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JP4709986B2 - Magnetic bearing shaft system - Google Patents
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Description

本発明は、傾きを有する磁気軸受シャフトシステムに関する。このシステムはシャフトと磁気軸受から構成される。特に、本発明の磁気軸受は、磁気軸受、1つ以上の変位センサー及びコントロースシステム、補助軸受、並びに傾きを有する支持構造物から構成される。 The present invention relates to a magnetic bearing shaft system having an inclination. This system consists of a shaft and a magnetic bearing. In particular, the magnetic bearing of the present invention comprises a magnetic bearing, one or more displacement sensors and a control system, an auxiliary bearing, and a support structure having an inclination.

磁気軸受シャフトシステムを用いてシャフトを浮上させ安全に運転する際、様々なクリアランスが必要となる。一般に、重量の大きいことによるシャフト自体のたわみによるものが大きなものの部類に入る。傾きを有する支持構造物の使用により、これらのクリアランスは、磁気軸受の中心線と、定常状態におけるシャフトの中心線を併せることにより、大幅に減少させることができる。   When using a magnetic bearing shaft system to lift the shaft and drive it safely, various clearances are required. In general, the deflection of the shaft itself due to its large weight falls into the category of large ones. With the use of tilted support structures, these clearances can be greatly reduced by combining the center line of the magnetic bearing with the center line of the shaft in a steady state.

傾きを有する磁気軸受シャフトシステムを用いることによりクリアランスが減少し、磁気軸受の能力の向上、シャフト支持性能、信頼性の向上、システムの簡素化、使用した機器の効率の向上が望める。本発明により磁気軸受分野に能力、経済性の面から多大な効果をもたらし、現状、未来の利用系のための技術の見通しを高めるものである。   By using a magnetic bearing shaft system having an inclination, the clearance is reduced, and it is possible to improve the performance of the magnetic bearing, improve the shaft support performance and reliability, simplify the system, and improve the efficiency of the equipment used. The present invention brings a great effect to the magnetic bearing field from the viewpoints of capacity and economy, and raises the prospect of the technology for the current and future utilization systems.

磁気軸受は、潤滑油無、摩擦無しといった特徴を有しており、従来技術である油軸受、ころがり軸受と比較し利点を有している。これは潤滑材の炉心廻りへの混入を嫌う原子力施設に設置する回転機器の軸受として適している。   The magnetic bearing has features such as no lubrication oil and no friction, and has advantages over the conventional oil bearing and rolling bearing. This is suitable as a bearing for rotating equipment installed in nuclear facilities where mixing of lubricant around the core is disliked.

他の軸受と異なり磁気軸受は、エアギャップと呼ばれるクリアランス(隙間又は静的隙間)を設定する必要がある。シャフトと軸受が接触することなく安全に運転するためには更なるクリアランスが必要となる。クリアランスを求める際には重量物であるがゆえ曲げの大きいシャフトのたわみ、回転による振動等を考慮する必要がある。更に、代替軸受である補助軸受も考慮に入れクリアランスを求める必要がある。   Unlike other bearings, the magnetic bearing needs to set a clearance (gap or static gap) called an air gap. In order to operate safely without contact between the shaft and the bearing, further clearance is required. When obtaining the clearance, since it is a heavy object, it is necessary to consider the bending of the shaft with a large bend, vibration due to rotation, and the like. Furthermore, it is necessary to determine the clearance in consideration of the auxiliary bearing as an alternative bearing.

このクリアランスに関する厳しい制約により磁気軸受の使用は能力、制御性ともに限られたものとなっている。第一に磁気軸受負荷は、磁気が飽和するまではクリアランス距離の二乗に反比例していることを要する。またクリアランス距離の増加によりギャップからの磁気漏れにより制御性も著しく悪化する。過去の文献では、原子力施設の発電機に磁気軸受を用いるにはクリアランスは3.5mm必要となる(非特許文献1)。この値は最適と考えられる2.0mmから、かけ離れたものである。
Takizuka, T., et al., 2004. R&D on the power conversion system for gas turbine high temperature reactors. Journal of Nuclear Engineering and Design 233 (2004) 329-346.
Due to this severe restriction on clearance, the use of magnetic bearings is limited in both capability and controllability. First, the magnetic bearing load needs to be inversely proportional to the square of the clearance distance until the magnetism is saturated. Also, the controllability is significantly deteriorated due to the magnetic leakage from the gap due to the increase of the clearance distance. In past literature, a clearance of 3.5 mm is required to use a magnetic bearing for a generator in a nuclear facility (Non-Patent Document 1). This value is far from 2.0 mm, which is considered optimal.
Takizuka, T., et al., 2004. R & D on the power conversion system for gas turbine high temperature reactors. Journal of Nuclear Engineering and Design 233 (2004) 329-346.

