JP2003134733A - Electromagnetic bearing motor and excimer laser apparatus using the same - Google Patents

Electromagnetic bearing motor and excimer laser apparatus using the same

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JP2003134733A
JP2003134733A JP2001318218A JP2001318218A JP2003134733A JP 2003134733 A JP2003134733 A JP 2003134733A JP 2001318218 A JP2001318218 A JP 2001318218A JP 2001318218 A JP2001318218 A JP 2001318218A JP 2003134733 A JP2003134733 A JP 2003134733A
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magnetic bearing
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magnetic
rotating body
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信一 関口
Hiroyasu Kawashima
浩康 河嶌
Kazuki Sato
一樹 佐藤
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    • F16C32/0406Magnetic bearings
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic bearing motor and an excimer laser apparatus using the motor which can eliminate an axial electromagnetic bearing, have inexpensive and simple structure and enhance rigidity in the shaft direction. SOLUTION: In the electromagnetic bearing motor provided with a motor 50 for rotatably driving a rotational element 10 and a plurality of active radial electromagnetic bearings 30, 40 for rotatably supporting the rotational element 10, an electromagnet target 30e of the radial electromagnetic bearing 30 is disposed and shifted relative to an electromagnet 30b in the shaft direction, shaft force F1 is generated, an electromagnet target 40e of the other radial electromagnetic bearing 40 is disposed and shifted relative to an electromagnet 40b in the direction opposite to that of the shifted electromagnet target 30e of the radial bearing 30, and shaft force F2 opposite to the shaft force F1 is generated.

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、磁気軸受モータに
係り、特に磁気軸受により回転体を回転自在に支持した
磁気軸受モータ及び該モータを使用したエキシマレーザ
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic bearing motor, and more particularly to a magnetic bearing motor in which a rotor is rotatably supported by a magnetic bearing and an excimer laser device using the motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、従来の磁気軸受モータの構造を
示す概略図である。磁気軸受モータは、例えば回転翼
(羽根車)やフライホイールなどの回転体510と、回
転体510の両側から突出する回転軸520とを備えて
いる。回転体510の両側にはラジアル磁気軸受53
0,540が設けられており、これらのラジアル磁気軸
受530,540によって回転軸520の半径方向の位
置が制御される。また、回転軸520のラジアル磁気軸
受530側の端部には、回転体510を回転駆動するモ
ータ550が設けられている。更に、回転軸520のラ
ジアル磁気軸受540側の端部にはアキシャル磁気軸受
560が設けられており、このアキシャル磁気軸受56
0によって回転軸520の軸方向の位置が制御される。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a schematic view showing the structure of a conventional magnetic bearing motor. The magnetic bearing motor includes a rotating body 510 such as a rotor (impeller) and a flywheel, and a rotating shaft 520 protruding from both sides of the rotating body 510. Radial magnetic bearings 53 are provided on both sides of the rotating body 510.
0, 540 are provided, and the radial position of the rotary shaft 520 is controlled by these radial magnetic bearings 530, 540. Further, a motor 550 that rotationally drives the rotating body 510 is provided at the end of the rotating shaft 520 on the radial magnetic bearing 530 side. Further, an axial magnetic bearing 560 is provided at the end of the rotary shaft 520 on the radial magnetic bearing 540 side.
The position of the rotary shaft 520 in the axial direction is controlled by 0.

【0003】このような構成により、回転体510を2
個のラジアル磁気軸受530,540と1個のアキシャ
ル磁気軸受560で回転自在に支持する。即ち、回転軸
520は物体の6自由度のうち5自由度を磁気軸受53
0,540,560により支持され、1自由度はモータ
550により回転される。このように、磁気軸受モータ
においては、5軸制御の磁気軸受にて支持するため、通
常の玉軸受のような接触型の軸受に比べて構造が複雑に
なる。また、5自由度を各々に制御するので制御回路も
複雑となり、システムのイニシャルコストが非常に高く
なる。
With such a configuration, the rotary body 510 is
The radial magnetic bearings 530 and 540 and the axial magnetic bearing 560 are rotatably supported. That is, the rotary shaft 520 has five degrees of freedom out of the six degrees of freedom of the object.
It is supported by 0, 540 and 560 and has one degree of freedom rotated by a motor 550. As described above, since the magnetic bearing motor is supported by the magnetic bearing of five-axis control, the structure becomes complicated as compared with a contact type bearing such as a normal ball bearing. Further, since each of the five degrees of freedom is controlled, the control circuit becomes complicated and the initial cost of the system becomes very high.

【0004】このような磁気軸受を不純物を極端に嫌う
環境や腐食環境下で使用する場合には、磁気軸受を構成
する材料(例えば、電磁鋼板や銅線コイル、有機材料
等)からのガス放出や腐食が間題となる。このため、磁
気軸受の表面に被覆材を設け、腐食環境下から上記構成
材料を保護する必要がある。このような構成を有するも
のとして例えばエキシマレーザ装置が挙げられる。
When such a magnetic bearing is used in an environment in which impurities are extremely disliked or in a corrosive environment, gas is released from the material forming the magnetic bearing (for example, electromagnetic steel plate, copper wire coil, organic material, etc.). The problem is corrosion. Therefore, it is necessary to provide a coating material on the surface of the magnetic bearing to protect the above constituent materials from the corrosive environment. An excimer laser device is an example of a device having such a configuration.

【0005】図10は、従来の磁気軸受モータを組み込
んだエキシマレーザ装置の構造を示す概略図である。図
10に示すように、ハロゲン系ガス(F,C1等)
を含むレーザガスを封入したレーザ容器600の内部に
は、レーザガスを予備電離する予備電離電極(図示せ
ず)と、レーザ光の発振を可能とする放電を得るための
一対の主放電電極610,610とが配置される。
FIG. 10 is a schematic view showing the structure of an excimer laser device incorporating a conventional magnetic bearing motor. As shown in FIG. 10, halogen gas (F 2, C1 2, etc.)
In the inside of the laser container 600 in which the laser gas containing is contained, a preionization electrode (not shown) for preionizing the laser gas, and a pair of main discharge electrodes 610, 610 for obtaining an electric discharge capable of oscillating laser light. And are placed.

【0006】また、磁気軸受モータはレーザ容器の内部
に配置されており、回転体510は一対の主放電電極6
10,610の間に高速のレーザガス流れを作り出すた
めの貫流ファンとして用いられる。一対の主放電電極6
10,610の両端のレーザ容器600の側壁には、レ
ーザ光取出窓620,620が設けられている。
Further, the magnetic bearing motor is arranged inside the laser vessel, and the rotating body 510 includes a pair of main discharge electrodes 6.
Used as a cross-flow fan to create a high speed laser gas flow between 10,610. A pair of main discharge electrodes 6
Laser beam extraction windows 620 and 620 are provided on the side walls of the laser container 600 at both ends of the laser beams 10 and 610.

【0007】ここで、エキシマレーザ装置において使用
されるガスは腐食性を有するので、磁気軸受530,5
40,560及びモータ550においては、回転軸52
0とステータとの間にそれぞれ非磁性材料からなる隔壁
631〜636を設けて、回転体510側の要素をレー
ザ容器600の内部に配置すると共に、ステータ側要素
をレーザ容器600の内部の雰囲気から隔離している。
このように、磁気軸受モータを使用したエキシマレーザ
装置においては、装置の構造が更に複雑となってしま
う。
Since the gas used in the excimer laser device is corrosive, the magnetic bearings 530, 5
40 and 560 and the motor 550, the rotary shaft 52
0 and the stator are provided with partition walls 631 to 636 each made of a non-magnetic material to arrange the elements on the side of the rotating body 510 inside the laser container 600, and the elements on the stator side from the atmosphere inside the laser container 600. Isolated.
As described above, in the excimer laser device using the magnetic bearing motor, the structure of the device becomes more complicated.

