JPH0787688B2 - Direct acting magnetic bearing motor - Google Patents

Direct acting magnetic bearing motor

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JPH0787688B2
JPH0787688B2 JP7365487A JP7365487A JPH0787688B2 JP H0787688 B2 JPH0787688 B2 JP H0787688B2 JP 7365487 A JP7365487 A JP 7365487A JP 7365487 A JP7365487 A JP 7365487A JP H0787688 B2 JPH0787688 B2 JP H0787688B2
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magnetic bearing
pole piece
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pole
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寛正 福山
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直動形磁気軸受モータに係り、とくにスラ
イド部とこれを案内する固定案内部とを備え、この固定
案内部の磁気力によりスライド部を非接触状態でスライ
ド自在に支持するようにした直動形磁気軸受モータに関
するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct-acting magnetic bearing motor, and more particularly to a slide portion and a fixed guide portion for guiding the same, and a magnetic force of the fixed guide portion is used. The present invention relates to a direct acting type magnetic bearing motor in which a slide portion is slidably supported in a non-contact state.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、スライド部とこれを案内する固定案内部とを
有して成る直動形磁気軸受モータとしては、種々の構成
のものが開発され又使用されていが、その多くは、スラ
イド部又は固定案内部の何れか一方に、非接触支持のた
めの磁気軸受部とスライド駆動のためのモータ部とが設
けられた構成を採っている。そして、この磁気軸受部及
びモータ部を装備する手法としては、スライド部又は固
定案内部の何れか一方に対向して各別に設けられた極片
に装備する構成のもの、また同一の極片に両方の励磁コ
イルを巻装する構成のもの、また同一の極片に巻装され
た同一の励磁コイルに磁気軸受用及びスライド駆動用の
信号を重畳して印加する構成のもの等があった。
Conventionally, various types of direct-acting magnetic bearing motors having a slide portion and a fixed guide portion for guiding the slide portion have been developed and used, but most of them have a slide portion or a fixed portion. A magnetic bearing portion for non-contact support and a motor portion for slide driving are provided on either one of the guide portions. And, as a method of equipping the magnetic bearing portion and the motor portion, one having a constitution in which the pole piece is separately provided so as to face either the slide portion or the fixed guide portion, or the same pole piece is provided. There are a structure in which both exciting coils are wound, and a structure in which signals for a magnetic bearing and a slide driving are superimposed and applied to the same exciting coil wound around the same pole piece.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、前述した従来技術にあっては、装置が大
形で複雑化したり、また、スライド駆動力のスライド方
向に直交成分が磁気軸受の位置を変化させることによ
り、振動等が生じて、円滑なスライドをさせることが出
来ないという問題点があった。この問題点は、とくに、
高速のスライド駆動をさせる場合に顕著になっていた。
However, in the above-described conventional technology, the device is large and complicated, and the orthogonal component of the slide driving force in the sliding direction changes the position of the magnetic bearing, so that vibration or the like occurs, which causes a smooth movement. There was a problem that it was not possible to slide. This problem is especially
This was remarkable when high-speed slide driving was performed.

この発明は、このような従来技術の問題点に着目してな
されたもので、とくに、スライド駆動のための駆動力が
磁気軸受の位置決めに及ぼす影響を略完全に排除し、そ
の位置決めをより精度よく行うことができ、円滑且つ高
速なスライド駆動をさせることができる直動形磁気軸受
モータを提供することを、その目的としている。
The present invention has been made by paying attention to such problems of the prior art, and in particular, substantially completely eliminates the influence of the driving force for slide driving on the positioning of the magnetic bearing, and makes the positioning more accurate. It is an object of the present invention to provide a direct-acting magnetic bearing motor that can perform well and can perform smooth and high-speed slide driving.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、上記目的を達成するために、この発明は、スラ
イド部と、このスライド部に対向して配設され該スライ
ド部を案内する固定案内部とを備え、この固定案内部又
はスライド部の内の何れか一方の他方に対向する側であ
って該他方に対して対称となる等間隔位置に複数組の極
片を各々設けるとともに、この各極片に磁気軸受用電磁
石を各々設け、前記スライド部を前記固定案内部に対し
て非接触でスライド可能に支承するようにした直動形磁
気軸受モータにおいて、前記スライド部又は固定案内部
の内の何れか一方の前記各極片に対向する側に所定ピッ
チの突出歯を均一に形成し、前記複数組の極片の前記突
出歯に対向する側に該突出歯とは異なるピッチを有する
極片歯からなる極片歯列を各々設け、この複数組の極片
歯列の内、一の組は隣接する他方の組に対し所定位相の
ずれをもって配設するとともに、前記複数組の極片歯列
の極片歯に対し、隣接する極片歯同士が相互に逆極性に
励磁されるよう励磁コイルを各々巻装し、この複数組の
励磁コイルの内、前記スライド部又は固定案内部に対し
て対称な各組励磁コイルに同時に同量の励磁電流を供給
するスライド駆動制御部を備えている。
Therefore, in order to achieve the above object, the present invention includes a slide portion and a fixed guide portion that is disposed so as to face the slide portion and guides the slide portion. A plurality of pairs of pole pieces are provided at equally spaced positions that are symmetric with respect to the other on the side facing one of the other, and each of the pole pieces is provided with a magnetic bearing electromagnet. In a direct acting magnetic bearing motor in which a portion is slidably supported on the fixed guide portion in a non-contact manner, a side of the slide portion or the fixed guide portion facing each of the pole pieces. Protruding teeth of a predetermined pitch are uniformly formed on each of the plurality of sets of pole pieces, and a pole piece tooth row composed of pole piece teeth having a pitch different from that of the projecting teeth is provided on each side of the plurality of pole pieces facing the projecting tooth. One of multiple pole tooth rows The exciting coil is arranged with a predetermined phase shift with respect to the other adjacent pair, and the adjacent pole piece teeth are excited with mutually opposite polarities with respect to the pole piece teeth of the plurality of pairs of pole piece teeth. Each of the plurality of sets of exciting coils is provided with a slide drive controller that supplies the same amount of exciting current to each set exciting coil symmetrical with respect to the slide part or the fixed guide part.

〔作用〕[Action]

この発明では、スライド駆動制御部から複数組のスライ
ド駆動用の励磁コイルに対して各組毎に順次、励磁電流
が供給されると、各極片歯列の極片歯では、互いに隣接
する歯同士が反対方向に励磁される。このため、この励
磁による磁力線は、磁気軸受用電磁石からの磁力線によ
って強められるものと、反対に弱められるものとを生じ
る。このとき、磁力線が強められる極片歯にかかる電磁
石は、近接している突出歯を吸引する。そして、これが
複数組で順次実行されるため、スライド部は、固定案内
部に対し非接触で支承された状態でスライドする。
According to the present invention, when the exciting current is sequentially supplied from the slide drive control unit to the plural sets of exciting coils for slide driving in each set, the pole piece teeth of each pole piece tooth row are adjacent to each other. They are excited in opposite directions. For this reason, the magnetic field lines due to this excitation are strengthened by the magnetic field lines from the magnetic bearing electromagnet, and weakened by the magnetic field lines. At this time, the electromagnet applied to the one pole tooth where the magnetic force line is strengthened attracts the adjacent protruding tooth. Then, this is sequentially performed in a plurality of sets, so that the slide portion slides in a state of being supported by the fixed guide portion in a non-contact manner.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の第1実施例を第1図乃至第12図に基づ
いて説明する。この第1実施例は、磁気軸受及びスライ
ド駆動のための電磁石が、スライドする部材側に装備さ
れている場合を示す。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 12. The first embodiment shows a case where a magnetic bearing and an electromagnet for driving a slide are mounted on the sliding member side.

