JPS5956838A - 密封囲繞体内に配置した回転子の磁気懸架装置 - Google Patents

密封囲繞体内に配置した回転子の磁気懸架装置

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JPS5956838A
JPS5956838A JP58110037A JP11003783A JPS5956838A JP S5956838 A JPS5956838 A JP S5956838A JP 58110037 A JP58110037 A JP 58110037A JP 11003783 A JP11003783 A JP 11003783A JP S5956838 A JPS5956838 A JP S5956838A
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suspension system
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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】 技術分野 本発明は、密封囲繞体内に配置した回転子の磁気懸架装
置に関するものである。更に詳述すれば。
本発明は１回転子を非接触状態で支持するように位置検
出器で制御される少くとも２個の能動半径方向電磁軸受
を備え、更に、各々の能動半径方向′電磁軸受は１回転
子に装着される積層磁性材料から成る環状電機子と、積
層磁性材料から成る継鉄と協働する電磁巻線で形成され
る固定子とを備え。
又、継鉄に、環状電機子と接触せずに環状電機子から僅
かに離隔した端部磁極片を設ける一方、電磁巻線を密封
囲繞体の外方に配設するように構成した。密封囲繞体内
に配置した回転子の磁気懸架装置番′−関するも′）７
ある・　　　　　　　　６密封囲繞体内を高速回転する
部材を支持−のに電磁軸受を使用することは公知であり
２例えば。
フランス特許明細書第１，１８６，５２７号に開示され
ている。
上記フランス特許明細書では、各々の電、磁軸受は、軸
の軸心の理論位置の回りに等間隔に配設した１組の４個
の同等の電磁石で形成されており。
更に、各々の電磁石は１巻線と、積層回転子の外周壁と
反対側に磁極片を設けた継鉄又は電機子とを備えて１回
転子に半径方向引力を印加する。電子システムと協働す
る位置検出器により、支持する電磁石の電圧印加を調整
して回転子の軸ノロを平衡位置に戻すことにより、安定
平衡位置が得られる。
」二記フランス特許明細舎弟１，１８６，５２７号では
、密封囲繞体の壁は、完全に連続していると共に１回転
部材と電磁軸受の固定部材の間に存在する電磁結合の空
隙内へ突入するように構成されている。
もし連続密封壁部が磁気的に中性のガラス等の材料で形
成されているなら、磁気軸受の固定子の磁極片と、これ
らの軸受の電機子を形成する積層電機子との間の実際の
空隙は、特に比較的に小形の機械を実際に満足に運転す
るためには余り小さい値に落とすことはできない。
もし、一方、連続した密封壁部を全て磁性材料で形成す
ると、磁性材料により囲繞体の全長に渡り磁気短絡が起
きて、軸受、検出器及び電動機の運転が妨害される。
更に１例えばフランス特許出願明細舎弟２，４５２．７
８２号は、Ｘ線管の密封壁部を貫通する磁気軸受固定子
の継鉄の構造を開示している。該構造によれば、電磁巻
線はＸ線管の外方に配設される一方、電機子の磁極片は
Ｘ線管の内方へ深く突入して、Ｘ線管内に空隙が形成さ
れる。この場合、電磁巻線は空隙から離れ過ぎていると
共に磁気損が大き過ぎるので、この構造も満足なもので
ない。
更に、密封囲繞体を備えた機械においては、磁気継鉄の
金属シートの薄さにより磁極片を密封状態で固着できな
いため、囲繞体の壁に設けた開口と同一面となる磁極片
を備えると共に積層材料から成る従来の磁気継鉄を使用
することができない。
目的 本発明は、密封囲繞体内に配置された回転子を。
回転子と接触せずに小さな幅の空隙を設けて、且つ、損
失を抑えて、支持して、−比較的小形の装置に適用でき
