JPH10281157A - 磁気スラスト補償装置 - Google Patents
磁気スラスト補償装置Info
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- JPH10281157A JPH10281157A JP9341785A JP34178597A JPH10281157A JP H10281157 A JPH10281157 A JP H10281157A JP 9341785 A JP9341785 A JP 9341785A JP 34178597 A JP34178597 A JP 34178597A JP H10281157 A JPH10281157 A JP H10281157A
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Abstract
を増加しながら、軸受の寸法を最小にし、且つ、その運
転寿命を伸ばするために、機械スラスト軸受上の荷重を
減少するための磁気スラスト補償装置を提供する。 【解決手段】機械スラスト軸受に対する磁気スラスト補
償装置が、2個の並列ステータ延長部を含むステータを
有する並列に動作する軸方向磁気軸受と、その2個のス
テータ延長部の間に配置されたローターディスクと、そ
れぞれが前記少なくとも2個のステータ延長部のそれぞ
れの一つの上に配置され、且つ、前記ローターディスク
に面する第1及び第2電磁石とを有する。制御器が電磁
石に流れる電流を制御する。付加的なステータ延長部及
びローターディスクを用いて故障許容とすることができ
る。
Description
に対してかなりの荷重要件を生じることがある。ファン
なし定置航空転用エンジン及び圧縮機抽出ガスを普通用
いてスラスト・ピストンを押付け、従って機械的回転体
スラスト軸受を無負荷とするようなガス・タービン・エ
ンジンにおいて、これらの荷重要件は特に厳しくなる。
圧縮機抽出ガスを用いる方法は、能動的に制御できない
漏洩に大きな変化を受けやすく、運転効率をかなり減少
する。ガス・タービン・エンジンは、定常状態運転時に
発生される大きな最大後方向推力と停止時に発生される
比較的小さな前方向過渡推力の二方向のスラストを発生
する。ガス・タービンによって発生される最大後方向推
力は機械スラスト軸受の過渡荷重能力を超える可能性が
ある。
転効率を増加しながら、軸受の寸法を最小にし、且つ、
その運転寿命を伸ばするために、機械スラスト軸受上の
荷重を減少するための制御された電磁力を有することが
望まれる。本願発明は、例えば、ガス・タービン、スチ
ーム・タービン、及び水力発電機は勿論、特に、定置航
空転用エンジンに有用である。
が複数の並列磁気ステータ延長部、複数の磁気軸受ロー
ターディスクを支持する軸、及び複数の電磁石を含む軸
方向磁気軸受を用いて製造される。複数の電磁石はそれ
ぞれ複数のステータ延長部のそれぞれの一つの上に配置
され、且つ、複数のローターディスクの内の一つに面す
る。制御器が所望の力を生じるために電磁石に流れる電
流を制御する。所望ならば、バイアス磁石を含む追加の
ステータ延長部をローターディスクのそれぞれの一つの
上に配置することができる。
るために温度のような空気流変数のモデルを用いること
ができる場合に、開ループ解析が用いられる。別な実施
例では、並列に動作する二方向磁気スラスト軸受及び機
械軸受用の装着したコンプライアンス性スプリングを用
いて、従来の機械スラスト軸受上の軸方向荷重を磁気的
に制御し、且つ、制限するために、閉ループ解析が用い
られる。この実施例は、機械スラスト軸受用の磁気代替
物を作る必要が生じるようなかなりのエンジン再設計を
するより、かなり便利である。二方向軸方向磁気軸受の
一電磁石のインダクタンス特性(又は、空隙長に対する
