WO2025109793A1 - Magnetic bearing apparatus - Google Patents
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- 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
Definitions
- the present invention relates to a magnetic bearing device that can support a rotor without contact.
- Magnetic bearings are bearings that can support the rotor without contact using electromagnetic force, and can rotate the rotor at ultra-high speeds without friction loss. Magnetic bearings also have the advantage that they do not require lubricating oil, so they do not pollute the system environment, have a long life, and can be operated in vacuum, extremely low temperature, and high temperature environments.
- FIG. 14 is a schematic diagram showing the structure of a conventional magnetic bearing.
- the stator 500 of the magnetic bearing is composed of an axial stator section 501 and a radial stator section 502.
- the axial stator section 501 has two axial coils 512 wound around the rotor shaft 510.
- the radial stator section 502 has a four-slot structure and has four radial coils 513 (only two radial coils 513 are drawn in FIG. 14) for generating radial forces.
- the radial stator section 502 forms a magnetic circuit in a plane perpendicular to the axial direction of the rotor 520.
- the rotor 520 has a disk 525. This magnetic bearing supports the rotor 520 by generating a magnetic attraction force between the disk 525 of the rotor 520 and a stator core 526.
- the magnetic bearing described above has a problem in that the opposing area between the disk 525 and the stator core 526 (the area of the region surrounded by the dotted line) is small, and the supporting force of the rotor 520 per unit volume (also called the supporting force density) is small.
- the present invention provides an improved magnetic bearing device that can increase the bearing force (bearing force density).
- a magnetic bearing device in one aspect, includes a rotor shaft, a first disk protruding radially outward from the outer circumferential surface of the rotor shaft, a second disk protruding radially outward from the outer circumferential surface of the first disk, an axial coil arranged on both sides of the second disk, a plurality of radial coils arranged radially outward of the axial coil, and a stator core that houses the axial coil and the plurality of radial coils, the stator core including a pair of first axial stator cores located on both sides of the first disk, a plurality of pairs of second axial stator cores located on both sides of the second disk and between the second disk and the axial coil, and a plurality of radial stator cores each wound with the plurality of radial coils.
- the axial coil surrounds the periphery of the first disk. In one embodiment, the thickness of the first disc is greater than the thickness of the second disc. In one aspect, the plurality of radial coils surround the axial coil. In one aspect, the magnetic bearing device further includes a pair of side disks protruding radially outward from the outer peripheral surface of the first disk, the second disk is positioned between the pair of side disks, and the stator core further includes a pair of side stator cores arranged outside the pair of side disks in the axial direction of the rotor shaft.
- the magnetic bearing device further includes a current controller that controls currents supplied to the axial coil and the plurality of radial coils.
- the current controller is configured to supply current to one of the axial coils disposed on either side of the second disk while supplying current to the plurality of radial coils.
- the current controller is configured to supply currents of the same magnitude and direction to the radial coils.
- the current controller is configured to supply current to two radial coils located opposite each other among the plurality of radial coils while supplying current to the axial coil.
- the current controller is configured to supply current to the two radial coils such that the two radial coils generate magnetic flux in the second disc in the same direction.
- the current controller is configured to supply currents in opposite directions to the axial coils.
- the magnetic bearing device has a first disk and a second disk that face the stator core. Therefore, compared to conventional magnetic bearings, the facing area between the stator core and the rotor is increased, resulting in a high bearing force (high bearing force density).
- FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing an embodiment of a magnetic bearing device.
- FIG. 2 is a vertical sectional view of the magnetic bearing device shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2.
- FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of a magnetic bearing device.
- FIG. 5 is a vertical sectional view of the magnetic bearing device shown in FIG. 4 .
- 11A to 11C are diagrams illustrating an embodiment of a current supply method for generating a magnetic attraction force in the axial direction.
- FIGS. 11A to 11C are diagrams illustrating an embodiment of a current supply method for generating a magnetic attraction force in the axial direction.
- 10 is a graph illustrating the axial force analysis results for the embodiment described with reference to FIGS. 8 and 9;
- 11A to 11C are diagrams illustrating an embodiment of a current supply method for generating a radial magnetic attraction force.
- 11A to 11C are diagrams illustrating an embodiment of a current supply method for generating a radial magnetic attraction force.
- 13 is a graph illustrating the radial force analysis results of the embodiment described with reference to FIGS. 11 and 12.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a conventional magnetic bearing.
- Fig. 1 is a cross-sectional perspective view showing one embodiment of a magnetic bearing device
- Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the magnetic bearing device shown in Fig. 1
- Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 2.
- the magnetic bearing device comprises a rotor 1, a magnetic bearing 2 that supports the rotor 1 in a non-contact manner by magnetic attraction, and a current controller 3 that controls the operation of the magnetic bearing 2.
- the rotor 1 is a rotatable structure.
- Applications of the rotor 1 rotatably supported by the magnetic bearing 2 are not particularly limited.
- the rotor 1 is all or part of a rotor included in a rotating machine such as a liquid pump or a vacuum pump.
- the magnetic bearing device can support the rotor 1 without mechanically contacting the rotor 1, and therefore does not cause wear or frictional heat in the rotor 1. Therefore, the magnetic bearing device is suitable for applications in which it supports rotors that rotate at high speeds, such as the turbine of a turbomolecular pump or the impeller rotor of a liquid hydrogen pump that transports liquid hydrogen, which has a low specific gravity.
- the rotor 1 has a rotor shaft 5, a first disk 7 protruding radially outward from the outer circumferential surface of the rotor shaft 5, and a second disk 8 protruding radially outward from the outer circumferential surface of the first disk 7.
- the rotor shaft 5, the first disk 7, and the second disk 8 are concentric.
- the rotor shaft 5, the first disk 7, and the second disk 8 are an integral structure and rotate together.
- the first disk 7 has a larger diameter than the rotor shaft 5, and the second disk 8 has a larger diameter than the first disk 7.
- the second disk 8 is located at the center of the first disk 7 in the axial direction of the rotor 1.
- the thickness (axial width) of the first disk 7 is larger than the thickness (axial width) of the second disk 8.
- the rotor 1 of this embodiment is a dual disk rotor having a first disk 7 and a second disk 8.
