特許 6584296 ３軸能動制御型磁気軸受及びその組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6584296

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】３軸能動制御型磁気軸受及びその組立方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 32/04 20060101AFI20190919BHJP

   H02K 7/09 20060101ALI20190919BHJP

   H02K 15/02 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   F16C32/04 A

   H02K7/09

   H02K15/02 Z

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-221158(P2015-221158)

(22)【出願日】2015年11月11日

(65)【公開番号】特開2017-89766(P2017-89766A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】504173471

【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100078499

【弁理士】

【氏名又は名称】光石 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】230112449

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 春平

(74)【代理人】

【識別番号】100102945

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 康幸

(74)【代理人】

【識別番号】100120673

【弁理士】

【氏名又は名称】松元 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100182224

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲三

(72)【発明者】

【氏名】竹本 真紹

(72)【発明者】

【氏名】松▲崎▼ 達也

(72)【発明者】

【氏名】太田 智

(72)【発明者】

【氏名】内山 翔

【審査官】 横山 幸弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０５１９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７７４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０８５７１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−２７８８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４５１８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ３２／００−３２／０６

Ｈ０２Ｋ ７／００− ７／２０

Ｈ０２Ｋ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３軸方向に軸支持力を発生する３軸能動制御型磁気軸受において、
前記軸支持力を受けて回転可能な回転子と、
前記回転子を取り囲む円筒部分と、前記円筒部分の軸方向一方向側に配置された円環状部分とを備えた第１スラスト制御用固定子と、
前記円筒部分の軸方向他方向側に取り付けられる円環状部分である第２スラスト制御用固定子と、
前記第１及び第２スラスト制御用固定子に形成される空間内に収容されるラジアル制御用固定子、ラジアル巻線、永久磁石及びスラスト巻線とを備え、
前記ラジアル制御用固定子は、略リング状であり、内周側にティースが少なくとも３個以上備えられると共に外周部に周方向等間隔にスリットが形成され、
前記ラジアル巻線は、前記ティースに各々巻回され、
前記永久磁石は、前記スリットに各々挿入され、
前記スラスト巻線の一方は、前記第１スラスト制御用固定子の前記円筒部分、前記円環状部分及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、前記スラスト巻線の他方は、前記第１スラスト制御用固定子の前記円筒部分、前記第２スラスト制御用固定子の前記円環状部分及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、
前記ラジアル巻線により前記ラジアル制御用固定子において径方向に発生するラジアル磁束と、前記永久磁石により前記ラジアル制御用固定子において放射状に、或いは、その逆に発生するバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してラジアル方向２軸の軸支持力が発生する一方、
前記スラスト巻線により発生し、前記円環状部分から前記回転子又は前記円筒部分に向かって方向を変え、更に前記ラジアル制御用固定子へ方向を変えるスラスト磁束と、前記永久磁石により発生し、前記各円環状部分から前記回転子の中央に向かって、或いは、その逆に前記回転子の中央から前記各円環状部分に向かって方向をそれぞれ変えるバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してスラスト方向１軸の軸支持力が発生する
ことを特徴とする３軸能動制御型磁気軸受。

【請求項2】

３軸方向に軸支持力を発生する３軸能動制御型磁気軸受において、
前記軸支持力を受けて回転可能な回転子と、
前記回転子を取り囲む円筒部分よりなる第１スラスト制御用固定子と、
前記円筒部分の軸方向一方向側に取り付けられる円環状部分である第２スラスト制御用固定子と、
前記円筒部分の軸方向他方向側に取り付けられる円環状部分である第３スラスト制御用固定子と、
前記第１、第２及び第３スラスト制御用固定子に形成される空間内に収容されるラジアル制御用固定子、ラジアル巻線、永久磁石及びスラスト巻線とを備え、
前記ラジアル制御用固定子は、略リング状であり、内周側にティースが少なくとも３個以上備えられると共に外周部に周方向等間隔にスリットが形成され、
前記ラジアル巻線は、前記ティースに各々巻回され、
前記永久磁石は、前記スリットに各々挿入され、
前記スラスト巻線の一方は、前記第１スラスト制御用固定子、前記第２スラスト制御用固定子及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、前記スラスト巻線の他方は、前記第１スラスト制御用固定子、前記第３スラスト制御用固定子及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、
前記ラジアル巻線により前記ラジアル制御用固定子において径方向に発生するラジアル磁束と、前記永久磁石により前記ラジアル制御用固定子において放射状に、或いは、その逆に発生するバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してラジアル方向２軸の軸支持力が発生する一方、
前記スラスト巻線により発生し、前記円環状部分から前記回転子又は前記円筒部分に向かって方向を変え、更に前記ラジアル制御用固定子へ方向を変えるスラスト磁束と、前記永久磁石により発生し、前記各円環状部分から前記回転子の中央に向かって、或いは、その逆に前記回転子の中央から前記各円環状部分に向かって方向をそれぞれ変えるバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してスラスト方向１軸の軸支持力が発生する
ことを特徴とする３軸能動制御型磁気軸受。

