JPH06141512A - 磁気浮上モータ - Google Patents
磁気浮上モータInfo
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- JPH06141512A JPH06141512A JP4284771A JP28477192A JPH06141512A JP H06141512 A JPH06141512 A JP H06141512A JP 4284771 A JP4284771 A JP 4284771A JP 28477192 A JP28477192 A JP 28477192A JP H06141512 A JPH06141512 A JP H06141512A
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- winding
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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
- F16C32/044—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
-
- 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
- F16C2380/00—Electrical apparatus
- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
Abstract
(57)【要約】
【目的】構造が小型であって、しかも充分な浮上力を得
る。 【構成】固定子１の巻線３，３，・・・を順次励磁し
て、固定子１の内周面に沿って６極回転磁界を発生させ
ると、回転子６に連続した一定方向の変位力が与えられ
る。このとき、回転子６に働く変位力を常に上方向へ設
定することにより、回転子６は連続した浮上力を得るこ
とができる。
る。 【構成】固定子１の巻線３，３，・・・を順次励磁し
て、固定子１の内周面に沿って６極回転磁界を発生させ
ると、回転子６に連続した一定方向の変位力が与えられ
る。このとき、回転子６に働く変位力を常に上方向へ設
定することにより、回転子６は連続した浮上力を得るこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は宇宙関連機器や高速回
転機器等に用いられる磁気浮上モータに関する。
転機器等に用いられる磁気浮上モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、宇宙関連機器や高速回転機などに
おいて、非接触で回転体を保持する磁気軸受が使用され
ている。しかし、高速モータ等に磁気軸受を適用して磁
気浮上モータを構成した場合、モータが発生する径方向
の吸引力も磁気軸受で支持しなければならないため、磁
気軸受が大型になり、コスト高になる問題があった。
おいて、非接触で回転体を保持する磁気軸受が使用され
ている。しかし、高速モータ等に磁気軸受を適用して磁
気浮上モータを構成した場合、モータが発生する径方向
の吸引力も磁気軸受で支持しなければならないため、磁
気軸受が大型になり、コスト高になる問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたもので、その目的は、構造が小型で
あってしかも充分な浮上力を得ることができる磁気浮上
モータを提供することにある。
情に鑑みてなされたもので、その目的は、構造が小型で
あってしかも充分な浮上力を得ることができる磁気浮上
モータを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ために、請求項１記載の発明は、内周面に複数のスロッ
トが形成された固定子と、前記固定子内に配置され、前
記固定子の内周面と対向する複数の磁極を外周面に有す
る回転子と、前記スロット内に挿通されて配線され、通
電により前記回転子を回転駆動する磁界を発生する第１
の巻線と、前記スロット内に挿通されて配線され、通電
により前記回転子の軸心を一定位置に定位させる磁界を
発生する第２の巻線とを具備することを特徴とする。
ために、請求項１記載の発明は、内周面に複数のスロッ
トが形成された固定子と、前記固定子内に配置され、前
記固定子の内周面と対向する複数の磁極を外周面に有す
る回転子と、前記スロット内に挿通されて配線され、通
電により前記回転子を回転駆動する磁界を発生する第１
の巻線と、前記スロット内に挿通されて配線され、通電
により前記回転子の軸心を一定位置に定位させる磁界を
発生する第２の巻線とを具備することを特徴とする。
【０００５】また、請求項２記載の発明は、前記第１お
よび第２の巻線が各々複数の独立した単極巻線であり、
前記固定子が有する磁極数がＮ（Ｎは整数）であり、Ｎ
±２極の回転磁界を発生せしめる電流が前記第２の巻線
に通電されることを特徴とする。
よび第２の巻線が各々複数の独立した単極巻線であり、
前記固定子が有する磁極数がＮ（Ｎは整数）であり、Ｎ