- the magnetic bearing 2 includes a pair of axial coils 10A, 10B arranged on both sides of the second disk 8, a number of radial coils 12A, 12B, 12C, 12D arranged radially outside the axial coils 10A, 10B, and a stator core 15 that houses the axial coils 10A, 10B and the number of radial coils 12A, 12B, 12C, 12D.
- the pair of axial coils 10A, 10B are arranged to surround the first disk 7. More specifically, the axial coils 10A, 10B are arranged radially outside the first disk 7 and on both sides of the second disk 8 in the axial direction of the rotor 1.
- the central axes of the axial coils 10A, 10B coincide with the axis of the rotor 1.
- the radial coils 12A to 12D surround the pair of axial coils 10A, 10B and are arranged along the outer circumferential surfaces of the axial coils 10A, 10B. As shown in FIG. 3, in this embodiment, four radial coils 12A, 12B, 12C, 12D are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the rotor 1. In one embodiment, five or more radial coils may be provided.
- the central axis of each of the radial coils 12A, 12B, 12C, 12D is perpendicular to the axis of the rotor 1. Thus, each of the radial coils 12A, 12B, 12C, 12D forms a magnetic circuit in a plane perpendicular to the axial direction of the rotor 1.
- the stator core 15 is made of a magnetic material such as silicon steel.
- the stator core 15 covers the axial coils 10A, 10B, the multiple radial coils 12A-12D, the first disk 7, and the second disk 8.
- the stator core 15 has a pair of first axial stator cores 19A, 19B, multiple pairs of second axial stator cores 17A, 17B, and multiple radial stator cores 18.
- the pair of first axial stator cores 19A, 19B are located on both sides of the first disk 7 in the axial direction of the rotor 1. More specifically, the first axial stator cores 19A, 19B have first opposing surfaces 19c, 19d that face both side surfaces 7a, 7b of the first disk 7. The first axial stator cores 19A, 19B extend radially inward from the outer wall portion 21 of the stator core 15.
- Second axial stator cores 17A, 17B are provided corresponding to the multiple radial coils 12A to 12D.
- four radial coils 12A to 12D are provided, and therefore four pairs of second axial stator cores 17A, 17B are provided.
- FIG. 2 only two pairs of second axial stator cores 17A, 17B are depicted.
- Each pair of second axial stator cores 17A, 17B is located on both sides of the second disk 8 and between a pair of axial coils 10A, 10B. More specifically, the second axial stator core 17A is located between the second disk 8 and the axial coil 10A, and the second axial stator core 17B is located between the second disk 8 and the axial coil 10B.
- the multiple pairs of second axial stator cores 17A, 17B have second opposing surfaces 17c, 17d that face both side surfaces 8a, 8b of the second disk 8.
- the multiple radial stator cores 18 are provided corresponding to the multiple radial coils 12A-12D. In this embodiment, four radial coils 12A-12D are provided, and therefore four radial stator cores 18 are provided. In FIG. 2, only two radial stator cores 18 are illustrated. The multiple radial stator cores 18 are located radially outside the second disk 8 and the multiple pairs of second axial stator cores 17A, 17B.
- the multiple radial stator cores 18 surround the second disk 8.
- Each radial stator core 18 has an inner peripheral surface 18a that faces the outer peripheral surface 8c of the second disk 8.
- the multiple radial coils 12A to 12D are wound around the multiple radial stator cores 18, respectively.
- four radial coils 12A to 12D are wound around four radial stator cores 18, respectively.
- the pairs of second axial stator cores 17A, 17B are each connected to a plurality of radial stator cores 18, which extend radially inward from the outer wall portion 21 of the stator core 15.
- the thickness of the first disk 7 is greater than the thickness of the second disk 8, and the second disk 8 is located at the center of the outer circumferential surface of the first disk 7. This configuration reduces magnetic flux leakage from the radial stator core 18 to the first axial stator cores 19A and 19B.
- the embodiment described with reference to Figures 1 to 3 has first opposing surfaces 19c, 19d and second opposing surfaces 17c, 17d, so the opposing area between the rotor 1 and the stator core 15 is increased.
- the magnetic bearing 2 shown in Figures 1 to 3 has an opposing area that is three times or more the opposing area of the conventional magnetic bearing shown in Figure 14. Therefore, the magnetic bearing device according to the embodiment described with reference to Figures 1 to 3 can achieve a high supporting force (supporting force density).
- the magnetic bearing device is equipped with multiple displacement sensors (not shown) for measuring the axial and radial displacements of the rotor 1.
- the measured values of the axial and radial displacements of the rotor 1 are sent to the current controller 3.
- the current controller 3 controls the currents to be supplied to the axial coils 10A, 10B and the multiple radial coils 12A-12D based on the measured values of the axial and radial displacements of the rotor 1.
- the rotor 1 is supported in a non-contact manner by the magnetic attraction forces generated by the axial coils 10A, 10B and the multiple radial coils 12A-12D.
- the current controller 3 includes a storage device 3a that stores a program for controlling the position of the rotor 1, a calculation device 3b that executes calculations according to instructions included in the program, and a power source 3c that supplies current to the pair of axial coils 10A, 10B and the multiple radial coils 12A to 12D.
- the current controller 3 includes at least one computer.
- the storage device 3a includes a main storage device such as a random access memory (RAM) and an auxiliary storage device such as a hard disk drive (HDD) and a solid state drive (SSD).
- Examples of the calculation device 3b include a CPU (central processing unit) and a GPU (graphic processing unit).
- the specific configuration of the current controller 3 is not limited to these examples, as long as the current controller 3 can control the current to be supplied to the pair of axial coils 10A, 10B and the multiple radial coils 12A to 12D based on the measured values of the axial displacement of the rotor 1 and the radial displacement of the rotor 1.
- FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the magnetic bearing device
- FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of the magnetic bearing device shown in FIG. 4.
- the configuration and operation of this embodiment not specifically described are the same as the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3, and therefore duplicated descriptions will be omitted.
- the cross-sectional view shown in FIG. 3 also applies to this embodiment shown in FIGS. 4 and 5.
- the magnetic bearing device further includes a pair of side disks 24A, 24B in addition to the first disk 7 and second disk 8 described above.
- the rotor shaft 5, the first disk 7, the second disk 8, and the pair of side disks 24A, 24B are concentric.
- the rotor shaft 5, the first disk 7, the second disk 8, and the pair of side disks 24A, 24B are integrally constructed and rotate as a unit.
