JPS62177314A

JPS62177314A - 磁気浮上形回転機械

Info

Publication number: JPS62177314A
Application number: JP61020797A
Authority: JP
Inventors: Shosuke Sasaki; 佐々木　祥介
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-04

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】［産業上の利用分野］本発明は、ジャイロスコープ、圧力計あるいはターボ分
子ポンプ等のように高速回転を行なう装置類に好適に使
用できる磁気浮上形の回転機械に関するものである。

［従来の技術］超高速の回転体を備えた回転機械においては、磁気軸受
によりその回転体を浮上支持し得るようにしたものが少
なくない。

そして、近時、前記磁気軸受をサーボ機構を備えた詣動
形のものにし、前記回転体の浮上位置を強制的に規定し
得るようにしたものが開発されている。すなわち、この
ものは、回転体の支承部の周囲に電磁石を配設するとと
もに、この支承部近傍の位置変化を検出するセンサを設
けておき、このセンサからの位鐙検出信号により前記電
磁石の磁力をフィードバック制御して前記回転体を常に
一定の位置に浮上させておくことができるようになって
いる。

し発明が解決しようとする問題点］しかしながら、高速で作動する回転体の軸心の傾きや重
心の偏位を従来の方式により修正制御するには、非常に
大きな制御力と高速応答性が必要であり、制御装置の複
雑化および大容積化を招くという問題がある。

そのため、近時、軸心回りに回転する回転体をラジアル
磁気軸受により軸心の傾きに対して安定平衡をなすよう
に静磁場により浮上支持するとともに、この回転体の所
定部位に単一の減衰力付与機構を設けておき、前記回転
体が歳差運動を行なった場合にその回転体の所定部位に
前記減衰力付与機構により歳差運動と逆の方向の力を連
続的己付与し得るようにしたものが本発明者により提案
されている（特願昭６０−２５５５９４号参照）。

しかして、このものは、〔作用］の項で詳説するように
、その回転体の歳差運動を小さな力により無理なく減衰
させることができるわけであるが、減衰力付与機構を一
個所にのみ設けたものでは、外力や初期条件等により重
心がラジアル磁気軸受の中心線からずれると、その重心
が軸と直交する面内で前記中心線に対して回転したり振
動したりする動きが惹起されることがある。

本発明は、このような問題点を確実に解消することがで
きる画期的な磁気浮上形回転機械を提供しようとするも
のである。

［問題点を解決するための１段］本発明は、以上のような目的を達成するために、次のよ
うな手段を講じたことを特徴とする。

すなわち、本発明に係る磁気浮上形回転機械は、第１図
に模式的に示すように、軸心回りに回転する回転体重と
、この回転体重を軸心の傾きに対して安定平衡をなすよ
うに静磁場により浮上支持するラジアル磁気軸受■と、
前記回転体■の軸方向に離間する複数の部位Ａ、Ｈにそ
れぞれ対応させて設けられそれら各部位Ａ、Ｂに力を連
続的に付与する複数の減衰力付与機構■＾、■Ｂとを具
備してなり、前記各減衰力付与機構ｍＡ　、　Ｉ［ＩＢ
から前記回転体Ｉの各部位Ａ、Ｈにあたえられる力の合
力がこの回転体Ｉの重心Ｇの運動方向と反対向きで且つ
それらの力が重心まわりにもつ全トルクが該回転体重の
軸心の傾きを正す方向になるようにそれら各減衰力付与
機構ｍ＾、■Ｂの力の方向を設定していることを特徴と
する。

このラジアル磁気軸受Ｈの代表的な実施態様としては、
第２図に示すように、回転体■にＮ極とＳ極とを軸方向
に配列させた永久磁石ｌを設けておき、その永久磁石ｌ
のＮ極の周囲に内方端にＮ極を有した第１の永久磁石２
を配列するとともに、Ｓ極の周囲に内方端にＳ極を有し
た第２永久磁石３を配設したものがある。しかして、こ
の上うなラジアル磁気軸受Ｈにより回転体■を支承する
と、この回転体Ｉがラジアル磁気軸受■の中心軸（図面
では２輪）に対して傾いた場合、前記永久磁石ｌと第１
．第２の永久磁石２，３との磁気反発力によって前記回
転体Ｉに復元力Ｆが作用することになり、軸の傾きに対
して安定平衡となる。このラジアル磁気軸受■の他の態
様としては、第３図〜第５図に示すようなものが考えら
れる。しかして、これらの図面において、４〜１２はそ
れぞれ永久磁石である。第５図において、回転体■の平
衡位置を若干り方にずらせて設定しているのは、該回転
体Ｉの重力を支えるためである。なお、これらの永久磁
石２．３．５，７゜９．１２に代えて、静磁場を形成す
る電磁石を用いてもよい。

