JP2511944Y2 - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

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JP2511944Y2
JP2511944Y2 JP1990075685U JP7568590U JP2511944Y2 JP 2511944 Y2 JP2511944 Y2 JP 2511944Y2 JP 1990075685 U JP1990075685 U JP 1990075685U JP 7568590 U JP7568590 U JP 7568590U JP 2511944 Y2 JP2511944 Y2 JP 2511944Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、高周波モータを内蔵した磁気軸受装置に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic bearing device incorporating a high frequency motor.

従来の技術 磁気軸受装置においては、通常、回転軸(スピンド
ル)に高周波モータのモータロータ部およびアキシアル
磁気軸受のロータディスク部が設けられるとともに、回
転軸の周囲に、高周波モータのモータステータ部、ロー
タディスク部を吸引して回転軸のアキシアル方向の位置
を制御するアキシアル磁気軸受の電磁石、回転軸を吸引
して回転軸のラジアル方向の位置を制御するラジアル磁
気軸受の電磁石、および回転軸のラジアル方向の変位を
検出するラジアル変位センサが設けられ、回転軸の一端
部に回転軸のアキシアル方向の変位を検出するアキシア
ル変位センサが設けられる。
2. Description of the Related Art In a magnetic bearing device, usually, a rotary shaft (spindle) is provided with a motor rotor part of a high frequency motor and a rotor disk part of an axial magnetic bearing, and a motor stator part of the high frequency motor and a rotor disk are provided around the rotary shaft. Of the axial magnetic bearing that attracts the part to control the axial position of the rotary shaft, the electromagnet of the radial magnetic bearing that attracts the rotary shaft to control the radial position of the rotary shaft, and the radial direction of the rotary shaft. A radial displacement sensor that detects a displacement is provided, and an axial displacement sensor that detects a displacement of the rotating shaft in the axial direction is provided at one end of the rotating shaft.

そして、従来の磁気軸受装置では、回転軸の軸方向に
関して、ほぼ中央部に高周波モータのモータロータ部お
よびモータステータ部が配置され、この高周波モータの
両側にラジアル磁気軸受の電磁石およびラジアル変位セ
ンサが配置され、回転軸のいずれか一端寄りの部分にア
キシアル磁気軸受のロータディスク部および電磁石が配
置されている。
In the conventional magnetic bearing device, the motor rotor portion and the motor stator portion of the high frequency motor are arranged substantially in the center with respect to the axial direction of the rotary shaft, and the electromagnets and the radial displacement sensors of the radial magnetic bearing are arranged on both sides of the high frequency motor. The rotor disk portion of the axial magnetic bearing and the electromagnet are arranged at a portion near one end of the rotary shaft.

考案が解決しようとする課題 上記のような高周波モータを内蔵した従来の磁気軸受
装置においては、回転上昇とともにモータからの洩れ磁
束が増大し、その磁束が内部の変位センサの検出コイル
を通過するようになり、変位センサの信号にノイズが発
生する。このため、異常振動が発生し、ひいては制御不
能の状態となることがある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In a conventional magnetic bearing device having a built-in high-frequency motor as described above, the magnetic flux leaking from the motor increases as the rotation increases, and the magnetic flux passes through the detection coil of the internal displacement sensor. Therefore, noise is generated in the signal of the displacement sensor. For this reason, abnormal vibration may occur, which eventually leads to an uncontrollable state.

この考案の目的は、上記の問題を解決した磁気軸受装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a magnetic bearing device that solves the above problems.