【請求項3】

前記永久磁石は、平板形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の３軸能動制御型磁気軸受。

【請求項4】

請求項１記載の３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる方法において、
（Ａ）前記永久磁石を前記スリットに各々挿入する工程と、
（Ｂ）前記ラジアル巻線を前記ティースに各々巻回する工程と、
（Ｃ）前記スラスト巻線を第１スラスト制御用固定子内に収容する工程と、
（Ｄ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子を前記スラスト巻線が既に収容された前記第１スラスト制御用固定子内に更に収容する工程と、
（Ｅ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子及び前記スラスト巻線が既に収容された第１スラスト制御用固定子内に更に前記スラスト巻線を収容する工程と、
（Ｆ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子及び二つの前記スラスト巻線が既に収容された前記第１スラスト制御用固定子に前記第２スラスト制御用固定子を取り付ける工程と、
を含むことを特徴とする３軸能動制御型磁気軸受の組立方法。

【請求項5】

請求項２記載の３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる方法において、
（Ｇ）前記永久磁石を前記スリットに各々挿入する工程と、
（Ｈ）前記ラジアル巻線を前記ティースに各々巻回する工程と、
（Ｉ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子を前記第１スラスト制御用固定子内に収容する工程と、
（Ｊ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子が既に収容された第１スラスト制御用固定子内に更に二つの前記スラスト巻線を各々収容する工程と、
（Ｋ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子及び二つの前記スラスト巻線が既に収容された前記第１スラスト制御用固定子に前記第２及び第３スラスト制御用固定子を取り付ける工程と、
を含むことを特徴とする３軸能動制御型磁気軸受の組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，３軸能動制御型磁気軸受及びその組立方法に関する。特に、組立性を向上させたものである。

【背景技術】

【0002】

先行技術として、特許文献１の図１には、３軸能動制御型磁気軸受が記載されている。特許文献１の要約書には、「ラジアル巻線１によりラジアル制御用固定子２において各々の軸に対して同一方向に発生するラジアル磁束Ψ_y，Ψ_xと、永久磁石３によって放射状に発生するバイアス磁束Ψ_bとの重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、ラジアル方向２軸の軸支持力Ｆ_y，Ｆ_xが発生する一方、スラスト巻線５により発生し、スラスト制御用固定子４において何れか一方の円環状部分４ｂから円筒状回転子７、他方の円環状部分４ｂへ方向を変えるスラスト磁束Ψ_zと、永久磁石３によって発生し各円環状部分４ｂ，４ｂから円筒状回転子７の中央に向かうバイアス磁束Ψ_bとの重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、スラスト方向１軸の軸支持力Ｆ_zが発生する。」と記載されている。
また、特許文献２のＦＩＧ５にも、同様な３軸能動制御型磁気軸受が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−８５２２３号公報

