TW202202750A - 旋轉驅動裝置以及泵 - Google Patents

旋轉驅動裝置以及泵 Download PDF

Info

Publication number
TW202202750A
TW202202750A TW110124454A TW110124454A TW202202750A TW 202202750 A TW202202750 A TW 202202750A TW 110124454 A TW110124454 A TW 110124454A TW 110124454 A TW110124454 A TW 110124454A TW 202202750 A TW202202750 A TW 202202750A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
bearing
rotor
pair
stator
magnetic
Prior art date
Application number
TW110124454A
Other languages
English (en)
Inventor
鬼塚敏樹
是枝進一郎
亀井利晃
齊藤光
上野暢也
関拓哉
Original Assignee
日商岩城股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商岩城股份有限公司 filed Critical 日商岩城股份有限公司
Publication of TW202202750A publication Critical patent/TW202202750A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/064—Details of the magnetic circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/048—Bearings magnetic; electromagnetic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/058—Bearings magnetic; electromagnetic
    • 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
    • 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
    • F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
    • F16C32/0468—Details of the magnetic circuit of moving parts of the magnetic circuit, e.g. of the rotor
    • 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
    • F16C39/00—Relieving load on bearings
    • F16C39/06—Relieving load on bearings using magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733—Annular magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • 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
    • 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
    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

一種泵，包含轉子、磁性軸承以及對轉子進行旋轉驅動的驅動部；磁性軸承具有軸承定子以及軸承轉子部件；驅動部具有驅動定子，配置在轉子的外周側並且對轉子施加旋轉驅動力，以及驅動轉子部件配置在轉子的軸承轉子部件的外周側並且接收來自驅動定子的旋轉驅動力；軸承定子具有多個軸承定子磁芯，以及捲繞在軸承定子磁芯上的軸承線圈；軸承定子磁芯具有第1部分以及一對第2部分；軸承線圈捲繞在軸承定子磁芯的第1部分上；驅動定子穿過轉子的外周面與軸承定子磁芯的第1部分之間，並且穿過軸承定子磁芯的一對第2部分之間的第1方向上的位置而形成。

Description

旋轉驅動裝置以及泵
本發明涉及一種使用磁性軸承的旋轉驅動裝置以及泵。
已知有通過磁性力非接觸地對泵裝置的葉輪的荷重等進行支承的磁性軸承，和對葉輪進行旋轉驅動的驅動部（例如，參照專利文獻1）。如圖12所示，這樣的磁性軸承200，例如由在具備葉輪200a的轉子201上設置的軸承轉子部件206，以及固定於外殼體209的軸承定子202構成。
另外，在磁性軸承200的徑方向上的內側，組裝有驅動部300，該驅動部300由設置在轉子201上的永久磁鐵組301和設置在外殼體209上的空芯線圈組302構成。轉子201，被磁性軸承200支承的同時，在驅動部300的作用下進行旋轉動作。
在這樣的磁性軸承200中，通過在構成軸承定子202的コ字型的定子磁芯204與軸承轉子部件206所形成的磁迴路中穿過的磁通φ，對轉子201施加朝向規定位置的復原力。另外，通過在由永久磁鐵組301和空芯線圈組302形成的磁迴路中穿過的磁通φ，將作用於空芯線圈組302的洛倫磁力的反作用力施加於永久磁鐵組301，發揮對轉子201的旋轉力的作用。
但是，由於具有在轉子201的徑方向的外側配置磁性軸承200的軸承定子202，並且在徑方向的內側配置驅動部300的空芯線圈組302，又並且在轉子201上配置軸承轉子部件206以及永久磁鐵組301的結構，因此，當作為包含磁性軸承200以及驅動部300的旋轉驅動裝置來看時，徑方向上的尺寸减小具有大致的限度，例如在將該旋轉驅動裝置應用於泵裝置的情况下，存在難以實現泵裝置整體的小型化的問題。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特開2005－121157號公報
鑒於上述情况而完成，本發明目的在於提供一種可抑制包含磁性軸承以及驅動部的徑方向上的尺寸且能夠實現小型化的旋轉驅動裝置以及泵。
緣以達成上述目的，本發明提供的一種旋轉驅動裝置，具備：轉子，通過磁性力非接觸地支承所述轉子的磁性軸承，對所述轉子進行旋轉驅動的驅動部，其特徵在於，所述磁性軸承，具備：軸承定子，配置在所述轉子的外周側並且通過磁性力非接觸地支承所述轉子；由磁性材料形成的環狀的軸承轉子部件，設置於所述轉子並且與所述軸承定子一起形成磁迴路，所述驅動部，具有：驅動定子，配置在所述轉子的外周側並且對所述轉子施加旋轉驅動力；環狀的驅動轉子部件，配置在所述轉子的所述軸承轉子部件的外周側並且接收來自所述驅動定子的旋轉驅動力，所述軸承定子，具有：由磁性材料形成的多個軸承定子磁芯，配置在所述軸承轉子部件的外周側並且與所述軸承轉子部件一起形成磁迴路；捲繞在所述軸承定子磁芯上的軸承線圈，所述軸承定子磁芯，具有：第1部分，在與面對所述軸承轉子部件的方向正交的第1方向上延伸；一對第2部分，從所述第1部分的所述第1方向上的兩個端部開始朝向所述軸承轉子部件一側延伸，所述軸承線圈，捲繞在所述軸承定子磁芯的所述第1部分上，所述驅動定子，穿過所述轉子的外周面與所述軸承定子磁芯的所述第1部分之間，並且穿過所述軸承定子磁芯的所述一對第2部分之間的所述第1方向上的位置而形成。
