JPS61274119A - Rotary shaft supporting method and device thereof - Google Patents

Rotary shaft supporting method and device thereof

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JPS61274119A
JPS61274119A JP60115240A JP11524085A JPS61274119A JP S61274119 A JPS61274119 A JP S61274119A JP 60115240 A JP60115240 A JP 60115240A JP 11524085 A JP11524085 A JP 11524085A JP S61274119 A JPS61274119 A JP S61274119A
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JP
Japan
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rotating shaft
magnetized
electromagnet
shaft
axial direction
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Pending
Application number
JP60115240A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Inoue
潔 井上
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Inoue Japax Research Inc
Original Assignee
Inoue Japax Research Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Inoue Japax Research Inc filed Critical Inoue Japax Research Inc
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Publication of JPS61274119A publication Critical patent/JPS61274119A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F16C32/0468Details of the magnetic circuit of moving parts of the magnetic circuit, e.g. of the rotor
    • 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
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    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0459Details of the magnetic circuit
    • F16C32/0461Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To secure such a bearing as being low in friction torque and usable at every temperature, by attaching a magnetized disc to a part of a shaft rotating at high speed, while setting up an electromagnet, making a disc floatingly supportable, in this magnetized disc. CONSTITUTION:A disc body 12 is being attached to a rotary shaft 11, and this disc body 12 is magnetized in an axial direction. On the other hand, electromagnets 18 and 19 having magnetism in homopolarity as that of a surface part of the disc body are oppositely set up on an outer circumferential surface and on the side of the disc body 12. When a current is made to flow in these electromagnets 18 and 19, magnetic force of these electromagnets 18 and 19 and that of the disc body 12 are repelled to each other whereby the rotary shaft 11 is floatingly supported in bot radial and thrust directions. When the center of the rotary shaft 11 becomes one-sided, pulse width in a pulse current is varied to some extent, and when the magnetic force of these electromagnets 18 and 19 is varied, the center of the rotary shaft 11 is made restorable to the original position.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転軸支持方法及び装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a rotating shaft support method and apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

回転軸に対して無接触でこれを支持する手段としては従
来気体軸受が知られている。気体軸受は摩擦トルクの低
いこと、回転が滑らかなこと、高低温で使用できること
、油による汚染の虞れが全くないこと、潤滑油を用いな
いので潤滑油の劣化の問題がないこと等々多くの利点を
有している反面、気体圧縮機等比較的大型の付帯設備を
必要とすること、負荷の変動等に基づき回転軸にズレが
生じたときその修正制御を行なう場合の応答性が悪いこ
と等の欠点を有している。
Gas bearings are conventionally known as means for supporting a rotating shaft without contacting it. Gas bearings have many advantages, such as low friction torque, smooth rotation, can be used at high and low temperatures, no risk of oil contamination, and because they do not use lubricating oil, there is no problem of lubricating oil deterioration. Although it has advantages, it requires relatively large auxiliary equipment such as a gas compressor, and it has poor responsiveness when performing corrective control when a deviation occurs in the rotation axis due to load fluctuations, etc. It has the following drawbacks.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は鉄工の問題点を解決するためなされたものであ
り、その目的とするところは、気体軸受の利点をすべて
継承すると共に、回転軸の位置を正確且つ迅速に制御で
き、更には極めてコンパクトに構成できるという多くの
利点を有する回転軸支持方法及び装置を提供することに
ある。
The present invention was made to solve the problems of ironwork, and its purpose is to inherit all the advantages of gas bearings, to be able to accurately and quickly control the position of the rotating shaft, and to be extremely compact. It is an object of the present invention to provide a rotary shaft supporting method and device which have many advantages such as being able to be configured as follows.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、回転自
在に支承された高速で回転する軸の一部又はその軸に取
り付けた円盤体を軸方向又は半径方向に磁化し、その磁
化部分に対向しそれに反撥力を作用させる電磁石を設け
これにより上記回転軸又は円盤体を所望の位置に保持す
ることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the method according to the present invention magnetizes a part of a rotatably supported shaft rotating at high speed or a disk attached to the shaft in the axial direction or radial direction, and It is characterized in that electromagnets are provided that face each other and apply a repulsive force to the electromagnets, thereby holding the rotating shaft or disk body at a desired position.

その場合、制御を容易にするため、上記電磁石への供給
電流をパルス状電流とすることが推奨される。
In that case, in order to facilitate control, it is recommended that the current supplied to the electromagnet be a pulsed current.

また軸又は円盤体の異常変位が検知されたときのみ電磁
石への通電を行なうようにすることも推奨される。
It is also recommended that the electromagnet be energized only when abnormal displacement of the shaft or disc body is detected.