【0008】また、一般に、このようなエキシマレーザ
装置はレーザ容器600を水平に設置して運転されるた
め、回転体510の自重による軸方向分力はほとんど生
じない。また、上述したように貫流ファンが用いられる
が、貫流ファンに関しては動作原理上、軸方向の流体力
がないため、軸方向への外力が生じない。従って、エキ
シマレーザ装置における軸方向剛性は極めて小さくても
よく、ラジアル磁気軸受530,540に生じる僅かな
磁気剪断力により得られる軸方向剛性で十分であること
が多い。この場合には、アキシャル磁気軸受560をな
くすことができ、簡易な構造とすることができる。
Further, since such an excimer laser device is generally operated with the laser container 600 installed horizontally, almost no axial component force is generated by the weight of the rotating body 510. Further, although the cross-flow fan is used as described above, the cross-flow fan does not have an axial fluid force in view of the operating principle, and thus no external force is generated in the axial direction. Therefore, the axial rigidity of the excimer laser device may be extremely small, and the axial rigidity obtained by the slight magnetic shearing force generated in the radial magnetic bearings 530 and 540 is often sufficient. In this case, the axial magnetic bearing 560 can be eliminated and the structure can be simplified.

【0009】しかしながら、設置時の取付誤差やラジア
ル磁気軸受530,540における浮上位置のずれが生
じることによって、回転体510の自重による軸方向分
力が大きくなり、上述したラジアル磁気軸受530,5
40の磁気剪断力により得られる軸方向剛性だけでは不
十分となる。また、アキシャル磁気軸受560を有する
場合に比べて、回転体510の質量と軸方向剛性から決
まる系の固有振動数が低くなるため、低周波の加振によ
って振動しやすくなる。更に、軸方向の減衰力が不足す
るため、軸方向に多大な振動が発生する。これにより、
回転体510の安定した回転が損なわれて、安定した運
転を行うことができなくなってしまう。
However, due to the mounting error at the time of installation and the deviation of the floating position in the radial magnetic bearings 530, 540, the axial component force due to the weight of the rotating body 510 becomes large, and the radial magnetic bearings 530, 5 described above are increased.
The axial rigidity obtained by the magnetic shearing force of 40 alone is insufficient. Further, as compared with the case where the axial magnetic bearing 560 is provided, the natural frequency of the system determined by the mass of the rotating body 510 and the rigidity in the axial direction becomes lower, so that the vibration easily occurs due to the low-frequency excitation. Further, since the damping force in the axial direction is insufficient, a great amount of vibration is generated in the axial direction. This allows
Stable rotation of the rotating body 510 is impaired, and stable operation cannot be performed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、アキシャル
磁気軸受をなくして安価な且つ簡易な構造とした上で、
軸方向剛性を高めることができる磁気軸受モータ及び該
モータを使用したエキシマレーザ装置を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has an inexpensive and simple structure without an axial magnetic bearing.
An object of the present invention is to provide a magnetic bearing motor capable of increasing axial rigidity and an excimer laser device using the motor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような従来技術にお
ける問題点を解決するために、本発明の第1の態様は、
回転体を回転駆動するモータと上記回転体を回転自在に
支持する複数の能動型ラジアル磁気軸受とを備えた磁気
軸受モータにおいて、上記能動型ラジアル磁気軸受は、
固定側に設けられた電磁石と、上記回転体の回転軸に取
付けられた磁性材料からなる電磁石ターゲットとを備
え、少なくとも1つの能動型ラジアル磁気軸受の上記電
磁石ターゲットを上記電磁石に対して軸方向にずらして
配置して第1の軸力を生じさせ、他の能動型ラジアル磁
気軸受の上記電磁石ターゲットを上記電磁石に対して、
上記少なくとも1つの能動型ラジアル軸受の電磁石ター
ゲットをずらした方向とは反対の方向にずらして配置し
て、上記第1の軸力とは反対方向の軸力を生じさせるこ
とを特徴としている。
In order to solve the problems in the prior art, the first aspect of the present invention is
In a magnetic bearing motor including a motor that rotationally drives a rotating body and a plurality of active radial magnetic bearings that rotatably support the rotating body, the active radial magnetic bearing is
An electromagnet provided on the fixed side and an electromagnet target made of a magnetic material attached to the rotary shaft of the rotating body are provided, and the electromagnet target of at least one active radial magnetic bearing is axially arranged with respect to the electromagnet. Staggered to generate a first axial force, and the electromagnet target of the other active radial magnetic bearing with respect to the electromagnet,
It is characterized in that the electromagnet target of the at least one active radial bearing is arranged so as to be displaced in a direction opposite to a direction in which the electromagnet target is displaced so as to generate an axial force in a direction opposite to the first axial force.

【0012】このように、能動型ラジアル磁気軸受の電
磁石ターゲットを電磁石に対して軸方向に予めずらして
おくことにより、軸方向に大きな磁気剪断力を発生させ
て1方向の軸方向力を得ることができる。従って、2つ
のラジアル磁気軸受によって互いに反対方向の軸力を生
じさせるように電磁石ターゲットと電磁石とをずらして
おくことにより、軸方向剛性を高めることが可能とな
る。これにより、アキシャル磁気軸受をなくして安価且
つ簡易な構造とした上で、十分な軸方向剛性を得ること
が可能となる。
As described above, by preliminarily shifting the electromagnet target of the active radial magnetic bearing with respect to the electromagnet in the axial direction, a large magnetic shearing force is generated in the axial direction to obtain the axial force in one direction. You can Therefore, by staggering the electromagnet target and the electromagnet so as to generate axial forces in mutually opposite directions by the two radial magnetic bearings, it is possible to increase axial rigidity. This makes it possible to obtain a sufficient axial rigidity while eliminating the axial magnetic bearing and making the structure inexpensive and simple.

【0013】本発明の第2の態様は、回転体を回転駆動
するモータと前記回転体を回転自在に支持する複数の能
動型ラジアル磁気軸受とを備えた磁気軸受モータにおい
て、上記能動型ラジアル磁気軸受は、固定側に設けられ
た電磁石と、上記回転体の回転軸に取付けられた電磁石
ターゲットとを備え、2つ以上の能動型ラジアル磁気軸
受の上記電磁石ターゲットを上記電磁石に対して軸方向
に沿って同一の方向にずらして配置して第1の軸力を生
じさせ、上記第1の軸力とは反対方向の軸力を生じさせ
るアクチュエータを設けたことを特徴としている。
A second aspect of the present invention is a magnetic bearing motor comprising a motor for rotationally driving a rotating body and a plurality of active radial magnetic bearings for rotatably supporting the rotating body, wherein the active radial magnetic The bearing includes an electromagnet provided on the fixed side and an electromagnet target attached to the rotating shaft of the rotating body, and the electromagnet targets of two or more active radial magnetic bearings are axially arranged with respect to the electromagnet. It is characterized in that it is provided with an actuator that is arranged along the same direction to generate a first axial force and to generate an axial force in a direction opposite to the first axial force.

【0014】このように、2つ以上のラジアル磁気軸受
において、電磁石ターゲットを電磁石に対して軸方向に
沿って同一方向に予めずらしておくことにより、軸方向
に大きな磁気剪断力(軸力)を発生させて上述の第1の
態様に比べて更に大きな軸方向力を得ることができる。
従って、この軸力と反対方向の軸力を生じさせるアクチ
ュエータを設けることによって、更に軸方向剛性を高め
ることが可能となり、アキシャル磁気軸受をなくして安
価且つ簡易な構造とした上で、十分な軸方向剛性を得る
ことが可能となる。
As described above, in two or more radial magnetic bearings, by preliminarily shifting the electromagnet target in the same direction along the axial direction with respect to the electromagnet, a large magnetic shearing force (axial force) is generated in the axial direction. It is possible to generate a larger axial force as compared with the first aspect described above.
Therefore, by providing an actuator that produces an axial force in the direction opposite to this axial force, it is possible to further increase the axial rigidity, eliminate the axial magnetic bearing, and make the structure inexpensive and simple. It is possible to obtain directional rigidity.

【0015】本発明の第3の態様は、回転体を回転駆動
するモータと前記回転体を回転自在に支持する複数の能
動型ラジアル磁気軸受とを備えた磁気軸受モータにおい
て、上記モータは、固定側に設けられたモータステータ
と、上記回転体の回転軸に取付けられたモータロータと
を備え、上記モータのモータロータを上記モータステー
タに対して軸方向にずらして配置して第1の軸力を生じ
させ、上記第1の軸力とは反対方向の軸力を生じさせる
アクチュエータを設けたことを特徴としている。
A third aspect of the present invention is a magnetic bearing motor comprising a motor for rotationally driving a rotating body and a plurality of active radial magnetic bearings for rotatably supporting the rotating body, wherein the motor is fixed. And a motor rotor attached to the rotating shaft of the rotating body, and the motor rotor of the motor is arranged axially offset from the motor stator to generate a first axial force. In addition, an actuator for generating an axial force in a direction opposite to the first axial force is provided.

