JP3793863B2 - Manufacturing method of stator unit of magnetic bearing - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気軸受のステータユニットの製造方法に関する。さらに詳しくは、回転体の周囲に配置された複数の電磁石により回転体を径方向(ラジアル方向)に非接触支持するラジアル磁気軸受のステータユニットを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のラジアル磁気軸受のステータユニットとして、たとえば、図7(b) に示すようなものが知られている。
【0003】
このステータユニット(1) は、軸状の回転体(10)の周囲に配置されるステータハウジング(11)と、ハウジング(11)に周方向に等間隔をおいて固定された4つの電磁石(12)とを備えている。各電磁石(12)は、ハウジング(11)に固定されたコア(13)と、コア(13)に巻かれたコイル(14)とを備えている。
【0004】
磁気軸受の電磁石には、径方向にのびる角柱状のコアを備えたもの、周方向にのびる連結部の両端に径方向内側に突出した磁極部が形成された略馬蹄形のコアを備えたヘテロポーラ型と呼ばれるもの、軸方向にのびる連結部の両端に径方向内側に突出した磁極部が形成された略馬蹄形のコアを備えたホモポーラ型と呼ばれるものなど、種々の形状のものがある。また、電磁石のコアは、たとえばケイ素鋼板などの磁性板を積層することによって作られる。角柱状のコアやヘテロポーラ型の電磁石のコアは磁性板を軸方向に積層することによって作ることができるが、ホモポーラ型の電磁石のコアは、それができず、磁性板を周方向に積層することによって作られている。
【0005】
図7(b) に示すステータユニット(1) の電磁石(12)はホモポーラ型のものであり、コア(13)は、上記のように、連結部(13a) の両端に磁極部(13b) が形成されたものであって、連結部(13a) を形成する部分の両端に磁極部(13b) を形成する部分が一体に形成された複数の磁性板(15)を周方向に積層することによって作られている。そして、各磁極部(13b) にコイル(14)が巻かれている。また、各電磁石(12)のコア(13)の内面(13c) すなわち各磁極部(13b) の内面(13c) は、回転体(10)の外周の円筒面に対応する1つの共通の円筒面となるように形成されている。回転体(10)の外周面と各電磁石(12)のコア(13)の内面(13c) との間の空隙は微小であり、コア(13)の内面(13c) には高い精度が要求される。
【0006】
上記のステータユニットは、たとえば、次のようにして製造される。
【0007】
まず、図7(a) に示すようなステータユニット素材(2) を作る。この素材(2) は、ハウジング(11)に4つの電磁石(12)が固定されたものである。各電磁石(12)は、ハウジング(11)に固定されたコア(13)と、コア(13)に巻かれたコイル(14)とを備えている。コア(13)は、軸方向にのびる連結部(13a) の軸方向両端に磁極部(13b) が形成されたもので、連結部(13a) を形成する部分の両端に磁極部(13b) を形成する部分が一体に形成された同形状の複数の磁性板(15)を周方向に積層することによって作られている。そして、各磁極部(13b) にコイル(14)が巻かれている。また、各コア(13)の磁極部(13b) の内面(13d) は、軸線と平行なほぼ平坦な面となっている。次に、研削などの適宜な手段により、ステータユニット素材(2) のコア(13)の磁極部(13b) の内面(13d) を含む径方向内側の部分を加工し、図7(b) に示すような円筒状の内面(13c) を形成し、ステータユニット(1) を完成する。
【0008】
上記のようにコア(13) の磁極部(13b) を研削などにより加工する際、磁極部(13b) には周方向の加工力が作用するが、この部分(13b) は磁性板(15)が重ねら れただけであるから、とくに周方向の端の方にある磁性板(15)の先端部が周方向に変形してばらけてしまう。このため、コア(13)の内面(13c) の円筒面を精度良く加工することが困難である。
【0009】
磁気軸受のステータユニットにはステータハウジングに3つの電磁石が固定されたものもあるが、その場合にも、同様の問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、コア加工時の磁性板のばらけを防止して、電磁石のコアの内面の円筒面の精度の良い磁気軸受のステータユニットを製造することができる方法を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項1の発明は、回転体の周囲に配置されるステータハウジングと、このステータハウジングに周方向に間隔をおいて固定された複数の電磁石とを備え、前記各電磁石が、複数の磁性板が周方向に積層されることにより形成されて軸方向にのびる連結部の両端から径方向内側に突出した1対の磁極部を有するコアと、前記各電磁石の各磁極部に巻かれたコイルとを備えている磁気軸受のステータユニットを製造する方法であって、同形状の複数の磁性板が積層されたコアを備えた電磁石が前記ステータハウジングに固定され、周方向に隣接する前記電磁石の磁極部の間に、角柱状の非磁性材製のコア間隔保持体が、前記磁極部の前記コイルより径方向内側の対向面に圧接するとともに、前記コイルの径方向内側を向く面に圧接した状態で介在されられたステータユニット素材を作る第1工程、および、前記ステータユニット素材のコアとコア間隔保持体とを合わせた部分の内面を1つの共通の円筒面となるように加工する第2工程を含むことを特徴とするものである。
