JP2021143640A - Low-temperature fluid pump and low-temperature fluid transfer device - Google Patents

Low-temperature fluid pump and low-temperature fluid transfer device Download PDF

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Abstract

To provide a low-temperature fluid pump and a low-temperature fluid transfer device that can restrain vaporization of low-temperature fluid.SOLUTION: A low-temperature fluid pump 100 comprises an impeller, a rotating shaft 9, a case, and a magnetic bearing 11. The rotating shaft 9 is connected to the impeller. The case internally holds the rotating shaft 9. The magnetic bearing 11 rotatably supports the rotating shaft 9 with respect to the case. The magnetic bearing 11 includes a yoke and at least one coil 11b. The yoke constitutes at least a portion of a magnetic circuit 11e. The at least one coil 11b surrounds a portion of the yoke. The yoke includes at least one permanent magnet 11c arranged at a position constituting the portion of the magnetic circuit 11e. The rotating shaft 9 is rotated and driven by a motor. A portion of the rotating shaft 9 is supported in a noncontact manner by a radial magnetic bearing as the magnetic bearing, and a thrust magnetic bearing. The rotating shaft 9 is supported in such a manner that a central axis thereof is coaxial with a rotational axis of the motor 10.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

この発明は、低温流体用ポンプおよび低温流体移送装置に関する。 The present invention relates to a low temperature fluid pump and a low temperature fluid transfer device.

従来、低温液化ガスなどを送液する低温流体用ポンプが知られている。このような低温流体用ポンプにおいて、特に長期間連続運転が要求される超電導機器の冷却用に使用するポンプのように、故障やメンテナンス等でポンプを停止させることができない用途に使用されるポンプでは、軸受としてメンテナンス不要な磁気軸受が採用される。たとえば、特開２０１３−５７２５０号公報（特許文献１）では、軸受としてメンテナンスが不要な磁気軸受を採用した構成の低温流体用ポンプが開示されている。当該特許文献１に開示された低温流体用ポンプでは、発熱源であるモータの上部シャフトと下部シャフトとを磁気継手によって非接触状態で磁気結合することにより、モータからシャフトを通してインペラ側への熱侵入を抑制している。これは、インペラ側へ熱侵入があると、低温液化ガスに熱が伝わり当該低温液化ガスが気化することや、当該気化したガスがポンプのインペラ側へ逆流して送液される低温液化ガスに脈動が発生するといった問題が発生するためである。 Conventionally, a pump for a low temperature fluid that sends a low temperature liquefied gas or the like is known. In such a low temperature fluid pump, a pump used for an application in which the pump cannot be stopped due to a failure or maintenance, such as a pump used for cooling superconducting equipment that requires continuous operation for a long period of time. , Maintenance-free magnetic bearings are used as the bearings. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-57250 (Patent Document 1) discloses a pump for a low-temperature fluid having a configuration in which a magnetic bearing that does not require maintenance is used as the bearing. In the low-temperature fluid pump disclosed in Patent Document 1, heat penetrates from the motor to the impeller side through the shaft by magnetically coupling the upper shaft and the lower shaft of the motor, which is a heat generation source, in a non-contact state by a magnetic joint. Is suppressed. This is because when heat invades the impeller side, heat is transferred to the low temperature liquefied gas and the low temperature liquefied gas vaporizes, or the vaporized gas flows back to the impeller side of the pump and is sent to the low temperature liquefied gas. This is because problems such as pulsation occur.

特開２０１３−５７２５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-57250

上述した従来の低温流体用ポンプでは、インペラにおいて低温流体の圧力変動などの外乱が発生する場合がある。特に、高吐出圧が得られるような低温流体用ポンプでは、インペラ周囲の圧力バランスの変動によりインペラに大きな負荷（外乱）が作用することがあった。このような外乱に対応するため、従来、磁気軸受の制御安定性を向上させるために、磁気軸受を構成する電磁石コイルに一定の電流（バイアス電流）を印加しておく構成が多く採用されていた。そして、上記のような大きな外乱が想定される場合には、当該負荷に対応するため上記バイアス電流の値を大きくする必要があった。 In the conventional low-temperature fluid pump described above, disturbances such as pressure fluctuations of the low-temperature fluid may occur in the impeller. In particular, in a low-temperature fluid pump that can obtain a high discharge pressure, a large load (disturbance) may act on the impeller due to fluctuations in the pressure balance around the impeller. In order to deal with such disturbances, conventionally, in order to improve the control stability of the magnetic bearing, a configuration in which a constant current (bias current) is applied to the electromagnet coil constituting the magnetic bearing has been often adopted. .. Then, when the above-mentioned large disturbance is assumed, it is necessary to increase the value of the above-mentioned bias current in order to cope with the load.

しかし、このように磁気軸受の電磁石コイルに印加されるバイアス電流は、磁気軸受における発熱の原因となり、結果的に低温流体の気化やポンプの効率低下といった問題を発生させていた。 However, the bias current applied to the electromagnet coil of the magnetic bearing in this way causes heat generation in the magnetic bearing, and as a result, causes problems such as vaporization of low-temperature fluid and deterioration of pump efficiency.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、低温流体の気化を抑制することが可能な低温流体用ポンプおよび低温流体移送装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a low temperature fluid pump and a low temperature fluid transfer device capable of suppressing vaporization of a low temperature fluid. Is.

本開示に従った低温流体用ポンプは、インペラと、回転軸と、筐体と、磁気軸受とを備える。回転軸はインペラに接続される。筐体は、回転軸を内部に保持する。磁気軸受は、回転軸を筐体に対して回転可能に支持する。磁気軸受は、ヨークと少なくとも１つのコイルとを含む。ヨークは磁気回路の少なくとも一部を構成する。少なくとも１つのコイルはヨークの一部を囲む。ヨークは、磁気回路の一部を構成する位置に配置された少なくとも１つの永久磁石を含む。回転軸はモータにより回転駆動される。回転軸の一部は、磁気軸受としてのラジアル磁気軸受およびスラスト磁気軸受により非接触で支持されている。回転軸の中心軸は、モータの回転軸と同軸となるように支持されている。 A low temperature fluid pump according to the present disclosure includes an impeller, a rotating shaft, a housing, and a magnetic bearing. The axis of rotation is connected to the impeller. The housing holds the rotating shaft inside. The magnetic bearing rotatably supports the rotating shaft with respect to the housing. The magnetic bearing includes a yoke and at least one coil. The yoke forms at least part of the magnetic circuit. At least one coil surrounds a portion of the yoke. The yoke includes at least one permanent magnet located at a position that forms part of a magnetic circuit. The rotating shaft is rotationally driven by a motor. A part of the rotating shaft is non-contactly supported by a radial magnetic bearing as a magnetic bearing and a thrust magnetic bearing. The central axis of the rotating shaft is supported so as to be coaxial with the rotating shaft of the motor.

本開示に従った低温流体移送装置は、低温流体を収容する容器と、上記低温流体用ポンプと、流通管路とを備える。上記低温流体用ポンプは、インペラが容器の内部に配置されるように、容器に設置される。流通管路は、容器と接続されており、低温流体用ポンプにより運動エネルギーが付与された低温流体を流通させるためのものである。 The low temperature fluid transfer device according to the present disclosure includes a container for accommodating the low temperature fluid, the pump for the low temperature fluid, and a distribution line. The low temperature fluid pump is installed in the container so that the impeller is placed inside the container. The flow line is connected to the container and is for circulating the low temperature fluid to which the kinetic energy is given by the low temperature fluid pump.

上記によれば、磁気軸受のヨークにおける磁気回路を構成する部分に永久磁石を配置することで、バイアス電流を流すことなく、磁気軸受における制御電流に対する発生力を線形化することができる。この結果、低温流体の気化を抑制することが可能な低温流体用ポンプおよび低温流体移送装置が得られる。 According to the above, by arranging the permanent magnet in the portion of the yoke of the magnetic bearing that constitutes the magnetic circuit, it is possible to linearize the generated force with respect to the control current in the magnetic bearing without passing a bias current. As a result, a low-temperature fluid pump and a low-temperature fluid transfer device capable of suppressing vaporization of the low-temperature fluid can be obtained.

本発明の実施の形態１に係る低温流体移送装置の模式図である。It is a schematic diagram of the low temperature fluid transfer apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１に示した低温流体移送装置に用いられる低温流体用ポンプの断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a pump for a low temperature fluid used in the low temperature fluid transfer device shown in FIG. 図２に示した低温流体用ポンプの回転軸方向に沿った部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic view along the rotation axis direction of the low temperature fluid pump shown in FIG. 図３の線分ＩＶ−ＩＶにおける断面模式図である。It is sectional drawing of the line segment IV-IV of FIG. 比較例としての低温流体用ポンプの部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic diagram of the pump for low temperature fluid as a comparative example. 本実施形態に係る低温流体用ポンプの磁気軸受の制御を説明するための模式図（ａ）と、図６（ａ）にさらにアンプ１およびアンプ２の具体的な回路の一例を示した模式図（ｂ）とである。A schematic diagram (a) for explaining the control of the magnetic bearing of the low-temperature fluid pump according to the present embodiment, and FIG. 6 (a) is a schematic diagram further showing an example of a specific circuit of the amplifier 1 and the amplifier 2. (B). 比較例としての低温流体用ポンプの磁気軸受についてバイアス電流方式を適用した場合を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the case where the bias current system is applied to the magnetic bearing of the low temperature fluid pump as a comparative example. 本実施形態に係る低温流体用ポンプの効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of the low temperature fluid pump which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る低温流体用ポンプの効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of the low temperature fluid pump which concerns on this embodiment. バイアス磁束によってコイル電流と磁気力との関係が線形化された状態を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the state in which the relationship between a coil current and a magnetic force is linearized by a bias magnetic flux. 実施の形態１の変形例に係る磁気軸受を説明するための断面模式図である。It is sectional drawing for demonstrating the magnetic bearing which concerns on the modification of Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態２に係る低温流体用ポンプの回転軸方向に沿った部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic view along the rotation axis direction of the low temperature fluid pump which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図１２の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面模式図である。It is sectional drawing of the line segment XIII-XIII of FIG. 参考例としての低温流体用ポンプの部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic diagram of the pump for low temperature fluid as a reference example. 実施の形態２の変形例に係る低温流体用ポンプの部分断面模式図である。It is a partial cross-sectional schematic diagram of the pump for low temperature fluid which concerns on the modification of Embodiment 2. 図１５の線分ＸＶＩ−ＸＶＩにおける断面模式図である。It is sectional drawing in FIG. 15 line segment XVI-XVI. 本発明の実施の形態３に係る低温流体移送装置の模式図である。It is a schematic diagram of the low temperature fluid transfer apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図１７に示した低温流体移送装置に用いられる低温流体用ポンプの断面模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a low temperature fluid pump used in the low temperature fluid transfer device shown in FIG. 実施の形態４の第１例に係る低温流体用ポンプの回転軸方向に沿った部分を、図４および図１１と同様の向きから見た概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a portion of the low-temperature fluid pump according to the first example of the fourth embodiment along the rotation axis direction, as viewed from the same direction as in FIGS. 4 and 11. 実施の形態４の第２例に係る低温流体用ポンプの回転軸方向に沿った部分を、図４および図１１と同様の向きから見た概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a portion of the low-temperature fluid pump according to the second example of the fourth embodiment along the rotation axis direction, as viewed from the same direction as in FIGS. 4 and 11.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings below, the same or corresponding parts are given the same reference number and the explanation is not repeated.

（実施の形態１）
＜低温流体移送装置の構成＞
図１に示されるように、低温流体移送装置１は、低温流体用ポンプ１００と、容器２と、流入部３と、流出部４とを主に備える。 (Embodiment 1)
<Structure of low temperature fluid transfer device>
As shown in FIG. 1, the low-temperature fluid transfer device 1 mainly includes a low-temperature fluid pump 100, a container 2, an inflow section 3, and an outflow section 4.

低温流体用ポンプ１００は、容器２の外部に配置されている部分と、容器２の内部に配置されている部分とを含む。低温流体用ポンプ１００は、容器２の圧力壁５に取り付けられている。低温流体用ポンプ１００の詳細は後述する。 The low-temperature fluid pump 100 includes a portion arranged outside the container 2 and a portion arranged inside the container 2. The low temperature fluid pump 100 is attached to the pressure wall 5 of the container 2. Details of the low temperature fluid pump 100 will be described later.