また上記方法を実施するための本発明に係る装置は、軸
方向又は半径方向に磁化された支承すべき回転軸又はそ
れに取り付けた円盤体と、これに適合するよう上記回転
軸を中心に放散同形に配設された複数の電磁石とから成
ることを特徴としている。
Furthermore, the apparatus according to the present invention for carrying out the above method includes a rotary shaft to be supported magnetized in the axial direction or radial direction or a disc body attached thereto, and a radiation-conforming shape around the rotary shaft so as to fit therein. It is characterized by consisting of a plurality of electromagnets arranged in.

上記装置に於て、上記軸又は円盤体を軸方向に磁化し、
上記電磁石をその反撥力が軸方向に作用するように配置
したり、或いは上記反撥力が半径方向に作用するように
配置することが可能である。
In the above device, the shaft or disk body is magnetized in the axial direction,
It is possible to arrange the electromagnet so that its repulsive force acts in the axial direction, or in such a way that the repulsive force acts in the radial direction.

或いはまた、上記軸又は円盤体を半径方向に磁化し、上
記電磁石をその反撥力が軸方向に作用するように配置し
たり、或いは上記反撥力が半径方向に作用するように配
置することが可能である。
Alternatively, the shaft or disk body may be magnetized in the radial direction, and the electromagnets may be arranged so that the repulsive force acts in the axial direction, or the electromagnets may be arranged so that the repulsive force acts in the radial direction. It is.

電磁石の反撥力が軸方向に作用する場合には所謂スラス
トヘアリングが構成され、また反撥力が半径方向に作用
する場合には所謂ラジアルベアリングが構成されるもの
である。
When the repulsive force of the electromagnet acts in the axial direction, a so-called thrust hair ring is formed, and when the repulsive force acts in the radial direction, a so-called radial bearing is formed.

〔作 用〕[For production]

上記の如き構成であると、回転軸はその磁化部分或いは
その軸に取り付けた円盤体の磁化部分に於て上記電磁石
の反撥力を受けて無接触で支持され、また上記電磁石へ
の電流を制御することにより上記回転軸の位置を容易に
変更し得るから、摩擦トルクが低く、回転が滑らかで、
高低温で使用でき、油による汚染が全くなく、潤滑油の
劣化の問題がなく、回転軸の位置を正確且つ迅速に制御
でき、更には極めてコンパクトに構成できる等り多(の
利点を有する回転軸支持方法及び装置が提供されるもの
である。
With the above configuration, the rotating shaft is supported without contact by receiving the repulsive force of the electromagnet at its magnetized portion or the magnetized portion of the disc attached to the shaft, and the current to the electromagnet is controlled. By doing so, the position of the rotating shaft can be easily changed, resulting in low friction torque and smooth rotation.
It has the following advantages: it can be used at high and low temperatures, there is no oil contamination, there is no problem with lubricating oil deterioration, the position of the rotating shaft can be controlled accurately and quickly, and it can be configured extremely compactly. A shaft support method and apparatus is provided.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、図面を参照しつ\本発明の詳細を具体的に説明す
る。
Hereinafter, details of the present invention will be specifically explained with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る回転軸支持方法を実施するための
装置の一実施例を示す軸直角断面図、第2図は第1図に
示した装置を作動させるための回路の一実施例を示すブ
ロック図、第3図及び第4図は上記装置を制御するパル
ス電流のそれぞれ異なった例を示すダイヤグラム、第5
図は本発明に係る回転軸支持方法を実施するための装置
の他の一実施例を示す軸方向に沿った断面図、第6図な
いし第8図は本発明に係る回転軸支持方法を実施するた
めの装置に於ける円盤体の磁化方向及びこれに対する電
磁石のそれぞれ異なった配置を示す説明図である。
FIG. 1 is an axis-perpendicular sectional view showing an embodiment of a device for implementing the rotating shaft support method according to the present invention, and FIG. 2 is an embodiment of a circuit for operating the device shown in FIG. FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing different examples of pulsed currents for controlling the above device, and FIGS.
The figure is a sectional view along the axial direction showing another embodiment of the apparatus for carrying out the rotating shaft supporting method according to the present invention, and FIGS. 6 to 8 show the carrying out the rotating shaft supporting method according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the magnetization direction of a disc body and the different arrangement of electromagnets therewith in a device for doing so.

