JP3414918B2 - 磁気軸受搭載回転電機 - Google Patents
磁気軸受搭載回転電機Info
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- 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
- F16C39/00—Relieving load on bearings
- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気軸受により支
承される回転子を有する磁気軸受搭載回転機に関する。
承される回転子を有する磁気軸受搭載回転機に関する。
【０００２】
【従来の技術】無潤滑によるメンテナンスフリー化、潤
滑油による汚染の防止、摩擦損失が殆ど無いことによる
省エネルギー化、回転軸の非接触支持による低振動化等
の要求に答える回転電機として磁気軸受搭載回転電機が
ある。この磁気軸受搭載回転電機では図４に示すよう
に、何等かの事情により磁気軸受での支持が不能になっ
た場合を考慮して、無潤滑或いは固体潤滑のボールベア
リング等からなるタッチダウン軸受が付加されている。
滑油による汚染の防止、摩擦損失が殆ど無いことによる
省エネルギー化、回転軸の非接触支持による低振動化等
の要求に答える回転電機として磁気軸受搭載回転電機が
ある。この磁気軸受搭載回転電機では図４に示すよう
に、何等かの事情により磁気軸受での支持が不能になっ
た場合を考慮して、無潤滑或いは固体潤滑のボールベア
リング等からなるタッチダウン軸受が付加されている。
【０００３】以下従来技術について能動型磁気軸受を搭
載した三相モータの実施例について図４及び図５を参照
して説明する。図４に於いて１０１は回転軸、１０２は
モータであり、モータ回転子１０２−１は回転軸１０１
の中央部に固定され、モータ固定子１０２−２はモータ
回転子１０２−１に対向して円周上の空隙を有して静止
側に固定されており、インバータによるモータ駆動装置
１０４によって駆動され、回転軸１０１を回転させる。
１０５は能動型のラジアル磁気軸受であり、回転軸１０
１の円周上に空隙を有して静止側上下と左右に、またモ
ータ固定子１０２−２を挟んで軸方向に２組固定されて
いる。
載した三相モータの実施例について図４及び図５を参照
して説明する。図４に於いて１０１は回転軸、１０２は
モータであり、モータ回転子１０２−１は回転軸１０１
の中央部に固定され、モータ固定子１０２−２はモータ
回転子１０２−１に対向して円周上の空隙を有して静止
側に固定されており、インバータによるモータ駆動装置
１０４によって駆動され、回転軸１０１を回転させる。
１０５は能動型のラジアル磁気軸受であり、回転軸１０
１の円周上に空隙を有して静止側上下と左右に、またモ
ータ固定子１０２−２を挟んで軸方向に２組固定されて
いる。
【０００４】１０６は回転軸１０１のラジアル方向の軸
変位を検出する変位センサであり、各ラジアル磁気軸受
１０５の側に位置して取付けられている。１０７はスラ
スト磁気軸受であり、回転軸１０１の軸端部に設けられ
た円盤１１１を軸方向に挟んで取付けられている。１０
８は回転軸１０１の軸方向変位センサであり、スラスト
磁気軸受１０７側軸端部に取付けられている。１０９は
磁気軸受制御装置であり、ラジアル変位センサ１０６と
スラスト変位センサ１０８の検出信号によって、回転軸
１０１を安定に非接触に支持する様、ラジアル磁気軸受
１０５とスラスト磁気軸受１０７の電流を制御して磁気
吸引力を制御する。
変位を検出する変位センサであり、各ラジアル磁気軸受
１０５の側に位置して取付けられている。１０７はスラ
スト磁気軸受であり、回転軸１０１の軸端部に設けられ
た円盤１１１を軸方向に挟んで取付けられている。１０
８は回転軸１０１の軸方向変位センサであり、スラスト
磁気軸受１０７側軸端部に取付けられている。１０９は
磁気軸受制御装置であり、ラジアル変位センサ１０６と
スラスト変位センサ１０８の検出信号によって、回転軸
１０１を安定に非接触に支持する様、ラジアル磁気軸受
１０５とスラスト磁気軸受１０７の電流を制御して磁気
吸引力を制御する。
【０００５】１１０は固体潤滑の総ボールベアリングか
ら成るタッチダウン軸受で、回転軸１０１とラジアル磁
気軸受１０６との間の空隙より、タッチダウン軸受１１
０と回転軸１０１との空隙の方が小さくなる様にして固
定側に固定してある。また、スラスト磁気軸受１０７に
ついても同様に、スラスト磁気軸受１０７と回転軸１０
１との空隙より、タッチダウン軸受１１０と回転軸１０
