JPH08170643A - 能動形磁気スラスト軸受及び回転軸を軸方向の向きのスラスト荷重に対して磁気的に支持する方法 - Google Patents
能動形磁気スラスト軸受及び回転軸を軸方向の向きのスラスト荷重に対して磁気的に支持する方法Info
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- JPH08170643A JPH08170643A JP17124195A JP17124195A JPH08170643A JP H08170643 A JPH08170643 A JP H08170643A JP 17124195 A JP17124195 A JP 17124195A JP 17124195 A JP17124195 A JP 17124195A JP H08170643 A JPH08170643 A JP H08170643A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 信頼性が高く故障に強い能動形磁気スラスト
軸受を提供する。 【構成】 能動形磁気軸受が、回転軸上に周囲を囲んで
いると共に半径方向に伸びている円板７４と、円板の両
側で軸の外側を囲んでいる第１の組の環状電磁石６６、
６８及び第２の組の環状電磁石７０、７２とを含んでい
る。第１の組の電磁石は、軸から第１の選択された半径
の所で円板に結合された第１の磁界を発生する。第１の
磁界は、第１の電磁石の間の所定の位置に円板を懸架す
るための軸方向の向きの成分を有している。第２の組の
電磁石は、軸から第２の選択された半径の所で円板に結
合される第２の磁界を発生する。第２の磁界は、第１の
磁界から変位しており、第１の組の電磁石と同じ所定の
位置に回転子を懸架するための軸方向の向きの成分を有
している。非磁性スリーブ８０が第２の組の電磁石の周
囲を囲んでおり、第１の磁界を第２の磁界から磁気的に
隔離している。
軸受を提供する。 【構成】 能動形磁気軸受が、回転軸上に周囲を囲んで
いると共に半径方向に伸びている円板７４と、円板の両
側で軸の外側を囲んでいる第１の組の環状電磁石６６、
６８及び第２の組の環状電磁石７０、７２とを含んでい
る。第１の組の電磁石は、軸から第１の選択された半径
の所で円板に結合された第１の磁界を発生する。第１の
磁界は、第１の電磁石の間の所定の位置に円板を懸架す
るための軸方向の向きの成分を有している。第２の組の
電磁石は、軸から第２の選択された半径の所で円板に結
合される第２の磁界を発生する。第２の磁界は、第１の
磁界から変位しており、第１の組の電磁石と同じ所定の
位置に回転子を懸架するための軸方向の向きの成分を有
している。非磁性スリーブ８０が第２の組の電磁石の周
囲を囲んでおり、第１の磁界を第２の磁界から磁気的に
隔離している。
Description
【０００１】
【関連出願との関係】本出願は、１９９２年１１月２日
にＪ．Ｐ．ライオンズ、Ｍ．Ａ．プレストン及びＧ．
Ｂ．クリマン等によって出願され、本出願と同じ被譲渡
人に譲渡された係属中の米国特許出願番号第０７／９７
０，１９７号、及び本出願と同日に出願された係属中の
米国特許出願（出願人控え番号ＲＤ−２２３５３）と関
連する。
にＪ．Ｐ．ライオンズ、Ｍ．Ａ．プレストン及びＧ．
Ｂ．クリマン等によって出願され、本出願と同じ被譲渡
人に譲渡された係属中の米国特許出願番号第０７／９７
０，１９７号、及び本出願と同日に出願された係属中の
米国特許出願（出願人控え番号ＲＤ−２２３５３）と関
連する。
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には磁気軸受に
関し、更に具体的に言えば、故障に強い磁気スラスト軸
受に関する。
関し、更に具体的に言えば、故障に強い磁気スラスト軸
受に関する。
【０００３】
【従来の技術】能動形磁気軸受は、軸受潤滑システムの
複雑さを低減させ又はなくし、回転速度を高くすること
ができるようにし、複雑な回転質量における振動を制御
する能動的な手段を設けることによって、回転機械の効
率を改善する大きな可能性がある。電力用電子回路及び
制御マイクロプロセッサの最近の進歩により、例えはガ
スタービン機関の用途でも能動形磁気軸受システムが実
現性を有するようになった。
複雑さを低減させ又はなくし、回転速度を高くすること
ができるようにし、複雑な回転質量における振動を制御
する能動的な手段を設けることによって、回転機械の効
率を改善する大きな可能性がある。電力用電子回路及び
制御マイクロプロセッサの最近の進歩により、例えはガ
スタービン機関の用途でも能動形磁気軸受システムが実
現性を有するようになった。
【０００４】しかしながら、現在、能動形磁気軸受は、
航空機用機関の回転子の支持及び振動の制御のような高
い信頼性を必要とする用途には不適当である。そのた
