JP3072099U - Geometric arrangement of magnetic levitation force in magnetic levitation type rotary bearing device - Google Patents

Geometric arrangement of magnetic levitation force in magnetic levitation type rotary bearing device

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JP3072099U
JP3072099U JP2000001855U JP2000001855U JP3072099U JP 3072099 U JP3072099 U JP 3072099U JP 2000001855 U JP2000001855 U JP 2000001855U JP 2000001855 U JP2000001855 U JP 2000001855U JP 3072099 U JP3072099 U JP 3072099U
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峰 志 陳
榮 源 周
鴻 斌 鄭
郁 ▲うぇん▼ 張
進 祥 林
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行政院國家科學委員會精密儀器發展中心
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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空ターボ分子ポンプ、高速機械工具の主軸
や慣性ジャイロコンパスなどに応用するための実用性に
富んだ、最適の磁気浮上式回転軸受け装置における磁気
浮上力幾何学的配列の構造を提供する。 【解決手段】 本考案の磁気浮上式回転軸受け装置にお
ける磁気浮上力幾何学的配列の構造は、前期軸受けに装
置した磁力をもって主軸を回転させて浮上させる力と為
し、ラジアルモジュールでもって主軸と垂直の、かつ主
軸に合い交わる二つの磁気浮上拘束力を供給し、及び軸
向モジュールの供給する主軸と平行で、かつコプラナー
を形成しない三つの磁気浮上拘束力を供給し、運動幾何
学的観点から、本機構は計五つの線状の独立した拘束力
を有し、主軸を浮上させて静止のエレメントと接触や摩
擦をしない、その上、軸方向により安定した浮上力を供
給しその効果は従来の磁気浮上式回転軸受けよりも優れ
ている。主軸は回転モーターで駆動して高速の回転運動
を行ない、磨耗が少なく、騒音と振動も少ないから、高
速回転機械例えば真空ターボ分子ポンプ、高速機械工具
の主軸や慣性ジャイロコンパスなどに応用される。
(57) 【Summary】 PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic levitation force geometry in an optimal magnetic levitation type rotary bearing device which is practically applicable to a vacuum turbo molecular pump, a main shaft of a high-speed machine tool, an inertial gyro compass, etc. Provides the structure of the array. SOLUTION: The structure of the magnetic levitation force geometric arrangement in the magnetic levitation type rotary bearing device of the present invention is a force for rotating the main shaft with the magnetic force provided on the bearing to lift the main shaft, and using a radial module for the main shaft. Provide two magnetic levitation restraining forces that are perpendicular and intersect with the main axis, and provide three magnetic levitation restraining forces that are parallel to the main axis supplied by the axial module and do not form a coplanar. Therefore, this mechanism has a total of five linear independent restraining forces, does not contact or friction with the stationary element by floating the main shaft, and also supplies a more stable floating force in the axial direction and its effect is Superior to conventional magnetically levitated rotary bearings. The main shaft is driven by a rotary motor to perform high-speed rotary motion, and has little wear and little noise and vibration. Therefore, it is applied to a high-speed rotating machine such as a main shaft of a vacuum turbo molecular pump, a high-speed machine tool, and an inertial gyro compass.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【考案の属する技術分野】[Technical field to which the invention belongs]

本考案は磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的配列の構造に 関するもので、特に計5つの線形の独立した拘束力に関するもので、主軸を浮上 させて静止のエレメントと接触や摩擦を起こさず、かつ軸方向ストップ効果が従 来の磁気浮上式軸受けよりも良く、高速の回転運動に適し、その上、騒音と振動 を減ずることを特徴とする磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学 的配列の構造を指す。 The present invention relates to a structure of a magnetic levitation force geometric arrangement in a magnetic levitation type rotary bearing device, and particularly relates to a total of five linear independent restraining forces. Magnetic levitation in a magnetic levitation type rotary bearing device that does not cause vibration and has a better axial stop effect than conventional magnetic levitation type bearings, is suitable for high-speed rotary motion, and reduces noise and vibration. Refers to the structure of the force geometric array.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

