JP7512753B2 - 磁極および磁気軸受 - Google Patents

Description

本発明は、磁極および磁気軸受に関する。

特許文献１は、磁気軸受を開示する。磁気軸受は、磁力によって回転軸を浮上させることにより、回転軸を非接触で回転可能に支持する。磁気軸受は、磁力を発生させるアクチュエータとしての磁極を有する。アクチュエータは、コアに巻き回されたコイルに提供される電流を制御することによって回転軸に提供する磁力を制御する。さらに、磁気軸受は、回転軸の位置情報を得るための位置センサとしての磁極を有する。位置センサは、コイルが巻き回されたコアから回転軸までの距離に応じるインダクタンスの変化を、コイルに生じる電圧の変化として取得する。

特許第６２４４７３４号

近年、回転機械には、高回転化および／又は高出力化が望まれている。磁気軸受を用いた回転機械の高回転化および／又は高出力化のためには、回転軸の位置を精度よく制御する必要がある。

一方、磁気軸受が適用される回転機械の内部は、電磁的なノイズが生じやすい。当該ノイズの一つとして、コモンモードノイズがある。コモンモードノイズは、コイルに流れる電流として生じる。例えば、アクチュエータとしての磁極のコイルにノイズ電流が生じると、所望の磁力に対応する駆動電流にノイズ電流が重畳されるので、意図した制御が行われない可能性がある。さらに、位置センサとしての磁極のコイルにノイズ電流が生じると、位置センサから出力される電圧が、位置センサから回転軸までの距離を正確に反映していない可能性が生じる。その結果、回転軸の位置の制御精度が向上させにくくなる。

そこで、本発明は、回転軸の位置の制御精度を向上可能な磁極および磁気軸受を提供する。

本発明の一形態である磁極は、軟磁性材料により形成されたコアと、入力端部および出力端部を有し、コアに巻き回されるコイルと、を備え、コアは、互いに並置された入力端部および出力端部に生じるコモンモードノイズ電流によって発生する磁束が通るフィルタ部を含む。

磁極のコアは、コモンモードノイズ電流によって発生する磁束が通るフィルタ部を含んでいる。この磁束は、コモンモードノイズ電流に対するインピーダンスとなり得るので、コモンモードノイズ電流の大きさを低減することができる。従って、ノイズとなり得るコモンモードノイズ電流が低減されるので、磁極を用いた磁気軸受は、回転体の位置を精度よく制御することが可能になる。

一形態において、コアは、入力端部および出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、フィルタ部は、コイル配置部と重複しない位置に設けられてもよい。この構成によれば、入力端部および出力端部に起因する磁束が生じる領域は、コイル部に起因する磁束が発生する領域とは異なる位置である。従って、それぞれの磁束が互いに影響しあうことを抑制できる。

一形態において、コアは、コイル配置部と、コア本体と、を含み、フィルタ部は、コア本体に形成された貫通穴を含み、貫通穴には、互いに並置された入力端部および出力端部が挿通されてもよい。この構成によれば、簡易な構成によってフィルタ部を形成することができる。

一形態において、コアは、コイル配置部と、コア本体と、を含み、フィルタ部は、コア本体に形成された溝を含み、溝には、互いに並置された入力端部および出力端部が配置されてもよい。この構成によれば、コア本体における溝が形成された部分に、入力端部および出力端部を巻き回すことが可能になる。従って、より好適にインピーダンスとなる磁束を生じさせることができる。

一形態において、コアは、コイル配置部と、コア本体と、を含み、フィルタ部は、コア本体に形成された断面がＴ字状の引っ掛け部を含み、引っ掛け部には、互いに並置された入力端部および出力端部が配置されてもよい。この構成によっても、コア本体における引っ掛け部が形成された部分に、入力端部および出力端部を巻き回すことが可能になる。従って、より好適にインピーダンスとなる磁束を生じさせることができる。

本発明の別の形態である磁気軸受は、回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、アクチュエータは、上記の磁極である。この磁気軸受は、上記の磁極をアクチュエータとして備えている。従って、回転軸の位置を精度よく維持できる磁力を生じさせることができる。その結果、回転軸の位置を精度よく制御することができる。

別の形態において、回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、磁極は、回転軸を囲むように少なくとも２個配置されており、コアは、入力端部および出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、コイル配置部は、コアリングの内周面から回転軸に向かって突出してもよい。この構成によれば、複数のコアがコアリングによって一体化されている。そうすると、コアリングにおいてコア同士を接続する部分を、構造部材として用いるだけでなく、フィルタ部として電気的にも有効に活用することができる。