【0016】このように、モータのモータロータをモー
タステータに対して軸方向に予めずらしておくことによ
り、軸方向に大きな磁気剪断力を発生させて1方向の軸
方向力を得ることができる。従って、この軸力と反対方
向の軸力を生じさせるアクチュエータを設けることによ
り、軸方向剛性を高めることが可能となる。
By thus preliminarily shifting the motor rotor of the motor with respect to the motor stator in the axial direction, a large magnetic shearing force can be generated in the axial direction and an axial force in one direction can be obtained. Therefore, the rigidity in the axial direction can be increased by providing the actuator that generates the axial force in the direction opposite to this axial force.

【0017】本発明の好ましい一態様は、上記アクチュ
エータは、上記回転体の回転軸に取付けられた磁性部材
と、上記磁性部材に磁気吸引力を作用させる電磁石と、
上記電磁石と上記磁性部材との間の軸方向距離を計測す
る変位センサと、上記変位センサの出力信号に基づいて
制御された電流を上記電磁石に供給する制御装置とを備
えたことを特徴としている。
In a preferred aspect of the present invention, the actuator includes a magnetic member attached to a rotary shaft of the rotating body, and an electromagnet that applies a magnetic attraction force to the magnetic member.
A displacement sensor that measures an axial distance between the electromagnet and the magnetic member, and a control device that supplies a current controlled based on an output signal of the displacement sensor to the electromagnet. .

【0018】このようにすれば、回転軸の軸方向位置を
変位センサにより計測して、回転軸に与える作用力を制
御することができる。従って、回転軸の軸方向位置を一
定にして軸方向の振動制御を効果的に行うことができ、
振動特性の良好な磁気軸受モータを提供することができ
る。
With this arrangement, the axial position of the rotary shaft can be measured by the displacement sensor and the acting force applied to the rotary shaft can be controlled. Therefore, it is possible to effectively control the vibration in the axial direction by keeping the axial position of the rotary shaft constant.
A magnetic bearing motor having good vibration characteristics can be provided.

【0019】本発明の好ましい一態様は、上記回転体に
は、非磁性材料であって電気伝導率の大きな材料からな
るディスクを取付け、上記ディスクの内部を磁束が通過
するように磁石を設けたことを特徴としている。これに
より、回転体の回転軸が軸方向に振動した場合に、ディ
スク内の磁束密度に変化が生じ、電磁誘導作用によって
ディスク内に電流が流れる。この電流により振動エネル
ギが消費され、回転軸の振動を減衰させることができ
る。従って、軸方向にも安定した振動特性を有する磁気
軸受モータを提供することが可能となる。
In a preferred aspect of the present invention, a disk made of a non-magnetic material having a large electric conductivity is attached to the rotating body, and a magnet is provided so that a magnetic flux passes through the inside of the disk. It is characterized by that. As a result, when the rotating shaft of the rotating body vibrates in the axial direction, the magnetic flux density in the disk changes, and a current flows in the disk due to the electromagnetic induction effect. Vibration current is consumed by this current, and vibration of the rotating shaft can be attenuated. Therefore, it is possible to provide a magnetic bearing motor having stable vibration characteristics in the axial direction.

【0020】この場合において、上記磁石を上記ディス
クの外周部に設けることが好ましい。このように、磁石
をディスクの外周部に設けることにより、軸方向の振動
によるディスク内の磁束変化を最大にできるので、軸方
向の振動を効果的に減衰させることが可能となる。
In this case, it is preferable that the magnet is provided on the outer peripheral portion of the disk. In this way, by providing the magnet on the outer peripheral portion of the disc, it is possible to maximize the change in the magnetic flux in the disc due to the axial vibration, so that it is possible to effectively damp the axial vibration.

【0021】本発明の第4の態様は、レーザガスを封入
するレーザ容器と、上記レーザ容器内に配置され、レー
ザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主放電
電極と、上述した磁気軸受モータとを備え、上記磁気軸
受モータの上記回転体を循環ファンとして用いて上記一
対の主放電電極間に高速のレーザガス流を作り出すこと
を特徴とするエキシマレーザ装置である。
A fourth aspect of the present invention is a laser container for enclosing a laser gas, a pair of main discharge electrodes arranged in the laser container for obtaining a discharge capable of oscillating a laser beam, and the above-mentioned. An excimer laser device, comprising: a magnetic bearing motor, wherein the rotating body of the magnetic bearing motor is used as a circulating fan to create a high-speed laser gas flow between the pair of main discharge electrodes.

【0022】エキシマレーザ装置に磁気軸受モータを組
み込む場合には、耐食性の乏しい要素をレーザガスから
保護するために、磁気軸受モータのステータ側(固定
側)要素の内周面等に隔壁を設置する必要がある。従っ
て、このようなエキシマレーザ装置は複雑な構成となる
傾向があるが、本発明に係る磁気軸受モータを組み込め
ば、安価且つ簡易な構成とすることができ、効果的であ
る。
When a magnetic bearing motor is incorporated in an excimer laser device, it is necessary to install a partition wall on the inner peripheral surface of the stator side (fixed side) element of the magnetic bearing motor in order to protect the element having poor corrosion resistance from the laser gas. There is. Therefore, such an excimer laser device tends to have a complicated structure, but if the magnetic bearing motor according to the present invention is incorporated, it can be inexpensive and simple and is effective.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気軸受モー
タの実施形態を図1乃至図8を参照して詳細に説明す
る。なお、図1乃至図8において、同一又は相当する構
成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a magnetic bearing motor according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8, the same or corresponding components are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.

【0024】図1は、本発明の第1の実施形態における
磁気軸受モータの構造を示す概略図である。図1に示す
ように、磁気軸受モータは、例えば回転翼(羽根車)や
フライホイールなどの回転体10と、回転体10の両側
から突出する回転軸20とを備えている。回転体10の
両側には能動型ラジアル磁気軸受30,40が設けられ
ており、これらのラジアル磁気軸受30,40によって
回転軸20の半径方向の位置が制御される。
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a magnetic bearing motor according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the magnetic bearing motor includes a rotating body 10 such as a rotor (impeller) or a flywheel, and a rotating shaft 20 protruding from both sides of the rotating body 10. Active radial magnetic bearings 30 and 40 are provided on both sides of the rotating body 10, and the radial position of the rotary shaft 20 is controlled by these radial magnetic bearings 30 and 40.

【0025】回転軸20のラジアル磁気軸受30側の端
部には、回転体10を回転駆動するモータ50が設けら
れている。モータ50は、回転軸20に固着されたモー
タロータ50aと、ステータに固着されモータロータ5
0aを取り囲むモータステータ50bとから構成されて
いる。このモータ50によって回転軸20に回転駆動力
が付与される。
At the end of the rotary shaft 20 on the radial magnetic bearing 30 side, a motor 50 for rotating the rotary body 10 is provided. The motor 50 includes a motor rotor 50 a fixed to the rotating shaft 20 and a motor rotor 5 a fixed to the stator.
0a surrounding the motor stator 50b. A rotational driving force is applied to the rotary shaft 20 by the motor 50.

【0026】ラジアル磁気軸受30は、ステータ側(固
定側)要素として、変位センサ30aと、鉄心30bに
コイル30cを巻回した電磁石とを備えており、回転体
10側要素として、変位センサターゲット30dと、電
磁石ターゲット30eとを備えている。変位センサター
ゲット30d及び電磁石ターゲット30eは、回転軸2
0に固着されており、それぞれ変位センサ30a及び電
磁石の鉄心30bに対向している。
The radial magnetic bearing 30 is provided with a displacement sensor 30a as a stator side (fixed side) element and an electromagnet having a coil 30c wound around an iron core 30b, and a displacement sensor target 30d as an element on the rotating body 10 side. And an electromagnet target 30e. The displacement sensor target 30d and the electromagnet target 30e are the rotating shaft 2
It is fixed to 0 and faces the displacement sensor 30a and the iron core 30b of the electromagnet, respectively.