１との空隙の方が小さくなる様に構成されている。
ら成るタッチダウン軸受で、回転軸１０１とラジアル磁
気軸受１０６との間の空隙より、タッチダウン軸受１１
０と回転軸１０１との空隙の方が小さくなる様にして固
定側に固定してある。また、スラスト磁気軸受１０７に
ついても同様に、スラスト磁気軸受１０７と回転軸１０
１との空隙より、タッチダウン軸受１１０と回転軸１０
１との空隙の方が小さくなる様に構成されている。
【０００６】磁気軸受制御装置１０９の中には回転軸１
０１の位置検出回路１０９−１によって得られた軸振れ
信号を比較回路１０９−３にて比較して、それらの軸振
れ信号がある設定値以上に達したとき、モータ電源を遮
断するためのトリップ信号の出力回路１０９−４と磁気
軸受の電源を遮断するためのトリップ信号の出力回路１
０９−５を備えた異常検出回路１０９−６を具備してい
る。トリップ信号の出力回路１０９−４によって接点ス
イッチ１０９−７を作動させ、それによりモータ電源を
遮断するための接点スイッチ１０９−８を動作させる。
さらに、接点１０９−７を磁気軸受の電源を遮断する出
力回路１０９−５によって作動する接点スイッチ１０９
−９とシリーズに接続し、接点スイッチ１０９−８が動
作してから、つまりモータ電源が遮断してからでないと
磁気軸受の電源遮断接点スイッチ１０９−１０が動作で
きない構成となっている。
０１の位置検出回路１０９−１によって得られた軸振れ
信号を比較回路１０９−３にて比較して、それらの軸振
れ信号がある設定値以上に達したとき、モータ電源を遮
断するためのトリップ信号の出力回路１０９−４と磁気
軸受の電源を遮断するためのトリップ信号の出力回路１
０９−５を備えた異常検出回路１０９−６を具備してい
る。トリップ信号の出力回路１０９−４によって接点ス
イッチ１０９−７を作動させ、それによりモータ電源を
遮断するための接点スイッチ１０９−８を動作させる。
さらに、接点１０９−７を磁気軸受の電源を遮断する出
力回路１０９−５によって作動する接点スイッチ１０９
−９とシリーズに接続し、接点スイッチ１０９−８が動
作してから、つまりモータ電源が遮断してからでないと
磁気軸受の電源遮断接点スイッチ１０９−１０が動作で
きない構成となっている。
【０００７】図５は以上述べた従来技術の異常検出回路
１０６−６のフローチャートを示したもので、モータ電
源の遮断の信号と磁気軸受遮断信号の両方が成立して初
めて磁気軸受の電源が遮断される様な構成となってい
る。（特願平５−２８７１４４号）
１０６−６のフローチャートを示したもので、モータ電
源の遮断の信号と磁気軸受遮断信号の両方が成立して初
めて磁気軸受の電源が遮断される様な構成となってい
る。（特願平５−２８７１４４号）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた構成によ
り、タッチダウン時の回転軸の撓みの増大を避けること
ができ、タッチダウン軸受以外の部位で回転軸が固定側
の部材と接触して損傷するような問題はなく、安定した
モータの停止が行える様になる。しかし、ラジアル磁気
軸受１０５及びスラスト磁気軸受１０７共タッチダウン
させてしまうと、タッチダウン軸受のラジアル面とスラ
スト面の摩擦が同時に作用し、タッチダウン軸受１１０
の急激な温度上昇が助長され、タッチダウン軸受が受け
るダメージが大きくなり、１回のタッチダウンにより、
タッチダウン軸受をその都度交換する必要があった。こ
れにより交換のメンテナンスのために膨大な時間を要
し、非経済的であった。従って、これをさらに改善する
要望があった。
り、タッチダウン時の回転軸の撓みの増大を避けること
ができ、タッチダウン軸受以外の部位で回転軸が固定側
の部材と接触して損傷するような問題はなく、安定した
モータの停止が行える様になる。しかし、ラジアル磁気
軸受１０５及びスラスト磁気軸受１０７共タッチダウン
させてしまうと、タッチダウン軸受のラジアル面とスラ
スト面の摩擦が同時に作用し、タッチダウン軸受１１０
の急激な温度上昇が助長され、タッチダウン軸受が受け
るダメージが大きくなり、１回のタッチダウンにより、
タッチダウン軸受をその都度交換する必要があった。こ
れにより交換のメンテナンスのために膨大な時間を要
し、非経済的であった。従って、これをさらに改善する
要望があった。
【０００９】本発明は、磁気軸受を回転電機の軸受要素
として用い、何らかの理由によりタッチダウンしても、
回転電機の回転軸とタッチダウン軸受が受けるダメージ
を少なくし、回転軸はもちろんタッチダウン軸受の継続