而して、第1図中、1は全体又は表面から所定厚さ部分
が軸方向の全体若しくは部分的に磁性材から成り、咳磁
性材が軸方向に磁化された回転軸、2は上記回転軸の一
部の周囲を囲鎮して放散同形に8個の磁極2aないし2
hを有する電磁石のヨーク、3aないし3hは上記各磁
極を励磁する電磁コイル、4aないし4hは上記回転軸
1に臨む形で上記各磁極間に放散同形に配置された磁気
抵抗素子等から成る回転軸変位検出器である。
In FIG. 1, 1 is a rotating shaft whose whole or a predetermined thickness from its surface is entirely or partially made of magnetic material in the axial direction, and the magnetic material is magnetized in the axial direction, and 2 is the rotating shaft. Eight magnetic poles 2a or 2 are arranged around a part of the shaft in a dispersion-like manner.
3a to 3h are electromagnetic coils that excite each of the magnetic poles; 4a to 4h are magnetoresistive elements arranged in a dispersion-like manner between each of the magnetic poles facing the rotating shaft 1; It is an axial displacement detector.

また上記装置を作動させるための回路の一実施例を示す
第2図中、第1図と同一の符号を付したものは第1図に
於けるものと同一の構成要素を示し、更に5は上記各電
磁コイルに電流を供給する直流電源、6aないし6dは
スイッチング素子、7aないし7dは上記回転軸変位検
出4aないし4dの出力を増幅する増幅器、8は基準電
圧発生器、9aないし9dは比較器、10aないし10
dはパルス発振器である。
Furthermore, in FIG. 2 showing an embodiment of a circuit for operating the above device, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same components as in FIG. 6a to 6d are switching elements, 7a to 7d are amplifiers that amplify the outputs of the rotational shaft displacement detectors 4a to 4d, 8 is a reference voltage generator, and 9a to 9d are comparisons. vessel, 10a to 10
d is a pulse oscillator.

而して、回転軸1はその軸方向に磁化されており、その
軸方向一端側の一方の磁極(図に示した実施例ではN極
)を形成する部分の周囲を囲繞するよう電磁石のヨーク
2が配置される。回転軸の回転時には、電磁石の磁極2
aないし2hがそれぞれ電磁コイル3aないし3hによ
って回転軸1に臨む側がN極となるように励磁される。
The rotating shaft 1 is magnetized in its axial direction, and a yoke of an electromagnet surrounds a portion forming one magnetic pole (in the embodiment shown in the figure, the N pole) at one end in the axial direction. 2 is placed. When the rotating shaft rotates, magnetic pole 2 of the electromagnet
The magnets a to 2h are excited by electromagnetic coils 3a to 3h, respectively, so that the side facing the rotating shaft 1 becomes the north pole.

そのため、回転軸1は各磁極からの反撥作用により各磁
極とは無接触の状態で空中に回転自在に支承される。
Therefore, the rotating shaft 1 is rotatably supported in the air without contacting each magnetic pole due to the repulsion from each magnetic pole.

回転軸1の軸方向他端例のもう一方の磁極部分(S極)
についても同様であり、当該部分はこれを放散同形に囲
繞する電磁石の各磁極をS極となるように励磁すること
によって各磁極とは無接触の状態で空中に回転自在に支
承され、これによって摩擦トルクが低く、回転が滑らか
で、高低温で使用でき、油による汚染が全くなく、潤滑
油の劣化の問題のない支承が達成される。
The other magnetic pole portion (S pole) at the other end of the rotating shaft 1 in the axial direction
The same is true for the part, and by exciting each magnetic pole of the electromagnet that surrounds it in a dissipation-isomorphic manner so that it becomes the S pole, the part is rotatably supported in the air without contact with each magnetic pole. A bearing with low friction torque, smooth rotation, usable at high and low temperatures, no oil contamination, and no problem of lubricating oil deterioration is achieved.

而して、回転軸1の各磁極に対する距離は、電磁コイル
3aないし3hに供給する電力をそれぞれ制御して上記
反撥力を変化せしめることにより調整される。従って、
回転軸1に対する負荷の変動、或いは重力の影響等によ
り回転軸1の位置がズした場合には上記電磁コイル3a
ないし3hに供給する電力をそれぞれ調整することによ
り上記ズレを修正することが可能である。以下この修正
手段の一例について説明する。
The distance between the rotating shaft 1 and each magnetic pole is adjusted by controlling the electric power supplied to the electromagnetic coils 3a to 3h to change the repulsive force. Therefore,
If the position of the rotating shaft 1 shifts due to changes in the load on the rotating shaft 1 or the influence of gravity, the electromagnetic coil 3a
It is possible to correct the above-mentioned deviation by adjusting the power supplied to each of the periods 3h to 3h. An example of this correction means will be explained below.

