JP3215882B2 - Bearing device - Google Patents
Bearing deviceInfo
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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
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0436—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
- F16C32/0438—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、軸受装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bearing device.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明の課題】近年、回転体の高速回転と
高剛性を可能にした軸受装置として、非接触状態で回転
体を支持しうる超電導軸受装置が考えられている。2. Description of the Related Art In recent years, a superconducting bearing device capable of supporting a rotating body in a non-contact state has been considered as a bearing apparatus capable of rotating a rotating body at high speed and high rigidity.
【０００３】そして、本出願人は、先に、回転体に取付
けられた永久磁石と、これに対向するように配置される
超電導体とを備えており、上記永久磁石が、上記回転体
の回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変化しない
ように上記回転体に設けられ、上記超電導体が上記永久
磁石の磁束侵入を許容するもので、上記永久磁石の磁束
が所定量侵入する離間位置であってかつ上記回転体の回
転によって侵入磁束の分布が変化しない位置に配置され
ている超電導軸受装置を提案した（特願平２−２９３２
５６号参照）。この装置において、回転体は、回転体に
取付けられたロータおよびロータの周りに配置されたス
テータよりなる高周波電動機によって回転させられる。[0003] The applicant has previously provided a permanent magnet attached to a rotating body and a superconductor arranged so as to face the rotating body, and the permanent magnet rotates the rotating body. The superconductor is provided on the rotating body so that the magnetic flux distribution around the axis does not change by rotation, and the superconductor allows the magnetic flux of the permanent magnet to enter, and at a separated position where the magnetic flux of the permanent magnet enters by a predetermined amount. A superconducting bearing device has been proposed in which the distribution of the invading magnetic flux does not change due to the rotation of the rotating body (Japanese Patent Application No. 2-2932).
No. 56). In this device, the rotating body is rotated by a high frequency electric motor including a rotor mounted on the rotating body and a stator arranged around the rotor.
【０００４】ところが、上記のような超電導軸受装置で
は、回転体が高周波電動機により回転させられると、ロ
ータに回転ふれが発生することがある。このふれは高周
波電動機の磁気的アンバランスによりさらに増大され、
その結果ロータとステータの軸心がずれて回転が脱調
し、高速回転をさせることができないという問題があ
る。However, in the above-described superconducting bearing device, when the rotating body is rotated by the high-frequency motor, the rotor may run out of rotation. This deflection is further increased by the magnetic imbalance of the high frequency motor,
As a result, there is a problem in that the rotation of the rotor and the stator is out of alignment due to the misalignment of the axis of the rotor and the stator, and high-speed rotation cannot be performed.
【０００５】この発明の目的は、上記の問題を解決した
軸受装置を提供することにある。[0005] An object of the present invention is to provide a bearing device that solves the above problem.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明による軸受装置
は、垂直軸状の回転体を固定部に対して非接触状態で支
持する軸受部と、軸受部から回転体の軸線方向に離隔し
て回転体に取付けられたロータおよびロータの周りに配
置されたステータよりなる高周波電動機とを備えた軸受
装置であって、高周波電動機のステータが固定部に設け
られた支持体に取付けられており、支持体が、回転体の
回転軸心と平行な第１方向、ならびにこれと直交しかつ
相互に直交する第２および第３方向に移動しうるととも
に、第２および第３方向にのびる軸の周りに揺動しうる
ようになされているものである。A bearing device according to the present invention is characterized in that a bearing for supporting a vertical shaft-shaped rotating body in a non-contact state with respect to a fixed portion is separated from the bearing in the axial direction of the rotating body.
A high-frequency motor comprising a rotor mounted on the rotating body and a stator disposed around the rotor, wherein the stator of the high-frequency motor is mounted on a support provided on a fixed portion, The support may move in a first direction parallel to the rotation axis of the rotating body, and in second and third directions perpendicular to and mutually orthogonal to each other, and around an axis extending in the second and third directions. It is made to be able to swing.
【０００７】[0007]
【作用】垂直軸状の回転体が高周波電動機により回転さ
せられてロータに回転ふれが発生し、ロータとステータ
の軸心がずれた場合、支持体を上記第１〜第３方向のう
ちの少なくともいずれか１つの方向に移動させること、
および／または上記２つの軸のうち少なくとも１方向の
周りに揺動させることによってステータの位置を補正
し、ロータとステータの軸心を一致させる。When the rotor having a vertical axis is rotated by the high-frequency electric motor to cause run-out of the rotor and the axis of the rotor is displaced from the stator, the support is moved in at least one of the first to third directions. Moving in any one direction,
And / or in at least one of the two axes
By swinging around, the position of the stator is corrected, and the axis of the rotor and the axis of the stator are aligned.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照して
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【０００９】図１はこの発明を適用した超電導軸受装置
の全体構成を概略的に示す。FIG. 1 schematically shows the entire structure of a superconducting bearing device to which the present invention is applied.
