JPS61124724A - Magnetic bearing - Google Patents

Magnetic bearing

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JPS61124724A
JPS61124724A JP24651384A JP24651384A JPS61124724A JP S61124724 A JPS61124724 A JP S61124724A JP 24651384 A JP24651384 A JP 24651384A JP 24651384 A JP24651384 A JP 24651384A JP S61124724 A JPS61124724 A JP S61124724A
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JP
Japan
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magnetic
rotating body
conductive member
fixed
force
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Application number
JP24651384A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Sudo
肇 須藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0459Details of the magnetic circuit

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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the magnetic support force of a rotor even during the failure of power supply by disposing magnetic flux supply means at a portion rotating in relative to a conductive member mounted on a fixed body, and producing induced electromotive force in the conductive member by the magnetic flux supply means. CONSTITUTION:A fixed body1 comprises a case 4 which is shaped like a flat hollow cylinder and formed by non-magnetic material. A support 5 comprising a column made of magnetic material having high magnetic permeability is fixed at the axis of the case 4. Annular permanent magnets 6, 7 are fixed at both end potions of the outer peripheral surface of the support 5 in such a manner as to closely adhere to the inner surfaces of the axial both ends of the case 4. The permanent magnets 6, 7 function as magnetic flux supply means for generating induced electromotive force in a conductive member 30 fixed to a rotor 2.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、磁気力を利用して物体を非接触に支承する磁
気軸受に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a magnetic bearing that uses magnetic force to support an object in a non-contact manner.

(発明の技術的背景とその問題点〕 従来より、物体を空中に略完全に非接触支承する軸受と
して磁気軸受が知られている。磁気軸受は、玉軸受等の
機械的軸受による支持が困難な、例えば高速回転体を低
損失で保持するのにしばしば用いられる。このような磁
気軸受は、一般的には回転体を磁気的に支承するための
磁気力を電磁石で得るようにしている。これは、回転体
の安定支承制御のための磁気力制御を電磁石への通電量
を調整することによって行なうためである。
(Technical background of the invention and its problems) Magnetic bearings have conventionally been known as bearings that support objects in the air almost completely without contact.Magnetic bearings are difficult to support with mechanical bearings such as ball bearings. For example, it is often used to hold a high-speed rotating body with low loss.Such magnetic bearings generally use electromagnets to obtain the magnetic force for magnetically supporting the rotating body. This is because magnetic force control for stable support control of the rotating body is performed by adjusting the amount of current applied to the electromagnet.

ところで、上記の磁気軸受にあっては、回転体支承のた
めの磁気力を電磁石によって得ている関係上、例えば停
電事故等によって上記電磁石への通電が遮断されると、
回転体支承のための磁気力は喪失する。そこで、この種
の磁気軸受にあっては、緊急支持用の玉軸受を用意して
、緊急時はこの玉軸受によって回転体を支持することが
なされていた。
By the way, in the above-mentioned magnetic bearing, since the magnetic force for supporting the rotating body is obtained by an electromagnet, if the power supply to the electromagnet is cut off due to a power outage accident, for example,
The magnetic force for supporting the rotating body is lost. Therefore, in this type of magnetic bearing, a ball bearing for emergency support is prepared, and the rotating body is supported by this ball bearing in an emergency.

しかしながら、玉軸受が支持し得る回転数には限界があ
り、上述の如き高速回転体を緊急時にせよ玉軸受で支持
するには回転体の非常に大きな慣性力を考慮すると、安
全性の面か弓問題があった。
However, there is a limit to the number of rotations that ball bearings can support, and supporting the above-mentioned high-speed rotating bodies with ball bearings even in emergencies poses safety concerns, considering the extremely large inertia of the rotating body. There was a bow problem.