め、高い信頼性があって故障に強い能動形磁気軸受を提
供することが望ましい。
航空機用機関の回転子の支持及び振動の制御のような高
い信頼性を必要とする用途には不適当である。そのた
め、高い信頼性があって故障に強い能動形磁気軸受を提
供することが望ましい。
【０００５】
【発明の要約】本発明の目的は、能動形磁気スラスト軸
受を提供することにある。他の目的は、故障に強い能動
形磁気スラスト軸受を提供することにある。一例では、
本発明は、透磁性材料から成る半径方向に伸びている回
転子円板が回転子に取り付けられており、軸線の周りに
回転するように装着された回転子を有している能動形磁
気スラスト軸受を提供する。第１の環状電磁石が回転子
の周囲を囲んでいると共に、その第１の側で回転子円板
に並置されている。第２の環状電磁石が回転子の周囲を
囲んでいると共に、その第２の側で回転子円板に並置さ
れている。第２の電磁石は、第１の電磁石と軸方向に向
かい合って向いており、第１及び第２の電磁石によって
発生された磁界が回転子円板を介して結合されて、電磁
石の間に円板を懸架するようになっている。第３の環状
電磁石が第１の電磁石と回転子との間に位置決めされて
いると共に、回転子円板に並置されており、第４の環状
電磁石が第２の電磁石と回転子との間に位置決めされて
いると共に、回転子円板と並置されている。第４の電磁
石は、第３の電磁石と軸方向に向かい合って向いてお
り、第３及び第４の電磁石は、円板を第３の電磁石と第
４の電磁石との間で回転させるように懸架するよう作用
する。非磁性スリーブ障壁が第３及び第４の電磁石の各
々の周囲を囲んでおり、第３及び第４の電磁石を第１及
び第２の電磁石から磁気的に隔離して、一対の電磁石が
故障しても、軸受が作用状態にとどまるようにすること
が好ましい。
受を提供することにある。他の目的は、故障に強い能動
形磁気スラスト軸受を提供することにある。一例では、
本発明は、透磁性材料から成る半径方向に伸びている回
転子円板が回転子に取り付けられており、軸線の周りに
回転するように装着された回転子を有している能動形磁
気スラスト軸受を提供する。第１の環状電磁石が回転子
の周囲を囲んでいると共に、その第１の側で回転子円板
に並置されている。第２の環状電磁石が回転子の周囲を
囲んでいると共に、その第２の側で回転子円板に並置さ
れている。第２の電磁石は、第１の電磁石と軸方向に向
かい合って向いており、第１及び第２の電磁石によって
発生された磁界が回転子円板を介して結合されて、電磁
石の間に円板を懸架するようになっている。第３の環状
電磁石が第１の電磁石と回転子との間に位置決めされて
いると共に、回転子円板に並置されており、第４の環状
電磁石が第２の電磁石と回転子との間に位置決めされて
いると共に、回転子円板と並置されている。第４の電磁
石は、第３の電磁石と軸方向に向かい合って向いてお
り、第３及び第４の電磁石は、円板を第３の電磁石と第
４の電磁石との間で回転させるように懸架するよう作用
する。非磁性スリーブ障壁が第３及び第４の電磁石の各
々の周囲を囲んでおり、第３及び第４の電磁石を第１及
び第２の電磁石から磁気的に隔離して、一対の電磁石が
故障しても、軸受が作用状態にとどまるようにすること
が好ましい。
【０００６】本発明の新規と考えれる特徴は、特許請求
の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構成、
作用、並びにその他の目的及び利点は、以下図面につい
て説明するところから最もよく理解されよう。
の範囲に具体的に記載してあるが、本発明自体の構成、
作用、並びにその他の目的及び利点は、以下図面につい
て説明するところから最もよく理解されよう。
【０００７】
【実施例】図１（Ａ）は、直交制御軸線を用いた典型的
な能動形半径方向磁気軸受１０を例示している。能動形
半径方向磁気軸受１０は、固定子１２と、軸１６に結合
されている回転子１４とを含んでいる。例として、固定
子１２は、力を発生する４つの電磁石Ａ１、Ａ２、Ｂ１
及びＢ２として示す４つの固定子磁極対を有しており、
これらの磁極対の間の半径の間隔が９０°になっている
ものとして示してある。固定子の各々の磁極には、周知
の方法で巻線１８が巻装されている。例えば、巻線１８
は、ボビンの周りに最初に巻装され、その後、磁気軸受
の組み立ての際に、固定子磁極の上に配置された型巻き
巻線で構成することができる。半径の隔たりが１８０°
にある２つの電磁石が、それぞれ１つの制御軸線として
作用する。このため、図１（Ｂ）のグラフでは、直交制
御軸線がＡ１−Ａ２及びＢ１−Ｂ２として示されてい
る。図１（Ａ）に示す形式の能動形磁気軸受では、両方
の制御軸線が安定な回転子の懸架状態を維持するのに必
要であることが欠点である。
な能動形半径方向磁気軸受１０を例示している。能動形
半径方向磁気軸受１０は、固定子１２と、軸１６に結合