一方、各減衰力付与機構■＾、　ｌｌｌ５は１回転体■
が歳差運動や重心の振れ回り運動を起こした場合に、こ
の回転体Ｉの対応する部位Ａ、Ｈに所要方向□に力ｆを
連続的に付与し得るようなものでありさえすればよく、
その方ｆとしては磁気力や機械的な摩擦；力等が使用可
能である。

［作用１ □次いで、この発明の作用を「減衰力゛付与機構を用い
ない場合」、「単一の減衰力付与機構を用いた場合」お
よび「複数の減衰力付与機構を用いた場合（本発明の要
件を充足する場合）」の各作用を順に説明することによ
り明らかにする。

■減衰力付与機構を用いない場合板に減衰力付与機構を使用することなしに、ラジアル磁
気軸受■を用いて回転体重を軸心の傾きに対して安定平
衡をなすように静磁場にＸり浮上支持するようにした場
合には、この回転体重が回転（自転）の方向と反対回り
の歳差運動を行なうことになる。

これを、第２図および第６図を参照して説明する０回転
体Ｉの角運動！峰をＬとし、回転体重の改心ＧからＬ端
部Ａｏ　　（磁石１の埋込位置）までの位置ベクトルを
Ｑで示す。

運動方程式は、Ｔ −＝ＱＸＦ−（ＩＸ　（−Ｆ）　＝２　ＱＸＦ　　（１
，１）ｄｔとなる。

但し、Ｌ＝１１　ωＱ　／　Ｑ　　（１，２）であり、
Ｉ３は回転軸ｐまわりの慣性モーメントを表わし、ωは
そのまわりの角速度を表わす。

高速回転の場合、前記角速度ωに対して、傾斜角度０お
よび歳差運動の角度ψの時間微分値は無視で５るほど小
さい、又傾斜角度０自身も非常に小さい、それ故、以下
、θについて２次以上の高次の項を省略する。そうする
と、回転体重の上端に設けた磁石ｌに働く復元力Ｆは、Ｆ＝−人Ｏｅｒ　　（θ（（ｌに対して）　（１，３）
となる、イ■し入は正イ〆ｉの比例ｇｔ数、ｅ「は次の
式で定義される単位ベクトルである。

ここで、ｅ×とｅｖはそれぞれＸ軸、ｙ軸方向の単位ベ
クトルである。

角度Ｏを使って、ベクトルｑを分解すると、Ｑ　−Ｑ　
ｃｏｓ　θｅ２　＋　Ｑｓｉｎ　Ｏｅｒｏｏ　ｅ、＋Ｑ
　Ｏｅｒ　（０（（ｌ　に対しテ）　（１，５）但し、
ｅＺはＺ軸方向の単位ベクトルを表わす、　（１，５）
式より速度ｄＱ／ｄｔは、となる０次のよく知られてい
る式％式％を使うと（１，８）式は、とな机（１，２）式を時間ｔで微分して、（１−５）　、　（
１，９）式を代入すると、ｄｔ　　　　　ｄｔｄｔ　　　　　ｄｔｄｔ一方、（１，３）　、　（１，５）　、　（１，８）式
を使うと。

（１，１）の右辺は＝−２Ｑ入Ｏｅ　ｔ　　　　　　　（１，１１）となる
。

（１，１）式に（１，１０３と（１，１１）を代入する
とｄｔ　　　　　　　ｄｔｄｔを得る。　（１，１２）式を精分すると。

ω＝ωＯ１θ＝００ ■３ωＯ（但し、ω０、θ０、ψ０は初期値）となる。

しかして、（１，１３）式から歳差連動が回転体重の回
転方向と逆向きに起こることがわかる。すなわち、２軸
の正の側から回転体Ｉを見る時には、ωｏ＞Ｏに対して
は、歳差運動が時計まわりに起こり、ωｏ＜Ｏに対して
は反時計まわりに起こる。

正方のもとで玩具のコマが歳差運動する時と比べて、こ
の回転機械の歳差運動の方向が反対であることに注意す
べきである０以上は、減衰力付与機構が発生する力を無
視した場合について考えたが以下、この力を考慮した時
の連動を考える。

