JP2002174237A - 磁気軸受のコア構造とその製造方法 - Google Patents
磁気軸受のコア構造とその製造方法Info
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 周方向に張出し部を有するステータコアであ
っても、これを積層鋼板で構成することができ、かつ積
層鋼板の脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削加
工することができ、更に積層が難しいアモルファス材を
使用することができ、これにより製作・加工コストを低
減でき、かつステータ部に発生する渦電流を大幅に低減
できる磁気軸受のコア構造とその製造方法を提供する。 【解決手段】 ロータを囲むステータコアの歯端部が軸
方向に隣接してＮ極とＳ極を構成するホモポーラ形磁気
軸受のコア構造であって、ステータコア１０は、隣接す
るＮ極及びＳ極がそれぞれ周方向に張り出し互いに接触
又は近接した張出し部１１を有し、かつ絶縁材を介して
積層されかつ軸側面から見て中心側が開いたコの字形の
積層鋼板からなる。
っても、これを積層鋼板で構成することができ、かつ積
層鋼板の脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削加
工することができ、更に積層が難しいアモルファス材を
使用することができ、これにより製作・加工コストを低
減でき、かつステータ部に発生する渦電流を大幅に低減
できる磁気軸受のコア構造とその製造方法を提供する。 【解決手段】 ロータを囲むステータコアの歯端部が軸
方向に隣接してＮ極とＳ極を構成するホモポーラ形磁気
軸受のコア構造であって、ステータコア１０は、隣接す
るＮ極及びＳ極がそれぞれ周方向に張り出し互いに接触
又は近接した張出し部１１を有し、かつ絶縁材を介して
積層されかつ軸側面から見て中心側が開いたコの字形の
積層鋼板からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸を無接触で
支持する磁気軸受構造、特にホモポーラ形磁気軸受のコ
ア構造とその製造方法に関する。
支持する磁気軸受構造、特にホモポーラ形磁気軸受のコ
ア構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボ圧縮機は、レシプロ圧縮機やスク
リュウ圧縮機に比べて大容量化、小型化に適し、かつオ
イルフリー化が容易である。このため、工場の空気源、
空気分離の原料空気やプロセス関係の空気源等の汎用圧
縮機として多用されている。
リュウ圧縮機に比べて大容量化、小型化に適し、かつオ
イルフリー化が容易である。このため、工場の空気源、
空気分離の原料空気やプロセス関係の空気源等の汎用圧
縮機として多用されている。
【０００３】一方、ターボ圧縮機には、ターボ圧縮機と
直結駆動する高速モータ用の高速回転軸を支持するため
にガス軸受やスベリ軸受、磁気軸受が従来から用いられ
ている。特に、高速回転（例えば１０万ｍｉｎ-1以上）
する高速回転軸用のラジアル磁気軸受の１つに、高速モ
ータ用の高速回転軸を形成する回転中のロータに磁束を
通して、その電磁吸引力で浮上させて無接触で支持する
ホモポーラ形磁気軸受がある。
直結駆動する高速モータ用の高速回転軸を支持するため
にガス軸受やスベリ軸受、磁気軸受が従来から用いられ
ている。特に、高速回転（例えば１０万ｍｉｎ-1以上）
する高速回転軸用のラジアル磁気軸受の１つに、高速モ
ータ用の高速回転軸を形成する回転中のロータに磁束を
通して、その電磁吸引力で浮上させて無接触で支持する
ホモポーラ形磁気軸受がある。
【０００４】図６（Ａ）（Ｂ）は、従来のホモポーラ形
磁気軸受の模式的構成図である。この図において、ホモ
ポーラ形磁気軸受１は、ケーシング２の軸心でかつ軸線
方向に平行に配置され高速回転可能なロータ３と、ロー
タ３の外周面と隙間を有してケーシング２内に取付けら
れるコ字形状のステータコア４と、ステータコア４の歯
端部を取り囲むコイル５とから構成される。
磁気軸受の模式的構成図である。この図において、ホモ
ポーラ形磁気軸受１は、ケーシング２の軸心でかつ軸線
方向に平行に配置され高速回転可能なロータ３と、ロー
タ３の外周面と隙間を有してケーシング２内に取付けら
れるコ字形状のステータコア４と、ステータコア４の歯
端部を取り囲むコイル５とから構成される。
【０００５】更に、ステータコア４は、ロータ３の外周
部と隙間を有して複数個（本図では４個）が周方向に等
分に配置される。また、ステータコア４は図示しない
が、通常ロータ３の軸線方向に所定の間隔で少なくとも
２ケ所に配置されている。このため安定した状態で高速
回転することができる。更に、ステータコア４は、板厚
の薄い鋼板の間に接着を兼ねる絶縁材を塗布し、順次１
枚づつ貼り合せて所定の長さの積層状態にした積層鋼板
である。また、図に示すように積層鋼板４の貼り合せ
（積層）方向は、ロータ３の軸線方向に対して水平とな
るように配置されている。
部と隙間を有して複数個（本図では４個）が周方向に等
分に配置される。また、ステータコア４は図示しない
が、通常ロータ３の軸線方向に所定の間隔で少なくとも
２ケ所に配置されている。このため安定した状態で高速
回転することができる。更に、ステータコア４は、板厚
の薄い鋼板の間に接着を兼ねる絶縁材を塗布し、順次１
枚づつ貼り合せて所定の長さの積層状態にした積層鋼板