【0024】
電磁石はホモポーラ型のものであり、前述のように、コアは磁性板を周方向に積層することによって形成しなければならないが、周方向に隣接する電磁石のコアの間にコア間隔保持体を介在させて、コアに周方向の圧力を付与した状態で、コアの内面およびコア間隔保持体の内面を加工するので、加工力によって磁性板の先端部が周方向に変形してばらけるようなことがない。このため、コアの内面の円筒面を精度良く加工することができる。また、コア間隔保持体は非磁性体製であるから、加工後にそのまま残しておいても、電磁石の磁気特性に悪影響を及ぼすことがない。
【0025】
したがって、請求項1の発明によれば、コア加工時の磁性板のばらけを防止して、コア内面の円筒面を精度良く加工することができ、電磁石のコアの内面の円筒面の精度の良いホモポーラ型の磁気軸受のステータユニットを製造することができる。
【0034】
請求項2の発明は、回転体の周囲に配置されるステータハウジングと、このステータハウジングに周方向に間隔をおいて固定された複数の電磁石とを備え、前記各電磁石が、複数の磁性板が周方向に積層されることにより形成されて軸方向にのびる連結部の両端から径方向内側に突出した1対の磁極部を有するコアと、前記各電磁石の各磁極部に巻かれたコイルとを備えている磁気軸受のステータユニットを製造する方法であって、同形状の複数の磁性板が積層されたコアを備えた電磁石が前記ステータハウジングに固定され、周方向に隣接する前記電磁石の磁極部の間に、角柱状のコア間隔保持体が、前記磁極部の前記コイルより径方向内側の対向面に圧接するとともに、前記コイルの径方向内側を向く面に圧接した状態で介在されられたステータユニット素材を作る第1工程、前記ステータユニット素材のコアとコア間隔保持体とを合わせた部分の内面を1つの共通の円筒面となるように加工する第2工程、および、前記コア間隔保持体を除去する第3工程を含むことを特徴とするものである。
【0035】
この方法により製造されたステータユニットでは、コア間隔保持体は除去されているが、コアの加工時には隣接する電磁石のコアの間にコア間隔保持体が介在させられているので、これにより、加工力による磁性板の先端部の変形およびばらけを防止して、コアの内面の円筒面を精度良く加工することができる。したがって、この方法によれば、電磁石のコアの内面の円筒面の精度の良いホモポーラ型の磁気軸受のステータユニットを製造することができる。
【0036】
なお、コア間隔保持体は、製造後に除去されるので、その材質は任意であり、加工性の良好な適宜な材料を使用することができる。
【0043】
たとえば、請求項1または2の発明において、前記第1工程において、周方向に隣接する前記電磁石のコアの両端部の磁極部の間に、1つの共通のコア間隔保持体が介在させられているステータユニット素材を作る。
【0044】
この場合、1つのコア間隔保持体により、隣接する電磁石のコアの両端の磁極部における加工時の磁性板の変形およびばらけを防止することができる。
【0045】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図5を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【0046】
図1〜図3はラジアル磁気軸受のステータユニット(3)を、図4および図5はステータユニット(3)を製造する途中のステータユニット素材(4)をそれぞれ示している。
【0047】
図1〜図3に示すように、ステータユニット(3) は、磁気軸受装置のハウジングの一部を構成する円筒状のハウジング部材(16)の内側に固定される。
【0048】
ステータユニット(3) は、鉛直軸状の回転体(10)の周囲に配置される略円筒状のステータハウジング(17)と、ハウジング(17)に周方向に等間隔をおいて固定された複数(この例では4つ)の電磁石(18)とを備えている。各電磁石(18)は、ハウジング(17)に固定されたコア(19)と、コア(19)に巻かれたコイル(20)とを備えている。各電磁石(18)はホモポーラ型のものであり、コア(19)は、軸方向(上下方向)にのびる連結部(19a) の軸方向両端に径方向内側にのびる磁極部(19b) が形成されたものであって、連結部(19a) を形成する部分の両端に磁極部(19b) を形成する部分が一体に形成されたたとえばケイ素鋼板よりなる磁性板(21)を周方向に積層することによって作られている。そして、各磁極部(19b) にコイル(20)が巻かれている。
【0049】
ハウジング(17)の周壁を周方向に等分する複数箇所(この例では4箇所)に、上端面から下端近くまで達する長方形状の切欠き(22)が形成され、各切欠き(22)に、各電磁石(18)のコア(19)の連結部(19a) の部分がはめられて、ボルト(23)により固定されている。そして、コア(19)の磁極部(19b) がハウジング(17)の周壁の部分から径方向内側に突出している。
【0050】
ステータユニット(3) のハウジング(17)は、ハウジング部材(16)の内側に同心状にはめられ、ボルト(24)により固定されている。