- the side disks 24A and 24B protrude radially outward from the outer peripheral surface of the first disk 7.
- the second disk 8 is located between the pair of side disks 24A and 24B.
- the side disks 24A and 24B are located at both ends of the first disk 7.
- the rotor 1 of this embodiment is a multi-disk rotor having the first disk 7, the second disk 8, and the side disks 24A and 24B.
- each of the side disks 24A, 24B has a diameter larger than the second disk 8. Furthermore, in one embodiment, the thickness of each of the side disks 24A, 24B is smaller than the thickness of the second disk 8.
- the pair of axial coils 10A, 10B and the multiple radial coils 12A to 12D are located between the pair of side disks 24A, 24B. In other words, the pair of side disks 24A, 24B are disposed outside the pair of axial coils 10A, 10B and the multiple radial coils 12A to 12D in the axial direction of the rotor 1.
- the stator core 15 has a pair of side stator cores 26A, 26B arranged outside the pair of side disks 24A, 24B in the axial direction of the rotor shaft 5.
- the side stator cores 26A, 26B extend radially inward from the outer wall portion 21 of the stator core 15, and the first axial stator cores 19A, 19B extend radially inward from the side stator cores 26A, 26B.
- the side stator cores 26A, 26B have third opposing surfaces 26c, 26d that face the outer surfaces 24c, 24d of the side disks 24A, 24B.
- the embodiment described with reference to Figures 4 and 5 has first opposing surfaces 19c, 19d, second opposing surfaces 17c, 17d, and third opposing surfaces 26c, 26d, so that the opposing area between the rotor 1 and the stator core 15 is increased.
- the magnetic bearing 2 shown in Figures 4 and 5 has an opposing area that is about seven times that of the conventional magnetic bearing shown in Figure 14. Therefore, the magnetic bearing device according to the embodiment described with reference to Figures 4 and 5 can achieve a higher supporting force (supporting force density).
- FIG. 6 is a graph showing an example of the axial force generated by the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 1 to 3 (hereinafter referred to as Model A), the axial force generated by the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 4 and 5 (hereinafter referred to as Model B), and the axial force generated by the conventional magnetic bearing described with reference to FIG. 14 (hereinafter referred to as Model C).
- Models A, B, and C were designed so that they had the same outer diameter. Models A, B, and C generated axial forces by passing current through only one of the two axial coils. The current value was a low current of 0 to 0.1 A. As can be seen from Figure 6, models A and B can generate a large axial force with a relatively small current compared to model C. In addition, model B can generate a larger axial force than model A.
- Figure 7 is a graph showing an example of the radial force generated by model A, the radial force generated by model B, and the radial force generated by model C.
- Models A, B, and C were designed so that they had the same outer diameter. Models A, B, and C generated radial forces by passing current through only one of the four axial coils. The current value was a high current of 0 to 1 A. As can be seen from Figure 7, models A and B can generate a larger radial force than model C. In addition, model B can generate a larger radial force than model A.
- the current controller 3 is configured to supply current of the same magnitude and direction to all of the radial coils 12A-12D.
- the radial coils 12A-12D generate radially outward forces, as indicated by the white arrows. These radially outward forces have the same magnitude and therefore cancel each other out.
- the current controller 3 when generating a magnetic attraction force toward the left side, similarly supplies current to all of the radial coils 12A to 12D, while supplying current only to the left axial coil 10B.
- FIG. 8 shows the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 1 to 3, the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 4 and 5 also operates in the same manner.
- FIG. 10 is a graph showing the analysis results of the axial force in the embodiment described with reference to FIG. 8 and FIG. 9.
- Current was passed only through one axial coil 10A while varying the current from 0 to 0.2A, and current was passed through four radial coils 12A-12D in four patterns of 0A, 0.1A, 0.2A, and 0.3A.
- the axial force increased as the current passed through the four radial coils 12A-12D increased. This is because the increase in current passed through the four radial coils 12A-12D created a larger difference in magnetic flux density between the left and right sides of the rotor 1.
- the current controller 3 is configured to supply current to two radial coils located on opposite sides of the multiple radial coils 12A to 12D while supplying current to both axial coils 10A, 10B. As shown in Figure 11, the current controller 3 supplies currents in opposite directions to the axial coils 10A, 10B.
- the current controller 3 supplies current to two radial coils 12A, 12C located on opposite sides, and does not supply current to the other two radial coils 12B, 12D.
- the two radial coils 12A, 12C to which current is supplied generate magnetic flux in the same direction in the second disk 8.
- the two radial coils 12A, 12C generate upward magnetic flux in the second disk 8.
- current is passed through the radial coil 12C on the opposite side so that it generates magnetic flux in the same direction, thereby strengthening the radial magnetic flux.
- current is passed through the two axial coils 10A, 10B so as to form a symmetrical magnetic circuit with respect to the second disk 8.
- FIG. 11 shows the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 1 to 3, the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 4 and 5 operates in the same manner.
- FIG. 13 is a graph showing the results of an analysis of the radial force in the embodiment described with reference to FIG. 11 and FIG. 12.
- Current was passed through the two radial coils 12A, 12C while varying the current from 0 to 1 A, and current was passed through the two axial coils 10A, 10B in three patterns of 0 A, 0.2 A, and 0.4 A.
- the radial force increased as the current passed through the two axial coils 10A, 10B increased. This is because a larger difference in magnetic flux density was generated above and below the rotor 1 due to the increase in current passed through the two axial coils 10A, 10B.
- the magnetic bearing device of each of the above-mentioned embodiments is a three-degree-of-freedom magnetic bearing device.
- the current application method described with reference to Figures 8 to 13 is suitable for a three-degree-of-freedom magnetic bearing device, and can improve the bearing force density.
- the present invention can be used in magnetic bearing devices that can support a rotor without contact.
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Abstract
Description
本発明は、ロータを非接触で支持することができる磁気軸受装置に関する。 The present invention relates to a magnetic bearing device that can support a rotor without contact.
磁気軸受は、ロータを電磁力により非接触で支持可能な軸受であり、摩擦損失がなく、ロータを超高速で回転させることが可能である。また、磁気軸受は、潤滑油を必要としないため、システム環境が汚染されず、長寿命かつ真空・極低温・高温環境で運用可能であるという利点がある。 Magnetic bearings are bearings that can support the rotor without contact using electromagnetic force, and can rotate the rotor at ultra-high speeds without friction loss. Magnetic bearings also have the advantage that they do not require lubricating oil, so they do not pollute the system environment, have a long life, and can be operated in vacuum, extremely low temperature, and high temperature environments.
