JPH11218130A - ディスク型無軸受回転機械 - Google Patents
ディスク型無軸受回転機械Info
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- JPH11218130A JPH11218130A JP3205598A JP3205598A JPH11218130A JP H11218130 A JPH11218130 A JP H11218130A JP 3205598 A JP3205598 A JP 3205598A JP 3205598 A JP3205598 A JP 3205598A JP H11218130 A JPH11218130 A JP H11218130A
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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
- F16C32/0493—Active magnetic bearings for rotary movement integrated in an electrodynamic machine, e.g. self-bearing motor
- 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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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディスク型の回転子を無軸受で回転駆動する
と共に浮上位置制御して、且つ回転子の半径方向の振動
に対して減衰力を付与することができる、ディスク型無
軸受回転機械を提供する。 【解決手段】 固定子磁極面に対向してディスク型回転
子１６を配置し、固定子１５，１７に設けた電磁コイル
に与える電流を制御することにより、回転子を非接触で
磁気浮上支持すると共に回転駆動を行うディスク型無軸
受回転機械において、回転軸中心からの回転子の半径方
向変位に応じて、固定子の電磁コイルに与える電流を調
節することにより、回転子にその半径方向変位及び速度
に応じた半径方向力を作用させる。
と共に浮上位置制御して、且つ回転子の半径方向の振動
に対して減衰力を付与することができる、ディスク型無
軸受回転機械を提供する。 【解決手段】 固定子磁極面に対向してディスク型回転
子１６を配置し、固定子１５，１７に設けた電磁コイル
に与える電流を制御することにより、回転子を非接触で
磁気浮上支持すると共に回転駆動を行うディスク型無軸
受回転機械において、回転軸中心からの回転子の半径方
向変位に応じて、固定子の電磁コイルに与える電流を調
節することにより、回転子にその半径方向変位及び速度
に応じた半径方向力を作用させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク型無軸受
回転機械に係り、特に円筒状の固定子に回転駆動用と制
御用の電磁コイルを備え、その固定子の磁極面に対向し
て配置したディスク型の回転子を、固定子の磁極面に対
して非接触で浮上支持すると共に回転駆動する無軸受回
転機械に関する。
回転機械に係り、特に円筒状の固定子に回転駆動用と制
御用の電磁コイルを備え、その固定子の磁極面に対向し
て配置したディスク型の回転子を、固定子の磁極面に対
して非接触で浮上支持すると共に回転駆動する無軸受回
転機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】円筒型固定子内にディスク型回転子を組
み込み、固定子に極数の異なる回転駆動用と制御用の電
磁コイルを備え、ここで回転子に回転力を与えると同時
に所定位置に浮上保持する位置制御力を作用させる無軸
受回転機械が知られている。これは、固定子に備えた回
転駆動用の電磁コイルと浮上姿勢制御用の電磁コイルに
より、それぞれに三相又は二相の交流電流を流すことに
より、例えば４極と２極等の極数の異なる回転磁界を形
成し、ディスク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、回転子に磁束を偏配
させて、その浮上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浮上位置決めの機能を有すると共
に、回転子にモータとしての回転駆動力を付与すること
ができる。
み込み、固定子に極数の異なる回転駆動用と制御用の電
磁コイルを備え、ここで回転子に回転力を与えると同時
に所定位置に浮上保持する位置制御力を作用させる無軸
受回転機械が知られている。これは、固定子に備えた回
転駆動用の電磁コイルと浮上姿勢制御用の電磁コイルに
より、それぞれに三相又は二相の交流電流を流すことに
より、例えば４極と２極等の極数の異なる回転磁界を形
成し、ディスク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、回転子に磁束を偏配
させて、その浮上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浮上位置決めの機能を有すると共
に、回転子にモータとしての回転駆動力を付与すること
ができる。
【０００３】ディスク型の回転子を非接触で浮上支持す
るとともに、回転子を回転駆動する作用を合わせ持つ以
下のような無軸受回転機械が既に提案されている。これ
は、上面に４極の永久磁石を貼り付け、下面に４極の突
極を設けたディスク型回転子と、その回転子上側の固定
子には４極の電動機巻線を施し、永久磁石同期機として
トルクを発生するとともに回転子へ上向きの磁気吸引力
を発生する。その回転子下側の固定子には４極の電動機
巻線に加えて２極の傾き制御巻線を施し、これらの巻線
電流によってリラクタンスモータとしてトルクを発生す
ると同時に円周方向に調整可能な下向きの磁気吸引力を
発生し、傾きの制御力を発生することができる。この形
式の無軸受回転機械では、非接触で回転駆動すると共
に、回転軸方向の浮上位置制御と回転子の傾き制御が可
能であることが既に実証されている。
るとともに、回転子を回転駆動する作用を合わせ持つ以
下のような無軸受回転機械が既に提案されている。これ
