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JPH0965607A - インナロータ型モータ - Google Patents

インナロータ型モータ

Info

Publication number
JPH0965607A
JPH0965607A JP7215002A JP21500295A JPH0965607A JP H0965607 A JPH0965607 A JP H0965607A JP 7215002 A JP7215002 A JP 7215002A JP 21500295 A JP21500295 A JP 21500295A JP H0965607 A JPH0965607 A JP H0965607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
bearing
type motor
rotor type
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7215002A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhisa Hatano
量久 羽田野
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.)
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
Priority to JP7215002A priority Critical patent/JPH0965607A/ja
Publication of JPH0965607A publication Critical patent/JPH0965607A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16C2380/00Electrical apparatus
    • F16C2380/26Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気軸受を用いたインナロータ型モータの運
転時における不平衡磁気吸引力の影響による軸振動の発
生を防止するインナロータ型モータを提供すること。 【解決手段】 シャフト21を挟んで2組の電磁石(磁
極3a,3b,コイル4a,4b、および、磁極3c,
3d,コイル4c,4d)を対向配置し、各組の電磁石
の内、磁極3aと磁極3cに距離センサ5a,5bを設
け、距離センサ5a,5bによって検出される積層鉄板
6との所定距離に対する変化量に基づいて、前記2組の
電磁石の各々に供給する励磁電流量を距離センサ5a,
5bの各々に対応して設けられた励磁電流制御回路1
0,10がそれぞれ制御することで、各電磁石に発生す
る磁気吸引力を制御し、シャフト21の軸振動を抑制す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、始動時や運転時
においても安定した回転が得られるインナロータ型モー
タに関する。
【0002】
【従来の技術】図4に、従来のインナロータ型モータ2
0の断面図を示す。この図において、21はインナロー
タ型モータ20の回転軸であるシャフトであり、一方の
端部(図4中左端)には砥石やエンドミル等の工具を取
り付けるための工具取付部21aが設けられている。2
2はスラスト軸受、23a,23bはラジアル軸受であ
り、それぞれスラスト荷重とラジアル荷重を受ける。ま
た、これら両軸受には空気軸受が使用されている。
【0003】また、24はステータであり、所定の励磁
電流に基づいて回転磁界を発生する。25はロータであ
り、シャフト21の周囲に設置されている。さらに、図
示するように、スラスト軸受22およびラジアル軸受2
3a,23bは、シャフト21の軸方向において、工具
取付部21aとロータ25との間に設置されている。
【0004】上述した構造のインナロータ型モータにお
いては、供給される励磁電流によってステータ24が発
生する回転磁界によりロータ25に回転力が付与され、
その回転力がシャフト21を介して工具取付部21aに
取り付けられた工具に伝達される。これにより、各種作
業に応じて取り付けられた工具が回転し、所望の作業を
行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したイ
ンナロータ型モータにおいて、スラスト軸受22および
ラジアル軸受23a,23bとして使用している空気軸
受は、潤滑油を必要とせず、メンテナンスフリーである
という利点を有するものの、一般にボールベアリングや
すべりの軸受に比べ、剛性が弱く、ダンピング(軸振動
を減衰させる作用)も小さいため軸振動が発生し易い傾
向がある。
