JPH1162963A - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

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Publication number
JPH1162963A
JPH1162963A JP9230536A JP23053697A JPH1162963A JP H1162963 A JPH1162963 A JP H1162963A JP 9230536 A JP9230536 A JP 9230536A JP 23053697 A JP23053697 A JP 23053697A JP H1162963 A JPH1162963 A JP H1162963A
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JP
Japan
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rotating body
rotation
detected
rotation sensor
magnetic bearing
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JP9230536A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Taniguchi
学 谷口
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic bearing device to simplify structure, reduce a cost, and increase a natural frequency through shortening of a rotary body. SOLUTION: A magnetic bearing device comprises a plurality of sets of magnetic bearings 3, 4, and 5 to support a rotary body 2 in a state not to make contact with a housing 1; and a built-in type brushless DC motor 6 to rotationally drive the rotary body 2. A plurality of rotation sensors 23 and 24 to output a signal, the intensity of which is changed according to a distance between an opposite surface of the rotary body 2, are arranged at equal intervals in a peripheral direction on one periphery concentrical to the rotary body 2 of the housing 1 positioned facing a lower end face 2a of the rotary body 2. One part 26 to be detected consisting of a recessed part is formed in a position corresponding to the periphery of the lower end face 2a of the rotary body 2. Based on output signals from the rotation sensors 23 and 24, the rotation position of the rotary body 2 and the numbers of revolutions thereof are detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、回転体を内蔵型
ブラシレスDCモータで回転駆動する磁気軸受装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing device for rotating a rotating body with a built-in brushless DC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気軸受装置は複数組の磁気軸受により
回転体を固定部分に対して非接触支持するものであり、
回転体の回転駆動にブラシレスDCモータを用いるもの
が知られている。ブラシレスDCモータは、基本的に
は、永久磁石界磁同期モータ、回転子位置検出部および
駆動回路(インバータなど)の3つの部分から構成され
ている。永久磁石界磁同期モータは、複数相(通常は3
相)の電機子巻線を備えた固定子と、永久磁石を用いた
回転子とからなり、固定子は磁気軸受装置の固定部分に
設けられ、回転子は磁気軸受装置の回転体に一体に設け
られる。そして、電機子電流を制御するために、回転子
位置検出部により回転子すなわち回転体の回転位置を検
出することが必要である。回転子位置検出部には、通
常、光電素子やホール素子が用いられる。また、磁気軸
受装置には、回転体の速度制御のために、モータの回転
子位置検出部とは別に、回転体の回転数を検出する回転
数検出装置が設けられる。
2. Description of the Related Art A magnetic bearing device supports a rotating body in a non-contact manner with respect to a fixed portion by a plurality of sets of magnetic bearings.
A device using a brushless DC motor for rotating a rotating body is known. The brushless DC motor is basically composed of three parts: a permanent magnet field synchronous motor, a rotor position detector, and a drive circuit (such as an inverter). Permanent magnet field synchronous motors have multiple phases (usually 3
Phase) consisting of a stator with armature windings and a rotor using permanent magnets. The stator is provided on the fixed part of the magnetic bearing device, and the rotor is integrated with the rotating body of the magnetic bearing device. Provided. Then, in order to control the armature current, it is necessary to detect the rotation position of the rotor, that is, the rotating body by the rotor position detection unit. Usually, a photoelectric element or a Hall element is used for the rotor position detector. Further, the magnetic bearing device is provided with a rotation speed detecting device for detecting the rotation speed of the rotating body, separately from the rotor position detecting unit of the motor, for controlling the speed of the rotating body.

【0003】一方、磁気軸受装置の回転体は非常に高い
回転数で回転駆動されるため、回転体を可能な限り短く
して、回転体の曲げ固有振動数を高め、最高回転数を上
げるとともに、定常回転数領域の自由度を増して、回転
安定性を高めることが要求される。なお、回転体の曲げ
固有振動数と定常回転数とが離れている方が回転の安定
度が増す。
On the other hand, since the rotating body of the magnetic bearing device is driven to rotate at a very high rotational speed, the rotating body is made as short as possible, the bending natural frequency of the rotating body is increased, and the maximum rotating speed is increased. In addition, it is required to increase the degree of freedom in the steady-state rotation speed region to increase the rotation stability. It should be noted that the more the bending natural frequency of the rotating body is apart from the steady rotation speed, the more stable the rotation.

