JP2018105457A - Radial magnetic bearing and blower - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転体を径方向外側から非接触で支持するためのラジアル磁気軸受、およびラジアル磁気軸受を備えたブロアに関する。 The present invention relates to a radial magnetic bearing for supporting a rotating body in a non-contact manner from the outside in the radial direction, and a blower including the radial magnetic bearing.
ブロア(または送風機)などにおいて回転軸を支持する軸受として玉軸受などを用いた場合、フレッティング疲労、摩擦による摩耗などが生じるため、回転軸を高速回転させることができず、少なくとも、頻繁にメンテナンスを行う必要がある。一方、電磁石の吸引力により回転軸を浮上させ、回転軸を非接触で支持する磁気軸受装置(いわゆる能動型磁気軸受)を用いた場合、フレッティング疲労、摩擦による摩耗が生じないことから、回転軸を高速回転させることができる。 When ball bearings are used as bearings to support the rotating shaft in blowers (or blowers), fretting fatigue, frictional wear, etc. occur, so the rotating shaft cannot be rotated at high speed, and at least frequently maintained. Need to do. On the other hand, when using a magnetic bearing device (so-called active magnetic bearing) that floats the rotating shaft by the electromagnet's attractive force and supports the rotating shaft in a non-contact manner, fretting fatigue and frictional wear do not occur. The shaft can be rotated at high speed.
ここで、磁気軸受装置は、回転軸を軸方向(回転軸方向、スラスト方向)から非接触で支持するスラスト磁気軸受と、回転軸を径方向(ラジアル方向)外側から非接触で支持するラジアル磁気軸受とを有する。スラスト磁気軸受とラジアル磁気軸受はそれぞれ、回転軸を支持するための磁束を発生させるための電磁石と、回転軸の変位を検出するための変位センサとを有する。また、一般的な磁気軸受装置には、給電停止時など異常時に磁気軸受に代わって回転軸を支持するタッチダウン軸受、回転軸の回転数を検出するための回転数センサなどが設けられている。 Here, the magnetic bearing device includes a thrust magnetic bearing that supports the rotating shaft in a non-contact manner from the axial direction (rotating shaft direction, thrust direction), and a radial magnet that supports the rotating shaft in a non-contact manner from the outside in the radial direction (radial direction). Bearing. Each of the thrust magnetic bearing and the radial magnetic bearing has an electromagnet for generating a magnetic flux for supporting the rotating shaft and a displacement sensor for detecting the displacement of the rotating shaft. Further, a general magnetic bearing device is provided with a touch-down bearing that supports the rotating shaft in place of the magnetic bearing in the event of an abnormality such as when power supply is stopped, and a rotational speed sensor for detecting the rotational speed of the rotating shaft. .
このように、スラスト磁気軸受とラジアル磁気軸受がそれぞれ有する電磁石と変位センサ、タッチダウン軸受、回転数センサなどを備えた磁気軸受装置では、玉軸受などと比べて多くの構成部品が存在し、これにより回転軸の軸方向の寸法が大きくなるという問題がある。回転軸の軸方向の寸法が大きくなると回転軸の固有振動数が低下するので、回転軸の共振を防止するためには回転軸を高速回転させることができない。 As described above, in the magnetic bearing device including the electromagnet and the displacement sensor, the touchdown bearing, the rotation speed sensor, etc., which the thrust magnetic bearing and the radial magnetic bearing have, there are many components compared to the ball bearing. As a result, there is a problem that the axial dimension of the rotating shaft increases. Since the natural frequency of the rotating shaft decreases as the axial dimension of the rotating shaft increases, the rotating shaft cannot be rotated at high speed in order to prevent resonance of the rotating shaft.
こうした問題を解決するため、例えば特許文献1に開示されたラジアル磁気軸受では、変位センサの検知面と電磁石の吸引力の作用面とを、軸方向に沿って切った断面において回転軸の周方向に均一に配置し、軸方向では同一位置に配置することが開示されている。同技術により、ラジアル磁気軸受の軸方向の寸法を低減できる。 In order to solve these problems, for example, in the radial magnetic bearing disclosed in Patent Document 1, the circumferential direction of the rotating shaft in the cross section cut along the axial direction between the detection surface of the displacement sensor and the action surface of the attractive force of the electromagnet It is disclosed that they are arranged uniformly at the same position in the axial direction. With this technology, the axial dimension of the radial magnetic bearing can be reduced.