である。また、図に示すように積層鋼板４の貼り合せ
（積層）方向は、ロータ３の軸線方向に対して水平とな
るように配置されている。
【０００６】上述したように、ホモポーラ形磁気軸受１
は、ロータ３を囲むステータコア４の歯端部が軸線方向
に隣接してコイル５により電磁石のＮ極とＳ極を構成す
るので、対向位置にある歯端部の吸引力を制御してロー
タ３を無接触で浮上させて支持できる。従って、このホ
モポーラ形の磁界は、図６（Ｂ）の点線矢印で示すよう
にロータ３の外周面においてロータ軸線に沿った向きと
なる。
は、ロータ３を囲むステータコア４の歯端部が軸線方向
に隣接してコイル５により電磁石のＮ極とＳ極を構成す
るので、対向位置にある歯端部の吸引力を制御してロー
タ３を無接触で浮上させて支持できる。従って、このホ
モポーラ形の磁界は、図６（Ｂ）の点線矢印で示すよう
にロータ３の外周面においてロータ軸線に沿った向きと
なる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図６（Ｃ）は、従来の
ステータコアの積層鋼板の積層形状を成形する工程を示
す模式図である。一般的にホモポーラ形磁気軸受１のス
テータコア４は、図に示すような絶縁材を塗布した矩形
の薄い鋼板４ａを、打ち抜き加工等で製作し、この打ち
抜き鋼板４ａは１枚つづ順次積み重ねられて、最終的に
積層状態のステータコア４を成形していた。
ステータコアの積層鋼板の積層形状を成形する工程を示
す模式図である。一般的にホモポーラ形磁気軸受１のス
テータコア４は、図に示すような絶縁材を塗布した矩形
の薄い鋼板４ａを、打ち抜き加工等で製作し、この打ち
抜き鋼板４ａは１枚つづ順次積み重ねられて、最終的に
積層状態のステータコア４を成形していた。
【０００８】しかし、かかるステータコア４（積層鋼
板）の内面を回転切削加工で切削する場合、大きな回転
切削荷重が積層状態の鋼板４ａの板目に側面から作用す
るために、積層鋼板４ａの先端部に曲りが発生し、この
曲り荷重で絶縁材が回転方向に潰される問題点があっ
た。このため鋼板同士が接触して、ステータ部での渦電
流が増大して、ロータ３への浮上力と回転特性等を劣化
させる問題点があった。また、切削刃物による積層の剥
離の問題があった。これらの旋盤に替えて立削り盤等を
使用して、積層鋼板の内周面を切削加工しても、隣り合
う鋼板間に段差が生じるため、円滑かつ真円度を確保す
ることが難しいという問題点があった。
板）の内面を回転切削加工で切削する場合、大きな回転
切削荷重が積層状態の鋼板４ａの板目に側面から作用す
るために、積層鋼板４ａの先端部に曲りが発生し、この
曲り荷重で絶縁材が回転方向に潰される問題点があっ
た。このため鋼板同士が接触して、ステータ部での渦電
流が増大して、ロータ３への浮上力と回転特性等を劣化
させる問題点があった。また、切削刃物による積層の剥
離の問題があった。これらの旋盤に替えて立削り盤等を
使用して、積層鋼板の内周面を切削加工しても、隣り合
う鋼板間に段差が生じるため、円滑かつ真円度を確保す
ることが難しいという問題点があった。
【０００９】更に、本発明の発明者は、従来のホモポー
ラ形磁気軸受の性能を向上させるために、図７及び図８
に示すような構成のホモポーラ形磁気軸受装置を提案し
ている（特願２０００−８８４０２号、未公開）。この
磁気軸受装置は、隣接するＮ極同士及びＳ極同士をそれ
ぞれ周方向に一体に連結したもの、及び、互いに僅かな
隙間を隔てて隣接したものであり、ホモポーラ形磁気軸
受における渦電流の発生を大幅に低減することができ、
これによりロータの発熱及び渦電流損失を大幅に低減す
ることができる長所を有している。
ラ形磁気軸受の性能を向上させるために、図７及び図８
に示すような構成のホモポーラ形磁気軸受装置を提案し
ている（特願２０００−８８４０２号、未公開）。この
磁気軸受装置は、隣接するＮ極同士及びＳ極同士をそれ
ぞれ周方向に一体に連結したもの、及び、互いに僅かな
隙間を隔てて隣接したものであり、ホモポーラ形磁気軸
受における渦電流の発生を大幅に低減することができ、
これによりロータの発熱及び渦電流損失を大幅に低減す
ることができる長所を有している。
【００１０】しかし、図７及び図８に示すホモポーラ形
磁気軸受のステータコア４を渦損失の少ない積層鋼板で
図６に示したように構成すると、周方向の張出し部４ｂ
で積層鋼板が小片となり、加工時の脱落、潰れ、剥離が
一層激しくなる問題点があった。すなわち、図７及び図
８に示す構造のホモポーラ形磁気軸受では、ステータコ
ア４が周方向につながっている、もしくは近接している
ため、ロータの磁束分布が均一してさらなる損失低減が
可能であるが、その反面、先端部がつながったステータ
コア４を従来の積層構造で構成すると、隣の磁極に張り
出した先端部の積層鋼板が小片であり、加工時に積層が
崩れてしまうおそれがあり、脱落、潰れ、剥離を回避し
て加工することが非常に困難であった。
磁気軸受のステータコア４を渦損失の少ない積層鋼板で
図６に示したように構成すると、周方向の張出し部４ｂ
で積層鋼板が小片となり、加工時の脱落、潰れ、剥離が
一層激しくなる問題点があった。すなわち、図７及び図
８に示す構造のホモポーラ形磁気軸受では、ステータコ
ア４が周方向につながっている、もしくは近接している
ため、ロータの磁束分布が均一してさらなる損失低減が
可能であるが、その反面、先端部がつながったステータ
コア４を従来の積層構造で構成すると、隣の磁極に張り
