JP2016118226A - Magnetic bearing and rotary machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic bearing and a rotary machine capable of discharging heat in a gap between a disc and an electromagnet unit without supply of high-pressure cooling gas.SOLUTION: A magnetic bearing has a disc provided for a rotor, and an electromagnet unit disposed to face the disc, and the electromagnet unit comprises a coil and a core which contains the coil and has a radiation slit penetrating a range from a disc-side region facing the disc to a side opposite to the disc.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、磁気軸受及び回転機械に関するものである。   The present invention relates to a magnetic bearing and a rotating machine.

例えば、特許文献1に示すように、ターボ圧縮機やモータ等の回転機械では、ロータをできる限り回転抵抗が少なく軸支するために、磁気軸受が用いられている。一般的には、磁気軸受を採用する場合には、磁気軸受として、ロータの径方向への荷重を支持するラジアル磁気軸受と、ロータの軸方向への荷重を支持するアキシャル磁気軸受とが設けられる。   For example, as shown in Patent Document 1, in a rotary machine such as a turbo compressor and a motor, a magnetic bearing is used to support the rotor with as little rotational resistance as possible. In general, when a magnetic bearing is employed, a radial magnetic bearing that supports a load in the radial direction of the rotor and an axial magnetic bearing that supports a load in the axial direction of the rotor are provided as the magnetic bearing. .

特開2001−214935号公報JP 2001-214935 A

ところで、近年、ロータの高速回転化が進み、回転時の安定性向上の観点からロータの軸長が短くなっている。アキシャル磁気軸受が、ロータに対して固定されるディスクを電磁石ユニットで一定の隙間を空けて両側から挟む構成であることから、ロータの軸長が短くなることで、電磁石ユニットの設置スペースの確保が難しくなっている。一方で、電磁石ユニットにおいて一定の磁束を確保するためには、コイルの線積率を保つ必要がある。このため、特にロータが高速回転される回転機械では、電磁石ユニットをロータの径方向に広げることでコイルの線積率を維持しつつロータの軸方向に扁平とすることで、ロータの短軸化に対応している。   By the way, in recent years, the rotation speed of the rotor has been increased, and the axial length of the rotor has been shortened from the viewpoint of improving the stability during rotation. Since the axial magnetic bearing is configured such that the disk fixed to the rotor is sandwiched from both sides by a certain gap with the electromagnet unit, the axial length of the rotor is shortened, so that the installation space for the electromagnet unit can be secured. It's getting harder. On the other hand, in order to ensure a constant magnetic flux in the electromagnet unit, it is necessary to maintain the coil line product ratio. For this reason, especially in rotating machines where the rotor rotates at high speeds, the electromagnet unit is expanded in the radial direction of the rotor, thereby maintaining the coil line area ratio and flattening in the axial direction of the rotor. It corresponds to.

このようなロータの短軸化に伴って、ディスクと電磁石ユニットとの隙間が狭小となっている。ディスクと空気との摩擦によって生じる熱を排熱するため、ディスクと電磁石ユニットとの隙間に冷却ガスを供給しているが、上述のように当該隙間が狭小であることから、供給する冷却ガスを高圧化する必要がある。しかしながら、冷却ガスを高圧化すると、上記隙間における流速が高まり、ディスクにおける風損が増加する。このため、回転抵抗が増加し、ロータを回転駆動するための動力が増し、この結果、回転機械の効率を悪化させることになる。   As the rotor becomes shorter, the gap between the disk and the electromagnet unit becomes narrower. The cooling gas is supplied to the gap between the disk and the electromagnet unit in order to exhaust the heat generated by the friction between the disk and the air. However, since the gap is narrow as described above, the cooling gas to be supplied is It is necessary to increase the pressure. However, when the pressure of the cooling gas is increased, the flow velocity in the gap increases and the windage loss in the disk increases. For this reason, the rotational resistance increases, and the power for rotationally driving the rotor increases. As a result, the efficiency of the rotating machine is deteriorated.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、磁気軸受及び回転機械において、高圧の冷却ガスを供給することなく、ディスクと電磁石ユニットとの隙間の排熱を可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to enable exhaust heat in a gap between a disk and an electromagnet unit in a magnetic bearing and a rotary machine without supplying a high-pressure cooling gas. And

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。   The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.

