JPS6256617A - Magnetic bearing device - Google Patents

Magnetic bearing device

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JPS6256617A
JPS6256617A JP8475285A JP8475285A JPS6256617A JP S6256617 A JPS6256617 A JP S6256617A JP 8475285 A JP8475285 A JP 8475285A JP 8475285 A JP8475285 A JP 8475285A JP S6256617 A JPS6256617 A JP S6256617A
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JP
Japan
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electromagnets
poles
rotating shaft
rotary shaft
magnetic
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Application number
JP8475285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Shibazaki
柴崎 司郎
Yoshio Kano
快男 鹿野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MARUWA DENKI KK
Original Assignee
MARUWA DENKI KK
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Publication date
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  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase the speed of rotation of a rotor and to enhance durability by disposing electromagnets in such a manner that magnetic circuits connecting N-poles and S-poles are substantially parallel to the center line of a rotary shaft, and positioning magnetic poles of the same polarity on one circumference. CONSTITUTION:Electromagnets 60-63 are disposed in such a manner that magnetic circuits connecting N-poles and S-poles are substantially parallel to the center line of a rotary shaft 57, and the respective designated electric currents are applied to the respective sets of control coils L5, and L7, and L6 and L8 by the respective control systems. The respective electromagnets 60-63 are provided with proximity sensors, and the deviation of the rotary shaft 57 is detected. Necessary control electric currents are applied to the respectively control coils L5-L8 by a control circuit such as a signal comparator or the like to return the rotary shaft 57 to its initial position. Accordingly, the peak number of an eddy current generated on the surface of the rotary shaft 57 is dispersed, so that power loss can be reduced by half, loss of heat generation can be remarkably decreased, and the speed of rotation and durability can be remarkably increased.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気軸受装置に係り、とくに高速切削機用も
しくは真空機器用スピンドル等に好適な磁気軸受装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a magnetic bearing device, and particularly to a magnetic bearing device suitable for use in high-speed cutting machines, spindles for vacuum equipment, and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

磁気軸受は、回転軸を磁気的に浮上せしめてこれを支持
せんとするものであり、機械的接触部分を持たない軸受
として従来より一般に知られているものである。この軸
受は、高速回転が容易で。
A magnetic bearing is intended to magnetically levitate and support a rotating shaft, and is generally known as a bearing that does not have mechanical contact parts. This bearing is easy to rotate at high speeds.

振動が小さく、かつ潤滑油も不要である等より、従来の
通常の軸受とは異なり際立った特徴を有している。
These bearings have distinctive features that differ from conventional ordinary bearings, such as low vibration and no need for lubricating oil.

第5図ないし第6図を用いてこれを更に詳述すると、こ
の第5図ないし第6図において、磁気軸受装置10は、
円筒状の支持ケース1と、この支持ケース1の中央部に
設けられた軸駆動用の駆動モータ部2と、この駆動モー
タ部2の下部に配設されたスラスト軸受部4と、このス
ラスト軸受部4の第5図における下側および前記駆動モ
ータ部2の上側に各々装備されたラジアル軸受部5.6
とを有し、これによって、前記支持ケース1の中心線上
に配設された回転軸7を、前記スラスI−磁気軸受部4
の作用によって磁気的に吸引浮−にせしめるとともに、
駆動モータ部2の作用によって回転駆動せしめることが
できるようになっている。
This will be explained in more detail using FIGS. 5 and 6. In FIGS. 5 and 6, the magnetic bearing device 10 is
A cylindrical support case 1, a drive motor section 2 for driving a shaft provided at the center of the support case 1, a thrust bearing section 4 disposed at the bottom of the drive motor section 2, and this thrust bearing. The radial bearings 5.6 are installed on the lower side of the section 4 in FIG. 5 and on the upper side of the drive motor section 2, respectively.
With this, the rotating shaft 7 disposed on the center line of the support case 1 is connected to the thrust I-magnetic bearing section 4.
It is magnetically attracted and floated by the action of
Rotation can be driven by the action of the drive motor section 2.