■単一の減衰力付与機構を用いた場合以上のようにして回転方向と逆の方向にａ差連動を行な
っている回転体Ｉに、減衰力付与機構■によりその歳差
運動の方向と反対の方向の力ｆを連続的に作用させるこ
とにより、その歳差運動を減衰させることができる。

例えば、その力ｆを回転体Ｉの端部ＡＯにおける歳差Ｊ
Ｊ！動の速度に比例する大きさの力とすると、力ｆは次
のようになる。

ｄｔ　　　　　　ｄｔ（θ（（ｌに対して）　（１，１４）（但し鉢は係数である）この時、遅効方程式は次のようになる。

ｄｔ＝−２Ｑ入θｅ【−Ｑ　（ｅ、＋θｅ「）×ｄｔ　　　
　　　ｄｔ郊−２ａ入Ｏｅｔ但し、第２の等号は、（１，５）　、　（１，１１）、
　（１゜１４）式を代入することにより導出され、第３
の等号は、０の高次の項を無視し、（１，８）式を使う
ことによって得られる。

次に、（１，１５）式の左辺に（１，１０）式を代入す
ると、ｄψゆＩ３　ω０−ｅｔ　＝　　２　Ｑ入Ｏｅｔ　−＃Ｌｅ２
　［ｄｔ、　ｄｔ　　　　　　ｄｔを得る。

各々の単位ベクトルｅｚ　、ｅｒ　、ｅｔの係数をひろ
い集めることにより、（１，１９）を得る。　（１，１７）式は ω＝ωＯ（１，２０）となる、　（１，１９）式に（１，１８）　、（１，２
０）式を代入すると。

工３ωｏ　Ｏ□ ｄｔＩ３ωｏ　　　ｄｔが得られ、これから次の式が導出される。

ｄｔ　　１３０ｇ　＋＃Ｌ２　１１’　／　（Ｉ３　ω
０）（１，２１）（１，２１）式を用いると、　（１，１８）式はｄｔ　
　　　　　Ｉ　　３”ω（１７＋　　＃Ｌ２　　Ｑ　４
となる。もし、　（１，２２）式の右辺の係数の正値の
部分を数値αで次のように書き表わすならば、Ｉ３２　
（１）　ｏ２　＋　１４１　　Ｑ　４（１，２２）式の
解は θ＝　Ｏｏ　　ｅ−ｏＩＬ（１，２４）となる。

結局、　（１，２０）、（１，２１）、（１，２４）式
は１次の三点を意味する。

第１点、回転軸ｐまわりの角速度ωは一定である。

第２点、回転軸ｐはＺ軸まわりに定速で歳差連動する。

第３点１回転軸ｐとＺ軸との間の傾きの角０は時間と共
に指数関数的に減少する。

このように、減衰力付与機構ｍはその歳差連動を除去す
るという作用を営み得る。

以上は、減衰力付与機構■により回転体重に歳差Ｉ？Ｉ
！動の速度に比例した大きさの力ｆを加える場合につい
て説明したが、回転体Ｉにその大きさが一定の力あるい
は速度の２東、３乗に比例する力等を歳差運動の方向と
逆の方向に加え続けるようにしてもこれにやじた作用が
得られる。

ところが、午にこれだけのものでは、前述したように外
力や初１１１１条件等の影響により回転体Ｉに改心Ｇの
振れ回り連動が惹起されることがある。

り複数のｌｌ＆衰力打力付与機構いた場合（本発明の場
合）例えば、第１図に示すように１回転体工の改心Ｇに対し
て上、下に対称となる部位Ａ、Ｂに、それぞれ減衰力付
与機構ＩＩＩＡ　、　ｍＢを配設した場合について説明
する。上部の減衰力付与機構ｍＡにより回転体■の第１
の部位Ａに付与される力をｆＡ、同様に下部の減衰力付
与機構Ｉ［１ｓにより回転体の第２の部位Ｂに付与され
る力をｆ８とする。そして、この力ｆ＾、ｆＢをその大
きさが前記回転体■の各部位Ａ、Ｈの運動速度ｖＡ　、
Ｖａに比例し、その方向が常にその運動と反対の方向に
なるように設定した場合には。

