JP2008175293A - 磁気軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の固有振動数を不要に低下させることなく、しかも回転軸に対する回転部品の装着にかかる自由度を高く維持することのできる磁気軸受装置を提供する。
【解決手段】この磁気軸受装置では、一対の電磁石４ａ，４ｂを有して磁気軸受を構成する構造体３がそれら一対の電磁石４ａ，４ｂにて回転軸１に設けられた１枚のアキシャルディスク２を挟む態様にて設けられている。そして、この磁気軸受を構成する構造体３中、アキシャルディスク２に対抗する面と反対側の面にアキシャル変位センサ５を設け、このアキシャル変位センサ５と対向する態様にて、回転軸１からフランジ状にセンサターゲット６が突設される構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸を磁気の力にて非接触支承する磁気軸受装置に関する。

たとえばコンプレッサ、ブロワ、タービン等の回転機器を駆動する回転駆動装置にあって、特に高速回転が望まれる回転機器においては、その回転軸を支承する軸受装置として磁気軸受を採用したものが多く用いられている。こうした軸受装置では、磁気軸受がたとえばアキシャル方向の軸受として回転軸を支承するようになる。このため回転軸は、その回転時に、軸受とは非接触状態に維持されるようになり、軸受装置としても、潤滑油等を不要とする高い耐久性が保証されるようになる。このような磁気軸受装置の概要を図５に示す。

同図５に示されるように、この磁気軸受装置では、回転軸１に設けられたアキシャルディスク２を挟む態様にて形成されている磁気軸受３に配設された一対の電磁石４ａ、４ｂを通じて回転軸１のアキシャル方向の位置が制御される。また、この回転軸１の基端部にはセンサターゲット６が併せて設けられており、このターゲット６のアキシャル方向の位置がアキシャル変位センサ５を通じて常時検知されている。そして、回転軸１、すなわちセンサターゲット６にアキシャル方向の位置ずれが生じた場合には、図示しない制御装置によって上記一対の電磁石４ａ、４ｂの磁力を変化させることにより上記アキシャルディスク２のアキシャル位置を変位させ、もって回転軸１のアキシャル方向の位置を修正する。通常はこのように、センサターゲット６は回転軸１の基端部に設けられ、それと対向する配置となるようにアキシャル変位センサ５がハウジングに設けられる。

一方従来は、たとえば特許文献１に見られるように、上記アキシャル変位センサを回転軸の高温となる部分の近傍に設けることによって回転軸の熱膨張による影響を少なくし、ひいては回転軸のアンバランスによる振れ回り量がアキシャル変位センサの出力値に重畳されることを防止するようにした磁気軸受装置なども提案されている。すなわちこの装置では、高温となる回転翼近傍の回転軸にセンサターゲットが設けられ、このセンサターゲットと対向するようにして上記アキシャル変位センサがハウジング（ポンプステータ）に固定されるようになる。
特開２００５−２４０９５２号公報

ところでこのような磁気軸受装置にあって、たとえば先の図５に例示したように、センサターゲットを回転軸の基端部等に設けると、自ずと回転軸の軸長が長くなる。そのため、通常は回転駆動装置の定格回転数において生じる振動数よりも高い振動数にある回転軸の固有振動数の低下を招き、その回転時に共振等の不都合が生じやすくなる。特にこのような磁気軸受装置は、より高い定格回転数を有する回転駆動装置に採用される傾向にあるため、回転軸としての固有振動数もより高い値に保持されることが望ましい。また、この図５に例示した磁気軸受装置の場合には、センサターゲットと対向する位置にアキシャル変位センサが設けられることとなるため、磁気軸受装置全体としてのサイズの増大が避けられない。しかも、たとえばコンプレッサなど、回転軸の両端に回転翼等の回転部品が設けられる回転駆動装置に対してはこうした磁気軸受装置の採用も難しい。