ここで、ラジアル磁気軸受の電磁石は、バックヨーク部と、バックヨーク部および回転体に設けられた磁性部と併せて磁路を構成する一対の磁極ティース部と、各磁極ティース部に巻回されたコイルとを有している。一対の磁極ティース部は、それぞれバックヨーク部から回転体の磁性部に向かって延びている。 Here, the electromagnet of the radial magnetic bearing is wound around the back yoke portion, a pair of magnetic pole teeth portions that form a magnetic path together with the magnetic portions provided on the back yoke portion and the rotating body, and each magnetic pole teeth portion. And a coil. The pair of magnetic pole teeth portions respectively extend from the back yoke portion toward the magnetic portion of the rotating body.
ラジアル磁気軸受では、軸方向の寸法に加えて径方向の寸法を低減させることが求められている。変位センサが回転軸の周方向に均一に配置されている場合において、ラジアル磁気軸受の径方向の寸法を低減させる1つの方法として、変位センサを挟まずに隣接している磁極ティース部同士を互いに近づけることが考えられる。これにより、コイルの巻き数を増やすことなく、ラジアル磁気軸受の径方向の寸法を低減させることができる。しかし、この場合、磁極ティース部同士が回転体側の位置で近接し、これにより回転体の磁性部を介することなく一対の磁極ティース部の間をバイパスする磁束(漏れ磁束)が増加し、吸引力が低下するおそれがある。吸引力を維持するためにはコイルの巻き数を増やす必要があるが、この場合、ラジアル磁気軸受がやはり径方向または軸方向に大型化してしまう。 Radial magnetic bearings are required to reduce the radial dimension in addition to the axial dimension. In the case where the displacement sensors are uniformly arranged in the circumferential direction of the rotating shaft, as one method for reducing the radial dimension of the radial magnetic bearing, the adjacent magnetic teeth portions without interposing the displacement sensor are mutually connected. It can be considered to approach. Thereby, the radial dimension of the radial magnetic bearing can be reduced without increasing the number of turns of the coil. However, in this case, the magnetic teeth portions are close to each other at the position on the rotating body side, thereby increasing the magnetic flux (leakage magnetic flux) bypassing between the pair of magnetic teeth portions without passing through the magnetic portion of the rotating body, and attracting force. May decrease. In order to maintain the attractive force, it is necessary to increase the number of turns of the coil, but in this case, the radial magnetic bearing is also enlarged in the radial direction or the axial direction.
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、吸引力を維持しつつラジアル磁気軸受を小型化することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to reduce the size of a radial magnetic bearing while maintaining an attractive force.
本発明は、
回転体を径方向外側から非接触で支持するためのラジアル磁気軸受であって、
前記回転体に対向して設けられ、前記回転体を支持するための磁束を発生させる複数の電磁石を備え、
前記複数の電磁石は、それぞれ、バックヨーク部と、前記バックヨーク部および前記回転体と併せて磁路を構成する一対の磁極ティース部と、前記一対の磁極ティース部のそれぞれに巻回されたコイルとを有し、
前記一対の磁極ティース部は、それぞれ、前記バックヨーク部から前記一対の磁極ティース部の間隔が狭まるように延びる基部と、前記基部から前記回転体に向かって前記一対の磁極ティース部の間隔が広がり、または維持されるように延びる先端部とを有する、
ラジアル磁気軸受に関する。
The present invention
A radial magnetic bearing for supporting a rotating body from the radially outer side in a non-contact manner,
A plurality of electromagnets provided to face the rotating body and generate magnetic flux for supporting the rotating body,
The plurality of electromagnets are respectively wound around a back yoke portion, a pair of magnetic teeth portions that form a magnetic path in combination with the back yoke portion and the rotating body, and a pair of magnetic teeth portions. And
Each of the pair of magnetic teeth portions extends from the back yoke portion so that the distance between the pair of magnetic teeth portions decreases, and the distance between the pair of magnetic teeth portions increases from the base toward the rotating body. Or a tip that extends to be maintained,
The present invention relates to a radial magnetic bearing.