は、上面に４極の永久磁石を貼り付け、下面に４極の突
極を設けたディスク型回転子と、その回転子上側の固定
子には４極の電動機巻線を施し、永久磁石同期機として
トルクを発生するとともに回転子へ上向きの磁気吸引力
を発生する。その回転子下側の固定子には４極の電動機
巻線に加えて２極の傾き制御巻線を施し、これらの巻線
電流によってリラクタンスモータとしてトルクを発生す
ると同時に円周方向に調整可能な下向きの磁気吸引力を
発生し、傾きの制御力を発生することができる。この形
式の無軸受回転機械では、非接触で回転駆動すると共
に、回転軸方向の浮上位置制御と回転子の傾き制御が可
能であることが既に実証されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この形
式の無軸受回転機械では、軸方向の浮上位置制御と回転
子の傾き制御は可能であるが、半径方向の位置制御は行
なえないので、同方向の支持機構はバネ系と同じであ
り、減衰作用が無いために回転子に振動が発生すると、
その振動が収束しにくい。従って、浮上回転中に半径方
向の外乱が作用すると、振動が収まらなくなるといった
問題がある。
式の無軸受回転機械では、軸方向の浮上位置制御と回転
子の傾き制御は可能であるが、半径方向の位置制御は行
なえないので、同方向の支持機構はバネ系と同じであ
り、減衰作用が無いために回転子に振動が発生すると、
その振動が収束しにくい。従って、浮上回転中に半径方
向の外乱が作用すると、振動が収まらなくなるといった
問題がある。
【０００５】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無軸受で回転駆動すると
共に浮上位置制御して、且つ回転子の半径方向の振動に
対して減衰力を付与することができる、ディスク型無軸
受回転機械を提供することを目的とする。
もので、ディスク型の回転子を無軸受で回転駆動すると
共に浮上位置制御して、且つ回転子の半径方向の振動に
対して減衰力を付与することができる、ディスク型無軸
受回転機械を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様のデ
ィスク型無軸受回転機械は、固定子磁極面に対向してデ
ィスク型回転子を配置し、前記固定子に設けた電磁コイ
ルに与える電流を制御することにより、前記回転子を非
接触で磁気浮上支持すると共に回転駆動を行うディスク
型無軸受回転機械において、回転軸中心からの前記回転
子の半径方向変位に応じて、前記固定子の電磁コイルに
与える電流を調節することにより、前記回転子に半径方
向変位と速度に応じた半径方向力を作用させることを特
徴とする。
ィスク型無軸受回転機械は、固定子磁極面に対向してデ
ィスク型回転子を配置し、前記固定子に設けた電磁コイ
ルに与える電流を制御することにより、前記回転子を非
接触で磁気浮上支持すると共に回転駆動を行うディスク
型無軸受回転機械において、回転軸中心からの前記回転
子の半径方向変位に応じて、前記固定子の電磁コイルに
与える電流を調節することにより、前記回転子に半径方
向変位と速度に応じた半径方向力を作用させることを特
徴とする。
【０００７】これにより、回転子が半径方向に振動した
ような場合に、その回転子の半径方向変位と速度に対し
てこれを減衰させるような半径方向力を作用させること
で、この振動に対して減衰力を付与することができる。
従って、ディスク型の無軸受回転機械において、浮上回
転中に半径方向の外乱が生じても、これに減衰力を作用
させることで、その半径方向の振動を収束させることが
できる。
ような場合に、その回転子の半径方向変位と速度に対し
てこれを減衰させるような半径方向力を作用させること
で、この振動に対して減衰力を付与することができる。
従って、ディスク型の無軸受回転機械において、浮上回
転中に半径方向の外乱が生じても、これに減衰力を作用
させることで、その半径方向の振動を収束させることが
できる。
【０００８】前記回転子の半径方向変位を入力とした制
御器出力を軸方向位置制御器への目標位置信号として入
力し、前記回転子を軸方向に変位させることにより、回
転子に半径方向の減衰力を作用させることが好ましい。
これにより、回転子の半径方向変位に対して、まず電磁
コイルに与える電流を制御することで、回転子を軸方向
に変位させる。軸方向の変位により回転子に作用する半
径方向力が異なることから、回転子の半径方向変位と速
度に応じて、その速度が減少するように軸方向に変位さ
せることで、回転子に半径方向の減衰力を作用させるこ
とができる。
御器出力を軸方向位置制御器への目標位置信号として入
力し、前記回転子を軸方向に変位させることにより、回
転子に半径方向の減衰力を作用させることが好ましい。
これにより、回転子の半径方向変位に対して、まず電磁
コイルに与える電流を制御することで、回転子を軸方向
に変位させる。軸方向の変位により回転子に作用する半
径方向力が異なることから、回転子の半径方向変位と速
度に応じて、その速度が減少するように軸方向に変位さ
せることで、回転子に半径方向の減衰力を作用させるこ
とができる。
【０００９】又、前記軸方向位置制御器への目標位置信
号に応じて、前記固定子の電磁コイルに供給するトルク
分電流を調整することが好ましい。上述の無軸受回転機
械では、回転子の軸方向の変位に対応して作用する磁気
力が異なるので、トルク分電流を固定していたのでは、
回転子を軸方向に変位させることにより回転子に作用す
るトルクが変動する。従って、回転子の軸方向変位に対
応してトルク分電流を調整することにより、回転子に作
用する回転トルクを一定としたまま、半径方向力のみを
制御することが可能となる。
号に応じて、前記固定子の電磁コイルに供給するトルク
分電流を調整することが好ましい。上述の無軸受回転機
械では、回転子の軸方向の変位に対応して作用する磁気
力が異なるので、トルク分電流を固定していたのでは、
回転子を軸方向に変位させることにより回転子に作用す
るトルクが変動する。従って、回転子の軸方向変位に対
応してトルク分電流を調整することにより、回転子に作
用する回転トルクを一定としたまま、半径方向力のみを
制御することが可能となる。
【００１０】本発明の第２の態様のディスク型無軸受回
転機械は、ディスク型回転子の軸方向の両側に、相対面
するように固定子磁極面を配置し、前記固定子に設けた