ると共に消費エネルギの低い電磁懸架装置を提供するこ
とをその目的とするものである。
要旨 本発明によれば、上記型式の装置において、積層材料か
ら成る各々の固定子の磁気継鉄は、厚さの薄く且つ非積
層磁性材料から成る端子部によって、端部磁極片の位置
まで延長されており、更に。
上記端子部は、密封囲繞体の壁の一部を直接形成すると
共に、環状電機子の反対側に位置していない非磁性密封
壁部に溶接することによって固着されており、又、電磁
軸受の空隙は、環状電機子と。
密封壁部の一部を成す端子部の囲繞体内の表面とて形成
される。
本発明の第１実施例によれは、端部磁極片の端子部は、
高い抵抗率と約２００よりも高い相対透・磁率を有する
磁性材料から成る１組の小形の固体部材によって形成さ
れ、更に、固体部材は、磁界の線に平行に配設されてい
ると共にガラスで成形されて、密封囲繞体の壁１のガラ
ス部に密封状態で固着される（第１図）。
上記小形の固体片は約２〜３聰の幅を有する一方、継鉄
４１の積層磁性材料は、厚さが約０．３〜０．４簡の金
属シートから成り、且つ、上記小形の固体片は互いに磁
界に平行に署。Ｘ数調の程度の厚さのガラス層によって
離隔されている。
本発明の別の実施例によれは、端部磁極片の端子部は、
高い透磁率と約２００より高い透磁率を有する磁性材料
である金属シートから成る被覆物で形成され、更に、該
被覆物は、磁界の線に対して垂直に配設されていると共
に、密封囲繞体の壁のガラス部又は金属部に密封状態で
溶接することにより固着される。
端子部は、０．３〜０．５ｍｍ程度の幅を有すると共に
、アンバーやスーパーアンヒスター等の貴金属を大量に
含有する強磁性合金によって形成されている。
本発明の有利な特徴は１位置検出器が、電磁型であり、
且つ１回転子に装着される積層磁性材料から成る環状電
機子と、電磁巻線で形成された固定子とを備え、又、電
磁巻線は、密封囲繞体の外方に配設されていると共に、
積層磁性材料から成る電機子と協働し、更に、上記電機
子に、非積層磁性材料から成る端子部によって延長され
た端部磁極片を設け、且つ、該端子部は、密封囲繞体の
壁の一部を直接形成すると共に、隣接したガラス壁部に
溶接することにより固着される点である。
又２位置検出器の端子部を、フェライトから成るロッド
又は単離粒子を有する焼結鋼から成るロッドて形成する
ことが望ましい。
（以　下　余　白） 本発明の更（こ別の特徴は、磁性金属シートから成る端
子部を、壁のガラス部と金属部の膨張の違いを吸収し得
る波形部を設けた密封壁部を介して、ガラス壁部に固着
した点である。
本発明にかかる装置は、特に、Ｘ線管の回転陽極軸の構
造に適用することができ、この場合、更に、陽極の駆動
軸に固着した回転子と、密封囲繞体の外方に配置した固
定子を設けた非同期電動機と、駆動軸の軸方向の位置を
検出する軸方向位置検出器とを備え、又、電動機と反対
側に配設した密封囲繞体の一部はガラスで形成され、且
つ、軸方向位置検出器に、積層磁性材料から成る電機子
と協働する巻線を備える固定子を設け、又、電機子の端
部磁極片を、密封囲繞体の壁を直接形成すると共に隣接
したガラス壁部に溶接することにより固着される非積層
磁性材料から成る端子部によって延長したことである。
上記適用例において、電磁軸受は円錐型である一方、陽
極を接地電位に設定することが望ましし）。
又、−例として、電磁軸受の固定子の電機子の端部磁極
片の端子部と、対応する環状電機子との間の空隙は約０
．４〜０．８ｒＩｕｎに設定される。
実施例 以下に、本発明の構成を各実施例について添付した図面
に従って説明する。
第１図において、回転子２は、密封囲繞体１内に配置さ
れていると共に電磁軸受４，５によって非接触状態で支
持されている。電磁軸受４，５の固定子はベース１０に
装着されている。回転子２を駆動する非同期電動機３は
、電機子３３と誘導子又は固定子とを備え、更に、電機
子３３は、回転子２の軸心に平行に延在すると共に回転
子２の周囲に吸納される導電性銅棒で形成される一方、
誘導子又は固定子に、厚さが薄い強磁性金属シートの束