磁気浮上式軸受けは機械、電子及び制御ソフトといった三者の統合で、磁力を 借りて回転中の機械部品を浮上させ、もって回転中の機械部品を支え、並びに前 記回転中の機械部品の主軸位置をコントロールする。接触せず、摩擦力ゼロ、潤 滑機構を必要とせず、しかもシステムの振動などがコントロール出来る、といっ た優れた長所を備えている。磁気浮上力の供給源は超伝導磁石、永久磁石及び電 磁石の三種に分けられ、回転機械を支える磁気浮上力は吸引力と反発力の二種あ る。その中の反発力は制御が難しいから、従って一般では皆吸引力を利用する。 磁気浮上力の制御方法に従って磁気浮上式軸受けはまた主動式と受動式及び混合 式に分けられる。主動式の磁気浮上式軸受けシステムは電磁石磁気浮上式アクチ ュエーター、位置センサー、制御器及びリニアパワーアンプから構成されたサー ボ制御システムである。その位置センサーは回転軸の上にあるセンサーターゲッ トの位置を感知して、間隙の大きさを電圧信号に転換して、サーボ制御器にフィ ードバックし、制御器はそれから制御信号をパワーアンプに出力し、パワーアン プは制御器の電圧信号を電磁石駆動電流に転換させることにより、主軸の位置を コントロールする。 A magnetic levitation bearing is an integration of three components: mechanical, electronic, and control software.The magnetic force is used to levitate a rotating mechanical part, thereby supporting the rotating mechanical part, and the main shaft of the rotating mechanical part. Control the position. It has the advantages of no contact, zero friction, no lubrication mechanism, and control of system vibration. The sources of magnetic levitation are divided into three types: superconducting magnets, permanent magnets, and electromagnets. There are two types of magnetic levitation that support rotating machines: attractive and repulsive. Since the repulsive force among them is difficult to control, therefore, everyone generally uses the suction force. According to the method of controlling the magnetic levitation force, the magnetic levitation bearings are also divided into main type, passive type and mixed type. The active magnetic levitation bearing system is a servo control system composed of an electromagnetic maglev actuator, a position sensor, a controller and a linear power amplifier. The position sensor senses the position of the sensor target on the axis of rotation and converts the size of the gap into a voltage signal which is fed back to the servo controller, which then sends the control signal to the power amplifier. The power amplifier controls the position of the spindle by converting the voltage signal of the controller to the electromagnet drive current.

【0003】 従来の磁気浮上式軸受け装置は中華民国公告第209303号特許に示されて いる。それの主なる構成の特徴は:静止エレメント及び回転エレメントから成る 磁気浮上式軸受けで、その中におけるエレメントの一は、少なくとも別のエレメ ントの部分を許容し、リングのような第一マグネチックエレメントは別のエレメ ントに巻きつき、そして別のエレメントの部位は第二マグネチックエレメントを 供給し、通常円形の表面を持ち、かつ表面周囲の区域は実質的なマグネチックモ ノポールになっているため、両者は相互に浮上を保ち、別のエレメントにはその 上表面周囲を取り巻くノンマグネチックシリンダーが含まれる。然してその構成 上における欠点は即ち、前述の磁気浮上式軸受け装置は永久磁石を運用してマグ ネチックモノポールを形成させたもので、そのモノポールの磁力は反発力である ため、前にも触れたように反発力を利用した反発式のシステムは制御しにくい。 従って磁気浮上式軸受け装置の設計には不向きである。[0003] A conventional magnetically levitated bearing device is disclosed in Patent Publication 209303 of the Republic of China. Its main constituent features are: a magnetically levitated bearing consisting of a stationary element and a rotating element, in which one of the elements allows at least part of another element and a first magnetic element such as a ring Wraps around another element, and the portion of the other element supplies a second magnetic element, usually having a circular surface, and the area around the surface is a substantial magnetic monopole, so that both Keep the levitation from each other, and another element includes a non-magnetic cylinder surrounding its upper surface. However, the disadvantage in the configuration is that the above-mentioned magnetic levitation type bearing device uses a permanent magnet to form a magnetic monopole, and the magnetic force of the monopole is a repulsive force. As mentioned, repulsion systems that use repulsion are difficult to control. Therefore, it is not suitable for designing a magnetic levitation type bearing device.

