JPH1084656A - Rotating machine for magnetic levitation - Google Patents
Rotating machine for magnetic levitationInfo
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体を回転駆動
するモータ作用と、回転体を浮上支持制御する磁気軸受
作用とを兼ね備えた磁気浮上回転機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic levitation rotating machine having both a motor function for driving a rotating body to rotate and a magnetic bearing function for floatingly supporting and controlling the rotating body.
【０００２】[0002]
【従来の技術】特開平２−１９３５４７号公報、特開平
６−１３３４９３号公報等には、円筒型ステータ内に円
柱型ロータを組み込み、ステータに励磁回路を形成し、
ここでロータに回転力を与えると同時に所定位置に浮上
支持する位置制御力を作用させる磁気浮上回転機械が開
示されている。これは、ステータに回転駆動用の巻線と
制御用の巻線を備え、それぞれに三相交流電流等を流す
ことにより、所定の関係の極数の異なる回転磁界を形成
し、円柱型ロータの回転軸垂直面に半径方向の磁気的作
用を及ぼすものである。2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publications Nos. 2-193547 and 6-133493 disclose a cylindrical rotor incorporated in a cylindrical stator and an excitation circuit formed in the stator.
Here, a magnetic levitation rotating machine that applies a rotational force to a rotor and simultaneously exerts a position control force for levitation support at a predetermined position is disclosed. In this method, a stator is provided with a winding for rotation driving and a winding for control, and a three-phase alternating current or the like is supplied to each of them to form a rotating magnetic field having a predetermined number of poles having a predetermined relationship, thereby forming a cylindrical rotor. It exerts a magnetic effect in the radial direction on the plane perpendicular to the rotation axis.
【０００３】これにより、ロータを磁気的に吸引させ
て、ロータに回転力を付与するモータとして機能すると
共に、その位置と姿勢を制御して、ステータに対して非
接触支持が可能な浮上位置決めの磁気軸受として機能す
ることができる。このため、従来必要とされていた磁気
軸受に相当する電磁石ヨーク部分及び巻線が不要とな
り、回転機械の軸長を短縮して、軸振動からの高速回転
の制限を少なくすることができる。また回転機械を小型
軽量化することができる。また、制御巻線の電流と主巻
線の電流とにより生じる磁界の相乗効果的な機能によ
り、磁気軸受に相当する動作を行えるので、従来の磁気
軸受と比較してはるかに小さな電流で制御力が生じ、大
幅な省エネルギー化が可能である。[0003] Thus, the rotor functions as a motor that magnetically attracts the rotor to apply a rotational force to the rotor, and controls the position and attitude of the rotor so that the rotor can be supported in a non-contact manner with respect to the stator. It can function as a magnetic bearing. For this reason, an electromagnet yoke portion and a winding corresponding to a magnetic bearing, which have been conventionally required, are not required, and the shaft length of the rotating machine can be shortened, and the limitation of high-speed rotation from shaft vibration can be reduced. Further, the size and weight of the rotating machine can be reduced. In addition, the operation equivalent to a magnetic bearing can be performed by the synergistic effect of the magnetic field generated by the current of the control winding and the current of the main winding, so that the control force can be reduced with a much smaller current than a conventional magnetic bearing. , And significant energy savings are possible.
【０００４】このように、磁気浮上回転機械について
は、いくつかの提案がなされている。それらは上述した
ように駆動巻線と位置制御巻線が別巻線であるもの、あ
るいは共通巻線であるものがあるが、基本としてはモー
タ回転駆動用磁界の極数Ｎと浮上位置制御用磁界の極数
Ｍが、Ｍ＝Ｎ±２となることを必要としている。As described above, several proposals have been made for the magnetic levitation rotating machine. As described above, the drive winding and the position control winding may be separate windings or may be common windings. Basically, the number of poles N of the motor rotation driving magnetic field and the flying position control magnetic field Is required to be M = N ± 2.
【０００５】ところで、上述した従来の磁気浮上回転機
械では、モータの回転駆動磁界に制御磁界を重畳して磁
気浮上させるものであるため、停電等になりモータの回
転駆動電流の供給が断たれると、モータの回転駆動磁界
が発生せず、これに伴い磁気浮上保持する磁界が無くな
り、正常なロータの磁気浮上支持を実現できなくなる。
特に高速回転中のロータに停電が生じると、一瞬にロー
タを浮上支持する支持力が無くなるため、パニック状態
となり、正常な回転時には接触しない保護軸受にタッチ
ダウンしてしまい、ロータを損傷してしまう等の好まし
くない事態が発生する。In the conventional magnetic levitation rotating machine described above, since a control magnetic field is superimposed on a motor driving magnetic field for magnetic levitation, a power failure or the like is caused, and supply of the motor driving current is cut off. In this case, no magnetic field for driving the motor is generated, and accordingly, the magnetic field for magnetic levitation is lost, so that normal magnetic levitation support of the rotor cannot be realized.