で形成されると共に電圧印加コイル３２と協働する鉄心
３１を設ける。回転子２に固着した電機子３３は密封囲
繞体１内に配置される一方、ベース１０に固着された鉄
心３１と電圧印加コイル３２は密封囲繞体１の外方に配
置される。密封囲繞体１の回転子２と対向する部分に、
ガラス等の絶縁材料で形成した壁１６が設けられている
。
鉄心３１の金属シートの端部は、厚さが例えば１〜２ｒ
ｒｖｎ程度の壁１６と当接している。壁１６と電機子３
３の間の自由空間はＩＭ程度互いに隔離されている。鉄
心３１の端部と電機子３３の間の全空隙を上記寸法に設
定することにより、非同期電動機３を適当に運転するこ
とが可能となる。
回転子２の半径方向位置を検出する半径方向位置検出器
６，７は、従回路（図示せず）を備える電磁軸受４，５
と協働して、電磁手段のみによって支持されている回転
子２の位置を安定化する。
更に、回転子２と電磁軸受４，５の固定子及び半径方向
位置検出器６，７との間に存在する最小遊隙より僅かに
小さい横方向隙間を有するように、玉軸受８が非常用軸
受として設けられている。電磁軸受４，５は、双円錐型
であると共に、２個の円錐台表面によって境界を設けら
れた空隙を備えているため、これらの電磁軸受４，５は
、軸方向のストッパを更に設けなくても、回転子を半径
方向及び軸方向において心出しする。回転子の軸方同位
置を検出する軸方向位置検出器９が、半径方向位置検出
器６，７と協働して、回転子２が電磁軸受４，５によっ
て位置決めされる。
第１図及び第３図から明らかなように、電磁軸受４，５
は各々、回転子２に装着した積層強磁性材料から成る環
状電機子４３．５３と、ベース１０に固着した固定子４
１，５］とを備える。固定子４１．５１は、回転子２の
軸心の理論位置の回りに等間隔で配設した４個の同等の
電磁石５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄて形成され、各々の電磁
石５３〜５ｄは、巻線４２．５２と、Ｕ字状の継鉄４１
゜５１を備える。継鉄４１．５１は、磁束線を閉鎖する
ように対応する環状電磁子４３．５３と対向する磁極片
を形成する。固定子の電機子４１の端部の磁極面と環状
電機子４３．５３の間に隙間が形成される。各々の継鉄
４１，５１は、積層磁性材料から成ると共に、回転子２
の軸心に垂直に設けた薄い金属板４７．５７の束を備え
る。例えは軟鉄から成るこれらの薄い金属シートは、約
０．３〜０．４Ｍの厚さを有する。磁界に平行な継鉄４
１゜５１の分割は、過大な渦電流損を防ぐために公知の
装置と同様に行われている。巻線４２．５２は、回転子
２が収納された密封囲繞体１の壁の完全に外方に配置さ
れている。この構成により、巻線４２゜５２の絶縁塗料
が密封囲繞体１の内部でガスを放出して、密封囲繞体１
内に配置された部材の運転に悪影響を及ぼすという現象
を避けることかできる。密封囲繞体は、実際上、有毒な
又は腐食性のある製品も処理するのに運転できるように
してもよいが、高真空下でもその性能が電磁軸受によっ
て悪影響を受けずに運転できるようにしてもよい。
磁気損を抑制するには、僅かな空隙を形成するように、
継鉄４１，５１の磁極片を対応する電機子４３．５３と
出来るたけ近接させねばならない。
然しなから、成層鉄心を、流体を密封することが望まし
い密封囲繞体の壁に挿通ずることは困難である。従って
、本発明においては、磁極片は、固体部材４５．５５で
形成される端子部４４　、５４で延長されている。固体
部材４５．５５は、厚さが２〜３ｍ程度であると共に、
抵抗率及び相対透磁率μが高い非積層磁性材料から成る
。更に、固体部Ｈ４５，ｓ５を、例えば３％鉄鉄球珪素
金で製作してもよい。積層した金属シート４７の束に続
いて配設した固体部材４５　＊　５５は、２個の固体部
材４５　＋　５５の間に回す入子２の軸方向にし１゜×
数頭の厚さを有する薄い絶縁層４６．５６を形成するよ
うに、カラスで成形される。強磁性の固体部材４５をガ
ラスで成形することにより、ガラスの壁１が流体を連続
して密封できる一方、磁気損を大幅に増大させずに、継
鉄４１．５１の磁極片を密封囲繞体の壁に挿通して密封