電磁コイルに与える電流を制御することにより、前記回
転子を非接触で磁気浮上支持すると共に回転駆動を行う
ディスク型無軸受回転機械において、回転軸中心からの
前記回転子の半径方向変位に応じて、前記固定子の電磁
コイルに与える電流を調節することにより、前記回転子
の軸方向位置を保持したまま、前記回転子にその半径方
向変位及び速度に応じた半径方向力を作用させることを
特徴とする。
転機械は、ディスク型回転子の軸方向の両側に、相対面
するように固定子磁極面を配置し、前記固定子に設けた
電磁コイルに与える電流を制御することにより、前記回
転子を非接触で磁気浮上支持すると共に回転駆動を行う
ディスク型無軸受回転機械において、回転軸中心からの
前記回転子の半径方向変位に応じて、前記固定子の電磁
コイルに与える電流を調節することにより、前記回転子
の軸方向位置を保持したまま、前記回転子にその半径方
向変位及び速度に応じた半径方向力を作用させることを
特徴とする。
【００１１】これにより、ディスク型回転子を両側の固
定子で挟持するように保持して、回転子の軸方向位置を
保持したまま、回転子の半径方向変位と速度に応じて、
その速度を減速させるようにすることができる。即ち、
半径方向変位と速度に対応して電磁コイルの電流を調節
することで、軸方向の磁束を調節し、回転子の半径方向
速度を減速するように軸方向の磁束を調節することで、
回転子に対して半径方向の減衰力を付与することができ
る。
定子で挟持するように保持して、回転子の軸方向位置を
保持したまま、回転子の半径方向変位と速度に応じて、
その速度を減速させるようにすることができる。即ち、
半径方向変位と速度に対応して電磁コイルの電流を調節
することで、軸方向の磁束を調節し、回転子の半径方向
速度を減速するように軸方向の磁束を調節することで、
回転子に対して半径方向の減衰力を付与することができ
る。
【００１２】又、前記回転子は、前記回転子の半径方向
変位を入力とした制御器出力を前記両側の固定子の軸方
向位置制御器の出力に加算し、前記回転子に作用する軸
方向磁束を前記回転子の両側から等しく変化させること
により、前記回転子の軸方向位置を保持したまま、前記
回転子に半径方向の減衰力を作用させることが好まし
い。これにより、両側の固定子が、ディスク型回転子に
及ぼす軸方向磁気吸引力が等しくなり、従って両側の固
定子が、ディスク型回転子の半径方向変位に対応した制
御器出力により軸方向磁束を等しく変化させることで、
ディスク型回転子の軸方向位置を変化させることなく、
半径方向変位に対して減衰力を付与することができる。
変位を入力とした制御器出力を前記両側の固定子の軸方
向位置制御器の出力に加算し、前記回転子に作用する軸
方向磁束を前記回転子の両側から等しく変化させること
により、前記回転子の軸方向位置を保持したまま、前記
回転子に半径方向の減衰力を作用させることが好まし
い。これにより、両側の固定子が、ディスク型回転子に
及ぼす軸方向磁気吸引力が等しくなり、従って両側の固
定子が、ディスク型回転子の半径方向変位に対応した制
御器出力により軸方向磁束を等しく変化させることで、
ディスク型回転子の軸方向位置を変化させることなく、
半径方向変位に対して減衰力を付与することができる。
【００１３】総じて本発明によれば、ディスク型無軸受
回転機械での半径方向の支持機構がバネ系と同じであ
り、減衰作用がないために回転子の振動が収束しにくい
という従来技術の問題点を改善でき、従って浮上回転中
に半径方向の外乱が作用しても、その振動を安定に収束
させることができる。
回転機械での半径方向の支持機構がバネ系と同じであ
り、減衰作用がないために回転子の振動が収束しにくい
という従来技術の問題点を改善でき、従って浮上回転中
に半径方向の外乱が作用しても、その振動を安定に収束
させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００１５】図１は、本発明の実施の対象となるディス
ク型無軸受回転機械の一例を示す。このディスク型無軸
受回転機械は、上部が無制御の永久磁石型同期機１１で
あり、下部は傾き制御が可能なリラクタンス型の同期機
１２である。
ク型無軸受回転機械の一例を示す。このディスク型無軸
受回転機械は、上部が無制御の永久磁石型同期機１１で
あり、下部は傾き制御が可能なリラクタンス型の同期機
１２である。
【００１６】回転子１６の固定子１５の磁極面に対向す
る上面には、４極を形成するように永久磁石１６ａが貼
付されている。円筒形の固定子１５の下端面が磁極面と
なっており、固定子１５の内部にはその磁極面に例えば
４極の回転駆動磁界を形成するように電磁コイルが配置
されている。従って、固定子の電磁コイルに励磁電流を
供給することで、その磁極面に回転駆動磁界を形成する
ことにより、永久磁石が貼付された回転子１６が回転駆
動される。このように、上側の永久磁石同期機１１で
は、永久磁石によって回転子に上向きの吸引力ＦPMが発
生する。ｚ軸方向には回転子の重力Ｍｇが働くが、希土
類磁石などの残留磁束の大きな永久磁石を用いれば大き
な吸引力が得られ、負荷機械と一体化した回転子の自重
を支えることができる。
る上面には、４極を形成するように永久磁石１６ａが貼
付されている。円筒形の固定子１５の下端面が磁極面と
なっており、固定子１５の内部にはその磁極面に例えば
４極の回転駆動磁界を形成するように電磁コイルが配置
されている。従って、固定子の電磁コイルに励磁電流を
供給することで、その磁極面に回転駆動磁界を形成する
ことにより、永久磁石が貼付された回転子１６が回転駆
動される。このように、上側の永久磁石同期機１１で
は、永久磁石によって回転子に上向きの吸引力ＦPMが発
生する。ｚ軸方向には回転子の重力Ｍｇが働くが、希土
類磁石などの残留磁束の大きな永久磁石を用いれば大き
な吸引力が得られ、負荷機械と一体化した回転子の自重
を支えることができる。
【００１７】下部のリラクタンス型の同期機１２は、４
極の回転駆動磁界を形成する電磁コイルと、２極の傾き
制御磁界を形成する電磁コイルとを備えている。回転子
１６の下面には磁性材の突極１６ｂが形成されており、
これにより回転子を回転駆動すると共に、回転子１６の
軸方向浮上位置及び浮上姿勢の制御を行う。ここで上側
固定子１５が回転子１６を引き上げる力ＦPMに対して、
下側固定子１７が回転子１６を下側に吸引する力ＦRが