本発明のさらに別の形態の磁気軸受は、回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、位置センサは、上記の磁極である。この磁気軸受は、上記の磁極を位置センサとして備えている。従って、回転軸の位置を精度よく反映した電圧を得ることができる。その結果、回転軸の位置が精度よく制御することが可能になる。

さらに別の形態において、回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、磁極は、回転軸を囲むように少なくとも２個配置されており、コアは、入力端部および出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、コイル配置部は、コアリングの内周面から回転軸に向かって突出してもよい。この構成によれば、複数のコアがコアリングによって一体化されている。そうすると、コアリングにおいてコア同士を接続する部分を、構造部材として用いるだけでなく、フィルタ部として電気的にも有効に活用することができる。

本発明の別の形態である磁気軸受は、回転軸と、回転軸を囲う、コアと、コアに取り付けられた導線と、導線に形成され、コアに巻き回されたコイル部と、導線の、コイル部の一端から延伸する部位である、入力端部と、導線の、コイル部の他端から延伸する部位である、出力端部と、入力端部と出力端部とが相互に近接し、コアに向かった延伸する近接部と、コイル部から近接部を介し、入力端部と出力端部とが相互に揃って延伸する、揃い部と、を備え、揃い部とコアの一方が他方を取り囲んでいる。この磁気軸受も、コモンモードノイズ電流の大きさを低減することができる。従って、ノイズとなり得るコモンモードノイズ電流が低減されるので、回転体の位置を精度よく制御することが可能になる。

本発明によれば、回転軸の位置の制御精度を向上可能な磁極および磁気軸受が提供される。

図１は、実施形態の磁極を用いた磁気軸受を備える回転機械の斜視図である。 図２は、図１に示す磁極を拡大して示す正面図である。 図３（ａ）は変形例１の磁極を示す斜視図である。図３（ｂ）は変形例２の磁極を示す斜視図である。 図４（ａ）は変形例３の磁極を示す斜視図である。図４（ｂ）は変形例４の磁極を示す斜視図である。 図５は変形例５の磁極を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、磁極１０および磁気軸受１は、回転機械１００に用いられる。回転機械１００としては、例えば、圧縮機が挙げられる。圧縮機は、回転軸１０１と、モータ１０２と、図示しない一対のインペラと、を有する。回転軸１０１の両端には、図示しないインペラがそれぞれ設けられている。回転軸１０１の中央には、モータ１０２が設けられている。モータ１０２は、回転軸１０１に固定された回転子１０３と、回転子１０３を囲む固定子１０４と、を有する。

回転軸１０１は、一対の磁気軸受１によって非接触且つ回転可能に支持されている。磁気軸受１は、モータ１０２を挟むように配置されている。換言すると、磁気軸受１は、モータ１０２とインペラとの間に配置されている。なお、モータ１０２とインペラとの間には、玉軸受１０５が配置されてもよい。この玉軸受１０５は、磁気軸受１による回転軸１０１の支持に不備が生じたときに回転軸１０１を回転可能に支持する。

磁気軸受１は、回転軸１０１を非接触且つ回転可能に支持する。さらに、磁気軸受１は、回転軸１０１の位置が所定の位置に止まるように制御する。この制御は、回転軸１０１を囲むように互いに異なる複数の方向から磁力を回転軸１０１に作用させることによりなされる。したがって、磁気軸受１は、磁力を生じさせるアクチュエータと、回転軸１０１の位置に関する情報を得る位置センサと、を有する。

アクチュエータは、軟磁性部材に巻き回された導線に電流を提供することにより磁力を発生させる。また、位置センサは、回転軸１０１の位置に応じるインダクタンスの変化を利用して、回転軸１０１の位置に関する情報を得る。このような働きをする部材として、磁気軸受１は、複数の磁極１０を有する。図１の磁気軸受１は、４個の磁極１０を有する。図１に示す例示では、磁極１０をアクチュエータとして用いる構成を例示する。従って、図１に示す例示では、位置センサの図示は省略している。

磁気軸受１は、アクチュエータとして用いる磁極１０と、位置センサとして用いる磁極（不図示）と、を個別に有する。なお、ひとつの磁極１０が、アクチュエータの機能と位置センサの機能とを発揮するものとしてもよい。