第1の発明は、ロータに対して設けられるディスクと、当該ディスクに対向配置される電磁石ユニットとを有する磁気軸受であって、上記電磁石ユニットが、コイルと、上記コイルを内包すると共に、上記ディスク側の当該ディスクと対向する領域から上記ディスクと反対側に貫通し、流体が貫通可能な放熱スリットを有するコアとを備えるという構成を採用する。   1st invention is a magnetic bearing which has the disk provided with respect to the rotor, and the electromagnet unit arranged facing the said disk, Comprising: The said electromagnet unit contains a coil, the said coil, and the said disk A configuration is adopted in which a core that has a heat dissipating slit that penetrates from the region facing the disk on the side to the opposite side of the disk and allows fluid to pass through is employed.

第2の発明は、上記第1の発明において、上記コイルの端部が上記放熱スリットの内部に配置されているという構成を採用する。   A second invention employs a configuration in which the end of the coil is disposed inside the heat dissipation slit in the first invention.

第3の発明は、上記第1または第2の発明において、上記放熱スリットが、上記ロータの径方向に長く形成され、上記ロータの周方向に複数設けられているという構成を採用する。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the heat dissipating slit is formed long in the radial direction of the rotor and provided in a plurality in the circumferential direction of the rotor.

第4の発明は、上記第1〜第3いずれかの発明において、上記放熱スリットが、上記ロータの径方向から見て、上記放熱スリットと上記ディスクとの間の空気の流れと内部の空気の流れとが同一方向かつ平行に近づくように上記ロータの軸に対して傾斜して設けられているという構成を採用する。   According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the heat dissipating slit is a flow of air between the heat dissipating slit and the disk and an internal air flow when viewed from the radial direction of the rotor. A configuration is adopted in which the flow is provided to be inclined with respect to the axis of the rotor so that the flow approaches the same direction and parallel.

第5の発明は、上記第1〜第4いずれかの発明において、上記放熱スリットが、上記ロータの径方向から見て、上記ディスク側の開口端の幅が上記ディスクと反対側の開口端の幅よりも広いという構成を採用する。   According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the heat dissipating slit has a width of an opening end on the disc side opposite to the disc when viewed from the radial direction of the rotor. A configuration that is wider than the width is adopted.

第6の発明は、ロータと、当該ロータを回転可能に支持する磁気軸受とを備える回転機械であって、上記磁気軸受として上記第1〜第5いずれかの発明である磁気軸受を備えるという構成を採用する。   6th invention is a rotary machine provided with a rotor and the magnetic bearing which supports the said rotor rotatably, Comprising: The structure provided with the magnetic bearing which is one of said 1st-5th invention as said magnetic bearing Is adopted.

本発明によれば、ディスク側の当該ディスクと対向する領域からディスクと反対側に貫通する放熱スリットがコアに対して設けられている。このような放熱スリットは、熱が籠りやすいディスクと電磁石ユニットとの隙間に接続される。このため、放熱スリットが形成されていない場合と比較して、ディスクと電磁石ユニットとの隙間における熱を排熱することが可能となる。このため、本発明によれば、冷却ガスを高圧で供給する必要がなくなり、ディスクにおける風損を増加させることがない。   According to the present invention, the heat radiating slit penetrating from the area facing the disk on the disk side to the opposite side of the disk is provided for the core. Such a heat radiating slit is connected to a gap between the disk and the electromagnet unit where heat is easily generated. For this reason, it becomes possible to exhaust the heat in the gap between the disk and the electromagnet unit as compared with the case where no heat dissipation slit is formed. For this reason, according to the present invention, it is not necessary to supply the cooling gas at a high pressure, and the windage loss in the disk is not increased.

本発明の一実施形態におけるモータの概略構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a schematic structure of a motor in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるモータが備える電磁石ユニットの正面図及び背面図であり、(a)がディスク側から見た正面図であり、(b)がディスクと反対側から見た背面図である。It is the front view and back view of an electromagnet unit with which the motor in one embodiment of the present invention is provided, (a) is the front view seen from the disk side, (b) is the back view seen from the disk opposite side. . 本発明の一実施形態におけるモータが備える電磁石ユニットの断面図であり、(a)が図2のA−A線断面図であり、(b)が図2のB−B線断面図である。It is sectional drawing of the electromagnet unit with which the motor in one Embodiment of this invention is provided, (a) is the sectional view on the AA line of FIG. 2, (b) is the sectional view on the BB line of FIG. 本発明の一実施形態におけるモータが備える電磁石ユニットとディスクとの一部を含む要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view containing a part of electromagnet unit with which the motor in one Embodiment of this invention is equipped, and a disk. 本発明の一実施形態におけるモータの変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the modification of the motor in one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る磁気軸受及び回転機械の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a magnetic bearing and a rotary machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

図1は、本実施形態のモータ1(回転機械)の概略構成を示す縦断面図である。この図に示すように、本実施形態のモータ1は、例えば空気圧縮機に搭載され、ハウジング2と、ステータ3と、ロータ4と、ラジアル磁気軸受5と、アキシャル磁気軸受6と、補助軸受7と、冷却ガス供給装置8とを備えている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a motor 1 (rotary machine) of the present embodiment. As shown in this figure, the motor 1 of this embodiment is mounted on an air compressor, for example, and includes a housing 2, a stator 3, a rotor 4, a radial magnetic bearing 5, an axial magnetic bearing 6, and an auxiliary bearing 7. And a cooling gas supply device 8.