【0004】ところが、従来の磁気軸受装置では、上記
のように、回転体の回転数検出装置とブラシレスDCモ
ータの回転子位置検出部が必要であり、そのため、構造
が複雑で、コストが高くなり、さらに、これらのために
回転体の長さが長くなり、その曲げ固有振動数が低下す
るという問題がある。
However, in the conventional magnetic bearing device, as described above, the rotation speed detection device of the rotating body and the rotor position detection portion of the brushless DC motor are required, and therefore the structure is complicated and the cost is high. Further, there is a problem that the length of the rotating body becomes longer due to these factors, and the natural frequency of bending thereof decreases.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記の問題を解決し、構造の簡素化、コスト低減が可能
で、かつ回転体を短くして、その固有振動数を高めるこ
とができる磁気軸受装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, simplify the structure and reduce the cost, and increase the natural frequency of the rotating body by shortening the rotating body. An object of the present invention is to provide a magnetic bearing device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
1の磁気軸受装置は、固定部分に対して回転体を非接触
支持する複数組の磁気軸受と、回転体を回転駆動する内
蔵型ブラシレスDCモータとを備えている磁気軸受装置
において、回転体の一端面に対向する固定部分の回転体
と同心の1つの円周上に、回転体の対向面との距離によ
って変化する信号を出力する複数の回転センサが円周方
向に等間隔をおいて配置され、回転体の上記端面の上記
円周に対応する位置に、凹部または凸部よりなる1つの
被検出部が形成されており、回転センサの出力信号に基
づいて回転体の回転位置の検出と回転数の検出が行われ
ることを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic bearing device comprising: a plurality of sets of magnetic bearings for supporting a rotating body in a non-contact manner with respect to a fixed portion; and a built-in brushless for rotating the rotating body. In a magnetic bearing device provided with a DC motor, a signal that changes according to the distance from the opposed surface of the rotating body is output on one circumference concentric with the rotating body of a fixed portion facing the one end face of the rotating body. A plurality of rotation sensors are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and one detected portion formed of a concave portion or a convex portion is formed at a position corresponding to the circumference on the end surface of the rotating body. The detection of the rotational position and the number of rotations of the rotating body are performed based on the output signal of the sensor.

【0007】回転センサの数は、ブラシレスDCモータ
の電機子巻線の相数と等しい。
[0007] The number of rotation sensors is equal to the number of phases of the armature winding of the brushless DC motor.

【0008】回転体が回転すると、1回転の間に、回転
体側の被検出部が固定部分側の複数の回転センサに順に
1回ずつ対向する。被検出部は凹部または凸部よりなる
ので、回転センサが回転体の端面の被検出部に対向して
いるときとそれ以外の部分に対向しているときとで、回
転センサと回転体の対向面との距離が変わり、それによ
って回転センサの出力信号の大きさが変わる。したがっ
て、回転体すなわち回転子の回転位置に対応して、各回
転センサの出力信号の大きさが変化し、それに基づいて
回転子の回転位置を検出することができる。また、回転
体が1回転するたびに、各回転センサの出力信号の大き
さが1回ずつ変化するので、これに基づいて回転体の回
転数を検出することができる。すなわち、回転センサの
出力を用いて、回転子の回転位置の検出と回転体の回転
数の検出の両方ができる。したがって、構造の簡素化お
よびコスト低減が可能である。しかも、回転体の端面に
対向するように、空きスペースである軸端に回転センサ
が配置されているので、回転体を短くして、その曲げ固
有振動数を高めることができる。そして、曲げ固有振動
数を高くすることにより、回転体の最高回転数を高め、
定常回転数領域の自由度を大きくして、回転安定性を良
くすることができる。
When the rotator rotates, the detected portion on the rotator faces the plurality of rotation sensors on the fixed portion one by one during one rotation. Since the detected portion is formed by a concave portion or a convex portion, the rotation sensor and the rotating body face each other when the rotation sensor faces the detected portion on the end surface of the rotating body and when the rotating sensor faces other portions. The distance to the surface changes, thereby changing the magnitude of the output signal of the rotation sensor. Therefore, the magnitude of the output signal of each rotation sensor changes according to the rotation position of the rotating body, that is, the rotor, and the rotation position of the rotor can be detected based on the output signal. In addition, each time the rotating body makes one rotation, the magnitude of the output signal of each rotation sensor changes once, so that the number of rotations of the rotating body can be detected based on this. That is, both the detection of the rotation position of the rotor and the detection of the rotation speed of the rotating body can be performed using the output of the rotation sensor. Therefore, the structure can be simplified and the cost can be reduced. In addition, since the rotation sensor is disposed at the shaft end, which is an empty space, so as to face the end surface of the rotating body, the rotating body can be shortened and its bending natural frequency can be increased. And by increasing the bending natural frequency, the maximum rotation speed of the rotating body is increased,
The rotational stability can be improved by increasing the degree of freedom in the steady rotational speed region.

【0009】請求項2の磁気軸受装置は、固定部分に対
して回転体を非接触支持する複数組の磁気軸受と、回転
体を回転駆動する内蔵型ブラシレスDCモータとを備え
ている磁気軸受装置において、回転体の一端面の回転体
と同心の1つの円周上に、凹部または凸部よりなる複数
の被検出部が円周方向に等間隔をおいて形成され、回転
体の上記端面に対向する固定部分の上記円周に対応する
位置に、回転体の対向面との距離によって大きさが変化
する信号を出力する1つの回転センサが配置されてお
り、回転センサの出力信号に基づいて回転体の回転位置
の検出と回転数の検出が行われることを特徴とするもの
である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic bearing device comprising a plurality of sets of magnetic bearings for supporting a rotating body in a non-contact manner with respect to a fixed portion, and a built-in brushless DC motor for rotating the rotating body. In the method, a plurality of detected portions formed of concave portions or convex portions are formed at equal intervals in a circumferential direction on one circumference concentric with the rotating body on one end face of the rotating body, and are formed on the end face of the rotating body. At a position corresponding to the circumference of the opposed fixed portion, one rotation sensor that outputs a signal whose size changes according to the distance from the facing surface of the rotating body is disposed, and based on an output signal of the rotation sensor, The detection of the rotational position and the number of rotations of the rotating body are performed.