しかも、一般にこの様な磁気軸受では、回転体を磁気支
承するための電磁石のコイルと、回転体に回転力を付与
するモータとはそれぞれ独立に電力が供給される構造と
なっているので、磁気支承用のコイルへの電流が遮断さ
れ、かつ前記モータへの電流が遮断されない場合には、
緊急用の玉軸受にかかる負担はざらに増大し、上記の問
題は一層顕著なものとなった。
Moreover, in general, such magnetic bearings have a structure in which power is supplied independently to the electromagnetic coil for magnetically supporting the rotating body and to the motor that applies rotational force to the rotating body, so the magnetic bearing If the current to the supporting coil is interrupted and the current to the motor is not interrupted,
The load placed on emergency ball bearings has increased dramatically, and the above-mentioned problems have become even more pronounced.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり
、その目的とするところは、停電時等においても高速回
転状態にある回転体の磁気的支承力を喪失することがな
く、安全性の極めて高い磁気軸受を提供することにある
The present invention has been made based on such problems, and its purpose is to prevent the magnetic bearing force of the rotating body in a high-speed rotation state from being lost even during a power outage, thereby improving safety. Our objective is to provide extremely high magnetic bearings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、回転体またはこの回転体に対し静止状態にあ
る固定体に導電部材を設けるとともに、この導電部材と
相対的に回転する部分に磁束供給手段を設け、前記磁束
供給手段で供給され前記導電部材に対し相対移動する磁
束によって前記導電部材内部に誘導起電力を生じさせ、
この誘導起電力をもってコイルを付勢して゛前記回転体
の非接触支承のための電磁気力を得るように構成したこ
とを特徴としている。
The present invention provides a conductive member on a rotating body or a stationary body that is stationary with respect to the rotating body, and a magnetic flux supply means is provided on a portion that rotates relative to the conductive member, and the magnetic flux is supplied by the magnetic flux supply means and the Generating an induced electromotive force inside the conductive member by a magnetic flux that moves relative to the conductive member,
The present invention is characterized in that the coil is energized by this induced electromotive force to obtain an electromagnetic force for non-contact support of the rotating body.

(発明の効果〕 上記の如き構成であれば、回転体の回転に起因した誘導
起電力で上記回転体の非接触支承のための電磁気力を得
るようにしているので、たとえ電力が遮断されても、回
転体が回転している限り回転体支承のための電磁気力を
喪失することがない。
(Effect of the invention) With the above configuration, the electromagnetic force for non-contact support of the rotating body is obtained by the induced electromotive force caused by the rotation of the rotating body, so even if the power is cut off, However, as long as the rotating body is rotating, the electromagnetic force for supporting the rotating body is not lost.

したがって、事故等によって電力の供給が遮断された場
合でも、低回転速度に至るまで回転体を安定に支承する
ことが可能となり、安全性を飛躍的に高めることができ
る。
Therefore, even if the power supply is cut off due to an accident or the like, it is possible to stably support the rotating body even at low rotational speeds, and safety can be dramatically improved.

なお、この発明によれば、誘導起電力は回転体の回転速
度に応じて増大し、これに伴って回転体支承のための電
磁気力も増大する。したがって、回転体が低回転数の時
は玉軸受は等、機械的な軸受による支持を必要とするが
、この場合には玉軸受の許容回転数を超えることはなく
、これを超えるような高速回転に到達すれば、極めて高
い磁気剛性を得た状態で安定した非接触支承を実現する
ことができる。
According to the present invention, the induced electromotive force increases in accordance with the rotational speed of the rotating body, and the electromagnetic force for supporting the rotating body also increases accordingly. Therefore, when the rotation speed of the rotating body is low, ball bearings require support by mechanical bearings, but in this case, the rotation speed does not exceed the permissible rotation speed of the ball bearing, and at high speeds exceeding this. Once rotation is reached, stable non-contact support can be achieved with extremely high magnetic rigidity.

(発明の実施例) 以下、図面を参照し本発明の一実施例に係る磁気軸受を
用いた高速回転装置について説明する。
(Embodiments of the Invention) Hereinafter, a high-speed rotation device using a magnetic bearing according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

この高速回転装置は、第1図に示すように、大きく別け
て固定体上と、回転時において上記固定体に対し非接触
で支承される回転体、2−と、この回転体、2−に回転
駆動力を付与する誘導モータ1とで構成されている。
As shown in Fig. 1, this high-speed rotation device is divided into two main parts: a fixed body, a rotating body 2- which is supported without contacting the fixed body during rotation, and a rotating body 2-. It is composed of an induction motor 1 that provides rotational driving force.

