JPH09247897A - ディスク型磁気浮上回転機械 - Google Patents
ディスク型磁気浮上回転機械Info
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- JPH09247897A JPH09247897A JP8089596A JP8089596A JPH09247897A JP H09247897 A JPH09247897 A JP H09247897A JP 8089596 A JP8089596 A JP 8089596A JP 8089596 A JP8089596 A JP 8089596A JP H09247897 A JPH09247897 A JP H09247897A
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- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
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- F16C32/0495—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor generating torque and axial force
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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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディスク型の回転子を回転駆動すると共に、
固定子間に非接触で姿勢制御することができる、ディス
ク型の磁気浮上回転機械を提供する。 【解決手段】 ディスク型固定子１１，１７にディス
ク型回転子１３を対向配置した回転機械において、回転
子１３の姿勢を検出する手段と、回転子に回転駆動力を
付与すると共に回転子１３の浮上姿勢を制御する磁気力
発生機構を備えた固定子１１と、磁気力発生機構に供給
する電流を制御する手段とを備えた。
固定子間に非接触で姿勢制御することができる、ディス
ク型の磁気浮上回転機械を提供する。 【解決手段】 ディスク型固定子１１，１７にディス
ク型回転子１３を対向配置した回転機械において、回転
子１３の姿勢を検出する手段と、回転子に回転駆動力を
付与すると共に回転子１３の浮上姿勢を制御する磁気力
発生機構を備えた固定子１１と、磁気力発生機構に供給
する電流を制御する手段とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク型磁気浮
上回転機械に係り、特にディスク状の固定子に回転駆動
用の巻線と制御巻線を備え、ディスク状の回転子を回転
駆動すると共に磁気浮上姿勢制御する回転機械に関す
る。
上回転機械に係り、特にディスク状の固定子に回転駆動
用の巻線と制御巻線を備え、ディスク状の回転子を回転
駆動すると共に磁気浮上姿勢制御する回転機械に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＢＰ（British Patent）1,478,868号、
ＢＰ（British Patent）2,187,045号、特開平２−１９
３５４７号公報には、円筒型固定子内に円柱型回転子を
組み込み、固定子に励磁回路を形成し、ここで回転子に
回転力を与えると同時に所定位置に保持する位置制御力
を作用させる磁気浮上回転機械が開示されている。これ
は、固定子に回転駆動用の巻線と制御巻線を備え、それ
ぞれに三相交流電流を流すことにより、極数の異なる回
転磁界を形成し、円柱型回転子の回転軸垂直断面に磁気
的作用を及ぼすものである。これにより、回転子を磁気
的に吸引させて、その位置と姿勢を制御して、固定子に
対して非接触支持が可能な回転位置決めの機能を有する
と共に、回転子に回転力を付与することができる。この
ため、従来必要とされていた磁気軸受に相当する電磁石
ヨーク部分及び巻線が不要となり、磁気浮上型の回転機
械を小型軽量化することができる。また、制御巻線の電
流と主巻線の電流との相乗効果的な機能により、磁気軸
受に相当する動作を行えるので、従来の磁気軸受と比較
してはるかに小さな電流で済み、大幅な省エネルギー化
が可能である。
ＢＰ（British Patent）2,187,045号、特開平２−１９
３５４７号公報には、円筒型固定子内に円柱型回転子を
組み込み、固定子に励磁回路を形成し、ここで回転子に
回転力を与えると同時に所定位置に保持する位置制御力
を作用させる磁気浮上回転機械が開示されている。これ
は、固定子に回転駆動用の巻線と制御巻線を備え、それ
ぞれに三相交流電流を流すことにより、極数の異なる回
転磁界を形成し、円柱型回転子の回転軸垂直断面に磁気
的作用を及ぼすものである。これにより、回転子を磁気
的に吸引させて、その位置と姿勢を制御して、固定子に
対して非接触支持が可能な回転位置決めの機能を有する
と共に、回転子に回転力を付与することができる。この
ため、従来必要とされていた磁気軸受に相当する電磁石
ヨーク部分及び巻線が不要となり、磁気浮上型の回転機
械を小型軽量化することができる。また、制御巻線の電
流と主巻線の電流との相乗効果的な機能により、磁気軸
受に相当する動作を行えるので、従来の磁気軸受と比較
してはるかに小さな電流で済み、大幅な省エネルギー化
が可能である。
【０００３】また、前述したＢＰ1,302,414号には、平
板型固定子によりディスク型の回転子に回転力を付与す
る構造の回転機械が開示されている。しかしながら、こ
の回転機械では、回転子の回転支持機構は機械軸受で行
っている。
板型固定子によりディスク型の回転子に回転力を付与す
る構造の回転機械が開示されている。しかしながら、こ
の回転機械では、回転子の回転支持機構は機械軸受で行
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みて為されたもので、ディスク型の回転子を回転
駆動すると共に、磁気軸受として固定子間に非接触で姿
勢制御することができる、ディスク型の磁気浮上回転機
械を提供することを目的とする。
情に鑑みて為されたもので、ディスク型の回転子を回転
駆動すると共に、磁気軸受として固定子間に非接触で姿
勢制御することができる、ディスク型の磁気浮上回転機
械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】本発明のディスク型磁気
浮上回転機械は、ディスク型固定子にディスク型回転子
を対向配置した回転機械において、前記回転子の姿勢を
検出する手段と、前記回転子に回転駆動力を付与すると
共に該回転子の浮上姿勢を制御する磁気力発生機構を備
えた固定子と、前記磁気力発生機構に供給する電流を制