他方、上記特許文献１に記載の磁気軸受装置にあっては上述のように、高温となる回転翼近傍の回転軸にセンサターゲットが設けられ、このセンサターゲットと対向するように上記アキシャル変位センサをハウジングに固定する必要があることから、このアキシャル変位センサをハウジングに固定するための構造物が別途必要となる。このため、こうした構造物が必要とされる分だけ回転軸の軸長も延長せざるを得なくなり、結局この場合も、回転軸としての固有振動数の低下が避けられない。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸の固有振動数を不要に低下させることなく、しかも回転軸に対する回転部品の装着にかかる自由度を高く維持することのできる磁気軸受装置を提供することにある。

こうした目的を達成するため、本発明の磁気軸受装置では、回転軸に設けられた円盤状のアキシャルディスクに対向する一対の電磁石を有し、該電磁石による磁力を通じて前記回転軸をアキシャル方向に非接触にて支承する磁気軸受と、前記回転軸と共に回転並びに変位するセンサターゲットに対向して設けられ、このセンサターゲットのアキシャル方向の位置の検知を通じて前記回転軸のアキシャル方向の位置を検知するアキシャル変位センサとを備え、前記アキシャル変位センサによる検知結果に基づき前記磁気軸受を構成する電磁石の磁力を制御しつつ、前記回転軸をアキシャル方向の所定の非接触支承状態に維持する磁気軸受装置として、前記アキシャル変位センサを前記磁気軸受を構成する構造体に設けることとしている。

磁気軸受装置としてのこのような構造によれば、アキシャル変位センサが上記磁気軸受を構成する構造体に設けられることで、同アキシャル変位センサをハウジングに固定するための別途の構造物等は不要となる。これにより、回転軸の短縮化が可能となり、ひいてはその固有振動数の不要な低下を避け、むしろ固有振動数を高めることすら可能となる。しかも同構造によれば、上記アキシャル変位センサを回転軸の軸端に対向する位置に設ける必要もないため、回転軸に対する回転部品の装着にかかる自由度も高く維持されるようになる。

また、このような構造においては、前記アキシャル変位センサを、前記磁気軸受を構成する構造体中、前記電磁石が配設される面である前記アキシャルディスクに対向する面と反対側の面に設け、前記センサターゲットを、このアキシャル変位センサと対向する態様にて前記回転軸からフランジ状に突設する構造とすることが、上記電磁石の漏洩磁界によるアキシャル変位センサの検知精度への影響を回避するうえで特に有効である。

一方、上記構造において、前記アキシャル変位センサを、前記磁気軸受を構成する構造体中、前記電磁石が配設される面である前記アキシャルディスクに対向する面に設け、前記センサターゲットを、このアキシャル変位センサと対向する態様にて前記アキシャルディスクの対向面に内装する構造とすれば、電磁石の漏洩磁界によるアキシャル変位センサの検知精度への影響は懸念されるものの、回転軸の短縮化という観点からすればより有効な構造となる。

また、これらの構造に関して、前記アキシャル変位センサを、前記磁気軸受を構成する構造体のうちの前記回転軸側に突出した部分に設ける構造とすれば、特に前者の構造に関しては、フランジ状に突設されるセンサターゲットの前記回転軸からの突出長を最小限に抑えることができるようになり、また後者の構造に関しては、電磁石の漏洩磁界によるアキシャル変位センサの検知精度への影響を緩和することが可能となる。

他方、上記各構造に関してはさらに、
（ａ）前記磁気軸受を構成する構造体は、前記一対の電磁石にて前記アキシャルディスクを挟む態様にて設けられてなり、前記アキシャル変位センサは、同磁気軸受を構成する構造体中、前記一対の電磁石の少なくとも一方に対応した側に設けられる構造。あるいは
（ｂ）前記アキシャルディスクは、前記回転軸の軸方向に離間した２枚のディスクとして設けられてなるとともに、前記磁気軸受を構成する構造体は、前記一対の電磁石がこれら２枚のアキシャルディスクのそれぞれ内側もしくは外側に対向する態様にて分離形成されてなり、前記アキシャル変位センサは、これら分離形成された構造体の少なくとも一方に設けられる構造。
等々が有効である。通常、上記（ａ）の構造とするか、あるいは上記（ｂ）の構造とするかは、当該磁気軸受装置が適用される回転駆動装置としての内部構造や製品仕様によるところが大きいが、これらいずれの構造であれ、磁気軸受装置として、回転軸のアキシャル方向に関する安定した非接触支承が可能となる。なお、上記アキシャル変位センサおよびセンサターゲットがそれぞれ対として設けられる場合には、それらアキシャル変位センサを通じてのモニタ精度の向上が図られるようになり、同アキシャル変位センサおよびセンサターゲットが１つだけ設けられる場合には、その分だけ回転軸の短縮が図られるようになる。