渦電流検出器のような他の位置検出手段)が、機械軸受
力を推測するの用いることができ、一方、別の電磁石が
必要な電磁力を発生して機械軸受上の所望のスラスト荷
重を維持することができる。磁気軸受の物理的構造は、
過荷重或いは構成部材の故障の際に、機械を安全に停止
するための一体の補助的或いは支援機械軸受を含むこと
ができる。磁気スラスト補償装置は故障許容に作ること
ができ、そのため、1個以上の構成部材の故障があって
も連続して作用する。
も、バイアス磁石は一方向永久磁石或いは一方向電磁石
バイアス磁石のいずれかを含むことができる。一方向永
久磁石は、制御故障の際に機械軸受上の過渡荷重定格を
越えないことを確実にするために十分な単一方向力を供
給する。従って、スラスト補償装置は、過剰な定常状態
軸受力を生じることなく、すべりを防止するために機械
スラスト軸受上に一定の適度な単一方向力を維持する。
所望ならば、励磁巻線が永久磁石を磁化或いは減磁の何
れかができるようにして、永久磁石を作ることができ
る。一方向電磁石バイアス磁石は永久磁石よりも僅かで
あるが信頼性が低いかもしれないが、電磁石バイアス磁
石は価格はより低く、且つ、磁気軸受装置の製造及びメ
インテナンスがかなり簡単になる。
が、特に特許請求の範囲に記載する。しかし、発明自体
は構成及び運転方法ともに、更なる目的及び利点ととも
に、同一符号は同一構成部材を表した図面に関する以下
の記載から良く分かるであろう。
(図2に示す機械スラスト軸受10に近接して)装着さ
れた本願発明の磁気スラスト補償装置の一実施例の側面
図を示し、該装置は軸方向磁気軸受ローターディスク
1,2,及び3、ステータ・フレーム24からの軸方向
磁気軸受ステータ延長部4,5及び6、並びに軸方向磁
気軸受二重環状電磁石巻線7,8,及び9を含む。
(AISI)4340のような)高強度非積層磁性材料
から作り、エンジン軸12に取付けられる非磁性スリー
ブ(図示せず)に溶接することができる。二重環状電磁
石巻線はそれぞれステータ環状E形鉄心電磁石構造に埋
め込むことができ、該構造は例えばシリコン−鉄のよう
な材料からなる。
のステータ延長部及びローターディスクを有しているの
で、その1個の故障は他の2個の軸方向磁気軸受に影響
しない。従って、3個の利用できる個々の軸受作用で、
このスラスト軸受は軸力制御を維持することができる。
ローターディスクの1個を他の2個のローターディスク
と反対方向に引付けるために別のステータ延長部11を
形成することができる。ステータ延長部11は例えば3
個の比較的小さい埋め込んだ電磁石巻線13で作ること
ができ、これらの巻線をそれぞれINCONELTM(7
5%ニッケル、15%クロム、及び9%鉄を含む合金に
対するインコ アロイ インターナショナル(Inco
Alloys International)の商
標)を含む非磁性磁束障壁11aで隔離させることがで
き、隣接巻線間の磁気結合を最小にするように働き、従
って、故障した電磁石の近傍で力を発生する無故障の電
磁石に機能し続けさせことができる。
され、各軸がそれぞれコンピュータを基礎にした制御器
19,17,又は15によって制御される。各制御器は
電力エレクトロニクス・スイッチング装置及びそれぞれ
のデジタル信号プロセッサ25,23,又は21を用い
て所望の力を発生するために巻線の電流をそれぞれ制御
する。
らば、各制御器はそれぞれ接近探触子(図示せず)を備
えて、各ステータ延長部に対するローターディスクの相
対的な変移(即ち、空隙長)を測定することができる。
代わりに、力を発生するために制御器毎に2個の巻線を
相互に排他的に励磁するので、空隙長を検知するため
に、各制御器は高周波探索パルスを不使用の巻線に印加
することができる。