出した先端部の積層鋼板が小片であり、加工時に積層が
崩れてしまうおそれがあり、脱落、潰れ、剥離を回避し
て加工することが非常に困難であった。
【００１１】また、従来は、積層が難しいアモルファス
材は、電気抵抗が大きく透磁率が高いにもかかわらず使
用できず、電磁鋼板の選択肢が制限される問題点があっ
た。
材は、電気抵抗が大きく透磁率が高いにもかかわらず使
用できず、電磁鋼板の選択肢が制限される問題点があっ
た。
【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
に創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
周方向に張出し部を有するステータコアであっても、こ
れを積層鋼板で構成することができ、かつ積層鋼板の脱
落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削加工すること
ができ、更に積層が難しいアモルファス材を使用するこ
とができ、これにより製作・加工コストを低減でき、か
つステータ部に発生する渦電流を大幅に低減できる磁気
軸受のコア構造とその製造方法を提供することにある。
に創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、
周方向に張出し部を有するステータコアであっても、こ
れを積層鋼板で構成することができ、かつ積層鋼板の脱
落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削加工すること
ができ、更に積層が難しいアモルファス材を使用するこ
とができ、これにより製作・加工コストを低減でき、か
つステータ部に発生する渦電流を大幅に低減できる磁気
軸受のコア構造とその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ロータ
を囲むステータコアの歯端部が軸方向に隣接してＮ極と
Ｓ極を構成するホモポーラ形磁気軸受のコア構造であっ
て、ステータコア（１０）は、隣接するＮ極及びＳ極が
それぞれ周方向に張り出し互いに接触又は近接した張出
し部（１１）を有し、かつ絶縁材を介して積層されかつ
軸側面から見て中心側が開いたコの字形の積層鋼板から
なる、ことを特徴とする磁気軸受のコア構造が提供され
る。
を囲むステータコアの歯端部が軸方向に隣接してＮ極と
Ｓ極を構成するホモポーラ形磁気軸受のコア構造であっ
て、ステータコア（１０）は、隣接するＮ極及びＳ極が
それぞれ周方向に張り出し互いに接触又は近接した張出
し部（１１）を有し、かつ絶縁材を介して積層されかつ
軸側面から見て中心側が開いたコの字形の積層鋼板から
なる、ことを特徴とする磁気軸受のコア構造が提供され
る。
【００１４】この構成により、渦電流の発生を大幅に低
減することができ、これによりロータの発熱及び渦電流
損失を大幅に低減することができる。また、ステータコ
ア（１０）が軸側面から見て中心側が開いたコの字形の
積層鋼板からなるので、互いに接触又は近接した張出し
部（１１）も巻線部と一体に形成することができる。従
って、張り出した先端部（張出し部）の積層鋼板も巻線
部と同一の鋼板の一部となり、加工時の積層の崩れが生
じにくく、脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削
加工することができる。更に、予めカットコアとして形
成した後に加工ができるので、積層が難しいアモルファ
ス材等であっても、使用することができる。
減することができ、これによりロータの発熱及び渦電流
損失を大幅に低減することができる。また、ステータコ
ア（１０）が軸側面から見て中心側が開いたコの字形の
積層鋼板からなるので、互いに接触又は近接した張出し
部（１１）も巻線部と一体に形成することができる。従
って、張り出した先端部（張出し部）の積層鋼板も巻線
部と同一の鋼板の一部となり、加工時の積層の崩れが生
じにくく、脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削
加工することができる。更に、予めカットコアとして形
成した後に加工ができるので、積層が難しいアモルファ
ス材等であっても、使用することができる。
【００１５】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
コの字形状の積層鋼板は、絶縁材を塗布した連続した鋼
板（１２ａ）を矩形に巻取って成形した後に等分に切断
したカットコア（１２）である。
コの字形状の積層鋼板は、絶縁材を塗布した連続した鋼
板（１２ａ）を矩形に巻取って成形した後に等分に切断
したカットコア（１２）である。
【００１６】この構成により、隣接するＮ極及びＳ極が
それぞれ周方向に張り出し互いに接触又は近接した張出
し部（１１）を有し、かつ絶縁材を介して積層されかつ
軸側面から見て中心側が開いたコの字形の積層鋼板から
なるステータコア（１０）を、カットコア（１２）の外
形加工と内側切削により短時間に効率よく加工すること
ができる。
それぞれ周方向に張り出し互いに接触又は近接した張出
し部（１１）を有し、かつ絶縁材を介して積層されかつ
軸側面から見て中心側が開いたコの字形の積層鋼板から
なるステータコア（１０）を、カットコア（１２）の外
形加工と内側切削により短時間に効率よく加工すること
ができる。