【0010】被検出部の数は、ブラシレスDCモータの
電機子巻線の相数と等しい。また、1つの被検出部につ
いて、回転センサからその被検出部の回転センサとの対
向面までの距離が他の被検出部のそれと異なるようにす
る。
[0010] The number of detected parts is equal to the number of phases of the armature winding of the brushless DC motor. Further, the distance from one rotation detection sensor to the surface of the detection target facing the rotation sensor is different from that of the other detection detection target.

【0011】回転体が回転すると、1回転の間に、回転
体側の複数の被検出部が1回ずつ順に固定部分側の回転
センサに対向する。被検出部は凹部または凸部よりなる
ので、回転センサが回転体の端面の被検出部に対向して
いるときとそれ以外の部分に対向しているときとで、回
転センサと回転体の対向面との距離が変わり、それによ
って回転センサの出力信号の大きさが変わる。したがっ
て、回転体が1回転する間に、回転センサの出力の大き
さが3回変化する。また、1つの被検出部の回転センサ
との対向面から回転センサまでの距離が他の被検出部の
それと異なっているので、この被検出部が回転センサに
対向したときの回転センサの出力信号の大きさは、他の
被検出部が回転センサに対向したときの回転センサの出
力信号の大きさと異なる。したがって、この1つの被検
出部を基準として、回転子の回転位置を検出することが
できる。また、回転体が1回転するたびに、回転センサ
の出力信号の大きさが3回変化するので、これに基づい
て回転体の回転数を検出することができる。すなわち、
回転センサの出力を用いて、回転子の回転位置の検出と
回転体の回転数の検出の両方ができる。したがって、構
造の簡素化およびコスト低減が可能である。しかも、回
転体の端面に対向するように、空きスペースである軸端
に回転センサが配置されているので、回転体を短くし
て、その曲げ固有振動数を高めることができる。そし
て、曲げ固有振動数を高くすることにより、回転体の最
高回転数を高め、定常回転数領域の自由度を大きくし
て、回転安定性を良くすることができる。
When the rotator rotates, a plurality of detected parts on the rotator sequentially face the rotation sensor on the fixed part side one by one during one rotation. Since the detected portion is formed by a concave portion or a convex portion, the rotation sensor and the rotating body face each other when the rotation sensor faces the detected portion on the end surface of the rotating body and when the rotating sensor faces other portions. The distance to the surface changes, thereby changing the magnitude of the output signal of the rotation sensor. Therefore, the output of the rotation sensor changes three times during one rotation of the rotating body. Also, since the distance from the surface of one detected part facing the rotation sensor to the rotation sensor is different from that of the other detected parts, the output signal of the rotation sensor when this detected part faces the rotation sensor Is different from the magnitude of the output signal of the rotation sensor when another detected portion faces the rotation sensor. Therefore, the rotational position of the rotor can be detected with reference to the one detected portion. Further, since the output signal of the rotation sensor changes three times each time the rotating body makes one rotation, the rotation speed of the rotating body can be detected based on this. That is,
Using the output of the rotation sensor, it is possible to detect both the rotational position of the rotor and the rotational speed of the rotating body. Therefore, the structure can be simplified and the cost can be reduced. In addition, since the rotation sensor is disposed at the shaft end, which is an empty space, so as to face the end surface of the rotating body, the rotating body can be shortened and its bending natural frequency can be increased. By increasing the bending natural frequency, the maximum rotation speed of the rotating body can be increased, the degree of freedom in the steady rotation speed region can be increased, and the rotation stability can be improved.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1〜図4は第1実施形態を示し、図1は
磁気軸受装置の全体構成を概略的に示している。
1 to 4 show a first embodiment, and FIG. 1 schematically shows the entire configuration of a magnetic bearing device.

【0014】図1に示すように、磁気軸受装置は、固定
部分を構成する有底鉛直円筒状のハウジング(1)に対し
て鉛直軸状の回転体(2)を非接触支持する1組のアキシ
アル磁気軸受(3)および上下2組のラジアル磁気軸受(4)
(5)、ならびに回転体(2)を回転駆動する内蔵型ブラシレ
スDCモータ(6)を備えている。
As shown in FIG. 1, the magnetic bearing device has a set of a vertical shaft-shaped rotating body (2) supported in a non-contact manner on a bottomed vertical cylindrical housing (1) constituting a fixed portion. Axial magnetic bearings (3) and two sets of upper and lower radial magnetic bearings (4)
(5), and a built-in brushless DC motor (6) that rotationally drives the rotating body (2).

【0015】回転体(2)は、ハウジング(1)内の中心に同
心状に配置されている。ハウジング(1)の上部外側に底
部が開口した筒状体(7)が同心状に配置されており、筒
状体(7)の頂壁の内面中心部が回転体(2)の上端に固定さ
れている。そして、筒状体(7)は、回転体(2)と一体とな
って回転する。
The rotating body (2) is disposed concentrically at the center in the housing (1). A cylindrical body (7) having a bottom opening outside the upper part of the housing (1) is concentrically arranged, and the center of the inner surface of the top wall of the cylindrical body (7) is fixed to the upper end of the rotating body (2). Have been. Then, the cylindrical body (7) rotates integrally with the rotating body (2).