使用が出来る磁気軸受搭載回転電機を提供することを目
的とする。
として用い、何らかの理由によりタッチダウンしても、
回転電機の回転軸とタッチダウン軸受が受けるダメージ
を少なくし、回転軸はもちろんタッチダウン軸受の継続
使用が出来る磁気軸受搭載回転電機を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
目的を達成するために、同一の回転軸上に回転電機の回
転子と磁気軸受の回転子を有する磁気軸受搭載回転電機
において、回転軸の軸振れの大きさを検出する手段と、
検出された軸触れの大きさによって回転電機への電源を
遮断する手段と、各磁気軸受の電磁石へ供給する電流を
遮断する手段とを有する構成とする。又、回転電機の駆
動電源回路が遮断されないと磁気軸受制御装置の電源回
路が遮断できない構成とし、夫々の磁気軸受が独立して
制御装置の電源回路が遮断できる構成とする。
目的を達成するために、同一の回転軸上に回転電機の回
転子と磁気軸受の回転子を有する磁気軸受搭載回転電機
において、回転軸の軸振れの大きさを検出する手段と、
検出された軸触れの大きさによって回転電機への電源を
遮断する手段と、各磁気軸受の電磁石へ供給する電流を
遮断する手段とを有する構成とする。又、回転電機の駆
動電源回路が遮断されないと磁気軸受制御装置の電源回
路が遮断できない構成とし、夫々の磁気軸受が独立して
制御装置の電源回路が遮断できる構成とする。
【００１１】上述の構成において、夫々の磁気軸受に備
え付けられた回転軸の位置検出器によって検出された回
転軸の軸振れの大きさが所定値を越えると、回転電機の
駆動電源が先に遮断される。これにより回転軸がフリー
ラン状態になった後、つまり強制的な回転力が作用しな
くなってから、軸振れの大きさが所定の値を越えたこと
を示した位置検出器に対応した磁気軸受の電磁石に流れ
る電流が遮断され、その磁気軸受部のみがタッチダウン
する。これによりタッチダウン時の回転軸とタッチダウ
ン軸受の受ける衝撃力を僅少にすることができる。
え付けられた回転軸の位置検出器によって検出された回
転軸の軸振れの大きさが所定値を越えると、回転電機の
駆動電源が先に遮断される。これにより回転軸がフリー
ラン状態になった後、つまり強制的な回転力が作用しな
くなってから、軸振れの大きさが所定の値を越えたこと
を示した位置検出器に対応した磁気軸受の電磁石に流れ
る電流が遮断され、その磁気軸受部のみがタッチダウン
する。これによりタッチダウン時の回転軸とタッチダウ
ン軸受の受ける衝撃力を僅少にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１および図
２を用いて説明する。図１は本発明による磁気軸受を搭
載した三相モータの断面図および緊急時のモータおよび
磁気軸受制御装置の配線図である。図１に於いて１０１
は回転軸、１０２はモータであり、モータ回転子１０２
−１は回転軸１０１の中央部に固定され、モータ固定子
１０２−２はモータ回転子１０２−１に対向して円周上
の空隙を有して静止側に固定されており、インバータに
よるモータ駆動装置１０４によって駆動され、回転軸１
０１を回転させる。１０５は能動型のラジアル磁気軸受
であり、回転軸１０１の円周上に空隙を有して静止側上
下と左右に、またモータステータ１０２−２を挟んで軸
方向に２組固定されている。
２を用いて説明する。図１は本発明による磁気軸受を搭
載した三相モータの断面図および緊急時のモータおよび
磁気軸受制御装置の配線図である。図１に於いて１０１
は回転軸、１０２はモータであり、モータ回転子１０２
−１は回転軸１０１の中央部に固定され、モータ固定子
１０２−２はモータ回転子１０２−１に対向して円周上
の空隙を有して静止側に固定されており、インバータに
よるモータ駆動装置１０４によって駆動され、回転軸１
０１を回転させる。１０５は能動型のラジアル磁気軸受
であり、回転軸１０１の円周上に空隙を有して静止側上
下と左右に、またモータステータ１０２−２を挟んで軸
方向に２組固定されている。
【００１３】１０６ａ，ｂは回転軸１０１のラジアル方
向の軸変位を検出する変位センサであり、各ラジアル磁
気軸受１０５ａ，ｂの側に位置して取付けられている。
１０７はスラスト磁気軸受であり、回転軸１０１の軸端
部に設けられた円盤１１１を軸方向に挟んで取付けられ
ている。１０８は回転軸１０１の軸方向変位センサであ
り、スラスト磁気軸受１０７側軸端部に取付けられてい
る。１０９は磁気軸受制御装置であり、各ラジアル変位