また、8,9は前記支持ケース1側に固定された補助ベ
アリングを示し、7Aは前記スラスト磁気軸受部4に支
承されるツバ部を示す。
Further, 8 and 9 indicate auxiliary bearings fixed to the support case 1 side, and 7A indicates a collar portion supported by the thrust magnetic bearing section 4.

一方、前記各ラジアル磁気軸受部5.6は、具体的には
第6図に示すように、4箇所に配設された吸引型電磁石
10,11,12,13、と、この各電磁石10〜13
を励磁するための電源14と、前記各電磁石10〜13
の吸引力を必要に応じて制御する制御系15等とにより
構成されている。
On the other hand, each of the radial magnetic bearings 5.6, specifically, as shown in FIG. 13
a power source 14 for exciting the electromagnets 10 to 13;
The control system 15 and the like control the suction force as necessary.

これを更に詳述すると、前記各電磁石10〜13は、各
々1つの固定バイアスコイルLltLz 、L3 、L
4と1つの制御コイルし!、、L、。
To explain this in more detail, each of the electromagnets 10 to 13 has one fixed bias coil LltLz, L3, L
4 and 1 control coil! ,,L,.

L7.Leとを有し、この各コイルによって形成される
N極及びS極の吸引面が前記回転軸7の外周面に対向し
て同一円周上に図の如(交互に配設された構造となって
いる(第6図参照)。そして、前記各コイルし1〜L、
の内、固定バイアスコイルL、〜L4は、前記直流電源
14に直列で且つ第6図に示す如く同一方向の磁束Fl
、F2゜F:I、F4が各々生じるように接続されてい
る。
L7. Le, and the N-pole and S-pole attracting surfaces formed by each coil face the outer peripheral surface of the rotating shaft 7 on the same circumference as shown in the figure (with a structure in which they are arranged alternately). (See Figure 6).Then, each of the coils 1 to L,
Of these, the fixed bias coils L, ~L4 are connected in series with the DC power supply 14 and have a magnetic flux Fl in the same direction as shown in FIG.
, F2°F:I, F4, respectively.

また、他方のコイルL s ”” L sの各々は、後
述するようにLs、Lwが前記一方の制御系15に接続
され、L、、L、が他方の制御系(図示せず)に接続さ
れ、これによって制御用の磁束Fs+F7およびF6.
F、が必要に応じて各々第6図の如(形成されるように
なっている。
In addition, in each of the other coils Ls, Ls, Lw are connected to the one control system 15, and L, , L are connected to the other control system (not shown), as described later. As a result, the control magnetic fluxes Fs+F7 and F6.
F and are formed as required, respectively, as shown in FIG.

ここで、前記各コイルし、〜Lllを巻装した電磁石1
0〜13の作用について更に詳述すると、まず、第6図
に示す電磁石10.12が一方の組を、又電磁石11.
13が他方の組を各々構成している。そして、回転軸7
が予め定めた基準位置にある場合は、Ix+=Ix□=
0となっている。
Here, each of the above-mentioned coils and the electromagnet 1 wound with ~Lll
To explain in more detail the actions of 0 to 13, first, electromagnets 10.12 shown in FIG. 6 act as one set, and electromagnets 11.
13 each constitute the other set. And the rotating shaft 7
is at the predetermined reference position, Ix+=Ix□=
It is 0.

