JPH08128445A - スラスト磁気軸受及び遠心圧縮機 - Google Patents

スラスト磁気軸受及び遠心圧縮機

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JPH08128445A
JPH08128445A JP26990994A JP26990994A JPH08128445A JP H08128445 A JPH08128445 A JP H08128445A JP 26990994 A JP26990994 A JP 26990994A JP 26990994 A JP26990994 A JP 26990994A JP H08128445 A JPH08128445 A JP H08128445A
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path portion
magnetic
thrust
coil
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JP26990994A
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Minoru Hiroshima
実 広島
Yasuo Fukushima
康雄 福島
Naohiko Takahashi
直彦 高橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • 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
    • F16C32/0476—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
    • 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
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 遠心圧縮機等の軸方向推力の大きい回転体固
定のスラストカラーの小径軽量化に対応可能なスラスト
磁気軸受及び遠心圧縮機を提供する。 【構成】 電磁コイル２を取り囲むように外周側磁路部
１ａの磁極側５を内周側磁路部１ｃの磁極側６に屈曲さ
せたステータ磁路部１を、外周側磁路部および内周側磁
路部の少なくとも２つ以上の部材に分割し、コイル組み
込み後に接合可能にしてスラスト磁気軸受を構成する。 【効果】 対向するスラストカラー外径を小さくしてロ
ータ設計を容易にし、ステータ磁路部の部材接合部での
損失を低減でき、内周側磁路部の構成部材に組立前にコ
イルを直接巻線することも可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、遠心圧縮機やターボエ
キスパンダや真空ポンプ等の高速回転体の軸方向推力を
磁気的に支持するスラスト磁気軸受及び遠心圧縮機に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に使用されているスラスト磁気
軸受は例えば特開平３−７８５９６号公報に記載されて
いる。図１０はこの従来のスラスト磁気軸受の第１の例
を示す縦断面図である。図１０において、この冷凍機用
圧縮機のスラスト磁気軸受は、Ｃ型断面のステータ磁路
部を形成するリング状ハウジング１のコイルスロット２
ａ内にリング状電磁コイル２が組み込まれており、この
リング状ハウジング１のスラストカラー３と間隙をもっ
て対向する側に外周側磁極５と内周側磁極６間のコイル
スロットと同一幅の広い開口部があって、これよりコイ
ル２の組み込みが容易に可能な構造となっている。こう
して冷凍機用圧縮機のシャフト４に固定のスラストカラ
ー３の両側に微妙な間隙を軸受面をなす磁極５、６との
間に設けて一対のスラスト磁気軸受が配置され、それぞ
