JPH0723204U - 変位・回転数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単に製作でき，シャフトのスラスト方向の
変位補正が容易にでき，１個の変位・回転数検出装置で
済むようにすること。 【構成】 磁気軸受によって非接触状態で支持されてい
るシャフト１１の一端に軸方向に狭いスロット１１ａ
と，シャフト１１端部から軸方向の所定距離を隔てて１
個の変位センサ１４とを設け，この変位センサ１４によ
って上記端部，変位センサ間及び上記スロット，変位セ
ンサ間の距離に対応した信号を出力することによってシ
ャフトのスラスト方向の変位を検出し，同時に上記スロ
ット，変位センサ間の距離に対応した出力信号の単位時
間当たりの変動回転をカウントすることによって上記シ
ャフトの回転数を検出するように構成した。この場合，
上記シャフトのスラスト方向の制御を行う調整用電磁石
１７を設け，上記調整用電磁石の時定数をシャフトの回
転数に比べて大とすることにより，上記スロットの変位
差を上記変位センサが感知する度に上記調整用電磁石が
反応するのを防止することが望ましい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，例えば人工衛星の姿勢制御用リアクションホイ−ル，真空槽内の気 体を排出する真空ポンプ等に使用される高速回転体の磁気軸受において，非接触 状態で支持されているシャフトのスラスト方向の変位とシャフトの回転数を同時 に，かつ非接触で検出する変位・回転数検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の変位・回転数検出装置は，たとえば，図３乃至図５に示されるように構 成されていた。 図３において，１は磁気軸受のシャフトで，シャフト１はその円周等分複数箇 所に交互に凸部１ａ及び凹部１ｂを有する。なお，凸部１ａ，凹部１ｂ間には所 定距離△Ｚの段差が設けられている。２はシャフト１の一端部の外周に固着され た円筒状のロ−タである。３ａ，３ｃ及び３ｂ，３ｄは夫々ロ−タ２の外周面と 空隙を隔てて対向する磁気軸受を構成する電磁石であり，図に示すｘ軸方向に配 置された電磁石３ａと３ｂが互いに対をなし，ｘ軸と直交するｙ軸方向に配置さ れた電磁石３ｃと３ｄが互いに対をなしてステ−タ（図示せず）の内周部に固定 されている。 ４ａ及び４ｂは変位センサ（例えば，過電流式の非接触変位センサ）で，シャ フト１と所定距離Ｚの空隙を隔てて配置されている。なお，変位センサ４ａ及び ４ｂは図４（イ）〜（ハ）に示すように，一方の変位センサ４ａが凸部１ａに対 向している状態では他方の変位センサ４ｂが凹部１ｂに対向し，逆に一方の変位 センサ４ａが凹部１ｂに対向している状態では他方の変位センサ４ｂが凸部に対 向するような位置関係に夫々配置されている。 ５は加算器で，変位センサ４ａ及び４ｂの出力信号Ｓａ及びＳｂを加算する。 ６は減算器で，加算器５の加算結果から距離△Ｚに対応する値を減算する。７は 除算器で，減算器６の減算結果を１／２に除算する。 ８は比較器で，変位センサ４ａからの出力信号Ｓａが図５に示すスレッショル ドレベルＬ₃以上となった場合に，Ｆ／Ｖ（周波数／電圧）変換器９へ“Ｈ”レ ベル信号を供給する。Ｆ／Ｖ変換器９では上記“Ｈ”レベル信号が供給される単 位時間当たりの回数（回転数）を電圧信号に変換し，この電圧信号を回転数検出 信号として出力する。 上記構成において，従来の変位・回転数検出装置では，シャフト１の回転に伴 って変位センサ４ａ及び４ｂから出力信号Ｓａ及びＳｂが出力されると，上記出 力信号Ｓａ及びＳｂが加算器５において加算され，この加算結果は常に距離（２ Ｚ＋△Ｚ）に対応した値となる。この加算結果から減算器６において距離△Ｚに 対応した値が減算され，更に除算機７において１／２に除算されることによって 距離Ｚに対応した値が得られ，この値を変位検出信号として出力していた。 一方，変位センサ４ａの出力信号Ｓａを比較器８に入力し，スレッショルドレ ベルＬ３と比較して，Ｆ／Ｖ変換器９において上記出力信号Ｓａが上記スレッシ ョルドレベルＬ₃以上の場合となる単位時間当たりの変動回数，即ち回転数に対 応した電圧信号を回転数検出信号として出力するようにしていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで，従来の上記変位・回転数検出装置では，シャフト端部に２組以上の 凹凸部を設けなければならず，シャフトの加工が困難であり，また，変位センサ を２個必要としていたため，コスト的にも高価な装置となるという問題点があっ た。 本考案は従来の上記課題（問題点）を解決するようにした変位・回転数検出装 置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題を解決するために，磁気軸受によって非接触状態で支持され ているシャフトの一端に軸方向に狭いスロットと，上記シャフト端部から軸方向 の所定距離を隔てて１個の変位センサとを設け，この１個の変位センサによって 上記端部，変位センサ間及び上記スロット，変位センサ間の距離に対応した信号 を出力することによってシャフトのスラスト方向の変位を検出し，同時に上記ス ロット，変位センサ間の距離に対応した出力信号の単位時間当たりの変動回転を カウントすることによって上記シャフトの回転数を検出するように構成した。 この場合，上記シャフトのスラスト方向の制御を行う調整用電磁石を設け，上 記調整用電磁石の時定数をシャフトの回転数に比べて大とすることにより，上記 スロットの変位差を上記変位センサが感知する度に上記調整用電磁石が反応する のを防止するようにした方が好ましい。