これに対し、前記回転軸7が例えば電磁石12の方に傾
いたとすると、これを中央に戻そうどする力が働く。具
体的には、まず近接センサ15Aが回転軸7の偏位を検
知し、その信号を信号比較器20へ送る。この信号比較
器20は、一方では基準信号発生手段21からの基準信
号を常時入力し、この基準信号に対して前述した近接セ
ンサ15Aからの信号を比較するとともに、その結果得
られるレベル差を正又は負の偏差信号として出力すよう
になっている。そして、その偏差信号は電圧増幅器22
2位相補償回路23を経て電力増幅回路24で所定レベ
ルに電力増幅され、前述したコイルLS、L7に導通さ
れるようになっている。
On the other hand, if the rotating shaft 7 is tilted toward the electromagnet 12, for example, a force acts to return it to the center. Specifically, the proximity sensor 15A first detects the deviation of the rotating shaft 7, and sends the signal to the signal comparator 20. On the one hand, this signal comparator 20 constantly inputs the reference signal from the reference signal generating means 21, compares the signal from the aforementioned proximity sensor 15A with this reference signal, and corrects the resulting level difference. Alternatively, it is output as a negative deviation signal. Then, the deviation signal is sent to the voltage amplifier 22.
The power is amplified to a predetermined level by the power amplification circuit 24 via the two-phase compensation circuit 23, and is electrically connected to the coils LS and L7 described above.

この場合、前述した固定バイアス電流によって生じる磁
束F + ” F a と同方向を正とし反対方向を負
とすると、第6図に示すように電磁石10の制御コイル
し、に正方向の磁束F5が、又電磁石12の制御コイル
L、には負方向の磁束F7が各々発生し、これによって
前記電磁石10の吸引力を大きくするとともに、一方で
はその分だけ電磁石12の吸引力が弱められ、この結果
、前記回転軸7は電磁石10に吸引されて直ちに中央の
位置に復帰する。そして回転軸7が元位置に復帰すると
、前記比較器20からの出力は零となり、再びF ”、
 −F ? ”” Oの平衡状態となる。
In this case, if the same direction as the magnetic flux F + "F a generated by the fixed bias current described above is positive and the opposite direction is negative, a positive magnetic flux F5 is generated in the control coil of the electromagnet 10 as shown in FIG. , and the control coil L of the electromagnet 12 generates magnetic flux F7 in the negative direction, which increases the attractive force of the electromagnet 10, while at the same time weakening the attractive force of the electromagnet 12 by that amount. , the rotary shaft 7 is attracted by the electromagnet 10 and immediately returns to the central position.When the rotary shaft 7 returns to its original position, the output from the comparator 20 becomes zero, and F'',
-F? "" O is in equilibrium.

前記他方の組の電磁石11.13及びその制御系につい
ても、上述した一方の組の電磁石10゜12の場合と全
(同様に構成され、他方の近接センサ35Aで検出され
る回転軸7の近接もしくは離間情報に基づいて他方の制
御系(図示せず)によって同様の制御動作がなされるよ
うになっている。
The other set of electromagnets 11, 13 and their control system are also constructed in the same manner as the one set of electromagnets 10 and 12 described above, and the proximity of the rotating shaft 7 detected by the other proximity sensor 35A is Alternatively, a similar control operation is performed by the other control system (not shown) based on the separation information.

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

上記従来例においては、電磁石10〜13の各磁極に対
向する部分の回転軸7上には、第7図の■■で示す方向
の起電力が発生し、当該回転軸7上には第8図で示すよ
うなうず電流が生じる。このうず電流は回転軸7の回転
とともに各磁極に対向する面の全周に連続して生じるこ
とから、例えば第8図の点Pにおいては、回転軸7の一
回転中に第9図に示す如き電流変化が生じる。このため
、回転軸7が例えば回転数10,000 (RP M)
のスピンドルの場合には120,000  (Hz )
の高周波電流がP点に流れることとなり、従って、かか
る現象はそのまま回転を制動する電磁ブレーキになると
同時に、回転軸7が当該電磁石10〜13部分において
異常発熱するという事態を生ぜしめる。そして、かかる
事態が生じると、回転動力の喪失となると同時に回転軸
7自体が高速回転中に変形したり、或いは電磁石10〜
13側の被覆部材等が熱破壊する等の不都合が生じ、実
用に際して著しい障害となっている。
In the above conventional example, an electromotive force is generated in the direction indicated by ■■ in FIG. Eddy currents occur as shown in the figure. Since this eddy current is continuously generated along the entire circumference of the surface facing each magnetic pole as the rotating shaft 7 rotates, for example, at point P in FIG. 8, the eddy current shown in FIG. A current change like this occurs. For this reason, the rotating shaft 7 has a rotational speed of, for example, 10,000 (RPM).
120,000 (Hz) for a spindle of
A high frequency current flows to point P, and therefore, this phenomenon acts as an electromagnetic brake that brakes the rotation, and at the same time causes abnormal heat generation in the electromagnets 10 to 13 of the rotating shaft 7. When such a situation occurs, rotational power is lost, and at the same time, the rotating shaft 7 itself is deformed during high-speed rotation, or the electromagnets 10-
Inconveniences such as thermal destruction of the covering member on the 13 side occur, which is a significant obstacle in practical use.