直動形磁気軸受モータは、本実施例では、直動機器等の
負荷に連結されこれを駆動させる駆動装置28と、この駆
動装置28の駆動及びその磁気軸受を制御する制御装置30
とからなっている。
In this embodiment, the direct acting magnetic bearing motor is a drive device 28 that is connected to a load such as a direct acting device and drives the load, and a control device 30 that controls the drive of the drive device 28 and its magnetic bearing.
It consists of

そして、駆動装置28は、第1図乃至第3図に示すよう
に、固定部材32上に載設され所定のスライド方向Aに沿
って延設された固定案内部としてのガイド部材28Aと、
このガイド部材28Aに非接触でスライド方向Aに案内さ
れるスライド部28Bとにより構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the drive device 28 is mounted on the fixing member 32 and extends along a predetermined sliding direction A, and serves as a guide member 28A as a fixed guide portion.
This guide member 28A is constituted by a slide portion 28B which is guided in the slide direction A in a non-contact manner.

この内、スライド部28Bは、略直方体状であってその内
部に略T字状の空間Bを有するスライド本体34と、横軸
X方向(スライド方向AをプラスY方向とする)の磁気
軸受を担う電磁石群36,…,36と、スライド駆動用の電磁
石群38,…,38と、縦軸Z方向の磁気軸受を担う電磁石4
0,…,40と、スライド本体34のガイド部材28Aに対するX
方向及びZ方向の距離変位を検出するX方向距離センサ
42,42及びZ方向距離センサ44,…,44を有して構成され
ている。
Among them, the slide portion 28B has a slide body 34 having a substantially rectangular parallelepiped shape and having a substantially T-shaped space B therein, and a magnetic bearing in the horizontal axis X direction (the slide direction A is a plus Y direction). , 36, the electromagnet groups 38, ..., 38 for driving the slide, and the electromagnet 4 which serves as the magnetic bearing in the vertical axis Z direction.
0, ..., 40 and X to the guide member 28A of the slide body 34
Direction distance sensor for detecting distance displacement in the Z and Z directions
42, 42 and Z-direction distance sensors 44, ..., 44.

本実施例では、X方向の磁気軸受を担う電磁石群36,…,
36及びスライド駆動用の電磁石群38,…,38は、各々、ス
ライド本体34の両側の内側面から空間Bに突設する形で
所定距離をおいて2群づつ配設され(第3図参照)、し
かも、その両側面においてガイド部材28Aを介して対向
する電磁石同士はY軸に対して等しい位置になるように
配設されている。
In this embodiment, electromagnet groups 36, ...
36 and slide driving electromagnet groups 38, ..., 38 are arranged in groups of two at a predetermined distance from the inner side surfaces of the slide body 34 so as to project into the space B (see FIG. 3). ) Moreover, the electromagnets facing each other through the guide member 28A on both side surfaces thereof are arranged at the same position with respect to the Y axis.

そして、電磁石群36,…,36及び38,…,38の各々は、第8
図に示すように、スライド本体34の内部に突設された鉄
心48,…,48に形成されている。これを詳述すると、各鉄
心48は、第8図における左右に形成された2個の態手状
の極片48A,48Bを各々有し、この極片48A及び48Bは、ガ
イド部材28A側に各別に6本づつ形成された極片歯a,…,
f及びa′,…,f′から成る極片歯列48Aa及び48Baを各
々有している。そして、各極片48A,48Bの根幹部分に
は、第8図に示すように反対向きに磁極を発生させる励
磁コイル50a,50bが各々巻装され、これにより電磁石36
a,36bが形成されている。また、各極片歯列48Aa,48Baに
は、一つの歯列内で隣接する歯同士が相互に逆極性とな
るよう図示の如く励磁コイル52a,52bが各別に巻装さ
れ、これにより電磁石38a,38bが形成されている。ここ
で、鉄心48,…,48には、鉄損を減少させるため、所定形
状の珪素鋼板を積層したものが使用されている。
Each of the electromagnet groups 36, ..., 36 and 38 ,.
As shown in the figure, iron cores 48, ..., 48 projecting from the inside of the slide body 34 are formed. More specifically, each iron core 48 has two hand-shaped pole pieces 48A and 48B formed on the left and right in FIG. 8, and these pole pieces 48A and 48B are provided on the guide member 28A side. Six pole teeth a, ...
, f ', which have pole piece teeth rows 48Aa and 48Ba, respectively. Then, as shown in FIG. 8, exciting coils 50a and 50b for generating magnetic poles in opposite directions are wound around the roots of the pole pieces 48A and 48B, respectively.
a and 36b are formed. Further, as shown in the figure, exciting coils 52a and 52b are separately wound around the pole piece tooth rows 48Aa and 48Ba so that adjacent teeth in one tooth row have mutually opposite polarities. , 38b are formed. Here, the iron cores 48, ..., 48 are formed by laminating silicon steel plates having a predetermined shape in order to reduce iron loss.

一方、前記ガイド部材28Aにおけるスライド本体34側の
平行両側面には、第1,第8図に示すように、スライド方
向Aに直交し且つ同一ピッチの強磁性体から成る突出歯
54,…,54が形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 8, on both parallel side surfaces of the guide member 28A on the slide body 34 side, as shown in FIGS.
54, ..., 54 are formed.

ここで、極片歯a,…,f及びa′,…,f′のピッチ(これ
を、ここでは基準の1ピッチとする)は、突出歯54,…,
54のピッチに対して1/2ピッチ大きく設定され、また極
片歯列48Aa,…,48Aaは48Ba,…,48Baに対して1/4ピッチ
だけ遅れた位相をもって配設されている。
Here, the pitch of the pole single teeth a, ..., F and a ′, ..., F ′ (this is one reference pitch here) is defined by the protruding teeth 54 ,.
.., 48Aa are arranged with a phase delayed by 1/4 pitch with respect to 48Ba, ..., 48Ba.

従って、本実施例では、ガイド部材28Aを介して対向す
る極片歯列48Aaと48Aa、即ち極片歯a,…,fとa,…,fとが
Y軸方向に同位相であり、同様に、極片歯列48Baと48B
a、即ち極片歯a′,…,f′とa′,…,f′とがY軸方
向に同位相になっている。そして、第8図に示すよう
に、ガイド部材28Aを介して対向する1対の極片歯列48A
a,48Aaにより1組の極片歯列K1が形成され、また、隣接
する一対の極片歯列48Ba,48Baによりもう1組の極片歯
列K2が形成され、これら二組の極片歯列K1,K2によりス
ライド駆動のための基本グループが形成されている。そ
して、本実施例では、この基本グループが2グループ配
設されている。また、ガイド部材28Aを介して対向する
電磁石36aと36a、及び36bと36bがY軸方向に各々同位相
になっている。
Therefore, in this embodiment, the pole piece tooth rows 48Aa and 48Aa facing each other via the guide member 28A, that is, the pole piece teeth a, ..., F and a ,. , The pole tooth rows 48Ba and 48B
That is, a, that is, the pole piece teeth a ′, ..., F ′ and a ′, ..., F ′ are in the same phase in the Y-axis direction. Then, as shown in FIG. 8, a pair of pole piece tooth rows 48A facing each other through the guide member 28A.
a, 48Aa forms one set of pole piece teeth K1, and a pair of adjacent pole piece teeth rows 48Ba, 48Ba forms another set of pole piece teeth K2. These two sets of pole piece teeth The columns K1 and K2 form a basic group for driving a slide. In this embodiment, two basic groups are arranged. Further, the electromagnets 36a and 36a and the electromagnets 36b and 36b facing each other through the guide member 28A have the same phase in the Y-axis direction.