ハウジング2は、ステータ3、ロータ4、ラジアル磁気軸受5、アキシャル磁気軸受6及び補助軸受7を収容するケーシングである。このハウジング2には、ロータ4の先端を露出させるために、ロータ4が貫通する貫通孔が設けられている。ステータ3は、ハウジング2の内部に収容されており、ハウジング2に固定されることにより支持されている。このステータ3は、ロータ4を一定の間隔を空けて囲んで配置されるコイルを備えており、不図示のモータ制御装置により、給電状態が制御される。   The housing 2 is a casing that houses the stator 3, the rotor 4, the radial magnetic bearing 5, the axial magnetic bearing 6, and the auxiliary bearing 7. The housing 2 is provided with a through hole through which the rotor 4 passes in order to expose the tip of the rotor 4. The stator 3 is accommodated in the housing 2 and is supported by being fixed to the housing 2. The stator 3 includes a coil that is disposed so as to surround the rotor 4 at a predetermined interval, and a power supply state is controlled by a motor control device (not shown).

ロータ4は、軸方向が水平となるように姿勢設定された棒部材であり、ステータ3との対向箇所に永久磁石を備えている。このロータ4は、ステータ3への給電により生じる磁界によって回転駆動され、回転時にはラジアル磁気軸受5及びアキシャル磁気軸受6によって非接触にて軸支される。なお、ロータ4は、停止時には、補助軸受7により支持される。ラジアル磁気軸受5及びアキシャル磁気軸受6は、ロータ4を回転可能に支持する。ラジアル磁気軸受5は、ロータ4の両端部に対して各々設けられている。これらのラジアル磁気軸受5は、不図示の給電装置から給電されることによって磁力を発生し、ロータ4の径方向への荷重を非接触にて支持する。   The rotor 4 is a rod member whose posture is set so that the axial direction is horizontal, and a permanent magnet is provided at a position facing the stator 3. The rotor 4 is rotationally driven by a magnetic field generated by power feeding to the stator 3, and is rotatably supported by the radial magnetic bearing 5 and the axial magnetic bearing 6 at the time of rotation. The rotor 4 is supported by the auxiliary bearing 7 when stopped. The radial magnetic bearing 5 and the axial magnetic bearing 6 support the rotor 4 rotatably. The radial magnetic bearing 5 is provided for each end of the rotor 4. These radial magnetic bearings 5 generate magnetic force by being fed from a power feeding device (not shown), and support the load in the radial direction of the rotor 4 in a non-contact manner.

アキシャル磁気軸受6は、図1に示すように、ディスク6aと、2つの電磁石ユニット6bとを備えている。ディスク6aは、磁性体からなる円板状の部材であり、ロータ4に対して設けられている。このディスク6aは、ロータ4よりも大径とされており、ロータ4に対して同心状に固定されている。このようなディスク6aは、ロータ4の軸方向から見て、外縁部がロータ4の外側に突出されている。2つの電磁石ユニット6bは、ディスク6aをロータ4の軸方向から挟むようにディスク6aに対して対向配置されており、ディスク6aに対して僅かな隙間を空けて対向されるようにハウジング2に対して固定されている。このアキシャル磁気軸受6は、不図示の給電装置から給電されることによって磁力を発生し、ロータ4の軸方向への荷重を非接触にて支持する。   As shown in FIG. 1, the axial magnetic bearing 6 includes a disk 6a and two electromagnet units 6b. The disk 6 a is a disk-shaped member made of a magnetic material and is provided for the rotor 4. The disk 6 a has a larger diameter than the rotor 4 and is fixed concentrically to the rotor 4. Such a disk 6 a has an outer edge protruding outside the rotor 4 when viewed from the axial direction of the rotor 4. The two electromagnet units 6b are disposed to face the disk 6a so as to sandwich the disk 6a from the axial direction of the rotor 4, and are opposed to the housing 2 so as to face the disk 6a with a slight gap. Is fixed. The axial magnetic bearing 6 generates a magnetic force by being fed from a power supply device (not shown), and supports the load in the axial direction of the rotor 4 in a non-contact manner.