在本發明的一實施例中，所述軸承定子磁芯，形成為還具有一對第3部分，該一對第3部分從所述一對第2部分的所述軸承轉子部件一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸之後，朝向所述軸承轉子部件一側延伸。
在本發明的另一實施例中，所述軸承轉子部件，具有：圓環狀的軸承磁鐵；圓環狀的一對磁軛，配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵，所述一對磁軛，具有：一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且沿著所述第1方向延伸；一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承磁鐵相反的那一側的端部開始朝向所述軸承定子一側延伸；並且，在所述一對第5部分的在所述第1方向上相對的面之間配置有由非磁性體形成的墊片，所述墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承。
在本發明的再一實施例中，所述軸承轉子部件，具有：圓環狀的軸承磁鐵；配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵的圓環狀的一對磁軛，所述一對磁軛，具有：一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且朝向與所述軸承定子相對的方向延伸；一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承定子相反的那一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸，並且，在所述一對第4部分的、比所述軸承磁鐵更靠近所述軸承定子一側的在所述第1方向上相對的面之間，配置有由非磁性體形成的墊片，所墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承，在所述第5部分與所述軸承磁鐵之間形成有第1間隙，在所述一對第5部分的彼此相對的各個頂端部之間設有第2間隙。
在本發明的又一實施例中，所述軸承定子，在所述軸承轉子部件的徑方向上的外側沿著所述軸承轉子部件的周方向配置有多個，並且各個所述軸承定子分別在徑方向上與所述軸承轉子部件相對。
在本發明的又一實施例中，所述驅動定子，具有由磁性材料形成的圓環狀的驅動定子磁芯和捲繞在所述驅動定子磁芯的槽中的驅動線圈，所述驅動定子磁芯從徑向方向的外側與所述驅動轉子部件相對，並且沿著所述驅動轉子部件的周方向具有多個磁極。
本發明提供的一種泵，包括轉子、通過磁性力非接觸地支承所述轉子的磁性軸承、對所述轉子進行旋轉驅動的驅動部、和安裝在所述轉子上的葉輪的泵機構，所述泵的特徵在於，所述磁性軸承，具備：軸承定子，配置在所述轉子的外周側並且通過磁性力非接觸地支承所述轉子；由磁性材料形成的環狀的軸承轉子部件，設置於所述轉子並且與所述軸承定子一起形成磁迴路，所述驅動部，具有：驅動定子，配置在所述轉子的外周側並且對所述轉子施加旋轉驅動力；環狀的驅動轉子部件，配置在所述轉子的所述軸承轉子部件的外周側並且接收來自所述驅動定子的旋轉驅動力，所述軸承定子，具有：由磁性材料形成的多個軸承定子磁芯，配置在所述軸承轉子部件的外周側並且與所述軸承轉子部件一起形成磁迴路；捲繞在所述軸承定子磁芯上的軸承線圈，所述軸承定子磁芯，具有：第1部分，在與面對所述軸承轉子部件的方向正交的第1方向上延伸；一對第2部分，從所述第1部分的所述第1方向上的兩個端部開始朝向所述軸承轉子部件一側延伸，並且，所述軸承線圈，捲繞在所述軸承定子磁芯的所述第1部分上，所述驅動定子，穿過所述轉子的外周面與所述軸承定子磁芯的所述第1部分之間，並且穿過所述軸承定子磁芯的所述一對第2部分之間的所述第1方向上的位置而形成。
在本發明的一實施例中，所述軸承定子磁芯，形成為還具有一對第3部分，該一對第3部分從所述一對第2部分的所述軸承轉子部件一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸之後，朝向所述軸承轉子部件一側延伸。
在本發明的另一實施例中，所述軸承轉子部件，具有：圓環狀的軸承磁鐵；圓環狀的一對磁軛，配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵，所述一對磁軛，具有：一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且沿著所述第1方向延伸；一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承磁鐵相反的那一側的端部開始朝向所述軸承定子側延伸；並且，在所述一對第5部分的在所述第1方向上相對的面之間，配置有由非磁性體形成的墊片，所述墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承。
在本發明的再一實施例中，所述軸承轉子部件，具有：圓環狀的軸承磁鐵；圓環狀的一對磁軛，配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵，所述一對磁軛，具有：一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且朝向與所述軸承定子相對的方向延伸；一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承定子相反的那一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸，並且，在所述一對第4部分的、比所述軸承磁鐵更靠近所述軸承定子一側的在所述第1方向上相對的面之間，配置有由非磁性體形成的墊片，所墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承，在所述第5部分與所述軸承磁鐵之間形成有第1間隙，在所述一對第5部分的彼此相對的各個頂端部之間，設有第2間隙。
在本發明的又一實施例中，所述軸承定子，在所述軸承轉子部件的徑方向上的外側沿著所述軸承轉子部件的周方向配置有多個，並且各個所述軸承定子分別在徑方向上與所述軸承轉子部件相對。
在本發明的又一實施例中，所述驅動定子，所述驅動定子具有由磁性材料形成的圓環狀的驅動定子磁芯和捲繞在所述驅動定子磁芯的槽中的驅動線圈，所述驅動定子磁芯從徑向方向的外側與所述驅動轉子部件相對，並且沿著所述驅動轉子部件的周方向具有多個磁極。
