JPWO2013084362A1 - Magnetic bearing - Google Patents
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Abstract
この磁気軸受(10)は、電磁石コア(13)およびコイル(14)を含む電磁石(11)と、電磁石と共に磁気吸引力により回転軸部分(21)を非接触で支持する永久磁石(12)とを備え、電磁石コアは、電磁石のコイルから発生する磁界が通過する経路中に配置される磁気抵抗変化部(40)を有し、永久磁石は、永久磁石から発生する磁界が磁気抵抗変化部を通過しないように、電磁石コアの磁気抵抗変化部に対応する部分に配置されている。The magnetic bearing (10) includes an electromagnet (11) including an electromagnet core (13) and a coil (14), and a permanent magnet (12) that supports the rotating shaft portion (21) in a non-contact manner together with the electromagnet by magnetic attraction. The electromagnet core has a magnetoresistive change portion (40) disposed in a path through which the magnetic field generated from the electromagnet coil passes, and the permanent magnet has the magnetoresistive change portion generated by the permanent magnet. It arrange | positions in the part corresponding to the magnetoresistive change part of an electromagnet core so that it may not pass.
Description
この発明は、磁気軸受に関し、特に、電磁石と永久磁石とを備えた磁気軸受に関する。 The present invention relates to a magnetic bearing, and more particularly, to a magnetic bearing provided with an electromagnet and a permanent magnet.
従来、電磁石と永久磁石とを備えた磁気軸受が知られている。このような磁気軸受は、たとえば、特開平11−101235号公報に開示されている。 Conventionally, a magnetic bearing provided with an electromagnet and a permanent magnet is known. Such a magnetic bearing is disclosed, for example, in JP-A-11-101235.
上記特開平11−101235号公報には、励磁コイルが巻回された電磁鋼板積層体(電磁石コア)からなる電磁石と、電磁鋼板積層体に取り付けられた永久磁石とを備えた磁気軸受が開示されている。この磁気軸受では、電磁石および永久磁石は、共に、回転シャフト(回転軸部分)の軸線方向に沿って延びる面内で磁界を発生させることによって、磁気吸引力により回転シャフトを半径方向に非接触で支持するように構成されている。また、この磁気軸受では、電磁石から発生する磁界によって構成される磁気回路と交差するように永久磁石が配置されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-101235 discloses a magnetic bearing provided with an electromagnet made of an electromagnetic steel sheet laminate (electromagnet core) around which an exciting coil is wound, and a permanent magnet attached to the electromagnetic steel sheet laminate. ing. In this magnetic bearing, both the electromagnet and the permanent magnet generate a magnetic field in a plane extending along the axial direction of the rotating shaft (rotating shaft portion), thereby making the rotating shaft non-contact in the radial direction by magnetic attraction. It is configured to support. In this magnetic bearing, a permanent magnet is arranged so as to intersect with a magnetic circuit constituted by a magnetic field generated from an electromagnet.
しかしながら、上記特開平11−101235号公報に開示された磁気軸受では、電磁石から発生する磁界によって構成される磁気回路と交差するように永久磁石が配置されているため、電磁石から発生する磁界が永久磁石の着磁方向とは逆方向に永久磁石に印加される場合がある。このため、永久磁石の不可逆減磁が発生しやすいという問題点がある。 However, in the magnetic bearing disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-101235, the permanent magnet is arranged so as to intersect with the magnetic circuit formed by the magnetic field generated from the electromagnet, so that the magnetic field generated from the electromagnet is permanent. The permanent magnet may be applied in a direction opposite to the magnetized direction of the magnet. For this reason, there is a problem that irreversible demagnetization of the permanent magnet is likely to occur.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、永久磁石の不可逆減磁が発生するのを抑制することが可能な磁気軸受を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a magnetic bearing capable of suppressing the occurrence of irreversible demagnetization of a permanent magnet. That is.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による磁気軸受は、電磁石コアおよびコイルを含む電磁石と、電磁石コアに取り付けられ、電磁石と共に磁気吸引力により回転軸部分を非接触で支持する永久磁石とを備え、電磁石コアは、電磁石のコイルから発生する磁界が通過する経路中に配置される磁気抵抗変化部を有し、永久磁石は、永久磁石から発生する磁界が磁気抵抗変化部を通過しないように、電磁石コアの磁気抵抗変化部に対応する部分に配置されている。 In order to achieve the above object, a magnetic bearing according to one aspect of the present invention includes an electromagnet including an electromagnet core and a coil, and a permanent magnet that is attached to the electromagnet core and supports the rotating shaft portion in a non-contact manner together with the electromagnet by magnetic attraction. The electromagnet core has a magnetoresistive change portion arranged in a path through which the magnetic field generated from the coil of the electromagnet passes, and the permanent magnet passes the magnetoresistive change portion generated by the permanent magnet. In order to avoid this, the electromagnet core is disposed at a portion corresponding to the magnetoresistance change portion.
