JPH0884455A - 軸受兼用モータ - Google Patents
軸受兼用モータInfo
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- JPH0884455A JPH0884455A JP6241879A JP24187994A JPH0884455A JP H0884455 A JPH0884455 A JP H0884455A JP 6241879 A JP6241879 A JP 6241879A JP 24187994 A JP24187994 A JP 24187994A JP H0884455 A JPH0884455 A JP H0884455A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- motor
- rotor
- magnetic
- stator
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
- F16C32/0491—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing with electromagnets acting in axial and radial direction, e.g. with conical magnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ロータのラジアル方向の浮上位置制御のみな
らずスラスト方向の浮上位置制御も可能な、簡単な構成
の軸受兼用モータを提供する。 【構成】 ロータのラジアル方向の位置を制御する非接
触磁気軸受作用と、ロータを回転駆動する作用を兼ねた
軸受兼用モータであって、磁気軸受としての浮上位置制
御用巻線６，７，８，９と回転駆動用巻線１５が別であ
る軸受兼用モータにおいて、この軸受兼用モータの磁極
１，２，３，４を回転軸方向に少なくとも２分割し、且
つ両端の軸受兼用モータの磁極１，４を軸方向に沿って
テーパ形状となし、ラジアル方向の浮上位置制御のみで
なく、スラスト方向の浮上位置制御も行えるようにし
た。
らずスラスト方向の浮上位置制御も可能な、簡単な構成
の軸受兼用モータを提供する。 【構成】 ロータのラジアル方向の位置を制御する非接
触磁気軸受作用と、ロータを回転駆動する作用を兼ねた
軸受兼用モータであって、磁気軸受としての浮上位置制
御用巻線６，７，８，９と回転駆動用巻線１５が別であ
る軸受兼用モータにおいて、この軸受兼用モータの磁極
１，２，３，４を回転軸方向に少なくとも２分割し、且
つ両端の軸受兼用モータの磁極１，４を軸方向に沿って
テーパ形状となし、ラジアル方向の浮上位置制御のみで
なく、スラスト方向の浮上位置制御も行えるようにし
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軸受兼用モータに係り、
特にロータのラジアル方向の浮上位置を制御する非接触
磁気軸受作用と、ロータを回転駆動するモータ作用とを
兼ね備えた軸受兼用誘導モータまたは同期モータに関す
る。
特にロータのラジアル方向の浮上位置を制御する非接触
磁気軸受作用と、ロータを回転駆動するモータ作用とを
兼ね備えた軸受兼用誘導モータまたは同期モータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】上述のようなロータのラジアル方向の浮
上位置を制御する磁気軸受作用と、ロータを回転駆動す
る作用を兼ね備えた軸受兼用モータに関しては、すでに
幾つかの提案がなされている。例えば、モータ駆動用巻
線と磁気軸受としての浮上位置制御用巻線をそれぞれ別
に備え、ロータのラジアル方向の浮上位置制御を行いつ
つ回転制御を行うことのできるモータが特開平２−１９
３５４７号公報に開示されている。
上位置を制御する磁気軸受作用と、ロータを回転駆動す
る作用を兼ね備えた軸受兼用モータに関しては、すでに
幾つかの提案がなされている。例えば、モータ駆動用巻
線と磁気軸受としての浮上位置制御用巻線をそれぞれ別
に備え、ロータのラジアル方向の浮上位置制御を行いつ
つ回転制御を行うことのできるモータが特開平２−１９
３５４７号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された軸受兼用モータでは、モータ駆動巻線と