容器２は、低温液化ガスなどの低温流体を内部に貯留するためのものである。低温流体は、例えば液体窒素（ＬＮ2）である。容器２は、耐圧容器として構成されており、内部に低温流体を貯留する本体部と、圧力壁５とを含む。本体部はたとえば上部に開口部が形成されている。圧力壁５は本体部の開口部を塞ぐように、本体部に接続されている。圧力壁５は、容器２において低温流体を貯留する内部空間に面している。圧力壁５は、図１に示すように例えば容器２の上記内部空間の上方に配置されている。図２に示すように、圧力壁５には、貫通孔５ａが形成されている。圧力壁５の当該貫通孔５ａには、低温流体用ポンプ１００において容器２の内部に配置されている部分が挿通されている。貫通孔５ａの孔軸は、例えば後述するポンプ１００のシャフト９を構成する第１軸の中心軸と同軸状に配置されている。 The container 2 is for storing a low-temperature fluid such as a low-temperature liquefied gas inside. The cold fluid is, for example, liquid nitrogen (LN 2 ). The container 2 is configured as a pressure-resistant container, and includes a main body for storing a low-temperature fluid and a pressure wall 5 inside. The main body has, for example, an opening formed at the top. The pressure wall 5 is connected to the main body so as to close the opening of the main body. The pressure wall 5 faces the internal space in which the low temperature fluid is stored in the container 2. As shown in FIG. 1, the pressure wall 5 is arranged above, for example, the internal space of the container 2. As shown in FIG. 2, a through hole 5a is formed in the pressure wall 5. A portion of the low-temperature fluid pump 100 arranged inside the container 2 is inserted through the through hole 5a of the pressure wall 5. The hole shaft of the through hole 5a is arranged coaxially with the central shaft of the first shaft constituting the shaft 9 of the pump 100, which will be described later, for example.

貫通孔５ａの周囲に位置する圧力壁５の部分には、圧力壁５の外周面５ｂに対して内周面側に向かって凹んでいる凹部が配置されている。当該凹部は、後述する固定部材１４がねじ込まれる部分である。圧力壁５を構成する材料は、法令等によって高圧ガスの収容容器の構成材料としての使用が認められている材料であり、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む。 In the portion of the pressure wall 5 located around the through hole 5a, a recess is arranged which is recessed toward the inner peripheral surface side with respect to the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5. The recess is a portion where the fixing member 14, which will be described later, is screwed. The material constituting the pressure wall 5 is a material permitted to be used as a constituent material of a container for containing high-pressure gas by laws and regulations, and includes, for example, stainless steel (SUS) or aluminum (Al).

流入部３は、容器２の上記内部空間と接続されている管路を含む。低温流体は、流入部３の当該管路を通って容器２内に流入する。流出部４は、容器２の上記内部空間と接続されている管路を含む。低温流体は、流出部４の当該管路を通って容器２内から流出する。 The inflow portion 3 includes a pipeline connected to the internal space of the container 2. The low-temperature fluid flows into the container 2 through the pipeline of the inflow section 3. The outflow portion 4 includes a pipeline connected to the internal space of the container 2. The low-temperature fluid flows out of the container 2 through the pipeline of the outflow portion 4.

流入部３および流出部４は、低温流体が流通する流通管路の一部として構成されている。当該流通管路は、図示しないリザーバタンクおよび図示しない冷凍機を含む。流入部３は、例えばリザーバタンクに接続されている。流出部４は、例えば冷凍機と接続されている。 The inflow section 3 and the outflow section 4 are configured as a part of a distribution line through which a low temperature fluid flows. The distribution line includes a reservoir tank (not shown) and a refrigerator (not shown). The inflow portion 3 is connected to, for example, a reservoir tank. The outflow portion 4 is connected to, for example, a refrigerator.

また、異なる観点から言えば、上述した低温流体移送装置は、低温流体を収容する容器２と、上記低温流体用ポンプ１００と、流入部３および流出部４を含む流通管路とを備える。低温流体用ポンプ１００は、図２に示すようにインペラ８が容器２の内部に配置されるように、容器２に設置される。流通管路は、容器２と接続されており、低温流体用ポンプ１００により運動エネルギーが付与された低温流体ＬＧを流通させるためのものである。 From a different point of view, the above-mentioned low-temperature fluid transfer device includes a container 2 for accommodating a low-temperature fluid, the above-mentioned low-temperature fluid pump 100, and a flow line including an inflow section 3 and an outflow section 4. The low temperature fluid pump 100 is installed in the container 2 so that the impeller 8 is arranged inside the container 2 as shown in FIG. The distribution pipe is connected to the container 2 and is for circulating the low-temperature fluid LG to which the kinetic energy is applied by the low-temperature fluid pump 100.

＜低温流体用ポンプの構成＞
図２〜図４に示す、実施の形態１に係る低温流体用ポンプ１００（以下、単にポンプとも呼ぶ）は、図１に示した低温流体移送装置１に適用されたものであって、容器２の圧力壁５に配置された貫通孔５ａを塞ぐように配置される。ポンプ１００は、外郭部材である筐体として、容器２の内部に配置される第１筐体部６と、容器２の外部に配置される第２筐体部７とを備えている。ここで、容器２の内部とは、容器２の圧力壁５の外周面５ｂに対して内側に位置する部分を意味する。また、容器２の外部とは、容器２の圧力壁５の外周面５ｂに対して外側に位置する部分を意味する。第１筐体部６および第２筐体部７は、容器２の圧力壁５と別体として構成されている。 <Composition of pump for low temperature fluid>
The low-temperature fluid pump 100 (hereinafter, also simply referred to as a pump) according to the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4 is applied to the low-temperature fluid transfer device 1 shown in FIG. 1, and is applied to the container 2. It is arranged so as to close the through hole 5a arranged in the pressure wall 5 of the above. The pump 100 includes a first housing portion 6 arranged inside the container 2 and a second housing portion 7 arranged outside the container 2 as a housing that is an outer member. Here, the inside of the container 2 means a portion located inside the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5 of the container 2. Further, the outside of the container 2 means a portion located outside the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5 of the container 2. The first housing portion 6 and the second housing portion 7 are configured as separate bodies from the pressure wall 5 of the container 2.

図２に示されるように、第１筐体部６は、インペラ８、シャフト９の第１部９ａを内部に収容している。第１筐体部６には、開口部としての流入口６ａおよび流出口６ｂが配置されている。流入口６ａは、第１筐体部６の下方端部に配置され、下方に開口している。流出口６ｂは、インペラ８の中心軸の延在方向（シャフト９の中心軸の延在方向）から見たインペラ８の外周面の接線方向に開口している。 As shown in FIG. 2, the first housing portion 6 houses the impeller 8 and the first portion 9a of the shaft 9 inside. An inflow port 6a and an outflow port 6b as openings are arranged in the first housing portion 6. The inflow port 6a is arranged at the lower end of the first housing portion 6 and opens downward. The outlet 6b opens in the tangential direction of the outer peripheral surface of the impeller 8 as seen from the extending direction of the central axis of the impeller 8 (extending direction of the central axis of the shaft 9).

第１筐体部６の上方端部は、第２筐体部７の下方端部と接続され、固定されている。具体的には、第１筐体部６の上方端部の上面において外周側に位置する部分が、第２筐体部７の下方端部の下面に接続され、固定されている。 The upper end of the first housing 6 is connected to and fixed to the lower end of the second housing 7. Specifically, a portion of the upper surface of the upper end portion of the first housing portion 6 located on the outer peripheral side is connected to and fixed to the lower surface of the lower end portion of the second housing portion 7.

第２筐体部７の下方端部は、容器２の圧力壁５に配置された貫通孔５ａ内に配置される。第２筐体部７の下方端部は、貫通孔５ａの大部分を塞ぐように構成されている。第２筐体部７の下方端部は、上記延在方向に垂直な径方向（ラジアル方向）において、貫通孔５ａの内周端面と対向する外周側面を有している。 The lower end portion of the second housing portion 7 is arranged in the through hole 5a arranged in the pressure wall 5 of the container 2. The lower end of the second housing portion 7 is configured to close most of the through hole 5a. The lower end portion of the second housing portion 7 has an outer peripheral side surface facing the inner peripheral end surface of the through hole 5a in the radial direction (radial direction) perpendicular to the extending direction.

図２に示されるように、第２筐体部７は、シャフト９の第２部９ｂ、モータ１０、ラジアル磁気軸受１１、およびスラスト磁気軸受１２を内部に収容している。なお、ラジアル磁気軸受１１の詳細な構成は後述する。第２筐体部７は、その下方端部よりも上方において、上記径方向の外側に突出しているフランジ部７ａを含む。フランジ部７ａは、上記周方向に連なっている。フランジ部７ａには、複数の固定用貫通孔が配置されている。 As shown in FIG. 2, the second housing portion 7 internally houses the second portion 9b of the shaft 9, the motor 10, the radial magnetic bearing 11, and the thrust magnetic bearing 12. The detailed configuration of the radial magnetic bearing 11 will be described later. The second housing portion 7 includes a flange portion 7a projecting outward in the radial direction above the lower end portion thereof. The flange portions 7a are continuous in the circumferential direction. A plurality of fixing through holes are arranged in the flange portion 7a.

複数の固定用貫通孔の各々は、シャフト９の中心軸に対する周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。各固定用貫通孔の孔軸は、例えば上記中心軸に沿っている。各固定用貫通孔の一端はフランジ部７ａの下面に配置されており、各固定用貫通孔の他端はフランジ部７ａの上面に配置されている。フランジ部７ａの下面は、圧力壁５の外周面５ｂにおいて貫通孔５ａの全周を囲む部分と、上記中心軸に沿った方向において対向している。固定用貫通孔の一端と対向する圧力壁５の外周面５ｂには、凹部が形成されている。固定用貫通孔と凹部とに固定部材１４としてのネジが挿入・固定されている。このようにして、フランジ部７ａは、圧力壁５の外周面５ｂと接続されている。 Each of the plurality of fixing through holes is arranged so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction with respect to the central axis of the shaft 9. The hole axis of each fixing through hole is, for example, along the central axis. One end of each fixing through hole is arranged on the lower surface of the flange portion 7a, and the other end of each fixing through hole is arranged on the upper surface of the flange portion 7a. The lower surface of the flange portion 7a faces the portion of the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5 that surrounds the entire circumference of the through hole 5a in the direction along the central axis. A recess is formed in the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5 facing one end of the fixing through hole. A screw as a fixing member 14 is inserted and fixed in the fixing through hole and the recess. In this way, the flange portion 7a is connected to the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5.

第２筐体部７は、例えば第３筐体部７ｃと第４筐体部７ｄとを含む。第３筐体部７ｃは筒状部材である。第４筐体部７ｄは、第３筐体部７ｃの上方端部を覆うように構成された、蓋状部材である。第３筐体部７ｃの下方端部が、第２筐体部７の下方端部を構成している。第３筐体部７ｃの上方端部は、第４筐体部７ｄの下方端部と接触され、固定されている。第３筐体部７ｃの上方端部および第４筐体部７ｄの下方端部には、それぞれフランジ部が形成されている。第３筐体部７ｃのフランジ部と第４筐体部７ｄのフランジ部とは重なるように配置されている。これらのフランジ部には、貫通孔が形成されている。当該貫通孔に固定部材としてのネジが挿入・固定されている。第２筐体部７の外周面は、例えば大気に曝されている。 The second housing portion 7 includes, for example, a third housing portion 7c and a fourth housing portion 7d. The third housing portion 7c is a cylindrical member. The fourth housing portion 7d is a lid-like member configured to cover the upper end portion of the third housing portion 7c. The lower end of the third housing 7c constitutes the lower end of the second housing 7. The upper end of the third housing 7c is in contact with and fixed to the lower end of the fourth housing 7d. Flange portions are formed at the upper end portion of the third housing portion 7c and the lower end portion of the fourth housing portion 7d, respectively. The flange portion of the third housing portion 7c and the flange portion of the fourth housing portion 7d are arranged so as to overlap each other. Through holes are formed in these flange portions. A screw as a fixing member is inserted and fixed in the through hole. The outer peripheral surface of the second housing portion 7 is exposed to the atmosphere, for example.

第１筐体部６および第２筐体部７を構成する材料は、法令等によって高圧ガスの収容容器の構成材料としての使用が認められている材料であり、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む。 The material constituting the first housing portion 6 and the second housing portion 7 is a material permitted to be used as a constituent material of a container for containing high-pressure gas by laws and regulations, for example, stainless steel (SUS) or aluminum. (Al) is included.

インペラ８は、シャフト９が回転することにより回転し、容器２内の低温流体ＬＧに運動エネルギーを付与する。インペラ８は、例えば遠心羽根車として構成されている。インペラ８は、シャフト９の第１部９ａの一端に接続されている。 The impeller 8 rotates as the shaft 9 rotates, and applies kinetic energy to the low-temperature fluid LG in the container 2. The impeller 8 is configured as, for example, a centrifugal impeller. The impeller 8 is connected to one end of the first portion 9a of the shaft 9.

シャフト９は、第１部９ａおよび第２部９ｂを含む。上記延在方向において、第１部９ａの一端はインペラ８に接続されており、第１部９ａの他端は第２部９ｂの一端に接続されている。第１部９ａの中心軸は、第２部９ｂの中心軸と同軸状に配置されている。シャフト９の中心軸は、第１部９ａおよび第２部９ｂの中心軸であって、インペラ８の中心軸と同軸状に配置されている。シャフト９は、モータ１０により回転駆動される。シャフト９の第２部９ｂは、ラジアル磁気軸受１１およびスラスト磁気軸受１２により非接触で支持されている。シャフト９は、その中心軸がモータ１０の回転軸と同軸となるように支持されている。シャフト９の中心軸の上記延在方向は、例えば鉛直方向に沿っている。 The shaft 9 includes a first part 9a and a second part 9b. In the extending direction, one end of the first part 9a is connected to the impeller 8, and the other end of the first part 9a is connected to one end of the second part 9b. The central axis of the first part 9a is arranged coaxially with the central axis of the second part 9b. The central axis of the shaft 9 is the central axis of the first portion 9a and the second portion 9b, and is arranged coaxially with the central axis of the impeller 8. The shaft 9 is rotationally driven by the motor 10. The second portion 9b of the shaft 9 is non-contactly supported by the radial magnetic bearing 11 and the thrust magnetic bearing 12. The shaft 9 is supported so that its central axis is coaxial with the rotation axis of the motor 10. The extending direction of the central axis of the shaft 9 is, for example, a vertical direction.