±２極の回転磁界を発生せしめる電流が前記第２の巻線
に通電されることを特徴とする。
【０００６】また、請求項３記載の発明は、前記第１の
巻線が重ね巻線であり、前記第２の巻線が複数の独立し
た単極巻線であり、前記固定子が有する磁極数がＮ（Ｎ
は整数）であり、Ｎ±２極の回転磁界を発生せしめる電
流が前記第２の巻線に通電されることを特徴とする。
巻線が重ね巻線であり、前記第２の巻線が複数の独立し
た単極巻線であり、前記固定子が有する磁極数がＮ（Ｎ
は整数）であり、Ｎ±２極の回転磁界を発生せしめる電
流が前記第２の巻線に通電されることを特徴とする。
【０００７】また、請求項４記載の発明は、前記固定子
が有する磁極数がＮ（Ｎは整数）であり、前記第１の巻
線にはＫ相（Ｋは整数）の交流電流が通電されるもので
あり、前記第２の巻線にはＭ相（Ｍは整数）の交流電流
が通電されるものであり、前記固定子にはＮ×Ｋと（Ｎ
±２）×Ｍとの公倍数相当のスロットが形成されてなる
ことを特徴とする。
が有する磁極数がＮ（Ｎは整数）であり、前記第１の巻
線にはＫ相（Ｋは整数）の交流電流が通電されるもので
あり、前記第２の巻線にはＭ相（Ｍは整数）の交流電流
が通電されるものであり、前記固定子にはＮ×Ｋと（Ｎ
±２）×Ｍとの公倍数相当のスロットが形成されてなる
ことを特徴とする。
【０００８】
【作用】この発明によれば、第１の巻線に電流を流し、
回転子を回転させる。また、第２の巻線に電流を流し、
回転子の軸心を一定位置に定位させる磁界を発生させ、
この磁界と回転子の複数の磁極との相互の磁気作用によ
って浮上力を得る。
回転子を回転させる。また、第２の巻線に電流を流し、
回転子の軸心を一定位置に定位させる磁界を発生させ、
この磁界と回転子の複数の磁極との相互の磁気作用によ
って浮上力を得る。
【０００９】
【実施例】次に図面を参照してこの発明の実施例につい
て説明する。図１はこの発明の第１の実施例の構成を示
す図である。この図において、１は電磁鋼板などを積層
した固定子であり、固定子１の内周面には円周等分１２
箇所にスロット２，２，・・・が形成されている。３，
３，・・・は単巻による巻線であり、前記スロット２，
２，・・・内に収納されている。この場合、図に示すよ
うに、各スロット２内には独立した４個の巻線が収納さ
れている。図２は各巻線３の巻回状態を示す図であり、
この図において、上段の数字はスロット番号、中段の記
号ａ，ｂ，・・・，ｌ および下段の記号ｍ，ｎ，・・・，ｘ
は巻線を示している。このとき、同一記号は同一巻線で
あることを示し、負号「−」は巻終わりを示している。
て説明する。図１はこの発明の第１の実施例の構成を示
す図である。この図において、１は電磁鋼板などを積層
した固定子であり、固定子１の内周面には円周等分１２
箇所にスロット２，２，・・・が形成されている。３，
３，・・・は単巻による巻線であり、前記スロット２，
２，・・・内に収納されている。この場合、図に示すよ
うに、各スロット２内には独立した４個の巻線が収納さ
れている。図２は各巻線３の巻回状態を示す図であり、
この図において、上段の数字はスロット番号、中段の記
号ａ，ｂ，・・・，ｌ および下段の記号ｍ，ｎ，・・・，ｘ
は巻線を示している。このとき、同一記号は同一巻線で
あることを示し、負号「−」は巻終わりを示している。
【００１０】６は回転子であり、前記固定子１の内方に
配置されている。回転子６は、シャフト７に取り付けら
れた円筒状の鉄心８と、該鉄心８の外周面に図示する極
性で各々取り付けられた４個の永久磁石９，９，９，９
とから構成されている。上記永久磁石９は固定子１の内
周面と空隙を隔てて対向する４極分の磁極を形成してい
る。なお、上述した構成は、巻線３の巻回状態を除き、
従来の同期モータやサーボモータと同一構成である。
配置されている。回転子６は、シャフト７に取り付けら
れた円筒状の鉄心８と、該鉄心８の外周面に図示する極
性で各々取り付けられた４個の永久磁石９，９，９，９
とから構成されている。上記永久磁石９は固定子１の内
周面と空隙を隔てて対向する４極分の磁極を形成してい
る。なお、上述した構成は、巻線３の巻回状態を除き、
従来の同期モータやサーボモータと同一構成である。
【００１１】このような構成において、固定子１の巻線
ｍ，ｎ，・・・，ｘを順次励磁して、固定子１の内周面に
沿って６極回転磁界を発生させると、回転子６に連続し
た一定方向の変位力が与えられる。このとき、回転子６
に働く変位力を常に上方向へ設定することにより、回転
子６を連続して浮上させることができる。以下、この浮
上原理について説明する。
ｍ，ｎ，・・・，ｘを順次励磁して、固定子１の内周面に
沿って６極回転磁界を発生させると、回転子６に連続し
た一定方向の変位力が与えられる。このとき、回転子６
に働く変位力を常に上方向へ設定することにより、回転
子６を連続して浮上させることができる。以下、この浮
上原理について説明する。
【００１２】図３において、円の外側には固定子１の内
周面に沿って発生する回転磁界の各磁極の位置が示さ
れ、円の内側には回転子６に設けられた永久磁石９，・
・・の各磁極の位置が示される。上述した回転磁界の各