【0006】そのような特徴を持った空気軸受を使用す
るインナロータ型モータにおいては、その運転時に、ロ
ータ25に対する不平衡磁気吸引力の影響によって、ロ
ータ25に片寄った磁気吸引力がはたらくため、シャフ
ト21の回転軸が振動してしまう可能性があった。特
に、この不平衡磁気吸引力の影響は始動時において顕著
である。したがって、始動時や運転時において安定した
運転が困難になる可能性があった。また、定格回転時で
も空気軸受はダンピングが小さく、機械的軸振動を吸収
できない。
【0007】このような軸振動の発生を防止するため
に、ボールベアリングのような剛性が強く、すべり軸受
のようにダンピングの大きい第3の軸受を追加する方法
が考えられるが、その場合、潤滑油の給油の手間やメン
テナンス等が必要となり、空気軸受を使用する意味が無
くなってしまう。
【0008】この発明は、上記の点に鑑みてなされたも
のであり、空気軸受を用いたインナロータ型モータの運
転時における不平衡磁気吸引力の影響による軸振動の発
生を防止するインナロータ型モータを提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
シャフトの一方の端部に駆動対象を取り付け、該シャフ
トに設けられたロータを回転駆動することにより、前記
駆動対象を回転させるインナロータ型モータにおいて、
前記シャフトを回動自在に支持する複数の空気軸受と、
前記シャフトの他方の端部近傍に設けられ、前記シャフ
トの他方の端部を制振する制振手段とを具備することを
特徴とする。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載のイ
ンナロータ型モータにおいて、前記制振手段が、前記シ
ャフトを間に挟んで対向配置される2つの電磁石と、前
記2つの電磁石のそれぞれを励磁し、前記シャフトに対
して磁気吸引力を発生させる励磁手段と、前記2つの電
磁石の一方に前記シャフトの表面と所定の距離を有し、
かつ、該シャフトの表面を臨んで設置され、前記所定の
距離に対する変位量を検出する検出手段と、前記検出さ
れた距離の変化に基づいて、前記2つの電磁石の各々
に、前記所定の間隔を維持するように前記シャフトに対
する磁気吸引力を発生させるよう制御する制御手段とを
具備することを特徴とする。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項2記載のイ
ンナロータ型モータにおいて、前記制振手段を少なくと
も2つ有することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施形態について説明する。図1は本実施形態によ
る磁気軸受2を備えたインナロータ型モータ1の軸方向
の断面(以下、縦断面という)を示す断面図である。ま
た、図2は磁気軸受2のI−I’線視断面図である。な
お、図2において、ロータ等の回転駆動機構の構成部品
については、煩雑化を避けるためその図示を省略する。
図1において、図4の各部と対応する部分については同
一の符号を付し、その説明を省略する。図1に示すイン
ナロータ型モータが、図3のものと異なる点は、磁気軸
受2が追加され、また、シャフト21に積層鉄板6が設
けられた点である。
【0013】図1および図2に示すように、磁気軸受2
は、磁極3a,3b,3c,3dと各磁極に設けられた
コイル4a,4b,4c,4dとからなり、シャフト2
1の一方の端部に設けられた工具取付部21aとは反対
側の端部近傍に取り付けられている。さらに各磁極並び
にコイルは、磁極3a,コイル4aと磁極3b,コイル
4bを組として、図2中、上下方向にシャフト21を挟
んで対向して設置され、また、磁極3c,コイル4cと
磁極3d,コイル4dを組として、図2中、左右方向に
シャフト21を挟んで対向して設置されている。
【0014】上述した各組の磁極の内、磁極3aおよび
磁極3cには、それぞれ距離センサ5a,5cがシャフ
ト21を臨み、かつ、シャフト21から所定の距離を有
して設けられており、各距離センサは該所定距離に対す
る変位量に応じた検出信号を出力する。この距離センサ
5a,5bには、例えば渦電流式あるいは光学式のもの
が用いられる。そして、距離センサ5a,5bから出力
される検出信号は、各距離センサに対応して設けられた
励磁電流制御回路10,10に入力される。ここで、距
離センサ5bに対応して設けられている励磁電流制御回
路10については、図1,図2においてその図示を省略
している。
【0015】次に、励磁電流制御回路10の構成につい
て、図3を参照して説明する。また、ここでは距離セン
サ5aに対応して設けられた励磁電流制御回路10の構
成についてのみ説明する。図3において、距離センサ5
aから出力される検出信号はセンサアンプ11を経て制
御装置12へ入力され、制御装置12はセンサアンプ1