本発明は、磁気軸受を設置する支持構造物を傾けて設置することにより、上述の問題を解決するものである。支持構造物の傾け設置によりシャフトのたわみにより生じる中心線のミスアライメント(シャフト軸と磁気軸受軸心又は補助軸受軸心との不一致)を減少あるいは消去し、たわみに係る必要クリアランスを減少あるいは消去させることが可能となる。   The present invention solves the above-mentioned problems by installing the support structure for installing the magnetic bearing at an angle. Reduce or eliminate misalignment of the center line (misalignment between the shaft axis and magnetic bearing axis or auxiliary bearing axis) caused by shaft deflection by tilting the support structure, and reduce or eliminate the required clearance for deflection. It becomes possible.

磁気軸受システムを傾けて設置することは実用的かつ経済的な解決方法であり、特に重量のある曲げに富んだシャフトを用いる際には有効である。傾け設置により磁気軸受の容量は増加し、構成材の応力は低減され、制御性は高まり、このことは経済性の向上、能力の向上に繋がる。   Setting the magnetic bearing system at an angle is a practical and economical solution, and is particularly effective when using heavy and bendable shafts. The tilted installation increases the capacity of the magnetic bearing, reduces the stress of the constituent material, and increases the controllability. This leads to an improvement in economy and an improvement in capacity.

本発明は実用性と経済性において磁気軸受分野における最先端技術に関して、重要な前進と、現在及び将来の利用系の技術的見通しを高めるものである。   The present invention raises important advances and technical prospects of current and future utilization systems with regard to the state of the art in the field of magnetic bearings in practicality and economy.

本発明による磁気軸受シャフトシステムは、シャフトと磁気軸受ユニットから構成される。磁気軸受ユニットは、磁気軸受、1または複数の変位測定センサー、補助軸受及び傾き設置可能な支持構造物から構成される。軸受、シャフトともに特別なもの、また負荷についても制限するものではない。また、アンバランスの調整法についても制約を設けるものではない。   The magnetic bearing shaft system according to the present invention comprises a shaft and a magnetic bearing unit. The magnetic bearing unit includes a magnetic bearing, one or a plurality of displacement measuring sensors, an auxiliary bearing, and a support structure that can be installed at an inclination. There are no special bearings and shafts, and there are no restrictions on the load. Further, there is no restriction on the method for adjusting the unbalance.

本発明においては、通常運転時、磁気軸受は、シャフトに浮力を与え、回転に係るアンバランス、振動の調整を行う。即ち、シャフトの中心線に対して、磁気軸受中心線を合わせるべく軸受の支持構造物を傾けて設置することにより、種々のクリアランスが減少する。センサーは、シャフトの軸受内の変位、動きを独立に正確に与える。センサーからの信号は、シャフトの位置決め、振動の制御に用いられる。補助軸受は、磁気軸受故障時の補助的な軸受である。補助軸受とシャフトのクリアランスの方が、磁気軸受とシャフトのクリアランスと比較して小さいため、磁気軸受故障時に磁気軸受にシャフトが接触することが回避できる。 In the present invention, during normal operation, the magnetic bearing imparts buoyancy to the shaft and adjusts unbalance and vibration related to rotation. That is, various clearances are reduced by inclining and installing the bearing support structure so that the magnetic bearing center line is aligned with the center line of the shaft. The sensor accurately and independently provides displacement and movement within the shaft bearing. The signal from the sensor is used for shaft positioning and vibration control. The auxiliary bearing is an auxiliary bearing at the time of failure of the magnetic bearing. Since the clearance between the auxiliary bearing and the shaft is smaller than the clearance between the magnetic bearing and the shaft, it is possible to avoid contact of the shaft with the magnetic bearing when the magnetic bearing fails.

