JP2020159496A - ラジアル磁気軸受構造、遠心圧縮機及びラジアル磁気軸受構造の組付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアル磁気軸受ロータの仕上げ加工を容易且つ高精度に行なえるようにする。【解決手段】ラジアル磁気軸受構造（30）は、軸方向に延び且つ回転可能な軸部材（13）を回転自在に支持する。ラジアル磁気軸受構造（30）は、軸部材（13）の外周に取り付けられたホルダ（50）と、ホルダ（50）に取り付けられたラジアル磁気軸受ロータ（32）とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、ラジアル磁気軸受構造、遠心圧縮機及びラジアル磁気軸受構造の組付方法に関する。

圧縮機や送風機などの回転軸を支持するための磁気軸受装置は、回転軸を径方向外側から非接触で支持するラジアル磁気軸受構造を備える。ラジアル磁気軸受構造は、ケーシングに取り付けられたラジアル磁気軸受電磁石と、回転軸に取り付けられたラジアル磁気軸受ロータとを含む。

また、磁気軸受装置は、回転軸のラジアル方向の変位（ラジアルギャップ）を求めるためのラジアルギャップセンサと、回転軸に取り付けられたラジアルギャップセンサターゲットとを備える。

ラジアルギャップセンサにより求められたラジアルギャップに基づいて、ラジアル磁気軸受構造が制御される。このため、回転軸にラジアル磁気軸受ロータを取り付ける際に、ラジアルギャップセンサターゲットの径方向外面を基準として、ラジアル磁気軸受ロータの径方向外面が径方向の所定の高さに位置するように仕上げ加工を行う必要がある。

特開２０１８−１９４０７９号公報

特許文献１などに開示された従来技術においては、ラジアル磁気軸受ロータ、ラジアルギャップセンサターゲット及びその他の部材を回転軸に取り付けた後、ラジアル磁気軸受ロータの径方向外面の仕上げ加工を行う。

このため、特に大型の回転軸の場合、モータ部材等を含めた回転軸の総重量が、例えば数十ｋｇ程度以上と大きくなり、仕上げ加工時の回転軸の取り回しが不便になるので、組立工数や製造コストが増大すると共に加工精度が低下するという問題が生じる。

本開示の目的は、ラジアル磁気軸受ロータの仕上げ加工を容易且つ高精度に行なえるようにすることにある。

本開示の第１の態様は、軸方向に延び且つ回転可能な軸部材（13）を回転自在に支持するラジアル磁気軸受構造であって、前記軸部材（13）の外周に取り付けられたホルダ（50）と、前記ホルダ（50）に取り付けられたラジアル磁気軸受ロータ（32）とを備えることを特徴とするラジアル磁気軸受構造である。

第１の態様では、軸部材（13）の外周に取り付けられるホルダ（50）に、ラジアル磁気軸受ロータ（32）が取り付けられる。このため、ホルダ（50）に支持された状態でラジアル磁気軸受ロータ（32）の仕上げ加工を行った後、ホルダ（50）を軸部材（13）に取り付けることが可能となる。従って、従来技術のような仕上げ加工時の回転軸の取り回しが不要となり、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の加工性が向上すると共に、加工精度が高くなる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、前記ホルダ（50）は、非磁性体で構成されることを特徴とするラジアル磁気軸受構造である。

第２の態様では、ホルダ（50）が非磁性体から構成されるため、ラジアル磁気軸受ロータ（32）をホルダ（50）に取り付けても、ラジアル磁気軸受構造の動作への影響を抑制できる。

本開示の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記ホルダ（50）は、前記ラジアル磁気軸受ロータ（32）と軸方向に隣接する端板（52）を有することを特徴とするラジアル磁気軸受構造である。

第３の態様では、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の端板（52）がホルダ（50）の一部であるため、各ロータ部材が取り付けられた軸部材（13）つまりロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素が少なくなる。従って、重心合わせの精度が高くなるため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造の制御精度がさらに高くなる。