監視部(図示せず)とに分割される。監視デジタル信号
プロセッサは二重の冗長構成にして、制御器のいずれも
が電力エレクトロニクス・スイッチングを指令すること
が出来る。図2は機械スラスト軸受10に対する本願発
明の磁気補償装置の側面図である。機械スラスト軸受
は、軸方向磁気軸受ローターディスク16、軸方向磁気
軸受ステータ延長部18、及び軸方向磁気軸受環状巻線
20を含む軸方向磁気軸受14に近接して機械軸12に
装着される。軸方向磁気軸受214及び314(軸方向
磁気軸受ローターディスク216及び316、軸方向磁
気軸受ステータ延長部218及び318、並びに、軸方
向磁気軸受環状巻線220及び320を含む)は下記の
ように故障許容の用途に対する任意選択の軸受である。
10の外レース22は制御されたコンプライアンスを有
する二方向スプリング26によってステータフレーム2
4に取付けられる。従って、機械スラスト軸受にかかる
軸方向力荷重と磁気軸受ステータ延長部及びローターデ
ィスク間の相対的軸方向位置との間には直接的な関係が
存在する。
個の軸方向磁気軸受環状巻線20(以下、ステータ電磁
石20という)のいずれかに磁気的に吸引される受動ロ
ーターディスクを含む。2個のステータ電磁石の一方は
スラスト補償制御装置30の制御エレクロニクス28に
よって制御される電力エレクロニクス27によって励磁
されて、ステータ電流の大きさは吸引力の大きさが発生
するように制御され、所望の軸力の符号にしたがってロ
ーターディスクを吸引する。非励磁ステータ電磁石が高
周波探査用に利用できる。探査パルスは非励磁ステータ
電磁石に印加されて、ローターディスクとステータ延長
部間の空隙31の長さの関数であるステータ電磁石イン
ダクタンスを測定することができる。電力が電源33に
よって電力変換器30aに供給される。電源33はバッ
テリ35及びバッテリ充電器37を含むことができる。
所望ならば、渦電流検出器を用いる従来の空隙算定法を
探査パルスの代わりに用いることができる。
必要な磁束の予測に空気流モデルを用いることができ
る。機械スラスト軸受は軸方向ローターディスクの大き
な動きを防ぐように装着することができる。この実施例
では、スラスト補償装置が機械軸受上の力を実際に調節
或いは制御することができないであろう。スラスト補償
装置は特定の力を生じるためにエンジン制御装置によっ
て指令され、エンジン・スラスト・モデル・アルゴリズ
ムに基づいてレベルはエンジン制御装置によって計算さ
れる。磁気スラスト補償装置は所要の軸方向力の大部分
を生じ、それにより、機械スラスト軸受力を安全なレベ
ルに制限する。開ループスラスト補償装置は前方向に供
給されるエンジン・スラストモデル及び磁力モデルによ
って制限を受け、一定の一方向機械力は保証されない。
1を最大スプリング変移未満に保つことによって図2の
磁気軸受ローターディスク16及びステータ延長部18
の表面は機械的緩衝軸受としても作用して、機械軸受の
過荷重を防止することができる。過渡的な物理的接触が
容易になるように、軸受ステータ延長部/ローターディ
スク表面は摩耗面の適切な選択により或いは潤滑剤で含
浸することにより自己潤滑にすることができる。代わり
に、ステータ延長部及びローターディスク表面は、噴霧
給油装置のようなより普通の方法で潤滑することができ
る。
に示すように、冗長な電磁石20,220,320、補
償制御装置30、230,330、電力エレクトロニク
ス27,227,及び327、制御エレクトロニクス2
8,228,及び328、並びに、電力変換器30a,
230a,及び330aを含む3個の同一の並列に作動
する電磁石構造を含めてつくることができる。一実施例
では、3個の電磁石構造はそれぞれ所要の軸方向力の5
0%を発生することが出来、従って、装置は有効に機能
