JPH0155682B2 - - Google Patents
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- JPH0155682B2 JPH0155682B2 JP57020137A JP2013782A JPH0155682B2 JP H0155682 B2 JPH0155682 B2 JP H0155682B2 JP 57020137 A JP57020137 A JP 57020137A JP 2013782 A JP2013782 A JP 2013782A JP H0155682 B2 JPH0155682 B2 JP H0155682B2
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- Japan
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- magnetic bearing
- magnetic
- radial
- rotor
- thrust
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
- F16C32/0465—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with permanent magnets provided in the magnetic circuit of the electromagnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2326/00—Articles relating to transporting
- F16C2326/47—Cosmonautic vehicles, i.e. bearings adapted for use in outer-space
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/55—Flywheel systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、人工衛星の姿勢制御用として用い
られるジンバリング機構を有する磁気軸受フライ
ホイールに関するものである。
られるジンバリング機構を有する磁気軸受フライ
ホイールに関するものである。
従来、この種の装置としては第１図に示すもの
があつた。この図において、１はロータ、２は前
記ロータ１の上部と下部に配置された回転磁極、
３ａ，３ｂは上部のラジアル磁気軸受用鉄心、４
ａ，４ｂはその励磁コイル、３ｃ，３ｄは下部の
ラジアル磁気軸受用鉄心、４ｃ，４ｄはその励磁
コイル、５ａ，５ｂはそれぞれ上部および下部の
ラジアル位置検出用ピツクアツプ、６ａ，６ｂは
上部および下部のスラスト磁気軸受用鉄心、７
ａ，７ｂはそれらの励磁コイル、８はスラスト位
置検出用ピツクアツプ、９はモータのロータ、１
０はモータのステータ、１１はモータのコイル、
１２はホイールのケーシングである。
があつた。この図において、１はロータ、２は前
記ロータ１の上部と下部に配置された回転磁極、
３ａ，３ｂは上部のラジアル磁気軸受用鉄心、４
ａ，４ｂはその励磁コイル、３ｃ，３ｄは下部の
ラジアル磁気軸受用鉄心、４ｃ，４ｄはその励磁
コイル、５ａ，５ｂはそれぞれ上部および下部の
ラジアル位置検出用ピツクアツプ、６ａ，６ｂは
上部および下部のスラスト磁気軸受用鉄心、７
ａ，７ｂはそれらの励磁コイル、８はスラスト位
置検出用ピツクアツプ、９はモータのロータ、１
０はモータのステータ、１１はモータのコイル、
１２はホイールのケーシングである。
第２図はこの装置の上部ラジアル磁気軸受の構
成を示す図であり、１３は位置検出用電気回路、
１４は位相補償回路、１５は電力増幅器である。
成を示す図であり、１３は位置検出用電気回路、
１４は位相補償回路、１５は電力増幅器である。
次に、第２図を用いてラジアル磁気軸受の動作
について説明する。回転磁極２がｘ方向に変位す
ると、その変位はラジアル位置検出用ピツクアツ
プ５ａおよび位置検出用電気回路１３によつて電
気信号として検出される。この電気信号は位相補
償回路１４によつて補償された後、電力増幅器１
５に加えられ、励磁コイル４ａの励磁電流を減少
させるとともに、励磁コイル４ｂの励磁電流を増
加させる。したがつて、ラジアル磁気軸受用鉄心
３ａによる磁気吸引力は減少し、ラジアル磁気軸
受用鉄心３ｂによる磁気吸引力は増加するので、
回転磁極２はもとの位置にもどされる。このよう
に回転磁極２の変位をラジアル位置検出用ピツク
アツプ５ａで検出し、それに応じてラジアル磁気
軸受用鉄心３ａ，３ｂの磁気吸引力を制御するこ
とによつて回転磁極２は非接触で支持される。さ