本発明の代替の具体案は、支持構造物の傾け設置により補助軸受を傾け、シャフトの中心線に対して必要な角度にすることにより、磁気軸受システムの能力を改善し、設置性を改善できる。本発明の他の代替具体案では、支持構造物の傾け設置により磁気軸受及び補助軸受の中心線とシャフトの中心線とのミスアライメントを最小化することにより、種々の磁気軸受に係るクリアランスを大幅に減少できる。   An alternative embodiment of the present invention can improve the capacity of the magnetic bearing system and improve the installation by tilting the auxiliary bearing by tilting the support structure to the required angle with respect to the shaft centerline. . In another alternative embodiment of the present invention, the clearance for various magnetic bearings is greatly increased by minimizing misalignment between the center line of the magnetic bearing and auxiliary bearing and the center line of the shaft by tilting the support structure. Can be reduced.

本発明の参考技術である磁気軸受システムの概略を図1に示す。システムは、シャフト7と磁気軸受ユニット8から構成する。運転時、磁気軸受ユニット8は、シャフト7を浮上させるとともにシャフト7の回転により起こる振動、アンバランスの調整を行う。 An outline of a magnetic bearing system which is a reference technique of the present invention is shown in FIG. The system comprises a shaft 7 and a magnetic bearing unit 8. During operation, the magnetic bearing unit 8 floats the shaft 7 and adjusts vibration and unbalance caused by the rotation of the shaft 7.

より明確には、磁気軸受ユニット8は、磁気軸受9、変位を測定し制御信号を発する磁気軸受9の内側センサー11、外側センサー12、補助軸受10、支持構造物15から構成する。磁気軸受ユニット8の中心線20は、磁気軸受9の中心線と補助軸受10の中心線と関連している。磁気軸受9の中心線は、磁気軸受ユニット8の中心線20と一致している。   More specifically, the magnetic bearing unit 8 includes a magnetic bearing 9, an inner sensor 11, an outer sensor 12, an auxiliary bearing 10, and a support structure 15 of the magnetic bearing 9 that measures displacement and generates a control signal. The center line 20 of the magnetic bearing unit 8 is related to the center line of the magnetic bearing 9 and the center line of the auxiliary bearing 10. The center line of the magnetic bearing 9 coincides with the center line 20 of the magnetic bearing unit 8.

磁気軸受9はシャフト7に浮力を与える。シャフト7が回転する際には、磁気軸受9は、シャフト7の回転により起こる振動、アンバランスの調整を行う。内側センサー11、外側センサー12は浮上させるのに必要な変位、動きを正確に独立して与える。センサーからの信号はシャフトの位置、振動の制御に用いる。補助軸受10は磁気軸受9故障時にシャフト7を支持する代替軸受である。補助軸受10は磁気軸受9の故障の際のシャフト7の落下に耐え、またシャフト7が磁気軸受9に接触することを防止する。   The magnetic bearing 9 gives buoyancy to the shaft 7. When the shaft 7 rotates, the magnetic bearing 9 adjusts vibration and unbalance caused by the rotation of the shaft 7. The inner sensor 11 and the outer sensor 12 accurately and independently give the displacement and movement necessary for flying. The signal from the sensor is used to control the shaft position and vibration. The auxiliary bearing 10 is an alternative bearing that supports the shaft 7 when the magnetic bearing 9 fails. The auxiliary bearing 10 resists the fall of the shaft 7 when the magnetic bearing 9 fails, and prevents the shaft 7 from contacting the magnetic bearing 9.

定常状態時、シャフト7は重力によりたわみが生じる。たわんだ際のシャフトの中心線17と、たわみの無い場合のシャフトの中心線16との間の角度をたわみ角度(θ)27とする。 In a steady state, the shaft 7 is deflected by gravity. The angle between the shaft centerline 17 when bent and the shaft centerline 16 when there is no deflection is defined as a deflection angle (θ 1 ) 27.

磁気軸受9への接触の恐れを生じさせているこのたわみを解消するため、磁気軸受ユニット8の中心線20をシャフト7のたわみによる傾斜に沿って、軸受支持構造物15を傾ける。   In order to eliminate this deflection causing the possibility of contact with the magnetic bearing 9, the bearing support structure 15 is tilted along the center line 20 of the magnetic bearing unit 8 along the inclination due to the deflection of the shaft 7.