ｆｎ＝−αＶ八　　　　（２，１）ｆｅ　　＝−ａＶｕ　　　　　（２，２）と表すことが
できる。したがって。

（改心Ｇに働く力）＝ｆ八　十ｆＢ＝２　　　　　（２，３）ところで。

である。

よって、この式（２，４）を上式（２，３）に代入する
と。

（重心Ｇに働く力）＝−２αＶ　Ｇ　　　　　（２，５
）となる、しかして、このカー２αＶＧは１重心Ｇの振
動その他の動きを押え吸収する働きを有していることが
わかる。また、重心ＧまわりのトルクＮ１は、Ｎ＋＝ＱＸｆ八−ＱＸｆｓとなる、しかして、重心Ｇのみが動いて回転体■が何１
かなし）時にはＶ、＝Ｖ、であるから、このトルクＮ１
はゼロとなり回転体は傾きを変えない。

すなわち、Ｖ八−■Ｂが回転体Ｉの傾きの変化速度を表
わしているので、前記■項で述べた歳差運動除去の作用
が正しく発揮される。

以上の如く、重心Ｇの上下対称位置に設けた減衰力付手
機構ｍＡ　、ｍ、により１回転体Ｉの重心Ｇの振動の吸
収と歳差運動の除去を共に行なうことができる。

複数の減衰力付与機構を回転体の重心に対する上下対称
な位置に配置できない場合にも、各減衰力付与機構によ
り回転体に付与する力の方向を適正に設定することによ
り以上の説明に準じた作用を得ることができるが、その
詳細は実施例２．３に基いて説明する。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

実施例１（第７図〜第１４図）この磁気浮北形回転機械は、モータ２１により駆動され
軸心２回りに高速回転する回転体Ｉを備えている。モー
タ２１は、第７図および第８図に示すように前記回転体
重に設けたカゴ型ロータ２２と、このロータ２２の周囲
に配設したステータコイル２３とを具備してなる誘導モ
ータであり、前記ステータコイル２３はハウジング２４
に固定されている０回転体Ｉは軸状のもので、対をなす
ラジアル磁気軸受Ｈにより軸心ｐの傾きに対して安定平
衡をなすように浮上支持されている。ラジアル磁気軸受
■は、回転体重にＮ極とＳ極とを軸方向に配列させた永
久磁石２５を埋設しておき。

その永久磁石２５のＮ極の周囲に内方端にＮ極を有した
第１の永久磁石２６を配設するとともに。

Ｓ極の周囲に内方端にＳ極を有した第２の永久磁石２７
を配設したものである。そして、一方のラジアル磁気軸
受■が回転体重の上端近傍部に設けられ、他方のラジア
ル磁気軸受■が回転体Ｉの下端近傍部に設けられている
。

なお、これらのう３．シアル磁気軸受Ｈのみでは、回転
体Ｉの軸方向の移動を規制することはできないため、こ
の回転体Ｉの下端部にサーボ式のスラスト磁気軸受２８
を設けている。スラスト磁気軸受２８は、第９図に示す
ように前記回転体Ｉの下Ｑ　面Ｅサーボサスペンション
コイル２９を対向配置するとともに、前記回転体Ｉの下
端両側部に回転体重の軸方向の位置を検出するための発
光ダイオード３１とフォトトランジスタ３２とを配設し
、前記フォトトランジスタ３２からの信号を比例積分微
分回路（Ｐ、１．Ｄ）３０により処理しテ前記−サーポ
サスペンションコイル２９を流れる制御電流をフィード
バック制御するようにした通常のものである。

また、前記回転体Ｉの重心Ｇに対し上、Ｆ対称となる部
位Ａ、Ｈに、対をなす減衰力付与機構ｍｎ、ｍｏを設け
ている。減衰力付与機構■＾は、第７図、第１０図およ
び第１１図に示すように、前記回転体重の上端側の所定
部位Ａの周囲に１例えば、４個の電磁石３３＋　〜３３
４と、２対の発光ダイオード３４１．３４２およびフォ
トトランジスタ３５＋　、３５２　とを配設してなる。