本発明によれば、電磁石に設けられる一対の磁極ティース部の先端部が、基部から回転体に向かって、磁極ティース部の間隔が広がり、または維持されるように延びているので、吸引力を維持しつつラジアル磁気軸受を小型化することが可能となる。 According to the present invention, the tip portions of the pair of magnetic teeth portions provided in the electromagnet extend from the base portion toward the rotating body so that the interval between the magnetic teeth portions is increased or maintained. It is possible to reduce the size of the radial magnetic bearing while maintaining it.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。以下の説明では、必要に応じて特定の方向を表す用語を用いるが、これらの用語は本発明の理解を容易にするために用いているのであって、こられの用語により本発明の範囲が限定されると理解すべきでない。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In the following description, terms indicating a specific direction are used as necessary, but these terms are used for facilitating the understanding of the present invention. It should not be understood as limited.
実施形態1.
(1.ブロアの全体構造)
図1に示すように、ブロア1は、円筒形状の回転軸2を備える。以下の説明では、回転軸2の軸方向(スラスト方向)をZ方向といい、回転軸2の径方向(ラジアル方向)をR方向という。
Embodiment 1. FIG.
(1. Overall structure of blower)
As shown in FIG. 1, the blower 1 includes a cylindrical rotating
ブロア1は、回転軸2を回転させるモータ3と、軸方向Zにおける回転軸2の両端部にそれぞれ固定された羽根4と、回転軸2を非接触で支持するための磁気軸受装置とをさらに備える。回転軸2と磁気軸受装置は、ケーシング5内に収容されている。モータ3は、ケーシング5に固定されたステータ6と、回転軸2に固定されたロータ7とを有する。
The blower 1 further includes a motor 3 that rotates the rotating
(2.磁気軸受装置)
磁気軸受装置は、軸方向Zにおける回転軸2の両端部にそれぞれ設けられたラジアル磁気軸受(以下、ラジアル軸受と称す)10,10と、1つのスラスト磁気軸受(以下、スラスト軸受と称す)20と、タッチダウン軸受30と、回転数センサ40とを有する。
(2. Magnetic bearing device)
The magnetic bearing device includes radial magnetic bearings (hereinafter referred to as radial bearings) 10 and 10 provided at both ends of the
[2−1.ラジアル軸受]
ラジアル軸受10は、回転軸2を径方向Rの外側から非接触で支持する。本発明において、回転軸2は、ラジアル軸受10により支持される回転体の一例である。ラジアル軸受10は、回転軸2を支持するための磁束を発生させる複数の電磁石11と、回転軸2の周面に固定された磁性部12と、回転軸2の径方向Rの変位を検出するための変位センサ13とを有する。
[2-1. Radial bearing]
The
電磁石11は、ケーシング5に固定されている。図2に示すように、実施形態1では、4つの電磁石11A,11B,11C,11Dが、軸方向Zに沿って切った断面において、それぞれ90°の角度を隔てて周方向に均一に配置されている。例えば、電磁石11Aと電磁石11Bは、周方向Rにおいて、変位センサ13(具体的には、後述する検出部13a)を挟んで配置されている。電磁石11Aと電磁石11Dは、互いに隣接して配置されている。4つの電磁石は同じ形状を有する。電磁石11は、バックヨーク部14,15と、一対の磁極ティース部16,17と、磁極ティース部16,17のそれぞれに巻回されたコイル18,19とを有する。バックヨーク部14,15と磁極ティース部16,17は、積層鋼板で構成されていてもよい。バックヨーク部14,15と磁極ティース部16,17とを併せて電磁石11のコアと称してもよい。
The
電磁石11の磁極ティース部16,17は、バックヨーク部14,15からそれぞれ、回転軸2に設けられた磁性部12に向かって延びている。電磁石11の磁極ティース部は、軸方向Zに沿って切った断面において、それぞれ変位センサ13(具体的には、後述する検出部13a)を避けるように周方向に不均一に配置されている。電磁石11(11A〜11D)は、軸方向Zに沿って切った断面において周方向に均一に配置されている。実施形態では、バックヨーク部14,15は、磁極ティース部ごとに分割されている。
