JP5074350B2 - Magnetic bearing - Google Patents
Magnetic bearing Download PDFInfo
- Publication number
- JP5074350B2 JP5074350B2 JP2008277874A JP2008277874A JP5074350B2 JP 5074350 B2 JP5074350 B2 JP 5074350B2 JP 2008277874 A JP2008277874 A JP 2008277874A JP 2008277874 A JP2008277874 A JP 2008277874A JP 5074350 B2 JP5074350 B2 JP 5074350B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarity
- connecting portion
- rotor
- magnetic flux
- permanent magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0461—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit
- F16C32/0465—Details of the magnetic circuit of stationary parts of the magnetic circuit with permanent magnets provided in the magnetic circuit of the electromagnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/048—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of two degrees of freedom, e.g. radial magnetic bearings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
本発明は、磁気力によってロータを非接触状態で支持する磁気軸受に関し、特に永久磁石によるバイアス磁束を用いて電磁石の消費電力を低減させるようにしたハイブリッド型の磁気軸受に関する。 The present invention relates to a magnetic bearing that supports a rotor in a non-contact state by a magnetic force, and more particularly, to a hybrid type magnetic bearing that uses a bias magnetic flux from a permanent magnet to reduce power consumption of an electromagnet.
磁気軸受は、回転体を非接触で支持することができるため、制御技術の発展に伴って各種の軸受に利用されてきている。最近では、性能向上が顕著な永久磁石のバイアス磁束を利用したハイブリッド型の磁気軸受が使用されるようになってきた。ハイブリッド型の磁気軸受は、永久磁石によるバイアス磁束を利用するため、消費電力を低減でき、制御特性の面でも優れているという利点がある。 Since the magnetic bearing can support the rotating body in a non-contact manner, it has been used for various bearings with the development of control technology. Recently, a hybrid type magnetic bearing using a bias magnetic flux of a permanent magnet whose performance is significantly improved has been used. Since the hybrid magnetic bearing uses a bias magnetic flux generated by a permanent magnet, there is an advantage that power consumption can be reduced and control characteristics are excellent.
このハイブリッド型の磁気軸受として、例えば、特許文献1に開示された磁気軸受が知られている。この磁気軸受は、中心部でロータを支持する環状のステータが、中心のロータに向かって突出し周方向に所定間隔で配設された複数の突極(電磁石コア)を有し、これら突極の基端部を長手方向に着磁された円弧状の永久磁石で結合することにより、平面内でバイアス磁束の磁気回路を形成している。
As this hybrid magnetic bearing, for example, a magnetic bearing disclosed in
しかし、この磁気軸受は、磁気回路に沿って延びる長い永久磁石によって磁気回路の大部分が占められているため、全体的に磁気抵抗が大きく、制御磁束のステータ外部への漏れ量が多く、制御効率が悪いという問題がある。 However, since this magnetic bearing is mostly occupied by long permanent magnets extending along the magnetic circuit, the overall magnetic resistance is large and the amount of leakage of control flux to the outside of the stator is large. There is a problem of inefficiency.
そこで、薄型で面積の大きなバイアス用永久磁石を使用することにより、主極の磁束密度を高めると共に、磁気回路の全体的な磁気抵抗を低減して外部への漏れ磁束を低減するようにしたハイブリッド型磁気軸受も提案されている(非特許文献1)。 Therefore, by using a bias permanent magnet with a thin and large area, the magnetic flux density of the main pole is increased, and the overall magnetic resistance of the magnetic circuit is reduced to reduce the leakage flux to the outside. A type magnetic bearing has also been proposed (Non-Patent Document 1).