In particular, if a power failure occurs in the rotor during high-speed rotation, the supporting force for floating and supporting the rotor is instantaneously lost, causing a panic state, and touching down on a protective bearing that does not contact during normal rotation, and damaging the rotor. Undesirable situations such as occur.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みて為されたもので、停電等により電源の供給が
断たれても、高速回転中のロータを緩やかに減速させ、
安全に停止することがきる磁気浮上回転機械を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if power supply is cut off due to a power failure or the like, the rotor that is rotating at high speed is gradually decelerated.
An object of the present invention is to provide a magnetic levitation rotating machine that can safely stop.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の磁気浮上回転機
械は、永久磁石型の円筒形ロータを少なくとも１個含む
複数の円筒形ロータが連設された回転軸と、該複数の円
筒形ロータを回転駆動すると共に半径方向に磁気浮上制
御する複数のステータとからなる磁気浮上回転機械であ
って、電源の供給の断を検出する停電検出器と、該停電
検出器の信号により電源の供給が断たれた時に前記永久
磁石型の円筒形ロータを支持するステータに生じる発電
電力を他のロータを支持するステータに供給する切換装
置とを備えたことを特徴とする。According to the present invention, there is provided a magnetic levitation rotating machine comprising: a rotary shaft having a plurality of cylindrical rotors including at least one permanent magnet type cylindrical rotor; A magnetic levitation rotating machine comprising: a plurality of stators that rotationally drive and radially control magnetic levitation, wherein a power failure detector that detects a disconnection of power supply, and power supply is supplied by a signal from the power failure detector. And a switching device for supplying the generated power generated in the stator supporting the permanent magnet type cylindrical rotor to the stator supporting the other rotors when cut off.
【０００８】又、前記回転軸に連設された複数の円筒形
ロータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、その他
はリラクタンス型であることを特徴とする。Further, at least one of the plurality of cylindrical rotors connected to the rotating shaft is of a permanent magnet type, and the others are of a reluctance type.
【０００９】又、前記回転軸に連設された複数の円筒形
ロータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、その他
は誘導型であることを特徴とする請求項２記載の磁気浮
上回転機械。The magnetic levitation rotating machine according to claim 2, wherein at least one of the plurality of cylindrical rotors connected to the rotating shaft is a permanent magnet type, and the other is an induction type. .
【００１０】又、本発明の他の様態の磁気浮上回転機械
は、永久磁石型のディスク型ロータを少なくとも１個含
む複数のディスク型ロータが連設された回転軸と、該複
数のディスク型ロータを回転駆動すると共に軸方向に磁
気浮上制御する複数のステータとからなる磁気浮上回転
機械であって、電源の供給の断を検出する停電検出器
と、該停電検出器の信号により電源の供給が断たれた時
に前記永久磁石型のディスク型ロータを支持するステー
タに生じる発電電力を他のロータを支持するステータに
供給する切換装置とを備えたことを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic levitation rotating machine comprising: a rotating shaft provided with a plurality of disk rotors including at least one permanent magnet disk rotor; A magnetic levitation rotating machine comprising: a plurality of stators that rotationally drive and control magnetic levitation in an axial direction, wherein a power failure detector that detects a cutoff of power supply, and power supply is supplied by a signal of the power failure detector. A switching device for supplying the generated power generated in the stator supporting the permanent magnet type disk-shaped rotor to the stator supporting the other rotor when cut off.
【００１１】又、前記回転軸に連設された複数のディス
ク型ロータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、そ
の他はリラクタンス型であることを特徴とする。Further, at least one of the plurality of disk rotors connected to the rotating shaft is of a permanent magnet type, and the others are of a reluctance type.
【００１２】又、前記回転軸に連設された複数のディス
ク型ロータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、そ
の他は誘導型であることを特徴とする。Further, at least one of the plurality of disk-shaped rotors connected to the rotating shaft is of a permanent magnet type, and the others are of an induction type.
