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JP2002242931A - Magnetic bearing apparatus - Google Patents

Magnetic bearing apparatus

Info

Publication number
JP2002242931A
JP2002242931A JP2001036995A JP2001036995A JP2002242931A JP 2002242931 A JP2002242931 A JP 2002242931A JP 2001036995 A JP2001036995 A JP 2001036995A JP 2001036995 A JP2001036995 A JP 2001036995A JP 2002242931 A JP2002242931 A JP 2002242931A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
magnetic
rotating shaft
magnetic bearing
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001036995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Takizawa
岳史 滝澤
Shigeru Endo
茂 遠藤
Hiromasa Fukuyama
寛正 福山
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.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK 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 NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2001036995A priority Critical patent/JP2002242931A/en
Publication of JP2002242931A publication Critical patent/JP2002242931A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem in a conventional magnetic bearing apparatus using an inductance type sensor, in which flux for controlling the magnetic bearing apparatus leaks to the inductance type sensor to cause the degradation of a sensor signal, resulting in lowering position control accuracy of a rotational shaft. SOLUTION: The inductance type sensor 13a (13b) is provided to detect a position of the rotational shaft 3. The inductor type sensor 13a (13b) comprises: a sensor target ring 35a (35b) integrally fixed with the rotational shaft 3 through a non-magnetic member 37a (37b); and a sensor core 33a (33b) disposed oppositely to the sensor target ring 35a (35b).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の軸位置検
出精度を向上させた、制御性の良い磁気軸受装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing device having improved controllability in detecting the position of a rotating shaft and having good controllability.

【0002】[0002]

【従来技術】磁気軸受装置は、回転軸に固定された軸受
ロータと、軸受ロータに対向して配置された互いに直交
する電磁極(制御用電磁極)と、この電磁極に設けられ
た励磁コイルからなり、励磁コイルに流す電流によって
電磁極に磁束を発生させ、軸受ロータと電磁極の間で磁
束が閉ループとなる磁気回路を形成して磁気吸引力を発
生し回転軸を非接触に保持している。磁気軸受装置に
は、回転軸の位置検出センサーが設けられており、該位
置検出センサーは制御用電磁極の近傍に設けられて、回
転軸の位置ズレを検出している。軸位置制御装置は、上
記センサーからの信号に基づいて、各制御用電磁極の磁
気吸引力がバランスして、回転軸を目標位置に保持する
ように、各制御用電磁極の励磁コイルに流す電流を制御
している。位置検出センサーとしては、渦電流式、イン
ダクタンス式、光学式等のものが用いられている。特
に、エキシマレーザー励起用フッ化アルゴン等の腐食性
の作動流体雰囲気中で使用する磁気軸受装置は、非磁性
体のシールド隔壁によって制御用電磁極、位置検出セン
サー、およびモータステータを回転軸とは隔離する構造
としている。このため、シールド隔壁(例えばステンレ
ス鋼等)越しに回転軸の位置ずれを検出する必要がある
ため、位置検出センサーには、渦電流式や光学式センサ
ーは使用できず、インダクタンス式センサーが用いられ
ている。インダクタンス式センサーを使用した磁気軸受
装置は、例えば米国特許USPatent No.4180946に開示さ
れている。
2. Description of the Related Art A magnetic bearing device includes a bearing rotor fixed to a rotating shaft, mutually orthogonal electromagnetic poles (controlling electromagnetic poles) arranged opposite to the bearing rotor, and an exciting coil provided on the electromagnetic poles. The magnetic flux is generated in the electromagnetic pole by the current flowing through the excitation coil, and a magnetic circuit is formed between the bearing rotor and the electromagnetic pole so that the magnetic flux forms a closed loop, thereby generating a magnetic attraction and holding the rotating shaft in a non-contact manner. ing. The magnetic bearing device is provided with a position detecting sensor for the rotating shaft, and the position detecting sensor is provided near the control electromagnetic pole to detect a displacement of the rotating shaft. The shaft position control device, based on the signal from the sensor, balances the magnetic attraction force of each control electromagnetic pole and flows the excitation coil of each control electromagnetic pole so as to maintain the rotating shaft at the target position. Controlling the current. Eddy current sensors, inductance sensors, optical sensors, and the like are used as position detection sensors. In particular, in a magnetic bearing device used in a corrosive working fluid atmosphere such as argon fluoride for excimer laser excitation, the control electromagnetic pole, the position detection sensor, and the motor stator are separated from the rotating shaft by a nonmagnetic shield partition. It has a structure to isolate. For this reason, since it is necessary to detect the displacement of the rotating shaft through a shield partition (for example, stainless steel, etc.), an eddy current sensor or an optical sensor cannot be used as the position detection sensor, and an inductance sensor is used. ing. A magnetic bearing device using an inductance type sensor is disclosed in, for example, US Patent No. 4180946.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】磁気軸受装置が、回転
軸について高い位置制御精度を維持するためには、位置
検出センサーは、回転軸の位置ずれを正確に検出する必
要がある。しかし、上記米国特許USPatent No.4180946
に開示されている磁気軸受装置では、制御用電磁極の制
御用磁束の一部が、インダクタンス式センサーに漏洩し
て、センサー信号にノイズを与える可能性がある。この
結果、上記米国特許USPatent No.4180946に開示されて
いる磁気軸受装置は、センサー信号が劣化して、回転軸
位置の良好な制御を行うことが難しくなるといった問題
があった。
In order for the magnetic bearing device to maintain high position control accuracy with respect to the rotating shaft, the position detecting sensor needs to accurately detect the displacement of the rotating shaft. However, the above-mentioned US Patent No.4180946
In the magnetic bearing device disclosed in the above, a part of the control magnetic flux of the control electromagnetic pole may leak to the inductance type sensor and give noise to the sensor signal. As a result, the magnetic bearing device disclosed in the above-mentioned US Patent No. 4180946 has a problem that the sensor signal is deteriorated and it becomes difficult to perform good control of the position of the rotating shaft.