図6は、このタイプの磁気軸受を示す断面図である。
ステータ110を構成する継鉄111は、中心に配置されたロータ120に先端部が対向するようにロータ120の周囲に90°の角度をなして配置された4つの主突極112と、これら主突極112の基端部を連結する環状の連結部113とを有する。主突極112には、励磁コイル114が巻回されて主極を構成している。連結部113は、隣接する主突極112間で分割されており、この分割端113a間に板状のバイアス用永久磁石116が挿入されている。永久磁石116は、図中点線矢印で示すバイアス磁束を充分に確保することと、図中実線矢印で示す制御磁束への磁気抵抗を低下させるため、薄く広いものを用いており、連結部113の分割端もバイアス用永久磁石116の両面全体を覆うように内側に張り出した形状となっている。この磁気軸受では、励磁コイル114をコントロールして対向する2つの主極間に磁気吸引力の差を発生させることでロータ120の支承制御を行うようにしている。
The
上述した従来の磁気軸受では、充分なバイアス磁束を確保するためには、永久磁石をロータ側に張り出して永久磁石の磁極面を増やす必要があるが、永久磁石をあまりロータ側に張り出しすぎると、ロータ側への漏れ磁束が増加してバイアス磁束を強められなくなると同時に、漏れ磁束による負ばね力が増加して電磁石による制御に悪影響を与えるという問題がある。
また、継鉄の永久磁石を挟持する分割端もロータ側に大きく張り出す必要があるため、主突極への励磁コイルの装着も困難になるという問題がある。
In the conventional magnetic bearing described above, in order to secure a sufficient bias magnetic flux, it is necessary to extend the permanent magnet to the rotor side and increase the magnetic pole surface of the permanent magnet. There is a problem that the leakage magnetic flux to the rotor side increases and the bias magnetic flux cannot be strengthened, and at the same time, the negative spring force due to the leakage magnetic flux increases and adversely affects the control by the electromagnet.
In addition, since the split end that sandwiches the yoke permanent magnet needs to be extended to the rotor side, there is a problem that it is difficult to attach the exciting coil to the main salient pole.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、充分なバイアス磁束が得られ、制御性に優れ、より一層の小型化及び軽量化が図れるハイブリッド型の磁気軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and provides a hybrid type magnetic bearing that can obtain a sufficient bias magnetic flux, has excellent controllability, and can be further reduced in size and weight. Objective.
本発明に係る磁気軸受は、ステータと、このステータに磁気力によって非接触状態で支持されて回転するロータとを有する磁気軸受において、前記ステータは、前記ロータに向けて径方向に突設されて先端の磁束集中部が前記ロータに対して所定のギャップを介して対向する励磁コイルを有する複数の主極と、前記複数の主極の基端を周方向に連結する連結部と、前記連結部に挿入されて一端が前記ロータに向けて前記連結部から突出するように前記径方向に沿って配置され一方の面を第1極性、他方の面を第2極性として厚み方向に着磁された板状のバイアス用永久磁石と、前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記一方の面側に配置され前記ロータ側を第2極性、前記連結部側を第1極性とする第1の磁束吸収用磁石と、前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記他方の面側に配置され前記ロータ側を第1極性、前記連結部側を第2極性とする第2の磁束吸収用磁石とを有することを特徴とする。 A magnetic bearing according to the present invention is a magnetic bearing having a stator and a rotor that is supported by the stator in a non-contact state and rotated in a non-contact state, and the stator projects in a radial direction toward the rotor. A plurality of main poles having exciting coils whose leading magnetic flux concentrating portions face the rotor via a predetermined gap; a connecting part that connects base ends of the plurality of main poles in the circumferential direction; and the connecting part And is arranged along the radial direction so that one end protrudes from the connecting portion toward the rotor, and one surface is magnetized in the thickness direction with the first surface as the first polarity and the other surface as the second polarity. A plate-shaped biasing permanent magnet, and the one side of the radial protruding portion from the connecting portion of the biasing permanent magnet, the rotor side being a second polarity, and the connecting portion side being a first polarity First magnetic flux absorbing magnet And a second magnetic flux absorbing member disposed on the other surface side of the radially projecting portion of the biasing permanent magnet from the connecting portion and having the rotor side as a first polarity and the connecting portion side as a second polarity. And a magnet.