そして、一方のフォトトランジスタ３５１の出力電圧ｖ
１の変化を、コンデンサ３７および抵抗窓３８により構
成される微分回路を備えてなる′電子回路３６により第
１．第３の′１を磁石３３１．３３３に供給する電流１
１の変化に変換するとともに、他方のフォトトランジス
タ３５２の出力電圧ｖ２の変化を図示しない同様な電子
回路により第２．第４の電磁石３３２．３３４に供給す
る電流工２の変化に変換するようにしている。すなわち
１回転体ＩのＸ軸方向の変位Ｘと、一方のフォトトラン
ジスタ３５！の出力電圧ｖ３と、ｍｌ、第３の電磁石３
３１．３３３に供給される電流１１　との関係は、第１
３図に示すようであり、また１回転体Ｉのｙ軸方向の変
位ｙと、他方のフォトトランジスタ３５２の出力電圧ｖ
２と、第２゜第４の電磁石３３２．３３ｓに供給される
電流■２との関係は、第１４図に示すようになっている
。

また、前記回転体Ｉの下端側に配した減衰力付与機構■
２も、前記減衰力付与機構ｍ！と全く同様な構成のもの
であり、４個の電磁石３３．〜３３４と、２対の発光ダ
イオード３４．．３４２およびフォトトランジスタ３！
ｌｚ　、３５２　とヲ備えている・このような構成のものであれば、前記回転体Ｉが歳差遅
動を行なった場合には、この回転体Ｉの部位Ａにその歳
差運動の方向と逆向きでかつその歳差運動の速度に比例
した大きさの電磁力ｆＡがＭ統帥に作用するとともに１
部位Ｂにその歳差運動の方向と逆向きでかつその歳差運
動の速度に比例した大きさの電磁力ｆ８が連続的に作用
することになる。そのため、前記［作用］の項で詳述し
た原理により、その回転体Ｉの傾斜角度θは、時間の経
過に伴って指数関数的に減少する。また。

回転体重の重心Ｇが何らかの原因により振動その他の運
動を起こした場合には、この回転体Ｉに前記［作用１の
項で述べたように−２（ｘＶａなる合力が作用すること
になり、この合力によって回転体重の重心Ｇの運動は抑
止される。したがって、この回転体■はきわめて安定し
た状態で回転を続けることになる。つまり、この実施例
のように回転体重の重心Ｇに対して上、下対称となる位
置Ａ、Ｈに減衰力付与機構■＾、ｍＢを配した場合には
、これら各減衰力付与機構■＾、ｍＢによって回転体重
の対応する部位Ａ、Ｈに該回転体Ｉの歳差連動と逆向き
の力ｆＡ、ｆａをそれぞれ連続的に与え得るように設定
すれば、それら各部位転体ＩのＭ動方向と反対向きで且
つそれらの力が重心Ｇまわりにもつ全トルクが該回転体
Ｉの軸心ｐの傾きを正す方向に作用することになるわけ
である。

実施例２（第１５図）この実施例は１回転体Ｉの重心Ｇをはさんで両側に対を
なす減衰力付与機構ｍＡ　、ｍｅを配置したものである
が、前記実施例１とは異なり、重心Ｇから上側の減衰力
付与機構ｍ＾に対応する第１の部位Ａまでの距ｆｌｌａ
と１重心Ｇからド側の減衰力付与機構ｍｓに対応する第
２の部位Ｂまでの距ａｂとが異なっている。なお、実施
例１と同一または相当する部分には同一の符号を付して
説明を省略する。

この場合、第１の部位Ａでの回転体Ｉの運動速ると、該
回転体Ｉの重心Ｇの運動速度ｖＧは一方、上端側の減衰
力付与機構■＾により回転体Ｉの第１の部位Ａに付与さ
れる力をｆＡ　とし、下端側の減衰力付与機構［８によ
り第２の部位Ｂに付与される力をｆＢ　とすると、重心
に働く力ＦＣはそしてこれらの力ｆＡ、ｆ＋＋に係る重心Ｇまわりのト
ルクＮ１　は＝ｅｗ　　　Ｘ　　　（ａｆ　　八　　−ｂｆａ　　）
　　　　　　　　　　（３，３）となる、ここでｉ。は
回転体■の回転軸方向の単位ベクトルである。この時、
これらの力ＦＧおよびトルクＮ１が、回転体Ｉの重心Ｇ
の動きおよび歳差２Ｉ！勅を共に除く条件は、（３，４）ベクトルの反対方向］　　（３，５）であればよい、これをかきなおすと、Ｖｃ　／　Ｉ　Ｖａ　　ｌ　　　　　（３，６）ａ　ｆ
ｎ　−ｂ　ｆａ　　＝　−（ａ　ｆＡ−ｂ　ｆ、）大き
さ）Ｘここで、ＶＡ−Ｖｅが回転体Ｉの傾きの変化速度
を表わしていることは前述した通りである。

