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MAGNETIC LEVITATION POSTURE CONTROL DEVICE

Patent code P170013933
File No. (S2015-1988-N13)
Posted date Mar 29, 2017
Application number P2015-167656
Publication number P2017-046474A
Patent number P6577300
Date of filing Aug 27, 2015
Date of publication of application Mar 2, 2017
Date of registration Aug 30, 2019
Inventor
  • (In Japanese)増澤 徹
  • (In Japanese)國府田 芳彰
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人茨城大学
Title MAGNETIC LEVITATION POSTURE CONTROL DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To perform posture control of a flotation rotor with a simple structure.
SOLUTION: A secondary coil 313 is wound on a surface facing to the electromagnetic induction stator of a flotation rotor 300. The secondary coil 313 is wound such that a conductive wire section 313a (a first conductive wire section) extends from the center of rotation shaft side of the flotation rotor 300 to an outer peripheral side, a conductive wire section 313b (a second conductive wire section) extends in the circumferential direction of the flotation rotor 300, and a conductive wire section 313c (a third conductive wire section) extends from the outer peripheral side of the flotation rotor 300 to the center of rotation shaft side. The electromagnet (a salient pole 210 and a primary coil: a first magnet) of the electromagnetic induction stator 200 side is disposed at a position where conductive wire sections 313a and 313c pass. A permanent magnet 220 (a second magnet) is disposed at a position where the conductive wire section 313b passes.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

ステータに対し、ロータを磁気浮上させ非接触状態で回転させる磁気浮上装置が知られている。磁気浮上装置は、機械的な軸受けを使用しない構造であるため、医療分野における人工心臓の遠心ポンプ用モータなどへの応用が期待されている。

ここで、たとえば特許文献1では、静止側の電磁石の一次コイルと浮上体の電磁石の二次コイルとを磁界共有結合により結合し、一次側から二次側に電力を効率的に非接触給電させる磁気浮上装置を提案している。この磁気浮上装置では、静止側の電磁石の入力周波数を、磁界共振結合の共振周波数f1(<f0)の近傍に設定する。また、浮上体の重力に釣り合う吸引力を、浮上体と静止側とのギャップの増減に合わせ、自己平衡性が保たれる範囲に設定する。これにより、浮上体の自己平衡性が保たれるので、浮上体を安定浮上させるための制御機構が不要となる。

ところが、この磁気浮上装置では、浮上体の支持を、一次コイルと二次コイルとの磁界共有結合による結合によって行っている。そのため、浮上体の浮上にエネルギーが費やされてしまい、エネルギー効率が低いものとなっている。

このような不具合を解消するものとして、特許文献2に示されている交流磁気浮上方法がある。これは、浮上体に永久磁石を設置し、1次コイルの脈流電流により2次コイルとの間に発生する浮上力である磁気結合力を、2次コイルのインピーダンス制御で調整するものである。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、浮上ロータの姿勢制御に適した磁気浮上姿勢制御装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
電磁誘導ステータと、
前記電磁誘導ステータと対峙する浮上ロータとが備えられ、
前記電磁誘導ステータには、誘導電流発生用の第1の磁石とローレンツ力発生用の第2の磁石とが設けられ、
前記浮上ロータには、前記第1の磁石の磁界を横切る第1及び第3の導線部と、前記第2の磁石の磁界を横切る第2の導線部とを有する2次コイルが巻回され、
前記浮上ロータの回転により、前記第1又は第3の導線部に流れる誘導電流と、前記第2の導線部が横切る前記第2の磁石の磁界とにより、前記浮上ロータに径方向又は軸方向に向けたローレンツ力が発生するように構成されている
ことを特徴とする磁気浮上姿勢制御装置。

【請求項2】
 
前記2次コイルは、前記電磁誘導ステータと対峙する面上に配置され、前記第1の導線部が前記浮上ロータの回転中心軸側から外周側に向けて延び、前記第2の導線部が前記浮上ロータの円周方向に延び、前記第3の導線部が前記浮上ロータの外周側から回転中心軸側に向けて延びるように巻回され、
前記第1の磁石は、前記第1及び第3の導線部が通過する位置に配設され、
前記第2の磁石は、前記第2の導線部が通過する位置に配設されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気浮上姿勢制御装置。

【請求項3】
 
前記2次コイルは、外周面に配置され、前記第1の導線部が前記浮上ロータの一面側から他面側に向けて延び、前記第2の導線部が前記浮上ロータの外周方向に沿って延び、前記第3の導線部が前記浮上ロータの他面側から一面側に向けて延びるように巻回され、
前記第1の磁石は、前記第1及び第3の導線部が通過する位置に配設され、
前記第2の磁石は、前記第2の導線部が通過する位置に配設されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気浮上姿勢制御装置。

【請求項4】
 
浮上ロータと、
前記浮上ロータと対峙するエネルギー送電ステータとが備えられ、
前記浮上ロータの外周面に2次コイルが巻回され、
前記エネルギー送電ステータには、前記2次コイルと同心状となるように巻回された1次コイルと、前記2次コイルに対峙する磁石とが配設され、
前記1次コイルの磁界の変化に伴う前記2次コイルに流れる誘導電流と、前記2次コイルが横切る前記磁石の磁界とにより、前記浮上ロータに径方向又は軸方向に向けたローレンツ力が発生するように構成されている
ことを特徴とする磁気浮上姿勢制御装置。

【請求項5】
 
前記エネルギー送電ステータには、前記浮上ロータを収容し、外周面に前記1次コイルが巻回される筒部が設けられ、さらに、前記磁石の磁極が前記浮上ロータの前記エネルギー送電ステータと対峙する面に向けられ、
前記2次コイルが前記1次コイルの内側に位置するように構成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の磁気浮上姿勢制御装置。

【請求項6】
 
前記エネルギー送電ステータには、外周面に前記1次コイルが巻回される筒部が設けられ、さらに、前記磁石の磁極が前記浮上ロータの前記エネルギー送電ステータと対峙する面に向けられ、
前記浮上ロータには、前記筒部が嵌まり込む窪みが設けられ、
前記2次コイルが前記1次コイルの外側に位置するように構成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の磁気浮上姿勢制御装置。

【請求項7】
 
前記エネルギー送電ステータには、外周面に前記1次コイルが巻回される筒部と、前記筒部の外周を覆い内側に前記磁石が配置されたフランジ部とが設けられ、
前記浮上ロータには、前記筒部が嵌まり込む窪みが設けられ、
前記2次コイルが前記1次コイルの外側に位置し、さらに前記磁石の磁極が前記浮上ロータの外周面に向けられるように構成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の磁気浮上姿勢制御装置。

【請求項8】
 
前記2次コイルには、整流回路によって整流された一方向のみの誘導電流が流れることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の磁気浮上姿勢制御装置。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2015167656thum.jpg
State of application right Registered
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