【００１０】超電導軸受装置は、垂直な軸状の回転体
(1) を備えている。回転体(1) は、駆動用高周波電動機
(2) で高速回転させられるようになっている。高周波電
動機(2) は、回転体(1) の上端部に取付けられたロータ
(3) と、その周囲に配置されたステータ(4) とよりな
る。[0010] The superconducting bearing device is a vertical shaft-shaped rotating body.
(1) is provided. The rotating body (1) is a high-frequency drive motor
With (2), it can be rotated at high speed. The high-frequency motor (2) is a rotor mounted on the upper end of the rotating body (1).
(3) and a stator (4) disposed around the periphery.
【００１１】ステータ(4) は図示しない固定部に設けら
れた支持アーム（支持体）(5) の先端に取付けられてい
る。支持アーム(5) は上下方向(Z) 、回転体(1) の半径
方向(X) 、および水平面内において回転体(1) の半径方
向(X) と直交する方向(Y) に移動しうるようになされて
いる。また、支持アーム(5) は、回転体(1) の半径方向
(X) およびこれと直交する方向(Y)にのびる軸の周りに
揺動しうるようになされている（図１矢印ＡおよびＢ参
照）。The stator (4) is attached to the tip of a support arm (support) (5) provided on a fixed portion (not shown). The support arm (5) can move in the vertical direction (Z), the radial direction (X) of the rotating body (1), and the direction (Y) orthogonal to the radial direction (X) of the rotating body (1) in a horizontal plane. It has been made like that. The support arm (5) is located in the radial direction of the rotating body (1).
(X) and swingable about an axis extending in a direction (Y) orthogonal to this (see arrows A and B in FIG. 1).
【００１２】回転体(1) には、水平円板状永久磁石部
(6) が同心状に設けられている。永久磁石部(6) は、回
転体(1) に固定状に設けられた、たとえば銅からなる水
平円板(7) を備えている。円板(7) の上下両面にそれぞ
れ回転体(1) と同心状に環状凹みぞ(8) が形成されてお
り、これらの凹みぞ(8) 内にそれぞれ環状永久磁石(9)
が嵌められて固定されている。永久磁石(9) は、回転体
(1) の回転軸心の周囲の磁束分布が回転によって変化し
ないように設けられている。The rotating body (1) includes a horizontal disk-shaped permanent magnet part.
(6) is provided concentrically. The permanent magnet section (6) has a horizontal disk (7) made of, for example, copper fixed to the rotating body (1). An annular groove (8) is formed concentrically with the rotating body (1) on each of the upper and lower surfaces of the disk (7), and an annular permanent magnet (9) is formed in each of these grooves (8).
Is fitted and fixed. The permanent magnet (9) is a rotating body
(1) The magnetic flux distribution around the rotation axis is not changed by rotation.
【００１３】円板(7) の上下両側に、円板(7) の上下両
面に対して回転軸心方向に間隔をおいて対向するよう
に、それぞれ環状超電導体部(10)が配置されている。超
電導体部(10)は、たとえば銅からなる穴あき水平円板(1
1)と、穴あき円板(11)の穴(11a) の周囲の環状部分に、
永久磁石(9) と対向し、かつ周方向に等間隔をおいて互
いに近接して埋設されている複数の円板状超電導体(12)
とよりなる。全ての円板状超電導体(12)の体積は等しく
なっている。そして、穴あき円板(11)の穴(11a)に回転
体(1) が隙間をあけて通されている。Annular superconductor portions (10) are arranged on the upper and lower sides of the disk (7) so as to face the upper and lower surfaces of the disk (7) at intervals in the direction of the rotational axis. I have. The superconducting part (10) is, for example, a perforated horizontal disk (1
1) and the annular part around the hole (11a) of the perforated disc (11),
A plurality of disc-shaped superconductors (12) facing the permanent magnet (9) and buried close to each other at equal intervals in the circumferential direction
And The volume of all the disc-shaped superconductors (12) is equal. The rotating body (1) is passed through the hole (11a) of the perforated disk (11) with a gap.