センサ１０６ａ，ｂとスラスト変位センサ１０８の検出
信号によって、回転軸１０１を安定に非接触に支持する
様、各ラジアル磁気軸受１０５ａ，ｂとスラスト磁気軸
受１０７の電流を制御して磁気吸引力を制御する。
向の軸変位を検出する変位センサであり、各ラジアル磁
気軸受１０５ａ，ｂの側に位置して取付けられている。
１０７はスラスト磁気軸受であり、回転軸１０１の軸端
部に設けられた円盤１１１を軸方向に挟んで取付けられ
ている。１０８は回転軸１０１の軸方向変位センサであ
り、スラスト磁気軸受１０７側軸端部に取付けられてい
る。１０９は磁気軸受制御装置であり、各ラジアル変位
センサ１０６ａ，ｂとスラスト変位センサ１０８の検出
信号によって、回転軸１０１を安定に非接触に支持する
様、各ラジアル磁気軸受１０５ａ，ｂとスラスト磁気軸
受１０７の電流を制御して磁気吸引力を制御する。
【００１４】１１０は固体潤滑の総ボールベアリングか
ら成るタッチダウン軸受で、回転軸１０１とラジアル磁
気軸受１０６ａ，ｂとの間の空隙よりタッチダウン軸受
１１０と回転軸１０１との空隙の方が小さくなる様にし
て固定側に固定してある。また、スラスト磁気軸受１０
７についても同様に、スラスト磁気軸受１０７と回転軸
１０１との空隙より、タッチダウン軸受１１０と回転軸
１０１との空隙の方が小さくなる様に構成されている。
ら成るタッチダウン軸受で、回転軸１０１とラジアル磁
気軸受１０６ａ，ｂとの間の空隙よりタッチダウン軸受
１１０と回転軸１０１との空隙の方が小さくなる様にし
て固定側に固定してある。また、スラスト磁気軸受１０
７についても同様に、スラスト磁気軸受１０７と回転軸
１０１との空隙より、タッチダウン軸受１１０と回転軸
１０１との空隙の方が小さくなる様に構成されている。
【００１５】磁気軸受制御装置１０９の中には、回転軸
１０１の位置検出回路１０９−１Ｒによって得られた軸
振れ信号を、比較回路１０９−３Ｒ及び１０９−３Ｓに
て比較して、それらの軸振れ信号が夫々ある設定値以上
に達したとき、モータ電源を遮断するためのトリップ信
号の出力回路１０９−４Ｒ及び１０９−４Ｓとラジアル
磁気軸受の電源を遮断するためのトリップ信号の出力回
路１０９−５Ｒ及びスラスト磁気軸受の電源を遮断する
ためのトリップ信号の出力回路１０９−５Ｓを備えた異
常検出回路１０９−６Ｒと１０９−６Ｓを具備してい
る。
１０１の位置検出回路１０９−１Ｒによって得られた軸
振れ信号を、比較回路１０９−３Ｒ及び１０９−３Ｓに
て比較して、それらの軸振れ信号が夫々ある設定値以上
に達したとき、モータ電源を遮断するためのトリップ信
号の出力回路１０９−４Ｒ及び１０９−４Ｓとラジアル
磁気軸受の電源を遮断するためのトリップ信号の出力回
路１０９−５Ｒ及びスラスト磁気軸受の電源を遮断する
ためのトリップ信号の出力回路１０９−５Ｓを備えた異
常検出回路１０９−６Ｒと１０９−６Ｓを具備してい
る。
【００１６】トリップ信号の出力回路１０９−４Ｒ及び
１０９−４Ｓによって夫々接点スイッチ１０９−７Ｒ或
いは１０９−７Ｓを作動させ、それによりモータ電源を
遮断するための接点スイッチ１０９−８Ｒ或いは１０９
−８Ｓを動作させる。更に、接点１０９−７Ｒをラジア
ル磁気軸受の電源を遮断する出力回路１０９−５Ｒによ
って作動する接点スイッチ１０９−９Ｒとシリーズに接
続し、接点スイッチ１０９−８Ｒが動作してから、つま
りモータ電源が遮断してからでないとラジアル磁気軸受
の電源遮断接点スイッチ１０９−１０Ｒが動作できない
構成となっている。
１０９−４Ｓによって夫々接点スイッチ１０９−７Ｒ或
いは１０９−７Ｓを作動させ、それによりモータ電源を
遮断するための接点スイッチ１０９−８Ｒ或いは１０９
−８Ｓを動作させる。更に、接点１０９−７Ｒをラジア
ル磁気軸受の電源を遮断する出力回路１０９−５Ｒによ
って作動する接点スイッチ１０９−９Ｒとシリーズに接
続し、接点スイッチ１０９−８Ｒが動作してから、つま
りモータ電源が遮断してからでないとラジアル磁気軸受
の電源遮断接点スイッチ１０９−１０Ｒが動作できない
構成となっている。
【００１７】また接点１０９−７Ｓをスラスト磁気軸受
の電源を遮断する出力回路１０９−５Ｓによって作動す
る接点スイッチ１０９−９Ｓとシリーズに接続し、ラジ
アル磁気軸受と同様に接点スイッチ１０９−８Ｓが動作
してから、つまりモータ電源が遮断してからでないとス
ラスト磁気軸受の電源遮断接点スイッチ１０９−１０Ｓ
が動作できない構造となっている。つまり、上述の様に
ラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受の軸振れ信号，比