囲繞体の内方へ僅かな距離だけ延在させ、対応する環状
電機子４３．５３と共に厚さの薄い空隙を形成するよう
に構成することができる。各磁極の端子部４４゜５４は
、回転子の軸心方向に３個又は４個の連続した固体部ｖ
Ｊ’　４５　＋　５５を備えるが、端子部に使用される
磁性材料か十分に高い透磁率を有する場合には、一体物
として製作することができる。
第１図及び第２図において、電磁型の半径方向位置検出
器６，７は、回転子２の上に配設された積層強磁性材料
から成る環状電機子６３．７３と、ベース１０に固着し
た支持部材６５．７５に装着された積層磁性材料から成
る電機子７１て形成される固定子と、巻線７２とを備え
る。第２図に示すように、半径方向位置検出器６，７を
、４対の磁極を形成するように回転子２の軸心の回りに
等間隔に配設した４個の電磁石７　ａ＋　７　ｂ＋　７
　ｃｒ７ｄて形成してもよい。磁性金属シート６７．７
７の公知の束によって形成される磁極片６１．７１は、
密封された壁１と同一平面を有すると共に、非積層磁性
材料から成る端子部６４．７４によって延長される。更
に、端子部６４．７４は、密封囲繞体の壁の一部を直接
形成すると共に、ガラスから成る隣接壁部材に溶接する
ことによって固着される。端子部６４．７４を、特に数
十に１−１ｚ程度の高周波数で検出器を運転するように
設けたフェライト製のロッドで形成してもよい。
電磁軸受４，５の場合と同様に、端子部６４゜７４と、
対応する環状電機子６３．７３とで形成される半径方向
位置検出器６．７の空隙は極めて小さく、例えば０．４
〜０．８繭程度である。
以下に、本発明の第２実施例を第４図に従って説明する
。第１図の実施例と第４図の実施例の対応する部品は同
一参照番号が付されている。
第４図の磁気懸架表置は、回転子２を非接触状態で支持
し得る２個の電磁軸受４，５を備え、回転子２はＸ線管
の陽極等の回転部材・のための支持軸２を備える。回転
子２は、その周囲に、積層磁性材料から成る環状電機子
４３．５３及び６３゜７３を受承し、環状電機子４３．
５３及び６３゜７３は、夫々、電磁軸受４，５及び半径
方向位置検出器６，７の囲繞体の外方の固定子と協働す
る。
安全玉軸受（図示せず）を密封囲繞体の内方の回転子２
と協働させてもよい。
本実施例における非同期電動機３と回転子２の半径方向
位置を検出する半径方向位置検出器６゜７の構造は、第
１図に示すものと同様である。一方、電磁軸受の固定子
の継鉄４１．５１の端子部４４’　、　ｓ　ｉは第１図
の端子部４４．５４と異なる。
第４図の実施例において、積層した継鉄４１，５１の磁
極片の端部は、アンバー又はスーパーアンヒスター等の
透磁率が高く抵抗率が低い強磁性材料から成る０、３〜
０．５　ｍｍ程度の厚さの薄板で被覆されている。密封
壁部１３　、　ｊ９を形成するように磁極を越えて延在
する上記被覆物は、磁気短絡を生せしめるが、該磁気短
絡の影響は、継鉄４１の磁極上に重ねた薄板４４’、５
４’の薄さを考慮に入れると無視し得る。従って、環状
電機子４３．５３と、端子部４４’　、　５４’を形成
する被覆物の間の空隙は０．４〜０．８ｍ＋ｎ程度の極
端に小さい幅を有するようにして、各々の電磁軸受４，
５は磁気的にあらゆる効率を維持てきる一方、金属シー
ト４７゜５７が密封囲繞体内に突入していないので、固
定子４１．５１の部分での流体の密封性が保証される。
磁性材料から成る壁部１３．１９は、カラス壁部１５．
１７と金属壁部１３．１９の間の膨張の違いを吸収でき
るように波形に形成した金属合金から成る流体密封壁部
１４．１８に溶接されている。
１個の軸方向位置検出器９（第４図）又は１対の軸方向
位置検出器９を回転子２の前部に対向するように配置し
て、回転子の軸方向位置データを得ることができる。半
径方向位置検出器６，７と同様に、軸方向位置検出器９
は、巻線９２と協働する積層継鉄９１から成る固定子を
備え、積層継鉄９１はガラス壁部材１２に挿入されたフ
ェライト製ロッド９４で延長されている。
明らかに、Ｘ線管に使用する場合には、回転陽極の能動
磁気懸架装置番こより、電磁軸受巻線４゜５に印加され