図2は、電磁石ユニット6bの正面図及び背面図であり、(a)がディスク6a側から見た正面図であり、(b)がディスク6aと反対側から見た背面図である。また、図3は、電磁石ユニット6bの断面図であり、(a)が図2のA−A線断面図であり、(b)が図2のB−B線断面図である。さらに、図4は、電磁石ユニット6bとディスク6aとの一部を含む要部拡大断面図である。これらの図に示すように、電磁石ユニット6bは、コイル6b1と、コア6b2とを備えている。   2A and 2B are a front view and a rear view of the electromagnet unit 6b, where FIG. 2A is a front view seen from the disk 6a side, and FIG. 2B is a rear view seen from the side opposite to the disk 6a. 3 is a cross-sectional view of the electromagnet unit 6b, (a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and (b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part including a part of the electromagnet unit 6b and the disk 6a. As shown in these drawings, the electromagnet unit 6b includes a coil 6b1 and a core 6b2.

コイル6b1は、ロータ4を中心として巻回される巻線により形成されており、不図示の給電装置により給電が行われる。このコイル6b1は、予め定められた線積率となるように巻線が巻回されている。コア6b2は、磁性体からなると共に中央にロータ4が挿通される開口を有する環状の部材であり、コイル6b1を内包する。また、コア6b2は、ディスク6aと対向する領域Raに環状の磁極スリット6b3及び放射状の放熱スリット6b4を有している。   The coil 6b1 is formed by a winding wound around the rotor 4, and power is supplied by a power supply device (not shown). The coil 6b1 is wound with a winding so as to have a predetermined line product ratio. The core 6b2 is an annular member made of a magnetic material and having an opening through which the rotor 4 is inserted at the center, and includes the coil 6b1. The core 6b2 has an annular magnetic pole slit 6b3 and a radial heat dissipation slit 6b4 in a region Ra facing the disk 6a.

磁極スリット6b3は、ロータ4を中心とする環状に設けられており、ロータ4の軸方向から見てコイル6b1が内包された領域に設けられることでコイル6b1の一部を露出させている。この磁極スリット6b3により、コア6b2のディスク6a側が、内径側と外径側とに分割され、磁極が形成される。   The magnetic pole slit 6b3 is provided in an annular shape with the rotor 4 as the center, and is provided in a region where the coil 6b1 is included when viewed from the axial direction of the rotor 4, thereby exposing a part of the coil 6b1. By this magnetic pole slit 6b3, the disk 6a side of the core 6b2 is divided into an inner diameter side and an outer diameter side to form a magnetic pole.

放熱スリット6b4は、ロータ4の軸方向から見てロータ4の軸を中心として放射状に複数設けられている。すなわち、各放熱スリット6b4は、ロータ4の径方向に長く形成され、ロータ4の周方向に複数設けられている。このような放熱スリット6b4は、ディスク6a側のディスク6aと対向する領域Raからディスク6aと反対側に貫通して設けられ、流体(冷却ガス)が貫通可能とされている。   A plurality of the heat radiating slits 6 b 4 are provided radially around the axis of the rotor 4 when viewed from the axial direction of the rotor 4. That is, each heat radiation slit 6 b 4 is formed long in the radial direction of the rotor 4, and a plurality of the heat dissipation slits 6 b 4 are provided in the circumferential direction of the rotor 4. Such a heat radiating slit 6b4 is provided so as to penetrate from the region Ra facing the disk 6a on the disk 6a side to the opposite side of the disk 6a, and is capable of penetrating fluid (cooling gas).

また、図4に示すように、放熱スリット6b4は、ロータ4の径方向外側の端部位置が、ディスク6aの周面6a1よりもロータ4の径方向内側に位置するように長さが設定されている。これによって、放熱スリット6b4が形成される箇所であっても、コア6b2とディスク6aとの間に狭隘部6cが形成されることなる。仮に、放熱スリット6b4の上記端部位置が、ディスク6aの周面6a1よりもロータ4の径方向外側に位置する場合には、狭隘部6cが設けられず、ディスク6aの径方向外側に突出した放熱スリット6b4の端部を通じて冷却ガスが流れやすくなり、ディスク6aとコア6b2との隙間に冷却ガスが流れ込み難くなる。これに対して、上記狭隘部6cを設けた場合には、ディスク6aとコア6b2との隙間に冷却ガスを確実に流れ込ませることが可能となる。   Further, as shown in FIG. 4, the heat radiating slit 6b4 has a length set such that the end position on the outer side in the radial direction of the rotor 4 is positioned on the inner side in the radial direction of the rotor 4 with respect to the peripheral surface 6a1 of the disk 6a. ing. As a result, the narrow portion 6c is formed between the core 6b2 and the disk 6a even at the location where the heat dissipation slit 6b4 is formed. If the end position of the heat radiating slit 6b4 is located on the outer side in the radial direction of the rotor 4 relative to the peripheral surface 6a1 of the disk 6a, the narrowed portion 6c is not provided and protrudes to the outer side in the radial direction of the disk 6a. The cooling gas easily flows through the end portion of the heat radiating slit 6b4, and the cooling gas does not easily flow into the gap between the disk 6a and the core 6b2. On the other hand, when the narrow portion 6c is provided, the cooling gas can surely flow into the gap between the disk 6a and the core 6b2.