【0004】本発明は、かかる従来例が有する不都合を
改善し、インダクタンス式センサーを用いる磁気軸受装
置において、ラジアル制御用電磁極の制御用磁束の一部
が、インダクタンス式センサーに漏洩することを抑制す
ることによって、回転軸の位置ずれを十分正確に反映で
き、そのため回転軸位置の制御性の劣化が起こらず、良
好な制御を行うことのできる磁気軸受装置を提供するこ
とを目的としている。
The present invention solves the inconvenience of the conventional example and suppresses a part of the control magnetic flux of the electromagnetic pole for radial control from leaking to the inductance type sensor in the magnetic bearing device using the inductance type sensor. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a magnetic bearing device that can sufficiently reflect the displacement of the rotating shaft, does not deteriorate controllability of the rotating shaft position, and can perform good control.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、回転軸をハウジングに回転自在に支持
するために、前記回転軸との間に隙間を介して磁気回路
を形成する磁気回路形成手段を有し、該磁気回路が形成
する磁気力により前記回転軸を浮上させる磁気軸受装置
において、前記回転軸の軸位置を検出するためにインダ
クタンス式センサーが設けてあり、前記インダクタンス
式センサーは、非磁性体を介して前記回転軸に一体的に
固定されたセンサーターゲットリングと、前記センサー
ターゲットリングに対向して設けられたセンサーコアと
を具備することを特徴とする磁気軸受装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a magnetic circuit is formed with a gap between the rotating shaft and the rotating shaft in order to rotatably support the rotating shaft on a housing. In a magnetic bearing device having a magnetic circuit forming means and floating the rotating shaft by a magnetic force formed by the magnetic circuit, an inductance sensor is provided for detecting an axial position of the rotating shaft, and the inductance type sensor is provided. A magnetic bearing device comprising: a sensor, a sensor target ring integrally fixed to the rotation shaft via a non-magnetic material, and a sensor core provided to face the sensor target ring. provide.

【0006】[0006]

【発明の実施形態】〔第1実施形態〕以下、図面を参照
して本発明の第1実施形態につき説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0007】図1は、本発明の第1実施形態の磁気軸受
装置を軸心に沿って切断して示す縦断面図である。図2
(a)は、図1のA1−A1(A2−A2)線に沿って
切断して得られた断面図で、ラジアル磁気軸受の断面構
造を示している。図2(b)は、図1のB1−B1(B
2−B2)線に沿って切断して得られた断面図で、イン
ダクタンス式センサーの断面構造を示している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a magnetic bearing device according to a first embodiment of the present invention cut along an axis. FIG.
(A) is a cross-sectional view obtained by cutting along the A1-A1 (A2-A2) line in FIG. 1 and shows a cross-sectional structure of the radial magnetic bearing. FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view obtained by cutting along the line 2-B2), showing a cross-sectional structure of the inductance sensor.

【0008】第1実施形態の磁気軸受装置は、回転軸3
と、回転軸3を保持するハウジング5にそれぞれ静止部
が固定された、回転軸3を非接触で支持するためのラジ
アル磁気軸受7a、7bおよびスラスト磁気軸受9と、
回転初期に回転軸3を支持するタッチダウン軸受11
a、11bと、回転軸3の軸位置を検出するインダクタ
ンス式センサー13a、13bと、回転軸3を駆動する
高周波モータ15とから構成されている。
[0008] The magnetic bearing device of the first embodiment includes a rotating shaft 3
Radial magnetic bearings 7a, 7b and a thrust magnetic bearing 9 for supporting the rotating shaft 3 in a non-contact manner, the stationary portions being fixed to the housing 5 holding the rotating shaft 3, respectively;
Touchdown bearing 11 that supports rotating shaft 3 at the beginning of rotation
a, 11b, inductance type sensors 13a, 13b for detecting the axial position of the rotating shaft 3, and a high-frequency motor 15 for driving the rotating shaft 3.

【0009】高周波モータ15は、回転軸3を保持する
ハウジング5の一端部に設置してあり、高周波モータ1
5から回転軸3のもう一方の端部側に向かって、インダ
クタンス式センサー13a、ラジアル磁気軸受7a、タ
ッチダウン軸受11a、スラスト磁気軸受9がそれぞれ
配置され、一方、ハウジング5の高周波モータ15とは
反対側の端部側には、ハウジング5端面側から高周波モ
ータ15側に向かって、インダクタンス式センサー13
b、ラジアル磁気軸受7b、そしてタッチダウン軸受1
1bがそれぞれ配置されている。
The high-frequency motor 15 is installed at one end of the housing 5 that holds the rotating shaft 3.
5, an inductance sensor 13 a, a radial magnetic bearing 7 a, a touch-down bearing 11 a, and a thrust magnetic bearing 9 are arranged from the other end side of the rotating shaft 3, respectively. On the opposite end side, the inductance type sensor 13 is moved from the end face side of the housing 5 toward the high frequency motor 15 side.
b, radial magnetic bearing 7b, and touchdown bearing 1
1b are arranged respectively.

【0010】ここで、ラジアル磁気軸受7a、インダク
タンス式センサー13a、タッチダウン軸受11aと、
ラジアル磁気軸受7b、インダクタンス式センサー13
b、タッチダウン軸受11bはそれぞれ同一構造をして
おり、断面構造も同一であるので、一方の符号について
( )を付して以下説明する。
Here, a radial magnetic bearing 7a, an inductance type sensor 13a, a touch-down bearing 11a,
Radial magnetic bearing 7b, inductance sensor 13
b and the touch-down bearing 11b have the same structure and the same cross-sectional structure. Therefore, one of the reference numerals will be described with parentheses.

【0011】図1および図2(a)に示すように、ラジ
アル磁気軸受7a(7b)は、ハウジング5に固定され
た磁性鋼板積層体からなる制御用電磁極(以後ステータ
コアと呼ぶ)17a(17b)と、ステータスコア17
a(17b)に対向して回転軸3の外周部に固設された
磁性鋼板積層体からなる軸受ロータ(以後ロータコアと
呼ぶ)19a(19b)とから構成されている。ステー
タコア17a(17b)と、ロータコア19a(19
b)とは、両者間の隙間を介してラジアル磁気回路を形
成している。ステータコア17a(17b)は、円周方
向に等間隔で8つ配置されている。ステータコア17a
(17b)のそれぞれの周囲には、制御用磁束23a
(23b)を発生するラジアル励磁コイル21a(21
b)が巻きつけられている。ステータコア17a(17
b)のうちロータコア19a(19b)に対向する面は
磁極面となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2A, a radial magnetic bearing 7a (7b) is a control electromagnetic pole (hereinafter referred to as a stator core) 17a (17b) formed of a laminated magnetic steel sheet fixed to a housing 5. ) And status core 17
a (17b), and a bearing rotor (hereinafter referred to as a rotor core) 19a (19b) made of a magnetic steel sheet laminate fixed to the outer periphery of the rotating shaft 3 so as to face the a (17b). The stator core 17a (17b) and the rotor core 19a (19
b) forms a radial magnetic circuit with a gap between them. Eight stator cores 17a (17b) are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Stator core 17a
Around each of (17b), the control magnetic flux 23a
(23b) and the radial excitation coil 21a (21
b) is wound. Stator core 17a (17
In b), the surface facing the rotor core 19a (19b) is a magnetic pole surface.