御する手段とを備えたことを特徴とする。
浮上回転機械は、ディスク型固定子にディスク型回転子
を対向配置した回転機械において、前記回転子の姿勢を
検出する手段と、前記回転子に回転駆動力を付与すると
共に該回転子の浮上姿勢を制御する磁気力発生機構を備
えた固定子と、前記磁気力発生機構に供給する電流を制
御する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】又、２つのディスク型固定子を対向して配
置し、その間隙に前記固定子により回転駆動されるディ
スク型回転子を備えた回転機械であり、該回転子の姿勢
を検出し該固定子の静止磁極に巻回した巻線に与える電
流を制御して、該回転子に回転力を与えると同時に、軸
方向の磁気浮上力を作用させ、前記回転子を磁気浮上状
態で浮上姿勢を制御して回転させることを特徴とする。
置し、その間隙に前記固定子により回転駆動されるディ
スク型回転子を備えた回転機械であり、該回転子の姿勢
を検出し該固定子の静止磁極に巻回した巻線に与える電
流を制御して、該回転子に回転力を与えると同時に、軸
方向の磁気浮上力を作用させ、前記回転子を磁気浮上状
態で浮上姿勢を制御して回転させることを特徴とする。
【０００７】又、前記回転子の前記固定子との対向面の
一方または両方に、永久磁石を固設したことを特徴とす
る。
一方または両方に、永久磁石を固設したことを特徴とす
る。
【０００８】又、前記回転子の前記固定子との対向面の
一方または両方に、磁性材の凸極を設けたことを特徴と
する。
一方または両方に、磁性材の凸極を設けたことを特徴と
する。
【０００９】又、前記回転子に前記固定子から作用する
変動磁界により発生する電流の通路を設けたことを特徴
とする。
変動磁界により発生する電流の通路を設けたことを特徴
とする。
【００１０】又、前記固定子に巻回した巻線は、前記回
転子を回転駆動する回転磁界を発生する巻線と、前記回
転子の姿勢を制御する制御磁界を発生する巻線とからな
ることを特徴とする。
転子を回転駆動する回転磁界を発生する巻線と、前記回
転子の姿勢を制御する制御磁界を発生する巻線とからな
ることを特徴とする。
【００１１】又、前記回転磁界を発生する巻線と前記回
転子の姿勢を制御する制御磁界を発生する巻線に、同時
に電力制御装置により制御された電流を流すことにより
生じる磁気的作用により、前記回転子の浮上姿勢を制御
しつつ回転駆動することを特徴とする。
転子の姿勢を制御する制御磁界を発生する巻線に、同時
に電力制御装置により制御された電流を流すことにより
生じる磁気的作用により、前記回転子の浮上姿勢を制御
しつつ回転駆動することを特徴とする。
【００１２】又、前記回転磁界を発生する巻線の電流を
電力制御装置により制御することにより、前記回転子に
付与される回転力と該回転子の軸方向位置を制御するこ
とを特徴とする。
電力制御装置により制御することにより、前記回転子に
付与される回転力と該回転子の軸方向位置を制御するこ
とを特徴とする。
【００１３】又、前記固定子に巻回された巻線のインダ
クタンスの変化から、前記回転子の位置又は姿勢を検出
することを特徴とする。
クタンスの変化から、前記回転子の位置又は姿勢を検出
することを特徴とする。
【００１４】又、前記固定子のスロット内に挿通され、
通電により前記回転子を回転駆動すると共に、位置制御
を行う磁界を発生する第一の巻線と、前記固定子のスロ
ット内に挿通され、通電により前記回転子の姿勢制御を
行う磁界を発生する第二の巻線を備え、該第一の巻線に
通電することにより発生する回転磁界の極数はＮ（Ｎは
整数）であり、該第二の巻線にはＮ±２極の回転磁界を
発生せしめる電流が通電されることを特徴とする。
通電により前記回転子を回転駆動すると共に、位置制御
を行う磁界を発生する第一の巻線と、前記固定子のスロ
ット内に挿通され、通電により前記回転子の姿勢制御を
行う磁界を発生する第二の巻線を備え、該第一の巻線に
通電することにより発生する回転磁界の極数はＮ（Ｎは
整数）であり、該第二の巻線にはＮ±２極の回転磁界を
発生せしめる電流が通電されることを特徴とする。
【００１５】又、前記回転子に回転力を付与するため
に、前記第一の巻線にトルク分に相当する電流を流した
ときに、励磁磁束分に重畳して発生するトルク分磁束
と、前記第二の巻線電流の磁気的干渉による該回転子の
姿勢変化分を除去する姿勢制御非干渉化補償器を備えた
ことを特徴とする。
に、前記第一の巻線にトルク分に相当する電流を流した
ときに、励磁磁束分に重畳して発生するトルク分磁束
と、前記第二の巻線電流の磁気的干渉による該回転子の
姿勢変化分を除去する姿勢制御非干渉化補償器を備えた
ことを特徴とする。
【００１６】又、前記回転子と前記固定子の間隙が該回
転子の姿勢変化により不均一になった時に、前記固定子
に巻回された前記第一の巻線に通電することによって発
生する前記第二の巻線の誘起電圧により生じる該第二の
巻線端子電圧が上昇することを利用して、前記回転子の
姿勢を検出する手段を備えたものであることを特徴とす
る。
転子の姿勢変化により不均一になった時に、前記固定子
に巻回された前記第一の巻線に通電することによって発
生する前記第二の巻線の誘起電圧により生じる該第二の
巻線端子電圧が上昇することを利用して、前記回転子の
姿勢を検出する手段を備えたものであることを特徴とす
る。
【００１７】又、 前記第一の巻線に流れる電流と該第
一の巻線の端子電圧の電気的特性から前記回転子の位置
を検出する手段を備えたものであることを特徴とする。
一の巻線の端子電圧の電気的特性から前記回転子の位置
を検出する手段を備えたものであることを特徴とする。
【００１８】又、２つの前記ディスク型固定子を対向し
て配置し、その間隙に前記ディスク型回転子を備えた回
転機械において、該固定子の一方の前記第一の巻線の励
磁分電流だけによって生じる回転磁界の磁極と、もう一
方の該固定子のもう一方の該第一の巻線のトルク分電流
だけによって生じる回転磁界の磁極を回転軸方向に対向
せしめることによって、回転子に付与される回転力の変
動を少なくしたことを特徴とする。
て配置し、その間隙に前記ディスク型回転子を備えた回
転機械において、該固定子の一方の前記第一の巻線の励
磁分電流だけによって生じる回転磁界の磁極と、もう一
方の該固定子のもう一方の該第一の巻線のトルク分電流
だけによって生じる回転磁界の磁極を回転軸方向に対向
せしめることによって、回転子に付与される回転力の変
動を少なくしたことを特徴とする。
【００１９】本発明は、ディスク型回転機械において、
固定子に回転磁界を積極的に不平衡状態にする機構を持
たせることにより、固定子より回転子に及ぼす回転力及
び浮上制御力を回転子の同一円周上に作用させることが
できる。即ち、固定子は回転子に回転駆動力と共に浮上
位置及び浮上姿勢制御力を同時に作用させることができ
る。このため、従来の磁気軸受の電磁石部分に相当する
ものが不要となり、ディスク型磁気浮上回転機械の大幅