本発明にかかる磁気軸受装置によれば、支承対象とする回転軸の短縮化が可能となり、ひいてはその固有振動数の不要な低下を避け、むしろ固有振動数を高めることすら可能となる。しかも同磁気軸受装置によれば、上記アキシャル変位センサを回転軸の基端部等、軸端に対向する位置に設ける必要もないため、回転軸に対する回転部品の装着にかかる自由度も高く維持されるようになる。

（第１の実施形態）
図１に、本発明にかかる磁気軸受装置の第１の実施形態を示す。
この第１の実施形態にかかる磁気軸受装置は、一対の電磁石を有して磁気軸受を構成する構造体がそれら一対の電磁石にて１枚のアキシャルディスクを挟む態様にて設けられている。この点は、先の図５に例示した磁気軸受装置と同様である。ただしこの実施形態の磁気軸受装置では、上記磁気軸受を構成する構造体中、アキシャルディスクに対抗する面と反対側の面にアキシャル変位センサを有し、このアキシャル変位センサと対向する態様にて、回転軸からフランジ状にセンサターゲットが突設される構造としている。

すなわち、図１にその一部断面構造を示すように、この磁気軸受装置は、支承対象とする回転軸１に取り付けられた円盤状の磁性体からなるアキシャルディスク２に対し、上記磁気軸受を構成する構造体３が一対の電磁石４ａ，４ｂによって同ディスク２を挟む構造となっている。そして、この磁性体からなるアキシャルディスク２をアキシャル方向についてそれぞれ反対向きに引っ張るように上記一対の電磁石４ａ，４ｂの磁力が図示しない制御装置を通じて制御されることにより、回転軸１がアキシャル方向に非接触支承されるようにしている。なおこの実施形態において、磁気軸受を構成する構造体３は、当該磁気軸受装置の搭載対象となる回転駆動装置のハウジング１０に対し、その内周面に一体形成されている。

一方、この磁気軸受装置において、回転軸１のアキシャル方向の変位を検知するアキシャル変位センサ５は、上記磁気軸受を構成する構造体３に対して設けられている。詳しくは、同構造体３に設けられた上記一対の電磁石４ａ，４ｂの一方側、この実施形態においてはその搭載対象となる回転駆動装置の中心部側（図中右側）となる電磁石４ｂ側の上記アキシャルディスク２に対向する面と反対側の面にこのアキシャル変位センサ５が設けられている。しかも同実施形態において、このアキシャル変位センサ５は、上記構造体３の突出した部分、すなわち同構造体３から回転軸１側に突出した部分９に設けられており、このアキシャル変位センサ５に対向する態様にて、そのアキシャル変位検知ターゲットとなるセンサターゲット６が回転軸１からフランジ状に突設形成されている。そして、このセンサターゲット６のアキシャル方向の変位が回転軸１のアキシャル方向の変位として上記アキシャル変位センサ５を通じて常時検知（モニタ）され、その検知結果が上記図示を割愛した制御装置に対して出力される。なお、こうしたアキシャル変位センサ５としては渦電流式変位センサ、インダクタンス式変位センサ等を採用することができ、渦電流式変位センサが小型化の点で特に好ましい。また、センサターゲット６としては銅、ステンレス鋼、アルミニウム合金等が使用される。

磁気軸受装置としてのこのような構造により、上記磁気軸受を通じて非接触支承される回転軸１にアキシャル方向の位置ずれが生じたとしても、この位置ずれは上記センサターゲットのアキシャル方向の変位としてその変位量が上記アキシャル変位センサ５を通じて検知され、この検知されたアキシャル方向の変位量が上記制御装置に取り込まれる。このとき制御装置では、この取り込まれた変位量が解消される態様にてアキシャルディスク２を挟む上記一対の電磁石４ａ，４ｂの磁力をフィードバック制御することとなり、これによって回転軸１も、そのアキシャル方向の位置が一定となる所定の非接触支承状態に保持されるようになる。