する為には3個の利用できる電磁石構造の内2個だけを
必要とする。
補償装置の側面図であるが、環状永久磁石60として示
すバイアス磁石を付加えている。軸方向磁気軸受の制御
可能な電磁石78,79,80,及び,82は前方向或
いは後方向の何れにも正味の力を発生するが、一方、軸
方向磁気軸受の永久磁石は不変の前方向バイアス力を発
生する。エレクトロニクス電源90は、補償制御装置3
0の制御エレクトロニクス88及び電力エレクトロニク
ス86に電力を供給する。
って拘束される。機械軸受の所望の荷重が機械止具間の
中間で達成されるように、コンプライアンス・スプリン
グ26の軸方向ばね定数は選ばれる。軸84上のロータ
ーディスク66は機械の所要運転温度範囲に適した(サ
マリウムコバルトのような)永久磁石材料60の環状リ
ングによって吸引される。永久磁石材料は磁気環状ステ
ータ延長部58内に配置され、テーパー付き磁気キャッ
プ64で覆われ、この磁気キャップは磁束を空隙に集中
して吸引力を最大にする。環状ステータ延長部はシリコ
ン−鉄或いはコバルト−鉄のような非積層磁気材料を含
む。
1によってカプセル封じされて、磁石組立て後、脆い永
久磁石材料を保持する。永久磁石は軸上前方向への力を
発生する大きさにされ、この力は、図2に関して先に述
たように動作する並列動作の電磁石78,79,80,
及び,82が働かない場合、機械スラスト軸受の最大過
渡荷重定格を越えないことを補償するに十分な大きさで
ある。
磁石と共に示しているが、ディスクの数は、最大の力及
び所望の故障許容の程度による。ある種の用途では1個
のローターディスクで十分かもしれないが、好ましく
は、少なくとも2個のローターディスク68及び70を
用いる。2個のそのようなローターディスクを用いた場
合、少なくとも4個のステータ延長部58,72,7
4,及び,76が存在する。所望ならば、ステータ・セ
グメント74で示すように、1個のステータ・セグメン
トがそのステータ・セグメントの両側に配置された2個
のローターディスクに対する電磁石を支持することが出
来る。
石78,79,80,及び,82のそれぞれは二重環状
巻線である。図2に示すように、単一環状巻線も用いる
ことが出来る。同様に、図1及び3の二重環状巻線を図
2の実施例にも用いることが出来る。図4a乃至eは各
種の荷重条件での磁気スラスト補正装置の側面図であ
る。図4a乃至eの説明は図3、5、及び、7のそれぞ
れの動作に大体当てはまる。従って、図3に永久磁石が
示されているようには永久磁石を明白に示すことなく、
バイアス磁石延長部59を用いている。
ーアップ時の補償装置を例示している。永久磁石の強さ
は機械ディスク・スプリングを前方の止具56に押付
け、全磁力はBの方向で、これは機械軸受上Aの方向の
力と反対である。永久磁石は装置を既知の固定位置に押
進めるので、制御エレクトロニクスは4個の利用できる
すべての電磁石78,79,80,及び,82からの空
隙計算の精度を確かめることが出来る。
図示しているが、ここで、2個の電磁石軸方向軸受は矢
印E及びFに示す方向の力を生じるが、これらは、それ
ぞれ機械軸受及び永久磁石に近接したローターディスク
66上の力C及びDの力と方向が反対である。従って、
機械スラスト軸受は後方向にゆがむ。制御エレクトロニ
クス(図3の制御エレクトロニクス88に示すような)
は、磁石の端子電圧及び電流からステータ延長部及びロ
ーターディスク間の力と空隙長の両方を計算する被制御
軸方向軸受の電磁石モデルを用いて、コンプライアント
性ディスク構造のスチフネス及び永久磁石の強さを測定
し且つ確証することが出来る。磁気スラスト補償が遂行
されると、エンジン・スラスト条件にかかわらずその位
置に機械スラスト軸受を維持しようとし、それにより、