【0027】また、同様に、ラジアル磁気軸受40は、
ステータ側(固定側)要素として、変位センサ40a
と、鉄心40bにコイル40cを巻回した電磁石とを備
えており、回転体10側要素として、変位センサターゲ
ット40dと、電磁石ターゲット40eとを備えてい
る。変位センサターゲット40d及び電磁石ターゲット
40eは、回転軸20に固着されており、それぞれ変位
センサ40a及び電磁石の鉄心40bに対向している。
Similarly, the radial magnetic bearing 40 is
The displacement sensor 40a is used as a stator side (fixed side) element.
And an electromagnet in which a coil 40c is wound around an iron core 40b, and a displacement sensor target 40d and an electromagnet target 40e are provided as elements on the rotating body 10 side. The displacement sensor target 40d and the electromagnet target 40e are fixed to the rotating shaft 20 and face the displacement sensor 40a and the iron core 40b of the electromagnet, respectively.

【0028】ここで、電磁石ターゲット30eは、電磁
石の鉄心30bに対して軸方向に沿って回転体10側に
ずらして配置されている。従って、ラジアル磁気軸受3
0の電磁石によって、回転軸20に径方向の磁気吸引力
だけでなく、軸方向の磁気剪断力(軸力)F1が発生す
る。
Here, the electromagnet target 30e is arranged so as to be displaced toward the rotating body 10 side along the axial direction with respect to the iron core 30b of the electromagnet. Therefore, the radial magnetic bearing 3
By the electromagnet of 0, not only the magnetic attraction force in the radial direction but also the magnetic shearing force (axial force) F1 in the axial direction is generated on the rotating shaft 20.

【0029】一方、電磁石ターゲット40eは、電磁石
の鉄心40bに対して軸方向に沿って回転体10側にず
らして配置されている。従って、ラジアル磁気軸受40
の電磁石によって、回転軸20に径方向の磁気吸引力だ
けでなく、軸方向の磁気剪断力(軸力)F2が発生す
る。
On the other hand, the electromagnet target 40e is arranged so as to be displaced toward the rotating body 10 side along the axial direction with respect to the iron core 40b of the electromagnet. Therefore, the radial magnetic bearing 40
The electromagnet generates not only a magnetic attraction force in the radial direction but also a magnetic shearing force (axial force) F2 in the axial direction on the rotating shaft 20.

【0030】このように、ラジアル磁気軸受30による
発生軸力F1と、ラジアル磁気軸受40による発生軸力
F2とは互いに反対方向に発生し、これら軸力F1と軸
力F2とが回転軸20を左右に引っ張り合う状態となる
ので、軸方向剛性が高まる。このように、本実施形態に
よれば、アキシャル磁気軸受をなくして安価且つ簡易な
構造とした上で、十分な軸方向剛性を得ることが可能と
なる。
As described above, the axial force F1 generated by the radial magnetic bearing 30 and the axial force F2 generated by the radial magnetic bearing 40 are generated in the opposite directions, and these axial force F1 and axial force F2 act on the rotary shaft 20. Since it is pulled to the left and right, the rigidity in the axial direction is increased. As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a sufficient axial rigidity while eliminating the axial magnetic bearing and making the structure inexpensive and simple.

【0031】図2は、本発明の第2の実施形態における
磁気軸受モータの構造を示す概略図である。図1に示す
第1の実施形態では、軸力F1と軸力F2とが回転軸2
0を左右に引っ張り合う例を説明したが、本実施形態
は、軸力F1と軸力F2とが回転軸20を押し合う例で
ある。即ち、図2に示すように、ラジアル磁気軸受30
の電磁石ターゲット30eを電磁石の鉄心30bに対し
て軸方向に沿ってモータ50側にずらして配置し、ラジ
アル磁気軸受40の電磁石ターゲット40eを電磁石の
鉄心40bに対して軸方向に沿って他方の軸端側にずら
して配置する。これによって、ラジアル磁気軸受30に
よる発生軸力F1とラジアル磁気軸受40による発生軸
力F2とは互いに反対方向に発生し、これら軸力F1と
軸力F2とが回転軸20を押し合う状態となる。従っ
て、上述の第1の実施形態と同様に、軸方向剛性を高め
ることができる。
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of a magnetic bearing motor according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment shown in FIG. 1, the axial force F1 and the axial force F2 are the rotational shaft 2
Although the example of pulling 0 to the left and right has been described, the present embodiment is an example in which the axial force F1 and the axial force F2 push the rotating shaft 20. That is, as shown in FIG. 2, the radial magnetic bearing 30
Of the electromagnet target 30e of the radial magnet bearing 40e is arranged so as to be displaced toward the motor 50 side along the axial direction with respect to the iron core 30b of the electromagnet. Place it on the edge side. As a result, the axial force F1 generated by the radial magnetic bearing 30 and the axial force F2 generated by the radial magnetic bearing 40 are generated in directions opposite to each other, and the axial force F1 and the axial force F2 press the rotary shaft 20. . Therefore, as in the first embodiment described above, the axial rigidity can be increased.

【0032】図3は、本発明の第3の実施形態における
磁気軸受モータの構造を示す概略図である。本実施形態
においては、ラジアル磁気軸受30の電磁石ターゲット
30eは電磁石の鉄心30bに対して軸方向に沿ってモ
ータ50側にずらして配置されており、ラジアル磁気軸
受40の電磁石ターゲット40eは電磁石の鉄心40b
に対して軸方向に沿って回転体10側にずらして配置さ
れている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of a magnetic bearing motor according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the electromagnet target 30e of the radial magnetic bearing 30 is arranged so as to be displaced toward the motor 50 side along the axial direction with respect to the iron core 30b of the electromagnet, and the electromagnet target 40e of the radial magnetic bearing 40 is the iron core of the electromagnet. 40b
In contrast, they are arranged so as to be displaced toward the rotating body 10 side along the axial direction.

【0033】また、回転軸20のモータ50とは反対側
の軸端には電磁石アクチュエータ60が設けられてい
る。この電磁石アクチュエータ60は、回転軸20の端
部に固定されたディスク状の磁性材板(磁性部材)60
aと、その磁性材板60aに磁気吸引力を作用させる電
磁石60bと、電磁石60bの磁極面と磁性材板60a
の面との間の軸方向距離を計測する変位センサ60cと
から構成されている。
An electromagnet actuator 60 is provided at the shaft end of the rotary shaft 20 opposite to the motor 50. The electromagnet actuator 60 includes a disk-shaped magnetic material plate (magnetic member) 60 fixed to the end of the rotary shaft 20.
a, an electromagnet 60b for exerting a magnetic attraction force on the magnetic material plate 60a, a magnetic pole surface of the electromagnet 60b, and the magnetic material plate 60a.
Displacement sensor 60c for measuring the axial distance to the surface.

【0034】上述したように、ラジアル磁気軸受30に
よって軸方向の磁気剪断力(軸力)F1が発生し、ま
た、ラジアル磁気軸受40によって軸方向の磁気剪断力
(軸力)F2が発生する。これらの発生軸力F1及び発
生軸力F2は同一方向(図3における左方向)に発生す
る。ここで、電磁石アクチュエータ60の変位センサ6
0cのセンサ出力信号を制御装置(図示せず)に入力
し、この制御装置において制御された電流を電磁石アク
チュエータ60の電磁石60bに供給する。これによっ
て、回転軸20の端部に固定された磁性材板60aに磁
気吸引力が作用し、ラジアル磁気軸受30,40による
発生軸力F1,F2とは反対方向の軸力F3を回転軸2
0に作用させることができる。
As described above, the radial magnetic bearing 30 produces an axial magnetic shearing force (axial force) F1, and the radial magnetic bearing 40 produces an axial magnetic shearing force (axial force) F2. The generated axial force F1 and the generated axial force F2 are generated in the same direction (leftward in FIG. 3). Here, the displacement sensor 6 of the electromagnet actuator 60
The sensor output signal of 0c is input to a control device (not shown), and the current controlled by this control device is supplied to the electromagnet 60b of the electromagnet actuator 60. As a result, a magnetic attraction force acts on the magnetic material plate 60a fixed to the end of the rotating shaft 20, and an axial force F3 in the direction opposite to the axial forces F1 and F2 generated by the radial magnetic bearings 30 and 40 is applied to the rotating shaft 2.
Can be made to act on zero.