【0004】 なお、外国にもやはり磁気浮上式軸受けに関連した設計があるが、その設計は 従来の二個のラジアル磁気浮上式モジュールで、各々二個のコプラナー磁気浮上 拘束力と主軸が垂直かつ主軸の上で交わり合って、並びに軸向磁気浮上式モジュ ールは、主軸の方向に沿った拘束力を提供し、計5リニアの独立した拘束力でも って、磁気浮上式軸受けシステムを構成して、機械を回転させて主軸の周りを周 りながら自由に回転することが出来るようになっている。また別に主軸の両端を 磁気浮上式モジュールを設計するその他の方法もあるが、各々三つの拘束力が主 軸の端に相互に交わり合っている。この六つの拘束力は線状の相互依存になって いて、その内の五つだけが線状的に独立して、同様に機械を回転させて主軸の周 りを周りながら自由に回転することが出来るようになっている。然しながら前述 したようにその磁気浮上力の幾何学的配列の軸向磁気浮上式設計は比較的薄弱で あるため、主軸の発生する比較的に大きな軸向負荷時の応用問題については、全 く無視している。更に磁極と主軸間の距離の調整は、最良の平衡効果を得るため であるにも拘らず、従来の設計における幾何学的配列は、却って磁極の調整を難 しくしている。これから見ても分かるように従来のどの設計も理想に甚だ遠い。There are also designs related to magnetic levitation bearings in other countries, but the design is based on two conventional radial magnetic levitation modules, each of which has two coplanar magnetic levitation restraining forces and a vertical main shaft. The magnetically levitated module, which intersects on the main shaft and provides an axial levitation, provides a constraining force in the direction of the main shaft and forms a magnetic levitation bearing system with a total of five linear independent constraining forces. Then, the machine can be rotated freely around the main shaft by rotating the machine. There are other ways to design a maglev module at both ends of the spindle, but each of the three restraining forces intersects the spindle end. These six restraining forces are linearly interdependent, and only five of them are linearly independent and can rotate freely around the main shaft by rotating the machine in the same way. Can be done. However, as described above, the axial magnetic levitation design of the geometric arrangement of the magnetic levitation force is relatively weak, so that the application problem when the main shaft generates a relatively large axial load is completely ignored. doing. Furthermore, although the adjustment of the distance between the magnetic pole and the spindle is to obtain the best balance effect, the geometric arrangement in the conventional design makes the adjustment of the magnetic pole rather difficult. As you can see, any conventional design is far from ideal.

【0005】 これに鑑みて本考案人は従来の磁気浮上式回転軸受け装置にあるこのような種 々の欠点を改良するため、長年苦心研究の結果開発したのが即ち本考案の磁気浮 上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的配列の構造である。In view of this, the inventor of the present invention has developed many years of painstaking research in order to improve such various disadvantages of the conventional magnetically levitated rotary bearing device. Fig. 3 shows the structure of a magnetic levitation force geometry in a rotary bearing device.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

本考案の趣旨は高速回転機械、例えば真空ターボ分子ポンプ、高速機械工具の 主軸や慣性ジャイロコンパスなどに応用するための実用性に富んだ、最適の磁気 浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的配列の構造を提供するにある 。 The purpose of the present invention is to realize a magnetic levitation force geometry in an optimal magnetic levitation type rotary bearing device that is highly practical for application to high-speed rotating machines, for example, vacuum turbo molecular pumps, high-speed machine tool spindles and inertial gyro compasses, etc. In providing the structure of the strategic array.

【0007】 本考案の次の趣旨は軸方向により安定した浮上力を供給するのに最もふさわし い磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的配列の構造を供給する にある。A further object of the present invention is to provide a structure of a magnetic levitation geometry in a magnetic levitation type rotary bearing device which is most suitable for providing a more stable levitation force in the axial direction.

【0008】 本考案の更なる趣旨は磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的 配列の構造を提供して軸方向の負荷がより大きい回転機械システムに応用するこ とにより、よりよき浮上効果を得ることが出来ることにある。[0008] A further object of the present invention is to provide a structure of a magnetic levitation force geometry in a magnetic levitation type rotary bearing device so that it can be applied to a rotating mechanical system having a larger axial load to achieve better levitation. The effect is to be able to be obtained.

【0009】 本考案の更なるまたの趣旨は磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾 何学的配列の構造を提供して、軸向磁極と主軸間の距離を調整することが出来る ことにより、最良の浮上平衡効果が得られることにある。A further object of the present invention is to provide a structure of a magnetic levitation force geometry in a magnetic levitation type rotary bearing device, and to be able to adjust a distance between an axial magnetic pole and a main shaft. The best floating balance effect can be obtained.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