しかも、本実施形態にかかる磁気軸受装置にあっては、アキシャル変位センサ５を上記磁気軸受を構成する構造体３に設けたことで、このセンサ５をハウジング１０に固定するための別途の構造物等は不要となり、その分だけ回転軸１の短縮化が図られるようになる。すなわち、回転軸１としての固有振動数が高められることとなり、ひいては同磁気軸受装置の搭載対象となる回転駆動装置の定格回転数をより高く設定することが可能となる。なお、これも図示は割愛しているが、こうした磁気軸受装置は通常、回転軸１がラジアル方向にも非接触支承されている。そして、そのラジアル方向の変位が併せて検知され、該検知結果に基づき、同ラジアル方向の変位も併せて修正されている。

ところで、本実施形態にかかる磁気軸受装置は上述のように、回転軸１の短縮化が可能となることに加え、同回転軸１の基端部等、軸端にセンサターゲット６やアキシャル変位センサ５等を設ける必要がないことから、回転軸１に対する回転部品の装着にかかる自由度も高く維持されている。そのため同磁気軸受装置は、たとえばコンプレッサなど、より高い回転数が要求されるとともに、回転軸１の両端に回転翼が設けられる回転駆動装置に適用して特に有効である。図２に、同磁気軸受装置をこのようなコンプレッサの軸受装置として適用した場合の概略構成を参考までに示す。

すなわち図２に示されるように、このコンプレッサは、吸入口２３，２４から導入した外気を加圧ボリュート２５，２６内で圧縮するものであり、こうした外気の圧縮のために加圧ボリュート２５内に設けられる回転翼２１と加圧ボリュート２６内に設けられる回転翼２２とをそれぞれ備える構成となっている。そしてこのコンプレッサにおいて、これら回転翼２１および２２は、上述の磁気軸受装置によって非接触支承されている回転軸１の両端部にそれぞれ取り付けられており、これら回転翼２１および２２と共々、回転軸１がステータ７およびロータ８からなるモータによって回転駆動される。ちなみにこのようなコンプレッサは、定格回転数として、より高い回転数が要求される傾向にあるものの、その軸受装置として本実施形態にかかる磁気軸受装置が適用されることによって回転軸１の固有振動数が高く維持され、共振の発生等も好適に抑制されるようになる。

以上説明したように、本実施形態にかかる磁気軸受装置によれば、以下のような優れた効果を得ることができるようになる。
（１）この磁気軸受装置では、アキシャル変位センサ５を磁気軸受を構成する構造体３に設けることとした。これにより、アキシャル変位センサ５をハウジング１０に固定するための別途の構造物等は不要となり、回転軸１の短縮化が可能となる。すなわち、回転軸１としての固有振動数の不要な低下を避けることができ、むしろその固有振動数を高めることすら可能となる。

（２）しかも、同磁気軸受装置としての上記構造によれば、アキシャル変位センサ５を回転軸１の基端部等、軸端に対向する位置に設ける必要がないために、回転軸１に対する回転部品の装着にかかる設計自由度も高く維持される。よって、たとえばコンプレッサも含めて、回転軸１の両端に回転翼等の回転部品が設けられる回転駆動装置への適用も容易となる。

（３）また、この磁気軸受装置では、上記磁気軸受を構成する構造体３中、電磁石４ｂが配設されるアキシャルディスク２に対向する面と反対側の面にアキシャル変位センサ５を設けるようにした。これにより、電磁石４ｂからの漏洩磁界による影響がアキシャル変位センサ５に及ぶことが抑制され、アキシャル変位センサ５としての検知精度も高く維持されるようになる。