また、コイル6b1は、樹脂モールド6b5によってモールドされており、ロータ4の径方向内側の端部位置6b6が放熱スリット6b4の内部に配置されるように固定されている。これによって、コイル6b1の一部が樹脂モールド6b5にモールドされた状態で、冷却ガスの流路となる放熱スリット6b4内に配置されることになる。   The coil 6b1 is molded by a resin mold 6b5, and is fixed so that the end position 6b6 on the radially inner side of the rotor 4 is disposed inside the heat dissipation slit 6b4. As a result, a part of the coil 6b1 is placed in the heat dissipation slit 6b4 serving as a cooling gas flow path in a state where the coil 6b1 is partially molded in the resin mold 6b5.

なお、このような磁極スリット6b3及び放熱スリット6b4は、放電ワイヤ加工によって容易に形成することができる。また、磁極スリット6b3及び放熱スリット6b4が形成されたコア6b2にコイル6b1を内包し、磁極スリット6b3及び放熱スリット6b4に邪魔板等を挿入した状態で、コア6b2の内部に樹脂を注入することで、容易に磁極スリット6b3及び放熱スリット6b4が空隙とされた電磁石ユニット6bを形成することができる。   Note that the magnetic pole slit 6b3 and the heat radiation slit 6b4 can be easily formed by discharge wire processing. In addition, the resin 6 is injected into the core 6b2 while the coil 6b1 is included in the core 6b2 in which the magnetic pole slit 6b3 and the heat radiation slit 6b4 are formed, and a baffle plate or the like is inserted into the magnetic pole slit 6b3 and the heat radiation slit 6b4. Thus, it is possible to easily form the electromagnet unit 6b in which the magnetic pole slit 6b3 and the heat dissipating slit 6b4 are voids.

また、放熱スリット6b4は、放射状に複数設けられている。このため、コア6b2のディスク6a側のディスク6aと対向する領域Raは、ロータ4の周方向において、放熱スリット6b4によって複数の領域に分割されている。   A plurality of heat radiation slits 6b4 are provided radially. For this reason, the area Ra facing the disk 6 a on the disk 6 a side of the core 6 b 2 is divided into a plurality of areas in the circumferential direction of the rotor 4 by the heat radiating slit 6 b 4.

図1に戻り、補助軸受7は、ロータ4の両端部各々に対応して設けられており、ハウジング2に対して固定されている。これらの補助軸受7は、ロータ4がラジアル磁気軸受5及びアキシャル磁気軸受6によって軸支されているときに、ロータ4に対して僅かな隙間が空くように設けられている。このような補助軸受7は、ロータ4の回転が停止され、ラジアル磁気軸受5及びアキシャル磁気軸受6への給電が停止された状態において、ロータ4を支える。また、停電や地震等の緊急時に何らかの影響により回転しているロータ4が本来の基準位置から外れたときにロータ4を軸支する。   Returning to FIG. 1, the auxiliary bearing 7 is provided corresponding to each of both ends of the rotor 4, and is fixed to the housing 2. These auxiliary bearings 7 are provided so that a slight gap is left with respect to the rotor 4 when the rotor 4 is pivotally supported by the radial magnetic bearing 5 and the axial magnetic bearing 6. Such an auxiliary bearing 7 supports the rotor 4 in a state where the rotation of the rotor 4 is stopped and power supply to the radial magnetic bearing 5 and the axial magnetic bearing 6 is stopped. Further, the rotor 4 is pivotally supported when the rotor 4 rotating due to some influence in the event of an emergency such as a power failure or earthquake deviates from the original reference position.

冷却ガス供給装置8は、ハウジング2に設けられた冷却ガス導入孔2aと接続されており、冷却ガス導入孔2aを通じて、ハウジング2内部の2つの電磁石ユニット6bに挟まれた空間に対して冷却ガスXを供給する。このように供給された冷却ガスXは、図4に示すように、狭隘部6cを通じてディスク6aと電磁石ユニット6bとの隙間に流れ込み、一部が放熱スリット6b4を介することで電磁石ユニット6bを通過し、残りがロータ4と電磁石ユニット6bとの隙間を介する電磁石ユニット6bを通過する。なお、このように電磁石ユニット6bを通過した冷却ガスXは、図1に示す補助軸受7とロータ4との隙間等からハウジング2の外部に流れ出る。   The cooling gas supply device 8 is connected to a cooling gas introduction hole 2a provided in the housing 2, and the cooling gas is introduced into the space between the two electromagnet units 6b inside the housing 2 through the cooling gas introduction hole 2a. Supply X. As shown in FIG. 4, the cooling gas X supplied in this way flows into the gap between the disk 6a and the electromagnet unit 6b through the narrow portion 6c, and partly passes through the electromagnet unit 6b through the heat dissipation slit 6b4. The remainder passes through the electromagnet unit 6b through the gap between the rotor 4 and the electromagnet unit 6b. The cooling gas X that has passed through the electromagnet unit 6b in this manner flows out of the housing 2 through a gap between the auxiliary bearing 7 and the rotor 4 shown in FIG.

このような構成の本実施形態のモータ1では、ステータ3に対して給電されることでロータ4が回転駆動され、さらにラジアル磁気軸受5及びアキシャル磁気軸受6に対して給電されることでロータ4が非接触にて軸支される。このため、極めて回転抵抗が少ない状態でロータ4を回転することができる。   In the motor 1 of this embodiment having such a configuration, the rotor 4 is rotationally driven by supplying power to the stator 3, and further, the rotor 4 is supplied by supplying power to the radial magnetic bearing 5 and the axial magnetic bearing 6. Is supported in a non-contact manner. For this reason, the rotor 4 can be rotated in a state where the rotational resistance is extremely small.

上述のような本実施形態のモータ1によれば、ディスク6a側の当該ディスク6aと対向する領域Raからディスク6aと反対側に貫通する放熱スリット6b4がコア6b2に対して設けられている。このような放熱スリット6b4は、熱が籠りやすいディスク6aと電磁石ユニット6bとの隙間に接続される。このため、放熱スリット6b4が形成されていない場合と比較して、ディスク6aと電磁石ユニット6bとの隙間における熱を排熱することが可能となる。このため、本実施形態のモータ1によれば、冷却ガスXを高圧で供給する必要がなくなり、ディスク6aにおける風損を増加させることがない。   According to the motor 1 of the present embodiment as described above, the heat radiation slit 6b4 penetrating from the area Ra facing the disk 6a on the disk 6a side to the opposite side of the disk 6a is provided for the core 6b2. Such a heat radiating slit 6b4 is connected to a gap between the disk 6a and the electromagnet unit 6b where heat is easily generated. For this reason, it is possible to exhaust heat in the gap between the disk 6a and the electromagnet unit 6b as compared with the case where the heat dissipation slit 6b4 is not formed. For this reason, according to the motor 1 of this embodiment, it is not necessary to supply the cooling gas X at a high pressure, and the windage loss in the disk 6a is not increased.

また、本実施形態のモータ1においては、コイル6b1の端部が放熱スリット6b4の内部に配置されている。このため、放熱スリット6b4を通過する冷却ガスXによってコイル6b1の一部が直接的に冷却され、これによってコイル6b1の冷却効率を高めることが可能となる。   Moreover, in the motor 1 of this embodiment, the edge part of the coil 6b1 is arrange | positioned inside the thermal radiation slit 6b4. For this reason, a part of the coil 6b1 is directly cooled by the cooling gas X passing through the heat radiation slit 6b4, whereby the cooling efficiency of the coil 6b1 can be increased.

