JPH07264797A - 軸受兼用モータ - Google Patents

軸受兼用モータ

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Publication number
JPH07264797A
JPH07264797A JP6073816A JP7381694A JPH07264797A JP H07264797 A JPH07264797 A JP H07264797A JP 6073816 A JP6073816 A JP 6073816A JP 7381694 A JP7381694 A JP 7381694A JP H07264797 A JPH07264797 A JP H07264797A
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JP
Japan
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rotor
current
motor
conductor
coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP6073816A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Osawa
将 大沢
Yoichi Kanemitsu
陽一 金光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP6073816A priority Critical patent/JPH07264797A/ja
Publication of JPH07264797A publication Critical patent/JPH07264797A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0474Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0493Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
    • F16C32/0497Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and radial force
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受兼用モータにおける上下方向での回転力
の不均衡を軽減又は解消させて、ロータの振れ回りや振
動を軽減し、円滑な回転を行わせる。 【構成】 ステータ1とロータ2を備え、ステータに取
り付けたコイルに電流を流し、ロータの半径方向の位置
を制御する軸受作用と、ロータを回転駆動する作用を行
わせるようにした軸受兼用モータにおいて、ロータ2の
コアを貫通する2次導体7に流れる2次電流の大きさを
制御するために、該2次導体の一部に該モータの回転磁
界と同期する回転磁界を発生させ、上記2次導体に流れ
る軸受兼用モータの2次電流に加えてさらにその大きさ
を制御するための制御電流を重畳して流すための2次電
流制御用コイル10,11を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転体の半径方向の位
置を制御する非接触の磁気軸受作用と、回転体を回転駆
動する作用を兼ねた軸受兼用モータに関する。
【0002】
【従来の技術】軸受兼用モータについてはいくつかの提
案がなされている。その一つはモータ駆動用コイルと位
置制御用コイルを別にするものであり、これには、従来
の磁気軸受用コイルとモータコイルとを共通のステータ
に取り付けたものと、従来のモータコイルを取り付けた
モータステータに、従来の磁気軸受とは異なる位置制御
用コイルを取り付けたものとがある。他の方式として
は、磁気軸受のステータに取り付けたコイルに、制御電
流と回転磁界発生用の電流を重畳させるものがある。特
開平4−107318号公報には、このような軸受兼用
モータの一例が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したモータ駆動用
コイルと位置制御用コイルを別体とするもの、あるいは
同じコイルに駆動用及び位置制御用の電流を重畳させる
もののいずれの場合においても、回転軸を水平方向に設
置する場合、すなわち横置きの場合には、ロータの重量
を磁気軸受として支えるためにロータの上側の部分の磁
界の分布が下側部分の分布よりも大きく(強く)なる。
従って、ある瞬間においてロータの上側に位置する2次
導体は上側の大きな磁界を横切るため、下側の2次導体
に比べて大きな2次電流が流れる。すると、2次導体に
作用する回転力は2次導体の2次電流と磁界の強さに比
例するので、ロータの上側に作用する回転力が下側に作
用する回転力よりも大きくなる。また、仮に上側と下側
の2次導体に流れる電流が同じであるとしても、磁界の
強さには差異があるので、ロータの上側の2次導体に作
用する回転力は、下側の2次導体に作用する回転力より
も大きくなる。従って、ロータの回転中心はロータの幾
何中心から外れてしまい、回転に伴う振れまわりが必然
的に発生し、滑らかな回転を阻害することになる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決することを目的とするもので、ステータとロ
ータを備え、ステータに取り付けたコイルに電流を流