【0012】図2(a)に示すように、8つのステータ
コア17a(17b)は、一方側の隣り合うステータコ
ア17a(17b)と対をなし、一つの制御磁極として
働く。したがって、8つのステータコア17a(17
b)で、4つの制御磁極が形成される。これら4つの制
御磁極から、回転軸3を挟んで対向する制御磁極対が2
組形成され、これら制御磁極対が、互いに直交する軸
(X、Y軸)に沿って配置されている。
As shown in FIG. 2A, the eight stator cores 17a (17b) are paired with one adjacent stator core 17a (17b) and function as one control magnetic pole. Therefore, the eight stator cores 17a (17
In b), four control poles are formed. From these four control magnetic poles, two control magnetic pole pairs facing each other with the rotating shaft
The control magnetic pole pairs are formed in pairs and are arranged along axes (X, Y axes) orthogonal to each other.

【0013】ステータコア17a(17b)に巻かれた
ラジアル励磁コイル21a(21b)によって発生する
制御用磁束23a(23b)は、制御磁極と、ロータコ
ア19a(19b)と、これらの間の隙間とを介してそ
れぞれ閉ループを形成する。
The control magnetic flux 23a (23b) generated by the radial excitation coil 21a (21b) wound on the stator core 17a (17b) passes through the control magnetic pole, the rotor core 19a (19b), and the gap between them. Respectively to form closed loops.

【0014】図1に示すように、スラスト磁気軸受9
は、回転軸3に設けられた半径方向に円板状に延びるフ
ランジ部25と、フランジ部25の軸方向両側面に対向
して、同心で設置される断面コ字状の磁性体の円環体2
7a、27bと、断面コ字状の円環体27a、27bの
環状溝部に巻き回されるスラスト励磁コイル29a、2
9bとを備えている。ここでスラスト励磁コイル29
a、29bを含む円環体27a、27bは支持部材3
1、32を介してハウジング5に対して固定されてい
る。
As shown in FIG. 1, the thrust magnetic bearing 9
Is a flange 25 provided on the rotating shaft 3 and extending in a disk shape in the radial direction, and an annular ring of a magnetic body having a U-shaped cross section which is concentrically installed facing both axial side surfaces of the flange 25. Body 2
7a, 27b and thrust exciting coils 29a, 2 wound around annular grooves of annular bodies 27a, 27b having a U-shaped cross section.
9b. Here, the thrust excitation coil 29
The annular members 27a and 27b including the support members 3a and 29b
It is fixed to the housing 5 via 1, 32.

【0015】図1および図2(b)に示すように、イン
ダクタンス式センサー13a(13b)は、磁性鋼板積
層体から成るセンサーコア33a(33b)と、センサ
ーコア33a(33b)に対向する回転軸3の外周部に
非磁性体37a(37b)を介して非磁性体37a(3
7b)と共に固定された磁性鋼板積層体からなるセンサ
ーターゲットリング35a(35b)とから構成されて
いる。センサーコア33a(33b)と、センサーター
ゲットリング35a(35b)とは、両者間の隙間を介
してセンシング磁気回路を形成している。センサーコア
33a(33b)は、円周方向に等間隔で8つ配置され
て、ハウジング5に対して固定されている。これらセン
サーコア33a(33b)の周囲には、センシングコイ
ル39a(39b)がそれぞれ巻かれている。センサー
コア33a(33b)のうちセンサーターゲットリング
35a(35b)に対向する面は磁極面となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2 (b), the inductance type sensor 13a (13b) includes a sensor core 33a (33b) made of a laminated magnetic steel sheet and a rotating shaft opposed to the sensor core 33a (33b). The non-magnetic body 37a (3b) is provided on the outer periphery of the
7b) and a sensor target ring 35a (35b) made of a laminated magnetic steel sheet. The sensor core 33a (33b) and the sensor target ring 35a (35b) form a sensing magnetic circuit via a gap between them. Eight sensor cores 33 a (33 b) are arranged at equal intervals in the circumferential direction and are fixed to the housing 5. Sensing coils 39a (39b) are wound around these sensor cores 33a (33b), respectively. The surface of the sensor core 33a (33b) facing the sensor target ring 35a (35b) is a magnetic pole surface.

【0016】図2(b)に示すように、8つのセンサー
コア33a(33b)は、一方側の隣り合うセンサーコ
ア33a(33b)と対をなし、一つのセンシング磁極
として働く。したがって8つのセンサーコア33a(3
3b)で、4つのセンシング磁極が形成される。これら
4つのセンシング磁極から、回転軸3を挟んで対向する
センシング磁極対が2組形成され、これら磁極対が、互
いに直交する軸(X、Y軸)に沿って配置されている。
As shown in FIG. 2B, the eight sensor cores 33a (33b) are paired with one adjacent sensor core 33a (33b) and function as one sensing magnetic pole. Therefore, the eight sensor cores 33a (3
In 3b), four sensing poles are formed. From these four sensing magnetic poles, two pairs of sensing magnetic pole pairs facing each other across the rotation axis 3 are formed, and these magnetic pole pairs are arranged along axes (X and Y axes) orthogonal to each other.

【0017】センサーコア33a(33b)に巻かれた
センシングコイル39a(39b)によって発生するセ
ンシング磁束41a(41b)は、上記センシング磁極
と、センサーターゲットリング35a(35b)と、両
者間の隙間とを介してそれぞれ閉ループとなるセンシン
グ磁気回路を形成する。
The sensing magnetic flux 41a (41b) generated by the sensing coil 39a (39b) wound around the sensor core 33a (33b) passes through the sensing magnetic pole, the sensor target ring 35a (35b), and the gap between them. A sensing magnetic circuit which forms a closed loop is formed through each of the sensing magnetic circuits.

【0018】図1および図2に示すインダクタンス式セ
ンサー13a(13b)の動作について説明する。イン
ダクタンス式センサー13a(13b)は、センサーコ
ア33a(33b)のセンシングコイル39a(39
b)に高周波電流を流して、センシング磁束41a(4
1b)を発生させ、センサーコア33a(33b)とセ
ンサーターゲットリング35a(35b)との隙間の変
化を、センシング磁気回路のインダクタンスの変化とし
て不図示の検出回路で検出する。
The operation of the inductance type sensor 13a (13b) shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The inductance type sensor 13a (13b) is provided with a sensing coil 39a (39) of the sensor core 33a (33b).
b) to supply a high-frequency current to the sensing magnetic flux 41a (4
1b), and a change in the gap between the sensor core 33a (33b) and the sensor target ring 35a (35b) is detected by a detection circuit (not shown) as a change in the inductance of the sensing magnetic circuit.