一方、Z方向の磁気軸受を担う電磁石40,…,40は各々、
第2,3図に示すように、スライド本体34の内面側底部の
両サイドであってガイド部材28Aに近接して対向する所
定位置に設けられた鉄心60,…,60と、この鉄心60,…,60
に各々巻装された励磁コイル62,…,62とにより4基が構
成されている。
On the other hand, the electromagnets 40, ...
As shown in FIGS. 2 and 3, iron cores 60, ..., 60 provided at predetermined positions on both sides of the bottom of the inner surface side of the slide body 34 so as to closely face the guide member 28A, and the iron cores 60, 60, …, 60
The exciting coils 62, ...

一方、X方向距離センサ42,42はスライド本体34の内側
一方の側面の両出口(スライド方向Aの前側及び後側:
以下、これを単に「前側」,「後側」という)近傍に立
設され、また、Z方向距離センサ44,…,44は、スライド
本体34の両出口の内面側底部の両サイド(スライド方向
Aに対して前左,前右,後左,後右:以下、これらを単
に「前左」,「前右」,「後左」,「後右」という)に
合計4個が立設されている。これらの各センサ42,44は
各々、スライド本体34からガイド部材2Aまでの距離に応
じたアナログ電圧信号でなる変位信号dx,dzを制御装置3
0に出力するようになっている。ここで、各センサ42,44
が各々複数づつ設けられているのは、スライド部材28B
の各方向に対する傾きを制御するためである。
On the other hand, the X-direction distance sensors 42, 42 are both outlets on one side surface inside the slide body 34 (front side and rear side in the sliding direction A:
Hereinafter, this is simply erected in the vicinity of “front side” and “rear side”, and the Z direction distance sensors 44, ..., 44 are provided on both sides (sliding direction) of the inner surface side bottom part of both outlets of the slide body 34. Front left, front right, rear left, rear right with respect to A: Hereinafter, these are simply referred to as "front left", "front right", "rear left", and "rear right"), and a total of four are erected. ing. Each of these sensors 42, 44 outputs displacement signals dx, dz, which are analog voltage signals corresponding to the distance from the slide body 34 to the guide member 2A, to the control device 3
It is designed to output to 0. Where each sensor 42,44
Is provided with a plurality of slide members 28B.
This is for controlling the inclination of each of the directions.

ここで、各センサ42,44は、スライド部28Bが予め定めら
れたスライドのための基準位置にある場合には、所定基
準値の変位信号dxo,dzoを出力し、この基準位置からセ
ンサ位置までの距離が大または小になるよう変位した場
合には、基準値より小又は大の変位信号dx,dzを出力す
るようになっている。
Here, each sensor 42,44 outputs a displacement signal dxo, dzo of a predetermined reference value when the slide portion 28B is at a predetermined reference position for sliding, and from this reference position to the sensor position. When the displacement is such that the distance is large or small, the displacement signals dx and dz smaller or larger than the reference value are output.

次に、制御装置30の構成について説明する。Next, the configuration of the control device 30 will be described.

制御装置30は、第4図に示すように、前側及び後側のX
方向変位信号dxを入力し、これに基づいて前側及び後側
のX方向の位置決めを行う前側及び後側X方向位置決め
部30XF及び30XRと、前左〜後右の位置におけるZ方向変
位信号dzを入力し、これに基づいて前左〜後右の各位置
のZ方向の位置決めを行う前左〜後右Z方向位置決め部
30ZFL〜30ZRRと、スライド部28Bのスライド駆動を制御
するスライド駆動制御部30Sとから構成されている。
As shown in FIG. 4, the control device 30 controls the front side X and the rear side X.
The front and rear X-direction positioning portions 30X F and 30X R for inputting the directional displacement signal dx and positioning the front and rear X-directions based on this signal, and the Z-direction displacement signal at the front left to rear right positions Front left-rear right Z-direction positioning unit that inputs dz and positions the front left-rear right in the Z-direction based on this
30Z FL to 30Z RR and a slide drive control unit 30S that controls the slide drive of the slide unit 28B.

この内、前側及び後側X方向位置決め部30XF及び30X
Rは、第5図に示すように構成されている。これを、後
側X方向位置決め部30XRを例にとって詳述すると、後側
のX方向距離センサ42から出力されるX方向変位信号dx
に基づきX方向の基準位置からの変位量及び変位方向を
演算しこれに応じた変位左信号Δdxを算出するX方向変
位差演算手段72と、このX方向変位差演算手段72からの
変位差信号Δdxに基づいて後述する位置決め信号を出力
するX方向磁気軸受制御手段74と、このX方向磁気軸受
制御手段74からの位置決め信号を増幅(増幅率α)し軸
受用の前記励磁コイル50a,50b、50a,50bに励磁電流を各
々出力するパワーアンプ76A,76Bとにより構成されてい
る。
Of these, the front and rear X-direction positioning parts 30X F and 30X
R is constructed as shown in FIG. This will be described in detail by taking the rear side X direction positioning portion 30X R as an example. The X direction displacement signal dx output from the rear side X direction distance sensor 42.
X-direction displacement difference calculating means 72 for calculating the displacement amount and displacement direction from the reference position in the X-direction and calculating the displacement left signal Δdx corresponding thereto, and the displacement difference signal from this X-direction displacement difference calculating means 72 X-direction magnetic bearing control means 74 for outputting a positioning signal to be described later based on Δdx, and the excitation coils 50a, 50b for bearings which amplify (amplification factor α) the positioning signal from the X-direction magnetic bearing control means 74, The power amplifiers 76A and 76B output exciting currents to 50a and 50b, respectively.

そして、X方向変位差演算手段72は、入力するX方向変
位信号dxに対してノイズ除去を行うローパスフィルタ84
と、このローパスフィルタ84の出力の位相を補償する位
相補償回路86と、この位相補償回路86の出力とX方向の
基準位置に相当する基準信号Vsoxとを比較し変位差信号
Δdx=Vsox−dx演算する比較回路88とを有している。
Then, the X-direction displacement difference calculating means 72 removes noise from the input X-direction displacement signal dx.
And a phase compensation circuit 86 for compensating the phase of the output of the low-pass filter 84 and the output of the phase compensation circuit 86 and the reference signal V sox corresponding to the reference position in the X direction, and the displacement difference signal Δdx = V sox And a comparison circuit 88 for performing -dx operation.

また、X方向磁気軸受制御手段74は、入力するX方向の
変位差信号Δdxに対してPI演算及びID演算を施すPID回
路90(比例回路90p、積分回路90i、微分回路90dから成
る)と、このPID回路90からのPI演算出力信号及びID演
算出力信号を加算して加算信号Vixを得る加算回路92と
を備え、さらに、加算信号Vixと基準バイアス信号Vslx
とを加算して位置決め信号「Vslx+Vix」を出力する加
算回路94と、基準バイアス信号Vslxから加算信号Vix
引算して位置決め信号「Vslx−Vix」を出力する演算回
路95とを有して構成されている。
The X-direction magnetic bearing control means 74 includes a PID circuit 90 (comprising a proportional circuit 90p, an integrating circuit 90i, and a differentiating circuit 90d) that performs PI calculation and ID calculation on the input X-direction displacement difference signal Δdx. and an adding circuit 92 to obtain a sum signal V ix by adding the PI operation output signal and the ID calculating an output signal from the PID circuit 90, furthermore, the addition signal V ix and the reference bias signal V slx
And the addition circuit 94 that outputs the positioning signal “V slx + V ix ” and the arithmetic circuit that subtracts the addition signal V ix from the reference bias signal V slx and outputs the positioning signal “V slx −V ix ” It has 95 and.