このため、近時においては、前述したようなうず電流の
発生を少なくするために当該回転軸7の外周部に、硅素
鋼板の薄板を環状に積層してなる積層鋼板部を設けると
いう手法が採用されている。
For this reason, in recent years, a method has been adopted in which a laminated steel plate section made by laminating thin silicon steel plates in an annular shape is provided on the outer periphery of the rotating shaft 7 in order to reduce the generation of eddy currents as described above. has been done.

しかしながら、高速回転する回転軸の外周部に他の部材
を装備すると、その遠心力の作用によって当該装備部材
が破損し易く、従って高速回転に限界が生じ、更には回
転体7の直径もその周速度を抑えるために小さくせざる
を得ないという不都合が生じていた。
However, if other members are installed around the outer circumference of the rotating shaft that rotates at high speed, the attached members are likely to be damaged by the action of the centrifugal force, which puts a limit on high-speed rotation, and furthermore, the diameter of the rotating body 7 is This caused the inconvenience of having to be made smaller in order to reduce speed.

このことは、例えば高速切削を必要とする各種切削機の
切削能力に自ら限界を設けるという不都合を招来してい
た。
This has led to the inconvenience that, for example, various cutting machines that require high-speed cutting have their own limits on their cutting capabilities.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改外し、とく
に回転軸のラジアル軸受部分の発熱による温度上昇を抑
えて装置全体の耐久性増大を図−2た磁気軸受装置を提
供することを、その目的とする。
The present invention aims to overcome the disadvantages of the conventional example and provide a magnetic bearing device that suppresses temperature rise due to heat generation in the radial bearing portion of the rotating shaft and increases the durability of the entire device. purpose.

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

そこで、本発明では、回転軸の上方部および下方部に各
々ラジアル磁気軸受部を有するとともに前記回転軸の中
間部にスラスト磁気軸受部を備え、前記各ラジアル磁気
軸受を、固定バイアス用コイルと吸引力可変制御コイル
とを巻装した少なくとも4個の電磁石により構成してな
る磁気軸受装置において、前記各電磁石のN極とS極と
を結ぶ磁気回路が、前記回転軸の中心線に略平行になる
ように当該各電磁石を配設するとともに、一方の磁極と
同一の円周上には同一の極性から成る磁極を位置せしめ
るという構成を採り、これによって…1記目的を達成し
ようとするものである。
Therefore, in the present invention, a radial magnetic bearing section is provided at an upper part and a lower part of a rotating shaft, and a thrust magnetic bearing section is provided at an intermediate part of the rotating shaft, and each of the radial magnetic bearings is connected to a fixed bias coil. In a magnetic bearing device comprising at least four electromagnets wound with variable force control coils, a magnetic circuit connecting north and south poles of each of the electromagnets is substantially parallel to the center line of the rotating shaft. The electromagnets are arranged so that the electromagnets are arranged so that the magnetic poles have the same polarity as one of the magnetic poles, and a magnetic pole with the same polarity is positioned on the same circumference as one of the magnetic poles. be.