以上の長所を有する本考案の磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾 何学的配列の構造は、ラジアル磁気浮上式モジュールと軸向磁気浮上式モジュー ルを含み、その中のラジアルモジュールの供給する二つの自由拘束度、この二つ の電磁拘束力はコプラナー即ち共平面性で、かつ主軸と垂直になっていて、その 上一点で交わり合っているラジアル磁気浮上式モジュール部分と、軸向モジュー ルの供給する三つの自由拘束度、この三つの磁力拘束力は主軸と平行になってい て、かつ三つの力はコプラナーを形成しないつまり非共平面性の軸向磁気浮上式 モジュール部分から構成され、 胴体の空間における自由度は六である。アクチュエーターは磁力をもって部分 の拘束力を供給することにより、残ったその他の拘束されない自由度が制御出来 る入力/出力を現すことが出来、または運動でもってその運動を制御ないし操作 する。回転機械について言うならば、その運動自由度は一で、五つの線状に独立 した自由度拘束の磁気浮上拘束力を必要とする。本考案の磁気浮上拘束力の幾何 学的配列は、独立した五線状の磁気浮上を拘束する拘束力となって、機械を回転 させ、主軸に対して自由に回転することが出来、あるいはモーターによりその運 動を制御することが出来る。 The structure of the magnetic levitation force geometry of the magnetic levitation rotating bearing device of the present invention having the above advantages includes a radial magnetic levitation module and an axial magnetic levitation module, and the supply of the radial module therein. The two degrees of free restraint, the two electromagnetic restraints, are coplanar or coplanar, perpendicular to the main axis, and intersect at a single point with the radial magnetic levitation module part, and the axial module. The three degrees of free restraint provided by the core, the three magnetic restraints are parallel to the main axis, and the three forces do not form a coplanar, i.e., are composed of non-coplanar axial magnetic levitation modules. The degree of freedom in the body space is six. Actuators can provide the binding force of a part with a magnetic force to reveal an input / output in which the remaining other unrestricted degrees of freedom can be controlled, or control or manipulate the movement with motion. When it comes to rotating machinery, it has one degree of freedom of movement and requires five linearly independent magnetic levitation constraints. The geometry of the magnetic levitation restraint force of the present invention is a restraining force that restrains the independent stave-shaped magnetic levitation, allowing the machine to rotate and rotate freely with respect to the main shaft, or a motor. Can control its operation.

【0011】[0011]

【考案の実施の形態】[Embodiment of the invention]

以下図面を参照して本考案の実施例を説明し、もって本考案の技術内容とその 目的及び効果を明らかにする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings to clarify the technical contents of the present invention and its objects and effects.

【0012】 図1、2は本考案の提供した磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾 何学的配列の構造を示す。主としてボディ10、補助玉軸受け20と25、ラジ アル磁気浮上式モジュール30、モーター電機子40、軸向磁気浮上式モジュー ルの電磁石54と55、主軸60、間隙リング70と74及び78、補助軸受け 固定リング80などのエレメントから構成される。FIGS. 1 and 2 show the structure of the magnetic levitation force geometry of the magnetic levitation type rotary bearing device provided by the present invention. Mainly body 10, auxiliary ball bearings 20 and 25, radial magnetic levitation module 30, motor armature 40, electromagnets 54 and 55 of axial magnetic levitation module, main shaft 60, gap rings 70, 74 and 78, auxiliary bearing It is composed of elements such as a fixing ring 80.

【0013】 主軸60の両端は各々補助玉軸受け20と25を設け、別の主軸60の円盤6 5左側に間隙リング78が取り付けてある、間隙リング78の左側は軸向磁気浮 上式モジュールの電磁石55を取り付け、軸向磁気浮上式モジュールの電磁石5 5と補助玉軸受け25の間には、補助軸受け固定リング80が挟み込んである。 主軸60の円盤65右側には軸向磁気浮上式モジュールの電磁石54が、そして 軸向磁気浮上式モジュールの電磁石54の右側にモーター電機子40が取り付け てある。軸向磁気浮上式モジュールの電磁石54とモーター電機子40の間に間 隙リング74が挟み込まれてある。モーター電機子40の右側にラジアル磁気浮 上式モジュール30を設け、ラジアル磁気浮上式モジュール30と補助玉軸受け 20の間には、間隙リング70が挟み込まれてある。以上のエレメント全部をボ ディ10でこれを被覆する。[0013] Both ends of the main shaft 60 are provided with auxiliary ball bearings 20 and 25, respectively, and a gap ring 78 is attached to the left side of the disk 65 of another main shaft 60. The left side of the gap ring 78 is provided with an axial magnetic levitation type module. An electromagnet 55 is attached, and an auxiliary bearing fixing ring 80 is sandwiched between the electromagnet 55 of the axial magnetic levitation type module and the auxiliary ball bearing 25. The electromagnet 54 of the axial magnetic levitation module is mounted on the right side of the disk 65 of the main shaft 60, and the motor armature 40 is mounted on the right side of the electromagnet 54 of the axial magnetic levitation module. A gap ring 74 is sandwiched between the electromagnet 54 and the motor armature 40 of the axial magnetic levitation module. A radial magnetic levitation module 30 is provided on the right side of the motor armature 40, and a gap ring 70 is sandwiched between the radial magnetic levitation module 30 and the auxiliary ball bearing 20. All of the above elements are covered with a body 10.