【００１７】また、カットコア（１２）、すなわち、所
定の厚さの空間部を有する巻取り矩形形状を迅速、かつ
容易に成形できる。更に、この巻取り矩形形状を切断機
で等分に分割すれば、絶縁材で隔離されたコ字形状の積
層鋼板が容易に製作できる。一方、高価な打ち抜き金型
を使用せずに、単純で簡便な巻付け金型で製作できるの
で製作コストの低減化と、積層作業を省略できるので生
産性を向上できる。また、打ち抜き金型の打ち抜き作業
の際に発生する鋼板の中央部近傍のスクラップ化を防止
できるので、鋼板の歩留り率を大幅に向上できる。
定の厚さの空間部を有する巻取り矩形形状を迅速、かつ
容易に成形できる。更に、この巻取り矩形形状を切断機
で等分に分割すれば、絶縁材で隔離されたコ字形状の積
層鋼板が容易に製作できる。一方、高価な打ち抜き金型
を使用せずに、単純で簡便な巻付け金型で製作できるの
で製作コストの低減化と、積層作業を省略できるので生
産性を向上できる。また、打ち抜き金型の打ち抜き作業
の際に発生する鋼板の中央部近傍のスクラップ化を防止
できるので、鋼板の歩留り率を大幅に向上できる。
【００１８】また、本発明によれば、絶縁材を塗布した
連続した鋼板を矩形に巻取って成形した後に等分に切断
したカットコア（１２）の外側を張出し部（１１）を残
して加工する外側加工ステップ（Ａ）と、外側を加工し
たカットコアに巻線を組み込む巻線組込ステップ（Ｂ）
と、複数のカットコアを組立位置に配置するコア配置ス
テップ（Ｃ）と、組立位置の複数のカットコアの内側を
切削する内側切削ステップ（Ｄ）とからなる、ことを特
徴とする磁気軸受のコア製造方法が提供される。
連続した鋼板を矩形に巻取って成形した後に等分に切断
したカットコア（１２）の外側を張出し部（１１）を残
して加工する外側加工ステップ（Ａ）と、外側を加工し
たカットコアに巻線を組み込む巻線組込ステップ（Ｂ）
と、複数のカットコアを組立位置に配置するコア配置ス
テップ（Ｃ）と、組立位置の複数のカットコアの内側を
切削する内側切削ステップ（Ｄ）とからなる、ことを特
徴とする磁気軸受のコア製造方法が提供される。
【００１９】この方法により、複数のカットコアの内側
切削を１回で済ますことができ、高精度の同心度加工が
可能である。また、歯端部の内周面の回転切削加工を、
歯端部の内周面側で積層状態の板目の積層方向と水平方
向から加工でき、偏荷重や曲りを発生させないので鋼板
の板目を確保し、かつ絶縁材を潰したり又は引き千切り
等の剥離を防いで、円滑で真円度を確保できる。
切削を１回で済ますことができ、高精度の同心度加工が
可能である。また、歯端部の内周面の回転切削加工を、
歯端部の内周面側で積層状態の板目の積層方向と水平方
向から加工でき、偏荷重や曲りを発生させないので鋼板
の板目を確保し、かつ絶縁材を潰したり又は引き千切り
等の剥離を防いで、円滑で真円度を確保できる。
【００２０】更に、本発明によれば、絶縁材を塗布した
連続した鋼板を矩形に巻取って成形した後に等分に切断
した複数のカットコア（１２）を組立位置に配置しその
内側を切削する内側切削ステップ（Ｅ）と、複数のカッ
トコアの外側を張出し部（１１）を残して加工する外側
加工ステップ（Ｆ）と、外側を加工した複数のカットコ
アに巻線を組み込む巻線組込ステップ（Ｇ）とからな
る、ことを特徴とする磁気軸受のコア製造方法が提供さ
れる。
連続した鋼板を矩形に巻取って成形した後に等分に切断
した複数のカットコア（１２）を組立位置に配置しその
内側を切削する内側切削ステップ（Ｅ）と、複数のカッ
トコアの外側を張出し部（１１）を残して加工する外側
加工ステップ（Ｆ）と、外側を加工した複数のカットコ
アに巻線を組み込む巻線組込ステップ（Ｇ）とからな
る、ことを特徴とする磁気軸受のコア製造方法が提供さ
れる。
【００２１】この方法により、内側切削は２回必要とな
るが、加工工程を低減することができる。また、歯端部
の内周面の回転切削加工を、歯端部の内周面側で積層状
態の板目の積層方向と水平方向から加工でき、偏荷重や
曲りを発生させないので鋼板の板目を確保し、かつ絶縁
材を潰したり又は引き千切り等の剥離を防いで、円滑で
真円度を確保できる。
るが、加工工程を低減することができる。また、歯端部
の内周面の回転切削加工を、歯端部の内周面側で積層状
態の板目の積層方向と水平方向から加工でき、偏荷重や
曲りを発生させないので鋼板の板目を確保し、かつ絶縁
材を潰したり又は引き千切り等の剥離を防いで、円滑で
真円度を確保できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【００２３】図１は、本発明による磁気軸受のコア構造
を示す図である。図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、この
磁気軸受は、ロータ３を囲むステータコア１０の歯端部
が軸方向に隣接してＮ極とＳ極を構成する図６と同様な
ホモポーラ形磁気軸受のコア構造を有している。
を示す図である。図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、この
磁気軸受は、ロータ３を囲むステータコア１０の歯端部
が軸方向に隣接してＮ極とＳ極を構成する図６と同様な
ホモポーラ形磁気軸受のコア構造を有している。
【００２４】本発明の磁気軸受のコア構造では、ステー
タコア１０は、隣接するＮ極及びＳ極がそれぞれ周方向
に張り出し互いに接触又は近接した張出し部１１を有す
る。