らに、電力増幅器１５の入力端に、ラジアル位置
検出用ピツクアツプ５ａによる変位信号に重畳さ
せてバイアス電圧を加えると、そのバイアス電圧
の大きさを変えることによつて回転磁極２をｘ方
向の任意の位置に安定に移すことができる。ｙ方
向についても同様である。また、スラスト磁気軸
受についても同じ原理によつてロータ１を支持し
ている。すなわち第１図に示すとおり、回転磁極
２のｚ方向の変位をスラスト位置検出用ピツクア
ツプ８で検出し、それに応じて、励磁コイル７
ａ，７ｂの電流を制御することによつてロータ１
をｚ方向に非接触で支持している。
について説明する。回転磁極２がｘ方向に変位す
ると、その変位はラジアル位置検出用ピツクアツ
プ５ａおよび位置検出用電気回路１３によつて電
気信号として検出される。この電気信号は位相補
償回路１４によつて補償された後、電力増幅器１
５に加えられ、励磁コイル４ａの励磁電流を減少
させるとともに、励磁コイル４ｂの励磁電流を増
加させる。したがつて、ラジアル磁気軸受用鉄心
３ａによる磁気吸引力は減少し、ラジアル磁気軸
受用鉄心３ｂによる磁気吸引力は増加するので、
回転磁極２はもとの位置にもどされる。このよう
に回転磁極２の変位をラジアル位置検出用ピツク
アツプ５ａで検出し、それに応じてラジアル磁気
軸受用鉄心３ａ，３ｂの磁気吸引力を制御するこ
とによつて回転磁極２は非接触で支持される。さ
らに、電力増幅器１５の入力端に、ラジアル位置
検出用ピツクアツプ５ａによる変位信号に重畳さ
せてバイアス電圧を加えると、そのバイアス電圧
の大きさを変えることによつて回転磁極２をｘ方
向の任意の位置に安定に移すことができる。ｙ方
向についても同様である。また、スラスト磁気軸
受についても同じ原理によつてロータ１を支持し
ている。すなわち第１図に示すとおり、回転磁極
２のｚ方向の変位をスラスト位置検出用ピツクア
ツプ８で検出し、それに応じて、励磁コイル７
ａ，７ｂの電流を制御することによつてロータ１
をｚ方向に非接触で支持している。
このように従来の人工衛星磁気軸受フライホイ
ールでは１組のスラスト磁気軸受と２組のラジア
ル磁気軸受とでロータ１を非接触で支持してい
る。そして、上下のｚ方向、左右のｘ、ｙ方向の
各々の電力増幅器１５のバイアス電圧を変えるこ
とによつてロータ１の回転軸の傾きを変えて、人
工衛星の姿勢角を制御していた。たとえば第１図
において、励磁コイル４ａ，４ｂのバイアス電圧
を増加させ、励磁コイル４ｂ，４ｃのそれを減少
させればロータ１の回転軸はｚからz′へ移すこと
ができる。
ールでは１組のスラスト磁気軸受と２組のラジア
ル磁気軸受とでロータ１を非接触で支持してい
る。そして、上下のｚ方向、左右のｘ、ｙ方向の
各々の電力増幅器１５のバイアス電圧を変えるこ
とによつてロータ１の回転軸の傾きを変えて、人
工衛星の姿勢角を制御していた。たとえば第１図
において、励磁コイル４ａ，４ｂのバイアス電圧
を増加させ、励磁コイル４ｂ，４ｃのそれを減少
させればロータ１の回転軸はｚからz′へ移すこと
ができる。
しかしながら、従来の人工衛星用磁気軸受フラ
イホイールでは、スラストのｚ方向および上下ラ
ジアルのｘ、ｙ方向合計５方向のロータの変位制
御に対して５組の制御装置と10個の電磁石が必要
となるため、ホイールの構成が複雑、かつ高価と
なり、さらに信頼性が著しく低下するという欠点
を有していた。
イホイールでは、スラストのｚ方向および上下ラ
ジアルのｘ、ｙ方向合計５方向のロータの変位制
御に対して５組の制御装置と10個の電磁石が必要
となるため、ホイールの構成が複雑、かつ高価と
なり、さらに信頼性が著しく低下するという欠点
を有していた。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、スラスト磁気軸
受にラジアル軸受の機能をもたせることにより、
ロータの非接触支持機構を簡単化した人工衛星用
磁気軸受フライホイールを提供することを目的と
している。以下この発明について説明する。
除去するためになされたもので、スラスト磁気軸
受にラジアル軸受の機能をもたせることにより、
ロータの非接触支持機構を簡単化した人工衛星用
磁気軸受フライホイールを提供することを目的と
している。以下この発明について説明する。
第３図はこの発明の一実施例で示す断面図で、
２ａ，２ｂはそれぞれ回転軸に同心状に取り付け
られた内側および外側の回転磁極であり、１６は
放射状に磁化されたリング状の永久磁石である。
第３図の下部の磁気軸受の動作原理を第４図を用
いて説明する。
２ａ，２ｂはそれぞれ回転軸に同心状に取り付け
られた内側および外側の回転磁極であり、１６は
放射状に磁化されたリング状の永久磁石である。
第３図の下部の磁気軸受の動作原理を第４図を用
いて説明する。
第４図は第３図の下部磁気軸受の拡大図であ