固定体1は、次のように構成されている。すなわち、図
中4は、偏平中空円筒状でかつ非磁性材料で形成された
ケース4である。このケース4の軸中心には、^透磁率
磁性材製の円柱からなる支柱5が固定されている。この
支柱5の外周面でかつその両端部には、前記ケース4の
軸方向両端壁内面にそれぞれ密着するように環状永久磁
石6゜7が固定されている。これら環状永久磁石6,7
は、回転体2−に固定された後述するところの導電部材
30に誘導起電力を発生させるための磁束供給手段とな
るものである。環状永久磁石6,7の外周部には、それ
ぞれ高透磁率磁性材で形成された環状継鉄8.9が装着
されている。これら環状継鉄8,9は、上記環状永久磁
石6.7から発生した磁束を軸方向に導くために回転体
2に向かって軸方向に突出したものとなっている。一方
、ケース4の側壁内面には、軸方向に着磁された環状永
久磁石11が固定されている。この環状永久磁石11の
軸方向両端部には、前記ケース4の軸方向両端壁内面に
それぞれ密着するように、やはり高透磁率磁性材で形成
された環状継鉄12.13が固定されている。この環状
継鉄12.13は、前記環状永久磁石11からの磁束を
前記回転体止に向けて軸方向および径方向に放射するた
めそれぞれ軸方向および径方向に突出した突周部12a
 、 13a 、 12b 、 13bを有している。
The fixed body 1 is configured as follows. That is, 4 in the figure is a case 4 which has a flat hollow cylindrical shape and is made of a non-magnetic material. A column 5 made of a permeable magnetic material is fixed to the axial center of the case 4. An annular permanent magnet 6.degree. 7 is fixed on the outer circumferential surface of the support column 5 and at both ends thereof so as to be in close contact with the inner surfaces of both axial end walls of the case 4, respectively. These annular permanent magnets 6, 7
serves as a magnetic flux supply means for generating an induced electromotive force in a conductive member 30, which will be described later, which is fixed to the rotating body 2-. Annular yokes 8.9 made of a high permeability magnetic material are attached to the outer peripheries of the annular permanent magnets 6, 7, respectively. These annular yokes 8, 9 protrude in the axial direction toward the rotating body 2 in order to guide the magnetic flux generated from the annular permanent magnet 6.7 in the axial direction. On the other hand, an annular permanent magnet 11 magnetized in the axial direction is fixed to the inner surface of the side wall of the case 4. At both axial ends of the annular permanent magnet 11, annular yokes 12 and 13, also made of a high magnetic permeability magnetic material, are fixed so as to be in close contact with the inner surfaces of both axial end walls of the case 4. . This annular yoke 12, 13 has protruding peripheral portions 12a that protrude in the axial direction and radial direction, respectively, in order to radiate the magnetic flux from the annular permanent magnet 11 toward the rotating body stop in the axial direction and radial direction.
, 13a, 12b, 13b.

前記環状永久磁石11は、後述するところの電1G42
3からの磁束との相互作用で前記回転体2−に反発力を
生じさせる。なお、前記支柱5には、軸方向に所定の間
隔をあけて環状支持板14、15が装着されており、こ
れら環状支持板14゜15のそれぞれ外周部には、低速
度回転時において前記回転体、2−を支持する玉軸受1
6.17が装着されている。
The annular permanent magnet 11 is an electric magnet 1G42 which will be described later.
The interaction with the magnetic flux from 3 generates a repulsive force on the rotating body 2-. Incidentally, annular support plates 14 and 15 are attached to the support column 5 at a predetermined interval in the axial direction, and the outer circumferential portions of these annular support plates 14 and 15 are provided with the support plates 14 and 15, respectively, to prevent the rotation during low speed rotation. ball bearing 1 supporting the body 2-
6.17 is installed.