【0019】次に、磁気軸受装置の動作について説明す
る。上下それぞれ8つのステータコア17a(17b)
に囲まれた回転軸3は、これらのステータコア17a
(17b)のラジアル励磁コイル21a(21b)に流
される制御電流による適度な磁気力で吸引されて、ラジ
アル方向に非接触で回転可能に支持される。
Next, the operation of the magnetic bearing device will be described. Eight upper and lower stator cores 17a (17b)
The rotating shaft 3 surrounded by
It is attracted by an appropriate magnetic force due to the control current flowing through the radial exciting coil 21a (21b) of (17b), and is rotatably supported in the radial direction without contact.

【0020】また、一対の円環体27に挟まれたフラン
ジ部25は、これらの円環体27a、27b内のスラス
ト励磁コイル29a、29bに流される制御電流による
適度な磁気力で吸引されて、回転体3をスラスト方向に
非接触で回転可能に支持する。この結果、磁気軸受装置
は、回転軸3を非接触で支持可能になる。
The flange portion 25 sandwiched between the pair of annular members 27 is attracted by an appropriate magnetic force by a control current flowing through the thrust exciting coils 29a, 29b in the annular members 27a, 27b. The rotatable member 3 is rotatably supported in a non-contact manner in the thrust direction. As a result, the magnetic bearing device can support the rotating shaft 3 in a non-contact manner.

【0021】次に、回転軸3の位置制御について説明す
る。回転軸3が、半径方向に関して目標位置からずれた
とき、そのずれ量をインダクタンス式センサー13a
(13b)が、センシング磁気回路のインダクタンスの
変化として不図示の検出回路で検出する。かかる場合、
上記検出回路は、不図示の制御装置に回転軸3のずれ量
に対応する信号(例えばセンサーコア33a(33b)
の磁極面からセンサーターゲットリング35a(35
b)の外周面までの距離に相当する信号)を出力する。
制御装置は、目標位置からずれた回転軸3を目標位置に
戻すように、不図示の増幅器を介してラジアル励磁コイ
ル21a(21b)に制御電流を流す。なお、上記制御
装置は、インダクタンス式センサー13a(13b)の
検出するずれ量がゼロになるように、ラジアル励磁コイ
ル21a(21b)に流す電流を制御する、いわゆるフ
ィードバック制御を行う。その結果、回転軸3は目標位
置に保持されるようになる。
Next, the position control of the rotating shaft 3 will be described. When the rotating shaft 3 is shifted from the target position in the radial direction, the amount of the shift is determined by the inductance sensor 13a
(13b) is detected by a detection circuit (not shown) as a change in inductance of the sensing magnetic circuit. In such cases,
The detection circuit sends a signal (for example, the sensor core 33a (33b)) corresponding to the amount of displacement of the rotating shaft 3 to a control device (not shown).
From the magnetic pole surface of the sensor target ring 35a (35
b) a signal corresponding to the distance to the outer peripheral surface).
The control device supplies a control current to the radial excitation coil 21a (21b) via an amplifier (not shown) so as to return the rotating shaft 3 shifted from the target position to the target position. The control device performs a so-called feedback control that controls the current flowing through the radial excitation coil 21a (21b) so that the displacement detected by the inductance sensor 13a (13b) becomes zero. As a result, the rotating shaft 3 is held at the target position.

【0022】なお、スラスト方向の軸位置制御は、不図
示のスラスト方向位置センサーの出力に基づいて、スラ
スト励磁コイル29a、29bに供給する制御電流が不
図示のスラスト制御装置で適宜調整されて、行われる。
In the axial position control in the thrust direction, the control current supplied to the thrust excitation coils 29a and 29b is appropriately adjusted by a thrust control device (not shown) based on the output of a thrust direction position sensor (not shown). Done.

【0023】ここで、インダクタンス式センサー13a
(13b)は、ラジアル磁気軸受7a(7b)の近傍に
設けられている。このため、制御用磁束23a(23
b)の一部が、ロータコア19a(19b)およびセン
サーターゲットリング35a(35b)を介して、セン
シング磁気回路に漏洩して、センシング磁束41a(4
1b)にノイズとして重畳される。この結果、センサー
信号品質が劣化して、回転軸3の位置検出精度が悪化す
ることになる。
Here, the inductance type sensor 13a
(13b) is provided near the radial magnetic bearing 7a (7b). Therefore, the control magnetic flux 23a (23
Part b) leaks to the sensing magnetic circuit via the rotor core 19a (19b) and the sensor target ring 35a (35b), and the sensing magnetic flux 41a (4
1b) is superimposed as noise. As a result, the quality of the sensor signal deteriorates, and the position detection accuracy of the rotating shaft 3 deteriorates.

【0024】本発明の第1実施形態の磁気軸受装置で
は、回転軸3の外周部にセンサーコア33a(33b)
に対向して設けられたセンサーターゲットリング35a
(35b)が、非磁性体37a(37b)を介して非磁
性体37a(37b)と共に回転軸3に一体的に形成さ
れた構成としてある。このため非磁性体37a(37
b)は、制御用磁束23a(23b)がセンシング磁気
回路に漏洩するのを抑制することができる。この結果、
本発明の第1実施形態の磁気軸受装置は、センサー信号
品質の劣化を防止でき、回転軸3の位置検出精度を維持
・向上することが可能となる。〔第2実施形態〕図3
は、本発明の第2の実施形態にかかる、ホモポーラタイ
プの磁気軸受装置を、その軸心に沿って切断して示す縦
断面図である。図4(a)は、図3のC1−C1(C2
−C2)線に沿って切断して得られた断面図で、ラジア
ル磁気軸受の断面構造を示している。図4(b)は、図
3のD1−D1(D2−D2)線に沿って切断して得ら
れた断面図で、インダクタンス式センサーの断面構造を
示している。また、図5はラジアル磁気軸受の磁気回路
を模式的に示す縦断面図である。
In the magnetic bearing device according to the first embodiment of the present invention, the sensor cores 33a (33b)
Target ring 35a provided opposite to
(35b) is formed integrally with the rotating shaft 3 together with the nonmagnetic body 37a (37b) via the nonmagnetic body 37a (37b). Therefore, the non-magnetic material 37a (37
b) can prevent the control magnetic flux 23a (23b) from leaking to the sensing magnetic circuit. As a result,
The magnetic bearing device according to the first embodiment of the present invention can prevent deterioration of the sensor signal quality, and can maintain and improve the position detection accuracy of the rotating shaft 3. [Second Embodiment] FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a homopolar type magnetic bearing device according to a second embodiment of the present invention, cut along an axis thereof. FIG. 4A is a diagram illustrating the C1-C1 (C2
FIG. 4 is a cross-sectional view obtained by cutting along a line −C2), showing a cross-sectional structure of the radial magnetic bearing. FIG. 4B is a cross-sectional view obtained by cutting along the line D1-D1 (D2-D2) in FIG. 3, and shows a cross-sectional structure of the inductance sensor. FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing a magnetic circuit of the radial magnetic bearing.