本発明に係る磁気軸受は、また、ステータと、このステータに磁気力によって非接触状態で支持されて回転するロータとを有する磁気軸受において、前記ステータは、環状の連結部及びこの連結部の内周側から中心に向けて突出すると共に前記連結部の周方向に一定の間隔で配置された偶数個の主突極を有し前記連結部が前記主突極から周方向にずれた位置で分割された磁性体からなる継鉄と、前記主突極に巻回された励磁コイルと、前記連結部の分割端間に挿入されて一端が前記ロータに向けて前記連結部から突出するように前記径方向に沿って配置され一方の面を第1極性、他方の面を第2極性として厚み方向に着磁されたバイアス磁束を供給する板状のバイアス用永久磁石と、前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記一方の面側に配置され前記ロータ側を第2極性、前記連結部側を第1極性とする第1の磁束吸収用磁石と、前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記他方の面側に配置され前記ロータ側を第1極性、前記連結部側を第2極性とする第2の磁束吸収用磁石とを有することを特徴とする。 The magnetic bearing according to the present invention is also a magnetic bearing having a stator and a rotor that rotates while being supported by the stator in a non-contact state by a magnetic force. The stator includes an annular connecting portion and an inner portion of the connecting portion. It has an even number of main salient poles that protrude from the circumferential side toward the center and are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the connecting portion, and is divided at a position where the connecting portion deviates from the main salient pole in the circumferential direction. A yoke made of magnetic material, an exciting coil wound around the main salient pole, and inserted between the split ends of the connecting portion so that one end protrudes from the connecting portion toward the rotor. A plate-like bias permanent magnet that is arranged along the radial direction and supplies a bias magnetic flux magnetized in the thickness direction with one surface being a first polarity and the other surface being a second polarity; Radial protrusion from the connecting part A first magnetic flux absorbing magnet disposed on the one surface side and having the rotor side as the second polarity and the connecting portion side as the first polarity, and a radial protruding portion from the connecting portion of the biasing permanent magnet And a second magnetic flux absorbing magnet that is disposed on the other surface side and has the rotor side as a first polarity and the connecting portion side as a second polarity.
本発明の一つの実施形態では、前記連結部の分割端は、前記ロータに向けて突出している。また、本発明の他の実施形態では、前記第1及び第2の磁束吸収用磁石は、前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の両面全体を覆うものである。 In one embodiment of the present invention, the split end of the connecting portion protrudes toward the rotor. In another embodiment of the present invention, the first and second magnetic flux absorbing magnets cover the entire surfaces of the radially projecting portion from the connecting portion of the biasing permanent magnet.
本発明の更に他の実施形態では、前記バイアス用永久磁石は、全周に亘って前記連結部から張り出し、前記第1の磁束吸収用磁石は、前記バイアス用永久磁石の前記張出部の前記一方の面側に配置され、外側を第2極性、内側を第1極性として着磁され、前記第2の磁束吸収用磁石は、前記バイアス用永久磁石の前記張出部の前記他方の面側に配置され、外側を第1極性、内側を第2極性として着磁されたものであることを特徴としている。 In still another embodiment of the present invention, the biasing permanent magnet protrudes from the connecting portion over the entire circumference, and the first magnetic flux absorbing magnet is the above-mentioned protruding portion of the biasing permanent magnet. Arranged on one surface side, magnetized with the second polarity on the outer side and the first polarity on the inner side, the second magnetic flux absorbing magnet is on the other surface side of the protruding portion of the permanent magnet for biasing It is characterized by being magnetized with the first polarity on the outside and the second polarity on the inside.
本発明の更に他の実施形態では、前記第1及び第2の磁束吸収用磁石の前記ロータと対向する面に磁束検出用素子を設けることを特徴とする。 In still another embodiment of the present invention, a magnetic flux detecting element is provided on a surface of the first and second magnetic flux absorbing magnets facing the rotor.
本発明によれば、連結部に挿入されて一端がロータに向けて連結部から突出する板状のバイアス用永久磁石の径方向突出部の両面に、バイアス用永久磁石の着磁面と異極性をロータ側、同一極性を連結部側にして第1及び第2の磁束吸収用磁石を配置しているので、バイアス用永久磁石からロータ側に漏れ出そうとする磁束は、第1及び第2の磁束吸収用磁石によってステータ側に戻されることになる。この結果、ロータ側への漏れ磁束は軽減され、ステータ側のバイアス磁束密度をより高めることができるので、バイアス磁束を強められると共に、漏れ磁束による負ばね力が減少し、良好な軸受制御が可能になる。
また、バイアス用永久磁石のロータへの突出部は、第1及び第2の磁束吸収用磁石によって挟持される構造であるため、連結部のロータ側への大きな張出部を形成する必要が無く、主突極への励磁コイルの装着も容易になり、磁気軸受の組立が容易になるという効果を奏する。
According to the present invention, both sides of the radial projection of the plate-shaped biasing permanent magnet that is inserted into the coupling portion and has one end projecting from the coupling portion toward the rotor are opposite in polarity to the magnetized surface of the biasing permanent magnet. Since the first and second magnetic flux absorbing magnets are arranged with the same polarity on the rotor side and the same polarity as the connecting portion side, the magnetic flux that leaks from the biasing permanent magnet to the rotor side is the first and second magnetic fluxes. The magnetic flux absorbing magnet is returned to the stator side. As a result, the leakage flux to the rotor side is reduced, and the bias flux density on the stator side can be further increased, so that the bias flux can be strengthened and the negative spring force due to the leakage flux can be reduced, enabling good bearing control. become.