したがって、この式（３，８）　、（３，７）を満足す
るような方向にｆＡ、ｆＢが回転体■に作用することに
なるように、電磁石３３＋〜３３４に制御電流を供給す
るようにすればよい。

の大きさに比例するように設定した場合には、前記（３
，８）式および（３，７）式は、ｆｎ　　　＋　　ｆｅ
　　　＝−ｃｔＶｃ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（３，８）ａＴＢ　　−ｂ　ｆｅ　　＝−
β　（Ｖｎ　　−Ｖｏ　）　（３，９）なる関係が成立
する。但しα、βは正の比例定数である。

よって、これらの式からそして、この（３，１０）、　（３，１１）式に（３，
１）式を代入すると、が得られる。したがって、この（Ｌ１２）、（３，１３
）式を満足するようにセンサーたるフォトトランジスタ
３５＋　、３５２の出力Ｖ１．Ｖ７　を合成して力ｆΔ
、ｆＱを発生させるようにすれば、回転体Ｉの歳差連動
と重心Ｇの振動その他の連動を減衰させることができる
。特にセンサーの出力をαａｂ＝β（ａ＋ｂ）　　　　
　　　　　（３，１４）となるように合成すると、となり、ｆＡ、ｆＢとも単一のセンサー出力のみで作る
ことが可ス彪となる。

実施例３（第１６図）この実施例は、回転体重の重心Ｇの片側に対をなす減衰
力付ＪＪ−機構■＾、１口を配置したものであり、重心
Ｇから一方の減衰力付与機構ＩＩＩＡに対応する第１の
部位Ａまでの距離がａで、重心Ｇから他方の減衰力付与
機構［８に対応する第２の部位Ｂまでの距離がｂである
場合のものである。なお、実施例１．２と同一または相
わする部分には同一の符号を付して説明を省略する。

この実施例３では、ａを−ａに置き換えて実施例２と同
様に考察すれば、ｆ＾　＋ｆ８　＝−（ｆ＾　＋ｆＯの大きさ）Ｘなる関
係が成立する。そして、ｆ＾＋ｆＢの大きさがＶＧの大
きさに比例し。

に比例するように設定した場合には、となる、しかして、この実施例では、−αａｂ−β（ｂ
−ａ）〜Ｏであるため、ｆ＾をｖＡのみの項で表わし、
ｆ８をｗｅのみのダ１で表わすことはできない、そのた
め１回転体Ｉに付与する力ｆ＾、ｆ８を作るには１次の
ようにする。まず。

力ｆ＾のＸｆｆ１分を作るには、センサー出力に基〈Ｖ
　ＡおよびＶＢの各Ｘ成分により定電流回路を作る。す
なわち、実施例１の回路と同様にしてを出力とする定電
流回路と、を出力する定電流回路を設け、それらの出力電流を合わ
せて’ｉｌ（磁石３３＋　、３３３　に流して力ｆ＾の
Ｘ成分作り出す、同様にして力ｆＡのｙ成分、なお、以
上の実施例１．２．３．においては、減衰力付ケ機構と
して電磁式のものを使用した場合について説明している
が１本発明はかならずしもこのようなものに限られない
のは勿論であり、その一部に機械的な摩擦力や、流体抵
抗を利用したものを使用してもよい、摩擦力を利用した
減衰力付与機構としては１例えば、第１７図に示すよう
なものが挙げられ、また、流体抵抗を利用した減衰力付
与機構としては第１８図に示すようなものが考えられる
。

すなわち、第１７図に示す減衰力付与機構ｍは、回転体
重の端部軸心部に突設した鋼鉄製の針４１と、この針４
１の直下に配設したテフロン製の平板４２と、この平板
４２上に滑動可能に載置したテフロン製の軸受キャップ
４３と、このキャップ４３の上面に設けられ前記針４１
の先端を回転可能に支承するルビー製の軸受４４と。

前記回転体Ｉの上端に対向配置され上方への磁力により
前記回転体■に作用する重力の大部分を打消す永久磁石
（図示せず）とを具備してなる。

そして、前記平板４２は、前記ハウジング２４に螺合さ
せたｉＩＪＭＳ台４６に保持させてあり、この調節台４
６の螺合進退１ｌＪＷ１により前記軸受キャップ４３の
前記平板４２に対する押付力を非常に小さな値に設定し
ている。しかして、この減衰力付与機構ｍは１回転体Ｉ
の軸方向の移動を規制するスラスト軸受としての役−１
りをも担っている。