【0025】第2実施形態の磁気軸受装置は、回転軸5
1と、回転軸51を保持するハウジング53にそれぞれ
静止部が固定された、回転軸51を非接触で支持するた
めのラジアル磁気軸受55a、55bおよびスラスト磁
気軸受57と、回転初期に回転軸51を支持するタッチ
ダウン軸受59a、59bと、回転軸51の軸位置を検
出するインダクタンス式センサー61a、61bと、回
転軸51を駆動する高周波モータ62とから構成されて
いる。
The magnetic bearing device according to the second embodiment includes a rotating shaft 5
1, a radial magnetic bearing 55a, 55b and a thrust magnetic bearing 57 for supporting the rotating shaft 51 in a non-contact manner, the stationary portions being fixed to a housing 53 holding the rotating shaft 51, respectively; , Touch-down bearings 59 a and 59 b for supporting the rotating shaft 51, inductance sensors 61 a and 61 b for detecting the axial position of the rotating shaft 51, and a high-frequency motor 62 for driving the rotating shaft 51.

【0026】高周波モータ62は、回転軸51を保持す
るハウジング53の一端部に設置してあり、高周波モー
タ62から回転軸51のもう一方の端部側に向かって、
インダクタンス式センサー61a、ラジアル磁気軸受5
5a、タッチダウン軸受59a、スラスト磁気軸受57
がそれぞれ配置され、一方、ハウジング53の高周波モ
ータ62とは反対側の端部側には、ハウジング53の端
面側から高周波モータ62側に向かって、インダクタン
ス式センサー61b、ラジアル磁気軸受55b、そして
タッチダウン軸受59bがそれぞれ配置されている。
The high-frequency motor 62 is installed at one end of a housing 53 that holds the rotating shaft 51, and moves from the high-frequency motor 62 toward the other end of the rotating shaft 51.
Inductance sensor 61a, radial magnetic bearing 5
5a, touchdown bearing 59a, thrust magnetic bearing 57
On the other hand, on the end side of the housing 53 opposite to the high-frequency motor 62, an inductance sensor 61b, a radial magnetic bearing 55b, and a touch panel are provided from the end face of the housing 53 toward the high-frequency motor 62. Down bearings 59b are arranged respectively.

【0027】ここで、ラジアル磁気軸受55a、インダ
クタンス式センサー61a、タッチダウン軸受59a
と、ラジアル磁気軸受55b、インダクタンス式センサ
ー61b、タッチダウン軸受59bはそれぞれ同一構造
をしており、断面構造も同一であるので、一方の符号に
ついて( )を付して以下説明する。
Here, a radial magnetic bearing 55a, an inductance sensor 61a, a touch-down bearing 59a
And the radial magnetic bearing 55b, the inductance sensor 61b, and the touch-down bearing 59b have the same structure, and have the same cross-sectional structure.

【0028】図3および図4(a)に示すように、ラジ
アル磁気軸受55a(55b)は、回転軸51の外周部
に磁性鋼板積層体から成る一対のロータコア63a(6
3b)が固定され、各ロータコア63a(63b)の半
径方向外方においては、ラジアル磁気軸受55a(55
b)の一部を構成する磁性鋼板積層体からなるステータ
コア65a(65b)が、円周方向に等間隔で4つ配置
されて、ハウジング53に固定されて、構成されてい
る。これら4つのステータコア65a(65b)は、回
転軸51を挟んで対向する制御用磁極対2組を形成し、
互いに直交する軸(X、Y軸)に沿って配置されてい
る。
As shown in FIGS. 3 and 4A, the radial magnetic bearing 55a (55b) has a pair of rotor cores 63a (6
3b) is fixed, and radial magnetic bearings 55a (55b) are radially outward of each rotor core 63a (63b).
Four stator cores 65a (65b), each composed of a magnetic steel sheet laminate forming part of b), are arranged at equal intervals in the circumferential direction and fixed to the housing 53. These four stator cores 65a (65b) form two sets of control magnetic pole pairs facing each other with the rotating shaft 51 interposed therebetween.
They are arranged along axes (X, Y axes) orthogonal to each other.

【0029】さらに、ステータコア65a(65b)
は、軸線方向に延在する基部67a(67b)と半径方
向内方に延在するヨーク部69a(69b)とからなる
断面L字状の本体部材71a(71b)と、ヨーク部6
9a(69b)の近傍で基部67a(67b)から半径
方向内方に延在する断面I状のヨーク部材73a(73
b)とからなり、全体としてコ字形となっている。基部
67a(67b)とヨーク部材73a(73b)との間
には、バイアス磁束発生用の平板状の永久磁石75a
(75b)が配置されている。ヨーク部69a(69
b)とヨーク部材73a(73b)の周囲には、制御磁
束発生用のラジアル励磁コイル77a(77b)が巻き
付けられている。ヨーク部69a(69b)およびヨー
ク部材73a(73b)のロータコア63a(63b)
に対向する面は、磁極面になっている。
Further, the stator core 65a (65b)
Is a main body member 71a (71b) having an L-shaped cross section including a base 67a (67b) extending in the axial direction and a yoke 69a (69b) extending inward in the radial direction.
9a (69b), the yoke member 73a (73) having an I-shaped cross section and extending radially inward from the base 67a (67b).
b), and has a U-shape as a whole. Between the base 67a (67b) and the yoke member 73a (73b), a flat permanent magnet 75a for generating bias magnetic flux is provided.
(75b) is arranged. Yoke 69a (69
A radial excitation coil 77a (77b) for generating a control magnetic flux is wound around the b) and the yoke member 73a (73b). Rotor core 63a (63b) of yoke part 69a (69b) and yoke member 73a (73b)
Is a magnetic pole surface.

【0030】図3に示すように、スラスト磁気軸受57
は、回転軸51に設けられた半径方向に円板状に延びる
フランジ部81と、フランジ部81の軸方向両側面に対
向して同心で設置される、断面コ字状の磁性体の円環体
83a、83bと、断面コ字状の円環体83a、83b
の環状溝部に巻き回されるスラスト励磁コイル85a、
85bとを備えている。ここでスラスト励磁コイル85
a、85bを含む円環体83a、83bは支持部材8
7、89を介してハウジング53に対して固定されてい
る。
As shown in FIG. 3, the thrust magnetic bearing 57
Is a flange portion 81 provided on the rotating shaft 51 and extending in a disk shape in the radial direction, and an annular ring of magnetic material having a U-shaped cross section, which is installed concentrically opposite to both axial side surfaces of the flange portion 81. Bodies 83a and 83b and annular bodies 83a and 83b having a U-shaped cross section
Thrust excitation coil 85a wound around the annular groove of
85b. Here, the thrust excitation coil 85
The annular members 83a and 83b including the supporting members 8a and 85b
It is fixed to the housing 53 via 7, 89.