【００１３】上述した本発明によれば、高速回転してい
る永久磁石型のロータは、ステータへの電源の供給が断
たれた時には、ステータの巻線がロータの永久磁石が生
成する磁束を切るため、起電力を発生させる。即ち、高
速回転中の永久磁石型ロータを有する磁気浮上電動機
は、その電源の供給が断たれたときには、発電機として
動作する。本発明の回転機械では、停電等による電源の
供給の断を検出して、永久磁石型ロータを有するステー
タに生じる発電電力を他のステータに切り換えて供給す
る。According to the present invention described above, in the permanent magnet type rotor rotating at high speed, when the power supply to the stator is cut off, the winding of the stator cuts off the magnetic flux generated by the permanent magnet of the rotor. Therefore, an electromotive force is generated. That is, the magnetic levitation motor having the permanent magnet rotor rotating at high speed operates as a generator when the power supply is cut off. In the rotating machine of the present invention, the interruption of the power supply due to a power failure or the like is detected, and the generated power generated in the stator having the permanent magnet type rotor is switched and supplied to another stator.
【００１４】これにより、他のステータは回転駆動磁界
を形成し続けることができる。この回転駆動磁界は、ロ
ータを磁気浮上支持する保持力を有するので、高速回転
中の回転機械に電源の供給が断たれた時にも、ロータは
浮上支持された状態が継続する。従って、回転軸全体と
しては発電制動されることになり、徐々にその速度を下
げて停止することになる。このようにして、従来の磁気
浮上回転機械のように、電源の供給の断により、突然磁
気浮上支持力が失われてパニック状態となり、機械が損
傷することを防止できる。Thus, the other stator can continue to generate the rotational driving magnetic field. Since the rotation driving magnetic field has a holding force for magnetically levitating and supporting the rotor, the rotor is kept levitated even when power supply to the rotating machine that is rotating at high speed is cut off. Therefore, the rotating shaft as a whole is subjected to power generation braking, and the speed is gradually reduced to stop. In this way, unlike the conventional magnetic levitation rotating machine, it is possible to prevent the magnetic levitation support force from suddenly being lost due to the interruption of the power supply, causing a panic state, and preventing the machine from being damaged.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１は、本発明の第１実施例の磁気浮上回
転機械を示す。回転軸１１の中央には永久磁石型の円筒
形ロータ１２が固着されており、その永久磁石型ロータ
１２の両側にはリラクタンス型又は誘導型円筒形ロータ
１３，１４が固着されている。これらのロータの外周に
は空隙を介して、それぞれステータ１６，１７，１８が
ケーシング１０に固定されている。又、ケーシング１０
には、回転軸１１の半径方向変位を検出する変位センサ
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが、図示するように各ロータ１
２，１３，１４に対応して固設されている。又、回転軸
１１の回転速度を検出する回転センサ１５Ｎ及び回転角
を検出する回転角センサ１５θが同様に取り付けられて
いる。FIG. 1 shows a magnetic levitation rotating machine according to a first embodiment of the present invention. A permanent magnet type cylindrical rotor 12 is fixed to the center of the rotating shaft 11, and reluctance type or induction type cylindrical rotors 13, 14 are fixed to both sides of the permanent magnet type rotor 12. The stators 16, 17, and 18 are fixed to the casing 10 at the outer periphery of these rotors via a gap. Also, the casing 10
Are provided with displacement sensors 15A, 15B, 15C for detecting the radial displacement of the rotating shaft 11, as shown in FIG.
2, 13, and 14 are fixedly provided. A rotation sensor 15N for detecting the rotation speed of the rotation shaft 11 and a rotation angle sensor 15θ for detecting the rotation angle are similarly mounted.
【００１７】ステータ１６，１７，１８には、図示はし
ないがそれぞれ４極の回転駆動磁界を形成する主巻線
と、２極の回転制御磁界を制御する制御巻線とを備えて
いる。そして、主巻線に例えば三相交流電源が供給され
ることで形成される４極回転駆動磁界により、永久磁石
型ロータ１２及びリラクタンス型又は誘導型円筒形ロー
タ１３，１４がこれらの回転駆動磁界に同期して又は或
る滑りをもって回転することによりモータとしての回転
駆動力が回転軸１１に与えられる。又、この４極回転駆
動磁界は各ロータをステータから非接触で浮上支持する
磁気浮上力を各ロータに与える。そして、２極回転制御
磁界と４極回転駆動磁界とが干渉することにより、円周
方向に沿って磁束が偏配され、半径方向に磁気浮上位置
及び浮上姿勢の制御力が与えられる。従って、２極回転
制御磁界の大きさ及びその位相を調整することにより、
磁気軸受と同様に回転軸の浮上位置を任意に制御するこ
とができる。Although not shown, each of the stators 16, 17, and 18 has a main winding for forming a four-pole rotation driving magnetic field and a control winding for controlling a two-pole rotation control magnetic field. The permanent magnet type rotor 12 and the reluctance type or induction type cylindrical rotors 13 and 14 are driven by the four-pole rotating drive magnetic field formed by, for example, supplying three-phase AC power to the main winding. The rotation driving force as a motor is given to the rotation shaft 11 by rotating in synchronization with the rotation or with a certain slip. The four-pole rotating drive magnetic field gives each rotor a magnetic levitation force for supporting each rotor in a non-contact manner. When the two-pole rotation control magnetic field and the four-pole rotation drive magnetic field interfere with each other, the magnetic flux is unevenly distributed along the circumferential direction, and a control force for the magnetic levitation position and the levitation posture is given in the radial direction. Therefore, by adjusting the magnitude and phase of the bipolar control magnetic field,
The floating position of the rotating shaft can be arbitrarily controlled similarly to the magnetic bearing.