The
磁極ティース部16,17と磁性部12との間には、微少な隙間が設けられている。磁極ティース部16は、バックヨーク部14側の基部16aと、磁性部12側の先端部16bとを有する。同様に、磁極ティース部17は、バックヨーク部15側の基部17aと、回転軸2側の先端部17bとを有する。
A minute gap is provided between the
図示しているように、磁極ティース部16,17の基部16a,17aの間隔L1は、バックヨーク部14,15から先端部16b,17bに向かって小さくなる。このように、基部16a,17aは、バックヨーク部14,15から先端部16b,17bに向かって、磁極ティース部16,17の間隔が狭まるように延びている。
As shown in the drawing, the distance L1 between the
実施形態1では、磁極ティース部16,17の先端部16b,17bは、互いに遠ざかるように、つまり、両者の間隔L2が基部16a,17aから回転軸2の磁性部12に向かって大きくなるように基部16a,17aに対して屈曲している。このように、先端部16b,17bは、基部16a,17aから磁性部12に向かって磁極ティース部16,17の間隔が広がるように延びている。
In the first embodiment, the
実施形態では、コイル18,19は、磁極ティース部16,17の基部16a,17aにのみ巻回され、先端部16b,17bには巻回されていない。コイル18,19の占有面積を大きくして電磁石11の吸引力を高めるため、隣接する電磁石11,11において、コイル18,19は互いに近接していることが好ましい。
In the embodiment, the
コイル18,19に通電したときに電磁石11に形成される磁束の向きを、図3に矢印で示している。実施形態では、周方向に隣接する電磁石11,11の磁極ティース部16,17の磁極が同じになるように、コイル18,19の巻回の向きと電流の向きが選定される。図示しているように、磁極ティース部16,17は、バックヨーク部14,15および磁性部12と併せて磁路を構成する。このようにして、回転軸2に設けられた磁性部12と磁極ティース部16,17との間で吸引力が発生する。実施形態1では、電磁石11(11A〜11D)は、軸方向Zに沿って切った断面において周方向に均一に配置されているので、吸引力が周方向に均一に作用する。
The direction of the magnetic flux formed in the
ここで、上述のとおり、磁極ティース部16,17は、バックヨーク部14,15および磁性部12と併せて磁路を構成するところ、磁極ティース部16,17が互いに近接すると、磁性部12を介することなく磁極ティース部16,17の間をバイパスする磁束(漏れ磁束)が増える(詳しくは後述する)。したがって、磁極ティース部16,17の基部16a,17aの間隔L1の最小値および先端部16a,17aの間隔L2の最小値は、前記漏れ磁束を無視できる程度の大きさとすることが好ましい。
Here, as described above, the
上述のとおり、磁極ティース部16,17の先端部16b,17bは、基部16a,17aから磁性部12に向かって磁極ティース部16,17の間隔が広がるように延びているところ、前記間隔L2の最小値が前記漏れ磁束を無視できる程度の大きさであるならば、先端部16b,17bは基部16a,17aから磁性部12に向かって磁極ティース部16,17の間隔が維持される(つまり、間隔が一定であるか略一定である)ように延びていてもよい。
As described above, the
磁性部12は、円筒形状を有し、回転軸2に対して同軸に設けられている。磁性部12は、鉄損を抑えるために積層鋼板で構成されていてもよい。磁性部12の積層鋼板は、回転軸2に直接に焼きばめにより固着されていてもよい。上述のとおり、磁性部12は、磁極ティース部16,17との間で吸引力を発生させる機能を有する。なお、回転軸2に磁性部12を設けるのでなく、回転軸2の少なくとも一部を磁性体で構成してもよい。
The
変位センサ13は、互いに対向して配置された検出部13aと被検出部13bとを有する。実施形態では、変位センサ13として、検出対象の表面状態の影響を受けにくい渦電流式センサを用いる。検出部13aは、隣接する2つの電磁石11,11の間の空間に配置されている。実施形態では、4つの検出部13aが、軸方向Zに沿って切った断面において、それぞれ90°の角度を隔てて周方向に均一に配置されている。
The
図1に示すように、変位センサ13の検出部13aは、径方向で電磁石11と重なる位置に配置されている。実施形態では、変位センサ13の被検出部13bは、磁性部12の外周面に設けられている。被検出部13bは、回転軸2に設けられていてもよい。4つの検出部13aのうち、回転軸2を挟んで対向する2つの検出部13aと被検出部13bとにより、一対の変位センサ13,13が構成される。4つの検出部13aと被検出部13bとにより、一対の変位センサ13,13が2組構成される。
As shown in FIG. 1, the
