JPH02102918A - 磁気軸受装置 - Google Patents

磁気軸受装置

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JPH02102918A JP63254620A JP25462088A JPH02102918A JP H02102918 A JPH02102918 A JP H02102918A JP 63254620 A JP63254620 A JP 63254620A JP 25462088 A JP25462088 A JP 25462088A JP H02102918 A JPH02102918 A JP H02102918A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は磁気軸受装置に関するものであって、この発
明の目的は、制御電流による制御特性を向上し得ると共
に、アーマチャーディスクの変位による不平衡バネ定数
を小さくでき、しかも構造簡素な磁気軸受装置を提供す
ることにある。
以下にこの発明の磁気軸受装置の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。
第１図において、ｌは回転主軸であって、この回転主軸
ｌにはアーマチャーディスク２が、一体回転可能に取着
されている。このアーマチャーディスク２を挟んで、軸
方向の両側の位置には、対の軸受要素３．３が配置され
ている。各軸受要素３は、永久磁石４の両磁極面に一対
の磁極片５．６を取着した構造のもので、各磁極片５．
６はアーマチャーディスク２と平行に延びる部分と、こ
の部分からアーマチャーディスク２に近接する位置まで
延びる先端部分とを有している。そして上記一対の磁極
片５．６間の位置において、上記永久磁石４よりも先端
側に制御コイル７が配置され、この制御ｉｔコイル７よ
りもさらに先端側にセンサーコイル８が配置されている
。なおこのセンサーコイル８は、上記制御コイル７と同
方向に巻かれているものとする。
上記磁気軸受装置においては、磁極片５．６の先端側に
第１及び第２空隙１１，１２が、また磁極片５．６の基
端側に漏れ磁路１３がそれぞれ形成されることになるが
、その等価回路を第２図に示す。同図において、ＥＯは
永久磁石４の起磁力、ＲＯは永久磁石４の内部磁気抵抗
、ＲＬは漏れ磁束用磁気抵抗、Ｒ１は第１空隙１１用磁
気抵抗、Ｒ２は第２空隙用磁気抵抗をそれぞれ示してい
る。
上記においてアーマチャーディスク２の変位による不平
衡バネ定数は、 １　／　Ｅ　１　＋　（ＲＯ／（１＋ＲＯ／Ｒ１）（Ｒ
１＋Ｒ２）　　）　１に比例する。
また制御力は、 ＥＯ・Ｎｌ／Ｒ Ｒ＝　（Ｒ１＋Ｒ２）”（１＋ＲＯ／ＲＬ）　＋２ＲＱ
（Ｒ１＋Ｒ２）十ＲＯ”／（１＋Ｒ２／ＲＬ） に比例する。したがって ＲＬ＝ＲＯ（Ｒ１＋Ｒ２）／　（ＲＯ−（Ｒ１＋Ｒ２）
　）＝　ＲＯ／　（ａ　−１） 〔ただし、ＲＯ＝ａ　（Ｒ１＋　Ｒ２）　）の時に最大
となる。
以上のように、永久磁石４のＮＳ極面間隔を長くしｌ、
内部磁気抵抗ＲＯを大きくシ（例えば、上記磁極片５．
６を軟磁性体にて構成する）、制御コイル７の磁路の磁
気抵抗を、永久磁石４の漏れ磁路を作ることによって最
適化し、また永久磁石４よりも先端側に制御コイル７を
配置することによって、制御電流による制御特性を向上
し得ると共に、アーマチャーディスクの変位による不平
衡バネ定数を小さくでき、しかもその構成を簡素化する
ことが可能となる。
第３図には変位検出センサーの変位検出原理図を示す。
この場合の変位検出センサーは、センサーコイル８とア
ーマチャーディスク２（磁性体）とで構成されており、
コイル８には高周波（略５０ＫＨｚ　）電流を流しであ
る。コイル８とアーマチャーディスク２との距離が変化