この傾け設置した際の角度を、磁気軸受9の傾け角度(θ)29とする。補助軸受10とシャフト7のすきまであるクリアランス(b)31は、補助軸受10の設計項目の一つであり、実際の変位傾斜28と基本クリアランス(b)25により下記式にて示される。 The angle at the time of the tilt installation is defined as a tilt angle (θ 2 ) 29 of the magnetic bearing 9. The clearance (b) 31 between the auxiliary bearing 10 and the shaft 7 is one of the design items of the auxiliary bearing 10 and is expressed by the following equation using the actual displacement inclination 28 and the basic clearance (b 0 ) 25.

Figure 0004709986
Figure 0004709986

ここでLは幅26である。基本クリアランス(b)25は、主に、シャフトの遠心力、熱による膨張、製作誤差、コンプライアンス、補助軸受の磨耗量を基に決定する。
一方、磁気軸受9の設計はクリアランス32を基に行われ、クリアランス32は以下の3つのクリアランスの和である。一つがシャフト7の初期の中心線17と、補助軸受に接触した際の中心線18との移動距離21であり、2つ目が補助軸受に接触後、弾性により変形した際のシャフトの中心線17から終端での中心線19との移動距離にあたる弾性変形22であり、3つ目が許容クリアランス23であり、主に遠心力、熱的膨張、製作誤差等から構成される。必要となる磁気軸受9のクリアランス32は、以下の式より予測される。
Here, L is the width 26. The basic clearance (b 0 ) 25 is determined mainly based on the centrifugal force of the shaft, thermal expansion, manufacturing error, compliance, and the amount of wear of the auxiliary bearing.
On the other hand, the magnetic bearing 9 is designed based on the clearance 32, and the clearance 32 is the sum of the following three clearances. One is the movement distance 21 between the initial center line 17 of the shaft 7 and the center line 18 when contacting the auxiliary bearing, and the second is the center line of the shaft when deformed by elasticity after contacting the auxiliary bearing. An elastic deformation 22 corresponding to a movement distance from 17 to the center line 19 at the end, and a third is an allowable clearance 23, which mainly includes centrifugal force, thermal expansion, manufacturing error, and the like. The required clearance 32 of the magnetic bearing 9 is predicted from the following equation.

Figure 0004709986
Figure 0004709986

ここでKはシャフトの弾性変形係数である。
同様に、シャフト7の中央部におけるクリアランス36は2つのクリアランスの和である。一つが、シャフト7の初期の中心線17と、補助軸受に接触した際のシャフト中央部の中心線18との移動距離33であり、2つ目が補助軸受に接触後、弾性により変形した際のシャフトの中心線17から終端での中心線19との移動距離にあたる弾性変形35である。シャフトの最小クリアランスは、以下の式にて表される。
Where K a is the elastic deformation coefficient of the shaft.
Similarly, the clearance 36 at the center of the shaft 7 is the sum of the two clearances. One is the movement distance 33 between the initial center line 17 of the shaft 7 and the center line 18 at the center of the shaft when contacting the auxiliary bearing. The second is when the elastic deformation occurs after contacting the auxiliary bearing. This is an elastic deformation 35 corresponding to the moving distance from the center line 17 of the shaft to the center line 19 at the end. The minimum clearance of the shaft is expressed by the following formula.

Figure 0004709986
Figure 0004709986

ここでKはシャフトの中央部での弾性変形係数である。
式(1)〜(3)中の量L及びθは、通常、重量のある弾力性に富んだシャフトにおいて重要である。結果、式(1)〜(3)より導かれる磁気軸受使用の際のクリアランスa,b,cは大きな値となる。一般に、クリアランスが大きいと経済性、機械の性能は悪化する。
Here K c is the elastic deformation coefficient at the center of the shaft.
The quantities L and θ 1 in the formulas (1) to (3) are usually important for heavy and elastic shafts. As a result, the clearances a, b, and c when using the magnetic bearing derived from the equations (1) to (3) are large values. In general, if the clearance is large, the economic efficiency and machine performance deteriorate.

一方、式(1)〜(3)より、傾角29(θ)をシャフトのたわみ角27(θ)に近づけることにより、効果的にクリアランスa,b,cを下げることが可能である。この事実より、磁気軸受システムにおいて傾け設置することにより、クリアランスを効果的に減少させることができる。 On the other hand, from equation (1) to (3), by approaching tilting the corners 29 (theta 2) on the deflection angle 27 (theta 1) of the shaft, thereby making it possible to effectively reduce the clearance a, b, and c is there. From this fact, the clearance can be effectively reduced by tilting the magnetic bearing system .