そして、加算回路94の出力側は、パワーアンプ76Aを介
してスライド部28Bの右側の励磁コイル「50a+50b」介
してアースに至る。また減算回路95の出力側は、パワー
アンプ76Bを介してスライド部28Bの左側の励磁コイル
「50a+50b」介してアースに至る。
Then, the output side of the adding circuit 94 reaches the ground via the power amplifier 76A and the exciting coil "50a + 50b" on the right side of the slide portion 28B. The output side of the subtraction circuit 95 reaches the ground via the power amplifier 76B and the exciting coil "50a + 50b" on the left side of the slide portion 28B.

ここで、前側X方向位置決め部30XFは、上述した後側X
方向位置決め部30XRと同様に構成されている。
Here, the front side X direction positioning portion 30X F is the rear side X described above.
It has the same structure as the direction positioning unit 30X R.

また、これと同様にして、前左〜後右Z方向位置決め部
30ZFL〜30ZRRは、第6図のように構成されている。これ
を、後左Z方向位置決め部30ZRLを例にとって詳述する
と、この位置決め部30ZRLは、後左側のZ方向距離セン
サ44から出力されるZ方向変位信号dzに基づきZ方向の
基準位置からの変位量及び変位方向を演算しこれに応じ
た変位差信号Δdzを算出するZ方向変位差演算手段78
と、このZ方向変位差演算手段78からの変位差信号Δdz
に基づいて後述する位置決め信号を出力するZ方向磁気
軸受制御手段80と、このZ方向磁気軸受制御手段80から
の位置決め信号を増幅(増幅率α)し軸受用の前記励磁
コイル62に励磁電流を出力するパワーアンプ82とにより
構成されている。
Also, in the same way as this, the front left to rear right Z direction positioning portion
30Z FL to 30Z RR are configured as shown in FIG. This will be described in detail by taking the rear left Z-direction positioning unit 30Z RL as an example. This positioning unit 30Z RL is based on the Z-direction displacement signal dz output from the rear left Z-direction distance sensor 44, and from the Z-direction reference position. Z-direction displacement difference calculating means 78 for calculating the displacement amount and the displacement direction of the
And the displacement difference signal Δdz from the Z direction displacement difference calculating means 78.
Z direction magnetic bearing control means 80 which outputs a positioning signal described later based on the above, and a positioning signal from this Z direction magnetic bearing control means 80 is amplified (amplification factor α) and an exciting current is applied to the exciting coil 62 for bearing. It is composed of a power amplifier 82 for outputting.

この内、前記Z方向変位差演算手段78は、前述したX方
向の場合と同様に、ローパスフィルタ96,位相補償回路9
8,比較回路100を有して構成され、Z方向の基準位置に
相当する基準信号Vsozと、変位信号dzとの比較により変
位量及びその方向に応じた変位差信号Δdzを出力する。
また、Z方向磁気軸受制御手段80は、前述したX方向の
場合と同様に、PID演算回路102,加算回路104,106を有し
て構成され、入力する変位差信号Δdzを処理して位置決
め信号「Vslz+Viz」をパワーアンプ82(増幅率α)に
出力するように設定されている。この内、パワーアンプ
82の出力側は、軸受用の励磁コイル62介してアースに至
る。
Of these, the Z-direction displacement difference calculating means 78 is similar to the case of the above-mentioned X-direction, and the low-pass filter 96 and the phase compensation circuit 9
8. Comparing the reference signal V soz corresponding to the reference position in the Z direction with the displacement signal dz, the comparator circuit 100 is configured to output a displacement difference signal Δdz corresponding to the displacement amount and its direction.
Further, the Z direction magnetic bearing control means 80 is configured to have the PID calculation circuit 102 and the addition circuits 104 and 106, as in the case of the X direction described above, and processes the input displacement difference signal Δdz to determine the positioning signal “V”. slz + V iz "is output to the power amplifier 82 (amplification factor α). Of these, the power amplifier
The output side of 82 reaches the ground through the exciting coil 62 for the bearing.

ここで、前左,前右、後右の各Z方向位置決め部30ZFL,
30ZFR,30ZRRは、上述した後左Z方向位置決め部30ZRL
同様に構成されている。
Here, front left, front right, rear right Z-direction positioning portions 30Z FL ,
The 30Z FR and 30Z RR are configured in the same manner as the above-mentioned rear left Z-direction positioning portion 30Z RL .

更に、スライド駆動制御部30Sは、第7図に示すよう
に、方形波を発振する発振器128と、この発振器128の出
力である方形波列から所定タイミング毎に方形波を抽出
し、これを第1〜第4番目のスライド駆動信号V1〜V4
して並列に出力するタイミング回路130と、このタイミ
ング回路130の出力の内、第3,4番目の出力V3、V4に対し
ては、その信号を反転させる反転回路132,134と、これ
らの第1〜第4番目のスライド駆動信号V1〜V4を各別に
増幅するパワーアンプ136A〜136D(増幅率α)とを備え
て構成されている。ここで、各スライド駆動信号V1〜V4
は、各々、前の信号の立ち下がり又は立ち上がりに同期
して、次の信号がアースレベルから所定レベルまで順次
立ち上がり又は立ち下がるようになっている。
Further, as shown in FIG. 7, the slide drive control unit 30S extracts a square wave from the oscillator 128 that oscillates a square wave and a square wave train that is the output of the oscillator 128 at predetermined timings, and extracts the square wave. For the timing circuit 130 that outputs the first to fourth slide drive signals V 1 to V 4 in parallel, and for the third and fourth outputs V 3 and V 4 of the outputs of the timing circuit 130, Inverting circuits 132 and 134 for inverting the signals, and power amplifiers 136A to 136D (amplification rate α) for individually amplifying the first to fourth slide drive signals V 1 to V 4 are provided. . Here, each slide drive signal V 1 to V 4
Respectively, the next signal sequentially rises or falls from the ground level to a predetermined level in synchronization with the fall or rise of the previous signal.

そして、パワーアンプ136A,136Cの出力側は共に、スラ
イド駆動用の相互に対向して配設された2グループの励
磁コイル52a,52a及び52a,52aを介してアースに至り、閉
回路が形成されている。また、パワーアンプ136B,136D
の出力側は共に、スライド駆動用の相互に対向して配設
された2グループの励磁コイル52b,52b及び52b,52bを介
してアースに至り、閉回路が形成されている。
Then, the output sides of the power amplifiers 136A and 136C both reach the ground through the two groups of exciting coils 52a, 52a and 52a, 52a that are arranged to face each other for driving the slides, and a closed circuit is formed. ing. In addition, power amplifier 136B, 136D
Both of the output sides of the above are connected to the ground through two groups of exciting coils 52b, 52b and 52b, 52b arranged to face each other for slide driving, and a closed circuit is formed.

次に、本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

本装置の電源が投入されると、各電気回路がオンとな
り、磁気軸受動作及びスライド駆動動作が開始される。
When the power of the device is turned on, each electric circuit is turned on and the magnetic bearing operation and the slide driving operation are started.

まず、磁気軸受けの動作について説明する。First, the operation of the magnetic bearing will be described.

電源オンに伴って、スライド部28Bに装備されているX
方向距離センサ42,42及びZ方向距離センサ44,…,44
は、それぞれの方向成分のガイド部材28Aからの位置に
応じた変位信号dx及びdzを各方向の変位差演算手段72,7
2及び78,…,78に出力する。
X equipped on the slide part 28B when the power is turned on
Directional distance sensors 42, 42 and Z-direction distance sensors 44, ..., 44
Is a displacement difference calculating means 72, 7 in each direction for calculating displacement signals dx and dz corresponding to the positions of the respective direction components from the guide member 28A.
Output to 2 and 78, ..., 78.