本開示の第４の態様は、第３の態様において、前記端板（52）の外径寸法は、前記ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外径寸法以下であることを特徴とするラジアル磁気軸受構造である。

第４の態様では、端板（52）の外径寸法が、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外径寸法以下に設定されているため、ホルダ（50）を軽量化できる。

本開示の第５の態様は、第１乃至４の態様のいずれか１つにおいて、前記ホルダ（50）にスラスト磁気軸受ロータ（62）が取り付けられることを特徴とするラジアル磁気軸受構造である。

第５の態様では、スラスト磁気軸受ロータ（62）がホルダ（50）と一体化しているため、ロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素が少なくなるので、重心合わせの精度が高くなる。このため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造の制御精度がさらに高くなる。

本開示の第６の態様は、第１乃至５の態様のいずれか１つにおいて、前記ホルダ（50）にラジアルギャップセンサターゲット（71）が取り付けられることを特徴とするラジアル磁気軸受構造である。

第６の態様では、ラジアルギャップセンサターゲット（71）がホルダ（50）と一体化しているため、ロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素が少なくなるので、重心合わせの精度が高くなる。このため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造の制御精度がさらに高くなる。

本開示の第７の態様は、第１乃至６の態様のいずれか１つにおいて、前記ホルダにスラストギャップセンサターゲット（72）が取り付けられることを特徴とするラジアル磁気軸受構造である。

第７の態様では、スラストギャップセンサターゲット（72）がホルダ（50）と一体化しているため、ロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素が少なくなるので、重心合わせの精度が高くなる。このため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造の制御精度がさらに高くなる。

本開示の第８の態様は、第１乃至第７の態様のいずれか１つに記載のラジアル磁気軸受構造を備えた遠心圧縮機である。

第８の態様では、遠心圧縮機のラジアル磁気軸受構造として、制御精度が高い本開示のラジアル磁気軸受構造を用いるため、圧縮部やシール部等の隙間を小さくできるので、高性能の遠心圧縮機を実現することができる。

本開示の第９の態様は、軸方向に延び且つ回転可能な軸部材（13）を回転自在に支持するラジアル磁気軸受構造の組付方法であって、ラジアル磁気軸受ロータ（32）をホルダ（50）に取り付けた後、前記ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外周に対して仕上げ加工を行い、その後、前記ホルダ（50）を前記軸部材（13）の外周に取り付けることを特徴とするラジアル磁気軸受構造の組付方法である。

第９の態様では、ラジアル磁気軸受ロータ（32）をホルダ（50）に取り付けた後、ホルダ（50）を軸部材（13）の外周に取り付ける前に、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外周に対して仕上げ加工を行う。このため、従来技術のような仕上げ加工時の回転軸の取り回しが不要となり、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の加工性が向上するので、従来技術と比べて、組立工数や製造コストが低減すると共に加工精度が高くなる。また、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の加工精度が高くなるため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差が低減されるので、ラジアル磁気軸受構造の制御精度が高くなる。

図１は、実施形態に係るラジアル磁気軸受構造を備えた遠心圧縮機の一例の構成図である。 図２は、実施形態に係るラジアル磁気軸受構造のロータ側断面図である。 図３は、変形例１に係るラジアル磁気軸受構造のロータ側断面図である。 図４は、変形例２に係るラジアル磁気軸受構造のロータ側断面図である。 図５は、変形例３に係るラジアル磁気軸受構造のロータ側断面図である。 図６は、変形例４に係るラジアル磁気軸受構造のロータ側断面図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

〈遠心圧縮機の構成〉
図１は、本実施形態に係るラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機（1）の一例の構成図である。

図１に示すように、遠心圧縮機（1）は、ラジアル磁気軸受構造（30）の他に、ケーシング（2）、羽根車（9）、電動機（10）、タッチダウン軸受構造（15,15）、及び、スラスト磁気軸受構造（20）を備える。