な小型軽量化及び省エネルギー化が達成される。
固定子に回転磁界を積極的に不平衡状態にする機構を持
たせることにより、固定子より回転子に及ぼす回転力及
び浮上制御力を回転子の同一円周上に作用させることが
できる。即ち、固定子は回転子に回転駆動力と共に浮上
位置及び浮上姿勢制御力を同時に作用させることができ
る。このため、従来の磁気軸受の電磁石部分に相当する
ものが不要となり、ディスク型磁気浮上回転機械の大幅
な小型軽量化及び省エネルギー化が達成される。
【００２０】
【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。尚、各図中の同一構成要素には同一
の符号を付している。
しながら説明する。尚、各図中の同一構成要素には同一
の符号を付している。
【００２１】図１は、本発明の第１実施例のディスク型
磁気浮上回転機械の要部の断面構造を示す。ベースケー
シング１０に、ディスク型の形状を有する固定子１１が
配置されている。ドーナツ状のディスク型固定子１１に
は、その中心から多数のスロットが放射状に配置されて
いる。ディスク型固定子１１は、例えば硅素鋼板等の高
透磁率の磁性材料から構成されており、そのスロットに
は後に詳述する巻線１２が巻回されている。この各固定
子磁極に巻回した巻線１２に与える電流を制御すること
により、固定子１１に対面する回転子１３に回転力を与
えると同時に、軸方向の磁気吸引力を作用させ、回転子
１３を磁気浮上状態で姿勢を制御する。回転子１３は、
その下面に高透磁率磁性材料からなる凸極１４を備え、
回転子１３内には上面又は下面がＮ極又はＳ極に着磁さ
れた永久磁石１５が埋め込まれている。従って、固定子
１１のスロット内に設けられた巻線１２に電流を流すこ
とにより形成される磁束が、回転子１３の永久磁石１５
から凸極１４を介して形成される磁束との間に磁気吸引
力が生じ、上述したように回転子を磁気浮上により姿勢
を制御しながら回転駆動することができる。
磁気浮上回転機械の要部の断面構造を示す。ベースケー
シング１０に、ディスク型の形状を有する固定子１１が
配置されている。ドーナツ状のディスク型固定子１１に
は、その中心から多数のスロットが放射状に配置されて
いる。ディスク型固定子１１は、例えば硅素鋼板等の高
透磁率の磁性材料から構成されており、そのスロットに
は後に詳述する巻線１２が巻回されている。この各固定
子磁極に巻回した巻線１２に与える電流を制御すること
により、固定子１１に対面する回転子１３に回転力を与
えると同時に、軸方向の磁気吸引力を作用させ、回転子
１３を磁気浮上状態で姿勢を制御する。回転子１３は、
その下面に高透磁率磁性材料からなる凸極１４を備え、
回転子１３内には上面又は下面がＮ極又はＳ極に着磁さ
れた永久磁石１５が埋め込まれている。従って、固定子
１１のスロット内に設けられた巻線１２に電流を流すこ
とにより形成される磁束が、回転子１３の永久磁石１５
から凸極１４を介して形成される磁束との間に磁気吸引
力が生じ、上述したように回転子を磁気浮上により姿勢
を制御しながら回転駆動することができる。
【００２２】図２は、本発明の第２実施例のディスク型
磁気浮上回転機械の要部の構造を示す。この回転機械
は、２つのディスク型固定子１１，１７を対向して配置
し、その間隙にこれらの固定子により磁気浮上状態で回
転駆動されるディスク型回転子１３を備える。各固定子
のスロット１８，１９には第１実施例と同様に図示しな
いが巻線が巻回されている。そして、同様に図示しない
が、回転子１３の位置及び姿勢を検出する検出器を備
え、その検出した回転子の姿勢に対応して、固定子のス
ロット１８に巻回した巻線に与える電流を制御して、回
転子に回転力を与えると同時に軸方向の磁気吸引力を作
用させ、回転子を磁気浮上状態で姿勢制御する。また、
上側固定子１７のスロット１９に巻回された図示しない
巻線は、同様に回転子１３の図示しない磁極に磁気力を
作用させ、回転子１３を回転駆動する。
磁気浮上回転機械の要部の構造を示す。この回転機械
は、２つのディスク型固定子１１，１７を対向して配置
し、その間隙にこれらの固定子により磁気浮上状態で回
転駆動されるディスク型回転子１３を備える。各固定子
のスロット１８，１９には第１実施例と同様に図示しな
いが巻線が巻回されている。そして、同様に図示しない
が、回転子１３の位置及び姿勢を検出する検出器を備
え、その検出した回転子の姿勢に対応して、固定子のス
ロット１８に巻回した巻線に与える電流を制御して、回
転子に回転力を与えると同時に軸方向の磁気吸引力を作
用させ、回転子を磁気浮上状態で姿勢制御する。また、
上側固定子１７のスロット１９に巻回された図示しない
巻線は、同様に回転子１３の図示しない磁極に磁気力を
作用させ、回転子１３を回転駆動する。
【００２３】このように、本実施例によれば、回転子１
３は上面の固定子１７と下面の固定子１１により回転駆
動力が与えられるので、より強い回転駆動力が与えら
れ、また回転子１３に装填された永久磁石が上側固定子
１７に対して磁気吸引力を作用させるので、より安定し
た回転駆動力と磁気保持力が与えられる。また、上側固
定子により回転体に回転力負荷を与えることが可能であ
る。これにより、下側リラクタンス電動機の特性試験が
可能となる。また停電等の非常時には、永久磁石型電動
機を発電機として作用させ、得られた電力で回転体浮上
制御を行うことにより、緊急時の回転体支持を行うこと
が可能である。
３は上面の固定子１７と下面の固定子１１により回転駆
動力が与えられるので、より強い回転駆動力が与えら
れ、また回転子１３に装填された永久磁石が上側固定子
１７に対して磁気吸引力を作用させるので、より安定し
た回転駆動力と磁気保持力が与えられる。また、上側固
定子により回転体に回転力負荷を与えることが可能であ
る。これにより、下側リラクタンス電動機の特性試験が
可能となる。また停電等の非常時には、永久磁石型電動
機を発電機として作用させ、得られた電力で回転体浮上
制御を行うことにより、緊急時の回転体支持を行うこと
が可能である。
【００２４】図３はこの磁気浮上回転機械の回転子と、
固定子の配置を表している。ディスク型の回転子１３は
上下に設置したディスク型の固定子１１，１７に近接し
て対面するように位置する。尚、このうち上側固定子１
７を取り除き回転子１３と下側固定子１１とからなるも
のが第１実施例に相当する。回転子１３の上面には回転
軸方向にＮ，Ｓ極に着磁された永久磁石が４個、円周方
向にＮ，Ｓ極の着磁面が交互になるように固定され、回
転子下面には円周方向に等間隔に４個の凸極が存在す
る。固定子１１，１７と回転子１３とは共に、硅素鋼板
等の高透磁率磁性材料で作られ、またうず電流による発
熱を抑えるため、積層構造で作られている。
固定子の配置を表している。ディスク型の回転子１３は
上下に設置したディスク型の固定子１１，１７に近接し
て対面するように位置する。尚、このうち上側固定子１