課題を解決するための手段 この考案による磁気軸受装置は、 回転軸に高周波モータのモータロータ部およびアキシ
アル磁気軸受のロータディスク部が設けられるととも
に、回転軸の周囲に、高周波モータのモータステータ
部、ロータディスク部を吸引して回転軸のアキシアル方
向の位置を制御するアキシアル磁気軸受の電磁石、回転
軸を吸引して回転軸のラジアル方向の位置を制御するラ
ジアル磁気軸受の電磁石、および回転軸のラジアル方向
の変位を検出するラジアル変位センサが設けられている
磁気軸受装置において、 高周波モータの軸方向両側に各々に順に、回転軸に設
けられてアキシアル磁気軸受を構成するロータディスク
部およびケースに固定状に設けられてアキシアル磁気軸
受を構成する電磁石が配置されて、高周波モータを包囲
するようになされ、これらのアキシアル磁気軸受の電磁
石の各々の軸方向外側にラジアル磁気軸受の電磁石およ
びラジアル変位センサが配置されていることを特徴とす
るものである。
Means for Solving the Problems A magnetic bearing device according to the present invention is provided with a motor rotor part of a high-frequency motor and a rotor disk part of an axial magnetic bearing on a rotary shaft, and a motor stator part and a rotor of the high-frequency motor around the rotary shaft. Axial magnetic bearing electromagnet that attracts the disk to control the axial position of the rotary shaft, radial magnetic bearing electromagnet that attracts the rotary shaft to control the radial position of the rotary shaft, and radial direction of the rotary shaft In a magnetic bearing device equipped with a radial displacement sensor for detecting the displacement of the high frequency motor, it is fixed to the rotor disk part and the case that form the axial magnetic bearing that is installed on the rotary shaft in order on both sides in the axial direction of the high frequency motor. A high-frequency motor is installed by arranging electromagnets that are provided to form an axial magnetic bearing. Adapted to enclose, and is characterized in that the electromagnets and the radial displacement sensors of the radial magnetic bearing axially outwardly of each of these axial magnetic bearing electromagnets are disposed.

作用 高周波モータを包囲するようにその軸方向両側各々に
順に配置されたアキシアル磁気軸受のロータディスク部
および電磁石により、モータからの洩れ磁束に対してシ
ールド効果が発揮され、洩れ磁束がアキシアル磁気軸受
の部分より軸方向外側すなわち反モータ側にほとんど出
ない。したがって、アキシアル磁気軸受のさらに軸方向
外側に配置された変位センサに対する漏れ磁束の影響が
小さくなる。また、元来磁気軸受装置に必要なアキシア
ル磁気軸受の配置を変えるだけで、新たなシールド機構
を付加するような必要がないので、回転軸はほとんど長
くならない。
Action The rotor disk and the electromagnet of the axial magnetic bearings, which are sequentially arranged on both sides in the axial direction so as to surround the high-frequency motor, exert a shielding effect against the magnetic flux leaking from the motor, and the magnetic flux leaks from the axial magnetic bearing. Almost no outside of the part in the axial direction, that is, on the side opposite to the motor. Therefore, the influence of the leakage magnetic flux on the displacement sensor arranged further axially outside the axial magnetic bearing is reduced. Further, since it is not necessary to add a new shield mechanism only by changing the arrangement of the axial magnetic bearings originally required for the magnetic bearing device, the rotating shaft hardly becomes long.

実施例 以下、図面を参照して。この考案の実施例について説
明する。なお、以下の説明において、図面の左右を左右
とする。
Examples Hereinafter, with reference to the drawings. An embodiment of this invention will be described. In the following description, the left and right sides of the drawing will be referred to as the left and right.

磁気軸受装置は、左右にのびる回転軸(1)を備えて
いる。また、磁気軸受装置は高周波モータ(2)を内蔵
しており、これによって軸(1)が図示しない固定ケー
ス内を非接触状態で高速回転させられる。
The magnetic bearing device comprises a rotating shaft (1) extending to the left and right. Further, the magnetic bearing device has a built-in high frequency motor (2), which allows the shaft (1) to rotate at high speed in a fixed case (not shown) in a non-contact state.

軸(1)の長さ方向(左右方向)の中央部に高周波モ
ータ(2)のモータロータ部(3)が設けられるととも
に、その周囲に高周波モータ(2)のモータステータ部
(4)が設けられている。モータ(2)の左右両側の軸
(1)の部分にアキシアル磁気軸受(5)(6)のロー
タディスク部(7)(8)が設けられ、さらにロータデ
ィスク部(7)(8)の軸方向外側すなわち反モータ側
にこれらを吸引して軸(1)のアキシアル方向の位置を
制御するアキシアル磁気軸受(5)(6)の電磁石
(9)(10)が配置されている。モータステータ部
(4)およびアキシアル磁気軸受(5)(6)の電磁石
(9)(10)はケースに固定状に設けられ、適当な磁性
体(11)によって連結されている。そして、アキシアル
磁気軸受(5)(6)のロータディスク部(7)(8)
および電磁石(9)(10)、ならびに磁性体(11)によ
り、モータ(2)が包囲されている。
A motor rotor part (3) of the high-frequency motor (2) is provided at the center of the shaft (1) in the length direction (left-right direction), and a motor stator part (4) of the high-frequency motor (2) is provided around the motor rotor part (3). ing. Rotor disk parts (7) and (8) of axial magnetic bearings (5) and (6) are provided on the left and right shafts (1) of the motor (2), and the shafts of the rotor disk parts (7) and (8) are further provided. Electromagnets (9) and (10) of axial magnetic bearings (5) and (6) are arranged on the outside in the direction, that is, on the side opposite to the motor, to control the axial position of the shaft (1) by attracting them. The motor stator portion (4) and the electromagnets (9) and (10) of the axial magnetic bearings (5) and (6) are fixedly provided in the case and are connected by a suitable magnetic body (11). Then, the rotor disk portions (7) (8) of the axial magnetic bearings (5) (6)
The motor (2) is surrounded by the electromagnets (9) and (10) and the magnetic body (11).