【０００５】

【作用】

本考案は，シャフトのスラスト方向に設けられた磁気軸受によって非接触状態 で支持されているシャフトの一端に軸方向に狭いスロットと，上記シャフト端部 から軸方向の所定距離を隔てて１個の変位センサとを設け，この１個の変位セン サによって上記端部，変位センサ間及び上記スロット，変位センサ間の距離に対 応した信号を出力することによってシャフトのスラスト方向の変位を検出し，同 時に上記スロット，変位センサ間の距離に対応した出力信号の単位時間当たりの 変動回転をカウントすることによって上記シャフトの回転数を検出するようにす るため，シャフト端部の加工が簡単にできるようになる。 更に，本考案では，上記シャフトのスラスト方向の制御を行う調整用電磁石を 設け，上記調整用電磁石の時定数を所定の値より大とすることにより，上記スロ ットの変位差を上記変位センサが感知する度に上記調整用電磁石が反応するのを 防止するようにしたため，上記シャフトのスラスト方向の変位補正が容易になる 。

【０００６】

【実施例】

以下図１及び図２に示す一実施例により本考案を具体的に説明する。 図１において，１１は磁気軸受のシャフトで，その端部に狭いスロット１１ａ を有する。なお，スロット１１ａは所定の深さ△Ｚに設定されている。１２はシ ャフト１１の一端部の外周に固着された円筒状のロ−タである。 １３ａ，１３ｃ及び１３ｂ，１３ｄは夫々ロ−タ１２の外周面と空隙を隔てて 対向する磁気軸受を構成する電磁石であり，図に示すｘ軸方向に配置された電磁 石１３ａ，１３ｂが互いに対をなし，ｘ軸と直交するｙ軸方向に配置された電磁 石１３ｃ，１３ｄが互いに対をなしてステ−タ（図示せず）の内周部に固定され ている。 １４は変位センサ（例えば，過電流式の非接触変位センサ）で，シャフト１１ と所定距離Ｚの空隙を隔てて配置されている。なお，変位センサ１４はたとえば ，図２に示すような位置に配置されている。１５は変位検出手段，１６は電流制 御手段である。１７はシャフト１１のスラスト方向の変位を補正するためのスラ スト方向調整用電磁石である。 上記構成において，本考案の変位・回転数検出装置では，シャフト１１の回転 時に変位センサ１４がシャフト１１の端部及びスロット１１ａとの距離を検知し ，検知された値がシャフト１１，変位センサ１４間の所定距離Ｚとのずれに応じ て，補正信号を電流制御手段１６へ出力し，上記補正信号を受けた電流制御手段 １６はスラスト方向調整用電磁石１７の電流を調整する。 ここで，本考案のものでは，上記調整用電磁石１７の時定数を上記変位センサ １４がシャフト１１の変位検知に要する時間より大（例えば，２０ｍｓ以上）に 設定しているため，上記調整用電磁石１７は上記変位センサの検知値の一瞬の変 化に対して応答しないようになっている。 なお，本実施例では図示しないが，本考案では，変位センサ１４で単位時間当 たりの上記スロット１１ａの検出された回数をカウントすれば容易なシャフト１ １の回転数の検出も可能である。

【０００７】

【考案の効果】

本考案は，シャフトのスラスト方向に設けられた磁気軸受によって非接触状態 で支持されているシャフトの一端に軸方向に狭いスロットと，上記シャフト端部 から軸方向の所定距離を隔てて１個の変位センサとを設け，この１個の変位セン サによって上記端部，変位センサ間及び上記スロット，変位センサ間の距離に対 応した信号を出力することによってシャフトのスラスト方向の変位を検出し，同 時に上記スロット，変位センサ間の距離に対応した出力信号の単位時間当たりの 変動回転をカウントすることによって上記シャフトの回転数を検出するようにす るか，更に，上記構成において上記シャフトのスラスト方向の制御を行う調整用 電磁石を設け，上記調整用電磁石の時定数を所定の値より大とすることにより， 上記スロットの変位差を上記変位センサが感知する度に上記調整用電磁石が反応 するのを防止するように構成したものであるから，次のような優れた効果を有す る。 シャフトの加工が非常に簡単にできるようになった。 容易にシャフトのスラスト方向の変位補正ができるようになった。 変位センサが１個で済むため，装置全体のコストが大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成を示す回路図である。

【図２】本考案の一実施例のシャフトの断面構造を示す
図である。

【図３】従来例の構成を示す回路図である。

【図４】従来例のシャフトの断面構造を示す図である。

【図５】従来例の動作を説明する各部の波形図である。

【符号の説明】

１１：シャフト １１ａ：スロット １４：変位センサ １５：変位検出手段 １７：スラスト方向調整用電磁石

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気軸受によって非接触状態で支持され
   ているシャフトの一端に軸方向に狭いスロットと，上記
   シャフト端部から軸方向の所定距離を隔てて１個の変位
   センサとを設け，この１個の変位センサによって上記端
   部，変位センサ間及び上記スロット，変位センサ間の距
   離に対応した信号を出力することによってシャフトのス
   ラスト方向の変位を検出し，同時に上記スロット，変位
   センサ間の距離に対応した出力信号の単位時間当たりの
   変動回転をカウントすることによって上記シャフトの回
   転数を検出するようにしたことを特徴とする変位・回転
   数検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の変位・回転数検出装置に
   おいて，上記シャフトのスラスト方向の制御を行う調整
   用電磁石を設け，上記調整用電磁石の時定数をシャフト
   の回転数に比べて大とすることにより，上記スロットの
   変位差を上記変位センサが感知する度に上記調整用電磁
   石が反応するのを防止し，上記シャフトのスラスト方向
   の制御を円滑に行えるようにしたことを特徴とする変位
   ・回転数検出装置。