【特許文献2】米国特許第５５１４９２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

先行技術である特許文献１と特許文献２では、永久磁石を磁気軸受内にリング形状に組み込む構造である。
永久磁石は、磁性体へ吸着する力が強いが、強度は弱いため、リング形状にした大形の永久磁石を磁気軸受内に組み込む場合、装置内の磁性体部品への吸着によって破損せずに、所定の位置へ永久磁石を組み込むことが難しい。
そのため、磁気軸受の組立作業が煩雑になってしまう問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する本発明の請求項１に係る３軸能動制御型磁気軸受は、３軸方向に軸支持力を発生する３軸能動制御型磁気軸受において、前記軸支持力を受けて回転可能な回転子と、前記回転子を取り囲む円筒部分と、前記円筒部分の軸方向一方向側に配置された円環状部分とを備えた第１スラスト制御用固定子と、前記円筒部分の軸方向他方向側に取り付けられる円環状部分である第２スラスト制御用固定子と、前記第１及び第２スラスト制御用固定子に形成される空間内に収容されるラジアル制御用固定子、ラジアル巻線、永久磁石及びスラスト巻線とを備え、前記ラジアル制御用固定子は、略リング状であり、内周側にティースが少なくとも３個以上備えられると共に外周部に周方向等間隔にスリットが形成され、前記ラジアル巻線は、前記ティースに各々巻回され、前記永久磁石は、前記スリットに各々挿入され、前記スラスト巻線の一方は、前記第１スラスト制御用固定子の前記円筒部分、前記円環状部分及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、前記スラスト巻線の他方は、前記第１スラスト制御用固定子の前記円筒部分、前記第２スラスト制御用固定子の前記円環状部分及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、前記ラジアル巻線により前記ラジアル制御用固定子において径方向に発生するラジアル磁束と、前記永久磁石により前記ラジアル制御用固定子において放射状に、或いは、その逆に発生するバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してラジアル方向２軸の軸支持力が発生する一方、前記スラスト巻線により発生し、前記円環状部分から前記回転子又は前記円筒部分に向かって方向を変え、更に前記ラジアル制御用固定子へ方向を変えるスラスト磁束と、前記永久磁石により発生し、前記各円環状部分から前記回転子の中央に向かって、或いは、その逆に前記回転子の中央から前記各円環状部分に向かって方向をそれぞれ変えるバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してスラスト方向１軸の軸支持力が発生することを特徴とする。

【0006】

上記課題を解決する本発明の請求項２に係る３軸能動制御型磁気軸受は、３軸方向に軸支持力を発生する３軸能動制御型磁気軸受において、前記軸支持力を受けて回転可能な回転子と、前記回転子を取り囲む円筒部分よりなる第１スラスト制御用固定子と、前記円筒部分の軸方向一方向側に取り付けられる円環状部分である第２スラスト制御用固定子と、前記円筒部分の軸方向他方向側に取り付けられる円環状部分である第３スラスト制御用固定子と、前記第１、第２及び第３スラスト制御用固定子に形成される空間内に収容されるラジアル制御用固定子、ラジアル巻線、永久磁石及びスラスト巻線とを備え、前記ラジアル制御用固定子は、略リング状であり、内周側にティースが少なくとも３個以上備えられると共に外周部に周方向等間隔にスリットが形成され、前記ラジアル巻線は、前記ティースに各々巻回され、前記永久磁石は、前記スリットに各々挿入され、前記前記スラスト巻線の一方は、前記第１スラスト制御用固定子、前記第２スラスト制御用固定子及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、前記スラスト巻線の他方は、前記第１スラスト制御用固定子、前記第３スラスト制御用固定子及び前記ラジアル制御用固定子との間において周方向に巻回され、前記ラジアル巻線により前記ラジアル制御用固定子において径方向に発生するラジアル磁束と、前記永久磁石により前記ラジアル制御用固定子において放射状に、或いは、その逆に発生するバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してラジアル方向２軸の軸支持力が発生する一方、前記スラスト巻線により発生し、前記円環状部分から前記回転子又は前記円筒部分に向かって方向を変え、更に前記ラジアル制御用固定子へ方向を変えるスラスト磁束と、前記永久磁石により発生し、前記各円環状部分から前記回転子の中央に向かって、或いは、その逆に前記回転子の中央から前記各円環状部分に向かって方向をそれぞれ変えるバイアス磁束との重ね合わせによって生じる磁束密度の不平衡によって、前記回転子に対してスラスト方向１軸の軸支持力が発生することを特徴とする。