回転体、2−は、環状継鉄21と、環状支持体22と、
環状電磁石23とをこの順で順次外側に外装するととも
に、前記環状継鉄21に電圧誘導部24を装着して構成
されている。前記環状継鉄21は、高透磁率磁性材で形
成され、回転時においてその両端部が固定体1の環状継
鉄8,9と所定の磁気ギャップPを介して対向するよう
に配置されている。環状支持体22は、非磁性でかつ非
導電体で形成されたものである。電磁石23は、外周部
に所定幅で周方向に延びる溝を形成してなる環状のコイ
ル芯材26と、このコイル芯材26の上記溝に周方向に
巻回されたコイル27とで構成されている。コイル芯材
26は、高透磁率磁性材で形成され、回転体2の回転時
においてその軸方向両端側の外周面がそれぞれ前記突周
壁12a 、 13aと所定の磁気ギャップQを1・:
     介して対向し、両端面がそれぞれ前記突周壁
12b。
The rotating body 2- includes an annular yoke 21, an annular support 22,
The annular electromagnet 23 is sequentially externally mounted in this order, and a voltage induction part 24 is attached to the annular yoke 21. The annular yoke 21 is made of a high magnetic permeability magnetic material, and is arranged such that both ends thereof face the annular yoke 8 and 9 of the fixed body 1 with a predetermined magnetic gap P in between during rotation. . The annular support body 22 is made of a non-magnetic and non-conductive material. The electromagnet 23 is composed of an annular coil core 26 formed with a circumferentially extending groove having a predetermined width on its outer periphery, and a coil 27 wound circumferentially around the groove of the coil core 26. ing. The coil core material 26 is formed of a high magnetic permeability magnetic material, and when the rotating body 2 rotates, the outer circumferential surfaces of both ends in the axial direction form a predetermined magnetic gap Q of 1.
The projecting peripheral walls 12b are opposed to each other through the projecting peripheral wall 12b, and both end surfaces thereof are the projecting peripheral walls 12b.

13bと所定の磁気ギャップRを介して対向するものと
なっている。また、前記電圧誘導部24は、環状継鉄2
1の内外周面に配置された電極28.29と、第2図に
抽出して示すように上記両電極28.29を連結する棒
状導電部材30とがうなるものである。
13b with a predetermined magnetic gap R in between. Further, the voltage induction section 24 is connected to the annular yoke 2
The electrodes 28 and 29 arranged on the inner and outer circumferential surfaces of the electrode 1 and the rod-shaped conductive member 30 connecting the two electrodes 28 and 29, as extracted and shown in FIG.

そして、上記電極28.29は、図示の如くそれぞれ上
記コイル27の両端子に電気的に接続されている。
The electrodes 28 and 29 are electrically connected to both terminals of the coil 27, respectively, as shown.

誘導モータβ−は、前記固定体1の支柱5の外周面でか
つ前記環状支持板14.15の間に装着された″:  
   固定子31と、前記回転体、2−の環状継鉄21
の内周部に前記電極29を覆うように設けられるととも
に前記固定子31に対向する位置に設けられた回転子3
2とで構成されている。この回転子32は、固定子31
から供給される磁束が前記環状継鉄21に影響を及ぼさ
ない程度の所定の厚みを有するものである。
The induction motor β- is mounted on the outer peripheral surface of the support column 5 of the fixed body 1 and between the annular support plates 14.15'':
The stator 31, the rotating body, and the annular yoke 21 of 2-
A rotor 3 is provided on the inner circumferential portion of the rotor 3 so as to cover the electrode 29 and is provided at a position facing the stator 31.
It is composed of 2. This rotor 32 has a stator 31
The annular yoke 21 has a predetermined thickness such that the magnetic flux supplied from the annular yoke 21 does not affect the annular yoke 21.

次に、このように構成された本実施例に係る高速回転装
置の作用について説明する。
Next, the operation of the high-speed rotating device according to the present embodiment configured as described above will be explained.