本發明之效果在於，可抑制包含磁性軸承以及驅動部在內的徑方向上的尺寸且能夠實現小型化。
以下，參照附圖，對本發明的實施例的旋轉驅動裝置以及泵進行詳細說明。但是，以下的實施例，不對各個權利要求所涉及的發明進行任何限定，另外，並非實施例中所說明的特徵的組合的特徵的組合全部都是發明的解决方式所必須的。另外，在以下的實施例中，相同或者相當的構成要素，標記了相同的附圖標記並省略了重複說明。另外，在實施例中，存在誇張地示出各構成要素的比例和尺寸的情况，以及省略一部分構成要素的情况。
［第一實施例］
［旋轉驅動裝置以及泵的結構］
圖1是示意性地示出應用了第一實施例的旋轉驅動裝置90的泵100的整體結構的縱剖面圖。圖2是示意性地示出旋轉驅動裝置90的放大縱剖面圖，圖3A是示意性地示出旋轉驅動裝置90的整體結構的俯視圖，圖3B是示意性地示出驅動部30的整體結構的俯視圖。另外，圖4是將旋轉驅動裝置90的整體結構切除一部分且示意性地示出的立體圖，圖5是將旋轉驅動裝置90的轉子20的軸承/轉子部21的整體結構切除一部分且示意性地示出的立體圖。
如圖1～圖5所示，第一實施例的泵100，具備：轉子20，通過磁性力非接觸地對該轉子20進行支承的磁性軸承10，對轉子20進行旋轉驅動的驅動部30。另外，泵100具備：包括安裝在轉子20上的葉輪22的泵機構，和對泵機構整體進行控制的控制部60。需要說明的是，雖然在該示例中示出了泵100，但是這些轉子20、磁性軸承10以及驅動部30，如果僅僅關注非接觸地支承轉子20且對其進行旋轉驅動的功能，那麽如圖3A以及圖4所示，能夠理解成使用磁性軸承10的旋轉驅動裝置（Bearingless Motor：無軸承馬達）90。並且，在該旋轉驅動裝置90中，如果僅僅關注對轉子20進行旋轉驅動的功能，那麽如圖3B所示，驅動部30能夠理解成馬達裝置（Brushless Motor：無刷馬達）。
需要說明的是，在下文的說明中，將轉子20的旋轉軸（Z軸）方向稱作Z軸方向（也稱作軸向方向、Z方向。），將轉子20的徑向稱作X軸方向以及Y軸方向（也稱作徑向方向、X方向以及Y方向。），將環繞X軸的旋轉方向稱作Θ方向，將環繞Y軸的旋轉方向稱作Φ方向。另外，X軸、Y軸以及Z軸彼此正交。另外，將朝向圖1的紙面的右側稱作泵100的前方側，將左側稱作後方側。
泵100，例如整體形成為圓筒狀，在Z軸方向上的一側（前方側）具有前殼41。前殼41，其內部形成有泵室A1，並且在前方中央具有與泵室A1連通的圓筒狀的吸入口51。另外，前殼41，在側面具有與相同的泵室A1連通的排出口52。
在前殼41的後端，例如在使用O形環41a進行密封的狀態下與後殼42進行連接。後殼42與前殼41共同形成包含泵室A1的密閉空間A。另外，後殼42中形成有朝向後方突出的圓筒狀空間（收容空間）A2。
後殼42的後方側的徑向方向上的外側（外周側），被圓筒狀的外殼體43包覆。在外殼體43的下部，設置有對泵100進行支承的泵支座43a。另外，外殼體43的後方側，被將控制部60收納在內部空間的後蓋29覆蓋。在後蓋29的中央，形成有與控制部60連接的線束等的插通孔29a，該插通孔29a的後方側連接有纜線接頭28。
轉子20以能夠懸浮（非接觸支承）的狀態收納在密閉空間A中。轉子20，例如整體用樹脂材料等非磁性體形成，由設置在作為Z軸方向上的一端的前方側的葉輪22、和設置在作為Z軸方向上的另一端的後方側的環狀的軸承/轉子部21一體地形成。葉輪22，被收納在前殼41的內部的泵室A1中，與該泵室A1共同構成泵機構。
另一方面，後殼42具有前方的凸緣部42a、和從該凸緣部42a的中央朝向後方突出的圓筒狀突出部42b，軸承/轉子部21，被收納在後殼42的圓筒狀突出部42b的內部的圓筒狀空間A2中。在外殼體43的內側，設置有圓筒狀的定子支座44。定子支座44，在後殼42的凸緣部42a以及圓筒狀突出部42b的外周面之間，形成了圍繞圓筒狀空間A2的環狀空間A3。並且，在該環狀空間A3中，設置有下文所述的軸承定子12以及作為驅動定子的馬達定子32。
磁性軸承10具有：安裝在轉子20的軸承/轉子部21的內周側的、環狀的、由磁性材料形成的軸承轉子部件11，和例如與軸承轉子部件11隔著規定的間隔地配置在該軸承轉子部件11的徑向方向上的外側的軸承定子12。
軸承轉子部件11，例如如圖5所示，具有：由成型為圓環狀的釹磁鐵形成的軸承磁鐵13；與該軸承磁鐵13同心，並且以在軸向方向上夾著軸承磁鐵13的軸向方向（Z軸方向）上的兩端面的方式進行配置的、由圓環狀的電磁軟鐵形成的一對磁軛14、15。
軸承磁鐵13，例如磁化成在軸向方向上N極以及S極相對，並且周方向的整周成為同極。需要說明的是，軸承磁鐵13，如圖2所示，給軸承轉子部件11以及軸承定子12的下文所述的軸承定子磁芯17所形成的磁迴路提供偏置磁通φ1。
另一方面，例如如圖3A以及圖3B所示，在軸承轉子部件11的周方向上的4個位置間隔90°的角度配置有多個軸承定子12。這些軸承定子12中的、例如在X軸方向上相對的一對軸承定子12（12x），通過控制部60的控制，對轉子20的X軸方向上的位置以及Φ方向上的角度進行控制，在Y軸方向上相對的一對軸承定子12（12y），對轉子20的Y軸方向上的位置以及Θ方向上的角度進行控制。另外，這些軸承定子12（12x，12y），對轉子20的Z軸方向上的高度進行控制。
需要說明的是，在定子支座44上，能夠檢測出軸承轉子部件11的徑向方向以及各旋轉方向上的位移的位移傳感器16，以與軸承定子12分別成45°的角度（即，分別以45°的角度與X軸方向以及Y軸方向交叉）的方式，配置有多個（例如，這裡為4個）。
這些位移傳感器16，例如可列舉電渦流式的傳感器，但不限於此，能夠採用各種傳感器。另外，軸承定子12的個數，不限於上文所述的個數，例如能夠採用6個、8個、10個、12個、16個等各種方式。此外，在位移傳感器中，雖然省略了圖示，但是還包含有以在軸向方向上與軸承/轉子部21相對的方式，與上述的位移傳感器16一起例如設置在定子支座44等上，並且能夠檢測出軸承轉子部件11等在軸向方向以及旋轉方向上的位移的傳感器。需要說明的是，位移傳感器16等的配置狀態和個數，不限於此，能夠採用各種方式。
軸承定子12具有：例如由層疊電磁鋼板等磁性材料形成的軸承定子磁芯17，和捲繞在軸承定子磁芯17上的軸承線圈18。軸承定子磁芯17的縱剖面形狀，是軸承轉子部件11一侧形成開放端的大致C字型（コ字型）。具體地，如圖2所示，軸承定子磁芯17，其縱剖面形狀例如包含：沿着與面對軸承轉子部件11的方向（徑方向）垂直的第1方向（本實施例中為Z軸方向）延伸的第1部分17a，和從该第1部分17a的Z軸方向上的兩個端部開始朝向軸承轉子部件11一侧延伸的一對第2部分17b。需要说明的是，在第1部分17a上捲繞有軸承線圈18。
需要說明的是，如圖3A所示，雖然軸承轉子部件11的外周面構成為曲面，但是軸承定子磁芯17的磁極面17d（參照圖2）形成為平面。具體地，磁極面17d，在沿著X軸方向或者Y軸方向以及Z軸方向延伸的同一平面上形成。通常，在軸承定子磁芯17的磁極面17d構成為沿著軸承轉子部件11的外周面的曲面的情况下，磁場的偏置磁通φ1會集中於磁極面17d的周方向上的端部。與之相反，如果磁極面17d形成為平面，則能夠防止這樣的偏置磁通φ1的集中。