変位センサ13により検出された回転軸2の径方向Rの変位は、図示しない制御装置により電磁石11における変位に座標変換される。座標変換された変位に基づいて、電磁石11のコイル18,19に流れる電流がフィードバックされる。これにより、電磁石11と磁性部12との間に作用する磁気吸引力が制御され、回転軸2を非接触で支持するように、電磁石11と磁性部12との隙間の大きさが制御される。
The displacement in the radial direction R of the
回転軸2を挟んで対向する一対の変位センサ13,13の出力の差動を求めることにより、環境温度変化から生じるセンサコイル、ケーブル、アンプ(すべて図示せず)のドリフトによる計測誤差を低減している。
By obtaining the differential of the outputs of the pair of
上述のとおり、電磁石11のバックヨーク部14,15は、1つの磁極ティース部ごとに分割されている。したがって、ラジアル軸受10は、磁極ティース部16,17にそれぞれコイル18,19を巻回した後に全体が組み立てられる。
As described above, the
[2−2.スラスト軸受]
スラスト軸受20は、回転軸2を軸方向Zに支持する。スラスト軸受20は、円板状のスラストディスク21と、一対の円環状の電磁石22と、変位センサ23とを有する。スラストディスク21は、強磁性体からなる。スラストディスク21は、回転軸2に対して同軸にかつ垂直に取り付けられている。スラストディスク21は、円形の主面21a,21bを有する。
[2-2. Thrust bearing]
The
電磁石22は、スラストディスク21を軸方向Zから挟むようにして設けられた電磁石22a,22bを含む。電磁石22a,22bには、環状の溝が形成されている。当該溝には、円環状に巻回されたコイル24a,24bが配置されている。電磁石22a,22bは、スラストディスク21の主面21a,21bとの間にそれぞれ微少な所定の間隙を設けて、かつ、コイル24a,24bがスラストディスク21の主面21a,21bにそれぞれ対向する位置において、ケーシング5に取り付けられている。コイル24a,24bに通電することにより、電磁石22a,22bとスラストディスク21の主面21a,21bとの間に吸引力が発生する。
The
実施形態では、変位センサ23として、検出対象の表面状態の影響を受けにくい渦電流式センサを用いる。変位センサ23により検出されたスラストディスク21の軸方向Rの変位に基づき、電磁石22a,22bに流れる電流をフィードバック制御することにより、電磁石22とスラストディスク21の主面21a,21bとの間に作用する磁気吸引力が制御され、スラストディスク21を電磁石22から軸方向Zに離隔して非接触で支持するように、スラストディスク21と電磁石22との軸方向の隙間が制御される。
In the embodiment, as the
[2−3.タッチダウン軸受]
タッチダウン軸受30は、ラジアル軸受10の電磁石11、スラスト軸受20の電磁石22への給電停止時など異常時にラジアル軸受10とスラスト軸受20が停止して回転軸2を支持できなくなったときに、これらに代わって回転軸2を支持する。タッチダウン軸受30は、回転軸2の軸方向Zと径方向Rの可動範囲を規制して、回転軸2の可動範囲の極限位置において回転軸2を機械的に支持する。
[2-3. Touchdown bearing]
The touch-
タッチダウン軸受30は、ケーシング5に取り付けられている。実施形態では、タッチダウン軸受30は、回転軸2を径方向Rの外側から支持する深溝玉軸受31と、回転軸2を径方向Rと軸方向Zの両方向で支持する2つのアンギュラ玉軸受32とを含む。2つのアンギュラ玉軸受32では、正面合わせが行われている。なお、図1に示すタッチダウン軸受30の断面は、概略を示したものに過ぎないと理解すべきである。
The
[2−4.回転数センサ]
回転数センサ40は、回転軸2の回転数または回転量を検出する光学エンコーダである。ただし、本発明はこれに限定されることなく、回転数センサ40は、例えば、検出部41としてホール素子を有し、被検出部42として永久磁石を有するセンサを用いてもよい。あるいは、検出部として投光部と受光部を有し、被検出部として反射部と非反射部を有する光学式センサ等であってもよい。回転数センサ40は、回転軸2の回転数に応じたパルスを発生させる検出部41と、回転軸2に取り付けられた被検出部42としての歯車とを有する。検出部41は、ケーシング5に取り付けられている。
[2-4. Speed sensor]
The
(3.作用効果)
上述のとおり、電磁石11の磁極ティース部16,17は、バックヨーク部14,15からそれぞれ、回転軸2に設けられた磁性部12に向かって延びている。また、実施形態では、磁極ティース部16,17の磁性部12側に先端部16b,17bが設けられている。ここで、比較例として、磁極ティース部16,17の磁性部12側に先端部16b,17bを設けない構成を考える。比較例において、電磁石11に形成される磁束の向きを図4に示している。
(3. Effects)
As described above, the magnetic
ラジアル軸受10の径方向Rにおける寸法を低減させるために磁極ティース部16,17を互いに近接させることを考える。磁極ティース部16,17に先端部16b,17bを設けない比較例では、磁極ティース部16,17の磁性部12側の端部同士が近接する。このとき、バックヨーク部14,15、磁極ティース部16,17および磁性部12により構成される磁路を通過する磁束201が減少する一方、磁性部12を介することなく一対の磁極ティース部16,17の間をバイパスする磁束(漏れ磁束)202が増加する。漏れ磁束が増加すると電磁石11の吸引力が低下するため、吸引力を維持するためにはコイル18,19の巻き数を増やすなどの対策が必要となるが、径方向Rまたは軸方向Z(コイル18,19の形状に依存する)にラジアル軸受10が大型化する問題がある。