（４）この磁気軸受装置ではさらに、アキシャル変位センサ５を上記磁気軸受を構成する構造体３に設けるに際し、この構造体３に、同構造体３から回転軸１側に突出した部分９を設け、この回転軸１側に突出した部分９に対して上記アキシャル変位センサ５を配設する構造とした。そして、このように配設したアキシャル変位センサ５と対向する態様にて、センサターゲット６を回転軸１からフランジ状に突設形成した。これにより、センサターゲット６の上記回転軸１からの突出長を最小限に抑えることができるようになる。しかも、こうしてセンサターゲット６の突出長が抑制されることで、回転軸１としての固有振動数の不要な低下に対する回避効果も助長されるようになる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明にかかる磁気軸受装置の第２の実施形態を示したものであり、以下、先の図１に示した第１の実施形態にかかる磁気軸受装置との相違点を中心に、同第２の実施形態にかかる磁気軸受装置の構造について詳述する。

図３にその一部断面構造を示すように、この第２の実施形態にかかる磁気軸受装置では、支承対象とする回転軸１に対し、その軸方向に離間した２枚のアキシャルディスク２ａおよび２ｂを設けるとともに、これらディスク２ａおよび２ｂのそれぞれ内側に上記磁気軸受を構成する構造体を構造体３ａおよび構造体３ｂとして分割形成している。すなわちこの場合、磁気軸受を構成する構造体３ａ側では、アキシャルディスク２ａの内側に対向する面に電磁石４ａが設けられるとともに、このアキシャルディスク２ａに対向する面と反対側の面から回転軸１側に突出した部分９ａにアキシャル変位センサ５ａが設けられる。そして、このアキシャル変位センサ５ａに対向する態様にて、そのアキシャル変位検知ターゲットとなるセンサターゲット６ａが回転軸１からフランジ状に突設形成されている。他方、磁気軸受を構成する構造体３ｂ側でも、アキシャルディスク２ｂの内側に対向する面に電磁石４ｂが設けられるとともに、このアキシャルディスク２ｂに対向する面と反対側の面から回転軸１側に突出した部分９ｂにアキシャル変位センサ５ｂが設けられる。そして、このアキシャル変位センサ５ｂに対向する態様にて、そのアキシャル変位検知ターゲットとなるセンサターゲット６ｂが回転軸１からフランジ状に突設形成されている。したがってこの場合であれ、上記非接触支承される回転軸１にアキシャル方向の位置ずれ（変位）が生じたとしても、
（イ）センサターゲット６ａ，６ｂのアキシャル方向の変位としてその変位量がそれぞれ上記アキシャル変位センサ５ａ，５ｂを通じて検知され、この検知されたアキシャル方向の変位量が制御装置（図示略）に取り込まれること。
（ロ）このとき制御装置では、この取り込まれた変位量が解消される態様にてアキシャルディスク２ａ，２ｂのそれぞれ内側に対向する一対の電磁石４ａ，４ｂの磁力をフィードバック制御すること。
等々は、先の第１の実施形態にかかる磁気軸受装置と基本的に同様であり、これによって回転軸１も、そのアキシャル方向の位置が一定となる所定の非接触支承状態に保持されるようになる。

なお、この実施形態にかかる磁気軸受装置にあっては、同図３に示されるように、回転軸１を回転駆動するステータ７およびロータ８からなるモータを挟む態様にてアキシャルディスク２ａ，２ｂの各内側に上記磁気軸受を構成する構造体３ａ，３ｂを分割形成するようにしている。このため、少なくとも２枚のアキシャルディスク２ａ，２ｂを使用する分だけ、またアキシャル変位センサ５ａ，５ｂ並びにセンサターゲット６ａ，６ｂの対を２組使用する分だけ、回転軸１としての軸長の短縮化は難しくなるものの、反面、それらアキシャル変位センサ５ａ，５ｂを通じた変位検知精度は高められるようになる。しかも、上記モータを中心にそれら構造体３ａ，３ｂ並びにアキシャルディスク２ａ，２ｂが略対称に配設される構造でもあるため、たとえば図２に例示したコンプレッサ等への適用に際しては、回転軸１に対する、よりバランスのとれた回転駆動が可能ともなる。

以上説明したように、この第２の実施形態にかかる磁気軸受装置によっても先の第１の実施形態による前記（１）〜（４）の効果に準ずる効果が得られるとともに、新たに次のような効果も併せて得られるようになる。