図14は、従来の磁気軸受の構造を示す模式図である。図14に示すように、磁気軸受のステータ500は、アキシャルステータ部501とラジアルステータ部502から構成される。アキシャルステータ部501は、ロータ軸510まわりを巻線方向とした2つのアキシャルコイル512を有する。ラジアルステータ部502は、4スロット構造であり、径方向力を発生させるための4つのラジアルコイル513(図14では2つのラジアルコイル513のみが描かれている)を有する。ラジアルステータ部502は、ロータ520の軸方向に垂直な平面内で磁気回路を形成する。ロータ520はディスク525を有している。この磁気軸受は、ロータ520のディスク525とステータコア526との間に磁気吸引力を発生させることで、ロータ520を支持する。
FIG. 14 is a schematic diagram showing the structure of a conventional magnetic bearing. As shown in FIG. 14, the
しかしながら、上記磁気軸受は、ディスク525とステータコア526との対向面積(点線で囲む領域の面積)が小さく、単位体積あたりのロータ520の支持力(支持力密度ともいう)が小さいという問題があった。
However, the magnetic bearing described above has a problem in that the opposing area between the
そこで、本発明は、支持力(支持力密度)を大きくすることができる、改良された磁気軸受装置を提供する。 The present invention provides an improved magnetic bearing device that can increase the bearing force (bearing force density).
一態様では、ロータ軸と、前記ロータ軸の外周面から径方向外側に突出する第1ディスクと、前記第1ディスクの外周面から径方向外側に突出する第2ディスクと、前記第2ディスクの両側に配置されたアキシャルコイルと、前記アキシャルコイルの径方向外側に配置された複数のラジアルコイルと、前記アキシャルコイルおよび前記複数のラジアルコイルを収容するステータコアを備え、前記ステータコアは、前記第1ディスクの両側に位置する一対の第1アキシャルステータコアと、前記第2ディスクの両側に位置し、かつ前記第2ディスクと前記アキシャルコイルとの間に位置する複数対の第2アキシャルステータコアと、前記複数のラジアルコイルがそれぞれ巻かれた複数のラジアルステータコアを備えている、磁気軸受装置が提供される。 In one aspect, a magnetic bearing device is provided that includes a rotor shaft, a first disk protruding radially outward from the outer circumferential surface of the rotor shaft, a second disk protruding radially outward from the outer circumferential surface of the first disk, an axial coil arranged on both sides of the second disk, a plurality of radial coils arranged radially outward of the axial coil, and a stator core that houses the axial coil and the plurality of radial coils, the stator core including a pair of first axial stator cores located on both sides of the first disk, a plurality of pairs of second axial stator cores located on both sides of the second disk and between the second disk and the axial coil, and a plurality of radial stator cores each wound with the plurality of radial coils.
一態様では、前記アキシャルコイルは、前記第1ディスクの周囲を囲んでいる。
一態様では、前記第1ディスクの厚さは、前記第2ディスクの厚さよりも大きい。
一態様では、前記複数のラジアルコイルは、前記アキシャルコイルの周囲を囲んでいる。
一態様では、前記磁気軸受装置は、前記第1ディスクの外周面から径方向外側に突出する一対のサイドディスクをさらに備えており、前記第2ディスクは、前記一対のサイドディスクの間に位置しており、前記ステータコアは、前記ロータ軸の軸方向において前記一対のサイドディスクの外側に配置された一対のサイドステータコアをさらに備えている。
In one aspect, the axial coil surrounds the periphery of the first disk.
In one embodiment, the thickness of the first disc is greater than the thickness of the second disc.
In one aspect, the plurality of radial coils surround the axial coil.
In one aspect, the magnetic bearing device further includes a pair of side disks protruding radially outward from the outer peripheral surface of the first disk, the second disk is positioned between the pair of side disks, and the stator core further includes a pair of side stator cores arranged outside the pair of side disks in the axial direction of the rotor shaft.
一態様では、前記磁気軸受装置は、前記アキシャルコイルおよび前記複数のラジアルコイルに供給する電流を制御する電流コントローラをさらに備えている。
一態様では、前記電流コントローラは、前記複数のラジアルコイルに電流を供給しながら、前記第2ディスクの両側に配置された前記アキシャルコイルのうちの一方に電流を供給するように構成されている。
一態様では、前記電流コントローラは、同じ大きさおよび同じ方向の電流を前記複数のラジアルコイルに供給するように構成されている。
一態様では、前記電流コントローラは、前記アキシャルコイルに電流を供給しながら、前記複数のラジアルコイルのうちの互いに反対側に位置する2つのラジアルコイルに電流を供給するように構成されている。
一態様では、前記電流コントローラは、前記2つのラジアルコイルが同じ方向の磁束を前記第2ディスク内に発生するように前記2つのラジアルコイルに電流を供給するように構成されている。
一態様では、前記電流コントローラは、反対方向の電流を前記アキシャルコイルに供給するように構成されている。
In one embodiment, the magnetic bearing device further includes a current controller that controls currents supplied to the axial coil and the plurality of radial coils.
In one aspect, the current controller is configured to supply current to one of the axial coils disposed on either side of the second disk while supplying current to the plurality of radial coils.
In one aspect, the current controller is configured to supply currents of the same magnitude and direction to the radial coils.
In one aspect, the current controller is configured to supply current to two radial coils located opposite each other among the plurality of radial coils while supplying current to the axial coil.
In one aspect, the current controller is configured to supply current to the two radial coils such that the two radial coils generate magnetic flux in the second disc in the same direction.
In one aspect, the current controller is configured to supply currents in opposite directions to the axial coils.
磁気軸受装置は、ステータコアに対向する第1ディスクと第2ディスクを備えている。したがって、従来の磁気軸受に比べて、ステータコアとロータとの対向面積が増加し、結果として高い支持力(高い支持力密度)が達成できる。 The magnetic bearing device has a first disk and a second disk that face the stator core. Therefore, compared to conventional magnetic bearings, the facing area between the stator core and the rotor is increased, resulting in a high bearing force (high bearing force density).