ラジアル磁気軸受１１は、例えば上記延在方向においてモータ１０の両側に２つ配置されている。スラスト磁気軸受１２は、シャフト９の第２部９ｂの他端よりも上方に配置されている。シャフト９、モータ１０、ラジアル磁気軸受１１およびスラスト磁気軸受１２は、インペラ８を回転駆動する駆動部を構成している。 Two radial magnetic bearings 11 are arranged on both sides of the motor 10 in the extension direction, for example. The thrust magnetic bearing 12 is arranged above the other end of the second portion 9b of the shaft 9. The shaft 9, the motor 10, the radial magnetic bearing 11, and the thrust magnetic bearing 12 form a drive unit that rotationally drives the impeller 8.

また、異なる観点から言えば、上記低温流体用ポンプ１００は、インペラ８と、回転軸としてのシャフト９と、筐体としての第１筐体部６および第２筐体部７と、磁気軸受としてのラジアル磁気軸受１１とを主に備える。シャフト９はインペラ８に接続される。第１筐体部６および第２筐体部７は、シャフト９を内部に保持する。ラジアル磁気軸受１１は、シャフト９を第２筐体部７に対して回転可能に支持する。ラジアル磁気軸受１１は、ヨークと、少なくとも１つのコイル１１ｂとを含む。ヨークは磁気回路１１ｅの少なくとも一部を構成する。少なくとも１つのコイル１１ｂはヨークの一部を囲む。ヨークは、磁気回路１１ｅの一部を構成する位置に配置された少なくとも１つの永久磁石１１ｃを含む。 From a different point of view, the low-temperature fluid pump 100 includes an impeller 8, a shaft 9 as a rotating shaft, a first housing portion 6 and a second housing portion 7 as a housing, and a magnetic bearing. The radial magnetic bearing 11 of the above is mainly provided. The shaft 9 is connected to the impeller 8. The first housing portion 6 and the second housing portion 7 hold the shaft 9 inside. The radial magnetic bearing 11 rotatably supports the shaft 9 with respect to the second housing portion 7. The radial magnetic bearing 11 includes a yoke and at least one coil 11b. The yoke constitutes at least a part of the magnetic circuit 11e. At least one coil 11b surrounds a portion of the yoke. The yoke includes at least one permanent magnet 11c located at a position that forms part of the magnetic circuit 11e.

上記低温流体用ポンプにおいて、ヨークは、ベース部１１ａと、第１〜第４の突出部１１ｄ１〜１１ｄ４を有する複数の突出部１１ｄとを含む。ベース部１１ａは、シャフト９の外周側においてシャフト９の表面から間隔を隔てて、シャフト９の周方向に沿って延びるように配置される。また異なる観点から言えば、ベース部１１ａはシャフト９の外周を周方向に囲むような円環形状である。 In the low temperature fluid pump, the yoke includes a base portion 11a and a plurality of protrusions 11d having first to fourth protrusions 11d1 to 11d4. The base portion 11a is arranged on the outer peripheral side of the shaft 9 so as to extend along the circumferential direction of the shaft 9 at a distance from the surface of the shaft 9. From a different point of view, the base portion 11a has an annular shape that surrounds the outer circumference of the shaft 9 in the circumferential direction.

第１〜第４の突出部１１ｄ１〜１１ｄ４を含む複数の突出部１１ｄは、ベース部１１ａからシャフト９に向けて突出するとともに、シャフト９の周方向において互いに間隔を隔てて配置される。複数の突出部１１ｄはシャフト９の周方向において等間隔に配置されている。少なくとも１つの永久磁石１１ｃは、第１の永久磁石１１ｃ１と第２の永久磁石１１ｃ２とを含む。第１の永久磁石１１ｃ１は、ベース部１１ａにおいて第１の突出部と第２の突出部との間に配置される。第２の永久磁石１１ｃ２は、ベース部１１ａにおいて第３の突出部１１ｄ３と第４の突出部１１ｄ４との間に配置される。図４に示すように、複数の突出部１１ｄのうちの隣接する突出部１１ｄの間に、それぞれ永久磁石１１ｃが配置されている。第１の永久磁石１１ｃ１と第２の永久磁石１１ｃ２とは、周方向において対向する隣り合う端部に同じ極が位置するように配置されている。図４では、第１の永久磁石１１ｃ１と第２の永久磁石１１ｃ２との対向する隣り合う端部は同じＮ極となっている。また、周方向において間隔を隔ててベース部１１ａに配置された複数の永久磁石１１ｃでは、周方向において対向する隣り合う端部が当該周方向において隣り合う永久磁石１１ｃの端部と同じ極性になっている。なお、永久磁石１１ｃとして使用出来る磁石は、主にネオジム（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）磁石、サマコバ（Ｓｍ−Ｃｏ）磁石、アルニコ（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ）磁石である。 The plurality of projecting portions 11d including the first to fourth projecting portions 11d1 to 11d4 project from the base portion 11a toward the shaft 9 and are arranged at intervals in the circumferential direction of the shaft 9. The plurality of protrusions 11d are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the shaft 9. At least one permanent magnet 11c includes a first permanent magnet 11c1 and a second permanent magnet 11c2. The first permanent magnet 11c1 is arranged between the first protruding portion and the second protruding portion in the base portion 11a. The second permanent magnet 11c2 is arranged between the third protrusion 11d3 and the fourth protrusion 11d4 in the base portion 11a. As shown in FIG. 4, permanent magnets 11c are arranged between adjacent protrusions 11d among the plurality of protrusions 11d. The first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 are arranged so that the same poles are located at adjacent ends facing each other in the circumferential direction. In FIG. 4, the adjacent end portions of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 facing each other have the same N pole. Further, in the plurality of permanent magnets 11c arranged on the base portion 11a at intervals in the circumferential direction, the adjacent end portions facing each other in the circumferential direction have the same polarity as the end portions of the permanent magnets 11c adjacent to each other in the circumferential direction. ing. The magnets that can be used as the permanent magnets 11c are mainly neodymium (Nd-Fe-B) magnets, samarium-cobalt (Sm-Co) magnets, and alnico (Al-Ni-Co) magnets.

＜低温流体移送装置および低温流体用ポンプの作用効果＞
この場合、ラジアル磁気軸受１１が磁気回路１１ｅの一部に永久磁石１１ｃを含む永久磁石併用方式となっているため、ラジアル磁気軸受１１の電磁石コイルであるコイル１１ｂにバイアス電流を流すことなく、ラジアル磁気軸受１１における制御電流に対する発生力を線形化することができる。このため、上記バイアス電流を流すことに起因するラジアル磁気軸受１１での熱の発生を防止できる。この結果、低温流体用ポンプ１００が適用される低温流体ＬＧが当該熱によって気化することや、当該低温流体ＬＧの気化に伴い低温流体用ポンプ１００の効率が低下することを防止できる。 <Effects of low-temperature fluid transfer device and low-temperature fluid pump>
In this case, since the radial magnetic bearing 11 is a permanent magnet combined method in which the permanent magnet 11c is included in a part of the magnetic circuit 11e, the radial magnetic bearing 11 does not pass a bias current through the coil 11b, which is the electromagnet coil of the radial magnetic bearing 11. The generated force with respect to the control current in the magnetic bearing 11 can be linearized. Therefore, it is possible to prevent the generation of heat in the radial magnetic bearing 11 due to the flow of the bias current. As a result, it is possible to prevent the low-temperature fluid LG to which the low-temperature fluid pump 100 is applied from being vaporized by the heat, and to prevent the efficiency of the low-temperature fluid pump 100 from being lowered due to the vaporization of the low-temperature fluid LG.

具体的には、上述した本実施の形態に係るラジアル磁気軸受１１については、図６に示すような構成により制御を行うことが考えられる。図６は、図２〜図４に示したラジアル磁気軸受１１の制御を説明するための制御機構の一例を示す模式図である。制御機構は、ラジアル磁気軸受１１のコイル１１ｂへ制御用の電流ｉｃ１、ｉｃ２を供給するためにコイル１１ｂへ接続されたアンプ４１、４２と、これらのアンプ４１、４２を制御する制御部４０とを主に含む。制御部４０からの制御信号により、アンプ４１は１つのコイル１１ｂへ制御用の電流ｉｃ１を供給する。また、制御部４０からの制御信号により、アンプ４２は他のコイル１１ｂへ制御用の電流ｉｃ２を供給する。本発明の実施の形態１では、ラジアル磁気軸受１１において永久磁石１１ｃを配置することで、上述のようにバイアス電流を流す必要がない。 Specifically, it is conceivable that the radial magnetic bearing 11 according to the present embodiment described above is controlled by the configuration shown in FIG. FIG. 6 is a schematic view showing an example of a control mechanism for explaining the control of the radial magnetic bearing 11 shown in FIGS. 2 to 4. The control mechanism includes amplifiers 41 and 42 connected to the coils 11b to supply control currents ic1 and ic2 to the coils 11b of the radial magnetic bearing 11, and a control unit 40 that controls these amplifiers 41 and 42. Mainly included. The amplifier 41 supplies the control current ic1 to one coil 11b by the control signal from the control unit 40. Further, the amplifier 42 supplies the control current ic2 to the other coil 11b by the control signal from the control unit 40. In the first embodiment of the present invention, by arranging the permanent magnet 11c in the radial magnetic bearing 11, it is not necessary to pass the bias current as described above.

なお図６（ａ）はアンプ４１，４２の構成を示していないが、図６（ｂ）はアンプ４１，４２の構成を示している。特に図６（ｂ）を参照して、アンプ４１，４２のそれぞれは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、バイポーラトランジスタなどのＯＮ／ＯＦＦ動作が可能なデバイスと、還流ダイオードとが並列接続されたものが２つ直列接続され、それがさらに２列並列に接続されることでインバータを構成している。還流ダイオードはインバータ全体に接続される図示されない直流電源が流す直流電流と逆向きに電流を流すことが可能な向きに接続されている。これにより還流ダイオードを通ってコイル１１ｂに電流が流れることが可能となっている。また還流ダイオードにより電流ｉｃ１および電流ｉｃ２の向きが整流されコイル１１ｂで発生する逆起電力が抑制される。たとえば電流ｉｃ１，ｉｃ２を図の矢印右方向に流す場合には、アンプ４１の還流ダイオードＡ，Ｄに電流が流れ、アンプ４２の還流ダイオードＢ，Ｃに電流が流れる。また電流ｉｃ１，ｉｃ２を図の矢印左方向に流す場合には、アンプ４１の還流ダイオードＢ，Ｃに電流が流れ、アンプ４２の還流ダイオードＡ，Ｄに電流が流れる。このように電流が還流ダイオードを経由することにより、コイル１１ｂに蓄えられたエネルギが直流電源へと返還される。 Note that FIG. 6A does not show the configuration of the amplifiers 41 and 42, but FIG. 6B shows the configuration of the amplifiers 41 and 42. In particular, referring to FIG. 6B, in each of the amplifiers 41 and 42, a device capable of ON / OFF operation such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and a bipolar transistor, and a freewheeling diode are connected in parallel. Two transistors are connected in series, and two rows are connected in parallel to form an inverter. The freewheeling diode is connected in a direction in which a current can flow in the direction opposite to the DC current flowing by a DC power source (not shown) connected to the entire inverter. This allows current to flow through the coil 11b through the freewheeling diode. Further, the directions of the current ic1 and the current ic2 are rectified by the freewheeling diode, and the counter electromotive force generated in the coil 11b is suppressed. For example, when the currents ic1 and ic2 are passed in the right direction of the arrow in the figure, the current flows through the freewheeling diodes A and D of the amplifier 41, and the current flows through the freewheeling diodes B and C of the amplifier 42. When the currents ic1 and ic2 are passed in the left direction of the arrow in the figure, the current flows through the freewheeling diodes B and C of the amplifier 41, and the current flows through the freewheeling diodes A and D of the amplifier 42. By passing the current through the freewheeling diode in this way, the energy stored in the coil 11b is returned to the DC power supply.