７を取り除き回転子１３と下側固定子１１とからなるも
のが第１実施例に相当する。回転子１３の上面には回転
軸方向にＮ，Ｓ極に着磁された永久磁石が４個、円周方
向にＮ，Ｓ極の着磁面が交互になるように固定され、回
転子下面には円周方向に等間隔に４個の凸極が存在す
る。固定子１１，１７と回転子１３とは共に、硅素鋼板
等の高透磁率磁性材料で作られ、またうず電流による発
熱を抑えるため、積層構造で作られている。
【００２５】回転子１３と固定子１１，１７が接触する
異常動作時に、接触による破損を最小限にとどめるた
め、回転子１３、固定子１１，１７共、互いに対向する
面の外周部に高強度のステンレス鋼等の材料２２，２３
が容易に交換できるように配置されている。また回転子
１３の内周部には、上記の理由と、異常時に回転子１３
が固定子１１，１７から逸脱しないために、固定子１
１，１７に固定されたアンギュラー軸受２０が配置され
る。これは、正常動作時に回転子に接触しない位置に設
けられる。尚、図４は下側固定子の斜視図であり、高強
度材料２２及びアンギュラ軸受２０の配置、及び軸芯か
ら放射状に延びるスロット１８の配置等を示している。
異常動作時に、接触による破損を最小限にとどめるた
め、回転子１３、固定子１１，１７共、互いに対向する
面の外周部に高強度のステンレス鋼等の材料２２，２３
が容易に交換できるように配置されている。また回転子
１３の内周部には、上記の理由と、異常時に回転子１３
が固定子１１，１７から逸脱しないために、固定子１
１，１７に固定されたアンギュラー軸受２０が配置され
る。これは、正常動作時に回転子に接触しない位置に設
けられる。尚、図４は下側固定子の斜視図であり、高強
度材料２２及びアンギュラ軸受２０の配置、及び軸芯か
ら放射状に延びるスロット１８の配置等を示している。
【００２６】図５、図６、図７は、固定子の磁極の各ス
ロットに巻回される巻線の経路を示す。図５は上側固定
子の４極巻線の経路を示し、図６は、下側固定子の４極
巻線の経路を示し、図７は下側固定子の２極巻線の経路
を示す。上側固定子の４極巻線では、一極を構成する環
状の巻線はそれぞれ１６ターンであり、１ターンは０．
４Φの電線であれば２６本並列、０．６Φの電線であれ
ば１２本並列、０．８Φの電線であれば７本並列により
構成されている。この環状の巻線がＵ，Ｖ，Ｗ相につい
てそれぞれ４極づつ図示するように巻回されている。下
側固定子の４極巻線では、一極を構成する巻線はそれぞ
れ１９ターンであり、１ターンは０．４Φの電線であれ
ば２３本並列、０．６Φの電線であれば１０本並列、
０．８Φの電線であれば６本並列により構成されてい
る。この環状の巻線がＵ，Ｖ，Ｗ相についてそれぞれ４
極づつ図示するように巻回されている。下側固定子の２
極巻線では、一極を構成する巻線が最小のループで５タ
ーン、中位のループで１７ターン、最大のループで２２
ターンであり、１ターンは０．４Φの電線であれば５本
並列、０．６Φの電線であれば２本並列、０．８Φの電
線であれば１本並列により構成される。この大、中、小
の一極を構成するループ状の巻線が、Ｕ，Ｖ，Ｗ相につ
いてそれぞれ２極分づつスロット１〜１２に収納されて
いる。
ロットに巻回される巻線の経路を示す。図５は上側固定
子の４極巻線の経路を示し、図６は、下側固定子の４極
巻線の経路を示し、図７は下側固定子の２極巻線の経路
を示す。上側固定子の４極巻線では、一極を構成する環
状の巻線はそれぞれ１６ターンであり、１ターンは０．
４Φの電線であれば２６本並列、０．６Φの電線であれ
ば１２本並列、０．８Φの電線であれば７本並列により
構成されている。この環状の巻線がＵ，Ｖ，Ｗ相につい
てそれぞれ４極づつ図示するように巻回されている。下
側固定子の４極巻線では、一極を構成する巻線はそれぞ
れ１９ターンであり、１ターンは０．４Φの電線であれ
ば２３本並列、０．６Φの電線であれば１０本並列、
０．８Φの電線であれば６本並列により構成されてい
る。この環状の巻線がＵ，Ｖ，Ｗ相についてそれぞれ４
極づつ図示するように巻回されている。下側固定子の２
極巻線では、一極を構成する巻線が最小のループで５タ
ーン、中位のループで１７ターン、最大のループで２２
ターンであり、１ターンは０．４Φの電線であれば５本
並列、０．６Φの電線であれば２本並列、０．８Φの電
線であれば１本並列により構成される。この大、中、小
の一極を構成するループ状の巻線が、Ｕ，Ｖ，Ｗ相につ
いてそれぞれ２極分づつスロット１〜１２に収納されて
いる。
【００２７】上側固定子には回転子駆動用の４極制御巻
線のみが巻回され、三相インバータ等の電力変換装置で
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に通電することにより、回転子の円周
方向に４極の回転磁界を作用せしめる。同時にＺ軸方向
への磁気吸引力を作用せしめる。回転子には前述したよ
うに上面に永久磁石が固設されているので、上側固定子
より回転子上面に作用させる磁束はトルク分磁束だけで
よい。この上側固定子に巻回された巻線に電力変換器に
より電流を通電することにより、回転子に回転駆動力を
付与することができる。また、回転子に装着された永久
磁石と固定子の高透磁率材料の磁気的作用により、回転
子を上側向に引き上げる一定の磁気吸引力が働く。
線のみが巻回され、三相インバータ等の電力変換装置で
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に通電することにより、回転子の円周
方向に４極の回転磁界を作用せしめる。同時にＺ軸方向
への磁気吸引力を作用せしめる。回転子には前述したよ
うに上面に永久磁石が固設されているので、上側固定子
より回転子上面に作用させる磁束はトルク分磁束だけで
よい。この上側固定子に巻回された巻線に電力変換器に
より電流を通電することにより、回転子に回転駆動力を
付与することができる。また、回転子に装着された永久
磁石と固定子の高透磁率材料の磁気的作用により、回転
子を上側向に引き上げる一定の磁気吸引力が働く。
【００２８】回転子下方に配設された固定子スロットに
は回転子駆動用兼回転子位置制御用巻線（４極巻線）と
回転子姿勢制御用巻線（２極巻線）が上述したように巻
回されている。図６に示す４極巻線に三相インバータ等
の電力変換装置を用いて通電することにより、回転子の
円周方向に４極磁界を作用せしめる。又、２極巻線に三
相インバータ等の電力変換装置により通電することによ
り、回転子の円周方向に２極磁界を作用せしめる。回転
子下面には前述したように、円周方向に等間隔に４個の
凸極が存在し、回転角度信号に基づき回転子凸極の回転
に同期した回転磁界を４極巻線の電流を制御して生成す
ることにより、回転子に回転力を付与せしめる。同時に
４極巻線に流す電流の電流振幅と回転子回転角度に対す
る位相を制御することにより、回転子浮上位置の制御を
可能にしている。