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、磁気軸受装置の一実施形態を示す断面斜視図であり、図2は、図1に示す磁気軸受装置の縦断面図であり、図3は、図2のA-A線断面図である。磁気軸受装置は、ロータ1と、ロータ1を磁気吸引力により非接触で支持する磁気軸受2と、磁気軸受2の動作を制御する電流コントローラ3を備える。
Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a cross-sectional perspective view showing one embodiment of a magnetic bearing device, Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the magnetic bearing device shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A in Fig. 2. The magnetic bearing device comprises a
ロータ1は、回転可能な構造体である。磁気軸受2によって回転可能に支持されるロータ1の適用例は、特に限定されない。例えば、ロータ1は、液体ポンプ、真空ポンプなどの回転機械に含まれるロータの一部または全部である。特に、磁気軸受装置は、ロータ1に機械的に接触せずにロータ1を支持することができるので、ロータ1の摩耗や摩擦熱を引き起こすことがない。したがって、磁気軸受装置は、ターボ分子ポンプのタービンや、比重の低い液体水素を移送する液体水素ポンプの羽根車ロータなど、高速で回転するロータを支持する用途に適している。
The
ロータ1は、ロータ軸5と、ロータ軸5の外周面から径方向外側に突出する第1ディスク7と、第1ディスク7の外周面から径方向外側に突出する第2ディスク8を有する。ロータ軸5、第1ディスク7、および第2ディスク8は、同心上にある。ロータ軸5、第1ディスク7、および第2ディスク8は、一体的な構造体であり、これらは一体に回転する。第1ディスク7はロータ軸5よりも大きな直径を有し、第2ディスク8は第1ディスク7よりも大きな直径を有する。第2ディスク8は、ロータ1の軸方向において、第1ディスク7の中央に位置している。第1ディスク7の厚さ(軸方向の幅)は、第2ディスク8の厚さ(軸方向の幅)よりも大きい。本実施形態のロータ1は、第1ディスク7と第2ディスク8を有するデュアルディスクロータである。
The
磁気軸受2は、第2ディスク8の両側に配置された一対のアキシャルコイル10A,10Bと、アキシャルコイル10A,10Bの径方向外側に配置された複数のラジアルコイル12A,12B,12C,12Dと、アキシャルコイル10A,10Bおよび複数のラジアルコイル12A,12B,12C,12Dを収容するステータコア15を備えている。一対のアキシャルコイル10A,10Bは、第1ディスク7を囲むように配置されている。より具体的には、これらアキシャルコイル10A,10Bは、第1ディスク7の径方向外側に配置され、かつロータ1の軸方向において第2ディスク8の両側に配置されている。アキシャルコイル10A,10Bの中心軸線は、ロータ1の軸心に一致する。
The
複数のラジアルコイル12A~12Dは、一対のアキシャルコイル10A,10Bの周囲を囲んでおり、アキシャルコイル10A,10Bの外周面に沿って配列されている。図3に示すように、本実施形態では、4つのラジアルコイル12A,12B,12C,12Dがロータ1の周方向に沿って等間隔に配列されている。一実施形態では、5つまたはそれよりも多いラジアルコイルが設けられてもよい。ラジアルコイル12A,12B,12C,12Dのそれぞれの中心軸線は、ロータ1の軸心に対して垂直である。したがって、ラジアルコイル12A,12B,12C,12Dのそれぞれは、ロータ1の軸方向に垂直な平面内で磁気回路を形成する。
The
ステータコア15は、ケイ素鋼などの磁性材料から構成されている。ステータコア15は、アキシャルコイル10A,10B、複数のラジアルコイル12A~12D、第1ディスク7、および第2ディスク8を覆っている。図2に示すように、ステータコア15は、一対の第1アキシャルステータコア19A,19B、複数対の第2アキシャルステータコア17A,17B、および複数のラジアルステータコア18を有している。
The
一対の第1アキシャルステータコア19A,19Bは、ロータ1の軸方向において第1ディスク7の両側に位置している。より具体的には、第1アキシャルステータコア19A,19Bは、第1ディスク7の両側面7a,7bに対向する第1対向面19c,19dを有する。第1アキシャルステータコア19A,19Bは、ステータコア15の外壁部21から径方向内側に延びている。
The pair of first
複数対の第2アキシャルステータコア17A,17Bは、複数のラジアルコイル12A~12Dに対応して設けられる。本実施形態では、4つのラジアルコイル12A~12Dが設けられているので、4対の第2アキシャルステータコア17A,17Bが設けられている。図2では、2対の第2アキシャルステータコア17A,17Bのみが描かれている。各対の第2アキシャルステータコア17A,17Bは、第2ディスク8の両側に位置しており、かつ一対のアキシャルコイル10A,10Bの間に位置している。より具体的には、第2アキシャルステータコア17Aは、第2ディスク8とアキシャルコイル10Aとの間に位置しており、第2アキシャルステータコア17Bは、第2ディスク8とアキシャルコイル10Bとの間に位置している。複数対の第2アキシャルステータコア17A,17Bは、第2ディスク8の両側面8a,8bに対向する第2対向面17c,17dを有する。
Multiple pairs of second
複数のラジアルステータコア18は、複数のラジアルコイル12A~12Dに対応して設けられる。本実施形態では、4つのラジアルコイル12A~12Dが設けられているので、4つのラジアルステータコア18が設けられている。図2では、2つのラジアルステータコア18のみが描かれている。複数のラジアルステータコア18は、第2ディスク8および複数対の第2アキシャルステータコア17A,17Bの径方向外側に位置している。
The multiple
図3に示すように、複数のラジアルステータコア18は、第2ディスク8を囲んでいる。各ラジアルステータコア18は、第2ディスク8の外周面8cに対向する内周面18aを有する。複数のラジアルコイル12A~12Dは、複数のラジアルステータコア18にそれぞれ巻かれている。本実施形態では、4つのラジアルコイル12A~12Dが、4つのラジアルステータコア18にそれぞれ巻かれている。
As shown in FIG. 3, the multiple
図2に示すように、複数対の第2アキシャルステータコア17A,17Bは、複数のラジアルステータコア18にそれぞれ接続されており、複数のラジアルステータコア18はステータコア15の外壁部21から径方向内側に延びている。
As shown in FIG. 2, the pairs of second
図1乃至図3を参照して説明した実施形態によれば、第1ディスク7の厚さは、第2ディスク8の厚さよりも大きく、かつ第2ディスク8は第1ディスク7の外周面の中央に位置している。このような構成としたことにより、ラジアルステータコア18から第1アキシャルステータコア19A,19Bへの磁束漏れを軽減することができる。
According to the embodiment described with reference to Figures 1 to 3, the thickness of the
図1乃至図3を参照して説明した実施形態は、第1対向面19c,19dおよび第2対向面17c,17dを有しているので、ロータ1とステータコア15との対向面積が増加する。具体的には、図1乃至図3に示す磁気軸受2は、図14に示す従来の磁気軸受の対向面積の3倍以上の対向面積を持つ。したがって、図1乃至図3を参照して説明した実施形態に係る磁気軸受装置は、高い支持力(支持力密度)を達成することができる。