〔作 用〕[For production]

一方と他方の各ラジアル磁気軸受部を、例えば各々4つ
の電磁石で構成するとする。そして、本願発明では、各
電磁石のN極とS極とが回転軸の中心線に平行になるよ
うに各々配設されるため、回転軸上では、N極と対向す
る部分では1回転中常にN極のみと、又S極と対向する
部分では1回転中常にS極のみと各々対向することとな
る。このため、うず電流は、回転軸の一回転中に異なっ
た場所で各々同一方向の4つのピークが生じることとな
り、従って発生するうず電流は、従来の8個に比較して
そのピーク電流の発生数が半減する。
It is assumed that each of the one and the other radial magnetic bearing portions is composed of, for example, four electromagnets. In the present invention, since the N pole and S pole of each electromagnet are arranged parallel to the center line of the rotating shaft, the portion facing the N pole on the rotating shaft is always The portion facing only the north pole and the south pole always faces only the south pole during one rotation. For this reason, four peaks of eddy current occur in the same direction at different locations during one revolution of the rotating shaft, and the number of eddy currents generated is smaller than that of the conventional eight peak currents. The number is halved.

従って、うず電流によって生じる損失は、全体的には従
来例に比較して「(電流)2×抵抗」より。
Therefore, the overall loss caused by eddy current is ``(current) 2 x resistance'' compared to the conventional example.

((1/2)” X抵抗:1X2=1/2となり、又損
失箇所もN極部分とS極部分とに分散されることから、
各点における温度上昇は従来のものより著しく小さく抑
えられたものとなっている。
((1/2)"
The temperature rise at each point is suppressed to a significantly smaller level than in the conventional case.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第1図ないし第4図に基づい
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.

まず、第1図において、磁気軸受装置50は、前述した
従来例と同様に円筒状の支持ケース51と、この支持ケ
ース51の中央部に設けられた軸駆動手段52と、この
軸駆動手段52の下部に配設されたスラスト軸受部54
と、このスラスト軸受部54の第1図における下側およ
び前記軸駆動手段52の同図における上側に各々装備さ
れたラジアル磁気軸受部55.56とを有し、これによ
って、前記支持ケース51の中心線上に配設された回転
軸57を、前記スラス) EH気輪軸受部54作用によ
って磁気的に吸引浮上せしめるとともに。
First, in FIG. 1, the magnetic bearing device 50 includes a cylindrical support case 51, a shaft drive means 52 provided in the center of the support case 51, and a shaft drive means 52, similar to the conventional example described above. Thrust bearing section 54 arranged at the bottom of
and radial magnetic bearing portions 55 and 56 provided on the lower side of the thrust bearing portion 54 in FIG. The rotating shaft 57 disposed on the center line is magnetically attracted and levitated by the action of the above-mentioned sluth EH air ring bearing section 54.

軸駆動手段2の作用によって回転駆動せしめることがで
きるようになっている。
Rotation can be driven by the action of the shaft drive means 2.

前記軸駆動手段52は、本実施例では高周波モータが使
用されているが、他にエアータービン等の駆動手段(こ
の場合は回転軸の上端部に装備する)を用いたものであ
ってもよい。
Although a high-frequency motor is used as the shaft drive means 52 in this embodiment, other drive means such as an air turbine (in this case, installed at the upper end of the rotating shaft) may be used. .

また、前記スラスト軸受部54は、回転軸57の第1図
における略中央部に形成されたツバ部57Aを挟んで同
図の上面側と下面側とに各々配設されたドーナツ状のコ
イル54A、54Bと、この各コイル54A、54Bを
係着し支持するとともに当該各コイル54A、54Bに
より生じる磁束をN極とS極として外部に対し吸引力を
発生せしめる一方の吸引支持部材54Cと他方の吸引支
持部材54Dとにより構成されている。
The thrust bearing portion 54 includes donut-shaped coils 54A disposed on the upper surface side and the lower surface side of the rotating shaft 57, respectively, with a collar portion 57A formed approximately in the center of the rotation shaft 57 in FIG. , 54B, and one suction support member 54C that engages and supports the respective coils 54A, 54B and generates an attractive force to the outside by using the magnetic flux generated by the respective coils 54A, 54B as N and S poles. and a suction support member 54D.