は回転子駆動用兼回転子位置制御用巻線（４極巻線）と
回転子姿勢制御用巻線（２極巻線）が上述したように巻
回されている。図６に示す４極巻線に三相インバータ等
の電力変換装置を用いて通電することにより、回転子の
円周方向に４極磁界を作用せしめる。又、２極巻線に三
相インバータ等の電力変換装置により通電することによ
り、回転子の円周方向に２極磁界を作用せしめる。回転
子下面には前述したように、円周方向に等間隔に４個の
凸極が存在し、回転角度信号に基づき回転子凸極の回転
に同期した回転磁界を４極巻線の電流を制御して生成す
ることにより、回転子に回転力を付与せしめる。同時に
４極巻線に流す電流の電流振幅と回転子回転角度に対す
る位相を制御することにより、回転子浮上位置の制御を
可能にしている。
【００２９】更に、このような４極巻線の電流が生成す
る４極回転磁界に、２極巻線に電流を流すことにより２
極回転磁界を重畳して、回転子円周方向の磁束密度を偏
配することにより、回転子に生じる下向きの磁気吸引力
が回転子円周方向に関して不均一になる。これにより回
転子の回転軸が傾く方向を制御することができる。又、
２つの前記ディスク型固定子を対向して配置し、その間
隙に前記ディスク型回転子を備えた回転機械において、
該固定子の一方の前記第一の巻線の励磁分電流だけによ
って生じる回転磁界の磁極と、もう一方の該固定子のも
う一方の該第一の巻線のトルク分電流だけによって生じ
る回転磁界の磁極を回転軸方向に対向せしめることによ
って、回転子に付与される回転力の変動を少なくするこ
とができる。
る４極回転磁界に、２極巻線に電流を流すことにより２
極回転磁界を重畳して、回転子円周方向の磁束密度を偏
配することにより、回転子に生じる下向きの磁気吸引力
が回転子円周方向に関して不均一になる。これにより回
転子の回転軸が傾く方向を制御することができる。又、
２つの前記ディスク型固定子を対向して配置し、その間
隙に前記ディスク型回転子を備えた回転機械において、
該固定子の一方の前記第一の巻線の励磁分電流だけによ
って生じる回転磁界の磁極と、もう一方の該固定子のも
う一方の該第一の巻線のトルク分電流だけによって生じ
る回転磁界の磁極を回転軸方向に対向せしめることによ
って、回転子に付与される回転力の変動を少なくするこ
とができる。
【００３０】図８は、上述した回転機械の制御系の説明
図である。回転子１３の外周には回転子の軸方向断面に
対向した位置に変位検出器２５を固定子に固定して取り
付けてあり、ここで得られた情報は回転子位置と回転子
姿勢信号に制御装置２６，２７Ａ，２７Ｂで演算され
る。回転子位置は回転子中心部分の軸方向の位置と同等
であり、回転子姿勢は回転子回転軸の傾きとして２つの
信号で表現される。以下、この３つの信号を回転子位置
ｚ、回転子姿勢信号α、回転子姿勢信号βと表わす。
図である。回転子１３の外周には回転子の軸方向断面に
対向した位置に変位検出器２５を固定子に固定して取り
付けてあり、ここで得られた情報は回転子位置と回転子
姿勢信号に制御装置２６，２７Ａ，２７Ｂで演算され
る。回転子位置は回転子中心部分の軸方向の位置と同等
であり、回転子姿勢は回転子回転軸の傾きとして２つの
信号で表現される。以下、この３つの信号を回転子位置
ｚ、回転子姿勢信号α、回転子姿勢信号βと表わす。
【００３１】回転子と固定子のギャップを検出する変位
検出器を回転子円周方向に等間隔に４個配置し、ここで
得られた信号をアキシャル位置制御検出器、α方向傾き
検出器、β方向傾き検出器に入力することにより、それ
ぞれアキシャル位置ｚ、傾きα、傾きβを出力する。傾
きαの回転軸と傾きβの回転軸は直交しており、かつ回
転子回転軸に対しても直交している。
検出器を回転子円周方向に等間隔に４個配置し、ここで
得られた信号をアキシャル位置制御検出器、α方向傾き
検出器、β方向傾き検出器に入力することにより、それ
ぞれアキシャル位置ｚ、傾きα、傾きβを出力する。傾
きαの回転軸と傾きβの回転軸は直交しており、かつ回
転子回転軸に対しても直交している。
【００３２】尚、変位検出器２５は図示するような別置
型ではなく、固定子に巻回された巻線を利用してもよ
い。即ち、巻線のインダクタンスの変化から、回転子の
位置、姿勢を検出する、インダクタンス型変位検出器と
して利用することにより、別置型の変位検出器を不要と
することができる。これによりその分のスペースを削減
できる。同様に、回転子の姿勢（傾きα，β）の検出
は、固定子１１の４極巻線（図６参照）及び２極巻線
（図７参照）を利用して行うことができる。即ち、回転
子１３と固定子１１の間隙が、回転子１３の姿勢変化に
より不均一になった時は、固定子の４極巻線に通電する
ことによって発生する２極巻線の誘起電圧により生じる
２極巻線の端子電圧が上昇することを利用して、回転子
の姿勢（傾きα，β信号）を検出することができる。
又、同様に４極巻線に流れる電流とその巻線の端子電圧
の電気的特性から回転子のＺ方向位置を検出することが
できる。
型ではなく、固定子に巻回された巻線を利用してもよ
い。即ち、巻線のインダクタンスの変化から、回転子の
位置、姿勢を検出する、インダクタンス型変位検出器と
して利用することにより、別置型の変位検出器を不要と
することができる。これによりその分のスペースを削減
できる。同様に、回転子の姿勢（傾きα，β）の検出
は、固定子１１の４極巻線（図６参照）及び２極巻線
（図７参照）を利用して行うことができる。即ち、回転
子１３と固定子１１の間隙が、回転子１３の姿勢変化に
より不均一になった時は、固定子の４極巻線に通電する
ことによって発生する２極巻線の誘起電圧により生じる
２極巻線の端子電圧が上昇することを利用して、回転子
の姿勢（傾きα，β信号）を検出することができる。
又、同様に４極巻線に流れる電流とその巻線の端子電圧
の電気的特性から回転子のＺ方向位置を検出することが
できる。
【００３３】尚、前述の上側固定子と回転子上面永久磁
石の吸引力は無制御であり、上側固定子の巻線は回転子
の位置制御、姿勢制御を積極的に行っていないので、説
明図から省略している。システムには回転子の回転角度
θを検出する回転角度検出器２６と、回転子の回転速度
ωを検出する回転速度検出器２６を有している。既に求
めたアキシャル位置信号ｚと回転速度信号ωを、目標位
置を設定した指令値ｚ*、ω*とそれぞれ比較し、その偏
差を増幅して回転子の回転軸方向に作用する制御力の指
令値Ｆｚ* と回転子回転駆動力の指令値Ｔ* を発生す
る。この２つの信号を回転子に同期したｄ−ｑ座標系の
電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*をアキシャル方向トルク分離演
算器３０にて生成する。回転座標変換器によりＩｄ*、
Ｉｑ*を回転子回転角度信号θに基づき固定座標に変換
し、二相三相変換器３１により４極巻線のＵ，Ｖ，Ｗ相
に流す電流量を電圧信号で出力する。この電圧信号Ｉｍ