各磁極2aないし2hと回転軸1との間に設けた回転軸
変位検出器4aないし4hは例えば磁気抵抗素子を含み
、これを通過する磁束が変化するとその抵抗値が変化す
るような性質を有している。従って、回転軸1の位置が
ズして上記回転軸変位検出器4aないし4hのいずれか
に接近し或いは離隔すると電磁石の各磁極と回転軸間に
分布する磁束密度が変動しこれにより上記回転軸変位検
出器4aないし4hの抵抗値が変化する。そのため回転
軸変位検出器4aない54hに常時一定の電流を流して
おけば、上記抵抗値の変化は上記磁気抵抗素子の両端間
の電圧の変化として検出される。
The rotation shaft displacement detectors 4a to 4h provided between each of the magnetic poles 2a to 2h and the rotation shaft 1 include, for example, a magnetic resistance element, and have a property that the resistance value thereof changes when the magnetic flux passing through it changes. are doing. Therefore, when the position of the rotating shaft 1 shifts and approaches or moves away from any of the rotating shaft displacement detectors 4a to 4h, the magnetic flux density distributed between each magnetic pole of the electromagnet and the rotating shaft changes, and as a result, the rotating shaft The resistance values of the displacement detectors 4a to 4h change. Therefore, if a constant current is always passed through the rotating shaft displacement detectors 4a to 54h, the change in the resistance value will be detected as a change in the voltage across the magnetoresistive element.

第2図は、上記回転軸変位検出器4aないし4hの出力
の変動に基づき電磁コイル3aないし3hに供給する電
力をそれぞれ変化せしめて、上記回転軸のズレを修正す
る回路構成の一実施例を示している。
FIG. 2 shows an example of a circuit configuration in which the power supplied to the electromagnetic coils 3a to 3h is changed based on fluctuations in the outputs of the rotating shaft displacement detectors 4a to 4h to correct the deviation of the rotating shaft. It shows.

なお、第2図に於ては、図面の繁雑化を防ぐため、4個
の回転軸変位検出器4aないし4dの出力に基づいてこ
れらのそれぞれに対応する4個の電磁コイル3aないし
3dへの電力を制御する構成を示したが、残りの4個の
電磁コイル3eないし3hについても同様である。
In Fig. 2, in order to avoid complication of the drawing, the outputs of the four electromagnetic coils 3a to 3d corresponding to the four rotary shaft displacement detectors 4a to 4d are shown based on the outputs of the four rotating shaft displacement detectors 4a to 4d. Although the configuration for controlling power is shown, the same applies to the remaining four electromagnetic coils 3e to 3h.

而して、前記の如き回転軸変位検出器4aないし4dの
端子電圧の変化はそれぞれ増幅器7aないし7dにより
増幅され、比較器9aないし9dに入力される。
Changes in the terminal voltages of the rotating shaft displacement detectors 4a to 4d as described above are amplified by amplifiers 7a to 7d, respectively, and input to comparators 9a to 9d.

これと同時に比較器9aないし9dには基準電圧発生器
8からの基準電圧が入力され、増幅器7aないし7鋳ら
の入力電圧とそれぞれ比較される。例え鋒増幅器7aに
よって増幅されて比較器9aに入力される回転軸変位検
出器4aの電圧が上記基準電圧を予め定められた所定値
より超過した場合、或いは上記基準電圧に満たない場合
には比較S9aがらパルス発振器10aに信号が送られ
て、パルス発振器10aの発振するパルスの状態が変化
せしめられる。
At the same time, the reference voltage from the reference voltage generator 8 is input to the comparators 9a to 9d, and compared with the input voltages of the amplifiers 7a to 7, respectively. For example, if the voltage of the rotating shaft displacement detector 4a amplified by the Feng amplifier 7a and input to the comparator 9a exceeds the reference voltage above a predetermined value, or is less than the reference voltage, the comparison is performed. A signal is sent from S9a to the pulse oscillator 10a to change the state of the pulse oscillated by the pulse oscillator 10a.

即ち例えば、回転軸1の位置が正規の位置から変位して
電磁石の磁極2aからの距離が増大し、これにより例え
ば回転軸変位検出器4aからの電圧が基準値より増大し
たと仮定すれば、比較器9aがらパルス発振器10aに
信号が送られてパルス発振器10aによって発振される
パルスが例えば第3図中へのものからBのものへと変更
される。この変更は、パルス発振器10aの発振周波数
を減少若しくは逓降せしめることによって達成される。
That is, for example, if it is assumed that the position of the rotating shaft 1 is displaced from its normal position and the distance from the magnetic pole 2a of the electromagnet increases, for example, the voltage from the rotating shaft displacement detector 4a increases from the reference value. A signal is sent from the comparator 9a to the pulse oscillator 10a, and the pulses generated by the pulse oscillator 10a are changed from, for example, those shown in FIG. 3 to those shown in B. This change is achieved by reducing or stepping down the oscillation frequency of the pulse oscillator 10a.