されている回転子１４とを含んでいる。例として、固定
子１２は、力を発生する４つの電磁石Ａ１、Ａ２、Ｂ１
及びＢ２として示す４つの固定子磁極対を有しており、
これらの磁極対の間の半径の間隔が９０°になっている
ものとして示してある。固定子の各々の磁極には、周知
の方法で巻線１８が巻装されている。例えば、巻線１８
は、ボビンの周りに最初に巻装され、その後、磁気軸受
の組み立ての際に、固定子磁極の上に配置された型巻き
巻線で構成することができる。半径の隔たりが１８０°
にある２つの電磁石が、それぞれ１つの制御軸線として
作用する。このため、図１（Ｂ）のグラフでは、直交制
御軸線がＡ１−Ａ２及びＢ１−Ｂ２として示されてい
る。図１（Ａ）に示す形式の能動形磁気軸受では、両方
の制御軸線が安定な回転子の懸架状態を維持するのに必
要であることが欠点である。
【０００８】図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のグラフで示す
ような少なくとも３つの磁気的に隔離された半径方向制
御軸線を用いた能動形磁気軸受３０を示す。能動形磁気
軸受３０は、固定子３２と、軸３６に結合されている回
転子３４とを含んでいる。例として、能動形磁気軸受３
０の固定子３２は、力を発生する６つの電磁石Ａ１、Ｂ
１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２及びＣ２として示す６つの固定子
磁極対を有しており、これらの磁極対の間の半径の間隔
は６０°になっている。固定子の各々の磁極には、周知
の方法で巻線３８が巻装されている。半径の隔たりが１
８０°の所にある２つの電磁石が、それぞれ１つの制御
軸線として作用する。
ような少なくとも３つの磁気的に隔離された半径方向制
御軸線を用いた能動形磁気軸受３０を示す。能動形磁気
軸受３０は、固定子３２と、軸３６に結合されている回
転子３４とを含んでいる。例として、能動形磁気軸受３
０の固定子３２は、力を発生する６つの電磁石Ａ１、Ｂ
１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２及びＣ２として示す６つの固定子
磁極対を有しており、これらの磁極対の間の半径の間隔
は６０°になっている。固定子の各々の磁極には、周知
の方法で巻線３８が巻装されている。半径の隔たりが１
８０°の所にある２つの電磁石が、それぞれ１つの制御
軸線として作用する。
【０００９】固定子３２は、隣り合った電磁石の間に非
磁性の固定子磁束障壁４０を配置することによってセグ
メントに分割されている。固定子磁束障壁４０は、各々
の電磁石に対して磁気的な隔離作用をもたらし、こうし
て、作用を有する状態にある力を作動させる電磁石が、
故障した電磁石に接近していても、動作を続けることが
できるようにしている。回転子を懸架状態に維持するた
めに、３つ（又は更に多く）の制御軸線のうちの任意の
２つで十分であることが有利である。このため、例えば
電磁石の故障、電力用電子回路の短絡及び各相電力の喪
失のような故障があった場合でも、軸受の動作が継続す
る。３つよりも多くの制御軸線を用いれば、一層の故障
に対する強さを達成することができる。
磁性の固定子磁束障壁４０を配置することによってセグ
メントに分割されている。固定子磁束障壁４０は、各々
の電磁石に対して磁気的な隔離作用をもたらし、こうし
て、作用を有する状態にある力を作動させる電磁石が、
故障した電磁石に接近していても、動作を続けることが
できるようにしている。回転子を懸架状態に維持するた
めに、３つ（又は更に多く）の制御軸線のうちの任意の
２つで十分であることが有利である。このため、例えば
電磁石の故障、電力用電子回路の短絡及び各相電力の喪
失のような故障があった場合でも、軸受の動作が継続す
る。３つよりも多くの制御軸線を用いれば、一層の故障
に対する強さを達成することができる。
【００１０】動作について説明すると、各々の磁極巻線
３８の強制電流によって発生された磁束又は起磁力（ｍ
ｍｆ）が、各々の電磁石の固定子磁極、並びに回転子及
び固定子の鉄心を循環し、２つの空隙長ｇと交差する。
電磁石Ａ１に対する一例としての磁束通路５０が図２
（Ａ）に示されている。隣り合った電磁石の間の磁気結
合が、図２（Ａ）の能動形磁気軸受の形式によって最小
限にされていることが有利であり、各々の電磁石の磁束
通路は隔離されており、制御軸線が独立に動作できるよ
うにすると共に、故障状態の下での隣り合った電磁石の
間の干渉を防止している。
３８の強制電流によって発生された磁束又は起磁力（ｍ
ｍｆ）が、各々の電磁石の固定子磁極、並びに回転子及
び固定子の鉄心を循環し、２つの空隙長ｇと交差する。
電磁石Ａ１に対する一例としての磁束通路５０が図２
（Ａ）に示されている。隣り合った電磁石の間の磁気結
合が、図２（Ａ）の能動形磁気軸受の形式によって最小