磁気軸受としての浮上位置制御用巻線とを別に設けてい
るので、モータの回転駆動とラジアル方向の磁気軸受機
能を有するものの、磁気軸受作用はラジアル方向のみの
もので、スラスト方向（軸方向）の浮上位置制御を行う
ことができない。従って、実際の軸受兼用モータとして
は、スラスト磁気軸受を併用せざるを得ない。このた
め、実際の軸受兼用モータとしては、ロータに固定され
たスラスト板を備え、該スラスト板をスラスト方向に非
接触浮上保持する電磁石及びそのコントローラが必要で
あった。従って、係る従来の技術においてはコントロー
ラも含めてその軸受機構及び制御系が大型化して複雑と
なるという問題がある。
報に開示された軸受兼用モータでは、モータ駆動巻線と
磁気軸受としての浮上位置制御用巻線とを別に設けてい
るので、モータの回転駆動とラジアル方向の磁気軸受機
能を有するものの、磁気軸受作用はラジアル方向のみの
もので、スラスト方向（軸方向）の浮上位置制御を行う
ことができない。従って、実際の軸受兼用モータとして
は、スラスト磁気軸受を併用せざるを得ない。このた
め、実際の軸受兼用モータとしては、ロータに固定され
たスラスト板を備え、該スラスト板をスラスト方向に非
接触浮上保持する電磁石及びそのコントローラが必要で
あった。従って、係る従来の技術においてはコントロー
ラも含めてその軸受機構及び制御系が大型化して複雑と
なるという問題がある。
【０００４】本発明は上述の事情に鑑みて為されたもの
で、ロータのラジアル方向の浮上位置制御のみならずス
ラスト方向の浮上位置制御も可能な、簡単な構成の軸受
兼用モータを提供することを目的とする。
で、ロータのラジアル方向の浮上位置制御のみならずス
ラスト方向の浮上位置制御も可能な、簡単な構成の軸受
兼用モータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の軸受兼用モータ
は、ロータのラジアル方向の位置を制御する非接触磁気
軸受作用と、ロータを回転駆動する作用を兼ねた軸受兼
用モータであって、磁気軸受としての浮上位置制御用巻
線と回転駆動用巻線が別である軸受兼用モータにおい
て、この軸受兼用モータの磁極を回転軸方向に少なくと
も２分割し、且つ両端の軸受兼用モータの磁極を軸方向
に沿ってテーパ形状となし、ラジアル方向の浮上位置制
御のみでなく、スラスト方向の浮上位置制御も行えるよ
うにしたことを特徴とする。
は、ロータのラジアル方向の位置を制御する非接触磁気
軸受作用と、ロータを回転駆動する作用を兼ねた軸受兼
用モータであって、磁気軸受としての浮上位置制御用巻
線と回転駆動用巻線が別である軸受兼用モータにおい
て、この軸受兼用モータの磁極を回転軸方向に少なくと
も２分割し、且つ両端の軸受兼用モータの磁極を軸方向
に沿ってテーパ形状となし、ラジアル方向の浮上位置制
御のみでなく、スラスト方向の浮上位置制御も行えるよ
うにしたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】上述の軸受兼用モータは、回転軸方向に磁極を
少なくとも２分割し、且つ両端の軸受兼用モータ磁極を
軸方向に沿ってテーパ形状としているので、例えばロー
タがある片方に寄れば、反対側のテーパ形状の磁極の浮
上位置制御力を強めることにより、軸方向の浮上位置を
元の位置に戻すことができる。結果としてスラスト磁気
軸受機能も加味した軸受兼用モータを提供できる。
少なくとも２分割し、且つ両端の軸受兼用モータ磁極を
軸方向に沿ってテーパ形状としているので、例えばロー
タがある片方に寄れば、反対側のテーパ形状の磁極の浮
上位置制御力を強めることにより、軸方向の浮上位置を
元の位置に戻すことができる。結果としてスラスト磁気
軸受機能も加味した軸受兼用モータを提供できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【０００８】図１は本発明の一実施例の軸受兼用モータ
の説明図である。図１において軸受兼用モータのステー
タ磁極は４分割されている。即ち、ケーシング１０には
ステータ磁極１，２，３，４とステータ磁極が４分割さ
れて固定されている。そしてステータ磁極１，２，３，
４はシャフト１１に固着されたロータ磁極１２と対面し
ている。両端のステータ磁極１，４は、図示するように
軸方向に沿ってテーパ状をなしており、同様にテーパ状