【００１８】図２は、この磁気浮上回転機械の制御系の
概略的なブロック図を示す。回転速度センサ１５Ｎの検
出した実際の回転速度Ｎと目標速度Ｎ*が比較され、Ｐ
Ｉ（Ｄ）コントローラ３２によりその偏差がゼロとなる
ようにフィードバック制御される。即ち、コントローラ
３２では、ロータの回転駆動力Ｔ*を発生する。そし
て、ロータの回転に同期したｄ−ｑ座標系の電流指令値
Ｉｄ*，Ｉｑ*を制御器３３にて演算する。指令値Ｉ
ｄ* ，Ｉｑ*をロータ回転角度信号θに基づき二相三相
変換器３４により変換して、４極回転駆動磁界を形成す
る巻線のｕ，ｖ，ｗ相に流す電流量を電圧信号で出力す
る。この電圧信号を３相インバータ等の電流制御器３５
に入力して、巻線に所望の電流を供給する。FIG. 2 is a schematic block diagram of a control system of the magnetic levitation rotating machine. The actual rotation speed N detected by the rotation speed sensor 15N is compared with the target speed N *.
Feedback control is performed by the I (D) controller 32 so that the deviation becomes zero. That is, the controller 32 generates a rotational driving force T * of the rotor. Then, the controller 33 calculates current command values Id * and Iq * of the dq coordinate system synchronized with the rotation of the rotor. Command value I
d * , Iq * are converted by the two-phase / three-phase converter 34 based on the rotor rotation angle signal θ, and the amount of current flowing through the u, v, w phases of the windings forming the four-pole rotation driving magnetic field is represented by a voltage signal. Output. This voltage signal is supplied to a current controller 35 such as a three-phase inverter.
To supply a desired current to the winding.
【００１９】一方、変位センサ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ
で検出された変位センサの信号は各センサアンプ３１で
増幅され、それぞれの目標位置ｘ*，ｙ*と比較される。
そしてその偏差がゼロとなるようにＰＩ（Ｄ）コントロ
ーラ３２によりフィードバック制御される。即ち、コン
トローラ３２では偏差をゼロとするような制御力の指令
値Ｆｘ*，Ｆｙ*を発生する。制御器３３ではこの制御力
を発生するｘ−ｙ座標系における電流指令値Ｉｘ*．Ｉ
ｙ*を演算する。指令値Ｉｘ*，Ｉｙ*を二相三相変換器
３４で２極回転制御磁界を形成する制御巻線に供給する
電流の指令値Ｉｕ*，Ｉｖ*，Ｉｗ*に変換する。そし
て、３相インバータ等の電流制御器３５により指令値に
従った電流を巻線に供給して、所望の大きさ及び位相の
２極回転磁界を形成する。これにより回転軸は所定の目
標浮上位置に保持されるように制御される。On the other hand, displacement sensors 15A, 15B, 15C
The signal of the displacement sensor detected at is amplified by each sensor amplifier 31 and compared with the respective target positions x * and y * .
Then, feedback control is performed by the PI (D) controller 32 so that the deviation becomes zero. That is, the controller 32 generates the control force command values Fx * and Fy * such that the deviation becomes zero. In the controller 33, the current command values Ix * . I
Calculate y * . The command values Ix * , Iy * are converted by the two-phase / three-phase converter 34 into command values Iu * , Iv * , Iw * of the current supplied to the control winding forming the two-pole rotation control magnetic field. Then, a current according to the command value is supplied to the winding by a current controller 35 such as a three-phase inverter to form a dipole rotating magnetic field having a desired magnitude and phase. As a result, the rotating shaft is controlled so as to be held at a predetermined target floating position.