限にされていることが有利であり、各々の電磁石の磁束
通路は隔離されており、制御軸線が独立に動作できるよ
うにすると共に、故障状態の下での隣り合った電磁石の
間の干渉を防止している。
【００１１】能動形磁気軸受の固定子は、１９８９年１
０月２０日にＧ．Ｂ．クリマンに付与されて本出願人に
譲渡された米国特許番号第４，９１８，８３１号に記載
されているような形で、複合積層板の積み重ね（スタッ
ク）を用いて構成することができる。この代わりに、能
動形磁気軸受の固定子は、１９８４年９月１８日にＤ．
Ｗ．ジョーンズに付与され、本出願の被譲渡人に譲渡さ
れた米国特許番号第４，４７２，６５１号に記載されて
いるように、（インコネル又はその他の溶接可能な非磁
性合金のような）密実な非磁性セグメントを結合（例え
ば、溶接）して積層板の積み重ねにすることによって構
成することができる。
０月２０日にＧ．Ｂ．クリマンに付与されて本出願人に
譲渡された米国特許番号第４，９１８，８３１号に記載
されているような形で、複合積層板の積み重ね（スタッ
ク）を用いて構成することができる。この代わりに、能
動形磁気軸受の固定子は、１９８４年９月１８日にＤ．
Ｗ．ジョーンズに付与され、本出願の被譲渡人に譲渡さ
れた米国特許番号第４，４７２，６５１号に記載されて
いるように、（インコネル又はその他の溶接可能な非磁
性合金のような）密実な非磁性セグメントを結合（例え
ば、溶接）して積層板の積み重ねにすることによって構
成することができる。
【００１２】図２（Ａ）は前に引用した係属中の米国特
許出願（出願人控え番号ＲＤ−２２３５３）に記載され
ているような、半径方向の荷重に対して軸を支持するの
有用な故障に強い半径方向磁気軸受の従来技術を表す。
本発明は、回転軸又は荷重を軸方向の荷重に対して支持
する故障に強い能動形磁気軸受を対象とする。図３は１
つの制御軸線を用いた故障に強くない能動形磁気スラス
ト軸受５２を例示している。この軸受は、制御軸線５８
の周りに対称的に設けらた力を発生する２つの円形の固
定子電磁石５４及び５６で構成されており、電磁石５４
及び５６は、やはり制御軸線の周りに対称的に設けられ
た回転子円板６０の両側に設置されている。円板６０は
回転子６２に取り付けられており、回転子６２は、スラ
スト形荷重（図面に示していない）に接続されている。
回転子円板６０の両側に設置された２つの電磁石５４及
び５６は組み合わさって、１つの制御軸線を形成してい
る。両方の電磁石５４及び５６は、安定な回転子のスラ
スト制御を維持するために必要である。
許出願（出願人控え番号ＲＤ−２２３５３）に記載され
ているような、半径方向の荷重に対して軸を支持するの
有用な故障に強い半径方向磁気軸受の従来技術を表す。
本発明は、回転軸又は荷重を軸方向の荷重に対して支持
する故障に強い能動形磁気軸受を対象とする。図３は１
つの制御軸線を用いた故障に強くない能動形磁気スラス
ト軸受５２を例示している。この軸受は、制御軸線５８
の周りに対称的に設けらた力を発生する２つの円形の固
定子電磁石５４及び５６で構成されており、電磁石５４
及び５６は、やはり制御軸線の周りに対称的に設けられ
た回転子円板６０の両側に設置されている。円板６０は
回転子６２に取り付けられており、回転子６２は、スラ
スト形荷重（図面に示していない）に接続されている。
回転子円板６０の両側に設置された２つの電磁石５４及
び５６は組み合わさって、１つの制御軸線を形成してい
る。両方の電磁石５４及び５６は、安定な回転子のスラ
スト制御を維持するために必要である。
【００１３】構造は異なっているが、スラスト軸受５２
は図１の支持軸受と同じ磁気原理に基づいて動作する。
各々の電磁石５４及び５６は、回転子円板と向かい合っ
た溝孔（スロット）を有している環状固定子５５ａ及び
５５ｂを含んでおり、これらの溝孔は、電気的に付勢可
能な巻線５７ａ及び５７ｂを収容している。固定子電磁
石５５ａ及び５５ｂ、並びに回転子円板６０は、軟質の
透磁性材料で形成されている。固定子電磁石５４及び５
６は、回転子６２の周りを円周方向に伸びており、全体
的に軸線５８と平行に伸びている電磁界を発生する。向
かい合った電磁石５４及び５６によって発生される磁界
の強度を適当に制御することにより、回転子円板を電磁
石５４及び５６の間で懸架して、回転子６２をスラスト
荷重に対して支持することができる。明らかに、電磁石
５４及び５６のうちの一方の電力が喪失すると、回転子
円板６０はもはや、電磁石の間に懸架されず、隣接した
固定子構造とぶつかる。
は図１の支持軸受と同じ磁気原理に基づいて動作する。
各々の電磁石５４及び５６は、回転子円板と向かい合っ
た溝孔（スロット）を有している環状固定子５５ａ及び
５５ｂを含んでおり、これらの溝孔は、電気的に付勢可
能な巻線５７ａ及び５７ｂを収容している。固定子電磁
石５５ａ及び５５ｂ、並びに回転子円板６０は、軟質の