し、ロータの半径方向の位置を制御する軸受作用と、ロ
ータを回転駆動する作用を行わせるようにした軸受兼用
モータにおいて、ロータのコアを貫通する2次導体に流
れる2次電流の大きさを制御するために、該2次導体の
一部に該モータの回転磁界と同期する回転磁界を発生さ
せる2次電流制御用コイルを設けたことを特徴とするも
のである。
【0005】
【作用】このように構成した軸受兼用モータにおいて
は、2次電流制御用コイルに該モータの回転磁界と同期
する適当な大きさの電流を流すことによって2次電流制
御用磁界が発生する。この磁界は2次導体の一部に作用
して、この2次導体に制御電流を発生させ、しかも、こ
の電流は、ロータの上側においては、ステータに取り付
けられたモータコイルや制御コイル、あるいはこれらを
一体としたコイルによって発生した電流を一部相殺する
ように流れ、一方、下側においてはこれを強めるように
流れる。従って、2次導体に流れる2次電流は上側で減
少し、下側で増加する。その結果、上側部分に作用する
回転力は減少し、下側部分に作用する回転力は増加する
ので、上述した回転力の上下の不均衡が軽減又は解消す
る。一方、この制御コイルは2次導体の一部のみに作用
するようにその位置や大きさが設定されているので、ロ
ータに作用する磁界の大きさは実質的に変化しておら
ず、ロータの位置制御作用つまり軸受作用はそのまま維
持されている。これによって、ロータの振れ回り、つま
り振動が軽減され、円滑な回転がもたらされる。
【0006】上述した点から、2次電流制御用磁界は2
次導体に流れる電流に影響を及ぼすが、ロータに対する
位置制御作用には影響を及ぼさない位置が適当であり、
これは、具体的にはロータの回転軸線方向の端部におい
て2次導体を非磁性体で取り囲んだ部分を形成すること
によって達成される。
【0007】
【実施例】図1は、この発明の一実施例の軸受兼用モー
タを示す正面図であり、図2は本発明の要部の断面図で
あり、図1のAA線に沿ったものである。なお、この実
施例は、本願発明を、モータ駆動用コイルと位置制御用
コイルが一体化されたタイプの軸受兼用モータに応用し
たものであるが、それぞれのコイルを別体としたものに
ついても全く同様に応用できることは容易に理解できる
ことである。
【0008】これらの図において、符号1は円筒状のス
テータ、符号2は円柱状のロータであり、ステータ1は
ケーシング3に固定され、ロータ2はステータ1の中に
挿通されて、いずれもその軸線を水平にして設置されて
いる。
【0009】ステータ1は、磁性体、例えばケイ素鋼板
等の継鉄で構成され、その内面に軸方向に所定の数のス
ロットが形成されており、これにはステータコイル5が
ステータ1を周方向に所定の数に分割するように巻き付
けられている。これらのステータコイルは、U相、U′
相、V相、…の相をなし、制御回路を有する電源に接続
されており、各相の電流によって、回転磁界を発生でき
るように位相を変え、かつロータ2を浮上させてかつそ
の位置を制御できるような電流が供給されるようになっ
ている。
【0010】ロータ2は、その両端部を除く中央の部分
がステータ1と同様にケイ素鋼板のような磁性体で構成
されたコア6となっている。この部分は、図示するよう
にステータ1の長さと対応している。そして、その外周
近傍部分には軸線と平行して延びる複数の導体棒(2次
導体)7が埋め込まれており、これらはロータ2の両端
部に配置されたエンドリング8によって短絡されて、誘
導電動機の篭型電機子を構成している。これらの導体棒
7及びエンドリング8には、銅などの導電性金属が用い
られる。
【0011】ロータ2の上記中央部6とエンドリング8
の間のAA線部分には、例えばプラスチックのような非
磁性かつ絶縁性の材料からなる非磁性層9が配置されて
おり、上記導体棒7はこれを貫通してエンドリング8に
結合されている。一方、上記ステータ1の両端部の外方
位置には、軸方向において上記非磁性層9に対向すると
ともに、周方向において中心を通る半径方向線上の位置
に、ヨーク10がケーシング3から突出するように設け
られている。これらのヨーク10には、それぞれ2次電
流制御用コイル11が巻き付けられ、2次電流制御用電
源に接続されている。ステータ側には12個のスロット
4が形成され、それらの2個のスロットを対として6個
の2次電流制御用コイル11が巻回され、U相、U′
相、V相、…の相をそれぞれ形成する。
【0012】次に、このように構成されたこの発明の実
施例の軸受兼用モータの動作を説明する。以下において
は、便宜上、ステータコイルと2次電流制御用コイルの
作用を別々に説明するが、実際にはこれらの各コイルに
供給される電流は、軸受兼用モータの所定箇所に取り付
けられた位置検出センサ、回転速度検出センサあるいは
振動検出センサなどの検出値をもとにして、制御装置に
よって総合的に制御されている。
【0013】各ステータコイル5には、制御装置により
制御された電源から、ロータ2を回転させかつ浮上させ
るために以下のような電流が流される。 Iu=U(ωt)・sin(ωt) Iu′=−U′(ωt)・sin(ωt) Iv=V(ωt)・sin(ωt−2/3π) Iv′=−V′(ωt)・sin(ωt−2/3π) Iw=W(ωt)・sin(ωt−4/3π) Iw′=−W′(ωt)・sin(ωt−4/3π)
【0014】このような電流によって2次導体7により
構成される電機子に回転力が作用し、また、ステータ1
とロータ2の継鉄の間にループ磁束が形成されて磁気吸
