JPH09105412A - 磁気軸受装置 - Google Patents
磁気軸受装置Info
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- JPH09105412A JPH09105412A JP7263162A JP26316295A JPH09105412A JP H09105412 A JPH09105412 A JP H09105412A JP 7263162 A JP7263162 A JP 7263162A JP 26316295 A JP26316295 A JP 26316295A JP H09105412 A JPH09105412 A JP H09105412A
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- F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
-
- 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
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転軸の回転の立上り時に、保護軸受と回転
軸が接触状態になり連れ回ることを避け、もって正常に
回転数を上げて定常回転数に到達させる。 【解決手段】 回転軸２の大径部２１と中径部２２との
間に、軸方向に直線的に変化するテーパ面（曲率をもつ
接触面でも良い）を有する円錐台形部２４を形成させ
る。この円錐台形部２４のテーパ面が保護軸受７の内輪
７１の内面側端縁に接触自在に形成させる。これによ
り、回転軸２の回転の立上り時に、回転軸２の円錐台形
部２４のテーパ面を保護軸受７の内面側端縁に接触させ
る。従って、回転軸２の回転の立上り時には、回転軸２
の振れ回りを円錐台形部２４のテーパ面が保護軸受７で
受けているので、回転軸２の振れ回りを抑制できる。
軸が接触状態になり連れ回ることを避け、もって正常に
回転数を上げて定常回転数に到達させる。 【解決手段】 回転軸２の大径部２１と中径部２２との
間に、軸方向に直線的に変化するテーパ面（曲率をもつ
接触面でも良い）を有する円錐台形部２４を形成させ
る。この円錐台形部２４のテーパ面が保護軸受７の内輪
７１の内面側端縁に接触自在に形成させる。これによ
り、回転軸２の回転の立上り時に、回転軸２の円錐台形
部２４のテーパ面を保護軸受７の内面側端縁に接触させ
る。従って、回転軸２の回転の立上り時には、回転軸２
の振れ回りを円錐台形部２４のテーパ面が保護軸受７で
受けているので、回転軸２の振れ回りを抑制できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターボ分子ポンプや工
作機械の主軸などに応用される磁気軸受装置に関する。
作機械の主軸などに応用される磁気軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ターボ分子ポンプに組み込まれて
使用される磁気軸受装置としては、例えば図８に示すよ
うな３軸制御型のものが知られている。この磁気軸受装
置は、両端が開口する円筒型の取付枠１を有し、この取
付枠１内の中央に回転軸２を駆動する高周波モータ３を
配置させている。回転軸２は、半径方向をラジアル軸受
４で磁気的に支持させるとともに、その軸方向をスラス
ト軸受５で磁気的に支持させるように構成されている。
使用される磁気軸受装置としては、例えば図８に示すよ
うな３軸制御型のものが知られている。この磁気軸受装
置は、両端が開口する円筒型の取付枠１を有し、この取
付枠１内の中央に回転軸２を駆動する高周波モータ３を
配置させている。回転軸２は、半径方向をラジアル軸受
４で磁気的に支持させるとともに、その軸方向をスラス
ト軸受５で磁気的に支持させるように構成されている。
【０００３】ラジアル軸受４は、取付枠１の内周面に取
り付けられた半径方向電磁石４１と、半径方向電磁石４
１に対応して回転軸２に取り付けられた回転子鉄心４２
とから形成される。スラスト軸受５は、取付枠１の内周
面に取り付けた軸方向電磁石５１と、回転軸２の下端部
に一体に取り付けたアーマチャディスク５２および永久
磁石５３と、この永久磁石５３に対向する永久磁石５４
とから形成される。取付枠１の上側の内周面と軸方向電
磁石５１の内周面には、回転軸２の異常回転などからラ
ジアル軸受４またはスラスト軸受５を保護するために、
ころがり軸受などの保護軸受６、７が設けられている。
り付けられた半径方向電磁石４１と、半径方向電磁石４
１に対応して回転軸２に取り付けられた回転子鉄心４２
とから形成される。スラスト軸受５は、取付枠１の内周
面に取り付けた軸方向電磁石５１と、回転軸２の下端部
に一体に取り付けたアーマチャディスク５２および永久
磁石５３と、この永久磁石５３に対向する永久磁石５４
とから形成される。取付枠１の上側の内周面と軸方向電
磁石５１の内周面には、回転軸２の異常回転などからラ
ジアル軸受４またはスラスト軸受５を保護するために、
ころがり軸受などの保護軸受６、７が設けられている。
【０００４】回転軸２は、大径部２１と、保護軸受７に
挿通される中径部２２と、アーマチャディスク５３など
を取り付ける小径部２３からなり、これらは大径部２
１、中径部２２、小径部２３の順でその径が小さくなる
ように形成されている。回転軸２の小径部２３にスペー
サ８、アーマチャディスク５２、および永久磁石５３を
挿通させたのち、ナット９を小径部２３の先端にネジ結
合することにより、アーマチャディスク５２および永久
磁石５３を小径部２３の所定位置に固定させるととも
に、アーマチャディスク５２を軸方向電磁石５１に対向
させている。
挿通される中径部２２と、アーマチャディスク５３など
を取り付ける小径部２３からなり、これらは大径部２