【0007】

上記課題を解決する本発明の請求項３に係る３軸能動制御型磁気軸受は、請求項１又は２において、前記永久磁石は、平板形状であることを特徴とする。

【0008】

上記課題を解決する本発明の請求項４に係る３軸能動制御型磁気軸受の組立方法は、請求項１記載の３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる方法において、（Ａ）前記永久磁石を前記スリットに各々挿入する工程と、（Ｂ）前記ラジアル巻線を前記ティースに各々巻回する工程と、（Ｃ）前記スラスト巻線を第１スラスト制御用固定子内に収容する工程と、（Ｄ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子を前記スラスト巻線が既に収容された前記第１スラスト制御用固定子内に更に収容する工程と、（Ｅ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子及び前記スラスト巻線が既に収容された第１スラスト制御用固定子内に更に前記スラスト巻線を収容する工程と、（Ｆ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子及び二つの前記スラスト巻線が既に収容された前記第１スラスト制御用固定子に前記第２スラスト制御用固定子を取り付ける工程と、を含むことを特徴とする。

【0009】

上記課題を解決する本発明の請求項５に係る３軸能動制御型磁気軸受の組立方法は、請求項２記載の３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる方法において、（Ｇ）前記永久磁石を前記スリットに各々挿入する工程と、（Ｈ）前記ラジアル巻線を前記ティースに各々巻回する工程と、（Ｉ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子を前記第１スラスト制御用固定子内に収容する工程と、（Ｊ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子が既に収容された第１スラスト制御用固定子内に更に二つの前記スラスト巻線を各々収容する工程と、（Ｋ）前記永久磁石が前記スリットに各々挿入されると共に前記ラジアル巻線が前記ティースに各々巻回された前記ラジアル制御用固定子及び二つの前記スラスト巻線が既に収容された前記第１スラスト制御用固定子に前記第２及び第３スラスト制御用固定子を取り付ける工程と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明は、ラジアル制御用固定子の外周部のスリットに永久磁石を各々挿入し、これら永久磁石を既に組み込んだラジアル制御用固定子をスラスト制御用固定子に形成される空間内に収容する構成である。
これにより、大形なリング形状の永久磁石を使用する従来構造に比べて、磁気軸受の組立性が向上する。

【0011】

特に、平板形状の小型の永久磁石を使用すると、組立性がより一層向上する。
更に、ラジアル制御用固定子の内周側のティースにラジアル巻線を各々巻回し、これら永久磁石及びラジアル巻線を既に組み込んだラジアル制御用固定子をスラスト制御用固定子に形成される空間内に収容する構成とすれば、組立性がより一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１（ａ）は、本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受の外観斜視図、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受の縦断面構造を示す斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図3】本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図4】本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図5】本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図6】本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図7】本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図8】スラスト支持力発生原理を説明するための３軸能動制御型磁気軸受の縦断面図である。

【図9】図９（ａ）はラジアル支持力発生原理を説明するための３軸能動制御型磁気軸受の縦断面図、図９（ｂ）はラジアル支持力発生原理を説明するための同図（ａ）中のＢ−Ｂ線の横断面図である。

【図10】本発明の第２の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図11】本発明の第２の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図12】本発明の第２の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【図13】本発明の第２の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受の外観斜視図である。

【図14】本発明の第２の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受の縦断面である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の３軸能動制御型磁気軸受について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。

【実施例1】

【0014】

本発明の第１の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を図１に示す。図１（ａ）が３軸能動制御型磁気軸受の外観斜視図、図１（ｂ）が３軸能動制御型磁気軸受の縦断面構造を示す斜視図である。

【0015】

本実施例の３軸能動制御型磁気軸受は、図１に示す通り、第１スラスト制御用固定子である第１スラストステータコア(材質：磁性材 無垢材)１と、第２スラスト制御用固定子である第２スラストステータコア(材質：磁性材 無垢材)２と、二つのスラスト巻線３，４と、ラジアル制御用固定子であるラジアルステータコア(材質：磁性材 積層鋼板)５と、複数のラジアル巻線６と、複数の永久磁石７と、回転子であるロータコア(材質：磁性材 無垢材)８と、シャフト(材質：磁性材 無垢材)９とから構成される。