ｕ*、Ｉｍｖ*、Ｉｍｗ* を３φインバータ（電力変換
器）３２に入力して巻線に所望の電流を流すことによ
り、回転子の出力トルクとアキシャル方向位置制御を同
時に制御する。
石の吸引力は無制御であり、上側固定子の巻線は回転子
の位置制御、姿勢制御を積極的に行っていないので、説
明図から省略している。システムには回転子の回転角度
θを検出する回転角度検出器２６と、回転子の回転速度
ωを検出する回転速度検出器２６を有している。既に求
めたアキシャル位置信号ｚと回転速度信号ωを、目標位
置を設定した指令値ｚ*、ω*とそれぞれ比較し、その偏
差を増幅して回転子の回転軸方向に作用する制御力の指
令値Ｆｚ* と回転子回転駆動力の指令値Ｔ* を発生す
る。この２つの信号を回転子に同期したｄ−ｑ座標系の
電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*をアキシャル方向トルク分離演
算器３０にて生成する。回転座標変換器によりＩｄ*、
Ｉｑ*を回転子回転角度信号θに基づき固定座標に変換
し、二相三相変換器３１により４極巻線のＵ，Ｖ，Ｗ相
に流す電流量を電圧信号で出力する。この電圧信号Ｉｍ
ｕ*、Ｉｍｖ*、Ｉｍｗ* を３φインバータ（電力変換
器）３２に入力して巻線に所望の電流を流すことによ
り、回転子の出力トルクとアキシャル方向位置制御を同
時に制御する。
【００３４】傾きα信号と傾きβ信号は下側固定子の２
極巻線の電流量を決定するパラメータに用いられる。傾
きα、傾きβを目標指令値α* 、目標指令値β*と比較
し、その偏差を増幅して傾きに対する制御力の指令値Ｆ
α*、Ｆβ*を得る。回転子１３がトルクを発生している
場合、４極巻線にはｄ軸電流だけでなくｑ軸電流が流れ
る。下側固定子の２極巻線電流が生成する磁界と４極巻
線電流が生成する磁界の干渉により、円周方向の磁束分
布を不均一にして姿勢制御を行うため、トルク変動によ
って生じる４極巻線のｑ軸電流の変動を考慮して傾き制
御における力の指令値を決定する必要がある。ｑ軸電流
によって生成されるｑ軸磁束と２極巻線が生成する磁束
の干渉を考慮した傾き制御非干渉化補償器３３により、
トルク変動に影響されない力の指令値Ｆα*’、指令値
Ｆβ*’を得る。この信号と回転角度信号を用いて変換
器３４で回転角度変調、二相三相変換を行い、２極巻線
のＵ，Ｖ，Ｗ相に流す電流量を電圧信号で出力する。こ
の電圧信号Ｉｐｕ*、Ｉｐｖ*、Ｉｐｗ* を３φインバー
タ（電力変換器）３５に入力して２極巻線に所望の電流
を流すことにより回転子の姿勢の制御を行う。
極巻線の電流量を決定するパラメータに用いられる。傾
きα、傾きβを目標指令値α* 、目標指令値β*と比較
し、その偏差を増幅して傾きに対する制御力の指令値Ｆ
α*、Ｆβ*を得る。回転子１３がトルクを発生している
場合、４極巻線にはｄ軸電流だけでなくｑ軸電流が流れ
る。下側固定子の２極巻線電流が生成する磁界と４極巻
線電流が生成する磁界の干渉により、円周方向の磁束分
布を不均一にして姿勢制御を行うため、トルク変動によ
って生じる４極巻線のｑ軸電流の変動を考慮して傾き制
御における力の指令値を決定する必要がある。ｑ軸電流
によって生成されるｑ軸磁束と２極巻線が生成する磁束
の干渉を考慮した傾き制御非干渉化補償器３３により、
トルク変動に影響されない力の指令値Ｆα*’、指令値
Ｆβ*’を得る。この信号と回転角度信号を用いて変換
器３４で回転角度変調、二相三相変換を行い、２極巻線
のＵ，Ｖ，Ｗ相に流す電流量を電圧信号で出力する。こ
の電圧信号Ｉｐｕ*、Ｉｐｖ*、Ｉｐｗ* を３φインバー
タ（電力変換器）３５に入力して２極巻線に所望の電流
を流すことにより回転子の姿勢の制御を行う。
【００３５】図９及び図１０は、上記姿勢制御について
の原理図である。図９（Ａ）は回転体１３の傾きα方向
の変位を示し、図９（Ｂ）は回転体１３の傾きβ方向の
変位を示し、図９（Ｃ）は回転子１３のアキシャル
（軸）方向ｚの変位を示す。α方向とβ方向とｚ方向
は、それぞれ直交している。図１０（ａ）は４極回転磁
界による磁束の状態、図１０（ｂ）は２極回転磁界によ
る磁束の状態、図１０（ｃ）はこの２つの磁束を重ね合
わせた状態である。回転子には磁束密度が大きい部分ほ
ど吸引力が大きいので、結果的にロータの姿勢は変化す
る。即ち、２極巻線が作る磁界の大きさ、位相を制御す
ることにより、回転子１３の傾きを、任意のα方向及び
β方向に、任意の大きさで制御することができる。これ
により、外乱によりディスク状の回転子の姿勢が変化し
ても、元の姿勢に復元することができる。又、４極巻線
に流れる電流と、その巻線の端子電圧の電気的特性よ
り、回転子１３のＺ方向位置を検出することができる。
の原理図である。図９（Ａ）は回転体１３の傾きα方向
の変位を示し、図９（Ｂ）は回転体１３の傾きβ方向の
変位を示し、図９（Ｃ）は回転子１３のアキシャル
（軸）方向ｚの変位を示す。α方向とβ方向とｚ方向
は、それぞれ直交している。図１０（ａ）は４極回転磁
界による磁束の状態、図１０（ｂ）は２極回転磁界によ
る磁束の状態、図１０（ｃ）はこの２つの磁束を重ね合
わせた状態である。回転子には磁束密度が大きい部分ほ
ど吸引力が大きいので、結果的にロータの姿勢は変化す
る。即ち、２極巻線が作る磁界の大きさ、位相を制御す
ることにより、回転子１３の傾きを、任意のα方向及び
β方向に、任意の大きさで制御することができる。これ
により、外乱によりディスク状の回転子の姿勢が変化し
ても、元の姿勢に復元することができる。又、４極巻線
に流れる電流と、その巻線の端子電圧の電気的特性よ
り、回転子１３のＺ方向位置を検出することができる。
【００３６】図１１は、上述した回転機械の他の制御系
の実施例である。基本的な制御系の構成は、図８に示し
たものと同様である。本実施例の制御系では、回転子１
３のｚ方向変位、傾きα、傾きβをインバータ兼姿勢検
出器３２Ａで検出しており、図８に示した変位検出器２
５を用いていない。これは、固定子に巻回された巻線の
インダクタンスの変化をインバータの出力端で検出する
ことから、回転子の位置及び傾きα、βを検出するため
である。即ち、４極巻線に流れる電流と４極巻線の端子
電圧の電気的特性から回転子の位置（変位）ｚを検出す
ることができる。又、４極巻線に通電することによって
発生する２極巻線の誘起電圧により生じる、２極巻線の
端子電圧が回転子１３の姿勢の変化により、片方の相で
上昇することを利用して、回転子１３の傾きα、βを検
出することができる。
の実施例である。基本的な制御系の構成は、図８に示し
たものと同様である。本実施例の制御系では、回転子１
３のｚ方向変位、傾きα、傾きβをインバータ兼姿勢検
出器３２Ａで検出しており、図８に示した変位検出器２
５を用いていない。これは、固定子に巻回された巻線の
インダクタンスの変化をインバータの出力端で検出する
ことから、回転子の位置及び傾きα、βを検出するため
である。即ち、４極巻線に流れる電流と４極巻線の端子
