JPH0730792B2 - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

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JPH0730792B2
JPH0730792B2 JP1274725A JP27472589A JPH0730792B2 JP H0730792 B2 JPH0730792 B2 JP H0730792B2 JP 1274725 A JP1274725 A JP 1274725A JP 27472589 A JP27472589 A JP 27472589A JP H0730792 B2 JPH0730792 B2 JP H0730792B2
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permanent magnet
magnetic bearing
radial
bearing device
cylindrical permanent
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雄司 矢田
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エヌティエヌ株式会社
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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
    • F16C32/0476Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • 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
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    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0423Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
    • F16C32/0425Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for radial load mainly

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、磁気軸受装置に関し、特に、ラジアル方向
に対しては永久磁石のような受動型の磁気軸受を用い、
スラスト方向に対しては制御式の能動型の磁気軸受を用
いた一軸制御のみを行なうような磁気軸受装置に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic bearing device, and in particular, a passive magnetic bearing such as a permanent magnet is used in the radial direction.
The present invention relates to a magnetic bearing device that performs only uniaxial control using a controlled active magnetic bearing in the thrust direction.

[従来の技術] 最近では、製造コストを低減するために、外乱の少ない
用途への磁気軸受装置は、五軸制御よりも制御軸数の少
ない三軸制御,一軸制御が用いられようとしている。一
軸制御の場合、ラジアル方向には受動的な軸受が用いら
れ、軸方向のみが制御される。このような一軸制御型の
磁気軸受装置は、制御回路が最も簡単となり、実用化の
ための種々の工夫がなされている。ところが、一軸制御
型の磁気軸受装置は、残りの非制御の四軸のまわりの減
衰をほとんど期待できないため、何らかの減衰を与えな
ければ、回転上昇あるいは下降時の固有振動通過時に大
きな振動を生じる。
[Prior Art] Recently, in order to reduce the manufacturing cost, three-axis control and one-axis control having a smaller number of control axes than five-axis control are about to be used for magnetic bearing devices for applications with less disturbance. In the case of uniaxial control, passive bearings are used in the radial direction, and only the axial direction is controlled. Such a uniaxial control type magnetic bearing device has the simplest control circuit and various contrivances have been made for practical use. However, since the uniaxial control type magnetic bearing device can hardly expect damping around the remaining uncontrolled four axes, unless some damping is applied, large vibration is generated when the natural vibration passes during rising or falling of rotation.

このような対策として、特公昭59−731号公報,特公昭6
2−37246号公報にには、電気的なダンピング方法を用い
て減衰を与える技術が示されており、その他に機械式ダ
ンパを用いた方法もある。
As such measures, Japanese Patent Publication No. 59-731 and Japanese Patent Publication No. 6
Japanese Patent Laid-Open No. 2-37246 discloses a technique of providing damping using an electric damping method, and there is also a method using a mechanical damper.

しかし、上述の電気的なダンピング方法は固有振動数と
回転速度が一致していないときにのみ有効な減衰を示す
が、これらが一致したとき、つまり、通過時は減衰力を
生じないため、実用的でない。また、機械的ダンパによ
る方法の場合には、独立した反発型のラジアル磁気軸受
を2個用いて、軸方向のみを制御するが、一方の反発型
のラジアル磁気軸受を弾性支持して、減衰器を追加する
必要があり、構造が非常に複雑になってしまうという欠
点がある。
However, the above-mentioned electrical damping method shows effective damping only when the natural frequency and the rotation speed do not match, but when they match, that is, when the passing speed does not occur, a damping force is not generated, so it is practical. Not relevant. Further, in the case of the method using a mechanical damper, two independent repulsive radial magnetic bearings are used to control only the axial direction, but one repulsive radial magnetic bearing is elastically supported to form an attenuator. Has to be added, resulting in a very complicated structure.

そこで、本願発明者等は、実願平1−46324号におい
て、比較的簡単な構成であって、回転上昇あるいは下降
時の固有振動通過時に振動を良好に減衰させることがで
きる磁気軸受装置を提案した。
Then, the inventors of the present application propose a magnetic bearing device in Japanese Patent Application No. 1-446324, which has a relatively simple structure and is capable of favorably attenuating vibration when passing through natural vibration during rising or falling of rotation. did.