（５）回転軸１そのものとしての軸長の短縮化は難しいものの、アキシャル変位センサ５ａ，５ｂを通じた変位検知精度はより高められるようになり、制御装置を通じた一対の電磁石４ａ，４ｂを用いてのアキシャル位置制御もより信頼性の高いものとなる。

（６）モータを中心に、磁気軸受として上記分割形成した構造体３ａ，３ｂ並びにアキシャルディスク２ａ，２ｂが略対称に配設される構造でもあるため、たとえば図２に例示したコンプレッサ等への適用に際しては、回転軸１に対する、よりバランスのとれた回転駆動が可能ともなる。

（第３の実施形態）
図４は、本発明にかかる磁気軸受装置の第３の実施形態を示したものであり、以下でも、先の図１に示した第１の実施形態にかかる磁気軸受装置との相違点を中心に、同第３の実施形態にかかる磁気軸受装置の構造について詳述する。

図４にその一部断面構造を示すように、この第３の実施形態にかかる磁気軸受装置も、基本的には先の第１の実施形態にかかる磁気軸受装置と同様、支承対象とする回転軸１に取り付けられたアキシャルディスク２に対し、磁気軸受を構成する構造体３が一対の電磁石４ａ，４ｂによって同ディスク２を挟む構造となっている。そして、回転軸１のアキシャル方向の変位を検知するアキシャル変位センサ５が上記磁気軸受を構成する構造体３に対して設けられていることも先の第１の実施形態にかかる磁気軸受装置と同様であるが、本実施形態にかかる磁気軸受装置では特に、このアキシャル変位センサ５を、同構造体３の上記アキシャルディスク２に対向する面に設けている。このため、そのアキシャル変位検知ターゲットとなるセンサターゲット６も、同アキシャル変位センサ５と対向する態様にて上記アキシャルディスク２の対向面に埋設されるかたちとなる。なお、同アキシャル変位センサ５が上記構造体３の突出した部分、すなわち同構造体３から回転軸１側に突出した部分９に設けられることも先の第１の実施形態にかかる磁気軸受装置と基本的に同様であるが、この構造体３から突出した部分９が上記アキシャルディスク２に対向する面側に位置していることは上述の通りである。ちなみに、この構造体３の上記アキシャルディスク２に対向する面には電磁石４ｂが配設されていることから、通常はこの電磁石４ｂの漏洩磁界によるアキシャル変位センサ５の検知精度への影響が懸念されるものの、同構造体３から突出した部分９を通じてこれらが物理的に離間されることにより、こうした影響も緩和されるようになる。そしてこの場合も、上記非接触支承される回転軸１にアキシャル方向の位置ずれ（変位）が生じたとき、
（イ’）センサターゲット６のアキシャル方向の変位としてその変位量がそれぞれ上記アキシャル変位センサ５を通じて検知され、この検知されたアキシャル方向の変位量が制御装置（図示略）に取り込まれること。
（ロ’）このとき制御装置では、この取り込まれた変位量が解消される態様にて、アキシャルディスク２を挟むように配設された一対の電磁石４ａ，４ｂの磁力をフィードバック制御すること。
等々は、先の第１の実施形態にかかる磁気軸受装置と同様であり、これによって回転軸１も、そのアキシャル方向の位置が一定となる所定の非接触支承状態に保持される。

本実施形態にかかる磁気軸受装置にあってはこのように、先の第１の実施形態にかかる磁気軸受装置と比較して電磁石４ｂの漏洩磁界によるアキシャル変位センサ５の検知精度への影響が懸念されるところではあるが、センサターゲット６がアキシャルディスク２に埋設されることで、回転軸１としての軸長はさらにその短縮化が促進されるようになる。すなわち、回転軸１としての固有振動数もさらに高められることとなる。もっとも、電磁石４ｂの漏洩磁界によるアキシャル変位センサ５の検知精度への影響については、上述のように構造体３から突出した部分９を通じて物理的な離間を図ること、あるいは適宜の磁気遮蔽部材を介在させること、等々を通じてこれを抑制、もしくは回避することは可能である。