ケーシング（2）は、両端が閉塞された円筒状に形成される。ケーシング（2）内の空間は、壁部（3）によって、羽根車（9）を収容するための羽根車空間（4）と、電動機（10）を収容するための電動機空間（5）とに区画される。

羽根車（9）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成される。また、羽根車（9）は、羽根車空間（4）に収容され、電動機（10）の回転軸となる軸部材（13）の一端部に固定される。羽根車空間（4）には、吸入管（6）及び吐出管（7）が接続され、羽根車空間（4）の外周部には、圧縮空間（8）が形成される。吸入管（6）は、気体を外部から羽根車空間（4）内に導くために設けられ、吐出管（7）は、羽根車空間（4）内で圧縮された高圧の気体を外部へ吐出するために設けられる。

電動機（10）は、ケーシング（2）の内周壁に固定された固定子（11）と、固定子（11）の内周面に対向するように配置された回転子（12）と、軸方向に延び且つ回転可能な軸部材（13）とを備える。電動機（10）は、例えば、永久磁石同期モータである。回転子（12）は、軸部材（13）と同軸状となるように軸部材（13）に固定される。回転子（12）の外周面は、所定の距離を隔てて固定子（11）の内周面に対向する。軸部材（13）の他端部には、軸部材（13）と同軸状となるように円盤部（14）が設けられる。円盤部（14）は、スラスト磁気軸受構造（20）の構成要素となる。

なお、本開示において、「軸方向」とは、軸部材（13）の軸方向のことであり、「径方向」とは、軸部材（13）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、軸部材（13）の軸心からより遠い側のことであり、「内周側」とは、軸部材（13）の軸心により近い側のことである。

タッチダウン軸受（15,15）は、例えばスラスト磁気軸受構造（20）やラジアル磁気軸受構造（30,30）による位置制御が停止した場合に、スラスト磁気軸受磁石（21,22）と円盤部（14）とが接触したり、ラジアル磁気軸受磁石（31,31）と軸部材（13）とが接触することを防止する。タッチダウン軸受（15,15）は、軸部材（13）の一端部側及び他端部側にそれぞれ配置され、例えばアンギュラ玉軸受等の玉軸受けによって構成される。

スラスト磁気軸受構造（20）は、軸部材（13）に設けられた円盤部（14）と、円盤部（14）の軸方向両側にそれぞれ配置された一対のスラスト磁気軸受磁石（21,22）とを備える。スラスト磁気軸受構造（20）は、電磁力により軸部材（13）の軸方向位置を非接触で制御する。スラスト磁気軸受磁石（21,22）は、例えば、互いに同一の形状を有し、円盤部（14）近傍のケーシング（2）の内周壁に固定される。

ラジアル磁気軸受構造（30,30）はそれぞれ、ケーシング（2）の内周壁に固定されたラジアル磁気軸受磁石（31,31）と、軸部材（13）に取り付けられたラジアル磁気軸受ロータ（32,32）とを備える。ラジアル磁気軸受構造（30,30）はそれぞれ、軸方向において電動機（10）を挟んで互いに対向するように配置される。ラジアル磁気軸受構造（30,30）はそれぞれ、電磁力により軸部材（13）を非接触に支持する。ラジアル磁気軸受構造（30,30）の構成については以下に詳述する。

〈ラジアル磁気軸受構造の構成〉
図２は、本実施形態に係るラジアル磁気軸受構造（30,30）のうち、羽根車（9）側のラジアル磁気軸受構造（30）のロータ側断面図である。なお、他方のラジアル磁気軸受構造（30）は、電動機（10）を挟んで、図２に示すラジアル磁気軸受構造（30）と対称な構成を有する。

図２に示すように、ラジアル磁気軸受構造（30）は、軸部材（13）の外周に取り付けられたホルダ（50）をさらに備える。ラジアル磁気軸受ロータ（32）は、ホルダ（50）に取り付けられる。ラジアル磁気軸受ロータ（32）は、複数の強磁性体鋼板（33）が積層されてなる。ホルダ（50）は、例えばステンレス等の非磁性体で構成される。ホルダ（50）は、例えば焼きばめ又は圧入等により、軸部材（13）に取り付けられる。