In order to reduce the size of the
実施形態1では、基部16a,17aから磁性部12に向かって、磁極ティース部16,17の間隔が広がるように先端部16b,17bが延びているので、磁極ティース部16,17の磁性部12側の端部同士が近接しない構成が実現される。これにより、漏れ磁束の発生は抑制され、磁極ティース部16,17、バックヨーク部14,15および磁性部12により構成される磁路を通過する磁束101が維持され、電磁石11の吸引力の低下は抑制または防止される。このようにして、電磁石11の吸引力を維持しつつ、径方向Rにおいてラジアル軸受10を小型化することが可能となる。
In the first embodiment, since the
また、コイル18,19の形状を変えれば(コイル18,19の形状を軸方向Zに小型化すれば)、ラジアル軸受10の径方向Rの寸法は維持しつつ、ラジアル軸受10を軸方向Zに小型化することも可能である。これにより、回転軸2の固有振動数が高くなり、回転軸2をより高速で回転させることができる。
Moreover, if the shape of the
また、実施形態1では、電磁石11のバックヨーク部14,15は、1つの磁極ティース部ごとに分割されている。これにより、例えばバックヨーク部が分割されていない場合に比べてコイル18,19の巻回が容易になり、軸方向Zに沿って切った断面におけるコイル18,19の専有面積を大きくして電磁石11の吸引力を大きくすることができる。言い換えると、電磁石11の吸引力を維持しつつ、コイル18,19の形状を軸方向Zに小型化することができ、上述のとおり、回転軸2をより高速で回転させることができる。
In the first embodiment, the
また、変位センサ13の被検出部13bは磁性部12の外周面または回転軸2に設けられ、検出部13aは、径方向Rにおいて電磁石11と重なる位置に被検出部8bと対向するようにして配置されているので、検出部13aと電磁石11とが重なる分だけラジアル軸受10を軸方向Zに小型化することができ、上述のとおり、回転軸2をより高速で回転させることができる。
The detected
実施形態2.
図5は、本発明の実施形態2に係るラジアル軸受10を軸方向Zから見た断面図である。実施形態2は、以下で説明する点を除き、実施形態1と同一または対応する構成を有している。実施形態2の説明では、実施形態1と同一または対応する構成には同一の符号を付している。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
実施形態2では、8つの電磁石11A,11B,11C,11D,11E,11F,11G,11Hが周方向に並べて配置されている。8つの電磁石は同じ形状を有する。センサ13については、図2と同様に、4つの検出部13aが、それぞれ90°の角度間隔を空けて周方向に均一に配置されている。実施形態2では、センサ13の検出部13aに近い側(以下、検出部側という)のバックヨーク部、磁極ティース部、コイルにそれぞれ符号14,16,18を付し、センサ13の検出部13aから遠い側(以下、反検出部側という)のバックヨーク部、磁極ティース部にそれぞれ符号15,17,19を付す。
In the second embodiment, eight
実施形態2では、検出部側のバックヨーク部14の周方向の長さは、反検出部側のバックヨーク部15の周方向の長さに比べて大きい。また、実施形態2では、磁極ティース部16,17の先端部16b,17bは、両者の間隔が基部16a,17aから回転軸2の磁性部12に向かって維持される(つまり、間隔が一定であるか略一定である)ように基部16a,17aに対して屈曲している。図5では、検出部側の磁極ティース部16の先端部16bの基部16aに対する屈曲角は、反検出部側の磁極ティース部17の先端部17bの基部17aに対する屈曲角よりも大きい。このように、先端部16b,17bは、基部16a,17aから回転軸2の磁性部12に向かって磁極ティース部16,17の間隔が一定に維持されるように延びている。
In the second embodiment, the circumferential length of the
実施形態2で、ラジアル軸受10の軸方向Zに沿って切った断面における配置が許容すれば、先端部16b,17bは、基部16a,17aから磁性部12に向かって磁極ティース部16,17の間隔が維持される(つまり、両者の間隔が一定であるか略一定である)ように延びていてもよい。
In the second embodiment, if the arrangement in the cross section cut along the axial direction Z of the
実施形態2によれば、ラジアル軸受10に5つ以上の電磁石11を設けた場合であっても、実施形態1で説明した作用効果を得ることができる。
According to the second embodiment, even when five or
他の実施形態.