１、中径部２２、小径部２３の順でその径が小さくなる
ように形成されている。回転軸２の小径部２３にスペー
サ８、アーマチャディスク５２、および永久磁石５３を
挿通させたのち、ナット９を小径部２３の先端にネジ結
合することにより、アーマチャディスク５２および永久
磁石５３を小径部２３の所定位置に固定させるととも
に、アーマチャディスク５２を軸方向電磁石５１に対向
させている。
【０００５】取付枠１の内周面には、回転軸２の半径方
向の変位を検出する半径方向センサ１０を取り付けてい
る。また、回転軸２の軸方向の下方の所定位置には、回
転軸２の軸方向の変位を検出する軸方向センサ１１を固
定状態で配置させている。次に、図８に示す磁気軸受装
置の動作について説明すると、回転軸２が半径方向電磁
石４１と軸方向電磁石５１とによって磁気浮上される。
そして、半径方向センサ１０が回転軸２の半径方向の変
位を検出するとともに、軸方向センサ１１が回転軸２の
軸方向の変位を検出し、この両検出変位が図示しない制
御回路に入力される。制御回路は、その検出変位に基づ
いて回転軸２の半径方向および軸方向の位置をそれぞれ
求め、その求めた位置を回転軸２の目標位置と比較し、
回転軸２が目標位置になるように、半径方向電磁石４１
および軸方向電磁石５１の各励磁電流を制御している。
向の変位を検出する半径方向センサ１０を取り付けてい
る。また、回転軸２の軸方向の下方の所定位置には、回
転軸２の軸方向の変位を検出する軸方向センサ１１を固
定状態で配置させている。次に、図８に示す磁気軸受装
置の動作について説明すると、回転軸２が半径方向電磁
石４１と軸方向電磁石５１とによって磁気浮上される。
そして、半径方向センサ１０が回転軸２の半径方向の変
位を検出するとともに、軸方向センサ１１が回転軸２の
軸方向の変位を検出し、この両検出変位が図示しない制
御回路に入力される。制御回路は、その検出変位に基づ
いて回転軸２の半径方向および軸方向の位置をそれぞれ
求め、その求めた位置を回転軸２の目標位置と比較し、
回転軸２が目標位置になるように、半径方向電磁石４１
および軸方向電磁石５１の各励磁電流を制御している。
【０００６】このようにして目標位置に磁気浮上した回
転軸２は、高周波モータ３への通電が行われると、静止
状態から徐々に加速されて定格回転数に移行していく。
転軸２は、高周波モータ３への通電が行われると、静止
状態から徐々に加速されて定格回転数に移行していく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この回転軸
２の回転の立上げの際に、回転軸２の回転数が１次共振
点（剛性モードの共振点）付近に達するときに、回転軸
２が大きく振れ回る。しかし、ターボ分子ポンプに使用
される従来の３軸制御型の磁気軸受装置では、上記回転
軸２の立ち上げ時における回転軸２の振れ回りを制御ま
たは防止する手段が特に設けられてはいなかった。
２の回転の立上げの際に、回転軸２の回転数が１次共振
点（剛性モードの共振点）付近に達するときに、回転軸
２が大きく振れ回る。しかし、ターボ分子ポンプに使用
される従来の３軸制御型の磁気軸受装置では、上記回転
軸２の立ち上げ時における回転軸２の振れ回りを制御ま
たは防止する手段が特に設けられてはいなかった。
【０００８】このため、回転軸２が保護軸受７に不規則
に衝突したり、または衝突後に接触状態になり、保護軸
受７が回転軸２と一体に連れ回って回転数が上がらず定
格回転数に到達しないという欠点があった。そこで、本
発明は、回転軸の回転の立上り時に、保護軸受と回転軸
が接触状態になり連れ回ることを避け、もって正常に回
転数を上げて定常回転数に到達させることを目的とす
る。
に衝突したり、または衝突後に接触状態になり、保護軸
受７が回転軸２と一体に連れ回って回転数が上がらず定
格回転数に到達しないという欠点があった。そこで、本
発明は、回転軸の回転の立上り時に、保護軸受と回転軸
が接触状態になり連れ回ることを避け、もって正常に回
転数を上げて定常回転数に到達させることを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、回転軸と、この回転軸の半径方向を磁気的に支持す
るラジアル軸受と、前記回転軸の軸方向を磁気的に支持
するスラスト軸受と、前記ラジアル軸受および前記スラ
スト軸受を保護する保護軸受とを備えた３軸制御型の磁
気軸受装置に、前記回転軸と前記保護軸受とを接触自在
に形成し、前記回転軸の回転の立上り時に、前記回転軸
と前記保護軸受とが一時的に接触するように制御する制
御手段を具備させて前記目的を達成する。
は、回転軸と、この回転軸の半径方向を磁気的に支持す
るラジアル軸受と、前記回転軸の軸方向を磁気的に支持
するスラスト軸受と、前記ラジアル軸受および前記スラ
スト軸受を保護する保護軸受とを備えた３軸制御型の磁
気軸受装置に、前記回転軸と前記保護軸受とを接触自在
に形成し、前記回転軸の回転の立上り時に、前記回転軸
と前記保護軸受とが一時的に接触するように制御する制
御手段を具備させて前記目的を達成する。
【００１０】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
磁気軸受装置において、前記回転軸と前記保護軸受との
接触部において、前記回転軸と前記保護軸受との少なく
とも一方に傾斜面を形成させ、前記回転軸と前記保護軸
受とを接触させるようにしたことで前記目的を達成す
る。
磁気軸受装置において、前記回転軸と前記保護軸受との
接触部において、前記回転軸と前記保護軸受との少なく
とも一方に傾斜面を形成させ、前記回転軸と前記保護軸
受とを接触させるようにしたことで前記目的を達成す
る。
【００１１】請求項３記載の発明では、回転軸と、この
回転軸の半径方向を磁気的に支持するラジアル軸受と、