ここで、後側におけるX方向制御を例にとって説明す
る。X方向変位信号dxは、X方向変位差演算手段72によ
り、前述したように、スライド部28Bがガイド部材28Aに
対する基準位置から変位していた方向及びその量に応じ
て正または負の値の変位差信号Δdxに変換され、X方向
磁気軸受制御手段74に出力される。そして、変位差信号
Δdxは、X方向磁気軸受制御手段74において前述したよ
うに処理され、位置決め信号「Vslx+Vix」,「Vslx−V
ix」がパワーアンプ76A,76Bに各々出力される。これら
の位置決め信号「Vslx+Vix」及び「Vslx−Vix」は、各
々、パワーアンプ76A及び76Bでα倍され、励磁コイル
「50a+50b」及び「50a+50b」に各列に印加され、これ
によってガイド部材28Aを介する左側及び右側では磁力
の強弱が反対になる。
Here, the X direction control on the rear side will be described as an example. As described above, the X-direction displacement signal dx is a positive or negative displacement according to the direction in which the slide portion 28B is displaced from the reference position with respect to the guide member 28A and the amount thereof, as described above. It is converted into a difference signal Δdx and output to the X-direction magnetic bearing control means 74. Then, the displacement difference signal Δdx is processed in the X-direction magnetic bearing control means 74 as described above, and the positioning signals “V slx + V ix ” and “V slx −V” are processed.
ix ”is output to each of the power amplifiers 76A and 76B. These positioning signals “V slx + V ix ” and “V slx −V ix ” are multiplied by α by the power amplifiers 76A and 76B, respectively, and are applied to the exciting coils “50a + 50b” and “50a + 50b” in each column. The strength of the magnetic force is opposite on the left side and the right side via the guide member 28A.

例えば、スライド部28Bがその基準位置よりプラスX軸
方向に対してθだけ変位していた(つまり第5図におけ
る右側に変位していた)場合には、変位信号dxが基準信
号Vsoxより大きくなり、Δdx及びVixが負の値となる。
このため、「Vslx+Vix」が基準位置における値Vslx
り小さくなり、反対に「Vslx−Vix」が基準位置におけ
る値Vslxより大きくなる。従って、左側のコイル「50a
+50b」では、ガイド部材28Aに対する吸引力が強めら
れ、右側のコイル「50a+50b」では、その吸引力が弱め
られ、結局、スライド部28Bの後側は、第5図における
左側に戻される。
For example, when the slide portion 28B is displaced from the reference position by θ in the plus X-axis direction (that is, displaced to the right side in FIG. 5), the displacement signal dx is larger than the reference signal V sox. Therefore, Δdx and V ix become negative values.
Therefore, “V slx + V ix ” becomes smaller than the value V slx at the reference position, and conversely, “V slx −V ix ” becomes larger than the value V slx at the reference position. Therefore, the left coil "50a
At "+ 50b", the attraction force to the guide member 28A is strengthened, and at the coil "50a + 50b" on the right side, the attraction force is weakened, so that the rear side of the slide portion 28B is returned to the left side in FIG.

これとは反対に、スライド部28Bの後側がその基準位置
より第5図における左側に変位していた場合には、変位
信号dxが基準信号Vsoxより小さくなり、Δdx及びVix
正の値となる。このため、「Vslx+Vix」が基準位置に
おける値Vslxより大きくなり、反対に「Vslx−Vix」が
基準位置における値Vslxより小さくなり、上述とは反対
に作用して、スライド部28Bの後側は右側に戻される。
On the contrary, when the rear side of the slide portion 28B is displaced from the reference position to the left side in FIG. 5, the displacement signal dx becomes smaller than the reference signal V sox , and Δdx and V ix are positive values. Becomes Therefore, “V slx + V ix ” becomes larger than the value V slx at the reference position, and “V slx −V ix ” becomes smaller than the value V slx at the reference position. The rear side of the portion 28B is returned to the right side.

上述した位置制御は、スライド部28Bの前側においても
同様に独立して行われ、その傾きも合わせて是正され
る。
Similarly, the position control described above is independently performed on the front side of the slide portion 28B, and its inclination is also corrected.

このようにして、スライド部28Bは、磁力が均衡する位
置,即ち基準位置に保持される。そして、この基準位置
に位置決めされると、変位信号dx=基準信号Vsoxである
から、変位信号dxから求められる値Vixは零となる。こ
のため、左右の軸受用の励磁コイル「50a+50b」、…、
「50a+50b」に各列に印加される位置決め信号は、とも
に相等しいαVslxとなって左右両側で均衡し、スライド
部28Bはそのまま基準位置に保持される。
In this way, the slide portion 28B is held at the position where the magnetic forces are balanced, that is, the reference position. When positioned at this reference position, the displacement signal dx = reference signal V sox , so the value V ix obtained from the displacement signal dx becomes zero. For this reason, the excitation coil “50a + 50b” for the left and right bearings, ...
The positioning signals applied to each row at "50a + 50b" are equal to each other at .alpha.V slx and balanced on both left and right sides, and the slide portion 28B is held at the reference position as it is.

ところで、上述の基準位置での保持状態におけるX方向
支承用の電磁石36a,36b及び36a,36bによる磁気回路を、
第8図に示す。
By the way, the magnetic circuit by the electromagnets 36a, 36b and 36a, 36b for supporting in the X direction in the holding state at the above-mentioned reference position,
It is shown in FIG.

この電磁石36a,36b及び36a,36bは、同図に示すように、
交互に反対極性となるように励磁される。このとき、例
えば右側の電磁石36bのN極から出た磁力線(同図中の
点線参照)は、鉄心48の背面側の部分48Kを通って隣接
する電磁石36aのS極に入る。そして、電磁石36aのN極
から出た磁力線は、各々、極片歯a,…,f、空隙、ガイド
部材28Aの突出歯54,…,54、ガイド部材28A、再び、突出
歯54,…,54、空隙、及び極片歯a′,…,f′を順次介し
て、電磁石36bのS極にもどり、これによって閉磁路が
形成される。
The electromagnets 36a, 36b and 36a, 36b are, as shown in FIG.
They are excited so that they have opposite polarities alternately. At this time, for example, the magnetic field line (see the dotted line in the figure) that has emerged from the N pole of the right electromagnet 36b passes through the rear portion 48K of the iron core 48 and enters the S pole of the adjacent electromagnet 36a. Then, the magnetic force lines emitted from the N pole of the electromagnet 36a are pole teeth a, ..., F, voids, protruding teeth 54, ..., 54 of the guide member 28A, guide member 28A, and again protruding teeth 54 ,. 54, the air gap, and the pole piece teeth a ′, ..., F ′ are sequentially returned to the S pole of the electromagnet 36b, thereby forming a closed magnetic circuit.

また、これに対向する左側の電磁石36a,36bでも上述と
同様にして、図中の点線矢印で示す閉ループになる。
Further, the left electromagnets 36a and 36b facing this also form a closed loop shown by a dotted arrow in the figure in the same manner as described above.

このとき、前述したように、各極片歯列48Aa及び48Ba
は、突出歯54,…,54に対して、その位相が1/2ピッチず
れ、且つ、各極片歯列48Aaは48Baに対してその位相が1/
4ピッチずれているため、例えば第8図に示す位置(左
右の電磁石36aにかかる極片歯a,c,eと二個おき毎の突出
歯54,54,54の位相が合致する位置)に静止している。こ
のようにして、各々対向する電磁石36a、36a及び36b、3
6b同士による磁力がバランスされ(他の電磁石の組でも
同様)、スライド部28BがX方向に非接触で保持されて
いる。
At this time, as described above, each pole piece tooth row 48Aa and 48Ba
, The phase is shifted by 1/2 pitch with respect to the protruding teeth 54, ..., 54, and the phase of each pole piece tooth row 48Aa is 1/80 with respect to 48Ba.
Because they are offset by 4 pitches, for example, at the positions shown in FIG. 8 (positions where the pole teeth a, c, e of the left and right electromagnets 36a and the phases of every two protruding teeth 54, 54, 54 match). It is stationary. In this way, the opposing electromagnets 36a, 36a and 36b, 3
The magnetic forces of the 6b are balanced (similar to other electromagnet pairs), and the slide portion 28B is held in the X direction in a non-contact manner.