第2A図は、上述の提案された磁気軸受装置の縦断面図で
あり、第2B図は、第2A図に示す線IB−IBに沿う横断面図
である。第2A図および第2B図を参照して、回転軸1はケ
ース2内で回転するものであって、その回転軸1の一端
にはロータ3が取付けられている。ロータ3の内面には
永久磁石4が設けられ、この永久磁石4に対向するケー
ス2の外面には永久磁石5が設けられる。これらの永久
磁石4と5とによってラジアル方向の反発型磁気軸受6
が構成される。なお、回転軸1の一端に対向するケース
2の内面には上部非常用ベアリング7が取付けられてい
る。ケース2のほぼ中央部には、回転軸1を回転させる
ためのモータステータ8が設けられる。
FIG. 2A is a vertical cross-sectional view of the above proposed magnetic bearing device, and FIG. 2B is a horizontal cross-sectional view taken along the line IB-IB shown in FIG. 2A. Referring to FIGS. 2A and 2B, rotating shaft 1 rotates in case 2, and rotor 3 is attached to one end of rotating shaft 1. A permanent magnet 4 is provided on the inner surface of the rotor 3, and a permanent magnet 5 is provided on the outer surface of the case 2 facing the permanent magnet 4. A repulsive magnetic bearing 6 in the radial direction is formed by these permanent magnets 4 and 5.
Is configured. An upper emergency bearing 7 is attached to the inner surface of the case 2 facing one end of the rotary shaft 1. A motor stator 8 for rotating the rotating shaft 1 is provided at a substantially central portion of the case 2.

モータステータ8の下部には、スラスト方向吸引用永久
磁石109が取付けられた永久磁石ホルダ110が設けられて
いる。永久磁石ホルダ110に対向するようにスラスト板1
1が回転軸1に設けられ、このスラスト板11の上部に
は、スラスト方向吸引用永久磁石109に対向するように
永久磁石112が設けられている。スラスト板11の下部に
は電磁石13が設けられ、この電磁石13はスペーサ14によ
って前述の永久磁石ホルダ110に取付けられている。永
久磁石13は永久磁石109と112との間に生じる軸方向への
吸引力と釣り合うように、図示しない制御回路によって
制御される。
A permanent magnet holder 110 to which a thrust direction permanent magnet 109 is attached is provided below the motor stator 8. Thrust plate 1 facing the permanent magnet holder 110
1 is provided on the rotary shaft 1, and a permanent magnet 112 is provided above the thrust plate 11 so as to face the thrust direction permanent magnet 109 for attraction. An electromagnet 13 is provided below the thrust plate 11, and the electromagnet 13 is attached to the above-mentioned permanent magnet holder 110 by a spacer 14. The permanent magnet 13 is controlled by a control circuit (not shown) so as to balance with the axial attractive force generated between the permanent magnets 109 and 112.

電磁石13の回転軸1に向く内面には下部非常用ベアリン
グ15が設けられ、回転軸1の他端にはアキシャルセンサ
ターゲット16が設けられる。アキシャルセンサターゲッ
ト16に対向するように、軸方向の位置を検出するための
アキシャル方向位置センサ17がセンサ取付部材18によっ
て電磁石13の下面に固定される。そして、永久磁石ホル
ダ110と電磁石13とスペーサ14とアキシャル方向位置セ
ンサ17とからなるステータユニットは、数本の鋼線19に
よってケース2に取付けられる。その結果、ステータユ
ニットは鋼線19によって軸方向に強く、ラジアル方向に
柔らかく支持されることになる。
A lower emergency bearing 15 is provided on the inner surface of the electromagnet 13 facing the rotating shaft 1, and an axial sensor target 16 is provided on the other end of the rotating shaft 1. An axial position sensor 17 for detecting the axial position is fixed to the lower surface of the electromagnet 13 by a sensor mounting member 18 so as to face the axial sensor target 16. Then, the stator unit including the permanent magnet holder 110, the electromagnet 13, the spacer 14, and the axial direction position sensor 17 is attached to the case 2 by several steel wires 19. As a result, the stator unit is supported by the steel wire 19 so as to be strong in the axial direction and soft in the radial direction.