【００１４】円板状超電導体(12)は、イットリウム系高
温超電導体、たとえばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｘからなる基板
の内部に常電導粒子（Ｙ２Ｂａ１Ｃｕ１）を均一に混在
させたものからなり、永久磁石(9) から発せられる磁束
侵入を拘束する性質を持つものである。そして、超電導
体(12)は、永久磁石(9) の磁束が所定量侵入する離間位
置であってかつ上記回転体(1) の回転によって侵入磁束
の分布が変化しない位置に配置されている。The disc-shaped superconductor (12) is obtained by uniformly mixing normal conducting particles (Y 2 Ba 1 Cu 1 ) inside a substrate made of an yttrium-based high-temperature superconductor, for example, YBa 2 Cu 3 O x. And has the property of restricting the intrusion of the magnetic flux emitted from the permanent magnet (9). The superconductor (12) is arranged at a separated position where the magnetic flux of the permanent magnet (9) enters by a predetermined amount and at a position where the distribution of the entering magnetic flux does not change due to the rotation of the rotating body (1).
【００１５】超電導軸受装置のハウジング（図示略）内
に冷凍機などにより温度制御ユニットを介して冷却され
る冷却ケース(13)が固定され、この冷却ケース(13)に上
下の超電導体部(10)が固定されている。A cooling case (13) cooled by a refrigerator or the like via a temperature control unit is fixed in a housing (not shown) of the superconducting bearing device, and upper and lower superconductor portions (10) are fixed to the cooling case (13). ) Is fixed.
【００１６】超電導軸受装置を運転する前に、初期位置
決め機構によって永久磁石部(6) と超電導体部(10)の相
対位置を設定する。このとき、ロータ(3) とステータ
(4) の軸心がずれている場合、支持アーム(5) を上記３
つの方向(X)(Y)(Z) のうちの少なくともいずれか１つの
方向に移動させること、および／または上記２方向(X)
(Y)にのびる軸のうち少なくとも１つの軸の周りに揺動
させることによってステータ(4) の位置を補正し、ロー
タ(3) とステータ(4)の軸心を一致させる 超電導軸受装置を運転する場合、各超電導体(12)は冷却
ケース(13)内に循環させられる適当な冷媒によって冷却
され、超電導状態に保持される。このため、回転体(1)
の永久磁石(9) から発せられる磁束の多くが超電導体(1
2)の内部に侵入して拘束されることになる（ピンニング
現象）。ここで、超電導体(12)はその内部に常電導体粒
子が均一に混在されているため、超電導体(12)内部への
侵入磁束の分布が一定となり、そのため、あたかも超電
導体(12)に立設した仮想ピンに回転体(1) の永久磁石
(9) が貫かれたようになり、超電導体(12)に対して永久
磁石(9) とともに回転体(1) が拘束される。そのため、
回転体(1) は、きわめて安定的に浮上した状態で、アキ
シアル方向およびラジアル方向に支持されることにな
る。このとき、超電導体(12)に侵入した磁束は、磁束分
布が回転軸心に対して均一で不変である限り、回転を妨
げる抵抗とはならない。Before operating the superconducting bearing device, the relative position between the permanent magnet section (6) and the superconductor section (10) is set by the initial positioning mechanism. At this time, the rotor (3) and the stator
If the axis of (4) is misaligned, the support arm (5)
Moving in at least one of the two directions (X), (Y) and (Z), and / or the two directions (X)
Operate a superconducting bearing device that corrects the position of the stator (4) by swinging around at least one of the axes extending to (Y) and aligns the axis of the rotor (3) with the axis of the stator (4). In this case, each superconductor (12) is cooled by an appropriate refrigerant circulated in the cooling case (13) and is kept in a superconducting state. For this reason, the rotating body (1)
Most of the magnetic flux emanating from the permanent magnet (9)
Intrusion into 2) is restricted (pinning phenomenon). Here, in the superconductor (12), since the normal conductor particles are uniformly mixed therein, the distribution of the magnetic flux penetrating into the superconductor (12) becomes constant, and therefore, as if the superconductor (12) Permanent magnet of rotating body (1) on virtual pin
As a result, the rotating body (1) is restrained together with the permanent magnet (9) against the superconductor (12). for that reason,
The rotating body (1) is supported in the axial direction and the radial direction while being extremely stably levitated. At this time, the magnetic flux that has entered the superconductor (12) does not become a resistance that hinders rotation as long as the magnetic flux distribution is uniform and invariant with respect to the rotation axis.
【００１７】そして、回転体(1) が高周波電動機(2) に
より回転させられる。回転中に電動機(2) のロータ(3)
にふれが発生し、ロータ(3) とステータ(4) の軸心がず
れた場合、超電導軸受装置を作動させる前の場合と同様
に、支持アーム(5) を移動させ、これによってステータ
(4) の位置を補正し、ロータ(3) とステータ(4) の軸心
を一致させる。Then, the rotating body (1) is rotated by the high frequency motor (2). Motor (2) rotor (3) during rotation
If the rotor (3) and the stator (4) are displaced from each other, the support arm (5) is moved and the
Correct the position of (4) so that the axes of the rotor (3) and the stator (4) match.