すなわち、いま回転体、2−が静止しているものとする
と、回転体、2−は、玉軸受16.17によって固定体
上に支持される。環状永久磁石6.7から供給された磁
束は、ms永久磁石6〜環状継鉄8〜11気ギャップP
〜環状継鉄21〜N&気ギャップP−環状継鉄9〜環状
永久磁石7〜支柱5〜環状永久磁石6の経路を通る磁気
ループM1を形成する。この状態で誘導モータ1に通電
がなされると、回転体上は回転を開始して、その速度を
徐々に増して行く。このように回転体、2−が回転する
と、導電部材30は、前記磁気ループM1を周方向に横
切るため、導電部材30には、回転体2−の回転数に比
例した大きさの起電力が誘起される。導電部材30に起
電力が誘起されると、この導電部材30の両端と電気的
に接続された電極28.291Jに電位差が発生するの
で、これに接続されているコイル27には電流が流れる
。これによって電磁石23が付勢されることになる。こ
の例の場合には、電磁石23は環状永久磁石11に対し
反発する向きに磁化される。したがって、電磁石23と
環状永久磁石11との間に磁気反発力が生じ、この反発
力が回転体、2−に作用する重力および回転体、2−の
印加されている外力を軽減する向きに働く。この磁気的
な反発力は、回転体、2−の速度に比例するので、誘導
モータ3−によって上記回転体、2−がさらに高速に回
転駆動されると、回転体2−は遂には玉軸受16.17
から浮上して、完全に空中に非接触支承されることにな
る。そして、回転体、2−の回転速度が更に上昇すると
、磁気支承の剛性はさらに向上し、回転体、2−の安定
支承を実現することができる。
That is, assuming that the rotating body 2- is now stationary, the rotating body 2- is supported on the fixed body by ball bearings 16, 17. The magnetic flux supplied from the annular permanent magnet 6.7 is applied to the ms permanent magnet 6 to the annular yoke 8 to 11 gap P.
- Annular yoke 21 - N & air gap P - Annular yoke 9 - Annular permanent magnet 7 - Support column 5 - A magnetic loop M1 passing through the path of annular permanent magnet 6 is formed. When the induction motor 1 is energized in this state, the rotating body starts rotating and gradually increases its speed. When the rotating body 2- rotates in this way, the conductive member 30 crosses the magnetic loop M1 in the circumferential direction, so that an electromotive force proportional to the rotation speed of the rotating body 2- is generated in the conductive member 30. induced. When an electromotive force is induced in the conductive member 30, a potential difference is generated between the electrodes 28 and 291J electrically connected to both ends of the conductive member 30, so a current flows through the coil 27 connected thereto. This causes the electromagnet 23 to be energized. In this example, the electromagnet 23 is magnetized in a direction repulsive to the annular permanent magnet 11. Therefore, a magnetic repulsive force is generated between the electromagnet 23 and the annular permanent magnet 11, and this repulsive force acts in a direction to reduce the gravity acting on the rotating body 2- and the external force applied to the rotating body 2-. . This magnetic repulsive force is proportional to the speed of the rotating body 2-, so when the rotating body 2- is driven to rotate at an even higher speed by the induction motor 3-, the rotating body 2- will eventually be driven by the ball bearing. 16.17
It will float up from the ground and be completely supported in the air without contact. When the rotational speed of the rotating body 2- further increases, the rigidity of the magnetic bearing further improves, and stable support of the rotating body 2- can be realized.

そして、この場合には、回転体2−の磁気支承のための
磁気力を供給する電磁石23は、他の電力系統から供給
された電力で付勢されるのではなく、回転体2−に装着
した導電部材30に誘起される起電力によって付勢され
、しかも上記磁気力は回転体、2−の回転数に依存する
ので、万一事故によって電源が遮断された場合でも、回
転体、2−の慣性力によって上記回転体、2−が高速回
転している間は磁気支承が可能である。そして、回転速
度が低下して磁気支承力が低下した場合には、既に玉軸
受16.17によって安吟に支持し得る回転速度になっ
ているため、危険性を十分に回避することができる。な
お、この場合、導電部材30に流れる電流は回転体りの
制動に寄与し得る。また、この場合には、磁気反発力を
用いて回転体、2−を磁気支承するようにしているので
、回転体、2−を無制御で安定に支持することができる
In this case, the electromagnet 23 that supplies the magnetic force for magnetic support of the rotating body 2- is attached to the rotating body 2-, rather than being energized by electric power supplied from another power system. The magnetic force is energized by the electromotive force induced in the conductive member 30, and the magnetic force depends on the rotation speed of the rotating body 2-, so even if the power is cut off due to an accident, the rotating body 2- Magnetic support is possible while the rotating body 2- is rotating at high speed due to the inertial force of. If the rotational speed decreases and the magnetic bearing force decreases, the rotational speed has already reached a level that can be safely supported by the ball bearings 16, 17, so danger can be sufficiently avoided. Note that in this case, the current flowing through the conductive member 30 can contribute to braking the rotating body. Moreover, in this case, since the rotating body 2- is magnetically supported using magnetic repulsion, the rotating body 2- can be stably supported without any control.