前記回転軸の軸方向を磁気的に支持するスラスト軸受
と、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受を保護す
る保護軸受とを備えた３軸制御型の磁気軸受装置に、前
記回転軸の振れ回りを抑制する回転軸振れ回り抑制用軸
受を備え、前記回転軸の回転の立上り時に、前記回転軸
振れ回り抑制用軸受が前記回転軸を一時的に軸受けする
ように制御する制御手段を備えたことで前記目的を達成
する。
回転軸の半径方向を磁気的に支持するラジアル軸受と、
前記回転軸の軸方向を磁気的に支持するスラスト軸受
と、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受を保護す
る保護軸受とを備えた３軸制御型の磁気軸受装置に、前
記回転軸の振れ回りを抑制する回転軸振れ回り抑制用軸
受を備え、前記回転軸の回転の立上り時に、前記回転軸
振れ回り抑制用軸受が前記回転軸を一時的に軸受けする
ように制御する制御手段を備えたことで前記目的を達成
する。
【００１２】
【作用】請求項１記載の発明では、制御手段が、回転軸
の回転の立上り時に、回転軸と保護軸受とが一時的に接
触するように制御するので、回転軸の振れ回りが保護軸
受で受けられて、回転軸の振れ回りが抑制される。
の回転の立上り時に、回転軸と保護軸受とが一時的に接
触するように制御するので、回転軸の振れ回りが保護軸
受で受けられて、回転軸の振れ回りが抑制される。
【００１３】請求項２記載の発明では、回転軸の回転の
立上り時に、回転軸と保護軸受とが一時的に接触され、
回転軸の振れ回りが保護軸受で受けられるので、回転軸
の振れ回りが抑制される。請求項３記載の発明では、制
御手段が、回転軸の回転の立上り時に、回転軸振れ回り
抑制用軸受が回転軸を一時的に軸受けするように制御す
るので、回転軸の振れ回りが回転軸振れ回り抑制用軸受
で受けられて、回転軸の振れ回りが抑制される。
立上り時に、回転軸と保護軸受とが一時的に接触され、
回転軸の振れ回りが保護軸受で受けられるので、回転軸
の振れ回りが抑制される。請求項３記載の発明では、制
御手段が、回転軸の回転の立上り時に、回転軸振れ回り
抑制用軸受が回転軸を一時的に軸受けするように制御す
るので、回転軸の振れ回りが回転軸振れ回り抑制用軸受
で受けられて、回転軸の振れ回りが抑制される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図７を参
照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例の
磁気軸受装置において、要部であるスラスト軸受５およ
び保護軸受７の部分の構成を表したものである。なお、
第１実施例の磁気軸受装置は、スラスト軸受５および保
護軸受７の部分を除き図８で説明した磁気軸受装置とほ
ぼ同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付し
てその説明を適宜省略する。
照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例の
磁気軸受装置において、要部であるスラスト軸受５およ
び保護軸受７の部分の構成を表したものである。なお、
第１実施例の磁気軸受装置は、スラスト軸受５および保
護軸受７の部分を除き図８で説明した磁気軸受装置とほ
ぼ同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付し
てその説明を適宜省略する。
【００１５】この磁気軸受装置では、図１に示すよう
に、回転軸２の大径部２１と中径部２２との間に、軸方
向に直線的に変化するテーパ面を有する円錐台形部２４
を形成させるとともに、この円錐台形部２４のテーパ面
が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁に接触自在に形成
させる。円錐台形部２４の接触面（テーパ面）は、図４
（Ａ）に示す円錐台形部２４Ａまたは図４（Ｂ）に示す
円錐台形部２４Ｂのように、曲率を持つ接触面、すなわ
ち軸方向に曲線的に変化する接触面でも良い。また、円
錐台形部２４と保護軸受７の内輪７１との接触は、３点
以上で接触する構成であれば良い。
に、回転軸２の大径部２１と中径部２２との間に、軸方
向に直線的に変化するテーパ面を有する円錐台形部２４
を形成させるとともに、この円錐台形部２４のテーパ面
が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁に接触自在に形成
させる。円錐台形部２４の接触面（テーパ面）は、図４
（Ａ）に示す円錐台形部２４Ａまたは図４（Ｂ）に示す
円錐台形部２４Ｂのように、曲率を持つ接触面、すなわ
ち軸方向に曲線的に変化する接触面でも良い。また、円
錐台形部２４と保護軸受７の内輪７１との接触は、３点
以上で接触する構成であれば良い。
【００１６】図２は、図１の磁気軸受装置の制御系の構
成を表したものである。この磁気軸受装置の制御系は、
回転軸２の磁気浮上位置をラジアル軸受４およびスラス
ト軸受５の目標位置に制御するとともに、回転軸２の回
転の立上り時に回転軸２の振れ回りを抑制するために、
回転軸２の軸方向の位置を制御する制御回路１２を備え
ている。
成を表したものである。この磁気軸受装置の制御系は、
回転軸２の磁気浮上位置をラジアル軸受４およびスラス
ト軸受５の目標位置に制御するとともに、回転軸２の回
転の立上り時に回転軸２の振れ回りを抑制するために、
回転軸２の軸方向の位置を制御する制御回路１２を備え
ている。
【００１７】すなわち、制御回路１２の入力側に半径方
向センサ１０、軸方向センサ１１、および回転軸２の回
転数を検出する回転数センサ１６が接続され、制御回路
１２の出力側に半径方向電磁石４１および軸方向電磁石
５１が接続されている。そして、制御回路１２は、半径