図2が本発明の更なる参考技術の概要であり、図1とそれらの同様の部分は同じ参照番号で指定し、詳細に説明しない。図2に示されるように、支持構造物の傾け設置により補助軸受10を角度30傾ける。補助軸受のサイジングが設計の重要な要素となっている場合、補助軸受10の傾け設置は、クリアランス31を減少させ、設置に柔軟性を与える。 FIG. 2 is an overview of a further reference technique of the present invention, and FIG. 1 and their similar parts are designated by the same reference numerals and will not be described in detail. As shown in FIG. 2, the auxiliary bearing 10 is tilted at an angle of 30 by tilting the support structure. If the sizing of the auxiliary bearing is an important design factor, the tilted installation of the auxiliary bearing 10 reduces the clearance 31 and provides flexibility in installation.

図3が本発明の具体案の概要であり、図2とそれらの同様の部分は同じ参照番号で指定し、詳細に説明しない。図3に示されるように、支持構造物15の傾け設置により、磁気軸受9と補助軸受10をそれぞれ角度29および角度30(角度27に等しい)傾け、磁気軸受9及び補助軸受10の各々の中心線をシャフトの中心線17に合わせる。その結果、クリアランス31、32、36は大幅に減少する。本発明は2つの独自の利点を有する。第1点は、磁気軸受9のクリアランス32が軸受の長さ方向に対して一様になり、これにより均一な磁場を形成できる。第2点は、クリアランスが一様であれば、計測される位置情報もセンサー11、センサー12で同様となるので、1つを減らすことが可能となる。
[発明の効果]
FIG. 3 is an overview of an embodiment of the present invention , and FIG. 2 and similar parts are designated by the same reference numerals and will not be described in detail. As shown in FIG. 3, the inclined installation of the support structure 15, (equal to the angle 27) the magnetic bearing 9 and the auxiliary bearing 10, respectively the angle 29 and angle 30 inclined, the center of each of the magnetic bearing 9 and the auxiliary bearing 10 Align the line with the center line 17 of the shaft. As a result, the clearances 31, 32, and 36 are greatly reduced. The present invention has two unique advantages. The first point is that the clearance 32 of the magnetic bearing 9 becomes uniform with respect to the length direction of the bearing, thereby forming a uniform magnetic field. As for the second point, if the clearance is uniform, the position information to be measured is the same for the sensor 11 and the sensor 12, and therefore one can be reduced.
[The invention's effect]

磁気軸受のクリアランスを減らせる本発明は、コスト、性能の面において大きな利益をもたらす能力を有する。1つの重要な利点が磁気軸受のクリアランスを減少させることにより、容量が大きくなり、結果、磁気軸受システムのサイズ、コストを小さくできる。磁束密度が飽和するまでは、必要負荷は距離の二乗に反比例する。   The present invention capable of reducing the clearance of the magnetic bearing has the ability to bring great benefits in terms of cost and performance. One important advantage is that by reducing the clearance of the magnetic bearing, the capacity is increased and, as a result, the size and cost of the magnetic bearing system can be reduced. Until the magnetic flux density is saturated, the required load is inversely proportional to the square of the distance.

もう一方の利点は、磁気軸受のクリアランスを減少させることにより、制御性が上がる可能性を有することである。図4は、磁気軸受剛性の磁気軸受クリアランス依存性を示すもので、2つの異なるクリアランスを有する磁気軸受の剛性の応答性を示したものである。より小さなクリアランスを有する方が高い剛性を示している。即ち、回転軸が、2.5mmと3.5mmの2種類の大小のエアギャップを有する場合には、それぞれ、回転周波数が増加すると磁気軸受の剛性は大きくなり、またそのエアギャップが小さい方が軸受剛性が大きく、荷重変化に対して軸が偏心しにくいことを示している。   Another advantage is that the controllability can be increased by reducing the clearance of the magnetic bearing. FIG. 4 shows the magnetic bearing clearance dependence of the magnetic bearing stiffness, and shows the stiffness response of a magnetic bearing having two different clearances. Higher rigidity is shown with a smaller clearance. That is, when the rotating shaft has two types of large and small air gaps of 2.5 mm and 3.5 mm, the rigidity of the magnetic bearing increases as the rotational frequency increases, and the smaller the air gap, The bearing rigidity is large, and it is shown that the shaft is not easily eccentric with respect to the load change.

