JPH0332338A - モーター体型磁気軸受 - Google Patents
モーター体型磁気軸受Info
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- JPH0332338A JPH0332338A JP1162885A JP16288589A JPH0332338A JP H0332338 A JPH0332338 A JP H0332338A JP 1162885 A JP1162885 A JP 1162885A JP 16288589 A JP16288589 A JP 16288589A JP H0332338 A JPH0332338 A JP H0332338A
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- Japan
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- coil
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- magnetic bearing
- magnetic
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Classifications
-
- 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
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
- F16C32/0497—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and radial force
-
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
-
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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
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、ターボ分子ポンプや回転陽極Ｘ線管、工作機
械用スピンドル等、磁気軸受を利用する回転機器に適用
可能なモータ一体型磁気軸受に関するものである。
械用スピンドル等、磁気軸受を利用する回転機器に適用
可能なモータ一体型磁気軸受に関するものである。
［従来の技術］
第７図は、磁気軸受を利用する回転機器のうち、５軸制
御によるものの一般的な構造を示している。
御によるものの一般的な構造を示している。
図に示されるように、シャフト１０１の中央にモータ（
インダクションモータ等）１０２が構成され、その両側
にラジアル磁気軸受１０３．１０３が配設されている。
インダクションモータ等）１０２が構成され、その両側
にラジアル磁気軸受１０３．１０３が配設されている。
各々のラジアル磁気軸受１０３は、直交２軸にそれぞれ
対をなす電磁石１３１を有したもので、それらの近傍に
軸受間の微少隙間を検出する位置センサが付帯して設け
である（図示省略）。そして、この位置センサから取り
出される信号に基ついて各吸引コイル１３１ａに通電す
べき直流電流の大きさを可変し、シャフト１０］に固着
したロータ１３２に対する磁気吸弓力を４軸においてフ
ィードバック制御し得るようになっている。また、モー
タ１０２は珪素鋼板製のステータ磁極１２１にモータコ
イル１２２を巻装したもので、該モータコイル１２２に
三相交流を流し、その電流の大きさと周波数を可変する
ことにより、シャフト１０１．に固着したロータ１２３
に作用させる回転方向の付勢力を調節し得るようになっ
ている。さらに、シャフト１０１の一端にはスラスト盤
１４１を取着して両側に電磁石１４２を配置し、スラス
ト磁気軸受１０４を構成している。この軸受１０４も、
図示しない位置センサから取り出される信号に基づいて
、スラスト盤１４１に対する磁気吸引力を制御し得るも
のである。
対をなす電磁石１３１を有したもので、それらの近傍に
軸受間の微少隙間を検出する位置センサが付帯して設け
である（図示省略）。そして、この位置センサから取り
出される信号に基ついて各吸引コイル１３１ａに通電す
べき直流電流の大きさを可変し、シャフト１０］に固着
したロータ１３２に対する磁気吸弓力を４軸においてフ
ィードバック制御し得るようになっている。また、モー
タ１０２は珪素鋼板製のステータ磁極１２１にモータコ