較回路が夫々分かれていて、夫々の磁気軸受の遮断が独
立に行える様になっている。
の電源を遮断する出力回路１０９−５Ｓによって作動す
る接点スイッチ１０９−９Ｓとシリーズに接続し、ラジ
アル磁気軸受と同様に接点スイッチ１０９−８Ｓが動作
してから、つまりモータ電源が遮断してからでないとス
ラスト磁気軸受の電源遮断接点スイッチ１０９−１０Ｓ
が動作できない構造となっている。つまり、上述の様に
ラジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受の軸振れ信号，比
較回路が夫々分かれていて、夫々の磁気軸受の遮断が独
立に行える様になっている。
【００１８】図２は以上述べた本実施例の異常検出回路
１０６−６Ｒと１０９−６Ｓのフローチャートを示した
もので、モータ電源の遮断の信号とラジアル磁気軸受遮
断信号の両方が成立して初めてラジアル磁気軸受の電源
が遮断され、またモータ電源の遮断の信号とスラスト磁
気軸受遮断信号の両方が成立して初めてスラスト磁気軸
受の電源が遮断される様にラジアル磁気軸受とスラスト
磁気軸受の遮断がそれぞれ独立した構成となっている。
１０６−６Ｒと１０９−６Ｓのフローチャートを示した
もので、モータ電源の遮断の信号とラジアル磁気軸受遮
断信号の両方が成立して初めてラジアル磁気軸受の電源
が遮断され、またモータ電源の遮断の信号とスラスト磁
気軸受遮断信号の両方が成立して初めてスラスト磁気軸
受の電源が遮断される様にラジアル磁気軸受とスラスト
磁気軸受の遮断がそれぞれ独立した構成となっている。
【００１９】上記構成によると、モータ電源の方が必ず
先に遮断されるため、磁気軸受電源が遮断されたタッチ
ダウン時に、強制的なモータの回転力による遠心力の作
用やモータの鉄心部の偏心による磁気吸引力の作用が全
くなくなる。また、ラジアル方向の変位信号としきい値
との比較及びスラスト方向の変位信号としきい値との比
較が独立しており、夫々の磁気軸受の遮断が独立して行
われるため、変位の異常を示した方向の磁気軸受だけが
遮断されることになる。
先に遮断されるため、磁気軸受電源が遮断されたタッチ
ダウン時に、強制的なモータの回転力による遠心力の作
用やモータの鉄心部の偏心による磁気吸引力の作用が全
くなくなる。また、ラジアル方向の変位信号としきい値
との比較及びスラスト方向の変位信号としきい値との比
較が独立しており、夫々の磁気軸受の遮断が独立して行
われるため、変位の異常を示した方向の磁気軸受だけが
遮断されることになる。
【００２０】以上述べた作用により、タッチダウン時の
回転軸の撓みの増大を避けることができ、タッチダウン
軸受以外の部位で回転軸が固定側の部材と接触して損傷
するような問題はなく、安定したモータの停止が行え
る。また、変位の異常がスラスト方向あるいはラジアル
方向のどちらか一方に生じた場合、その方向の磁気軸受
のみ遮断され、他方の磁気軸受は作動しているため、タ
ッチダウン箇所がスラストあるいはラジアルのどちらか
一方となり、タッチダウン時のダメージを少なく抑える
ことができる。
回転軸の撓みの増大を避けることができ、タッチダウン
軸受以外の部位で回転軸が固定側の部材と接触して損傷
するような問題はなく、安定したモータの停止が行え
る。また、変位の異常がスラスト方向あるいはラジアル
方向のどちらか一方に生じた場合、その方向の磁気軸受
のみ遮断され、他方の磁気軸受は作動しているため、タ
ッチダウン箇所がスラストあるいはラジアルのどちらか
一方となり、タッチダウン時のダメージを少なく抑える
ことができる。
【００２１】（他の実施例）以上述べた実施例では、回
転子の軸直角方向所定の軸振れ、つまり振動振幅により
２個のラジアル磁気軸受を作動するための電源を遮断す
る回路を一つにまとめ、回転子の軸方向の所定の振動振
幅により１個のスラスト磁気軸受を作動するための電源
を遮断する回路と独立して備えた磁気軸受搭載モータを
例に説明した。しかし、ラジアル磁気軸受及びスラスト
磁気軸受はそれぞれ一つあるいは複数個でも良く、複数
個の磁気軸受に対応したそれぞれの所定の振動振幅によ
り、それぞれ独立（ラジアル磁気軸受を複数個具備して
いるときは、それぞれのラジアル磁気軸受毎に独立、ス
ラスト磁気軸受についても同様）した遮断回路を有する
ものも本発明に包含される。また、上記の例ではラジア
ル磁気軸受とスラスト磁気軸受を必ず備えた回転電機で
説明したが、ラジアル磁気軸受あるいはスラスト磁気軸
受どちらか一方でも良く、さらに磁気軸受の遮断基準と