另一方面，軸承轉子部件11的一對磁軛14、15例如形成為其縱剖面形狀包括：覆蓋軸承磁鐵13的第1方向上的兩個端面並且沿著第1方向延伸的一對第4部分14a、15a，從一對第4部分14a、15a的與軸承磁鐵13相反的一側的端部開始朝向軸承定子12那一側延伸的一對第5部分14b、15b。
驅動部30，具有：環狀的作為驅動轉子部件的馬達磁鐵31，配置在轉子20的軸承/轉子部21的外周側，即軸承轉子部件11的軸承磁鐵13的徑向方向（徑方向）上的外側；作為驅動定子的馬達定子32，例如與該馬達磁鐵31隔著規定的距離，配置在該馬達磁鐵31的徑向方向上的外側。馬達定子32對轉子20施加旋轉驅動力，馬達磁鐵31接收來自馬達定子32的旋轉驅動力。
馬達磁鐵31，例如由在徑向方向上磁化成4極的釹磁鐵形成。馬達磁鐵31配置成，通過在一對磁軛14、15的一對第5部分14b、15b的在第1方向上的相對的面之間配置的圓環狀的墊片19，以與一對磁軛14、15以及軸承磁鐵13非接觸的方式被支承，並且被收納在軸承轉子部件11的徑向方向上的尺寸（直徑）L1之內。需要說明的是，墊片19，通過非磁性體的樹脂材料或金屬材料形成。
馬達定子32具有由磁性材料形成的圓環狀的馬達定子磁芯33，馬達定子磁芯33從徑向方向上的外側與馬達磁鐵31相對，並且具有沿著馬達磁鐵31的周方向的多個磁極。馬達定子磁芯33，例如具備沿著馬達磁鐵31的外周面並且具有凹狀的磁極面的6個槽。另外，馬達定子32，具有捲繞在該馬達定子磁芯33的各個槽中且作為驅動線圈的馬達線圈34。馬達定子32形成為環狀，該環狀穿過轉子20的外周面與軸承定子磁芯17的第1部分17a之間、並且穿過軸承定子磁芯17的一對第2部分17b之間的Z方向上的位置。即，馬達定子32，在軸承定子12的軸承線圈18的徑向方向上的內側，以收納在軸承定子12的徑向方向上的尺寸L2內的方式，配置在軸承定子磁芯17的一對第2部分17b之間。另外，如圖3A以及圖3B所示，為了檢測出軸承轉子部件11繞Z軸的旋轉角度，在馬達定子32的周方向上在相鄰的4個槽之間間隔60°的角度設置有3個霍爾集成電路（Hall IC）16a。需要說明的是，霍爾集成電路16a的配置狀態以及個數，不限於此，能夠採用各種方式。
並且，如此構成的馬達定子32，如圖3B所示，以U相、V相以及W相的三相6槽、4極的有傳感器無刷馬達（Sensored Brushless Motor）的定子的方式構成，對包含産生磁通φ2並進行磁性耦合的馬達磁鐵31的轉子20進行旋轉驅動。需要說明的是，在除了圖1之外的附圖中，對軸承/轉子部21的周圍進行包覆的非磁性體，省略了圖示。另外，驅動部30，不限於上文所述的三相6槽、4極的無刷馬達，例如能夠採用具有10極的馬達磁鐵31和12槽的馬達定子磁芯33的馬達定子32所形成的結構，以及具有14極的馬達磁鐵31和12槽的馬達定子磁芯33的馬達定子32所形成的結構等。需要說明的是，驅動部30，在無傳感器無刷馬達（Sensorless Brushless Motor）的情况下，例如也可以不具備霍爾集成電路16a。
控制部60，例如具有：第一基板61，例如是對磁性軸承10的軸承線圈18以及驅動部30的馬達線圈34進行驅動的、具備MOS－FET等的驅動基板；第二基板62，例如是對磁性軸承10以及驅動部30進行控制的CPU基板等；以及第三基板63，例如是對來自各種傳感器的信號進行處理的編碼器基板等。控制部60，基於來自包含上文所述的位移傳感器16的全部位移傳感器的電壓變化等檢測信號，通過第三基板63檢測出轉子20的各個方向以及各個旋轉方向上的位移，與之對應地第二基板62對流過磁性軸承10的軸承定子12的軸承線圈18的電流進行精細的控制。由此，能夠對轉子20的X軸方向上的位置以及Φ方向上的角度、Y軸方向上的位置以及Θ方向上的角度、以及Z軸方向上的高度實時地進行控制並且對轉子20的旋轉位置進行校正。另外，控制部60，基於來自霍爾集成電路16a的檢測信號，通過第二基板62檢測出磁場變化，並且對驅動部30的馬達定子32的馬達線圈34中流通的電流進行精細的控制，例如通過第一基板61對轉子20的旋轉動作進行控制。
［旋轉驅動裝置以及泵的動作］
接著，對應用了如上述構成的旋轉驅動裝置90的泵100的動作進行說明。
在上述的結構的泵100中，磁性軸承10的磁迴路與驅動部30的磁迴路彼此獨立，不會相互干涉。即，如圖2以及圖3A所示，由磁性軸承10形成的磁通φ1所通過的磁迴路，沿著與轉子20的旋轉軸Z平行的XZ平面以及YZ平面形成。另一方面，如圖2以及圖3B所示，驅動部30形成的磁通φ2所通過的磁迴路，沿著與轉子20的旋轉軸Z正交的XY平面形成。馬達定子32，以穿過軸承定子磁芯17的一對第2部分17b之間的方式形成為環狀，並且，馬達磁鐵31配置成比軸承轉子部件11更靠進外周側，因此磁性軸承10的磁迴路，形成為圍繞著驅動部30的磁迴路的外側。
控制部60，為了對使用位移傳感器16等檢測出的轉子20在XYZ軸的各個軸方向上的位移以及Φ方向以及Θ方向上的傾斜進行校正，如上文所述對軸承線圈18中流動的電流進行控制，並且對軸承線圈18産生的控制磁通進行調節。由此，轉子20，能夠通過磁性軸承10被維持在規定位置以及規定姿勢，並且以非接觸狀態被磁性軸承10支承。
若在該狀態下給驅動部30的馬達定子32的馬達線圈34提供三相交流電力，那麽三相無刷馬達會進行動作，轉子20沿著規定的旋轉方向進行旋轉。若轉子20進行旋轉，則葉輪22在密閉空間A內非接觸地進行旋轉，因此輸送流體經過吸入口51被導入泵室A1內，並通過排出口52從泵室A1內向外部排出輸送流體。
［實施例的效果］
根據使用了本實施例的旋轉驅動裝置90的泵100，磁性軸承10的軸承定子12和驅動部30的馬達定子32被配置在轉子20的外側，並且馬達定子32被配置在磁性軸承10的軸承定子磁芯17的內側空間中。因此，不需要將定子配置在轉子20的內側，與現有的相比能夠縮小旋轉驅動裝置90整體在徑向方向上的尺寸（直徑）Lr。
另外，由於軸承定子磁芯17在Z軸方向上的尺寸，被設置成能夠在一對第2部分17b之間容納馬達定子32的程度，因此與馬達定子32不存在的情况相比，也不會更長。但是，軸承定子12的軸承線圈18，捲繞在軸承定子磁芯17的沿Z軸方向延伸的第1部分17a上，並且在Z軸方向上沒有突出，因此旋轉驅動裝置90整體在Z軸方向上的寸法Lh，能夠與軸承定子磁芯17在Z軸方向上的高度是相同尺寸。因此，能夠將旋轉驅動裝置90整體在Z軸方向上的寸法Lh抑制成僅僅比現有的尺寸略微增大的程度。因此,可最大限度地抑制包含磁性軸承10以及驅動部30的旋轉驅動裝置90在徑向方向以及軸向方向上尺寸，作為整體能夠實現充分的小型化。