【0016】アキシアル磁気軸受(3)は回転体(2)のフラ
ンジ状の部分をアキシアル方向(上下方向)の両側から
挟むように配置されてこの部分をアキシアル方向の両側
に磁気吸引する上下1対の電磁石(8)(9)を備え、ハウジ
ング(1)の底壁(1a)内面に設けられたアキシアル変位セ
ンサ(10)の出力に基づいて電磁石(8)(9)の励磁電流を制
御することにより、回転体(2)がアキシアル方向の所定
位置に支持される。各ラジアル磁気軸受(4)(5)は回転体
(2)の外周のターゲットの部分を互いに直交する2つの
ラジアル方向(水平方向)の両側から挟むように配置さ
れてターゲットの部分を各ラジアル方向の両側に磁気吸
引する2対の電磁石(11)(12)(13)(14)を備えハウジング
(1)の周壁(1b)内面に設けられたラジアル変位センサ(1
5)(16)(17)(18)の出力に基づいて電磁石(11)〜(14)の励
磁電流を制御することにより、回転体(2)がラジアル方
向の所定位置に支持される。なお、磁気軸受(3)(4)(5)
については、公知の構成を採用しうるので、詳細な説明
は省略する。
The axial magnetic bearing (3) is arranged so as to sandwich the flange-shaped portion of the rotating body (2) from both sides in the axial direction (up and down direction), and a pair of upper and lower magnets for magnetically attracting this portion to both sides in the axial direction. And the excitation current of the electromagnets (8) and (9) is controlled based on the output of an axial displacement sensor (10) provided on the inner surface of the bottom wall (1a) of the housing (1). Thus, the rotating body (2) is supported at a predetermined position in the axial direction. Each radial magnetic bearing (4) (5) is a rotating body
Two pairs of electromagnets (11) arranged so as to sandwich the target portion on the outer periphery of (2) from both sides in two radial directions (horizontal directions) orthogonal to each other and magnetically attract the target portion to both sides in each radial direction. Housing with (12), (13) and (14)
The radial displacement sensor (1) provided on the inner surface of the peripheral wall (1b) of (1)
5) By controlling the excitation current of the electromagnets (11) to (14) based on the outputs of (16), (17) and (18), the rotating body (2) is supported at a predetermined position in the radial direction. Magnetic bearings (3) (4) (5)
For, a well-known configuration can be adopted, and thus a detailed description is omitted.

【0017】ブラシレスDCモータ(6)の電気的構成の
1例が図3に示されている。
FIG. 3 shows an example of the electrical configuration of the brushless DC motor (6).

【0018】このモータ(6)は、固定子(19)、回転子(2
0)、回転検出装置(21)および駆動回路(22)を備えてい
る。
The motor (6) includes a stator (19) and a rotor (2).
0), a rotation detection device (21) and a drive circuit (22).

【0019】固定子(19)はハウジング(1)の周壁(1b)内
面に固定され、回転子(20)は固定子(19)の内側の回転体
(2)の外周に固定されている。詳細な図示は省略した
が、固定子(19)には、複数相(この例では3相)の電機
子巻線が設けられている。回転子(20)には、1つの直径
方向の両端に磁極を有する環状の永久磁石が用いられて
いる。固定子(19)および回転子(20)は、公知の永久磁石
界磁同期モータのそれと同じ構成を有する。
The stator (19) is fixed to the inner surface of the peripheral wall (1b) of the housing (1), and the rotor (20) is a rotating body inside the stator (19).
It is fixed to the outer circumference of (2). Although not shown in detail, the stator (19) is provided with a plurality of (three in this example) armature windings. For the rotor (20), an annular permanent magnet having magnetic poles at both ends in one diameter direction is used. The stator (19) and the rotor (20) have the same configuration as that of a known permanent magnet field synchronous motor.

【0020】回転検出装置(21)は、回転子(20)の回転位
置検出と回転体(2)の回転数検出とを行うためのもので
ある。つまり、回転検出装置(21)は、従来の回転子位置
検出部と回転数検出装置とを兼ねるものであって、たと
えば次のように構成されている。
The rotation detecting device (21) detects the rotational position of the rotor (20) and the rotational speed of the rotating body (2). That is, the rotation detecting device (21) serves both as a conventional rotor position detecting unit and a rotational speed detecting device, and is configured as follows, for example.