【００２０】上述した各種の制御装置及びステータの巻
線に電流を供給する電流制御器等には、外部から商用交
流電源が切換器３６を介して供給されている。この外部
電源には、停電検出器３７が接続されており、停電等に
より外部電源の供給が断たれた時にはこれを検出する。
また、永久磁石型ロータを支持するステータ１６にも電
流切換器３６を備え、停電が検出されると永久磁石型ロ
ータを支持するステータ１６から発電電力を電流取出器
３８で取り出すようになっている。そして、取りだされ
た発電電力は切換器３６を介して各ステータの制御装置
及び電流制御器等に供給される。A commercial AC power supply is externally supplied to the above-described various control devices and a current controller for supplying a current to the windings of the stator via a switch 36. A power failure detector 37 is connected to the external power supply, and detects when the supply of the external power supply is cut off due to a power failure or the like.
Further, the stator 16 supporting the permanent magnet type rotor is also provided with a current switch 36, and when a power failure is detected, the generated power is taken out from the stator 16 supporting the permanent magnet type rotor by the current extractor 38. . Then, the extracted generated power is supplied to a control device of each stator, a current controller, and the like via the switch 36.
【００２１】従って、負荷に接続した回転軸が高速回転
中に停電等により外部電源からの電力の供給が断たれた
場合には、停電検出器３７が直ちにこれを検出し、電流
切換器３６を切り換える。これにより、永久磁石型ロー
タを支持するステータ１６には、発電電力が発生するの
で、これを電流取出器３８で取り出し、切換器３６を介
してその他のステータの各種の制御装置及び電流制御器
に電力を供給する。これにより、各ステータには４極回
転駆動磁界が形成され続け、従って、ロータを磁気浮上
支持する制御保持力が働いた状態で回転し続けることが
できる。Accordingly, if the supply of power from the external power supply is interrupted due to a power failure or the like while the rotating shaft connected to the load is rotating at high speed, the power failure detector 37 immediately detects this and switches the current switch 36. Switch. As a result, the generated power is generated in the stator 16 supporting the permanent magnet type rotor, and the generated power is taken out by the current take-out device 38 and is supplied to the various stator control devices and current control devices via the switching device 36. Supply power. As a result, a four-pole rotating drive magnetic field is continuously generated in each stator, and therefore, the rotor can be continuously rotated with a control holding force for magnetically levitating and supporting the rotor.
【００２２】永久磁石型回転子１２により発生する電力
は、高速回転しているロータの慣性力によるものである
ので、発電制動により回転軸の回転速度は緩やかに低下
し、これに伴い発電電力も減少し、十分に回転軸の回転
速度が低下した状態でロータはタッチダウン軸受に接触
して停止することになる。このように永久磁石型ロータ
１２を有するステータ１６の発電電力で、緩やかに回転
軸１１の回転速度を減少し、安全な速度まで低下した後
にタッチダウン軸受に接触して停止させることができ
る。Since the electric power generated by the permanent magnet type rotor 12 is due to the inertial force of the rotor rotating at a high speed, the rotational speed of the rotating shaft is gradually reduced by the power generation braking. The rotor comes into contact with the touch-down bearing and stops when the rotation speed of the rotating shaft is sufficiently reduced. In this way, with the power generated by the stator 16 having the permanent magnet type rotor 12, the rotation speed of the rotating shaft 11 can be gently reduced, and after the speed has been reduced to a safe speed, the rotation can be stopped by contacting the touchdown bearing.
【００２３】図３は、本発明の第２実施例の磁気浮上回
転機械を示す。この実施例は、回転軸２１に少なくとも
１個の永久磁石型のディスク型ロータ２２を備えたもの
である。この実施例では回転軸２１の中央部分に永久磁
石型のディスク型ロータ２２を備え、その上下にリラク
タンス型又は誘導型のディスク型ロータ２３，２４を備
えている。それぞれのディスク型ロータ２２，２３，２
４は、上下にこれを挟むようにディスク型ステータ２
６，２６，２７，２７，２８，２８を配置し、このステ
ータの生成する４極回転駆動磁界と２極回転制御磁界と
により、モータとしてロータを回転駆動すると共にアキ
シャル磁気軸受けとして軸方向に浮上支持する。この回
転機械には回転軸２１の軸方向変位を検出する変位セン
サ２５ｚ、回転軸の傾きを検出するセンサ２５ψ、回転
速度センサ２５ｎ、回転角センサ２５θ等が取り付けら
れている。FIG. 3 shows a magnetic levitation rotating machine according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a rotating shaft 21 is provided with at least one disk rotor 22 of a permanent magnet type. In this embodiment, a permanent magnet disk rotor 22 is provided at the center of the rotating shaft 21, and reluctance or induction disk rotors 23 and 24 are provided above and below it. Each disk type rotor 22, 23, 2
4 is a disk-shaped stator 2 sandwiching it vertically.