【0014】 本考案は機械運動の幾何学的観点をもって、別の磁気浮上拘束力の幾何学的配 列を探し出すことにあると共に、それをモジュール化した磁気浮上式軸受け構造 にする。本構造は主として軸向磁気浮上式モジュール50とラジアル磁気浮上式 モジュール30により構成され、その拘束力の幾何学的配列は図3に示す通りで ある。その中の主軸60及び主軸60と相互に接した円盤65は被吸引体で、電 磁性の優越な材料を用いるか、または磁極に接近した表面積層の磁気浮上効率を 引き上げる。ラジアル磁気浮上式モジュール30と一般の磁気浮上式軸受けラジ アルモジュールは相似している。図4(A)で示すように、これはラジアル磁気 浮上式モジュール30の包装説明図である。そして図4(B)は即ちラジアル磁 気浮上式モジュール30の包装体を除去した8極電磁石の説明図で、二つの自由 度拘束度を提供することが出来る。この二つの線状の独立した拘束力と主軸60 は垂直でかつ一点において交わり合っている。前記軸向磁気浮上式モジュール5 0は、図5(A)が示すように六極の電磁石で、図5(B)は上下二つの六磁極5 2から成る電磁石54と55、及び主軸60に連接した円盤65の組合せから構 成され、三つの自由拘束度を提供し、三つの拘束力と主軸60は平行でかつ非共 面である。The present invention seeks to find another geometric arrangement of magnetic levitation restraining force from the geometrical viewpoint of mechanical motion, and to make it a modular magnetic levitation bearing structure. This structure is mainly composed of the axial magnetic levitation module 50 and the radial magnetic levitation module 30, and the geometric arrangement of the restraining force is as shown in FIG. The main shaft 60 and the disk 65 which is in contact with the main shaft 60 are attracted members, which are made of a material having excellent electromagnetic properties or which increase the magnetic levitation efficiency of the surface lamination close to the magnetic pole. The radial magnetic levitation module 30 and the general magnetic levitation bearing radial module are similar. As shown in FIG. 4A, this is an explanatory view of the packaging of the radial magnetic levitation type module 30. FIG. 4B is an explanatory view of an octupole electromagnet in which the package of the radial magnetic levitation type module 30 is removed, and two degrees of freedom constraints can be provided. The two linear independent restraining forces and the main shaft 60 are perpendicular and intersect at one point. The axial magnetic levitation module 50 is a six-pole electromagnet as shown in FIG. 5A, and FIG. 5B is an electromagnet 54 and 55 comprising upper and lower six magnetic poles 52 and a main shaft 60. Consisting of a combination of articulated disks 65, it provides three degrees of free constraint and the three constraints and the spindle 60 are parallel and non-coplanar.

【0015】 もしも電磁石54と55でもって磁力の供給源とするなら、鉄心は電磁性の優 れた材料または積層を使うべきである。これにより磁気浮上効率を引き上げる。 本考案の軸向磁気浮上式モジュール50と前述のラジアル磁気浮上式モジュール 30は、合計五つの線状の独立した電磁石拘束力でもって磁気浮上のサポートに 供することにより、物体が主軸60に対して自由回転することが出来る。間隙リ ング70、74、78は非電磁性材料を用いる。図6は、もしも軸向磁気浮上式 モジュール50を四つの主軸と平行の磁気浮上力に設計した場合を示した。これ によって力学的計算の操作が簡化される。然しながら、この四つの磁気浮上力は 線状の相互依存になっていて、その自由拘束度は三で、運動幾何学において図3 のモジュールとは分類上同じであり、制御時に力学的方程式でもって余計な拘束 力の問題を解決する。[0015] If the electromagnets 54 and 55 serve as a source of magnetic force, the core should be made of a material or laminate having excellent electromagnetic properties. This increases the magnetic levitation efficiency. The axial magnetic levitation module 50 of the present invention and the above-described radial magnetic levitation module 30 are used to support the magnetic levitation with a total of five linear and independent electromagnet restraining forces, so that the object can move with respect to the main shaft 60. Can rotate freely. The gap rings 70, 74, 78 use a non-electromagnetic material. FIG. 6 shows a case where the axial magnetic levitation module 50 is designed to have a magnetic levitation force parallel to the four main axes. This simplifies the operation of mechanical calculations. However, these four magnetic levitation forces are linearly interdependent and their degree of free constraint is three, and they are classically the same as the module in Fig. 3 in kinematic geometry. Solve the problem of extra binding force.