所望の適度な軸受荷重が達成される。
ン・スラストで補償装置が動作しているのを示してい
る。所望のスラスト軸受軸方向位置を保つために、制御
器は、機械軸受及びローターディスク66上の力G及び
Hと同じ方向の矢印I及びJで示す方向に2個の電磁石
軸方向軸受のそれぞれに前方向の力を生じる。定常状態
期間中、機械スラスト軸受の所望の軸方向位置を摂動す
ることにより、制御器は推測した軸方向位置のフィード
バックの正確度及びコンプライアント性ディスク構造の
連続した動作を絶えず点検する。周期的な摂動は、制御
器に装着スプリングの実効スチフネスを計算させ、従っ
て、補償装置の動作を絶えず自己点検する。
・スラストで補償装置が動作しているのを示していて、
矢印L及びNでそれぞれ示される機械スラスト軸受及び
ローターディスク66上の前方向力とは反対の方向の、
矢印O及びPで表される後方向の力を被制御軸方向軸受
のそれぞれが過渡的に生じることを要求される。図4e
は、機械スラスト軸受の力(矢印Qで表される)と反対
の方向に、エンジンが矢印Sで表される最大後方向スラ
ストを発生していて、被制御電磁石が完全に故障した場
合の補償装置を示している。機械スラスト軸受の軸方向
歪みは最大歪みで後方の止具56によって制限され、矢
印Rで表される力をコンプライアント性ディスク構造に
生じる。
スト補償装置の実施例の側面図であり、永久磁石を磁化
及び減磁出来る巻線114を有する永久磁石112を用
いている。永久磁石材料112は動作温度範囲に適した
材料からなる。一実施例では、アルミニウム−ニッケル
−コバルト永久磁石材料が200℃以下の温度範囲に用
いられる。永久磁石材料は磁気ステータ延長部内に配置
され、テーパー付き磁気キャップ116で覆われ、この
磁気キャップは磁束を空隙に集中して吸引力を最大にす
る。ステータ延長部58はシリコン−鉄或いはコバルト
−鉄のような非積層磁気材料を含む。
は、環状リングの永久磁石材料が励磁巻線114によっ
て囲まれている点で異なっていて、励磁巻線は永久磁石
材料を磁化或いは減磁するのに十分なアンペア回数を生
じる。永久磁石材料を完全に減磁するために、振幅が減
少していく制御された交流電流が励磁巻線中に生じなけ
ればならず、これはその材料を減磁するのに要するB−
H磁化曲線経路を作る。
ロニクス86、制御エレクトロニクス88、デジタル信
号プロセッサ(DSP)96、及びDC/DC電力変換
器98を有する図2及び3に関して述べたものと同様の
ものであるが、更に、永久磁石112及び励磁巻線11
4に対する電力エレクトロニクス87に指令を与える磁
化/減磁制御ブロック110を付加している。
有する永久磁石と同様である。図6は、エンジンが矢印
Uで示す最大前方向スラストを発生していて、被制御電
磁石が完全に故障した際の、図5の補償装置示す。前方
向スラストは、緊急停止のように燃料を急速に止めたと
き、エンジンによって生じる。そのような状態で、機械
スラスト軸受の過渡的な過荷重を防ぐために、エンジン
制御装置は、永久磁石が非能動状態へ転ずるようにし
て、電流(そして、矢印T及びVの方向の力)が減衰す
るようにする。エンジン制御装置は、一定幅電圧パルス
でトリガーすることにより、永久磁石の部分的な減磁を
B−H磁化曲線経路に沿って生じさせて、不可逆磁化損
及び永久磁石の磁力能力の減少をもたらすことが出来
る。
補償装置の実施例の側面図で、バイアス環状電磁石巻線
92(以下、電磁石バイアス磁石という)を付加したも
のである。従って、スラスト補償装置は、一定の前方向
バイアス力を生じる電磁石バイアス磁石と、軸方向軸受
の制御可能な電磁石78,79,80,及び82が前方
向及び後方向の何れかに正味の力を生じることが出来
る。永久磁石に関して上述したように、好ましくは少な