さらに、前記ラジアル磁気軸受部55.56は、本実施
例では各々同一のものが使用されている。
Furthermore, the same radial magnetic bearings 55 and 56 are used in this embodiment.

このため、第1図における下方のラジアル軸受部55に
ついて説明すると、まず、本実施例におけるラジアル磁
気軸受部55は、第2図に示すように配設された4つの
吸引型の電磁石60,61゜62.63から成る。
Therefore, to explain the lower radial bearing section 55 in FIG. 1, the radial magnetic bearing section 55 in this embodiment consists of four attraction-type electromagnets 60, 61 arranged as shown in FIG. It consists of ゜62.63.

前記各電磁石60〜63は、それぞれ、磁極形成用の鉄
芯部材60A、61A、62A、63Aに前述した従来
例と同様の固定バイアスコイルL+ 、LZ、L3.L
4 と吸引力可変制御コイルI、S+  L6.L?、
Leとが各々巻装されて成り、第2図のと方に位置する
磁極がN極を、又下方に位置する磁極がS極を各々形成
するように巻装されている。すなわち、本実施例におい
ては、各電磁石のN極とS極とを結ぶ磁気回路が前記回
転軸の中心線に略平行になるように当該各電磁石60〜
63が配設され、そして、これらの電磁石10〜13の
各々の磁極は、回転軸57の外周面に対向し且つ相互に
90”の間隔をおいて装備されている。
Each of the electromagnets 60 to 63 has fixed bias coils L+, LZ, L3 . L
4 and attraction force variable control coil I, S+ L6. L? ,
The magnetic poles Le are wound so that the magnetic pole located on the opposite side of FIG. 2 forms the north pole, and the magnetic pole located below forms the south pole. That is, in this embodiment, each electromagnet 60 to
63 are arranged, and the magnetic poles of each of these electromagnets 10 to 13 are arranged opposite to the outer peripheral surface of the rotating shaft 57 and spaced apart from each other by 90''.

ここで、前記固定バイアスコイルL、〜L6には、それ
ぞれ前述した従来例と同様の定電流が通電されるように
なっている。14は固定バイアス用の直流電源を示す。
Here, a constant current similar to that of the conventional example described above is applied to each of the fixed bias coils L and L6. 14 indicates a DC power supply for fixed bias.

そして、前述した従来例の場合と同様に、一方の組の制
御コイルLS、L?には一方の制御系(第6回付号15
参照)から。
Then, as in the case of the conventional example described above, one set of control coils LS, L? One control system (No. 6 No. 15)
Reference).

また他方の制御コイルL6.L!lには他方の制御系か
ら、必要に応じて各々所定の電流が各々通電されるよう
になっている。これら一方と他方の各制御系及び前記各
コイルし+”Leに生じる磁束F、〜FIlの向きおよ
び大きさについては、前述した従来例と全く同一となっ
ている。
Also, the other control coil L6. L! A predetermined current is applied to each of the two control systems from the other control system as necessary. The directions and magnitudes of the magnetic fluxes F, .about.FIl generated in the control systems of the one and the other coils and the coils +"Le are exactly the same as in the conventional example described above.

また、69は前記回転軸57の上下方向への位置ずれを
検知するための位置センサを示す。そして、この位置セ
ンサからの出力信号に基づいて図示しないスラスト磁気
軸受用の制御系が作用し、前述したスラスト軸受部54
の各コイル54A、54、 Bへの通電電流が強弱制御
されるようになっている。
Further, 69 indicates a position sensor for detecting vertical positional deviation of the rotating shaft 57. Then, a control system for the thrust magnetic bearing (not shown) operates based on the output signal from this position sensor, and the above-mentioned thrust bearing section 54
The strength of the current applied to each of the coils 54A, 54, and B is controlled.