一方、本実施の形態のように永久磁石１１ｃを用いない場合、たとえば図５に示すようにヨークのベース部１１ａに永久磁石を配置しない構成のラジアル磁気軸受を用いる場合を考える。ここで、図５は比較例としての低温流体用ポンプの部分断面模式図であって、当該比較例としての低温流体用ポンプは、ラジアル磁気軸受１１が永久磁石を備えていない点、および図７に示すようにバイアス電流をコイル１１ｂに供給するような制御機構を有する点が図１〜図４に示した低温流体用ポンプ１００と異なっている。図７に示した比較例としての低温流体用ポンプのラジアル磁気軸受の制御機構は、基本的には図５に示した制御機構と同様の構成を備えるが、バイアス電流の電源部２３がアンプ４１、４２の出力線に接続されている点が図５に示した制御機構と異なっている。図７に示した制御機構では、電源部２３から出力されたバイアス電流ｉｂがアンプ４１、４２からの電流ｉｃ１、ｉｃ２に加えられてコイル１１ｂへ供給されている。このバイアス電流ｉｂにより比較例の低温流体用ポンプのラジアル磁気軸受では、制御電流に対する発生力を線形化している。以下、当該バイアス電流による発生力の線形化について、図８〜図１０を用いて説明する。 On the other hand, when the permanent magnet 11c is not used as in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5, a case where a radial magnetic bearing having a configuration in which the permanent magnet is not arranged on the base portion 11a of the yoke is used. Here, FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of a low-temperature fluid pump as a comparative example, in which the radial magnetic bearing 11 does not have a permanent magnet in the low-temperature fluid pump as a comparative example, and FIG. It is different from the low temperature fluid pump 100 shown in FIGS. 1 to 4 in that it has a control mechanism for supplying a bias current to the coil 11b as shown in FIG. The control mechanism of the radial magnetic bearing of the low-temperature fluid pump as a comparative example shown in FIG. 7 basically has the same configuration as the control mechanism shown in FIG. 5, but the power supply unit 23 of the bias current is the amplifier 41. , 42 is connected to the output line, which is different from the control mechanism shown in FIG. In the control mechanism shown in FIG. 7, the bias current ib output from the power supply unit 23 is applied to the currents ic1 and ic2 from the amplifiers 41 and 42 and supplied to the coil 11b. By this bias current ib, in the radial magnetic bearing of the low temperature fluid pump of the comparative example, the generated force with respect to the control current is linearized. Hereinafter, the linearization of the generated force due to the bias current will be described with reference to FIGS. 8 to 10.

図８は、電磁石においてコイル電流と磁気力の関係を説明するための模式図である。図８（ａ）はシャフト９にラジアル磁気軸受に相当する電磁石をギャップを介して対向配置した状態を示す模式図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した構成においてコイル１１ｂに流される電流ｉと当該電磁石において発生する磁気力Ｆとの関係を示すグラフである。図８（ｂ）において、横軸は電流ｉを示し、縦軸は磁気力Ｆを示す。電流ｉと磁気力Ｆとの関係は、下記の数式（１）で示すように２次の関数である。 FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the relationship between the coil current and the magnetic force in the electromagnet. FIG. 8A is a schematic view showing a state in which electromagnets corresponding to radial magnetic bearings are arranged on the shaft 9 so as to face each other with a gap. FIG. 8B is a graph showing the relationship between the current i flowing through the coil 11b and the magnetic force F generated in the electromagnet in the configuration shown in FIG. 8A. In FIG. 8B, the horizontal axis represents the current i and the vertical axis represents the magnetic force F. The relationship between the current i and the magnetic force F is a quadratic function as shown by the following mathematical formula (1).

Figure 2021143640
Figure 2021143640

なお、上記数式（１）において、Ｂは磁束密度、Ｓは磁路断面積、Ｎはコイル巻き数、ｉはコイルに供給される電流、ｘは図６に示した電磁石とシャフト９とのギャップをそれぞれ意味する。 In the above mathematical formula (1), B is the magnetic flux density, S is the magnetic path cross-sectional area, N is the number of coil turns, i is the current supplied to the coil, and x is the gap between the electromagnet and the shaft 9 shown in FIG. Means each.

図９は、シャフト９に対してラジアル磁気軸受に用いられる電磁石をシャフト９を挟むように、２つ対向して配置した場合を示す模式図である。図９（ａ）は、シャフト９に電磁石を２つシャフト９を挟むようにして対向配置した状態を示す模式図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した構成において、コイル１１ｂに流れる電流ｉと電磁石において発生する磁気力Ｆとの関係を示すグラフである。図９（ｂ）のグラフにおける縦軸及び横軸は図８（ｂ）のグラフと同様である。 FIG. 9 is a schematic view showing a case where two electromagnets used for a radial magnetic bearing are arranged to face the shaft 9 so as to sandwich the shaft 9. FIG. 9A is a schematic view showing a state in which two electromagnets are arranged on the shaft 9 so as to sandwich the shaft 9 so as to face each other. FIG. 9B is a graph showing the relationship between the current i flowing through the coil 11b and the magnetic force F generated in the electromagnet in the configuration shown in FIG. 9A. The vertical and horizontal axes in the graph of FIG. 9 (b) are the same as those of the graph of FIG. 8 (b).

図９（ｂ）からわかるように、図９（ａ）の構成では、電流ｉがゼロ付近での磁気力Ｆの傾きが小さいため磁気軸受としての剛性が相対的に低くなっている。また、電流ｉと磁気力Ｆとの関係が非線形のため、制御系の安定性検証に用いられるボード線図が利用できないなどの問題がある。さらに、磁気軸受に対して負荷が発生した際、コイル１１ｂに制御電流が流れると、磁気軸受と磁気軸受で支持されたシャフト９とからなる制御対象において作用する力の状態が大きく変化してしまうため、制御上の安定性を確保することが困難である。 As can be seen from FIG. 9B, in the configuration of FIG. 9A, the rigidity of the magnetic bearing is relatively low because the inclination of the magnetic force F when the current i is near zero is small. Further, since the relationship between the current i and the magnetic force F is non-linear, there is a problem that the Bode diagram used for the stability verification of the control system cannot be used. Further, when a control current flows through the coil 11b when a load is generated on the magnetic bearing, the state of the force acting on the controlled object including the magnetic bearing and the shaft 9 supported by the magnetic bearing changes significantly. Therefore, it is difficult to ensure controllability.

このような問題を回避するため、本実施形態では、永久磁石１１ｃをラジアル磁気軸受１１に適用している。本実施の形態において採用した永久磁石併用方式での磁気回路における起磁力は、下記の数式（２）で示される。 In order to avoid such a problem, in this embodiment, the permanent magnet 11c is applied to the radial magnetic bearing 11. The magnetomotive force in the magnetic circuit in the permanent magnet combined method adopted in the present embodiment is expressed by the following mathematical formula (2).

Figure 2021143640
Figure 2021143640

ここで、上記数式（２）において、ｌｉは磁路長、ｌｐは図６に示す永久磁石１１ｃの長さ、Ｈは永久磁石内部の磁界の強さをそれぞれ意味する。 Here, in the above mathematical formula (2), li means the magnetic path length, lp means the length of the permanent magnet 11c shown in FIG. 6, and H means the strength of the magnetic field inside the permanent magnet.

上記数式（２）からわかるように、永久磁石の起磁力が加算され、磁束密度は（Ｎｉ−Ｈｌｐ）の関数となる。つまり、本実施の形態に係るラジアル磁気軸受１１においては、コイルの電流ｉで磁気力を制御することができる。 As can be seen from the above mathematical formula (2), the magnetomotive force of the permanent magnet is added, and the magnetic flux density becomes a function of (Ni-Hlp). That is, in the radial magnetic bearing 11 according to the present embodiment, the magnetic force can be controlled by the current i of the coil.

上記のような永久磁石併用方式の効果を図１０に示す。図１０のグラフにおける横軸および縦軸は、図８（ｂ）のグラフと同様である。図１０では、永久磁石１１ｃによって発生するバイアス磁束による、コイルの電流ｉと磁気力Ｆの線形化の状態が示されている。本実施の形態に係るラジアル磁気軸受１１では、たとえばバイアス磁束により発生する磁気力Ｆの２倍の領域までコイルの電流ｉと磁気力Ｆの関係を線形化することができる。 The effect of the above-mentioned permanent magnet combined method is shown in FIG. The horizontal axis and the vertical axis in the graph of FIG. 10 are the same as those of the graph of FIG. 8 (b). FIG. 10 shows a state in which the coil current i and the magnetic force F are linearized by the bias magnetic flux generated by the permanent magnet 11c. In the radial magnetic bearing 11 according to the present embodiment, the relationship between the coil current i and the magnetic force F can be linearized up to a region twice the magnetic force F generated by the bias magnetic flux, for example.

また、第１の永久磁石１１ｃ１からベース部１１ａの一部、第１の突出部１１ｄ１および第２の突出部１１ｄ２と周回する第１の磁気回路と、第２の永久磁石１１ｃ２からベース部１１ａの一部、第３の突出部１１ｄ３および第４の突出部１１ｄ４と周回する第２の磁気回路とを形成できる。さらに、上記のように第１の永久磁石１１ｃ１と第２の永久磁石１１ｃ２とは周方向において対向する隣り合う端部が同じ極となっているため、第１の永久磁石１１ｃ１の上記端部と第２の永久磁石１１ｃ２の上記端部との間に位置する突出部の組（たとえば第２の突出部１１ｄ２と第３の突出部１１ｄ３との組）では、シャフト９に対向する内周部の極性が同じになっている。この結果、シャフト９が回転したときに第２の突出部１１ｄ２と第３の突出部１１ｄ３とで磁極が切り替わることがない。この結果、第１の永久磁石１１ｃ１と第２の永久磁石１１ｃ２との対向する端部が異なる極となっている場合（つまり第２の突出部１１ｄ２と第３の突出部１１ｄ３とで極性が異なる場合）に比べて、ヨークでの磁極の切り替わり回数、つまりシャフト９が回転したときにシャフト９の周方向におけるヨークの磁極の切り替わり回数を低減できる。この結果、当該磁極の切り替わりに起因するロータであるシャフト９での損失を低減できるので、低温流体用ポンプ１００の効率の低下を抑制できる。また、上記のような低温流体用ポンプ１００を用いた低温流体移送装置１では、低温流体用ポンプ１００のラジアル磁気軸受１１から低温流体への熱の流入を抑制できるので、低温流体の気化や効率の低下が抑制される。 Further, a first magnetic circuit that circulates from the first permanent magnet 11c1 to a part of the base portion 11a, the first protruding portion 11d1 and the second protruding portion 11d2, and the second permanent magnet 11c2 to the base portion 11a. A second magnetic circuit that orbits the third protruding portion 11d3 and the fourth protruding portion 11d4 can be partially formed. Further, as described above, the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 have the same poles at adjacent ends facing each other in the circumferential direction, so that the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c1 have the same poles. In the set of protrusions located between the end of the second permanent magnet 11c2 (for example, the set of the second protrusion 11d2 and the third protrusion 11d3), the inner peripheral portion facing the shaft 9 The polarity is the same. As a result, when the shaft 9 rotates, the magnetic poles do not switch between the second protruding portion 11d2 and the third protruding portion 11d3. As a result, when the opposite ends of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 have different poles (that is, the polarities of the second protruding portion 11d2 and the third protruding portion 11d3 are different). Compared with the case), the number of times the magnetic poles are switched at the yoke, that is, the number of times the magnetic poles of the yoke are switched in the circumferential direction of the shaft 9 when the shaft 9 is rotated can be reduced. As a result, the loss in the shaft 9 which is the rotor due to the switching of the magnetic poles can be reduced, so that the decrease in the efficiency of the low temperature fluid pump 100 can be suppressed. Further, in the low temperature fluid transfer device 1 using the low temperature fluid pump 100 as described above, the inflow of heat from the radial magnetic bearing 11 of the low temperature fluid pump 100 to the low temperature fluid can be suppressed, so that the low temperature fluid can be vaporized and the efficiency can be improved. The decrease is suppressed.

＜低温流体移送装置および低温流体用ポンプの変形例の構成および作用効果＞
図１１に示す低温流体用ポンプは、図１に示した低温流体移送装置に適用されるとともに、基本的には図２〜図４に示した低温流体用ポンプと同様の構成を備えるが、ヨークのベース部１１ａおよび永久磁石１１ｃの形状が図２〜図４に示した低温流体用ポンプと異なっている。すなわち、図１１に示した低温流体用ポンプでは、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２を含む複数の永久磁石１１ｃの、周方向に対して垂直な方向である径方向に沿った断面での断面積が、ベース部１１ａにおいて第１〜第４の突出部１１ｄ１〜１１ｄ４を含む複数の突出部１１ｄが接続された領域の、径方向に沿った断面での断面積より大きくなっている。また、ベース部１１ａは、径方向に沿った断面での断面積が、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２の少なくともいずれか一方に近づくにつれて、あるいは複数の永久磁石１１ｃの少なくとも１つに近づくにつれて大きくなるように構成されている。また異なる観点から言えば、ベース部１１ａにおいて永久磁石１１ｃに隣接する部分のシャフト９に面する内周面は、永久磁石１１ｃに近づくにつれて内周側（シャフト９側）へ近づくように、周方向に対して傾斜している。なお、ベース部１１ａの外周面の、シャフト９の延在方向から見た形状は図１１に示すように円形状である。 <Structure and effect of modified examples of low-temperature fluid transfer device and low-temperature fluid pump>
The low-temperature fluid pump shown in FIG. 11 is applied to the low-temperature fluid transfer device shown in FIG. 1, and basically has the same configuration as the low-temperature fluid pump shown in FIGS. 2 to 4, but has a yoke. The shapes of the base portion 11a and the permanent magnet 11c of the above are different from those of the low temperature fluid pump shown in FIGS. 2 to 4. That is, in the low temperature fluid pump shown in FIG. 11, the cross section of the plurality of permanent magnets 11c including the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2 along the radial direction which is the direction perpendicular to the circumferential direction. The cross-sectional area of the base portion 11a is larger than the cross-sectional area of the region in which the plurality of projecting portions 11d including the first to fourth projecting portions 11d1 to 11d4 are connected in the cross section along the radial direction. Further, the base portion 11a becomes closer to at least one of the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2, or at least one of the plurality of permanent magnets 11c, as the cross-sectional area in the cross section along the radial direction approaches at least one of the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2. It is configured to grow as it gets closer. From a different point of view, the inner peripheral surface of the base portion 11a facing the shaft 9 of the portion adjacent to the permanent magnet 11c is in the circumferential direction so as to approach the inner peripheral side (shaft 9 side) as it approaches the permanent magnet 11c. It is inclined with respect to. The shape of the outer peripheral surface of the base portion 11a as seen from the extending direction of the shaft 9 is a circular shape as shown in FIG.