ホルダ（50）は、軸部材（13）の外周を囲む筒形状を持つ。軸部材（13）におけるホルダ（50）の取付箇所の半径は、軸部材（13）の他の部分の半径と比べて、ホルダ（50）の厚さ分（例えば十数ｍｍ程度）、小さくてもよい。この場合、ホルダ（50）は、軸部材（13）の段差部の側壁面と接するように軸部材（13）に取り付けられる。

ホルダ（50）は、ホルダ本体（51）と、ホルダ本体（51）に設けられ且つラジアル磁気軸受ロータ（32）と軸方向に隣接する端板（52）とを有する。ホルダ本体（51）は、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の径方向内面及び軸方向一側端を支持する。端板（52）は、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の軸方向他側端を支持する。

端板（52）の外径寸法は、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外径寸法と同程度である。端板（52）の外径寸法は、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外径寸法よりも小さくてもよい。

ラジアル磁気軸受構造（30）の組付方法は、以下の通りである。まず、ラジアル磁気軸受ロータ（32）をホルダ（50）に取り付ける。次に、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外周に対して仕上げ加工を行う。次に、ホルダ（50）を軸部材（13）の外周に取り付ける。

−実施形態の効果−
以上に説明した本実施形態のラジアル磁気軸受構造（30）によると、軸部材（13）の外周に取り付けられるホルダ（50）に、ラジアル磁気軸受ロータ（32）が取り付けられる。このため、ホルダ（50）を軸部材（13）の外周に取り付ける前に、ラジアル磁気軸受ロータ（32）をホルダ（50）に取り付け、その後、ホルダ（50）に支持された状態でラジアル磁気軸受ロータ（32）の径方向外周に対して仕上げ加工を行った後、ホルダ（50）を軸部材（13）の外周に取り付けることが可能となる。従って、従来技術のような仕上げ加工時の回転軸の取り回しが不要となり、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の加工性が向上するので、従来技術と比べて、組立工数や製造コストが低減すると共に加工精度が高くなる。

また、本実施形態のラジアル磁気軸受構造（30）によると、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の加工精度が高くなることによって、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差が低減されるので、ラジアル磁気軸受構造（30）の制御精度が高くなる。

また、本実施形態のラジアル磁気軸受構造（30）によると、ホルダ（50）が非磁性体から構成されるため、ラジアル磁気軸受ロータ（32）をホルダ（50）に取り付けても、ラジアル磁気軸受構造（30）の動作への影響を抑制できる。

また、本実施形態のラジアル磁気軸受構造（30）によると、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の端板（52）がホルダ（50）の一部であるため、各ロータ部材が取り付けられた軸部材（13）つまりロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素が少なくなる。従って、重心合わせの精度が高くなるため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造（30）の制御精度がさらに高くなる。

また、本実施形態のラジアル磁気軸受構造（30）によると、端板（52）の外径寸法が、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外径寸法以下に設定されているため、ホルダ（50）を軽量化できる。

また、本実施形態のラジアル磁気軸受構造（30）を備えた遠心圧縮機（1）によると、ラジアル磁気軸受構造（30）の制御精度が高いため、圧縮部やシール部等の隙間を小さくできるので、高性能の遠心圧縮機（1）を実現することができる。

〈変形例１〉
図３は、変形例１に係るラジアル磁気軸受構造（30,30）のうち、羽根車（9）側のラジアル磁気軸受構造（30）のロータ側断面図である。図３において、図１、図２に示す実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、本変形例において、他方のラジアル磁気軸受構造（30）は、電動機（10）を挟んで、図３に示すラジアル磁気軸受構造（30）と対称な構成を有する。