【0035】このように、ラジアル磁気軸受30,40
による発生軸力F1,F2に対抗する力を電磁石アクチ
ュエータ60により発生させることで、軸力F1,F2
と軸力F3とが回転軸20を押し合う状態となり、より
強力な軸方向剛性を得ることができる。また、回転軸2
0の軸方向位置を計測して電磁石アクチュエータ60に
より発生する力を制御しているので、回転軸20の軸方
向位置を一定にすることができ、更に軸方向の振動を減
衰させることもできるので、振動特性の良好な磁気軸受
モータを提供することができる。
As described above, the radial magnetic bearings 30, 40
The axial force F1, F2 is generated by generating a force that opposes the axial force F1, F2 generated by the electromagnet actuator 60.
And the axial force F3 are in a state of pressing the rotating shaft 20, and a stronger axial rigidity can be obtained. Also, the rotary shaft 2
Since the axial position of 0 is measured and the force generated by the electromagnet actuator 60 is controlled, the axial position of the rotary shaft 20 can be made constant, and vibration in the axial direction can be further damped. A magnetic bearing motor having good vibration characteristics can be provided.

【0036】図4は、図3に示す磁気軸受モータをエキ
シマレーザ装置に適用した例を示す概略図である。図4
に示すように、ハロゲン系ガス、例えばフッ素ガスを含
むレーザガスを封入したレーザ容器100の内部に、レ
ーザガスを予備電離する予備電離電極(図示せず)と、
レーザ光の発振を可能とする放電を得るための一対の主
放電電極110とが配置されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example in which the magnetic bearing motor shown in FIG. 3 is applied to an excimer laser device. Figure 4
As shown in FIG. 5, a preionization electrode (not shown) for preionizing the laser gas is provided inside the laser container 100 in which a laser gas containing a halogen-based gas, for example, fluorine gas is sealed.
A pair of main discharge electrodes 110 for obtaining a discharge that enables the oscillation of laser light is arranged.

【0037】また、磁気軸受モータはレーザ容器100
の内部に配置されており、磁気軸受モータの回転体10
は一対の主放電電極110,110の間に高速のレーザ
ガス流れを作り出すための貫流ファンとして用いられ
る。一対の主放電電極110,110の両端のレーザ容
器100の側壁には、レーザ光取出窓120,120が
設けられている。一対の主放電電極110,110間に
高電圧を印加することによってレーザ励起放電が行わ
れ、レーザ光が得られる。発生したレーザ光は、レーザ
容器100の側壁に設けられた窓120,120を経由
してレーザ容器100の外部へ取出される。
The magnetic bearing motor is a laser container 100.
Which is disposed inside the rotor, and is the rotating body 10 of the magnetic bearing motor.
Is used as a cross-flow fan for creating a high-speed laser gas flow between the pair of main discharge electrodes 110. Laser light extraction windows 120, 120 are provided on the side walls of the laser container 100 at both ends of the pair of main discharge electrodes 110, 110. Laser excitation discharge is performed by applying a high voltage between the pair of main discharge electrodes 110, 110, and laser light is obtained. The generated laser light is extracted to the outside of the laser container 100 via the windows 120, 120 provided on the side wall of the laser container 100.

【0038】上述したレーザ励起放電が行われると、一
対の主放電電極110,110間にあるレーザガスは劣
化し、この劣化により放電特性が悪くなり、繰返し発振
が行えなくなる。このため、貫流ファン10によりレー
ザ容器100内のレーザガスを循環させて、放電ごとに
一対の主放電電極110,110間のレーザガスを入れ
替えることにより安定した繰返し発振を行っている。
When the laser-excited discharge described above is performed, the laser gas between the pair of main discharge electrodes 110, 110 deteriorates, and this deterioration deteriorates the discharge characteristics, making it impossible to perform repeated oscillation. Therefore, the once-through fan 10 circulates the laser gas in the laser container 100 to switch the laser gas between the pair of main discharge electrodes 110, 110 for each discharge, thereby performing stable repetitive oscillation.

【0039】ここで、レーザガスに対して耐食性の乏し
いラジアル磁気軸受30,40及びモータ50のモータ
ステータ50bを保護するため、またレーザガスを汚染
しないために、それぞれのステータ内周面は、レーザガ
スに対して耐食性を有する材料から構成される隔壁13
1〜133で覆われている。このような構成にすること
により、回転体10側の要素をレーザ容器100の内部
に配置すると共に、ステータ側(固定側)要素をレーザ
容器100の内部の雰囲気から隔離している。
Here, in order to protect the radial magnetic bearings 30 and 40 and the motor stator 50b of the motor 50, which have poor corrosion resistance to the laser gas, and to prevent the laser gas from being contaminated, the inner peripheral surface of each stator is protected from the laser gas. 13 made of a material having corrosion resistance
It is covered with 1-133. With this configuration, the element on the rotating body 10 side is arranged inside the laser container 100, and the stator side (fixed side) element is isolated from the atmosphere inside the laser container 100.

【0040】ラジアル磁気軸受30における電磁石の鉄
心30b及びラジアル磁気軸受40における電磁石の鉄
心40bは、それぞれ隔壁131,133に覆われてお
らず、その表面がレーザ容器100の内部に露出してい
る。ラジアル磁気軸受30の鉄心30bと隔壁131、
ラジアル磁気軸受40の鉄心40bと隔壁133はそれ
ぞれ溶接等により固着されている。
The iron core 30b of the electromagnet in the radial magnetic bearing 30 and the iron core 40b of the electromagnet in the radial magnetic bearing 40 are not covered with the partitions 131 and 133, respectively, and their surfaces are exposed inside the laser container 100. An iron core 30b of the radial magnetic bearing 30 and a partition wall 131;
The iron core 40b and the partition wall 133 of the radial magnetic bearing 40 are fixed to each other by welding or the like.

【0041】このような構成により、レーザガスに対し
て耐食性の乏しい変位センサ30a,40aやコイル3
0c,40cがレーザガスと接することがないと共に、
磁気軸受の鉄心30b,40bと電磁石ターゲット30
e,40eとの間の磁気的間隔を小さく維持することが
でき、装置を小型化及び高効率化できる。
With such a configuration, the displacement sensors 30a, 40a and the coil 3 having poor corrosion resistance to laser gas are provided.
0c and 40c never come into contact with the laser gas,
Magnetic bearing iron cores 30b and 40b and electromagnet target 30
The magnetic gap between the e and 40e can be kept small, and the size and efficiency of the device can be reduced.

【0042】ここで、鉄心30b,40bはレーザガス
と接するので、例えば、耐食性を有する磁性材料のパー
マロイ(30〜80%Niを含むFe−Ni合金)を使
用する。また、隔壁131,133の材料には、レーザ
ガスに対して耐腐食性が良好で、かつ電磁石の磁気性能
に悪影響を及ぼさない非磁性材料、例えばオーステナイ
ト系ステンレス鋼を使用する。
Since the iron cores 30b and 40b are in contact with the laser gas, for example, permalloy (Fe-Ni alloy containing 30 to 80% Ni) which is a magnetic material having corrosion resistance is used. Further, as the material of the partition walls 131 and 133, a non-magnetic material, such as austenitic stainless steel, which has good corrosion resistance to laser gas and does not adversely affect the magnetic performance of the electromagnet is used.

【0043】電磁石アクチュエータ60の電磁石60b
は、鉄心60dに設けられたコイル溝にコイル巻線60
eを挿入して形成されており、コイル巻線60eがレー
ザガスと接しないように薄肉円板状の隔壁134が溶接
等により固着される。また、変位センサ60cについて
も、レーザガスと接しないように薄肉円板状の隔壁13
5が溶接等により固着されており、変位センサ60cが
レーザ容器100の内部の雰囲気から隔離されている。
Electromagnet 60b of electromagnet actuator 60
Is the coil winding 60 in the coil groove provided in the iron core 60d.
The thin disk-shaped partition wall 134 is fixed by welding or the like so that the coil winding 60e does not come into contact with the laser gas. The displacement sensor 60c also has a thin disk-shaped partition wall 13 so as not to come into contact with the laser gas.
5 is fixed by welding or the like, and the displacement sensor 60c is isolated from the atmosphere inside the laser container 100.