【0016】

スラスト巻線３，４、ラジアルステータコア５、ラジアル巻線６及び永久磁石７は、第１スラストステータコア１及び第２スラストステータコア２に形成される空間内に収容される（図８、図９参照）。
ロータコア８及びシャフト９は、第１スラストステータコア１及び第２スラストステータコア２よりなる円筒状部分の中心を貫通している（図８、図９参照）。
この３軸能動制御型磁気軸受においては、軸支持力の発生原理は後述する通りであり、ロータコア８及びシャフト９が３軸支持力を受けて回転可能である。

【0017】

この３軸能動制御型磁気軸受は、図２〜図７に示すように、次の手順で組み立てられる。
先ず、図２に矢印で示すように、径方向に磁化された複数の永久磁石７をラジアルステータコア５の外周部に周方向等間隔に形成されたスリット５ａへ各々挿入する（埋め込む）。
ラジアルステータコア５は、略リング状であり、スリット５ａに挿入された永久磁石７の間には隙間を設ける。各永久磁石７として、平板形状の小型のものを使用すると、簡単に挿入でき、組立性が向上する。

【0018】

次に、図３に示すように、ラジアルステータコア５の内周側に形成された４ヶ所のティース５ｂにラジアル巻線６を各々巻く（巻回する）。
ラジアルステータコア５は、ティース５ｂを少なくとも３個以上備える。

【0019】

引き続き、図４に矢印で示すように、半径方向に巻いた一方のスラスト巻線３を第１スラストステータコア１に入れ（収容し）、接着剤で固定する。
第１スラストステータコア１は、ロータコア８及びシャフト９を取り囲む円筒部分１ａと、円筒部分１ａの軸方向一方向側（紙面奥側）内向きに配置された円環状部分１ｂとからなる（図１、図８、図９参照）。

【0020】

そして、図５に矢印で示すように、スラスト巻線３を既に収容した第１スラストステータコア１に、永久磁石７及びラジアル巻線６を既に組み込んだラジアルステータコア５を圧入または焼嵌めにより収容する。
永久磁石７及びラジアル巻線６は、ラジアルステータコア５に既に組み込まれた状態で、第１スラストステータコア１に収容されるので、取り扱いが容易であり、組立性が向上する。
特に、リング形状にした大形の永久磁石を磁気軸受内に組み込む場合には、装置内の磁性体部品への吸着によって破損せずに、所定の位置へ永久磁石を組み込むことが難しかったが、そのようなことも起こらない。

【0021】

更に、図６に矢印で示すように、永久磁石７及びラジアル巻線６を既に組み込んだラジアルステータコア５及びスラスト巻線３を既に収容した第１スラストステータコア１に他方のスラスト巻線４を入れ（収容し）、接着で固定する。

【0022】

その後、図７に矢印で示すように、永久磁石７及びラジアル巻線６を既に組み込んだラジアルステータコア５及びスラスト巻線３，４を既に収容した第１スラストステータコア１に第２スラストステータコア２を圧入、焼嵌めにより収容し、ボルト（図示省略）による締結等で固定する。
第２スラストステータコア２は、円筒部分１ａの軸方向他方向側（紙面手前側）内向きに取り付けられる円環状部分である。

【0023】

本実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受の支持力発生原理を図８、図９に示す。
図８ではスラスト力の発生原理を示し、永久磁石７によって発生する磁束φａを太い破線、スラスト巻線３，４に流れる電流によって発生する磁束φｂを細い破線で示している。

【0024】

図８に示すように、永久磁石７は、内周側がＳ極であり、外周側がＮ極であるため、永久磁石７によって発生する磁束φａは、ラジアルステータコア５を放射状に外径方向に流れ、第１スラストステータコア１の円筒部分１ａで二つに分かれ、一方の磁束φａは円筒部分１ａを図中右側に流れ、円環状部分１ｂで内径側に流れ、ロータコア８において図中左側に流れ、ラジアルステータコア５に戻る一方、他方の磁束φａは円筒部分１ａを図中左側に流れ、第２スラストステータコア２を内径側に流れ、ロータコア８において図中右側に流れ、ラジアルステータコア５に戻る。また、スラスト巻線３，４に流れる電流によって発生する磁束φｂは、右ネジの法則に従い、ラジアルステータコア５、第１スラストステータコア１、第２スラストステータコア２及びロータコア８において図中時計回りに流れる。