ステータユニットとケース2との間に複数の減衰部材20
が挿入されていて、ラジアル方向の振動に対して減衰が
与えられる。減衰部材20は真空中に長時間さらされるた
め、シリコンゴムを用いるのが望ましい。
A plurality of damping members 20 are provided between the stator unit and the case 2.
Is inserted, and damping is applied to the vibration in the radial direction. Since the damping member 20 is exposed to vacuum for a long time, it is desirable to use silicone rubber.

上述のごとく構成された磁気軸受装置において、回転軸
1はラジアル方向の反発型磁気軸受6によって生じるラ
ジアル方向の磁気反発力と、電磁石13によるスラスト板
11に対する吸引力とによって軸支されて、モータステー
タ8の回転力によって回転する。そして、ステータユニ
ットは鋼線19によって軸方向に強く支持され、弾性部材
20によってラジアル方向に柔らかる支持されるため、回
転軸1の回転上昇あるいは下降時の固有振動通過時に振
動を良好に減衰させることができる。また、この減衰部
材20はステータユニットの回り止めの役目をする。
In the magnetic bearing device configured as described above, the rotary shaft 1 has a radial magnetic repulsive force generated by the radial repulsive magnetic bearing 6 and a thrust plate formed by the electromagnet 13.
It is axially supported by the suction force with respect to 11, and is rotated by the rotational force of the motor stator 8. The stator unit is strongly supported in the axial direction by the steel wire 19, and the elastic member
Since it is supported softly in the radial direction by 20, the vibration can be satisfactorily damped when passing through the natural vibration when the rotating shaft 1 rotates up or down. The damping member 20 also serves as a rotation stop for the stator unit.

[発明が解決しようとする課題] 前述の提案された磁気軸受装置によれば、制御磁気軸受
の固定部を軸方向に支持部材によって剛に支持し、ラジ
アル方向を減衰部材によって支持するようにしたので、
比較的簡単な構成で、回転上昇あるいは下降時の固有振
動通過時に振動を良好に減衰させることができる。
[Problems to be Solved by the Invention] According to the proposed magnetic bearing device described above, the fixed portion of the control magnetic bearing is rigidly supported in the axial direction by the support member, and is supported in the radial direction by the damping member. So
With a relatively simple structure, it is possible to satisfactorily damp vibrations when passing through natural vibrations when rotating or rising.

一方、一軸制御型の磁気軸受装置は、上記の減衰力が小
さいという欠点に加えて、剛性が小さいという欠点があ
る。これは、残りの非制御な四軸が、永久磁石4と5の
反発力あるいは永久磁石109,112と電磁石13との軸方向
吸引力のうち接線方向の求心力を利用しているためであ
る。このように、一軸制御型の磁気軸受装置には、減衰
力が小さいという欠点と剛性が小さいという欠点があ
る。このうち、減衰力については、本発明者等の提案し
た方法により解決できる。しかし、剛性については、従
来有効に解決し得る手段がないままとなっていた。さら
に、ラジアル剛性が小さい場合には、スピンドルを横置
きに取付けて使用することが困難であるという問題点が
あった。
On the other hand, the uniaxial control type magnetic bearing device has a defect that the rigidity is small in addition to the above-mentioned defect that the damping force is small. This is because the remaining uncontrolled four axes utilize the repulsive force of the permanent magnets 4 and 5 or the tangential centripetal force of the axial attraction between the permanent magnets 109, 112 and the electromagnet 13. As described above, the uniaxial control type magnetic bearing device has a drawback that the damping force is small and a stiffness is small. Among them, the damping force can be solved by the method proposed by the present inventors. However, with respect to rigidity, there has been no means for effectively solving the problem. Further, when the radial rigidity is low, it is difficult to mount the spindle horizontally and use it.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、従来に比べてラジアル剛性が大きく、取付位
置が自在な磁気軸受装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic bearing device having a large radial rigidity as compared with a conventional one and having a freely attachable position.