透磁性材料で形成されている。固定子電磁石５４及び５
６は、回転子６２の周りを円周方向に伸びており、全体
的に軸線５８と平行に伸びている電磁界を発生する。向
かい合った電磁石５４及び５６によって発生される磁界
の強度を適当に制御することにより、回転子円板を電磁
石５４及び５６の間で懸架して、回転子６２をスラスト
荷重に対して支持することができる。明らかに、電磁石
５４及び５６のうちの一方の電力が喪失すると、回転子
円板６０はもはや、電磁石の間に懸架されず、隣接した
固定子構造とぶつかる。
【００１４】図４は本発明による２軸形の故障に強い磁
気スラスト軸受６４を示す。軸受６４は２つの制御軸線
を用いている。これらの制御軸線は、力を発生する４つ
の円形の固定子電磁石６６、６８、７０及び７２で構成
されている。２つの電磁石、例えば電磁石６６及び６８
は、軸又は回転子６２に取り付けられた回転子円板７４
の両側に設置されており、組み合わさって１つの制御軸
線を形成している。
気スラスト軸受６４を示す。軸受６４は２つの制御軸線
を用いている。これらの制御軸線は、力を発生する４つ
の円形の固定子電磁石６６、６８、７０及び７２で構成
されている。２つの電磁石、例えば電磁石６６及び６８
は、軸又は回転子６２に取り付けられた回転子円板７４
の両側に設置されており、組み合わさって１つの制御軸
線を形成している。
【００１５】第２の制御軸線は、円板７４を中心として
軸方向で互いに向かい合って設置された２つの電磁石７
０及び７２によって構成されている。図５は、電磁石６
６の巻線７６を通る強制電流によって発生される磁束が
軸受固定子７８の円板との界面で回転子円板７４にどの
ように結合されるかを示す拡大断面図である。磁束が固
定子７８と円板７４との間の２つの空隙ｇを通過する。
固定子７８は（軸受回転子７４と同じく）、軟質の透磁
性材料から成っている環状部材であって、回転子７４と
向かい合った溝孔を有しており、電気的に付勢可能な巻
線７６を受け入れている。電磁石６６、６８、７０及び
７２はいずれも、寸法を別とすると、実質的に同一に構
成されている。図４に示すように、各々の電磁石は、そ
れぞれの別々に付勢可能な巻線７６、７６ａ、７６ｂ及
び７６ｃを有している。
軸方向で互いに向かい合って設置された２つの電磁石７
０及び７２によって構成されている。図５は、電磁石６
６の巻線７６を通る強制電流によって発生される磁束が
軸受固定子７８の円板との界面で回転子円板７４にどの
ように結合されるかを示す拡大断面図である。磁束が固
定子７８と円板７４との間の２つの空隙ｇを通過する。
固定子７８は（軸受回転子７４と同じく）、軟質の透磁
性材料から成っている環状部材であって、回転子７４と
向かい合った溝孔を有しており、電気的に付勢可能な巻
線７６を受け入れている。電磁石６６、６８、７０及び
７２はいずれも、寸法を別とすると、実質的に同一に構
成されている。図４に示すように、各々の電磁石は、そ
れぞれの別々に付勢可能な巻線７６、７６ａ、７６ｂ及
び７６ｃを有している。
【００１６】回転子円板７４の両側にある固定子電磁石
６６及び７０、並びに固定子電磁石６８及び７２は、隣
り合った磁極対の間の磁気結合を最小限に抑えるため
に、インコネル又はその他の溶接可能な非磁性合金のよ
うな非磁性部分８０によって隔てられている。部分８０
は、入れ子の電磁石６６及び７０と電磁石６８及び７２
との間の環状すき間に配置されたスリーブとして形成す
ることができる。固定子の隔たりによって施される磁気
的な隔離により、力を発生する故障していない固定子電
磁石が、故障した電磁石の近くにあっても、その作用を
続けることができる。安定なスラスト制御を維持するた
めには、任意の１つ（又は更に多く）の制御軸線で十分
であるので、この磁気構造における電磁石７０及び７２
によって得られる第２の制御軸線は、固有の冗長度をも
たらすものとなり、適切な制御措置を講ずれば、例え
ば、故障した磁極、電力用電子回路の短絡及び相電力の
喪失というような種々の故障があっても、軸受の動作を
続けることができる。２つよりも多くの制御軸線を追加
することにより、固有の冗長性、及び故障に対する強さ
を一層高めることは容易である。
６６及び７０、並びに固定子電磁石６８及び７２は、隣
り合った磁極対の間の磁気結合を最小限に抑えるため
に、インコネル又はその他の溶接可能な非磁性合金のよ
うな非磁性部分８０によって隔てられている。部分８０
は、入れ子の電磁石６６及び７０と電磁石６８及び７２
との間の環状すき間に配置されたスリーブとして形成す
ることができる。固定子の隔たりによって施される磁気
的な隔離により、力を発生する故障していない固定子電
磁石が、故障した電磁石の近くにあっても、その作用を
続けることができる。安定なスラスト制御を維持するた
めには、任意の１つ（又は更に多く）の制御軸線で十分