また、磁気軸受１は、磁極１０の動作を制御する制御部を有するが、制御部の図示は省略する。制御部は、磁極１０から得られる電圧を用いて回転軸１０１の位置情報を得る。制御部は、位置情報を用いて、磁極１０に与える駆動電流を制御する。

磁気軸受１は、主要な構成要素として、コアリング２と、磁極１０と、を有する。コアリング２は、回転軸１０１を囲む円環形状の部材である。コアリング２は、軟磁性材料により形成されていてもよい。コアリング２は、複数の磁極１０をそれぞれ所定の位置に保持する。この位置は、回転軸１０１と磁極１０との相対的な関係である。本実施形態では、磁極１０は回転軸１０１の周りに９０度ごとに配置されている。なお、本実施形態では、コアリング２と磁極１０とが別の部品であり、コアリング２に磁極１０が嵌め込まれる構造を例示する。しかし、コアリング２と磁極１０とは、一体の部品であってもよい。一体である場合については、後述する変形例５において説明する。

図２は、ひとつの磁極１０を拡大して示す正面図である。磁極１０は、主要な構成部品として、コア２０と、コイル３０と、を有する。

コイル３０は、アクチュエータの機能として、電流の提供を受けて磁束を発生させる。また、コイル３０は、位置センサの機能として、インダクタンスの変化に応じた電流の変化を生じさせる。コア２０は、コイル３０が生じさせる磁束の方向を制御する。従って、コア２０は、いわゆる軟磁性材料により形成されている。つまり、コア２０の透磁率は、空気の透磁率よりも極端に高い。

コア２０は、コア本体２１と、コイル配置部２２と、を有する。コア２０は、コア本体２１とコイル配置部２２とが一体に形成された部品である。コア２０は、電磁鋼板といった板状の部材が積層されて構成されている。コア本体２１は、コアリング２に固定される部分である。コア本体２１は、例えば、直方体形状を呈する。コア本体２１は、回転軸線ＲＬを中心とした仮想円の接線方向に沿うようにコアリング２に配置される。コア本体２１は、本体外面２１ａと、本体内面２１ｂと、を有する。本体外面２１ａは、コアリング２に対面する。図２では、本体外面２１ａは平面として示す。本体外面２１ａは、平面に限定されず、曲面であってもよい。本体内面２１ｂは、回転軸１０１に対面する。本体外面２１ａと同様に、本体内面２１ｂは平面として示す。本体内面２１ｂは、平面に限定されず、曲面であってもよい。

コア２０は、一対のコイル配置部２２を有する。コイル配置部２２のそれぞれは、本体内面２１ｂから回転軸１０１に向けて延びている。コイル配置部２２は、例えば、直方体形状を呈する。

例えば、コイル配置部２２は、コイル配置面２２ａと、先端面２２ｂと、を有する。コイル配置面２２ａは、回転軸１０１に向かって延びる面である。従って、コイル配置面２２ａは、回転軸１０１に対面しない。コイル配置部２２が直方体形状であるとすれば、コイル配置面２２ａは４つの面を含む。また、コイル配置部２２が円筒形状であるとすれば、コイル配置面２２ａは円周面である。先端面２２ｂは、回転軸１０１に対面する端面である。

一方のコイル配置部２２は、他方のコイル配置部２２に対して回転軸線ＲＬを中心とした仮想円の接線方向に離間している。従って、コア２０を正面視したとき、コア２０の全体形状はπ字形状であるとも言える。なお、コア２０の全体形状は、π字形状に限定されない。例えば、コア２０の全体形状は、コ字形状であってもよい。このような配置によって形成される磁束ＭＰ１は、一方のコイル配置部２２の先端面２２ｂから受け入れられ、最終的に他方のコイル配置部２２の先端面２２ｂから出力される。より詳細には、磁束ＭＰ１は、一方のコイル配置部２２の内部を通り、コア本体２１の一部を介して他方のコイル配置部２２を通ったのちに、他方のコイル配置部２２の先端面２２ｂに至る。

コイル３０（導線Ａ）は、１本の導線、または、互いに直列に接続された複数の導線によって構成される。コイル３０は、一対のコイル部３１と、入力端部３２と、出力端部３３と、を含む。
一対のコイル部３１は、入力端部３２と出力端部３３との間に形成される。従って、一対のコイル部３１は、互いに電気的に直列に接続されている。一方のコイル部３１は、一方のコイル配置部２２に巻き回されている。同様に、他方のコイル部３１は、他方のコイル配置部２２に巻き回されている。

