JP2019124273A - 磁気軸受装置およびその磁気軸受装置用ラジアル磁気軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄損・銅損の低減、騒音・振動の低減およびの薄板化にも対応可能なラジアル磁気軸受を装備した磁気軸受装置およびその磁気軸受装置用ラジアル磁気軸受の製造方法を提供。【解決手段】磁気軸受装置１は、複数枚の電磁鋼板５Ａを積層して構成されたラジアル磁気軸受１１を備えて構成され、ラジアル磁気軸受１１を、複数枚の電磁鋼板５Ａと、これらの電磁鋼板５Ａを相互に接着して積層する接着部材とを備えて構成した。これにより、溶接やカシメ等による形状変化がなく、また、電磁鋼板を傷つけることもないので、鉄損・銅損発生による効率の低下を防止できる他、複数枚の電磁鋼板を接着部材により積層しているので、電磁鋼板の薄板化にも対応することができる。さらに、接着性が高いため振動の発生（ビビリ）および騒音の低減を図れると共に、ラジアル磁気軸受の高回転化にも対応できる。【選択図】図２

Description

本発明は磁気軸受装置およびその磁気軸受装置用ラジアル磁気軸受の製造方法に係り、さらに詳しくは、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されたラジアル磁気軸受を装備した磁気軸受装置およびその磁気軸受装置用ラジアル磁気軸受の製造方法に関する。

従来より、複数枚の電磁鋼板を積層したものが回転機のモータ等に使用されている。
電磁鋼板は、電気機器の鉄心材料として使用される機能材料であり、鉄やコバルト、ニッケルなど磁力線を通しやすい物質、いわゆる強磁性体のうちコスト面で有利な鉄に、ケイ素（シリコン）を混合し、結晶方位の揃い方や磁区の幅をコントロールする等の手を加えることで、磁気的な性質をより高性能にするために改良したものである。

上述した回転機のモータ等を構成するモータコアは、電磁鋼板を何枚も積み重ねることで作られているが、その電磁鋼板をどのように繋ぎ合わせて積層するかについては、従来より以下に述べるような各種の工法が知られている。
すなわち、レーザ等による溶接工法、カシメ工法（ダボ積層）、ネジ固定、リベット締結等の工法による電磁鋼板の積層が行われている。

上述のように、複数枚の電磁鋼板を積層したものを、電動機や発電機などの回転電機にロータコアとして用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に開示されたロータの製造方法によれば、回転電機に用いられるロータが、電磁鋼板を複数枚積層して一体化されたロータコアを備えて構成されている。
そして、この特許文献１では、複数枚の電磁鋼板を積層してロータコアを形成する方法としてはカシメ工法が用いられている。

また、複数枚の圧延電磁鋼板製円環状板部材（電磁鋼板）を積層したものを、磁気軸受装置におけるラジアル磁気軸受のロータコアとして用いたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２に開示された磁気軸受装置では、複数枚の圧延電磁鋼板製円環状板部材の積層を、互いの嵌合部同士を嵌合させて行っている。

上記特許文献２には磁気軸受装置が開示されているが、この磁気軸受装置は、従来の軸受で用いられている流体、転動体の代わりに、磁場を利用して、非接触で回転体を支持することで、滑らかな回転を実現しようとするものである。
すなわち、磁気軸受装置は、回転体を磁気浮上によって支持する軸受である。そのため、摩擦・摩耗がなく、潤滑油が不要であり、軸受の寿命は半永久的である。
また、潤滑油を必要としないため、従来の軸受では困難であった真空環境や超低温環境での運転が可能となり、メンテナンスの手間を大幅に低減できるなど、数多くの利点があり、利用範囲が拡大している。

磁気軸受装置の基本的な構成は、回転主軸と、この回転主軸に装着された２組のラジアル磁気軸受と１つのスラスト軸受とを備えて構成されている。
そして、特許文献２では、複数枚の圧延電磁鋼板製円環状板部材（電磁鋼板）を積層したものをラジアル磁気軸受のロータコアとして用いたものである。また、複数枚の圧延電磁鋼板製円環状板部材を積層してロータコアを形成する方法としては、上述のように、互いの嵌合部同士を嵌合させて行っている。

特開２０１６−８２８３１号公報 特開２００６−２０５３５７号公報

ところで、電磁鋼板を何枚も積層する工法として、前述のように、レーザ等による溶接工法、カシメ工法（ダボ積層）、ネジ固定、リベット締結等の工法等が知られているが、各工法とも、それぞれ問題点を抱えている。

すなわち、電磁鋼板にカシメを造ることや、溶接をした場合では、その部位で鉄損が生じて効率が下がるという欠点が生じている。
また、ボルト締めやリベット締結等による電磁鋼板の積層では、締結箇所で渦電流が発生し、その結果、エネルギーの損失が生じるという問題がある。
さらに、溶接、ネジ固定等による電磁鋼板の積層では、電磁鋼板間に隙間が発生し、磁気軸受作動時に振動が発生するという問題も生じている。
また、最近では、回転機の高速化や磁気軸受の低損失化が追求されてきており、それに伴って、電磁鋼板の板厚が、例えば０．１〜０．２ｍｍのような薄板化のニーズが増している。しかし、このような極薄の電磁鋼板では、金型等でカシメを設けることが困難となっている。

