Celeroton社製磁気軸受の技術概要

技術概要 超高速磁気軸受 序論 無摩擦、無制限：磁気軸受は長寿命だけでなく、 高回転速度での真空内動作も可能にしま す。 Celeroton社の技術は500,000rpm以上に達することができます。 1. 動作原理 回転速度が速いと摩耗が大きくなり、転がり軸受の寿命が短くなるという方程式は、すべてのエンジニアで一般的に認知 されています。 “高速”のスペシャリストとして常に、Celeroton社はこの課題に直面しています。これが、 高の回転速度にもかかわら ず、無限の寿命を実現し、技術的に優れた転がり軸受の代替品として超高速磁気軸受を提供する理由です。この技術を新 しいモータCM-AMB-400に統合しました。 CM-ABM-400 2．磁気軸受の長所と短所 長所 ・寿命 磁気軸受は、動作速度や開始/停止サイクルの数に関係なく、寿命を(理論的には)無制限の稼働時間まで延長しま す。 ・真空環境対応 軸受剛性は電磁的にのみ発生し、潤滑剤も大気も必要ありません。したがって、磁気軸受技術は、高速回転での真空 内動作を可能にする唯一の技術です。 ・ローターのダイナミクスと振動のアクティブ制御 磁気軸受のアクティブ制御により、危険速度でのローターダイナミクスの制御と振動の減衰が可能になります。 短所 ・高価 ・軸受剛性が低い ・標準磁気軸受：無効電力と損失の増加による回転速度の制限 1

2．動作原理 ほとんどの磁気軸受の概念は、磁気抵抗力に基づいています。固定子と回転子の間のエアギャップ内の磁束がこれらの力 を生成しますが、磁束は固定子電流によって調整されます。 アクティブ磁気軸受の機能原理 この磁気軸受タイプでは、回転子と固定子の鉄での渦電流損失の増加、アクチュエータの帯域幅の制限、および高い無効 電力増加のために、回転速度が制限されます。したがって、磁気軸受は約120,000rpmの回転速度までしか成功していませ ん。 これらの回転速度制限を克服するために、Celeroton社は新しい磁気軸受の概念を研究しました。新しい軸受は、 500,000rpm以上の回転速度を可能にします。これは、磁気浮上駆動システムの世界記録を達成しています。 Celeroton社の軸受は、磁気抵抗力ではなくローレンツ力に基づいています。回転子磁石と固定子鉄心の間のエアギャップ にある巻線の電流が調整し、これらの力を生成します。永久磁石の磁場をトルクの生成に使用することもできます。これ により、いわゆるベアリングレスモータと呼ばれる設計が可能になります。 Celeroton社磁気軸受モータの出力とトルク生成 2

3.アプリケーション事例 ・ビームチョッパーや回転ミラーなど、高速回転を要する光学系システム これらのアプリケーションは、空気摩擦損失を 小限に抑え、光学部品を汚染から保護するために、真空またはヘリ ウム雰囲気で動作します。システム全体が軸受自体よりもはるかに大きく複雑であるため、スペース要件と複雑さな どの磁気軸受の欠点は重要ではありません。 ・衛星用リアクションホイール 衛星ではリアクションホイールを使用して、空間の姿勢を制御および安定させます。それらは回転速度調整によって 望ましい位置に動かされます。衛星は軽量部品に依存しているため、リアクションホイールは回転速度を上げること で重量を減らすことを目的として設計されることがよくあります。さらにそれらは、完全または部分的に真空内動作 に適した、可能な限り低振動である必要があります。したがって、磁気軸受がこのアプリケーションに 適なソリュ ーションであることがわかります。 ・特殊遠心分離機 特殊な遠心分離機と粒子の機械的加速などのさらなる物理的テスト環境。 400,000rpmで高速度カメラの回転ミラーを操作する磁気浮上モータの使用例。 国内総代理店 日本シュネーベルガー株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-20-5 クレイン虎ノ門ビル7階 TEL: 03-6435-7474 FAX: 03-6435-7475 Mail: Sales-Japan@schneeberger.com URL: https://www.schneeberger.com/ja/