コイル３０が一本の導線であるとき、入力端部３２および出力端部３３は、その一本の導線の両端である。入力端部３２は、外部の電源から電流を受け入れる。また、出力端部３３は、電流を出力する。つまり、電流の入力および出力の態様によって、入力端部３２および出力端部３３が規定される。
さらに、磁極１０は、コイル３０に発生するノイズを低減するフィルタ機能を有する。このフィルタ機能は、コイル３０に生じるいわゆるコモンモードノイズを低減する。コモンモードノイズは、コイル３０に生じる同相の電流である。

磁極１０をアクチュエータとして用いる場合、その磁極１０のコイル３０に流れる電流は、駆動電流に加えて、コモンモードノイズに起因する電流を含むことがある。その結果、制御部から出力される指令値と実際にコイル３０に流れる電流の値とが異なる。従って、アクチュエータによって行われる回転軸１０１の位置制御の精度が低下する恐れがある。

磁極１０を位置センサとして用いる場合、コイル３０に流れる電流には、インダクタンスの変化に対応する電流に加えて、コモンモードノイズに起因する電流を含むことがある。この場合には、コイル３０に流れる電流に基づく磁極１０の出力電圧は、実際の磁極１０から回転軸１０１までの距離に対応する出力電圧と相違する。つまり、位置センサの出力が示す位置は、実際の回転軸１０１の位置とずれる。その結果、ずれを含む結果に基づいて位置制御が行われることになるので、回転軸１０１の位置制御の精度が低下する恐れがある。

入力端部３２は、コイル部３１の一端側から延伸している導線である。また、出力端部３３は、コイル部３１の他端側から延伸している導線である。つまり、入力端部３２と出力端部３３はコイル部３１を介し、連続している。入力端部３２はコイル部３１の一端から、コア本体２１に向かって延伸している。また、出力端部３３は、コイル部３１の他端から、コア本体２１に向かって延伸している。本実施形態において、コイル部３１の一端と他端は離隔している。入力端部３２と、出力端部３３は、コア本体２１に向かうにつれ、相互に近接している。つまりコイル３０（導線Ａ）には、入力端部３２と出力端部３３とが近接する、近接部Ｂが形成されている。

コア２０は、コア本体２１に設けられた貫通穴２３を有する。貫通穴２３は、コア本体２１の本体外面２１ａ側に形成されている。例えば、貫通穴２３から本体外面２１ａまでの距離は、貫通穴２３から本体内面２１ｂまでの距離よりも小さい。従って、貫通穴２３は、コイル配置部２２から離間している。また、図２に示す例では、貫通穴２３は、コア本体２１の角部に形成されている。なお、貫通穴２３は、本体外面２１ａの近傍に形成されていればよい。例えば、貫通穴２３は、図示とは逆側の角部に形成されていてもよい。また、貫通穴２３は、一対のコイル配置部２２の間に形成されていてもよい。

入力端部３２と、出力端部３３は、近接部Ｂを介し、貫通穴２３に至る。入力端部３２と、出力端部３３は、コイル部３１から延伸し、共に貫通穴２３の一方の開口から挿通されている。貫通穴２３において、入力端部３２と、出力端部３３は互い揃って延伸している。つまり、コイル３０（導線Ａ）は、貫通穴２３に挿通される部位が、揃い部Ｃとなっている。また、貫通穴２３は揃い部Ｃを取り囲んでいる貫通穴２３はコア２０に形成されている。つまり、本実施形態においてコア２０は揃い部Ｃを取り囲んでいる。

さらに、磁束の観点から説明する。磁極１０は、一対のコイル部３１に起因する磁束ＭＰ１が発生する部分を有する。貫通穴２３が設けられた部分は、磁束ＭＰ１が発生する部分とは重複していない。

貫通穴２３には、入力端部３２および出力端部３３が挿通されている。入力端部３２および／又は出力端部３３に流れる電流は、貫通穴２３の周囲に存在するコア本体２１に磁束ＭＰ２を発生させる。つまり、貫通穴２３および貫通穴２３を囲むコア本体２１の一部は、フィルタ部２４を構成する。

ここで、入力端部３２に流れる駆動電流の向きは、出力端部３３に流れる駆動電流の向きと逆である。そうすると、入力端部３２に流れる駆動電流によって生じる磁束の向きは、出力端部３３に流れる駆動電流によって生じる磁束の向きと逆である。従って、駆動電流を妨げるような磁束は、発生しない。