をなしたロータ磁極１２の両端部に対面している。
の説明図である。図１において軸受兼用モータのステー
タ磁極は４分割されている。即ち、ケーシング１０には
ステータ磁極１，２，３，４とステータ磁極が４分割さ
れて固定されている。そしてステータ磁極１，２，３，
４はシャフト１１に固着されたロータ磁極１２と対面し
ている。両端のステータ磁極１，４は、図示するように
軸方向に沿ってテーパ状をなしており、同様にテーパ状
をなしたロータ磁極１２の両端部に対面している。
【０００９】分割されたステータ磁極１，２，３，４に
は共通に回転駆動用巻線１５が巻回されている。しかし
ながら、回転駆動用巻線１５は必ずしもステータ磁極
１，２，３，４のすべてに巻回する必要はなく、例えば
ステータ磁極２，３の２個の磁極のみに巻回してもよ
い。これに対して磁気軸受用巻線は各ステータ磁極毎に
分割されて巻回されており、ステータ磁極１は巻線６
を、ステータ磁極２は巻線７を、ステータ磁極３は巻線
８を、ステータ磁極４は巻線９をそれぞれ備えている。
各巻線は図示しない電流制御装置に接続され、個別に制
御電流が供給される。なお、本実施例の軸受兼用モータ
は、図示しないが、シャフト１１の回りにシャフト１１
から離隔して円周方向に沿って所定極数のステータ磁極
１，２，３，４と同じ構成の磁極が配置されている。
は共通に回転駆動用巻線１５が巻回されている。しかし
ながら、回転駆動用巻線１５は必ずしもステータ磁極
１，２，３，４のすべてに巻回する必要はなく、例えば
ステータ磁極２，３の２個の磁極のみに巻回してもよ
い。これに対して磁気軸受用巻線は各ステータ磁極毎に
分割されて巻回されており、ステータ磁極１は巻線６
を、ステータ磁極２は巻線７を、ステータ磁極３は巻線
８を、ステータ磁極４は巻線９をそれぞれ備えている。
各巻線は図示しない電流制御装置に接続され、個別に制
御電流が供給される。なお、本実施例の軸受兼用モータ
は、図示しないが、シャフト１１の回りにシャフト１１
から離隔して円周方向に沿って所定極数のステータ磁極
１，２，３，４と同じ構成の磁極が配置されている。
【００１０】次に、この軸受兼用モータの動作について
説明する。まずシャフト１１の円周方向に沿って配列さ
れた所定極数のステータ磁極１，２，３，４のそれぞれ
の駆動用巻線１５に所定の駆動電流を流すことによりシ
ャフト１１の回りに回転磁界が生成する。そして、この
回転磁界に駆動されてロータ磁極１２が回転することに
よりシャフト１１に回転駆動力が発生する。
説明する。まずシャフト１１の円周方向に沿って配列さ
れた所定極数のステータ磁極１，２，３，４のそれぞれ
の駆動用巻線１５に所定の駆動電流を流すことによりシ
ャフト１１の回りに回転磁界が生成する。そして、この
回転磁界に駆動されてロータ磁極１２が回転することに
よりシャフト１１に回転駆動力が発生する。
【００１１】浮上位置制御用巻線６，７，８，９は、そ
れぞれ図示しない制御装置からの制御電流が流れ、ステ
ータ磁極１，２，３，４がそれぞれロータ磁極１２に対
して磁気吸引力を作用させる。そして、円周方向に配列
された所定極数のステータ磁極がラジアル方向の磁気吸
引力を作用させるため、ロータ磁極１２及びシャフト１
１は、その中心が略各ステータ磁極の中心部分に浮上位
置制御される。なお、浮上位置の制御は図示しない位置
センサからの信号に基づいて、制御装置により演算され
た制御電流が各磁極の位置制御用巻線６，７，８，９に
供給されることによって行われる。
れぞれ図示しない制御装置からの制御電流が流れ、ステ
ータ磁極１，２，３，４がそれぞれロータ磁極１２に対
して磁気吸引力を作用させる。そして、円周方向に配列
された所定極数のステータ磁極がラジアル方向の磁気吸
引力を作用させるため、ロータ磁極１２及びシャフト１
１は、その中心が略各ステータ磁極の中心部分に浮上位
置制御される。なお、浮上位置の制御は図示しない位置
センサからの信号に基づいて、制御装置により演算され
た制御電流が各磁極の位置制御用巻線６，７，８，９に
供給されることによって行われる。
【００１２】ここで、両端のステータ磁極１，４は、図
示するように軸方向に沿って両端の径が小さくなるよう
にテーパ状をなしている。このため巻線６，９がラジア
ル方向の位置制御用電流を流すと、必然的に軸方向（ス
ラスト方向）の磁気吸引力がロータ磁極１２に対して作
用する。
示するように軸方向に沿って両端の径が小さくなるよう