スイッチング素子6aはパルス発振器10aからの出力
パルスにより開閉せしめられ、例えばパルスが立ち上が
った状態に於て導通せしめられて、直流電源5からの電
流を電磁コイル3aに供給するようになっている。
The switching element 6a is opened and closed by the output pulse from the pulse oscillator 10a, and is made conductive when the pulse is rising, for example, to supply current from the DC power source 5 to the electromagnetic coil 3a.

そのため、パルス発振器10aからの出力パルスが第3
図中入からB−・切り換えられると、電磁コイル3aに
供給される平均電流は減少し、これにより磁極2aの反
1分力も減少して回転軸1は磁極2aの側へ接近するよ
う移動して上記ズレが修正され正規の位置へ復帰する。
Therefore, the output pulse from the pulse oscillator 10a is
When the switch is switched from the middle of the figure to B-, the average current supplied to the electromagnetic coil 3a decreases, and as a result, the inverse 1 component force of the magnetic pole 2a also decreases, and the rotating shaft 1 moves closer to the magnetic pole 2a. The above deviation is corrected and the position is returned to the normal position.

逆の場合、叩ち回転軸1の位置が正規の位置から変位し
て電磁石の磁極2aへ接近している場合には、パルス発
振器10aから発振されるパルスの周波数を増加させれ
ば、スイッチング素子6aの単位時間当りの導通回数が
増加し、従ってコイル3aへの平均供給電流が増大し、
これにより磁極2aの反撥力が増大して回転軸1は正規
の位置へ修正される。
In the opposite case, if the position of the beating rotation shaft 1 is displaced from its normal position and approaches the magnetic pole 2a of the electromagnet, increasing the frequency of the pulses emitted from the pulse oscillator 10a will cause the switching element to The number of conduction times per unit time of 6a increases, and therefore the average current supplied to coil 3a increases,
As a result, the repulsive force of the magnetic pole 2a increases, and the rotating shaft 1 is corrected to its normal position.

なお、上記実施例に於ては、パルス発振器10aの発振
するパルスの周波数を変更することにより電磁コイルへ
の供給電流を制御するようにしたが、例えば第4図に示
す如く、パルス発振器10aの発振するパルスの周波数
は一定に保ったま\でそのパルス幅τonを増減させる
ようにしても良い。即ち、磁極の反撥力を増大させる場
合には第4図中への如くパルス幅を広くしてスイッチン
グ素子の導通時間を長くし、また磁極の反撥力を減少さ
せる場合にはBの如くパルス幅を狭くしてスイッチング
素子の導通時間を短縮するようにするものである。
In the above embodiment, the current supplied to the electromagnetic coil is controlled by changing the frequency of the pulses oscillated by the pulse oscillator 10a. For example, as shown in FIG. The frequency of the oscillated pulse may be kept constant while the pulse width τon may be increased or decreased. That is, when increasing the repulsive force of the magnetic pole, the pulse width is widened as shown in Figure 4 to lengthen the conduction time of the switching element, and when the repulsive force of the magnetic pole is decreased, the pulse width is increased as shown in Figure B. The conduction time of the switching element is shortened by narrowing the conduction time of the switching element.

なお、上記の説明では回転軸変位検出器4aの出力によ
り電磁コイル3aの反撥力を増減制御する場合を示した
が、他の電磁コイル3bないし3hについても同様であ
る。
In the above description, the case where the repulsive force of the electromagnetic coil 3a is controlled to increase or decrease based on the output of the rotating shaft displacement detector 4a has been described, but the same applies to the other electromagnetic coils 3b to 3h.

第5図は、本発明に係る回転軸支持方法を実施するため
の装置の他の一実施例を示す軸方向に沿った断面図であ
り、図中11は回転軸、12は回転軸11に固着され、
その軸方向に磁化された円盤体、13及び14はそれぞ
れ複数の磁極部13a、 13a及び14a。
FIG. 5 is a cross-sectional view along the axial direction showing another embodiment of the apparatus for implementing the rotating shaft support method according to the present invention, in which 11 is the rotating shaft, 12 is the rotating shaft 11. fixed,
The disk bodies 13 and 14 magnetized in the axial direction have a plurality of magnetic pole parts 13a, 13a and 14a, respectively.