【0031】図3および図4(b)に示すように、イン
ダクタンス式センサー61a(61b)は、磁性鋼板積
層体から成るセンサーコア91a(91b)と、センサ
ーコア91a(91b)に対向する回転軸51の外周部
に非磁性体95a(95b)を介して非磁性体95a
(95b)と共に固定された磁性鋼板積層体からなるセ
ンサーターゲットリング93a(93b)とから構成さ
れている。センサーコア91a(91b)と、センサー
ターゲットリング93a(93b)とは、両者間の隙間
を介してセンシング磁気回路を形成している。センサー
コア91a(91b)は、円周方向に等間隔で8つ配置
されて、ハウジング53に対して固定されている。これ
らンサーコア91a(91b)の周囲には、センシング
コイル97a(97b)がそれぞれ巻かれている。セン
サーコア91a(91b)のうちセンサーターゲットリ
ング93a(93b)に対向する面は磁極面となってい
る。
As shown in FIGS. 3 and 4B, the inductance type sensor 61a (61b) includes a sensor core 91a (91b) made of a magnetic steel sheet laminate and a rotating shaft opposed to the sensor core 91a (91b). Non-magnetic material 95a is provided on the outer peripheral portion of
(95b) and a sensor target ring 93a (93b) made of a laminated magnetic steel sheet. The sensor core 91a (91b) and the sensor target ring 93a (93b) form a sensing magnetic circuit via a gap between them. Eight sensor cores 91 a (91 b) are arranged at equal intervals in the circumferential direction and are fixed to the housing 53. Around these sensor cores 91a (91b), sensing coils 97a (97b) are wound. The surface of the sensor core 91a (91b) facing the sensor target ring 93a (93b) is a magnetic pole surface.

【0032】図4(b)に示すように、8つのセンサー
コア91a(91b)は、一方側の隣り合うセンサーコ
ア91a(91b)と対をなし、一つのセンシング磁極
として働く。したがって8つのセンサーコア91a(9
1b)で、4つのセンシング磁極が形成される。これら
4つのセンシング磁極から、回転軸51を挟んで対向す
るセンシング磁極対が2組形成され、これら磁極対が、
互いに直交する軸(X、Y軸)に沿って配置されてい
る。
As shown in FIG. 4B, the eight sensor cores 91a (91b) form a pair with one adjacent sensor core 91a (91b) and function as one sensing magnetic pole. Therefore, the eight sensor cores 91a (9
In 1b), four sensing poles are formed. From these four sensing magnetic poles, two pairs of sensing magnetic pole pairs facing each other with the rotating shaft 51 interposed therebetween are formed.
They are arranged along axes (X, Y axes) orthogonal to each other.

【0033】センサーコア91a(91b)に巻かれた
センシングコイル97a(97b)によって発生するセ
ンシング磁束99a(99b)は、上記センシング磁極
と、センサーターゲットリング93a(93b)と、両
者間の隙間とを介してそれぞれ閉ループとなるセンシン
グ磁気回路を形成する。
The sensing magnetic flux 99a (99b) generated by the sensing coil 97a (97b) wound around the sensor core 91a (91b) passes through the sensing magnetic pole, the sensor target ring 93a (93b), and the gap between them. A sensing magnetic circuit which forms a closed loop is formed through each of these.

【0034】図3および図4に示すインダクタンス式セ
ンサー61a(61b)の動作について説明する。イン
ダクタンス式センサー61a(61b)は、センサーコ
ア91a(91b)のセンシングコイル97a(97
b)に高周波電流を流して、センシング磁束99a(9
9b)を発生させ、センサーコア91a(91b)とセ
ンサーターゲットリング93a(93b)との隙間の変
化を、センシング磁気回路のインダクタンスの変化とし
て不図示の検出回路で検出する。
The operation of the inductance type sensor 61a (61b) shown in FIGS. 3 and 4 will be described. The inductance type sensor 61a (61b) is provided with a sensing coil 97a (97) of the sensor core 91a (91b).
b) to apply a high-frequency current to the sensing magnetic flux 99a (9
9b), and a change in the gap between the sensor core 91a (91b) and the sensor target ring 93a (93b) is detected by a detection circuit (not shown) as a change in the inductance of the sensing magnetic circuit.

【0035】次に、磁気軸受装置の動作について説明す
る。4つのステータコア65a(65b)に囲まれた回
転軸51は、これらのステータコア65a(65b)に
適度な磁気力で吸引されて、ラジアル方向に非接触で回
転可能に支持される。
Next, the operation of the magnetic bearing device will be described. The rotating shaft 51 surrounded by the four stator cores 65a (65b) is attracted by these stator cores 65a (65b) with an appropriate magnetic force, and is rotatably supported in a radial direction without contact.

【0036】また、一対の円環体83a、83bに挟ま
れたフランジ部81は、これらの円環体83a、83b
内のスラスト励磁コイル85a、85bに流される制御
電流による適度な磁気力で吸引されて、回転軸51をス
ラスト方向に非接触で回転可能に支持する。この結果、
磁気軸受装置は、回転軸51を非接触で支持可能とな
る。
The flange portion 81 sandwiched between the pair of annular bodies 83a, 83b is formed by these annular bodies 83a, 83b.
The rotating shaft 51 is attracted by an appropriate magnetic force due to a control current flowing through the thrust exciting coils 85a and 85b inside, and rotatably supports the rotating shaft 51 in the thrust direction without contact. As a result,
The magnetic bearing device can support the rotating shaft 51 in a non-contact manner.