であるので、この磁気構造における電磁石７０及び７２
によって得られる第２の制御軸線は、固有の冗長度をも
たらすものとなり、適切な制御措置を講ずれば、例え
ば、故障した磁極、電力用電子回路の短絡及び相電力の
喪失というような種々の故障があっても、軸受の動作を
続けることができる。２つよりも多くの制御軸線を追加
することにより、固有の冗長性、及び故障に対する強さ
を一層高めることは容易である。
【００１７】電磁石６６、６８、７０及び７２は、１９
８８年８月のＩＥＥＥマイクロ・ジャーナル第６頁〜第
１７頁に発表されたバージニア大学のＳ．Ｗ．イェーツ
及びＲ．Ｄ．ウィリアムズの論文「磁気軸受のための故
障に強いマルチプロセッサ制御装置」に記載されている
ようなマルチプロセッサ制御装置によって制御すること
ができる。
８８年８月のＩＥＥＥマイクロ・ジャーナル第６頁〜第
１７頁に発表されたバージニア大学のＳ．Ｗ．イェーツ
及びＲ．Ｄ．ウィリアムズの論文「磁気軸受のための故
障に強いマルチプロセッサ制御装置」に記載されている
ようなマルチプロセッサ制御装置によって制御すること
ができる。
【００１８】本発明の現在好ましい実施例と考えられる
ものを説明したが、当業者には種々の変更及び改変が容
易に考えられよう。従って、本発明は、特定の実施例に
制限されるものではなく、特許請求の範囲から解釈され
るべきであることを承知されたい。
ものを説明したが、当業者には種々の変更及び改変が容
易に考えられよう。従って、本発明は、特定の実施例に
制限されるものではなく、特許請求の範囲から解釈され
るべきであることを承知されたい。
【図１】図１（Ａ）は直交制御軸線を用いた典型的な能
動形半径方向磁気軸受の概略断面図であり、図１（Ｂ）
は図１（Ａ）の能動形磁気軸受の直交制御軸線を示すグ
ラフである。
動形半径方向磁気軸受の概略断面図であり、図１（Ｂ）
は図１（Ａ）の能動形磁気軸受の直交制御軸線を示すグ
ラフである。
【図２】図２（Ａ）は磁気的に隔離された３つの制御軸
線を用いた能動形半径方向磁気軸受の概略断面図であ
り、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の能動形磁気軸受の磁気的
に隔離された制御軸線を示すグラフである。
線を用いた能動形半径方向磁気軸受の概略断面図であ
り、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の能動形磁気軸受の磁気的
に隔離された制御軸線を示すグラフである。
【図３】故障に強くない能動形磁気スラスト軸受の概略
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の考えを用いた故障に強い能動形磁気軸
受の概略断面図である。
受の概略断面図である。
【図５】図４の軸受の一部の拡大図であって、空隙の位
置及び構造を示す図である。
置及び構造を示す図である。
６２、７４ 回転子 ６６、６８、７０、７２ 電磁石 ７４ 回転子円板 ８０ 非磁性部分
Claims (7)
- 【請求項１】 当該回転子の中心を軸方向に通り抜けて
いる軸線の周りに回転するように装着されている回転子
と、 該回転子に取り付けられていると共に該回転子から半径
方向に伸びている透磁性材料の回転子円板と、 前記回転子の周囲を囲んでいると共に第１の側で前記回
転子円板に並置されている第１の環状電磁石と、 前記回転子に周囲を囲んでいると共に第２の側で前記回
転子円板に並置されている第２の環状電磁石であって、
該第２の電磁石は、前記第１の電磁石及び該第２の電磁
石により発生される磁界が前記回転子円板を介して結合
されて該円板を前記第１の電磁石と該第２の電磁石との
間に懸架するように、前記第１の電磁石と軸方向に向か
い合っている、第２の環状電磁石とを備えた能動形磁気
スラスト軸受。 - 【請求項２】 前記第１の電磁石と前記回転子との間に
配置されていると共に、前記回転子円板に並置されてい
る第３の環状電磁石と、 前記第２の電磁石と前記回転子との間に配置されている
と共に、前記回転子円板に並置されている第４の環状電
磁石であって、該第４の電磁石は、前記第３の電磁石と
軸方向に向かい合っており、前記第３の電磁石及び該第
４の電磁石は、前記円板を該第３の電磁石と該第４の電
磁石との間で回転するように懸架するよう動作してい
る、第４の環状電磁石とを含んでいる請求項１に記載の
能動形磁気スラスト軸受。 - 【請求項３】 前記第３及び第４の電磁石の各々の周囲
を囲んでおり、該第３及び第４の電磁石を前記第１及び
第２の電磁石から磁気的に隔離する非磁性障壁を含んで
いる請求項２に記載の能動形磁気スラスト軸受。 - 【請求項４】 回転子と、 回転子円板と、 相異なる半径方向の寸法を有している第１の複数の環状
電磁石であって、該環状電磁石の各々は、互いに入れ子
になっていると共に、前記回転子円板の第１の側から予
