動は、両端の磁気軸受１１，１２及び中央部の磁気
軸受３６により図１２に示すような要領で変位センサ
３，４，３８の振動の変位を検出し、この信号に基いて
制振される。更に、振動は両端のバネ支持機構４０，４
１のバネの弾性力によっても吸収される。従って回転軸
３０の位置保持は強固になされると共に、磁気軸受１
１，１２によって制振されるで、回転軸３０の首振りが
確実に抑えられる。

【０１０６】図１９は本発明の実施の第１４形態に係る
回転装置の磁気軸受制振機構を示し、（ａ）は内部の断
面図、（ｂ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ断面図である。両
図において、ケーシング１０内には空間１０ａ，１０ｂ
が形成され、空間１０ａ内には円筒形状の上部固定材３
１、空間１０ｂ内には、同じく円筒形状の下部固定材３
２が、それぞれ取付けられている。

【０１０７】上部固定材３１には、回転軸３０をラジア
ル方向へ磁力により支持し、かつ制振する磁気軸受１
１、回転軸３０の振動に伴うギャップ変動を検出する変
位センサ３が、図２３で説明したと同じように取付けら
れている。又、回転軸３０のスラスト方向の支持を行う
磁気軸受３３が取付けられ、更に、中央部分には能動制
振を行う１１と同様の磁気軸受３６及び変位センサ３と
同様な変位センサ３８が取付けられている。この磁気軸
受３６は回転軸３０、アーム２４〜２７、実験ボックス
２０〜２３からなる回転体の重心付近に配置されてい
る。

【０１０８】下部固定材３２には、回転軸３０を回転駆
動するモータ３４、変位センサ３と同様な変位センサ
４、能動制振を行う磁気軸受１１と同様な磁気軸受１２
が、それぞれ取付けられている。

【０１０９】回転軸３０は上記のように、両端部が磁気
軸受１１，１２で支持され、スラスト方向の磁気軸受３
３でも支持されると共に、更に、中央部においても磁気
軸受３６で支持されており、回転中において変位センサ
３，４及び３８でそれぞれ回転軸３０の振動に伴うギャ
ップの変動が常時検出されて図示省略の制御装置へ入力
される。制御装置においては、図２３で説明したよう
に、両端部の磁気軸受１１，１２を制御し、同様に中央
部の磁気軸受３６も制御し、回転軸３０に生ずる振動を
制御して吸収するものである。なお、能動制御の作用に
ついては図２３で説明した内容と同様であるので、詳し
い説明は省略する。

【０１１０】図２０は本発明の実施の第１４形態に係る
制御のブロック図であり、回転軸３０は両端部において
磁気軸受１１，１２で支持され、中央部において磁気軸
受３６で支持されると共にスラスト方向が磁気軸受３３
で規制されている。磁気軸受１１，１２，３６は制御装
置５０の制振用制御回路５１により制御され、図２３で
説明したような要領で回転軸３０の励磁コイルの電流を
変位センサ３，４，３８からのギャップ変動の信号に基
づいて制御して振動を吸収する。又、磁気軸受１１，１
２はバイアス電流回路５２からバイアス電流も供給され
て、磁気軸受１１，１２により回転軸３０の位置を中心
に保持するバイアス機能も備えている。又、スラスト用
磁気軸受３３にも回転軸３０をスラスト方向に動きを規
制する電流がバイアス電流回路５２から供給されてい
る。

【０１１１】上記に説明の実施の第１４形態によれば、
回転軸３０両端部の磁気軸受１１，１２は能動制振制御
の機能と回転軸を保持するバイアス機能の両方を備え、
中央部の磁気軸受３６は能動制振のみの機能を有し、バ
イアス機能を有しない構成となっている。このような構
成により、回転軸３０は両端において、バイアス電流の
磁力により強固に位置保持されると共に、万一回転軸３
０が首振り振動が生じたとしても、両端部の変位センサ
３，４及び中央部の変位センサ３８の３点において検知
した信号により、首振りを吸収するように３ヶ所の磁気
軸受１１，１２，３６を制御して首振り振動を制振する
ことができる。