[課題を解決するための手段] 請求項1および2における磁気軸受装置は、上部に設け
られ、ほぼ同じ軸方向位置で対向するように配置された
1組の永久磁石の反発力を利用したラジアル磁気軸受
と、下部に設けられ、軸方向の吸引磁気力が制御される
制御式磁気軸受とによって回転軸を軸支する1軸制御型
の磁気軸受装置であって、第1の円筒型永久磁石と第2
の円筒型永久磁石とを備えている。第1の円筒型永久磁
石は制御式磁気軸受の固定部に軸とほぼ同心に取付けら
れている。第2の円筒型永久磁石は第1の円筒型永久磁
石に対向し、かつほぼ同心に軸方向をずらして軸と一体
的に取付けられており、第1の円筒型永久磁石と相対す
る面の極性を第1の円筒型永久磁石の極性と同一にして
第1の円筒型永久磁石との間で反発力を発生させるよう
に構成される。
[Means for Solving the Problems] The magnetic bearing device according to claims 1 and 2 is a radial device that is provided at an upper portion and uses the repulsive force of a pair of permanent magnets that are arranged to face each other at substantially the same axial position. A single-axis control type magnetic bearing device in which a rotating shaft is axially supported by a magnetic bearing and a control type magnetic bearing provided in a lower portion, and a magnetic attraction force in an axial direction is controlled. And the second
And a cylindrical permanent magnet. The first cylindrical permanent magnet is mounted on the fixed portion of the controllable magnetic bearing substantially concentrically with the shaft. The second cylindrical permanent magnet faces the first cylindrical permanent magnet, and is mounted concentrically with the shaft by shifting the axial direction substantially concentrically. It is configured to have the same polarity as that of the first cylindrical permanent magnet and generate a repulsive force between the first cylindrical permanent magnet and the first cylindrical permanent magnet.

[作用] 請求項1および2に係る磁気軸受装置では、上部に設け
られたラジアル磁気軸受を構成する1組の永久磁石がそ
の軸受方向位置はずらさずにほぼ同じ軸方向位置で対向
するように設けられ、下部に設けられた第1の円筒型永
久磁石と第2の円筒型永久磁石との軸方向位置のみをず
らすように構成するので、上部では同じ軸方向位置で対
向する1組の永久磁石の強いラジアル方向反発力により
強いラジアル剛性が得られ、下部では電磁石の軸方向吸
引力のラジアル方向の求心力と第1および第2の円筒型
永久磁石の反発力のうちのラジアル方向成分力との和に
よって強いラジアル剛性が得られる。これにより、磁気
軸受装置全体として強いラジアル剛性が得られる。ま
た、第1および第2の円筒型永久磁石の反発力のうちの
軸方向成分力が電磁石の吸引力と釣り合うので電磁石に
よる軸方向の制御が可能となる。つまり、第1および第
2の円筒型永久磁石はラジアル剛性を強める役割と電磁
石による軸方向制御を可能にする役割の2つの役割を果
たすので、本発明では簡単な構造で、軸方向制御を可能
にしながら磁気軸受装置全体として強いラジアル剛性が
得られる。
[Operation] In the magnetic bearing device according to the first and second aspects, the set of permanent magnets constituting the radial magnetic bearing provided in the upper part is arranged so as to face each other at substantially the same axial position without shifting the position in the bearing direction. Since the first cylindrical permanent magnets and the second cylindrical permanent magnets provided in the lower portion are configured to be displaced only in the axial position, a pair of permanent magnets facing each other at the same axial position are provided in the upper portion. Strong radial rigidity is obtained due to the strong radial repulsive force of the magnet. At the lower part, the radial centripetal force of the axial attractive force of the electromagnet and the radial component force of the repulsive force of the first and second cylindrical permanent magnets are A strong radial rigidity is obtained by the sum of. As a result, a strong radial rigidity can be obtained for the magnetic bearing device as a whole. Further, the axial component force of the repulsive force of the first and second cylindrical permanent magnets is balanced with the attractive force of the electromagnet, so that the electromagnet can control the axial direction. That is, since the first and second cylindrical permanent magnets have two roles, that is, the role of increasing the radial rigidity and the role of enabling the axial direction control by the electromagnet, the present invention enables the axial direction control with a simple structure. However, strong radial rigidity can be obtained for the magnetic bearing device as a whole.