イル１２２を巻装したもので、該モータコイル１２２に
三相交流を流し、その電流の大きさと周波数を可変する
ことにより、シャフト１０１．に固着したロータ１２３
に作用させる回転方向の付勢力を調節し得るようになっ
ている。さらに、シャフト１０１の一端にはスラスト盤
１４１を取着して両側に電磁石１４２を配置し、スラス
ト磁気軸受１０４を構成している。この軸受１０４も、
図示しない位置センサから取り出される信号に基づいて
、スラスト盤１４１に対する磁気吸引力を制御し得るも
のである。
［発明が解決しようとする課題］
このように、回転機器に磁気軸受を採用するメリットは
、接触抵抗を無くして回転の高速化を実現でき、同時に
オイルフリーを達成し得る点にある。しかし、採用に際
して次のような問題が付随するため、必ずしも有益な結
果をもたらすとは限らないのが実状と言える。すなわち
、磁気軸受の数だけ構成要素が多くなり構造が複雑にな
ること、それに伴って大形化や重量増加が避けられない
こと、コスト高となること、両ラジアル磁気軸受とモー
タが空間的に離間しているためモータの発生振動を抑止
する場合の調整が難しいこと等である。
、接触抵抗を無くして回転の高速化を実現でき、同時に
オイルフリーを達成し得る点にある。しかし、採用に際
して次のような問題が付随するため、必ずしも有益な結
果をもたらすとは限らないのが実状と言える。すなわち
、磁気軸受の数だけ構成要素が多くなり構造が複雑にな
ること、それに伴って大形化や重量増加が避けられない
こと、コスト高となること、両ラジアル磁気軸受とモー
タが空間的に離間しているためモータの発生振動を抑止
する場合の調整が難しいこと等である。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
あって、これらを有効に解消すべく、新たな構造を有し
た磁気軸受を提供することを目的としている。
あって、これらを有効に解消すべく、新たな構造を有し
た磁気軸受を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
造のモータ一体型磁気軸受を採用するものである。
造のモータ一体型磁気軸受を採用するものである。
すなわち、本発明のモータ一体型磁気軸受は、シャフト
を磁気浮上させるための吸引コイルと、前記シャフトを
回転方向に付勢するためのモータコイルとを共通のステ
ータ磁極に巻装したことを特徴としている。
を磁気浮上させるための吸引コイルと、前記シャフトを
回転方向に付勢するためのモータコイルとを共通のステ
ータ磁極に巻装したことを特徴としている。
［作用］
このような構成により、例えば吸引コイルに直流を流し
、モータコイルに三相交流を流すと、ステータ磁極は各
々のコイルによって励磁されるため、瞬時的に見た場合
に、発生する磁界は、吸弓コイルによって生じる磁界と
、モータコイルによって生じる磁界との重畳したものと
なり、複雑な形態をとる。
、モータコイルに三相交流を流すと、ステータ磁極は各
々のコイルによって励磁されるため、瞬時的に見た場合
に、発生する磁界は、吸弓コイルによって生じる磁界と
、モータコイルによって生じる磁界との重畳したものと
なり、複雑な形態をとる。
しかし、経時的には、前者は常に定位置に生じる移動し
ない磁界であるためためシャフトに安定した吸引力を作
用させるのに対し、後者は周方向に移動する回転磁界で
あるため実効的にシャフトに作用させ得るのは専ら回転
方向の付勢力である。
ない磁界であるためためシャフトに安定した吸引力を作
用させるのに対し、後者は周方向に移動する回転磁界で
あるため実効的にシャフトに作用させ得るのは専ら回転
方向の付勢力である。
このため、軸受機能は吸引コイルが果たし、モータ機能
はモータコイルが果たすという基本的な点において各々
の作用が損なわれることはなく、−体化によって特に弊
害がもたらされるものでもない。したがって、磁気軸受
とモータとを一体化した分だけ軸方向の短寸化を図り得
るものとなり、従来の不都合を低減したものとして、回
転機器に好適に適用することが可能になる。
はモータコイルが果たすという基本的な点において各々
の作用が損なわれることはなく、−体化によって特に弊
害がもたらされるものでもない。したがって、磁気軸受
とモータとを一体化した分だけ軸方向の短寸化を図り得
るものとなり、従来の不都合を低減したものとして、回
転機器に好適に適用することが可能になる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図を参照して説