磁極と永久磁石９，・・・の各磁極とが図示するように
矢印の方向へ回転する。
周面に沿って発生する回転磁界の各磁極の位置が示さ
れ、円の内側には回転子６に設けられた永久磁石９，・
・・の各磁極の位置が示される。上述した回転磁界の各
磁極と永久磁石９，・・・の各磁極とが図示するように
矢印の方向へ回転する。
【００１３】この場合、回転する永久磁石９，・・・、
すなわち界磁磁界による磁束密度Ｂrを、
すなわち界磁磁界による磁束密度Ｂrを、
【数１】 とすると（但し、ωは角速度、ｔは時間、θは機械
角）、固定子１の内周に沿って発生する回転磁界による
磁束密度Ｂsは、
角）、固定子１の内周に沿って発生する回転磁界による
磁束密度Ｂsは、
【数２】 となる。
【００１４】図３に示すように、ωｔ＝０の状態ではＳ
極とＮ極の磁気吸引力と、Ｎ極とＮ極およびＳ極とＳ極
の磁気反発力により回転子６を上方向へ浮上させる力が
働く。また、ωｔがπ／２，π，３π／２と変化しても
上述した磁気吸引力と磁気反発力との合成力は常に上方
向に働き、連続した浮上力を得ることができる。この場
合、固定子１と回転子６との間の空隙の磁束密度Ｂは、
界磁磁界による磁束密度Ｂrと、回転磁界による磁束密
度Ｂsとを重畳したものと見なせるので、
極とＮ極の磁気吸引力と、Ｎ極とＮ極およびＳ極とＳ極
の磁気反発力により回転子６を上方向へ浮上させる力が
働く。また、ωｔがπ／２，π，３π／２と変化しても
上述した磁気吸引力と磁気反発力との合成力は常に上方
向に働き、連続した浮上力を得ることができる。この場
合、固定子１と回転子６との間の空隙の磁束密度Ｂは、
界磁磁界による磁束密度Ｂrと、回転磁界による磁束密
度Ｂsとを重畳したものと見なせるので、
【数３】 となる。そして、対抗する各磁極の断面積Ｓの間に磁束
密度Ｂが存在する場合に、双方の磁極の端面に働く吸引
力は磁束の方向と同一であり、その大きさは、
密度Ｂが存在する場合に、双方の磁極の端面に働く吸引
力は磁束の方向と同一であり、その大きさは、
【数４】 となる（但し、μ0は透磁率）。今、磁束密度が均一で
なく、その方向も中心方向を向いているので、空隙に働
く吸引力は角度θの関数になり、その方向は中心方向に
なる。従って、断面積として微小断面積ΔＳをとり、吸
引力の方向を各θ方向とすると、各θ方向に、
なく、その方向も中心方向を向いているので、空隙に働
く吸引力は角度θの関数になり、その方向は中心方向に
なる。従って、断面積として微小断面積ΔＳをとり、吸
引力の方向を各θ方向とすると、各θ方向に、
【数５】 の磁気吸引力が働く。
【００１５】そこで、上下方向（θ＝０）の分力をとっ
て全周の和をとれば浮上力Ｆが求められる。すなわち、
回転子６に対して働く吸引力は、放射状に固定子１へ向
かう各θ方向の吸引力であり、回転子全体を上方向（θ
＝０方向）に浮上させる成分の力は、各θ方向成分の総
和をとれば求められる。従って、
て全周の和をとれば浮上力Ｆが求められる。すなわち、
回転子６に対して働く吸引力は、放射状に固定子１へ向
かう各θ方向の吸引力であり、回転子全体を上方向（θ
＝０方向）に浮上させる成分の力は、各θ方向成分の総
和をとれば求められる。従って、
【数６】 となる。（６）式から、ωｔに無関係に一定の浮上力Ｆ
が得られることがわかる。当然のことながら、回転磁界
の強さＢfを変えることによって、この浮上力Ｆの大き
さが自由に設定される。
が得られることがわかる。当然のことながら、回転磁界
の強さＢfを変えることによって、この浮上力Ｆの大き
さが自由に設定される。
【００１６】次に、上述した回転子６に働く変位力の方
向を任意に設定する原理について説明する。まず、回転
磁界に位相差φを与え、前記（２）式を、
向を任意に設定する原理について説明する。まず、回転
磁界に位相差φを与え、前記（２）式を、
【数７】 とする。この式の位相差φを０，π／２，π，３π／２
と変化させると、変位力の方向が図４の矢印で示すよう
に変化する。このように、位相差φを変化させることに
よって回転子５に働く変位力の方向が任意に設定され
る。
と変化させると、変位力の方向が図４の矢印で示すよう
に変化する。このように、位相差φを変化させることに
よって回転子５に働く変位力の方向が任意に設定され
る。
【００１７】上述したように、回転磁界の磁束密度Ｂf
とその位相差φとによって、変位力の大きさと方向とを
任意に制御することができる。したがって、固定子１に
対する回転子６の上下方向（Ｙ軸方向）および左右方向
（Ｘ軸方向）の相対的な変位を各々検出し、検出された
該変位に基づいて磁束密度Ｂfと位相差φとを制御すれ
ば、回転子６を連続的に磁気浮上させることができる。
とその位相差φとによって、変位力の大きさと方向とを
任意に制御することができる。したがって、固定子１に
対する回転子６の上下方向（Ｙ軸方向）および左右方向
（Ｘ軸方向）の相対的な変位を各々検出し、検出された
該変位に基づいて磁束密度Ｂfと位相差φとを制御すれ
ば、回転子６を連続的に磁気浮上させることができる。
【００１８】図５はこの発明の一実施例のシステム構成
を示すブロック図である。なお、図５において、図１に