また、本実施形態のモータ1においては、放熱スリット6b4は、ロータ4の径方向に長く形成され、ロータ4の周方向に複数設けられている。このため、コア6b2のディスク6a側のディスク6aと対向する領域Raが、ロータ4の周方向において、放熱スリット6b4によって複数の領域に分割され、この領域Raにおける大きな渦電流の発生を抑制する。これによって、電磁石ユニット6bにおける渦電流損失を減らし、電磁石ユニット6bの透磁率の周波数特性を向上させることができる。   Further, in the motor 1 of the present embodiment, the heat radiating slit 6 b 4 is formed long in the radial direction of the rotor 4, and a plurality of the heat radiating slits 6 b 4 are provided in the circumferential direction of the rotor 4. For this reason, the area Ra facing the disk 6a on the disk 6a side of the core 6b2 is divided into a plurality of areas by the heat radiating slit 6b4 in the circumferential direction of the rotor 4, and the generation of a large eddy current in the area Ra is suppressed. Thereby, the eddy current loss in the electromagnet unit 6b can be reduced, and the frequency characteristic of the magnetic permeability of the electromagnet unit 6b can be improved.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、電磁石ユニット6b同士の間から狭隘部6cを通じてディスク6aと電磁石ユニット6bとの隙間に冷却ガスXが流れる構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却ガスXの流れを逆とすることも可能である。   For example, in the said embodiment, the structure which the cooling gas X flows into the clearance gap between the disk 6a and the electromagnet unit 6b through the narrow part 6c between the electromagnet units 6b was employ | adopted. However, the present invention is not limited to this, and the flow of the cooling gas X can be reversed.

また、上記実施形態においては、ロータ4の径方向から見て、ロータ4の軸と平行に、放熱スリット6b4がコア6b2を貫通した構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。図5(a)に示すように、電磁石ユニット6bとディスク6aとの間の空気の流れと放熱スリット6b4の内部を流れる空気の流れとが同一方向かつ平行に近づくように、放熱スリット6b4をロータ4の軸に対して傾斜するように貫通されても良い。本実施形態においては、ディスク6a側から放熱スリット6b4に空気が流れ込むため、放熱スリット6b4の入口側の開口端がディスク6aの回転方向の上流側に位置し、放熱スリット6b4の出口側の開口端がディスク6aの回転方向の下流側に位置するように、放熱スリット6b4が傾斜される。なお、冷却ガスXの流れ方向が上記実施形態と逆とされる場合には、放熱スリット6b4の出口側の開口端がディスク6aの回転方向の上流側に位置し、放熱スリット6b4の入口側の開口端がディスク6aの回転方向の下流側に位置するように、放熱スリット6b4が傾斜される。   Moreover, in the said embodiment, seeing from the radial direction of the rotor 4, the structure where the thermal radiation slit 6b4 penetrated the core 6b2 in parallel with the axis | shaft of the rotor 4 was demonstrated. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 5A, the heat dissipating slit 6b4 is disposed in the rotor so that the air flow between the electromagnet unit 6b and the disk 6a and the air flow flowing inside the heat dissipating slit 6b4 approach in the same direction and in parallel. You may penetrate so that it may incline with respect to 4 axis | shafts. In the present embodiment, since air flows from the disk 6a side to the heat radiating slit 6b4, the opening end on the inlet side of the heat radiating slit 6b4 is positioned upstream in the rotation direction of the disk 6a, and the opening end on the outlet side of the heat radiating slit 6b4. The heat dissipating slit 6b4 is inclined so that is positioned downstream in the rotational direction of the disk 6a. When the flow direction of the cooling gas X is opposite to that of the above embodiment, the opening end on the outlet side of the heat radiating slit 6b4 is located on the upstream side in the rotation direction of the disk 6a, and on the inlet side of the heat radiating slit 6b4. The heat dissipating slit 6b4 is inclined so that the open end is located downstream in the rotational direction of the disk 6a.

また、上記実施形態においては、ロータ4の径方向から見て、放熱スリット6b4の入口側の開口端の幅と、放熱スリット6b4の出口側の開口端の幅とが同一である構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図5(b)に示すように、放熱スリット6b4のディスク6a側の開口端の幅が、ディスク6aと反対側の開口端の幅よりも広くすることも可能である。これによって、発熱部となるディスク6a側の放熱スリット6b4の開口面積が広くなり放熱効果が高まると共に、ディスク6aと反対側の開口面積が狭いことからコア6b2の強度を維持することも可能となる。   Moreover, in the said embodiment, seeing from the radial direction of the rotor 4, the structure where the width | variety of the opening end of the entrance side of the radiation | emission slit 6b4 and the width | variety of the opening end of the exit side of the radiation | emission slit 6b4 were the same was demonstrated. . However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 5B, the width of the opening end of the heat radiating slit 6b4 on the disk 6a side is larger than the width of the opening end on the side opposite to the disk 6a. It can also be widened. As a result, the opening area of the heat dissipating slit 6b4 on the side of the disk 6a serving as a heat generating portion is widened, and the heat dissipating effect is enhanced. .

また、上記実施形態においては、本発明を扁平型の電磁石ユニット6bを有する磁気軸受に適用した例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形状の電磁石ユニットを有する磁気軸受に適用することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, the example which applied this invention to the magnetic bearing which has the flat electromagnet unit 6b was demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a magnetic bearing having an electromagnet unit having another shape.