ところが、上記特許文献１に開示されたロータの製造方法では、ロータコアを積層する方法として、カシメ工法が用いられており、電磁鋼板にカシメを設けて繋いだ場合、上述のように、その部位で鉄損が生じて効率が下がるという欠点があった。
また、前述のように、電磁鋼板の薄板化のニーズが増していることに対して、板厚が０．１〜０．２ｍｍのような極薄板では、金型でカシメを付けるのが困難であり、その結果、極薄板化のニーズに対応できないという課題がある。

ここで、図１６、図１７に基づいて、複数枚の電磁鋼板１０５をカシメ工法により一体的に積層したセンサ用ロータコア１１９の回転を、変位センサ１１８で検出した状態を説明する。
センサ用ロータコア１１９は、図１６（Ｂ）に示すように、複数枚の電磁鋼板１０５をカシメ溝１１９ａによって積層されており、積層されたセンサ用ロータコア１１９は、磁気軸受装置の回転主軸１１０に焼嵌め等により固着されている。
上記カシメ溝１１９ａは、図１６（Ａ）に示すように、各電磁鋼板１０５の円周上の、例えば４箇所に設けられている。

このような状態で、図１６（Ａ）に示すように、回転主軸１１０およびセンサ用ロータコア１１９が矢印Ｓ方向に回転したとき、変位センサ１１８がそのセンサ用ロータコア１１９の回転変位を検出するようになっている。
その結果、センサ用ロータコア１１９が、４箇所のカシメ溝１１９ａにより一体化されている複数枚の電磁鋼板１０５の回転を検出した場合、図１７に示すように、カシメ溝１１９ａによるエラー信号ＥＳが検出される。
つまり、接触箇所の特性不均一、言い換えれば、絶縁性能が低下していることになり、鉄損である渦電流損失が生じていることが証明されている。

また、上記特許文献２に開示された磁気軸受装置では、ラジアル磁気軸受を構成するロータコアが、複数枚の圧延電磁鋼板製円環状板部材（電磁鋼板）を積層することで構成されているが、それぞれの環状板部材の積層を、互いの嵌合部同士を嵌合させて行っているが、上記特許文献１と同様に、その部位で鉄損が生じて効率が下がるという欠点があり、さらに、薄板化のニーズに対応できないという課題がある。

ここで、特許文献２に開示された磁気軸受装置では、そのラジアル磁気軸受用のロータコアが複数枚の圧延電磁鋼板製円環状板部材（電磁鋼板）を積層して構成されており、ラジアル磁気軸受用ステータが永久磁石で構成されているが、このラジアル磁気軸受用ステータを、複数枚の電磁鋼板を積層して構成されたステータコアで構成することも当然考えられる。
しかし、複数枚の電磁鋼板を積層する場合、前述のような各種工法によるしかなく、組込時にバラケが発生したり、積層箇所で特性が変わったりする等、積層するための各種工法にそれぞれ難点があるため、実用化に至っていない。

複数枚の電磁鋼板を積層する工法として、以上に説明したような各種の工法が知られているが、それぞれに特有の課題が生じている。
一方で、それらの課題を解決し、電磁鋼板の性能を最大限に引出した高性能なモータコアのニーズは世界的に増しており、このニーズに答えようとして各方面で開発が行われている。

例えば、前記カシメ工法（ダボ積層）等、各種の工法に換えて、接着積層工法により複数枚の電磁鋼板を積層する技術が開発されている。この接着積層工法は、１枚１枚の電磁鋼板に所定の接着剤を塗布して電磁鋼板を順次積み重ねる工法である。
この接着積層工法による電磁鋼板の積層では、加工がないので鉄損を最小限に抑制することができる他、１枚１枚の電磁鋼板が接着剤で固着されているので、電磁鋼板の薄板化にも対応でき、小型化を図ることもできる。
また、接着性が高いため振動が小さく、モータの高速回転にも耐えられる等の多くのメリットがあることから、利用範囲が広がっている。
そして、接着積層工法によって積層した電磁鋼板を、磁気軸受装置におけるラジアル磁気軸受用ステータおよびラジアル磁気軸受用ロータとして適用することの開発が望まれている。

〔発明の目的〕
本発明は、上記各課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、鉄損・銅損および騒音・振動の低減を図れ、また、薄板化にも対応可能なラジアル磁気軸受を装備した磁気軸受装置およびその磁気軸受装置のラジアル磁気軸受の製造方法を提供する。

前記目的を達成するために、本発明の磁気軸受装置は、ラジアル磁気軸受を備えた磁気軸受装置であって、
前記ラジアル磁気軸受を、複数枚の電磁鋼板と、これらの電磁鋼板を相互に接着して積層する接着部材とを備えて構成したことを特徴とする。

また、本発明の磁気軸受装置用電磁鋼板の製造方法は、磁気軸受装置を構成すると共に複数枚の電磁鋼板を積層して形成されたラジアル磁気軸受の製造方法であって、
前記複数枚の電磁鋼板を前記ラジアル磁気軸受の外形形状に打ち抜く外形打抜き工程と、前記外形打抜き工程により打ち抜かれた前記複数枚の打抜き後の電磁鋼板のそれぞれの対向する面の一方に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の電磁鋼板を順次積層する電磁鋼板積層工程と、を備えていることを特徴とする。