第3図は、本発明の他の実施例に係る高速回転装置を示
すものであり、第1図と同一部分には、同一符号を付し
である。したがって、重複する部分の説明は省くことに
する。
FIG. 3 shows a high-speed rotating device according to another embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. Therefore, the explanation of the overlapping parts will be omitted.

この実施例が先に示した実施例と異なる点は、固定体り
の磁気的な支持手段にある。すなわち、ケース4の側壁
内面には環状継鉄41が装着されている。この環状継鉄
41は、高透磁率磁性体で形成されており、電磁石23
と略同−の軸方向長さを有する環状部42と、この環状
部42の内面でかつ軸方向両端部近傍位置から上記電磁
石23に磁気ギャップSを介して径方向に対向するよう
に突設されるとともに、周方向に90°の位相差を持っ
て配置された径方向支持用磁極43a 、 43b 、
 43c 、 43d 。
This embodiment differs from the previous embodiments in the magnetic support means of the fixed body. That is, an annular yoke 41 is attached to the inner surface of the side wall of the case 4. This annular yoke 41 is made of a high permeability magnetic material, and the electromagnet 23
an annular portion 42 having approximately the same axial length as the annular portion 42; and radial support magnetic poles 43a, 43b, which are arranged with a phase difference of 90° in the circumferential direction.
43c, 43d.

44a 、 44b 、 44C、44d  (但し、
43d 、 44dは図示せず)と、これら半径方向支
持用磁極 43a〜43d 、 44a〜44dとそれ
ぞれ45°の位相差を持って配置され、前記環状部42
の両端縁部からケース4の両端壁内面に沿って前記電磁
石23の両端部に向かい前記電磁石23に磁気ギャップ
下を介して軸方向に対向する軸方向支持用磁極45a 
、 45b 。
44a, 44b, 44C, 44d (However,
43d and 44d (not shown) and these radial supporting magnetic poles 43a to 43d and 44a to 44d are arranged with a phase difference of 45 degrees, respectively, and the annular portion 42
An axially supporting magnetic pole 45a extends from both end edges of the case 4 along the inner surface of both end walls of the case 4 toward both ends of the electromagnet 23, and faces the electromagnet 23 in the axial direction through a magnetic gap.
, 45b.

45c 、 45cl 、 46a 、 46b 、 
46c 、 46d  (但し、45C、45d 、 
46c 、 46dは図示せず)とで構成されている。
45c, 45cl, 46a, 46b,
46c, 46d (However, 45C, 45d,
46c and 46d are not shown).

そして、これら11極43a〜43d 、 44a〜4
4d 、 45a 〜45d 、 46a 〜46d 
ニハ、そレソレ安定化制御用のコイル47.48が巻装
されている。
And these 11 poles 43a to 43d, 44a to 4
4d, 45a ~ 45d, 46a ~ 46d
Coils 47 and 48 for stabilization control are wound there.

このように構成された高速回転体において、回転体、2
−を回転させると、前述したように電磁石23は付勢さ
れ、これによって発生した磁束は、例えば環状部42〜
磁極43a −・磁気ギャップS−コイル芯材26〜磁
気ギャップS−磁極44a〜筒状部42を貫通し、軸方
向安定化のための磁気ループM2を形成するとともに、
例えば環状部42〜磁1i 45b〜磁気ギャップT〜
コイル芯材26〜11気ギャップT〜磁極46b〜筒状
部42を貫通し、半径方向安定化のための磁気ループM
3を形成する。これによって、回転体2−には軸方向お
よび径方向に磁−気吸引力が動く。この磁気吸引力は、
そdままでは本質的に不安定である。したがって、この
場合には、回転体、?−の半径方向および軸方向の変位
および速度の少なくとも一方を図示しない公知の検出手
段によって検出するとともに、この検出値に基づいて、
適宜前記コイル47.48を付勢することによって、回
転体lに対する直交2方向の安定支承が実現される。
In the high-speed rotating body configured in this way, the rotating body, 2
- When rotated, the electromagnet 23 is energized as described above, and the magnetic flux generated thereby is transmitted, for example, to the annular portion 42 to
Magnetic pole 43a - Magnetic gap S - Coil core material 26 - Magnetic gap S - Magnetic pole 44a - Penetrates cylindrical part 42 to form a magnetic loop M2 for axial stabilization,
For example, the annular portion 42 ~ magnetic 1i 45b ~ magnetic gap T ~
Coil core material 26 - 11 air gap T - magnetic pole 46b - passes through cylindrical part 42 and magnetic loop M for radial stabilization
form 3. As a result, magnetic attraction force moves in the axial and radial directions of the rotating body 2-. This magnetic attraction force is
If left as is, it is inherently unstable. Therefore, in this case, the rotating body,? - detect at least one of the radial and axial displacement and velocity of - by a known detection means (not shown), and based on this detected value,
By appropriately energizing the coils 47, 48, stable support in two orthogonal directions to the rotating body l is realized.