れが図示しないケーシングに取り付けられている。そし
てシャフト４のスラスト方向の位置を検出するセンサの
信号に基づき、このスラスト磁気軸受のコイル２への電
流を調整して、スラストカラー３とスラスト磁気軸受の
間の間隙が常に一定に保たれるように制御する。
【０００３】また従来の改良されたスラスト磁気軸受は
例えば特開平６−１５９３６４号公報に記載されてい
る。図１１はこの従来のスラスト磁気軸受の第２の例を
示す縦断面図である。図１１において、このスラスト磁
気軸受は、軸線方向電磁気軸受構造体として、ステータ
磁路部を形成するリング状ハウジング１の外周側磁路部
１ａを２つの外周側磁路部材１ａ1、１ａ2に接合面７で
分割したうえ、スラストカラー３に近い側の外周側磁路
部材１ａ1を内周側に屈曲させてコイルスロット内のコ
イル２を包み込むようにして外周側磁極５の位置を内周
側磁極６の近くに配置し、その２つの外周側磁路部材１
ａ1、１ａ2間のに接合面７を分離した状態で、コイルス
ロット内へのコイル２の組み込み後にその接合部の接合
を行うように構成し、これによりこのスラスト磁気軸受
と対向してロータのシャフト４に固定されるスラストカ
ラー３の外径を小さくしてロータの設計を容易にしてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来一般に使用さ
れている図１０のスラスト磁気軸受は、一般に遠心圧縮
機やターボエキスパンダ等では大きな軸方向推力が発生
するため負荷容量の大きなスラスト磁気軸受が必要にな
るが、しかしこの磁気軸受では油軸受に比較して軸受部
の単位面積当たりの支持力が小さいために軸受部の面積
を増加させる必要があって軸受外径が大きくなるうえ、
また図１０に示すように電磁石を構成するステータ磁路
部をなすハウジング１がスラストカラー３との対向面側
から電磁コイル２をコイルスロット２ａ内に組み込むた
めの空間を確保する必要があることから、さらにスラス
ト磁気軸受の外径が増加していてる。するとスラスト磁
気軸受の外径はロータのシャフト４に固定された対向す
るスラストカラー３の外径と同等である必要から、この
スラスト磁気軸受の外径の増加に伴いスラストカラー３
の外径も増加し、従ってシャフト４に固定のスラストカ
ラー３の重量が増加してロータの固有振動数が低下する
ので、シャフト４に固定された他の部品の重量や配置に
よってはロータの設計が困難になる場合も生じたり、ま
たロータの制御も難しくなるという課題があった。
【０００５】また上記従来の改良された図１１のスラス
ト磁気軸受は、ロータに固定の対向するスラストカラー
３の外径をより小さくするため、ステータ磁路部をなす
ハウジング１がコイルスロット２ａ内の電磁コイル２を
包むように、その外周側磁路部１ａを屈曲させて外周側
磁極５の位置を内周側磁極６の近い位置に配置する構造
体としている。しかしながら、この軸線方向磁気軸受構
造体は、ステータ磁路部の外周側磁路部１ａを外周側磁
極５の近くに寄った位置で２つの外周側磁路部部材１ａ
1、１ａ2に分割して接合した構造をしているため、その
外周側磁路部部材１ａ1、１ａ2の接合部における磁束漏
れによる磁気的損失が大きく、この接合面７が磁気回路
の要部をなす軸受面の磁極５、６に近い位置にあるため
の軸受面での吸引力を弱めるという不具合があった。
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、遠心圧縮機やターボエキスパンダ等のように軸
方向推力の大きな回転体の推力を電磁石の力の利用によ
り支持するスラスト磁気軸受のステータ磁路部の外周側
磁極を内周側磁極に磁束漏れが問題にならない距離まで
近づけて、且つステータ磁路部の分割した接合部での磁
束漏れによる磁気的損失を小さくして、回転体に固定の
対向するスラストカラーの外径を小さくし軽量化を達成
できるスラスト磁気軸受及び遠心圧縮機を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のスラスト磁気軸受は、ロータのシャ