In addition, since the protruding portion of the biasing permanent magnet to the rotor is sandwiched between the first and second magnetic flux absorbing magnets, there is no need to form a large protruding portion on the rotor side of the connecting portion. Thus, it is easy to mount the exciting coil on the main salient pole, and the magnetic bearing can be easily assembled.
以下、添付の図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る4極型の磁気軸受の構成を示す断面図である。
磁気軸受は、外側に配置された環状のステータ10と、このステータ10の内側に配置されたロータ20とを有する。
ステータ10は、環状の継鉄11、励磁コイル14、バイアス用永久磁石15、第1及び第2の磁束吸収用磁石16,17並びに磁束検出用素子18を備えて構成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a four-pole magnetic bearing according to the first embodiment of the present invention.
The magnetic bearing has an
The
継鉄11は、例えば積層鋼板等の磁性材料からなり、環状の連結部12と、この連結部12の内周側から中心に向けて突出し周方向に90°の間隔で配置された4つの主突極部13とを有する。4つの主突極部13には、それぞれ励磁コイル14が巻回され、この励磁コイル14と主突極部13とで主極が構成されている。4つの主突極部13に対して周方向に45°ずれた位置で連結部12が分割されている。連結部12の分割端12aは、ロータ20に向けて径方向に張り出している。
The
この連結部12の隣接する分割端12a間に板状のバイアス用永久磁石15が挿入されている。バイアス用永久磁石15は、一端(側面)が連結部12の分割端12aの内周側からロータ2に向けて径方向に突出するように、径方向に沿って配置されており、一方の面をS極、他方の面をN極として厚み方向に着磁されている。
A plate-like biasing
バイアス用永久磁石15の、連結部12からロータ20側に突出した部分には、その両面から挟み込むように第1及び第2の磁束吸収用磁石16,17が配置されている。第1の磁束吸収用磁石16は、バイアス用永久磁石15のS極面に密着し、ロータ20側をN極、継鉄11側をS極とするようにラジアル方向に着磁されている。また、第2の磁束吸収用磁石17は、バイアス用永久磁石16のN極面に密着し、ロータ20側をS極、継鉄11側をN極とするようにラジアル方向に着磁されている。
これら第1及び第2の磁束吸収用磁石16,17のロータ20側の端面には、ホール素子等の磁束検出用素子18が設置されている。
一方、ロータ20は、少なくとも外周部に積層鋼板や電磁材料等の磁性体を配したもので、主突極部12の先端と所定のギャップを介してステータ10の内側に回転可能に配置されている。
First and second magnetic
A magnetic
On the other hand, the
このような磁気軸受によれば、図1に点線矢印で示すように、バイアス用永久磁石15によって生成されるバイアス磁束が、バイアス用永久磁石15のN極面、連結部12、主突極13、ロータ20、主突極13及び連結部12を介してバイアス用永久磁石15のS極面に至る磁気回路を形成する。そして、主突極13に巻回された励磁コイル14を制御して、例えば図1に実線矢印で示すような制御磁束を発生させると、図中上側に位置する主極では磁束を強め合い、下側に位置する主極では磁束を弱め合うので、上下の主突極13で磁気吸引力の差を生じ、ロータ20には上向きの力が発生する。これをラジアル2方向に適用することにより、ラジアル方向の制御を行うことができる。
According to such a magnetic bearing, as indicated by a dotted arrow in FIG. 1, the bias magnetic flux generated by the biasing
本実施形態に係る磁気軸受において、バイアス用永久磁石15の半分は、継鉄11からロータ20側にはみ出しているが、このはみ出した部分の両面には、ラジアル方向に着磁された第1及び第2の磁束吸収用磁石16,17が配置され、この磁束吸収用磁石16,17がバイアス磁束を継鉄11側に閉じ込める機能を有する。このため、ロータ20側に磁束が漏れるのを効果的に防止することができると同時に、磁束吸収用磁石16,17によって継鉄11内のバイアス磁束の磁束密度も高められるので、効率の良い制御が可能になる。この構成によれば、高価な希土類磁石を使用する必要がなく、安価なフェライト磁石でも充分な磁束密度を得ることができる。
In the magnetic bearing according to the present embodiment, half of the biasing
また、本実施形態の磁気軸受によれば、第1及び第2の磁束吸収用磁石16,17のロータ20側の先端に磁束検出用素子18が装着されているので、制御磁束に影響されずにロータ20の変位を正確に検出することができる。
更に、この実施形態によれば、連結部12の分割端12bの張り出し量が、図6に示した従来例と比べて小さいので、分割状態の継鉄11に励磁コイル14を巻回し易く、励磁コイル14の主突極13への装着後にバイアス用永久磁石15を組み付けることにより、磁気軸受の製作も容易になる。
Further, according to the magnetic bearing of the present embodiment, the magnetic
Furthermore, according to this embodiment, since the protruding amount of the split end 12b of the connecting
図2は、本発明の第2の実施形態に係る磁気軸受の構成を示す断面図である。先の実施形態は4極型であったが、この実施形態は6極構造である。