【0025】

そのため、第１スラストステータコア１の右側部である円環状部分１ｂとロータコア８の間（図中、一点鎖線で囲む領域Ａ）では、太い破線で示す磁束φａと細い破線で示す磁束φｂが同じ方向に発生するため磁束が強め合う一方、第２スラストステータコア２である左側部とロータコア８の間（図中、一点鎖線で囲む領域Ｂ）では、太い破線で示す磁束φａと細い破線で示す磁束φｂが反対の方向に発生するため磁束が弱め合う。これにより、ロータコア８には不平衡吸引力が生じて、図中矢印で示すように右向きにスラスト力Ｆが発生する。

【0026】

図９ではラジアル力の発生原理を示しており、永久磁石７によって発生する磁束φｃを太い破線、ラジアル巻線６に流れる電流によって発生する磁束φｄを細い破線で示している。

【0027】

図９に示すように、永久磁石７は、内周側がＳ極であり、外周側がＮ極であるため、永久磁石７によって発生する磁束φｃは、ラジアルステータコア５を放射状に外径方向に流れる一方、ラジアル巻線６に流れる電流によって発生する磁束φｄは、右ネジの法則に従い、ラジアルステータコア５及びロータコア８において、交互に図中時計回り又は反時計回りに流れる。

【0028】

そのため、ラジアルステータコア５の右上および左上部（図中、一点鎖線で囲む領域Ｃ）では、太い破線で示す磁束φｃと細い破線で示す磁束φｄが同じ方向に発生するため磁束が強め合う一方、ラジアルステータコア５の右下および左下部（図中、一点鎖線で囲む領域Ｄ）では、太い破線で示す磁束φｃと細い破線で示す磁束φｄが反対の方向に発生するため磁束が弱め合う。これにより、ロータコア８には不平衡吸引力によって、図中矢印で示すように、上向きにラジアル力Ｇが発生する。

【0029】

以上、実施例に基づいて具体的に説明した通り、本実施例の３軸能動制御型磁気軸受は、ラジアルステータコア５に平板形状の小形の永久磁石７を挿入し、永久磁石７を既に組み込んだラジアルステータコア５を第１スラストステータコア１に取り付ける構成である。
これにより、大形なリング形状の永久磁石を使用する従来構造に比べて磁気軸受装置の組立性が向上する。

【0030】

特に、平板形状の小型の永久磁石７を使用すると、組立性がより一層向上する。
更に、ラジアルステータコア５の内周側のティース５ｂにラジアル巻線６を各々巻回し、これら永久磁石７及びラジアル巻線６を既に組み込んだラジアルステータコア５を第１スラストステータコア１及び第２スラストステータコア２に形成される空間内に収容する構成とすれば、組立性がより一層向上する。

【実施例2】

【0031】

本発明の第２の実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受を図１０〜図１４に示す。図１３は、３軸能動制御型磁気軸受の外観斜視図、図１４は、３軸能動制御型磁気軸受の縦断面図である。図１０〜図１２は、３軸能動制御型磁気軸受を組み立てる工程を示す斜視図である。

【0032】

本実施例の３軸能動制御型磁気軸受は、実施例１における第１スラストステータコア１を２部品から構成したものである。
即ち、実施例１では、第１スラストステータコア１は円筒部分１ａと円環状部分１ｂとが一体であるところ、本実施例では、円筒部分１ａを第１スラスト制御用固定子（第１スラストステータコア）１１ａとし、環状部分１ｂを第２スラスト制御用固定子（第２スラストステータコア）１１ｂとし、これら第１スラストステータコア１１ａと第２スラストステータコア１１ｂとを別部品とした。

【0033】

更に、本実施例では、実施例１における第２スラストステータコア２を第３スラスト制御用固定子（第３スラストステータコア）１２とした。
つまり、スラスト制御用固定子は、実施例１では２部品より構成されるのに対し、本実施例では３部品より構成される。
従って、本実施例においては、図１４に示すように、第１スラストステータコア１１ａの円筒部分の軸方向一方向側（図中右側）に第２スラストステータコア１１ｂが取り付けられると共に第１スラストステータコア１１ａの円筒部分の軸方向他方向側（図中左側）に第３スラストステータコア１２が取り付けられる。