14aを有し、上記円盤体12と僅かな間隙を保ってこ
れを挟むような形で適宜のケーシング15に固着された
電磁石、16a、16a及び17a、1.7aは円盤体
12の軸方向の変位即ち回転軸11の軸方向の変位を検
出する回転軸変位検出器である。
Electromagnets 14a, 16a, 17a, and 1.7a are fixed to a suitable casing 15 in such a manner as to sandwich the disc body 12 with a small gap therebetween; This is a rotational shaft displacement detector that detects displacement, that is, displacement of the rotational shaft 11 in the axial direction.

回転軸11に固着された円盤体12はその軸方向に磁化
されており、例えば図中左側の面がN極、右側の面がS
極となるように磁化されている。
The disk body 12 fixed to the rotating shaft 11 is magnetized in the axial direction, for example, the left side in the figure is the north pole and the right side is the south pole.
It is magnetized so that it becomes a pole.

回転軸11を回転させる場合には、電磁石13の各磁極
部13a、13aの円盤体に臨む側がN極となり、また
電磁石14の各磁極部14a、 14aの円盤体に臨む
側がS極となるように各電磁コイルに通電を行なう。
When rotating the rotating shaft 11, the sides of the magnetic pole parts 13a, 13a of the electromagnet 13 that face the disc become the north pole, and the sides of the magnetic pole parts 14a, 14a of the electromagnet 14, facing the disc become the south pole. energize each electromagnetic coil.

然るときは、円盤体12は上記各磁極の反撥力を受けて
両型磁石13及び14と僅かな間隙を保った無接触の状
態で回転自在に支承され、これによりスラストベアリン
グが構成される。
In such a case, the disk body 12 receives the repulsive force of each of the magnetic poles and is rotatably supported in a non-contact state with a slight gap between the two types of magnets 13 and 14, thereby forming a thrust bearing. .

回転軸11の軸方向のズレや軸の傾斜が生じると、前記
実施例の場合と同様に回転軸変位検出器16a。
When an axial shift or inclination of the rotating shaft 11 occurs, the rotating shaft displacement detector 16a is activated as in the previous embodiment.

16a及び1.7a、17aを通過する磁束に変化が生
じ、これが各検出器によって検知されるので、これらの
出力信号に基づき電磁石13及び14の各磁極部13a
A change occurs in the magnetic flux passing through 16a, 1.7a, and 17a, and this is detected by each detector. Based on these output signals, each magnetic pole part 13a of electromagnets 13 and 14 changes.
.

13a及び14a、 14aの各電磁コイルへの通電電
力を前記の如く制御することにより円盤体12は一定位
置に保持されるものである。
The disk body 12 is held at a constant position by controlling the power applied to each of the electromagnetic coils 13a, 14a, and 14a as described above.

なお、1つの回転軸に第1図に示した支持装置と第5図
に示した支持装置とを併用し、回転軸の直接的な支持は
上記第1図に示した支持装置で行ない、第5図に示した
支持装置は回転軸の軸方向への変位を防止するためにの
み利用する場合には、回転軸の軸方向への変位が検出さ
れたときのみ上記電磁石13及び14の電磁コイルへ通
電を行なうようにしても良い。
Note that the support device shown in FIG. 1 and the support device shown in FIG. 5 are used together for one rotating shaft, and the support device shown in FIG. When the support device shown in Fig. 5 is used only to prevent displacement of the rotating shaft in the axial direction, the electromagnetic coils of the electromagnets 13 and 14 are removed only when displacement of the rotating shaft in the axial direction is detected. It is also possible to energize.

次に、第6図ないし第8図を参照しつ\、本発明に係る
装面に於ける円盤体の磁化方向及びこれに対する電磁石
の配置に関するそれぞれ異なった実施例について説明す
る。
Next, with reference to FIGS. 6 to 8, different embodiments regarding the magnetization direction of the disc body in the surface mounting according to the present invention and the arrangement of the electromagnets with respect to the magnetization direction will be described.

第6図に示す支持装置に於ける円盤体12は回転軸11
に固着され、その軸方向に磁化されている。
The disk body 12 in the support device shown in FIG.
and is magnetized in its axial direction.

電磁石18は円盤体の外周に沿って回転軸11を中心に
放散同形に配置され、その両磁極が図に示す如く円盤体
12に対してその半径方向に沿った反撥力を及ぼすよう
になっており、これによりラジアルベアリングが形成さ
れるようになっている。
The electromagnets 18 are disposed along the outer periphery of the disc body in a radially uniform manner around the rotating shaft 11, and both magnetic poles thereof exert a repulsive force on the disc body 12 along its radial direction, as shown in the figure. This forms a radial bearing.