アキシアル磁気軸受(5)(6)の電磁石(9)(1
0)の軸方向外側すなわち反モータ側の軸(1)の周囲
に、軸(1)を吸引して軸(1)のラジアル方向の位置
を制御するラジアル磁気軸受(12)(13)の電磁石(1
4)(15)が配置され、さらにこれらの軸方向外側に、
軸(1)のラジアル方向の変位を検出するラジアル変位
センサ(16)(17)が配置されている。ラジアル磁気軸
受(12)(13)の電磁石(14)(15)およびラジアル変
位センサ(16)(17)は、ケースに固定状に設けられて
いる。
Electromagnets (9) (1) for axial magnetic bearings (5) (6)
Electromagnets of radial magnetic bearings (12) and (13) that control the radial position of the shaft (1) by attracting the shaft (1) to the outside of the shaft (1) in the axial direction, that is, around the shaft (1) on the side opposite to the motor. (1
4) (15) are placed, and further on the outside in the axial direction,
Radial displacement sensors (16) (17) for detecting the radial displacement of the shaft (1) are arranged. The electromagnets (14) (15) and the radial displacement sensors (16) (17) of the radial magnetic bearings (12) (13) are fixedly provided in the case.

図示は省略したが、軸(1)のいずれか一端面に対向
するケースの適当箇所に、軸(1)のアキシアル方向の
変位を検出するアキシアル変位センサが設けられてい
る。
Although illustration is omitted, an axial displacement sensor for detecting the axial displacement of the shaft (1) is provided at an appropriate position of the case facing one end face of the shaft (1).

モータ(2)の左右両側に配置されたアキシアル磁気
軸受(5)(6)のロータディスク部(7)(8)およ
び電磁石(9)(10)により、モータ(2)からの洩れ
磁束に対してシールド効果が発揮され、洩れ磁束がアキ
シアル磁気軸受(5)(6)の部分より軸方向外側すな
わち反モータ側にほとんど出ない。また、モータ(2)
の径方向の洩れ磁束が問題となる場合は、磁性体(11)
とアキシアル磁気軸受(5)(6)とでモータ(2)を
囲むようにすることにより、磁性体(11)の外側に洩れ
磁束は出ない。したがって、アキシアル磁気軸受(5)
(6)のさらに軸方向外側すなわち反モータ側に配置さ
れた変位センサ(16)(17)に対する漏れ磁束の影響が
小さくなる。また、元来磁気軸受装置に必要なアキシア
ル磁気軸受(5)(6)によってシールド効果が発揮さ
れるので、新たなシールド機構を付加するような必要が
なく、回転軸(1)をほとんど長くする必要がない。
With respect to the magnetic flux leaking from the motor (2), the rotor disk parts (7) and (8) and the electromagnets (9) and (10) of the axial magnetic bearings (5) and (6) arranged on both the left and right sides of the motor (2) The shielding effect is exerted, and the leakage magnetic flux hardly appears axially outside of the axial magnetic bearings (5) and (6), that is, on the side opposite to the motor. The motor (2)
If the leakage magnetic flux in the radial direction of the
By surrounding the motor (2) with and the axial magnetic bearings (5) and (6), leakage magnetic flux does not appear outside the magnetic body (11). Therefore, the axial magnetic bearing (5)
The influence of the leakage magnetic flux on the displacement sensors (16) and (17) arranged further axially outside (6), that is, on the side opposite to the motor, is reduced. Further, since the shield effect is exerted by the axial magnetic bearings (5) and (6) originally required for the magnetic bearing device, it is not necessary to add a new shield mechanism, and the rotating shaft (1) is almost lengthened. No need.