この場合、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２を含む少なくとも１つの永久磁石１１ｃの径方向に沿った断面における断面積を、図４に示した構成における永久磁石１１ｃの断面積よりも相対的に大きくできるので、永久磁石１１ｃの起磁力または磁束を維持したまま周方向における永久磁石１１ｃの厚み（着磁方向の長さ）を相対的に薄く（短く）できる。この結果、永久磁石１１ｃにおける磁気回路での磁気抵抗を、当該永久磁石１１ｃの周方向における厚みが図４に示すように相対的に厚い場合より低減できる。この結果、ラジアル磁気軸受１１の制御性を向上させることができるとともに、負荷が加えられたときのラジアル磁気軸受１１の制御電流値を低減できる。 In this case, the cross-sectional area of at least one permanent magnet 11c including the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2 along the radial direction is relative to the cross-sectional area of the permanent magnets 11c in the configuration shown in FIG. Therefore, the thickness (length in the magnetizing direction) of the permanent magnet 11c in the circumferential direction can be made relatively thin (shortened) while maintaining the magnetomotive force or magnetic flux of the permanent magnet 11c. As a result, the magnetic resistance of the permanent magnet 11c in the magnetic circuit can be reduced as compared with the case where the permanent magnet 11c has a relatively thick thickness in the circumferential direction as shown in FIG. As a result, the controllability of the radial magnetic bearing 11 can be improved, and the control current value of the radial magnetic bearing 11 when a load is applied can be reduced.

（実施の形態２）
＜低温流体移送装置および低温流体用ポンプの構成＞
図１２および図１３に示したラジアル磁気軸受１１を含む低温流体用ポンプは、図１に示す低温流体移送装置に適用され得るポンプであって、基本的に図１〜図４に示した低温流体用ポンプ１００と同様の構成を備えるが、ラジアル磁気軸受１１（図２参照）を構成するヨークの形状が図１〜図４に示した低温流体用ポンプと異なっている。すなわち、図１２および図１３に示した低温流体用ポンプでは、ヨークが、シャフト９の外周を囲むように、シャフト９の周方向に間隔を隔てて配置された複数の部分を含んでいる。つまり、ヨークは、第１および第２のベース部１１ａ１、１１ａ２を含む複数のベース部１１ａと、第１〜第４の突出部１１ｄ１〜１１ｄ４とを含む。第１および第２のベース部１１ａ１、１１ａ２を含む複数のベース部１１ａは、図１３に示すようにシャフト９の外周側においてシャフト９の周方向に沿って間隔を隔てて配置される。 (Embodiment 2)
<Configuration of low-temperature fluid transfer device and low-temperature fluid pump>
The low-temperature fluid pump including the radial magnetic bearing 11 shown in FIGS. 12 and 13 is a pump that can be applied to the low-temperature fluid transfer device shown in FIG. 1, and is basically a low-temperature fluid shown in FIGS. 1 to 4. It has the same configuration as the pump 100, but the shape of the yoke constituting the radial magnetic bearing 11 (see FIG. 2) is different from that of the low-temperature fluid pump shown in FIGS. 1 to 4. That is, in the low temperature fluid pump shown in FIGS. 12 and 13, the yoke includes a plurality of portions arranged at intervals in the circumferential direction of the shaft 9 so as to surround the outer periphery of the shaft 9. That is, the yoke includes a plurality of base portions 11a including the first and second base portions 11a1 and 11a2, and first to fourth protruding portions 11d1 to 11d4. As shown in FIG. 13, the plurality of base portions 11a including the first and second base portions 11a1 and 11a2 are arranged on the outer peripheral side of the shaft 9 at intervals along the circumferential direction of the shaft 9.

第１および第２の突出部１１ｄ１、１１ｄ２は、第１のベース部１１ａ１からシャフト９に向けて突出するとともに、シャフト９の軸方向において互いに間隔を隔てて配置される。第３の突出部１１ｄ３は、第２のベース部１１ａ２からシャフト９に向けて突出するとともに、シャフト９の軸方向において第１のベース部１１ａ１の中央から見て第１の突出部１１ｄ１と同じ側に配置される。第４の突出部１１ｄ４は、第３の突出部１１ｄ３からシャフト９の軸方向において間隔を隔てて配置される。第４の突出部１１ｄ４は、第２のベース部１１ａ２からシャフト９に向けて突出するように形成される。第１〜第４の突出部１１ｄ１〜１１ｄ４には、コイル１１ｂが巻回されている。 The first and second projecting portions 11d1 and 11d2 project from the first base portion 11a1 toward the shaft 9, and are arranged at intervals in the axial direction of the shaft 9. The third protruding portion 11d3 protrudes from the second base portion 11a2 toward the shaft 9, and is on the same side as the first protruding portion 11d1 when viewed from the center of the first base portion 11a1 in the axial direction of the shaft 9. Is placed in. The fourth protrusion 11d4 is arranged at a distance from the third protrusion 11d3 in the axial direction of the shaft 9. The fourth projecting portion 11d4 is formed so as to project from the second base portion 11a2 toward the shaft 9. A coil 11b is wound around the first to fourth protruding portions 11d1 to 11d4.

少なくとも１つの永久磁石１１ｃは、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２を含む。第１の永久磁石１１ｃ１は、第１のベース部１１ａ１において第１の突出部１１ｄ１と第２の突出部１１ｄ２との間に配置される。第２の永久磁石１１ｃ２は、第２のベース部１１ａ２において第３の突出部１１ｄ３と第４の突出部１１ｄ４との間に配置される。第１の永久磁石１１ｃ１と第２の永久磁石１１ｃ２とは、軸方向において第１の突出部１１ｄ１側の端部に同じ極（図１２ではＮ極）が位置するように配置されている。また、上記のような永久磁石１１ｃが中央部に配置されたベース部１１ａと、当該ベース部１１ａの軸方向における両端に配置された２つの突出部１１ｄと、当該２つの突出部１１をそれぞれ巻回するように配置された２つのコイル１１ｂとからなるユニットは、図１３に示すようにシャフト９の外周に沿って周方向に間隔を隔てて並ぶように複数個配置されている。 At least one permanent magnet 11c includes first and second permanent magnets 11c1 and 11c2. The first permanent magnet 11c1 is arranged between the first protruding portion 11d1 and the second protruding portion 11d2 in the first base portion 11a1. The second permanent magnet 11c2 is arranged between the third protrusion 11d3 and the fourth protrusion 11d4 in the second base portion 11a2. The first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 are arranged so that the same pole (N pole in FIG. 12) is located at the end on the side of the first protruding portion 11d1 in the axial direction. Further, the base portion 11a in which the permanent magnet 11c as described above is arranged in the central portion, the two protruding portions 11d arranged at both ends in the axial direction of the base portion 11a, and the two protruding portions 11 are wound respectively. As shown in FIG. 13, a plurality of units including two coils 11b arranged so as to rotate are arranged so as to be arranged at intervals in the circumferential direction along the outer periphery of the shaft 9.

＜低温流体移送装置および低温流体用ポンプの作用効果＞
図１２および図１３に示したラジアル磁気軸受１１を備える低温流体用ポンプおよび当該低温流体用ポンプを備えた低温流体移送装置では、基本的に図１〜図４に示した低温流体移送装置および低温流体用ポンプと同様の効果を得ることができる。また、シャフト９に外周に沿って複数のユニットが間隔を隔てて配置され、また図１２に示すように第１の突出部１１ｄ１と第３の突出部１１ｄ３とが同じ極性（たとえばＮ極）の磁極となっている。つまりラジアル磁気軸受１１がいわゆるホモポーラ型のラジアル磁気軸受となっている。そして、上記のような構成とすることで、ホモポーラ型のラジアル磁気軸受１１についても永久磁石併用方式を適用することができる。つまり、図１４に示す参考例としてのホモポーラ型のラジアル磁気軸受では、永久磁石がヨークのベース部１１ａに配置されていないので、上述した実施の形態１の図５に示したラジアル磁気軸受と同様に、発生力の線形化のためバイアス電流を流す必要がある。なお、図１４に示したラジアル磁気軸受は、永久磁石を備えていない点を除いて図１２および図１３に示したラジアル磁気軸受と同様の構成を備える。図１４に示したラジアル磁気軸受におけるバイアス電流は、発熱の原因となり、低温流体の気化の要因となり得る。しかし、本実施の形態では、永久磁石１１ｃを用いることで上記のようなバイアス電流を不要としており、実施の形態１と同様の効果をえることができる。 <Effects of low-temperature fluid transfer device and low-temperature fluid pump>
The low-temperature fluid pump provided with the radial magnetic bearing 11 shown in FIGS. 12 and 13 and the low-temperature fluid transfer device provided with the low-temperature fluid pump basically include the low-temperature fluid transfer device and low-temperature shown in FIGS. 1 to 4. The same effect as a fluid pump can be obtained. Further, a plurality of units are arranged on the shaft 9 at intervals along the outer circumference, and as shown in FIG. 12, the first protruding portion 11d1 and the third protruding portion 11d3 have the same polarity (for example, N pole). It is a magnetic pole. That is, the radial magnetic bearing 11 is a so-called homopolar type radial magnetic bearing. With the above configuration, the permanent magnet combined method can be applied to the homopolar type radial magnetic bearing 11. That is, in the homopolar type radial magnetic bearing as a reference example shown in FIG. 14, since the permanent magnet is not arranged on the base portion 11a of the yoke, it is the same as the radial magnetic bearing shown in FIG. 5 of the first embodiment described above. In addition, it is necessary to pass a bias current to linearize the generated force. The radial magnetic bearing shown in FIG. 14 has the same configuration as the radial magnetic bearing shown in FIGS. 12 and 13 except that it is not provided with a permanent magnet. The bias current in the radial magnetic bearing shown in FIG. 14 causes heat generation and can cause vaporization of the low temperature fluid. However, in the present embodiment, the bias current as described above is not required by using the permanent magnet 11c, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

＜低温流体移送装置および低温流体用ポンプの変形例の構成および作用効果＞
図１５および図１６に示すラジアル磁気軸受１１を備える低温流体用ポンプは、図１に示した低温流体移送装置に適用可能なポンプであって、図１２および図１３に示した低温流体用ポンプの変形例である。図１５および図１６に示した低温流体用ポンプは、基本的には図１２および図１３に示した低温流体用ポンプと同様の構成を備えるが、ラジアル磁気軸受１１におけるコイル１１ｂの配置が図１２および図１３に示した低温流体用ポンプと異なっている。すなわち、図１５および図１６に示した低温流体用ポンプにおいて、少なくとも１つのコイル１１ｂは、第１のコイル１１ｂ１と第２のコイル１１ｂ２とを含む。第１のコイル１１ｂ１は、第１の永久磁石１１ｃ１の周囲を囲むように配置される。第２のコイル１１ｂ２は、第２の永久磁石１１ｃ２の周囲を囲むように配置される。また、図１６に示すように、シャフト９の外周を囲むように配置されたラジアル磁気軸受１１の各ユニットでは、永久磁石１１ｃの周囲を囲むようにコイル１１ｂが配置されている。 <Structure and effect of modified examples of low-temperature fluid transfer device and low-temperature fluid pump>
The low-temperature fluid pump provided with the radial magnetic bearing 11 shown in FIGS. 15 and 16 is a pump applicable to the low-temperature fluid transfer device shown in FIG. 1, and is the low-temperature fluid pump shown in FIGS. 12 and 13. This is a modified example. The low-temperature fluid pump shown in FIGS. 15 and 16 basically has the same configuration as the low-temperature fluid pump shown in FIGS. 12 and 13, but the arrangement of the coils 11b in the radial magnetic bearing 11 is shown in FIG. And it is different from the low temperature fluid pump shown in FIG. That is, in the low temperature fluid pump shown in FIGS. 15 and 16, at least one coil 11b includes a first coil 11b1 and a second coil 11b2. The first coil 11b1 is arranged so as to surround the circumference of the first permanent magnet 11c1. The second coil 11b2 is arranged so as to surround the second permanent magnet 11c2. Further, as shown in FIG. 16, in each unit of the radial magnetic bearing 11 arranged so as to surround the outer periphery of the shaft 9, the coil 11b is arranged so as to surround the permanent magnet 11c.