【0016】 本機構は二つの磁気浮上式モジュールにより構成される。その一つはラジアル 磁気浮上式モジュール30で、もう一つは軸向磁気浮上式モジュール50で、従 来の二つのラジアル磁気浮上式モジュールと一つの軸向磁気浮上式モジュールの 構成から成る幾何学的配列の磁気浮上式軸受け機構とは異なって、その他の機械 部品と組合せた場合、従来の磁気浮上式軸受け機構の幾何学的制限を超越するこ とが出来る。例えば回転機械の主軸の直径と長さが比較的大きい場合、あるいは 回転機械の主軸の慣性が比較的大きい場合、現有の機械的配列を利用して軸向モ ジュールの三つの非共平面性拘束力と主軸間の距離を調整することにより、ジャ イロスコープに対してより良き平行を獲得することが出来る。なお本機構の軸向 磁気浮上力は従来のものよりもはるかに優れている。その上、本考案は一般の磁 気浮上式軸受けよりもラジアルモジュールが一つ少ない.機構の部品数が少なけ れば、信頼性が相対して高く引き上げられ、並びにコストもそれによって節約さ れる。This mechanism is composed of two magnetic levitation modules. One is a radial magnetic levitation module 30, and the other is an axial magnetic levitation module 50, which is a geometrical structure composed of two conventional radial magnetic levitation modules and one axial magnetic levitation module. In contrast to magnetically levitated bearings, the geometrical limitations of conventional magnetically levitated bearings can be exceeded when combined with other mechanical components. For example, when the diameter and length of the rotating machine main shaft are relatively large, or when the rotating machine main shaft has relatively large inertia, three non-coplanar constraints of the axial module can be obtained using the existing mechanical arrangement. By adjusting the distance between the force and the spindle, better parallelism to the gyroscope can be obtained. The axial magnetic levitation force of this mechanism is much better than the conventional one. In addition, the present invention has one less radial module than a general magnetically levitated bearing. Fewer components in the mechanism will lead to relatively higher reliability, as well as cost savings.

【0017】 本機構は磁気浮上力によって支えられて、回転中の機械が主軸に対して自由回 転して摩擦がなく、かつ潤滑を必要とせず、従って高速回転ポンプ、高速機械工 具主軸、慣性ジャイロスコープに適用され、摩擦が少なく、騒音と振動も少ない 。かつ本機構は運転の際、潤滑を必要としないから、高清潔度を要する真空環境 に使用すれば、磨耗によって生じた微粒子または潤滑油の空気汚染を防ぐことが 出来る。The mechanism is supported by magnetic levitation force, the rotating machine is free to rotate with respect to the main shaft and has no friction and does not require lubrication, so that a high-speed rotary pump, a high-speed machine tool main shaft, Applied to inertial gyroscope, low friction, low noise and vibration. In addition, since this mechanism does not require lubrication during operation, if it is used in a vacuum environment that requires high cleanliness, air contamination of fine particles or lubricating oil caused by wear can be prevented.

【0018】[0018]

【考案の効果】[Effect of the invention]

本考案の提供した磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的配列 の構造は、前述の引証案やその他の従来の技術と比較して、以下のような優れた 長所を具備している。 The structure of the magnetic levitation force geometry of the magnetic levitation type rotating bearing device provided by the present invention has the following advantages as compared with the above-mentioned certificate and other conventional technologies. .

【0019】 磁気浮上式軸受けは高速回転機械及び真空タービン分子ポンプなどのキーエレ メントである。本考案は機構運動の幾何学的探索により磁気浮上式軸受けの磁極 幾何学的配列を探り、もって新しい設計を発見するにある。現タイプの磁気浮上 式軸受け同様浮上しながら主軸を支えるだけでなく、それによって主軸を自由に 回転させる。その軸向磁気浮上力は現有の産品よりも優れ、軸方向負荷が比較的 大きい回転機械システムにおいては、比較的優れた平衡サポート効果を具有する 。なお別に回転機械のジャイロスコープ効果平衡の考量による軸向磁極と主軸の 距離を調整することでもって、最高の平衡効果を獲得する。それは高速回転機械 に応用される。例えば、真空タービン分子ポンプ、高速機械工具主軸及び慣性ジ ャイロスコープの市場潜在力は厖大である。The magnetic levitation bearing is a key element such as a high-speed rotating machine and a vacuum turbine molecular pump. The purpose of the present invention is to discover the new design by exploring the magnetic pole geometry of the maglev bearing by the geometric search of the mechanism motion. As with the current type of magnetically levitated bearing, it not only supports the main shaft while floating, but also allows the main shaft to rotate freely. Its axial magnetic levitation force is superior to existing products, and it has a relatively excellent balance support effect in rotating mechanical systems with relatively large axial loads. In addition, the best balance effect can be obtained by adjusting the distance between the axial magnetic pole and the main shaft by considering the gyroscope effect balance of the rotating machine. It is applied to high-speed rotating machines. For example, the market potential of vacuum turbine molecular pumps, high speed machine tool spindles and inertial gyroscopes is enormous.