[発明の実施例] 第1図は、本発明の一実施例を示した磁気軸受装置の縦
断面図である。第1図を参照して、回転軸1はケース2
内で回転するものであって、その回転軸1の一端にはロ
ータ3が取付けられている。ロータ3の内面には永久磁
石4が設けられ、この永久磁石4に対向するケース2の
外面には永久磁石5が設けられる。これらの永久磁石4
と5とによってラジアル方向の反発型磁気軸受6が構成
される。なお、回転軸1の一端に対向するケース2の内
面には上部非常用ベアリング7が取付けられている。ケ
ース2のほぼ中央部には、回転軸1を回転させるための
モータステータ8が設けられる。
Embodiment of the Invention FIG. 1 is a vertical sectional view of a magnetic bearing device showing an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the rotating shaft 1 is a case 2
The rotor 3 rotates inside, and a rotor 3 is attached to one end of the rotating shaft 1. A permanent magnet 4 is provided on the inner surface of the rotor 3, and a permanent magnet 5 is provided on the outer surface of the case 2 facing the permanent magnet 4. These permanent magnets 4
And 5 form a radial repulsive magnetic bearing 6. An upper emergency bearing 7 is attached to the inner surface of the case 2 facing one end of the rotary shaft 1. A motor stator 8 for rotating the rotating shaft 1 is provided at a substantially central portion of the case 2.

モータステータ8の下部には、反発型永久磁石9が回転
軸1とほぼ同心に取付けられた永久磁石ホルダ10が設け
られている。永久磁石ホルダ10に対向するようにスラス
ト板11が回転軸1に設けられ、このスラスト板11の上部
には、反発型永久磁石9に対向して、軸方向位置をずら
して反発型永久磁石12が設けられている。スラスト板11
の下部には電磁石13が設けられ、この電磁石13はスペー
サ14によって前述の永久磁石ホルダ10に取付けられてい
る。電磁石13は反発型永久磁石9と12との間に生じる軸
方向への吸引力と釣り合うように、図示しない制御回路
によって制御される。反発型永久磁石9と12には、軸方
向の吸引力以外にラジアル方向の反発力が生じる。この
ラジアル方向の反発力は、ラジアル方向の非制御軸受と
して作用する。この結果、従来の永久磁石と電磁石の吸
引力との軸方向吸引力のうち半径方向の求心力を利用す
る非制御式ラジアル磁気軸受に比べて、反発型永久磁石
9と12により生じる反発力のラジアル方向成分だけ、ラ
ジアル剛性を増加することができる。
Below the motor stator 8, a permanent magnet holder 10 having a repulsive permanent magnet 9 mounted substantially concentrically with the rotary shaft 1 is provided. A thrust plate 11 is provided on the rotary shaft 1 so as to face the permanent magnet holder 10, and an upper portion of the thrust plate 11 faces the repulsive permanent magnet 9 and is displaced in the axial direction to repel the permanent magnet 12. Is provided. Thrust plate 11
An electromagnet 13 is provided in the lower part of the, and the electromagnet 13 is attached to the above-mentioned permanent magnet holder 10 by a spacer 14. The electromagnet 13 is controlled by a control circuit (not shown) so as to balance with the attractive force in the axial direction generated between the repulsive permanent magnets 9 and 12. The repulsive permanent magnets 9 and 12 generate a radial repulsive force in addition to the axial attractive force. This radial repulsive force acts as a radial uncontrolled bearing. As a result, the repulsive force radial generated by the repulsive permanent magnets 9 and 12 is larger than that of the conventional uncontrolled radial magnetic bearing that utilizes the radial centripetal force of the axial attractive force of the permanent magnet and the electromagnet. The radial stiffness can be increased only by the directional component.