本発明の磁気軸受装置およびその磁気軸受装置用ラジアル磁気軸受の製造方法によれば、ラジアル磁気軸受が、複数枚の電磁鋼板を接着部材により順次接着して製造されており、溶接やカシメ等による形状変化がなく、また、電磁鋼板を傷つけることもないので、鉄損・銅損発生による効率の低下を防止できる。
また、複数枚の電磁鋼板を接着部材により接着して積層しているので、電磁鋼板の薄板化にも対応することができる他、接着性が高いため振動の発生（ビビリ）および騒音の低減を図れると共に、ラジアル磁気軸受の高回転化にも対応できる。
さらに、複数枚の電磁鋼板は接着部材により絶縁されているため、渦電流によって生じる鉄損を最小限に抑制することができる。
また、複数枚の電磁鋼板が接着部材により接着して積層して一体化された構成となっているので、組込時の作業性向上や積層時の精度向上を図ることができる。

本発明に係る磁気軸受装置の第１実施形態を示す全体概略図である。 前記第１実施形態の磁気軸受装置の一部詳細を示す拡大図である。 前記第１実施形態の磁気軸受装置を構成する電磁石用ステータコアを示す平面図である。 図３におけるIV-IV線に沿った縦断面図である。 図３に示す電磁石用ステータコアにコイルを装着して構成された磁気軸受用ステータを示す平面図である。 図５におけるVI-VI線に沿った断面図である。 前記第１実施形態の磁気軸受を構成する電磁石用ロータコアを示す縦断面図である。 前記第１実施形態の磁気軸受を構成するセンサ用ロータコアを示す縦断面図である。 接着積層構造のセンサ用ロータコアとセンサとの関係を表し、図９（Ａ）は平面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ矢視図である。 図９のセンサにより検出された信号の状態を示す図である。 前記第１実施形態の電磁石用ステータコアおよび電磁石用ロータコア形成用のプレス金型の概略を表し、図１１（Ａ）はプレス金型の概略全体構成、図１１（Ｂ）は電磁鋼板の積層状態を示す縦断面図である。 本発明に係る磁気軸受装置の第２実施形態の電磁石用ステータコアを示す平面図である。 図１２に示す電磁石用ステータコアにコイルを装着して構成された磁気軸受用ステータを示す平面図である。 前記第２実施形態の電磁石用ステータコアを構成する分割ステータコアの一部を示す斜視図である。 前記第２実施形態の磁気軸受を構成する電磁石用ロータコアを示す縦断面図である。 従来のカシメ工法による積層構造のセンサ用ロータコアとセンサとの関係を表し、図１６（Ａ）は平面図、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＢ矢視図である。 図１６のセンサにより検出されたエラー信号の状態を示す図である。

以下に、図１〜図１１を参照して、本発明に係る磁気軸受装置１の第１実施形態を説明する。
本発明は、複数枚の電磁鋼板５Ａ，５Ｂを所定の外形形状に打抜き、かつ、その打抜き形成した電磁鋼板５Ａ，５Ｂを、所定の機能を有する接着材により順次接着して積層する接着積層工法により一体化したものを、磁気軸受装置１におけるラジアル磁気軸受１１として用いたものである。

まず、図１に基づいて基本的な磁気軸受装置１の全体構成の概略を説明する。
本実施形態の磁気軸受装置１は、電磁力によって回転主軸１０を非接触で回転自在に支持するものであり、いわゆる５自由度制御形磁気軸受装置となっている。

図１に示すように、磁気軸受装置１は、回転主軸１０と、この回転主軸１０の両端部側に装着された２組のラジアル磁気軸受１１，１１と、回転主軸１０の一端部に設けられた１個のスラスト磁気軸受１６と、回転主軸１０の両端部側に装着された機械式の補助ベアリングとしてのタッチダウンベアリング１７，１７と、を備えて構成されている。

上記タッチダウンベアリング１７，１７は、回転中、軸に急激な外乱力や質量変化が発生した場合や、制御系にサージノイズが混入した等の場合、磁気軸受装置１による非接触支持状態が保てない場合が発生した場合に対応できるように設けられている。
特に、高速回転中の軸は大きな運動エネルギーを有するため、電磁石に直接ぶつかった場合、軸、電磁石および変位センサ１８などの破損に繋がる。
タッチダウンベアリング１７，１７は、まさに、この問題を回避するために設けられているものである。

また、回転主軸１０において上記ラジアル磁気軸受１１，１１の近傍の両端部側には、回転主軸１０のラジアル、アキシアルおよび傾きの５自由度運動を計測するために、それぞれ前記変位センサ１８が配置されている。
この変位センサ１８は、回転主軸１０に嵌合されたセンサ用ロータコア１９の外周を検出できるように、当該センサ用ロータコア１９に対向配置されている。
そして、変位センサ１８は、少なくとも、ラジアル磁気軸受１１，１１近傍にそれぞれ２個、スラスト磁気軸受１６の軸端に１個の合計５個が配置されている。また、変位センサ１８としては、例えば、光センサが用いられている。

次に、図２に基づいて、ラジアル磁気軸受１１，１１の詳細を説明する。
図２は、図１における１組（右側）のラジアル磁気軸受１１近傍の拡大図である。なお、図２におけるラジアル磁気軸受１１近傍と、図１におけるラジアル磁気軸受１１近傍とでは、それぞれの部材の構成、配置が、わずかに異なっているが、図１は、磁気軸受装置１の全体を説明するための概略図であり、実際の構造は図２に示すようになっている。

また、図２では、図１における右側のラジアル磁気軸受１１とセンサ用ロータコア１９を示してあるが、図１における左側のラジアル磁気軸受１１とセンサ用ロータコア１９の構造も、図２の構造と全く同じである。そのため、左側のラジアル磁気軸受１１等についての説明は省略する。