示す各部に対応する部分については同一の符号を付して
説明を省略する。１０，１１は変位センサであり、シャ
フト７の外周面と空隙を隔てて対抗する位置に固定され
ている。これらの変位センサ１０，１１は、シャフト７
の、したがって、回転子６のＸ軸方向およびＹ軸方向の
変位を各々検出する。１２は、上記変位センサ１０，１
１の出力信号をアナログからデジタルに変換するＡ/Ｄ
変換器である。１３は、上記Ａ/Ｄ変換器１２の出力信
号が供給されるマイクロコンピュータであり、詳細は後
述する。１４は、上記マイクロコンピュータ１３から出
力された制御信号をデジタルからアナログに変換するＤ
/Ａ変換器である。１５は上記Ｄ/Ａ変換器１４の出力信
号を増幅し、巻線３，３，・・・に電流を供給するパワ
ーアンプである。
を示すブロック図である。なお、図５において、図１に
示す各部に対応する部分については同一の符号を付して
説明を省略する。１０，１１は変位センサであり、シャ
フト７の外周面と空隙を隔てて対抗する位置に固定され
ている。これらの変位センサ１０，１１は、シャフト７
の、したがって、回転子６のＸ軸方向およびＹ軸方向の
変位を各々検出する。１２は、上記変位センサ１０，１
１の出力信号をアナログからデジタルに変換するＡ/Ｄ
変換器である。１３は、上記Ａ/Ｄ変換器１２の出力信
号が供給されるマイクロコンピュータであり、詳細は後
述する。１４は、上記マイクロコンピュータ１３から出
力された制御信号をデジタルからアナログに変換するＤ
/Ａ変換器である。１５は上記Ｄ/Ａ変換器１４の出力信
号を増幅し、巻線３，３，・・・に電流を供給するパワ
ーアンプである。
【００１９】このような構成において、マイクロコンピ
ュータ１３は、常時、モータトルクを発生させるトルク
電流および回転子６を浮上させる浮上電流を演算し、そ
の結果をＤ/Ａ変換器１４へ出力する。Ｄ/Ａ変換器１４
はマイクロコンピュータ１３の出力をアナログ信号に変
換し、パワーアンプ１５へ出力する。パワーアンプ１５
は、Ｄ/Ａ変換器１４の出力を増幅し、固定子１の各巻
線ａ〜ｌおよびｍ〜ｘ（図２）へ出力する。
ュータ１３は、常時、モータトルクを発生させるトルク
電流および回転子６を浮上させる浮上電流を演算し、そ
の結果をＤ/Ａ変換器１４へ出力する。Ｄ/Ａ変換器１４
はマイクロコンピュータ１３の出力をアナログ信号に変
換し、パワーアンプ１５へ出力する。パワーアンプ１５
は、Ｄ/Ａ変換器１４の出力を増幅し、固定子１の各巻
線ａ〜ｌおよびｍ〜ｘ（図２）へ出力する。
【００２０】以下、更に詳述する。まず、このモータを
同期モータとして回転させる場合は、巻線ａ〜ｌに４極
の回転磁界を発生させるトルク電流を流す。なお、各巻
線ａ〜ｌに流す電流値および位相は各巻線の位置から簡
単に決定することができる。
同期モータとして回転させる場合は、巻線ａ〜ｌに４極
の回転磁界を発生させるトルク電流を流す。なお、各巻
線ａ〜ｌに流す電流値および位相は各巻線の位置から簡
単に決定することができる。
【００２１】また、このモータをサーボモータとして回
転させる場合は、シャフト７に回転子６の角度位置を検
出するエンコーダを設け、このエンコーダの出力から回
転子６の角度位置を検出し、検出した角度位置に応じた
トルク電流を決定する。
転させる場合は、シャフト７に回転子６の角度位置を検
出するエンコーダを設け、このエンコーダの出力から回
転子６の角度位置を検出し、検出した角度位置に応じた
トルク電流を決定する。
【００２２】次に、巻線ｍ〜ｘへは、前述した６極回転
磁界を発生させる電流を浮上電流として流す。ここで、
回転子６の角度位置は、同期モータの場合、固定子１が
形成する４極回転磁界と同期した位置にあり、また、サ
ーボモータの場合、エンコーダの出力から検出すること
ができる。また、回転子６の、中心位置からの変位方向
および変位量は変位センサ１０，１１の出力から検出す
ることができる。そこで、マイクロコンピュータ１３
は、常時、回転子６の角度位置および中心からの変位を
検出し、この検出結果から前述した原理に従って６極回
転磁界の大きさ、および位相を決定し、そして、各巻線
ｍ〜ｘへ流す電流を算出する。
磁界を発生させる電流を浮上電流として流す。ここで、
回転子６の角度位置は、同期モータの場合、固定子１が
形成する４極回転磁界と同期した位置にあり、また、サ
ーボモータの場合、エンコーダの出力から検出すること
ができる。また、回転子６の、中心位置からの変位方向
および変位量は変位センサ１０，１１の出力から検出す
ることができる。そこで、マイクロコンピュータ１３
は、常時、回転子６の角度位置および中心からの変位を
検出し、この検出結果から前述した原理に従って６極回
転磁界の大きさ、および位相を決定し、そして、各巻線
ｍ〜ｘへ流す電流を算出する。
【００２３】図６は第２の実施例の構成を示す図であ
る。この図において、図１の各部と対応する部分には同
一の符号を付して説明を省略する。２０，２０，・・・
は巻線であり、図示するように、各スロット２内に独立
した３個の巻線が収納されている点が前述した巻線３と
は異なる。図７は各巻線２０の巻回状態を示す図であ