1の出力信号に対してPID制御を含む所定の処理を行
う。ここで、制御装置12からの出力信号には比例要素
(P)、積分要素(I)および微分要素(D)が含まれ
ており、これらの要素のうち、比例要素(P)は、シャ
フト21が振動しておらず、センサ5aと所定の距離を
維持している状態においては0となる。また、その位置
からシャフト21がセンサ5aに接近する方向(図2
中、上方向)に位置が変位すると、比例要素(P)はそ
の変位量に応じた負の値となり、逆に離れる方向(図2
中、下方向)に位置が変位すると、比例要素(P)はそ
の変位量に応じた正の値となる。
【0016】上述した比例要素(P)と積分要素(I)
は、シャフト21を定位置に維持するための制御信号と
して機能するが、これに対して微分要素(D)は、回転
系の信号の減衰係数を高めるための制御信号として機能
する。そして、制御装置12からの出力信号は加算器1
3と減算器14へそれぞれ入力され、加算器13は、所
定の一定電流指令値Sと制御装置12の出力信号の電流
とを加算してパワーアンプ15へ出力し、減算器14
は、一定電流指令値Sから制御装置12の出力信号の電
流を減算してパワーアンプ16へ出力する。これによ
り、パワーアンプ15,16はそれぞれコイル4aおよ
び4bを駆動する。
【0017】ここで、距離センサ5bに対応して設けら
れた励磁電流制御回路10の場合は、距離センサ5bか
ら出力される検出信号がセンサアンプ11へ入力され、
それに基づいてパワーアンプ15によってコイル4cが
駆動され、パワーアンプ16によってコイル4dが駆動
される。
【0018】上述した構成を有するインナロータ型モー
タ1の始動時または運転時において、ロータ25に対す
る不平衡磁気吸引力の影響により、例えばシャフト21
に図2中、上下方向に軸振動が生じた場合、シャフト2
1の変位が距離センサ5aにによって、センサアンプ1
1を介して制御装置12で検知され、制御装置12から
その変位量に応じた信号が出力される。
【0019】ここで、制御装置12の出力信号中の比例
要素(P)は、シャフト21の位置が図2中、上方向に
変位した場合、その変位量に応じた負の値となって、コ
イル4aに供給する励磁電流を減少させると共に、コイ
ル4bに供給する励磁電流を増加させる。一方、シャフ
ト21の位置が図2中、下方向に変位した場合、比例要
素(P)は、その変位量に応じた正の値となって、コイ
ル4aに供給する励磁電流を増加させると共に、コイル
4bに供給する励磁電流を減少させる。
【0020】このような制御装置12の出力信号中の比
例成分(P)と共に、積分成分(I)が各コイルに対す
る励磁電流の供給量の制御に用いられることにより、シ
ャフト21の位置が距離センサ5aに接近する方向に変
位した場合磁極3bに、より大きな吸引力が発生し、距
離センサ5aから離れる方向に変位した場合磁極3a
に、より大きな吸引力が発生する。これにより、シャフ
ト21の上下方向の振動が抑制される。また、制御装置
12の出力信号中の微分成分(D)は、比例成分(P)
よりも位相の進んだ状態で各コイルに対する励磁電流供
給量の制御に寄与するので、シャフト21を含む回転系
の減衰係数を高める機能を果たす。なお、軸系の制振を
目的とする場合は、微分成分(D)だけ機能させること
が可能である。
【0021】さらに、図2中、シャフト21の左右方向
の振動についても、距離センサ5bから出力される検出
信号に基づいて、該距離センサに対応して設けられた励
磁電流制御回路10により、コイル4c,4dに対する
励磁電流供給量の制御が距離センサ5aに対応して設け
られた励磁電流制御回路10と同様になされるため、シ
ャフト21の上下方向の振動の場合と同様に抑制され
る。
【0022】なお、上述した実施形態ではシャフトの上
下方向および左右方向についてそれぞれ1つずつ距離セ
ンサを設けたが、対向配置された2つの電磁石の各々に
距離センサを設け、各距離センサの出力を差動増幅して
軸振動の抑制制御に使用すれば、上述した実施形態に比
べ、シャフトの変位に関する検出感度が2倍になると共
に、温度変化等に起因して距離センサや各種アンプで生
じる同相雑音信号を除去することができるので、変位の
測定精度が向上する。
【0023】また、上述した実施形態において、一定電
流指令により各コイルに一定電流を供給すると共に、シ
ャフトと距離センサ間の所定距離からの変化分に応答し
て、2つ1組となった電磁石のうち、シャフトが接近し
た側の電磁石に供給する励磁電流を上記一定電流から減
少させ、シャフトが遠退いた側の電磁石に供給する励磁
電流を上記一定電流から増加させるよう制御した。しか
し、一定電流の供給を止め、シャフトが遠退いた側の電
磁石のみ励磁電流を供給して磁気吸引力を発生させ、シ
ャフトとの所定距離を維持するような制御を行ってもよ