本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機は、図１に示す遠心圧縮機（1）のスラスト磁気軸受構造（20）に代えて、図３に示すスラスト磁気軸受構造（60）を備える。スラスト磁気軸受構造（60）は、電動機（10）から見てラジアル磁気軸受構造（30,30）の各外側に配置された、スラスト磁気軸受ステータ（61）及びスラスト磁気軸受ロータ（62）を備える。スラスト磁気軸受ステータ（61）は、ケーシング（2）の内周壁に固定される。スラスト磁気軸受ロータ（62）は、ホルダ（50）に取り付けられる。スラスト磁気軸受ロータ（62）は、強磁性体で構成される。

具体的には、スラスト磁気軸受ロータ（62）は、スラスト磁気軸受ステータ（61）と対向するように、ホルダ（50）における羽根車（9）側の側壁面に、例えばボルト締めによって、取り付けられる。スラスト磁気軸受ロータ（62）は、軸部材（13）の外周を囲むディスク形状を持つ。

−変形例１の効果−
以上に説明した本変形例のラジアル磁気軸受構造（30）によると、前述の実施形態の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。

本変形例では、スラスト磁気軸受ロータ（62）がホルダ（50）と一体化しているため、ロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素が少なくなるので、重心合わせの精度が高くなる。このため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造（30）の制御精度がさらに高くなる。

〈変形例２〉
図４は、変形例２に係るラジアル磁気軸受構造（30,30）のうち、羽根車（9）側のラジアル磁気軸受構造（30）のロータ側断面図である。図４において、図１、図２に示す実施形態及び図３に示す変形例１と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、本変形例において、他方のラジアル磁気軸受構造（30）は、電動機（10）を挟んで、図４に示すラジアル磁気軸受構造（30）と対称な構成を有する。

本変形例のラジアル磁気軸受構造（30）が、図３に示す変形例１と異なっている点は、図４に示すように、ホルダ（50）にラジアルギャップセンサターゲット（71）が取り付けられることである。

具体的には、ラジアルギャップセンサターゲット（71）は、ホルダ（50）における羽根車（9）側の側壁面に、スラスト磁気軸受ロータ（62）を挟んで、例えばボルト締めによって、取り付けられる。ラジアルギャップセンサターゲット（71）は、軸部材（13）の外周を囲む筒形状を持つ。ラジアルギャップセンサターゲット（71）は、例えば径方向厚さが数ｍｍ程度の非磁性体から構成される。

また、図示は省略しているが、本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機は、ラジアルギャップセンサターゲット（71）の径方向外周と所定の距離を隔てて径方向に対向するラジアルギャップセンサを備える。当該ラジアルギャップセンサとラジアルギャップセンサターゲット（71）とによって得られるラジアルギャップに基づいて、本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）が制御される。ラジアルギャップセンサとしては、例えばインダクタンス式や渦電流式の変位センサを用いる。

なお、本変形例において、ホルダ（50）にスラスト磁気軸受ロータ（62）は取り付けずに、ラジアルギャップセンサターゲット（71）をホルダ（50）に直接取り付けてもよい。この場合、本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機において、図１に示す遠心圧縮機（1）のスラスト磁気軸受構造（20）を用いてもよい。

−変形例２の効果−
以上に説明した本変形例のラジアル磁気軸受構造（30）によると、前述の実施形態及び変形例１の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。

本変形例では、ラジアルギャップセンサターゲット（71）がホルダ（50）と一体化しているため、ロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素がさらに少なくなるので、重心合わせの精度がさらに高くなる。このため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造（30）の制御精度がさらに高くなる。

〈変形例３〉
図５は、変形例３に係るラジアル磁気軸受構造（30,30）のうち、羽根車（9）側のラジアル磁気軸受構造（30）のロータ側断面図である。図５において、図１、図２に示す実施形態及び図３、図４に示す変形例１、２と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、本変形例において、他方のラジアル磁気軸受構造（30）は、電動機（10）を挟んで、図５に示すラジアル磁気軸受構造（30）と対称な構成を有する。