明する。
明する。
この実施例のモータ一体型磁気軸受ＭＧは、第１図に示
すように、シャフト１にロータ２を固着し、このロータ
２の外周に微少空隙を隔てて珪素鋼板製のステータ磁極
３を近接配置している。
すように、シャフト１にロータ２を固着し、このロータ
２の外周に微少空隙を隔てて珪素鋼板製のステータ磁極
３を近接配置している。
ステータ磁極３は、第２図に示すように、内周に開口す
る１２個のスロツト３１〜Ｓ１２が周方向に沿って等角
位置に打ち抜かれており、各スロワ１’５ＮＳＳＮ、ｌ
間（１≦Ｎ≦１２．５１３＝ＳＬ）に鉄心部３１を形
成している。そして、これらの鉄心部３１の基端部分に
先にモータコイル４を巻装し、しかる後、先端部分に吸
引コイル５を巻装している。モータコイル４は、亀甲型
のもので、第３図及び第４図に示すようにスロット３１
〜Ｓ１２に亘っていわゆる重ね巻と呼ばれる手法で巻装
しである。１相目はＡ１に始まってＡ。に終わり、２相
目はＢ１に始まってＢｏに終わり、３相目はＣ１に始ま
ってＣ６に終わる。そして、これら各組の端子（Ａ、
、Ａ、）、（Ｂｉ 、Ｂ、）、（Ｃ１ｃｏ）を図外の３
相交流電源に接続している。
る１２個のスロツト３１〜Ｓ１２が周方向に沿って等角
位置に打ち抜かれており、各スロワ１’５ＮＳＳＮ、ｌ
間（１≦Ｎ≦１２．５１３＝ＳＬ）に鉄心部３１を形
成している。そして、これらの鉄心部３１の基端部分に
先にモータコイル４を巻装し、しかる後、先端部分に吸
引コイル５を巻装している。モータコイル４は、亀甲型
のもので、第３図及び第４図に示すようにスロット３１
〜Ｓ１２に亘っていわゆる重ね巻と呼ばれる手法で巻装
しである。１相目はＡ１に始まってＡ。に終わり、２相
目はＢ１に始まってＢｏに終わり、３相目はＣ１に始ま
ってＣ６に終わる。そして、これら各組の端子（Ａ、
、Ａ、）、（Ｂｉ 、Ｂ、）、（Ｃ１ｃｏ）を図外の３
相交流電源に接続している。
これにより、ある瞬間には第５図に示すような回転磁界
Ｈ６が生じ、この磁界Ｈ６が電源周波数に応じた速度で
一定方向に回転移動するものとなる。
Ｈ６が生じ、この磁界Ｈ６が電源周波数に応じた速度で
一定方向に回転移動するものとなる。
また、吸引コイル５は、スロットＳ１゜、８１問および
スロットＳ１．８２間の各鉄心部３１．３１に相対的に
逆向きに巻回し、端子（ａｌ、ａｏ）を図外の直流電源
に接続している。これにより、第５図に示すような磁界
ＨＨが生じることになる。
スロットＳ１．８２間の各鉄心部３１．３１に相対的に
逆向きに巻回し、端子（ａｌ、ａｏ）を図外の直流電源
に接続している。これにより、第５図に示すような磁界
ＨＨが生じることになる。
また、同様にしてこの磁界Ｈｘｌの対向位置に磁界ＨＸ
２を形成し、さらに、その制御軸と直交する左右幻向位
置に磁界ＨＹｌ、ＨＹ２を形成し得るように、各鉄心部
３１に吸引コイル５を巻回し、それら各組の端子（ｂ、
、ｂＯ）、（ｃｌ、ｃｏ）、（ｄｄ。）を図外の直流電
源に独立制御可能に接続している。
２を形成し、さらに、その制御軸と直交する左右幻向位
置に磁界ＨＹｌ、ＨＹ２を形成し得るように、各鉄心部
３１に吸引コイル５を巻回し、それら各組の端子（ｂ、
、ｂＯ）、（ｃｌ、ｃｏ）、（ｄｄ。）を図外の直流電
源に独立制御可能に接続している。
なお、この磁気軸受ＭＧは、第１図に示す隣接位置に位
置センサ６（近接容量変化を利用したものや渦電流変化
を利用したもの等）を付帯して設けており、その検出信
号を対応する吸引コイル５の直流電源に人力して、シャ
フト１を軸心位置に保持すべく、各吸引コイル５に通電
すべき電流の大きさをフィードバック制御するようにし
ている。
置センサ６（近接容量変化を利用したものや渦電流変化
を利用したもの等）を付帯して設けており、その検出信
号を対応する吸引コイル５の直流電源に人力して、シャ
フト１を軸心位置に保持すべく、各吸引コイル５に通電
すべき電流の大きさをフィードバック制御するようにし
ている。
しかして、このような構造からなる磁気軸受であると、
シャフト１は吸引コイル５によって浮上支持され、同時
にモータコイル４によって回転方向に付勢されて駆動さ
れることになり、共通のステータ磁極３で磁気軸受機能
とモータ機能を同時に発揮し得るものとなる。したがっ
て、磁気軸受とモータとを別途に配置する必要がなくな
り、回転機器を構成する際にステータ磁極とロータ数と
を低減でき、軸方向の短・Ｊ化を達成することができる
。また、これにより低コスト化も果たされ、しかも、モ
ータとラジアル磁気軸受とが一体であるため、モータの
発生振動を抑止できる効果が増大して制御も容易となる