くとも2個のローター68及び70が制御可能な電磁石
78,79,80,及び82の両側で制御されるが、或
用途では1個のそのようなローターで十分である。
ない場合に、電磁石バイアス磁石は、機械軸受スラスト
10の最大過渡荷重定格を超さないことを保証するのに
十分な一定の確実な前方向力が軸84上に発生する大き
さにされる。電磁石バイアス磁石は、単一の非制御電磁
石とすることが出来、これは、独立のバッテリ装置(図
示せず)のような安定定電圧源から、或いは、被制御環
状電磁石巻線にも電力を供給するバッテリ装置(電源9
0で示す)から給電される。非制御電磁石バイアス磁石
はまったく安定なので、短絡された電力エレクトロニク
ス・スイッチ及び制御コンピュータ故障のような被制御
電磁石の普通の故障態様にはならない。磁気スラスト補
償装置のDSP制御器96は電磁石バイアス磁石への電
流を監視できるので、従って、起りうる異なった巻線故
障(即ち、接地故障、巻線短絡、接続開放、等)を容易
に検出し、電磁石バイアス磁石が故障したときは、制御
された停止を開始する。
の半導体リレー100及び102を介して励磁され、リ
レーの一方は磁気スラスト補償制御装置30から指令さ
れ、他方はエンジン制御装置(図示せず)から指令され
る。エンジンを停止した後で、電磁石バイアス磁石を脱
勢するために、両制御装置は一緒に動作しなければなら
ない。
電源90から給電されるならば、バイアスされた全磁気
スラスト補償装置は、軸方向力の制御を失うことなく、
過渡的な交流停電を通して動作を続けることが出来る。
交流停電になりそうもないならば、バッテリによる支援
は電磁石バイアス磁石に限定することが出来、交流停電
になりそうもない場合に、それでもなお、安全な停止が
えられる。二重バッテリ装置が用いられるならば、費用
的に最も効率的なバッテリによる方法は密封メインテナ
ンス−フリー鉛畜電池であり、これはコンピュータ或い
は電話支援電源装置に広く使われている。そのようなバ
ッテリは突然故障するメカニズムと固有の消耗機構を有
しているので、二重バッテリ充電装置を用いて信頼性を
挙げることが出来る。ニッケル−カドミウム・バッテリ
は本来的に更に信頼性があり、鉛畜電池の消耗機構がな
く、1個の共通電源106及び充電器108が電磁石バ
イアス磁石及び被制御電磁石の両方を給電するような図
7に示すようなところに使うことが出来る。ニッケル−
カドミウム・バッテリは鉛畜電池より高価であり、周期
的な電解液の保守が要求される。冗長なバッテリ及び充
電器のいろいろな組み合せが可能であり、好ましい設計
は全装置の信頼性の要件による。
スクの歪みは機械的止具56によって拘束される。コン
プライアンス・スプリング26の軸方向ばね定数は、機
械軸受の大きな荷重が両機械止具の間の中間で達成され
るように選ばれる。ローターディスク66は、機械の所
要の運転温度範囲に対して適したシリコン−鉄、或い
は、コバルト−鉄のような磁石材料の環状″E″鉄心ス
テータ延長部58によって吸引される。電磁石バイアス
磁石の寸法は、特定の分布抵抗に対して、定圧電源によ
って励磁されたときに、所望の公称巻線電流が達成され
るようにする。この巻線電流励磁レベルは、従って、温
度依存性巻線抵抗の変化及び電磁石バイアス磁石によっ
て生じる軸方向力に変化を起す電圧源の変動に基づい
て、変化を受ける。電磁石バイアス磁石によって生じる
吸引力は軸方向ローターディスクの移動に伴う空隙の変
動によっても影響を受け、これは、空隙が大きくなると
漏洩磁束が増大して、その結果ローター磁束密度が減少
することから生じる。これら力の変動は、磁石磁路を深
く飽和に駆動するために電磁石バイアス磁石を十分なア
ンペア回数で“過励磁”することによって最小にするこ
とが出来る。例えば、究極的に2.0T磁束密度に制限