この発明の一の局面による磁気軸受では、上記のように、電磁石のコイルから発生する磁界が通過する経路中に配置される磁気抵抗変化部を電磁石コアに設け、永久磁石から発生する磁界が磁気抵抗変化部を通過しないように、永久磁石を電磁石コアの磁気抵抗変化部に対応する部分に配置する。これにより、コイルから発生する磁界は、永久磁石を通過することなく、磁気抵抗変化部を通過して磁気回路を構成するので、コイルから発生する磁界によって構成される磁気回路が永久磁石と交差することがない。その結果、コイルから発生する磁界が永久磁石の着磁方向とは逆方向に永久磁石に印加されることがないので、永久磁石の不可逆減磁が発生するのを抑制することができる。 In the magnetic bearing according to one aspect of the present invention, as described above, the electromagnet core is provided with the magnetoresistance change portion arranged in the path through which the magnetic field generated from the electromagnet coil passes, and the magnetic field generated from the permanent magnet is magnetic. The permanent magnet is disposed in a portion corresponding to the magnetoresistance change portion of the electromagnet core so as not to pass through the resistance change portion. Accordingly, the magnetic field generated from the coil passes through the magnetoresistive change portion without passing through the permanent magnet to form a magnetic circuit, so that the magnetic circuit formed by the magnetic field generated from the coil intersects with the permanent magnet. There is nothing. As a result, since the magnetic field generated from the coil is not applied to the permanent magnet in the direction opposite to the magnetization direction of the permanent magnet, the occurrence of irreversible demagnetization of the permanent magnet can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態による磁気軸受10の構成について説明する。(First embodiment)
First, with reference to FIGS. 1-3, the structure of the magnetic bearing 10 by 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
図1に示すように、磁気軸受10は、回転軸21を有するモータ20の軸線方向(アキシャル方向:回転軸21の延びる方向)の両側に一対設けられている。これら一対の磁気軸受10は、それぞれ、回転軸21に対して半径方向(ラジアル方向:回転軸21に直交する面内で回転軸21の回転中心O(図2参照)から放射状に延びる直線に沿った方向)に所定の空間(ギャップ長L1(図3参照)を有する空隙30)を隔てて配置されている。なお、回転軸21は、本発明の「回転軸部分」の一例である。
As shown in FIG. 1, a pair of
また、図2に示すように、磁気軸受10は、電磁石11と、永久磁石12とを備えている。これら電磁石11および永久磁石12は、共に、回転軸21に直交するとともにラジアル方向(半径方向)に延びる面内で磁界(図3の一点鎖線および二点鎖線参照)を発生させることによって、磁気吸引力により回転軸21をラジアル方向に非接触で支持するように構成されている。なお、電磁石11は、アキシャル方向(軸線方向)に積層された複数の電磁鋼板(図1参照)からなる電磁石コア13と、電磁石コア13の後述する第1部分16aに巻回されたコイル14とを含むように構成されている。また、永久磁石12は、希土類磁石やフェライト磁石などにより構成されている。ここで、永久磁石12は、電磁石11と異なり、磁界を発生させるために電流を流す必要がない。このため、電磁石11および永久磁石12の両方を用いて回転軸21を支持する第1実施形態では、電磁石11のみを用いて回転軸21を支持する場合と異なり、電力消費を低減することが可能である。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、電磁石コア13は、回転軸21の外周面を周状に取り囲むとともに周方向(回転軸21の回転方向)に沿って隣接するように配置された4つの略U字形状の部分15により構成されている。これら4つの略U字形状の部分15は、回転軸21を上下方向および左右方向の両側から挟み込むように配置されている。すなわち、略U字形状の部分15は、回転軸21の上下方向の両側に一対設けられているとともに、回転軸21の左右方向の両側にも一対設けられている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、第1実施形態では、図2に示すように、電磁石コア13を構成する4つの略U字形状の部分15には、それぞれ、数百μm程度のギャップ長L2(図3参照)を有する空隙40が設けられている。そして、これら4つの略U字形状の部分15の各々の空隙40に対応する部分に、永久磁石12が配置されている。なお、空隙40は、本発明の「磁気抵抗変化部」の一例である。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, each of the four substantially U-shaped
図2および図3に示すように、空隙40は、略U字形状の部分15を周方向に分離するように、略U字形状の部分15の周方向の中央部近傍に設けられている。具体的には、空隙40は、略U字形状の部分15の周方向の中央部近傍において、コイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)が空隙40を通過する方向と直交する方向(ラジアル方向)に沿って延びるように形成されている。これにより、略U字形状の部分15は、空隙40を介して対向する一対の略L字形状の部分16に完全に分離されている。ここで、一対の略L字形状の部分16の空隙40を介して対向する端面は、互いに平行に形成されている。すなわち、空隙40は、そのギャップ長L2(図3参照)が回転軸21側と永久磁石12側とで等しくなるようにラジアル方向に沿って延びている。なお、略L字形状の部分16は、本発明の「コア部分」の一例である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2および図3に示すように、一対の略L字形状の部分16は、空隙40を介して互いに対向するように配置されている。また、一対の略L字形状の部分16は、それぞれ、ラジアル方向に沿って延びる第1部分16aと、第1部分16aの回転軸21とは反対側の端部から周方向に沿って空隙40側に延びる第2部分16bとを有している。なお、第1部分16aには、コイル14が巻回されている。また、第2部分16bの回転軸21とは反対側の表面には、平坦面16cが設けられている。そして、この平坦面16c上に、厚みt1(図3参照)を有する板状の永久磁石12が配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the pair of substantially L-shaped
図3に示すように、永久磁石12は、電磁石コア13の略U字形状の部分15を構成する一対の略L字形状の部分16の2つの平坦面16c上に跨って配置されている。また、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16側の表面12a近傍は、一方側と他方側とで互いに異なる極性(N極性またはS極性)を有するように着磁されている。また、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面12b近傍は、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16側の表面12a近傍とは反対の極性を有するように着磁されている。
As shown in FIG. 3, the
具体的には、図3に示すように、永久磁石12の略L字形状の部分16側の表面12a近傍の領域は、左側の領域がS極性を有するとともに、右側の領域がN極性を有するように着磁されている。また、永久磁石12の略L字形状の部分16とは反対側の表面12b近傍の領域は、左側の領域がN極性を有するとともに、右側の領域がS極性を有するように着磁されている。なお、永久磁石12の略L字形状の部分16とは反対側の表面12bは、ブロック状または板状のヨーク17によって覆われている。このヨーク17は、永久磁石12の厚みt1(図3参照)よりも小さい厚みt2(図3参照)を有する板状に形成されている。また、ヨーク17と永久磁石12とは、接着剤などにより接着されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, in the region near the
ここで、第1実施形態では、図3に示すように、空隙40のギャップ長L2は、永久磁石12の厚みt1よりも小さくなるように設定されている。これにより、コイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)は、永久磁石12を通過することなく、空隙40を通過して磁気回路を構成する。すなわち、一般に、空隙40を構成する空気の透磁率は、希土類磁石やフェライト磁石などからなる永久磁石12の透磁率と略等しいため、空隙40のギャップ長L2を永久磁石12の厚みt1よりも小さく設定すると、空隙40の磁気抵抗が永久磁石12の磁気抵抗よりも小さくなる。これにより、略L字形状の部分16の第1部分16aに巻回されたコイル14から発生した磁界が第1部分16aから第2部分16b側に流れる場合において、その磁界は、永久磁石12側に流れることなく、空隙40側に流れる。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the gap length L <b> 2 of the
また、第1実施形態では、図3に示すように、空隙40のギャップ長L2は、コイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)および永久磁石12から発生する磁界(図3の二点鎖線参照)が通過する2つの空隙30のギャップ長L1の合計(2×L1)よりも大きくなるように設定されている。これにより、永久磁石12から発生する磁界は、空隙40を通過することなく、空隙30を通過して磁気回路を構成する。すなわち、空隙40と空隙30とは、互いに等しい透磁率を有する空気により構成されているため、空隙40のギャップ長L2を、空隙30のギャップ長L1の2倍よりも大きく設定すると、空隙40の磁気抵抗が2箇所の空隙30の合計の磁気抵抗よりも大きくなる。これにより、永久磁石12から発生した磁界が略L字形状の部分16の第2部分16b側に流れる場合において、その磁界は、空隙40側に流れることなく、第1部分16aを介して空隙30側に流れる。
Further, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the gap length L2 of the
なお、第1実施形態では、図3に示すように、コイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)が回転軸21を通過する領域と、永久磁石12から発生する磁界(図3の二点鎖線参照)が回転軸21を通過する領域とは、互いに略一致している。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the magnetic field generated from the coil 14 (see the alternate long and short dash line in FIG. 3) passes through the rotating
第1実施形態では、上記のように、電磁石11のコイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)が通過する経路中に配置される空隙40を電磁石コア13に設け、永久磁石12から発生する磁界(図3の二点鎖線参照)が空隙40を通過しないように、永久磁石12を電磁石コア13の空隙40に対応する部分に配置する。これにより、コイル14から発生する磁界は、永久磁石12を通過することなく、空隙40を通過して磁気回路を構成するので、コイル14から発生する磁界によって構成される磁気回路が永久磁石12と交差することがない。その結果、コイル14から発生する磁界が永久磁石12の着磁方向とは逆方向に永久磁石12に印加されることがないので、永久磁石12の不可逆減磁が発生するのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、永久磁石12の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有するように空隙40を構成する。これにより、容易に、電磁石11のコイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)を、永久磁石12側ではなく、空隙40側に流すことができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、上記のように、永久磁石12の厚みt1(図3参照)よりも小さいギャップ長L1(図3参照)を有するように空隙40を形成する。これにより、容易に、空隙40の磁気抵抗を永久磁石12の磁気抵抗よりも小さくすることができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、電磁石コア13と回転軸21との間の空隙30のギャップ長L1(図3参照)の2倍(2×L1)よりも大きいギャップ長L2(図3参照)を有するように空隙40を形成する。これにより、空隙40の磁気抵抗を2箇所の空隙30の合計の磁気抵抗よりも大きくすることができるので、容易に、永久磁石12から発生する磁界(図3の二点鎖線参照)を、空隙40側ではなく、空隙30側に流すことができる。
In the first embodiment, as described above, a gap length L2 (2 × L1) larger than twice the gap length L1 (see FIG. 3) of the
また、第1実施形態では、上記のように、電磁石コア13の略U字形状の部分15を一対の略L字形状の部分16に完全に分離するように、電磁石11のコイル14から発生する磁界(図3の一点差線参照)と交差する方向(ラジアル方向)に沿って空隙40を延長形成する。ここで、空隙40を介して対向する一対の略L字形状の部分16が一部で連結されている場合には、その連結された部分を介して永久磁石12の磁束漏れが発生するため、永久磁石12から空隙30を通過する磁束の量が減少する。その一方、第1実施形態では、空隙40によって略U字形状の部分15が一対の略L字形状の部分16に完全に分離されていることにより、永久磁石12の磁束漏れが発生するのを抑制することができるので、永久磁石12から空隙30を通過する磁束の量が減少するのを抑制することができる。
Moreover, in 1st Embodiment, as mentioned above, it generate | occur | produces from the
また、第1実施形態では、上記のように、永久磁石12を、一対の略L字形状の部分16に跨って配置する。これにより、完全に分離された一対の略L字形状の部分16が永久磁石12を介して結合されるので、一対の略L字形状の部分16を含む電磁石コア13の強度を高めることができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16側の表面12a近傍を、一対の略L字形状の部分16の一方側と他方側とで互いに異なる極性(N極性またはS極性)を有するように着磁するとともに、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面12b近傍を、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16側の表面12a近傍とは反対の極性を有するように着磁する。これにより、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16側の表面12a、および、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面12bを介して出入する磁界の出入方向を、一対の略L字形状の部分16の一方側と他方側とで容易に異ならせることができる。その結果、永久磁石12から発生する磁界(図3の二点鎖線参照)を、一対の略L字形状の部分16の一方側から他方側、または、他方側から一方側にスムーズに流すことができる。
In the first embodiment, as described above, the vicinity of the
また、第1実施形態では、上記のように、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面を覆うヨーク17を設ける。これにより、ヨーク17によって、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面から発生する磁界が空気中に漏れるのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、電磁石11のコイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)が回転軸21を通過する領域と、永久磁石12から発生する磁界(図3の二点鎖線参照)が回転軸21を通過する領域とが互いに略一致するように磁気軸受10を構成する。これにより、電磁石11および永久磁石12による磁気吸引力が発生する回転軸21の領域を略一致させることができるので、回転軸21を非接触で支持するための支持力(磁気吸引力)の制御を容易に行うことができる。
In the first embodiment, as described above, the magnetic field generated from the
また、第1実施形態では、上記のように、電磁石コア13の空隙40に対応する部分の表面に平坦面16cを設け、永久磁石12を平坦面16c上に配置する。これにより、平坦面16cによって、永久磁石12を安定した状態で電磁石コア13に取り付けることができる。
Moreover, in 1st Embodiment, as mentioned above, the flat surface 16c is provided in the surface of the part corresponding to the space |
また、第1実施形態では、上記のように、空隙40を有する電磁石コア13を、回転軸21の外周面を取り囲むように配置し、電磁石11および永久磁石12を、回転軸21と交差するとともに回転軸21のラジアル方向に沿って延びる面内で磁界(図3の一点鎖線および二点鎖線参照)を発生させることによって、磁気吸引力により回転軸21をラジアル方向に非接触で支持するように構成する。ここで、一般に、磁気軸受では、電磁石および永久磁石の磁気吸引力によって回転軸が変形するのを抑制するために、回転軸の電磁石および永久磁石によって非接触で支持される部分のアキシャル方向の長さ(電磁石および永久磁石から発生する磁界が通過する回転軸の領域のアキシャル方向の長さ)を短くするのが好ましい。この場合において、第1実施形態では、回転軸21と交差する面内(アキシャル方向と直交する面内)で磁界を発生させるように電磁石11および永久磁石12を構成しているので、回転軸21に沿った面内(アキシャル方向に沿った面内)で磁界を発生させるように電磁石11および永久磁石12を構成する場合に比べて、電磁石11および永久磁石12によって非接触で支持される回転軸21の部分のアキシャル方向の長さ(電磁石11および永久磁石12から発生する磁界が通過する回転軸21の領域のアキシャル方向の長さ)を短くすることができる。これにより、電磁石11および永久磁石12の磁気吸引力によって回転軸21が変形するのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、ラジアル方向に沿って延びる第1部分16aを有する一対の略L字形状の部分16が空隙40を介して対向して配置されることによって構成された略U字形状の部分15を含むように電磁石コア13を構成する。これにより、電磁石11のコイル14から発生する磁界(図3の一点鎖線参照)は、電磁石コア13の略U字形状の部分15の部分に沿って流れることによって、回転軸21を通過する磁気回路を容易に構成することができる。その結果、回転軸21を支持するための支持力(磁気吸引力)を容易に発生させることができる。
In the first embodiment, as described above, the pair of substantially L-shaped
また、第1実施形態では、上記のように、略U字形状の部分15を、回転軸21をラジアル方向の両側から挟み込むように一対設ける。これにより、回転軸21を挟み込む方向のみに一対の略U字形状の部分15による磁気吸引力が働くので、回転軸21を挟み込む方向の磁気吸引力の制御を容易に行うことができる。
In the first embodiment, as described above, a pair of substantially
(第2実施形態)
次に、図4を参照して、本発明の第2実施形態による磁気軸受110について説明する。この第2実施形態では、電磁石コア13が4つの略U字形状の部分15からなる上記第1実施形態と異なり、電磁石コア113が4つの略T字形状の部分115からなる例について説明する。(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 4, the
第2実施形態では、図4に示すように、電磁石コア113は、回転軸21の外周面を周状に取り囲むように配置された4つの略T字形状の部分115により構成されている。これら4つの略T字形状の部分115は、空隙40aを介して周方向に沿って隣接するように配置されている。なお、このような略T字形状を有する複数の電磁石コアが周方向に沿って一体的に結合されることによって構成された電磁石コア(周方向に沿って隣接する複数の略T字形状の部分の間に空隙を有しない電磁石コア)は、従来から一般的に用いられている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 4, the
ここで、4つの略T字形状の部分115は、それぞれ、ラジアル方向に沿って延びる第1部分115aと、第1部分115aの回転軸21とは反対側の端部から周方向の両側に延びる第2部分115bとを有している。なお、第1部分115aには、コイル14が巻回されている。また、第2部分115bの回転軸21とは反対側の表面には、平坦面115cが設けられている。そして、隣接する2つの略T字形状の部分115の第2部分115bに設けられた2つの平坦面115c上に跨って、永久磁石12が配置されている。また、永久磁石12の略T字形状の部分115とは反対側の表面12bには、ヨーク17が接着されている。
Here, each of the four substantially T-shaped
これにより、第2実施形態では、コイル14から発生する磁界(図4の一点鎖線参照)は、永久磁石12を通過することなく、周方向に隣接する第1部分115aおよび第2部分115b、空隙30a(第2部分115bと回転軸21との間の空間)、空隙40、および回転軸21を通過して磁気回路を構成する。また、永久磁石12から発生する磁界(図4の二点鎖線参照)は、空隙40aを通過することなく、周方向に隣接する第1部分115aおよび第2部分115b、空隙30aおよび回転軸21を通過して磁気回路を構成する。
Thereby, in 2nd Embodiment, the magnetic field (refer the dashed-dotted line of FIG. 4) which generate | occur | produces from the
この第2実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、電磁石コア113に設けられた空隙40aのギャップ長L2aは、永久磁石12の厚みt1(図4参照)よりも小さく、かつ、電磁石コア113と回転軸21との間の2つの空隙30aのギャップ長L1a(図4参照)の合計(2×L1a)よりも大きく設定されている。
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the gap length L2a of the
第2実施形態では、上記のように、電磁石コア113を、ラジアル方向に沿って延びる第1部分115aと、ラジアル方向に沿って延びる第1部分115aの回転軸21とは反対側の端部から周方向の両側に延びる第2部分115bとを有する略T字形状の部分115を含むように構成する。そして、略T字形状の部分115を、空隙40を介して周方向に沿って隣接するように4つ設ける。これにより、従来から一般的に用いられている電磁石コア(略T字形状を有する複数の電磁石コアが周方向に沿って一体的に結合されることによって構成された電磁石コア(周方向に沿って隣接する複数の略T字形状の部分の間に空隙を有しない電磁石コア))に空隙40を設けるだけで、容易に、空隙40によって永久磁石12の不可逆減磁が発生するのを抑制することが可能な電磁石コア113を構成することができる。
In the second embodiment, as described above, the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1および第2実施形態では、本発明の磁気抵抗変化部として、空気からなる空隙を用いた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、磁気抵抗変化部として、モールド樹脂を用いてもよい。すなわち、上記第1および第2実施形態の空隙に、永久磁石の磁気抵抗よりも小さい磁気抵抗を有するモールド樹脂を充填してもよい。この場合において、モールド樹脂の磁路長を、永久磁石の厚みよりも小さく、かつ、電磁石コアと回転軸との間の空隙のギャップ長よりも大きくすれば、容易に、モールド樹脂の磁気抵抗を永久磁石の磁気抵抗よりも小さくすることができる。 For example, in the first and second embodiments, the example in which the air gap is used as the magnetoresistance change unit of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to this. In the present invention, a mold resin may be used as the magnetoresistance change portion. That is, the air gaps of the first and second embodiments may be filled with a mold resin having a magnetic resistance smaller than that of the permanent magnet. In this case, if the magnetic path length of the mold resin is smaller than the thickness of the permanent magnet and larger than the gap length of the gap between the electromagnet core and the rotating shaft, the magnetic resistance of the mold resin can be easily increased. It can be made smaller than the magnetic resistance of the permanent magnet.
また、上記第1および第2実施形態では、電磁石コアの空隙に対応する部分の回転軸とは反対側の表面に設けられた平坦面(ラジアル方向端面)上に永久磁石を配置した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、電磁石コアの空隙に対応する部分のラジアル方向端面と直交するアキシャル方向端面上に永久磁石を配置してもよい。 Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, the example which has arrange | positioned the permanent magnet on the flat surface (radial direction end surface) provided in the surface on the opposite side to the rotating shaft of the part corresponding to the space | gap of an electromagnet core is shown. However, the present invention is not limited to this. In this invention, you may arrange | position a permanent magnet on the axial direction end surface orthogonal to the radial direction end surface of the part corresponding to the space | gap of an electromagnet core.
また、上記第1実施形態では、図3に示すように、空隙40のギャップ長L2が回転軸21側と永久磁石12側とで等しい例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図5に示した第1変形例のように、空隙41のギャップ長が回転軸21側と永久磁石12側とで異なっていてもよい。なお、空隙41は、本発明の「磁気抵抗変化部」の一例である。
Moreover, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG. 3, although the gap length L2 of the space |
図5に示すように、第1変形例では、空隙41は、そのギャップ長が回転軸21側から永久磁石12側に向かって徐々に大きくなるように形成されている。すなわち、一対の略L字形状の部分216の空隙41を介して対向する端面は、回転軸21側から永久磁石12側に向かって互いに徐々に離間するように形成されている。ここで、第1変形例では、空隙41の平均ギャップ長L3(回転軸21側の端部のギャップ長L4と永久磁石12側の端部のギャップ長L5との平均)が、永久磁石12の厚みt1よりも小さく、かつ、電磁石コア213と回転軸21との間の2つの空隙30のギャップ長L1の合計(2×L1)よりも大きく設定されている。なお、略L字形状の部分216は、本発明の「コア部分」の一例である。
As shown in FIG. 5, in the first modification, the
第1変形例では、上記のように、空隙41の永久磁石12側の端部のギャップ長L5が回転軸21側の端部のギャップ長L4よりも大きいので、永久磁石12から発生する磁界が、空隙30を通過せずに、空隙41の永久磁石12側の部分を通過して漏れるのをより抑制することができる。
In the first modification, as described above, the gap length L5 of the end portion of the
また、上記第1実施形態では、図2および図3に示すように、電磁石コア13を完全に分離する空隙40を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、電磁石コアを完全に分離せずに実質的に分離する空隙を設けてもよい。たとえば、図6、図7および図8にそれぞれ示した第2、第3および第4変形例のように、電磁石コア313a、313bおよび313cを細い部分18a、18bおよび18cで連結された状態とするような空隙42a、42bおよび42cを設けてもよい。なお、空隙42a〜42cは、本発明の「磁気抵抗変化部」の一例である。
Moreover, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG.2 and FIG.3, although the example which provided the space |
図6に示すように、第2変形例では、空隙42aを介して対向する一対の略L字形状の部分316aの対向する端面が、永久磁石12側の端部において細い部分18aで互いに連結されている。また、図7に示すように、第3変形例では、空隙42bを介して対向する一対の略L字形状の部分316bの対向する端面が、回転軸21側の端部において細い部分18bで互いに連結されている。また、図8に示すように、第4変形例では、空隙42cを介して対向する一対の略L字形状の部分316cの対向する端面が、永久磁石12側の端部および回転軸21側の端部の両方において細い部分18cで互いに連結されている。ここで、第2、第3および第4変形例では、細い部分18a、18bおよび18cを介して永久磁石12の磁束漏れが発生するのを抑制するために、細い部分18a、18bおよび18cの厚みt3(図6参照)、t4(図7参照)およびt5(図8参照)を、鋼板の加工限界まで薄くするのが好ましい。なお、略L字形状の部分316a〜316cは、本発明の「コア部分」の一例である。
As shown in FIG. 6, in the second modified example, the opposed end surfaces of the pair of substantially L-shaped
第2〜第4変形例では、上記のように、電磁石コア313a〜313cを細い部分18a〜18cで連結された状態とするような空隙42a〜42cを設ける。これにより、電磁石コア313a〜313cを構成する一対の略L字形状の部分316a〜316cが細い部分18a〜18cによって互いに一体的に連結された状態となるので、鋼板の加工によって製造しやすい一体の部品として電磁石コア313a〜313cを製造することができるとともに、部品点数を削減することができる。
In the second to fourth modifications, as described above, the
また、上記第1実施形態では、図3に示すように、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16側の表面12a近傍と、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面12b近傍との両方がN極性またはS極性を有するように着磁された例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図9に示した第5変形例のように、永久磁石112の一対の略L字形状の部分16側の表面112a近傍のみを、一対の略L字形状の部分16の一方側と他方側とで互いに異なる極性(N極性およびS極性)を有するように着磁してもよい。
Moreover, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG. 3, the
図9に示すように、第5変形例では、永久磁石112は、一対の略L字形状の部分16に設けられた平坦面16c上に跨って配置されている。この永久磁石112の一対の略L字形状の部分16側の表面112a近傍は、図9の左側の領域においてS極性を有するように着磁されているとともに、図9の右側の領域においてN極性を有するように着磁されている。
As shown in FIG. 9, in the fifth modification, the
第5変形例では、上記のように、永久磁石112の一対の略L字形状の部分16側の表面112a近傍のみを着磁する。これにより、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16側の表面12a近傍と、永久磁石12の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面12b近傍との両方が着磁された上記第1実施形態(図3参照)と異なり、永久磁石112の一対の略L字形状の部分16とは反対側の表面112bに、永久磁石112から発生する磁界の経路となる部材(上記第1実施形態のヨーク17に対応する部材)を設ける必要がないので、部品点数を削減することができる。
In the fifth modification, as described above, only the vicinity of the
また、上記第1実施形態では、図2および図3に示すように、ヨーク17と一対の略L字形状の部分16とが別部品として設けられた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図10に示した第6変形例のように、ヨーク417と一対の略L字形状の部分416とを一体の部品として設けてもよい。
Moreover, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG.2 and FIG.3, although the
図10に示すように、第6変形例では、電磁石コア413のヨーク417の左右方向の両端部と、電磁石コア413の一対の略L字形状の部分416とが、薄肉状の連結部19により互いに連結されている。この連結部19は、永久磁石12の左右方向の両端面を覆うように設けられている。ここで、第6変形例では、連結部19を介して永久磁石12の磁束漏れが発生するのを抑制するために、連結部19の厚みt6(図10参照)を、鋼板の加工限界まで薄くするのが好ましい。なお、略L字形状の部分416は、本発明の「コア部分」の一例である。
As shown in FIG. 10, in the sixth modification, both end portions of the
第6変形例では、上記のように、電磁石コア413のヨーク417および一対の略L字形状の部分416を薄肉状の連結部19により互いに連結する。これにより、ヨーク417および一対の略L字形状の部分416を、鋼板の加工によって製造しやすい一体の部品として製造することができるとともに、部品点数を削減することができる。
In the sixth modification, as described above, the
また、上記第1実施形態では、図2および図3に示すように、一対の略L字形状の部分16に跨るように1つの永久磁石12を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図11に示した第7変形例のように、一対の略L字形状の部分16のそれぞれに対応するように2つの永久磁石212aおよび212bを設けてもよい。
Moreover, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG.2 and FIG.3, although the example which provided the one
図11に示すように、第6変形例では、永久磁石212aは、図11の左側に配置された略L字形状の部分16の平坦面16c上に配置されている。この永久磁石212aは、略L字形状の部分16側の表面近傍がS極性を有するように着磁されているとともに、ヨーク17側の表面近傍がN極性を有するように着磁されている。また、第6変形例では、永久磁石212bは、図11の右側に配置された略L字形状の部分16の平坦面16c上に配置されている。この永久磁石212bは、略L字形状の部分16側の表面近傍がN極性を有するように着磁されているとともに、ヨーク17側の表面近傍がS極性を有するように着磁されている。
As shown in FIG. 11, in the sixth modification, the
また、上記第1実施形態では、図1に示すように、回転軸21をラジアル方向に非接触で支持する磁気軸受10に本発明を適用する例を示したが、図12に示す第8変形例のように、本発明は、回転軸21をアキシャル方向に非接触で支持する磁気軸受510にも適用可能である。
Moreover, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG. 1, although the example which applies this invention to the
図12に示すように、第8変形例では、電磁石コア513およびコイル514を含む電磁石511と、永久磁石512とを含む磁気軸受510が、回転軸21のラジアル方向の両側に一対設けられている。これら一対の磁気軸受510は、それぞれ、回転軸21と交差する板状部材22をアキシャル方向の両側から挟みこむように設けられている。この第8変形例では、電磁石511および永久磁石512は、共に、回転軸21に沿った面内で磁界(図12の一点鎖線および二点鎖線参照)を発生させることによって、磁気吸引力により回転軸21をアキシャル方向に非接触で支持するように構成されている。なお、板状部材22は、本発明の「回転軸部分」の一例である。
As shown in FIG. 12, in the eighth modification, a pair of
ここで、第8変形例では、電磁石111の電磁石コア513には、電磁石511のコイル514から発生する磁界(図12の一点鎖線参照)が通過する空隙40bが設けられている。そして、永久磁石512から発生する磁界(図12の二点鎖線参照)が空隙40bを通過しないように、電磁石コア513の空隙40bに対応する部分に永久磁石512が配置されている。また、永久磁石512の電磁石コア513とは反対側の表面には、ヨーク517が設けられている。なお、空隙40bは、本発明の「磁気抵抗変化部」の一例である。
Here, in the eighth modification, the
この第8変形例においても、上記第1実施形態と同様に、電磁石コア513に設けられた空隙40bのギャップ長L2bは、永久磁石512の厚みt7(図12参照)よりも小さく、かつ、電磁石コア513と回転軸21との間の2つの空隙30bのギャップ長L1b(図12参照)の合計(2×L1b)よりも大きく設定されている。
Also in the eighth modification, as in the first embodiment, the gap length L2b of the
Claims (20)
前記電磁石コアに取り付けられ、前記電磁石と共に磁気吸引力により回転軸部分(21、22)を非接触で支持する永久磁石(12、112、212a、212b)とを備え、
前記電磁石コアは、前記電磁石のコイルから発生する磁界が通過する経路中に配置される磁気抵抗変化部(40、40a、40b、41、42a、42b、42c)を有し、
前記永久磁石は、前記永久磁石から発生する磁界が前記磁気抵抗変化部を通過しないように、前記電磁石コアの前記磁気抵抗変化部に対応する部分に配置されている、磁気軸受。Electromagnets (11, 511) including electromagnet cores (13, 113, 213, 313a, 313b, 313c, 413, 513) and coils (14, 514);
A permanent magnet (12, 112, 212a, 212b) that is attached to the electromagnet core and supports the rotating shaft portion (21, 22) in a non-contact manner by a magnetic attractive force together with the electromagnet;
The electromagnet core has a magnetoresistive change portion (40, 40a, 40b, 41, 42a, 42b, 42c) disposed in a path through which a magnetic field generated from the coil of the electromagnet passes.
The said permanent magnet is a magnetic bearing arrange | positioned in the part corresponding to the said magnetoresistive change part of the said electromagnet core so that the magnetic field generated from the said permanent magnet may not pass through the said magnetoresistive change part.
前記永久磁石の前記一対のコア部分とは反対側の表面(12b)近傍は、前記永久磁石の前記一対のコア部分側の表面近傍とは反対の極性を有するように着磁されている、請求項8に記載の磁気軸受。The surface (12a) vicinity of the pair of core portions side of the permanent magnet is magnetized so as to have different polarities on one side and the other side of the pair of core portions,
The vicinity of the surface (12b) opposite to the pair of core portions of the permanent magnet is magnetized so as to have a polarity opposite to that of the vicinity of the surface of the pair of core portions of the permanent magnet. Item 9. A magnetic bearing according to Item 8.
前記永久磁石は、前記電磁石コアの前記磁気抵抗変化部に対応する部分の前記平坦面上に配置されている、請求項1に記載の磁気軸受。The surface of the portion corresponding to the magnetoresistance change portion of the electromagnet core includes a flat surface (16c, 115c),
The magnetic bearing according to claim 1, wherein the permanent magnet is disposed on the flat surface of a portion corresponding to the magnetoresistance change portion of the electromagnet core.
前記電磁石および前記永久磁石は、前記回転軸部分と交差するとともに前記回転軸部分の半径方向に沿って延びる面内で磁界を発生させることによって、磁気吸引力により前記回転軸部分を半径方向に非接触で支持するように構成されている、請求項1に記載の磁気軸受。The electromagnet core having the magnetoresistive change portion is disposed so as to surround an outer peripheral surface of the rotating shaft portion,
The electromagnet and the permanent magnet generate a magnetic field in a plane that intersects the rotating shaft portion and extends along the radial direction of the rotating shaft portion, thereby causing the rotating shaft portion to be non-radially formed by a magnetic attraction force. The magnetic bearing according to claim 1, wherein the magnetic bearing is configured to be supported by contact.
前記略T字形状の部分は、前記磁気抵抗変化部を介して周方向に沿って隣接するように複数設けられている、請求項15に記載の磁気軸受。The electromagnet core has a portion (115a) extending along the radial direction and a portion (115b) extending on both sides in the circumferential direction from an end of the portion extending along the radial direction opposite to the rotation shaft portion. A substantially T-shaped portion (115) having
The magnetic bearing according to claim 15, wherein a plurality of the substantially T-shaped portions are provided so as to be adjacent along the circumferential direction via the magnetoresistive change portion.
前記磁気抵抗変化部を有する前記電磁石コアは、前記板状部材を前記回転軸の軸線方向の両側から挟み込むように配置されており、
前記電磁石および前記永久磁石は、磁気吸引力により前記板状部材を前記回転軸の軸線方向に非接触で支持することによって、前記回転軸部分を前記回転軸の軸線方向に非接触で支持するように構成されている、請求項1に記載の磁気軸受。The rotating shaft portion includes a rotating shaft (21) and a plate member (22) intersecting with the rotating shaft,
The electromagnet core having the magnetoresistive change portion is disposed so as to sandwich the plate-like member from both sides in the axial direction of the rotating shaft,
The electromagnet and the permanent magnet support the rotary shaft portion in a non-contact manner in the axial direction of the rotary shaft by supporting the plate member in a non-contact manner in the axial direction of the rotary shaft by a magnetic attraction force. The magnetic bearing according to claim 1, which is configured as follows.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08232955A (en) * | 1995-02-27 | 1996-09-10 | Ebara Corp | Magnetic bearing |
JP2001041238A (en) * | 1999-07-28 | 2001-02-13 | Seiko Seiki Co Ltd | Composite type electromagnet and radial magnetic bearing |
JP2001146917A (en) * | 1999-11-24 | 2001-05-29 | Meidensha Corp | Thrust magnetic bearing using both of electromagnet and permanent magnet |
-
2011
- 2011-12-09 JP JP2013548044A patent/JPWO2013084362A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08232955A (en) * | 1995-02-27 | 1996-09-10 | Ebara Corp | Magnetic bearing |
JP2001041238A (en) * | 1999-07-28 | 2001-02-13 | Seiko Seiki Co Ltd | Composite type electromagnet and radial magnetic bearing |
JP2001146917A (en) * | 1999-11-24 | 2001-05-29 | Meidensha Corp | Thrust magnetic bearing using both of electromagnet and permanent magnet |
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