メリットが得られる。
シャフト１は吸引コイル５によって浮上支持され、同時
にモータコイル４によって回転方向に付勢されて駆動さ
れることになり、共通のステータ磁極３で磁気軸受機能
とモータ機能を同時に発揮し得るものとなる。したがっ
て、磁気軸受とモータとを別途に配置する必要がなくな
り、回転機器を構成する際にステータ磁極とロータ数と
を低減でき、軸方向の短・Ｊ化を達成することができる
。また、これにより低コスト化も果たされ、しかも、モ
ータとラジアル磁気軸受とが一体であるため、モータの
発生振動を抑止できる効果が増大して制御も容易となる
メリットが得られる。
なお、第６図はこのモータ一体型磁気軸受ＭＧを回転機
器に適用する場合の一例を示している。
器に適用する場合の一例を示している。
図示のものは、該磁気軸受ＭＧをシャフト１１の両端に
一対に設け、中央にスラスト磁気軸受１−２を配置して
、第７図に対応したと同様の５軸制御形回転機器を構成
したものである。両回転機器を比較すると、本実施例の
ものは軸方向に短寸化されており、回転機器全体として
の軽量コンパクト化が果たされることが明瞭となる。こ
の場合、駆動力をさほど必要としない場合は、一方を従
来の磁気軸受で構成してもよい。
一対に設け、中央にスラスト磁気軸受１−２を配置して
、第７図に対応したと同様の５軸制御形回転機器を構成
したものである。両回転機器を比較すると、本実施例の
ものは軸方向に短寸化されており、回転機器全体として
の軽量コンパクト化が果たされることが明瞭となる。こ
の場合、駆動力をさほど必要としない場合は、一方を従
来の磁気軸受で構成してもよい。
また、モータは非接触式のものであれば」二連したイン
ダクションモータである必要はなく、ＤＣブラシレスモ
ータ、同期モータ、深ミゾ型、２重かご型などで構成す
ることも可能である。かご型ロータを利用する場合は、
かごの構成要素のうち、短絡環を橋絡する所謂２次導体
と呼ばれるもののスキューを次のように設けておくとよ
い。すなわち、ロータが単一である場合は、く字形に中
央を屈曲させることで駆動力の平滑化を図ることができ
る。また、ロータを対をなして配置する場合は、各々の
２次導体のスキュ一方向を逆向きにしたものをシャフト
に取り付けることで、両モータに生じる振動を互いに相
殺させることができ、有効である。
ダクションモータである必要はなく、ＤＣブラシレスモ
ータ、同期モータ、深ミゾ型、２重かご型などで構成す
ることも可能である。かご型ロータを利用する場合は、
かごの構成要素のうち、短絡環を橋絡する所謂２次導体
と呼ばれるもののスキューを次のように設けておくとよ
い。すなわち、ロータが単一である場合は、く字形に中
央を屈曲させることで駆動力の平滑化を図ることができ
る。また、ロータを対をなして配置する場合は、各々の
２次導体のスキュ一方向を逆向きにしたものをシャフト
に取り付けることで、両モータに生じる振動を互いに相
殺させることができ、有効である。
尚、ステータ磁極の材料は珪素鋼板に限定するものでは
なく、種々の材料が使用可能である。
なく、種々の材料が使用可能である。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。
能である。
［発明の効果］
本発明のモータ一体型磁気軸受は、以上のように共通の
ステータ磁極に吸引コイルとモータコイルとを巻装する
ことで、磁気軸受とモータを一体化した構成により、回
転機器を構成する際にその構成要素を低減して構造の簡
略化を図り、小形化、低コスト化を達成することができ
る。また、モタの発生振動に対する抑止力を増大させる
効果が得られ、軸受制御も容易となる。
ステータ磁極に吸引コイルとモータコイルとを巻装する
ことで、磁気軸受とモータを一体化した構成により、回
転機器を構成する際にその構成要素を低減して構造の簡
略化を図り、小形化、低コスト化を達成することができ
る。また、モタの発生振動に対する抑止力を増大させる
効果が得られ、軸受制御も容易となる。
第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は概
略的な側断面図、第２図は第１図における■−■線断面
図、第３図はステータ磁極を周方向に展開した状態で各
コイルの巻装状態を示す説明図、第４図は第３図におけ
るＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は第２図に対応する作用
説明図である。第６図は本発明の他の実施例を示す第１
図相当の側断面図である。第７図は従来例を示す第１並