め選定された空隙距離の所で前記回転子の周りに位置決
めされている、第１の複数の環状電磁石と、 相異なる半径方向の寸法を有している第２の複数の環状
電磁石であって、該環状電磁石の各々は、互いに入れ子
になっていると共に、前記第１の側とは反対の前記回転
子円板の第２の側から予め選定された空隙距離の所で前
記回転子の周りに位置決めされており、該第２の複数の
電磁石の各々は、前記第１の複数の電磁石のうちのそれ
ぞれ対応する電磁石と軸方向に向かい合って位置決めさ
れていると共に、前記回転子円板に対する独立の磁気制
御軸線をそれぞれ画定している、第２の複数の環状電磁
石とを備えた能動形磁気スラスト軸受。 - 【請求項５】 各々の入れ子になった電磁石の周囲を囲
んでおり、各々の電磁石を該電磁石と入れ子になってい
る他の電磁石から磁気的に隔離する非磁性スリーブ障壁
を含んでいる請求項４に記載の能動形磁気スラスト軸
受。 - 【請求項６】 回転軸を軸方向の向きのスラスト荷重に
対して磁気的に支持する方法であって、前記軸には、周
囲を囲んでおり、半径方向に伸びている円板が形成され
ており、 前記軸から第１の選択された半径の所で前記円板に結合
されている第１の磁界を発生する工程であって、該磁界
は、所定の軸方向の位置に前記円板を全体的に懸架する
ための軸方向の向きの成分を有している、第１の磁界を
発生する工程と、 前記軸から第２の選択された半径の所で前記円板に結合
されていると共に前記第１の磁界から変位している第２
の磁界を発生する工程であって、該第２の磁界は、前記
所定の軸方向の位置に回転子を全体的に懸架するための
軸方向の向きの成分を有している、第２の磁界を発生す
る工程とを備えた回転軸を軸方向の向きのスラスト荷重
に対して磁気的に支持する方法。 - 【請求項７】 前記第１の磁界を前記第２の磁界から磁
気的に隔離する工程を更に含んでいる請求項６に記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27658594A | 1994-07-18 | 1994-07-18 | |
| US08/276585 | 1994-07-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08170643A true JPH08170643A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=23057248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17124195A Withdrawn JPH08170643A (ja) | 1994-07-18 | 1995-07-07 | 能動形磁気スラスト軸受及び回転軸を軸方向の向きのスラスト荷重に対して磁気的に支持する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0693630A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08170643A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010048420A (ja) * | 1996-12-13 | 2010-03-04 | General Electric Co <Ge> | 磁気スラスト補償装置 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9703685D0 (en) * | 1997-02-21 | 1997-04-09 | Glacier Metal Co Ltd | Centrifugal separator |
| DE10238543A1 (de) * | 2002-08-22 | 2004-03-04 | Schäfer, Friedbert | Passives elektromagnetisches Radiallager mit Mantelfeldstruktur |
| WO2009146189A1 (en) | 2008-04-17 | 2009-12-03 | Christopher Sortore | High-speed permanent magnet motor and generator with low-loss metal rotor |
| KR20110014591A (ko) | 2008-04-18 | 2011-02-11 | 신크로니, 아이엔씨. | 집적된 전자 장치를 구비한 자기 스러스트 베어링 |
| US9583991B2 (en) * | 2009-06-24 | 2017-02-28 | Synchrony, Inc. | Systems, devices, and/or methods for managing magnetic bearings |