り、この図において、上段の数字はスロット番号、中段
の記号Ｕ，Ｗ，Ｖは重ね巻による巻線、下段の記号ａ〜
ｌ は単巻による巻線を示しており、巻線Ｕ，Ｗ，Ｖは
通常の３相巻線である。このとき、同一記号は同一巻線
であることを示し、負号「−」は巻終わりを示してい
る。
る。この図において、図１の各部と対応する部分には同
一の符号を付して説明を省略する。２０，２０，・・・
は巻線であり、図示するように、各スロット２内に独立
した３個の巻線が収納されている点が前述した巻線３と
は異なる。図７は各巻線２０の巻回状態を示す図であ
り、この図において、上段の数字はスロット番号、中段
の記号Ｕ，Ｗ，Ｖは重ね巻による巻線、下段の記号ａ〜
ｌ は単巻による巻線を示しており、巻線Ｕ，Ｗ，Ｖは
通常の３相巻線である。このとき、同一記号は同一巻線
であることを示し、負号「−」は巻終わりを示してい
る。
【００２４】次に、上記実施例の動作を説明する。ま
ず、このモータを同期モータとして回転させる場合は、
巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに４極の回転磁界を発生させる三相交流
電流を流す。
ず、このモータを同期モータとして回転させる場合は、
巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに４極の回転磁界を発生させる三相交流
電流を流す。
【００２５】一方、巻線ａ〜ｌに供給される電流は図５
に示すシステム構成によって行われる。この図におい
て、巻線３の代わりに巻線２０がパワーアンプ１５に接
続されることが第１の実施例の場合と異なり、この場
合、図７に示す巻線ａ〜ｌがパワーアンプ１５に接続さ
れている。
に示すシステム構成によって行われる。この図におい
て、巻線３の代わりに巻線２０がパワーアンプ１５に接
続されることが第１の実施例の場合と異なり、この場
合、図７に示す巻線ａ〜ｌがパワーアンプ１５に接続さ
れている。
【００２６】上述した構成において、マイクロコンピュ
ータ１３は、常時、Ａ/Ｄ変換器１２の出力に基づいて
シャフト７の中心位置からの変位方向および変位量を検
出する。また、上述した三相交流電流の位相から回転子
６の角度位置を検出する。なお、同期モータの場合、４
極回転磁界と回転子の位置は同期している。
ータ１３は、常時、Ａ/Ｄ変換器１２の出力に基づいて
シャフト７の中心位置からの変位方向および変位量を検
出する。また、上述した三相交流電流の位相から回転子
６の角度位置を検出する。なお、同期モータの場合、４
極回転磁界と回転子の位置は同期している。
【００２７】そして、マイクロコンピュータ１３は、回
転子６を浮上させる６極回転磁界の磁束密度Bfおよび位
相差φを前述した式から算出し、その算出結果および上
述した回転子６の角度位置に基づいて各巻線ａ〜ｌへ流
すべき電流を検出し、電流指令をＤ/Ａ変換器１４へ出
力する。Ｄ/Ａ変換器１４はその電流指令をアナログ信
号に変換し、パワーアンプ１５へ出力する。パワーアン
プ１５は、供給された信号を増幅し、各巻線ａ〜ｌを駆
動する。
転子６を浮上させる６極回転磁界の磁束密度Bfおよび位
相差φを前述した式から算出し、その算出結果および上
述した回転子６の角度位置に基づいて各巻線ａ〜ｌへ流
すべき電流を検出し、電流指令をＤ/Ａ変換器１４へ出
力する。Ｄ/Ａ変換器１４はその電流指令をアナログ信
号に変換し、パワーアンプ１５へ出力する。パワーアン
プ１５は、供給された信号を増幅し、各巻線ａ〜ｌを駆
動する。
【００２８】なお、モータをサーボモータとして回転さ
せる場合は、エンコーダをシャフト７に取り付け、この
エンコーダの出力に基づいて回転子６の角度位置を検出
し、この検出結果からトルク電流を決定することができ
る。
せる場合は、エンコーダをシャフト７に取り付け、この
エンコーダの出力に基づいて回転子６の角度位置を検出
し、この検出結果からトルク電流を決定することができ
る。
【００２９】図８は第３の実施例の構成を示す図であ
る。この図において、図６の各部と対応する部分には同
一の符号を付して説明を省略する。３０は固定子であ
り、この内周面にスロット２，２，・・・が円周等分３
６箇所に形成されている点が前述した固定子１とは異な
り、また、３１，３１，・・・は巻線であり、図示する
ように、各スロット２内に独立した２個の巻線が収納さ
れている点が前述した巻線２０とは異なっている。図９
は各巻線３１の巻回状態を示す図であり、この図におい
て、上段の数字はスロット番号、中段の記号Ｕ，Ｗ，Ｖ
はスロット２の上口に収納された巻線、下段の記号Ｕ，
Ｗ，Ｖ はスロット２の下口に収納された巻線を示して
いる。このとき、同一記号は同一巻線であることを示
し、負号「−」は巻終わりを示している。
る。この図において、図６の各部と対応する部分には同
一の符号を付して説明を省略する。３０は固定子であ
り、この内周面にスロット２，２，・・・が円周等分３
６箇所に形成されている点が前述した固定子１とは異な
り、また、３１，３１，・・・は巻線であり、図示する
ように、各スロット２内に独立した２個の巻線が収納さ
れている点が前述した巻線２０とは異なっている。図９