【０１１２】図２１は本発明の実施の第１５形態に係る
回転装置の磁気軸受制振機構の制御ブロック図である。
本実施の第１５形態においては、両端部の磁気軸受１
１，１２は能動制振制御のみを行う磁気軸受とし、中央
部の磁気軸受３６は能動制振制御機能とバイアス機能の
両方を備える構成としたものである。

【０１１３】即ち、図２１において、磁気軸受１１，１
２は制御装置５０の制振用制御回路５１により制御され
て図２３で説明したように変位センサ３，４のギャップ
変動の信号に基づいて励磁コイルの電流が制御されて回
転軸３０の振動を制御して吸収する。一方、中央部の磁
気軸受３６は、磁気軸受１１，１２と同様に、変位セン
サ３８からの信号に基づいて、回転軸３０の振動を制御
して制振すると共に、バイアス電流回路５２からバイア
ス電流が供給され、中央部において回転軸３０の位置保
持を強固に行う。又、スラスト用磁気軸受３６にもスラ
スト用の電流が供給され回転軸３０のスラスト方向の動
きを規制している。

【０１１４】上記に説明の実施の第１５形態において
は、回転軸３０は磁気軸受３６で中央部において強固に
位置保持がされると共に、磁気軸受１１，１２，３６の
３ヶ所において回転軸の振動が制御されるので、このよ
うな構成においても、万一回転軸３０に首振り振動が生
じたとしても、両端部の変位センサ３，４、及び中央部
の変位センサ３８の３点において検知した信号により、
首振りを吸収するように、３ヶ所の磁気軸受１１，１
２，３６を制御して制振することができる。

【０１１５】図２２は本発明の実施の第１６形態に係る
回転装置の磁気軸受制振機構の断面図である。本実施の
第１６形態においては、図１９に示す実施の第１４形態
においてモータ３４をケーシング１０の外へ取出したも
のであり、その他の構成は図１９に示す実施の第１４形
態と同じ構成である。

【０１１６】即ち、図２２において、回転軸３０を駆動
するモータ３４はケーシング１０の外へ取付けられ、空
間１０ｂにおいて回転軸３０が穴５７へ突出しケーシン
グ１０外側へ取付けられたモータ３４へ連結している。
このような構成の実施の第３形態においては、モータ３
４がケーシング１０の外へ取付けられているので、モー
タ３４の保守、点検が容易となる利点がある。又、本実
施の第１６形態は、図２１に示す実施の第１５形態には
もちろん、同様に実施の第１〜第１５形態の全てに適用
出来るものである。その作用、効果は実施の第１４，第
１５形態と同じであるので詳しい説明は省略する。

【０１１７】なお、本発明の実施の第１〜第１６形態で
は４個の実験ボックス２０〜２３を有する回転装置の例
で説明したが、本発明の制振機構は実験ボックスが４個
に限らず、これ以上、例えば、８個の実験ボックスを配
置した回転装置のように、どのような形態の回転装置に
適用しても良いものである。

【０１１８】なお、本発明の磁気軸受制振機構は、地上
又は宇宙において使用される加速度付加装置、各回転分
離装置、ファン、圧縮機、ポンプ、ロボット、等の回転
駆動部を含む装置、エンジン、タービン、コンプレッ
サ、モータ等の回転機器の軸受に用い、回転駆動するこ
とにより、これらの回転体が発生する振動を最小限にす
ることが可能となる。

【０１１９】

【発明の効果】本発明の回転装置の磁気軸受制振機構
は、（１）ケーシング内で磁気軸受で支持されモータに
より回転駆動される回転軸を有し、同回転軸の周囲に重
力を付加する対象物を入れる複数のボックスを取付けて
構成される回転装置において、前記回転軸は両端部及び
中央部が能動制振を行う磁気軸受でそれぞれ支持される
と共に、中央部が能動制振を行う磁気軸受か又はバネ支
持機構のみで支持されている。このような構成により、
ボックス内の対象物の質量のアンバランスにより回転中
に振動が発生すると、この振動が特定の振動モードで回
転軸に首振り振動を発生させる場合があるが、回転軸は
両端部において磁気軸受により、中央部において磁気軸
受か、又はバネ支持機構により、保持されるので回転軸
の並進や首振りを伴う各種振動が効果的に制振される。