【0037】次に、回転軸51の位置制御について説明
する。回転軸51が、半径方向に関して永久磁石75a
(75b)からの磁気吸引力がバランス位置からずれた
とき、そのずれ量をインダクタンス式センサー61a
(61b)がセンシング磁気回路のインダクタンスの変
化として不図示の検出回路で検出する。かかる場合、上
記検出回路は、不図示の制御装置に、回転軸51のずれ
量に対応する信号(例えばセンサーコア91a(91
b)の磁極面からセンサーターゲットリング93a(9
3b)の外周面までの距離に相当する信号)を出力す
る。制御装置は、目標位置からずれた回転軸51を目標
位置に戻すように、不図示の増幅器を介してラジアル励
磁コイル77a(77b)に制御電流を流す。なお、上
記制御装置は、インダクタンス式センサー61a(61
b)の検出するずれ量に基づき、回転軸51の現在の位
置が永久磁石75a(75b)の吸引力がバランスする
位置と一致したときに、制御電流がゼロになるようにラ
ジアル励磁コイル77a(77b)に流す電流を制御す
る、いわゆるフィードバック制御を行う。その結果、回
転軸51は永久磁石75a(75b)の引力がバランス
した位置に戻り、その状態での制御電流は、回転軸51
の微小変動を抑える微分動作のみの微小電流となる。
Next, the position control of the rotating shaft 51 will be described. The rotating shaft 51 has a permanent magnet 75a in the radial direction.
When the magnetic attraction force from (75b) deviates from the balance position, the amount of the deviation is determined by the inductance sensor 61a.
(61b) detects a change in the inductance of the sensing magnetic circuit by a detection circuit (not shown). In such a case, the detection circuit supplies a signal (for example, the sensor core 91a (91
The sensor target ring 93a (9)
3b) is output. The control device supplies a control current to the radial excitation coil 77a (77b) via an amplifier (not shown) so that the rotating shaft 51 shifted from the target position is returned to the target position. In addition, the said control apparatus is an inductance type sensor 61a (61)
When the current position of the rotary shaft 51 matches the position where the attraction force of the permanent magnets 75a (75b) is balanced based on the deviation amount detected in b), the radial excitation coil 77a ( The so-called feedback control for controlling the current flowing through the block 77b) is performed. As a result, the rotating shaft 51 returns to the position where the attractive force of the permanent magnets 75a (75b) is balanced, and the control current in that state is
Becomes a very small current only for the differential operation for suppressing the minute fluctuation of.

【0038】ホモポーラタイプの磁気軸受装置は、各磁
極の極性が円周方向に同一であり、回転軸51の回転時
に極性交番が無いことから、渦電流損失に起因する軸受
損失が少ない特徴を有する。また、永久磁石75a(7
5b)を併用しているときは、制御に必要なバイアス磁
束をラジアル励磁コイル77a(77b)で与える必要
が無いことから、制御電流が小さいという特徴も有して
いる。また、ステータコア65a(65b)の中で永久
磁石75a(75b)は無くてもよく、その場合の回転
軸51の位置制御は第1実施形態と同じになる。
The homopolar type magnetic bearing device is characterized in that the polarity of each magnetic pole is the same in the circumferential direction and there is no polarity alternation when the rotating shaft 51 rotates, so that bearing loss due to eddy current loss is small. Have. Further, the permanent magnets 75a (7
When 5b) is also used, there is no need to apply a bias magnetic flux required for control by the radial excitation coil 77a (77b), so that the control current is small. Further, the permanent magnet 75a (75b) may not be provided in the stator core 65a (65b), and the position control of the rotating shaft 51 in that case is the same as that of the first embodiment.

【0039】なお、スラスト方向の軸位置制御は、不図
示のスラスト方向位置センサーの出力に基づいてスラス
ト励磁コイル85a、85bに供給する制御電流が適宜
調整されて、行われる。
The axial position control in the thrust direction is performed by appropriately adjusting the control current supplied to the thrust excitation coils 85a and 85b based on the output of a thrust direction position sensor (not shown).

【0040】図5は、ラジアル磁気軸受55a(55
b)の回転軸51の軸線方向に沿った縦断面図であり、
磁性鋼板積層体からなるステータコア65a(65b)
と、永久磁石75a(75b)と、ラジアル励磁コイル
77a(77b)と、回転軸51の外周部に配置され
た、一対のロータコア63a(63b)との間で形成さ
れる磁気回路を示している。矢印は、ラジアル励磁コイ
ル77a(77b)によって発生する制御用磁束101
a(101b)を示している(永久磁石75a(75
b)からのバイアス磁束は省略してある)。制御用磁束
101a(101b)はステータコア65a(65b)
と、ロータコア63a(63b)と、両者間の隙間を介
して閉ループを形成する。
FIG. 5 shows a radial magnetic bearing 55a (55
b) is a longitudinal sectional view along the axial direction of the rotating shaft 51,
Stator core 65a (65b) made of magnetic steel sheet laminate
And a magnetic circuit formed between the permanent magnet 75a (75b), the radial excitation coil 77a (77b), and a pair of rotor cores 63a (63b) arranged on the outer periphery of the rotating shaft 51. . The arrow indicates the control magnetic flux 101 generated by the radial excitation coil 77a (77b).
a (101b) (the permanent magnet 75a (75
The bias magnetic flux from b) is omitted). The control magnetic flux 101a (101b) is applied to the stator core 65a (65b).
And a closed loop is formed with the rotor core 63a (63b) and a gap therebetween.

【0041】ここで、インダクタンス式センサー61a
(61b)は、ラジアル磁気軸受55a(55b)の近
傍に設けられている。このため制御用磁束101a(1
01b)の一部が、ロータコア63a(63b)および
センサーターゲットリング93a(93b)を介してセ
ンシング磁束99a(99b)に漏洩して、センシング
磁束99a(99b)にノイズとして重畳される。この
結果、ラジアルセンサー信号品質が劣化して、回転軸5
1の軸位置の検出精度が悪化する可能性がある。
Here, the inductance type sensor 61a
(61b) is provided near the radial magnetic bearing 55a (55b). Therefore, the control magnetic flux 101a (1
01b) leaks to the sensing magnetic flux 99a (99b) via the rotor core 63a (63b) and the sensor target ring 93a (93b), and is superimposed on the sensing magnetic flux 99a (99b) as noise. As a result, the quality of the radial sensor signal deteriorates,
There is a possibility that the detection accuracy of the axis position 1 is deteriorated.

【0042】本発明の第2実施形態の磁気軸受装置で
は、回転軸51の外周部にセンサーコア91a(91
b)に対向して設けられたセンサーターゲットリング9
3a(93b)を、非磁性体95a(95b)を介して
非磁性体95a(95b)と共に回転軸51に一体的に
形成して、構成してある。このため、非磁性体95a
(95b)は、制御用磁束101a(101b)がセン
シング磁束99a(99b)に漏洩することを抑制する
ことが可能となる。この結果、本発明の第2実施形態の
磁気軸受装置は、センサー信号品質の劣化を防止でき、
回転軸51位置の検出精度を維持・向上することが可能
となる。
In the magnetic bearing device according to the second embodiment of the present invention, the sensor core 91a (91
sensor target ring 9 provided opposite to b)
3a (93b) is formed integrally with the rotating shaft 51 together with the non-magnetic material 95a (95b) via the non-magnetic material 95a (95b). Therefore, the non-magnetic material 95a
(95b) makes it possible to suppress the control magnetic flux 101a (101b) from leaking to the sensing magnetic flux 99a (99b). As a result, the magnetic bearing device according to the second embodiment of the present invention can prevent deterioration of sensor signal quality,
It is possible to maintain and improve the detection accuracy of the position of the rotating shaft 51.