ステータ30は、環状の継鉄31、励磁コイル34、バイアス用永久磁石35並びに第1及び第2の磁束吸収用磁石36,37を備えて構成されている。
継鉄31は、環状の連結部32と、この連結部32の内周側から中心に向けて突出し周方向に60°の間隔で配置された6つの主突極33とを有する。他の構成は先の実施形態と同様である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a magnetic bearing according to the second embodiment of the present invention. The previous embodiment was a 4-pole type, but this embodiment has a 6-pole structure.
The
The
このように6極構造の場合には、4極構造と異なり、対向する極対が120°毎に配置されるので、x−y方向の制御を2相3相変換し、U,V,W相毎の制御を必要とするが、この制御には、モータ制御用に使用されている一般的な3相インバータを利用することができる。図2では、上の2つの主極で磁束を強め合い、下の2つの主極で磁束を弱め合うことにより、上向きの力を発生する例を示している。このように、主突極の数は偶数個であることが望ましい。 In this way, in the case of the 6-pole structure, unlike the 4-pole structure, the opposing pole pairs are arranged every 120 °, so the control in the xy direction is converted into two-phase three-phase, and U, V, W Although control for each phase is required, a general three-phase inverter used for motor control can be used for this control. FIG. 2 shows an example in which an upward force is generated by strengthening the magnetic flux with the upper two main poles and weakening the magnetic flux with the lower two main poles. Thus, it is desirable that the number of main salient poles is an even number.
図3は、本発明の第3の実施形態に係る磁気軸受の構成を示す断面図である。この実施形態は4極構造にアキシャル制御を付加した例である。
ステータ50は、環状の継鉄51、ラジアル制御コイル54、アキシャル制御コイル58、バイアス用永久磁石55並びに第1及び第2の磁束吸収用磁石56,57を備えて構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a magnetic bearing according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which axial control is added to a four-pole structure.
The
継鉄51は、環状の連結部52と、この連結部52の内周側から中心に向けて突出し周方向に90°の間隔で配置された4つの主突極53とを有する。主突極53は、上述した各実施形態と同様に、ラジアル制御のためのラジアル制御コイル54が巻回されると共に、図3(b)に示すように、主突極53の厚み方向の中央部の外周に溝を形成してアキシャル制御のためのアキシャル制御コイル58を巻回している。ステータ50の厚みをロータ60の厚みよりも若干厚くすることにより、同図(b)の点線矢印で示すバイアス磁束にアキシャル方向成分を持たせる。
図示のように、アキシャル制御コイル58に電流を流すと、図示の実線矢印のような制御磁束が発生し、図中左側の磁束は強め合い、右側の磁束は弱め合う。この結果、アキシャル方向における右向きの力が発生する。これを他の主極でも行うことによりラジアル制御に加えてアキシャル制御を行うことができる。
The
As shown in the figure, when a current is passed through the
図4は、本発明の第4の実施形態に係る磁気軸受の構成を示す断面図である。先の実施形態はインナーロータ型であったが、この実施形態はアウターロータ型である。すなわち、本実施形態では、円筒状のロータ80の内側にステータ70が配置されている。
ステータ70は、十字状の継鉄71、励磁コイル74、バイアス用永久磁石75並びに第1及び第2の磁束吸収用磁石76,77を備えて構成されている。
継鉄71は、中心から径方向外側に向けて突出し周方向に90°の間隔で配置された4つの主突極73と、これら主突極73の基端部を連結する連結部72とを有する。連結部72の、主突極73とは周方向に45°ずれた位置が分割されて、そこに板状のバイアス用永久磁石75が挿入されている。そして、バイアス用永久磁石75の一部が連結部72から外側に突出し、その突出した部分の両面に第1及び第2の磁束吸収用磁石76,77が装着されている。
この実施形態においても、先の実施形態と同様、制御性に優れた磁気軸受を実現することができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a magnetic bearing according to the fourth embodiment of the present invention. The previous embodiment was an inner rotor type, but this embodiment is an outer rotor type. That is, in the present embodiment, the
The
The
Also in this embodiment, a magnetic bearing with excellent controllability can be realized as in the previous embodiment.