電圧の電気的特性から回転子の位置（変位）ｚを検出す
ることができる。又、４極巻線に通電することによって
発生する２極巻線の誘起電圧により生じる、２極巻線の
端子電圧が回転子１３の姿勢の変化により、片方の相で
上昇することを利用して、回転子１３の傾きα、βを検
出することができる。
【００３７】以上の説明から明らかなように、本発明は
固定子の回転力付与用巻線を巻回するスペースに、独立
した制御用巻線を追加することで、回転子の軸方向位置
と姿勢を非接触で制御することを可能にした。このため
回転子を非接触で支持する磁気軸受の制御用電磁石に相
当する部分を大幅に省略でき、機器の小型化と部品数の
減少、それに伴う大幅なコストダウンを実現した。
固定子の回転力付与用巻線を巻回するスペースに、独立
した制御用巻線を追加することで、回転子の軸方向位置
と姿勢を非接触で制御することを可能にした。このため
回転子を非接触で支持する磁気軸受の制御用電磁石に相
当する部分を大幅に省略でき、機器の小型化と部品数の
減少、それに伴う大幅なコストダウンを実現した。
【００３８】尚、この実施例では２極巻線と４極巻線の
組合せを用いたが、Ｎ（駆動巻線極数）＝Ｍ（姿勢制御
巻線極数）±２に従った組合せであれば、本実施例と同
様の回転子の回転駆動と磁気浮上制御が可能である。さ
らに同期リラクタンス型に限らず、永久磁石型、誘導機
等にも本発明の趣旨が同様に適用可能であることは勿論
である。
組合せを用いたが、Ｎ（駆動巻線極数）＝Ｍ（姿勢制御
巻線極数）±２に従った組合せであれば、本実施例と同
様の回転子の回転駆動と磁気浮上制御が可能である。さ
らに同期リラクタンス型に限らず、永久磁石型、誘導機
等にも本発明の趣旨が同様に適用可能であることは勿論
である。
【００３９】又、上記実施例はディスク状の回転体を磁
性材料で構成し、更に永久磁石を固着したものである
が、更に高導電率材料（例えば銅線）の電流路を設ける
ようにしてもよい。電流路をディスク状の回転体の面に
放射状に設け、その内周と外周をリング状に結線するこ
とにより、高負荷時にはその電流路に電流が流れ、トル
クを大きくすることができる。このように本発明の趣旨
を逸脱することなく、種々の変形実施例が可能である。
性材料で構成し、更に永久磁石を固着したものである
が、更に高導電率材料（例えば銅線）の電流路を設ける
ようにしてもよい。電流路をディスク状の回転体の面に
放射状に設け、その内周と外周をリング状に結線するこ
とにより、高負荷時にはその電流路に電流が流れ、トル
クを大きくすることができる。このように本発明の趣旨
を逸脱することなく、種々の変形実施例が可能である。
【００４０】以上に説明したように本発明によれば、デ
ィスク型の回転子を磁気浮上状態で浮上位置及び傾きを
制御すると共に回転駆動することができる。これによ
り、磁気軸受の電磁石固定子に相当する部分が不要とな
り、ディスク型回転体の非接触支持のメリットを生かし
つつ、ディスク型回転機械の小型軽量化と省エネルギー
化を達成できる。
ィスク型の回転子を磁気浮上状態で浮上位置及び傾きを
制御すると共に回転駆動することができる。これによ
り、磁気軸受の電磁石固定子に相当する部分が不要とな
り、ディスク型回転体の非接触支持のメリットを生かし
つつ、ディスク型回転機械の小型軽量化と省エネルギー
化を達成できる。
【図１】本発明の第１実施例のディスク型回転機械の要
部の説明図。
部の説明図。
【図２】本発明の第２実施例のディスク型回転機械の要
部の斜視図。
部の斜視図。
【図３】図２に示すディスク型回転機械の全体的な構成
を示す断面図。
を示す断面図。
【図４】下側固定子の斜視図。
【図５】上側固定子の４極巻線の巻線経路の説明図。
【図６】下側固定子の４極巻線の巻線経路の説明図。
【図７】下側固定子の２極巻線の巻線経路の説明図。
【図８】前記ディスク型回転機械の制御系の説明図。
【図９】ディスク型回転子の（Ａ）α方向の変位、
（Ｂ）β方向の変位、（Ｃ）ｚ方向の変位を示す説明
図。
（Ｂ）β方向の変位、（Ｃ）ｚ方向の変位を示す説明
図。
【図１０】回転子の姿勢制御の原理の説明図。
【図１１】前記ディスク型回転機械の他の実施例の制御
系の説明図。
系の説明図。
１０ ケーシング １１ 下側固定子 １２ 巻線 １３ ディスク状の回転子 １５ 永久磁石 １７ 上側固定子 １８，１９ スロット ２０ アンギュラ軸受
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１０月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】特開平２−１９３５４７号公報等には、
円筒型固定子内に円柱型回転子を組み込み、固定子に励
磁回路を形成し、ここで回転子に回転力を与えると同時
に所定位置に保持する位置制御力を作用させる磁気浮上
回転機械が開示されている。これは、固定子に回転駆動
用の巻線と制御巻線を備え、それぞれに三相交流電流を
流すことにより、極数の異なる回転磁界を形成し、円柱
型回転子の回転軸垂直断面に磁気的作用を及ぼすもので
ある。これにより、回転子を磁気的に吸引させて、その
位置と姿勢を制御して、固定子に対して非接触支持が可
能な回転位置決めの機能を有すると共に、回転子に回転
力を付与することができる。このため、従来必要とされ
ていた磁気軸受に相当する電磁石ヨーク部分及び巻線が
不要となり、磁気浮上型の回転機械を小型軽量化するこ
とができる。また、制御巻線の電流と主巻線の電流との
相乗効果的な機能により、磁気軸受に相当する動作を行
えるので、従来の磁気軸受と比較してはるかに小さな電
流で済み、大幅な省エネルギー化が可能である。
円筒型固定子内に円柱型回転子を組み込み、固定子に励
磁回路を形成し、ここで回転子に回転力を与えると同時
に所定位置に保持する位置制御力を作用させる磁気浮上
回転機械が開示されている。これは、固定子に回転駆動
用の巻線と制御巻線を備え、それぞれに三相交流電流を
流すことにより、極数の異なる回転磁界を形成し、円柱
型回転子の回転軸垂直断面に磁気的作用を及ぼすもので
ある。これにより、回転子を磁気的に吸引させて、その
位置と姿勢を制御して、固定子に対して非接触支持が可
能な回転位置決めの機能を有すると共に、回転子に回転
力を付与することができる。このため、従来必要とされ
ていた磁気軸受に相当する電磁石ヨーク部分及び巻線が
不要となり、磁気浮上型の回転機械を小型軽量化するこ
とができる。また、制御巻線の電流と主巻線の電流との
相乗効果的な機能により、磁気軸受に相当する動作を行
えるので、従来の磁気軸受と比較してはるかに小さな電
流で済み、大幅な省エネルギー化が可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】また、平板型固定子によりディスク型の回
転子に回転力を付与する構造の回転機械が開示されてい
る。しかしながら、この回転機械では、回転子の回転支