【0021】回転体(2)の下端面(2a)が図2に示されて
いる。回転体(2)の下端部は導電性材料よりなるターゲ
ットとなっており、その下端面(2a)に対向するハウジン
グ(1)の底壁(1a)内面に複数個(この例では3個)の回
転センサ(23)(24)(25)が固定されている。ターゲット
は、適当な材料よりなる回転体(2)の下端に導電性材料
を固定することにより形成してもよいし、導電性材料よ
りなる回転体(2)の下端部に一体に形成してもよい。回
転センサ(23)〜(25)は、回転体(2)と同心の1つの円周
上に円周方向に等間隔(120°)をおいて配置されて
いる。各回転センサ(23)〜(25)は、回転体(2)の対向面
との距離によって大きさが変化する信号を出力するもの
であり、たとえば公知の渦電流式変位センサが用いられ
る。回転体(2)の下端面(2a)の上記円周に対応する位置
に、1つの被検出部(26)が形成されている。この例で
は、端面(2a)に一定深さの凹部を形成することにより、
被検出部(26)が形成され、その底面が各回転センサ(23)
〜(25)に対向する被検出面(26a)となっている。
The lower end surface (2a) of the rotating body (2) is shown in FIG. The lower end of the rotating body (2) is a target made of a conductive material, and a plurality (three in this example) is formed on the inner surface of the bottom wall (1a) of the housing (1) facing the lower end surface (2a). Of the rotation sensors (23), (24), and (25) are fixed. The target may be formed by fixing a conductive material to the lower end of the rotating body (2) made of a suitable material, or may be formed integrally with the lower end of the rotating body (2) made of a conductive material. Is also good. The rotation sensors (23) to (25) are arranged at equal intervals (120 °) in the circumferential direction on one circumference concentric with the rotating body (2). Each of the rotation sensors (23) to (25) outputs a signal whose magnitude changes depending on the distance from the facing surface of the rotating body (2), and for example, a known eddy current displacement sensor is used. One detected portion (26) is formed at a position corresponding to the circumference on the lower end surface (2a) of the rotating body (2). In this example, by forming a recess having a constant depth on the end face (2a),
A detected part (26) is formed, and the bottom surface of each of the rotation sensors (23)
(25a) to be detected (26a).

【0022】駆動回路(22)は、回転検出装置(21)の出力
信号に基づいて固定子(19)の電機子巻線の電機子電流を
制御することにより、モータ(6)の回転を制御するもの
である。
The drive circuit (22) controls the rotation of the motor (6) by controlling the armature current of the armature winding of the stator (19) based on the output signal of the rotation detection device (21). Is what you do.

【0023】回転体(2)が回転すると、1回転の間に、
被検出部(26)が3個の回転センサ(23)〜(25)に1回ずつ
対向する。各回転センサ(23)〜(25)は、被検出部(26)と
対向している間は、その被検出面(26a)に対向し、それ
以外のときは、回転体(2)の端面(2a)に対向する。そし
て、被検出部(26)に対向しているときとそれ以外のとき
とでは、回転センサ(23)〜(25)からその対向面までの距
離が異なるので、被検出部(26)に対向しているときに
は、回転センサ(23)〜(25)の出力信号の大きさは大きく
変化する。図4は、3個の回転センサ(23)〜(25)の出力
信号の変化の1例を示している。図4において、まず、
時点t1において被検出部(26)が第1回転センサ(23)に
対向すると、この回転センサ(23)の出力信号が大きく変
化する。時点t1から回転体(2)が120°回転した時点
t2において被検出部(26)が第2回転センサ(24)に対向
すると、この回転センサ(24)の出力信号が大きく変化す
る。時点t2から回転体(2)がさらに120°回転した時
点t3において被検出部(26)が第3回転センサ(25)に対
向すると、この回転センサ(25)の出力信号が大きく変化
する。時点t1から回転体(2)が1回転した時点t4にお
いて、被検出部(26)が再び第1回転センサ(23)に対向
し、この回転センサ(23)の出力信号が再び大きく変化す
る。そして、このように、回転体(2)の回転位置によっ
て、対応する回転センサ(23)〜(25)の出力信号が大きく
変化するので、駆動回路(22)において、各回転センサ(2
3)〜(25)の出力信号の変化を調べることにより、回転体
(2)すなわち回転子(20)の回転位置を検出することがで
き、この回転子(20)の回転位置に基づいて固定子(19)の
電機子巻線の電機子電流を制御することにより、回転子
(20)を回転駆動することができる。また、回転体(2)が
1回転するたびに、各回転センサ(23)〜(25)の出力信号
の大きさが1回ずつ変化するので、駆動回路(22)におい
て、いずれかの回転センサ(23)〜(25)の出力信号の変化
に基づいて回転体(2)の回転数を検出することができ、
これに基づいて回転体(2)の回転数の制御を行うことが
できる。
When the rotating body (2) rotates, during one rotation,
The detected portion (26) faces the three rotation sensors (23) to (25) once each. Each of the rotation sensors (23) to (25) faces the detected surface (26a) while facing the detected portion (26); otherwise, the end surface of the rotating body (2). (2a). Since the distance from the rotation sensors (23) to (25) to the facing surface is different between when facing the detected portion (26) and at other times, During this operation, the magnitudes of the output signals of the rotation sensors (23) to (25) greatly change. FIG. 4 shows an example of changes in output signals of the three rotation sensors (23) to (25). In FIG. 4, first,
When the detected part (26) faces the first rotation sensor (23) at the time point t1, the output signal of the rotation sensor (23) greatly changes. When the detected part (26) faces the second rotation sensor (24) at the time t2 when the rotating body (2) rotates 120 ° from the time t1, the output signal of the rotation sensor (24) greatly changes. When the detected part (26) faces the third rotation sensor (25) at the time t3 when the rotating body (2) further rotates 120 ° from the time t2, the output signal of the rotation sensor (25) greatly changes. At time t4 when the rotating body (2) makes one rotation from time t1, the detected part (26) again faces the first rotation sensor (23), and the output signal of this rotation sensor (23) changes greatly again. As described above, since the output signals of the corresponding rotation sensors (23) to (25) greatly change depending on the rotation position of the rotating body (2), each rotation sensor (2) is included in the drive circuit (22).
3) Check the change in the output signal from (25) to
(2) That is, the rotational position of the rotor (20) can be detected, and the armature current of the armature winding of the stator (19) is controlled based on the rotational position of the rotor (20). , Rotor
(20) can be driven to rotate. Further, each time the rotating body (2) makes one rotation, the magnitude of the output signal of each of the rotation sensors (23) to (25) changes once, so any one of the rotation sensors in the drive circuit (22). (23) The rotation speed of the rotating body (2) can be detected based on the change in the output signal of (25),
Based on this, the rotation speed of the rotating body (2) can be controlled.