【0044】ここで、電磁石60bの鉄心60dは、レ
ーザガスが接する位置に配置されるので、例えばレーザ
ガスに対して耐腐食性が良好なパーマロイ(30〜80
%Niを含むFe−Ni合金)を使用する。また、隔壁
134,135の材料には、レーザガスに対して耐腐食
性が良好で、かつ電磁石の磁気性能に悪影響を及ぼさな
い非磁性材料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼を
使用する。
Here, since the iron core 60d of the electromagnet 60b is arranged at a position in contact with the laser gas, for example, permalloy (30 to 80) having good corrosion resistance to the laser gas.
Fe-Ni alloy containing% Ni) is used. Further, as the material of the partition walls 134 and 135, a non-magnetic material, such as austenitic stainless steel, which has good corrosion resistance to laser gas and does not adversely affect the magnetic performance of the electromagnet is used.

【0045】電磁石アクチュエータ60の磁性材板60
aは、回転軸20の端部に固定されてレーザ容器100
の内部に配置されるので、例えばレーザガスに対して耐
腐食性が良好な磁性材料であるパーマロイ(30〜80
%Niを含むFe−Ni合金)を用いるか、もしくは他
の磁性材料で表面に耐腐食性を有する保護層が形成され
たもの(例えば、Niめっきなど)を用いるのがよい。
Magnetic material plate 60 of electromagnet actuator 60
a is fixed to the end of the rotary shaft 20 and is fixed to the laser container 100.
Since it is disposed inside the perimeter, for example, Permalloy (30 to 80), which is a magnetic material having good corrosion resistance against laser gas, is used.
% -Ni alloy) or a magnetic material having a corrosion-resistant protective layer formed on its surface (for example, Ni plating) is preferably used.

【0046】図5(a)は本発明の第4の実施形態にお
ける磁気軸受モータの構造を示す概略図、図5(b)は
図5(a)の磁気軸受モータの端部を示す概略図であ
る。本実施形態は、図2に示す第2の実施形態におい
て、回転軸20の軸端にアルミニウム、もしくは銅(非
磁性材料であって電気伝導率の大きな材料)で形成され
たディスク70を取付けたものである。ディスク70の
外周側には磁石72,74が設けられている。
FIG. 5 (a) is a schematic view showing the structure of a magnetic bearing motor according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) is a schematic view showing the end portion of the magnetic bearing motor of FIG. 5 (a). Is. In this embodiment, in the second embodiment shown in FIG. 2, a disk 70 made of aluminum or copper (a non-magnetic material having a large electric conductivity) is attached to the shaft end of the rotary shaft 20. It is a thing. Magnets 72 and 74 are provided on the outer peripheral side of the disk 70.

【0047】磁石72,74間に発生する磁束は、図5
(b)に示すように、ディスク70内を通過しており、
回転軸20が軸方向に振動すると、ディスク70内の個
々の場所での磁束密度が変化することにより、電磁誘導
作用によりディスク70内に電流が発生してエネルギを
消費する。これによって、振動に対する減衰力がロータ
に作用して、振幅が少なく、振動を減衰できる特性を有
する磁気軸受モータを提供することができる。なお、磁
石72,74としては、永久磁石、電磁石のどちらを用
いてもよいが、より安価にするためには永久磁石が好ま
しい。
The magnetic flux generated between the magnets 72 and 74 is as shown in FIG.
As shown in (b), it passes through the inside of the disk 70,
When the rotating shaft 20 vibrates in the axial direction, the magnetic flux density at each location in the disk 70 changes, so that a current is generated in the disk 70 by the electromagnetic induction action and energy is consumed. As a result, a damping force for vibration acts on the rotor, so that it is possible to provide a magnetic bearing motor having a characteristic that the amplitude is small and the vibration can be damped. As the magnets 72 and 74, either permanent magnets or electromagnets may be used, but the permanent magnets are preferable in order to reduce the cost.

【0048】図6は、本発明の第5の実施形態における
磁気軸受モータの構造を示す概略図であり、図3に示す
第3の実施形態の変形例である。本実施形態におけるラ
ジアル磁気軸受30,40は従来のラジアル磁気軸受と
同様の配置であり、ラジアル磁気軸受30,40によっ
てほとんど軸力は発生しない。一方、モータ50のモー
タロータ50aはモータステータ50bに対して軸方向
に沿って軸端側にずらして配置されている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of a magnetic bearing motor according to the fifth embodiment of the present invention, which is a modification of the third embodiment shown in FIG. The radial magnetic bearings 30 and 40 in the present embodiment have the same arrangement as that of the conventional radial magnetic bearings, and the radial magnetic bearings 30 and 40 generate almost no axial force. On the other hand, the motor rotor 50a of the motor 50 is displaced from the motor stator 50b along the axial direction toward the axial end side.

【0049】このような構成において、モータ50に電
源が投入され回転駆動を開始すると、モータロータ50
aとモータステータ50bとによって回転軸20に回転
駆動力が付与される。このとき、モータ50のモータロ
ータ50aがモータステータ50bに対して軸方向にず
れているために、回転駆動力だけでなく軸方向の磁気剪
断力(軸力)F4が発生する。ここで、電磁石アクチュ
エータ60の変位センサ60cのセンサ出力信号を制御
装置(図示せず)に入力し、この制御装置において制御
された電流を電磁石アクチュエータ60の電磁石60b
に供給する。これによって、回転軸20の端部に固定さ
れた磁性材板60aに磁気吸引力が作用し、モータロー
タ50による発生軸力F4とは反対方向の軸力F3を回
転軸20に作用させる。
In such a structure, when the motor 50 is powered on and starts rotating, the motor rotor 50
A rotational driving force is applied to the rotary shaft 20 by a and the motor stator 50b. At this time, since the motor rotor 50a of the motor 50 is axially displaced with respect to the motor stator 50b, not only the rotational driving force but also the axial magnetic shearing force (axial force) F4 is generated. Here, the sensor output signal of the displacement sensor 60c of the electromagnet actuator 60 is input to a control device (not shown), and the current controlled by this control device is applied to the electromagnet 60b of the electromagnet actuator 60.
Supply to. As a result, a magnetic attraction force acts on the magnetic material plate 60a fixed to the end of the rotary shaft 20, and an axial force F3 in the direction opposite to the axial force F4 generated by the motor rotor 50 acts on the rotary shaft 20.

【0050】このように、モータロータ50による発生
軸力F4に対抗する力を電磁石アクチュエータ60によ
り発生させることで、軸力F4と軸力F3とが回転軸2
0を押し合う状態となり、より強力な軸方向剛性を得る
ことができる。また、回転軸20の軸方向位置を計測し
て電磁石アクチュエータ60により発生する力を制御し
ているので、回転軸20の軸方向位置を一定にすること
ができ、更に軸方向の振動を減衰させることもできるの
で、振動特性の良好な磁気軸受モータを提供することが
できる。
As described above, the axial force F4 and the axial force F3 are generated by causing the electromagnet actuator 60 to generate a force that opposes the axial force F4 generated by the motor rotor 50.
As a result, 0 is pressed against each other, and stronger axial rigidity can be obtained. Further, since the axial position of the rotary shaft 20 is measured and the force generated by the electromagnet actuator 60 is controlled, the axial position of the rotary shaft 20 can be made constant, and further the axial vibration can be damped. Therefore, it is possible to provide a magnetic bearing motor having good vibration characteristics.