にテーパ状をなしている。このため巻線６，９がラジア
ル方向の位置制御用電流を流すと、必然的に軸方向（ス
ラスト方向）の磁気吸引力がロータ磁極１２に対して作
用する。
【００１３】このため図１において、例えばロータ１２
が軸方向左方に移動したとすると、右端のテーパ形状の
ステータ磁極４の部分の浮上位置制御用巻線９の電流を
増やすと、ロータを右方向に吸引する磁気吸引力が大き
くなる。また同時に左端のテーパ形状のステータ磁極１
の浮上位置制御用巻線６の電流を減らすと、ロータ１２
を左側に吸引する磁気吸引力が弱くなる。したがって、
ロータ１２は右側に引き戻される。
が軸方向左方に移動したとすると、右端のテーパ形状の
ステータ磁極４の部分の浮上位置制御用巻線９の電流を
増やすと、ロータを右方向に吸引する磁気吸引力が大き
くなる。また同時に左端のテーパ形状のステータ磁極１
の浮上位置制御用巻線６の電流を減らすと、ロータ１２
を左側に吸引する磁気吸引力が弱くなる。したがって、
ロータ１２は右側に引き戻される。
【００１４】しかしながら、このような左右方向（軸方
向）の浮上位置制御に伴い、ラジアル方向の浮上位置制
御を行う磁気吸引力も変化してしまう。したがって同時
に中間のステータ磁極２及び３の浮上位置制御巻線７，
８の制御電流を調整してラジアル方向の磁気吸引力をス
ラスト方向の制御によらず一定として、ラジアル方向の
目標浮上位置にロータ１２を浮上保持することが必要で
ある。
向）の浮上位置制御に伴い、ラジアル方向の浮上位置制
御を行う磁気吸引力も変化してしまう。したがって同時
に中間のステータ磁極２及び３の浮上位置制御巻線７，
８の制御電流を調整してラジアル方向の磁気吸引力をス
ラスト方向の制御によらず一定として、ラジアル方向の
目標浮上位置にロータ１２を浮上保持することが必要で
ある。
【００１５】なお、以上の実施例においてはステータ磁
極１及び２で左側軸受を、ステータ磁極３及び４で右側
軸受を構成していると考えてもよい。また、ステータ磁
極１と２の浮上位置制御用巻線６と７を同一の巻線と
し、ステータ磁極３と４の位置制御用巻線８と９を同一
の巻線とし、実質的にステータ左側磁極と右側磁極の２
つに分割するようにしてもよい。また、ステータ磁極２
及び３とその巻線７及び８を一体として、実質的にステ
ータ磁極を３分割としてもよい。さらに又ロータ磁極１
２の軸長の長い軸受兼用モータにおいては、ステータ磁
極を５以上に分割して、それぞれに浮上位置制御用巻線
を設けることにより、よりきめの細かな制御を行うこと
ができる。このように、本発明の主旨を逸脱することな
く種々の変形実施例が可能である。
極１及び２で左側軸受を、ステータ磁極３及び４で右側
軸受を構成していると考えてもよい。また、ステータ磁
極１と２の浮上位置制御用巻線６と７を同一の巻線と
し、ステータ磁極３と４の位置制御用巻線８と９を同一
の巻線とし、実質的にステータ左側磁極と右側磁極の２
つに分割するようにしてもよい。また、ステータ磁極２
及び３とその巻線７及び８を一体として、実質的にステ
ータ磁極を３分割としてもよい。さらに又ロータ磁極１
２の軸長の長い軸受兼用モータにおいては、ステータ磁
極を５以上に分割して、それぞれに浮上位置制御用巻線
を設けることにより、よりきめの細かな制御を行うこと
ができる。このように、本発明の主旨を逸脱することな
く種々の変形実施例が可能である。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
ステータ磁極を軸方向に沿って分割し、且つ両端の磁極
をテーパ形状とし、それぞれの巻線の電流を制御するこ
とによりラジアル方向のみならずスラスト方向の浮上位
置制御を行うことができる。従って本発明の軸受兼用モ
ータは、モータとしての回転駆動作用とロータのラジア
ル方向及びスラスト方向浮上位置制御による非接触軸受
作用とを行うことができる。それ故、この軸受兼用モー
タによれば、スラスト方向の軸受が不要となり、その構
成を大幅に簡素化して低コスト化することができる。
ステータ磁極を軸方向に沿って分割し、且つ両端の磁極
をテーパ形状とし、それぞれの巻線の電流を制御するこ
とによりラジアル方向のみならずスラスト方向の浮上位
置制御を行うことができる。従って本発明の軸受兼用モ
ータは、モータとしての回転駆動作用とロータのラジア
ル方向及びスラスト方向浮上位置制御による非接触軸受