一方、入力端部３２に流れるコモンモードノイズ電流は、出力端部３３に流れるコモンモードノイズ電流の向きと同じである。従って、コモンモードノイズ電流は、コア本体２１に磁束ＭＰ２を発生させる。そして、この磁束ＭＰ２は、コモンモードノイズ電流を妨げるような向きに生じる。つまり、コア本体２１は、インダクタとして機能する。要するに、貫通穴２３に挿通された入力端部３２および出力端部３３と、貫通穴２３の周囲におけるコア本体２１の一部と、は、協働していわゆるチョークコイルとしての機能を発揮する。

上記の機能を奏するため、貫通穴２３の内径は、少なくともコイル３０を構成する導線の直径の２倍よりも大きい。また、貫通穴２３の内径は、この磁束ＭＰ２の大きさに対応するものとしてよい。

＜作用効果＞
磁極１０は、軟磁性材料により形成されたコア２０と、入力端部３２および出力端部３３を有し、コア２０に巻き回されるコイル３０と、を備える。コア２０は、互いに並置された入力端部３２および出力端部３３に生じるコモンモードノイズ電流によって発生する磁束ＭＰ２が通るフィルタ部２４を含む。

磁極１０のコア２０は、コモンモードノイズ電流によって発生する磁束ＭＰ２が通るフィルタ部２４を含んでいる。この磁束ＭＰ２は、コモンモードノイズ電流に対するインピーダンスとなり得るので、コモンモードノイズ電流の大きさを低減することができる。従って、ノイズとなり得るコモンモードノイズ電流が低減されるので、磁極１０を用いた磁気軸受１は、回転軸１０１の位置を精度よく制御することが可能になる。

回転軸１０１の位置の制御精度が向上すると、回転軸１０１の高速化が可能になる。

さらに、回転軸１０１が回転しているときの位置変動の幅が小さくなるので、回転軸１０１に取り付けられているインペラの位置変動も小さくなる。インペラは、インペラを収容するハウジングとの間に、インペラの位置変動を許容するための所定の隙間をもって配置されている。上述のように、インペラの位置変動が抑制されると、この隙間も小さく設定することが可能になる。その結果、隙間の存在に起因する流体のエネルギ損失が抑制されるので、回転機械１００の出力をさらに向上させることが可能になる。

磁気軸受１が用いられる回転機械の内部は、高温になることが多い。さらに、回転機械１００の内部空間は、小型化の観点からきわめて限られている。このような高温であり、かつ狭い場所に新たな部品を置くことは望ましくない。例えば、コモンモードノイズを除去する点から言えば、チョークコイルといった電気部品を配置することも考えられる。しかし、高温環境下に電気部品を配置する場合には、温度耐性が高い部品を採用する必要があるし、さらに、当該部品を配置する空間を準備する必要もある。

一方、本実施形態の磁極１０は、新たな構成要素を追加することなく、コモンモードノイズを除去する効果を奏することができる。つまり、磁極１０は、そもそも備えているコア本体２１に貫通穴２３を設けると共に当該貫通穴２３に一対の導線を配置することで、フィルタ機能を発揮する。従って、温度耐性について問題が生じることもないし、新たな構成要素のためのスペースを準備する必要もない。

磁極１０は、コイル部３１の近傍においてコモンモードノイズを低減することが可能である。従って、回転軸１０１を浮上させるための磁力の発生に有利である。同様に、回転軸１０１の位置を検出する電圧を得る観点からも有利である。

コア２０は、コイル３０が巻き回されると共に、巻き回されたコイル３０によって発生する磁束ＭＰ１が通るコイル配置部２２を更に含む。フィルタ部２４は、コイル配置部２２と重複しない位置に設けられている。この構成によれば、入力端部３２および出力端部３３に起因する磁束ＭＰ２が生じる領域は、コイル部３１に起因する磁束ＭＰ１が発生する領域とは異なる位置である。従って、それぞれの磁束ＭＰ１、ＭＰ２が互いに影響しあうことを抑制できる。

また、磁束ＭＰ１が形成される領域に、フィルタ部２４を構成する貫通穴２３が形成されないので、磁束ＭＰ１が通る面積が制限されることがない。つまり、磁束ＭＰ１が形成される領域において、磁束ＭＰ１の飽和が生じることを抑制できる。