る電流の値の予知制御をして、（Ｘ線管内に現われる容
量性力により外乱を生じる）高電圧の印加による力と、
特に、Ｘ線管を停止する時の走行停止端部における減速
とを考慮に入れることができる。
更に、回１１１五子と支持軸受の固定子とが接触しない
電磁型の懸架入直により、Ｘ線管の場合は、例えは１日
中安定した運転ができる一方、玉軸受の場合は、初期摩
耗を避けるために、各操作毎にＸ線管を再始動する必要
があるが、これは操作毎に遅れ時間を生じて操作者にと
って面倒である。
場合によっては、コイル４２．５２に囲繞された継鉄部
と、被覆物に近接していると共に端子部４４．５４’を
形成する継鉄部との間に、回転子の軸心に平行な狭い空
隙を継鉄４１．５１に更に設けてもよい。被覆物４４．
５４に近接した継鉄部を形成する金属シートを、例えば
、にかわで被覆物４４’、５４’に固着する一方、継鉄
部に最早、円錐端部を設けていないために、摺動するこ
とによって容易に取り外せる一体組立物として、コイル
４２．５２で囲繞された継鉄部を製作することかできる
。追加した空隙が十分に小さければ、電磁軸受の性能は
大略変化しない。
従って、本発明は上記実施例に詳記した如き構成よりな
り、所期の目的を達成し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例にかかる、密封囲繞体内に
配置した回転子の電磁懸架装置の部分縦断面略図であり
、第２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線における断面図であ
り、第３図は第１図のｆｆ１−ｆｆｌ線における断面図
であり、第４図はＸ線管の回転陽極構造に適用した本発
明の第２実施例にかかる電磁）ひ架装置の縦断面図であ
る。 １・・・密封囲繞体、２・・・回転子、３・・・非同期
電動機、４，５・・・電磁軸受、６，７・・・半径方向
位置検出器、８・・・玉軸受、９・・・軸方向位置検出
器、１０・・・ベース、３１・・・鉄心、３３．７１・
・・電機子、４３．５３．６３，７３・・・環状電機子
、４１．５１・・・固定子、４２．５２．７２．９２・
・・巻線。 特ｆＦｆｆｉ　願人　ソシエテ・ヨーロペンヌ・ドユ・
プロパルジョン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）密封囲繞体内に配置した回転子の磁気懸架装置に
    して、少くとも２個の能動半径方向電磁軸受と、該能動
    半径方向電磁軸受が回転子を非接触状態で支持するよう
    に能動半径方向電磁軸受をサーボ連結する位置検出器と
    を備え、更に、各々の能動半径方向電磁軸受は２回転子
    に装着された積層磁性材料から成る環状電機子と、積層
    磁性材料がら成る継鉄と協働する電磁巻線で形成される
    固定子とを備え、且つ、継鉄に、環状電機子と接触しな
    いように環状電機子から短かい寸法だけ離隔して配設し
    た端部磁極片を設ける一方、電磁巻線を全て密封囲繞体
    の外方に配置し、又、各々の継鉄を、非積層磁性材料か
    ら成る厚さの薄い端子部によって、端部磁極片の位置ま
    で延長し、更に、端子部は密封囲繞体の壁の一部を直接
    形成すると共に、端子部を、環状電機子と反対側に配置
    されていない非磁性の流体密封壁の部分に溶接すること
    により固着する一方、電磁軸受の空隙を、環状電機子と
    、流体密封壁の一部を成す端子部の密封囲繞体内の表面
    とで形成するように構成したことを特徴とする磁気懸架
    装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、上記端部磁極片の端子部を、抵抗率が高くて、
    相対透磁率が約２００より高い磁性材料から成る１組の
    小形の固体片で形成し、更に。 固体片を、磁力線に平行に配置すると共にガラスで成形
    して、密封囲繞体の壁のガラス部に密封状態で固着した
    ことを特徴とするもの。 （３）特許請求の範囲第２項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、上記固体片は約２〜３＋＋＋ｍの幅を有する一