されるシリコン−鉄ステータ材料は、被制御電磁石は典
型的には1.8T磁束密度で定格力を生じるように設計
されるが、電磁石バイアス磁石は1.95T磁束密度に
駆動される。磁束密度の増加は、電磁石バイアス磁石に
よって生じる力に更に17.3%の増加をもたらすが、
これを同等の大きさの被制御電磁石と対比すると、比較
的高いi2R 損によって効率は或程度減少するが渦電流
損は減少する。
磁石バイアス磁石について同様である。図6に関して、
オフに転ずると、バイアス電流は固有のL/R誘導性時
定数で指数関数的に減衰する。力は大体i2 に比例する
から、力は更に速い速度で減衰する。本願発明の好まし
いある特徴だけをここで例示し記載したが、当業者には
多くの変形及び変更が思い付くであろう。従って、特許
請求の範囲の記載は、本願発明の思想に含まれるそれら
すべての変形及び変更を含むものであることを了解され
たい。
面図である。
の側面図である。
側面図であるが、更に永久磁石を付加したものである。
ラスト補償装置の側面図である。
側面図であるが、更に永久磁石の周りに励磁巻線を付加
したものである。
補償装置の側面図である。
側面図であるが、更に電磁石バイアス磁石を付加したも
のである。
ーディスク 11、18、58、72、74、76、218:ステー
タ延長部 10:機械スラスト軸受 11a:磁束障壁 12:軸 15、17、19:制御器 20、22、78、79、80、82、320:電磁石 26:スプリング
Claims (19)
- 【請求項1】複数の並列ステータ延長部を含むステー
タ、 複数のローターディスクを支持する軸、 それぞれが前記複数のステータ延長部のそれぞれの一つ
の上に配置され、前記複数のローターディスクの内の一
つに面する複数の電磁石、及び、 所望の力を生じるために前記電磁石に流れる電流を制御
する手段、を含む機械スラスト軸受用の磁気スラスト補
償装置。 - 【請求項2】更に、付加的な1個のステータ延長部、及
び該付加的なステータ延長部上に配置され、且つ、前記
複数のローターディスクの内の選択した一つに面する付
加的な1個の電磁石を有し、前記所望の力を生じるため
に前記電磁石に流れる電流を制御する手段が前記付加的
な電磁石に流れる電流を制御する手段を含む請求項1記
載の補償装置。 - 【請求項3】各電磁石が二重環状巻線を含む請求項1記
載の補償装置。 - 【請求項4】更に、付加的な1個のステータ延長部、及
び該付加的なステータ延長部上に配置され、且つ、前記
複数のローターディスクの内の選択した一つに面する付
加的な3個の電磁石、及び、該付加的な3個の電磁石を
分離する磁束障壁を有し、前記所望の力を生じるために
前記電磁石に流れる電流を制御する手段が前記付加的な
3個の電磁石に流れる電流を制御する手段を含む請求項
3記載の補償装置。 - 【請求項5】少なくとも2個の並列ステータ延長部を含
むステータ、 前記少なくとも2個のステータ延長部間に配置されたロ
ーターディスク、及びそれぞれが前記少なくとも2個の
ステータ延長部のそれぞれの一つの上に配置され、且
つ、前記ローターディスクに面する第1及び第2電磁
石、を含む並列動作する軸方向磁気軸受、並びに、 前記第1及び第2電磁石の一方を選択的に励磁する制御
器を含む、機械スラスト軸受用の磁気スラスト補償装
置。 - 【請求項6】前記ステータが少なくとも4個のステータ
延長部を含むものにおいて、それぞれが前記少なくとも
4個のステータ延長部の内のそれぞれの2個の間に配置
された付加的な2個のローターディスク、及び、 第1及び第2電磁石の付加的な2対、を含み、それぞれ
の追加的な対の各電磁石は前記少なくとも4個のステー
タ延長部のそれぞれの一つの上に配置され、且つ、前記
付加的な2個のローターディスクの内のそれぞれの一つ