フトに固定のスラストカラーに対向してリング状の電磁
コイルをコイルスロット内に取り囲む形状のステータ磁
路部を、スラストカラー側を内周側に屈曲させた外周側
磁路部とコイルスロットの背面側磁路部と内周側磁路部
から形成し、スラストカラーと間隙をもって対向する外
周側磁極と内周側磁極が空隙を設けて相隣接するように
配置されるスラスト磁気軸受において、ステータ磁路部
を少なくとも背面側磁路部と外周側磁路部との接続部の
近傍位置、または背面側磁路部と内周側磁路部との接続
部の近傍位置のいずれかで２つの磁路部材に分割し、コ
イルをコイルスロット内に組み込み後に部材間の接合面
を接合して成る。
【０００８】また第２のスラスト磁気軸受は、第１のス
ラスト磁気軸受において、ステータ磁路部を外周側磁路
部の部材と、同心円板状の背面側磁路部及び円筒状の内
周側磁路部の一体部材とに分割し、コイルをコイルスロ
ット内に組み込み後に部材間の接合面を接合して成る。
【０００９】また第３のスラスト磁気軸受は、第１のス
ラスト磁気軸受において、ステータ磁路部を外周側磁路
部及び同心円板状の背面側磁路部が一体でスラスト軸方
向に半割構造にした両部材と、内周側磁路部の部材との
３つの部材に分割し、コイルをコイルスロット内に組み
込み後に部材間の接合面を接合して成る。
【００１０】また第４のスラスト磁気軸受は、第１のス
ラスト磁気軸受において、ステータ磁路部を外周側磁路
部の部材と、同心円板状の背面側磁路部の部材と、円筒
状の内周側磁路部の部材との３つの部材に分割し、コイ
ルをコイルスロット内に組み込み後に部材間の２つの接
合面を接合して成る。
【００１１】また第５のスラスト磁気軸受は、第１から
第４のいずれかのスラスト磁気軸受において、ステータ
磁路部を少なくとも背面側磁路部と外周側磁路部との接
続部の近傍位置、または背面側磁路部と内周側磁路部と
の接続部の近傍位置のいずれかで２つの磁路部材に分割
し、コイルスロット内に組み込み後に部材間の接合部を
接合するその接合面の接合面積をステータ磁路部の平均
的な横断面積より大きく形成して成る。
【００１２】また第６のスラスト磁気軸受は、第１から
第５のいずれかのスラスト磁気軸受において、ステータ
磁路部を少なくとも背面側磁路部と外周側磁路部との接
続部の近傍位置、または背面側磁路部と内周側磁路部と
の接続部の近傍位置のいずれかで２つの磁路部材に分割
し、コイルをコイルスロット内に組み込み後に部材間の
接合面を接合するその接合面を、主な接合面とに形成
し、その締結面をボルト締め等により締結して成る。
【００１３】また本発明の遠心圧縮機は、ガス吸込口及
びガス吐出口を有するケーシング内に、羽根車を有する
ロータのシャフトが両端部のラジアル磁気軸受によって
空中に支持されると共に、ロータのシャフトの一端部が
第１から第６のいずれかのスラスト磁気軸受によって軸
方向推力を支持されて成る。
【００１４】
【作用】上記第１のスラスト磁気軸受は、ステータ磁路
部をなすハウジングを外周側磁路部または内周側磁路部
とその他の磁路部との少なくとも２つ以上の部材に分割
し、コイルをコイルスロット内に組み込み後に部材間の
接合面を接合しているので、コイルをハウジングのスラ
ストカラーとの対向面側から組込むような広い空間の必
要性がなく、外周側磁極を磁束がスラストカラーを通ら
ない磁束漏れが問題にならない位置までと共に、ステー
タ磁路部を磁気回路の要部をなす軸受面から離れた位置
で分割接合することにより、磁気特性を低下させずに軸
受面外径を小さくでき、従って対向するロータのシャフ
トに固定のスラストカラーの外径も小さくできて重量も
低減できるから、このスラストカラーの重量低減により
ロータの固有振動を高くすることができてロータの設計
が容易になる。
【００１５】また第２のスラスト磁気軸受は、ステータ
磁路部をなすハウジングを外周側磁路部とのその他の磁