また、上記実施形態では、本発明をモータに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、特性を決定するのにロータの固有振動数が大きな要因となる回転機械や、限られた空間で所定の吸引力が求められる回転機械に対して好適に適用することができる。このような回転機械としては、例えば、空気圧縮機、ターボ冷凍機、空気分離機及びガスタービンが挙げられる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which applied this invention to the motor, this invention is not limited to this. For example, the present invention can be suitably applied to a rotating machine in which the natural frequency of the rotor is a major factor in determining characteristics, or a rotating machine that requires a predetermined suction force in a limited space. . Examples of such rotating machines include air compressors, turbo chillers, air separators, and gas turbines.

1……モータ(回転機械)、2……ハウジング、2a……冷却ガス導入孔、2b……電磁石ユニット、3……ステータ、4……ロータ、5……ラジアル磁気軸受、6……アキシャル磁気軸受、6a……ディスク、6a1……周面、6b……電磁石ユニット、6b1……コイル、6b2……コア、6b3……磁極スリット、6b4……放熱スリット、6b5……樹脂モールド、6b6……端部位置、6c……狭隘部、7……補助軸受、8……冷却ガス供給装置、Ra……領域、X……冷却ガス   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor (rotary machine), 2 ... Housing, 2a ... Cooling gas introduction hole, 2b ... Electromagnet unit, 3 ... Stator, 4 ... Rotor, 5 ... Radial magnetic bearing, 6 ... Axial magnetism Bearing, 6a... Disk, 6a1 ... peripheral surface, 6b ... electromagnet unit, 6b1 ... coil, 6b2 ... core, 6b3 ... magnetic pole slit, 6b4 ... heat radiation slit, 6b5 ... resin mold, 6b6 ... End position, 6c ... Narrow part, 7 ... Auxiliary bearing, 8 ... Cooling gas supply device, Ra ... Region, X ... Cooling gas

Claims (6)

ロータに対して設けられるディスクと、当該ディスクに対向配置される電磁石ユニットとを有する磁気軸受であって、
前記電磁石ユニットは、
コイルと、
前記コイルを内包すると共に、前記ディスク側の当該ディスクと対向する領域から前記ディスクと反対側に貫通し、流体が貫通可能な放熱スリットを有するコアと
を備えることを特徴とする磁気軸受。
A magnetic bearing having a disk provided for the rotor and an electromagnet unit disposed opposite to the disk,
The electromagnet unit is
Coils,
A magnetic bearing comprising: a core that includes the coil, and has a heat-dissipating slit penetrating from a region facing the disk on the disk side to the opposite side of the disk and allowing fluid to pass therethrough.
前記コイルの端部が前記放熱スリットの内部に配置されていることを特徴とする請求項1記載の磁気軸受。   The magnetic bearing according to claim 1, wherein an end portion of the coil is disposed inside the heat dissipation slit. 前記放熱スリットは、前記ロータの径方向に長く形成され、前記ロータの周方向に複数設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の磁気軸受。   3. The magnetic bearing according to claim 1, wherein the heat dissipating slit is formed long in a radial direction of the rotor, and a plurality of the heat dissipating slits are provided in a circumferential direction of the rotor. 前記放熱スリットは、前記ロータの径方向から見て、前記放熱スリットと前記ディスクとの間の空気の流れと内部の空気の流れとが同一方向かつ平行に近づくように前記ロータの軸に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載の磁気軸受。   The heat dissipating slit is viewed from the radial direction of the rotor, so that the air flow between the heat dissipating slit and the disk and the internal air flow approach the same direction and parallel to the axis of the rotor. The magnetic bearing according to claim 1, wherein the magnetic bearing is inclined. 前記放熱スリットは、前記ロータの径方向から見て、前記ディスク側の開口端の幅が前記ディスクと反対側の開口端の幅よりも広いことを特徴とする請求項1〜4いずれか一項に記載の磁気軸受。   The width of the opening end on the disk side is wider than the width of the opening end on the side opposite to the disk as viewed from the radial direction of the rotor. The magnetic bearing as described in. ロータと、当該ロータを回転可能に支持する磁気軸受とを備える回転機械であって、
前記磁気軸受として請求項1〜5いずれか一項に記載の磁気軸受を備えることを特徴とする回転機械。
A rotary machine comprising a rotor and a magnetic bearing that rotatably supports the rotor,
A rotary machine comprising the magnetic bearing according to any one of claims 1 to 5 as the magnetic bearing.
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