また、本実施形態にかかる磁気軸受装置にあっても、回転軸１の基端部等、軸端にセンサターゲット６やアキシャル変位センサ５を設ける必要がなく、回転軸１に対する回転部品の装着にかかる自由度が高く維持されていることは先の第１の実施形態にかかる磁気軸受装置と同様である。このため、この磁気軸受装置も、先の図２に準ずる態様でのコンプレッサ等への適用は可能であり、むしろ回転軸１としての固有振動数のさらなる上昇化を利用して、搭載対象となる回転駆動装置の定格回転数のさらなる上昇化が期待できるようにもなる。

以上説明したように、この第３の実施形態にかかる磁気軸受装置によっても先の第１の実施形態による前記（１）および（２）の効果に準ずる効果が得られるとともに、同第１の実施形態による前記（３）および（４）の効果に代わる効果として、次のような効果が得られるようになる。

（３’）磁気軸受を構成する構造体３のアキシャルディスク２に対向する面にアキシャル変位センサ５を設けるとともに、そのアキシャル変位検知ターゲットとなるセンサターゲット６を、同アキシャル変位センサ５と対向する態様にて上記アキシャルディスク２の対向面に内装するようにした。これにより、回転軸１に対するセンサターゲット６の配設領域が割愛される分だけ、同回転軸１としてのさらなる短縮化が図られるようになる。

（４’）アキシャル変位センサ５を上記磁気軸受を構成する構造体３に設けるに際し、この構造体３に、同構造体３から回転軸１側に突出した部分９を設けるとともに、該突出した部分９に対してアキシャル変位センサ５を設け、同アキシャル変位センサ５を電磁石４ｂから物理的に離間する構造とした。これにより、電磁石４ｂの漏洩磁界によるアキシャル変位センサ５の検知精度への影響が緩和されるようになる。もっとも上述のように、これらアキシャル変位センサ５と電磁石４ｂとの間に適宜の磁気遮蔽部材を介在させるようにすれば、こうした漏洩磁界による検知精度への影響も回避することは可能である。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記第２の実施形態は上記第１の実施形態にかかる磁気軸受装置の構造に準じてその磁気軸受を構成する構造体３を分割形成するように拡張したものであるが、上記第３の実施形態にかかる磁気軸受装置についてもその磁気軸受を構成する構造体３を分割形成するかたちで上記第２の実施形態に準じた構造に拡張することはできる。これにより、上記第２の実施形態にかかる磁気軸受装置にあっても、その回転軸１としての軸長をさらに短縮することができるようになる。

・上記第１あるいは第３の実施形態では、アキシャル変位センサ５とセンサターゲット６との対を磁気軸受を構成する構造体３の一方側にのみ設ける構造としたが、アキシャルディスク２を挟んで、同構造体３の両側に設ける構造としてもよい。この場合、回転軸１としての軸長の面では不利となるものの、アキシャル変位センサ５を通じた変位検知精度はより高められるようになる。すなわち、上記制御装置を通じた一対の電磁石４ａ，４ｂを用いてのアキシャル位置制御もより信頼性の高いものとなる。

・逆に上記第２の実施形態では、分割形成した構造体３ａ，３ｂの各々に対応してアキシャル変位センサ５ａ，５ｂとセンサターゲット６ａ，６ｂとを各別に設ける構造としたが、これら分割形成した構造体３ａ，３ｂのいずれか一方のみに対応してアキシャル変位センサとセンサターゲットとの対を設ける構造としてもよい。これにより、同第２の実施形態の磁気軸受装置にあっても、これらアキシャル変位センサとセンサターゲットとの対を割愛した分だけ、回転軸１としての軸長の短縮化を図ることが可能となる。

・同じく上記第２の実施形態では、支承対象とする回転軸１の軸方向に離間した２枚のアキシャルディスク２ａおよび２ｂのそれぞれ内側に磁気軸受を構成する構造体を構造体３ａおよび構造体３ｂとして分割形成したが、これら分割形成する構造体３ａおよび構造体３ｂをアキシャルディスク２ａおよび２ｂのそれぞれ外側に設ける構造としてもよい。すなわち、これら構造体３ａおよび構造体３ｂを、アキシャルディスク２ａおよび２ｂのそれぞれ内側に設けるか外側に設けるかは、回転軸１に装着される回転部品の装着位置に応じて自由に選択可能である。