図２に示すように、ラジアル磁気軸受１１は、磁気軸受装置１を構成する前記回転主軸１０に固着された電磁石用ロータ１５と、固定部材であるハウジング（図略）等に固着されると共に、上記電磁石用ロータ１５を非接触で回転自在に支持する電磁石用ステータ１２とを備えて構成されている。

電磁石用ステータ１２は、図３、図４に示すように、電磁石用ステータコア１３と、この電磁石用ステータコア１３の内周部に装着されたコイル１４とで構成されている。
電磁石用ステータコア１３は、リング状の外周本体部１３Ａと、このリング状の外周本体部１３Ａから内周に向けて突出した８箇所のステータ部１３Ｂとからなる外径形状に形成されており、これら８箇所のステータ部１３Ｂは均等配置されている。

そして、８箇所のステータ部１３Ｂには、図５に示すように、それぞれ所定の機能を有する上記コイル１４が装着されている（図５参照）。
８個のコイル１４は、それぞれのＮ極とＳ極とが隣り合うように配列されており、隣り合うコイル１４により磁気ループＭｌが構成されている。
上記のような構成で、各コイル１４に電流を流すことで磁石となる電磁石用ステータコア１３で、電磁石用ロータコア１５を非接触状態で回転自在に支持することができるようになっている。

前記電磁石用ステータコア１３は、図４、図６図に示すように、複数枚の前記電磁鋼板５Ａを積層して構成されている。そして、本実施形態では、電磁鋼板５Ａとして、０．１〜０．２ｍｍの厚さの極薄の電磁鋼板が用いられている。

この電磁石用ステータコア１３を構成する複数枚の前記電磁鋼板５Ａの積層は、当該電磁石用ステータコア１３の外径形状に打ち抜かれた１枚１枚の対向する面に接着部材を塗布して順次積み重ね、かつ押圧して一体化することで形成されるようになっている。
ここで、接着部材としては、耐熱性能に優れた特殊の接着剤ａｄが用いられている。
接着剤ａｄとしては、例えば、一例として、アクリル系接着部材ａｄが使用されており、その積層コア耐熱温度（硬化した接着部材ａｄの耐熱性）が、２２０℃／１．５Ｈ程度のものが用いられている。

図３、図５に示すように、電磁石用ステータコア１３の外周の直交する４箇所には、それぞれ位置決め溝１３Ｃが形成されている。また、図３等において下方の位置決め溝１３Ｃの近傍位置には、補助の位置決め溝１３ＣＡが形成されている。
これらの位置決め溝１３Ｃおよび補助の位置決め溝１３ＣＡは、複数枚の電磁鋼板５Ａを積層する際に、所定の収容治具、例えば、後述する図１１の収容室１０３Ｃに設けられている位置決め部材（図略）に係合するようになっており、これにより、複数枚の電磁鋼板５Ａのそれぞれが正しい位置で正確に位置合わせされ一体化されるようになっている。

前記電磁石用ロータ１５は、図７に示すように、前記電磁鋼板５Ａと同様の仕様の電磁鋼板５Ｂを複数枚積層して一体化された電磁石用ロータコアで構成されている。
この電磁石用ロータコア１５の積層は、当該電磁石用ロータ１５の外径形状、つまり、丸リング状に打ち抜かれた１枚１枚の電磁鋼板５Ｂの対向面に接着剤ａｄを塗布して順次積み重ね、かつ押圧して一体化することで形成されるようになっている。

電磁石用ロータコア１５の外形寸法は図２、図７に示すようにΦ２に形成されており、これに対して、前記電磁石用ステータコア１３のステータ部１３Ｂの内径寸法は図１，３に示すようにΦ２より大きな寸法のΦ１に形成され、両者の間には所定寸法の隙間が形成されている。従って、電磁石用ロータコア１５がステータ部１３Ｂに干渉することなく回転可能となっている。

図２に示すように、回転主軸１０の両端部側には、回転主軸１０の最大径の外径寸法より小さな寸法の段差外径部１０Ａが形成されており、この段差外径部１０Ａに、電磁石用ロータコア１５が、緩みのないように、例えば、焼嵌めにより取付け、固着されている。
このとき、電磁石用ロータコア１５の回転主軸１０における長手方向の中央寄りには、電磁石用ロータコア１５の位置決めとなる位置決めカラー２１が、段差外径部１０Ａに埋め込まれた状態で配置されており、長手方向の外側寄りには、電磁石用ロータコア１５の押えとなる押えカラー２２が、段差外径部１０Ａに挿入されている。
つまり、電磁石用ロータコア１５は、その長さ方向両端部が位置決めカラー２１と押えカラー２２とに挟まれた状態で固着されている。
なお、電磁石用ロータコア１５は、回転主軸１０の段差外径部１０Ａに焼嵌めにより取付け、固着されているが、電磁石用ロータコア１５を段差外径部１０Ａに固着する方法としては焼嵌めに限定されない。例えば、冷やし嵌めや圧入等によって取付け、固着してもよい。