6, 26, 27, 27, 28, 28 are arranged, and the rotor is driven to rotate as a motor and levitates in the axial direction as an axial magnetic bearing by a 4-pole rotation driving magnetic field and a 2-pole rotation control magnetic field generated by the stator. To support. The rotary machine is provided with a displacement sensor 25z for detecting an axial displacement of the rotary shaft 21, a sensor 25 # for detecting a tilt of the rotary shaft, a rotation speed sensor 25n, a rotation angle sensor 25θ, and the like.
【００２４】図４は、この磁気浮上回転機械の制御系の
概略のブロック図を示す。目標回転速度ｎ*及び目標浮
上位置ｚ*、目標傾き角ψ*に対して、実際の回転速度
ｎ、浮上位置ｚ、浮上傾き角ψ等が検出され、これらが
ＰＩ（Ｄ）コントローラ３２により、フィードバック制
御される構成は、基本的に前述の第１実施例と同様であ
る。また、本実施例においても停電検出器３７、切換器
３６、電流取り出し器３８等を備える構成も第１実施例
と同様である。FIG. 4 is a schematic block diagram of a control system of the magnetic levitation rotating machine. With respect to the target rotation speed n *, the target levitation position z * , and the target inclination angle ψ * , the actual rotation speed n, the levitation position z, the levitation inclination angle ψ, and the like are detected, and these are detected by the PI (D) controller 32. The configuration of the feedback control is basically the same as that of the first embodiment. Also in this embodiment, the configuration including the power failure detector 37, the switching unit 36, the current extracting unit 38, and the like is the same as that of the first embodiment.
【００２５】また、本実施例の永久磁石型のディスク型
ロータ２２も、外部電源の供給が断たれた時には、発電
機として動作する。従って、高速回転中に停電等により
外部電源の供給が断たれた場合には、停電検出器３７が
これを検出し、切換器３６を非常時側に切り換える。こ
れにより、永久磁石型のディスク型ロータ２２を支持す
るステータ２６，２６には発電電力が発生し、この発生
した電力を他のステータ２７，２７，２８，２８に供給
する。The permanent magnet disk rotor 22 of this embodiment also operates as a generator when the supply of external power is cut off. Therefore, if the supply of external power is interrupted due to a power failure or the like during high-speed rotation, the power failure detector 37 detects this and switches the switch 36 to the emergency side. As a result, generated power is generated in the stators 26 supporting the permanent magnet type disk rotor 22, and the generated power is supplied to the other stators 27, 27, 28, 28.
【００２６】永久磁石型のロータを支持するステータ２
６，２６は、発電電力の供給と共に、その電流により回
転軸の回転速度と同期した電流が流れる。この電流は４
極回転磁界を形成し、この磁界によりロータ２２には磁
気浮上支持磁力が作用する。それと共に他のステータに
おいても供給された発電電力から４極回転駆動磁界が形
成され続け、この磁界の磁気力によりロータが浮上支持
される。そして、回転軸２１には発電電力の発生と共
に、制動力が作用し、徐々にその速度を低減し、十分に
速度が低下したところで、ロータがタッチダウン軸受に
接触して停止する。従って、回転軸の回転速度を高速回
転から緩やかに低減した後に、安全に停止させることが
できる。Stator 2 supporting permanent magnet type rotor
In the generators 6, 26, the generated power is supplied, and a current synchronized with the rotation speed of the rotating shaft flows by the current. This current is 4
A polar rotating magnetic field is formed, and a magnetic levitation support magnetic force acts on the rotor 22 by the magnetic field. At the same time, a quadrupole rotation driving magnetic field is continuously formed from the supplied electric power in the other stators, and the rotor is levitated and supported by the magnetic force of the magnetic field. Then, a braking force acts on the rotating shaft 21 together with the generation of the generated power, and the speed is gradually reduced. When the speed is sufficiently reduced, the rotor comes into contact with the touch-down bearing and stops. Therefore, after the rotation speed of the rotating shaft is gradually reduced from the high-speed rotation, it can be safely stopped.