電磁石13の回転軸1に向く内面には下部非常用ベアリン
グ15が設けられ、回転軸1の他端にはアキシャルセンサ
ターゲット16が設けられる。アキシャルセンサターゲッ
ト16に対向するように、軸方向の位置を検出するための
アキシャル方向位置センサ17がセンサ取付部材18によっ
て電磁石13の下面に固定される。そして、永久磁石ホル
ダ10と電磁石13とスペーサ14とアキシャル方向位置セン
サ17とからなるステータユニットは、数本の鋼線19によ
ってケース2に取付けられる。その結果、ステータユニ
ットは鋼線19によって軸方向に強く、ラジアル方向に柔
らかく支持されることになる。
A lower emergency bearing 15 is provided on the inner surface of the electromagnet 13 facing the rotating shaft 1, and an axial sensor target 16 is provided on the other end of the rotating shaft 1. An axial position sensor 17 for detecting the axial position is fixed to the lower surface of the electromagnet 13 by a sensor mounting member 18 so as to face the axial sensor target 16. Then, the stator unit including the permanent magnet holder 10, the electromagnet 13, the spacer 14, and the axial direction position sensor 17 is attached to the case 2 by several steel wires 19. As a result, the stator unit is supported by the steel wire 19 so as to be strong in the axial direction and soft in the radial direction.

ステータユニットとケース2との間には、複数の減衰部
材20が挿入されていて、ラジアル方向の振動に対して減
衰が与えられる。
A plurality of damping members 20 are inserted between the stator unit and the case 2 to give damping to vibration in the radial direction.

上述のように、本実施例では、反発型永久磁石9,12を対
向させ軸方向にずらして取付けることにより、反発型永
久磁石9と12との間に電磁石と釣り合わせるための軸方
向吸引力に加えて、反発力によるラジアル力が発生する
ので、従来の電磁石によるラジアル軸受作用のみに比べ
て十分大きなラジアル剛性を持つ軸受を構成することが
できる。
As described above, in the present embodiment, the repulsive permanent magnets 9 and 12 are opposed to each other and are axially offset from each other so that the repulsive permanent magnets 9 and 12 are axially attracted to each other to balance the electromagnet. In addition, since a radial force is generated due to the repulsive force, it is possible to construct a bearing having a sufficiently large radial rigidity as compared with the radial bearing action by the conventional electromagnet.