引力を生じ、ロータ2を非接触で浮上させて支持する。
このため、上記の各相を流れる電流のうち、上下方向の
相であるU相、U′相の電流が他の相に比べて大きくな
り、従ってこれらの相に対向する位置にあるロータ2の
2次導体7には他の導体部分よりも大きな2次電流が流
れることになる。
【0015】一方、2次電流制御用コイル11には、図
示しない制御装置により制御された電源から、このよう
な2次電流にさらに2次制御電流を付加するための制御
電流が供給される。これは基本的に、ロータの回転数を
検出する検出装置の検出信号に基づいて、ロータ2の回
転数と同期しており、そして、図2に示すように、上側
においてはU相電流によって誘導された2次電流を弱め
るように、下側においてはU′相により誘導された2次
電流を強めるような磁束を形成する。これにより、2次
導体7にはステータコイル5と2次電流制御用コイル1
1の両者の電流の作用による電流が加算されて、2次導
体7の他の部分と近い、又は同じかそれ以下の電流値を
とることになり、ロータ2の回転のトルクが円周方向に
均一化され、振れ回りの発生や振動が防止される。この
場合において、2次電流制御用コイル11からの磁束は
ロータ2の端部の非磁性層9にのみ作用するので、これ
がロータ2の位置決め作用に影響を与えることはない。
【0016】尚、以上の実施例は横置き型の軸受兼用モ
ータについて説明したが、縦置き型の軸受兼用モータに
ついても同様に適用可能である。このように本発明の趣
旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能である。
【0017】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、非常に簡単な構成により、例えば、横置き型の軸受
兼用モータの問題点であった上下方向での回転力の不均
衡を、ロータの位置制御作用を維持したままで、軽減又
は解消させ、これによって、ロータの振れ回りや振動を
軽減し、円滑な回転を行わせるという優れた効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一つの一実施例の軸受兼用モータの
正面図である。
【図2】同じく、この発明の軸受兼用モータの側面図で
ある。
【符号の説明】
1 ステータ 2 ロータ 5 ステータコイル 6 コア 7 2次導体 9 非磁性層 11 2次電流制御用コイル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステータとロータを備え、ステータに取
    り付けたコイルに電流を流し、ロータの半径方向の位置
    を制御する軸受作用と、ロータを回転駆動する作用を行
    わせるようにした軸受兼用モータにおいて、ロータのコ
    アを貫通する2次導体に流れる2次電流の大きさを制御
    するために、該2次導体の一部に該モータの回転磁界と
    同期する回転磁界を発生させ、上記2次導体に流れる軸
    受兼用モータの2次電流に加えてさらにその大きさを制
    御するための制御電流を重畳して流すための2次電流制
    御用コイルを設けたことを特徴とする軸受兼用モータ。
  2. 【請求項2】 上記ロータのコアの両側に非磁性層を形
    成し、この非磁性層に2次導体を貫通させ、上記2次電
    流制御用コイルをこの非磁性層に対向する位置に設けた
    ことを特徴とする請求項1記載の軸受兼用モータ。
JP6073816A 1994-03-18 1994-03-18 軸受兼用モータ Pending JPH07264797A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6073816A JPH07264797A (ja) 1994-03-18 1994-03-18 軸受兼用モータ

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JP6073816A JPH07264797A (ja) 1994-03-18 1994-03-18 軸受兼用モータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07264797A true JPH07264797A (ja) 1995-10-13

Family

ID=13529069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6073816A Pending JPH07264797A (ja) 1994-03-18 1994-03-18 軸受兼用モータ

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JP (1) JPH07264797A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078119A (en) * 1997-11-26 2000-06-20 Ebara Corporation Bearingless rotary machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078119A (en) * 1997-11-26 2000-06-20 Ebara Corporation Bearingless rotary machine

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