路部との２つの部材に分割する簡単な分割構造を採って
おり、外周側磁路部を同心円板状のコイルスロット背面
磁路部と接合することにより、スラストカラーと対向す
る磁気回路の要部をなす軸受面の外周側および内周側磁
極と離れた位置で２つの部材を接合可能なため、磁気損
失が小さくできるうえ接合作業が容易なほか、接合前の
円筒形の内周側磁路部でのコイルの直接巻付作業も可能
となる。
【００１６】また第３のスラスト磁気軸受は、ステータ
磁路部をなすハウジングを３つの部材に分割している
が、外周側および背面側磁路部の一体部材の半割構造で
は接合する半割面が磁束の流れ方向と平行しているので
接合面での磁気損失が実質上なく、また背面側磁路部と
円筒状の内周側磁路部との接合面が磁気回路の要部の軸
受面から離れた位置にあるので磁気損失が小さい。
【００１７】また第４のスラスト磁気軸受は、ステータ
磁路部をなすハウジングを外周側磁路部と背面側磁路部
と内周側磁路部の３つの部材に分割しているが、その２
つの接合面が磁気回路の要部から離れているため接合容
易であって磁気損失も小さくなる。
【００１８】また第５のスラスト磁気軸受は、第１から
第４のいずれかのスラスト磁気軸受において、ステータ
磁路部をなすハウジングの少なくとも２つ以上の部材に
分割した分割面つまりコイル組込後の接合面の面積がス
テータ磁路部をなすハウジングの平均的な横断面積より
大きくなるような形状にしているので、その接合面付近
における磁束密度がハウジングの平均磁束密度より小さ
くなるから接合面での磁束の乱れや漏れあるいは磁気抵
抗による磁気損失が更に小さくなる。
【００１９】また第６のスラスト磁気軸受は、第１から
第５のいずれかのスラスト磁気軸受において、ステータ
磁路部をなすハウジングを少なくとも２つ以上の部材に
分割し、コイルの組み込み後に部材間を接合する接合面
が主な接合面とボルト締め等による締結面とから形成さ
れるので、その接合面との締結面が例えば直交するよう
に形成することにより、その組立時の位置決めが容易に
なるほか磁気損失の軽減も考えられる。
【００２０】また遠心圧縮機は、そのスラスト磁気軸受
に第１から第６のスラスト磁気軸受のいずれかを備えて
いるので、ロータのシャフトに固定のスラストカラーの
外径を小さくしてあるから、ロータの重量を低減して固
有振動数を高めることによりロータの設計を容易にす
る。
【００２１】
【実施例】以下に本発明の実施例を図１から図７により
説明する。図１は本発明のスラスト磁気軸受の第１の実
施例を示す縦断面図である。図１において、このスラス
ト磁気軸受は、そのコイルスロット内のリング状電磁コ
イル２を取り囲むような形状にステータ磁路部をなすハ
ウジング１を形成し、そのロータのシャフト４に固定さ
れるスラストカラー３の面と対向する一対の磁極５、６
が一定の間隔を設けて相隣接するように配置し、その外
周側磁路部１ａを屈曲させて外周側磁極５の位置を両極
間で磁束がスラストカラー３を通らずに両極間を直接通
る両極間での磁束漏れが問題にならない位置まで内週側
磁極６に近づけることにより、スラスト磁気軸受の外周
磁極および対向するスラストカラー３の外径を小さくし
ている。
【００２２】しかし、外周側磁極５を内周側磁極６に近
づけることによって両磁極５、６間の間隔が狭くなるた
め、コイル２を両磁極間の空間からステータ磁路部をな
すハウジング１のコイルスロット内に組込むことができ
ないので、ハウジング１を複数個に分割する必要があ
る。そこで図１の第１の実施例では、ステータ磁路部を
なすハウジング１は２個の部材に分割されていて、その
外周側磁路部１ａをなす部材と、コイルスロット背面磁
路部１ｂおよび内周側磁路部１ｃが一体の部材とから構
成され、そのコイル２の組み込み後の外周側磁路部１ａ
と背面側磁路部１ｂとの接合部をなす接合面７を外周側
磁路部１ａの外周面からボルト締め等により接合して取
り付ける。この構成により、ステータ磁路部であるハウ