作用する。この磁気吸引力ＦRは、固定子１７内の電磁
コイルの電動機励磁電流によって調節可能であり、回転
子１６が上下に一定の間隔を保ったまま、浮上するよう
に制御することができる。
極の回転駆動磁界を形成する電磁コイルと、２極の傾き
制御磁界を形成する電磁コイルとを備えている。回転子
１６の下面には磁性材の突極１６ｂが形成されており、
これにより回転子を回転駆動すると共に、回転子１６の
軸方向浮上位置及び浮上姿勢の制御を行う。ここで上側
固定子１５が回転子１６を引き上げる力ＦPMに対して、
下側固定子１７が回転子１６を下側に吸引する力ＦRが
作用する。この磁気吸引力ＦRは、固定子１７内の電磁
コイルの電動機励磁電流によって調節可能であり、回転
子１６が上下に一定の間隔を保ったまま、浮上するよう
に制御することができる。
【００１８】即ち、この実施形態においては、回転子に
作用する磁気吸引力ＦPM，ＦRと、回転子に作用する重
力Ｍｇとの総和が等しい状態、即ち回転子１６は定常時
には上側及び下側の固定子１５，１７が及ぼす磁気力が
バランスする位置に配置されている。ここで符号Ｚ
Dは、上側固定子１５の下側磁極面と回転子１６の上側
磁極面との間隔であり、符号ＺRは、回転子１６の下側
磁極面と下側固定子１７の上側磁極面との間隔である。
作用する磁気吸引力ＦPM，ＦRと、回転子に作用する重
力Ｍｇとの総和が等しい状態、即ち回転子１６は定常時
には上側及び下側の固定子１５，１７が及ぼす磁気力が
バランスする位置に配置されている。ここで符号Ｚ
Dは、上側固定子１５の下側磁極面と回転子１６の上側
磁極面との間隔であり、符号ＺRは、回転子１６の下側
磁極面と下側固定子１７の上側磁極面との間隔である。
【００１９】回転子１６が固定子１７に対して平行であ
れば、電動機電流による磁束は均一であるため回転子を
傾かせる傾きトルクは発生しない。しかし回転子が傾く
と、ギャップが不均一になり、ギャップが狭くなって磁
束密度が大きくなった部分の吸引力が大きくなり、傾き
を増加させる方向に不平衡傾きトルクが働く。そこで、
リラクタンスモータの４極の回転駆動磁束に２極の傾き
制御磁束を重ね合わせることで、回転子が傾いてギャッ
プが狭くなった部分の磁束密度を減少させ、反対側の磁
束密度を増加させることができる。即ち、不平衡傾きト
ルクに対抗して回転子を固定子に対して水平に戻すため
の傾き制御トルクを発生させることができる。尚、一般
にはリラクタンスモータの回転駆動巻線ｎ極に対して、
傾き制御巻線がｎ±２極であれば傾き制御トルクを発生
できる。
れば、電動機電流による磁束は均一であるため回転子を
傾かせる傾きトルクは発生しない。しかし回転子が傾く
と、ギャップが不均一になり、ギャップが狭くなって磁
束密度が大きくなった部分の吸引力が大きくなり、傾き
を増加させる方向に不平衡傾きトルクが働く。そこで、
リラクタンスモータの４極の回転駆動磁束に２極の傾き
制御磁束を重ね合わせることで、回転子が傾いてギャッ
プが狭くなった部分の磁束密度を減少させ、反対側の磁
束密度を増加させることができる。即ち、不平衡傾きト
ルクに対抗して回転子を固定子に対して水平に戻すため
の傾き制御トルクを発生させることができる。尚、一般
にはリラクタンスモータの回転駆動巻線ｎ極に対して、
傾き制御巻線がｎ±２極であれば傾き制御トルクを発生
できる。
【００２０】次に、半径方向力の生成機構について説明
する。図２は、回転子１６に作用する磁束の分布を示
す。上側固定子１５の磁極面と回転子１６の間、及び下
側固定子１７の磁極面と回転子１６の間には、電磁コイ
ルの電流により図示するように軸方向磁束Φ0が形成さ
れる。しかしながら、回転子１６の磁極の端部において
は、エッジ効果とでもいうべき半径方向成分を有する磁
束Φaが発生する。そして、回転子１６が回転軸方向位
置は変わらず、中心軸ｃから半径方向に変位すると、回
転子磁極端部の磁束Φaの分布が変形し、これにより復
原剛性（復原力）Ｆが発生する。
する。図２は、回転子１６に作用する磁束の分布を示
す。上側固定子１５の磁極面と回転子１６の間、及び下
側固定子１７の磁極面と回転子１６の間には、電磁コイ
ルの電流により図示するように軸方向磁束Φ0が形成さ
れる。しかしながら、回転子１６の磁極の端部において
は、エッジ効果とでもいうべき半径方向成分を有する磁
束Φaが発生する。そして、回転子１６が回転軸方向位
置は変わらず、中心軸ｃから半径方向に変位すると、回
転子磁極端部の磁束Φaの分布が変形し、これにより復
原剛性（復原力）Ｆが発生する。
【００２１】この復原力Ｆは、半径方向変位に対して軸
中心ｃに向かう半径方向力であり、半径方向変位（ｒ）
が大きい程大きくなる。また、間隔ＺD，ＺRの大きさに
反比例して軸方向の磁気吸引力が変化することから、半
径方向の復原力Ｆもその大きさがこれに対応して変化す
る。この力は回転子の半径方向変位が小さい範囲では変
位に比例して増加する力であり、バネと同様に減衰の要
素は持っていない。しかし、回転子の半径方向の変位に
応じて回転子の回転軸方向の磁束を変化させ、ギャップ
中の磁束の大きさを能動的に変化させることにより減衰
要素を持たせることができる。
中心ｃに向かう半径方向力であり、半径方向変位（ｒ）
が大きい程大きくなる。また、間隔ＺD，ＺRの大きさに
反比例して軸方向の磁気吸引力が変化することから、半
径方向の復原力Ｆもその大きさがこれに対応して変化す
る。この力は回転子の半径方向変位が小さい範囲では変
位に比例して増加する力であり、バネと同様に減衰の要
素は持っていない。しかし、回転子の半径方向の変位に
応じて回転子の回転軸方向の磁束を変化させ、ギャップ
中の磁束の大きさを能動的に変化させることにより減衰
要素を持たせることができる。
【００２２】図３は、回転子の半径方向変位に対応し
て、半径方向に発生する力Ｆの関係を示す。この図は横
軸に半径方向変位ｒを取り、縦軸に半径方向力Ｆを取
り、軸方向の回転子と固定子間の間隔ＺRをパラメータ
としている。即ち、回転子がその軸中心ｃから半径方向
に変位すると、その変位ｒに対応した軸中心に戻す半径
方向力Ｆが回転子に作用する。この半径方向力Ｆは、半
径方向変位が大きければ大きいほど大きくなり、また、
軸方向の変位ＺRが大きくなると、上側固定子との間隔
ＺDが小さくなるため、半径方向位置ｒが同じであるな
らば、半径方向力Ｆが大きくなるという傾向がある。