また、前左〜後右側のZ方向の磁気軸受の動作も前述と
同様にして行われる。つまり、スライド部28Bのガイド
部材28Aに対するZ方向の変位量及び変位方向に応じて
検出されたZ方向変位信号dzに基づいて、当該変位を是
正する量の位置決め信号α(Vslz+Viz)が形成され
る。そして、信号dzの大小によって信号α(Vslz
Viz)が小さく又は大きく設定され、スライド部28Bの自
重と釣り合うようにして、スライド部28BのZ方向の変
位が是正され基準位置に戻される。このとき、この位置
決めがその前左〜後右側の4ヵ所で独立して行われるた
め、スライド部28BのZ方向の位置決め及び傾き並びに
Z方向の傾きも合わせて是正される。
Further, the operations of the front left to rear right magnetic bearings in the Z direction are performed in the same manner as described above. That is, based on the Z-direction displacement signal dz detected according to the Z-direction displacement amount and the displacement direction of the slide portion 28B with respect to the guide member 28A, the positioning signal α (V slz + V iz ) of an amount that corrects the displacement is obtained. It is formed. Then, the signal α (V slz +
V iz ) is set to be small or large so as to balance with the own weight of the slide portion 28B, the displacement of the slide portion 28B in the Z direction is corrected, and the slide portion 28B is returned to the reference position. At this time, since the positioning is independently performed at the four positions from the front left to the rear right, the positioning and inclination of the slide portion 28B in the Z direction and the inclination in the Z direction are also corrected.

以上の動作により、スライド部28Bが、X,Y方向及びZ方
向に対して非接触で支承され、しかも予め定められた基
準位置に的確に位置決めされる。
With the above operation, the slide portion 28B is supported in the X, Y and Z directions in a non-contact manner and is accurately positioned at the predetermined reference position.

一方、後述するスライド駆動等において、負荷変動等の
外乱によりスライド部28Bがそのスライド基準位置から
ずれた場合には、この変位状況が各センサ42,42、44,
…,44により直ちに検出され、これに基づき前述したと
同様の位置修正動作が実行される。したがって、スライ
ド部は、直ちに元の基準位置に復帰する。
On the other hand, when the slide portion 28B deviates from its slide reference position due to a disturbance such as a load change in the slide drive or the like to be described later, this displacement state is detected by each sensor 42, 42, 44,
, 44 is immediately detected, and based on this, the same position correction operation as described above is executed. Therefore, the slide portion immediately returns to the original reference position.

次に、スライド駆動動作を第9図乃至第12図に基づいて
説明する。これらの図は、前述した基本グループの1つ
について示す。
Next, the slide driving operation will be described with reference to FIGS. 9 to 12. These figures show one of the basic groups described above.

まず、前述した第8図に示す状態において、スライド駆
動制御部30Sからスライド駆動信号V1が、左右両側のス
ライド駆動用の励磁コイル52a,52aの入力端子INのみに
同時に供給されると、第9図の如く励磁電流が流れる。
このとき、両電磁石38aのa,c,eの極片歯では、電磁石36
aによる磁力線と電磁石38aによる磁力線が同一向きであ
るので強められ、またb,d,fの極片歯では、磁力線が反
対向きであるので相殺又は弱められる。このとき、隣接
する電磁石38b,38bは非励磁の状態であり、突出歯の54,
…,54の内の第9図における任意の歯,に着目する
と、この歯,は極片歯d′,d′に対して、各々1/4
ピッチの距離にあり、一番近接している。
First, in the state shown in FIG. 8 described above, when the slide drive signal V 1 is simultaneously supplied from the slide drive control unit 30S to only the input terminals IN of the excitation coils 52a, 52a for slide drive on the left and right sides, Excitation current flows as shown in FIG.
At this time, the a, c, and e pole single teeth of both electromagnets 38a are
The magnetic force lines due to a and the magnetic force lines due to the electromagnet 38a are in the same direction, so that they are strengthened, and in the pole single teeth b, d, and f, they are offset or weakened because the magnetic force lines are in opposite directions. At this time, the adjacent electromagnets 38b, 38b are in the non-excited state, and the protruding teeth 54,
Focusing on any of the teeth in Fig. 9 in Fig. 9, this tooth is 1/4 of each pole piece tooth d'and d '.
It is on the pitch distance and the closest.

上述の状態から、第10図の如く、スライド駆動信号V1
立ち下がりに周期してスライド駆動信号V2がコイル52b,
52bの入力端子INのみに同時に印加される。これによ
り、左右両側の電磁石38bの極片歯b′,d′,f′の極片
歯では、各々、電磁石38bによって磁力線が強められ、
またa′,c′,e′の極片歯では、磁力線が相殺又は弱め
られる。このため、前述した歯,に極片歯d′,d′
が各々吸引され、該突出歯,の位置に到達する。即
ち、スライド部28B全体がスライド方向Aに1/4ピッチだ
けスライドしたことなる。このとき、突出歯の54,…,54
の内の第10図における任意の他の歯,に着目する
と、この歯,は、両電磁石38aの極片歯f,fに対し
て、一番近接し1/4ピッチの距離にある。
From the above-mentioned state, as shown in FIG. 10, the slide drive signal V 2 is transferred to the coils 52b, at the falling edge of the slide drive signal V 1 .
It is applied to only the input terminal IN of 52b at the same time. As a result, the magnetic force lines are strengthened by the electromagnets 38b at the pole single teeth b ', d', f'of the left and right electromagnets 38b, respectively.
Further, in the pole piece teeth of a ', c', and e ', the magnetic force lines are canceled or weakened. For this reason, the above-mentioned teeth and pole single teeth d ', d'
Are respectively sucked and reach the positions of the protruding teeth. That is, the entire slide portion 28B slides in the slide direction A by 1/4 pitch. At this time, the protruding teeth 54, ..., 54
Focusing on any other tooth in Fig. 10 in Fig. 10, this tooth is closest to the pole piece tooth f, f of both electromagnets 38a and is at a distance of 1/4 pitch.

さらに、上述の状態から、第11図の如く、スライド駆動
信号V2の立ち下がりに同期してスライド駆動信号V3が再
びコイル52a,52aの入力端子INのみに同時に印加され
る。これにより、両電磁石38aは前述した第9図と反対
に励磁される。このため、極片歯f,fが前述した歯,
の磁力により該歯,の位置まで吸引される。即
ち、スライド部28B全体が更にスライド方向Aに1/4ピッ
チだけスライドする。このとき、両電磁石38bでは、
,の後の歯,が極片歯c′,c′に各々1/4ピッ
チの距離にあり一番接近している。
Further, from the above-mentioned state, as shown in FIG. 11, the slide drive signal V 3 is simultaneously applied again only to the input terminals IN of the coils 52a, 52a in synchronization with the fall of the slide drive signal V 2 . As a result, both electromagnets 38a are excited in the opposite manner to that of FIG. 9 described above. Therefore, the pole single tooth f, f is the above-mentioned tooth,
Is attracted to the position of the tooth. That is, the entire slide portion 28B further slides in the slide direction A by 1/4 pitch. At this time, in both electromagnets 38b,
The tooth after, is closest to the pole piece teeth c ′ and c ′ at a distance of 1/4 pitch.