【００１８】上記において、支持アーム(5) はアクチュ
エータに取付けられていることが好ましい。この場合、
アクチュエータが制御装置に接続されるとともに制御装
置にロータ(3) とステータ(4) の軸心のずれを検出する
検出手段が接続され、検出手段からの検出信号に基いて
制御装置によりアクチュエータが作動させられ、その結
果支持アーム(5) の移動方向および移動量、ならびに揺
動方向および揺動量が自動的に制御されるようになって
いることが望ましい。In the above, the support arm (5) is preferably attached to the actuator. in this case,
The actuator is connected to the control device, and the control device is connected to detection means for detecting the deviation of the axis between the rotor (3) and the stator (4), and the control device operates the actuator based on a detection signal from the detection means. As a result, it is desirable that the direction and amount of movement of the support arm (5) and the direction and amount of swing of the support arm (5) are automatically controlled.
【００１９】上記実施例において、超電導体としては、
第１種超電導体すなわち磁束侵入を完全に阻止する超電
導体を用いてもよい。この場合、回転体は、超電導体の
完全反磁性現象を利用して回転体が非接触状態で支持さ
れる。In the above embodiment, the superconductor is
It is also possible to use a first-class superconductor, that is, a superconductor that completely blocks magnetic flux penetration. In this case, the rotating body is supported in a non-contact state using the complete diamagnetic phenomenon of the superconductor.
【００２０】また、上記実施例においては、回転体を非
接触状態で支持する軸受部が、永久磁石部(6) と超電導
体部(10)とよりなる超電導軸受であるが、これに代え
て、軸受部として通常の電磁石を用いた磁気軸受を使用
してもよい。In the above embodiment, the bearing for supporting the rotating body in a non-contact state is a superconducting bearing comprising a permanent magnet section (6) and a superconductor section (10). Alternatively, a magnetic bearing using an ordinary electromagnet may be used as the bearing.
【００２１】[0021]
【発明の効果】この発明の軸受装置によれば、上述のよ
うに、運転時にロータとステータの軸心がずれた場合、
支持体でステータの位置を補正することによってロータ
とステータの軸心を一致させることができる。したがっ
て、回転の脱調を防止でき、高速回転が可能となる。According to the bearing device of the present invention, as described above, when the axes of the rotor and the stator are shifted during operation,
By correcting the position of the stator with the support, the axes of the rotor and the stator can be matched. Therefore, loss of synchronization can be prevented, and high-speed rotation can be achieved.
【図１】この発明を超電導軸受装置に適用した実施例を
示す概略一部切欠き斜視図である。FIG. 1 is a schematic partially cutaway perspective view showing an embodiment in which the present invention is applied to a superconducting bearing device.
１ 回転体 ２ 高周波電動機 ３ ロータ ４ ステータ ５ 支持アーム（支持体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating body 2 High frequency motor 3 Rotor 4 Stator 5 Support arm (support)
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 32/00 - 32/06 H02K 7/00 - 7/20 H02K 5/00 - 5/26 H02K 15/16 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F16C 32/00-32/06 H02K 7 /00-7/20 H02K 5/00-5/26 H02K 15/16
Claims (1)
触状態で支持する軸受部と、軸受部から回転体の軸線方
向に離隔して回転体に取付けられたロータおよびロータ
の周りに配置されたステータよりなる高周波電動機とを
備えた軸受装置であって、高周波 電動機のステータが固定部に設けられた支持体に
取付けられており、支持体が、回転体の回転軸心と平行
な第１方向、ならびにこれと直交しかつ相互に直交する
第２および第３方向に移動しうるとともに、第２および
第３方向にのびる軸の周りに揺動しうるようになされて
いる軸受装置。A bearing for supporting a rotating member having a vertical shaft in a non-contact state with respect to a fixed portion, and an axial direction of the rotating member from the bearing.
A high-frequency motor comprising a rotor mounted on the rotating body and a stator disposed around the rotor, wherein the stator of the high-frequency motor is mounted on a support provided on a fixed portion. And the support can move in a first direction parallel to the rotation axis of the rotating body, and in second and third directions orthogonal to each other and orthogonal to each other, and in the second and third directions. A bearing device adapted to be able to oscillate about an extending axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05141891A JP3215882B2 (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05141891A JP3215882B2 (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Bearing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0579511A JPH0579511A (en) | 1993-03-30 |
| JP3215882B2 true JP3215882B2 (en) | 2001-10-09 |
Family
ID=12886383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05141891A Expired - Fee Related JP3215882B2 (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Bearing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215882B2 (en) |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP05141891A patent/JP3215882B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0579511A (en) | 1993-03-30 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010605 |
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