具體地，例如在將現有的旋轉驅動裝置在徑向方向上的尺寸記做100%的情况下，旋轉驅動裝置90在徑向方向上的尺寸Lr能夠設為約70%左右，與現有的旋轉驅動裝置在Z軸方向上的尺寸（高度）相比，能夠將旋轉驅動裝置90在Z軸方向上的尺寸Lh的的增加抑制為約1.1倍左右。因此，採用了旋轉驅動裝置90的泵100整體也能夠實現小型化。並且，在如此構成的旋轉驅動裝置90中，磁性軸承10在Z方向上的兩側對轉子20進行支承，並且驅動部30在轉子20的Z方向上的正中進行驅動，因此對轉子20施加的驅動力的平衡性非常好。另外，磁性軸承10與驅動部30不會對彼此的磁迴路産生影響，因此兩者不會對彼此的性能産生妨礙。
進一步，由於軸承定子12與馬達定子32在轉子20的外側，並且，馬達定子32以被軸承定子磁芯17橫跨軸向方向上的兩側的方式配置在軸承定子磁芯17的內側空間中，因此，與使用2個二軸的磁性軸承以四軸以上的方式對驅動部30的軸向方向上的兩端進行支承的結構之通常的旋轉驅動裝置相比，結構簡單且便宜，能夠實現輕量化以及小型化。與此同時，由於通過二軸控制的磁性軸承10對轉子20的磁性懸浮進行控制，因此控制結構不會複雜化，能夠使得控制系統的電路結構簡單化，例如可减少發熱體（軸承線圈18、第一基板61的MOS－FET等），能夠使得控制部60的結構和基板設計等簡單化。需要說明的是，在本實施例的泵100的情况下，由於在轉子20的一側配置有葉輪22，因此在轉子20相對於Z軸傾斜的情况下，轉子20會以Z軸上的靠近葉輪22的位置為旋轉中心進行傾斜。因此，只要將位移傳感器16配置在遠離葉輪22的位置，優選地配置在軸承/轉子部21在Z軸方向上的中央的位置，就能夠通過位移傳感器16，檢測轉子20在X軸方向上的位置以及Φ方向上的角度，在Y軸方向上的位置以及Θ方向上的角度，因此對於旋轉軸的傾斜，也能夠通過二軸控制進行充分的控制。
［應用了旋轉驅動裝置的其他泵的結構］
圖6是部分透視且示意性地示出應用了旋轉驅動裝置90的其他的泵101的整體結構的立體圖。如圖6所示，泵101，將旋轉驅動裝置90的與葉輪22一體化的轉子20，例如插入在帶凸緣配管102的內部，在帶凸緣配管102的設置轉子20的位置的外周側，配置驅動部30的馬達定子32以及磁性軸承10的軸承定子12。即，轉子20，由於通過磁性軸承10進行磁性懸浮，並且在內側沒有配置馬達定子32，因此能夠容易地配置在帶凸緣配管102內。另外，對轉子20進行支承以及驅動的軸承定子12以及馬達定子32，安裝在帶凸緣配管102的外側即可。通過這樣的結構，不需要帶凸緣配管102的複雜的加工和泵裝置的設置工作等，並且例如還能夠利用泵101作為配管材料的一部分。
［第二實施例］
［旋轉驅動裝置的其他結構］
圖7是示意性地示出第二實施例的旋轉驅動裝置90A的放大縱剖面圖，圖8是示意性地示出旋轉驅動裝置90A的整體結構的俯視圖。需要說明的是，在包含圖7以及圖8的下文的說明中，與第一實施例相同的構成要素附以相同的附圖標記，因此在下文中省略重複的說明。
第二實施例的旋轉驅動裝置90A，在磁性軸承10的軸承定子12的軸承定子磁芯17的例如縱剖面形狀不同這一點上，不同於第一實施例的旋轉驅動裝置90。即，軸承定子磁芯17形成為，除了上文所述的第1部分17a以及第2部分17b之外，其縱剖面形狀還包含一對第3部分17c，該一對第3部分17c從一對第2部分17b的軸承轉子部件11側的端部開始沿著第1方向（在該情况下為Z軸方向）朝向彼此接近的方向延伸之後，朝向軸承轉子部件11側延伸。
換言之，在軸承定子磁芯17的縱剖面形狀中，在本來從捲繞有軸承線圈18的第1部分17a的Z軸方向上的兩端開始朝向軸承轉子部件11延伸的C字形狀的開放端部分（例如，參照圖12），具有一對鑰匙型形狀部分，並且具有開放端彼此接近的形狀。
若軸承定子磁芯17是這樣的形狀，則能夠使得軸承線圈18在Z軸方向上的長度l，比軸承定子磁芯17的開放端一側的一對第3部分17c在Z軸方向上相對的面之間的距離La更大。另外，能夠使得軸承定子磁芯17的開放端一側的寬度，即一對第3部分17c的與Z軸方向上的相對的面相反的那一側的面之間的距離Lb，比軸承定子磁芯17本來在Z軸方向上的長度（即，旋轉驅動裝置90A在Z軸方向上的尺寸）Lh更小，並且與軸承轉子部件11在Z軸方向上的長度Lc大致相等。需要說明的是，驅動部30的馬達定子32，從軸承定子磁芯17的一對第2部分17b之間開始到一對第3部分17c之間為止進行配置。
本文中，通常已知，現有的磁性軸承200（參照圖12）産生的復原力，例如是軸承定子202的定子磁芯204的長度與軸承轉子部件206的軸向方向上的厚度Lf越大致相等，並且盡可能地越薄，則復原力越大。另一方面，磁通φ通過軸承定子202的線圈205進行控制，為了提高響應性，優選線圈205的電感盡可能地小。
該線圈205的電感，與線圈205的剖面面積S成比例，與線圈長度l成反比，因此為了提高線圈205的響應性，需要以减小線圈205的剖面面積S且增大線圈205的長度l的方式，在定子磁芯204上捲繞線圈205。
但是，若線圈長度l變長，則轉子201的軸承轉子部件206的軸向方向上的厚度Lf也會增大，因此轉子201的復原力會降低，特別地轉子201傾斜時復原力矩會降低，並且軸向方向上的磁性軸承200的尺寸會變大。
這裡，如上文所述，軸承定子12的開放端（第3部分17c）的Z軸方向上的長度Lb與軸承轉子部件11的Z軸方向上的長度Lc越大致相等，且軸承轉子部件11的Z軸方向上的長度Lc越短，則轉子20的磁性軸承10産生的位置以及傾斜的復原力越大。這一點，與圖12所示的現有的C字形狀的定子磁芯204相比，根據第二實施例的旋轉驅動裝置90A的磁性軸承10，能夠使得開放端的與軸承轉子部件11相對的部分（第3部分17c）在Z軸方向上的長度Lb變短。
因此，能夠在維持軸承線圈18的圈數N的同時，使得軸承轉子部件11在Z軸方向上的長度Lc比現有的更短，因此能夠實現軸承轉子部件11在Z軸方向上的小型化，並且能夠確保充分的復原力。另一方面，如上文所述，為了提高磁性軸承10的響應性，需要軸承線圈18的電感盡可能地小。這一點，根據第二實施例的磁性軸承10，由於能夠充分地確保軸承定子磁芯17的可用於捲繞軸承線圈18的第1部分17a的長度Ld，因此能夠增長軸承線圈18的Z軸方向上的長度l，並且减小軸承線圈18的剖面面積S，能夠抑制軸承線圈18的電感並且提高響應性。需要說明的是，為了使得軸承磁鐵13的吸引力最大化，優選軸承定子磁芯17的各個第3部分17c（突極）在Z軸方向上的寬度，與磁軛14、15在Z軸方向上的厚度大致相等。
根據該第二實施例的旋轉驅動裝置90A，能夠起到與第一實施例的旋轉驅動裝置90相同的作用效果，並且能夠進一步减小軸承轉子部件11的軸向方向上的尺寸。因此，促進了軸承/轉子部21的小型化，進而促進轉子20的小型化，作為整體能夠實現進一步的小型化。
［第三實施例］
［旋轉驅動裝置的其他結構］
圖9是示意性地示出第三實施例的旋轉驅動裝置90A的放大縱剖面圖。
第三實施例的旋轉驅動裝置90B，如圖9所示，磁性軸承10的軸承轉子部件11的結構、以及馬達定子32的形狀和在軸承定子磁芯17的內側空間的配置狀態，不同於第二實施例的旋轉驅動裝置90A。
即，軸承轉子部件11，例如，在具有圓環狀的軸承磁鐵13、以及與該軸承磁鐵13同心地以在軸向方向上的兩側對軸承磁鐵13進行夾持的方式配置的圓環狀的一對磁軛14、15的點上是相同的，但是細節不同。在第三实施方式中，一對磁轭14、15，例如其縱剖面形狀是軸承定子12一侧為開放端并且Z軸方向上的正中央断開的大致コ字型。