コア２０は、コイル配置部２２と、コア本体２１と、を含む。フィルタ部２４は、コア本体２１に形成された貫通穴２３を含む。貫通穴２３には、互いに並置された入力端部３２および出力端部３３が挿通されている。この構成によれば、簡易な構成によってフィルタ部２４を形成することができる。

磁気軸受１は、回転軸１０１を非接触で回転可能に支持するアクチュエータとしての磁極１０と、回転軸１０１の位置に関する情報を得る位置センサ（不図示）と、を備える。この磁気軸受１は、磁極１０をアクチュエータとして備えている。従って、回転軸１０１の位置を精度よく維持できる磁力を生じさせることができる。その結果、回転軸１０１の位置が精度よく制御されるので、回転軸１０１の高回転化が可能になる。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

＜変形例１＞
フィルタ部２４は、コア本体２１に設けられた貫通穴２３に限定されない。図３（ａ）に示すように、変形例１の磁極１０Ａのフィルタ部２４Ａは、コア本体２１Ａに設けられた溝２５であってもよい。このようなフィルタ部２４Ａは、スリット構造であるとも言える。溝２５は、コア本体２１Ａの本体内面２１ｂに設けられている。溝２５は、本体内面２１ｂに形成された開口を含み、本体内面２１ｂから本体外面２１ａに向けて延びている。また、溝２５は、コア本体２１Ａの一方の本体側面２１ｃから他方の本体側面２１ｃに向かって貫通する。つまり、溝２５は、一方の本体側面２１ｃに形成された開口と、他方の本体側面２１ｃに形成された開口と、を含む。
そして、図３（ａ）の例示において、溝２５は、一対のコイル配置部２２の外側に設けられている。この配置によれば、一対のコイル配置部２２に巻き回される一対のコイル部３１が発生する磁束ＭＰ１の外側に、フィルタ部２４Ａを設けることができる。そして、この溝２５の底面２５ａ、本体側面２１ｃおよび本体外面２１ａに沿うように入力端部３２および出力端部３３が巻き回されている。巻き回す回数には、特に制限はない。

本変形例においても、コイル３０（導線Ａ）には、入力端部３２と出力端部３３とが近接する、近接部Ｂが形成されている。入力端部３２と出力端部３３は、近接部Ｂを介し、コア本体２１Ａの一方の本体側面２１ｃの溝２５の開口に至る（開口を挿通する）。つまり、入力端部３２と出力端部３３は、同じ開口面から挿通されている。また、入力端部３２と、出力端部３３は、互いに揃って溝２５及びコア本体２１Ａに巻き回されている。つまりコイル３０（導線Ａ）は、溝２５及びコア本体２１Ａに巻き回された部位が、揃い部Ｃとなっている。本変形例において、入力端部３２と出力端部３３は、溝２５及びコア本体２１Ａに対し、共に左巻きで巻き回されている。ここで、左巻きとはコイル部３１から延伸する方向に沿ってみた場合の巻回しの方向である。また、入力端部３２と出力端部３３は、溝２５及びコア本体２１Ａに対し、等しい巻き回し回数で取り付けられている。なお、本変形例では左巻きであるが、右巻きであってもよい。また、揃い部Ｃは、コア２０に巻き回されている。つまり、本変形において揃い部Ｃは、コア２０を取り囲んでいる。

このような入力端部３２および出力端部３３の配置によれば、入力端部３２および出力端部３３をなす導線の周囲の一部分にコア本体２１Ａが配置される。インピーダンスとなる磁束ＭＰ２を生じさせることが可能であればよいので、入力端部３２および出力端部３３をなす導線の周囲の全体にコア本体２１Ａが配置されなくてもよい。導線の周囲においてコア本体２１Ａの透磁率に基づく要素と、空気の透磁率に基づく要素と、の直列結合であると規定し、コモンモードノイズ電流が低減し得る程度のインピーダンスを生じさせることができれば足りる。この構成によっても、実施形態の磁極１０と同様の作用効果を得ることができる。