びに第６園相当の側断面図である。 １・・・シャフト ３・・・ステータ磁極４・
・・モータコイル ５・・・吸引コイルＭＧ・・・
モータ一体型磁気軸受
略的な側断面図、第２図は第１図における■−■線断面
図、第３図はステータ磁極を周方向に展開した状態で各
コイルの巻装状態を示す説明図、第４図は第３図におけ
るＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は第２図に対応する作用
説明図である。第６図は本発明の他の実施例を示す第１
図相当の側断面図である。第７図は従来例を示す第１並
びに第６園相当の側断面図である。 １・・・シャフト ３・・・ステータ磁極４・
・・モータコイル ５・・・吸引コイルＭＧ・・・
モータ一体型磁気軸受
Claims (1)
- シャフトを磁気浮上させるための吸引コイルと、前記シ
ャフトを回転方向に付勢するためのモータコイルとを共
通のステータ磁極に巻装していることを特徴とするモー
タ一体型磁気軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1162885A JPH0332338A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | モーター体型磁気軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1162885A JPH0332338A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | モーター体型磁気軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0332338A true JPH0332338A (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15763108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1162885A Pending JPH0332338A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | モーター体型磁気軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0332338A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002247823A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-30 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 磁気浮上型電動機 |
| EP1257042A2 (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-13 | Sankyo Seiki Mfg. Co. Ltd. | Magnetically levitated motor |
| JP2009118737A (ja) * | 1996-03-26 | 2009-05-28 | Seagate Technology Llc | スピンドルモーター用の能動電磁減衰システム |
| WO2009093428A1 (ja) * | 2008-01-24 | 2009-07-30 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | ベアリングレスモータ |
| JP2014007951A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Eskaef Manutic Mechatronic | コンパクト電動遠心コンプレッサー |
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| JP2016188700A (ja) * | 2014-11-03 | 2016-11-04 | 株式会社デンソー | 電動モータ、制御装置、およびモータ制御システム |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP1162885A patent/JPH0332338A/ja active Pending
Cited By (13)
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