タコア１０は、隣接するＮ極及びＳ極がそれぞれ周方向
に張り出し互いに接触又は近接した張出し部１１を有す
る。
【００２５】図１（Ｃ）は、ステータコア１０用のコの
字形状の積層鋼板の製造法を模式的に示す図である。こ
の図に示すように、コの字形状の積層鋼板は、カットコ
ア１２であり、絶縁材を塗布した連続した鋼板１２ａを
矩形に巻取って成形した後に等分に切断して製造する。
従って、本発明のステータコア１０は、絶縁材を介して
積層され、かつ軸の側面から見て中心側が開いたコの字
形の積層鋼板からなる。
字形状の積層鋼板の製造法を模式的に示す図である。こ
の図に示すように、コの字形状の積層鋼板は、カットコ
ア１２であり、絶縁材を塗布した連続した鋼板１２ａを
矩形に巻取って成形した後に等分に切断して製造する。
従って、本発明のステータコア１０は、絶縁材を介して
積層され、かつ軸の側面から見て中心側が開いたコの字
形の積層鋼板からなる。
【００２６】図２は、本発明のコア構造の第１実施形態
を示す図である。この図において、（Ａ）は磁極数が４
の場合の４つのステータコア１０の配置を示す斜視図で
あり、（Ｂ）はその内の１つの外側加工後を示し、
（Ｃ）は４つのステータコア１０の平面配置を示してい
る。また、各図において、破線はカットコア１２からの
切断箇所を示している。図２の第１実施形態では、張出
し部１１がそれぞれ周方向に張り出し、平面上Ａ点で互
いに点接触（立体的には線接触）している。なお、点接
触せずに、間隔を隔てて近接していてもよい。また、本
発明は、磁極数が４の場合に限定されず、３極でも５極
以上でもよい。
を示す図である。この図において、（Ａ）は磁極数が４
の場合の４つのステータコア１０の配置を示す斜視図で
あり、（Ｂ）はその内の１つの外側加工後を示し、
（Ｃ）は４つのステータコア１０の平面配置を示してい
る。また、各図において、破線はカットコア１２からの
切断箇所を示している。図２の第１実施形態では、張出
し部１１がそれぞれ周方向に張り出し、平面上Ａ点で互
いに点接触（立体的には線接触）している。なお、点接
触せずに、間隔を隔てて近接していてもよい。また、本
発明は、磁極数が４の場合に限定されず、３極でも５極
以上でもよい。
【００２７】この構成により、張出し部１１の間の隙間
がないかわずかなので、渦電流の発生を大幅に低減する
ことができ、これによりロータの発熱及び渦電流損失を
大幅に低減することができる。
がないかわずかなので、渦電流の発生を大幅に低減する
ことができ、これによりロータの発熱及び渦電流損失を
大幅に低減することができる。
【００２８】図３は、本発明のコア構造の第２実施形態
を示す図である。この図において、（Ａ）は、４つのス
テータコア１０の１つの外側加工後を示し、（Ｂ）は４
つのステータコア１０の平面配置を示している。また、
各図において、破線はカットコア１２からの切断箇所を
示している。図３の第２実施形態では、張出し部１１が
それぞれ周方向に張り出し、平面上Ａ部で互いに面接触
している。なお、この例でも、磁極数は４極に限定され
ず、３極でも５極以上でもよい。
を示す図である。この図において、（Ａ）は、４つのス
テータコア１０の１つの外側加工後を示し、（Ｂ）は４
つのステータコア１０の平面配置を示している。また、
各図において、破線はカットコア１２からの切断箇所を
示している。図３の第２実施形態では、張出し部１１が
それぞれ周方向に張り出し、平面上Ａ部で互いに面接触
している。なお、この例でも、磁極数は４極に限定され
ず、３極でも５極以上でもよい。
【００２９】この構成により、張出し部１１の間の隙間
がないので、渦電流の発生を大幅に低減することがで
き、これによりロータの発熱及び渦電流損失を大幅に低
減することができる。また、面接触であるため、コアの
位置決めがしやすい特徴があり、内径の切削加工を精度
よく行うことができる。
がないので、渦電流の発生を大幅に低減することがで
き、これによりロータの発熱及び渦電流損失を大幅に低
減することができる。また、面接触であるため、コアの
位置決めがしやすい特徴があり、内径の切削加工を精度
よく行うことができる。
【００３０】更に、図１〜図３に示したステータコア１
０は、軸側面から見て中心側が開いたコの字形の積層鋼
板からなるので、互いに接触又は近接した張出し部１１
も巻線部と一体に形成することができる。従って、張り
出した先端部（張出し部１１）の積層鋼板も巻線部と同
一の鋼板の一部となり、加工時の積層の崩れが生じにく
く、脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削加工す
ることができる。更に、予めカットコアとして形成した
後に加工ができるので、積層が難しいアモルファス材等
であっても、使用することができる。
０は、軸側面から見て中心側が開いたコの字形の積層鋼
板からなるので、互いに接触又は近接した張出し部１１
も巻線部と一体に形成することができる。従って、張り
出した先端部（張出し部１１）の積層鋼板も巻線部と同
一の鋼板の一部となり、加工時の積層の崩れが生じにく
く、脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切削加工す
ることができる。更に、予めカットコアとして形成した
後に加工ができるので、積層が難しいアモルファス材等
であっても、使用することができる。
【００３１】図４は、本発明のコア構造の製造方法を示