本変形例のラジアル磁気軸受構造（30）が、図４に示す変形例２と異なっている点は、図５に示すように、ホルダ（50）にスラストギャップセンサターゲット（72）が取り付けられることである。

具体的には、スラストギャップセンサターゲット（72）は、ホルダ（50）における羽根車（9）側の側壁面に、スラスト磁気軸受ロータ（62）及びラジアルギャップセンサターゲット（71）を挟んで、例えばボルト締めによって、取り付けられる。スラストギャップセンサターゲット（72）は、軸部材（13）の外周を囲むディスク形状を持つ。スラストギャップセンサターゲット（72）は、例えば軸方向厚さが数ｍｍ程度の非磁性体から構成される。

また、図示は省略しているが、本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機は、スラストギャップセンサターゲット（72）の軸方向一側面と所定の距離を隔てて軸方向に対向するスラストギャップセンサを備える。当該スラストギャップセンサとスラストギャップセンサターゲット（72）とによって得られる軸方向の変位（スラストギャップ）に基づいて、スラスト磁気軸受構造（60）（図３参照）が制御される。スラストギャップセンサとしては、例えば渦電流式の変位センサを用いる。

なお、本変形例において、ラジアルギャップセンサターゲット（71）及びスラストギャップセンサターゲット（72）は、一体的に形成してもよいし、別個に形成してもよい。

また、本変形例において、他方のラジアル磁気軸受構造（30）のホルダ（50）には、スラストギャップセンサターゲット（72）が取り付けられていなくてもよい。この場合、当該スラストギャップセンサターゲット（72）に対応するスラストギャップセンサも配置されない。逆に、他方のラジアル磁気軸受構造（30）のホルダ（50）にスラストギャップセンサターゲット（72）が取り付けられている場合、羽根車（9）側のラジアル磁気軸受構造（30）のホルダ（50）には、スラストギャップセンサターゲット（72）が取り付けられていなくてもよい。この場合、当該スラストギャップセンサターゲット（72）に対応するスラストギャップセンサも配置されない。つまり、スラストギャップセンサターゲット（72）及びそれに対応するスラストギャップセンサは、遠心圧縮機（1）全体として、一組設けられていればよい。

また、本変形例において、スラスト磁気軸受ロータ（62）及びラジアルギャップセンサターゲット（71）の少なくとも１つをホルダ（50）に取り付けずに、スラストギャップセンサターゲット（72）をホルダ（50）に取り付けてもよい。ホルダ（50）にスラスト磁気軸受ロータ（62）を取り付けない場合、本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機において、スラスト磁気軸受構造（60）に代えて、図１に示す遠心圧縮機（1）のスラスト磁気軸受構造（20）を用いてもよい。

−変形例３の効果−
以上に説明した本変形例のラジアル磁気軸受構造（30）によると、前述の実施形態及び変形例１、２の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。

本変形例では、スラストギャップセンサターゲット（72）がホルダ（50）と一体化しているため、ロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素がさらに少なくなるので、重心合わせの精度がさらに高くなる。このため、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造（30）の制御精度がさらに高くなる。

〈変形例４〉
図６は、変形例４に係るラジアル磁気軸受構造（30,30）のうち、羽根車（9）側のラジアル磁気軸受構造（30）のロータ側断面図である。図６において、図１、図２に示す実施形態及び図３〜図５に示す変形例１〜３と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、本変形例において、他方のラジアル磁気軸受構造（30）は、電動機（10）を挟んで、図６に示すラジアル磁気軸受構造（30）と対称な構成を有する。

本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機は、図１に示す遠心圧縮機（1）のタッチダウン軸受構造（15,15）に代えて、図６に示すタッチダウン軸受構造（80）を備える。タッチダウン軸受構造（80）は、電動機（10）から見てラジアル磁気軸受構造（30,30）の各外側に配置され、タッチダウン軸受（81）及びタッチダウン軸受ターゲット（82）を備える。タッチダウン軸受（81）は、ケーシング（2）の内周壁に固定される。タッチダウン軸受ターゲット（82）は、ホルダ（50）に取り付けられる。