具體地，一對磁軛14、15的縱剖面形狀是，具有：一對第4部分14a、15a，對軸承磁鐵13在第1方向（這裡，為Z軸方向）上的兩個端面進行覆蓋並且沿著與Z軸方向正交的第2方向（這裡，為徑向方向（X軸方向））延伸的；一對第5部分14b、15b，從該一對第4部分14a、15a的與軸承定子12相反一側的端部開始朝向在Z軸方向上彼此接近的方向延伸。第4部分14a、15a的內周部，比軸承磁鐵13的內周部以及外周部更朝向內側以及外側突出。
在第4部分14a、15a的比軸承磁鐵13更靠近軸承定子12一側的、在第1方向上的相對的面之間，通過圓環狀的墊片19被磁軛14、15以及軸承磁鐵13以非接觸的方式被支承的馬達磁鐵31，配置成收納在軸承轉子部件11的尺寸（直徑）L1內，並且在第5部分14b、15b與軸承磁鐵13之間形成有第1間隙g1。另外，在該一對第5部分14b、15b的相對的頂端部之間，設有第2間隙g2。
如果軸承轉子部件11是這樣的形狀，那麽能夠通過第1間隙g1防止軸承磁鐵13的兩個磁極過於接近第5部分14b、15b，因此能夠將軸承磁鐵13産生的偏置磁通φ1穩定地提供給軸承定子12。另外，由與磁阻抗較大的軸承磁鐵13並聯的磁阻抗較小的第5部分14b、15b形成了磁迴路，因此軸承線圈18所産生的控制磁通φ3能夠盡可能無損失地通過軸承轉子部件11。但是，如果沒有第2間隙g2，軸承磁鐵13的兩個磁極會通過第5部分14b、15b而形成短路，因此考慮到向軸承定子12側穩定地提供偏置磁通φ1，與控制磁通束φ3所通過的磁迴路的磁阻抗的平衡，優選對第2間隙g2的寬度進行適當的設置。
另一方面，在本實施例中，不同於圖7所示的結構，構成馬達定子32的馬達線圈34沒有位於軸承定子磁芯17的第3部分17c之間，而是被收納在第2部分17b之間的位置。並且，僅僅有馬達定子磁芯33的朝向轉子20延伸的頂端部，位於軸承定子磁芯17的第3部分17c之間。即，馬達定子32，在軸承定子12的軸承線圈18的徑向方向上的內側，馬達定子磁芯33以及馬達線圈34被收納在軸承定子磁芯17的一對第2部分17b之間，並且馬達定子磁芯33的延伸部分配置在一對第3部分17c之間，並且馬達定子32配置成收納在軸承定子12的徑向方向上的尺寸L2內。
根據該第三實施例的旋轉驅動裝置90B，能夠起到與第二實施例的旋轉驅動裝置90A同樣的作用效果，並且能夠進一步减小軸承轉子部件11的軸向方向上的尺寸，因此能夠進一步促進軸承/轉子部21以及轉子20的小型化，能夠進一步實現整體的小型化。
［第四實施例］
圖10是示意性地示出第四實施例的旋轉驅動裝置90C的驅動部30的俯視圖。
在該實施例中，作為位移傳感器16，在馬達定子32的周方向上，在相鄰的6個槽之間間隔60°的角度設置有由電渦流傳感器等形成的6個位移傳感器16。霍爾集成電路16a，配置在一部分的位移傳感器16的附近。
當如此配置位移傳感器16時，馬達定子32的各個槽的位置與位移傳感器16的位置不會産生干涉，因此能夠將位移傳感器16配置在軸承轉子部件11的Z軸方向上的中央。由此，能夠在合適的位置檢測出轉子20的徑向方向上的位置偏移以及傾斜。
［第五實施例］
圖11A是示意性地示出應用了第五實施例的旋轉驅動裝置90D的泵100A的整體結構的縱剖面圖，圖11B是示意性地示出旋轉驅動裝置90D的驅動部30的俯視圖。
在該實施例中，位移傳感器16，在軸承轉子部件11的內周側，沿周方向間隔90°的角度配置有4個。即，後殼42的朝向後方延伸的圓筒狀突出部42b，其中央具有朝向前方延伸的的圓筒狀突出部42c，軸承轉子部件11配置在通過圓筒狀突出部42b以及圓筒狀突出部42c形成的環狀空間A4內。並且，在圓筒狀突出部42c的內側配置有4個位移傳感器16。在該情况下，位移傳感器16的配置場所不會被馬達定子32限制，因此能夠容易地將位移傳感器16配置在軸承轉子部件11的Z軸方向上的中央。
根據本實施例，與第四實施例同樣地，能夠將位移傳感器16配置在軸承轉子部件11的Z軸方向上的中央，因此能夠在合適的位置檢測出轉子20的徑向方向上的位置偏移以及傾斜。
以上，雖然說明瞭本發明的若干實施例，但是這些實施例，僅僅作為示例被提出，不意在限定本發明的範圍。這些新穎的實施例，能夠以其他各種各樣的方式進行實施，在不脫離發明的要旨的範圍內，能夠進行各種省略、替換、變更。這些實施例及其變形，也包含在發明的範圍、要旨內，並且包含與發明請求的範圍中記載的發明等同的範圍內。
［習知］ 200:磁性軸承 200a:葉輪 201:轉子 202:軸承定子 204:定子磁芯 205:線圈 206:軸承轉子部件 209:外殼體 300:驅動部 301:永久磁鐵組 302:空芯線圈組 ［本發明］ 10:磁性軸承 11:軸承轉子部件 12:軸承定子 13:軸承磁鐵 14、15:磁軛 14a、15a:第4部分 14b、15b:第5部分 16:位移傳感器 17:軸承定子磁芯 17a:第1部分 17b:第2部分 17c:第3部分 17d:磁極面 18:軸承線圈 19:墊片 20:轉子 21:軸承/轉子部21 22:葉輪 28:纜線接頭 29:後蓋 29a:插通孔 30:驅動部 31:馬達磁鐵 32:馬達定子 33:馬達定子磁芯 34:馬達線圈 41:前殼 41a:O形環 42:後殼 42a:凸緣部 42b:突出部 43:外殼體 43a:泵支座 44:定子支座 51:吸入口 52:排出口 60:控制部 61:第一基板 62:第二基板 63:第三基板 A:密閉空間 A1:泵室 A2:圓筒狀空間 A3:環狀空間 φ1、φ2、φ3:磁通 g1:第1間隙 g2:第2間隙 90、90A、90B、90C、90D:旋轉驅動裝置 100:泵
圖1是示意性地示出應用了本發明的第一實施例的旋轉驅動裝置的泵的整體結構的縱剖面圖。 圖2是示意性地示出該旋轉驅動裝置的放大縱剖面圖。 圖3A是示意性地示出該旋轉驅動裝置的整體結構的俯視圖。 圖3B是示意性地示出該旋轉驅動裝置的驅動部的整體結構的俯視圖。 圖4是將該旋轉驅動裝置的整體結構切除一部分且示意性地示出的立體圖。 圖5是將該旋轉驅動裝置的轉子的軸承/轉子部的整體結構切除一部分且示意性地示出的立體圖。 圖6是部分透視且示意性地示出應用了該旋轉驅動裝置的其他的泵的整體結構的立體圖。 圖7是示意性地示出本發明的第二實施例的旋轉驅動裝置的放大縱剖面圖。 圖8是示意性地示出該旋轉驅動裝置的整體結構的俯視圖。 圖9是示意性地示出本發明的第三實施例的旋轉驅動裝置的放大縱剖面圖。 圖10是示意性地示出本發明的第四實施例的旋轉驅動裝置的驅動部的附視圖。 圖11A是示意性地示出應用了本發明的第五實施例的旋轉驅動裝置的泵的整體結構的縱剖面圖。 圖11B是示意性地示出該旋轉驅動裝置的驅動部的俯視圖。 圖12是示意性地示出現有的磁性軸承以及驅動部的整體結構的縱剖面圖。
10:磁性軸承
11:軸承轉子部件
12:軸承定子
13:軸承磁鐵
14、15:磁軛
17:軸承定子磁芯
18:軸承線圈
19:墊片
20:轉子
21:軸承/轉子部21
22:葉輪
28:纜線接頭
29:後蓋
29a:插通孔
30:驅動部
31:馬達磁鐵
32:馬達定子
33:馬達定子磁芯
34:馬達線圈
41:前殼
41a:O形環
42:後殼
42a:凸緣部
42b:突出部
43:外殼體
43a:泵支座
44:定子支座
51:吸入口
52:排出口
60:控制部
61:第一基板
62:第二基板
63:第三基板
A:密閉空間
A1:泵室
A2:圓筒狀空間
A3:環狀空間
100:泵

Claims (12)

  1. 一種旋轉驅動裝置，包括： 轉子； 磁性軸承，通過磁性力非接觸地支承所述轉子； 驅動部，對所述轉子進行旋轉驅動， 其特徵在於， 所述磁性軸承，包含： 軸承定子，配置在所述轉子的外周側並且通過磁性力非接觸地支承所述轉子； 由磁性材料形成的環狀的軸承轉子部件，設置於所述轉子並且與所述軸承定子一起形成磁迴路， 所述驅動部，具有： 驅動定子，配置在所述轉子的外周側並且對所述轉子施加旋轉驅動力； 環狀的驅動轉子部件，配置在所述轉子的所述軸承轉子部件的外周側並且接收來自所述驅動定子的旋轉驅動力， 所述軸承定子，具有： 由磁性材料形成的多個軸承定子磁芯，配置在所述軸承轉子部件的外周側並且與所述軸承轉子部件一起形成磁迴路； 捲繞在所述軸承定子磁芯上的軸承線圈， 第1部分，在與面對所述軸承轉子部件的方向正交的第1方向上延伸； 一對第2部分，從所述第1部分的所述第1方向上的兩個端部開始朝向所述軸承轉子部件一側延伸，並且， 所述軸承線圈，捲繞在所述軸承定子磁芯的所述第1部分上， 所述驅動定子，穿過所述轉子的外周面與所述軸承定子磁芯的所述第1部分之間，並且穿過所述軸承定子磁芯的所述一對第2部分之間的所述第1方向上的位置而形成。
  2. 如請求項1所述之旋轉驅動裝置，其特徵在於，所述軸承定子磁芯，形成為還具有一對第3部分，該一對第3部分從所述一對第2部分的所述軸承轉子部件一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸之後，朝向所述軸承轉子部件一側延伸。
  3. 如請求項1或2所述之旋轉驅動裝置，其特徵在於， 所述軸承轉子部件，具有： 圓環狀的軸承磁鐵； 圓環狀的一對磁軛，配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵， 所述一對磁軛，具有： 一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且沿著所述第1方向延伸； 一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承磁鐵相反的那一側的端部開始朝向所述軸承定子一側延伸，並且， 在所述一對第5部分的在所述第1方向上相對的面之間配置有由非磁性體形成的墊片，所述墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承。
  4. 如請求項1或2所述之旋轉驅動裝置，其特徵在於， 所述軸承轉子部件，具有： 圓環狀的軸承磁鐵； 圓環狀的一對磁軛，配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵， 所述一對磁軛，具有： 一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且朝向與所述軸承定子相對的方向延伸； 一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承定子相反的那一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸，並且， 在所述一對第4部分的、比所述軸承磁鐵更靠近所述軸承定子一側的在所述第1方向上相對的面之間，配置有由非磁性體形成的墊片，所墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承， 在所述第5部分與所述軸承磁鐵之間形成有第1間隙， 在所述一對第5部分的彼此相對的各個頂端部之間，設有第2間隙。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之旋轉驅動裝置，其特徵在於，在所述軸承轉子部件的徑方向上的外側沿著所述軸承轉子部件的周方向配置有多個所述軸承定子，並且各個所述軸承定子分別在徑方向上與所述軸承轉子部件相對。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之旋轉驅動裝置，其特徵在於，所述驅動定子，具有由磁性材料形成的圓環狀的驅動定子磁芯和捲繞在所述驅動定子磁芯的槽中的驅動線圈，所述驅動定子磁芯從徑向方向的外側與所述驅動轉子部件相對，並且沿著所述驅動轉子部件的周方向具有多個磁極。
  7. 一種泵，包括轉子、通過磁性力非接觸地支承所述轉子的磁性軸承；對所述轉子進行旋轉驅動的驅動部、和安裝在所述轉子上的葉輪的泵機構； 其特徵在於， 所述磁性軸承，包含： 軸承定子，配置在所述轉子的外周側並且通過磁性力非接觸地支承所述轉子； 由磁性材料形成的環狀的軸承轉子部件，設置於所述轉子並且與所述軸承定子一起形成磁迴路， 所述驅動部，具有： 驅動定子，配置在所述轉子的外周側並且對所述轉子施加旋轉驅動力； 環狀的驅動轉子部件，配置在所述轉子的所述軸承轉子部件的外周側並且接收來自所述驅動定子的旋轉驅動力， 所述軸承定子，具有： 由磁性材料形成的多個軸承定子磁芯，配置在所述軸承轉子部件的外周側並且與所述軸承轉子部件一起形成磁迴路； 捲繞在所述軸承定子磁芯上的軸承線圈， 所述軸承定子磁芯，具有： 第1部分，在與面對所述軸承轉子部件的方向正交的第1方向上延伸； 一對第2部分，從所述第1部分的所述第1方向上的兩個端部開始朝向所述軸承轉子部件一側延伸，並且， 所述軸承線圈，捲繞在所述軸承定子磁芯的所述第1部分上， 所述驅動定子，穿過所述轉子的外周面與所述軸承定子磁芯的所述第1部分之間，並且穿過所述軸承定子磁芯的所述一對第2部分之間的所述第1方向上的位置而形成。
  8. 如請求項7所述之泵，其特徵在於，所述軸承定子磁芯，形成為還具有一對第3部分，該一對第3部分從所述一對第2部分的所述軸承轉子部件一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸之後，朝向所述軸承轉子部件一側延伸。
  9. 如請求項7或8所述之泵，其特徵在於， 所述軸承轉子部件，具有： 圓環狀的軸承磁鐵； 圓環狀的一對磁軛，配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵， 所述一對磁軛，具有： 一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且沿著所述第1方向延伸； 一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承磁鐵相反的那一側的端部開始朝向所述軸承定子側延伸，並且， 在所述一對第5部分的在所述第1方向上相對的面之間配置有由非磁性體形成的墊片，所述墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承。
  10. 如請求項7或8所述之泵，其特徵在於， 所述軸承轉子部件，具有： 圓環狀的軸承磁鐵； 圓環狀的一對磁軛，配置成在所述第1方向上夾持所述軸承磁鐵， 所述一對磁軛，具有： 一對第4部分，對所述軸承磁鐵的所述第1方向上的兩個端面進行覆蓋並且朝向與所述軸承定子相對的方向延伸； 一對第5部分，從所述一對第4部分的與所述軸承定子相反的那一側的端部開始沿著所述第1方向朝向彼此接近的方向延伸，並且， 在所述一對第4部分的、比所述軸承磁鐵更靠近所述軸承定子一側的在所述第1方向上相對的面之間，配置有由非磁性體形成的墊片，所墊片用於使得所述一對磁軛以及所述軸承磁鐵對所述驅動轉子部件進行非接觸支承， 在所述第5部分與所述軸承磁鐵之間形成有第1間隙， 在所述一對第5部分的彼此相對的各個頂端部之間，設有第2間隙。
  11. 如請求項7至10中任一項所述之泵，其特徵在於，在所述軸承轉子部件的徑方向上的外側沿著所述軸承轉子部件的周方向配置有多個所述軸承定子，並且各個所述軸承定子分別在徑方向上與所述軸承轉子部件相對。
  12. 如請求項7至11中任一項所述之泵，其特徵在於，所述驅動定子，具有由磁性材料形成的圓環狀的驅動定子磁芯和捲繞在所述驅動定子磁芯的槽中的驅動線圈，所述驅動定子磁芯從徑向方向的外側與所述驅動轉子部件相對，並且沿著所述驅動轉子部件的周方向具有多個磁極。
TW110124454A 2020-07-03 2021-07-02 旋轉驅動裝置以及泵 TW202202750A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-115775 2020-07-03
JP2020115775 2020-07-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202202750A true TW202202750A (zh) 2022-01-16

Family

ID=79315207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110124454A TW202202750A (zh) 2020-07-03 2021-07-02 旋轉驅動裝置以及泵

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230287893A1 (zh)
EP (1) EP4178090A4 (zh)
JP (1) JPWO2022004144A1 (zh)
KR (1) KR20230029602A (zh)
CN (1) CN115917935A (zh)
TW (1) TW202202750A (zh)
WO (1) WO2022004144A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114857171B (zh) * 2022-07-07 2022-09-30 山东天瑞重工有限公司 一种外转子径向解耦混合磁轴承
CN115452222B (zh) * 2022-09-01 2024-05-28 东北林业大学 应用于轴系扭矩测量的交变聚焦磁场激励装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4557245B2 (ja) 2003-10-17 2010-10-06 国立大学法人東京工業大学 人工心臓用のモータ装置
EP2209186B1 (en) * 2007-10-18 2020-05-27 Iwaki Co., Ltd. Magnetically-levitated motor and pump
US8378543B2 (en) * 2009-11-02 2013-02-19 Calnetix Technologies, L.L.C. Generating electromagnetic forces in large air gaps
KR101166854B1 (ko) * 2010-03-11 2012-07-19 한국기계연구원 자기베어링 구조 및 이를 구비한 터보기기
JP6887968B2 (ja) * 2018-03-28 2021-06-16 ダイキン工業株式会社 スラスト磁気軸受およびそれを備えたターボ圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022004144A1 (ja) 2022-01-06
EP4178090A1 (en) 2023-05-10
JPWO2022004144A1 (zh) 2022-01-06
KR20230029602A (ko) 2023-03-03
CN115917935A (zh) 2023-04-04
US20230287893A1 (en) 2023-09-14
EP4178090A4 (en) 2023-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2905876B1 (en) Electric drive apparatus
JP4616122B2 (ja) 磁気軸受
EP2239831B1 (en) Magnetic levitaion motor and pump
JP5395050B2 (ja) ブラシレスモータ
US10833570B2 (en) Homopolar bearingless slice motors
WO2020183884A1 (ja) 磁気軸受、これを備えた駆動装置及びポンプ
TW202202750A (zh) 旋轉驅動裝置以及泵
US11454279B2 (en) Thrust magnetic bearing and turbo-compressor with same
JP2008289283A (ja) 磁気軸受部を有する電動機
JP6531830B2 (ja) 電動過給機
CN111201696B (zh) 电机
US20080211354A1 (en) Bearingless Step Motor
US11204038B2 (en) Vacuum pump, and magnetic bearing device and annular electromagnet used in vacuum pump
JP2006230125A (ja) 回転電機
JP2003199288A (ja) 磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置
JP2008017543A (ja) モータの着磁方法
US20230155467A1 (en) Single-phase brushless dc motor
TWI834809B (zh) 磁性軸承、具備該磁性軸承的驅動裝置以及泵
US20220286003A1 (en) Motor
JP2006158034A (ja) Ｄｃブラシレスモータ
JP2006074960A (ja) 簡潔構造のモータ、及び、その始動方法