て、半径方向に発生する力Ｆの関係を示す。この図は横
軸に半径方向変位ｒを取り、縦軸に半径方向力Ｆを取
り、軸方向の回転子と固定子間の間隔ＺRをパラメータ
としている。即ち、回転子がその軸中心ｃから半径方向
に変位すると、その変位ｒに対応した軸中心に戻す半径
方向力Ｆが回転子に作用する。この半径方向力Ｆは、半
径方向変位が大きければ大きいほど大きくなり、また、
軸方向の変位ＺRが大きくなると、上側固定子との間隔
ＺDが小さくなるため、半径方向位置ｒが同じであるな
らば、半径方向力Ｆが大きくなるという傾向がある。
【００２３】次に、図４を参照して本発明の第１の実施
の形態の制御装置の構成について説明する。この実施の
形態の無軸受回転機械においては、回転軸中心からの回
転子の半径方向変位に応じて、固定子の電磁コイルに与
える電流を比例微分（ＰＤ）制御器３９により調節する
ことにより、その半径方向変位及び速度に応じた半径方
向力を作用させる。これは、回転子の半径方向変位を入
力とした比例微分（ＰＤ）制御器３９出力を、軸方向位
置制御器２９への目標位置信号として入力し、回転子を
軸方向に変位させることにより、回転子に半径方向の減
衰力を能動的に作用させる。
の形態の制御装置の構成について説明する。この実施の
形態の無軸受回転機械においては、回転軸中心からの回
転子の半径方向変位に応じて、固定子の電磁コイルに与
える電流を比例微分（ＰＤ）制御器３９により調節する
ことにより、その半径方向変位及び速度に応じた半径方
向力を作用させる。これは、回転子の半径方向変位を入
力とした比例微分（ＰＤ）制御器３９出力を、軸方向位
置制御器２９への目標位置信号として入力し、回転子を
軸方向に変位させることにより、回転子に半径方向の減
衰力を能動的に作用させる。
【００２４】この制御装置においては、インバータ兼姿
勢検出器３２で、回転子１６の軸方向位置Ｚ及び回転子
の姿勢信号α，βが出力される。そして回転子の軸方向
位置Ｚは、目標値Ｚ*と比較器４７で比較され、この差
分信号がアキシャル位置制御器２９に入力され、比例積
分（ＰＩ）制御等により、制御信号ＦZ *が形成される。
一方で、回転子の回転速度がセンサ２６で検出され、目
標回転速度ω*と比較器４７ωで比較される。そしてそ
の差分が速度制御器２９ωに入力され、比例積分（Ｐ
Ｉ）制御等により、制御信号Ｔ*が形成される。アキシ
ャル位置制御器２９と速度制御器２９ωの出力信号は、
それぞれ目標値と実際値との差分をゼロとするような制
御力指令信号を発生する。これらの制御信号はアキシャ
ル力・トルク非干渉化補償器３０に入力され、ｄ軸電流
成分Ｉd *及びｑ軸電流成分Ｉq *を生成する。更に回転座
標変換器、２相３相変換器３１により信号変換され、イ
ンバータ装置３２から励磁電流として固定子１７の電磁
コイルに入力される。
勢検出器３２で、回転子１６の軸方向位置Ｚ及び回転子
の姿勢信号α，βが出力される。そして回転子の軸方向
位置Ｚは、目標値Ｚ*と比較器４７で比較され、この差
分信号がアキシャル位置制御器２９に入力され、比例積
分（ＰＩ）制御等により、制御信号ＦZ *が形成される。
一方で、回転子の回転速度がセンサ２６で検出され、目
標回転速度ω*と比較器４７ωで比較される。そしてそ
の差分が速度制御器２９ωに入力され、比例積分（Ｐ
Ｉ）制御等により、制御信号Ｔ*が形成される。アキシ
ャル位置制御器２９と速度制御器２９ωの出力信号は、
それぞれ目標値と実際値との差分をゼロとするような制
御力指令信号を発生する。これらの制御信号はアキシャ
ル力・トルク非干渉化補償器３０に入力され、ｄ軸電流
成分Ｉd *及びｑ軸電流成分Ｉq *を生成する。更に回転座
標変換器、２相３相変換器３１により信号変換され、イ
ンバータ装置３２から励磁電流として固定子１７の電磁
コイルに入力される。
【００２５】一方で姿勢検出器３２で検出された姿勢信
号α，βは、それぞれ比較器４７α，４７βで目標姿勢
信号α*，β*と比較され、その差分信号が傾き制御器２
８α，２８βに入力され、その差分がゼロとなるように
比例積分（ＰＩ）制御により制御信号Ｆα*，Ｆβ*が形
成される。この制御信号は電動機傾き制御・非干渉化補
償器３３に入力され、制御信号Ｆα*'，Ｆβ*'が形成さ
れる。更に回転座標変換、及び２相３相変換が変換器３
４で施されインバータ３５を介して下側固定子１７の２
極巻線の電磁コイルに供給される。
号α，βは、それぞれ比較器４７α，４７βで目標姿勢
信号α*，β*と比較され、その差分信号が傾き制御器２
８α，２８βに入力され、その差分がゼロとなるように
比例積分（ＰＩ）制御により制御信号Ｆα*，Ｆβ*が形
成される。この制御信号は電動機傾き制御・非干渉化補
償器３３に入力され、制御信号Ｆα*'，Ｆβ*'が形成さ
れる。更に回転座標変換、及び２相３相変換が変換器３
４で施されインバータ３５を介して下側固定子１７の２
極巻線の電磁コイルに供給される。
【００２６】この制御装置においては、回転子の半径方
向の振動を検出して、これに減衰力を付与するため、半
径方向変位センサ４０、及び絶対値の演算器４１、比例
微分制御器４２，４３、比較器４６等からなるＰＤ制御
器３９を備える。そして、振動を減衰させるためのＰＤ
制御器３９（比較器４６）の出力信号線は、軸方向位置
制御器であるアキシャル位置制御器２９の前段の比較器
４７に目標位置信号として入力される。
向の振動を検出して、これに減衰力を付与するため、半
径方向変位センサ４０、及び絶対値の演算器４１、比例
微分制御器４２，４３、比較器４６等からなるＰＤ制御
器３９を備える。そして、振動を減衰させるためのＰＤ
制御器３９（比較器４６）の出力信号線は、軸方向位置
制御器であるアキシャル位置制御器２９の前段の比較器
４７に目標位置信号として入力される。
【００２７】このＰＤ制御器３９の動作は、次の通りで
ある。半径方向変位センサ４０の出力は、演算器４１に
より変位信号ｒの絶対値が取られる。次に、微分器４２
で微分処理がなされ、半径方向の速度信号が取り出され
る。そして変位信号ｒと速度信号ｄｒ／ｄｔの信号は、
それぞれ係数ＫP，Ｋdが乗算器４３により乗算され、加
算器４４で加算される。そしてリミッタ４５で上下限の
処理がなされ、比較器４６で変位信号ｒ及び速度信号ｄ
ｒ／ｄｔに対応した制御信号が基準位置信号ＺROと比較
され、軸方向位置信号ＺR *が出力される。