【0051】
複数(この例では4つ)の鉛直柱状をなすコア間隔保持体(25)が、周方向に隣接する電磁石(18)のコア(19)の間に1つずつ介在させられている。保持体(25)は、たとえばベークライトなどの非磁性材よりなる。各保持体(25)の上部は、隣接するコア(19)の上側磁極部(19b) のコイル(20)より径方向内側の対向面に圧接するとともに、この対向面より周方向に突出したコイル(20)の径方向内側を向く部分に圧接し、各保持体(25)の下部は、隣接するコア(19)の下側磁極部(19b) のコイル(20)より径方向内側の対向面に圧接するとともに、この対向面より周方向に突出したコイル(20)の径方向内側を向く部分に圧接している。そして、全保持体(25)により、全電磁石(18)のコア(19)の上下の磁極部(19b) のコイル(20)より径方向内側の部分の磁性板(21)に周方向の圧縮力が作用するとともに、各コイル(20)の磁極部(19b) より周方向に突出した部分に径方向外側の力が作用している。
【0052】
ステータユニット(3) の電磁石(18)と保持体(25)の内側に、回転体(10)が同心状に配置される。そして、各電磁石(18)のコア(19)の上下の磁極部(19b) の径方向内側の面(内面)(19c) と各保持体(25)の径方向内側の面(内面)(25c) とを合わせた面が、回転体(10)の外周面に対応する1つの共通の円筒面となるように形成されている。上下の各磁極部(19b) の部分において、これらの面(19c)(25c)は周方向に連続した1つの完全な円筒面となっている。
【0053】
回転体(10)の外周の電磁石(18)に対向する部分に、ケイ素鋼板などに比べて固有抵抗の高い磁性材料のむく材(一体材)よりなるターゲット(26)が固定されている。また、各電磁石(18)の真下のハウジング部材(16)の部分に、回転体(10)の径方向の変位を検出するための変位センサ(27)が取付けられており、これらに対向する回転体(10)の外周にターゲット(28)が固定されている。
【0054】
電磁石(18)および変位センサ(27)は、図示しない磁気軸受制御装置に接続されている。磁気軸受制御装置から各電磁石(18)の各コイル(20)に励磁電流が供給されて、各磁極部(19b) が励磁され、これにより、回転体(10)が径方向外側に吸引されて、径方向の所定位置に非接触支持される。そして、磁気軸受制御装置が変位センサ(27)の出力に基づいて各電磁石(18)の励磁電流を制御することにより、回転体(10)の径方向の位置が制御される。各電磁石(18)において、上下の磁極部(19b) は互いに逆の極性に励磁される。また、全電磁石(18)について、上側磁極部(19b) は同一の極性に、下側磁極部(19b) はそれと逆の同一の極性にそれぞれ励磁される。
【0055】
磁気軸受装置には、通常、上記のようなラジアル磁気軸受のステータユニット(3) が2組設けられる。また、回転体(10)をアキシアル方向に非接触支持するための1組のアキシアル磁気軸受のステータユニットと、回転体(10)を高速回転させるための内蔵型電動機が設けられる。そして、回転体(10)は、ラジアル磁気軸受とアキシアル磁気軸受により非接触支持された状態で、電動機により高速回転させられる。
【0056】
ラジアル磁気軸受のステータユニットが前記のヘテロポーラ型の電磁石を備えている場合、各電磁石において、周方向両端の磁極が互いに逆の極性に励磁されるため、回転体の回転方向に逆の極性の磁極が4つずつ並ぶことになる。このため、回転体の回転方向の磁束の変化が大きく、回転により回転体の表面に渦電流が発生し、それによる回転損失が大きい。回転体表面の渦電流の発生を抑制するため、従来は、ケイ素鋼板よりなる複数の磁性板を間に絶縁材を介在させた状態で軸方向に積層することによりターゲットを形成している。ところが、このようにすると、磁気的には、軸方向に隣接する磁性板の間に空隙が存在することになり、これが電磁石の基本的な性能に悪影響を与えるという問題がある。
【0057】
これに対し、上記のステータユニット(3) では、全電磁石(18)の上側磁極部(19b) が同一の極性を有し、下側磁極部(19b) がこれと逆の同一の極性を有するので、上側磁極部(19b) に面する回転体(10)のターゲット(26)の周囲の回転方向の磁束の変化、および下側磁極部(19b) に面するターゲット(26)の周囲の回転方向の磁束の変化がともに小さくなる。このため、ターゲット(26)がむく材で作られていても、その表面に発生する渦電流が小さく、回転損失が小さくなる。また、ターゲット(26)がケイ素鋼板などに比べて固有抵抗の高い磁性材料で作られているので、むく材であっても、渦電流はさらに小さくなる。しかも、ターゲット(26)にむく材を使用しているので、磁性板を積層した場合に起こる上記の問題は発生しない。
【0058】
上記のステータユニット(3) は、たとえば、次のようにして製造される。
【0059】