＜変形例２＞
図３（ｂ）の変形例２の磁極１０Ｂのように、コア本体２１Ｂには、本体内面２１ｂだけでなく、本体外面２１ａにも溝２６を設けてもよい。つまりフィルタ部２４Ｂは、溝２５、２６により構成される。溝２６は、溝２５に対向する位置に設けられる。換言すると、変形例１の構成において、巻き回された導線が通る本体外面２１ａの位置に、溝２６が設けられる。この構成によれば、巻き回された導線は、本体内面２１ｂおよび本体外面２１ａから突出することがない。従って、巻き回しによる磁極１０Ｂの寸法の拡大が抑制される。さらには、本体側面２１ｃにも溝（不図示）を設けることとしてもよい。この構成によっても、実施形態の磁極１０と同様の作用効果を得ることができる。

＜変形例３＞
導線を巻き回す構成は、図３（ａ）および図３（ｂ）のような溝構造に限定されない。例えば、図４（ａ）に示す変形例３の磁極１０Ｃは、コア本体２１Ｃに設けられた引っ掛け部２７を有する。このようなフィルタ部２４Ｃの構造は、かぎ状構造であるとも言える。引っ掛け部２７は、本体外面２１ａに設けられた凹部２８に配置されている。凹部２８は、幅の大きい溝であるとも言える。引っ掛け部２７は、凹部２８の底面２８ａから本体外面２１ａに向けて起立する。引っ掛け部２７は、柱部２７ａと、フランジ部２７ｂと、を有する。柱部２７ａは、底面２８ａから本体外面２１ａに向けて延びている。柱部２７ａの先端には、フランジ部２７ｂが設けられている。フランジ部２７ｂは、本体外面２１ａとほぼ面一である。フランジ部２７ｂの幅は、凹部２８の幅よりも狭い。一方、フランジ部２７ｂの幅は、柱部２７ａの幅よりも広い。従って、引っ掛け部２７は、正面視してＴ字状の断面を有する。入力端部３２および出力端部３３をなす導線は、柱部２７ａに巻き回されている。フランジ部２７ｂの幅が柱部２７ａよりも広いので巻き回された導線が外れることはない。このような構成によっても、実施形態の磁極１０と同様の作用効果を得ることができる。なお、図４（ａ）では、柱部２７ａの側面は、本体側面２１ｃと面一である。しかし、柱部２７ａの側面は、本体側面２１ｃに対して凹んでいてもよい。この構成によれば、巻き回された導線は、本体内面２１ｂおよび本体外面２１ａから突出することがない。従って、巻き回しによる磁極１０Ｃの寸法の拡大が抑制される。

なお、本変形例も変形例１と同様の構成となっている。つまり、コイル３０（導線Ａ）には、入力端部３２と出力端部３３とが近接する、近接部Ｂが形成されている。また、入力端部３２と出力端部３３は、近接部Ｂを介し柱部２７ａの側面に沿っている。入力端部３２と出力端部３３は、互いに揃って柱部２７ａに巻き回され、揃い部Ｃを構成している。また、入力端部３２と出力端部３３は共に左巻きであり、同じ巻き数となっている。

なお、変形例３では、凹部２８および引っ掛け部２７は、コア本体２１Ｃの本体外面２１ａ側に設けられていた。例えば、凹部２８および引っ掛け部２７は、コア本体２１Ｃの本体内面２１ｂ側に設けられてもよい。

＜変形例４＞
さらに、引っ掛け部２７は、図４（ｂ）に示す変形例４の磁極１０Ｄが備えるコア本体２１Ｄのように、凹部２８に配置されなくてもよい。この構成では、フィルタ部２４Ｄを構成する引っ掛け部２７は、本体外面２１ａから突出している。変形例４の引っ掛け部２７によれば、導線を容易に巻き回すことができる。なお、変形例３と同様に、引っ掛け部２７は、コア本体２１Ｃの本体内面２１ｂから突出いてもよい。

＜変形例５＞
実施形態の磁気軸受１は、磁極１０とコアリング２とが別々の部品であった。図５に示す変形例５の磁気軸受１Ｅのように、磁極１０Ｅとコアリング２Ｅとが一体であってもよい。一対のコイル配置部２２Ｅは、回転軸１０１を囲む円環形状のコアリング２Ｅの内周面２ａから回転軸１０１に向かって突出している。そして、コアリング２Ｅには、入力端部３２および出力端部３３を構成する導線を通す貫通穴２３Ｅが設けられている。この構成によれば、複数の磁極１０Ｅがコアリング２によって一体化されている。そうすると、コアリング２において磁極１０Ｅ同士を接続する部分を、構造部材として用いるだけでなく、フィルタ部２４Ｅとして電気的にも有効に活用することができる。