【0034】

そして、図１３及び図１４に示すように、第１、第２及び第３スラスト制御用固定子である第１スラストステータコア１１ａ、第２スラストステータコア１１ｂ及び第３スラストステータコア１２に形成される空間内に、二つのスラスト巻線３，４と、ラジアル制御用固定子であるラジアルステータコア(材質：磁性材 積層鋼板)５と、複数のラジアル巻線６と、複数の永久磁石７とが収容される。
なお、図１３及び図１４では、回転子であるロータコア及びシャフトは省略した。
上述した以外の構造については、実施例１に示す３軸能動制御型磁気軸受の構造と同様である。

【0035】

この様な３軸能動制御型磁気軸受は、次の手順で組み立てられる。
先ず、実施例１と同様に、図２に矢印で示すように、径方向に磁化された複数の永久磁石７をラジアルステータコア５の外周部に周方向等間隔に形成されたスリット５ａへ各々挿入する（埋め込む）。
次に、実施例１と同様に、図３に示すように、ラジアルステータコア５の内周側に形成された４ヶ所のティースにラジアル巻線６を各々巻く（巻回する）。

【0036】

引き続き、図１０に矢印で示すように、永久磁石７及びラジアル巻線６を既に組み込んだラジアルステータコア５を圧入または焼嵌めにより第１スラストステータコア１１ａに収容する。
永久磁石７及びラジアル巻線６は、ラジアルステータコア５に既に組み込まれた状態で、第１スラストステータコア１１ａに収容されるので、取り扱いが容易であり、組立性が向上する点については実施例１と同様である。
特に、リング形状にした大形の永久磁石を磁気軸受内に組み込む場合には、装置内の磁性体部品への吸着によって破損せずに、所定の位置へ永久磁石を組み込むことが難しかったが、そのようなことも起こらない点についても実施例１と同様である。

【0037】

更に、図１１に矢印で示すように、永久磁石７及びラジアル巻線６を組み込んだラジアルステータコア５を既に収容した第１スラストステータコア１１ａに二つのスラスト巻線３，４を入れ（収容し）、接着で固定する。
即ち、永久磁石７及びラジアル巻線６を組み込んだラジアルステータコア５を間に挟んで、半径方向に巻いた二つのスラスト巻線３，４を第１スラストステータコア１１ａに収容する。

【0038】

その後、図１２に矢印で示すように、永久磁石７及びラジアル巻線６を既に組み込んだラジアルステータコア５及びスラスト巻線３，４を既に収容した第１スラストステータコア１１ａに第２スラストステータコア１１ｂ及び第３スラストステータコア１２を圧入、焼嵌めにより収容し、ボルト（図示省略）による締結等で固定する。
即ち、図１２に示すように、永久磁石７及びラジアル巻線６を既に組み込んだラジアルステータコア５及びスラスト巻線３，４を間に挟んで、第１スラストステータコア１１ａの円筒部分の軸方向一方向側（図中奥側）に第２スラストステータコア１１ｂを取り付けると共に第１スラストステータコア１１ａの円筒部分の軸方向他方向側（図中奥側）に第３スラストステータコア１２を取り付ける。
なお、本実施例に係る３軸能動制御型磁気軸受の支持力発生原理も図８、図９に示す通りである。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明の３軸能動制御型磁気軸受及びその組立方法は、組立性が良好なため、産業上広く利用可能なものである。

【符号の説明】

【0040】

１ 第１スラストステータコア(第１スラスト制御用固定子)
１ａ 円筒部分
１ｂ 円環状部分
２ 第２スラストステータコア(第２スラスト制御用固定子)
３，４ スラスト巻線
５ ラジアルステータコア(ラジアル制御用固定子)
５ａ スリット
５ｂ ティース
６ ラジアル巻線
７ 永久磁石
８ ロータコア
９ シャフト
１１ａ 第１スラストステータコア(第１スラスト制御用固定子)
１１ｂ 第２スラストステータコア(第２スラスト制御用固定子)
１２ 第３スラストステータコア(第３スラスト制御用固定子)
φａ，φｂ，φｃ，φｄ 磁束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】