・上記第１〜第３の実施形態ではいずれも、磁気軸受を構成する構造体のうちの回転軸１側に突出した部分にアキシャル変位センサを設ける構造としたが、要は、こうした突出した部分の要否に拘わらず、同アキシャル変位センサが上記構造体中に設けられる構造であればよい。このような構造でさえあれば、各実施形態の前記（１）および（２）の効果を得ることはできる。なお、特に上記第３の実施形態に関しては、上述した磁気遮蔽部材の採用によって、こうした構造の実現も容易である。

本発明にかかる磁気軸受装置の第１の実施形態についてその一部断面構造を示す部分断面図。 同第１の実施形態にかかる磁気軸受装置をコンプレッサに適用した場合の一部断面構造を示す部分断面図。 本発明にかかる磁気軸受装置の第２の実施形態についてその一部断面構造を示す部分断面図。 本発明にかかる磁気軸受装置の第３の実施形態についてその一部断面構造を示す部分断面図。 従来の磁気軸受装置の一例についてその一部断面構造を示す部分断面図。

符号の説明

１…回転軸、２，２ａ，２ｂ…アキシャルディスク、３，３ａ，３ｂ…磁気軸受を構成する構造体、４ａ，４ｂ…電磁石、５，５ａ，５ｂ…アキシャル変位センサ、６，６ａ，６ｂ…センサターゲット、７…ステータ（モータステータ）、８…ロータ（モータロータ）、９，９ａ，９ｂ…磁気軸受を構成する構造体の回転軸側に突出した部分、１０…ハウジング、２１，２２…回転翼、２３，２４…吸入口、２５，２６…加圧ボリュート。

Claims (6)

1. 回転軸に設けられた円盤状のアキシャルディスクに対向する一対の電磁石を有し、該電磁石による磁力を通じて前記回転軸をアキシャル方向に非接触にて支承する磁気軸受と、前記回転軸と共に回転並びに変位するセンサターゲットに対向して設けられ、このセンサターゲットのアキシャル方向の位置の検知を通じて前記回転軸のアキシャル方向の位置を検知するアキシャル変位センサとを備え、前記アキシャル変位センサによる検知結果に基づき前記磁気軸受を構成する電磁石の磁力を制御しつつ、前記回転軸をアキシャル方向の所定の非接触支承状態に維持する磁気軸受装置において、
   前記アキシャル変位センサを前記磁気軸受を構成する構造体に設けた
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
2. 前記アキシャル変位センサは、前記磁気軸受を構成する構造体中、前記電磁石が配設される面である前記アキシャルディスクに対向する面と反対側の面に設けられ、前記センサターゲットは、このアキシャル変位センサと対向する態様にて前記回転軸からフランジ状に突設されてなる
   請求項１に記載の磁気軸受装置。
3. 前記アキシャル変位センサは、前記磁気軸受を構成する構造体中、前記電磁石が配設される面である前記アキシャルディスクに対向する面に設けられ、前記センサターゲットは、このアキシャル変位センサと対向する態様にて前記アキシャルディスクの対向面に内装されてなる
   請求項１に記載の磁気軸受装置。
4. 前記アキシャル変位センサは、前記磁気軸受を構成する構造体のうちの前記回転軸側に突出した部分に設けられてなる
   請求項２または３に記載の磁気軸受装置。
5. 前記磁気軸受を構成する構造体は、前記一対の電磁石にて前記アキシャルディスクを挟む態様にて設けられてなり、前記アキシャル変位センサは、同磁気軸受を構成する構造体中、前記一対の電磁石の少なくとも一方に対応した側に設けられてなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気軸受装置。
6. 前記アキシャルディスクは、前記回転軸の軸方向に離間した２枚のディスクとして設けられてなるとともに、前記磁気軸受を構成する構造体は、前記一対の電磁石がこれら２枚のアキシャルディスクのそれぞれ内側もしくは外側に対向する態様にて分離形成されてなり、前記アキシャル変位センサは、これら分離形成された構造体の少なくとも一方に設けられてなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気軸受装置。

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