方向センサ１０と軸方向センサ１１の両検出変位に基づ
いて回転軸２の位置を求め、その求めた回転軸２の位置
を目標位置と比較し、回転軸２が目標位置になるよう
に、半径方向電磁石４１および軸方向電磁石５１の各励
磁電流を制御するようになっている。さらに制御回路１
２は、上記の制御に加えて、回転軸２の回転の立上り時
に、回転軸２の円錐台形部２４のテーパ面を保護軸受７
の内輪７１の内面側端縁に一時的に接触させ、回転軸２
の振れ回りを抑制するための制御をするようになってい
る。
向センサ１０、軸方向センサ１１、および回転軸２の回
転数を検出する回転数センサ１６が接続され、制御回路
１２の出力側に半径方向電磁石４１および軸方向電磁石
５１が接続されている。そして、制御回路１２は、半径
方向センサ１０と軸方向センサ１１の両検出変位に基づ
いて回転軸２の位置を求め、その求めた回転軸２の位置
を目標位置と比較し、回転軸２が目標位置になるよう
に、半径方向電磁石４１および軸方向電磁石５１の各励
磁電流を制御するようになっている。さらに制御回路１
２は、上記の制御に加えて、回転軸２の回転の立上り時
に、回転軸２の円錐台形部２４のテーパ面を保護軸受７
の内輪７１の内面側端縁に一時的に接触させ、回転軸２
の振れ回りを抑制するための制御をするようになってい
る。
【００１８】次に、このように構成される第１実施例の
動作について説明する。いま、電源が投入されると、磁
気軸受装置の回転軸２は、半径方向電磁石４１と軸方向
電磁石５１とによって磁気浮上される。制御回路１２に
は、半径方向センサ１０が検出する回転軸２の半径方向
の変位と、軸方向センサ１１が検出する回転軸２の軸方
向の変位とが入力される。制御回路１２は、その検出変
位に基づいて回転軸２の半径方向と軸方向の位置を求
め、その求めた回転軸２の位置を目標位置と比較し、目
標位置になるように、半径方向電磁石４１および軸方向
電磁石５１の各励磁電流を制御する。
動作について説明する。いま、電源が投入されると、磁
気軸受装置の回転軸２は、半径方向電磁石４１と軸方向
電磁石５１とによって磁気浮上される。制御回路１２に
は、半径方向センサ１０が検出する回転軸２の半径方向
の変位と、軸方向センサ１１が検出する回転軸２の軸方
向の変位とが入力される。制御回路１２は、その検出変
位に基づいて回転軸２の半径方向と軸方向の位置を求
め、その求めた回転軸２の位置を目標位置と比較し、目
標位置になるように、半径方向電磁石４１および軸方向
電磁石５１の各励磁電流を制御する。
【００１９】ところで、回転軸２の回転の立上り時（開
始時）には、回転軸２の半径方向の目標位置はラジアル
軸受４の中心位置とする。回転軸２の軸方向の目標位置
は、図３（Ａ）に示すように円錐台形部２４のテーパ面
が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁と接触状態になる
位置とし、しかも回転軸２の自重がその内輪７１の内面
側端縁にかからない状態とする。そのため、制御回路１
２は、その求めた回転軸２の半径方向と軸方向の位置が
その目標位置になり、しかも回転軸２の自重がその内輪
７１の内面側端縁にかからない状態になるように、半径
方向電磁石４１および軸方向電磁石５１の各励磁電流を
制御する。
始時）には、回転軸２の半径方向の目標位置はラジアル
軸受４の中心位置とする。回転軸２の軸方向の目標位置
は、図３（Ａ）に示すように円錐台形部２４のテーパ面
が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁と接触状態になる
位置とし、しかも回転軸２の自重がその内輪７１の内面
側端縁にかからない状態とする。そのため、制御回路１
２は、その求めた回転軸２の半径方向と軸方向の位置が
その目標位置になり、しかも回転軸２の自重がその内輪
７１の内面側端縁にかからない状態になるように、半径
方向電磁石４１および軸方向電磁石５１の各励磁電流を
制御する。
【００２０】このようにして所定位置に磁気浮上した回
転軸２は、高周波モータ３への通電が行われると、静止
状態から徐々に加速されて定格回転数に移行していく。
ところが、この回転軸２の回転の立上げ時には、上述の
ように回転軸２の軸方向はその円錐台形部２４のテーパ
面が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁と接触状態にな
るように制御されている。そのため、回転軸２の回転の
立上り時において、回転軸２の回転数が１次共振点（剛
性モードの共振点）付近に達しても、回転軸２の振れ回
りを円錐台形部２４のテーパ面が保護軸受７で受けてい
るので、回転軸２は大きく振れ回ることはない。
転軸２は、高周波モータ３への通電が行われると、静止
状態から徐々に加速されて定格回転数に移行していく。
ところが、この回転軸２の回転の立上げ時には、上述の
ように回転軸２の軸方向はその円錐台形部２４のテーパ
面が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁と接触状態にな
るように制御されている。そのため、回転軸２の回転の
立上り時において、回転軸２の回転数が１次共振点（剛
性モードの共振点）付近に達しても、回転軸２の振れ回
りを円錐台形部２４のテーパ面が保護軸受７で受けてい
るので、回転軸２は大きく振れ回ることはない。
【００２１】その後、回転数センサ１６が検出する回転
軸２の回転数が１次共振点を通過すると、回転軸２の軸
方向の目標位置が定常回転の位置に変更されるので、回
転軸２は、図３（Ａ）の状態から上昇して図３（Ｂ）に
示すように保護軸受７と非接触状態になる。回転軸２の
上昇時には、円錐台形部２４がテーパ面を有するので、
その上昇は迅速かつ円滑に行われる。以後、回転軸２
は、その軸方向の位置が定常回転の位置になるように、