この場合、図１２および図１３に示した低温流体用ポンプと同様の効果が得られる。さらに、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２が配置された部分の磁気抵抗（磁路抵抗とも呼ぶ）は、実質的に空気の磁気抵抗と同様となり、ベース部１１ａにおける他の部分と比較して漏れ磁束が発生しやすい。このため、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２の周囲を囲むように第１および第２のコイル１１ｂ１、１１ｂ２を配置することで、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２における漏れ磁束を抑制できる。この結果、漏れ磁束に起因するラジアル磁気軸受１１の特性の劣化を抑制できる。 In this case, the same effect as that of the low temperature fluid pump shown in FIGS. 12 and 13 can be obtained. Further, the magnetic resistance (also referred to as magnetic path resistance) of the portion where the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2 are arranged is substantially the same as the magnetic resistance of air, and is compared with other portions in the base portion 11a. Therefore, leakage magnetic flux is likely to occur. Therefore, by arranging the first and second coils 11b1 and 11b2 so as to surround the circumference of the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2, the leakage flux in the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2 Can be suppressed. As a result, deterioration of the characteristics of the radial magnetic bearing 11 due to the leakage flux can be suppressed.

（実施の形態３）
＜低温流体移送装置および低温流体用ポンプの構成＞
図１７および図１８に示した低温流体移送装置１は、基本的には図１に示した低温流体移送装置１と同様の構成を備えるが、低温流体用ポンプ１００の構成が図１に示した低温流体移送装置１と異なっている。すなわち、図１７および図１８に示した低温流体移送装置１では、低温流体用ポンプ１００のモータ３０が圧力壁５の外側に配置されるとともに、第１軸としてのシャフト９がモータ３０の第２軸３１と磁気継手２０により回転力を伝達可能に結合されている。また、２つのラジアル磁気軸受１１により支持されたシャフト９が容器２の内部に配置されている。 (Embodiment 3)
<Configuration of low-temperature fluid transfer device and low-temperature fluid pump>
The low-temperature fluid transfer device 1 shown in FIGS. 17 and 18 basically has the same configuration as the low-temperature fluid transfer device 1 shown in FIG. 1, but the configuration of the low-temperature fluid pump 100 is shown in FIG. It is different from the low temperature fluid transfer device 1. That is, in the low-temperature fluid transfer device 1 shown in FIGS. 17 and 18, the motor 30 of the low-temperature fluid pump 100 is arranged outside the pressure wall 5, and the shaft 9 as the first axis is the second of the motor 30. A shaft 31 and a magnetic joint 20 are coupled so as to transmit a rotational force. Further, a shaft 9 supported by two radial magnetic bearings 11 is arranged inside the container 2.

すなわち、図１７および図１８に示した実施の形態３に係る低温流体用ポンプ１００は、図１〜図４に示した低温流体用ポンプ１００と同様に容器２の圧力壁５に配置された貫通孔５ａを塞ぐように配置される。低温流体用ポンプ１００は、インペラ８と、第１軸としてのシャフト９および第２軸３１を含む回転軸と、筐体と、磁気軸受としてのラジアル磁気軸受１１と、第２軸３１を回転駆動するモータ３０とを主に備える。 That is, the low-temperature fluid pump 100 according to the third embodiment shown in FIGS. 17 and 18 penetrates the pressure wall 5 of the container 2 in the same manner as the low-temperature fluid pump 100 shown in FIGS. 1 to 4. It is arranged so as to close the hole 5a. The low-temperature fluid pump 100 rotationally drives the impeller 8, the rotating shaft including the shaft 9 as the first shaft and the second shaft 31, the housing, the radial magnetic bearing 11 as the magnetic bearing, and the second shaft 31. The motor 30 is mainly provided.

回転軸を構成するシャフト９と第２軸３１とは磁気継手２０により非接触で回転力を伝達可能に結合されている。２つのラジアル磁気軸受１１はシャフト９を筐体に対して回転可能に支持する。２つのラジアル磁気軸受１１は、シャフト９の延在方向において互いに間隔を隔てて配置されている。磁気継手２０は、シャフト９の端部に固定された第１継手部材２２と、第２軸３１の端部に固定された第２継手部材２１とを含む。第２継手部材２１はカップ状の形状を有している。第１継手部材２２は第２継手部材２１の内側に配置されている。第１継手部材２２と第２継手部材２１との対向する部分には磁石が配置されている。この磁石が発生させる磁力により、第１継手部材２２と第２継手部材２１とは非接触で回転力を伝達できる。 The shaft 9 and the second shaft 31 constituting the rotating shaft are connected by a magnetic joint 20 so as to be able to transmit a rotational force in a non-contact manner. The two radial magnetic bearings 11 rotatably support the shaft 9 with respect to the housing. The two radial magnetic bearings 11 are spaced apart from each other in the extending direction of the shaft 9. The magnetic joint 20 includes a first joint member 22 fixed to the end of the shaft 9 and a second joint member 21 fixed to the end of the second shaft 31. The second joint member 21 has a cup-like shape. The first joint member 22 is arranged inside the second joint member 21. A magnet is arranged at a portion where the first joint member 22 and the second joint member 21 face each other. Due to the magnetic force generated by this magnet, the rotational force can be transmitted without contact between the first joint member 22 and the second joint member 21.

シャフト９において第１継手部材２２に隣接する位置にスラスト磁気軸受１２が配置されている。また、シャフト９において、スラスト磁気軸受１２から見て第１継手部材２２と反対側に位置する部分にラジアル磁気軸受１１が配置されている。 The thrust magnetic bearing 12 is arranged at a position adjacent to the first joint member 22 on the shaft 9. Further, in the shaft 9, the radial magnetic bearing 11 is arranged at a portion located on the opposite side of the thrust magnetic bearing 12 from the first joint member 22.

筐体は、第１筐体と第２筐体部７と蓋体１８とを含む。第１筐体は、筐体部分６とフランジ部６ｃとインペラ軸カバー６ｄとインペラカバー６ｅとを含む。筐体部分６の上方端部は、圧力壁５の貫通穴５ｂ内に配置される。フランジ部６ｃは筐体部分６の上方端部に接続されている。第１筐体は、フランジ部６ｃが圧力壁５の外周面５ｂ上に延在するように配置される。第２筐体部７は筒状の形状を有するとともに、インペラ８側の端部にフランジ部が形成されている。第２筐体部７のフランジ部は、第１筐体のフランジ部６ｃと重なるように配置される。第２筐体部７のフランジ部と第１筐体のフランジ部６ｃとには、それぞれ固定部材１４を通すための貫通穴が形成されている。この貫通穴は、圧力壁５の外周面５ｂに形成された凹部と重なるように配置される。そして、この貫通穴および凹部に固定部材１４がねじ込まれて固定されることにより、第１筐体と第２筐体部７とが圧力壁５に対して固定される。 The housing includes a first housing, a second housing portion 7, and a lid body 18. The first housing includes a housing portion 6, a flange portion 6c, an impeller shaft cover 6d, and an impeller cover 6e. The upper end of the housing portion 6 is arranged in the through hole 5b of the pressure wall 5. The flange portion 6c is connected to the upper end portion of the housing portion 6. The first housing is arranged so that the flange portion 6c extends on the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5. The second housing portion 7 has a cylindrical shape, and a flange portion is formed at an end portion on the impeller 8 side. The flange portion of the second housing portion 7 is arranged so as to overlap the flange portion 6c of the first housing. Through holes are formed in the flange portion of the second housing portion 7 and the flange portion 6c of the first housing, respectively, for passing the fixing member 14. The through hole is arranged so as to overlap the recess formed in the outer peripheral surface 5b of the pressure wall 5. Then, the fixing member 14 is screwed into the through hole and the recess to be fixed, so that the first housing and the second housing portion 7 are fixed to the pressure wall 5.

第２筐体部７の上方には開口部が形成されている。第２筐体部７の開口部を塞ぐように蓋体１８が配置されている。蓋体１８と第２筐体部７とにより囲まれた筐体の内部領域には磁気継手２０が配置されている。蓋体１８の外周側にはモータ３０が設置されている。モータ３０には第２軸３１が接続されている。蓋体１８にはモータ３０の一部を挿入する開口部が形成されている。当該開口部にモータ３０の一部が挿入固定されている。モータ３０において上記開口部に挿入された部分から第２軸３１が第２筐体部７の内周側に向けて突出するように配置されている。 An opening is formed above the second housing portion 7. The lid 18 is arranged so as to close the opening of the second housing portion 7. The magnetic joint 20 is arranged in the internal region of the housing surrounded by the lid body 18 and the second housing portion 7. A motor 30 is installed on the outer peripheral side of the lid 18. A second shaft 31 is connected to the motor 30. The lid 18 is formed with an opening into which a part of the motor 30 is inserted. A part of the motor 30 is inserted and fixed in the opening. The second shaft 31 is arranged so as to project from the portion of the motor 30 inserted into the opening toward the inner peripheral side of the second housing portion 7.

第１筐体の筐体部分６とインペラ軸カバー６ｄとインペラカバー６ｅとは、容器２の内部に配置されている。筐体部分６は筒状の形状を有する。インペラ軸カバー６ｄは筐体部分６においてインペラ８に対向する側に位置し、筐体部分６に接続される。インペラカバー６ｅはインペラ軸カバー６ｄに接続されるとともに、インペラ８を囲むように配置されている。インペラカバー６ｅには、図２に示した低温流体用ポンプ１００と同様に、開口部としての流入口６ａおよび流出口６ｂが配置されている。 The housing portion 6, the impeller shaft cover 6d, and the impeller cover 6e of the first housing are arranged inside the container 2. The housing portion 6 has a cylindrical shape. The impeller shaft cover 6d is located on the side of the housing portion 6 facing the impeller 8 and is connected to the housing portion 6. The impeller cover 6e is connected to the impeller shaft cover 6d and is arranged so as to surround the impeller 8. Similar to the low temperature fluid pump 100 shown in FIG. 2, the impeller cover 6e is provided with an inflow port 6a and an outflow port 6b as openings.

筐体部分６にはラジアル磁気軸受１１が接続される。ラジアル磁気軸受１１としては、上述した実施の形態１または実施の形態２におけるラジアル磁気軸受１１を適用できる。回転軸はインペラ８を回転駆動するためのものである。シャフト９の先端部であってインペラ軸カバー６ｄに囲まれた部分はインペラ８に接続されている。シャフト９の延在方向はたとえば重力方向（鉛直方向）である。筐体は、回転軸としてのシャフト９と第２軸３１とを内部に保持する。ラジアル磁気軸受１１は、回転軸を構成するシャフト９を筐体である筐体部分６に対して回転可能に支持する。回転軸、モータ３０、ラジアル磁気軸受１１およびスラスト磁気軸受１２は、インペラ８を回転駆動する駆動部を構成している。 A radial magnetic bearing 11 is connected to the housing portion 6. As the radial magnetic bearing 11, the radial magnetic bearing 11 according to the first or second embodiment described above can be applied. The rotation shaft is for driving the impeller 8 to rotate. The tip of the shaft 9 surrounded by the impeller shaft cover 6d is connected to the impeller 8. The extending direction of the shaft 9 is, for example, the direction of gravity (vertical direction). The housing internally holds a shaft 9 as a rotation shaft and a second shaft 31. The radial magnetic bearing 11 rotatably supports the shaft 9 constituting the rotating shaft with respect to the housing portion 6 which is the housing. The rotating shaft, the motor 30, the radial magnetic bearing 11, and the thrust magnetic bearing 12 form a driving unit that rotationally drives the impeller 8.

＜低温流体移送装置および低温流体用ポンプの作用効果＞
図１７および図１８に示した低温流体移送装置１および低温流体用ポンプ１００によれば、図１〜図４に示した低温流体移送装置１および低温流体用ポンプ１００と同様の効果を得られる。さらに、図１７および図１８に示した低温流体移送装置１では、低温流体用ポンプ１００のラジアル磁気軸受１１が容器２の内部に配置されている。このような構成では、ラジアル磁気軸受１１に上述した本発明の実施の形態１または実施の形態２に係るラジアル磁気軸受１１を適用するので、従来のようにラジアル磁気軸受１１のコイルにバイアス電流を流すことなく、ラジアル磁気軸受１１の制御電流に対する発生力を線形化できるとともに、バイアス電流に起因する発熱を防止できるので、容器２内部の低温流体の気化を抑制する効果が顕著である。 <Effects of low-temperature fluid transfer device and low-temperature fluid pump>
According to the low-temperature fluid transfer device 1 and the low-temperature fluid pump 100 shown in FIGS. 17 and 18, the same effects as those of the low-temperature fluid transfer device 1 and the low-temperature fluid pump 100 shown in FIGS. 1 to 4 can be obtained. Further, in the low temperature fluid transfer device 1 shown in FIGS. 17 and 18, the radial magnetic bearing 11 of the low temperature fluid pump 100 is arranged inside the container 2. In such a configuration, since the radial magnetic bearing 11 according to the first or second embodiment of the present invention described above is applied to the radial magnetic bearing 11, a bias current is applied to the coil of the radial magnetic bearing 11 as in the conventional case. Since the generated force of the radial magnetic bearing 11 with respect to the control current can be linearized and the heat generated due to the bias current can be prevented without flowing, the effect of suppressing the vaporization of the low temperature fluid inside the container 2 is remarkable.

（実施の形態４）
図１９は実施の形態４の第１例に係る低温流体用ポンプの回転軸方向に沿った部分を、図４および図１１と同様の向きから見た概略断面図である。同様に、図２０は実施の形態４の第２例に係る低温流体用ポンプの回転軸方向に沿った部分を、図４および図１１と同様の向きから見た概略断面図である。 (Embodiment 4)
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view of a portion of the low-temperature fluid pump according to the first example of the fourth embodiment along the rotation axis direction, as viewed from the same direction as in FIGS. 4 and 11. Similarly, FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of a portion of the low-temperature fluid pump according to the second example of the fourth embodiment along the rotation axis direction, as viewed from the same direction as in FIGS. 4 and 11.