まず、図4および図5に示すようなステータユニット素材(4) を作る。この素材(4) は、ハウジング(17)に4つの電磁石(18)が固定されたものであり、各電磁石(18)のコア(19)とコア間隔保持体(25)の部分を除いて、完成したステータユニット(3) と同じ構成を有する。コア(19)は、連結部(19a) を形成する部分の両端に磁極部(19b) を形成する部分が一体に形成された同形状の複数の磁性板(21)を周方向に積層することによって作られており、各コア(19)の各磁極部(19b) の内面(19d) は、軸線と平行なほぼ平坦な面となっている。各間隔保持体(25)は水平断面(横断面)正方形の角柱状をなし、径方向内側において隣接する2つの面が周方向に隣接する電磁石(18)の磁極部(19b) の対向面に圧接するとともに、径方向外側において隣接する残りの2つの面が隣接する電磁石(18)のコイル(20)の径方向内側を向く面に圧接し、その一部が隣接する磁極部(19b) の間から径方向内側に突出している。好ましくは、接着剤などの適宜な手段により、コイル(20)がコア(19)に固着されるとともに、間隔保持材(25)がコア(19)およびコイル(20)に固着されている。なお、ステータユニット素材(4) を作る際の組立手順は、任意である。
【0060】
次に、研削などの適宜な手段により、電磁石(18)のコア(19)の磁極部(19b)の内面(19c)と間隔保持体(25)の内面(25c)を合わせた面が図4に鎖線で示すような1つの共通の円筒面となるように、ステータユニット素材(4)のコア(19)の磁極部(19b)および間隔保持体(25)の径方向内側の部分を加工し、図1〜図3に示すようなステータユニット(3)を完成する。そして、内面(25c)を円筒状に加工された間隔保持体(25)は、そのままステータユニット(3)に残される。
【0061】
上記のようにコア(19)の磁極部(19b) を研削などにより加工する際、磁極部(19b) には周方向の加工力が作用するが、隣接する磁極部(19b) の間に間隔保持体(25)が介在させられていて、磁極部(19b) は間隔保持体(25)により周方向に圧力を受けるので、加工力によって磁性板(21)の先端部が周方向に変形してばらけるようなことがない。このため、コア(19)の磁極部(19b) の内面を精度良く加工することができる。また、残された間隔保持体(25)によって、コイル(20)のがたつきが防止される。間隔保持体(25)は非磁性体製であるから、加工後にそのまま残されていても、電磁石(18)の磁気特性に悪影響を及ぼすことがない。
【0062】
上記実施形態では、加工後の間隔保持体(25)をステータユニット(3) にそのまま残しているが、間隔保持体は加工後にステータユニットから除去するようにしてもよい。その場合、間隔保持体は非磁性材製である必要はなく、たとえばアルミニウム合金など、切削性の良好な適宜な材料を使用することができる。
【0068】
磁気軸受のステータユニットの各部の具体的な構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、この発明の実施形態を示すラジアル磁気軸受のステータユニットの平面図である。
【図2】 図2は、図1のA−B線の断面図である。
【図3】 図3は、図1のA−C線の断面図である。
【図4】 図4は、第1実施形態のステータユニット素材の平面図である。
【図5】 図5は、図4のステータユニット素材の一部分を切欠くとともに分解して示す斜視図である。
【図6】 図6は、従来例を示すラジアル磁気軸受のステータユニット素材およびステータユニットの平面図である。
【符号の説明】
(3) ステータユニット
(4) ステータユニット素材
(10) 回転体
(17) ステータハウジング
(18) 電磁石
(19) コア
(19a) 連結部
(19b) 磁極部
(19c) 内面
(20) コイル
(21) 磁性板
(25) コア間隔保持体
(25c) 内面 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention relates to a method of manufacturing a stator unit of the magnetic bearing. More particularly, to a method of manufacturing a stator unit of the radial magnetic bearing in a non-contact support the rotating member in the radial direction (radial direction) by a plurality of electromagnets disposed around the rotor.
[0002]
[Prior art]
As a stator unit of this type of radial magnetic bearing, for example, the one shown in FIG. 7B is known.
[0003]
The stator unit (1) includes a stator housing (11) disposed around a shaft-like rotating body (10), and four electromagnets (12) fixed to the housing (11) at equal intervals in the circumferential direction. ). Each electromagnet (12) includes a core (13) fixed to the housing (11) and a coil (14) wound around the core (13).