[発明の効果] 以上のように、請求項1および2に記載の発明によれ
ば、上部のラジアル軸受を構成する1組の永久磁石の軸
方向位置はずらさずに下部の第1の円筒型永久磁石と第
2の円筒型永久磁石の軸方向位置のみずらすように構成
することによって、上部では同じ軸方向位置で対向する
1組の永久磁石の強いラジアル方向反発力により強いラ
ジアル剛性を得ることができるとともに、下部では電磁
石の軸方向吸引力のラジアル方向の求心力と第1および
第2の円筒型永久磁石の反発力のうちのラジアル方向成
分力との和によって強いラジアル剛性を得ることができ
る。これにより、磁気軸受装置全体として強いラジアル
剛性を得ることができる。その結果、取付位置も自在と
なり、横置きにしても十分使用可能である。また、第1
および第2の円筒型永久磁石の反発力のうちの軸方向成
分力が電磁石の吸引力と釣り合うように構成することに
よって電磁石による軸方向の制御を可能にすることがで
きる。このように、第1および第2の円筒型永久磁石は
ラジアル剛性を強める役割と電磁石による軸方向制御を
可能にする役割を果たすので、本発明では簡単な構造
で、軸方向制御を可能にしながら磁気軸受装置全体とし
て強いラジアル剛性を得ることができる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the first and second aspects of the present invention, the axial position of one set of permanent magnets constituting the upper radial bearing is not displaced and the lower first cylindrical type is used. By configuring the permanent magnet and the second cylindrical permanent magnet to be displaced in the axial position only, to obtain a strong radial rigidity by the strong radial repulsive force of a pair of permanent magnets facing each other at the same axial position in the upper part. At the bottom, strong radial rigidity can be obtained by the sum of the radial centripetal force of the axial attractive force of the electromagnet and the radial component force of the repulsive force of the first and second cylindrical permanent magnets. . Thereby, strong radial rigidity can be obtained in the magnetic bearing device as a whole. As a result, the mounting position is also free, and it can be sufficiently used even when placed horizontally. Also, the first
Also, the axial component force of the repulsive force of the second cylindrical permanent magnet is configured to be balanced with the attractive force of the electromagnet, so that the electromagnet can control the axial direction. As described above, the first and second cylindrical permanent magnets serve to enhance the radial rigidity and to enable axial control by the electromagnet, so that the present invention has a simple structure and enables axial control. It is possible to obtain strong radial rigidity as the entire magnetic bearing device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示した磁気軸受装置の縦断
面図、第2A図は本願発明者等により提案された磁気軸受
装置の縦断面図、第2B図は第2A図に示す線IB−IBに沿う
横断面図である。 図において、1は回転軸、2はケース、3はロータ、4
は永久磁石、5は永久磁石、6はラジアル方向の反発型
磁気軸受、7は上部非常用ベアリング、8はモータステ
ータ、9は反発型永久磁石、10は永久磁石ホルダ、11は
スラスト板、12は反発型永久磁石、13は電磁石、14はス
ペーサ、15は下部非常用ベアリング、16はアキシャルセ
ンサターゲット、17はアキシャル方向位置センサ、18は
センサ取付部材、19は鋼線、20は減衰部材である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a magnetic bearing device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a vertical sectional view of a magnetic bearing device proposed by the inventors of the present application, and FIG. 2B is shown in FIG. 2A. It is a cross-sectional view taken along line IB-IB. In the figure, 1 is a rotating shaft, 2 is a case, 3 is a rotor, and 4
Is a permanent magnet, 5 is a permanent magnet, 6 is a repulsive magnetic bearing in the radial direction, 7 is an upper emergency bearing, 8 is a motor stator, 9 is a repulsive permanent magnet, 10 is a permanent magnet holder, 11 is a thrust plate, 12 Is a repulsive permanent magnet, 13 is an electromagnet, 14 is a spacer, 15 is a lower emergency bearing, 16 is an axial sensor target, 17 is an axial position sensor, 18 is a sensor mounting member, 19 is a steel wire, and 20 is a damping member. is there. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】上部に設けられ、ほぼ同じ軸方向位置で対
向するように配置された1組の永久磁石の反発力を利用
したラジアル磁気軸受と、下部に設けられ、軸方向の吸
引磁気力が制御される制御式磁気軸受とによって回転軸
を軸支する1軸制御型の磁気軸受装置であって、 前記制御式磁気軸受の固定部に軸とほぼ同心に取付けら
れた第1の円筒型永久磁石と、 前記第1の円筒型永久磁石に対向し、かつ、ほぼ同心に
軸方向位置をずらして軸と一体的に取付けられ、前記第
1の円筒型永久磁石と相対する面の極性を該第1の円筒
型永久磁石の極性と同一にして該第1の円筒型永久磁石
との間で反発力を発生させる第2の円筒型永久磁石とを
備えた、磁気軸受装置。
1. A radial magnetic bearing utilizing the repulsive force of a pair of permanent magnets provided at the upper part and arranged to face each other at substantially the same axial position, and an attractive magnetic force in the axial direction provided at the lower part. Is a single-axis control type magnetic bearing device in which a rotary shaft is axially supported by a control type magnetic bearing that is controlled by a first cylindrical type. The permanent magnet and the first cylindrical permanent magnet are opposed to the first cylindrical permanent magnet, and are mounted concentrically with each other by shifting the axial position integrally with the shaft, and the polarities of the surfaces facing the first cylindrical permanent magnet are set. A magnetic bearing device comprising: a second cylindrical permanent magnet that has the same polarity as that of the first cylindrical permanent magnet and generates a repulsive force between the first cylindrical permanent magnet and the first cylindrical permanent magnet.
【請求項2】前記磁気軸受装置は、さらに、 少なくとも前記制御式磁気軸受の固定部を軸方向に剛に
支持するための支持部材と、 少なくとも前記制御式磁気軸受のラジアル方向を支持す
る減衰部材とを備える、特許請求の範囲第1項に記載の
磁気軸受装置。
2. The magnetic bearing device further comprises a support member for rigidly supporting at least the fixed portion of the control type magnetic bearing in the axial direction, and a damping member for supporting at least the radial direction of the control type magnetic bearing. The magnetic bearing device according to claim 1, further comprising:
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