持機構は機械軸受で行っている。
転子に回転力を付与する構造の回転機械が開示されてい
る。しかしながら、この回転機械では、回転子の回転支
持機構は機械軸受で行っている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000000239 株式会社荏原製作所 東京都大田区羽田旭町11番１号 (72)発明者 深尾 正 神奈川県横浜市青葉区松風台24−45 (72)発明者 道岡 力 東京都品川区旗の台２−８−21ハイツ旗の 台909 (72)発明者 千葉 明 東京都新宿区下落合１−８−14落合マンシ ョン707 (72)発明者 佐藤 忠 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 大沢 将 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 森 敏 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内
Claims (14)
- 【請求項１】 ディスク型固定子にディスク型回転子を
対向配置した回転機械において、前記回転子の姿勢を検
出する手段と、前記回転子に回転駆動力を付与すると共
に該回転子の浮上姿勢を制御する磁気力発生機構を備え
た固定子と、前記磁気力発生機構に供給する電流を制御
する手段とを備えたことを特徴とするディスク型磁気浮
上回転機械。 - 【請求項２】 ２つのディスク型固定子を対向して配置
し、その間隙に前記固定子により回転駆動されるディス
ク型回転子を備えた回転機械であり、該回転子の姿勢を
検出し該固定子の静止磁極に巻回した巻線に与える電流
を制御して、該回転子に回転力を与えると同時に、軸方
向の磁気浮上力を作用させ、前記回転子を磁気浮上状態
で浮上姿勢を制御して回転させることを特徴とするディ
スク型磁気浮上回転機械。 - 【請求項３】 前記回転子の前記固定子との対向面の一
方または両方に、永久磁石を固設したことを特徴とする
請求項１又は２に記載のディスク型磁気浮上回転機械。 - 【請求項４】 前記回転子の前記固定子との対向面の一
方または両方に、磁性材の凸極を設けたことを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載のディスク型磁気浮
上回転機械。 - 【請求項５】 前記回転子に前記固定子から作用する変
動磁界により発生する電流の通路を設けたことを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載のディスク型磁気
浮上回転機械。 - 【請求項６】 前記固定子に巻回した巻線は、前記回転
子を回転駆動する回転磁界を発生する巻線と、前記回転
子の姿勢を制御する制御磁界を発生する巻線とからなる
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のデ
ィスク型磁気浮上回転機械。 - 【請求項７】 前記回転磁界を発生する巻線と前記回転
子の姿勢を制御する制御磁界を発生する巻線に、同時に
電力制御装置により制御された電流を流すことにより生
じる磁気的作用により、前記回転子の浮上姿勢を制御し
つつ回転駆動することを特徴とする請求項６に記載のデ
ィスク型磁気浮上回転機械。 - 【請求項８】 前記回転磁界を発生する巻線の電流を電
力制御装置により制御することにより、前記回転子に付
与される回転力と該回転子の軸方向位置を制御すること
を特徴とする請求項７に記載のディスク型磁気浮上回転
機械。 - 【請求項９】 前記固定子に巻回された巻線のインダク
タンスの変化から、前記回転子の位置又は姿勢を検出す
ることを特徴とする請求項８に記載のディスク型磁気浮
上回転機械。 - 【請求項１０】 前記固定子のスロット内に挿通され、
通電により前記回転子を回転駆動すると共に、位置制御
を行う磁界を発生する第一の巻線と、前記固定子のスロ
ット内に挿通され、通電により前記回転子の姿勢制御を
行う磁界を発生する第二の巻線を備え、該第一の巻線に
通電することにより発生する回転磁界の極数はＮ（Ｎは
整数）であり、該第二の巻線にはＮ±２極の回転磁界を
発生せしめる電流が通電されることを特徴とする請求項
１乃至９に記載のディスク型磁気浮上回転機械。 - 【請求項１１】 前記回転子に回転力を付与するため
に、前記第一の巻線にトルク分に相当する電流を流した
ときに、励磁磁束分に重畳して発生するトルク分磁束
と、前記第二の巻線電流の磁気的干渉による該回転子の
姿勢変化分を除去する姿勢制御非干渉化補償器を備えた
ことを特徴とする請求項１乃至１０記載のディスク型磁
気浮上回転機械。 - 【請求項１２】 前記回転子と前記固定子の間隙が該回
転子の姿勢変化により不均一になった時に、前記固定子
に巻回された前記第一の巻線に通電することによって発
生する前記第二の巻線の誘起電圧により生じる該第二の
巻線端子電圧が上昇することを利用して、前記回転子の
姿勢を検出する手段を備えたものであることを特徴とす
る請求項１乃至１１記載のディスク型磁気浮上回転機
械。 - 【請求項１３】 前記第一の巻線に流れる電流と該第一
の巻線の端子電圧の電気的特性から前記回転子の位置を
検出する手段を備えたものであることを特徴とする請求
項１乃至１２記載のディスク型磁気浮上回転機械。 - 【請求項１４】 ２つの前記ディスク型固定子を対向し
て配置し、その間隙に前記ディスク型回転子を備えた回
転機械において、該固定子の一方の前記第一の巻線の励
磁分電流だけによって生じる回転磁界の磁極と、もう一
方の該固定子のもう一方の該第一の巻線のトルク分電流
だけによって生じる回転磁界の磁極を回転軸方向に対向
せしめることによって、回転子に付与される回転力の変
動を少なくしたことを特徴とする請求項２乃至１３のい
ずれかに記載のディスク型磁気浮上回転機械。
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|---|---|---|---|
| JP08089596A JP3710547B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | ディスク型磁気浮上回転機械 |
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| JP (1) | JP3710547B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-03-08 JP JP08089596A patent/JP3710547B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP3710547B2 (ja) | 2005-10-26 |
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