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されないと理解すべきである。また、各実施形態に記載された特徴は、自由に組み合わせられてよい。また、上述の実施形態には、さまざまな改良、設計上の変更および削除が加えられてよい。
Other embodiments.
As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, it should be understood that this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. The features described in each embodiment may be freely combined. In addition, various improvements, design changes, and deletions may be added to the above-described embodiments.
例えば、上述の実施形態では、1つの電磁石11の磁極ティース部16,17の先端部16b,17bは、基部16a,17aに対して屈曲することにより、両者の間隔が基部16a,17aから回転軸2の磁性部12に向かって広がり、または維持される例について説明した。本発明はこれに限定されることなく、1つの電磁石11の磁極ティース部16,17の先端部16b,17bは、例えば互いに対向する面部を切り欠くことにより、両者の間隔が基部16a,17aから磁性部12に向かって広がり、または維持されるようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、電磁石11のバックヨーク部14,15が磁極ティース部16,17ごとに分割される例について説明した。本発明はこれに限定されることなく、例えば、バックヨーク部は、図6に示すように電磁石11ごとに分割されてもよいし、図7に示すようにセンサ13の検出部13aを挟む2つのバックヨーク部を1つの単位として分割されてもよい。また、バックヨーク部14,15は分割されず、ラジアル軸受10の全周にわたって一体であってもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、上述の実施形態では、回転軸2に対して垂直な平面内に磁路が形成されるタイプ(ヘテロポーラ型)のラジアル磁気軸受を用いた。本発明はこれに限定されることなく、例えば、回転軸2に対して平行な平面内に磁路が形成されるタイプ(ホモポーラ型)のラジアル磁気軸受であってもよい。
In the above-described embodiment, a radial magnetic bearing of a type (heteropolar type) in which a magnetic path is formed in a plane perpendicular to the
また、上述の実施形態では、ラジアル軸受10の変位センサ13、スラスト軸受20の変位センサ23として、渦電流式のセンサを用いた。本発明はこれに限定されることなく、例えば静電容量式のセンサを用いてもよい。
Further, in the above-described embodiment, eddy current type sensors are used as the
また、上述の実施形態では、ラジアル軸受10において、回転軸2を挟んで対向するように一対の変位センサ13,13を設け、両変位センサの出力の差動を求めた。本発明はこれに限定されることなく、一対の変位センサ13,13の一方だけが設けられていてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、1つのラジアル軸受10について4個(実施形態1)または8個(実施形態2)の電磁石11を用いる例について説明した。本発明はこれに限定されることなく、1個から3個、5個から7個、または9個以上の電磁石11を用いてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which four (Embodiment 1) or eight (Embodiment 2)
1 ブロア、 2 回転軸、 3 モータ、 4 羽根、 5 ケーシング、 6 ステータ、 7 ロータ、 10 ラジアル磁気軸受、 11 電磁石、 12 磁性部、 13 変位センサ、 13a 検出部、 13b 被検出部、 14,15 バックヨーク部、 16,17 磁極ティース部、 16a,17a 基部、 16b,17b 先端部、 18,19 コイル、 20 スラスト磁気軸受、 21 スラストディスク、 22(22a,22b) 電磁石、 23 変位センサ、 24a,24b コイル、 30(31,32) タッチダウン軸受、 40 回転数センサ 1 Blower, 2 Rotating shaft, 3 Motor, 4 Blade, 5 Casing, 6 Stator, 7 Rotor, 10 Radial magnetic bearing, 11 Electromagnet, 12 Magnetic part, 13 Displacement sensor, 13a Detection part, 13b Detected part, 14, 15 Back yoke part, 16, 17 Magnetic teeth part, 16a, 17a Base part, 16b, 17b Tip part, 18, 19 Coil, 20 Thrust magnetic bearing, 21 Thrust disk, 22 (22a, 22b) Electromagnet, 23 Displacement sensor, 24a, 24b Coil, 30 (31, 32) Touchdown bearing, 40 Speed sensor
Claims (6)
前記回転体に対向して設けられ、前記回転体を支持するための磁束を発生させる複数の電磁石を備え、
前記複数の電磁石は、それぞれ、バックヨーク部と、前記バックヨーク部および前記回転体と併せて磁路を構成する一対の磁極ティース部と、前記一対の磁極ティース部のそれぞれに巻回されたコイルとを有し、
前記一対の磁極ティース部は、それぞれ、前記バックヨーク部から前記一対の磁極ティース部の間隔が狭まるように延びる基部と、前記基部から前記回転体に向かって前記一対の磁極ティース部の間隔が広がり、または維持されるように延びる先端部とを有する、
ラジアル磁気軸受。 A radial magnetic bearing for supporting a rotating body from the radially outer side in a non-contact manner,