[0004]
The electromagnet of the magnetic bearing includes a prismatic core extending in the radial direction, and a heteropolar type including a substantially horseshoe-shaped core in which magnetic pole portions projecting radially inward are formed at both ends of a connecting portion extending in the circumferential direction. And a so-called homopolar type having a substantially horseshoe-shaped core in which magnetic pole portions protruding radially inward are formed at both ends of a connecting portion extending in the axial direction. The core of the electromagnet is made by laminating magnetic plates such as silicon steel plates. A prismatic core or heteropolar type electromagnet core can be made by laminating magnetic plates in the axial direction, but homopolar type electromagnet cores cannot do so, and magnetic plates are laminated in the circumferential direction. Is made by.
[0005]
The electromagnet (12) of the stator unit (1) shown in FIG. 7 (b) is a homopolar type, and the core (13) has the magnetic pole portions (13b) at both ends of the connecting portion (13a) as described above. By laminating a plurality of magnetic plates (15) formed in a circumferential direction, with magnetic pole portions (13b) formed integrally at both ends of the portion forming the connecting portion (13a). It is made. A coil (14) is wound around each magnetic pole part (13b). Further, the inner surface (13c) of the core (13) of each electromagnet (12), that is, the inner surface (13c) of each magnetic pole portion (13b) is one common cylindrical surface corresponding to the outer peripheral cylindrical surface of the rotating body (10). It is formed to become. The gap between the outer peripheral surface of the rotating body (10) and the inner surface (13c) of the core (13) of each electromagnet (12) is very small, and high accuracy is required for the inner surface (13c) of the core (13). The
[0006]
The stator unit is manufactured as follows, for example.
[0007]
First, a stator unit material (2) as shown in FIG. This material (2) is obtained by fixing four electromagnets (12) to a housing (11). Each electromagnet (12) includes a core (13) fixed to the housing (11) and a coil (14) wound around the core (13). The core (13) has a magnetic pole part (13b) formed at both ends in the axial direction of the connecting part (13a) extending in the axial direction, and the magnetic pole part (13b) is provided at both ends of the part forming the connecting part (13a). It is made by laminating a plurality of magnetic plates (15) of the same shape, in which the portions to be formed are integrally formed, in the circumferential direction. A coil (14) is wound around each magnetic pole part (13b). The inner surface (13d) of the magnetic pole part (13b) of each core (13) is a substantially flat surface parallel to the axis. Next, the inner part in the radial direction including the inner surface (13d) of the magnetic pole part (13b) of the core (13) of the stator unit material (2) is processed by an appropriate means such as grinding, and FIG. A cylindrical inner surface (13c) as shown is formed to complete the stator unit (1).
[0008]
When the magnetic pole part (13b) of the core (13) is machined by grinding or the like as described above, a circumferential machining force acts on the magnetic pole part (13b), but this part (13b) acts as a magnetic plate (15). In other words, the tip of the magnetic plate (15), particularly toward the end in the circumferential direction, is deformed and scattered in the circumferential direction. For this reason, it is difficult to accurately process the cylindrical surface of the inner surface (13c) of the core (13).
[0009]
Some stator units of magnetic bearings have three electromagnets fixed to the stator housing, but there are similar problems in this case.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The purpose of this invention is to prevent loose magnetic plates during core processing, to provide a method capable of producing an accurate magnetic bearing stator unit of the cylindrical surface of the inner surface of the core of the electromagnet is there.
[0023]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The invention of
[0024]
The electromagnet is a homopolar type, and as described above, the core must be formed by laminating magnetic plates in the circumferential direction, but a core spacing holder is interposed between the cores of the electromagnets adjacent in the circumferential direction. Then, the inner surface of the core and the inner surface of the core spacing holder are processed with the circumferential pressure applied to the core, so that the tip of the magnetic plate is deformed and scattered in the circumferential direction by the processing force. There is no. For this reason, the cylindrical surface of the inner surface of the core can be processed with high accuracy. In addition, since the core spacing member is made of a non-magnetic material, it does not adversely affect the magnetic characteristics of the electromagnet even if it is left as it is after processing.
[0025]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent the magnetic plate from being scattered at the time of core processing, and to accurately process the cylindrical surface of the inner surface of the core, and to improve the accuracy of the cylindrical surface of the inner surface of the electromagnet core. A good homopolar magnetic bearing stator unit can be manufactured.
[0034]
The invention of
[0035]
In the stator unit manufactured by this method, the core spacing holder is removed, but the core spacing holder is interposed between the adjacent electromagnet cores when processing the core. The cylindrical surface of the inner surface of the core can be processed with high accuracy by preventing deformation and scattering of the tip end portion of the magnetic plate. Therefore, according to this method, a stator unit of a homopolar magnetic bearing with a high accuracy of the cylindrical surface of the inner surface of the core of the electromagnet can be manufactured.
[0036]
In addition, since a core space | interval holding body is removed after manufacture, the material is arbitrary and can use the appropriate material with favorable workability.
[0043]
For example, in the first or second aspect of the invention , in the first step, one common core spacing member is interposed between the magnetic pole portions at both ends of the core of the electromagnet adjacent in the circumferential direction. Make stator unit material.
[0044]
In this case, it is possible to prevent deformation and scattering of the magnetic plate at the time of processing at the magnetic pole portions at both ends of the cores of the adjacent electromagnets by one core spacing holder .
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with reference to FIGS, illustrating embodiments of the present invention.
[0046]
1 to 3 is of the radial magnetic bearing stator unit (3), 4 and 5 show the course of the stator unit material for producing a stator unit (3) and (4) respectively.
[0047]
As shown in FIGS. 1 to 3, the stator unit (3) is fixed inside a cylindrical housing member (16) that constitutes a part of the housing of the magnetic bearing device.
[0048]
The stator unit (3) includes a substantially cylindrical stator housing (17) disposed around the vertical axis rotating body (10), and a plurality of stator units fixed to the housing (17) at equal intervals in the circumferential direction. And four electromagnets (18) in this example. Each electromagnet (18) includes a core (19) fixed to the housing (17) and a coil (20) wound around the core (19). Each electromagnet (18) is of a homopolar type, and the core (19) is formed with a magnetic pole portion (19b) extending radially inward at both axial ends of a connecting portion (19a) extending in the axial direction (vertical direction). A magnetic plate (21) made of, for example, a silicon steel plate, in which the portions forming the magnetic pole portion (19b) are integrally formed at both ends of the portion forming the connecting portion (19a), is laminated in the circumferential direction. Is made by. A coil (20) is wound around each magnetic pole part (19b).
[0049]
A rectangular notch (22) extending from the upper end surface to near the lower end is formed at a plurality of locations (four locations in this example) that equally divide the peripheral wall of the housing (17) in the circumferential direction, and each notch (22) The connecting portion (19a) of the core (19) of each electromagnet (18) is fitted and fixed by a bolt (23). The magnetic pole portion (19b) of the core (19) protrudes radially inward from the peripheral wall portion of the housing (17).
[0050]
The housing (17) of the stator unit (3) is concentrically fitted inside the housing member (16) and is fixed by bolts (24).
[0051]
A plurality of (four in this example) core interval holders (25) having a vertical column shape are interposed one by one between the cores (19) of the electromagnets (18) adjacent in the circumferential direction. The holding body (25) is made of a nonmagnetic material such as bakelite, for example. The upper part of each holding body (25) is in pressure contact with the opposing surface on the radially inner side from the coil (20) of the upper magnetic pole part (19b) of the adjacent core (19) and protrudes in the circumferential direction from this opposing surface The lower part of each holding body (25) is pressed against the radially inward portion of (20), and the lower surface of the holding body (25) is the opposing surface radially inward from the coil (20) of the lower magnetic pole part (19b) of the adjacent core (19) And is in pressure contact with the portion facing the radially inner side of the coil (20) protruding in the circumferential direction from the facing surface. The entire holding body (25) compresses the circumferential direction on the magnetic plate (21) in the radially inner portion of the coil (20) of the upper and lower magnetic pole portions (19b) of the core (19) of the entire electromagnet (18). A force acts, and a radially outward force acts on a portion protruding in the circumferential direction from the magnetic pole portion (19b) of each coil (20).
[0052]
The rotating body (10) is concentrically disposed inside the electromagnet (18) and the holding body (25) of the stator unit (3). Then, the radially inner surface (inner surface) (19c) of the upper and lower magnetic pole portions (19b) of the core (19) of each electromagnet (18) and the radially inner surface (inner surface) of each holder (25) (25c) ) Is formed to be one common cylindrical surface corresponding to the outer peripheral surface of the rotating body (10). In the upper and lower magnetic pole portions (19b), these surfaces (19c) and (25c) form one complete cylindrical surface continuous in the circumferential direction.
[0053]
A target (26) made of a stripping material (integral material) of a magnetic material having a higher specific resistance than that of a silicon steel plate or the like is fixed to a portion of the outer periphery of the rotating body (10) facing the electromagnet (18). In addition, a displacement sensor (27) for detecting the radial displacement of the rotating body (10) is attached to the portion of the housing member (16) directly below each electromagnet (18), and the rotation sensor is opposed to the rotation sensor. A target (28) is fixed to the outer periphery of the body (10).
[0054]
The electromagnet (18) and the displacement sensor (27) are connected to a magnetic bearing control device (not shown). An excitation current is supplied from the magnetic bearing control device to each coil (20) of each electromagnet (18), and each magnetic pole part (19b) is excited, whereby the rotating body (10) is attracted radially outward. The non-contact is supported at a predetermined position in the radial direction. The magnetic bearing control device controls the excitation current of each electromagnet (18) based on the output of the displacement sensor (27), thereby controlling the radial position of the rotating body (10). In each electromagnet (18), the upper and lower magnetic pole portions (19b) are excited to have opposite polarities. For all the electromagnets (18), the upper magnetic pole portion (19b) is excited to the same polarity, and the lower magnetic pole portion (19b) is excited to the same polarity opposite thereto.
[0055]
The magnetic bearing device is usually provided with two sets of the radial magnetic bearing stator units (3) as described above. In addition, a set of axial magnetic bearing stator units for supporting the rotating body (10) in a non-contact manner in the axial direction and a built-in electric motor for rotating the rotating body (10) at high speed are provided. The rotating body (10) is rotated at a high speed by the electric motor while being supported in a non-contact manner by the radial magnetic bearing and the axial magnetic bearing.
[0056]
When the stator unit of the radial magnetic bearing includes the heteropolar type electromagnet, the magnetic poles at both ends in the circumferential direction are excited in opposite polarities in each electromagnet, so that the magnetic poles having the opposite polarity in the rotating direction of the rotating body. Will be lined up four by four. For this reason, the change of the magnetic flux in the rotation direction of the rotating body is large, and an eddy current is generated on the surface of the rotating body due to the rotation, resulting in a large rotation loss. In order to suppress the generation of eddy currents on the surface of the rotating body, conventionally, a target is formed by laminating a plurality of magnetic plates made of silicon steel plates in the axial direction with an insulating material interposed therebetween. However, if this is done, there is a problem that magnetically there is a gap between the magnetic plates adjacent in the axial direction, which adversely affects the basic performance of the electromagnet.
[0057]
On the other hand, in the above stator unit (3), the upper magnetic pole part (19b) of all the electromagnets (18) has the same polarity, and the lower magnetic pole part (19b) has the same polarity opposite to this. Therefore, the change of the magnetic flux around the target (26) of the rotating body (10) facing the upper magnetic pole part (19b) and the rotation around the target (26) facing the lower magnetic pole part (19b) Both changes in direction magnetic flux are reduced. For this reason, even if the target (26) is made of a stripping material, the eddy current generated on the surface thereof is small and the rotation loss is small. Further, since the target (26) is made of a magnetic material having a higher specific resistance than a silicon steel plate or the like, the eddy current is further reduced even if it is a stripping material. In addition, since the stripping material is used for the target (26), the above-described problem that occurs when the magnetic plates are laminated does not occur.
[0058]
The stator unit (3) is manufactured as follows, for example.
[0059]
First, a stator unit material (4) as shown in FIGS. 4 and 5 is made. In this material (4), four electromagnets (18) are fixed to the housing (17), except for the core (19) and core spacing holder (25) of each electromagnet (18). It has the same configuration as the completed stator unit (3). The core (19) is formed by laminating a plurality of magnetic plates (21) having the same shape in which the portions forming the magnetic pole portion (19b) are integrally formed at both ends of the portion forming the connecting portion (19a) in the circumferential direction. The inner surface (19d) of each magnetic pole part (19b) of each core (19) is a substantially flat surface parallel to the axis. Each spacing member (25) has a square prism shape with a horizontal cross section (transverse cross section), and two adjacent surfaces on the radially inner side are opposed to the magnetic pole portion (19b) of the electromagnet (18) adjacent in the circumferential direction. The other two surfaces adjacent to each other on the outer side in the radial direction are in pressure contact with the surface facing the inner side in the radial direction of the coil (20) of the adjacent electromagnet (18), and a part thereof is adjacent to the magnetic pole portion (19b). Projects radially inward from between. Preferably, the coil (20) is fixed to the core (19) by appropriate means such as an adhesive, and the spacing member (25) is fixed to the core (19) and the coil (20). The assembly procedure for making the stator unit material (4) is arbitrary.
[0060]
Next, the surface obtained by combining the inner surface (19c) of the magnetic pole part (19b) of the core (19) of the electromagnet (18 ) and the inner surface (25c) of the spacing member (25) by appropriate means such as grinding is shown in FIG. Machining the magnetic pole part (19b) of the core (19) of the stator unit material (4) and the radially inner part of the spacing member (25) so as to form one common cylindrical surface as shown by the chain line in FIG. The stator unit (3) as shown in FIGS. 1 to 3 is completed. The spacing member (25) whose inner surface (25c) has been processed into a cylindrical shape is left as it is in the stator unit (3).