前記センサ用ロータコア１９は、図８に示すように、前記電磁鋼板５Ａと同様の仕様の電磁鋼板５Ｃを複数枚積層して一体物として形成されている。
このセンサ用ロータコア１９の積層は、当該センサ用ロータコア１９の外径形状、つまり、リング状に打ち抜かれた１枚１枚の電磁鋼板５Ｃの対向面に接着剤ａｄを塗布して順次積み重ね、かつ押圧して一体化することで形成されるようになっている。
このセンサ用ロータコア１９は、前記電磁石用ロータコア１５の厚さより薄く形成されており、また、図１にも示すように、前記回転主軸１０の段差外径部１０Ａに焼嵌めして固着されるようになっている。
なお、センサ用ロータコア１９の段差外径部１０Ａへの固着方法としては、上記焼嵌めに限定されず、例えば、冷やし嵌めや圧入等によって取付け、固着してもよい。

図２に示すように、センサ用ロータコア１９の厚さ方向一端部は、前記押えカラー２２で位置決めされた状態で設けられ、厚さ方向他端部は、センサ用ロータ押えカラー２３で押えられた状態となっている。
そして、前記変位センサ１８が、センサ用ロータコア１９の厚さ方向中央部を検出できるように、センサ用ロータコア１９の外周から所定距離離れた位置に配置されている。

ここで、図９、図１０に基づいて、複数枚の電磁鋼板５Ｃを接着工法により一体的に積層したセンサ用ロータコア１９の回転を、変位センサ１８で検出した状態を説明する。
センサ用ロータコア１９は、図９（Ｂ）に示すように、複数枚の電磁鋼板５Ｃを接着工法によって積層して構成されており、前述のように、磁気軸受装置の回転主軸１０に焼嵌め等により固着されている。

このような状態で、図９（Ａ）に示すように、回転主軸１０およびセンサ用ロータコア１９が矢印Ｓ方向に回転したとき、変位センサ１８がそのセンサ用ロータコア１９の回転変位を検出するようになっている。
その結果、センサ用ロータコア１９が、複数枚の電磁鋼板５Ｃの回転を検出した場合、電磁鋼板５Ｃが接着工法により積層されているので干渉する部位が何もない。そのため、図１０に示すように、エラー信号が検出されない。

次に、図１１に基づいて、ラジアル磁気軸受１１の電磁石用ステータ１２を構成する電磁石用ステータコア１３を製造する装置の一例を説明する。
図１１には、電磁石用ステータコア１３を製造するための装置の一例としてのプレス金型１００が示されている。
図１１（Ａ）に示すように、プレス金型１００は、上型１０１と下型１０３とを備えて構成されている。上型１０１には、電磁鋼板１０５を電磁石用ステータコア１３の外形に打ち抜く加工刃１０２が取付けられており、上型１０１の上下方向スライドに伴い加工刃１０２による打ち抜き加工が行われるようになっている。

電磁鋼板１０５は、下型１０３の上面（載置面）に外部から連続的に送られてくるようになっており、所定位置に達したとき、つまり、上面に固定されているストッパ１０４に先端面が当接したとき、上型１０１が下降して加工刃１０２が所定位置にまで送られてきた電磁鋼板１０５を打抜くようになっている。
下型１０３には、打抜かれた電磁鋼板１０５を収容する収容室１０３Ｃが設けられている。この収容室１０３Ｃには、電磁石用ステータコア１３の前記位置決め溝１３Ｃと係合し、かつガイドするガイド部材（図略）が設けられている。

電磁鋼板１０５が打抜かれるとき、その電磁鋼板１０５の裏面には耐熱性能に優れた前記接着部材ａｄが塗布されている。この接着部材ａｄの塗布は、電磁鋼板１０５が所定位置、つまり、上記収容室１０３Ｃの上方の位置に載置されたとき、例えば、図示しない接着部材塗布スプレー装置からそのノズルを介して、電磁鋼板１０５の裏面に向けて噴射されるようになっている。
なお、最初に打抜かれた電磁鋼板１０５の裏面には、積層された電磁石用ステータコア１３を他収容室１０３Ｃ内から取出す際に、容易に取出せるように、接着部材ａｄは塗布されていない状態である。

下型１０３の収容室１０３Ｃ内に、打ち抜かれた所定枚数の電磁鋼板１０５が接着工法により積層形成された後、最上部の電磁鋼板１０５の上面を加工刃１０２で押圧し、接着による積層状態をより確実にする。
収容室１０３Ｃ内に所定枚数の電磁鋼板１０５が積層された後、つまり、電磁石用ステータコア１３が完成した後、上型１０１をずらすなどして、その電磁石用ステータコア１３を収容室１０３Ｃ内から取り出す。その状態が、図１１（Ｂ）に示されている。
なお、電磁鋼板１０５の実際の厚さは、０．１〜０．２ｍｍの極薄であるが、説明の都合上、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）では、それらを必要以上に拡大して示してある。

次に、例えば、上記プレス金型１００を用いて、前記電磁石用ステータコア１３を製造する工程を説明する。
前記複数枚の電磁鋼板５Ａを電磁石用ステータコア１３の外形形状に打ち抜くステータコア外形打抜き工程と、
前記ステータコア外形打抜き工程により打ち抜かれた前記複数枚の電磁鋼板５Ａの対向する一面に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の電磁鋼板５Ａを順次積層する電磁鋼板積層工程と、
前記電磁鋼板積層工程により積層された前記複数枚の電磁鋼板５Ａを積層方向に押圧する電磁鋼板押圧工程と、を備えている。