い。
【0024】このような制御を実現する回路構成例とし
ては、例えば、図3において、加算器13と減算器14
の代わりに正の信号のみ通過させるリミッタをパワーア
ンプ15の前段に配置し、負の信号のみ通過させるリミ
ッタをパワーアンプ16の前段に配置して、各リミッタ
に制御装置12の出力信号を入力するようにすればよ
い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、シャフトの一方の端部に駆動対象を取り付け、該シ
ャフトに設けられたロータを回転駆動することにより、
前記駆動対象を回転させるインナロータ型モータにおい
て、シャフトを支持する支持手段として空気軸受を使用
し、かつ、シャフトとの距離変化を検出し、検出した距
離変化に基づいて、シャフトとの所定距離を維持するよ
う電磁石に磁気吸引力を発生させるので、メンテナンス
フリーという空気軸受の長所を活かしつつ、特に始動時
において顕著な不平衡磁気吸引力の影響による軸振動を
抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態におけるインナロータ
型モータの縦断面を示す断面図である。
【図2】 図1のI−I’線視断面図である。
【図3】 同実施形態における励磁電流制御回路の構成
を示すブロック図である。
【図4】 従来のインナロータ型モータの縦断面の一例
を示す断面図である。
【符号の説明】
1……インナロータ型モータ、2……磁気軸受、3a,
3b,3c,3d……磁極、4a,4b,4c,4d…
…コイル、5a,5b……距離センサ、6……積層鉄
板、10……励磁電流制御回路、11……センサアン
プ、12……制御装置、13……加算器、14……減算
器、15,16……パワーアンプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャフトの一方の端部に駆動対象を取り
    付け、該シャフトに設けられたロータを回転駆動するこ
    とにより、前記駆動対象を回転させるインナロータ型モ
    ータにおいて、 前記シャフトを回動自在に支持する複数の空気軸受と、 前記シャフトの他方の端部近傍に設けられ、前記シャフ
    トの他方の端部を制振する制振手段とを具備することを
    特徴とするインナロータ型モータ。
  2. 【請求項2】 前記制振手段は、 前記シャフトを間に挟んで対向配置される2つの電磁石
    と、 前記2つの電磁石のそれぞれを励磁し、前記シャフトに
    対して磁気吸引力を発生させる励磁手段と、 前記2つの電磁石の一方に前記シャフトの表面と所定の
    距離を有し、かつ、該シャフトの表面を臨んで設置さ
    れ、前記所定の距離に対する変位量を検出する検出手段
    と、 前記検出された距離の変化に基づいて、前記2つの電磁
    石の各々に、前記所定の間隔を維持するように前記シャ
    フトに対する磁気吸引力を発生させるよう制御する制御
    手段とを具備することを特徴とする請求項1記載のイン
    ナロータ型モータ。
  3. 【請求項3】 前記制振手段を少なくとも2つ有するこ
    とを特徴とする請求項2記載のインナロータ型モータ。
JP7215002A 1995-08-23 1995-08-23 インナロータ型モータ Withdrawn JPH0965607A (ja)

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JP7215002A JPH0965607A (ja) 1995-08-23 1995-08-23 インナロータ型モータ

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JPH0965607A true JPH0965607A (ja) 1997-03-07

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030032664A (ko) * 2001-10-19 2003-04-26 현대자동차주식회사 자동차의 워터펌프 진동감쇠장치
US7621539B2 (en) 2006-10-02 2009-11-24 Hyundai Motor Company Actuator for AGCS of vehicle
JP2010268552A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Saitama Univ 磁気浮上装置
CN111367260A (zh) * 2020-03-20 2020-07-03 上海电力大学 一种转子不平衡的故障诊断装置及其诊断方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20021105