【0051】図7は、本発明の第6の実施形態における
磁気軸受モータの構造を示す概略図である。図6に示す
第5の実施形態では、軸力F3と軸力F4とが回転軸2
0を左右に押し合う例を説明したが、本実施形態は、軸
力F3と軸力F4とが回転軸20を引っ張り合う例であ
る。即ち、図7に示すように、モータ50のモータロー
タ50aをモータステータ50bに対して軸方向に沿っ
て回転体10側にずらして配置すると共に、電磁石アク
チュエータ60によって回転軸20に反発力F3を作用
させている。これによって、モータ50による発生軸力
F4と電磁石アクチュエータ60による軸力F3とは互
いに反対方向に発生し、これら軸力F3と軸力F4とが
回転軸20を引っ張り合う状態となる。従って、上述の
第5の実施形態と同様に、軸方向剛性が高まる。
FIG. 7 is a schematic view showing the structure of a magnetic bearing motor according to the sixth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment shown in FIG. 6, the axial force F3 and the axial force F4 are the rotational shaft 2
Although the example of pressing 0 to the left and right has been described, the present embodiment is an example in which the axial force F3 and the axial force F4 pull the rotary shaft 20. That is, as shown in FIG. 7, the motor rotor 50a of the motor 50 is arranged so as to be displaced toward the rotating body 10 side along the axial direction with respect to the motor stator 50b, and the repulsive force F3 is applied to the rotating shaft 20 by the electromagnet actuator 60. I am letting you. As a result, the axial force F4 generated by the motor 50 and the axial force F3 generated by the electromagnet actuator 60 are generated in opposite directions, and the axial force F3 and the axial force F4 pull the rotary shaft 20. Therefore, as in the fifth embodiment described above, the rigidity in the axial direction is increased.

【0052】図8は、本発明の第7の実施形態における
磁気軸受モータの構造を示す概略図である。本実施形態
においては、回転体10の両側にそれぞれ2つのラジア
ル磁気軸受30,30,40,40とモータ50,50
とが配置されている。このような構成は、より強大な回
転駆動力が回転体10に必要とされる場合に適用され
る。
FIG. 8 is a schematic view showing the structure of a magnetic bearing motor according to the seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, two radial magnetic bearings 30, 30, 40, 40 and motors 50, 50 are provided on both sides of the rotating body 10, respectively.
And are arranged. Such a configuration is applied when a stronger rotational driving force is required for the rotating body 10.

【0053】ここで、各ラジアル磁気軸受40の電磁石
ターゲット30eは、電磁石の鉄心30bに対して軸方
向に沿って回転体10側にずらして配置されている。従
って、ラジアル磁気軸受30,30の電磁石によって、
回転軸20に径方向の磁気吸引力だけでなく、軸方向の
磁気剪断力(軸力)F5,F6が発生する。
Here, the electromagnet target 30e of each radial magnetic bearing 40 is arranged so as to be displaced toward the rotating body 10 side along the axial direction with respect to the iron core 30b of the electromagnet. Therefore, by the electromagnets of the radial magnetic bearings 30 and 30,
Not only the magnetic attraction force in the radial direction but also the magnetic shearing forces (axial forces) F5 and F6 in the axial direction are generated on the rotating shaft 20.

【0054】一方、各ラジアル磁気軸受30の電磁石タ
ーゲット40eは、電磁石の鉄心40bに対して軸方向
に沿って回転体10側にずらして配置されている。従っ
て、ラジアル磁気軸受40,40の電磁石によって、回
転軸20に径方向の磁気吸引力だけでなく、軸方向の磁
気剪断力(軸力)F7,F8が発生する。
On the other hand, the electromagnet target 40e of each radial magnetic bearing 30 is arranged so as to be displaced toward the rotating body 10 side along the axial direction with respect to the iron core 40b of the electromagnet. Therefore, not only the radial magnetic attraction force but also the axial magnetic shearing force (axial force) F7, F8 is generated on the rotating shaft 20 by the electromagnets of the radial magnetic bearings 40, 40.

【0055】このように、ラジアル磁気軸受30,30
による発生軸力F5,F6と、ラジアル磁気軸受40,
40による発生軸力F7,F8とは互いに反対方向に発
生し、これら両側の2つのラジアル磁気軸受による軸力
F5,F6と軸力F7,F8とが回転軸20を左右に引
っ張り合う状態となるので、軸方向剛性が高まる。この
ように、複数のラジアル磁気軸受を用いる場合において
も、回転軸20における軸力が全体で釣り合うようにラ
ジアル磁気軸受の電磁石ターゲットと鉄心との配置を変
更することで、より強大な軸方向剛性を得ることができ
る。なお、本実施形態では、引っ張り合う軸力について
説明したが、上述した第2の実施形態と同様に、互いに
押し合う軸力に本発明を適用することができる。
Thus, the radial magnetic bearings 30, 30
Generated axial force F5, F6 and the radial magnetic bearing 40,
The axial forces F7 and F8 generated by 40 are generated in directions opposite to each other, and the axial forces F5 and F6 and the axial forces F7 and F8 by the two radial magnetic bearings on both sides pull the rotary shaft 20 left and right. Therefore, the rigidity in the axial direction is increased. As described above, even when a plurality of radial magnetic bearings are used, by changing the arrangement of the electromagnet target and the iron core of the radial magnetic bearing so that the axial forces of the rotary shaft 20 are balanced as a whole, a greater axial rigidity can be obtained. Can be obtained. Although the pulling axial forces have been described in the present embodiment, the present invention can be applied to the axial forces that push each other, as in the above-described second embodiment.

【0056】上述の各実施形態においては、ラジアル磁
気軸受の電磁石ターゲットを鉄心に対してずらして配置
する例について説明したが、これは電磁石ターゲットと
鉄心とが相対的にずれていることを意味し、鉄心を電磁
石ターゲットに対してずらして配置してもよいことは言
うまでもない。また、モータに関しても同様にモータス
テータとモータロータとが相対的にずれていればよく、
モータステータをモータロータに対してずらして配置し
てもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the electromagnet target of the radial magnetic bearing is displaced from the iron core has been described, but this means that the electromagnet target and the iron core are relatively displaced. Needless to say, the iron core may be displaced from the electromagnet target. Similarly, regarding the motor, it is sufficient if the motor stator and the motor rotor are relatively displaced,
The motor stator may be displaced from the motor rotor.

【0057】これまで本発明の一実施形態について説明
したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技
術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施され
てよいことは言うまでもない。
Although one embodiment of the present invention has been described so far, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment and may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea thereof.

【0058】[0058]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、能動
型ラジアル磁気軸受の電磁石ターゲットを電磁石に対し
て軸方向に予めずらしておくことにより、軸方向に大き
な磁気剪断力を発生させて1方向の軸方向力を得ること
ができる。従って、2つのラジアル磁気軸受によって互
いに反対方向の軸力を生じさせるように電磁石ターゲッ
トと電磁石とをずらしておくことにより、軸方向剛性を
高めることが可能となる。これにより、アキシャル磁気
軸受をなくして安価且つ簡易な構造とした上で、十分な
軸方向剛性を得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, a large magnetic shearing force is generated in the axial direction by shifting the electromagnet target of the active radial magnetic bearing in advance in the axial direction with respect to the electromagnet. An axial force in one direction can be obtained. Therefore, by staggering the electromagnet target and the electromagnet so as to generate axial forces in mutually opposite directions by the two radial magnetic bearings, it is possible to increase axial rigidity. This makes it possible to obtain a sufficient axial rigidity while eliminating the axial magnetic bearing and making the structure inexpensive and simple.

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

【図1】本発明の第1の実施形態における磁気軸受モー
タの構造を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure of a magnetic bearing motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態における磁気軸受モー
タを示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a magnetic bearing motor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態における磁気軸受モー
タを示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a magnetic bearing motor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】図3の磁気軸受モータを備えたエキシマレーザ
装置を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an excimer laser device including the magnetic bearing motor of FIG.

【図5】図5(a)は本発明の第4の実施形態における
磁気軸受モータの構造を示す概略図、図5(b)は図5
(a)の磁気軸受モータの端部を示す概略図である。
5 (a) is a schematic view showing the structure of a magnetic bearing motor according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) is FIG.
It is the schematic which shows the end part of the magnetic bearing motor of (a).

【図6】本発明の第5の実施形態における磁気軸受モー
タを示す概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a magnetic bearing motor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施形態における磁気軸受モー
タを示す概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a magnetic bearing motor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施形態における磁気軸受モー
タを示す概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a magnetic bearing motor according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】従来の磁気軸受モータを示す概略図である。FIG. 9 is a schematic view showing a conventional magnetic bearing motor.