次に、ラジアル磁気軸受１１の電磁石用ロータを構成する電磁石用ロータコア１５の製造方法を説明する。
この電磁石用ロータコア１５を製造する際も、前記図１１に示すプレス金型１００と同様の構造のプレス金型を用いて製造することができる。この場合、下型１０３の高さ、収容室１０３Ｃの形状、および加工刃１０２の形状等は電磁石用ロータコア１５に対応するように設定されている。
なお、図１１（Ｂ）に、複数枚の電磁鋼板５Ｂを積層して形成された電磁石用ロータコア１５をカッコで囲んで示してある。

電磁石用ステータコア１３の製造工程は、次のような工程となっている。
すなわち、前記複数枚の電磁鋼板５Ｂを電磁石用ロータコア１５の外形形状に打ち抜くロータコア外形打抜き工程と、
前記ロータコア外形打抜き工程により打ち抜かれた前記複数枚の電磁鋼板５Ｂの対向する一面に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の電磁鋼板５Ｂを順次積層する電磁鋼板積層工程と、
前記電磁鋼板積層工程により積層された前記複数枚の電磁鋼板５Ｂを積層方向に押圧する電磁鋼板押圧工程と、を備えている。

次に、前記センサ用ロータコア１９の製造方法を説明する。
このセンサ用ロータコア１９を製造する際も、例えば、前記図１１に示すプレス金型１００と同様の構造のプレス金型を用いて製造することができる。この場合、下型１０３の高さ、収容室１０３Ｃの形状、および加工刃１０２の形状等はセンサ用ロータコア に対応するように設定されている。
なお、図１１（Ｂ）に、複数枚の電磁鋼板５Ｃを積層して形成されたセンサ用ロータコア１９をカッコで囲んで示してある。

センサ用ロータコア１９の製造工程は、次のような工程となっている。
すなわち、前記複数枚の電磁鋼板５Ｃをセンサ用ロータコア１９の外形形状に打ち抜くロータコア外形打抜き工程と、
前記ロータコア外形打抜き工程により打ち抜かれた前記複数枚の電磁鋼板５Ｃの対向する一面に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の電磁鋼板５Ｃを順次積層する電磁鋼板積層工程と、
前記電磁鋼板積層工程により積層された前記複数枚の電磁鋼板５Ｃを押圧し一体化する電磁鋼板押圧工程と、を備えている。

以上のような構成の磁気軸受装置１によれば次のような効果が得られる。
（１）ラジアル磁気軸受１１を構成する電磁石用ステータコア１３および電磁石用ロータコア１５が、それぞれ複数枚の電磁鋼板５Ａ，５Ｂを、接着剤ａｄにより接着して積層する接着積層工法により製造されているので、溶接やカシメ等による形状変化がなく、また、電磁鋼板５Ａ，５Ｂを傷つけることもない。その結果、鉄損・銅損発生による効率の低下を防止できる。

（２）複数枚の電磁鋼板５Ａ，５Ｂが、それぞれ接着剤ａｄにより接着して積層されているので、電磁鋼板５Ａ，５Ｂの薄手化にも対応することができる他、接着性が高いため振動の発生（ビビリ）および騒音の低減を図れると共に、ラジアル磁気軸受１１の高速化にも対応できる。

（３）複数枚の電磁鋼板５Ａ，５Ｂは、それぞれ接着剤ａｄにより接着して積層された一体化構成となっているので、取り扱いやすくなり、その結果、組み立て工数が削減され、組込時の作業性向上や積層時の精度向上を図ることができる。

（４）接着剤ａｄにより接着して積層した複数枚の電磁鋼板５Ｂ，５Ｃを、それぞれ電磁石用ロータコア１５、センサ用ロータコア１９に使用した場合、それぞれが一体構造となっているので、当該電磁石用ロータコア１５、センサ用ロータコア１９を回転主軸１０の段差外形部１０Ａに取付け固定する際、一体嵌合（段差外形部１０Ａへの焼き嵌め）が容易となり、組み立て工数が削減される。

（５）接着剤ａｄにより接着して積層した複数枚の電磁鋼板５Ｂを、電磁石用ロータコア１５に使用した場合、カシメ等の凹凸形状が発生しないので、回転による応力集中がなく、高速回転が可能となる。

（６）接着剤ａｄにより接着して積層した複数枚の電磁鋼板５Ｃを、センサ用ロータコア１９として使用した場合、形状変化や材料応力不均一が発生しないので、センサ信号にエラー信号(主軸変移信号以外)の発生を抑えることができる。

（７）電磁石用ステータコア１３の外周には、４箇所の位置決め溝１３Ｃと、１箇所の補助の位置決め溝１３ＣＡが形成されており、複数枚の電磁鋼板５Ａは、それぞれの位置決め溝１３Ｃと補助の位置決め溝１３ＣＡとが揃ったときに積層可能となるので、各電磁鋼板５Ａを設定された正しい位置で積層できる。

（８）上記（１）〜（７）の各効果の他、一般的な磁気軸受装置が有する特有の効果、すなわち、オイルフリー、長寿命（磨耗レス）、超高速回転、耐環境性能、および省エネルギー等の優れた効果を得ることができる。

次に、図１２〜図１５に基づいて、本発明に係る磁気軸受装置の第２実施形態を説明する。
本第２実施形態は、その磁気軸受装置１Ａが前記第１実施形態の磁気軸受装置１に比べて大型の場合であり、電磁石用ステータコア３３が分割型となっている。