【００２７】尚、上記実施例は、回転軸の中央部に１個
の永久磁石型ロータを設け、その両側にリラクタンス型
又は誘導型のロータを設けた例について説明したが、中
央部にリラクタンス型又は誘導型のロータを設け、その
両側に永久磁石型のロータを配置するようにしても良
い。これにより、より強力な発電電力による磁気浮上保
持力がえられる。また、上記の実施例は回転軸に３個の
ロータを設けた例について説明したが、回転軸に固着す
るロータの数は３個に限定するものではないことも勿論
のことである。In the above embodiment, one permanent magnet type rotor is provided at the center of the rotating shaft, and the reluctance type or induction type rotor is provided at both sides. Alternatively, an induction type rotor may be provided, and permanent magnet type rotors may be arranged on both sides of the induction type rotor. Thereby, a magnetic levitation holding force by stronger generated power can be obtained. Although the above embodiment has been described with respect to an example in which three rotors are provided on the rotating shaft, it is needless to say that the number of rotors fixed to the rotating shaft is not limited to three.
【００２８】又、この実施例では４極回転駆動磁界と２
極回転制御磁界を用いた例について説明したが、Ｎ（駆
動磁界極数）＝Ｍ（制御磁界極数）±２に従った組合せ
であれば、本実施例と同様のロータの回転駆動と磁気浮
上制御が可能であるのも勿論のことである。更に、制御
巻線と駆動巻線を別々の巻線にした例について説明した
が、これを共通の巻線としても、上述した関係の極数の
回転磁界を形成する電流を供給することにより、同様の
効果が得られることも勿論である。In this embodiment, a quadrupole rotation driving magnetic field and 2
Although the example using the pole rotation control magnetic field has been described, if the combination is in accordance with N (the number of drive magnetic field poles) = M (the number of control magnetic field poles) ± 2, the same rotation drive and magnetic field of the rotor as in this embodiment are performed. Needless to say, flying control is possible. Furthermore, the example in which the control winding and the drive winding are separate windings has been described.However, even when this is used as a common winding, by supplying a current for forming a rotating magnetic field having the above-described number of poles, Of course, a similar effect can be obtained.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
永久磁石型のロータが外部電源の供給が断たれた時にそ
のステータに発電電力を発生する。そして、この発電電
力を他のロータを支持するステータに供給することによ
り、他のロータに対して回転磁界を形成することで磁気
浮上保持することができる。これにより、高速回転中の
磁気浮上回転機械の外部電力の供給が断たれた時に、ロ
ータを磁気浮上支持しつつ、回転を緩やかに減速し、安
全に停止させることができる。これにより、磁気浮上回
転機械の停電時等の安全性を格段に改善することができ
る。According to the present invention as described above,
When the supply of the external power is cut off, the permanent magnet type rotor generates generated power in its stator. Then, by supplying this generated power to a stator supporting another rotor, a rotating magnetic field is formed on the other rotor, whereby magnetic levitation can be maintained. Thus, when the supply of external power to the magnetic levitation rotating machine that is rotating at a high speed is cut off, the rotation can be slowly reduced while the magnetic levitation support is performed, and the rotor can be safely stopped. Thereby, the safety at the time of a power failure of the magnetic levitation rotating machine can be remarkably improved.
【図１】本発明の第１実施例の磁気浮上回転機械の説明
図。FIG. 1 is an explanatory view of a magnetic levitation rotating machine according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す磁気浮上回転機械の制御系のブロッ
ク図。FIG. 2 is a block diagram of a control system of the magnetic levitation rotating machine shown in FIG. 1;
【図３】本発明の第２実施例の磁気浮上回転機械の説明
図。FIG. 3 is an explanatory view of a magnetic levitation rotating machine according to a second embodiment of the present invention.
【図４】図３に示す磁気浮上回転機械の制御系のブロッ
ク図。FIG. 4 is a block diagram of a control system of the magnetic levitation rotating machine shown in FIG. 3;
１２，２２ 永久磁石型ロータ １３，１４，２３，２４ リラクタンス型又は誘導型ロ
ータ １６，１７，１８，２６，２７，２８ ステータ １５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５，１５Ｎ，１５θ，１５
φ，１５ｚ センサ ３１ センサアンプ ３２ ＰＩ（Ｄ）コントローラ ３３ 制御器 ３４ 二相三相変換器 ３５ 電流制御器 ３６ 切換器 ３７ 停電検出器 ３８ 電流取出器12,22 Permanent magnet type rotor 13,14,23,24 Reluctance type or induction type rotor 16,17,18,26,27,28 Stator 15A, 15B, 15C, 15,15N, 15θ, 15
φ, 15z sensor 31 sensor amplifier 32 PI (D) controller 33 controller 34 two-phase three-phase converter 35 current controller 36 switch 37 power failure detector 38 current extractor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 忠 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 茅島 直史 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tadashi Sato 4-2-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture Inside Ebara Research Institute, Ltd. (72) Inventor Naofumi Kajima 4-1-1 Motofujisawa, Fujisawa-shi, Kanagawa No. 1 Ebara Densan Co., Ltd.