    方、継鉄の積層磁性材料を、厚さが約０．３〜０．４聰
    の薄板で形成し２更に、固体片を磁界に平、１ 行に厚さかイ０×数票程度のガラス層で互いに離隔した
    ことを特徴とするもの。 （４）特許請求の範囲第３項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、上記端部磁極片の端子部を、抵抗率が高くて、
    透磁率が約２００より高い磁性材料である金属シートか
    ら成る被覆物で形成し、更に。 該被覆物を、磁界の線に対して垂直に配設すると共に、
    密封囲繞体の壁のガラス部又は金属部に流体を密封する
    ように溶接することにより接合したことを特徴とするも
    の。 （５）特許請求の範囲第４項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、上記端子部は２０．３〜０．５ｍ程度の厚さを
    有すると共に、アンバーやスーパーアンヒスター等の貴
    金属を大量に含有する強磁性合金で形成されていること
    を特徴とするもの。 （６）特許請求の範囲第１項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、上記位置検出器は、電磁型であると共に１回転
    子に装着される積層磁性材料から成る環状電機子と、密
    封囲繞体の外方へ配置され、且つ、積層磁性材料から成
    る継鉄と協働する磁気巻線で形成される固定子とを備え
    、更に、継鉄に。 非積層材料から成る端子部によって延長した端部磁極片
    を設け、又、該端子部は、密封囲繞体の壁の一部を直接
    形成すると共に、ガラスの連続壁部に溶接することによ
    り固着されていることを特徴とするもの。 （７）特許請求の範囲第６項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、上記位置検出器の端子部をフェライトから成る
    ロンドで形成したことを特徴とするもの。 （８）特許請求の範囲第４項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、磁性金属シートで形成した」−記端子部を、ガ
    ラス壁部と金属壁部の膨張の違いを吸収できる波形部を
    設けた流体密封壁部を介して、ガラス壁部に固着したこ
    とを特徴とするもの。 （９）特許請求の範囲第１項に記載した磁気懸架装置に
    おいて、該磁気懸架装置は、Ｘ線管の回転陽極軸の構造
    に適用されると共に、更に、非同期電動機を備える一方
    、該非同期電動機は、陽極の駆動軸に固着された回転子
    と、密封囲繞体の外方に配置された固定子とを備え、且
    つ、非同期電動機に対向する密封囲繞体の部分はガラス
    で形成され。 更に、電磁軸受は１円錐型であると共に、更に。 駆動軸の軸方向位置を検出する軸方向位置検出器を設け
    、又、該軸方向位置検出器は、積層磁性材料から成る継
    鉄と協働する巻線で形成される固定子を備え、且つ、継
    鉄の端部磁極片を非積層材料から成る端子部によって延
    長する一方、該端子部は、密封囲繞体の壁を直接形成す
    ると共に、ガラスの連続壁部に溶接することにより固着
    され、又。 陽極は接地電位に設定されていることを特徴とするもの
    。 （１０）特許請求の範囲第１項に記載した磁気懸架装置
    において、上記電磁軸受の固定子の継鉄の端部磁極片の
    端子部と、対応する環状電機子との間の空隙が約０４〜
    ０．８ｍｍに設定されていることを特徴とするもの。
JP58110037A 1982-06-17 1983-06-17 密封囲繞体内に配置した回転子の磁気懸架装置 Granted JPS5956838A (ja)

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