に面し、前記制御器が前記付加的な2対の第1及び第2
電磁石に流れる電流を制御する手段を含む請求項5記載
の補償装置。 - 【請求項7】各電磁石が二重環状巻線を含む請求項5記
載の補償装置。 - 【請求項8】前記制御器が前記ローターディスクと前記
少なくとも2個のステータ延長部の内の1個との間の空
隙の距離を推定する手段を含む請求項5記載の補償装
置。 - 【請求項9】前記機械スラスト軸受がスプリングを装着
した機械スラスト軸受を含み、前記ローターディスクと
前記少なくとも2個のステータ延長部のそれぞれとの間
の最大距離が前記スプリングを装着した機械スラスト軸
受のスプリングの最大ゆがみ距離より小さい請求項8記
載の補償装置。 - 【請求項10】更に、前記少なくとも2個のステータ延
長部と並列に配置された付加的な1個のステータ延長
部、 付加的なローターディスク、及び、 前記付加的なステータ延長部の上に配置され、且つ、前
記付加的なローターディスクに面するバイアス磁石、を
含み、 前記制御器が前記バイアス磁石への電流を選択的に供給
する、請求項5記載の補償装置。 - 【請求項11】更に、付加的な第2のステータ延長部、 前記少なくとも2個のステータ延長部の1個と前記付加
的な第2のステータ延長部との間に配置された付加的な
第2のローターディスク、及び、 それぞれが前記付加的な第2のローターディスクに面し
ている付加的な第1及び第2電磁石を含み、前記制御器
が前記第1及び第2の付加的な電磁石に流れる電流を制
御する手段を含む請求項10記載の補償装置。 - 【請求項12】前記バイアス磁石が永久磁石を含む請求
項10記載の補償装置。 - 【請求項13】更に、前記永久磁石を覆う磁気キャップ
と、前記付加的なステータ延長部内に前記永久磁石を支
持する非磁性ウェッジ形リングを含む、請求項12記載
の補償装置。 - 【請求項14】前記第1及び第2の電磁石の電流及び電
圧測定を用いて、永久磁石の強さ及び機械スラスト軸受
の装着コンプライアンスを確証する手段を含む、請求項
12記載の補償装置。 - 【請求項15】前記永久磁石の周りの励磁巻線を更に含
み、該励磁巻線が前記永久磁石を磁化及び減磁できる、
請求項12記載の補償装置。 - 【請求項16】前記制御器が、前記励磁巻線へ選択的に
電流を供給して、前記永久磁石を部分的に減磁するよう
にされた、請求項15記載の補償装置。 - 【請求項17】前記バイアス磁石が電磁石バイアス磁石
を含む、請求項10記載の補償装置。 - 【請求項18】前記バイアス磁石が二重環状巻線を含
む、請求項17記載の補償装置。 - 【請求項19】少なくとも3個の並列ステータ延長部を
含むステータ、 前記少なくとも3個のステータ延長部のそれぞれの2個
の間に配置された少なくとも2個のローターディスク、 それぞれが前記少なくとも3個のステータ延長部の隣合
う2個のうちのそれぞれの1個の上に配置され、且つ、
前記少なくとも2個のローターディスクの第1のロータ
ーディスクに面する第1及び第2電磁石、及び前記少な
くとも3個のステータ延長部の他方の上に配置され、且
つ、前記少なくとも2個のローターディスクの第2のロ
ーターディスクに面するバイアス磁石、を含む並列動作
する軸方向磁気軸受、並びに、 前記バイアス磁石への電流を選択的に供給し、前記第1
及び第2電磁石の一方を選択的に励磁し、且つ、前記第
1及び第2電磁石の他方の電流を用いて、前記少なくと
も2個のローターディスクの前記第1のものと前記少な
くとも3個のステータ延長部の隣合う少なくとも2個の
うちの一方のものとの間の空隙の磁気抵抗を見積る制御
器を含む、機械スラスト軸受用の磁気スラスト補償装
置。
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