【0043】なお、本発明の実施形態における構成や形
状は、上記説明に限定されるものではなく、本発明の範
囲内において周知構造を有するものに適宜修正、変更が
可能である。
The configuration and shape in the embodiment of the present invention are not limited to the above description, but can be appropriately modified and changed to those having a known structure within the scope of the present invention.

【0044】また、センサーターゲットリングを回転軸
に取り付けるときに介装する材料は、例えばSUS30
3,304、316等のオースナイト系の非磁性材料の
ほかに、ロータコアやセンサーターゲットリング材料に
比べ透磁率の小さな材料を使うこともできる。
The material interposed when the sensor target ring is mounted on the rotating shaft is, for example, SUS30.
In addition to the austenitic non-magnetic material such as 3,304,316, etc., a material having a smaller magnetic permeability than the rotor core or the sensor target ring material can be used.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の磁気軸受装置は、回転軸の位置検出センサーとしてイ
ンダクタンス式センサーを使用し、センサーコアに対向
して回転軸の外周部に配置するセンサーターゲットリン
グを、非磁性体を介して回転軸に一体的に形成して、構
成している。このため非磁性体は、ラジアル磁気軸受の
ステータコアからの漏洩磁束を抑制することが可能とな
る。この結果、磁気軸受装置は、インダクタンス式セン
サーの信号品質が改善でき、回転軸の軸位置制御の精度
を維持、向上することが可能となる。
As is clear from the above description, the magnetic bearing device of the present invention uses an inductance type sensor as a position detecting sensor of the rotating shaft, and is disposed on the outer peripheral portion of the rotating shaft facing the sensor core. The sensor target ring is formed integrally with the rotating shaft via a non-magnetic material. Therefore, the non-magnetic material can suppress the magnetic flux leakage from the stator core of the radial magnetic bearing. As a result, in the magnetic bearing device, the signal quality of the inductance sensor can be improved, and the accuracy of shaft position control of the rotating shaft can be maintained and improved.

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

【図1】本発明の第1実施形態の磁気軸受装置の内部構
造を説明する縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating an internal structure of a magnetic bearing device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す装置横断面図である。図2(a)は
図1のA1−A1(A2−A2)線に沿った断面図であ
り、図2(b)は図1のB1−B1(B2−B2)線に
沿った断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line A1-A1 (A2-A2) of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line B1-B1 (B2-B2) of FIG. is there.

【図3】本発明の第2実施形態のホモポーラタイプの磁
気軸受装置の内部構造を説明する縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating an internal structure of a homopolar type magnetic bearing device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示す装置横断面図である。図4(a)は
図1のC1−C1(C2−C2)線に沿った断面図であ
り、図4(b)は図1のD1−D1(D2−D2)線に
沿った断面図である。
4 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line C1-C1 (C2-C2) of FIG. 1, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line D1-D1 (D2-D2) of FIG. is there.

【図5】図3に示す装置のラジアル磁気軸受の磁気回路
を模式的に示す断面図である。
5 is a sectional view schematically showing a magnetic circuit of the radial magnetic bearing of the device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3、51 回転軸 5、53 ハウジング 7、55 ラジアル磁気軸受 9、57 スラスト磁気軸受 11、59 タッチダウン軸受 13、61 インダクタンス式センサー 15、62 高周波モータ 17、65 ステータコア 19、63 ロータコア 21、77 ラジアル励磁コイル 23、101 制御用磁束 25、81 フランジ部 27、83 円環体 29、85 スラスト励磁コイル 31、32、87、89 支持部材 33、91 センサーコア 35、93 センサーターゲットリング 37,95 非磁性体 39,97 センシングコイル 41、99 センシング磁束 67 基部 69 ヨーク部 71 本体部材 73 ヨーク部材 75 永久磁石 3, 51 Rotary shaft 5, 53 Housing 7, 55 Radial magnetic bearing 9, 57 Thrust magnetic bearing 11, 59 Touchdown bearing 13, 61 Inductance sensor 15, 62 High frequency motor 17, 65 Stator core 19, 63 Rotor core 21, 77 Radial Excitation coil 23, 101 Control magnetic flux 25, 81 Flange part 27, 83 Toroid 29, 85 Thrust excitation coil 31, 32, 87, 89 Support member 33, 91 Sensor core 35, 93 Sensor target ring 37, 95 Non-magnetic Body 39,97 Sensing coil 41,99 Sensing magnetic flux 67 Base 69 Yoke 71 Body member 73 Yoke member 75 Permanent magnet

フロントページの続き (72)発明者 福山 寛正 神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目5番50号 日本精工株式会社内 Fターム(参考) 2F063 AA02 BA03 BB05 BC04 BD01 DA01 DA05 DD05 GA05 GA33 GA42 GA47 GA50 KA01 KA04 ZA04 3J102 AA01 CA11 DA09 DB01 DB05Continuation of the front page (72) Inventor Hiromasa Fukuyama 1-5-50 Kugenuma Shinmei, Fujisawa-shi, Kanagawa F-term in NSK Ltd. (reference) 2F063 AA02 BA03 BB05 BC04 BD01 DA01 DA05 DD05 GA05 GA33 GA42 GA47 GA50 KA01 KA04 ZA04 3J102 AA01 CA11 DA09 DB01 DB05

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転軸をハウジングに回転自在に支持する
ために、 前記回転軸との間に隙間を介して磁気回路を形成する磁
気回路形成手段を有し、該磁気回路が形成する磁気力に
より前記回転軸を浮上させる磁気軸受装置において、 前記回転軸の軸位置を検出するためにインダクタンス式
センサーが設けてあり、前記インダクタンス式センサー
は、非磁性体を介して前記回転軸に一体的に固定された
センサーターゲットリングと、前記センサーターゲット
リングに対向して設けられたセンサーコアとを具備する
ことを特徴とする磁気軸受装置。
1. A magnetic circuit forming means for forming a magnetic circuit through a gap between the rotating shaft and the rotating shaft so as to rotatably support the rotating shaft in the housing, and a magnetic force formed by the magnetic circuit. In the magnetic bearing device for levitating the rotating shaft, an inductance sensor is provided to detect an axial position of the rotating shaft, and the inductance sensor is integrally formed on the rotating shaft via a non-magnetic material. A magnetic bearing device comprising: a fixed sensor target ring; and a sensor core provided to face the sensor target ring.
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