【0024】上記実施形態では、回転体(2)の端面に凹
部を形成することにより被検出部を形成しているが、凸
部を形成することにより被検出部を形成することもでき
る。その場合は、凸状の被検出部の頂面が被検出面とな
る。
In the above embodiment, the detected portion is formed by forming a concave portion on the end face of the rotating body (2). However, the detected portion can be formed by forming a convex portion. In that case, the top surface of the convex detection portion becomes the detection surface.

【0025】図5〜図8は、第2実施形態を示してい
る。図5は磁気軸受装置の全体概略構成を示し、第1実
施形態と同じ部分には同一の符号を付している。図7
は、ブラシレスDCモータ(30)の電気的構成の1例を示
している。モータ(30)は、第1実施形態の場合と同様、
固定子(19)、回転子(20)、回転検出装置(31)および駆動
回路(32)を備えている。
FIGS. 5 to 8 show a second embodiment. FIG. 5 shows the overall schematic configuration of the magnetic bearing device, and the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG.
Shows an example of the electrical configuration of the brushless DC motor (30). The motor (30) is the same as in the first embodiment.
The vehicle includes a stator (19), a rotor (20), a rotation detector (31), and a drive circuit (32).

【0026】固定子(19)および回転子(20)は、第1実施
形態のものと同じ構成を有する。
The stator (19) and the rotor (20) have the same configuration as that of the first embodiment.

【0027】回転検出装置(31)は回転子(20)の回転位置
検出と回転体(2)の回転数検出とを行うためのものであ
るが、その具体的な構成が第1実施形態の場合異なって
いる。駆動回路(32)は、回転検出装置(31)の出力信号に
基づいて固定子(19)の電機子巻線の電機子電流を制御す
ることにより、モータ(30)の回転を制御するものである
が、その具体的な構成が第1実施形態の場合異なってい
る。
The rotation detecting device (31) is for detecting the rotation position of the rotor (20) and the rotation speed of the rotating body (2), and the specific configuration thereof is the same as that of the first embodiment. The case is different. The drive circuit (32) controls the rotation of the motor (30) by controlling the armature current of the armature winding of the stator (19) based on the output signal of the rotation detection device (31). However, the specific configuration is different in the first embodiment.

【0028】回転検出装置(31)は、次のように構成され
ている。
The rotation detecting device (31) is configured as follows.

【0029】回転体(2)は第1実施形態の場合と同じ構
成を有し、その下端面(2a)が図6に示されている。回転
体(2)の下端面(2a)の回転体(2)と同心の1つの円周上
に、複数(この例では3つ)の被検出部(33)(34)(35)が
形成され、回転体(2)の下端面(2a)に対向するハウジン
グ(1)の底壁(1a)内面に、1個の回転センサ(36)が固定
されている。回転センサ(36)は、第1実施形態の回転セ
ンサ(23)〜(25)と同じものである。各被検出部(33)〜(3
5)は第1実施形態の被検出部(26)と同じ構成を有し、各
被検出部(33)〜(35)の底面がそれぞれ回転センサ(36)に
対向する被検出面(33a)(34a)(35a)となっている。回転
体(2)の下端面(2a)から被検出面(33a)〜(35a)までの深
さは、第2被検出部(34)と第3被検出部(35)については
互いに等しいが、第1被検出部(33)についてはこれらと
異なっている。したがって、第1被検出部(33)が回転セ
ンサ(36)に対向したときの回転センサ(36)から対向面で
ある被検出面(33a)までの距離は、他の被検出部(34)(3
5)が回転センサ(36)に対向したときの回転センサ(36)か
ら被検出面(34a)(35a)までの距離と異なっている。この
ため、回転センサ(36)が第1被検出部(33)に対向したと
きと、他の被検出部(34)(35)に対向したときとでは、回
転センサ(36)の出力信号の大きさが異なる。
The rotating body (2) has the same structure as in the first embodiment, and its lower end surface (2a) is shown in FIG. A plurality (three in this example) of detected parts (33), (34), and (35) are formed on one circumference concentric with the rotating body (2) on the lower end surface (2a) of the rotating body (2). One rotation sensor (36) is fixed to the inner surface of the bottom wall (1a) of the housing (1) facing the lower end surface (2a) of the rotating body (2). The rotation sensor (36) is the same as the rotation sensors (23) to (25) of the first embodiment. Each detected part (33)-(3
5) has the same configuration as the detected portion (26) of the first embodiment, and the detected surface (33a) in which the bottom surfaces of the detected portions (33) to (35) face the rotation sensor (36), respectively. (34a) and (35a). The depth from the lower end surface (2a) of the rotating body (2) to the detected surfaces (33a) to (35a) is equal to each other for the second detected portion (34) and the third detected portion (35). , The first detected portion (33) is different from these. Therefore, when the first detected portion (33) faces the rotation sensor (36), the distance from the rotation sensor (36) to the detected surface (33a), which is the facing surface, is different from other detected portions (34). (3
5) is different from the distance from the rotation sensor (36) to the detected surfaces (34a) (35a) when the rotation sensor (36) faces the rotation sensor (36). Therefore, the output signal of the rotation sensor (36) is different between when the rotation sensor (36) faces the first detected part (33) and when the rotation sensor (36) faces the other detected parts (34) and (35). Different in size.

【0030】回転体(2)が回転すると、1回転の間に、
3つの被検出部(33)〜(35)が1回ずつ順に回転センサ(3
6)に対向する。回転センサ(36)は、被検出部(33)〜(35)
に対向している間は、その被検出面(33a)〜(35a)に対向
し、それ以外のときは、回転体(2)の端面(2a)に対向す
る。そして、被検出部(33)〜(35)に対向しているときと
それ以外のときとでは、回転センサ(36)からその対向面
までの距離が異なるので、被検出部(33)〜(35)に対向し
ているときには、回転センサ(36)の出力信号の大きさは
大きく変化する。図8は、回転センサ(36)の出力信号の
変化の1例を示している。図8において、まず、時点t
1において第1被検出部(33)が回転センサ(36)に対向す
ると、回転センサ(36)の出力信号が大きく変化する。時
点t1から回転体(2)が120°回転した時点t2におい
て第2被検出部(34)が回転センサ(36)に対向すると、回
転センサ(36)の出力信号が大きく変化する。時点t2か
ら回転体(2)がさらに120°回転した時点t3において
第3被検出部(35)が回転センサ(36)に対向すると、回転
センサ(36)の出力信号が大きく変化する。時点t1から
回転体(2)が1回転した時点t4において、第1被検出部
(33)が再び回転センサ(36)に対向し、回転センサ(36)の
出力信号が再び大きく変化する。また、前述のように、
第1被検出部(33)に対向したときの回転センサ(36)の出
力信号の大きさは、他の被検出部(34)(35)に対向したと
きの回転センサ(36)の出力信号の大きさと異なるので、
駆動回路(32)において、第1被検出部(33)を基準とし
て、回転センサ(36)の出力信号の変化を調べることによ
り、回転体(2)すなわち回転子(20)の回転位置を検出す
ることができ、この回転子(20)の回転位置に基づいて固
定子(19)の電機子巻線の電機子電流を制御することによ
り、回転子(20)を回転駆動することができる。また、回
転体(2)が1回転するたびに、回転センサ(36)の出力信
号の大きさが3回変化するので、駆動回路(32)におい
て、回転センサ(36)の出力信号の変化に基づいて回転体
(2)の回転数を検出することができ、これに基づいて回
転体(2)の回転数の制御を行うことができる。
When the rotating body (2) rotates, during one rotation,
The three detected parts (33) to (35) are sequentially rotated once by the rotation sensor (3).
Opposite to 6). The rotation sensor (36) is a part to be detected (33) to (35)
During the time when it faces the detected surfaces (33a) to (35a), it faces the end surface (2a) of the rotating body (2) otherwise. The distance from the rotation sensor (36) to the facing surface is different between when facing the detected parts (33) to (35) and at other times, so that the detected parts (33) to (35) When opposing to (35), the magnitude of the output signal of the rotation sensor (36) changes greatly. FIG. 8 shows an example of a change in the output signal of the rotation sensor (36). In FIG. 8, first, at time t
When the first detected portion (33) faces the rotation sensor (36) in 1, the output signal of the rotation sensor (36) changes greatly. When the second detected part (34) faces the rotation sensor (36) at the time t2 when the rotating body (2) rotates 120 ° from the time t1, the output signal of the rotation sensor (36) greatly changes. When the third detected part (35) faces the rotation sensor (36) at the time t3 when the rotating body (2) further rotates 120 ° from the time t2, the output signal of the rotation sensor (36) greatly changes. At time t4 when the rotating body (2) makes one rotation from time t1, the first detected part
(33) again faces the rotation sensor (36), and the output signal of the rotation sensor (36) changes greatly again. Also, as mentioned above,
The magnitude of the output signal of the rotation sensor (36) when facing the first detected portion (33) is the output signal of the rotation sensor (36) when facing the other detected portions (34) and (35). It is different from the size of
In the drive circuit (32), the rotation position of the rotating body (2), that is, the rotor (20) is detected by examining a change in the output signal of the rotation sensor (36) with reference to the first detected portion (33). By controlling the armature current of the armature winding of the stator (19) based on the rotational position of the rotor (20), the rotor (20) can be rotationally driven. Also, each time the rotating body (2) makes one rotation, the magnitude of the output signal of the rotation sensor (36) changes three times, so that in the drive circuit (32), the output signal of the rotation sensor (36) changes. Rotating body based on
The rotation speed of (2) can be detected, and based on this, the rotation speed of the rotating body (2) can be controlled.

【0031】回転センサ(36)からこれに対向する被検出
部(33)〜(35)の被検出面(33a)〜(35a)までの距離は、各
被検出部(33)〜(36)について全て異なるようにすること
もできる。
The distance from the rotation sensor (36) to the detection surfaces (33a) to (35a) of the detection portions (33) to (35) opposed thereto is determined by each of the detection portions (33) to (36). Can all be different.

【0032】第2実施形態の場合も、回転体(2)の下端
面(2a)に凸部を形成することにより被検出部を形成する
ことができる。また、被検出部の一部を凹部で、残りを
凸部で形成することもできる。
Also in the case of the second embodiment, the detected portion can be formed by forming a convex portion on the lower end surface (2a) of the rotating body (2). Further, a part of the detected part may be formed by a concave part, and the rest may be formed by a convex part.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、この発明の第1実施形態を示す磁気軸
受装置の概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a magnetic bearing device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、回転体の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of a rotating body.

【図3】図3は、ブラシレスDCモータの電気的構成の
1例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of an electrical configuration of a brushless DC motor.

【図4】図4は、3個の回転センサの出力信号の1例を
示すタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing an example of output signals of three rotation sensors.

【図5】図5は、この発明の第2実施形態を示す磁気軸
受装置の概略縦断面図である。
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a magnetic bearing device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図6は、回転体の底面図である。FIG. 6 is a bottom view of the rotating body.

【図7】図7は、ブラシレスDCモータの電気的構成の
1例を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of an electrical configuration of a brushless DC motor.

【図8】図4は、回転センサの出力信号の1例を示すタ
イムチャートである。
FIG. 8 is a time chart showing an example of an output signal of a rotation sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) ハウジング(固定部分) (2) 回転体 (2a) 回転体の下端面 (3) アキシアル磁気軸受 (4)(5) ラジアル磁気軸受 (6) 内蔵型ブラシレスDCモータ (19) 固定子 (20) 回転子 (21) 回転検出装置 (23)(24)(25) 回転センサ (26) 被検出部 (26a) 被検出面 (30) 内蔵型ブラシレスDCモータ (31) 回転検出装置 (33)(34)(35) 被検出部 (33a)(34a)(35a) 被検出面 (36) 回転センサ (1) Housing (fixed part) (2) Rotating body (2a) Lower end face of rotating body (3) Axial magnetic bearing (4) (5) Radial magnetic bearing (6) Built-in brushless DC motor (19) Stator ( 20) Rotor (21) Rotation detector (23) (24) (25) Rotation sensor (26) Detected part (26a) Detected surface (30) Built-in brushless DC motor (31) Rotation detector (33) (34) (35) Detected part (33a) (34a) (35a) Detected surface (36) Rotation sensor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固定部分に対して回転体を非接触支持する
複数組の磁気軸受と、回転体を回転駆動する内蔵型ブラ
シレスDCモータとを備えている磁気軸受装置におい
て、 回転体の一端面に対向する固定部分の回転体と同心の1
つの円周上に、回転体の対向面との距離によって大きさ
が変化する信号を出力する複数の回転センサが円周方向
に等間隔をおいて配置され、回転体の上記端面の上記円
周に対応する位置に、凹部または凸部よりなる1つの被
検出部が形成されており、回転センサの出力信号に基づ
いて回転体の回転位置の検出と回転数の検出が行われる
ことを特徴とする磁気軸受装置。
1. A magnetic bearing device comprising: a plurality of sets of magnetic bearings for supporting a rotating body in a non-contact manner with respect to a fixed portion; and a built-in brushless DC motor for driving the rotating body to rotate. 1 concentric with the rotating body of the fixed part facing the
A plurality of rotation sensors that output a signal whose magnitude changes according to the distance from the opposing surface of the rotating body are arranged at equal intervals in the circumferential direction on one circumference, and the circumference of the end face of the rotating body is Is formed at a position corresponding to the above, and the detection of the rotation position and the number of rotations of the rotating body are performed based on the output signal of the rotation sensor. Magnetic bearing device.
【請求項2】固定部分に対して回転体を非接触支持する
複数組の磁気軸受と、回転体を回転駆動する内蔵型ブラ
シレスDCモータとを備えている磁気軸受装置におい
て、 回転体の一端面の回転体と同心の1つの円周上に、凹部
または凸部よりなる複数の被検出部が円周方向に等間隔
をおいて形成され、回転体の上記端面に対向する固定部
分の上記円周に対応する位置に、回転体の対向面との距
離によって大きさが変化する信号を出力する1つの回転
センサが配置されており、回転センサの出力信号に基づ
いて回転体の回転位置の検出と回転数の検出が行われる
ことを特徴とする磁気軸受装置。
2. A magnetic bearing device comprising: a plurality of sets of magnetic bearings that support a rotating body in a non-contact manner with respect to a fixed portion; and a built-in brushless DC motor that drives the rotating body to rotate. A plurality of detected portions formed of concave portions or convex portions are formed on one circumference concentric with the rotating body at equal intervals in the circumferential direction, and the circle of the fixed portion facing the end face of the rotating body is formed. At the position corresponding to the circumference, one rotation sensor that outputs a signal whose magnitude changes according to the distance from the opposing surface of the rotating body is arranged, and the rotation position of the rotating body is detected based on the output signal of the rotating sensor. A magnetic bearing device, wherein the rotation speed is detected.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004204939A (en) * 2002-12-25 2004-07-22 Koyo Seiko Co Ltd Magnetic bearing unit
JP2010052112A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Applied Materials Inc Axial movement detection mechanism and conditioner head

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