さらに、上述の状態から、第12図に示す如く、スライド
駆動信号V3の立ち上がりに同期してスライド駆動信号V4
がコイル52b,52bのINのみに同時に印加される。これに
より、左右両側の電磁石38bは前述した第10図と反対に
励磁される。このため、極片歯c′,c′が前述した歯
,からの磁力により該歯,の位置まで吸引され
る。即ち、スライド部28B全体が更にスライド方向Aに1
/4ピッチだけスライドする。
Furthermore, from the above state, as shown in FIG. 12, the slide drive signal V 4 in synchronization with the rising of the slide drive signal V 3
Is simultaneously applied only to the INs of the coils 52b and 52b. As a result, the electromagnets 38b on the left and right sides are excited in the opposite manner to the above-mentioned FIG. Therefore, the pole piece teeth c ′, c ′ are attracted to the position of the tooth by the magnetic force from the tooth. That is, the entire slide portion 28B is further moved in the slide direction A by 1
Slide by / 4 pitch.

このようにして、スライド駆動信号V1〜V4の繰り返し入
力により前述した第9図乃至第12図のスライド動作が繰
り返され、しかもこの動作はもう一方のグループ(2
組)の電磁石38a,38b、38a,38bでも同様にして行われる
から、スライド部28Bはスライド方向Aにほぼ連続的に
スライドする。このとき、そのスライド駆動に伴う吸引
力のX方向成分は、スライド部28Bの左右両側で各組毎
に相殺されるので、前述した磁気軸受に位置変化を招来
させるような影響は何ら生じないこととなる。またスラ
イド駆動信号V1〜V4の繰り返し周期を短くすることによ
り、より高速でスライドさせることができる。
In this manner, the slide operation of FIGS. 9 to 12 described above is repeated by repeatedly inputting the slide drive signals V 1 to V 4 , and this operation is performed by the other group (2
The same applies to the electromagnets 38a, 38b, 38a, 38b of the set), so that the slide portion 28B slides substantially continuously in the slide direction A. At this time, the X-direction component of the attraction force due to the slide driving is canceled for each set on the left and right sides of the slide portion 28B, so that there is no influence that causes the above-mentioned magnetic bearing position change. Becomes Further, by shortening the repetition cycle of the slide drive signals V 1 to V 4 , it is possible to slide at a higher speed.

本実施例は以上のようであるから、種々の利点を有す
る。まず、スライド部材28A介して対称に対向する位置
において磁力によるスライド駆動力をスライド部28Bに
作用させているため、そのスライド駆動力のX方向成分
が相殺され、磁気軸受位置に対しスライドに伴う磁気軸
受位置の変化等の影響を及ぼさないことから、スライド
部28Bの位置決めをより高精度に行うことができ、高速
でスライドさせることができる。これとともに、ガイド
部材28Aの両側で吸引駆動していることから、その一方
のみの場合に比較してより大きなトルクを得ることがで
きる。また、ガイド部材28Aの突出歯とスライド部28Bの
極片歯との間では、常に、それらの位相が合致する歯
が、左右両側においてほぼ平均して分布するようになっ
ているため、その合致する歯が局所的なものに比較し
て、スライド部28Bの歪をより小さくさせることがで
き、これによっても、スライド部28Bの高精度な位置制
御及び高速駆動を促進させることができる。
As described above, the present embodiment has various advantages. First, since the slide driving force due to the magnetic force is applied to the slide portion 28B at positions symmetrically opposed to each other via the slide member 28A, the X-direction component of the slide driving force is canceled out, and the magnetic force associated with the slide is applied to the magnetic bearing position. Since the bearing position is not affected by the change, the slide portion 28B can be positioned with higher accuracy and can be slid at high speed. At the same time, since the suction drive is performed on both sides of the guide member 28A, a larger torque can be obtained as compared with the case where only one of them is used. Further, between the protruding tooth of the guide member 28A and the pole piece tooth of the slide portion 28B, the teeth whose phases match each other are always distributed on the left and right sides substantially evenly. The strain of the slide portion 28B can be further reduced as compared with the case where the teeth to be formed are local, which also promotes highly accurate position control and high speed drive of the slide portion 28B.

また、スライド駆動用の励磁コイル52a,…,52a及び52b,
…,52bは、極片48A,…,48A、48B,…,48Bに各々設けた極
片歯a,…,f及びa′,…,f′の各々に巻装させているた
め、軸受用の励磁コイル50a,…,50a及び50b,…,50bによ
る閉磁路とは異なった閉磁路を形成することから、これ
らの磁路を共通とする場合のように、スライド駆動信号
V1〜V4によって励磁コイル50a,…,50a及び50b,…,50bに
逆起電力を生じさせ磁気軸受動作を乱すということが少
なくなり、従って、当該信号V1〜V4の繰り返し周期をよ
り短くして、高速駆動をさせることができる。
Further, excitation coils 52a, ..., 52a and 52b for slide driving,
, 52b are wound around the pole piece teeth a, ..., f and a ', ..., f'provided on the pole pieces 48A, ..., 48A, 48B, ..., 48B respectively, so that they are used for bearings. , 50a and 50b, ..., 50b form a closed magnetic path different from the closed magnetic path, so that the slide drive signal is different from the case where these magnetic paths are common.
Excitation coil 50a by V 1 ~V 4, ..., 50a and 50b, ..., it is less of disturbing the magnetic bearing operation causes a counter electromotive force 50b, therefore, the repetition period of the signal V 1 ~V 4 The length can be shortened to allow high speed driving.

さらに、スライド部28B側の極片歯a,…,f及びa′,…,
f′を単なる磁路とせず、これにスライド駆動用の励磁
コイル52a,…,52a及び52b,…,52bを巻き、積極的に利用
していることから、極片歯a,…,f及びa′,…,f′とは
別の位置に当該コイル52a,…,52a及び52b,…,52bを巻装
する場合に比較して、駆動装置28全体をより小型化でき
るという利点も有している。
Further, the pole single teeth a, ..., F and a ′, ..., On the slide portion 28B side
Since f ′ is not simply a magnetic path and excitation coils 52a, ..., 52a and 52b, ..., 52b for slide driving are wound around this and are positively used, pole single teeth a, ..., f and , 52a and 52b, ..., 52b are wound at positions other than a ', ..., f', the entire drive unit 28 can be made smaller. ing.

次に、第2,3実施例を説明する。Next, second and third embodiments will be described.

まず、第2実施例は、前述した第1実施例において、ス
ライド駆動開始磁に、軸受用の励磁コイル50a,…,50a及
び50b,…,50bに対しても、スライド駆動信号V1〜V4(共
に正又は負のパルス信号)を軸受用信号に重畳させて印
加させるという構成を付加したものである。これによれ
ば、その作用効果は前述した実施例のものと同等になる
ほか、スライド開始トルクを大きくすることができると
いう利点を有する。
First, in the second embodiment, the slide drive signals V 1 to V are added to the slide drive start magnet in the above-described first embodiment even for the exciting coils 50a, ..., 50a and 50b ,. 4 (both positive or negative pulse signal) is superimposed on the bearing signal and applied. According to this, the action and effect are equivalent to those of the above-described embodiment, and there is an advantage that the slide start torque can be increased.

また、第3実施例としては、前述した第1実施例におい
て、磁気軸受用電磁石に永久磁石を使用し、スライド駆
動用のコイル52a,…,52a及び52b,…,52bは極力、インダ
クタンスが小さいコイルとしたものである。これによれ
ば、その作用効果は前述した第1実施例と同等になるほ
か、スライド駆動信号V1〜V4の立ち上がり又は立ち下が
りにおいて、コイルに生じる自己誘導逆起電力が小さく
なり、より剛性を高めることができる。
Further, as a third embodiment, in the first embodiment described above, a permanent magnet is used as the electromagnet for the magnetic bearing, and the slide driving coils 52a, ..., 52a and 52b, ..., 52b have the smallest possible inductance. It is a coil. According to this, in addition to the same effect as that of the first embodiment described above, the self-induced back electromotive force generated in the coil at the rise or fall of the slide drive signals V 1 to V 4 is reduced, and the rigidity is further increased. Can be increased.