なお、図５では、フィルタ部２４Ｅとして貫通穴２３Ｅを有する構成を図示している。磁極１０Ｅとコアリング２Ｅとが一体である場合であっても、フィルタ部として変形例１～４に示す構成を適用することが可能である。

また、磁気軸受は、必要に応じてチョークコイルを設けてもよい。

１、１Ｅ 磁気軸受
２、２Ｅ コアリング
２ａ 内周面
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｄ 磁極
２０ コア
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ コア本体
２２ コイル配置部
２２ａ コイル配置面
２２ｂ 先端面
２３ 貫通穴
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ フィルタ部
２５ 溝
２５ａ 底面
２６ 溝
２７ 引っ掛け部
２７ａ 柱部
２７ｂ フランジ部
２８ 凹部
２８ａ 底面
３０ コイル
３１ コイル部
３２ 入力端部
３３ 出力端部
１０１ 回転軸
１０２ モータ
１０３ 回転子
１０４ 固定子
１０５ 玉軸受
ＭＰ１、ＭＰ２ 磁束
ＲＬ 回転軸線
Ａ 導線
Ｂ 近接部
Ｃ 揃い部

Claims (10)

1. 軟磁性材料により形成されたコアと、
   入力端部、出力端部、および前記入力端部および前記出力端部の間に形成されるコイル部を有し、前記コアに巻き回されるコイルと、を備え、
   前記コアは、
   互いに並置された前記入力端部および前記出力端部に生じるコモンモードノイズ電流によって発生する磁束が通るフィルタ部を含み、
   前記コモンモードノイズ電流によって発生する磁束が生じる領域の位置は、前記コイル部に起因する磁束が生じる領域の位置とは異なる、磁極。
2. 前記コアは、前記コイル部が巻き回されると共に、前記コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、
   前記フィルタ部は、前記コイル配置部と重複しない位置に設けられている、請求項１に記載の磁極。
3. 前記コアは、前記コイル配置部と、コア本体と、を含み、
   前記フィルタ部は、前記コア本体に形成された貫通穴を含み、
   前記貫通穴には、互いに並置された前記入力端部および前記出力端部が挿通されている、請求項２に記載の磁極。
4. 前記コアは、前記コイル配置部と、コア本体と、を含み、
   前記フィルタ部は、前記コア本体に形成された溝を含み、
   前記溝には、互いに並置された前記入力端部および前記出力端部が配置されている、請求項２に記載の磁極。
5. 前記コアは、前記コイル配置部と、コア本体と、を含み、
   前記フィルタ部は、前記コア本体に形成された断面がＴ字状の引っ掛け部を含み、
   前記引っ掛け部には、互いに並置された前記入力端部および前記出力端部が配置されている、請求項２に記載の磁極。
6. 回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、
   前記回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、
   前記アクチュエータは、請求項１～５の何れか一項に記載の磁極である、磁気軸受。
7. 前記回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、
   前記磁極は、前記回転軸を囲むように少なくとも２個配置されており、
   前記コアは、前記入力端部および前記出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、前記コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、
   前記コイル配置部は、前記コアリングの内周面から前記回転軸に向かって突出している、請求項６に記載の磁気軸受。
8. 回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、
   前記回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、
   前記位置センサは、請求項１～５の何れか一項に記載の磁極である、磁気軸受。
9. 前記回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、
   前記磁極は、前記回転軸を囲むように少なくとも２個配置されており、
   前記コアは、前記入力端部および前記出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、前記コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、
   前記コイル配置部は、前記コアリングの内周面から前記回転軸に向かって突出している、請求項８に記載の磁気軸受。
10. 回転軸と、
    前記回転軸を囲う、コアと、
    前記コアに取り付けられた導線と、
    前記導線に形成され、前記コアに巻き回されたコイル部と、
    前記導線の、前記コイル部の一端から延伸する部位である、入力端部と、
    前記導線の、前記コイル部の他端から延伸する部位である、出力端部と、
    前記入力端部と前記出力端部とが相互に近接し、前記コアに向かった延伸する近接部と、
    前記コイル部から前記近接部を介し、前記入力端部と前記出力端部とが相互に揃って延伸する、揃い部と、を備え、
    前記揃い部と前記コアの一方が他方を取り囲んでおり、
    前記入力端部および前記出力端部に起因する磁束が生じる領域の位置は、前記コイル部に起因する磁束が生じる領域の位置とは異なる、磁気軸受。

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