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

【図1】本考案の磁気浮上式回転軸受け装置における磁
気浮上力幾何学的配列の構造組合せ図である。
FIG. 1 is a structural combination diagram of a magnetic levitation force geometric arrangement in a magnetic levitation type rotary bearing device of the present invention.

【図2】本考案の磁気浮上式回転軸受け装置における磁
気浮上力幾何学的配列の構造立体分解図である。
FIG. 2 is an exploded structural view of a magnetic levitation force geometric arrangement in the magnetic levitation type rotary bearing device of the present invention;

【図3】本考案の磁気浮上式回転軸受け装置における磁
気浮上力幾何学的配列の構造磁気浮上拘束力幾何学的配
列図である。
FIG. 3 is a structural view of a magnetic levitation force geometric arrangement of the magnetic levitation type rotary bearing device of the present invention;

【図4】(A)は前記本考案のラジアル磁気浮上式モジ
ュールの包装説明図、(B)は前記本考案のラジアル磁
気浮上式モジュールの包装を取り除いた八極電磁石説明
図である。
FIG. 4A is an explanatory view of the packaging of the radial magnetic levitation type module of the present invention, and FIG. 4B is an explanatory view of the octopole electromagnet with the packaging of the radial magnetic levitation module of the present invention removed.

【図5】(A)は六極電磁石説明図、(B)は上下二つの
六磁極の電磁石及び主軸に連接した円盤によって構成さ
れた説明図である。
FIG. 5A is an explanatory diagram of a hexapole electromagnet, and FIG. 5B is an explanatory diagram composed of an upper and lower two-pole electromagnet and a disk connected to a main shaft.

【図6】本考案の磁気浮上式回転軸受け装置における磁
気浮上力幾何学的配列構造の軸向磁気浮上式モジュール
の別の等効果の設計である。
FIG. 6 is another equivalent effect design of the axial levitation module of the magnetic levitation force geometric arrangement in the magnetic levitation rotary bearing device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ボディ 20 補助玉軸受け 25 補助玉軸受け 30 ラジアル磁気浮上式モジュール 40 モーター電機子 50 軸向磁気浮上式モジュール 52 磁極 54 軸向磁気浮上式モジュールの電磁石 55 軸向磁気浮上式モジュールの電磁石 60 主軸 65 円盤 70 間隙リング 74 間隙リング 78 間隙リング 80 補助軸受け固定リング 10 Body 20 Auxiliary Ball Bearing 25 Auxiliary Ball Bearing 30 Radial Magnetic Levitation Module 40 Motor Armature 50 Axial Magnetic Levitation Module 52 Magnetic Pole 54 Electromagnet of Axial Magnetic Levitation Module 55 Electromagnet of Axial Magnetic Levitation Module 60 Main Shaft 65 Disk 70 Gap ring 74 Gap ring 78 Gap ring 80 Auxiliary bearing fixing ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 林 進 祥 台湾彰化縣和美鎭中圍里東寧路141號 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Susumu Hayashi

Claims (7)