制御回路１２により制御される。
軸２の回転数が１次共振点を通過すると、回転軸２の軸
方向の目標位置が定常回転の位置に変更されるので、回
転軸２は、図３（Ａ）の状態から上昇して図３（Ｂ）に
示すように保護軸受７と非接触状態になる。回転軸２の
上昇時には、円錐台形部２４がテーパ面を有するので、
その上昇は迅速かつ円滑に行われる。以後、回転軸２
は、その軸方向の位置が定常回転の位置になるように、
制御回路１２により制御される。
【００２２】以上述べた第１実施例によれば、回転軸２
の回転の立上り時に、回転軸２の円錐台形部２４のテー
パ面を保護軸受７の内面側端縁に接触させるようにし
た。従って、回転軸２の回転の立上り時には、保護軸受
７と回転軸２が共振点を過ぎても連れ回ることが避けら
れ、もって定常回転数に到達させることができる。
の回転の立上り時に、回転軸２の円錐台形部２４のテー
パ面を保護軸受７の内面側端縁に接触させるようにし
た。従って、回転軸２の回転の立上り時には、保護軸受
７と回転軸２が共振点を過ぎても連れ回ることが避けら
れ、もって定常回転数に到達させることができる。
【００２３】なお、上記の第１実施例では、回転軸２に
円錐台形部２４を設け、この円錐台形部２４のテーパ面
が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁に接触自在とし
た。しかし、本発明は、回転軸２と保護軸受７とが接触
自在とする構成であればその形態は問わず、例えば回転
軸２は図８と同様に構成し、この回転軸２の大径部２１
の下端縁が保護軸受７の内輪７１に接触自在になるよう
に、その内輪７１の内面側を漏斗状に形成するようにし
てもよい。また、回転軸２と保護軸受７とは、回転軸２
の回転の立上がり時に、面接触するようにしてもよい。
この場合には、回転軸２の円錐台形部２４が面接触する
ように、保護軸受７の内輪７１の内面側を漏斗状に形成
させる。
円錐台形部２４を設け、この円錐台形部２４のテーパ面
が保護軸受７の内輪７１の内面側端縁に接触自在とし
た。しかし、本発明は、回転軸２と保護軸受７とが接触
自在とする構成であればその形態は問わず、例えば回転
軸２は図８と同様に構成し、この回転軸２の大径部２１
の下端縁が保護軸受７の内輪７１に接触自在になるよう
に、その内輪７１の内面側を漏斗状に形成するようにし
てもよい。また、回転軸２と保護軸受７とは、回転軸２
の回転の立上がり時に、面接触するようにしてもよい。
この場合には、回転軸２の円錐台形部２４が面接触する
ように、保護軸受７の内輪７１の内面側を漏斗状に形成
させる。
【００２４】次に、本発明の第２実施例の磁気軸受装置
について説明する。なお、この第２実施例の磁気軸受装
置は、スラスト軸受５および保護軸受７の部分を除き図
１で説明した磁気軸受装置とほぼ同様の構成であるの
で、同一部分には同一符号を付してその説明を適宜省略
する。
について説明する。なお、この第２実施例の磁気軸受装
置は、スラスト軸受５および保護軸受７の部分を除き図
１で説明した磁気軸受装置とほぼ同様の構成であるの
で、同一部分には同一符号を付してその説明を適宜省略
する。
【００２５】図５は、第２実施例の磁気軸受装置におい
て、スラスト軸受５および保護軸受７の部分の構成を表
したものである。この磁気軸受装置では、図５に示すよ
うに、回転軸２の下端部に取付けた永久磁石５３に、軸
方向に直線的に変化するテーパ面を有する円錐台形部５
３１を下方に向けて突設させるとともに、この円錐台形
部５３１が回転軸２の回転の立上り時に、回転軸２の振
れ回りを抑制する回転軸振れ回り抑制用軸受１３に軸受
けされるように構成される。円錐台形部５３１の接触面
（テーパ面）は、軸方向に直線的に変化するのみなら
ず、軸方向に曲線的に変化するもの，すなわち曲率を持
つ接触面でも良い。
て、スラスト軸受５および保護軸受７の部分の構成を表
したものである。この磁気軸受装置では、図５に示すよ
うに、回転軸２の下端部に取付けた永久磁石５３に、軸
方向に直線的に変化するテーパ面を有する円錐台形部５
３１を下方に向けて突設させるとともに、この円錐台形
部５３１が回転軸２の回転の立上り時に、回転軸２の振
れ回りを抑制する回転軸振れ回り抑制用軸受１３に軸受
けされるように構成される。円錐台形部５３１の接触面
（テーパ面）は、軸方向に直線的に変化するのみなら
ず、軸方向に曲線的に変化するもの，すなわち曲率を持
つ接触面でも良い。
【００２６】回転軸振れ回り抑制用軸受１３は、ころが
り軸受などからなり、その内輪１３１の内面側が、永久
磁石５３の円錐台形部５３１が挿通して軸受けできるよ
うに漏斗状に形成される。また、回転軸振れ回り抑制用
軸受１３は、ソレノイド（図示せず）などの利用によ
り、図５で示す位置とその位置よりも下方の所定位置と
の間を往復動できるように構成される。
り軸受などからなり、その内輪１３１の内面側が、永久
磁石５３の円錐台形部５３１が挿通して軸受けできるよ
うに漏斗状に形成される。また、回転軸振れ回り抑制用
軸受１３は、ソレノイド（図示せず）などの利用によ
り、図５で示す位置とその位置よりも下方の所定位置と
の間を往復動できるように構成される。
【００２７】なお、上記のように、永久磁石５３側に円
錐台形部５３１を形成させ、これに対応して回転軸振れ
回り抑制用軸受１３を漏斗状にするのは、後述のように
回転軸振れ回り抑制用軸受１３が上昇、下降する際に、
その動作が円滑に行えるようにするためである。
錐台形部５３１を形成させ、これに対応して回転軸振れ
回り抑制用軸受１３を漏斗状にするのは、後述のように
回転軸振れ回り抑制用軸受１３が上昇、下降する際に、
その動作が円滑に行えるようにするためである。
【００２８】図６は、図５の磁気軸受装置の制御系の構
成を表したものである。この磁気軸受装置の制御系で
は、回転軸２の磁気浮上位置をラジアル軸受４およびス