The embodiment described with reference to Figures 1 to 3 has first opposing
磁気軸受装置は、ロータ1の軸方向の変位およびロータ1の径方向の変位を測定するための複数の変位センサ(図示せず)を備えている。ロータ1の軸方向の変位およびロータ1の径方向の変位の測定値は、電流コントローラ3に送られる。電流コントローラ3は、ロータ1の軸方向の変位およびロータ1の径方向の変位の測定値に基づいて、アキシャルコイル10A,10Bおよび複数のラジアルコイル12A~12Dに供給すべき電流を制御する。ロータ1は、アキシャルコイル10A,10Bおよび複数のラジアルコイル12A~12Dによって生成する磁気吸引力により非接触で支持される。
The magnetic bearing device is equipped with multiple displacement sensors (not shown) for measuring the axial and radial displacements of the
電流コントローラ3は、ロータ1の位置を制御するためのプログラムが格納された記憶装置3aと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置3bと、一対のアキシャルコイル10A,10Bおよび複数のラジアルコイル12A~12Dに電流を供給する電源3cを備えている。電流コントローラ3は、少なくとも1台のコンピュータを備えている。記憶装置3aは、ランダムアクセスメモリ(RAM)などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ(HDD)、ソリッドステートドライブ(SSD)などの補助記憶装置を備えている。演算装置3bの例としては、CPU(中央処理装置)、GPU(グラフィックプロセッシングユニット)が挙げられる。ただし、電流コントローラ3が、ロータ1の軸方向の変位およびロータ1の径方向の変位の測定値に基づいて一対のアキシャルコイル10A,10Bおよび複数のラジアルコイル12A~12Dに供給すべき電流を制御できる限りにおいて、電流コントローラ3の具体的構成はこれらの例に限定されない。
The
図4は、磁気軸受装置の他の実施形態を示す斜視図であり、図5は、図4に示す磁気軸受装置の縦断面図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図1乃至図3を参照して説明した実施形態と同じであるので、それらの重複する説明を省略する。図3に示す断面図は、図4および図5に示す本実施形態にも適用される。 FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the magnetic bearing device, and FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of the magnetic bearing device shown in FIG. 4. The configuration and operation of this embodiment not specifically described are the same as the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3, and therefore duplicated descriptions will be omitted. The cross-sectional view shown in FIG. 3 also applies to this embodiment shown in FIGS. 4 and 5.
磁気軸受装置は、上述した第1ディスク7および第2ディスク8に加え、一対のサイドディスク24A,24Bをさらに備えている。ロータ軸5、第1ディスク7、第2ディスク8、および一対のサイドディスク24A,24Bは、同心上にある。ロータ軸5、第1ディスク7、第2ディスク8、および一対のサイドディスク24A,24Bは、一体に構成されており、一体に回転する。
The magnetic bearing device further includes a pair of
サイドディスク24A,24Bは、第1ディスク7の外周面から径方向外側に突出している。第2ディスク8は、一対のサイドディスク24A,24Bの間に位置している。本実施形態では、サイドディスク24A,24Bは、第1ディスク7の両端に位置している。本実施形態のロータ1は、第1ディスク7と、第2ディスク8と、サイドディスク24A,24Bを有するマルチディスクロータである。
The
一実施形態では、サイドディスク24A,24Bのそれぞれは、第2ディスク8よりも大きな直径を有している。さらに、一実施形態では、サイドディスク24A,24Bのそれぞれの厚さは、第2ディスク8の厚さよりも小さい。一対のアキシャルコイル10A,10Bおよび複数のラジアルコイル12A~12Dは、一対のサイドディスク24A,24Bの間に位置している。すなわち、一対のサイドディスク24A,24Bは、ロータ1の軸方向において、一対のアキシャルコイル10A,10Bおよび複数のラジアルコイル12A~12Dの外側に配置されている。
In one embodiment, each of the
ステータコア15は、ロータ軸5の軸方向において一対のサイドディスク24A,24Bの外側に配置された一対のサイドステータコア26A,26Bを備えている。サイドステータコア26A,26Bは、ステータコア15の外壁部21から径方向内側に延びており、第1アキシャルステータコア19A,19Bは、サイドステータコア26A,26Bから径方向内側に延びている。サイドステータコア26A,26Bは、サイドディスク24A,24Bの外面24c,24dに対向する第3対向面26c,26dを有する。
The
図4および図5を参照して説明した実施形態は、第1対向面19c,19d、第2対向面17c,17d、および第3対向面26c,26dを有しているので、ロータ1とステータコア15との対向面積がより増加する。具体的には、図4および図5に示す磁気軸受2は、図14に示す従来の磁気軸受の対向面積の約7倍の対向面積を持つ。したがって、図4および図5を参照して説明した実施形態に係る磁気軸受装置は、より高い支持力(支持力密度)を達成することができる。
The embodiment described with reference to Figures 4 and 5 has first opposing
図6は、図1乃至図3を参照して説明した磁気軸受装置(以下、モデルAという)により発生した軸方向の力、図4および図5を参照して説明した磁気軸受装置(以下、モデルBという)により発生した軸方向の力、および図14を参照して説明した従来の磁気軸受(以下、モデルCという)により発生した軸方向の力の一例を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing an example of the axial force generated by the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 1 to 3 (hereinafter referred to as Model A), the axial force generated by the magnetic bearing device described with reference to FIGS. 4 and 5 (hereinafter referred to as Model B), and the axial force generated by the conventional magnetic bearing described with reference to FIG. 14 (hereinafter referred to as Model C).