同時に、磁気軸受を用いている機器に本発明を用いることにより、機器の性能は向上する。図5は、圧縮機効率の磁気軸受クリアランス依存性を示すもので、圧縮機において、シャフト翼端での隙間と圧縮機効率の関係を示したものである。シャフト翼端での隙間を1mm減らすことにより、効率は約3%向上する。即ち、シャフト翼端での間隙が小さくなるほど圧縮機の効率が上がることを意味している。   At the same time, by using the present invention for equipment using magnetic bearings, the performance of the equipment is improved. FIG. 5 shows the dependency of the compressor efficiency on the magnetic bearing clearance. In the compressor, the relationship between the clearance at the shaft blade tip and the compressor efficiency is shown. By reducing the clearance at the shaft tip by 1 mm, the efficiency is improved by about 3%. That is, the smaller the gap at the shaft blade tip, the higher the efficiency of the compressor.

本発明の特定の具体案が図と記述により提示された。これらの具体案は、様々な形で発明を利用し特定の使用にふさわしい他の技術を可能にするため、発明の原則と実用化について記述された。詳細に記述された発明の範囲を制限して解釈するべきではなく、事実上、多くの修正と変更が学習の観点から可能である。例えば、多くの変更が可能であり、異なった数の軸受を有する場合や、ジャーナル、スラストといった異なった形式の軸受、多軸を受ける場合、付加的はバランス調整機構を有する場合も含む。同様に、変更は、それを用いる設備の全体配置に係るものであり、制限するものではない。これにより、本発明はその法的に等価なものにより決定されるべきである。   Specific embodiments of the invention are presented in the figures and description. These schemes described the principles and practical application of the invention in order to make use of the invention in various forms and to enable other technologies suitable for a particular use. It should not be construed as limiting the scope of the invention described in detail, and in fact many modifications and changes are possible from a learning standpoint. For example, many variations are possible, including having a different number of bearings, different types of bearings such as journals, thrusts, multi-shafts, and additionally having a balancing mechanism. Similarly, the change relates to the overall layout of the equipment that uses it, and is not limiting. Thus, the present invention should be determined by its legal equivalents.

支持構造物を傾けることによって磁気軸受とシャフトの中心線を合わせた際の磁気軸受シャフトシステムの概略図。Schematic of a magnetic bearing shaft system when the magnetic bearing and the shaft centerline are aligned by tilting the support structure . 支持構造物を傾けることによって磁気軸受と共に補助軸受も傾けた際の図1の磁気軸受シャフトシステムの概略図。FIG. 2 is a schematic view of the magnetic bearing shaft system of FIG. 1 when the auxiliary bearing is tilted together with the magnetic bearing by tilting the support structure . 本発明の具体案に従い、支持構造物を傾けることによって磁気軸受及び補助軸受と、シャフトの中心線を合わせた際の、図1の磁気軸受シャフトシステムの概略図。FIG. 2 is a schematic view of the magnetic bearing shaft system of FIG. 1 when the magnetic bearing and auxiliary bearing are aligned with the centerline of the shaft by tilting the support structure in accordance with a specific plan of the present invention . 磁気軸受剛性の磁気軸受クリアランス依存性を示す図。The figure which shows the magnetic bearing clearance dependence of magnetic bearing rigidity. 圧縮機効率の磁気軸受クリアランス依存性を示す図。The figure which shows the magnetic bearing clearance dependence of compressor efficiency.

