133 磁気軸受(Magnetic Bearing)
「モ-夕の構造で分かるように、回転型のモータには必ず軸受が使われている。これは、ロータの回転軸を支えるもので、一般的には回転軸の左右両端に取り付けられている。
軸受の代表にはボールベアリング、オイルレスメタルなどがあるが、これらはいずれも回転音を発生し、摩耗し、さらに潤滑油の油切れを起こす。
このため、整流子の無いインダクションモータや、ブラシレスモータでも、機械的な回転音は避けられない。つまり、軸受部が摩耗したり、騒音(ノイズ)を発生するということになる。このような場合、磁気力による非接触構造の軸受を使えば、問題はすべて解決される。これが“磁気軸受”と呼ばれるもので、これを用いたモータは、回転音をほとんど発生しないので、一般のモータのように聴覚上でその回転を確認することは簡単にはできない。」
<磁気軸受の特徴>
軸受部の摩擦が無いので、
(1)回転音がほとんどしない
(2)回転エネルギーの節約ができる
(3)高速回転型のモータを造ることができる
(4)宇宙でも使える
(5)軸受部の油ギレがない
(6)構造が複雑で、高価なこと
<磁気軸受の構造>
磁気軸受は、その構造上、能動型と、受動型に分類されるが、前者の能動型は複数の電磁石を利用し、その磁力を磁気センサで検知し、フィードバック系を構成して磁力のバランスが一定となるよう自動制御するもので、優れた回転特性を有する。
電磁石を利用した能動型の磁気軸受の原理を左下図に示す。中央の回転軸は鋼製なので電磁石の磁力に吸引されるが、電磁石は周囲に均等に置かれているため 宙に浮いた状態となる。ただ、一定ギャップの非接触状態を保つには、位置センサなどを用いて、電磁石に流す電流をフィードバック制御する必要がある。
強力な希土類磁石が量産化されるようになった1970年以降は、希土類磁石と電磁石を併用した“ハイブリッド型の磁気軸受”が利用されるようになった。その一例を右下図に示す。回転軸を取り巻くリング型の永久磁石の磁束を、電磁石が発生する磁束によって制御する方式である。電磁石だけで構成される磁気軸受よりも消費電力が少なく、制御特性もすぐれている。
これに対して、下図のような受動型は永久磁石だけで構成した磁気反発(吸引)力による非接触構造の軸受で、これは磁力のアンバランスが生じやすく、一定の性能を保持することが困難になる欠点がある。このため、実用的な磁気軸受はその大半が、自動制御系を導入した、能動型が使われている。