15A、15B、35A、35B (第1図参照)は、
各々前述した従来例の場合と同様の近接センサを示す。
15A, 15B, 35A, 35B (see Figure 1) are
Each of the figures shows a proximity sensor similar to that of the conventional example described above.

また、70.71は各々カバーを示し、8.9は各々補
助ベアリングをし、40は着脱自在に装着された切削用
カッタを示す。その他の構成は前述した従来例と全く同
一となっている。
Further, 70 and 71 each indicate a cover, 8 and 9 each indicate an auxiliary bearing, and 40 indicates a removably attached cutting cutter. The other configurations are completely the same as the conventional example described above.

次に、上記実施例において生じる回転軸57の発熱作用
について説明すると、まず、回転軸57の回転とともに
、当該回転軸57の表面には第3図に示すようなうず電
流が発生する。このうず電流は、回転軸57の回転とと
もに各磁極に対向する面の全周に連続して生じることか
ら、例えば第3図の点p、、Pzにおいては各々第4図
(1)(2)に示す線図の如き電流変化が生じる。この
電流変化は、そのピーク数が前述した従来例に比較する
と第3図の(1)(2)の如く分散されて同一箇所では
従来例の半数となっている。このため全体的な電力損失
は、((電流)2×抵抗〕より、電流が略1/2となる
ことからC(1/2)”X2=1/2)となって半減す
る。
Next, the heat generating effect of the rotating shaft 57 that occurs in the above embodiment will be explained. First, as the rotating shaft 57 rotates, eddy currents as shown in FIG. 3 are generated on the surface of the rotating shaft 57. Since this eddy current is generated continuously around the entire circumference of the surface facing each magnetic pole as the rotating shaft 57 rotates, for example, at points p, Pz in FIG. A current change occurs as shown in the diagram. The number of peaks of this current change is dispersed as shown in (1) and (2) in FIG. 3 when compared to the conventional example described above, and is half of that in the conventional example at the same location. Therefore, the overall power loss is reduced by half to C(1/2)''X2=1/2, since the current is approximately 1/2 from ((current)2×resistance).

このため、回転軸57の表面における発熱損失を著しく
少なくすることができ、これがため被覆部材の熱損傷を
防止して回転速度を大幅に上昇せしめることが可能とな
り、とくに回転軸570表面にうず電流抑制のために従
来例で配置していた積N鋼板を本実施例では装備するこ
とな(当該回転軸57の発熱を抑えることができ、従っ
て従来のものよりも装置全体の耐久性を著しく増大せし
めることができるという利点がある。
For this reason, heat loss on the surface of the rotating shaft 57 can be significantly reduced, which can prevent thermal damage to the covering member and greatly increase the rotational speed. In order to suppress the heat generation of the rotating shaft 57, this embodiment does not include the N steel plates that were arranged in the conventional example. It has the advantage that it can be forced.

なお、上記実施例においては、上下方向に各電磁石60
〜63ON極とS極とを離した場合を前提として説明し
たが、当該各磁極の相互間はできる限り近接せしめて磁
気吸引力が増大(磁気抵抗派による)を図ってもよい。
In the above embodiment, each electromagnet 60 is arranged in the vertical direction.
~63 Although the description has been made on the assumption that the ON pole and the S pole are separated, the magnetic attraction may be increased (based on magnetoresistive force) by bringing the respective magnetic poles as close as possible to each other.