7:シャフト
8:磁気軸受ユニット
9:磁気軸受
10:補助軸受
11:内側センサー
12:外側センサー
15:支持構造物
16:たわみの無い場合のシャフト中心線
17:たわんだ際のシャフトの中心線
18:補助軸受に接触した際のシャフトの中心線
19:弾性によりシャフトの中心線17から終端までの中心線
20:磁気軸受ユニットの中心線
21:中心線18との移動距離
22:弾性変形
23:許容クリアランス
25:基本クリアランス
26:幅
27:たわみの無い場合のシャフト中心線16に対するたわんだ際のシャフトの中心線17角度
28:実際の変位
29:磁気軸受の傾け角度
30:補助軸受の傾斜角
31:補助軸受とシャフトの隙間のクリアランス
32:クリアランス
33:補助軸受に接触するまでの中心線の移動距離
35:補助軸受に接触した後から終端に至るまでにおける中心線の移動距離
36:シャフトの中央部におけるクリアランス
7: Shaft 8: Magnetic bearing unit 9: Magnetic bearing 10: Auxiliary bearing 11: Inner sensor 12: Outer sensor 15: Support structure 16: Shaft center line 17 without deflection 17: Shaft center line 18 when bent : Center line 19 of the shaft when contacting the auxiliary bearing 19: Center line 20 from the center line 17 to the end of the shaft due to elasticity 20: Center line 21 of the magnetic bearing unit 22: Movement distance 22 from the center line 18: Elastic deformation 23: acceptable clearance 25: basic clearance 26: width 27: angle 28 of the center line 17 of the shaft when deflected with respect to the shaft center line 16 in the absence of deflection: actual displacement 29: tilted magnetic bearing angles 30: inclination of the auxiliary bearing Angle 31: Clearance between the clearance of the auxiliary bearing and the shaft 32: Clearance 33: Distance 3 of movement of the center line until contact with the auxiliary bearing 3 : Moving distance of the center line in until the end of after contact with the auxiliary bearing 36: clearance in the middle portion of the shaft

Claims (8)

シャフト及び磁気軸受ユニットから構成され、前記磁気軸受ユニットが、シャフトを浮遊させる磁気軸受、シャフトの変位及び動きを制御する制御装置、前記磁気軸受の故障時の代替軸受としてシャフトを浮遊させる補助軸受、並びに支持構造物を有し、
前記支持構造物は、前記磁気軸受及び前記補助軸受の各々の中心線が浮遊時のたわんだ前記シャフトの中心線と一致するように前記磁気軸受及び前記補助軸受を傾けて固定している、磁気軸受シャフトシステム。
A magnetic bearing unit comprising a shaft and a magnetic bearing unit, wherein the magnetic bearing unit floats the shaft, a control device that controls the displacement and movement of the shaft, an auxiliary bearing that floats the shaft as an alternative bearing when the magnetic bearing fails, And having a support structure,
The support structure tilts and fixes the magnetic bearing and the auxiliary bearing such that the center line of each of the magnetic bearing and the auxiliary bearing coincides with the center line of the shaft that is bent when floating. Bearing shaft system.
前記磁気軸受ユニットが1つ以上であり、並びに前記シャフトの変位及び動きを測定して制御装置に制御信号を与えるセンサーを持つ請求項1記載の磁気軸受シャフトシステム。   The magnetic bearing shaft system according to claim 1, wherein the magnetic bearing shaft system includes one or more magnetic bearing units, and a sensor that measures displacement and movement of the shaft and provides a control signal to a control device. 前記磁気軸受を回転軸に対して筒状に並行に受ける軸受で、軸心の径方向のブレに対して作用するジャーナル軸受として用いた請求項1記載の磁気軸受シャフトシステム。   The magnetic bearing shaft system according to claim 1, wherein the magnetic bearing shaft system is a bearing that receives the magnetic bearing in a cylindrical shape in parallel with the rotating shaft, and is used as a journal bearing that acts on a radial blur of the shaft center. 前記磁気軸受を回転軸からの張り出し部を受ける軸受で、軸心に対して平行なブレに対して作用するスラスト軸受として用いた際の請求項1記載の磁気軸受シャフトシステム。 The magnetic bearing shaft system according to claim 1, wherein the magnetic bearing is a bearing that receives a projecting portion from a rotating shaft and is used as a thrust bearing that acts on a blur parallel to the axis. 前記磁気軸受を、ジャーナル軸受及びスラスト軸受として用いた請求項1記載の磁気軸受シャフトシステム。   The magnetic bearing shaft system according to claim 1, wherein the magnetic bearing is used as a journal bearing and a thrust bearing. 前記磁気軸受を1つ以上用いた請求項1記載の磁気軸受シャフトシステム。   The magnetic bearing shaft system according to claim 1, wherein one or more of the magnetic bearings are used. 前記シャフトとして、カップリングを介して1つ以上のシャフトを持つ請求項1記載の磁気軸受シャフトシステム。   The magnetic bearing shaft system according to claim 1, wherein the shaft has one or more shafts via a coupling. 磁気軸受システムに付加的なバランス調整機構を用いた請求項1記載の磁気軸受シャフトシステム。   2. The magnetic bearing shaft system according to claim 1, wherein an additional balance adjusting mechanism is used in the magnetic bearing system.
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