A plurality of electromagnets provided to face the rotating body and generate magnetic flux for supporting the rotating body,
The plurality of electromagnets are respectively wound around a back yoke portion, a pair of magnetic teeth portions that form a magnetic path in combination with the back yoke portion and the rotating body, and a pair of magnetic teeth portions. And
Each of the pair of magnetic teeth portions extends from the back yoke portion so that the distance between the pair of magnetic teeth portions decreases, and the distance between the pair of magnetic teeth portions increases from the base toward the rotating body. Or a tip that extends to be maintained,
Radial magnetic bearing.
請求項1に記載のラジアル磁気軸受。 The tip portions of the pair of magnetic teeth portions are bent with respect to the base so that the distance between the base and the pair of magnetic teeth is widened or maintained.
The radial magnetic bearing according to claim 1.
前記複数の電磁石は、前記回転体の周方向において互いに前記変位センサを挟んで配置された第1電磁石と第2電磁石を含む、
請求項1または2に記載のラジアル磁気軸受。 A plurality of displacement sensors arranged uniformly in the circumferential direction of the rotating body, for detecting a radial displacement of the rotating body;
The plurality of electromagnets includes a first electromagnet and a second electromagnet arranged with the displacement sensor interposed therebetween in the circumferential direction of the rotating body,
The radial magnetic bearing according to claim 1 or 2.
前記第1電磁石の第1磁極ティース部と前記第3電磁石の第2磁極ティース部とが隣接し、
前記第1、第2磁極ティース部は、それぞれ、前記バックヨーク部から前記第1、第2磁極ティース部の間隔が狭まるように延びる基部と、前記基部から前記回転体に向かって前記第1、第2磁極ティース部の間隔が広がり、または維持されるように前記基部に対して屈曲している先端部とを有する、
請求項3に記載のラジアル磁気軸受。 The plurality of electromagnets includes a third electromagnet disposed adjacent to the first electromagnet,
A first magnetic pole teeth portion of the first electromagnet and a second magnetic pole teeth portion of the third electromagnet are adjacent to each other;
The first and second magnetic pole tooth portions are respectively a base portion extending from the back yoke portion so that a distance between the first and second magnetic pole tooth portions is narrowed, and the first and second magnetic pole tooth portions from the base portion toward the rotating body. A tip portion that is bent with respect to the base so that the interval between the second magnetic pole teeth portions is widened or maintained.
The radial magnetic bearing according to claim 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載のラジアル磁気軸受。 The back yoke portion of each electromagnet is divided for each magnetic tooth portion,
The radial magnetic bearing of any one of Claim 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載のラジアル磁気軸受と、
前記回転軸に固定された羽根と、
を備えたブロア。 A rotating shaft of a motor as the rotating body;
The radial magnetic bearing according to any one of claims 1 to 5,
A blade fixed to the rotating shaft;
Blower equipped with.
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