作用とを行うことができる。それ故、この軸受兼用モー
タによれば、スラスト方向の軸受が不要となり、その構
成を大幅に簡素化して低コスト化することができる。
【図１】本発明の一実施例の軸受兼用モータの説明図。
１，２，３，４ ステータ磁極 ６，７，８，９ 浮上位置制御用巻線 １０ ケーシング １１ シャフト １２ ロータ磁極 １５ 回転駆動用巻線
Claims (1)
- 【請求項１】 ロータのラジアル方向の位置を制御する
非接触磁気軸受作用と、ロータを回転駆動する作用を兼
ねた軸受兼用モータであって、磁気軸受としての浮上位
置制御用巻線と回転駆動用巻線が別である軸受兼用モー
タにおいて、この軸受兼用モータの磁極を回転軸方向に
少なくとも２分割し、且つ両端の軸受兼用モータの磁極
を軸方向に沿ってテーパ形状となし、ラジアル方向の浮
上位置制御のみでなく、スラスト方向の浮上位置制御も
行えるようにしたことを特徴とする軸受兼用モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241879A JPH0884455A (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 軸受兼用モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241879A JPH0884455A (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 軸受兼用モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0884455A true JPH0884455A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=17080905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6241879A Pending JPH0884455A (ja) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | 軸受兼用モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0884455A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078119A (en) * | 1997-11-26 | 2000-06-20 | Ebara Corporation | Bearingless rotary machine |
| CN112160985A (zh) * | 2020-08-17 | 2021-01-01 | 江苏大学 | 不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统 |
| CN117477815A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-30 | 沈阳工业大学 | 一种永磁偏置式柱锥混合转子无轴承开关磁阻电机 |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP6241879A patent/JPH0884455A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078119A (en) * | 1997-11-26 | 2000-06-20 | Ebara Corporation | Bearingless rotary machine |
| CN112160985A (zh) * | 2020-08-17 | 2021-01-01 | 江苏大学 | 不同磁极面的双片径向六极混合磁轴承支承的电主轴系统 |
| CN117477815A (zh) * | 2023-11-07 | 2024-01-30 | 沈阳工业大学 | 一种永磁偏置式柱锥混合转子无轴承开关磁阻电机 |
| CN117477815B (zh) * | 2023-11-07 | 2024-05-28 | 沈阳工业大学 | 一种永磁偏置式柱锥混合转子无轴承开关磁阻电机 |
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