或いはまた、電磁石19の如く、その両磁極が円盤体1
2の周縁部を挾むような形に配置し、電磁石の反撥力が
軸方向に作用するようにして、スラストベアリングとし
て機能するようにすることも可能である。
Alternatively, like the electromagnet 19, both magnetic poles are connected to the disc body 1.
It is also possible to arrange the electromagnet in such a way as to sandwich the peripheral edges of the electromagnets 2 and 2 so that the repulsive force of the electromagnet acts in the axial direction, thereby functioning as a thrust bearing.

第7図に示す支持装置に於ける円盤体12は回転軸11
に固着され、その半径方向に沿って磁化されている。電
磁石20は円盤体の外周に沿って回転軸11を中心に放
散同形に配置され、その磁極が図に示す如く円盤体12
に対してその半径方向に沿った反撥力を及ぼすようにな
っており、これによりラジアルベアリングが形成される
ようになっている。
The disk body 12 in the support device shown in FIG.
and is magnetized along its radial direction. The electromagnets 20 are disposed along the outer periphery of the disc body in a radially uniform manner around the rotating shaft 11, and their magnetic poles are aligned with the disc body 12 as shown in the figure.
A repulsive force is exerted along the radial direction of the bearing, thereby forming a radial bearing.

或いはまた、電磁石21の如く、その反撥力が軸方向に
作用するようにして、スラストベアリングとして機能す
るようにすることも可能である。
Alternatively, it is also possible to use an electromagnet 21 whose repulsive force acts in the axial direction so that it functions as a thrust bearing.

第8図に示す支持装置に於ける円盤体12は回転軸11
に固着され、その半径方向に沿って磁化されている。電
磁石22はその一方の磁極が円盤体12の中心近くに配
置され円盤体に対して軸方向に沿った反撥力を作用させ
ると共に、もう一方の磁極は円盤体の外周に対向するよ
う配置され円盤体に対してその半径方向に沿った反撥力
を作用させ、これによりスラストベアリングとしての機
能と共にラジアルベアリングとしての機能も達成するよ
う構成されている。
The disk body 12 in the support device shown in FIG.
and is magnetized along its radial direction. The electromagnet 22 has one magnetic pole placed near the center of the disk 12 to exert a repulsive force along the axial direction on the disk, and the other magnetic pole facing the outer periphery of the disk. It is configured to apply a repulsive force along the radial direction to the body, thereby achieving the function of both a thrust bearing and a radial bearing.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は鉄工の如く構成されるから、本発明によるとき
は、摩擦トルクが低く、回転が滑らかで、高低温で使用
でき、油による汚染が全くなく、潤滑油の劣化の問題が
なく、回転軸の位置を正確且つ迅速に制御でき、更には
極めてコンパクトに構成できる等々多くの利点を有する
回転軸支持方法及び装置が提供されるものである。
Since the present invention is constructed like ironwork, the present invention has low friction torque, smooth rotation, can be used at high and low temperatures, is completely free from oil contamination, has no problem with deterioration of lubricating oil, and can rotate smoothly. A method and apparatus for supporting a rotating shaft are provided which have many advantages such as being able to control the position of the shaft accurately and quickly and having a very compact structure.

なお本発明の構成は鉄工の実施例に限定されるものでは
ない。即ち例えば、電磁石の磁極の数は必要に応じて増
減可能であり、電磁石の配置も適宜変更可能であり、回
転軸変位検出器としても上記磁気抵抗素子以外にホール
素子や差動トランス型電磁コイル等を利用することが可
能であり、また上記電磁石への電力の制御手段もパルス
電流による以外に電圧を制御するようにしても良く、ま
たその制御回路も種々公知の回路構成を採用することが
可能であり、従って本発明はその目的の範囲内に於て上
記の説明から当業者が容易に想到し得るすべての変更実
施例を包摂するものである。
Note that the configuration of the present invention is not limited to the embodiment of ironwork. That is, for example, the number of magnetic poles of the electromagnet can be increased or decreased as necessary, and the arrangement of the electromagnet can also be changed as appropriate.In addition to the above-mentioned magnetic resistance element, a Hall element or a differential transformer type electromagnetic coil can also be used as a rotating shaft displacement detector. In addition, the means for controlling the power to the electromagnet may be controlled by voltage other than the pulse current, and the control circuit may employ various known circuit configurations. are possible, and therefore the present invention encompasses all modifications and variations that can be readily conceivable by those skilled in the art from the above description within the scope of its purpose.