【０１２０】本発明の（２）は、前記両端部の磁気軸受
は、能動制振を行う磁気軸受及び回転軸の位置保持を行
うバイアス用磁気軸受でそれぞれ支持されると共に、中
央部が能動制振を行う磁気軸受及び回転軸の位置保持を
行うバイアス用磁気軸受で支持されるので、回転軸は両
端部と中央部の３ヶ所の磁気軸受により、回転軸と軸受
間のギャップを適正な隙間になるように制御され、か
つ、両端部と中央部の３ヶ所においてバイアス用磁気軸
受で軸芯に位置するように保持されるので、回転軸の並
進や首振りを伴う各種振動が効果的に制振される。

【０１２１】本発明の（３）においては、前記回転軸の
両端部及び中央部の３ヶ所は、それぞれ能動制振を行う
磁気軸受及び回転軸を弾性支持するバネ支持機構で支持
されるので、首振りや並進等の変位はバネの弾性力で支
持されて抑えると共に、磁気軸受によって回転軸の振動
による変位が適正な隙間に制御され、上記（１）の発明
と同様に回転軸の首振り、等の振動が効果的に制振され
る。

【０１２２】本発明の（４）においては、前記両端部の
磁気軸受は、能動制振を行う磁気軸受及び回転軸の位置
保持を行うバイアス用磁気軸受でそれぞれ支持されると
共に、中央部が回転軸を弾性支持するバネ支持機構で支
持されるので、回転軸の両端に生じた振動は両端をバイ
アス用磁気軸受で位置保持すると共に、磁気軸受で制御
されて回転軸の位置が適正な位置へ保持される。又、中
央部ではバネ支持機構によって弾性支持されており、こ
れら３ヶ所の位置保持及び両端での能動制振制御によ
り、回転軸の首振りを伴う振動を上記（１）の発明と同
様に効果的に抑えることができる。

【０１２３】本発明の（５）においては、前記両端部の
磁気軸受は、能動制振を行う磁気軸受及び回転軸の位置
保持を行うバイアス用磁気軸受でそれぞれ支持されると
共に、中央部が能動制振と回転軸の位置保持を行うバイ
アス用の両機能を有する磁気軸受で支持されているの
で、回転軸の両端部はバイアス用磁気軸受で位置保持さ
れると共に、磁気軸受によって振動が制御され、中央部
では単一の磁気軸受が能動制振制御とバイアス電流によ
る位置保持も同時に行うので、回転軸の３ヶ所において
制振がなされ、回転軸の首振りを抑えることができる。

【０１２４】本発明の（６）においては、前記両端部の
磁気軸受は、能動制振と回転軸の位置保持を行うバイア
ス用の両機能を有する磁気軸受で支持されると共に、中
央部が回転軸を弾性支持するバネ支持機構で支持されて
いるので、回転軸の位置保持は両端部と中央部の３ヶ所
でなされ、振動の制御は両端の磁気軸受でなされる。こ
のような回転軸の支持でも回転軸の首振りを伴う振動を
抑えることができる。

【０１２５】本発明の（７）においては、回転軸の制振
は両端部の磁気軸受と中央部の磁気軸受の３ヶ所におい
て制御される。又、回転軸の位置保持は、両端部におい
ては能動制振を行う磁気軸受がその励磁コイルにバイア
ス用の電流を流して磁力により行い、かつ、中央部にお
いてはバイアス用磁気軸受による磁力と、バネ支持機構
による弾性力により行われる。又、この中央部のバネ支
持機構は弾性力により振動も吸収することができる。こ
のように回転軸の３ヶ所において位置保持と、制振が行
なわれるので、回転軸に生ずる首振り振動が確実に抑え
ることができる。

【０１２６】本発明の（８）においては、上記（７）の
発明において、回転軸両端がバネ支持機構で支持されて
いるので、回転軸の両端での位置保持と制振がバネの弾
性力により行なわれ、中央部での磁気軸受、バイアス用
磁気軸受及びバネ支持機構による制振と位置保持の機能
に合せて回転軸の制振が効果的になされる。