図5は、本発明の第5の実施形態に係る磁気軸受の構成を示す断面図である。この実施形態では、バイアス用永久磁石95が全周に亘って連結部92から張り出している。第1の磁束吸収用磁石96は、バイアス用永久磁石95の張出部のS極面側に配置され、外側をN極、内側をS極として着磁された環状の磁石である。第2の磁束吸収用磁石97は、バイアス用永久磁石95の張出部のN極面側に配置され、外側をS極、内側をN極として着磁された環状の磁石である。なお、これらの磁束吸収用磁石96,97は、棒状磁石を組み合わせたものでも良い。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a magnetic bearing according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the biasing
本実施形態によれば、バイアス用永久磁石95の全周に亘って磁束漏れを防止することができるので、更に強力なバイアス磁束を形成することができる。
According to the present embodiment, magnetic flux leakage can be prevented over the entire circumference of the biasing
10,30,50,70,90,110…ステータ、20,40,60,80,100,120…ロータ、11,,31,51,71,91,111…継鉄、13,33,53,73,93,113…主突極、14,34,74,94,114…励磁コイル、15,35,55,75,95,116…バイアス用永久磁石、16,36,56,76,96…第1の磁束吸収用磁石、17,67,57,77,97…第2の磁束吸収用磁石、18…磁束検出用素子。 10, 30, 50, 70, 90, 110 ... stator, 20, 40, 60, 80, 100, 120 ... rotor, 11, 31, 51, 71, 91, 111 ... yoke, 13, 33, 53, 73, 93, 113 ... main salient poles, 14, 34, 74, 94, 114 ... exciting coils, 15, 35, 55, 75, 95, 116 ... permanent magnets for bias, 16, 36, 56, 76, 96 ... 1st magnetic flux absorption magnet, 17, 67, 57, 77, 97 ... 2nd magnetic flux absorption magnet, 18 ... Magnetic flux detection element.
Claims (6)
前記ステータは、
前記ロータに向けて径方向に突設されて先端の磁束集中部が前記ロータに対して所定のギャップを介して対向する励磁コイルを有する複数の主極と、
前記複数の主極の基端を周方向に連結する連結部と、
前記連結部に挿入されて一端が前記ロータに向けて前記連結部から突出するように前記径方向に沿って配置され一方の面を第1極性、他方の面を第2極性として厚み方向に着磁された板状のバイアス用永久磁石と、
前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記一方の面側に配置され前記ロータ側を第2極性、前記連結部側を第1極性とする第1の磁束吸収用磁石と、
前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記他方の面側に配置され前記ロータ側を第1極性、前記連結部側を第2極性とする第2の磁束吸収用磁石と
を有することを特徴とする磁気軸受。 In a magnetic bearing having a stator and a rotor that is supported and rotated in a non-contact state by magnetic force on the stator,
The stator is
A plurality of main poles having an exciting coil that protrudes in a radial direction toward the rotor and has a magnetic flux concentrating portion at a tip thereof facing the rotor via a predetermined gap;
A connecting portion for connecting the base ends of the plurality of main poles in the circumferential direction;
Inserted into the connecting portion and arranged in the radial direction so that one end protrudes from the connecting portion toward the rotor, and one surface is attached in the thickness direction with the first polarity and the other surface as the second polarity. A magnetized plate-shaped permanent magnet for bias;
A first magnetic flux absorbing magnet which is disposed on the one surface side of the radially projecting portion from the connecting portion of the biasing permanent magnet and has the rotor side as the second polarity and the connecting portion side as the first polarity; ,
A second magnetic flux absorbing magnet disposed on the other surface side of the radially projecting portion from the coupling portion of the biasing permanent magnet and having the rotor side as a first polarity and the coupling portion side as a second polarity; The magnetic bearing characterized by having.