す図である。この図に示す本発明の製造方法は、外側加
工ステップ（Ａ）、巻線組込ステップ（Ｂ）、コア配置
ステップ（Ｃ）及び内側切削ステップ（Ｄ）からなる。
外側加工ステップ（Ａ）では、図１（Ｃ）に示したよう
に絶縁材を塗布した連続した鋼板１２ａを矩形に巻取っ
て成形した後に等分に切断したカットコア１２を予め準
備し、その外側を張出し部１１を残して加工する。巻線
組込ステップ（Ｂ）では、外側を加工したカットコア１
０に巻線を組み込む。コア配置ステップ（Ｃ）では、複
数（この例では４つ）のカットコア１０を組立位置に配
置する。内側切削ステップ（Ｄ）では、組立位置の複数
のカットコア１０の内側を切削して、ステータコア１０
が完成する。
す図である。この図に示す本発明の製造方法は、外側加
工ステップ（Ａ）、巻線組込ステップ（Ｂ）、コア配置
ステップ（Ｃ）及び内側切削ステップ（Ｄ）からなる。
外側加工ステップ（Ａ）では、図１（Ｃ）に示したよう
に絶縁材を塗布した連続した鋼板１２ａを矩形に巻取っ
て成形した後に等分に切断したカットコア１２を予め準
備し、その外側を張出し部１１を残して加工する。巻線
組込ステップ（Ｂ）では、外側を加工したカットコア１
０に巻線を組み込む。コア配置ステップ（Ｃ）では、複
数（この例では４つ）のカットコア１０を組立位置に配
置する。内側切削ステップ（Ｄ）では、組立位置の複数
のカットコア１０の内側を切削して、ステータコア１０
が完成する。
【００３２】図４の製造方法により、複数のカットコア
１０の内側切削を１回で済ますことができ、高精度の同
心度加工が可能である。また、歯端部の内周面の回転切
削加工を、歯端部の内周面側で積層状態の板目の積層方
向と水平方向から加工でき、偏荷重や曲りを発生させな
いので鋼板の板目を確保し、かつ絶縁材を潰したり又は
引き千切り等の剥離を防いで、円滑で真円度を確保でき
る。
１０の内側切削を１回で済ますことができ、高精度の同
心度加工が可能である。また、歯端部の内周面の回転切
削加工を、歯端部の内周面側で積層状態の板目の積層方
向と水平方向から加工でき、偏荷重や曲りを発生させな
いので鋼板の板目を確保し、かつ絶縁材を潰したり又は
引き千切り等の剥離を防いで、円滑で真円度を確保でき
る。
【００３３】図５は、本発明のコア構造の製造方法を示
す別の図である。この図に示す本発明の製造方法は、内
側切削ステップ（Ｅ）、外側加工ステップ（Ｆ）及び巻
線組込ステップ（Ｇ）からなる。内側切削ステップ
（Ｅ）では、図１（Ｃ）に示したように絶縁材を塗布し
た連続した鋼板１２ａを矩形に巻取って成形した後に等
分に切断したカットコア１２を予め準備し、複数（この
例では４つ）のカットコア１２を組立位置に配置しその
内側を切削する。外側加工ステップ（Ｆ）では、複数の
カットコア１０の外側を張出し部１１を残して外側及び
内側を加工する。巻線組込ステップ（Ｇ）では、外側を
加工した複数のカットコア１０に巻線を組み込んで、ス
テータコア１０が完成する。
す別の図である。この図に示す本発明の製造方法は、内
側切削ステップ（Ｅ）、外側加工ステップ（Ｆ）及び巻
線組込ステップ（Ｇ）からなる。内側切削ステップ
（Ｅ）では、図１（Ｃ）に示したように絶縁材を塗布し
た連続した鋼板１２ａを矩形に巻取って成形した後に等
分に切断したカットコア１２を予め準備し、複数（この
例では４つ）のカットコア１２を組立位置に配置しその
内側を切削する。外側加工ステップ（Ｆ）では、複数の
カットコア１０の外側を張出し部１１を残して外側及び
内側を加工する。巻線組込ステップ（Ｇ）では、外側を
加工した複数のカットコア１０に巻線を組み込んで、ス
テータコア１０が完成する。
【００３４】図５の製造方法により、内側切削は２回必
要となるが、加工工程を低減することができる。また、
歯端部の内周面の回転切削加工を、歯端部の内周面側で
積層状態の板目の積層方向と水平方向から加工でき、偏
荷重や曲りを発生させないので鋼板の板目を確保し、か
つ絶縁材を潰したり又は引き千切り等の剥離を防いで、
円滑で真円度を確保できる。
要となるが、加工工程を低減することができる。また、
歯端部の内周面の回転切削加工を、歯端部の内周面側で
積層状態の板目の積層方向と水平方向から加工でき、偏
荷重や曲りを発生させないので鋼板の板目を確保し、か
つ絶縁材を潰したり又は引き千切り等の剥離を防いで、
円滑で真円度を確保できる。
【００３５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【００３６】
【本発明の効果】上述した磁気軸受のコア構造とその製
造方法は、以下の特徴を有する。 １．カットコアの積層鋼板が十分に接着されているた
め、磁極の張り出し部分においても積層構造で製造する
ことができる。 ２．張り出し部分は磁気的には接合、電気的には分離の
ため、軸受特性を低下させずに損失低減ができる。すな
わち、カットコアを用いることによって磁極の張り出し
も、積層鋼板を使用することができ鉄損を低減できる。 ３．使用する電磁鋼板の選択肢が拡がり、積層が難しい
アモルファスも磁極に適用することができる。
造方法は、以下の特徴を有する。 １．カットコアの積層鋼板が十分に接着されているた
め、磁極の張り出し部分においても積層構造で製造する
ことができる。 ２．張り出し部分は磁気的には接合、電気的には分離の
ため、軸受特性を低下させずに損失低減ができる。すな
わち、カットコアを用いることによって磁極の張り出し