ラスト軸受５の目標位置に制御するとともに、回転軸２
の回転の立上り時に回転軸２の振れ回りを抑制するため
に、回転軸振れ回り抑制用軸受１３の軸方向の位置を制
御する制御回路１４を備えている。
成を表したものである。この磁気軸受装置の制御系で
は、回転軸２の磁気浮上位置をラジアル軸受４およびス
ラスト軸受５の目標位置に制御するとともに、回転軸２
の回転の立上り時に回転軸２の振れ回りを抑制するため
に、回転軸振れ回り抑制用軸受１３の軸方向の位置を制
御する制御回路１４を備えている。
【００２９】すなわち、制御回路１４の入力側に半径方
向センサ１０、軸方向センサ１１、および回転軸２の回
転数を検出する回転数センサ１６が接続され、その出力
側に半径方向電磁石４１、軸方向電磁石５１、および回
転軸振れ回り抑制用軸受１３を上述のように往復動させ
るためのソレノイド１５が接続されている。そして、制
御回路１４は、半径方向センサ１０と軸方向センサ１１
の両検出変位に基づいて回転軸２の位置を求め、その求
めた回転軸２の位置を目標位置と比較し、回転軸２が目
標位置になるように、半径方向電磁石４１および軸方向
電磁石５１の各励磁電流を制御するようになっている。
さらに制御回路１４は、上記の制御に加えて、回転軸２
の回転の立上り時に、回転軸２が回転軸振れ回り抑制用
軸受１３に一時的に軸受けされるように、回転軸振れ回
り抑制用軸受１３の位置を制御をするようになってい
る。
向センサ１０、軸方向センサ１１、および回転軸２の回
転数を検出する回転数センサ１６が接続され、その出力
側に半径方向電磁石４１、軸方向電磁石５１、および回
転軸振れ回り抑制用軸受１３を上述のように往復動させ
るためのソレノイド１５が接続されている。そして、制
御回路１４は、半径方向センサ１０と軸方向センサ１１
の両検出変位に基づいて回転軸２の位置を求め、その求
めた回転軸２の位置を目標位置と比較し、回転軸２が目
標位置になるように、半径方向電磁石４１および軸方向
電磁石５１の各励磁電流を制御するようになっている。
さらに制御回路１４は、上記の制御に加えて、回転軸２
の回転の立上り時に、回転軸２が回転軸振れ回り抑制用
軸受１３に一時的に軸受けされるように、回転軸振れ回
り抑制用軸受１３の位置を制御をするようになってい
る。
【００３０】次に、このように構成される第２実施例の
動作について説明する。いま、電源が投入されると、磁
気軸受装置の回転軸２は、半径方向電磁石４１と軸方向
電磁石５１とによって磁気浮上される。制御回路１４に
は、半径方向センサ１０が検出する回転軸２の半径方向
の変位と、軸方向センサ１１が検出する回転軸２の軸方
向の変位とが入力される。制御回路１４は、その検出変
位に基づいて回転軸２の半径方向と軸方向の位置を求
め、その求めた回転軸２の位置を目標位置と比較し、目
標位置になるように、半径方向電磁石４１および軸方向
電磁石５１の各励磁電流を制御する。この回転軸２の回
転の開始に先立って、制御回路１４がソレノイド１５を
励磁するので、回転軸振れ回り抑制用軸受１３は図７
（Ａ）に示す位置にある。
動作について説明する。いま、電源が投入されると、磁
気軸受装置の回転軸２は、半径方向電磁石４１と軸方向
電磁石５１とによって磁気浮上される。制御回路１４に
は、半径方向センサ１０が検出する回転軸２の半径方向
の変位と、軸方向センサ１１が検出する回転軸２の軸方
向の変位とが入力される。制御回路１４は、その検出変
位に基づいて回転軸２の半径方向と軸方向の位置を求
め、その求めた回転軸２の位置を目標位置と比較し、目
標位置になるように、半径方向電磁石４１および軸方向
電磁石５１の各励磁電流を制御する。この回転軸２の回
転の開始に先立って、制御回路１４がソレノイド１５を
励磁するので、回転軸振れ回り抑制用軸受１３は図７
（Ａ）に示す位置にある。
【００３１】このようにして目標位置に磁気浮上した回
転軸２は、高周波モータ３への通電が行われると、静止
状態から徐々に加速されて定格回転数に移行していく。
ところが、この回転軸２の回転の立上げ時には、上述の
ように回転軸２と一体の永久磁石５３の円錐台形部５３
１が回転軸振れ回り抑制用軸受１３に一時的に挿通して
軸受けされる。そのため、回転軸２の回転の立上り時に
おいて、回転軸２の回転数が１次共振点（剛性モードの
共振点）付近に達しても、回転軸２の振れ回りを磁石５
３の円錐台形部５３１のテーパ面が回転軸振れ回り抑制
用軸受１３で受けているので、回転軸２の大きな振れ回
りが抑制される。
転軸２は、高周波モータ３への通電が行われると、静止
状態から徐々に加速されて定格回転数に移行していく。
ところが、この回転軸２の回転の立上げ時には、上述の
ように回転軸２と一体の永久磁石５３の円錐台形部５３
１が回転軸振れ回り抑制用軸受１３に一時的に挿通して
軸受けされる。そのため、回転軸２の回転の立上り時に
おいて、回転軸２の回転数が１次共振点（剛性モードの
共振点）付近に達しても、回転軸２の振れ回りを磁石５
３の円錐台形部５３１のテーパ面が回転軸振れ回り抑制
用軸受１３で受けているので、回転軸２の大きな振れ回
りが抑制される。
【００３２】その後、回転数センサ１６が検出する回転
軸２の回転数が１次共振点を通過した時点で、制御回路
１４がソレノイド１５の励磁を解くので、回転軸振れ回
り抑制用軸受１３は、図７（Ａ）に示す位置から図７
（Ｂ）に示すように所定位置まで下降して永久磁石５３
の円錐台形部５３１と非接触の状態となり、その状態を
維持する。以後は、回転軸２は目標位置になるように、
制御回路１４により制御される。
軸２の回転数が１次共振点を通過した時点で、制御回路
１４がソレノイド１５の励磁を解くので、回転軸振れ回
り抑制用軸受１３は、図７（Ａ）に示す位置から図７
（Ｂ）に示すように所定位置まで下降して永久磁石５３
の円錐台形部５３１と非接触の状態となり、その状態を