して軸の振動振幅を用いて説明したが、図３のフローチ
ャートに示すように軸の静的変位を基準としても良い。
転子の軸直角方向所定の軸振れ、つまり振動振幅により
２個のラジアル磁気軸受を作動するための電源を遮断す
る回路を一つにまとめ、回転子の軸方向の所定の振動振
幅により１個のスラスト磁気軸受を作動するための電源
を遮断する回路と独立して備えた磁気軸受搭載モータを
例に説明した。しかし、ラジアル磁気軸受及びスラスト
磁気軸受はそれぞれ一つあるいは複数個でも良く、複数
個の磁気軸受に対応したそれぞれの所定の振動振幅によ
り、それぞれ独立（ラジアル磁気軸受を複数個具備して
いるときは、それぞれのラジアル磁気軸受毎に独立、ス
ラスト磁気軸受についても同様）した遮断回路を有する
ものも本発明に包含される。また、上記の例ではラジア
ル磁気軸受とスラスト磁気軸受を必ず備えた回転電機で
説明したが、ラジアル磁気軸受あるいはスラスト磁気軸
受どちらか一方でも良く、さらに磁気軸受の遮断基準と
して軸の振動振幅を用いて説明したが、図３のフローチ
ャートに示すように軸の静的変位を基準としても良い。
【００２２】
【発明の効果】本発明の磁気軸受は上記のように構成さ
れているので、タッチダウンの際、回転軸に過大な磁気
吸引力が作用する事がなく、またタッチダウン箇所を限
定することができるため、タッチダウンベアリングが受
ける衝撃を少なく抑えることができ、タッチダウン軸受
の複数回の使用が可能となり、タッチダウンベアリング
交換のメンテナンスが節約できる。さらにタッチダウン
時の衝撃も僅少に抑えることができることにより、モー
タの信頼性も向上する。
れているので、タッチダウンの際、回転軸に過大な磁気
吸引力が作用する事がなく、またタッチダウン箇所を限
定することができるため、タッチダウンベアリングが受
ける衝撃を少なく抑えることができ、タッチダウン軸受
の複数回の使用が可能となり、タッチダウンベアリング
交換のメンテナンスが節約できる。さらにタッチダウン
時の衝撃も僅少に抑えることができることにより、モー
タの信頼性も向上する。
【図１】本発明による磁気軸受搭載回転電機の一実施例
の断面図及び磁気軸受制御装置の配線図、
の断面図及び磁気軸受制御装置の配線図、
【図２】本発明による磁気軸受制御装置内の異常検出回
路のフローチャート、
路のフローチャート、
【図３】本発明の他の実施例による磁気軸受制御装置内
の異常検出回路のフローチャート、
の異常検出回路のフローチャート、
【図４】従来の磁気軸受搭載回転電機の一実施例の断面
図及び磁気軸受制御装置の配線図、
図及び磁気軸受制御装置の配線図、
【図５】従来の磁気軸受制御装置内の異常検出回路のフ
ローチャート。
ローチャート。
１０１…回転軸、 １０２…モー
タ、１０４…モータ駆動装置、１０５，１０５ａ，１０
５ｂ…ラジアル磁気軸受、１０６，１０６ａ，１０６ｂ
…ラジアル方向軸変位センサ、１０７…スラスト磁気軸
受、１０８…スラスト方向軸変位センサ、 １０９…磁
気軸受制御装置、１０９−１…回転軸の位置検出回路、
１０９−１Ｒ…回転軸のラジアル方向位置検出回路、１
０９−１Ｓ…回転軸のスラスト方向位置検出回路、１０
９−２…磁気軸受出力回路、１０９−２Ｒ…ラジアル磁
気軸受出力回路、１０９−２Ｓ…スラスト磁気軸受出力
回路、１０９−３…変位信号比較回路、１０９−３Ｒ…
ラジアル方向変位比較回路、１０９−３Ｓ…スラスト方
向変位比較回路、１０９−４，１０９−４Ｒ，１０９−
４Ｓ…モータのトリップ信号出力回路１０９−５…磁気
軸受遮断のためのトリップ回路、１０９−５Ｒ…ラジア
ル磁気軸受遮断のためのトリップ回路、１０９−５Ｓ…
スラスト磁気軸受遮断のためのトリップ回路、１０９−
６…磁気軸受異常検出回路、１０９−６Ｒ…ラジアル磁
気軸受異常検出回路、１０９−６Ｓ…スラスト磁気軸受
異常検出回路、１０９−７…磁気軸受の接点スイッチ、
１０９−７Ｒ…ラジアル磁気軸受の接点スイッチ、１０
９−７Ｓ…スラスト磁気軸受の接点スイッチ、１０９−
８，１０９−８Ｒ，１０９−８Ｓ…モータ遮断用接点ス
イッチ、１０９−９，１０９−９Ｒ，１０９−９Ｓ…接
点スイッチ、１０９−１０…磁気軸受遮断用接点スイッ
チ、１０９−１０Ｒ…ラジアル磁気軸受遮断用接点スイ
ッチ、１０９−１０Ｓ…スラスト磁気軸受遮断用接点ス
イッチ。
タ、１０４…モータ駆動装置、１０５，１０５ａ，１０
５ｂ…ラジアル磁気軸受、１０６，１０６ａ，１０６ｂ
…ラジアル方向軸変位センサ、１０７…スラスト磁気軸
受、１０８…スラスト方向軸変位センサ、 １０９…磁
気軸受制御装置、１０９−１…回転軸の位置検出回路、