図１９を参照して、本実施の形態の第１例の低温流体用ポンプは図４に示す実施の形態１の低温流体用ポンプと大筋で同様の構成を備えるため、図４と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図１９の低温流体用ポンプにおいては、ベース部１１ａが、シャフト９の延びる方向（紙面に垂直な方向）に交差する面（紙面に沿った面）において、その外周部が概ね矩形状、特に正方形状を有している。この点において、ベース部１１ａの外周部がシャフト９の外周を周方向に囲むような円環形状である図４と異なっている。 With reference to FIG. 19, the low-temperature fluid pump of the first example of the present embodiment has roughly the same configuration as the low-temperature fluid pump of the first embodiment shown in FIG. 4, and therefore has the same configuration as that of FIG. The same reference numerals are given to the elements and the explanation is not repeated. However, in the low-temperature fluid pump of FIG. 19, the outer peripheral portion of the base portion 11a is substantially rectangular in the surface (surface along the paper surface) where the base portion 11a intersects the extending direction of the shaft 9 (direction perpendicular to the paper surface), particularly. It has a square shape. In this respect, it is different from FIG. 4 in which the outer peripheral portion of the base portion 11a has an annular shape that surrounds the outer peripheral portion of the shaft 9 in the circumferential direction.

第１の永久磁石１１ｃ１は、ベース部１１ａの４つの角部のうちの１つである第１の角部（たとえば図１９の左上の角部）から、シャフト９の周方向に関して第１の突出部１１ｄ１と第２の突出部１１ｄ２との間に位置するベース部１１ａの第１内周部分１１ｉ１に達するように延びている。また同様に、第２の永久磁石１１ｃ２は、ベース部１１ａの４つの角部のうちの、第１の角部とは異なる他の１つである第２の角部（たとえば図１９の左下の角部）から、シャフト９の周方向に関して第３の突出部１１ｄ３と第４の突出部１１ｄ４との間に位置するベース部１１ａの第２内周部分１１ｉ２に達するように延びている。 The first permanent magnet 11c1 protrudes first from the first corner portion (for example, the upper left corner portion in FIG. 19), which is one of the four corner portions of the base portion 11a, in the circumferential direction of the shaft 9. It extends so as to reach the first inner peripheral portion 11i1 of the base portion 11a located between the portion 11d1 and the second protruding portion 11d2. Similarly, the second permanent magnet 11c2 is a second corner portion (for example, the lower left of FIG. 19) which is another one different from the first corner portion among the four corner portions of the base portion 11a. It extends from the corner portion) so as to reach the second inner peripheral portion 11i2 of the base portion 11a located between the third protruding portion 11d3 and the fourth protruding portion 11d4 in the circumferential direction of the shaft 9.

ここでベース部１１ａの第１内周部分１１ｉ１および第２内周部分１１ｉ２は、ベース部１１ａの最もシャフト９に近い側の内壁面の部分であり、シャフト９の周方向に沿う円弧状を有している。第１内周部分１１ｉ１は第１の突出部１１ｄ１と第２の突出部１１ｄ２との間に位置している。第１内周部分１１ｉ１は第１の突出部１１ｄ１および第２の突出部１１ｄ２の根元同士を結び、円弧状に延びるように形成されている。同様に第２内周部分１１ｉ２は第３の突出部１１ｄ３と第４の突出部１１ｄ４との間に位置している。第２内周部分１１ｉ２は第３の突出部１１ｄ３および第４の突出部１１ｄ４の根元同士を結び、円弧状に延びるように形成されている。これらの他にも図１９においては、シャフト９の周方向に関して隣り合う１対の突出部の間には、それら１対の突出部の根元同士を結び、円弧状に延びるように、合計８つの内周部分が形成されている。 Here, the first inner peripheral portion 11i1 and the second inner peripheral portion 11i2 of the base portion 11a are inner wall surface portions of the base portion 11a on the side closest to the shaft 9, and have an arc shape along the circumferential direction of the shaft 9. doing. The first inner peripheral portion 11i1 is located between the first protruding portion 11d1 and the second protruding portion 11d2. The first inner peripheral portion 11i1 is formed so as to connect the roots of the first protruding portion 11d1 and the second protruding portion 11d2 and extend in an arc shape. Similarly, the second inner peripheral portion 11i2 is located between the third protruding portion 11d3 and the fourth protruding portion 11d4. The second inner peripheral portion 11i2 is formed so as to connect the roots of the third protruding portion 11d3 and the fourth protruding portion 11d4 and extend in an arc shape. In addition to these, in FIG. 19, a total of eight protrusions are connected between the pair of protrusions adjacent to each other in the circumferential direction of the shaft 9 so that the roots of the pair of protrusions are connected to each other and extend in an arc shape. The inner peripheral part is formed.

図１９におけるシャフト９の周方向に対して垂直な方向である径方向に関して、第１の角部と第１内周部分１１ｉ１とを結ぶように第１の永久磁石１１ｃ１が配置される。このため第１の永久磁石１１ｃ１の径方向に沿った断面は、図１９の矩形状の外周の延びる方向（縦方向または横方向）に対してたとえば約４５°の方向に延びている。 The first permanent magnet 11c1 is arranged so as to connect the first corner portion and the first inner peripheral portion 11i1 in the radial direction which is the direction perpendicular to the circumferential direction of the shaft 9 in FIG. Therefore, the cross section of the first permanent magnet 11c1 along the radial direction extends in a direction of, for example, about 45 ° with respect to the extending direction (longitudinal or horizontal direction) of the outer circumference of the rectangular shape of FIG.

このように矩形状の外周を有しその角部から永久磁石が延びる構成を有することにより、第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２の、径方向に沿った断面での断面積を、たとえば図４のように外周が円環形状である場合に比べて大きくすることができる。これは矩形状のベース部１１ａの角部から内周部分１１ｉ１，１１ｉ２までの径方向に沿った距離は、たとえば円環形状の外周を有しその直径が上記矩形状のベース部１１ａの一辺長さに等しいベース部１１ａの外周から内周部分１１ｉ１，１１ｉ２までの径方向に沿った距離よりも長くなるためである。このため、第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２の起磁力または磁束を維持したまま、周方向における第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２の厚み（着磁方向の長さ）を相対的に薄く（短く）できる。 By having a structure having a rectangular outer circumference and a permanent magnet extending from the corner portion in this way, the cross-sectional area of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 in the radial direction can be obtained. For example, it can be made larger than the case where the outer circumference has a ring shape as shown in FIG. This is because the distance along the radial direction from the corner portion of the rectangular base portion 11a to the inner peripheral portions 11i1 and 11i2 is, for example, one side length of the rectangular base portion 11a having a circular outer circumference and having a diameter thereof. This is because it is longer than the distance along the radial direction from the outer peripheral portion 11a to the inner peripheral portions 11i1 and 11i2 of the base portion 11a. Therefore, the thickness (length in the magnetizing direction) of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 in the circumferential direction is maintained while maintaining the magnetomotive force or magnetic flux of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2. Can be made relatively thin (short).

これは以下の理由に基づく。第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２の形状が図４から図１９のように変わることで、磁石のいわゆるパーミアンス係数が変わり、永久磁石の動作点が移動する。このように移動された後の永久磁石の動作点に対して起磁力をそろえるように、永久磁石の着磁方向の長さが制御されることが好ましい。このため図１９のように第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２が（図４よりも）厚みが薄くなれば、当該永久磁石のパーミアンス係数が下がり、動作点での磁界強度が上がる。したがって図１９のようにすれば、第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２の着磁方向の長さ（両永久磁石の厚み）を短く（薄く）できる。 This is based on the following reasons. By changing the shapes of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 as shown in FIGS. 4 to 19, the so-called permeance coefficient of the magnet changes, and the operating point of the permanent magnet moves. It is preferable that the length of the permanent magnet in the magnetizing direction is controlled so that the magnetomotive force is aligned with the operating point of the permanent magnet after being moved in this way. Therefore, if the thickness of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 becomes thinner (than in FIG. 4) as shown in FIG. 19, the permeance coefficient of the permanent magnet decreases and the magnetic field strength at the operating point increases. .. Therefore, as shown in FIG. 19, the length (thickness of both permanent magnets) of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 in the magnetizing direction can be shortened (thinned).

以上により、第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２における磁気回路１１ｅでの磁気抵抗は、図４のようにその径方向の断面積が小さく厚みが大きい場合に比べて低減できる。これは磁気抵抗は永久磁石の着磁方向の長さ（厚み）に比例し、永久磁石の上記厚みに直交する面積に反比例するためである。なお永久磁石の透磁率は空気の透磁率と同等の値であるが、図１９では図４に比べて、磁気回路１１ｅ全体の磁気抵抗のうち、永久磁石の部分による磁気抵抗の比率が大きくなる。この結果、ラジアル磁気軸受の駆動をより容易に制御できるようになる。また負荷が加えられたときのラジアル磁気軸受の制御電流値を低減することができる。 As described above, the magnetic resistance of the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 in the magnetic circuit 11e can be reduced as compared with the case where the cross-sectional area in the radial direction is small and the thickness is large as shown in FIG. This is because the reluctance is proportional to the length (thickness) of the permanent magnet in the magnetizing direction and inversely proportional to the area perpendicular to the thickness of the permanent magnet. The magnetic permeability of the permanent magnet is the same value as the magnetic permeability of air, but in FIG. 19, the ratio of the reluctance due to the permanent magnet portion to the magnetic resistance of the entire magnetic circuit 11e is larger than that in FIG. .. As a result, the drive of the radial magnetic bearing can be controlled more easily. In addition, the control current value of the radial magnetic bearing when a load is applied can be reduced.

なお以上の効果は、第１の永久磁石１１ｃ１および第２の永久磁石１１ｃ２に限らず、図１９における右上および右下の各永久磁石１１ｃについても同様に成り立つ。 The above effect is not limited to the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2, but also applies to the upper right and lower right permanent magnets 11c in FIG. 19.

図２０を参照して、本実施の形態の第２例の低温流体用ポンプは図１９に示す本実施の形態の第１例の低温流体用ポンプと大筋で同様の構成を備えるため、図１９と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図２０の低温流体用ポンプにおいては、第１内周部分１１ｉ１は、ベース部１１ａから、シャフト９側すなわち内周側に突出している凸形状１１ｃｖ１を有している。第２内周部分１１ｉ２も同様に、ベース部１１ａから、シャフト９側に突出している凸形状１１ｃｖ２を有している。他にも、ベース部１１ａの４つの角部のいずれかに対向するように配置される４つの内周部分は、いずれも上記と同様に、ベース部１１ａから、シャフト９側に突出している凸形状１１ｃｖを有している。これらの凸形状１１ｃｖ１，１１ｃｖ２，１１ｃｖは、第１内周部分１１ｉ１，第２内周部分１１ｉ２などを径方向に関して各突出部の根元よりもシャフト９に近い内側に形成することが可能な任意の形状であればよい。たとえば各凸形状は図２０に示すように台形に近い形状であってもよく、三角形状であってもよい。もしくは各凸形状は円弧形状であってもよい。 With reference to FIG. 20, since the low-temperature fluid pump of the second example of the present embodiment has roughly the same configuration as the low-temperature fluid pump of the first example of the present embodiment shown in FIG. 19, FIG. The same components as the above are designated by the same reference numerals, and the description is not repeated. However, in the low temperature fluid pump of FIG. 20, the first inner peripheral portion 11i1 has a convex shape 11cv1 protruding from the base portion 11a toward the shaft 9 side, that is, the inner peripheral side. Similarly, the second inner peripheral portion 11i2 also has a convex shape 11cv2 protruding from the base portion 11a toward the shaft 9. In addition, the four inner peripheral portions arranged so as to face any of the four corner portions of the base portion 11a are convex protruding from the base portion 11a toward the shaft 9 side in the same manner as described above. It has a shape of 11 cv. These convex shapes 11cv1, 11cv2, 11cv can form any first inner peripheral portion 11i1, second inner peripheral portion 11i2, etc. on the inner side closer to the shaft 9 than the root of each protruding portion in the radial direction. It may be in shape. For example, each convex shape may have a shape close to a trapezoid as shown in FIG. 20, or may have a triangular shape. Alternatively, each convex shape may be an arc shape.

図２０においては、図１９のように内周部分が円弧形状を有する場合に比べて、ベース部１１ａおよびシャフト９の径方向寸法が同一であっても、ベース部１１ａの角部と内周部分とを結ぶ永久磁石１１ｃの径方向に沿う断面積がより大きくなる。このため図１９の構成による上記作用効果を更に高めることができる。すなわち、図２０の構成によれば、図１９の構成よりもさらに永久磁石１１ｃの周方向の厚みを薄くでき、磁気回路１１ｅでの磁気抵抗をより低減できる。この結果、ラジアル磁気軸受の駆動をより容易に制御できるようになる。また負荷が加えられたときのラジアル磁気軸受の制御電流値を低減することができる。 In FIG. 20, as compared with the case where the inner peripheral portion has an arc shape as shown in FIG. 19, even if the radial dimensions of the base portion 11a and the shaft 9 are the same, the corner portion and the inner peripheral portion of the base portion 11a The cross-sectional area of the permanent magnet 11c connecting the two is larger along the radial direction. Therefore, the above-mentioned action and effect according to the configuration of FIG. 19 can be further enhanced. That is, according to the configuration of FIG. 20, the thickness of the permanent magnet 11c in the circumferential direction can be further reduced as compared with the configuration of FIG. 19, and the magnetic resistance in the magnetic circuit 11e can be further reduced. As a result, the drive of the radial magnetic bearing can be controlled more easily. In addition, the control current value of the radial magnetic bearing when a load is applied can be reduced.