る。回転軸に取り付けられたリング状の永久磁石
１６のＮ極から出た磁束は実線の矢印で示される
とおり、回転磁極２ｂを通つて上下方向に分かれ
空隙を経て、上部および下部のスラスト磁気軸受
用鉄心６ａ，６ｂに流入し再び空隙を経て回転磁
極２ａに達し、Ｓ極へ戻る。スラスト磁気軸受用
鉄心６ａと各回転磁極２ａ，２ｂとの上部空隙と
スラスト磁気軸受用鉄心６ｂとそれとの下部空隙
が等しい位置では各スラスト磁気軸受用鉄心６
ａ，６ｂを通過する磁束の大きさも等しくなり、
ロータ１に吸引力は働かない。しかし、この位置
は不安定であり、たとえばロータ１が少しでも下
部へ動くとロータ１はラジアル磁気軸受用鉄心６
ｂ側へ吸着される。そこで、第１図のスラスト磁
気軸受と同様な制御回路を構成してこの位置を安
定化させる。すなわち、ロータ１の軸方向変位を
スラスト位置検出用ピツクアツプ８で検出して励
磁コイル７ａ，７ｂによる磁束を点線で示すよう
に流してやると、上部空隙では磁束が増加し、下
部空隙では磁束が減少するので、ロータ１は上部
へ吸引されもとの位置に戻される。人工衛星用フ
ライホイールのスラスト軸受をこのように構成す
ると、ラジアル方向は永久磁石１６による吸引力
によつて受動的に復元される。
る。回転軸に取り付けられたリング状の永久磁石
１６のＮ極から出た磁束は実線の矢印で示される
とおり、回転磁極２ｂを通つて上下方向に分かれ
空隙を経て、上部および下部のスラスト磁気軸受
用鉄心６ａ，６ｂに流入し再び空隙を経て回転磁
極２ａに達し、Ｓ極へ戻る。スラスト磁気軸受用
鉄心６ａと各回転磁極２ａ，２ｂとの上部空隙と
スラスト磁気軸受用鉄心６ｂとそれとの下部空隙
が等しい位置では各スラスト磁気軸受用鉄心６
ａ，６ｂを通過する磁束の大きさも等しくなり、
ロータ１に吸引力は働かない。しかし、この位置
は不安定であり、たとえばロータ１が少しでも下
部へ動くとロータ１はラジアル磁気軸受用鉄心６
ｂ側へ吸着される。そこで、第１図のスラスト磁
気軸受と同様な制御回路を構成してこの位置を安
定化させる。すなわち、ロータ１の軸方向変位を
スラスト位置検出用ピツクアツプ８で検出して励
磁コイル７ａ，７ｂによる磁束を点線で示すよう
に流してやると、上部空隙では磁束が増加し、下
部空隙では磁束が減少するので、ロータ１は上部
へ吸引されもとの位置に戻される。人工衛星用フ
ライホイールのスラスト軸受をこのように構成す
ると、ラジアル方向は永久磁石１６による吸引力
によつて受動的に復元される。
以上詳細に説明したようにこの発明は、回転軸
の一端に、スラスト磁気軸受用鉄心の溝内に励磁
コイルを装着した構成によりロータの軸方向変位
を磁気吸引力で制御するとともに、半径方向変位
を永久磁石の軸方向磁気吸引力により無制御で復
元させるスラスト磁気軸受を設けたので、励磁コ
イルの装着が容易であり、漏洩磁束がきわめて少
くなる。また、回転軸の他端に回転軸と互いに直
交する２つの半径方向変位の電気信号に応じて復
数個の電磁石の吸引力を制御してこの軸端を回転
軸と直交する平面内の任意の位置に支持するラジ
アル磁気軸受を設けたので、ジンバリング作用を
少ないので電磁石で構成でき、装置が安価にな
り、信頼性の高いものが得られる利点がある。
の一端に、スラスト磁気軸受用鉄心の溝内に励磁
コイルを装着した構成によりロータの軸方向変位
を磁気吸引力で制御するとともに、半径方向変位
を永久磁石の軸方向磁気吸引力により無制御で復
元させるスラスト磁気軸受を設けたので、励磁コ
イルの装着が容易であり、漏洩磁束がきわめて少
くなる。また、回転軸の他端に回転軸と互いに直
交する２つの半径方向変位の電気信号に応じて復
数個の電磁石の吸引力を制御してこの軸端を回転
軸と直交する平面内の任意の位置に支持するラジ
アル磁気軸受を設けたので、ジンバリング作用を
少ないので電磁石で構成でき、装置が安価にな
り、信頼性の高いものが得られる利点がある。
第１図は従来の人工衛星用磁気フライホイール
を示す断面図、第２図は従来の人工衛星用磁気軸
受フライホイールの上部ラジアル磁気軸受の構成
と動作を説明するための略図、第３図はこの発明
の一実施例を示す断面図、第４図は第３図の下部
磁気軸受の拡大図である。 図中、１はロータ、２，２ａ，２ｂは回転磁
極、３ａ，３ｂはラジアル磁気軸受用鉄心、４
ａ，４ｂは励磁コイル、５ａ，５ｂはラジアル方
向変位検出用ピツクアツプ、６ａ，６ｂはスラス
ト磁気軸受用鉄心、７ａ，７ｂは励磁コイル、８
はスラスト位置検出用ピツクアツプ、９はモータ
のロータ、１０はモータのステータ、１１はモー
タのコイル、１２はケーシング、１３は位置検出
用電気回路、１４は位相補償回路、１５は電力増
幅器、１６はリング状の永久磁石である。なお、
図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