またラジアル磁気軸受部55.56の電磁石の数は6個
にしても又8個以上としてもよい。
Further, the number of electromagnets in the radial magnetic bearing portions 55, 56 may be six or eight or more.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は以上のように構成され機能するので、これによ
ると、電磁石の各磁極に対向した回転体表面におけるう
ず電流の発生を、大幅に少なくすることができ、従って
回転体の回転数を更に上昇せしめることができ、また全
体的に耐久性増大を図り得るという従来にない優れたラ
ジアル磁気軸受部を備えた磁気軸受装置を提供すること
ができる。
Since the present invention is configured and functions as described above, it is possible to significantly reduce the generation of eddy current on the surface of the rotating body facing each magnetic pole of the electromagnet, and thus further increase the rotational speed of the rotating body. It is possible to provide a magnetic bearing device equipped with an unprecedentedly excellent radial magnetic bearing portion that can be raised and has improved overall durability.

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

第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は第1
図中のラジアル磁気軸受部分の主要部を示す概略斜視図
、第3図は回転軸上に発生するうず電流を示す説明図、
第4図(1)(2)は各々第3図中の点P+=Pzにお
ける電流変化を示す線図、第5図は従来例を示す断面図
、第6図は第5図におけるラジアル磁気軸受部を示す説
明図、第7図ないし第8図は各々第5図の回転軸上に生
じる起電力の向き及び電流の流れを示す説明図、第9図
は第8図のP点上における電流変化を示す線図である。 54−−−−−−−スラスト磁気軸受部、55.56 
−一一一−ラジアル磁気軸受部、60〜63 −一一一
一電磁石、L、〜L4 ・−tp 定バイアス用コイル
、I−5〜L8−・−・−吸引力可変制御コイル。 特許出願人   丸和電機株式会社(外1名)第1図 第2図 第3図 第4図 (ハ) 第5図
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIG.
A schematic perspective view showing the main parts of the radial magnetic bearing part in the figure, FIG. 3 is an explanatory diagram showing the eddy current generated on the rotating shaft,
Figures 4 (1) and (2) are diagrams showing the current changes at the point P+=Pz in Figure 3, Figure 5 is a sectional view of the conventional example, and Figure 6 is the radial magnetic bearing in Figure 5. Figures 7 to 8 are explanatory diagrams showing the direction of electromotive force and current flow generated on the rotating shaft in Figure 5, and Figure 9 is an explanatory diagram showing the current at point P in Figure 8. It is a line diagram showing a change. 54------Thrust magnetic bearing section, 55.56
-111-Radial magnetic bearing section, 60-63 -1111 Electromagnet, L, ~L4 - tp Constant bias coil, I-5-L8-- Attraction force variable control coil. Patent applicant Maruwa Electric Co., Ltd. (1 other person) Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 (c) Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、回転軸の上方部および下方部に各々ラジアル磁
気軸受部を有するとともに前記回転軸の中間部にスラス
ト磁気軸受部を備え、前記各ラジアル磁気軸受部を、固
定バイアス用コイルと吸引力可変制御コイルとを巻装し
た少なくとも4個の電磁石により構成してなる磁気軸受
装置において、前記各電磁石のN極とS極とを結ぶ磁気
回路が、前記回転軸の中心線に略平行になるように当該
各電磁石を配設するとともに、一方の磁極と同一の円周
上には同一の極性から成る磁極を位置せしめたことを特
徴とする磁気軸受装置。
(1) It has radial magnetic bearings at the upper and lower parts of the rotating shaft, and a thrust magnetic bearing at the middle of the rotating shaft, and each of the radial magnetic bearings is connected to a fixed bias coil and an attractive force. In a magnetic bearing device constituted by at least four electromagnets wound with variable control coils, a magnetic circuit connecting the north and south poles of each electromagnet is substantially parallel to the center line of the rotating shaft. What is claimed is: 1. A magnetic bearing device characterized in that each of the electromagnets is arranged as shown in FIG.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57167517A (en) * 1981-04-09 1982-10-15 Toshiba Corp Magnetic bearing device of flywheel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57167517A (en) * 1981-04-09 1982-10-15 Toshiba Corp Magnetic bearing device of flywheel

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