Claims (6)
１個含む複数の円筒形ロータが連設された回転軸と、該
複数の円筒形ロータを回転駆動すると共に半径方向に磁
気浮上制御する複数のステータとからなる磁気浮上回転
機械であって、電源の供給の断を検出する停電検出器
と、該停電検出器の信号により電源の供給が断たれた時
に前記永久磁石型の円筒形ロータを支持するステータに
生じる発電電力を他のロータを支持するステータに供給
する切換装置とを備えたことを特徴とする磁気浮上回転
機械。1. A rotating shaft, in which a plurality of cylindrical rotors including at least one permanent magnet type cylindrical rotor are connected in series, and a plurality of rotating shafts for driving the plurality of cylindrical rotors and controlling magnetic levitation in a radial direction. A magnetic levitation rotating machine comprising a stator, a power failure detector for detecting power supply interruption, and the permanent magnet type cylindrical rotor when power supply is interrupted by a signal from the power failure detector. A magnetic levitation rotating machine comprising: a switching device that supplies generated power generated by a supporting stator to a stator that supports another rotor.
ータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、その他は
リラクタンス型であることを特徴とする請求項１記載の
磁気浮上回転機械。2. The magnetic levitation rotating machine according to claim 1, wherein at least one of the plurality of cylindrical rotors connected to the rotating shaft is of a permanent magnet type, and the others are of a reluctance type. .
ータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、その他は
誘導型であることを特徴とする請求項２記載の磁気浮上
回転機械。3. The magnetic levitation rotating machine according to claim 2, wherein at least one of the plurality of cylindrical rotors connected to the rotating shaft is a permanent magnet type, and the other is an induction type. .
とも１個含む複数のディスク型ロータが連設された回転
軸と、該複数のディスク型ロータを回転駆動すると共に
軸方向に磁気浮上制御する複数のステータとからなる磁
気浮上回転機械であって、電源の供給の断を検出する停
電検出器と、該停電検出器の信号により電源の供給が断
たれた時に前記永久磁石型のディスク型ロータを支持す
るステータに生じる発電電力を他のロータを支持するス
テータに供給する切換装置とを備えたことを特徴とする
磁気浮上回転機械。4. A rotating shaft having a plurality of disk-type rotors including at least one permanent-magnet-type disk-type rotor connected to each other, and a plurality of rotating shafts for driving the plurality of disk-type rotors and controlling magnetic levitation in an axial direction. A magnetic levitation rotating machine comprising a stator, a power failure detector for detecting a power supply interruption, and the permanent magnet disk type rotor when the power supply is interrupted by a signal from the power interruption detector. A magnetic levitation rotating machine comprising: a switching device that supplies generated power generated by a supporting stator to a stator that supports another rotor.
型ロータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、その
他はリラクタンス型であることを特徴とする請求項４記
載の磁気浮上回転機械。5. The magnetic levitation rotating machine according to claim 4, wherein at least one of the plurality of disk type rotors connected to the rotating shaft is a permanent magnet type, and the other is a reluctance type. .
型ロータは、少なくとも１個が永久磁石型であり、その
他は誘導型であることを特徴とする請求項１記載の磁気
浮上回転機械。6. The magnetic levitation rotating machine according to claim 1, wherein at least one of the plurality of disk-type rotors connected to the rotating shaft is a permanent magnet type, and the other is an induction type. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260259A JPH1084656A (en) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Rotating machine for magnetic levitation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260259A JPH1084656A (en) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Rotating machine for magnetic levitation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084656A true JPH1084656A (en) | 1998-03-31 |
Family
ID=17345571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8260259A Pending JPH1084656A (en) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | Rotating machine for magnetic levitation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1084656A (en) |
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1996
- 1996-09-09 JP JP8260259A patent/JPH1084656A/en active Pending
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| CN113417874A (en) * | 2021-08-25 | 2021-09-21 | 天津飞旋科技股份有限公司 | Power-down control method and device for magnetic suspension molecular pump and magnetic suspension molecular pump |
| CN113417874B (en) * | 2021-08-25 | 2021-11-23 | 天津飞旋科技股份有限公司 | Power-down control method and device for magnetic suspension molecular pump and magnetic suspension molecular pump |
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