前記ステータは、
環状の連結部及びこの連結部の内周側から中心に向けて突出すると共に前記連結部の周方向に一定の間隔で配置された偶数個の主突極を有し前記連結部が前記主突極から周方向にずれた位置で分割された磁性体からなる継鉄と、
前記主突極に巻回された励磁コイルと、
前記連結部の分割端間に挿入されて一端が前記ロータに向けて前記連結部から突出するように前記径方向に沿って配置され一方の面を第1極性、他方の面を第2極性として厚み方向に着磁されたバイアス磁束を供給する板状のバイアス用永久磁石と、
前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記一方の面側に配置され前記ロータ側を第2極性、前記連結部側を第1極性とする第1の磁束吸収用磁石と、
前記バイアス用永久磁石の前記連結部からの径方向突出部の前記他方の面側に配置され前記ロータ側を第1極性、前記連結部側を第2極性とする第2の磁束吸収用磁石と
を有することを特徴とする磁気軸受。 In a magnetic bearing having a stator and a rotor that is supported and rotated in a non-contact state by magnetic force on the stator,
The stator is
An annular connecting portion and an even number of main salient poles that protrude from the inner peripheral side of the connecting portion toward the center and that are arranged at regular intervals in the circumferential direction of the connecting portion, the connecting portion being the main impact A yoke made of a magnetic material divided at a position shifted in the circumferential direction from the pole,
An exciting coil wound around the main salient pole;
It is inserted between the split ends of the connecting portion, and one end is arranged along the radial direction so as to protrude from the connecting portion toward the rotor, and one surface has a first polarity and the other surface has a second polarity. A plate-like permanent magnet for bias that supplies a bias magnetic flux magnetized in the thickness direction;
A first magnetic flux absorbing magnet which is disposed on the one surface side of the radially projecting portion from the connecting portion of the biasing permanent magnet and has the rotor side as the second polarity and the connecting portion side as the first polarity; ,
A second magnetic flux absorbing magnet disposed on the other surface side of the radially projecting portion from the coupling portion of the biasing permanent magnet and having the rotor side as a first polarity and the coupling portion side as a second polarity; The magnetic bearing characterized by having.
前記第1の磁束吸収用磁石は、前記バイアス用永久磁石の前記張出部の前記一方の面側に配置され、外側を第2極性、内側を第1極性として着磁され、
前記第2の磁束吸収用磁石は、前記バイアス用永久磁石の前記張出部の前記他方の面側に配置され、外側を第1極性、内側を第2極性として着磁されたものである
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の磁気軸受。 The permanent magnet for bias protrudes from the connecting portion over the entire circumference,
The first magnetic flux absorbing magnet is disposed on the one surface side of the projecting portion of the biasing permanent magnet, and is magnetized with a second polarity on the outer side and a first polarity on the inner side,
The second magnetic flux absorbing magnet is disposed on the other surface side of the protruding portion of the biasing permanent magnet, and is magnetized with the outer side being the first polarity and the inner side being the second polarity. The magnetic bearing according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008277874A JP5074350B2 (en) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | Magnetic bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008277874A JP5074350B2 (en) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | Magnetic bearing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010106908A JP2010106908A (en) | 2010-05-13 |
JP5074350B2 true JP5074350B2 (en) | 2012-11-14 |
Family
ID=42296561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008277874A Active JP5074350B2 (en) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | Magnetic bearing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5074350B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106678176A (en) * | 2016-11-11 | 2017-05-17 | 浙江大学 | Modular radial single-freedom-degree hybrid magnetic suspension bearing |
CN111425523A (en) * | 2020-02-28 | 2020-07-17 | 天津大学 | Hybrid radial permanent magnet biased magnetic bearing |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101907130B (en) * | 2010-07-09 | 2011-12-28 | 北京奇峰聚能科技有限公司 | Dual-air gap permanent magnet offset inner rotor radial magnetic bearing |
JP5762999B2 (en) * | 2012-03-09 | 2015-08-12 | 株式会社東芝 | Magnetic levitation device |
JP2018162865A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | Ntn株式会社 | Pump for low temperature fluid and low temperature fluid transfer device |