ある。半径方向変位センサ４０の出力は、演算器４１に
より変位信号ｒの絶対値が取られる。次に、微分器４２
で微分処理がなされ、半径方向の速度信号が取り出され
る。そして変位信号ｒと速度信号ｄｒ／ｄｔの信号は、
それぞれ係数ＫP，Ｋdが乗算器４３により乗算され、加
算器４４で加算される。そしてリミッタ４５で上下限の
処理がなされ、比較器４６で変位信号ｒ及び速度信号ｄ
ｒ／ｄｔに対応した制御信号が基準位置信号ＺROと比較
され、軸方向位置信号ＺR *が出力される。
【００２８】軸方向に変換された回転子の半径方向変位
に対する減衰力を与える制御信号ＺR *は、回転子の軸方
向位置を制御する制御装置の比較器４７に入力される。
即ち、比較器４７で軸方向目標位置Ｚ*と加算され、更
に軸方向の実際位置Ｚと比較される。そしてこの差分信
号がアキシャル位置制御器２９に入力され、ＰＩＤ制御
等の制御器２９の信号により、固定子１７の電磁コイル
に軸方向磁束を発生する励磁電流が供給されることは上
述したとおりである。
に対する減衰力を与える制御信号ＺR *は、回転子の軸方
向位置を制御する制御装置の比較器４７に入力される。
即ち、比較器４７で軸方向目標位置Ｚ*と加算され、更
に軸方向の実際位置Ｚと比較される。そしてこの差分信
号がアキシャル位置制御器２９に入力され、ＰＩＤ制御
等の制御器２９の信号により、固定子１７の電磁コイル
に軸方向磁束を発生する励磁電流が供給されることは上
述したとおりである。
【００２９】即ち、回転子の半径方向変位ｒを比例微分
（ＰＤ）制御器４２，４３を通して、半径方向の変位と
速度成分を演算し、これを軸方向の変位に変えて半径方
向速度が減少するように半径方向力を変えるものであ
る。尚、演算器４０で半径方向変位の絶対値を取るの
は、半径方向については、変位０の点を中心にして対称
であるからである。
（ＰＤ）制御器４２，４３を通して、半径方向の変位と
速度成分を演算し、これを軸方向の変位に変えて半径方
向速度が減少するように半径方向力を変えるものであ
る。尚、演算器４０で半径方向変位の絶対値を取るの
は、半径方向については、変位０の点を中心にして対称
であるからである。
【００３０】尚、上述した実施の形態においては、上側
の固定子１５の電磁コイルには、４極の回転駆動巻線の
みを備え、回転駆動電流のみが供給され、２極の制御巻
線は備えていない。従って、回転子１６は主として上側
の固定子１５の励磁電流による磁束で回転駆動され、
又、回転子上面に貼設された永久磁石の磁気吸引力によ
り浮上支持される。そして、下側の固定子１７の励磁電
流による磁束で軸方向の浮上位置制御と、α，β方向の
傾き姿勢の制御が行われる。
の固定子１５の電磁コイルには、４極の回転駆動巻線の
みを備え、回転駆動電流のみが供給され、２極の制御巻
線は備えていない。従って、回転子１６は主として上側
の固定子１５の励磁電流による磁束で回転駆動され、
又、回転子上面に貼設された永久磁石の磁気吸引力によ
り浮上支持される。そして、下側の固定子１７の励磁電
流による磁束で軸方向の浮上位置制御と、α，β方向の
傾き姿勢の制御が行われる。
【００３１】回転子１６が軸方向に変位すると、これに
より固定子との間隔ＺD，ＺRが変化し、電磁コイルへの
供給電流が変わらなければ、軸方向位置が変化した分だ
けトルクが増減する。この問題を防止するために、アキ
シャル力・トルク非干渉化補償器３０において、軸方向
の変位によるトルクの変化分を補償するように電磁コイ
ルに供給する電流を制御する。これにより、軸方向位置
制御器への目標位置信号に応じて、固定子の電磁コイル
に供給するトルク分電流Ｉq *を調整することで、軸方向
の変位があっても、トルクを一定に保つことができる。
より固定子との間隔ＺD，ＺRが変化し、電磁コイルへの
供給電流が変わらなければ、軸方向位置が変化した分だ
けトルクが増減する。この問題を防止するために、アキ
シャル力・トルク非干渉化補償器３０において、軸方向
の変位によるトルクの変化分を補償するように電磁コイ
ルに供給する電流を制御する。これにより、軸方向位置
制御器への目標位置信号に応じて、固定子の電磁コイル
に供給するトルク分電流Ｉq *を調整することで、軸方向
の変位があっても、トルクを一定に保つことができる。
【００３２】図５及び図６は、回転子の半径方向位置と
軸方向位置の振動の実験結果を示す。即ち、半径方向変
位ｒは、回転子を中心軸から１．５ｍｍ離れた位置か
ら、自由振動させたものである。図５は、上述した半径
方向の振動の減衰用の制御装置を使用しない場合であ
り、図６は上述した半径方向の振動の減衰用の制御装置
を使用した場合である。図示するように図５において
は、半径方向の振動が生じると、これがなかなか減衰せ
ず、収束するのに時間を要する。しかしながら、軸方向
の変位は軸方向位置を一定に保つ制御系により制御され
ているため、一定位置に保たれている。
軸方向位置の振動の実験結果を示す。即ち、半径方向変
位ｒは、回転子を中心軸から１．５ｍｍ離れた位置か
ら、自由振動させたものである。図５は、上述した半径
方向の振動の減衰用の制御装置を使用しない場合であ
り、図６は上述した半径方向の振動の減衰用の制御装置
を使用した場合である。図示するように図５において
は、半径方向の振動が生じると、これがなかなか減衰せ
ず、収束するのに時間を要する。しかしながら、軸方向
の変位は軸方向位置を一定に保つ制御系により制御され
ているため、一定位置に保たれている。
【００３３】これに対して、図４に示した半径方向の振
動を減衰させる制御装置を使用した場合には、半径方向
の振動は速やかに減衰する。又、この減衰のために回転
子の軸方向位置Ｚが半径方向振動の周期に対応して変化
していることがわかる。このように、上述した制御装置
を用いることで、今まで不可能であったディスク型無軸
受回転機械における半径方向の振動に対して減衰を与え
ることが可能であることが実証された。
動を減衰させる制御装置を使用した場合には、半径方向
の振動は速やかに減衰する。又、この減衰のために回転
子の軸方向位置Ｚが半径方向振動の周期に対応して変化
していることがわかる。このように、上述した制御装置
を用いることで、今まで不可能であったディスク型無軸
受回転機械における半径方向の振動に対して減衰を与え
ることが可能であることが実証された。
【００３４】図７は、本発明の第２の実施の形態の制御