考案の効果 この考案の磁気軸受装置によれば、上述のように、高
周波モータを包囲するようにその軸方向両側に配置され
たアキシアル磁気軸受のロータディスク部および電磁石
により、回転軸をほとんど長くせずに、モータからの洩
れ磁束に対してシールド効果を発揮させて、アキシアル
磁気軸受のさらに軸方向外側すなわち反モータ側に配置
された変位センサに対する漏れ磁束の影響を小さくする
ことができ、その結果、高周波モータの高出力化、軸受
剛性の向上も容易となる。
Effect of the Invention According to the magnetic bearing device of the present invention, as described above, the rotating shaft is made substantially longer by the rotor disk portion and the electromagnet of the axial magnetic bearings arranged on both sides in the axial direction so as to surround the high frequency motor. Instead, the magnetic flux leakage from the motor can be effectively shielded to reduce the influence of the leakage magnetic flux on the displacement sensor located axially outside of the axial magnetic bearing, that is, on the side opposite to the motor. Further, it becomes easy to increase the output of the high frequency motor and improve the bearing rigidity.

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

図面はこの考案の実施例を示す磁気軸受装置の概略縦断
面図である。 (1)……回転軸、(2)……高周波モータ、(3)…
…モータロータ部、(4)……モータステータ部、
(5)(6)……アキシアル磁気軸受、(7)(8)…
…ロータディスク部、(9)(10)……電磁石、(12)
(13)……ラジアル磁気軸受、(14)(15)……電磁
石、(16)(17)……ラジアル変位センサ。
The drawing is a schematic vertical sectional view of a magnetic bearing device showing an embodiment of the present invention. (1) ... Rotary axis, (2) ... High frequency motor, (3) ...
… Motor rotor, (4) …… Motor stator,
(5) (6) ... Axial magnetic bearing, (7) (8) ...
… Rotor disk part (9) (10) …… electromagnet, (12)
(13) …… Radial magnetic bearing, (14) (15) …… Electromagnet, (16) (17) …… Radial displacement sensor.

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of utility model registration request] 【請求項1】回転軸に高周波モータのモータロータ部お
よびアキシアル磁気軸受のロータディスク部が設けられ
るとともに、回転軸の周囲に、高周波モータのモータス
テータ部、ロータディスク部を吸引して回転軸のアキシ
アル方向の位置を制御するアキシアル磁気軸受の電磁
石、回転軸を吸引して回転軸のラジアル方向の位置を制
御するラジアル磁気軸受の電磁石、および回転軸のラジ
アル方向の変位を検出するラジアル変位センサが設けら
れている磁気軸受装置において、 高周波モータの軸方向両側各々に順に、回転軸に設けら
れてアキシアル磁気軸受を構成するロータディスク部お
よびケースに固定状に設けられてアキシアル磁気軸受を
構成する電磁石が配置されて、高周波モータを包囲する
ようになされ、これらのアキシアル磁気軸受の電磁石の
各々の軸方向外側にラジアル磁気軸受の電磁石およびラ
ジアル変位センサが配置されていることを特徴とする磁
気軸受装置。
1. A motor rotor part of a high frequency motor and a rotor disk part of an axial magnetic bearing are provided on a rotary shaft, and the motor stator part and rotor disk part of the high frequency motor are sucked around the rotary shaft to axially rotate the rotary shaft. The axial magnetic bearing electromagnet that controls the axial position, the radial magnetic bearing electromagnet that attracts the rotary shaft to control the radial position of the rotary shaft, and the radial displacement sensor that detects the radial displacement of the rotary shaft are provided. In the conventional magnetic bearing device, the rotor disk portion that is provided on the rotating shaft to form the axial magnetic bearing and the electromagnet that is fixedly provided to the case to form the axial magnetic bearing are provided on both sides in the axial direction of the high frequency motor. These axial magnetic shafts are arranged to surround the high frequency motor. A magnetic bearing device, wherein an electromagnet of a radial magnetic bearing and a radial displacement sensor are arranged outside each of the receiving electromagnets in the axial direction.
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