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

第1図は本発明に係る回転軸支持方法を実施するための
装置の一実施例を示す軸直角断面図、第2図は第1図に
示した装置を作動させるための回路の一実施例を示すブ
ロック図、第3図及び第4図は上記装置を制御するパル
ス電流のそれぞれ異なった例を示すダイヤグラム、第5
図は本発明に係る回転軸支持方法を実施するための装置
の他の一実施例を示す軸方向に沿った断面図、第6図な
いし第8図は本発明に係る回転軸支持方法を実施するた
めの装置に於ける円盤体の磁化方向及びこれに対する電
磁石のそれぞれ異なった配置を示す説明図である。
FIG. 1 is an axis-perpendicular sectional view showing an embodiment of a device for implementing the rotating shaft support method according to the present invention, and FIG. 2 is an embodiment of a circuit for operating the device shown in FIG. FIGS. 3 and 4 are block diagrams showing different examples of pulsed currents for controlling the above device, and FIGS.
The figure is a sectional view along the axial direction showing another embodiment of the apparatus for carrying out the rotating shaft supporting method according to the present invention, and FIGS. 6 to 8 show the carrying out the rotating shaft supporting method according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the magnetization direction of a disc body and the different arrangement of electromagnets therewith in a device for doing so.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)回転自在に支承された高速で回転する軸の一部又は
その軸に取り付けた円盤体を軸方向又は半径方向に磁化
し、その磁化部分に対向しそれに反撥力を作用させる電
磁石を設けこれにより上記回転軸又は円盤体を所望の位
置に保持することを特徴とする回転軸支持方法。 2)電磁石への供給電流がパルス状電流である特許請求
の範囲第1項記載の回転軸支持方法。 3)軸又は円盤体の異常変位が検知されたときのみ電磁
石への通電を行なう特許請求の範囲第1項又は第2項記
載の回転軸支持方法。 4)軸方向又は半径方向に磁化された支承すべき回転軸
又はそれに取り付けた円盤体と、これに適合するよう上
記回転軸を中心に放散同形に配設された複数の電磁石と
から成る回転軸支持装置。 5)上記軸又は円盤体が軸方向に磁化されており、上記
電磁石の反撥力が軸方向に作用する特許請求の範囲第4
項記載の回転軸支持装置。 6)上記軸又は円盤体が軸方向に磁化されており、上記
電磁石の反撥力が半径方向に作用する特許請求の範囲第
4項記載の回転軸支持装置。 7)上記軸又は円盤体が半径方向に磁化されており、上
記電磁石の反撥力が軸方向に作用する特許請求の範囲第
4項記載の回転軸支持装置。 8)上記軸又は円盤体が半径方向に磁化されており、上
記電磁石の反撥力が半径方向に作用する特許請求の範囲
第4項記載の回転軸支持装置。
[Claims] 1) A part of a shaft that is rotatably supported and rotates at high speed, or a disc attached to the shaft, is magnetized in the axial direction or radial direction, and a repulsive force is applied to the magnetized part in opposition to it. A method for supporting a rotating shaft, comprising: providing an electromagnet to act on the rotating shaft, thereby holding the rotating shaft or disk body at a desired position. 2) The rotating shaft supporting method according to claim 1, wherein the current supplied to the electromagnet is a pulsed current. 3) The rotating shaft support method according to claim 1 or 2, wherein the electromagnet is energized only when abnormal displacement of the shaft or the disc body is detected. 4) A rotating shaft consisting of a rotating shaft to be supported that is magnetized in the axial or radial direction, or a disk attached to the rotating shaft, and a plurality of electromagnets disposed in a radiating shape around the rotating shaft to fit the rotating shaft. Support device. 5) Claim 4, wherein the shaft or disc body is magnetized in the axial direction, and the repulsive force of the electromagnet acts in the axial direction.
Rotating shaft support device as described in section. 6) The rotating shaft support device according to claim 4, wherein the shaft or disk body is magnetized in the axial direction, and the repulsive force of the electromagnet acts in the radial direction. 7) The rotating shaft support device according to claim 4, wherein the shaft or disk body is magnetized in the radial direction, and the repulsive force of the electromagnet acts in the axial direction. 8) The rotating shaft support device according to claim 4, wherein the shaft or disc body is magnetized in the radial direction, and the repulsive force of the electromagnet acts in the radial direction.
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JPH01279116A (en) * 1988-03-12 1989-11-09 Kernforschungsanlage Juelich Gmbh Magnetic bearing to which permanent magnet receiving holding power in axial direction is mounted
JPH01180016U (en) * 1988-06-10 1989-12-25

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