また、１ｌｎ１８図に示す減衰力付４機構ｍは、回転体
重に埋設した永久磁石５１の近傍に、この永久磁石５１
の移動に伴って遊動する磁石製の遊動子５２と、この遊
動子５２の動きに抵抗を与える粘性流体５３とを充填し
た非磁性材製の固定ケース５４とを配設したものである
。しかして、このようなものであれば、前記回転体Ｉが
歳差連動等を行なって、該回転体重の永久磁石５１が円
形軌道等な画くように振れ動くと、それに粘性流体５３
内の磁石５２が追従することになり、前記回転体Ｉに歳
差運動等と逆向きの力（運動の速度に比例する力）が連
続的に作用することに、なる。そのため、　ｍｉ述した
と同様な原理により他の減衰力付ｑ−機構と協働して歳
差運動や重心の偏位遅動を減衰させることができる。

Ｌ発明の効果Ｊ本発明は、以上のような構成であるから、筒中な構成に
よって回転体の安定した高速回転を損保することができ
る。

すなわち、サーボ式のラジアル磁気軸受により回転体を
一定の姿勢に保持しつつ回転を行なわせるには、この回
転体に付与する径方向の強力な磁気力を高速度で変化さ
せる惑星がある。これに対して、本発明のものは、静磁
場により回転体の傾き方向の姿勢を安定に維持しておき
、何らかの原因により回転体に歳差運動や重心の振動等
が発生した場合にこの回転体にその連動と１５ｆＪ連し
た力を付！Ｆし続けることにより１回転体の傾きや該回
転体の重心の振動その他の連動を無理なく消滅させ得る
ようにしたものである。そのため、回転体の傾きや重心
の偏位をラジアル磁気軸受の磁力制御により強制的に修
正する場合のような強大な力を一切必要とすることがな
く、単純で小さな力を連続的に付与するだけで回転体の
安定した回転を保証する二とができる。したがって、容
ｊ逢が大きく高い応答性を有した複雑な制御装置を用い
ることなしに回転体を安定に浮上支持した状５Ｅ１で高
速側転させることが口ｆｆｆｆ１である。よって、ジャ
イロスコープ、圧力計あるいはターボ分子ポンプ等のよ
うにロータを超高速で安定に回転させる必要のある種々
の！Ａ／ｉに好適に使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を明示するための構成説ＩＩ図、第２図
は末完１３＋の作用説明図、第３図〜第５図は末完１！
１に係るラジアル磁気軸受の種々の態様を説明するため
の説明図、第６図は減衰力付与機構による歳差２Ｉ動除
去の原理を説明するための原理説明図である。第７図〜
第１４図は本発明の一実施例を示し、第７図は概略縦断
面図、第８図は第７図におけるＱ−Ｑ線に沿う概略断面
図、第９図はスラスト軸受部分を示す拡大説明図、第１
０図は減衰力付与機構部分を示す拡大説ＩＩ図、第１１
図は第１Ｏ図におけるＲ矢視図、第１２図は同機構の回
路説明図、第１３図、第１４図は同機構の特性説明図で
ある。第１５図および第１６図は本発明のそれぞれ他の
実施例を示す概略縦断面図である。第１７図および第１
８図は本発明のさらに他の実施例を示す減衰力付与機構
の説明図である。工・・・回転体 ■・舎・ラジアル磁気軸受ｍ、　ｍＡ　、　ｌｌｌ８　　・・・減衰力付Ｌｉ−機
構ｌ争・・永久磁石２１１・・第１の永久磁石３・赤・第２の永久磁石４〜１２−・・永久磁石

Claims

【特許請求の範囲】

軸心回りに回転する回転体と、この回転体を軸心の傾き
に対して安定平衡をなすように静磁場により浮上支持す
るラジアル磁気軸受と、前記回転体の軸方向に離間する
複数の部位にそれぞれ対応させて設けられそれら各部位
に力を連続的に付与する複数の減衰力付与機構とを具備
してなり、前記各減衰力付与機構から前記回転体の各部
位にあたえられる力の合力がこの回転体の重心の運動方
向と反対向きで且つそれらの力が重心まわりにもつ全ト
ルクが該回転体の軸心の傾きを正す方向になるようにそ
れら各力の方向を設定していることを特徴とする磁気浮
上形回転機械。