モデルA,B,Cの外径が同じになるようにモデルA,B,Cを設計した。モデルA,B,Cは、2つのアキシャルコイルのうちの一方のみに電流を流すことで、軸方向の力を発生させた。電流値は、0~0.1Aの低電流であった。図6から分かるように、モデルA,Bは、モデルCに比べて、比較的小さな電流で大きな軸方向の力を発生させることができる。加えて、モデルBは、モデルAよりも大きな軸方向の力を発生させることができる。 Models A, B, and C were designed so that they had the same outer diameter. Models A, B, and C generated axial forces by passing current through only one of the two axial coils. The current value was a low current of 0 to 0.1 A. As can be seen from Figure 6, models A and B can generate a large axial force with a relatively small current compared to model C. In addition, model B can generate a larger axial force than model A.
図7は、モデルAにより発生した径方向の力、モデルBにより発生した径方向の力、およびモデルCにより発生した径方向の力の一例を示すグラフである。 Figure 7 is a graph showing an example of the radial force generated by model A, the radial force generated by model B, and the radial force generated by model C.
モデルA,B,Cの外径が同じになるようにモデルA,B,Cを設計した。モデルA,B,Cは、4つのアキシャルコイルのうちの1つのみに電流を流すことで、径方向の力を発生させた。電流値は、0~1Aの高電流であった。図7から分かるように、モデルA,Bは、モデルCに比べて大きな径方向の力を発生させることができる。加えて、モデルBは、モデルAよりも大きな径方向の力を発生させることができる。 Models A, B, and C were designed so that they had the same outer diameter. Models A, B, and C generated radial forces by passing current through only one of the four axial coils. The current value was a high current of 0 to 1 A. As can be seen from Figure 7, models A and B can generate a larger radial force than model C. In addition, model B can generate a larger radial force than model A.
次に、アキシャルコイル10A,10Bとラジアルコイル12A~12Dへの電流の新規な供給方法の実施形態について説明する。以下の説明は、図1乃至図5を参照して説明した各実施形態に適用される。アキシャルコイル10A,10Bとラジアルコイル12A~12Dへの電流の供給は、電流コントローラ3によって制御される。
Next, an embodiment of a novel method for supplying current to the
図8および図9を参照して、軸方向の磁気吸引力を発生させる通電方法の一実施形態について説明する。電流コントローラ3は、複数のラジアルコイル12A~12Dの全てに電流を供給しながら、アキシャルコイル10A,10Bのうちの一方に電流を供給するように構成されている。図8に示す例では、右側のアキシャルコイル10Aのみに電流を流し、左側のアキシャルコイル10Bには電流を流さない。
With reference to Figures 8 and 9, one embodiment of a current supply method for generating a magnetic attraction force in the axial direction will be described. The
電流コントローラ3は、同じ大きさおよび同じ方向の電流を複数のラジアルコイル12A~12Dの全てに供給するように構成されている。図9に示す例では、複数のラジアルコイル12A~12Dは、白色の矢印で示すように、径方向外向きの力を発生する。これら径方向外向きの力は同じ大きさを持つので、互いに打ち消し合う。
The
ラジアルコイル12A~12Dに電流を供給しながら、一方のアキシャルコイル10Aに電流を供給すると、図8に示すように、第1アキシャルステータコア19A,19Bの第1対向面19c,19dと、第1ディスク7の側面7a,7bにおいて(点線で描かれた円参照)、増磁および減磁が発生する。図8に示す例では、右側の第1アキシャルステータコア19Aの第1対向面19cと、第1ディスク7の右側面7aとの間で、磁束は増加し、その一方で左側の第1アキシャルステータコア19Bの第1対向面19dと、第1ディスク7の左側面7bとの間で、磁束は減少する。したがって、ロータ1の左右で磁束密度差が生じる。その結果、図8に示す例では、白色の矢印で示すように、右側に向かう磁気吸引力が発生し、ロータ1は右側に変位する。
When current is supplied to the
図示しないが、左側に向かう磁気吸引力を発生させるときも、同様に、電流コントローラ3は、複数のラジアルコイル12A~12Dの全てに電流を供給しながら、左側のアキシャルコイル10Bのみに電流を供給する。図8は、図1乃至図3を参照して説明した磁気軸受装置を示しているが、図4および図5を参照して説明した磁気軸受装置も同様に動作する。
Although not shown, when generating a magnetic attraction force toward the left side, the
図10は、図8および図9を参照して説明した実施形態の軸方向の力の解析結果を示すグラフである。1つのアキシャルコイル10Aのみに電流を0から0.2Aまで変化させながら通電し、4つのラジアルコイル12A~12Dには電流を0A、0.1A、0.2A、0.3Aの4つのパターンで通電した。図10から分かるように、4つのラジアルコイル12A~12Dに流す電流を大きくするほど、軸方向の力は上昇した。これは、4つのラジアルコイル12A~12Dに流す電流の増加によって、ロータ1の左右でより大きな磁束密度差が発生したためである。
FIG. 10 is a graph showing the analysis results of the axial force in the embodiment described with reference to FIG. 8 and FIG. 9. Current was passed only through one
次に、図11および図12を参照して、径方向の磁気吸引力を発生させる通電方法の一実施形態について説明する。電流コントローラ3は、両方のアキシャルコイル10A,10Bに電流を供給しながら、複数のラジアルコイル12A~12Dのうちの互いに反対側に位置する2つのラジアルコイルに電流を供給するように構成されている。図11に示すように、電流コントローラ3は、反対方向の電流をアキシャルコイル10A,10Bに供給する。
Next, one embodiment of a current supply method for generating a radial magnetic attraction force will be described with reference to Figures 11 and 12. The
図12に示す例では、電流コントローラ3は、互いに反対側に位置する2つのラジアルコイル12A,12Cに電流を供給し、他の2つのラジアルコイル12B,12Dには、電流を供給しない。電流が供給された2つのラジアルコイル12A,12Cは、第2ディスク8内に同じ方向の磁束を発生させる。図11に示す例では、2つのラジアルコイル12A,12Cは、上向きの磁束を第2ディスク8内に発生させる。1つのラジアルコイル12Aへの通電に加えて、反対側にあるラジアルコイル12Cへ同じ方向に磁束を発生するように通電を行うことで、径方向の磁束が強化される。同時に、2つのアキシャルコイル10A,10Bには、第2ディスク8に関して対称の磁気回路を形成するように通電する。
In the example shown in FIG. 12, the
両方のアキシャルコイル10A,10Bに電流を供給しながら、互いに反対側に位置する2つのラジアルコイル12A,12Cに電流を供給すると、図11に示すように、2つのラジアルステータコア18と、第2ディスク8との対向面において(点線で描かれた円参照)、増磁および減磁が発生する。図11に示す例では、上側のラジアルステータコア18と第2ディスク8との間で、磁束は増加し、その一方で下側のラジアルステータコア18と第2ディスク8との間で、磁束は減少する。したがって、ロータ1の上下で磁束密度差が生じる。その結果、図11に示す例では、上向きの磁気吸引力が発生し、ロータ1は上方に変位する。
When current is supplied to the two
図示しないが、下向き、右向き、または左向きの磁気吸引力を発生させるときも、同様に、電流コントローラ3は、両方のアキシャルコイル10A,10Bに電流を供給しながら、互いに反対側に位置する2つのラジアルコイルに電流を供給する。図11は、図1乃至図3を参照して説明した磁気軸受装置を示しているが、図4および図5を参照して説明した磁気軸受装置も同様に動作する。
Although not shown, when generating a magnetic attraction force in a downward, rightward, or leftward direction, the