１０９−１Ｒ…回転軸のラジアル方向位置検出回路、１
０９−１Ｓ…回転軸のスラスト方向位置検出回路、１０
９−２…磁気軸受出力回路、１０９−２Ｒ…ラジアル磁
気軸受出力回路、１０９−２Ｓ…スラスト磁気軸受出力
回路、１０９−３…変位信号比較回路、１０９−３Ｒ…
ラジアル方向変位比較回路、１０９−３Ｓ…スラスト方
向変位比較回路、１０９−４，１０９−４Ｒ，１０９−
４Ｓ…モータのトリップ信号出力回路１０９−５…磁気
軸受遮断のためのトリップ回路、１０９−５Ｒ…ラジア
ル磁気軸受遮断のためのトリップ回路、１０９−５Ｓ…
スラスト磁気軸受遮断のためのトリップ回路、１０９−
６…磁気軸受異常検出回路、１０９−６Ｒ…ラジアル磁
気軸受異常検出回路、１０９−６Ｓ…スラスト磁気軸受
異常検出回路、１０９−７…磁気軸受の接点スイッチ、
１０９−７Ｒ…ラジアル磁気軸受の接点スイッチ、１０
９−７Ｓ…スラスト磁気軸受の接点スイッチ、１０９−
８，１０９−８Ｒ，１０９−８Ｓ…モータ遮断用接点ス
イッチ、１０９−９，１０９−９Ｒ，１０９−９Ｓ…接
点スイッチ、１０９−１０…磁気軸受遮断用接点スイッ
チ、１０９−１０Ｒ…ラジアル磁気軸受遮断用接点スイ
ッチ、１０９−１０Ｓ…スラスト磁気軸受遮断用接点ス
イッチ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−311699（ＪＰ，Ａ)
実開 昭64−53494（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 5/00 - 7/20
F16C 32/00 - 32/06
Claims (4)
- 【請求項１】 回転軸に直角方向の回転軸の姿勢を制御
する一個或いは複数個のラジアル磁極鉄心と、回転軸の
軸方向の姿勢を制御する一個或いは複数個のスラスト磁
極鉄心と、前記夫々の磁極鉄心からなる電磁石の磁気吸
引力を制御する制御回路により構成される一個或いは複
数個のラジアル磁気軸受と一個或いは複数個のスラスト
磁気軸受によって支承される回転子を有する磁気軸受搭
載回転電機と、前記磁気軸受搭載回転電機を駆動する回
転電機駆動用の電源で前記回転子の振動振幅の大きさに
よって回転電機の駆動電源を遮断させる手段と、前記磁
気軸受の電磁石の電源を遮断させる手段を備え、前記回
転電機駆動電源が遮断されないと前記磁気軸受の電源を
遮断できないように構成される磁気軸受搭載回転電機に
おいて、回転子の軸直角方向の所定の振動振幅により前
記一個或いは複数個のラジアル磁気軸受を作動するため
の電源を一括して遮断する回路と、回転子の軸方向の所
定の振動振幅により前記一個或いは複数個のスラスト磁
気軸受を作動するための電源を一括して遮断する回路と
を独立して備えたことを特徴とする磁気軸受搭載回転電
機。 - 【請求項２】 回転軸に直角方向の回転軸の姿勢を制御
する一個或いは複数個のラジアル磁極鉄心と、回転軸の
軸方向の姿勢を制御する一個或いは複数個のスラスト磁
極鉄心と、前記夫々の磁極鉄心からなる電磁石の磁気吸
引力を制御する制御回路により構成される一個或いは複
数個のラジアル磁気軸受と一個或いは複数個のスラスト
磁気軸受によって支承される回転子を有する磁気軸受搭
載回転電機と、前記磁気軸受搭載回転電機を駆動する回
転電機駆動用の電源で前記回転子の変位の大きさによっ
て回転電機の駆動電源を遮断させる手段と、前記磁気軸
受の電磁石の電源を遮断させる手段を備え、前記回転電
機駆動電源が遮断されないと前記磁気軸受の電源を遮断
できないように構成される磁気軸受搭載回転電機におい
て、回転子の軸直角方向の所定の変位により前記一個或
いは複数個のラジアル磁気軸受を作動するための電源を
一括して遮断する回路と、回転子の軸方向の所定の変位
により前記一個或いは複数個のスラスト磁気軸受を作動
するための電源を一括して遮断する回路とを独立して備
えたことを特徴とする磁気軸受搭載回転電機。 - 【請求項３】 回転軸に直角方向の回転軸の姿勢を制御
する一個或いは複数個のラジアル磁極鉄心と、回転軸の
軸方向の姿勢を制御する一個或いは複数個のスラスト磁
極鉄心と、前記夫々の磁極鉄心からなる電磁石の磁気吸
引力を制御する制御回路により構成される一個或いは複
数個のラジアル磁気軸受と一個或いは複数個のスラスト
磁気軸受によって支承される回転子を有する磁気軸受搭
載回転電機と、前記磁気軸受搭載回転電機を駆動する回
転電機駆動用の電源で、前記回転子の振動振幅の大きさ
によって回転電機の駆動電源を遮断させる手段と、前記
磁気軸受の電磁石の電源を遮断させる手段を備え、前記