【実用新案登録請求の範囲】[Utility model registration claims] 【請求項1】 中のラジアルモジュールの供給する二つ
の磁気的自由拘束度、この二つの電磁拘束力は共面を形
成し、かつ主軸と垂直になっていて、その上一点で交わ
り合っているラジアル磁気浮上式モジュール部分と、軸
向モジュールの供給する三つの自由拘束度、この三つの
磁力拘束力は主軸と平行になっていて、かつ三つの力は
共面を形成しない、つまり非共平面性の軸向磁気浮上式
モジュールといった部分から構成され、磁気浮上の拘束
力の幾何学的配列は、五つの独立した線状の磁気浮上拘
束力となって、機械を回転させ、主軸に対して自由に回
転することが出来、あるいはモーターによりその運動を
制御することが出来るよう構成したことを特徴とする磁
気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的配
列の構造。
1. Two magnetic free restraints supplied by a radial module inside, the two electromagnetic restraining forces forming a coplanar surface, being perpendicular to the main axis and intersecting at a single point. The radial magnetic levitation module part and the three degrees of free restraint supplied by the axial module, these three magnetic restraining forces are parallel to the main axis, and the three forces do not form a coplanar, that is, non-coplanar The structure of the magnetic levitation restraint consists of five independent linear magnetic levitation restraints that rotate the machine and rotate it relative to the spindle. A structure of a magnetic levitation force geometry in a magnetic levitation type rotary bearing device characterized in that it can rotate freely or its movement can be controlled by a motor.
【請求項2】 前記磁力は永久磁石、電磁石、超伝導磁
石またはその他の混合方式により、主軸に対して吸引力
を生むことの出来るものであることを特徴とする請求項
1記載の磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力
幾何学的配列の構造。
2. The magnetic levitation system according to claim 1, wherein the magnetic force is capable of generating an attractive force with respect to the main shaft by a permanent magnet, an electromagnet, a superconducting magnet, or another mixed system. The structure of the magnetic levitation geometry in a rotary bearing device.
【請求項3】 前記吸引体は軸向けモジュール及びラジ
アルモジュールの磁石で出来、被吸引体は主軸及び主軸
に連接した円盤であることを特徴とする請求項1記載の
磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学的
配列の構造。
3. The magnetic levitation type rotary bearing device according to claim 1, wherein the suction body is made of a magnet for an axial module and a radial module, and the suction body is a main shaft and a disk connected to the main shaft. Structure of magnetic levitation geometry.
【請求項4】 前記吸引体と磁極の接近する表面は高伝
導磁石材料を用いまたはそれの積層材で出来ていること
を特徴とする請求項1記載の磁気浮上式回転軸受け装置
における磁気浮上力幾何学的配列の構造。
4. The magnetic levitation force in a magnetic levitation type rotary bearing device according to claim 1, wherein the surface where the magnetic attraction and the magnetic pole approach each other is made of a highly conductive magnet material or a laminated material thereof. Geometric array structure.
【請求項5】 前記吸引体の磁石は電磁石で、即ち珪素
鋼を一枚一枚積み重ねて層になったものであることを特
徴とする請求項1記載の磁気浮上式回転軸受け装置にお
ける磁気浮上力幾何学的配列の構造。
5. The magnetic levitation type rotating bearing device according to claim 1, wherein the magnet of the attraction body is an electromagnet, that is, a layer formed by stacking silicon steel one by one. Force geometric structure.
【請求項6】 前記軸向磁気浮上式モジュールは、上下
二個6極の電磁石より供給された三つの主軸に平行であ
るが、しかし非共平面の拘束力である。軸向磁気浮上式
モジュールは上下二組の磁石、及び電磁石上に装置した
センサーと円盤上のセンサーターゲットを含み、位置セ
ンサーは磁極とセンサーターゲット間の間隙を電圧信号
に転換して、三軸制御器と主増幅器と結合してサーボ制
御システムを構成して、ガスギャップのサイズを自動的
に調節するよう構成したことを特徴とする請求項1記載
の磁気浮上式回転軸受け装置における磁気浮上力幾何学
的配列の構造。
6. The axial magnetic levitation module is parallel to, but non-coplanar with, three principal axes supplied by two upper and lower six-pole electromagnets. The axial magnetic levitation module includes two sets of magnets, a sensor mounted on the electromagnet and a sensor target on the disk.The position sensor converts the gap between the magnetic pole and the sensor target into a voltage signal, and controls the three axes. 2. A magnetic levitation force geometry in a magnetic levitation type rotary bearing device according to claim 1, wherein a servo control system is configured in combination with the amplifier and the main amplifier to automatically adjust the size of the gas gap. Structure of the biological sequence.
【請求項7】 前記軸向モジュールは三つの自由拘束度
を持つマグレブにサポートされ、もし磁力の配列数量が
3より大なれば、主軸に平行の、だが非共平面である軸
向磁気浮上力の組合せは、それの拘束度三であることを
特徴とする請求項1又は6記載の磁気浮上式回転軸受け
装置における磁気浮上力幾何学的配列の構造。
7. The axial module is supported by a maglev having three degrees of free restraint and, if the array of magnetic forces is greater than three, an axial magnetic levitation force parallel to the main axis but non-coplanar. The structure of the magnetic levitation force geometric arrangement in the magnetic levitation type rotary bearing device according to claim 1 or 6, wherein the combination of the magnetic levitation force is three degrees of constraint.
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