も、積層鋼板を使用することができ鉄損を低減できる。 ３．使用する電磁鋼板の選択肢が拡がり、積層が難しい
アモルファスも磁極に適用することができる。
【００３７】従って、本発明の磁気軸受のコア構造とそ
の製造方法は、周方向に張出し部を有するステータコア
であっても、これを積層鋼板で構成することができ、か
つ積層鋼板の脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切
削加工することができ、更に積層が難しいアモルファス
材を使用することができ、これにより製作・加工コスト
を低減でき、かつステータ部に発生する渦電流を大幅に
低減できる、等の優れた効果を有する。
の製造方法は、周方向に張出し部を有するステータコア
であっても、これを積層鋼板で構成することができ、か
つ積層鋼板の脱落、潰れ、剥離を回避して、能率良く切
削加工することができ、更に積層が難しいアモルファス
材を使用することができ、これにより製作・加工コスト
を低減でき、かつステータ部に発生する渦電流を大幅に
低減できる、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による磁気軸受のコア構造を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明のコア構造の第１実施形態を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明のコア構造の第２実施形態を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明のコア構造の製造方法を示す図である。
【図５】本発明のコア構造の製造方法を示す別の図であ
る。
る。
【図６】従来のホモポーラ形磁気軸受の構成を示す模式
図である。
図である。
【図７】先行出願にかかるホモポーラ形磁気軸受の構成
図である。
図である。
【図８】図７のステータコアの斜視図である。
１ 磁気軸受、２ ケーシング、３ ロータ、４ ステ
ータコア（積層鋼板）、４ａ 鋼板、４ｂ 張出し部、
５ コイル、１０ ステータコア、１１ 張出し部、１
２ カットコア、１２ａ 鋼板
ータコア（積層鋼板）、４ａ 鋼板、４ｂ 張出し部、
５ コイル、１０ ステータコア、１１ 張出し部、１
２ カットコア、１２ａ 鋼板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 俊雄 東京都江東区豊洲２丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 桑田 厳 東京都江東区豊洲２丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 杉谷 宗寧 東京都江東区豊洲２丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA03 BA17 CA16 CA29 DA03 DA09 DA30 GA08 5E062 AA06 AB05 AB11 AC05 AC11
Claims (4)
- 【請求項１】 ロータを囲むステータコアの歯端部が軸
方向に隣接してＮ極とＳ極を構成するホモポーラ形磁気
軸受のコア構造であって、 ステータコア（１０）は、隣接するＮ極及びＳ極がそれ
ぞれ周方向に張り出し互いに接触又は近接した張出し部
（１１）を有し、かつ絶縁材を介して積層されかつ軸側
面から見て中心側が開いたコの字形の積層鋼板からな
る、ことを特徴とする磁気軸受のコア構造。 - 【請求項２】 前記コの字形状の積層鋼板は、絶縁材を
塗布した連続した鋼板（１２ａ）を矩形に巻取って成形
した後に等分に切断したカットコア（１２）である、こ
とを特徴とする請求項１に記載の磁気軸受のコア構造。 - 【請求項３】 絶縁材を塗布した連続した鋼板を矩形に
巻取って成形した後に等分に切断したカットコア（１
２）の外側を張出し部（１１）を残して加工する外側加
工ステップ（Ａ）と、外側を加工したカットコアに巻線
を組み込む巻線組込ステップ（Ｂ）と、複数のカットコ
アを組立位置に配置するコア配置ステップ（Ｃ）と、組
立位置の複数のカットコアの内側を切削する内側切削ス
テップ（Ｄ）とからなる、ことを特徴とする磁気軸受の
コア製造方法。 - 【請求項４】 絶縁材を塗布した連続した鋼板を矩形に
巻取って成形した後に等分に切断した複数のカットコア
（１２）を組立位置に配置しその内側を切削する内側切
削ステップ（Ｅ）と、複数のカットコアの外側を張出し
部（１１）を残して加工する外側加工ステップ（Ｆ）
と、外側を加工した複数のカットコアに巻線を組み込む
巻線組込ステップ（Ｇ）とからなる、ことを特徴とする
磁気軸受のコア製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000370816A JP2002174237A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | 磁気軸受のコア構造とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000370816A JP2002174237A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | 磁気軸受のコア構造とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002174237A true JP2002174237A (ja) | 2002-06-21 |