回転電機駆動電源が遮断されないと前記磁気軸受の電源
を遮断できないように構成される磁気軸受搭載回転電機
において、回転子の軸直角方向の所定の振動振幅により
前記一個或いは複数個のラジアル磁気軸受を作動するた
めの夫々の電源を遮断する回路と、回転子の軸方向の所
定の振動振幅により前記一個或いは複数個のスラスト磁
気軸受を作動するための夫々の電源を遮断する回路とを
全て独立して備えたことを特徴とする磁気軸受搭載回転
電機。 - 【請求項４】 回転軸に直角方向の回転軸の姿勢を制御
する一個或いは複数個のラジアル磁極鉄心と、回転軸の
軸方向の姿勢を制御する一個或いは複数個のスラスト磁
極鉄心と、前記夫々の磁極鉄心からなる電磁石の磁気吸
引力を制御する制御回路により構成される一個或いは複
数個のラジアル磁気軸受と一個或いは複数個のスラスト
磁気軸受によって支承される回転子を有する磁気軸受搭
載回転電機と、前記磁気軸受搭載回転電機を駆動する回
転電機駆動用の電源で、前記回転子の変位の大きさによ
って回転電機の駆動電源を遮断させる手段と、前記磁気
軸受の電磁石の電源を遮断させる手段を備え、前記回転
電機駆動電源が遮断されないと前記磁気軸受の電源を遮
断できないように構成される磁気軸受搭載回転電機にお
いて、回転子の軸直角方向の所定の変位により前記一個
或いは複数個のラジアル磁気軸受を作動するための夫々
の電源を遮断する回路と、回転子の軸方向の所定の変位
により前記一個或いは複数個のスラスト磁気軸受を作動
するための電源を一括して遮断する回路とを全て独立し
て備えたことを特徴とする磁気軸受搭載回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06222396A JP3414918B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁気軸受搭載回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06222396A JP3414918B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁気軸受搭載回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09261919A JPH09261919A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3414918B2 true JP3414918B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=13193947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06222396A Expired - Lifetime JP3414918B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 磁気軸受搭載回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3414918B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001017096A1 (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-08 | Eskom | The protection of an electricity generator |
| DE102005032184A1 (de) * | 2005-07-09 | 2007-01-18 | Saurer Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betreiben eines elektromotorischen Antriebs |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP06222396A patent/JP3414918B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09261919A (ja) | 1997-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030318 |
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