なお図１９および図２０の、上記の矩形状のベース部１１ａ、および角部から内周部分まで径方向に延びる永久磁石１１ｃなどを有する構成は、技術的に矛盾しない限り、実施の形態１，２，３の各構成（を適宜組み合わせたもの）に組み合わせるように適用されてもよい。たとえば本実施の形態の図１９，２０においても図４と同様に、第１の永久磁石１１ｃ１と第２の永久磁石１１ｃ２とは、周方向において対向する端部に同じ極が位置するように配置されている。また本実施の形態の図１９，２０においても図１１と同様に、第１および第２の永久磁石１１ｃ１、１１ｃ２を含む複数の永久磁石１１ｃの、周方向に対して垂直な方向である径方向に沿った断面での断面積が、ベース部１１ａにおいて第１〜第４の突出部１１ｄ１〜１１ｄ４を含む複数の突出部１１ｄが接続された領域の、径方向に沿った断面での断面積より大きくなっている。 Note that the configurations of FIGS. 19 and 20 including the rectangular base portion 11a and the permanent magnet 11c extending in the radial direction from the corner portion to the inner peripheral portion are described in the first and second embodiments unless technically inconsistent. It may be applied so as to be combined with each of a few configurations (combined appropriately). For example, in FIGS. 19 and 20 of the present embodiment, similarly to FIG. 4, the first permanent magnet 11c1 and the second permanent magnet 11c2 are arranged so that the same poles are located at opposite ends in the circumferential direction. Has been done. Further, also in FIGS. 19 and 20 of the present embodiment, similarly to FIG. 11, the radial direction of the plurality of permanent magnets 11c including the first and second permanent magnets 11c1 and 11c2, which is the direction perpendicular to the circumferential direction. The cross-sectional area along the cross section of the base portion 11a is based on the cross-sectional area of the base portion 11a in which a plurality of projecting portions 11d including the first to fourth projecting portions 11d1 to 11d4 are connected. It's getting bigger.

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it is possible to modify the above-described embodiment in various ways. Moreover, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本発明は、超電導機器の冷却用に用いる低温流体を移送するためのポンプや移送装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a pump or a transfer device for transferring a low temperature fluid used for cooling a superconducting device.

１ 低温流体移送装置、２ 容器、３ 流入部、４ 流出部、５ 圧力壁、５ａ 貫通孔、５ｂ 外周面、６ 第１筐体部、６ 筐体部分、６ａ 流入口、６ｂ 流出口、６ｃ，７ａ フランジ部、６ｄ インペラ軸カバー、６ｅ インペラカバー、７ 第２筐体部、７ｃ 第３筐体部、７ｄ 第４筐体部、８ インペラ、９ シャフト、９ａ 第１部、９ｂ 第２部、１０，３０ モータ、１１ｄ 突出部、１１ ラジアル磁気軸受、１１ａ１ 第１２のベース部、１１ａ２ 第２のベース部、１１ａ ベース部、１１ｂ コイル、１１ｂ１ 第１のコイル、１１ｂ２ 第２のコイル、１１ｃ１ 第１の永久磁石、１１ｃ２ 第２の永久磁石、１１ｃ 永久磁石、１１ｃｖ１，１１ｃｖ２，１１ｃｖ 凸形状、１１ｄ３ 第３の突出部、１１ｄ４ 第４の突出部、１１ｄ１ 第１の突出部、１１ｄ２ 第２の突出部、１１ｅ 磁気回路、１１ｉ１ 第１内周部分、１１ｉ２ 第２内周部分、１２ スラスト磁気軸受、１４ 固定部材、１８ 蓋体、２０ 磁気継手、２１ 第２継手部材、２２ 第１継手部材、２３ 電源部、３１ 第２軸、４０ 制御部、４１，４２ アンプ、１００ 低温流体用ポンプ。 1 Low temperature fluid transfer device, 2 vessels, 3 inflow part, 4 outflow part, 5 pressure wall, 5a through hole, 5b outer peripheral surface, 6 first housing part, 6 housing part, 6a inlet, 6b outlet, 6c , 7a Flange, 6d impeller shaft cover, 6e impeller cover, 7 2nd housing, 7c 3rd housing, 7d 4th housing, 8 impeller, 9 shaft, 9a 1st, 9b 2nd 10,30 motor, 11d protrusion, 11 radial magnetic bearing, 11a1 12th base, 11a2 2nd base, 11a base, 11b coil, 11b1 1st coil, 11b2 2nd coil, 11c1 1st 1 permanent magnet, 11c2 second permanent magnet, 11c permanent magnet, 11cv1, 11cv2, 11cv convex shape, 11d3 third protrusion, 11d4 fourth protrusion, 11d1 first protrusion, 11d2 second protrusion Part, 11e magnetic circuit, 11i1 first inner peripheral part, 11i2 second inner peripheral part, 12 thrust magnetic bearing, 14 fixing member, 18 lid, 20 magnetic joint, 21 second joint member, 22 first joint member, 23 Power supply unit, 31 second axis, 40 control unit, 41, 42 amplifier, 100 low temperature fluid pump.

Claims (8)

インペラと、
前記インペラに接続された回転軸と、
前記回転軸を内部に保持する筐体と、
前記回転軸を前記筐体に対して回転可能に支持する磁気軸受とを備え、
前記磁気軸受は、
磁気回路の少なくとも一部を構成するヨークと、
前記ヨークの一部を囲む少なくとも１つのコイルとを含み、
前記ヨークは、前記磁気回路の一部を構成する位置に配置された少なくとも１つの永久磁石を含み、
前記回転軸はモータにより回転駆動され、
前記回転軸の一部は、前記磁気軸受としてのラジアル磁気軸受およびスラスト磁気軸受により非接触で支持されており、
前記回転軸の中心軸は、前記モータの回転軸と同軸となるように支持されている、低温流体用ポンプ。 With an impeller
The rotating shaft connected to the impeller and
A housing that holds the rotating shaft inside,
A magnetic bearing that rotatably supports the rotating shaft with respect to the housing is provided.
The magnetic bearing is
With the yoke that forms at least part of the magnetic circuit,
Includes at least one coil surrounding a portion of the yoke.
The yoke comprises at least one permanent magnet located at a position that forms part of the magnetic circuit.
The rotating shaft is rotationally driven by a motor.
A part of the rotating shaft is non-contactly supported by a radial magnetic bearing and a thrust magnetic bearing as the magnetic bearing.
A pump for low-temperature fluid in which the central axis of the rotating shaft is supported so as to be coaxial with the rotating shaft of the motor. 前記ヨークは、
前記回転軸の外周側において前記回転軸の周方向に沿って配置されたベース部と、
前記ベース部から前記回転軸に向けて突出するとともに、前記回転軸の前記周方向において互いに間隔を隔てて配置された第１〜第４の突出部とを含み、
前記少なくとも１つの永久磁石は、前記ベース部において前記第１の突出部と前記第２の突出部との間に配置された第１の永久磁石と、前記ベース部において前記第３の突出部と前記第４の突出部との間に配置された第２の永久磁石とを含み、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とは、前記周方向において対向する端部に同じ極が位置するように配置されている、請求項１に記載の低温流体用ポンプ。 The yoke is
A base portion arranged along the circumferential direction of the rotating shaft on the outer peripheral side of the rotating shaft,
It includes first to fourth projecting portions that project from the base portion toward the rotating shaft and are arranged at intervals from each other in the circumferential direction of the rotating shaft.
The at least one permanent magnet includes a first permanent magnet arranged between the first protrusion and the second protrusion in the base portion, and the third protrusion in the base portion. Including a second permanent magnet disposed between the fourth protrusion.
The low-temperature fluid pump according to claim 1, wherein the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged so that the same poles are located at opposite ends in the circumferential direction. 前記ベース部は、前記回転軸の延びる方向に交差する面の外周部が矩形状を有し、
前記第１の永久磁石は、前記ベース部の４つの角部のうちの１つである第１の角部から、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間に位置する前記ベース部の第１内周部分に達するように延び、
前記第２の永久磁石は、前記ベース部の４つの角部のうちの前記第１の角部とは異なる他の１つである第２の角部から、前記第３の突出部と前記第４の突出部との間に位置する前記ベース部の第２内周部分に達するように延びる、請求項２に記載の低温流体用ポンプ。 The base portion has a rectangular outer peripheral portion of a surface that intersects in the extending direction of the rotation axis.
The first permanent magnet is located between the first protrusion and the second protrusion from the first corner, which is one of the four corners of the base. Extends to reach the first inner circumference of the base
The second permanent magnet has the third protruding portion and the second from the second corner portion, which is another one different from the first corner portion among the four corner portions of the base portion. The low temperature fluid pump according to claim 2, which extends so as to reach a second inner peripheral portion of the base portion located between the protrusions of 4. 前記第１内周部分および前記第２内周部分は、前記ベース部から、前記回転軸側に突出している凸形状を有する、請求項３に記載の低温流体用ポンプ。 The low-temperature fluid pump according to claim 3, wherein the first inner peripheral portion and the second inner peripheral portion have a convex shape protruding from the base portion toward the rotating shaft side. 前記第１および第２の永久磁石の、前記周方向に対して垂直な方向である径方向に沿った断面での断面積は、前記ベース部において前記第１〜第４の突出部が接続された領域の、前記径方向に沿った断面での断面積より大きくなっている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の低温流体用ポンプ。 The cross-sectional area of the first and second permanent magnets in a cross section along the radial direction, which is a direction perpendicular to the circumferential direction, is such that the first to fourth projecting portions are connected to the base portion. The low-temperature fluid pump according to any one of claims 2 to 4, wherein the area is larger than the cross-sectional area in the cross section along the radial direction. 前記ヨークは、
前記回転軸の外周側において前記回転軸の周方向に沿って間隔を隔てて配置された第１および第２のベース部と、
前記第１のベース部から前記回転軸に向けて突出するとともに、前記回転軸の軸方向において互いに間隔を隔てて配置された第１および第２の突出部と、
前記第２のベース部から前記回転軸に向けて突出するとともに、前記回転軸の前記軸方向において前記第１のベース部の中央から見て前記第１の突出部と同じ側に配置された第３の突出部と、前記第３の突出部から前記軸方向において間隔を隔てて配置された第４の突出部と、を含み、
前記少なくとも１つの永久磁石は、前記第１のベース部において前記第１の突出部と前記第２の突出部との間に配置された第１の永久磁石と、前記第２のベース部において前記第３の突出部と前記第４の突出部との間に配置された第２の永久磁石とを含み、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とは、前記軸方向において前記第１の突出部側の端部に同じ極が位置するように配置されている、請求項１に記載の低温流体用ポンプ。 The yoke is
The first and second base portions arranged at intervals along the circumferential direction of the rotating shaft on the outer peripheral side of the rotating shaft, and
The first and second projecting portions projecting from the first base portion toward the rotating shaft and arranged at intervals in the axial direction of the rotating shaft, and the first and second projecting portions.
A second base portion that protrudes from the second base portion toward the rotation axis and is arranged on the same side as the first protrusion portion when viewed from the center of the first base portion in the axial direction of the rotation shaft. 3. The protrusions include a third protrusion and a fourth protrusion arranged at intervals in the axial direction from the third protrusion.
The at least one permanent magnet is a first permanent magnet arranged between the first protrusion and the second protrusion in the first base portion, and the second base portion. Includes a second permanent magnet located between the third protrusion and the fourth protrusion.
The low temperature according to claim 1, wherein the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged so that the same pole is located at the end on the first protruding portion side in the axial direction. Fluid pump. 前記少なくとも１つのコイルは、前記第１の永久磁石の周囲を囲むように配置された第１のコイルと、前記第２の永久磁石の周囲を囲むように配置された第２のコイルとを含む、請求項６に記載の低温流体用ポンプ。 The at least one coil includes a first coil arranged so as to surround the first permanent magnet and a second coil arranged so as to surround the second permanent magnet. , The low temperature fluid pump according to claim 6. 低温流体を収容する容器と、
前記インペラが前記容器の内部に配置されるように、前記容器に設置された請求項１〜７のいずれか１項に記載の低温流体用ポンプと、
前記容器と接続されており、前記低温流体用ポンプにより運動エネルギーが付与された前記低温流体を流通させるための流通管路とを備える、低温流体移送装置。 A container for cold fluid and
The low-temperature fluid pump according to any one of claims 1 to 7, which is installed in the container so that the impeller is arranged inside the container.
A low-temperature fluid transfer device which is connected to the container and includes a flow line for circulating the low-temperature fluid to which kinetic energy is applied by the low-temperature fluid pump.
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