すると、コイル８のインダクタンスが変化し、コイル８
に印加しである高周波が振幅変調されることになるため
、この変調骨を変位として検出するのである。検出回路
は２個のインピーダンスｚｏ、ｚｏと、２個のセンサー
コイルＬ１、Ｌ２でブリッジを構成して変化分を差動検
出した後、検波回路で変位信号を取り出すようにしてい
る。
制御コイル７とセンサーコイル８とを複合させたときの
ノイズに関しては、吸引力を強める方の制御コイル７は
強い磁界を発生させるが、センサーコイル８とアーマチ
ャーディスク２との距離が離れているため、サンサーコ
イル８のインダクタンスの変化分はある値とはなるもの
の、極端には大きくならない。一方、吸引力を弱める側
の制御コイル７は、発生する磁界は弱いが、センサーコ
イル８とアーマチャーディスク２との距離が短（、サン
サーコイル８のインダクタンスの変化分は上記の「ある
値」と略同じ値になる。したがって、このように差動検
出方式を採用すれば、上記変化分は互いにキャンセルさ
れ、変位成分としては検出されず、精度の良い変位検出
をなし得ることになる。
いまここで、 Ｌｌ、Ｌ２：センサコイルのインダクタンスｚＯニブリ
ッジの基準インピーダンス μ：空隙の透磁率 Ｓ：磁心の断面積 Ｎ：コイルの巻数 ｘＯ：平衡点でのセンサターゲットの距離ｘ：ｘＯから
の変位 −：コイル印加電圧ν０の角周波数 とそれぞれすると、ブリッジの出力電圧■は、■＝ν０
（ｊ匈Ｌ２−ｊ軸Ｌｌ）　／　２　（ｊｗＬ１＋ｊ賀Ｌ
２）＝ＶＯ（Ｌ２−Ｌｌ）　／２　（Ｌ１＋Ｌ２）とな
る。
そこで Ｌ１＝μＳＮ”／２　（に０−Ｘ） ＝ａ／（ｘｏ−ｘ） Ｌ２＝　ｕ　ＳＮ”／　２　（ｘＯ＋　ｘ　）＝　ａ　
／　（ｘＯ＋　ｘ　） と仮定すると、 Ｖ＝−ＶＯ・ｘ　／　２　ＸＯ となり、したがって変位に比例した電気信号を得ること
が可能となる。なお■は、数１０ＫＨｚの高周波電圧で
あり、その振幅が変位に比例することから、検波によっ
て高周波成分を除去することにより変位信号の出力が可
能となる。
以上のように上記した軸方向変位検出機構によれば、セ
ンサーコイル８の磁路を、制御コイル７の磁路と共通に
しであることから、省スペースを図ることが可能となる
。また上記のような差動検出機構を採用すれば、アーマ
チャーディスク２が両軸受要素３．３の中央に位置する
ときにセンサー出力が零となるため、個々の構造体によ
るバラツキを低減し得るし、また変位に対してリニアニ
なセンサー出力を得ることが可能となる。
この発明の磁気軸受装置は上記のように構成されたもの
であり、そのためこの発明の磁気軸受装置においては、
制御電流による制御特性を向上し得ると共に、アーマチ
ャーディスクの変位による不平衡バネ定数を小さくでき
、しかもその構成を簡素化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の磁気軸受装置の一実施例を示す縦断
面図、第２図は上記装置の等価回路図、第３図は変位検
出センサーの作動原理図である。 １・・・回転主軸、２・・・アーマチャーディスク、３
・・・軸受要素、４・・・永久磁石、５．６・・・磁極
片、７・・・制御コイル、８・・・センサーコイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、回転主軸に取着されたアーマチャーディスクの軸方
    向両側に一対の軸受要素を配置して成り、上記各軸受要
    素は、永久磁石の両磁極面に一対の磁極片を取着すると
    共に、この磁極片の先端側を上記アーマチャーディスク
    に近接して配置し、さらに上記永久磁石よりも先端側の
    位置において、上記磁極片間に制御用コイルを配置して
    成る磁気軸受装置。
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