【０１２７】本発明の（９）では、上記（７）の発明に
おいて、回転軸両端がバネ支持機構と磁気軸受により、
制振と位置保持が行なわれ、中央部での磁気軸受、バイ
アス用磁気軸受及びバネ支持機構による制振と位置保持
の機能と合せて回転軸の制振が効果的になされる。

【０１２８】本発明の（１０）では、回転軸の両端及び
中央部は、能動制振用の磁気軸受、バイアス用の磁気軸
受及びバネ支持機構により、３ヶ所において制振と位置
保持が効果的になされるので、上記（７）の発明の制振
効果が確実になされ、首振り振動も確実に抑えることが
できる。

【０１２９】本発明の（１１）においては、回転軸の両
端部は、能動制振を行う磁気軸受、バイアス用磁気軸受
及びバネ支持機構で支持され、両端部における制振と位
置保持が確実になされる。又、中央部はバネ支持機構の
バネによる弾性力により制振と位置保持がなされ、回転
軸の支持が３ヶ所で強固になされると共に、制振も確実
になされ、回転軸の首振りも防止することができる。

【０１３０】本発明の（１２）では、上記（１１）の発
明において、中央部は能動制振を行う磁気軸受とバネ支
持機構とで支持され、制振は磁気軸受で効果的になさ
れ、位置保持と振動吸収はバネ支持機構によりなされる
ので、両端部の磁気軸受、バイアス用磁気軸受及びバネ
支持機構での制振と位置保持に合せて、３ヶ所において
強固な支持と制振がなされ、回転軸の首振りも効果的に
抑えることができる。

【０１３１】本発明の（１３）では、上記（１１）の発
明において、中央部は能動制振を行う磁気軸受で支持さ
れ、能動制振が磁気軸受で効果的になされ、位置保持も
磁気軸受にバイアス電流を流すことにより行なわれるの
で、両端部の磁気軸受、バイアス用磁気軸受及びバネ支
持機構での制振と位置保持に合せて、３ヶ所において強
固な支持と制振がなされ、回転軸の首振りも効果的に抑
えることができる。

【０１３２】本発明の（１４）では、前記両端部の磁気
軸受は能動制振機能と位置保持を行うバイアス用機能と
の両方を備え、前記中央部の磁気軸受は能動制振機能の
み備えているので、回転軸の両端部はバイアス用の機能
により強固に位置保持されると共に、両端部、中央部の
３ヶ所において回転軸に発生する振動が制振されるの
で、首振りを伴う振動を確実に抑えることができる。

【０１３３】本発明の（１５）においては、回転軸の両
端部の磁気軸受は能動制振のみを行い、位置保持を行う
バイアス用の機能は有さないが、中央部の磁気軸受は能
動制振を行うと共に、バイアス用の機能も保有して回転
軸を強固に保持している。このような構成でも両端部と
中央部の３ヶ所において能動制振がなされるので、回転
軸に生ずる首振りを伴う振動を抑えることができる。

【０１３４】本発明の（１６）では、上記（１）から
（１５）の発明において、モータがケーシングの外部へ
取付けられているので、モータの保守、点検が容易とな
る利点を有ものである。

【０１３５】本発明の（１７）では、磁気軸受制振機構
は、地上又は宇宙において使用される加速度付加装置、
各種回転分離装置、ファン、圧縮機、ポンプ、ロボッ
ト、等の回転駆動部を含む装置、エンジン、タービン、
コンプレッサ、モータ等の回転機器の軸受に適用するこ
とができるので、広い分野で利用され、これらの回転体
が発生する振動を最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る回転装置の磁気
軸受制振機構を示し、（ａ）は内部断面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