維持する。以後は、回転軸２は目標位置になるように、
制御回路１４により制御される。
【００３３】以上述べた第２実施例によれば、回転軸２
の回転の立上り時に、回転軸２と一体の永久磁石５３の
円錐台形部５３１が回転軸振れ回り抑制用軸受１３に一
時的に軸受されるようにした。従って、回転軸２の回転
の立上り時には、保護軸受７と回転軸２が共振点を過ぎ
ても連れ回ることが避けられ、もって定常回転数に到達
させることができる。
の回転の立上り時に、回転軸２と一体の永久磁石５３の
円錐台形部５３１が回転軸振れ回り抑制用軸受１３に一
時的に軸受されるようにした。従って、回転軸２の回転
の立上り時には、保護軸受７と回転軸２が共振点を過ぎ
ても連れ回ることが避けられ、もって定常回転数に到達
させることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の磁気軸受装
置によれば、回転軸の回転の立上り時に、回転軸の振れ
回りを抑制するようにしたので、保護軸受と回転軸が共
振点を過ぎても連れ回ることが避けられ、もって定常回
転数に到達させることができる。
置によれば、回転軸の回転の立上り時に、回転軸の振れ
回りを抑制するようにしたので、保護軸受と回転軸が共
振点を過ぎても連れ回ることが避けられ、もって定常回
転数に到達させることができる。
【図１】本発明の第１実施例である磁気軸受装置の断面
図である。
図である。
【図２】同磁気軸受装置の制御系の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図３】同磁気軸受装置の動作を説明する図である。
【図４】同磁気軸受装置の円錐台形部の他の例を示す図
である。
である。
【図５】本発明の第２実施例である磁気軸受装置の断面
図である。
図である。
【図６】同磁気軸受装置の制御系の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図７】同磁気軸受装置の動作を説明する図である。
【図８】従来の磁気軸受装置の構成を示す概略断面図で
あり、図面を見易くするために必要に応じて適宜ハッチ
ングは省略している。
あり、図面を見易くするために必要に応じて適宜ハッチ
ングは省略している。
１ 取付枠 ２ 回転軸 ３ 高周波モータ ４ ラジアル軸受 ５ スラスト軸受 ６ 保護軸受 ７ 保護軸受 ８ スペーサ ９ ナット １０ 半径方向センサ １１ 軸方向センサ １２ 制御回路 １３ 回転軸振れ回り抑制用軸受 １４ 制御回路 １５ ソレノイド １６ 回転数センサ ２１ 大径部 ２２ 中径部 ２３ 小径部 ２４、２４Ａ、２４Ｂ 円錐台形部 ４１ 半径方向電磁石 ４２ 回転子鉄心 ５１ 軸方向電磁石 ５２ アーマチャディスク ５３、５４ 永久磁石 ７１ 内輪 １３１ 内輪 ５３１ 円錐台形部
Claims (3)
- 【請求項１】 回転軸と、この回転軸の半径方向を磁気
的に支持するラジアル軸受と、前記回転軸の軸方向を磁
気的に支持するスラスト軸受と、前記ラジアル軸受およ
び前記スラスト軸受を保護する保護軸受とを備えた３軸
制御型の磁気軸受装置において、 前記回転軸と前記保護軸受とを接触自在に形成し、 前記回転軸の回転の立上り時に、前記回転軸と前記保護
軸受とが一時的に接触するように制御する制御手段を備
えたことを特徴とする磁気軸受装置。 - 【請求項２】 前記回転軸と前記保護軸受との接触部に
おいて、前記回転軸と前記保護軸受との少なくとも一方
に傾斜面を形成させ、前記回転軸と前記保護軸受とを接
触させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の磁
気軸受装置。 - 【請求項３】 回転軸と、この回転軸の半径方向を磁気
的に支持するラジアル軸受と、前記回転軸の軸方向を磁
気的に支持するスラスト軸受と、前記ラジアル軸受およ
び前記スラスト軸受を保護する保護軸受とを備えた３軸
制御型の磁気軸受装置において、 前記回転軸の振れ回りを抑制する回転軸振れ回り抑制用
軸受を備え、前記回転軸の回転の立上り時に、前記回転
軸振れ回り抑制用軸受が前記回転軸を一時的に軸受けす
るように制御する制御手段を備えたことを特徴とする磁
気軸受装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7263162A JPH09105412A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 磁気軸受装置 |
| PCT/JP1996/002812 WO1997013985A1 (en) | 1995-10-11 | 1996-09-27 | Magnetic bearing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7263162A JPH09105412A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 磁気軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105412A true JPH09105412A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17385648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7263162A Pending JPH09105412A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 磁気軸受装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09105412A (ja) |