| EP2586121B1 (en) | 2010-06-23 | 2019-12-11 | Synchrony, Inc. | Split magnetic thrust bearing |
| CN110838764A (zh) | 2018-08-16 | 2020-02-25 | 奥的斯电梯公司 | 电机定子组件、同步电机及乘客运输装置 |
| CN109139694A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-04 | 华北理工大学 | 一种径向轴向一体化磁液双悬浮轴承 |
| FI20205433A1 (en) * | 2020-04-28 | 2021-10-29 | Spindrive Oy | Control system for controlling a magnetic suspension system |
| CN112271958A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-26 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种磁悬浮电机及其轴承结构 |
| CN112532002B (zh) * | 2020-11-12 | 2022-03-18 | 华中科技大学 | 一种双定子励磁全自由度无轴承电机及其主动控制方法 |
| CN114294326B (zh) * | 2021-12-27 | 2023-01-10 | 珠海格力电器股份有限公司 | 磁悬浮径向轴承、电机 |
| WO2023147793A2 (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-10 | 华北理工大学 | 一种磁液双悬浮轴承 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2355104A1 (de) * | 1973-11-03 | 1975-05-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Elektromagnetisches axiallager |
| US4472651A (en) | 1983-09-22 | 1984-09-18 | General Electric Company | Permanent magnet rotor |
| FR2574880A1 (fr) * | 1984-12-14 | 1986-06-20 | Jeumont Schneider | Systeme formant butee magnetique axiale pour machine tournante |
| US4918831A (en) | 1987-12-28 | 1990-04-24 | General Electric Company | Method of fabricating composite rotor laminations for use in reluctance, homopolar and permanent magnet machines |
| GB2239295B (en) * | 1989-08-04 | 1993-04-21 | Glacier Metal Co Ltd | Magnetic bearings |
| US5250865A (en) * | 1992-04-30 | 1993-10-05 | Avcon - Advanced Controls Technology, Inc. | Electromagnetic thrust bearing for coupling a rotatable member to a stationary member |
-
1995
- 1995-06-07 EP EP95303897A patent/EP0693630A3/en not_active Withdrawn
- 1995-07-07 JP JP17124195A patent/JPH08170643A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010048420A (ja) * | 1996-12-13 | 2010-03-04 | General Electric Co <Ge> | 磁気スラスト補償装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0693630A3 (en) | 1998-01-07 |
| EP0693630A2 (en) | 1996-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |