JPS5950220A - 多軸制御型磁気軸受 - Google Patents

多軸制御型磁気軸受

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JPS5950220A
JPS5950220A JP57160376A JP16037682A JPS5950220A JP S5950220 A JPS5950220 A JP S5950220A JP 57160376 A JP57160376 A JP 57160376A JP 16037682 A JP16037682 A JP 16037682A JP S5950220 A JPS5950220 A JP S5950220A
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JP
Japan
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stator
rotor
yokes
magnetic
magnetic flux
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JP57160376A
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Tsutomu Murakami
力 村上
Atsushi Nakajima
厚 中島
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National Aerospace Laboratory of Japan
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National Aerospace Laboratory of Japan
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    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0459Details of the magnetic circuit
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、永久磁石の吸引力と電磁コイルの制御吸引力
との相互作用により、ステータ部に対しロータ部を非接
触で支持すると共に、半径方向の位置制御を可能とする
多軸制御型磁気軸受に関するものである。
磁気軸受とは回転している物体を支持する力として、磁
気力を利用する軸受である。この磁気軸受は摩擦・疲労
による寿命の制限がないこと、摩擦トルクが極めて小さ
いこと、真空・高温・低温等の特殊な環境に対する適合
性が優れていること等の著しい特色があるために近年盛
んに研究がなされている。そして、この用途としては例
えば遠心分離器、真空ポンプ、ジャイロ、結電4」+1
定器、人工衛星用制御機器等への使用が有望視されてい
る。
一般に多くの磁気軸受には永久磁石が用いられていて、
その着磁の方向は半径方向になされてい本発明の目的は
、永久磁石に軸方向に着磁したものを用いると共に、性
能のよい多軸制御型磁気軸受を提供することにあり、そ
の要旨は、軸を中心に一方の周囲を他方が非接触で相対
的に回転するロータ部とステータ部とから成り、ロータ
部とステータ部は、それぞれ3枚の平行に配列された平
板円環状ヨークの間の2個所の間隙に軸方向に着磁した
永久磁石を挟着し、これら永久磁石の磁極はロータ部、
ステータ部の前記ヨークの対向部分同士か吸引し、かつ
永久磁石からの磁束の流れが中央のヨークに対して対称
となるように配置し、ステータ部の両外側のヨークに電
磁コイルを設け、ロータ部、ステータ部の対向する中央
のヨーり間の空隙磁路には永久磁石のみの磁束が存在し
、両外側のヨーク間の空隙磁路には永久磁石と電磁コイ
ルの両者の磁束が共存するようにして、永久磁石によっ
てロータ部とステータ部のヨーク間に作用する吸引力を
電磁コイルによる11ノ目J’ll吸引力によって調整
し、ロータ部のステータ部に対する半径方向位置の制御
を行うようにしたことを特1及びロータ部2の平面図で
ある。この実施例においてはステータ部1は軸3に一体
的に固定されており、その周囲をロータ部2が回転する
ような構成とされ、ロータ部2にはフライホイール4が
取付けられている。ステーク部1は内径、外径を共に同
じくする平板円環状の3個のヨーク、即ち外側に配置さ
れたf51.第2のステータヨーク11.12と、これ
らに挟まれた第3のステークヨーク13とを有し、第1
、第3のステータヨーク11.13の間及び第3、第2
のステータヨーク14.15は軸方向に着磁されており
、永久磁石14.15回士の極性は第3のステータヨー
ク13を中心に」−下に対称的となるようにされている
。第1、第2のステータヨーク11.12は例えば第2
図に示すように、放射状に磁気的に8分割されており、
それぞれ十文字状の第1、第2の電磁ヨーク16.17
が取付けられている。これらの電磁ヨーク16.17は
第2図におけるX軸及びY軸」;にある第1、第2のス
テータヨーク11.12の分割部に磁気的に接続し、X
軸及びYモ11]二に存在しない分割部は電磁ヨーク1
6.17及(他の分割部とは磁気的にほぼ絶縁されてい
る。また、′1シ磁ヨーク16及び17の各脚部16a
、16b、16c、  16d及び17a、17’b、
17c、17d (17b、17dは図示せず)には、
それぞれ1個ずつ計8個の電磁コイル18a、18b、
18c、18d及び19a、19b、19 c、  l
 9 d (19b、 19 dは図示せず)が粉回さ
れている。
一方、ロータ部2にはステータヨーク11.1ステータ
ヨーク11.12の外周面とそれぞれ対向し、第3のロ
ータヨーク23の内周面が第3のステータヨーク13の
外周面と対向するように配置されている。また、ロータ
ヨーク21.22.23同士の間にもステータ部lと同
様に軸方向に着磁された永久磁石24.25が、第3の
ロータヨーク23を中心に極性を対称とするように配置
されている。なお、このロータ部2の永久磁石24.2
5の極性はステータ部lの永久磁石14.15の極性の
向きとは逆方向となっている。26はロータ部2のX軸
方向の変位を検出するための位置センサであり、Y軸方
向用の位置センサは図面においては省略されている。X
@用位置センサ26の出力は図示しない制御回路、パワ
ー6アンプを経て、電磁ヨーク16及び17のX軸方向
の脚部16a、16c及び17a、17cに巻回された
電磁コイル18a、18c及び19a、19cに゛電流
を流すようにされている。同様にして、図示しないY軸
用位置センサからはY軸方向の脚部16b、16d及び
17b、17dに巻回された木実雄側は上述の構成を有
するので、第1.第2のステータヨーク11.12及び
第1、第2のロータヨーク21.22には、永久磁石1
4.15.24.25からの磁束φ1と電磁コイル18
a、・・・、19a、・・・から発生する磁束φ2が共
存し、これらの間の空隙磁路G1、G2は所謂変調キャ
ップであるのに対し、第3のステータヨーク13及び第
3のロータヨーク23は、永久磁石14.15.24.
25のみによる磁束φ1しか存在せず、この第3のステ
ータヨーク13と第3のステータヨーク13へ磁束φ1
が流れ込むと同時に、第1のステータヨーク11から第
1のロータヨーク21へ、また第2のステータヨーク1
2から第2のロータヨーク22へ磁束φ1が流れ込むこ
とになる。従って、この磁束φlの通過によりステータ
ヨーク11.12.13とロータヨーク21.22.2
3との空隙磁路G1、G2、G3には磁気吸引力が作用
することになる。
この吸引力は理想的な状態を考えてみれば、あらゆる方
向において相殺され、ロータ部2は半径方向の成る方向
に偏位することなく不安定に平衡した状!ルにあり得る
が、実際には製作上の精度等からロータ部2が一方向に
変位することは避けられない。例えば、ロータ部2がX
軸止方向に微少量移動すると、fit、1図におけるス
テーク部lとロータr?1+ 2との左側の空隙磁路G
!、 G2、G3が、狭く、右側の空隙磁路G1、G2
、G3が大きくなる。従って、左側の空隙磁路Gl、 
G2、G3の磁気抵抗が小さくなるために、この部分に
おける永久磁石14.15.24.25からの磁束φI
は更に増加し、この変位はX軸用位置センサ26により
検出され、電磁ヨーク16及び17のX軸方向の脚部1
6a、L6c及び17a、17cに設けられた電磁コイ
ル18a、18c及び19a、19cに制御回路の制御
信号に基づく電流を流し、永久磁石14.15.24.
25による磁束φ1の吸引力の変化を打ち消すような方
向、つまり右側の空隙磁路Gl、’G2をステータヨー
ク11.12からロータヨーク21.22に通過し、そ
れぞれのロータヨーク21.22を半周し、左側の空隙
磁路G1、G2をロータヨーク21.22からステータ
ヨーク11.12に戻るような点線で示す方向の磁束G
1、G2では吸引力を増加することによって全体の吸引
力を平衡させ、ロータ部2を元の中立状態に復元させる
ことができる。この場合、ロータ部2がたとえ軸方向に
変位しても、磁束φ1、φ2の流れにより、ステータヨ
ーク11.12.13とロータヨーク21.22.23
の周面間」二が正対するように復元することになる。こ
れらの動作はY軸方向についても全く同様である。
この場合、第1、第2のステータヨーク11.12は磁
気的に分割しておくことにより、磁気コイル18.19
からの磁束φ2はX佃1、Y軸−]二に存在する分割部
のみを通過することになり、その′他の分割部には流入
することが少ないので、磁束φ2を効率良く吸引のため
に作用させることがi′I丁能となる。
第1、第2のステータヨーク11.12及び口−タヨー
ク21.22の間隔を大きく、即ちステータ部1、ロー
タ部2の厚さを成る程度厚くし、X軸力向或いはX軸力
向に並んだ電磁コイル18及び19に電流を差動的に供
与、つまり上下の制をリング状に並べてもよい。また、
空隙磁路に面するヨーク部分は第1図に示すように1枚
の歯としているが、これを複数枚の歯にして、軸方向の
剛性を向」ニさせることも可能である。
また、第3のステータヨーク13及び第3のロータヨー
ク23は必ずしも1枚の電磁板では瀝く、例えば第3図
に示すように2枚のヨーク13a、13b及び23a、
23b間に磁気的に絶縁する介在物30を設けてもその
作用は同じである。また、第4図に示すように第1図に
示すステータ部1とロータ部2との上下に永久磁石11
′、15’ 、24′、25’及び非変調ヨークL’3
′、23’を軸方向に並列すれば軸方向の剛のような効
果を有する。
(1)永久磁石は軸方向に着磁して使用しているので、
−永久磁石の製造が容易になり、かつヨークとの磁気的
接続が容易になる。
(2) ステータ部、ロータ部の双方に永久磁石を配置
しているので軸方向の剛性が高い。
(3)中央のステータヨーク及びロータヨーク間の空隙
磁路は、永久磁石のみよる非変調ギャップなので磁束密
度を増加することができ、そのために軸方向の剛性、及
び半径方向軸周りの剛性を大きくすることができる。
(4)両側のステータヨークとロータヨーク間の空隙磁
路な差動的に制御することにより、この磁気軸受−組だ
けで4軸制御型の磁気軸受ともなり、微小ジンバリング
制御も可能となる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る多軸制御型磁気軸受の実施例を示し
、第1図はその縦断面図、第2図はステータ部、ロータ
部の平面図、第3図、第4図はステータヨーク、ロータ
ヨークの組合わせの変形例−り、18.19は電磁コイ
ル、21.22.23はロータヨーク、26は位置セン
サ、φ1、φ2は磁束、G1、G2、G3は空隙磁路で
ある。 航空宇宙技術研究所長

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 軸を中心に一方の周囲を他方が非接触で相対的に
    回転するロータ部とステータ部とから成り、ロータ部と
    ステータ部は、それぞれ3枚の平行に配列された平板円
    環状ヨークの間の2個所の¥i%隙に軸方向に着磁した
    永久磁石を挟着し、これ! 、it永久磁石の磁極はロータ部、ステータ部の前記!
    l” WP−りの対向部分同士が吸引し、かつ永久磁石からの
    磁束の流れが中央のヨークに対して対称となるように配
    置し、ステータ部の両外側のヨークに電磁コイルを設け
    、ロータ部、ステータ部の対向する中央のヨーク間の空
    隙磁路には永久磁石のみの磁束が存在し、両外側のヨー
    ク間の空隙磁路には永久磁石と電磁コイルの両者の磁束
    が共存するようにして、永久磁石、によってロータ部と
    ステータ部のヨーク間に作用する吸引力を電磁コイルに
    よる制御吸引力によって調整し、ロータ部のステータ部
    に対する半径方向位置の制御を行うようにしたことを特
    徴とする多軸制御型磁気軸受。 2、 前記ステータ部の両外側のヨークは、放射状に少
    なくとも3個に磁気的に分割した特許請求の範囲第1項
    に記載の多軸制御型磁気軸受。
JP57160376A 1982-09-14 1982-09-14 多軸制御型磁気軸受 Granted JPS5950220A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5929546A (en) * 1996-07-05 1999-07-27 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Magnetic bearing for active centering of a body mobile relative to another about at least one axis
CN105114457A (zh) * 2015-08-24 2015-12-02 南京邮电大学 一种轴向径向电励磁磁轴承
CN105422623A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 宁波达奋精工轴承有限公司 自发电式磁轴承
CN105465175A (zh) * 2015-12-28 2016-04-06 宁波达奋精工轴承有限公司 一种主动式磁轴承
CN105508425A (zh) * 2015-12-28 2016-04-20 宁波达奋精工轴承有限公司 一种自发电式磁轴承

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5929546A (en) * 1996-07-05 1999-07-27 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Magnetic bearing for active centering of a body mobile relative to another about at least one axis
CN105114457A (zh) * 2015-08-24 2015-12-02 南京邮电大学 一种轴向径向电励磁磁轴承
CN105114457B (zh) * 2015-08-24 2017-06-09 南京邮电大学 一种轴向径向电励磁磁轴承
CN105422623A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 宁波达奋精工轴承有限公司 自发电式磁轴承
CN105465175A (zh) * 2015-12-28 2016-04-06 宁波达奋精工轴承有限公司 一种主动式磁轴承
CN105508425A (zh) * 2015-12-28 2016-04-20 宁波达奋精工轴承有限公司 一种自发电式磁轴承

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