| WO (1) | WO1997013985A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247619A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Jtekt Corp | 燃料電池用圧縮機 |
| JP2010519453A (ja) * | 2007-02-24 | 2010-06-03 | オーリコン レイボルド バキューム ゲーエムベーハー | 高速回転式真空ポンプ |
| JP2016536543A (ja) * | 2013-09-13 | 2016-11-24 | グリーン リフリッジレイション エクィップメント エンジニアリング リサーチ センター オブ ズーハイ グリー シーオー．， エルティーディー．Ｇｒｅｅｎ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｚｈｕｈａｉ Ｇｒｅｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 磁気浮上軸受及び遠心コンプレッサー |
| CN111503150A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-07 | 江苏理工学院 | 一种电磁保护轴承装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2013155175A (ru) * | 2011-05-12 | 2015-06-20 | Шеффлер Текнолоджиз Аг Унд Ко. Кг | Подшипниковый узел с улавливающим подшипником, в частности, для опоры быстровращающегося вала компрессора |
| EP2770222A1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-08-27 | Sulzer Pump Solutions AB | A machine provided with safety bearing |
| CN109707734B (zh) * | 2019-01-02 | 2020-05-26 | 江苏理工学院 | 一种电磁吸附式保护轴承装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5663116A (en) * | 1979-10-26 | 1981-05-29 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Magnetic bearing device |
| JP2620855B2 (ja) * | 1987-02-03 | 1997-06-18 | 光洋精工株式会社 | 磁気軸受装置 |
| JPS63126616U (ja) * | 1987-02-12 | 1988-08-18 | ||
| JPS6447559U (ja) * | 1987-09-16 | 1989-03-23 |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP7263162A patent/JPH09105412A/ja active Pending
-
1996
- 1996-09-27 WO PCT/JP1996/002812 patent/WO1997013985A1/ja active Search and Examination
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007247619A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Jtekt Corp | 燃料電池用圧縮機 |
| JP4706523B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2011-06-22 | 株式会社ジェイテクト | 燃料電池用圧縮機 |
| JP2010519453A (ja) * | 2007-02-24 | 2010-06-03 | オーリコン レイボルド バキューム ゲーエムベーハー | 高速回転式真空ポンプ |
| JP2016536543A (ja) * | 2013-09-13 | 2016-11-24 | グリーン リフリッジレイション エクィップメント エンジニアリング リサーチ センター オブ ズーハイ グリー シーオー．， エルティーディー．Ｇｒｅｅｎ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｚｈｕｈａｉ Ｇｒｅｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 磁気浮上軸受及び遠心コンプレッサー |
| CN111503150A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-08-07 | 江苏理工学院 | 一种电磁保护轴承装置 |
| CN111503150B (zh) * | 2020-04-01 | 2021-10-19 | 江苏理工学院 | 一种电磁保护轴承装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997013985A1 (en) | 1997-04-17 |
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|---|---|---|---|
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