図13は、図11および図12を参照して説明した実施形態の径方向の力の解析結果を示すグラフである。2つのラジアルコイル12A,12Cに電流を0から1Aまで変化させながら通電し、2つのアキシャルコイル10A,10Bには電流を0A、0.2A、0.4Aの3つのパターンで通電した。図13から分かるように、2つのアキシャルコイル10A,10Bに流す電流を大きくするほど、径方向の力は上昇した。これは、2つのアキシャルコイル10A,10Bに流す電流の増加によって、ロータ1の上下でより大きな磁束密度差が発生したためである。
FIG. 13 is a graph showing the results of an analysis of the radial force in the embodiment described with reference to FIG. 11 and FIG. 12. Current was passed through the two
上述した各実施形態の磁気軸受装置は、3自由度磁気軸受装置である。図8乃至図13を参照して説明した通電方法は、3自由度磁気軸受装置に適しており、支持力密度を向上させることが可能である。 The magnetic bearing device of each of the above-mentioned embodiments is a three-degree-of-freedom magnetic bearing device. The current application method described with reference to Figures 8 to 13 is suitable for a three-degree-of-freedom magnetic bearing device, and can improve the bearing force density.
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described for the purpose of enabling a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains to practice the present invention. Various modifications of the above-described embodiments would naturally be possible for a person skilled in the art, and the technical ideas of the present invention may also be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be interpreted in the broadest scope in accordance with the technical ideas defined by the scope of the claims.
本発明は、ロータを非接触で支持することができる磁気軸受装置に利用可能である。 The present invention can be used in magnetic bearing devices that can support a rotor without contact.
1 ロータ
2 磁気軸受
3 電流コントローラ
3a 記憶装置
3b 演算装置
3c 電源
5 ロータ軸
7 第1ディスク
7a,7b 第1ディスクの側面
8 第2ディスク
8a,8b 第2ディスクの側面
10A,10B アキシャルコイル
12A,12B,12C,12D ラジアルコイル
15 ステータコア
17A,17B 第2アキシャルステータコア
17c,17d 第2対向面
18 ラジアルステータコア
18a ラジアルステータコアの内周面
19A,19B 第1アキシャルステータコア
19c,19d 第1対向面
21 外壁部
24A,24B サイドディスク
24c,24d サイドディスクの外面
26A,26B サイドステータコア
26c,26d 第3対向面
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
前記ロータ軸の外周面から径方向外側に突出する第1ディスクと、
前記第1ディスクの外周面から径方向外側に突出する第2ディスクと、
前記第2ディスクの両側に配置されたアキシャルコイルと、
前記アキシャルコイルの径方向外側に配置された複数のラジアルコイルと、
前記アキシャルコイルおよび前記複数のラジアルコイルを収容するステータコアを備え、
前記ステータコアは、
前記第1ディスクの両側に位置する一対の第1アキシャルステータコアと、
前記第2ディスクの両側に位置し、かつ前記第2ディスクと前記アキシャルコイルとの間に位置する複数対の第2アキシャルステータコアと、
前記複数のラジアルコイルがそれぞれ巻かれた複数のラジアルステータコアを備えている、磁気軸受装置。 A rotor shaft;
a first disk protruding radially outward from an outer circumferential surface of the rotor shaft;
a second disk protruding radially outward from an outer circumferential surface of the first disk;
an axial coil disposed on both sides of the second disk;
A plurality of radial coils arranged radially outward of the axial coil;
a stator core that houses the axial coil and the plurality of radial coils;
The stator core is
A pair of first axial stator cores located on both sides of the first disk;
a plurality of pairs of second axial stator cores located on both sides of the second disk and between the second disk and the axial coil;
A magnetic bearing device comprising a plurality of radial stator cores around which the plurality of radial coils are wound respectively.
前記第2ディスクは、前記一対のサイドディスクの間に位置しており、
前記ステータコアは、前記ロータ軸の軸方向において前記一対のサイドディスクの外側に配置された一対のサイドステータコアをさらに備えている、請求項1に記載の磁気軸受装置。 the magnetic bearing device further includes a pair of side disks protruding radially outward from an outer circumferential surface of the first disk,
The second disk is located between the pair of side disks,
2. The magnetic bearing device according to claim 1, wherein the stator core further comprises a pair of side stator cores arranged outside the pair of side disks in the axial direction of the rotor shaft.
10. A magnetic bearing device according to claim 9, wherein the current controller is configured to supply currents in opposite directions to the axial coils.
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| WO (1) | WO2025109793A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11311251A (en) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Mitsutoyo Corp | Magnetic thrust bearing |
| JP2013050180A (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Daikin Industries Ltd | Magnetic bearing mechanism |
| US20130328455A1 (en) * | 2012-06-12 | 2013-12-12 | Abb Research Ltd. | Magnetic bearing assembly and arrangement of position sensors for a magnetic bearing assembly |
-
2023
- 2023-11-21 JP JP2023197192A patent/JP2025083677A/en active Pending
-
2024
- 2024-07-05 WO PCT/JP2024/024368 patent/WO2025109793A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2025083677A (en) | 2025-06-02 |
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