装置の構成を示す。この実施の形態においては、ディス
ク型回転子の軸方向の両側にそれぞれ対面するように固
定子の磁極面を配置して、回転子は両側の固定子が及ぼ
す磁気力の影響が等しくなる位置に配置する。そして回
転子の半径方向変位を入力とした制御器出力を、両側の
固定子の軸方向位置制御器の制御器出力に加算し、回転
子に作用する軸方向磁束を変化させる。
装置の構成を示す。この実施の形態においては、ディス
ク型回転子の軸方向の両側にそれぞれ対面するように固
定子の磁極面を配置して、回転子は両側の固定子が及ぼ
す磁気力の影響が等しくなる位置に配置する。そして回
転子の半径方向変位を入力とした制御器出力を、両側の
固定子の軸方向位置制御器の制御器出力に加算し、回転
子に作用する軸方向磁束を変化させる。
【００３５】これにより、ディスク型回転子を挟持した
両側の固定子の電磁コイルに与える電流を調節すること
により、回転子の軸方向位置を保持したまま、軸方向の
磁束を変化させることができる。従って、回転子にその
半径方向変位及び速度に応じた半径方向力を作用させる
ことで、回転子の半径方向の振動に対して、これに減衰
力を付与することができる。
両側の固定子の電磁コイルに与える電流を調節すること
により、回転子の軸方向位置を保持したまま、軸方向の
磁束を変化させることができる。従って、回転子にその
半径方向変位及び速度に応じた半径方向力を作用させる
ことで、回転子の半径方向の振動に対して、これに減衰
力を付与することができる。
【００３６】この実施の形態においては、回転子の半径
方向変位を検出する変位センサ５１と、この変位センサ
出力信号を入力として振動に減衰を付与する制御信号Δ
Ｆを形成するＰＤ制御器５３と、この絶対値を取り軸方
向位置制御器５６の出力に加算する加算器５５とを備え
る。又、上側固定子６１と下側固定子６３の両方にそれ
ぞれアキシャル力・トルク非干渉化補償器５７、回転座
標変換器・２相３相変換器５８、電力増幅器５９を備
え、半径方向変位センサ５１で検出された回転子の半径
方向変位の制御信号に対して、上側と下側の固定子間で
等しく磁束を増減できるようになっている。
方向変位を検出する変位センサ５１と、この変位センサ
出力信号を入力として振動に減衰を付与する制御信号Δ
Ｆを形成するＰＤ制御器５３と、この絶対値を取り軸方
向位置制御器５６の出力に加算する加算器５５とを備え
る。又、上側固定子６１と下側固定子６３の両方にそれ
ぞれアキシャル力・トルク非干渉化補償器５７、回転座
標変換器・２相３相変換器５８、電力増幅器５９を備
え、半径方向変位センサ５１で検出された回転子の半径
方向変位の制御信号に対して、上側と下側の固定子間で
等しく磁束を増減できるようになっている。
【００３７】即ち、半径方向変位センサ５１で回転子の
半径方向変位ｒを検出し、これを比較器５２で半径方向
目標位置ｒ*と比較する。そしてこれをＰＤ制御器５３
に入力し、比例微分（ＰＤ）制御器により半径方向変位
と速度に応じて、これを減少させる制御信号ΔＦを生成
する。そしてこれを演算器５４で絶対値を取る処理を行
い、軸方向磁束に相当する制御信号ΔＦZを得る。そし
てこの信号を上側の固定子１５の軸方向位置制御装置及
び下側の固定子１７の軸方向位置制御装置に比較器５５
を介してそれぞれ入力する。
半径方向変位ｒを検出し、これを比較器５２で半径方向
目標位置ｒ*と比較する。そしてこれをＰＤ制御器５３
に入力し、比例微分（ＰＤ）制御器により半径方向変位
と速度に応じて、これを減少させる制御信号ΔＦを生成
する。そしてこれを演算器５４で絶対値を取る処理を行
い、軸方向磁束に相当する制御信号ΔＦZを得る。そし
てこの信号を上側の固定子１５の軸方向位置制御装置及
び下側の固定子１７の軸方向位置制御装置に比較器５５
を介してそれぞれ入力する。
【００３８】この制御信号は軸方向位置制御器５６の出
力信号ＦZU *とＦZL *に加算器５５でそれぞれ加算され
て、アキシャル力・トルク非干渉化補償器５７に入力さ
れる。また、回転速度制御器５８から出力されるトルク
制御信号Ｔ*も同様に入力され、アキシャル力・トルク
非干渉化補償器５７でそれぞれｄ軸電流ＩdU *とＩdL *及
びｑ軸電流ＩqU *とＩqL *とに分離され、座標変換及び２
相３相変換を行い、電力増幅器（インバータ）５９を介
して上側固定子６１及び下側固定子６３の電磁コイルに
それぞれ供給される。
力信号ＦZU *とＦZL *に加算器５５でそれぞれ加算され
て、アキシャル力・トルク非干渉化補償器５７に入力さ
れる。また、回転速度制御器５８から出力されるトルク
制御信号Ｔ*も同様に入力され、アキシャル力・トルク
非干渉化補償器５７でそれぞれｄ軸電流ＩdU *とＩdL *及
びｑ軸電流ＩqU *とＩqL *とに分離され、座標変換及び２
相３相変換を行い、電力増幅器（インバータ）５９を介
して上側固定子６１及び下側固定子６３の電磁コイルに
それぞれ供給される。
【００３９】係る構成の制御装置によれば、ＰＤ制御器
５３の出力信号が、演算器５４を介して、等しく上側及
び下側固定子の軸方向位置制御器５６の出力信号に加え
られるので、回転子の軸方向位置を変化させることな
く、回転子の半径方向の振動に対して減衰力を与えるこ
とができる。
５３の出力信号が、演算器５４を介して、等しく上側及
び下側固定子の軸方向位置制御器５６の出力信号に加え
られるので、回転子の軸方向位置を変化させることな
く、回転子の半径方向の振動に対して減衰力を与えるこ
とができる。
【００４０】尚、この図では傾き制御系を図示してない
が、図４に示す第１の実施の形態の制御装置と同様に設
ける。又、上述した実施の形態の電動機の形式は、永久
磁石型同期機とリアクタンス型同期機とを組み合わせた
もの或いはリアクタンス型同期機同士の組み合わせとし
てもよい。又、第１の実施の形態においては、固定子は
回転子を両側から挟みこまないで、片側のみで支持する
ようにしてもよい。
が、図４に示す第１の実施の形態の制御装置と同様に設
ける。又、上述した実施の形態の電動機の形式は、永久
磁石型同期機とリアクタンス型同期機とを組み合わせた
もの或いはリアクタンス型同期機同士の組み合わせとし
てもよい。又、第１の実施の形態においては、固定子は
回転子を両側から挟みこまないで、片側のみで支持する
ようにしてもよい。
【００４１】又、上記の実施の形態においては上側及び