は各巻線３１の巻回状態を示す図であり、この図におい
て、上段の数字はスロット番号、中段の記号Ｕ，Ｗ，Ｖ
はスロット２の上口に収納された巻線、下段の記号Ｕ，
Ｗ，Ｖ はスロット２の下口に収納された巻線を示して
いる。このとき、同一記号は同一巻線であることを示
し、負号「−」は巻終わりを示している。
【００３０】上述した構成において、回転子６のシャフ
ト７を臨んで、左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ
方向）のシャフト７の変位を検出する２個の変位センサ
を設け、回転子６の回転軸中心からの変位量および変位
方向を検出する。そして、この回転子６の変位を打ち消
すべく６極回転磁界の大きさと位相を決定する。また、
回転子６の回転位置は同期モータの場合は４極回転磁界
に同期しており、また、サーボモータの場合はエンコー
ダの出力から検出できる。したがって、上述した回転子
６の変位及び回転子６の回転位置から図８のスロット２
の下口の巻線に印加すべき電流の大きさおよび位相が決
定される。そして、この決定された電流をインバータ等
によって発生し、各巻線に印加することにより、回転子
６を磁気浮上させることができる。
ト７を臨んで、左右方向（Ｘ方向）および上下方向（Ｙ
方向）のシャフト７の変位を検出する２個の変位センサ
を設け、回転子６の回転軸中心からの変位量および変位
方向を検出する。そして、この回転子６の変位を打ち消
すべく６極回転磁界の大きさと位相を決定する。また、
回転子６の回転位置は同期モータの場合は４極回転磁界
に同期しており、また、サーボモータの場合はエンコー
ダの出力から検出できる。したがって、上述した回転子
６の変位及び回転子６の回転位置から図８のスロット２
の下口の巻線に印加すべき電流の大きさおよび位相が決
定される。そして、この決定された電流をインバータ等
によって発生し、各巻線に印加することにより、回転子
６を磁気浮上させることができる。
【００３１】なお、本発明の第１の実施例ではモータを
回転させるための４極の回転磁界と回転子６を浮上させ
るための６極の回転磁界を示したが、モータを回転させ
るための回転磁界を４極、回転子６を浮上させるための
回転磁界を２極にしても良い。また、浮上力を発生させ
る回転磁界の極数がN±２である条件を満たしていれ
ば、回転子５の極数を４以外の極数にしても良い。
回転させるための４極の回転磁界と回転子６を浮上させ
るための６極の回転磁界を示したが、モータを回転させ
るための回転磁界を４極、回転子６を浮上させるための
回転磁界を２極にしても良い。また、浮上力を発生させ
る回転磁界の極数がN±２である条件を満たしていれ
ば、回転子５の極数を４以外の極数にしても良い。
【００３２】なお、本発明の第２の実施例では回転子６
を浮上させるための６極の回転磁界を示したが、回転子
６を浮上させるための回転磁界を２極にしても良く、浮
上力を発生させる回転磁界の極数がN±２である条件を
満たしていれば良い。
を浮上させるための６極の回転磁界を示したが、回転子
６を浮上させるための回転磁界を２極にしても良く、浮
上力を発生させる回転磁界の極数がN±２である条件を
満たしていれば良い。
【００３３】なお、本発明の第３の実施例ではモータを
回転させるための４極の回転磁界と回転子６を浮上させ
るための６極の回転磁界を示したが、モータを回転させ
るための回転磁界を４極、回転子６を浮上させるための
回転磁界を２極にしても良い。また、本発明を実施する
ために必要なスロット数は、三相４極回転磁界を発生さ
せるために必要なスロット数１２と三相６極回転磁界を
発生させるために必要なスロット数１８との最小公倍数
となる。よって、スロット数を本発明の第３の実施例で
示した３６以外に、７２，１０８，・・・等、３６の倍
数にしても良い。また、回転子４を浮上させるための回
転磁界を２極にした場合、三相６極回転磁界を発生させ
るために必要なスロット数は６となる。よって、スロッ
ト数を６と１２の最小公倍数の倍数１２，２４，３６，
・・・等にしても良い。
回転させるための４極の回転磁界と回転子６を浮上させ
るための６極の回転磁界を示したが、モータを回転させ
るための回転磁界を４極、回転子６を浮上させるための
回転磁界を２極にしても良い。また、本発明を実施する
ために必要なスロット数は、三相４極回転磁界を発生さ
せるために必要なスロット数１２と三相６極回転磁界を
発生させるために必要なスロット数１８との最小公倍数
となる。よって、スロット数を本発明の第３の実施例で
示した３６以外に、７２，１０８，・・・等、３６の倍
数にしても良い。また、回転子４を浮上させるための回
転磁界を２極にした場合、三相６極回転磁界を発生させ
るために必要なスロット数は６となる。よって、スロッ
ト数を６と１２の最小公倍数の倍数１２，２４，３６，
・・・等にしても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、内周面に複数のスロットが形成された固定子と、前
記固定子内に配置され、前記固定子の内周面と対向する
複数の磁極を外周面に有する回転子と、前記スロット内