ジング１の外周側磁極５および内周側磁極６と対向する
スラストカラー３とのなす磁気回路の要部から離れた位
置の接合部で締結されているため、その接合部での磁束
の乱れや漏れあるいは磁気抵抗が磁気回路の要部の磁束
密度や磁束の流れを乱さずに磁気損失を最小限にでき
る。
【００２３】図２は本発明のスラスト磁気軸受の第２の
実施例を示す縦断面図である。図３は図２のハウジング
の外観斜視図である。図２および図３において、このス
ラスト磁気軸受は、図１と同様の形状および配置である
が、そのステータ磁路部をなすハウジング１は３個の部
材に分割されていて、その外周側磁路部１ａおよび背面
側磁路部１ｂが一体であって、かつそのままではコイル
２を組込むことができないで図３に示すようにこれを軸
方向の左右方向また上下方向等の面での半割構造とし、
その外周側磁路部１ａおよび背面磁路部１ｂの部材と、
その外周側磁路部１ａ′および背面側磁路部１ｂ′の部
材と、それと円筒状の内周側磁路部１ｃの部材とから構
成され、そしてコイル２の組み込み後の背面磁路部１
ｂ、１ｂ′と内周側磁路部１ｃの接合面７ｂの接合およ
び半割接合面７ｃの接合は同様にボルト締め等により締
結する。
【００２４】この構成によにり、その外周側磁路部１ａ
および背面磁路部１ｂの部材の軸方向半割構造は、その
接合面の両側を通るステータ磁路部をなすハウジング１
の磁束が本質的には接合面と平行であって接合面を横切
る磁束がないため、そのような半割構造にすることによ
る磁気損失はほとんど発生しない。また背面磁路部１
ｂ、１ｂ′と内周側磁路部１ｃの接合部は、ステータ磁
路部であるハウジング１の外周側磁極５および内周側磁
極６と対向するスラストカラー３とのなす磁気回路要部
から離れているため、その接合部での磁気損失を最小限
にできる。
【００２５】図４は本発明のスラスト磁気軸受の第３の
実施例を示す縦断面図である。図４において、このスラ
スト磁気軸受は、図１および図２と同様の形状および配
置であり、図２と同様にステータ磁路部をなすハウジン
グ１は３個の部材に分割されているが、しかし外周側磁
路部１ａの部材と同心円板状の背面側磁路部１ｂの部材
と円筒状の内周側磁路部１ｃの部材とから構成され、そ
して２つの接合面７ａ、７ｂの接合のうち少なくとも外
周側磁路部１ｃの接合面７ａだけはコイル２の組み込み
後に締結する。この構成により各部品の形状と製造は簡
易化され、また図２および図３のような半割構造にする
必要もなく、その２つの接合面７ａ、７ｂもステータ磁
路部をなすハウジング１の両磁極５、６と対向するスラ
ストカラー３とのなす磁気回路の要部から離れているた
め、それらの接合部での磁気損失を最小限にできる。
【００２６】図５は本発明のスラスト磁気軸受の第４の
実施例を示す縦断面図である。図５において、このスラ
スト磁気軸受は、図１のステータ磁路部をなすハウジン
グ１の外周側磁路部１ａと背面側磁路部１ｂとの接合部
を主要な接合面７ａとそのボルト締め等の締結面７ａ′
に区分した変形例の構成である。この構成により、図１
の実施例と比較して接合面７ａでの磁気損失が接合面積
の縮小等から若干増加することも考えられるが、しかし
締結面７ａ′も磁束が流れうるしボルト締め等の締結に
よる組立時の位置決め等が容易になる。
【００２７】図６は本発明のスラスト磁気軸受の第５の
実施例を示す縦断面図である。図６において、このスラ
スト磁気軸受は、図２および図３のステータ磁路部をな
すハウジング１の背面側磁路部１ｂと内週側磁路部１ｃ
との接合部を主要な接合面７ｂとそのボルト締め等の締
結面７ｂ′に区分した変形例の構成であって、外周側磁
路部１ａおよび背面側磁路部１ｂの部材が同じく半割構
造となる。この構成により図２および図３の実施例と比
較して接合面７ｂでの磁気損失が若干増加することも考
えられるが、しかし締結面７ｂ′も磁束が流れうるしボ
ルト締め等により組立時の位置決め等がやはり容易にな
る。なお外周側磁路部１の軸方向の半割構造の接合面も
肉厚方向の主な接合面と径方向の締結面に区分した構成
にすれば外周側からのボルト締め等の締結が容易であ
り、組立時の位置決め及び締結作業が容易となるうえ、
外周側磁路部１の剛性も増大して具合いがよい。
【００２８】図７は本発明のスラスト磁気軸受の第６の
実施例を示す縦断面図である。図７において、このスラ
スト磁気軸受は、図４のステータ磁路部をなすハウジン
グ１の外周側磁路部１ａと背面側磁路部１ｂとの接合部
を主要な接合面７ａとその締結面７ａ′に区分し、また
背面側磁路部１ｂと内周側磁路部１ｃとの接合部を主要
な接合面７ｂとその締結面７ｂ′に区分した変形例の構
成である。この構成により、図４の実施例と比較して接
合面７ａ、７ｂ′での磁気損失が若干増加することも考
えられるが、しかし締結面７ａ′、７ｂ′も磁束が流れ
うるしボルト締め等による組立時の位置決め等がやはり
容易になる。
【００２９】図８は本発明のスラスト磁気軸受の第７の
実施例を示す縦断面図である。図８において、このスラ
スト磁気軸受は、図１の実施例等と同様にステータ磁路
部をなすハウジング１が２個の部材に分割される変形例
であるが、その外周側磁路部１ａが外周側磁極５の側の
大半を含む外周側磁極部材１ａ1とコイルスロット背面
側寄り磁路部材１ａ2とに分割されていて、その外周側
磁極部材１ａ1と、その背面側寄り磁路部材１ａ2および
背面側磁路部１ｂおよび内周側磁路部１ｃが一体の部材
とから構成され、そのコイル２の組み込み後の外周側磁
極部材１ａ1と背面側寄り磁路部材１ａ2の接合部をなす
接合面７ａ1をボルト締め等により接合して取り付け
る。この構成により、ステータ磁路部であるハウジング
１の外周側磁極５および内周側磁極６と対向するスラス
トカラー３とのなす磁気回路の要部から離れた位置の接
合面７ａ1で接合されているため、その接合部で磁束の
乱れや漏れあるいは磁気抵抗が磁気回路の要部の磁束密
度や磁束の流れを乱さずに磁気損失を最小限にできる。
【００３０】図９（ａ）、（ｂ）は図１１の従来のスラ
スト磁気軸受の第２の例と図１の本発明のスラスト磁気
軸受の第１の実施例とを比較して示す磁気回路の磁束の
流れ図である。図９（ａ）、（ｂ）において、スラスト
磁気軸受のステータ磁路部をなすハウジング１を複数こ
こでは２つの部材に分割した接合面７、７ａでは磁束の
乱れや漏れあるいは磁気抵抗の増加による磁気損失が増
加するので、その磁気損失を最小限にするには図示のよ
うに磁束密度Ｂの低い所即ち磁路断面積つまり磁路幅の
広い部分に接合面７、７ａを設けるほうが好ましい。ま
たこの磁気回路のステータ磁路部をなすハウジング１に
磁路断面積の変化があると磁束の流れを乱して磁気損失
を発生する要因となるが、特にハウジング１の軸受面の
一部をなす外周側磁路部５に近い位置でその屈曲形状か
ら磁路断面積の変化があると、その屈曲部分の磁束が乱
れて軸受面をなす外周磁極５まで磁束の乱れが残り、軸
受け面の吸引力が低下する。
【００３１】従って、図９（ａ）において、図１１の従
来の改良形のスラスト磁気軸受のように軸受面の外周磁
極５に近い側の位置に外周側磁路部１ａの部材１ａ1、
１ａ2の接合面７を設ける場合には、その接合面での磁
束の乱れや漏れあるいは磁気抵抗による磁気損失が磁気
回路の要部をなす軸受面の外周側磁極５および内周側磁
極６における磁束への影響をより与えるから、外周側磁
路部１ａの部材１ａ1、１ａ2の接合面７の両側の径方向
磁路幅を広くして断面積を大きくすることにより接合面
７の付近での磁束密度を小さくして磁気損失を減らす方
式が考えられるが、そうすると磁路断面積を変化させる
外周側磁路部１ａの部材１ａ1の部分が軸受面に近いた
め磁気漏れ等により軸受面でのスラストカラー３への吸
引力の低下を招く不具合が考えられる。
【００３２】これに対して図９（ｂ）において、図１の
本発明の第１の実施例のスラスト磁気軸受のように軸受
面の外周側磁極５から離れた距離の軸受背面部の位置に
外周側磁路部１ａとコイルスロット背面側磁路部１ｂの
接合面７ａを設ける場合には、その接合面７ａの軸受背
面側への軸方向磁路幅を広くして接合面積を大きくする
ことにより接合面７ａの付近での磁束密度を小さくして
磁気損失を減らす方式にしても、その接合面７ａが軸受
面から離れているだけでなく外周側磁路部１ａの径方向
磁路幅つまり磁路外径を増加させる必要がないから、軸
受面でのスラストカラー３への吸引力に影響を与えて吸
引力の低下を招くようなことがない。
【００３３】なお上記実施例はスラストカラーの両側に
スラスト磁気軸受を配置しているが、ロータのシャフト
が、一方向の推力のみを発生する場合には、スラストカ
ラーの片側のみにスラスト磁気軸受を配置する場合があ
る。
【００３４】図１２は本発明のスラスト磁気軸受を備え
た遠心圧縮機の一実施例を示す縦断面図である。図１２
において、この遠心圧縮機はロータのシャフト４の軸方
向位置制御のために、シャフト４にスラストカラー３が
取り付けられていて、このスラストカラー３の軸方向両
面にそれぞれ対向して、本発明による図１から図８のい
ずれかのスラスト磁気軸受のステータ磁路部をなすハウ
ジング１が配置され、このハウジング１内の電磁コイル
２の励磁電流による軸受面での磁気吸引力によってシャ
フト４の軸方向位置が制御される。なおシャフト４の両
端部にはそれぞれラジアル軸受１１ａ、１１ｂが配置さ
れていて、これにより羽根車１０をシャフト４に取り付
けたロータを空中に支持しており、そのロータはガス吸
込口１３及び羽根車１０の回転による圧縮ガスの吐出口
１４を有するケーシング１２及びダイヤフラム１５内に
収容されている。またスラストカラー３の軸方向位置を
検出する軸方向位置センサ１６が設けられている。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、スラスト磁気軸受の吸
引力を低下させずに軸受面外径および軸受外径ならびに
スラストカラーの外径を小さくできるので、スラストカ
ラーの重量を減少できることからロータの固有振動数を
増加してロータの設計が容易となる効果がある。
【００３６】またステータ磁路部をなすハウジングの軸
受面から離れた適切な位置での分割接合により、接合部
での磁気損失を最小限におさえるうえ、コイルをハウジ
ング内に容易に組込むことが可能となる効果がある。ま
たステータ磁路部をなすハウジングの分割接合部の断面
積つまり磁路面積を大きくして、接合部での磁気損失を
更に低減させる効果がある。またステータ磁路部をなす
ハウジングの分割接合部を接合部およびボルト締め等に
よる締結部に区分して設けることにより、組立時の位置
決めも容易にできるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスラスト磁気軸受の第１の実施例を示
す縦断面図である。
【図２】本発明のスラスト磁気軸受の第２の実施例を示
す縦断面図である。
【図３】図２のハウジングの外観斜視図である。
【図４】本発明のスラスト磁気軸受の第３の実施例を示
す縦断面図である。
【図５】本発明のスラスト磁気軸受の第４の実施例を示
す縦断面図である。
【図６】本発明のスラスト磁気軸受の第５の実施例を示
す縦断面図である。
【図７】本発明のスラスト磁気軸受の第６の実施例を示
す縦断面図である。
【図８】本発明のスラスト磁気軸受の第７の実施例を示
す縦断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は図１１に示した従来のスラス
ト磁気軸受の例と図１の本発明のスラスト磁気軸受の第
１の実施例を比較して示す磁束の流れ図である。
【図１０】従来のスラスト磁気軸受の第１の例を示す縦
断面図である。
【図１１】従来のスラスト磁気軸受の第２の例を示す縦
断面図である。
【図１２】本発明の遠心圧縮機の一実施例を示す縦断面
図である。
【符号の説明】
１ ハウジングステータ磁路部 １ａ 外周側磁路部 １ｂ 背面側磁路部 １ｃ 内周側磁路部 ２ 電磁コイル ３ スラストカラー ４ ロータシャフト ５ 外周側磁極 ６ 内周側磁極 ７ａ、７ｂ、７ｃ 接合面 ７ａ′、７ｂ′、７ｃ′ 締結面 １０ 羽根車 １１ ラジアル磁気軸受 １２ ケーシング １６ 軸位置センサ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータのシャフトに固定のスラストカラ
    ーに対向してリング状の電磁コイルをコイルスロット内
    に取り囲む形状のステータ磁路部を、スラストカラー側
    を内周側に屈曲させた外周側磁路部とコイルスロットの
    背面側磁路部と内周側磁路部から形成し、スラストカラ
    ーと間隙をもって対向する外周側磁極と内周側磁極が空
    隙を設けて相隣接するように配置されるスラスト磁気軸
    受において、ステータ磁路部を少なくとも背面側磁路部
    と外周側磁路部との接続部の近傍位置、または背面側磁
    路部と内周側磁路部との接続部の近傍位置のいずれかで
    ２つの磁路部材に分割し、コイルをコイルスロット内に
    組み込み後に部材間の接合面を接合して成るスラスト磁
    気軸受。
  2. 【請求項２】 ステータ磁路部を外周側磁路部の部材
    と、同心円板状の背面側磁路部及び円筒状の内周側磁路
    部の一体部材とに分割し、コイルをコイルスロット内に
    組み込み後に部材間の接合面を接合して成る請求項１記
    載のスラスト磁気軸受。
  3. 【請求項３】 ステータ磁路部を外周側磁路部及び同心
    円板状の背面側磁路部が一体でスラスト軸方向に半割構
    造にした両部材と、内周側磁路部の部材との３つの部材
    に分割し、コイルをコイルスロット内に組み込み後に部
    材間の接合面を接合して成る請求項１記載のスラスト磁
    気軸受。
  4. 【請求項４】 ステータ磁路部を外周側磁路部の部材
    と、同心円板状の背面側磁路部の部材と、円筒状の内周
    側磁路部の部材との３つの部材に分割し、コイルをコイ
    ルスロット内に組み込み後に部材間の２つの接合面を接
    合して成る請求項１記載のスラスト磁気軸受。
  5. 【請求項５】 ステータ磁路部を少なくとも背面側磁路
    部と外周側磁路部との接続部の近傍位置、または背面側
    磁路部と内周側磁路部との接続部の近傍位置のいずれか
    で２つの磁路部材に分割し、コイルスロット内に組み込
    み後に部材間の接合部を接合するその接合面の接合面積
    をステータ磁路部の平均的な横断面積より大きく形成し
    て成る請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のス
    ラスト磁気軸受。
  6. 【請求項６】 ステータ磁路部を少なくとも背面側磁路
    部と外周側磁路部との接続部の近傍位置、または背面側
    磁路部と内周側磁路部との接続部の近傍位置のいずれか
    で２つの磁路部材に分割し、コイルをコイルスロット内
    に組み込み後に部材間の接合面を接合するその接合面
    を、主な接合面と締結面とに形成し、その締結面をボル
    ト締め等により締結して成る請求項１から請求項５のい
    ずれか１項に記載のスラスト磁気軸受。
  7. 【請求項７】 ガス吸込口及びガス吐出口を有するケー
    シング内に、羽根車車を有するロータのシャフトが両端
    部のラジアル磁気軸受によって中空に支持されると共
    に、ロータのシャフトが一端部に設けられた請求項１か
    ら請求項６のいずれか１項に記載のスラスト磁気軸受に
    よって軸方向推力を支持されて成る遠心圧縮機。
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