磁気軸受装置１Ａが大型化すると、その製作、取り扱い等が大変であることから、第２実施形態では、特に、ラジアル磁気軸受３２を構成する電磁石用ステータコア３３を４分割して構成し、それらを組立てたものである。
なお、この第２実施形態の電磁石用ステータコア３３の全体形状、および構成は第１実施形態の電磁石用ステータコア１３と全く同じである。

図１２、図１３に示すように、電磁石用ステータコア３３は、その全体が径方向に均等に分割された４個の分割ステータコア３３−１，２３−２，２３−３，２３−４で構成されている。

そして、図１４には、その１つの分割ステータコア３３−１が示されている。
この分割ステータコア３３−１は、当該分割ステータコア３３−１の外形形状に打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板５Ｄを、前記第１実施形態の電磁石用ステータコア１３と同様に、それぞれの電磁鋼板５Ｄの対向する一面に接着剤ａｄを塗布した後、順次積み重ねて積層する接着積層工法により形成されている。

分割ステータコア３３−１のリング状の外周本体部３３Ａにおいて、円周方向両端部には、当該分割ステータコア３３−１を、図示しないハウジング等に固定するための固定ボルト用の取付け孔２３ａがあけられている。
また、各分割ステータコア３３−１等のそれぞれのステータ部３３Ｂには、前記第１実施形態の電磁石用ステータコア１３と同様に所定のコイル３４が装着されている。このコイル３４は、第１実施形態のコイル１４よりも大きな能力を有しており、磁気軸受用ステータ３２全体が大きな負荷容量を許容できるようになっている。

本第２実施形態の磁気軸受装置１Ａで使用される電磁石用ステータコア３３は、上述のように、４個の分割ステータコア３３−１等で構成されており、前記第１実施形態の電磁石用ステータコア１３よりも大きな寸法に設定されている。
そのため、電磁石用ロータ３５も、上記電磁石用ステータコア３３に対応する外径寸法、内径寸法に形成され、また、電磁石用ロータ３５が焼嵌め固定される回転主軸３０の段差外形部３０Ａの外径寸法も、前記第１実施形態の回転主軸１０の段差外形部１０Ａの外形寸法よりも大きく形成されている。
なお、図１２〜１４に示すように、電磁石用ステータコア３３の外周にも、前記第１実施形態の電磁石用ステータコア１３と同様に、４箇所の位置決め溝３３Ｃと１箇所の補助位置決め溝３３ＣＡとが形成されている。

また、第２実施形態の電磁石用ステータコア３３を構成する４個の分割ステータコア３３−１等の製造方法は、前記第１実施形態の電磁石用ステータコア１３の製造方法と略同様である。そのため、詳細な手順の説明は省略する。
ただし、４個の分割ステータコア３３−１等のそれぞれを、前述のプレス装置１００と同様の構造のプレス装置を使用して打抜き、接着積層して製作する。
その後、各分割ステータコア３３−１等をそれぞれハウジング等の所定の位置に設置し、取付け孔２３ａにボルトを差し込んで各分割ステータコア３３−１等をハウジング等に組み込む。

図１５には、第２実施形態のラジアル磁気軸受３１を構成する電磁石用ロータコア３５が示されている。
図１５に示すように、電磁石用ロータコア３５は、複数枚の電磁鋼板５Ｅを前述したような接着工法により積層して構成されている。そして、回転主軸３０の段差外径部３０Ａに焼嵌めして取付けられている。
ここで、電磁石用ロータコア３５の外形寸法はΦ４に形成されており、前記電磁石用ステータコア３３のステータ部３３Ｂの内径寸法はΦ３との間に、所定寸法の隙間ができるように設定されている。

第２実施形態の磁気軸受装置１Ａでは、上述のように、回転主軸３０が第１実施形態の回転主軸１０の外径よりも大きく設定されているので、センサ用ロータコア（図略）も、その外径および内径が大きく形成されている。
しかし、センサ用ロータコアの形状、および構成は、第１実施形態のセンサ用ロータコア１９と略同じなので、第２実施形態のセンサ用ロータコアの図面は省略する。
また、第２実施形態のセンサ用ロータコアの製造方法も、前記第１実施形態のセンサ用ロータコア１９の製造方法と略同様である。そのため、詳細な説明は省略する。

以上のような構成の第２実施形態の磁気軸受装置１Ａによれば、前記（１）〜（８）と略同様の効果の他、次のような効果が得られる。
（９）ラジアル磁気軸受３２を構成する電磁石用ステータコア３３が、４個の分割ステータコア３３−１〜３３−４で構成され、それらを個々に製造した後、組立てられるようになっているので、大型の電磁石用ステータコア３３を必要とする場合でも、その製作が容易となる他、取り扱い等も容易となる。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

例えば、前記各実施形態では、ラジアル磁気軸受１１を構成する電磁石用ステータ１２およびラジアル磁気軸受３１を構成する電磁石用ステータ３２が、それぞれ８個のコイル１４，３４を備えて構成されているが、これに限らず、例えば、６個あるいは１０個のコイルを装備した構成の電磁石用ステータとしてもよい。

また、前記各実施形態では、接着部材としてアクリル系接着剤ａｄを使用したが、これに限らない。上記アクリル系接着剤ａｄと同様に耐熱性能に優れた接着剤であれば、それを使用してもよい。