なお、上述した各実施例においては、磁気軸受用及びス
ライド駆動用の電磁石をスライド部28B側に設けるとし
たが、本発明は必ずしもこれに限定されず、ガイド部材
28A側に装備するとしてもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, the electromagnet for the magnetic bearing and the electromagnet for the slide drive are provided on the slide portion 28B side, but the present invention is not necessarily limited to this, and the guide member
May be equipped on the 28A side.

また、前述した各実施例では、スライド駆動用の電磁石
のグループ数、突出歯及び極片歯のピッチ、並びに極片
歯の位相のずれは、必ずしも前述したものに限定される
ものではない。
Further, in each of the above-described embodiments, the number of groups of electromagnets for driving the slide, the pitch of the protruding teeth and the pole piece teeth, and the phase shift of the pole piece teeth are not necessarily limited to those described above.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明してきたように、この発明によれば、スライド
部を非接触で支承した状態で、当該スライド部に対する
対称位置からスライド駆動のための磁気力を同時に同量
だけ当該スライド部に作用させ、これを複数の組で繰り
返すことにより当該スライド部を駆動させるとしたた
め、スライド部に作用する駆動力のスライド方向に対す
る直交成分がほぼ完全に均衡することから、磁気軸受の
スライド位置が変化する等,磁気軸受に影響を与えると
いう事態をほぼ完全に排除でき、これによってスライド
方向の位置決めをより精度よく行うことができ、一方、
磁気軸受用の閉磁路とスライド駆動用の閉磁路とが重畳
しない構成になっているため、スライド駆動用の励磁電
流によって磁気軸受の磁路を乱すという事態を回避で
き、これがため、複数組のスライド駆動用の励磁コイル
に対する切換をより高速で行うことができることから、
従来技術に比較して、より円滑で高速走行の直動形磁気
軸受モータを得ることができるという優れた効果が得ら
れる。
As described above, according to the present invention, in a state where the slide portion is supported in a non-contact manner, a magnetic force for driving the slide is simultaneously applied to the slide portion from the symmetrical position with respect to the slide portion, Since the slide portion is driven by repeating this with a plurality of groups, the orthogonal component of the driving force acting on the slide portion with respect to the slide direction is almost completely balanced, so that the slide position of the magnetic bearing changes, etc. It is possible to almost completely eliminate the situation that affects the magnetic bearing, which allows more accurate positioning in the sliding direction.
Since the closed magnetic path for the magnetic bearing and the closed magnetic path for the slide drive do not overlap each other, it is possible to avoid the situation where the magnetic path of the magnetic bearing is disturbed by the exciting current for the slide drive. Since switching to the excitation coil for slide drive can be performed at higher speed,
As compared with the prior art, the excellent effect of being able to obtain a direct-acting magnetic bearing motor that is smoother and travels at high speed is obtained.

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

第1図はこの発明の第1実施例にかかる駆動装置の概略
を示す斜視図、第2図は第1図のII−II線に沿った横断
面図、第3図は第2図のIII−III線に沿った断面図、第
4図は第1実施例の制御装置を示すブロック図、第5図
は第4図の制御装置の内のX方向位置決め部のブロック
図、第6図は第4図の制御装置の内のZ方向位置決め部
のブロック図、第7図は第4図の制御装置の内のスライ
ド駆動制御部のブロック図、第8図は磁気軸受状態の磁
気回路の一部分を示す説明図、第9図乃至第12図はスラ
イド駆動動作を説明するための説明図である。 図中、28Aは固定案内部としてのガイド部材、28Bはスラ
イド部、30Sはスライド駆動制御部、36,…,36はX方向
支承用の電磁石、38,…,38はスライド駆動用の電磁石、
40,…,40はZ方向支承用の電磁石、48A,…,48A、48B,
…,48Bは極片、48Aa,…,48Aa、48Ba,…,48Baは極片歯
列、54,…,54は突出歯、52a,…,52a、52b,…,52bはスラ
イド駆動用の励磁コイル、a,…,f、a′,…,f′は極片
歯である。
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a drive device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is III of FIG. -III is a cross-sectional view taken along the line III, FIG. 4 is a block diagram showing the controller of the first embodiment, FIG. 5 is a block diagram of the X-direction positioning portion in the controller of FIG. 4, and FIG. FIG. 4 is a block diagram of the Z direction positioning portion in the control device, FIG. 7 is a block diagram of the slide drive control portion in the control device of FIG. 4, and FIG. 8 is a part of a magnetic circuit in a magnetic bearing state. And FIG. 9 to FIG. 12 are explanatory diagrams for explaining the slide driving operation. In the figure, 28A is a guide member as a fixed guide portion, 28B is a slide portion, 30S is a slide drive control portion, 36, ..., 36 are electromagnets for X-direction support, 38, ..., 38 are electromagnets for slide drive,
40, ..., 40 are electromagnets for Z-direction support, 48A, ..., 48A, 48B,
..., 48B is a pole piece, 48Aa, ..., 48Aa, 48Ba, ..., 48Ba is a pole piece tooth row, 54, ..., 54 is a protruding tooth, 52a, ..., 52a, 52b, ..., 52b is an excitation for slide drive The coils a, ..., F, a ′, ..., F ′ are pole teeth.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スライド部と、このスライド部に対向して
配設され該スライド部を案内する固定案内部とを備え、
この固定案内部又はスライド部の内の何れか一方の他方
に対向する側であって該他方に対して対称となる等間隔
位置に複数組の極片を各々設けるとともに、この各極片
に磁気軸受用電磁石を各々設け、前記スライド部を前記
固定案内部に対して非接触でスライド可能に支承するよ
うにした直動形磁気軸受モータにおいて、 前記スライド部又は固定案内部の内の何れか一方の前記
各極片に対向する側に所定ピッチの突出歯を均一に形成
し、 前記複数組の極片の前記突出歯に対向する側に該突出歯
とは異なるピッチを有する極片歯からなる極片歯列を各
々設け、 この複数組の極片歯列の内、一の組は隣接する他方の組
に対し所定位相のずれをもって配設するとともに、 前記複数組の極片歯列の極片歯に対し、隣接する極片歯
同士が相互に逆極性に励磁されるよう励磁コイルを各々
巻装し、 この複数組の励磁コイルの内、前記スライド部又は固定
案内部に対して対称な各組励磁コイルに同時に同量の励
磁電流を供給するスライド駆動制御部を備えたことを特
徴とする直動形磁気軸受モータ。
1. A slide part, and a fixed guide part which is disposed so as to face the slide part and guides the slide part.
A plurality of pairs of pole pieces are provided at equally spaced positions that are symmetrical to the other of either one of the fixed guide portion or the slide portion, and the magnetic pieces are attached to the respective pole pieces. In a direct acting magnetic bearing motor, each of which is provided with a bearing electromagnet so that the slide portion is slidably supported on the fixed guide portion in a non-contact manner, wherein either one of the slide portion or the fixed guide portion is provided. Of the pole pieces having a pitch different from that of the projecting teeth on the side of the plurality of pairs of pole pieces facing the projecting teeth. Each of the pole piece tooth rows is provided, and one of the plurality of pairs of pole piece tooth rows is arranged with a predetermined phase shift with respect to the other adjacent pair, and the pole piece tooth rows of the plurality of pairs are arranged. For one tooth, adjacent poles have opposite polarities. Each of the plurality of sets of exciting coils is wound so as to be excited by a pair, and a slide drive for supplying the same amount of exciting current to each set of exciting coils that is symmetrical with respect to the slide part or the fixed guide part at the same time. A direct-acting magnetic bearing motor having a control unit.
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