に挿通されて配線され、通電により前記回転子を回転駆
動する磁界を発生する第１の巻線と、前記スロット内に
挿通されて配線され、通電により前記回転子の軸心を一
定位置に定位させる磁界を発生する第２の巻線とを具備
するので、従来の同期モータとほぼ同様の構成で磁気浮
上モータを構成することができる。従って、従来の磁気
軸受けを用いたモータに比較し、簡単かつ安価に磁気浮
上モータを構成できる効果が得られる。
ば、内周面に複数のスロットが形成された固定子と、前
記固定子内に配置され、前記固定子の内周面と対向する
複数の磁極を外周面に有する回転子と、前記スロット内
に挿通されて配線され、通電により前記回転子を回転駆
動する磁界を発生する第１の巻線と、前記スロット内に
挿通されて配線され、通電により前記回転子の軸心を一
定位置に定位させる磁界を発生する第２の巻線とを具備
するので、従来の同期モータとほぼ同様の構成で磁気浮
上モータを構成することができる。従って、従来の磁気
軸受けを用いたモータに比較し、簡単かつ安価に磁気浮
上モータを構成できる効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す正面図であ
る。
る。
【図２】巻線３，３，・・・の巻回状態を示す図であ
る。
る。
【図３】ωｔ＝０，π／２，π，３π／２の場合の固定
子１と回転子５との各磁極の位置関係を示す図である。
子１と回転子５との各磁極の位置関係を示す図である。
【図４】φ＝０，π／２，π，３π／２の場合の回転子
５に働く変位力を示す図である。
５に働く変位力を示す図である。
【図５】本発明の一実施例のシステム構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】本発明の第２の実施例の構成を示す正面図であ
る。
る。
【図７】巻線２０，２０，・・・の巻回状態を示す図で
ある。
ある。
【図８】本発明の第３の実施例の構成を示す正面図であ
る。
る。
【図９】巻線３１，３１，・・・の巻回状態を示す図で
ある。
ある。
１，３０ 固定子 ２ スロット ３，２０，３１ 巻線 ６ 回転子 ７ シャフト ８ 鉄心 ９ 永久磁石 １０，１１ 変位センサ １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ マイクロコンピュータ １４ Ｄ／Ａ変換器 １５ パワーアンプ
Claims (4)
- 【請求項１】 内周面に複数のスロットが形成された固
定子と、 前記固定子内に配置され、前記固定子の内周面と対向す
る複数の磁極を外周面に有する回転子と、 前記スロット内に挿通されて配線され、通電により前記
回転子を回転駆動する磁界を発生する第１の巻線と、 前記スロット内に挿通されて配線され、通電により前記
回転子の軸心を一定位置に定位させる磁界を発生する第
２の巻線とを具備することを特徴とする磁気浮上モー
タ。 - 【請求項２】 前記第１および第２の巻線が各々複数の
独立した単極巻線であり、 前記固定子が有する磁極数がＮ（Ｎは整数）であり、Ｎ
±２極の回転磁界を発生せしめる電流が前記第２の巻線
に通電されることを特徴とする請求項１記載の磁気浮上
モータ。 - 【請求項３】 前記第１の巻線が重ね巻線であり、前記
第２の巻線が複数の独立した単極巻線であり、 前記固定子が有する磁極数がＮ（Ｎは整数）であり、Ｎ
±２極の回転磁界を発生せしめる電流が前記第２の巻線
に通電されることを特徴とする請求項１記載の磁気浮上
モータ。 - 【請求項４】 前記固定子が有する磁極数がＮ（Ｎは整
数）であり、 前記第１の巻線にはＫ相（Ｋは整数）の交流電流が通電
されるものであり、 前記第２の巻線にはＭ相（Ｍは整数）の交流電流が通電
されるものであり、 前記固定子にはＮ×Ｋと（Ｎ±２）×Ｍとの公倍数相当
のスロットが形成されてなる請求項１記載の磁気浮上モ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4284771A JPH06141512A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 磁気浮上モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4284771A JPH06141512A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 磁気浮上モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06141512A true JPH06141512A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17682805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4284771A Pending JPH06141512A (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 磁気浮上モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06141512A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6635976B2 (en) * | 2000-01-05 | 2003-10-21 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | Magnetic levitation motor and method for manufacturing the same |