を示す断面図、第２図は従来の人工衛星用磁気軸
受フライホイールの上部ラジアル磁気軸受の構成
と動作を説明するための略図、第３図はこの発明
の一実施例を示す断面図、第４図は第３図の下部
磁気軸受の拡大図である。 図中、１はロータ、２，２ａ，２ｂは回転磁
極、３ａ，３ｂはラジアル磁気軸受用鉄心、４
ａ，４ｂは励磁コイル、５ａ，５ｂはラジアル方
向変位検出用ピツクアツプ、６ａ，６ｂはスラス
ト磁気軸受用鉄心、７ａ，７ｂは励磁コイル、８
はスラスト位置検出用ピツクアツプ、９はモータ
のロータ、１０はモータのステータ、１１はモー
タのコイル、１２はケーシング、１３は位置検出
用電気回路、１４は位相補償回路、１５は電力増
幅器、１６はリング状の永久磁石である。なお、
図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- １ ロータの回転軸の傾きを制御して人工衛星の
姿勢角を制御する磁気軸受フライホイールにおい
て、前記回転軸の一端にスラスト磁気軸受用鉄心
の溝内に励磁コイルを装着した構成により前記ロ
ータの軸方向変位を磁気吸引力で制御するととも
に半径方向変位を永久磁石の軸方向磁気吸引力に
より無制御で復元させるスラスト磁気軸受を有
し、前記回転軸の他端に前記回転軸と互いに直交
する２つの半径方向変位の電気信号に応じて複数
個の電磁石の吸引力を制御してこの軸端を前記回
転軸と直交する平面内の任意の位置に支持するラ
ジアル磁気軸受を有することを特徴とする人工衛
星用磁気軸受フライホイール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57020137A JPS58139899A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | 人工衛星用磁気軸受フライホイ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57020137A JPS58139899A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | 人工衛星用磁気軸受フライホイ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58139899A JPS58139899A (ja) | 1983-08-19 |
| JPH0155682B2 true JPH0155682B2 (ja) | 1989-11-27 |
Family
ID=12018740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57020137A Granted JPS58139899A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | 人工衛星用磁気軸受フライホイ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58139899A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS593749A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-10 | Nec Home Electronics Ltd | デイジタル・オ−デイオデイスクプレ−ヤ− |
| JPS61274119A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-04 | Inoue Japax Res Inc | 回転軸支持方法及び装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4090745A (en) * | 1974-01-14 | 1978-05-23 | Sperry Rand Corporation | Magnetic suspension with magnetic stiffness augmentation |
| JPS5651132A (en) * | 1979-10-04 | 1981-05-08 | Nec Corp | Radio calling receiver with battery voltage |
-
1982
- 1982-02-10 JP JP57020137A patent/JPS58139899A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58139899A (ja) | 1983-08-19 |
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