本発明は、磁気軸受装置にラジアル磁気軸受を装備する際に利用できる。

１ 磁気軸受装置（第１実施形態）
１Ａ 磁気軸受装置（第２実施形態）
５Ａ〜５Ｅ 電磁鋼板
１０ 回転主軸
１１ ラジアル磁気軸受
１２ 電磁石用ステータ
１３ 電磁石用ステータコア
１４ コイル
１５ 電磁石用ロータコア
１８ 変位センサ
１９ センサ用ロータコア
３１ ラジアル磁気軸受（第２実施形態）
３２ 電磁石用ステータ（第２実施形態）
３３ 電磁石用ステータコア（第２実施形態）
３３−１〜３３−４ 分割ステータコア（第２実施形態）
３５ 電磁石用ロータコア（第２実施形態）

Claims (10)

1. ラジアル磁気軸受を備えた磁気軸受装置であって、
   前記ラジアル磁気軸受を複数枚の電磁鋼板を接着積層して構成したことを特徴とする磁気軸受装置。
2. 請求項１に記載の磁気軸受装置において、
   前記複数枚の電磁鋼板の接着積層を、当該複数枚の電磁鋼板を相互に接着して積層する接着部材により行うことを特徴とする磁気軸受装置。
3. 請求項１または２に記載の磁気軸受装置において、
   前記ラジアル磁気軸受を、回転主軸に装着された電磁石用ロータコアと、固定部に固着され前記電磁石用ロータコアを非接触で回転自在に支持する電磁石用ステータとを備えて構成すると共に、前記電磁石用ステータを電磁石用ステータコアとその電磁石用ステータコアに装備されたコイルとで構成し、
   前記電磁石用ステータコアおよび電磁石用ロータコアのそれぞれを、当該電磁石用ステータコアおよび電磁石用ロータコアの外形形状となった複数枚の電磁鋼板の対向する面のいずれか一方に塗布した接着部材により順次接着して積層した構成としたことを特徴とする磁気軸受装置。
4. 請求項３に記載の磁気軸受装置において、
   前記電磁石用ロータコアを、前記回転主軸に緩みのないように固着したことを特徴とする磁気軸受装置。
5. 請求項４に記載の磁気軸受装置において、
   前記電磁石用ロータコアの変位または回転を検出するセンサ用ロータコアを装備し、このセンサ用ロータコアを、複数枚の前記電磁鋼板を打抜いて円筒状に形成すると共にそれぞれの対向する面のいずれか一方に塗布した接着部材により順次接着して一体的に形成し、かつ前記回転主軸に緩みのないように固着したことを特徴とする磁気軸受装置。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれか一つに記載の磁気軸受装置において、
   前記電磁石用ステータコアを、複数枚の前記電磁鋼板の積層方向と直交する方向に等分に分割して形成された複数の分割ステータコアを組合わせて構成したことを特徴とする磁気軸受装置。
7. 複数枚の電磁鋼板を積層して形成されかつ磁気軸受装置を構成するラジアル磁気軸受の製造方法であって、
   前記複数枚の電磁鋼板をそれぞれ前記ラジアル磁気軸受の外形形状に打ち抜く外形打抜き工程と、
   前記外形打抜き工程により打ち抜かれた前記電磁鋼板の対向する面のいずれか一方の面に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
   前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の打抜き後の電磁鋼板を順次積層する電磁鋼板積層工程と、を備えていることを特徴とするラジアル磁気軸受の製造方法。
8. 請求項７に記載のラジアル磁気軸受の製造方法において、
   前記ラジアル磁気軸受を構成する電磁石用ステータコアの製造方法であって、
   前記複数枚の電磁鋼板を前記電磁石用ステータコアの外形形状に打ち抜くステータコア外形打抜き工程と、
   前記ステータコア外形打抜き工程により打ち抜かれた前記複数枚の電磁鋼板の対向する面のいずれか一方の面に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
   前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の電磁鋼板を順次積層する電磁鋼板積層工程と、
   前記電磁鋼板積層工程により積層された前記電磁鋼板を積層方向に押圧する電磁鋼板押圧工程と、を備えていることを特徴とするラジアル磁気軸受用ステータコアの製造方法。
9. 請求項７に記載のラジアル磁気軸受の製造方法において、
   前記ラジアル磁気軸受を構成する電磁石用ロータコアの製造方法であって、
   前記複数枚の電磁鋼板を前記電磁石用ロータコアの外形形状に打ち抜くロータコア外形打抜き工程と、
   前記ロータコア外形打抜き工程により打ち抜かれた前記複数枚の電磁鋼板の対向する面のいずれか一方の面に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
   前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の電磁鋼板を順次積層する電磁鋼板積層工程と、
   前記電磁鋼板積層工程により積層された前記複数枚の電磁鋼板を積層方向に押圧する電磁鋼板押圧工程と、を備えていることを特徴とするラジアル磁気軸受用ロータコアの製造方法。
10. 請求項１または２に記載の磁気軸受装置に適用されると共に、前記複数枚の電磁鋼板を積層して形成されたセンサ用ロータコアの製造方法であって、
    前記複数枚の電磁鋼板を前記センサ用ロータコアの外形形状に打ち抜くロータコア外形打抜き工程と、
    前記ロータコア外形打抜き工程により打ち抜かれた前記複数枚の電磁鋼板の一面に接着部材を塗布する接着部材塗布工程と、
    前記接着部材塗布工程により接着部材が塗布された前記複数枚の電磁鋼板を順次積層する電磁鋼板積層工程と、
    前記電磁鋼板積層工程により積層された前記複数枚の電磁鋼板を押圧し一体化する電磁鋼板押圧工程と、を備えていることを特徴とするセンサ用ロータコアの製造方法。

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