下側の回転子の双方に電動機として機能するようにトル
ク電流を供給するようにしているが、片方又は両方とも
にトルク電流を供給しないようにしてもよい。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。
下側の回転子の双方に電動機として機能するようにトル
ク電流を供給するようにしているが、片方又は両方とも
にトルク電流を供給しないようにしてもよい。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。
【００４２】
【発明の効果】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浮上位置を制御すると共に回転駆
動しつつ、且つ半径方向に生じる振動を減衰させること
ができる。これにより、ディスク型無軸受回転機械での
半径方向の支持機構がバネ系と同じであり、減衰作用が
ないために回転子の振動が収束しにくいという従来技術
の問題点を改善でき、浮上回転中に半径方向の外乱が作
用しても、その振動を安定に収束させることができる。
ディスク型の回転子を浮上位置を制御すると共に回転駆
動しつつ、且つ半径方向に生じる振動を減衰させること
ができる。これにより、ディスク型無軸受回転機械での
半径方向の支持機構がバネ系と同じであり、減衰作用が
ないために回転子の振動が収束しにくいという従来技術
の問題点を改善でき、浮上回転中に半径方向の外乱が作
用しても、その振動を安定に収束させることができる。
【図１】本発明の実施の対象となるディスク型無軸受回
転機械の構成例を示す説明図。
転機械の構成例を示す説明図。
【図２】ディスク型回転子における半径方向力が由来す
る磁束分布の説明図。
る磁束分布の説明図。
【図３】ディスク型回転子の半径方向位置と半径方向力
の大きさの関係を示す説明図。
の大きさの関係を示す説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の制御装置の説明
図。
図。
【図５】図４に示す制御装置を用いない場合の半径方向
の振動の状態を示すグラフ。
の振動の状態を示すグラフ。
【図６】図４に示す制御装置を用いた場合の半径方向の
振動の減衰を示すグラフ。
振動の減衰を示すグラフ。
【図７】本発明の第２の実施の形態の制御装置の説明
図。
図。
１５，１７，６１，６３ 固定子 １６ 回転子 ２６ 回転角速度検出器 ２９ アキシャル位置制御器 ２９ω 速度制御器 ３０，５７ アキシャル力・トルク非干渉化補償器 ３１，５８ 回転座標／２相３相変換器 ３２ インバータ／アキシャル位置・姿勢検出
器 ３９ 比例微分（ＰＤ）制御器 ４０，５１ 半径方向変位センサ ４１，５４ 演算器 ４２ 微分器 ４３ 係数乗算器 ４４，５５ 加算器 ４５ リミッタ ４６，４７，５２ 比較器 ５１ｚ 軸方向位置検出器 ５３ 半径方向制御器（ＰＤ制御器） ５８ 電力増幅器（インバータ）
器 ３９ 比例微分（ＰＤ）制御器 ４０，５１ 半径方向変位センサ ４１，５４ 演算器 ４２ 微分器 ４３ 係数乗算器 ４４，５５ 加算器 ４５ リミッタ ４６，４７，５２ 比較器 ５１ｚ 軸方向位置検出器 ５３ 半径方向制御器（ＰＤ制御器） ５８ 電力増幅器（インバータ）
───────────────────────────────────────────────────── 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 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 (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
Claims (5)
- 【請求項１】 固定子磁極面に対向してディスク型回転
子を配置し、前記固定子に設けた電磁コイルに与える電
流を制御することにより、前記回転子を非接触で磁気浮
上支持すると共に回転駆動を行うディスク型無軸受回転
機械において、 回転軸中心からの前記回転子の半径方向変位に応じて、
前記固定子の電磁コイルに与える電流を調節することに
より、前記回転子にその半径方向変位及び速度に応じた
半径方向力を作用させることを特徴とするディスク型無
軸受回転機械。 - 【請求項２】 前記回転子の半径方向変位を入力とした
制御器出力を軸方向位置制御器への目標位置信号として
入力し、前記回転子を軸方向に変位させることにより、
回転子に半径方向の減衰力を作用させることを特徴とす
る請求項１に記載のディスク型無軸受回転機械。 - 【請求項３】 前記軸方向位置制御器への目標位置信号
に応じて、前記固定子の電磁コイルに供給するトルク分
電流を調整することを特徴とする請求項２に記載のディ
スク型無軸受回転機械。 - 【請求項４】 ディスク型回転子の軸方向の両側に、相
対面するように固定子磁極面を配置し、前記固定子に設
けた電磁コイルに与える電流を制御することにより、前
記回転子を非接触で磁気浮上支持すると共に回転駆動を
行うディスク型無軸受回転機械において、 回転軸中心からの前記回転子の半径方向変位に応じて、
前記固定子の電磁コイルに与える電流を調節することに
より、前記回転子の軸方向位置を保持したまま、前記回
転子にその半径方向変位及び速度に応じた半径方向力を
作用させることを特徴とするディスク型無軸受回転機
械。 - 【請求項５】 前記回転子の半径方向変位を入力とした
制御器出力を前記両側の固定子の軸方向位置制御器の制
御器出力に加算し、前記回転子に作用する軸方向磁束を
前記回転子の両側から等しく変化させることにより、前
記回転子の軸方向位置を保持したまま、前記回転子に半
径方向の減衰力を作用させることを特徴とする請求項４
に記載のディスク型無軸受回転機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03205598A JP3712519B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | ディスク型無軸受回転機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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