【図２】本発明の実施の第１形態に係る制御の系統図で
ある。

【図３】本発明の実施の第２形態に係る回転装置の磁気
軸受制振機構の内部断面図である。

【図４】本発明の実施の第３形態に係る回転装置の磁気
軸受制振機構の内部断面図である。

【図５】本発明の実施の第４形態に係る回転装置の磁気
軸受制振機構の内部断面図である。

【図６】本発明の実施の第５形態に係る回転装置の磁気
軸受制振機構の内部断面図である。

【図７】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図８】図３におけるＣ−Ｃ断面図である。

【図９】図７の応用例を示す断面図であり、（ａ）は図
３のＢ−Ｂ断面に相当する図、（ｂ）は（ａ）における
Ｄ−Ｄ断面図である。

【図１０】図８の応用例を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施の第７形態に係る回転装置の磁
気軸受制振機構を示し、（ａ）は内部断面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。

【図１２】本発明の実施の第７形態に係る制御の系統図
である。

【図１３】本発明の実施の第８形態に係る回転装置の磁
気軸受制振機構の内部断面図である。

【図１４】本発明の実施の第９形態に係る回転装置の磁
気軸受制振機構の内部断面図である。

【図１５】本発明の実施の第１０形態に係る回転装置の
磁気軸受制振機構の内部断面図である。

【図１６】本発明の実施の第１１形態に係る回転装置の
磁気軸受制振機構の内部断面図である。

【図１７】本発明の実施の第１２形態に係る回転装置の
磁気軸受制振機構の内部断面図である。

【図１８】本発明の実施の第１３形態に係る回転装置の
磁気軸受制振機構の内部断面図である。

【図１９】本発明の実施の第１４形態に係る回転装置の
磁気軸受制振機構を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＨ−Ｈ断面図である。

【図２０】本発明の実施の第１４形態に係る制振機構の
制御のブロック図である。

【図２１】本発明の実施の第１５形態に係る制振機構の
制御のブロック図である。

【図２２】本発明の実施の第１６形態に係る回転装置の
磁気軸受の制振機構の側面図である。

【図２３】本発明の先行技術に係る回転装置を示し、
（ａ）は内部断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＪ−Ｊ矢
視図、（ｃ）は（ａ）におけるＫ−Ｋ断面図である。

【図２４】図２３に示す回転装置の制御系統図である。

【図２５】宇宙における回転式実験装置の一例を示す平
面図である。

【符号の説明】

３，４，３８ 変位センサ １０ ケーシング １１，１２，３６ 磁気軸受 ２０〜２３ 実験ボックス ２４〜２７ アーム ３０ 回転軸 ３１ 上部固定材 ３２ 下部固定材 ３３ 磁気軸受 ３４ モータ ３５ａ，３５ｂ，３７ バイアス用磁気軸受 ３９ 制御装置 ４０，４１，４２ バネ支持機構 ４３ａ，４３ｂ 支持機構本体 ４４ａ，４４ｂ バネ ４５ａ，４５ｂ ベアリング ４６ａ，４６ｂ 弾性材料、又は低反発材料等
からなる振動吸収材料、制振材料 ５０ 制御装置 ５１ 制振用制御回路 ５２ バイアス用電流回路