[0061]
When the magnetic pole part (19b) of the core (19) is machined by grinding or the like as described above, a circumferential machining force acts on the magnetic pole part (19b), but there is a gap between the adjacent magnetic pole parts (19b). Since the holding body (25) is interposed and the magnetic pole part (19b) receives pressure in the circumferential direction by the spacing holding body (25), the tip of the magnetic plate (21) is deformed in the circumferential direction by the processing force. There is no such thing as to be distracted. For this reason, the inner surface of the magnetic pole part (19b) of the core (19) can be processed with high accuracy. Further, the remaining spacing holder (25) prevents rattling of the coil (20). Since the spacing member (25) is made of a non-magnetic material, it does not adversely affect the magnetic properties of the electromagnet (18) even if it is left as it is after processing.
[0062]
In the above embodiment, the processed spacing holder (25) remains in the stator unit (3) as it is, but the spacing holder may be removed from the stator unit after processing. In that case, the spacing member need not be made of a nonmagnetic material, and an appropriate material having good cutting properties, such as an aluminum alloy, can be used.
[0068]
The specific configuration of each part of the stator unit of the magnetic bearing is not limited to that of the above embodiment, and can be changed as appropriate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a stator assembly of the radial magnetic bearing illustrating an implementation form of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-C of FIG.
FIG. 4 is a plan view of a stator unit material according to the first embodiment.
FIG. 5 is a perspective view showing a part of the stator unit material shown in FIG.
Figure 6 is a plan view of a stator unit material and the stator unit of the radial magnetic bearing shown the Supporting come example.
[Explanation of symbols]
(3) Stator unit
(4 ) Stator unit material
(10) Rotating body
(17) Stator housing
(18) Electromagnet
(19) Core
(19a) Connecting part
(19b) Magnetic pole part
(19c) Inside
(20) Coil
(21) Magnetic plate
(25) Core spacing holder
(25 c) in the plane
Claims (3)
同形状の複数の磁性板が積層されたコアを備えた電磁石が前記ステータハウジングに固定され、周方向に隣接する前記電磁石の磁極部の間に、角柱状の非磁性材製のコア間隔保持体が、前記磁極部の前記コイルより径方向内側の対向面に圧接するとともに、前記コイルの径方向内側を向く面に圧接した状態で介在されられたステータユニット素材を作る第1工程、
および、前記ステータユニット素材のコアとコア間隔保持体とを合わせた部分の内面を1つの共通の円筒面となるように加工する第2工程を含むことを特徴とする磁気軸受のステータユニットの製造方法。A stator housing disposed around the rotating body and a plurality of electromagnets fixed to the stator housing at intervals in the circumferential direction, each of the electromagnets being laminated in the circumferential direction. And a core having a pair of magnetic pole portions protruding radially inward from both ends of the connecting portion extending in the axial direction and a coil wound around each magnetic pole portion of each electromagnet. A method of manufacturing a unit, comprising:
An electromagnet having a core in which a plurality of magnetic plates having the same shape are laminated is fixed to the stator housing, and a core spacing holder made of a prismatic nonmagnetic material between the magnetic pole portions of the electromagnet adjacent in the circumferential direction. Is a first step of making a stator unit material interposed in a state of being pressed against a radially inner facing surface of the magnetic pole portion and a surface facing the radially inner side of the coil ,
And a second step of processing the inner surface of the combined portion of the core of the stator unit material and the core spacing holder so as to become one common cylindrical surface. Method.
同形状の複数の磁性板が積層されたコアを備えた電磁石が前記ステータハウジングに固定され、周方向に隣接する前記電磁石の磁極部の間に、角柱状のコア間隔保持体が、前記磁極部の前記コイルより径方向内側の対向面に圧接するとともに、前記コイルの径方向内側を向く面に圧接した状態で介在されられたステータユニット素材を作る第1工程、
前記ステータユニット素材のコアとコア間隔保持体とを合わせた部分の内面を1つの共通の円筒面となるように加工する第2工程、
および、前記コア間隔保持体を除去する第3工程を含むことを特徴とする磁気軸受のステータユニットの製造方法。A stator housing disposed around the rotating body and a plurality of electromagnets fixed to the stator housing at intervals in the circumferential direction, each of the electromagnets being laminated in the circumferential direction. And a core having a pair of magnetic pole portions protruding radially inward from both ends of the connecting portion extending in the axial direction and a coil wound around each magnetic pole portion of each electromagnet A method of manufacturing a unit, comprising:
Electromagnet having a core in which a plurality of magnetic plates having the same shape are laminated is fixed to the stator housing, between the magnetic pole portion of said electromagnet circumferentially adjacent, prismatic core distance holder is, the magnetic pole A first step of making a stator unit material interposed in a state in which the coil is in pressure contact with a facing surface radially inward of the coil and in contact with a surface facing radially inward of the coil ;
A second step of processing the inner surface of the combined portion of the stator unit material core and the core spacing holder so as to form one common cylindrical surface;
And the manufacturing method of the stator unit of the magnetic bearing characterized by including the 3rd process of removing the said core space | interval holding body.
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