【図10】従来の磁気軸受モータを備えたエキシマレー
ザ装置を示す概略図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an excimer laser device including a conventional magnetic bearing motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 回転体 20 回転軸 30,40 ラジアル磁気軸受 30a,40a 変位センサ 30b,40b 鉄心 30c,40c コイル 30d,40d 変位センサターゲット 30e,40e 電磁石ターゲット 50 モータ 50a モータロータ 50b モータステータ 60 電磁石アクチュエータ 60a 磁性材板 60b 電磁石 60c 変位センサ 60d 鉄心 60e コイル巻線 70 ディスク 72,74 磁石 100 レーザ容器 110 主放電電極 120 レーザ光取出窓 131〜135 隔壁 10 rotating body 20 rotation axis 30,40 radial magnetic bearing 30a, 40a displacement sensor 30b, 40b iron core 30c, 40c coil 30d, 40d displacement sensor target 30e, 40e electromagnet target 50 motor 50a motor rotor 50b motor stator 60 Electromagnetic actuator 60a Magnetic material plate 60b electromagnet 60c displacement sensor 60d iron core 60e coil winding 70 discs 72,74 magnets 100 laser vessels 110 Main discharge electrode 120 Laser light extraction window 131-135 partition wall

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一樹 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 3J102 AA01 BA03 BA18 CA02 CA16 CA21 DA03 DA09 DA10 DA26 DB05 DB37 GA13 5F071 AA06 EE04 FF05 FF09 JJ05 JJ08 5H607 BB01 BB14 BB21 CC01 FF04 GG01 GG20 HH01 Continued front page    (72) Inventor Kazuki Sato             11-1 Haneda Asahi-cho, Ota-ku, Tokyo Co., Ltd.             Inside the EBARA CORPORATION F term (reference) 3J102 AA01 BA03 BA18 CA02 CA16                       CA21 DA03 DA09 DA10 DA26                       DB05 DB37 GA13                 5F071 AA06 EE04 FF05 FF09 JJ05                       JJ08                 5H607 BB01 BB14 BB21 CC01 FF04                       GG01 GG20 HH01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体を回転駆動するモータと前記回転
体を回転自在に支持する複数の能動型ラジアル磁気軸受
とを備えた磁気軸受モータにおいて、 前記能動型ラジアル磁気軸受は、固定側に設けられた電
磁石と、前記回転体の回転軸に取付けられた磁性材料か
らなる電磁石ターゲットとを備え、 少なくとも1つの能動型ラジアル磁気軸受の前記電磁石
ターゲットを前記電磁石に対して軸方向にずらして配置
して第1の軸力を生じさせ、 他の能動型ラジアル磁気軸受の前記電磁石ターゲットを
前記電磁石に対して、前記少なくとも1つの能動型ラジ
アル軸受の電磁石ターゲットをずらした方向とは反対の
方向にずらして配置して、前記第1の軸力とは反対方向
の軸力を生じさせることを特徴とする磁気軸受モータ。
1. A magnetic bearing motor comprising a motor for rotationally driving a rotating body and a plurality of active radial magnetic bearings for rotatably supporting the rotating body, wherein the active radial magnetic bearing is provided on a fixed side. And an electromagnet target made of a magnetic material attached to the rotating shaft of the rotating body, wherein the electromagnet target of at least one active radial magnetic bearing is axially displaced with respect to the electromagnet. Generate a first axial force to displace the electromagnet target of the other active radial magnetic bearing with respect to the electromagnet in a direction opposite to the direction in which the electromagnet target of the at least one active radial bearing is displaced. The magnetic bearing motor is characterized in that the magnetic bearing motor is arranged so as to generate an axial force in a direction opposite to the first axial force.
【請求項2】 回転体を回転駆動するモータと前記回転
体を回転自在に支持する複数の能動型ラジアル磁気軸受
とを備えた磁気軸受モータにおいて、 前記能動型ラジアル磁気軸受は、固定側に設けられた電
磁石と、前記回転体の回転軸に取付けられた電磁石ター
ゲットとを備え、 2つ以上の能動型ラジアル磁気軸受の前記電磁石ターゲ
ットを前記電磁石に対して軸方向に沿って同一の方向に
ずらして配置して第1の軸力を生じさせ、 前記第1の軸力とは反対方向の軸力を生じさせるアクチ
ュエータを設けたことを特徴とする磁気軸受モータ。
2. A magnetic bearing motor comprising a motor for rotationally driving a rotating body and a plurality of active radial magnetic bearings for rotatably supporting the rotating body, wherein the active radial magnetic bearing is provided on a fixed side. And an electromagnet target attached to the rotary shaft of the rotating body, wherein the electromagnet targets of two or more active radial magnetic bearings are displaced in the same direction along the axial direction with respect to the electromagnets. A magnetic bearing motor, wherein the magnetic bearing motor is provided with an actuator for generating a first axial force and generating an axial force in a direction opposite to the first axial force.
【請求項3】 回転体を回転駆動するモータと前記回転
体を回転自在に支持する複数の能動型ラジアル磁気軸受
とを備えた磁気軸受モータにおいて、 前記モータは、固定側に設けられたモータステータと、
前記回転体の回転軸に取付けられたモータロータとを備
え、 前記モータのモータロータを前記モータステータに対し
て軸方向にずらして配置して第1の軸力を生じさせ、 前記第1の軸力とは反対方向の軸力を生じさせるアクチ
ュエータを設けたことを特徴とする磁気軸受モータ。
3. A magnetic bearing motor comprising a motor for rotationally driving a rotating body and a plurality of active radial magnetic bearings for rotatably supporting the rotating body, wherein the motor is a motor stator provided on a fixed side. When,
A motor rotor attached to the rotating shaft of the rotating body, wherein the motor rotor of the motor is arranged axially offset with respect to the motor stator to generate a first axial force; Is a magnetic bearing motor characterized by being provided with an actuator for generating an axial force in the opposite direction.
【請求項4】 前記アクチュエータは、前記回転体の回
転軸に取付けられた磁性部材と、前記磁性部材に磁気吸
引力を作用させる電磁石と、前記電磁石と前記磁性部材
との間の軸方向距離を計測する変位センサと、前記変位
センサの出力信号に基づいて制御された電流を前記電磁
石に供給する制御装置とを備えたことを特徴とする請求
項2又は3に記載の磁気軸受モータ。
4. The actuator includes a magnetic member attached to a rotary shaft of the rotating body, an electromagnet that exerts a magnetic attraction force on the magnetic member, and an axial distance between the electromagnet and the magnetic member. The magnetic bearing motor according to claim 2, further comprising: a displacement sensor for measuring, and a control device for supplying a current controlled based on an output signal of the displacement sensor to the electromagnet.
【請求項5】 前記回転体には、非磁性材料であって電
気伝導率の大きな材料からなるディスクを取付け、前記
ディスクの内部を磁束が通過するように磁石を設けたこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
磁気軸受モータ。
5. A disk made of a non-magnetic material having a high electric conductivity is attached to the rotating body, and a magnet is provided so that a magnetic flux passes through the inside of the disk. Item 5. The magnetic bearing motor according to any one of items 1 to 4.
【請求項6】 前記磁石を前記ディスクの外周部に設け
たことを特徴とする請求項5に記載の磁気軸受モータ。
6. The magnetic bearing motor according to claim 5, wherein the magnet is provided on an outer peripheral portion of the disk.
【請求項7】 レーザガスを封入するレーザ容器と、 前記レーザ容器内に配置され、レーザ光の発振を可能と
する放電を得るための一対の主放電電極と、 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の磁気軸受モータ
とを備え、 前記磁気軸受モータの前記回転体を循環ファンとして用
いて前記一対の主放電電極間に高速のレーザガス流を作
り出すことを特徴とするエキシマレーザ装置。
7. A laser container for enclosing a laser gas, and a pair of main discharge electrodes arranged in the laser container for obtaining an electric discharge capable of oscillating a laser beam. An excimer laser device, comprising: the magnetic bearing motor according to the item (1), wherein the rotating body of the magnetic bearing motor is used as a circulation fan to generate a high-speed laser gas flow between the pair of main discharge electrodes.
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