この場合、安定化制御のためのコントローラや検出手段
の消費電力は極めて小さく、かつ、いわゆるゼロパワー
制御が可能であるため、安定化制御のための電力を小形
のバッテリーで賄うことができる。そして、比較的大電
力を必要とする磁気剛性を得るための磁気力は、回転体
の回転に基づいて得られるので、この実施例によっても
停電時の安全性を高めることができる。
In this case, the power consumption of the controller and detection means for stabilization control is extremely small, and so-called zero power control is possible, so that the power for stabilization control can be provided by a small battery. Since the magnetic force for obtaining magnetic rigidity, which requires a relatively large amount of electric power, is obtained based on the rotation of the rotating body, safety in the event of a power outage can also be improved with this embodiment.

なお、本発明は上述した2つの実施例に限定されるもの
ではない。たとえば、前記実施例では、導電部材として
2つの電極28.29間を連結する1本の棒状体を用い
たが、第4図に示すように、電極28.29を径方向に
連結する複数本の棒状の導電部材50を用いるようにし
ても良い。このような構成であれば、より大きな電流を
流すことができるので、得られる磁気力も大きくするこ
とができる。
Note that the present invention is not limited to the two embodiments described above. For example, in the above embodiment, one rod-shaped body was used as the conductive member to connect the two electrodes 28, 29, but as shown in FIG. Alternatively, a rod-shaped conductive member 50 may be used. With such a configuration, a larger current can flow, so the magnetic force obtained can also be increased.

また、上記実施例では、回転体側に導電部材を設け、固
定体側に磁束供給手段を設けるようにしたが、その逆に
回転体側に磁束供給手段を設け、固定体側に導電部材を
設けるようにしても良い。また、回転体、2−の支承力
を得・るための力は、磁界中に置かれたコイルに電流を
流した時にコイル自身に生ずる電磁力を利用したもので
あっても良い。
Further, in the above embodiment, the conductive member is provided on the rotating body side and the magnetic flux supply means is provided on the fixed body side, but conversely, the magnetic flux supply means is provided on the rotary body side and the conductive member is provided on the fixed body side. Also good. Further, the force for obtaining the supporting force of the rotating body 2- may be one that utilizes the electromagnetic force generated in the coil itself when a current is passed through the coil placed in a magnetic field.

このように、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。
As described above, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

