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空気静圧軸受と磁気軸受を左右それぞれ一対づつ配置し、中間に5.5kwインバータモータを組み込んだ軸径60mmのモータビルトインタイプハイブリッド磁気軸受試験スピンドルを設計製作を完了した。本ハイブリッド磁気軸受試験スピンドルは、空気静圧軸受部を半径隙間23μmとし、内径0.5mmの16ケの給気孔を持つ自成絞りタイプを採用した。最大給気圧0.8MPaでラジアル負荷容量650N、剛性50N/μmとなるように設計した。また、磁気軸受部はラジアル部が負荷容量500N、剛性50N/μm、アキシャル部が負荷容量2800N、剛性300N/μmとして設計した。磁気軸受部にはPID(比例、積分、微分)制御回路を用いてフィードバック制御が行えるようにした。以上の仕様に対する試作ハイブリッド磁気軸受の基本特性の測定を行った。軸の回転を停止させた状態で、空気静圧軸受、磁気軸受単体の静剛性をスピンドル先端に荷重を加えた場合と磁気軸受印加電流を変化させて軸に力を加えた場合について測定し、空気静圧軸受剛性が前部で44N/μm、後部が15N/μmを得た。前部は設計より10%程度の剛性低下であったが、後部は設計よりかなり小さな値となった。これは実際の軸受製作で後部軸受幅が設計通り大きくとれなかったことによる。磁気軸受の静剛性はPID制御を施すと前部で340N/μm、後部で1000N/μmと設計よりかなり大きな値となった。次に正弦波入力に対するそれぞれの軸受の動剛性を測定した。その結果、動剛性は空気静圧軸受の方が高い結果を得た。これはフィードバック制御系の最適化がなされていないためであり、今後本システムの最適化をはかりさらに軸回転時の特性解析を平成5年度に本格的に行う予定である。本年度の研究成果は平成5年6月10日に機械学会主催の第5回「電磁力関連のダイナミックス」シンポジウムで「ハイブリッド磁気軸受の開発ー試作スピンドルの静特性」として発表する。
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