具体的には、タッチダウン軸受（81）は、径方向及び軸方向の両方向において軸部材（13）を機械的に支持するために、例えば、正面合わせを行ったアンギュラ玉軸受を２個組み合わせた構成を有する。

また、タッチダウン軸受ターゲット（82）は、ホルダ（50）における羽根車（9）側の側壁面に、スラスト磁気軸受ロータ（62）、ラジアルギャップセンサターゲット（71）及びスラストギャップセンサターゲット（72）を挟んで、例えばボルト締めによって、取り付けられる。タッチダウン軸受ターゲット（82）は、軸部材（13）の外周を囲む筒形状を持つ。タッチダウン軸受ターゲット（82）は、例えば径方向厚さが数ｍｍ程度の非磁性体から構成される。

なお、本変形例において、軸部材（13）におけるタッチダウン軸受ターゲット（82）の取付箇所の半径は、軸部材（13）におけるホルダ（50）の取付箇所の半径と比べて、例えば数ｍｍ程度小さくてもよい。この場合、ホルダ（50）の取付箇所とタッチダウン軸受ターゲット（82）の取付箇所との間に形成される段差部の側壁面と接するようにスラストギャップセンサターゲット（72）を設けてもよい。

また、本変形例において、ラジアルギャップセンサターゲット（71）、スラストギャップセンサターゲット（72）及びタッチダウン軸受ターゲット（82）は、一体的に形成してもよいし、別個に形成してもよい。

また、本変形例において、スラスト磁気軸受ロータ（62）、ラジアルギャップセンサターゲット（71）及びスラストギャップセンサターゲット（72）の少なくとも１つをホルダ（50）に取り付けずに、タッチダウン軸受ターゲット（82）をホルダ（50）に取り付けてもよい。ホルダ（50）にスラスト磁気軸受ロータ（62）を取り付けない場合、本変形例のラジアル磁気軸受構造（30,30）を備えた遠心圧縮機において、スラスト磁気軸受構造（60）（図３参照）に代えて、図１に示す遠心圧縮機（1）のスラスト磁気軸受構造（20）を用いてもよい。

−変形例４の効果−
以上に説明した本変形例のラジアル磁気軸受構造（30）によると、前述の実施形態及び変形例１〜３の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。

本変形例では、タッチダウン軸受ターゲット（82）がホルダ（50）と一体化しているため、ロータ全体の重心合わせにおいて調整対象要素がさらに少なくなるので、重心合わせの精度がさらに高くなる。従って、軸部材（13）の回転時におけるラジアルギャップの誤差がさらに低減されるので、ラジアル磁気軸受構造（30）の制御精度がさらに高くなる。

《その他の実施形態》
本開示のラジアル磁気軸受構造（30）において、ホルダ（50）の形状や材質などは、軸部材（13）への取り付け及びラジアル磁気軸受ロータ（32）の収容が可能で且つラジアル磁気軸受構造（30）の動作に影響を及ぼさない限りにおいて、特に限定されない。

例えば、図２に示す実施形態（各変形例を含む）では、ラジアル磁気軸受ロータ（32）の端板（52）をホルダ（50）の一部として構成したが、これに代えて、ホルダ（50）とは別部材として端板を構成してもよい。

また、図４〜６に示す変形例２〜４において、ホルダ（50）にラジアルギャップセンサターゲット（71）を取り付けたが、これに代えて、ラジアルギャップセンサターゲット（71）は設けずに、ホルダ（50）（ホルダ本体（51））におけるラジアル磁気軸受ロータ（32）とスラスト磁気軸受ロータ（62）とに挟まれた部分を、ラジアルギャップセンサターゲットとして用いてもよい。

また、図５、６に示す変形例３、４において、ホルダ（50）にスラストギャップセンサターゲット（72）を取り付けたが、これに代えて、スラストギャップセンサターゲット（72）は設けずに、スラスト磁気軸受ロータ（62）をスラストギャップセンサターゲットとして用いてもよい。この場合、スラスト磁気軸受ステータ（61）（図３参照）にスラストギャップセンサを設けてもよい。

また、本開示のラジアル磁気軸受構造（30）において、ホルダ（50）に、重心合わせ（バランス調整）用の研磨可能領域を設けてもよい。これにより、重心合わせをより簡単に行うことができる。

また、本開示のラジアル磁気軸受構造（30）は、回転軸を径方向外側から非接触で支持する構成を持つ装置や機械等であれば、図１に示す遠心圧縮機（1）に限らず、他のタイプの圧縮機や送風機等に広く適用可能である。

以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。さらに、以上に述べた「第１」、「第２」、「第３」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。

本開示は、ラジアル磁気軸受構造、遠心圧縮機及びラジアル磁気軸受構造の組付方法について有用である。

１ 遠心圧縮機
２ ケーシング
３ 壁部
４ 羽根車空間
５ 電動機空間
６ 吸入管
７ 吐出管
８ 圧縮空間
９ 羽根車
１０ 電動機
１１ 固定子
１２ 回転子
１３ 軸部材
１４ 円盤部
１５ タッチダウン軸受構造
２０ スラスト磁気軸受構造
２１ スラスト磁気軸受磁石
２２ スラスト磁気軸受磁石
３０ ラジアル磁気軸受構造
３１ ラジアル磁気軸受磁石
３２ ラジアル磁気軸受ロータ
３３ 強磁性体鋼板
５０ ホルダ
５１ ホルダ本体
５２ 端板
６０ スラスト磁気軸受構造
６１ スラスト磁気軸受ステータ
６２ スラスト磁気軸受ロータ
７１ ラジアルギャップセンサターゲット
７２ スラストギャップセンサターゲット
８０ タッチダウン軸受構造
８１ タッチダウン軸受
８２ タッチダウン軸受ターゲット

Claims (9)

1. 軸方向に延び且つ回転可能な軸部材（13）を回転自在に支持するラジアル磁気軸受構造であって、
   前記軸部材（13）の外周に取り付けられたホルダ（50）と、
   前記ホルダ（50）に取り付けられたラジアル磁気軸受ロータ（32）とを備えることを特徴とするラジアル磁気軸受構造。
2. 請求項１において、
   前記ホルダ（50）は、非磁性体で構成されることを特徴とするラジアル磁気軸受構造。
3. 請求項１又は２において、
   前記ホルダ（50）は、前記ラジアル磁気軸受ロータ（32）と軸方向に隣接する端板（52）を有することを特徴とするラジアル磁気軸受構造。
4. 請求項３において、
   前記端板（52）の外径寸法は、前記ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外径寸法以下であることを特徴とするラジアル磁気軸受構造。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   前記ホルダ（50）にスラスト磁気軸受ロータ（62）が取り付けられることを特徴とするラジアル磁気軸受構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つにおいて、
   前記ホルダ（50）にラジアルギャップセンサターゲット（71）が取り付けられることを特徴とするラジアル磁気軸受構造。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つにおいて、
   前記ホルダにスラストギャップセンサターゲット（72）が取り付けられることを特徴とするラジアル磁気軸受構造。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載のラジアル磁気軸受構造を備えた遠心圧縮機。
9. 軸方向に延び且つ回転可能な軸部材（13）を回転自在に支持するラジアル磁気軸受構造の組付方法であって、
   ラジアル磁気軸受ロータ（32）をホルダ（50）に取り付けた後、前記ラジアル磁気軸受ロータ（32）の外周に対して仕上げ加工を行い、その後、前記ホルダ（50）を前記軸部材（13）の外周に取り付けることを特徴とするラジアル磁気軸受構造の組付方法。

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