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内で磁気軸受で支持されモー
   タにより回転駆動される回転軸を有し、同回転軸の周囲
   に重力を付加する対象物を入れる複数のボックスを取付
   けて構成される回転装置において、前記回転軸は両端部
   及び中央部が能動制振を行う磁気軸受でそれぞれ支持さ
   れると共に、中央部が能動制振を行う磁気軸受か又はバ
   ネ支持機構のみで支持されていることを特徴とする回転
   装置の磁気軸受制振機構。
2. 【請求項２】 前記両端部の磁気軸受は、能動制振を行
   う磁気軸受及び回転軸の位置保持を行うバイアス用磁気
   軸受でそれぞれ支持されると共に、中央部が能動制振を
   行う磁気軸受及び回転軸の位置保持を行うバイアス用磁
   気軸受で支持されていることを特徴とする請求項１記載
   の回転装置の磁気軸受制振機構。
3. 【請求項３】 前記両端部及び中央部の３ヶ所は、それ
   ぞれ能動制振を行う磁気軸受に加えて、回転軸を弾性支
   持するバネ支持機構が付加されていることを特徴とする
   請求項１記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
4. 【請求項４】 前記両端部の磁気軸受は、能動制振を行
   う磁気軸受及び回転軸の位置保持を行うバイアス用磁気
   軸受でそれぞれ支持されると共に、中央部が回転軸を弾
   性支持するバネ支持機構で支持されていることを特徴と
   する請求項１記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
5. 【請求項５】 前記両端部の磁気軸受は、能動制振を行
   う磁気軸受及び回転軸の位置保持を行うバイアス用磁気
   軸受でそれぞれ支持されると共に、中央部の磁気軸受
   は、能動制振と回転軸の位置保持を行うバイアス用の両
   機能を有することを特徴とする請求項１記載の回転装置
   の磁気軸受制振機構。
6. 【請求項６】 前記両端部の磁気軸受は、能動制振と回
   転軸の位置保持を行うバイアス用の両機能を有する磁気
   軸受で支持されると共に、中央部が回転軸を弾性支持す
   るバネ支持機構のみで支持されていることを特徴とする
   請求項１記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
7. 【請求項７】 前記両端部の磁気軸受は、能動制振と回
   転軸の位置保持を行うバイアス用の両機構を有する磁気
   軸受で支持されると共に、中央部の磁気軸受は、能動制
   振を行う磁気軸受、回転軸の位置保持を行うバイアス用
   磁気軸受で支持し、更に回転軸を弾性支持するバネ支持
   機構を付加したことを特徴とする請求項１記載の回転装
   置の磁気軸受制振機構。
8. 【請求項８】 前記回転軸両端部の磁気軸受に代えて回
   転軸を弾性支持するバネ支持機構を用いたことを特徴と
   する請求項７記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
9. 【請求項９】 前記回転軸両端部には前記磁気軸受に回
   転軸を弾性支持するバネ支持機構を並設したことを特徴
   とする請求項７記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
10. 【請求項１０】 前記回転軸両端部には前記磁気軸受に
    回転軸の位置保持を行うバイアス用磁気軸受を並設し、
    更に回転軸を弾性支持するバネ支持機構を設けたことを
    特徴とする請求項７記載の回転装置の磁気軸受制振機
    構。
11. 【請求項１１】 前記両端部の磁気軸受は、能動制振を
    行う磁気軸受、回転軸の位置保持を行うバイアス用磁気
    軸受及び回転軸を弾性支持するバネ支持機構で支持され
    ると共に、中央部の磁気軸受は、能動制振と位置保持を
    行うバイアス用の両機能を有することを特徴とする請求
    項１記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
12. 【請求項１２】 前記中央部の磁気軸受に代えて回転軸
    を弾性支持するバネ支持機構を用いたことを特徴とする
    請求項１１記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
13. 【請求項１３】 前記中央部の磁気軸受には回転軸を弾
    性支持するバネ支持機構を並設したことを特徴とする請
    求項１１記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
14. 【請求項１４】 前記両端部の磁気軸受は能動制振機能
    と位置保持を行うバイアス用機能との両方を備え、前記
    中央部の磁気軸受は能動制振機能のみ備えたことを特徴
    とする請求項１記載の回転装置の磁気軸受制振機構。
15. 【請求項１５】 前記両端部の磁気軸受は、能動制振機
    能のみを備え、前記中央部の磁気軸受は能動制振機能と
    位置保持を行うバイアス用機能との両方を備えたことを
    特徴とする請求項１記載の回転装置の磁気軸受制振機
    構。
16. 【請求項１６】 前記モータは前記ケーシングの外部に
    設けられ、前記回転軸をケーシング外部から回転駆動す
    ることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載
    の回転装置の磁気軸受制振機構。
17. 【請求項１７】 前記回転装置の磁気軸受制振機構は、
    地上又は宇宙において使用される加速度付加装置、各種
    回転分離装置、ファン、圧縮機、ポンプ、ロボット、等
    の回転駆動部を含む装置、エンジン、タービン、コンプ
    レッサ、モータ等の回転機器の軸受に適用されて回転駆
    動することを特徴とする請求項１から１６のいずれかに
    記載の回転装置の磁気軸受制振機構。