Family
ID=18840629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000370816A Pending JP2002174237A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | 磁気軸受のコア構造とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002174237A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1273813A2 (en) * | 2001-07-02 | 2003-01-08 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Stator core for a magnetic bearing and method of manufacturing the same |
| US8035270B2 (en) | 2009-06-30 | 2011-10-11 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Wheel motor |
| JP2015516557A (ja) * | 2012-05-16 | 2015-06-11 | アトラス コプコ エアーパワー, ナームローゼ フェンノートシャップATLAS COPCO AIRPOWER, naamloze vennootschap | 磁気軸受及び磁気軸受の鉄心の周りに強磁性構造体を取り付けるための方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62281740A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Tamagawa Seiki Co Ltd | 鉄板積層形電気装置 |
| JPH10208931A (ja) * | 1997-01-16 | 1998-08-07 | Toyota Motor Corp | 電磁ソレノイドアクチュエータ用コア部材およびアーマチャ部材 |
| JPH10318258A (ja) * | 1997-05-22 | 1998-12-02 | Koyo Seiko Co Ltd | 磁気軸受のステータユニットおよびその製造方法 |
| JP2000205260A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-25 | Nsk Ltd | 磁気軸受装置 |
-
2000
- 2000-12-06 JP JP2000370816A patent/JP2002174237A/ja active Pending
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| EP1273813A2 (en) * | 2001-07-02 | 2003-01-08 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Stator core for a magnetic bearing and method of manufacturing the same |
| EP1273813A3 (en) * | 2001-07-02 | 2003-05-28 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Stator core for a magnetic bearing and method of manufacturing the same |
| KR100489674B1 (ko) * | 2001-07-02 | 2005-05-17 | 이시카와지마-하리마 주고교 가부시키가이샤 | 자기 베어링용 고정자 코어와 그 제조 방법 |
| US8035270B2 (en) | 2009-06-30 | 2011-10-11 | American Axle & Manufacturing, Inc. | Wheel motor |
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| KR101785772B1 (ko) * | 2012-05-16 | 2017-10-16 | 아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽 | 자기 베어링 및 자기 베어링의 코어 주위로 강자성체 구조물을 장착하기 위한 방법 |
| US10408263B2 (en) | 2012-05-16 | 2019-09-10 | Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap | Magnetic bearing and method for mounting a ferromagnetic structure around a core of a magnetic bearing |
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