| JP2011101471A (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-19 | Canon Inc | 回転電動機の制御装置 |
| CN104948582A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 立达Cz公司 | 磁轴承、轴和轴承装置 |
| JPWO2015019463A1 (ja) * | 2013-08-08 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | 電動機システムおよび磁気軸受システム |
| CN109828206A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-31 | 广东机电职业技术学院 | 用于电动汽车轮毂电机测试的电机固定方法及固定装置 |
| US11215910B2 (en) | 2019-04-16 | 2022-01-04 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source device and projection display apparatus having a laser optical system, a fluorescence optical system, and a light combiner |
| CN116221276A (zh) * | 2023-05-04 | 2023-06-06 | 山东华东风机有限公司 | 一种磁悬浮电机专用控制系统及控制方法 |
-
1992
- 1992-10-22 JP JP4284771A patent/JPH06141512A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6635976B2 (en) * | 2000-01-05 | 2003-10-21 | Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. | Magnetic levitation motor and method for manufacturing the same |
| JP2011101471A (ja) * | 2009-11-04 | 2011-05-19 | Canon Inc | 回転電動機の制御装置 |
| JPWO2015019463A1 (ja) * | 2013-08-08 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | 電動機システムおよび磁気軸受システム |
| CN104948582A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 立达Cz公司 | 磁轴承、轴和轴承装置 |
| CN104948582B (zh) * | 2014-03-31 | 2020-06-19 | 立达Cz公司 | 磁轴承、轴和轴承装置 |
| CN109828206A (zh) * | 2019-03-19 | 2019-05-31 | 广东机电职业技术学院 | 用于电动汽车轮毂电机测试的电机固定方法及固定装置 |
| CN109828206B (zh) * | 2019-03-19 | 2023-09-29 | 广东机电职业技术学院 | 用于电动汽车轮毂电机测试的电机固定方法及固定装置 |
| US11215910B2 (en) | 2019-04-16 | 2022-01-04 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source device and projection display apparatus having a laser optical system, a fluorescence optical system, and a light combiner |
| CN116221276A (zh) * | 2023-05-04 | 2023-06-06 | 山东华东风机有限公司 | 一种磁悬浮电机专用控制系统及控制方法 |
| CN116221276B (zh) * | 2023-05-04 | 2023-08-15 | 山东华东风机有限公司 | 一种磁悬浮电机专用控制系统及控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010814 |