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

第1図は本発明の一実施例に係る磁気軸受を用いた高速
回転装置の縦断面図、第2図は同高速回転装置の一部を
抽出して示す斜視図、第3図(a)(b)は本発明の他
の実施例に係る磁気軸受を用いた高速回転装置を示す図
であり、同図(a>は同高速回転装置を同図(b)にお
けるA−Allに沿って切断し矢印方向に見た縦断面図
、同図(b)は同高速回転装置を同図(a)におけるB
−B線に沿って切断し矢印方向に見た横断面図、第4図
は本発明の更に他の実施例に係る電圧誘導部を示す斜視
図である。 、1コ・・固定体1.?−・・・回転体、3−・・・誘
導モータ、4・・・ケース、5・・・支柱、6.7.1
1・・・環状永久磁石、8、9.12.41.21・・
・環状継鉄、14.15・・・環状支持板、16.17
・・・玉軸受、22・・・環状支持体、23・・・電磁
石、24・・・電圧誘導部、26・・・コイル芯材、2
7.47゜48・・・コイル、28.29・・・電極、
30.50・・・導電部材、31・・・固定子、32・
・・回転子。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a high-speed rotation device using a magnetic bearing according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a part of the same high-speed rotation device, and FIG. 3(a) (b) is a diagram showing a high-speed rotation device using a magnetic bearing according to another embodiment of the present invention, and FIG. A longitudinal cross-sectional view taken in the direction of the arrow, Figure (b) shows the high speed rotating device at B in Figure (a)
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line -B and viewed in the direction of the arrow, and a perspective view showing a voltage induction section according to still another embodiment of the present invention. , 1 piece...Fixed body 1. ? -... Rotating body, 3-... Induction motor, 4... Case, 5... Support column, 6.7.1
1... Annular permanent magnet, 8, 9.12.41.21...
・Annular yoke, 14.15... Annular support plate, 16.17
... Ball bearing, 22 ... Annular support body, 23 ... Electromagnet, 24 ... Voltage induction part, 26 ... Coil core material, 2
7.47°48... Coil, 28.29... Electrode,
30.50... Conductive member, 31... Stator, 32...
...rotor.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)回転体と、この回転体に対し静止状態にある固定
体とを備えた磁気軸受において、前記回転体または前記
固定体に固定された導電部材と、この導電部材に対し相
対的に回転する部分に設けられ前記導電部材を横切るよ
うな磁束を発生させるとともにこの磁束と前記導電部材
との間の相対移動によつて前記導電部材の内部に誘導起
電力を生じさせる磁束供給手段と、前記導電部材に発生
した前記誘導起電力によつて付勢され前記回転体の非接
触磁気支承のための磁気力を発生させるコイルとを具備
したことを特徴とする磁気軸受。
(1) In a magnetic bearing that includes a rotating body and a fixed body that is stationary relative to the rotating body, a conductive member fixed to the rotating body or the fixed body rotates relative to the conductive member. a magnetic flux supply means that is provided at a portion where the conductive member is connected and generates a magnetic flux that crosses the conductive member, and generates an induced electromotive force inside the conductive member by relative movement between the magnetic flux and the conductive member; A magnetic bearing comprising: a coil that is energized by the induced electromotive force generated in the conductive member and generates a magnetic force for non-contact magnetic support of the rotating body.
(2)前記回転体は、前記固定体との間の磁気反発力に
よって支持されるものであり、前記コイルへの付勢によ
って生じた電磁気力は、前記磁気反発力に供されるもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁
気軸受。
(2) The rotating body is supported by a magnetic repulsion force between it and the fixed body, and the electromagnetic force generated by biasing the coil is provided to the magnetic repulsion force. A magnetic bearing according to claim 1, characterized in that:
(3)前記回転体は、前記固定体との間の磁気吸引力に
よって支持されるものであり、前記コイルへの付勢によ
って生じた電磁気力は、前記磁気吸引力に供されるもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁
気軸受。
(3) The rotating body is supported by a magnetic attraction force between it and the fixed body, and the electromagnetic force generated by urging the coil is provided to the magnetic attraction force. A magnetic bearing according to claim 1, characterized in that:
(4)前記回転体は、前記固定体との間の磁気反発力お
よび磁気吸引力によって支持されるものであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁気軸受。
(4) The magnetic bearing according to claim 1, wherein the rotating body is supported by magnetic repulsion and magnetic attraction between the rotating body and the fixed body.
(5)前記磁束供給手段は前記固定体に設けられ、前記
導電部材および前記コイルは前記回転体に設けられたも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
磁気軸受。
(5) The magnetic bearing according to claim 1, wherein the magnetic flux supply means is provided on the fixed body, and the conductive member and the coil are provided on the rotating body.
(6)前記磁束供給手段は前記回転体に設けられ、前記
導電部材および前記コイルは前記固定体に設けられたも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
磁気軸受。
(6) The magnetic bearing according to claim 1, wherein the magnetic flux supply means is provided on the rotating body, and the conductive member and the coil are provided on the fixed body.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55145817A (en) * 1979-04-28 1980-11-13 Cambridge Thermionic Corp Magnetic suspended body and magnetic suspention system

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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