CN108895085B (en) * | 2018-08-31 | 2023-08-22 | 江苏大学 | Inverter driving type outer rotor axial-radial six-pole hybrid magnetic bearing |
CN110486380B (en) * | 2019-07-08 | 2021-02-19 | 广东工业大学 | Stator-free tooth heteropolar permanent magnet bias hybrid radial magnetic bearing |
CN110953249A (en) * | 2019-12-02 | 2020-04-03 | 北京泓慧国际能源技术发展有限公司 | Directional single magnetic circuit radial magnetic bearing and rotating device |
JP2021143640A (en) * | 2020-03-12 | 2021-09-24 | Ntn株式会社 | Low-temperature fluid pump and low-temperature fluid transfer device |
CN111306194A (en) * | 2020-03-12 | 2020-06-19 | 南京航空航天大学 | Tapered magnetic bearing with modular permanent magnet built-in structure for aero-engine |
CN111946748B (en) * | 2020-08-20 | 2021-11-16 | 天津市城西广源电力工程有限公司 | Magnetic processing bearing in wind motor and processing equipment thereof |
CN113285558B (en) * | 2021-04-22 | 2022-04-29 | 东南大学 | Bias magnetic field adjustable force balance type stator permanent magnet motor magnetic bearing |
CN114294326B (en) * | 2021-12-27 | 2023-01-10 | 珠海格力电器股份有限公司 | Magnetic suspension radial bearing and motor |
CN117307603B (en) * | 2023-09-11 | 2024-06-11 | 淮阴工学院 | Mixed excitation magnetic bearing with independent radial and axial levitation force |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5983829A (en) * | 1982-11-02 | 1984-05-15 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Low-power consumption radial electromagnet for magnetic bearing |
JP2001074050A (en) * | 1999-07-06 | 2001-03-23 | Nsk Ltd | Radial magnetic bearing |
JP4138606B2 (en) * | 2003-08-19 | 2008-08-27 | 株式会社イワキ | Magnetic bearing |
JP4138735B2 (en) * | 2004-11-29 | 2008-08-27 | 株式会社イワキ | Magnetic bearing |
JP4138739B2 (en) * | 2004-12-10 | 2008-08-27 | 株式会社イワキ | Magnetic bearing |
JP4786297B2 (en) * | 2005-10-28 | 2011-10-05 | 株式会社イワキ | Hybrid magnetic bearing |
-
2008
- 2008-10-29 JP JP2008277874A patent/JP5074350B2/en active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106678176A (en) * | 2016-11-11 | 2017-05-17 | 浙江大学 | Modular radial single-freedom-degree hybrid magnetic suspension bearing |
CN106678176B (en) * | 2016-11-11 | 2019-05-31 | 浙江大学 | A kind of modular radial single-degree-of-freedom hybrid magnetic suspension bearing |
CN111425523A (en) * | 2020-02-28 | 2020-07-17 | 天津大学 | Hybrid radial permanent magnet biased magnetic bearing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010106908A (en) | 2010-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5074350B2 (en) | Magnetic bearing | |
JP4702286B2 (en) | Rotor, motor driving method, compressor | |
JP4692090B2 (en) | Axial air gap type electric motor | |
JP6319973B2 (en) | Permanent magnet type rotating electric machine | |
JP2005151725A (en) | Axial gap rotary electric machine | |
JP5045067B2 (en) | Forward salient pole motor applied to bearingless motor | |
JP6512060B2 (en) | Rotor of electric rotating machine | |
JP5313752B2 (en) | Brushless motor | |
US20110163618A1 (en) | Rotating Electrical Machine | |
JP2007143335A (en) | Field magneton and motor | |
JP2007068318A (en) | Magnet embedded type motor | |
JP6065568B2 (en) | Magnetizer | |
JP2010110128A (en) | Permanent magnet rotating electrical machine | |
JP2011078202A (en) | Axial gap motor | |
JP2005354798A (en) | Electric motor | |
JP4687687B2 (en) | Axial gap type rotating electric machine and field element | |
JP2008148447A (en) | Motor for electric power steering device | |
JP4580683B2 (en) | Permanent magnet type reluctance type rotating electrical machine | |
JP4491260B2 (en) | Rotor for bearingless motor and bearingless motor | |
JP2007043864A (en) | Axial air gap synchronous machine | |
JP5491762B2 (en) | Permanent magnet rotating electric machine | |
JP4466262B2 (en) | Rotor structure of axial gap motor | |
JP5702118B2 (en) | Rotor structure and motor | |
JP5852418B2 (en) | Rotor and motor | |
JP2008187863A (en) | Axial gap rotary electric machine and compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110912 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120725 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120807 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120823 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5074350 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |