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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145351
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】ラジアル磁気軸受、圧縮機、及び冷凍機
(51)【国際特許分類】
F16C 32/04 20060101AFI20241004BHJP
H02K 7/09 20060101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
F16C32/04 Z
H02K7/09
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023057661
(22)【出願日】2023-03-31
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-08-17
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087985
【弁理士】
【氏名又は名称】福井 宏司
(72)【発明者】
【氏名】田上 剣汰
(72)【発明者】
【氏名】戸成 辰也
(72)【発明者】
【氏名】付 裕
【テーマコード（参考）】
3J102
5H607
【Ｆターム（参考）】
3J102AA01
3J102BA03
3J102BA17
3J102BA18
3J102CA28
3J102DA03
3J102DA09
3J102DA30
3J102GA06
5H607GG01
5H607GG02
5H607GG17
(57)【要約】
【課題】占積率を向上できるラジアル磁気軸受を提供する。
【解決手段】ラジアル磁気軸受２０は、複数のティース５０のうちの１つのティース５０に巻回される第１コイル３１と、複数のティース５０のうちの、第１コイル３１が巻回されるティース５０とは別の１つのティース５０に巻回される第２コイル３２と、を備える。第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分とは、複数のスロット６０のうちの同一の所定のスロット６０に配置される。所定のスロット６０において、第２コイル３２は、径方向において第１コイル３１よりも内側に配置される。
【選択図】図２
【解決手段】ラジアル磁気軸受２０は、複数のティース５０のうちの１つのティース５０に巻回される第１コイル３１と、複数のティース５０のうちの、第１コイル３１が巻回されるティース５０とは別の１つのティース５０に巻回される第２コイル３２と、を備える。第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分とは、複数のスロット６０のうちの同一の所定のスロット６０に配置される。所定のスロット６０において、第２コイル３２は、径方向において第１コイル３１よりも内側に配置される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転体（１２）を支持するラジアル磁気軸受（２０）であって、
筒状のヨーク（４０）と、
前記ヨーク（４０）の径方向において、前記ヨーク（４０）から内側に突出し、前記ヨーク（４０）の周方向において離隔して設けられる複数のティース（５０）と、
前記複数のティース（５０）と前記ヨーク（４０）とによって囲まれ、前記径方向において内側に向けて開口する複数のスロット（６０）と、
前記複数のティース（５０）のうちの１つのティース（５０）に巻回される第１コイル（３１）と、
前記複数のティース（５０）のうちの、前記第１コイル（３１）が巻回されるティース（５０）とは別の１つのティース（５０）に巻回される第２コイル（３２）と、を備え、
前記第１コイル（３１）の一部分と前記第２コイル（３２）の一部分とは、前記複数のスロット（６０）のうちの同一の所定のスロット（６０）に配置され、
前記所定のスロット（６０）において、前記第２コイル（３２）の一部分は、前記径方向において前記第１コイル（３１）の一部分よりも内側に配置される
ラジアル磁気軸受。
筒状のヨーク（４０）と、
前記ヨーク（４０）の径方向において、前記ヨーク（４０）から内側に突出し、前記ヨーク（４０）の周方向において離隔して設けられる複数のティース（５０）と、
前記複数のティース（５０）と前記ヨーク（４０）とによって囲まれ、前記径方向において内側に向けて開口する複数のスロット（６０）と、
前記複数のティース（５０）のうちの１つのティース（５０）に巻回される第１コイル（３１）と、
前記複数のティース（５０）のうちの、前記第１コイル（３１）が巻回されるティース（５０）とは別の１つのティース（５０）に巻回される第２コイル（３２）と、を備え、
前記第１コイル（３１）の一部分と前記第２コイル（３２）の一部分とは、前記複数のスロット（６０）のうちの同一の所定のスロット（６０）に配置され、
前記所定のスロット（６０）において、前記第２コイル（３２）の一部分は、前記径方向において前記第１コイル（３１）の一部分よりも内側に配置される
ラジアル磁気軸受。
【請求項2】
前記複数のティース（５０）は、
第１ティース（５１）と、
前記第１ティース（５１）から、前記周方向における第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第２ティース（５２）と、
前記第２ティース（５２）から前記第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第３ティース（５３）と、
前記第３ティース（５３）から前記第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第４ティース（５４）と、を有し、
前記複数のスロット（６０）は、
前記ヨーク（４０）、前記第１ティース（５１）、及び前記第２ティース（５２）によって囲まれる第１スロット（６１）と、
前記ヨーク（４０）、前記第２ティース（５２）、及び前記第３ティース（５３）によって囲まれる第２スロット（６２）と、
前記ヨーク（４０）、前記第３ティース（５３）、及び前記第４ティース（５４）によって囲まれる第３スロット（６３）と、を有し、
前記第１コイル（３１）は、前記第２ティース（５２）に巻回され、
前記第２コイル（３２）は、前記第３ティース（５３）に巻回され、
前記第１コイル（３１）は、前記第１スロット（６１）に配置される第１部分（３１Ａ）、及び前記第２スロット（６２）に配置される第２部分（３１Ｂ）を有し、
前記第２コイル（３２）は、前記第２スロット（６２）に配置される第３部分（３２Ａ）、及び前記第３スロット（６３）に配置される第４部分（３２Ｂ）を有し、
前記第２スロット（６２）において、前記第３部分（３２Ａ）は、前記径方向において前記第２部分（３１Ｂ）よりも内側に配置される
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
第１ティース（５１）と、
前記第１ティース（５１）から、前記周方向における第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第２ティース（５２）と、
前記第２ティース（５２）から前記第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第３ティース（５３）と、
前記第３ティース（５３）から前記第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第４ティース（５４）と、を有し、
前記複数のスロット（６０）は、
前記ヨーク（４０）、前記第１ティース（５１）、及び前記第２ティース（５２）によって囲まれる第１スロット（６１）と、
前記ヨーク（４０）、前記第２ティース（５２）、及び前記第３ティース（５３）によって囲まれる第２スロット（６２）と、
前記ヨーク（４０）、前記第３ティース（５３）、及び前記第４ティース（５４）によって囲まれる第３スロット（６３）と、を有し、
前記第１コイル（３１）は、前記第２ティース（５２）に巻回され、
前記第２コイル（３２）は、前記第３ティース（５３）に巻回され、
前記第１コイル（３１）は、前記第１スロット（６１）に配置される第１部分（３１Ａ）、及び前記第２スロット（６２）に配置される第２部分（３１Ｂ）を有し、
前記第２コイル（３２）は、前記第２スロット（６２）に配置される第３部分（３２Ａ）、及び前記第３スロット（６３）に配置される第４部分（３２Ｂ）を有し、
前記第２スロット（６２）において、前記第３部分（３２Ａ）は、前記径方向において前記第２部分（３１Ｂ）よりも内側に配置される
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項3】
前記複数のティース（５０）は、前記第４ティース（５４）から前記第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第５ティース（５５）を有し、
前記複数のスロット（６０）は、前記ヨーク（４０）、前記第４ティース（５４）、及び前記第５ティース（５５）によって囲まれる第４スロット（６４）を有し、
前記第４ティース（５４）に巻回される第３コイル（３３）を備え、
前記第３コイル（３３）は、前記第３スロット（６３）に配置される第５部分（３３Ａ）、及び前記第４スロット（６４）に配置される第６部分（３３Ｂ）を有し、
前記第３スロット（６３）において、前記第５部分（３３Ａ）は、前記径方向において前記第４部分（３２Ｂ）よりも外側に配置される
請求項２に記載のラジアル磁気軸受。
前記複数のスロット（６０）は、前記ヨーク（４０）、前記第４ティース（５４）、及び前記第５ティース（５５）によって囲まれる第４スロット（６４）を有し、
前記第４ティース（５４）に巻回される第３コイル（３３）を備え、
前記第３コイル（３３）は、前記第３スロット（６３）に配置される第５部分（３３Ａ）、及び前記第４スロット（６４）に配置される第６部分（３３Ｂ）を有し、
前記第３スロット（６３）において、前記第５部分（３３Ａ）は、前記径方向において前記第４部分（３２Ｂ）よりも外側に配置される
請求項２に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項4】
前記複数のティース（５０）は、前記第４ティース（５４）から前記第１周方向（ＣＤ１）に離隔して設けられる第５ティース（５５）を有し、
前記複数のスロット（６０）は、前記ヨーク（４０）、前記第４ティース（５４）、及び前記第５ティース（５５）によって囲まれる第４スロット（６４）を有し、
前記第４ティース（５４）に巻回される第３コイル（３３）を備え、
前記第３コイル（３３）は、前記第３スロット（６３）に配置される第５部分（３３Ａ）、及び前記第４スロット（６４）に配置される第６部分（３３Ｂ）を有し、
前記第３スロット（６３）において、前記第５部分（３３Ａ）は、前記径方向において前記第４部分（３２Ｂ）よりも内側に配置される
請求項２に記載のラジアル磁気軸受。
前記複数のスロット（６０）は、前記ヨーク（４０）、前記第４ティース（５４）、及び前記第５ティース（５５）によって囲まれる第４スロット（６４）を有し、
前記第４ティース（５４）に巻回される第３コイル（３３）を備え、
前記第３コイル（３３）は、前記第３スロット（６３）に配置される第５部分（３３Ａ）、及び前記第４スロット（６４）に配置される第６部分（３３Ｂ）を有し、
前記第３スロット（６３）において、前記第５部分（３３Ａ）は、前記径方向において前記第４部分（３２Ｂ）よりも内側に配置される
請求項２に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項5】
前記第１コイル（３１）及び前記第２コイル（３２）は、電気的に接続される
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項6】
前記径方向において、前記所定のスロットにおいて前記第１コイル（３１）の一部分と前記第２コイル（３２）の一部分との間に配置される絶縁部材（８５）を備える
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項7】
前記複数のティース（５０）は、コイル（３０）が巻回されるコイル巻回部（８６）と、前記径方向において前記コイル巻回部（８６）よりも内側に位置するコイル抑制部（８７）と、を有し、
前記周方向における前記コイル抑制部（８７）の寸法（Ｚ１）は、前記周方向における前記コイル巻回部（８６）の寸法（Ｚ２）よりも大きい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
前記周方向における前記コイル抑制部（８７）の寸法（Ｚ１）は、前記周方向における前記コイル巻回部（８６）の寸法（Ｚ２）よりも大きい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項8】
前記所定のスロット（６０）において、前記所定のスロット（６０）を囲む前記複数のティース（５０）のうちの１つのティース（５０）の側面から、他の１つのティース（５０）の側面まで、前記周方向にわたって配置されるコイル位置決部材（８８）を備え、
前記コイル位置決部材（８８）は、前記径方向において前記第１コイル（３１）及び前記第２コイル（３２）よりも内側に位置する
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
前記コイル位置決部材（８８）は、前記径方向において前記第１コイル（３１）及び前記第２コイル（３２）よりも内側に位置する
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項9】
前記第２コイル（３２）の巻回数は、前記第１コイル（３１）の巻回数と等しい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項10】
前記所定のスロット（６０）は、前記第１コイル（３１）の一部分が配置される第１領域（Ａ１）と、前記第２コイル（３２）の一部分が配置される第２領域（Ａ２）と、を有し、
前記径方向において、前記第２領域（Ａ２）の寸法（Ｘ２）は、前記第１領域（Ａ１）の寸法（Ｘ１）よりも大きい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
前記径方向において、前記第２領域（Ａ２）の寸法（Ｘ２）は、前記第１領域（Ａ１）の寸法（Ｘ１）よりも大きい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項11】
前記所定のスロット（６０）は、前記第１コイル（３１）の一部分が配置される第１領域（Ａ１）と、前記第２コイル（３２）の一部分が配置される第２領域（Ａ２）と、を有し、
前記周方向において、前記第２領域（Ａ２）の寸法（Ｙ２）は、前記第１領域（Ａ１）の寸法（Ｙ１）よりも小さい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
前記周方向において、前記第２領域（Ａ２）の寸法（Ｙ２）は、前記第１領域（Ａ１）の寸法（Ｙ１）よりも小さい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項12】
前記所定のスロット（６０）は、前記第１コイル（３１）の一部分が配置される第１領域（Ａ１）と、前記第２コイル（３２）の一部分が配置される第２領域（Ａ２）と、を有し、
前記ヨーク（４０）の軸方向から見て、前記第２領域（Ａ２）の面積は、前記第１領域（Ａ１）の面積と等しい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
前記ヨーク（４０）の軸方向から見て、前記第２領域（Ａ２）の面積は、前記第１領域（Ａ１）の面積と等しい
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項13】
前記ヨーク（４０）の軸方向に直交する第１方向（Ｄ１）において、前記第１コイル（３１）が巻回されるティース（５０）に対向するティース（５０）に巻回される第１追加コイル（７１）と、
前記軸方向に直交する第２方向（Ｄ２）において、前記第２コイル（３２）が巻回されるティース（５０）と対向するティース（５０）に巻回される第２追加コイル（７２）と、を備え、
前記ラジアル磁気軸受（２０）は、
前記第１コイル（３１）及び前記第２コイル（３２）を有する第１コイルグループ（Ｇ１）と、
前記第１追加コイル（７１）及び前記第２追加コイル（７２）を有する第２コイルグループ（Ｇ２）と、を備える
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
前記軸方向に直交する第２方向（Ｄ２）において、前記第２コイル（３２）が巻回されるティース（５０）と対向するティース（５０）に巻回される第２追加コイル（７２）と、を備え、
前記ラジアル磁気軸受（２０）は、
前記第１コイル（３１）及び前記第２コイル（３２）を有する第１コイルグループ（Ｇ１）と、
前記第１追加コイル（７１）及び前記第２追加コイル（７２）を有する第２コイルグループ（Ｇ２）と、を備える
請求項１に記載のラジアル磁気軸受。
【請求項14】
圧縮機（１０）であって、
前記回転体（１２）と、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の前記ラジアル磁気軸受（２０）と、を備える
圧縮機。
前記回転体（１２）と、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の前記ラジアル磁気軸受（２０）と、を備える
圧縮機。
【請求項15】
冷凍機（１）であって、
請求項１４に記載の前記圧縮機（１０）を備える
冷凍機。
請求項１４に記載の前記圧縮機（１０）を備える
冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ラジアル磁気軸受、圧縮機、及び冷凍機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、回転体を非接触で支持するラジアル磁気軸受が知られている。特許文献１には、ヨークと、ティースと、ヨークとティースとによって囲まれるスロットと、第１コイルと、第２コイルとを備えるラジアル磁気軸受の一例が開示される。特許文献１のラジアル磁気軸受では、第１コイルの一部分と第２コイルの一部分とが、同一のスロットに配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１４３６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ラジアル磁気軸受は、スロットの断面積に対するスロットを通過するコイルの素線の総断面積の割合である占積率が高い方が好ましい。従来のラジアル磁気軸受では、同一のスロット内において、第１コイルの一部分と第２コイルの一部分とが周方向において配置されるため、第１コイルの一部分と第２コイルの一部分との間に隙間が生じ易い。ヨークの周方向において第１コイルの一部分と第２コイルの一部分との間が生じると、隙間がスロット内に位置するため、占積率が低下する虞がある。
【0005】
本開示では、占積率を向上できるラジアル磁気軸受、圧縮機、及び冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この課題を解決する第１観点のラジアル磁気軸受は、回転体を支持するラジアル磁気軸受であって、筒状のヨークと、前記ヨークの径方向において、前記ヨークから内側に突出し、前記ヨークの周方向において離隔して設けられる複数のティースと、前記複数のティースと前記ヨークとによって囲まれ、前記径方向において内側に向けて開口する複数のスロットと、前記複数のティースのうちの１つのティースに巻回される第１コイルと、前記複数のティースのうちの、前記第１コイルが巻回されるティースとは別の１つのティースに巻回される第２コイルと、を備え、前記第１コイルの一部分と前記第２コイルの一部分とは、前記複数のスロットのうちの同一の所定のスロットに配置され、前記所定のスロットにおいて、前記第２コイルの一部分は、前記径方向において前記第１コイルの一部分よりも内側に配置される。
【0007】
この構成によれば、所定のスロットにおいて、第２コイルの一部分が第１コイルの一部分よりも径方向内側に配置されるため、第１コイルの一部分を構成する素線を、従来よりも所定のスロットの周方向に数多く配置できる。また、第２コイルの一部分を構成する素線を、従来よりも所定のスロットの周方向に数多く配置できる。ラジアル磁気軸受は、従来よりも所定のスロットの周方向に数多くの素線を配置することによって所定のスロットに隙間が生じることを抑制するように所定のスロットにコイルの素線を配置できるため、占積率を向上できる。
【0008】
第２観点のラジアル磁気軸受は、第１観点のラジアル磁気軸受であって、前記複数のティースは、第１ティースと、前記第１ティースから、前記周方向における第１周方向に離隔して設けられる第２ティースと、前記第２ティースから前記第１周方向に離隔して設けられる第３ティースと、前記第３ティースから前記第１周方向に離隔して設けられる第４ティースと、を有し、前記複数のスロットは、前記ヨーク、前記第１ティース、及び前記第２ティースによって囲まれる第１スロットと、前記ヨーク、前記第２ティース、及び前記第３ティースによって囲まれる第２スロットと、前記ヨーク、前記第３ティース、及び前記第４ティースによって囲まれる第３スロットと、を有し、前記第１コイルは、前記第２ティースに巻回され、前記第２コイルは、前記第３ティースに巻回され、前記第１コイルは、前記第１スロットに配置される第１部分、及び前記第２スロットに配置される第２部分を有し、前記第２コイルは、前記第２スロットに配置される第３部分、及び前記第３スロットに配置される第４部分を有し、前記第２スロットにおいて、前記第３部分は、前記径方向において前記第２部分よりも内側に配置される。この構成によれば、第２スロットにおいて、第１コイルの第２部分を配置した後に、第２コイルの第３部分を配置できるため、第２スロットにおける占積率が向上するように、第２スロットにコイルの素線を好適に配置できる。
【0009】
第３観点のラジアル磁気軸受は、第２観点のラジアル磁気軸受であって、前記複数のティースは、前記第４ティースから前記第１周方向に離隔して設けられる第５ティースを有し、前記複数のスロットは、前記ヨーク、前記第４ティース、及び前記第５ティースによって囲まれる第４スロットを有し、前記第４ティースに巻回される第３コイルを備え、前記第３コイルは、前記第３スロットに配置される第５部分、及び前記第４スロットに配置される第６部分を有し、前記第３スロットにおいて、前記第５部分は、前記径方向において前記第４部分よりも外側に配置される。この構成によれば、第２コイルが、第１コイル及び第３コイルよりも径方向内側に位置するため、第２コイルを第３ティースに好適に巻回できる。
【0010】
第４観点のラジアル磁気軸受は、第２観点のラジアル磁気軸受であって、前記複数のティースは、前記第４ティースから前記第１周方向に離隔して設けられる第５ティースを有し、前記複数のスロットは、前記ヨーク、前記第４ティース、及び前記第５ティースによって囲まれる第４スロットを有し、前記第４ティースに巻回される第３コイルを備え、前記第３コイルは、前記第３スロットに配置される第５部分、及び前記第４スロットに配置される第６部分を有し、前記第３スロットにおいて、前記第５部分は、前記径方向において前記第４部分よりも内側に配置される。この構成によれば、第２コイルが、径方向内側への第１コイルの移動を抑制し、第３コイルが、径方向内側への第２コイルの移動を抑制できる。
【0011】
第５観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第４観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記第１コイル及び前記第２コイルは、電気的に接続される。この構成によれば、第１コイル及び第２コイルが電気的に接続されるため、第１コイル及び第２コイルが発生する電磁力を同時に制御できる。
【0012】
第６観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第５観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記径方向において、前記所定のスロットにおいて前記第１コイルの一部分と前記第２コイルの一部分との間に配置される絶縁部材を備える。この構成によれば、所定のスロットにおいて、第１コイル及び第２コイルを好適に絶縁できる。
【0013】
第７観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第６観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記複数のティースは、コイルが巻回されるコイル巻回部と、前記径方向において前記コイル巻回部よりも内側に位置するコイル抑制部と、を有し、前記周方向における前記コイル抑制部の寸法は、前記周方向における前記コイル巻回部の寸法よりも大きい。この構成によれば、コイル抑制部によって、径方向内側へのティースに巻回されるコイルの移動を抑制できる。
【0014】
第８観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第７観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記所定のスロットにおいて、前記所定のスロットを囲む前記複数のティースのうちの１つのティースの側面から、他の１つのティースの側面まで、前記周方向にわたって配置されるコイル位置決部材を備え、前記コイル位置決部材は、前記径方向において前記第１コイル及び前記第２コイルよりも内側に位置する。この構成によれば、コイル位置決部材によって、所定のスロットにおいて、ティースに対する径方向内側への第１コイル及び第２コイルの移動を規制できる。
【0015】
第９観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第８観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記第２コイルの巻回数は、前記第１コイルの巻回数と等しい。この構成によれば、第２コイルの巻回数が第１コイルの巻回数と等しいため、第１コイル及び第２コイルが発生する電磁力を等しくできる。
【0016】
第１０観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第９観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記所定のスロットは、前記第１コイルの一部分が配置される第１領域と、前記第２コイルの一部分が配置される第２領域と、を有し、前記径方向において、前記第２領域の寸法は、前記第１領域の寸法よりも大きい。この構成によれば、第２コイルの一部分を構成する素線の数を、第１コイルの一部分を構成する素線の数と同じ数にし易い。
【0017】
第１１観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第１０観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記所定のスロットは、前記第１コイルの一部分が配置される第１領域と、前記第２コイルの一部分が配置される第２領域と、を有し、前記周方向において、前記第２領域の寸法は、前記第１領域の寸法よりも小さい。この構成によれば、第２コイルの一部分を、周方向における寸法が第１領域の寸法よりも小さい第２領域に配置できる。
【0018】
第１２観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第１１観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記所定のスロットは、前記第１コイルの一部分が配置される第１領域と、前記第２コイルの一部分が配置される第２領域と、を有し、前記ヨークの軸方向から見て、前記第２領域の面積は、前記第１領域の面積と等しい。この構成によれば、第２コイルの一部分を構成する素線の数を、第１コイルの一部分を構成する素線の数と同じ数にし易い。
【0019】
第１３観点のラジアル磁気軸受は、第１観点から第１２観点のいずれか１つのラジアル磁気軸受であって、前記ヨークの軸方向に直交する第１方向において、前記第１コイルが巻回されるティースに対向するティースに巻回される第１追加コイルと、前記軸方向に直交する第２方向において、前記第２コイルが巻回されるティースと対向するティースに巻回される第２追加コイルと、を備え、前記ラジアル磁気軸受は、前記第１コイル及び前記第２コイルを有する第１コイルグループと、前記第１追加コイル及び前記第２追加コイルを有する第２コイルグループと、を備える。この構成によれば、第１コイルグループと第２コイルグループとが対向するため、第１コイルグループの電磁力と第２コイルグループの電磁力とによって、回転体を好適に支持できる。
【0020】
第１４観点の圧縮機は、圧縮機であって、前記回転体と、第１観点から第１３観点のいずれか１つの前記ラジアル磁気軸受と、を備える。この構成によれば、ラジアル磁気軸受の占積率が向上することによって、第１コイル及び第２コイルが好適に電磁力を発生できるため、ラジアル磁気軸受が回転体を好適に非接触で支持できる。回転体がラジアル磁気軸受によって非接触で支持されることによって回転体の摩擦損失を大幅に低減できるため、本構成の圧縮機は、圧縮機の高効率化を可能にする。
【0021】
第１５観点の冷凍機は、冷凍機であって、第１４観点の前記圧縮機を備える。この構成によれば、圧縮機によって好適に冷媒を圧縮できるため、エネルギー効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
【0024】
＜冷凍機＞
図１に示されるように、冷凍機１は、冷媒が循環する冷媒回路２を有する。冷凍機１の一例は、ターボ冷凍機である。冷媒回路２は、第１経路２Ａ及び第２経路２Ｂを有する。冷凍機１は、圧縮機１０を備える。圧縮機１０は、第１経路２Ａと第２経路２Ｂとの間に設けられる。
図１に示されるように、冷凍機１は、冷媒が循環する冷媒回路２を有する。冷凍機１の一例は、ターボ冷凍機である。冷媒回路２は、第１経路２Ａ及び第２経路２Ｂを有する。冷凍機１は、圧縮機１０を備える。圧縮機１０は、第１経路２Ａと第２経路２Ｂとの間に設けられる。
【0025】
＜圧縮機＞
圧縮機１０は、冷媒回路２を循環する冷媒ガスを圧縮するように冷媒回路２に設けられる。圧縮機１０の一例は、ターボ圧縮機である。圧縮機１０は、例えば、ケース１１を備える。ケース１１は、羽根車室Ｓ１と電動機室Ｓ２とを区分けする壁部１１Ａを有する。
圧縮機１０は、冷媒回路２を循環する冷媒ガスを圧縮するように冷媒回路２に設けられる。圧縮機１０の一例は、ターボ圧縮機である。圧縮機１０は、例えば、ケース１１を備える。ケース１１は、羽根車室Ｓ１と電動機室Ｓ２とを区分けする壁部１１Ａを有する。
【0026】
圧縮機１０は、回転体１２と、ラジアル磁気軸受２０と、を備える。回転体１２は、例えば、回転軸心Ｒ１を有する回転軸である。回転体１２は、ケース１１に対して回転軸心Ｒ１まわりに回転するように構成される。回転体１２は、羽根車室Ｓ１及び電動機室Ｓ２にわたって、ケース１１に配置される。回転体１２は、回転軸心Ｒ１まわりに回転する円盤部１２Ａを有する。
【0027】
圧縮機１０は、例えば、羽根車１３を備える。羽根車１３は、羽根車室Ｓ１に配置される。羽根車１３は、外径が略円錐形状となるように複数の羽根を有する。羽根車１３は、回転体１２の一端部に設けられる。回転体１２が回転軸心Ｒ１まわりに回転することによって、羽根車１３は、回転軸心Ｒ１まわりに回転する。
【0028】
羽根車１３及び羽根車室Ｓ１は、圧縮機構を構成する。羽根車室Ｓ１には、第１経路２Ａを通じて冷媒ガスが流れ込む。冷媒ガスは、羽根車１３によって、流体の冷媒に圧縮される。羽根車室Ｓ１において圧縮された冷媒は、第２経路２Ｂを通じて羽根車室Ｓ１から外部へ流れ出る。
【0029】
圧縮機１０は、例えば、モータ１４を備える。モータ１４は、電磁力によって回転体１２を回転させるように構成される。モータ１４は、電動機室Ｓ２に配置される。モータ１４は、回転子１４Ａ及び固定子１４Ｂを有する。回転子１４Ａは、回転体１２に取り付けられる。固定子１４Ｂは、圧縮機１０のケース１１の内周壁に取り付けられる。
【0030】
ラジアル磁気軸受２０は、回転軸に取り付けられるラジアル磁気軸受ロータを含む回転体１２を支持する。ラジアル磁気軸受２０は、回転体１２を電磁力によって非接触で支持するように構成される。ラジアル磁気軸受２０は、モータ１４と別に設けられる。ラジアル磁気軸受２０は、電動機室Ｓ２に配置される。
【0031】
ラジアル磁気軸受２０は、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂを有する。第１ラジアル電磁石２０Ａは、回転体１２の一端部に配置され、第２ラジアル電磁石２０Ｂは、回転体１２の他端部に配置される。第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂに流れる電流が制御されることによって、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂの電磁力が制御される。第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂの電磁力によって、回転軸心Ｒ１に垂直な方向における回転体１２の位置、及びケース１１に対する回転体１２の傾きが制御される。
【0032】
圧縮機１０は、例えば、スラスト磁気軸受１５を備える。スラスト磁気軸受１５は、円盤部１２Ａを電磁力によって非接触で支持するように構成される。スラスト磁気軸受１５は、電動機室Ｓ２に配置される。
【0033】
スラスト磁気軸受１５は、第１スラスト電磁石１５Ａ及び第２スラスト電磁石１５Ｂを有する。第１スラスト電磁石１５Ａ及び第２スラスト電磁石１５Ｂは、回転軸心Ｒ１に平行な方向において、円盤部１２Ａを挟むように配置される。第１スラスト電磁石１５Ａ及び第２スラスト電磁石１５Ｂに流れる電流が制御されることによって、第１スラスト電磁石１５Ａ及び第２スラスト電磁石１５Ｂの電磁力が制御される。第１スラスト電磁石１５Ａ及び第２スラスト電磁石１５Ｂの電磁力が制御されることによって、円盤部１２Ａを介して、回転軸心Ｒ１に平行な方向における回転体１２の位置が制御される。
【0034】
圧縮機１０は、例えば、第１タッチダウン軸受１６Ａ及び第２タッチダウン軸受１６Ｂを備える。第１タッチダウン軸受１６Ａ及び第２タッチダウン軸受１６Ｂは、電動機室Ｓ２に配置される。第１タッチダウン軸受１６Ａは、回転体１２の一端部に設けられ、第２タッチダウン軸受１６Ｂは、回転体１２の他端部に設けられる。第１タッチダウン軸受１６Ａ及び第２タッチダウン軸受１６Ｂは、ラジアル磁気軸受２０が回転体１２を支持しない場合に、回転体１２に接触することによって回転体１２を支持する。
【0035】
圧縮機１０は、例えば、電源部１７及び制御部１８を備える。電源部１７及び制御部１８は、ケース１１の内部に設けられてもよく、ケース１１の外部に設けられてもよい。電源部１７は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）アンプによって構成されている。電源部１７は、ラジアル磁気軸受２０、スラスト磁気軸受１５及びモータ１４に電圧を供給する。
【0036】
制御部１８は、例えば、ＣＰＵなどの演算処理部や、演算処理部を動作させるためのプログラムや情報を記憶するメモリなどの記憶部などによって構成されている。制御部１８は、各種センサの出力に基づいて、電源部１７からラジアル磁気軸受２０及びスラスト磁気軸受１５への電力の供給を制御する。各種センサは、例えば、ケース１１内における回転体１２の位置を検出する位置センサである。各種センサは、ケース１１内に配置され、回転軸心Ｒ１に平行な方向における回転体１２の位置、回転軸心Ｒ１に垂直な方向における回転体１２の位置、及びケース１１に対する回転体１２の傾きを検出する。
【0037】
＜ラジアル磁気軸受＞
図２に示されるように、ラジアル磁気軸受２０は、電磁力を発生させる複数のコイル３０を有する。ラジアル磁気軸受２０は、複数のコイル３０が発生させる電磁力によって、回転体１２を非接触で支持する。ラジアル磁気軸受２０は、筒状のヨーク４０と、複数のティース５０と、複数のスロット６０と、第１コイル３１と、第２コイル３２と、を備える。ラジアル磁気軸受２０は、第３コイル３３を備える。複数のコイル３０、ヨーク４０、複数のティース５０、及び複数のスロット６０は、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂを構成する。図２は、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂのうちの一方を例示する。第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂのうちの他方も、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂのうちの一方と同様に構成される。
図２に示されるように、ラジアル磁気軸受２０は、電磁力を発生させる複数のコイル３０を有する。ラジアル磁気軸受２０は、複数のコイル３０が発生させる電磁力によって、回転体１２を非接触で支持する。ラジアル磁気軸受２０は、筒状のヨーク４０と、複数のティース５０と、複数のスロット６０と、第１コイル３１と、第２コイル３２と、を備える。ラジアル磁気軸受２０は、第３コイル３３を備える。複数のコイル３０、ヨーク４０、複数のティース５０、及び複数のスロット６０は、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂを構成する。図２は、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂのうちの一方を例示する。第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂのうちの他方も、第１ラジアル電磁石２０Ａ及び第２ラジアル電磁石２０Ｂのうちの一方と同様に構成される。
【0038】
＜ヨーク＞
ヨーク４０は、磁性材料によって構成される。ヨーク４０は、例えば、積層鋼板、アモルファス、またはパーメンジュールによって構成される。ヨーク４０は、回転軸心Ｒ１と一致する中心軸心Ｃ１を有する。以下の説明において、「軸方向」は、ヨーク４０の軸方向である。ヨーク４０の軸方向は、中心軸心Ｃ１と平行な方向である。「径方向」は、ヨーク４０の径方向である。ヨーク４０の径方向は、中心軸心Ｃ１と直交する方向である。「周方向」は、ヨーク４０の周方向である。ヨーク４０の周方向は、中心軸心Ｃ１を中心とする方向である。
ヨーク４０は、磁性材料によって構成される。ヨーク４０は、例えば、積層鋼板、アモルファス、またはパーメンジュールによって構成される。ヨーク４０は、回転軸心Ｒ１と一致する中心軸心Ｃ１を有する。以下の説明において、「軸方向」は、ヨーク４０の軸方向である。ヨーク４０の軸方向は、中心軸心Ｃ１と平行な方向である。「径方向」は、ヨーク４０の径方向である。ヨーク４０の径方向は、中心軸心Ｃ１と直交する方向である。「周方向」は、ヨーク４０の周方向である。ヨーク４０の周方向は、中心軸心Ｃ１を中心とする方向である。
【0039】
＜複数のティース＞
ティース５０には、コイル３０が巻回される。複数のティース５０の数は、複数のコイル３０の数に応じて設定される。本実施形態では、複数のティース５０は、１６個のティース５０を有する。複数のティース５０は、磁性材料によって構成される。複数のティース５０は、例えば、積層鋼板、アモルファス、またはパーメンジュールによって構成される。複数のティース５０は、ヨーク４０の内周面から径方向内側に突出するように、ヨーク４０と一体に形成される。複数のティース５０は、ヨーク４０の径方向において、ヨーク４０から内側に突出し、ヨーク４０の周方向において離隔して設けられる。
ティース５０には、コイル３０が巻回される。複数のティース５０の数は、複数のコイル３０の数に応じて設定される。本実施形態では、複数のティース５０は、１６個のティース５０を有する。複数のティース５０は、磁性材料によって構成される。複数のティース５０は、例えば、積層鋼板、アモルファス、またはパーメンジュールによって構成される。複数のティース５０は、ヨーク４０の内周面から径方向内側に突出するように、ヨーク４０と一体に形成される。複数のティース５０は、ヨーク４０の径方向において、ヨーク４０から内側に突出し、ヨーク４０の周方向において離隔して設けられる。
【0040】
複数のティース５０は、第１ティース５１と、第２ティース５２と、第３ティース５３と、第４ティース５４と、を有する。第２ティース５２は、第１ティース５１から、周方向における第１周方向ＣＤ１に離隔して設けられる。第３ティース５３は、第２ティース５２から第１周方向ＣＤ１に離隔して設けられる。第４ティース５４は、第３ティース５３から第１周方向ＣＤ１に離隔して設けられる。複数のティース５０は、第５ティース５５を有する。第５ティース５５は、第４ティース５４から第１周方向ＣＤ１に離隔して設けられる。複数のティース５０は、例えば、第６ティース５６を有する。第６ティース５６は、第５ティース５５から第１周方向ＣＤ１に離隔して設けられる。
【0041】
＜複数のスロット＞
スロット６０には、複数のコイル３０が配置される。本実施形態では、スロット６０には、２個のコイル３０が配置される。複数のスロット６０のそれぞれは、複数のティース５０とヨーク４０とによって囲まれ、径方向において内側に向けて開口する。複数のスロット６０の数は、例えば、複数のティース５０の数と同じである。本実施形態では、複数のスロット６０は１６個のスロット６０を有する。複数のスロット６０は、径方向外側から径方向内側に向かう程、周方向における幅が小さくなるように構成される。
スロット６０には、複数のコイル３０が配置される。本実施形態では、スロット６０には、２個のコイル３０が配置される。複数のスロット６０のそれぞれは、複数のティース５０とヨーク４０とによって囲まれ、径方向において内側に向けて開口する。複数のスロット６０の数は、例えば、複数のティース５０の数と同じである。本実施形態では、複数のスロット６０は１６個のスロット６０を有する。複数のスロット６０は、径方向外側から径方向内側に向かう程、周方向における幅が小さくなるように構成される。
【0042】
複数のスロット６０は、第１スロット６１と、第２スロット６２と、第３スロット６３と、を有する。第１スロット６１は、ヨーク４０、第１ティース５１、及び第２ティース５２によって囲まれる。第２スロット６２は、ヨーク４０、第２ティース５２、及び第３ティース５３によって囲まれる。第３スロット６３は、ヨーク４０、第３ティース５３、及び第４ティース５４によって囲まれる。複数のスロット６０は、第４スロット６４を有する。第４スロット６４は、ヨーク４０、第４ティース５４、及び第５ティース５５によって囲まれる。複数のスロット６０は、例えば、第５スロット６５を有する。第５スロット６５は、ヨーク４０、第５ティース５５、及び第６ティース５６によって囲まれる。
【0043】
＜複数のコイル＞
複数のコイル３０は、通電により回転体１２を非接触で支持するための電磁力を発生させるように構成される。コイル３０は、２個のスロット６０を通過するように、ティース５０に巻回される。複数のコイル３０は、素線３０Ａによって構成される。素線３０Ａは、例えば、電線である。コイル３０は、素線３０Ａがティース５０に集中巻されることによって構成される。
複数のコイル３０は、通電により回転体１２を非接触で支持するための電磁力を発生させるように構成される。コイル３０は、２個のスロット６０を通過するように、ティース５０に巻回される。複数のコイル３０は、素線３０Ａによって構成される。素線３０Ａは、例えば、電線である。コイル３０は、素線３０Ａがティース５０に集中巻されることによって構成される。
【0044】
複数のコイル３０のうちの１つのコイル３０は、例えば、複数のティース５０のうちの１つのティース５０に巻回される素線３０Ａによって構成される。本実施形態では、複数のコイル３０は、１６個のコイル３０を有する。複数のコイル３０は、例えば、第１コイル３１、第２コイル３２、第３コイル３３、及び第４コイル３４を有する。
【0045】
第１コイル３１は、複数のティース５０のうちの１つのティース５０に巻回される。第１コイル３１は、第２ティース５２に巻回される。第１コイル３１は、第１スロット６１に配置される第１部分３１Ａ、及び第２スロット６２に配置される第２部分３１Ｂを有する。本実施形態では、第１コイル３１の第１部分３１Ａは、周方向において第１コイル３１の第２部分３１Ｂと第２ティース５２を介して重なる位置に配置される。
【0046】
第２コイル３２は、複数のティース５０のうちの、第１コイル３１が巻回されるティース５０とは別の１つのティース５０に巻回される。第２コイル３２は、第３ティース５３に巻回される。第２コイル３２は、第２スロット６２に配置される第３部分３２Ａ、及び第３スロット６３に配置される第４部分３２Ｂを有する。本実施形態では、第２コイル３２の第３部分３２Ａは、周方向において第２コイル３２の第４部分３２Ｂと第３ティース５３を介して重なる位置に配置される。
【0047】
第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分とは、複数のスロット６０のうちの同一の所定のスロット６０に配置される。所定のスロット６０において、第２コイル３２の一部分は、径方向において第１コイル３１の一部分よりも内側に配置される。第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分とが配置される所定のスロット６０は、例えば、第２スロット６２である。第２スロット６２において、第３部分３２Ａは、径方向において第２部分３１Ｂよりも内側に配置される。
【0048】
第３コイル３３は、複数のティース５０のうちの、第１コイル３１及び第２コイル３２が巻回されるティース５０とは別の１つのティース５０に巻回される。第３コイル３３は、第４ティース５４に巻回される。第３コイル３３は、第３スロット６３に配置される第５部分３３Ａ、及び第４スロット６４に配置される第６部分３３Ｂを有する。本実施形態では、第３コイル３３の第５部分３３Ａは、周方向において第３コイル３３の第６部分３３Ｂと第４ティース５４を介して重なる位置に配置される。
【0049】
第２コイル３２の一部分と第３コイル３３の一部分とは、複数のスロット６０のうちの同一のスロット６０に配置される。スロット６０において、第３コイル３３の一部分は、径方向において第２コイル３２の一部分よりも外側に配置される。第２コイル３２の一部分と第３コイル３３の一部分とが配置されるスロット６０は、例えば、第３スロット６３である。第３スロット６３において、第５部分３３Ａは、径方向において第４部分３２Ｂよりも外側に配置される。
【0050】
第４コイル３４は、例えば、複数のティース５０のうちの、第１コイル３１、第２コイル３２、及び第３コイル３３が巻回されるティース５０とは別の１つのティース５０に巻回される。第４コイル３４は、例えば、第５ティース５５に巻回される。第４コイル３４は、例えば、第４スロット６４に配置される第７部分３４Ａ、及び第５スロット６５に配置される第８部分３４Ｂを有する。本実施形態では、第４コイル３４の第７部分３４Ａは、周方向において第４コイル３４の第８部分３４Ｂと第５ティース５５を介して重なる位置に配置される。
【0051】
第３コイル３３の一部分と第４コイル３４の一部分とは、複数のスロット６０のうちの同一のスロット６０に配置される。スロット６０において、第４コイル３４の一部分は、径方向において第３コイル３３の一部分よりも内側に配置される。第３コイル３３の一部分と第４コイル３４の一部分とが配置されるスロット６０は、例えば、第４スロット６４である。第４スロット６４において、第７部分３４Ａは、径方向において第６部分３３Ｂよりも内側に配置される。
【0052】
本実施形態では、ラジアル磁気軸受２０は、第１追加コイル７１と、第２追加コイル７２と、を備える。ラジアル磁気軸受２０は、例えば、第３追加コイル７３と、第４追加コイル７４と、を備える。複数のコイル３０は、第１追加コイル７１、第２追加コイル７２、第３追加コイル７３、及び第４追加コイル７４を有する。
【0053】
第１追加コイル７１は、ヨーク４０の軸方向に直交する第１方向Ｄ１において、第１コイル３１が巻回されるティース５０に対向するティース５０に巻回される。第１追加コイル７１が巻回されるティース５０は、例えば、第１方向Ｄ１において、第２ティース５２に対向するティース５０である。第２追加コイル７２は、軸方向に直交する第２方向Ｄ２において、第２コイル３２が巻回されるティース５０と対向するティース５０に巻回される。第２追加コイル７２が巻回されるティース５０は、例えば、第２方向Ｄ２において、第３ティース５３に対向するティース５０である。第３追加コイル７３は、軸方向に直交する第３方向Ｄ３において、第３コイル３３が巻回されるティース５０と対向するティース５０に巻回される。第３追加コイル７３が巻回されるティース５０は、例えば、第３方向Ｄ３において、第４ティース５４に対向するティース５０である。第４追加コイル７４は、軸方向に直交する第４方向Ｄ４において、第４コイル３４が巻回されるティース５０と対向するティース５０に巻回される。第４追加コイル７４が巻回されるティース５０は、例えば、第４方向Ｄ４において、第５ティース５５に対向するティース５０である。
【0054】
図２の例では、ラジアル磁気軸受２０の通電時に、スロット６０に配置されるコイル３０の一部分を流れる電流の方向が、２つの記号によって示されている。第１コイル３１の第１部分３１Ａに記載されている記号は、電流が、紙面奥から紙面手前に向かう方向に流れていることを示している。第１コイル３１の第２部分３１Ｂに記載されている記号は、電流が、紙面手前から紙面奥に向かう方向に流れていることを示している。図３及び図６においても、スロット６０に配置されるコイル３０の一部分を流れる電流の方向が、図２と同じ記号によって示されている。
【0055】
＜複数のコイルグループ＞
図３に示されるように、ラジアル磁気軸受２０は、電磁力を発生させる複数のコイル３０を有する複数のコイルグループＣＧを備える。コイルグループＣＧは、複数のコイル３０が電気的に直列に接続されている。複数のコイルグループＣＧは、４つのコイルグループＣＧを有する。４つのコイルグループＣＧは、周方向において９０°ごとに並んで配置される。
図３に示されるように、ラジアル磁気軸受２０は、電磁力を発生させる複数のコイル３０を有する複数のコイルグループＣＧを備える。コイルグループＣＧは、複数のコイル３０が電気的に直列に接続されている。複数のコイルグループＣＧは、４つのコイルグループＣＧを有する。４つのコイルグループＣＧは、周方向において９０°ごとに並んで配置される。
【0056】
本実施形態では、ラジアル磁気軸受２０は、第１コイルグループＧ１と、第２コイルグループＧ２と、を備える。第２コイルグループＧ２は、径方向において第１コイルグループＧ１と対向する。本実施形態では、ラジアル磁気軸受２０は、第３コイルグループＧ３と、第４コイルグループＧ４と、を備える。第４コイルグループＧ４は、径方向において第３コイルグループＧ３と対向する。
【0057】
コイルグループＣＧは、１または複数のコイル３０を有する。コイルグループＣＧが有するコイル３０の数は、例えば、複数のコイル３０の数を、複数のコイルグループＣＧの数で除した数に設定される。本実施形態では、複数のコイル３０が１６個のコイル３０を有するため、コイルグループＣＧは、４個のコイル３０を有する。複数のコイル３０が８個のコイル３０を有する場合、コイルグループＣＧは、２個のコイル３０を有してもよい。複数のコイル３０が３２個のコイル３０を有する場合、コイルグループＣＧは、８個のコイル３０を有してもよい。
【0058】
第１コイルグループＧ１は、第１コイル３１及び第２コイル３２を有する。第１コイルグループＧ１は、第３コイル３３及び第４コイル３４を有する。第２コイルグループＧ２は、第１追加コイル７１及び第２追加コイル７２を有する。第２コイルグループＧ２は、第３追加コイル７３及び第４追加コイル７４を有する。第３コイルグループＧ３は、周方向において並ぶティース５０に巻回される４個のコイル３０を有する。第４コイルグループＧ４は、周方向において並ぶティース５０に巻回される４個のコイル３０を有する。
【0059】
＜ラジアル磁気軸受の動作＞
図３には、ラジアル磁気軸受２０の通電時に、複数のコイル３０が発生させる磁束が破線によって例示される。ラジアル磁気軸受２０が通電されると、隣り合うティース５０ごとに、Ｓ極またはＮ極となる。例えば、第１コイル３１が巻回される第２ティース５２は、Ｓ極となり、第２コイル３２が巻回される第３ティース５３は、Ｎ極となる。例えば、第３コイル３３が巻回される第４ティース５４は、Ｓ極となり、第４コイル３４が巻回される第５ティース５５は、Ｎ極となる。
図３には、ラジアル磁気軸受２０の通電時に、複数のコイル３０が発生させる磁束が破線によって例示される。ラジアル磁気軸受２０が通電されると、隣り合うティース５０ごとに、Ｓ極またはＮ極となる。例えば、第１コイル３１が巻回される第２ティース５２は、Ｓ極となり、第２コイル３２が巻回される第３ティース５３は、Ｎ極となる。例えば、第３コイル３３が巻回される第４ティース５４は、Ｓ極となり、第４コイル３４が巻回される第５ティース５５は、Ｎ極となる。
【0060】
回転体１２は、複数のコイル３０が発生させる磁束によって発生する電磁力によって、ラジアル磁気軸受２０と非接触に支持される。コイルグループＣＧは、回転体１２を引き付けるように、電磁力を発生する。第１コイルグループＧ１及び第２コイルグループＧ２の電磁力が、径方向において回転体１２に作用することによって、回転体１２が第１コイルグループＧ１及び第２コイルグループＧ２の間において非接触に支持される。第３コイルグループＧ３及び第４コイルグループＧ４の電磁力が、径方向において回転体１２に作用することによって、回転体１２が第３コイルグループＧ３及び第４コイルグループＧ４の間において非接触に支持される。４つのコイルグループＣＧの電磁力が制御されることによって、ラジアル磁気軸受２０は、回転体１２を軸方向に垂直な方向において支持できる。
【0061】
＜複数のコイルの接続＞
図４は、第１コイルグループＧ１を径方向内側から見た場合の模式図である。第２コイルグループＧ２、第３コイルグループＧ３、及び第４コイルグループＧ４も、第１コイルグループＧ１と同様に構成されてもよい。図４に示されるように、同じコイルグループＣＧのコイル３０は、電気的に直列に接続される。第１コイル３１及び第２コイル３２は、電気的に接続される。本実施形態では、第１コイル３１、第２コイル３２、第３コイル３３、及び第４コイル３４は、電気的に接続される。
図４は、第１コイルグループＧ１を径方向内側から見た場合の模式図である。第２コイルグループＧ２、第３コイルグループＧ３、及び第４コイルグループＧ４も、第１コイルグループＧ１と同様に構成されてもよい。図４に示されるように、同じコイルグループＣＧのコイル３０は、電気的に直列に接続される。第１コイル３１及び第２コイル３２は、電気的に接続される。本実施形態では、第１コイル３１、第２コイル３２、第３コイル３３、及び第４コイル３４は、電気的に接続される。
【0062】
複数のコイル３０は、第１端部８０、第２端部８１、第１結線部８２、第２結線部８３、及び第３結線部８４を備える。第１端部８０及び第２端部８１は、電源部１７と電気的に接続される。第１結線部８２は、第１コイル３１の素線３０Ａと、第２コイル３２の素線３０Ａとを電気的に接続する。第２結線部８３は、第２コイル３２の素線３０Ａと、第３コイル３３の素線３０Ａとを電気的に接続する。第３結線部８４は、第３コイル３３の素線３０Ａと、第４コイル３４の素線３０Ａとを電気的に接続する。第１結線部８２、第２結線部８３、及び第３結線部８４は、スロット６０の外部に配置される。
【0063】
第１コイル３１を構成する素線３０Ａの一端部は、第１スロット６１からスロット６０外に延び、第１コイル３１を構成する素線３０Ａの他端部は、第２スロット６２からスロット６０外に延びる。第１コイル３１を構成する素線３０Ａの一端部は、第１結線部８２と電気的に接続される。第１コイル３１を構成する素線３０Ａの他端部は、電源部１７と電気的に接続される。第１コイル３１を構成する素線３０Ａの他端部は、例えば、第１端部８０である。
【0064】
第２コイル３２を構成する素線３０Ａの一端部は、第２スロット６２からスロット６０外に延び、第２コイル３２を構成する素線３０Ａの他端部は、第３スロット６３からスロット６０外に延びる。第２コイル３２を構成する素線３０Ａの一端部は、例えば、第１結線部８２と電気的に接続される。第２コイル３２を構成する素線３０Ａの他端部は、例えば、第２結線部８３と電気的に接続される。
【0065】
第３コイル３３を構成する素線３０Ａの一端部は、第３スロット６３からスロット６０外に延び、第３コイル３３を構成する素線３０Ａの他端部は、第４スロット６４からスロット６０外に延びる。第３コイル３３を構成する素線３０Ａの一端部は、例えば、第２結線部８３と接続される。第３コイル３３を構成する素線３０Ａの他端部は、例えば、第３結線部８４と接続される。
【0066】
第４コイル３４を構成する素線３０Ａの一端部は、第４スロット６４からスロット６０外に延び、第４コイル３４を構成する素線３０Ａの他端部は、第５スロット６５からスロット６０外に延びる。第４コイル３４を構成する素線３０Ａの一端部は、電源部１７と電気的に接続される。第４コイル３４を構成する素線３０Ａの一端部は、例えば、第２端部８１である。第４コイル３４を構成する素線３０Ａの他端部は、例えば、第３結線部８４と接続される。
【0067】
＜第１領域及び第２領域＞
図５は、ラジアル磁気軸受２０を、ヨーク４０の軸方向から見た部分拡大図である。図５では、第１スロット６１に配置される素線３０Ａが省略されている。図５に示されるように、スロット６０は、コイル３０の一部分が配置される第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１に一部分が配置されるコイル３０と隣り合うコイル３０の一部分が配置される第２領域Ａ２と、を有する。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の径方向内側に位置する。ヨーク４０の軸方向から見て、第２領域Ａ２の面積は、第１領域Ａ１の面積と等しい。本実施形態では、コイル３０の素線３０Ａがスロット６０の第１領域Ａ１に配置される場合、素線３０Ａは、コイル３０の素線３０Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第１領域Ａ１に配置される。コイル３０の素線３０Ａがスロット６０の第２領域Ａ２に配置される場合、コイル３０の素線３０Ａは、コイル３０の素線３０Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置される。
図５は、ラジアル磁気軸受２０を、ヨーク４０の軸方向から見た部分拡大図である。図５では、第１スロット６１に配置される素線３０Ａが省略されている。図５に示されるように、スロット６０は、コイル３０の一部分が配置される第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１に一部分が配置されるコイル３０と隣り合うコイル３０の一部分が配置される第２領域Ａ２と、を有する。第２領域Ａ２は、第１領域Ａ１の径方向内側に位置する。ヨーク４０の軸方向から見て、第２領域Ａ２の面積は、第１領域Ａ１の面積と等しい。本実施形態では、コイル３０の素線３０Ａがスロット６０の第１領域Ａ１に配置される場合、素線３０Ａは、コイル３０の素線３０Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第１領域Ａ１に配置される。コイル３０の素線３０Ａがスロット６０の第２領域Ａ２に配置される場合、コイル３０の素線３０Ａは、コイル３０の素線３０Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置される。
【0068】
所定のスロット６０は、第１コイル３１の一部分が配置される第１領域Ａ１と、第２コイル３２の一部分が配置される第２領域Ａ２と、を有する。所定のスロット６０は、例えば、第２スロット６２である。第２スロット６２の第１領域Ａ１には、第１コイル３１の第２部分３１Ｂが配置され、第２スロット６２の第２領域Ａ２には、第２コイル３２の第３部分３２Ａが配置される。
【0069】
第１コイル３１の第１部分３１Ａは、スロット６０の第１領域Ａ１に配置され、第１コイル３１の第２部分３１Ｂは、第１部分３１Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第１領域Ａ１に配置される。第１コイル３１の第１部分３１Ａは、第１スロット６１の第１領域Ａ１に配置され、第１コイル３１の第２部分３１Ｂは、第２スロット６２の第１領域Ａ１に配置される。第２コイル３２の第３部分３２Ａは、スロット６０の第２領域Ａ２に配置され、第２コイル３２の第４部分３２Ｂは、第３部分３２Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置される。第２コイル３２の第３部分３２Ａは、第２スロット６２の第２領域Ａ２に配置され、第２コイル３２の第４部分３２Ｂは、第３スロット６３の第２領域Ａ２に配置される。
【0070】
第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、例えば、径方向に延びる領域である。本実施形態では、第１領域Ａ１は、例えば、スロット６０の径方向において、絶縁部材８５から、ヨーク４０の内周面までの領域である。本実施形態では、第２領域Ａ２は、例えば、スロット６０の径方向において、コイル位置決部材８８の外周面から、絶縁部材８５までの領域である。
【0071】
径方向において、第２領域Ａ２の寸法Ｘ２は、第１領域Ａ１の寸法Ｘ１よりも大きい。径方向における第１領域Ａ１の寸法Ｘ１は、例えば、第１領域Ａ１において周方向におけるティース５０の側面に沿う寸法である。径方向における第２領域Ａ２の寸法Ｘ２は、例えば、第２領域Ａ２において周方向におけるティース５０の側面に沿う寸法である。
【0072】
第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、例えば、周方向に延びる領域である。第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２は、例えば、周方向において、スロット６０を囲む２個のティース５０の一方から他方までの間の領域である。周方向において、第２領域Ａ２の寸法Ｙ２は、第１領域Ａ１の寸法Ｙ１よりも小さい。周方向における第１領域Ａ１の寸法Ｙ１は、例えば、第１領域Ａ１の径方向外側の寸法である。周方向における第１領域Ａ１の寸法Ｙ１は、例えば、周方向において、スロット６０におけるヨーク４０の内周面の寸法である。周方向における第２領域Ａ２の寸法Ｙ２は、例えば、第２領域Ａ２の径方向外側の寸法である。周方向における第２領域Ａ２の寸法Ｙ２は、例えば、周方向において、スロット６０に配置される絶縁部材８５の寸法である。
【0073】
複数のコイル３０のうちの１つコイル３０の巻回数は、他のコイル３０の巻回数と等しい。第２コイル３２の巻回数は、第１コイル３１の巻回数と等しい。第３コイル３３の巻回数は、第１コイル３１の巻回数と等しく、第４コイル３４の巻回数は、第１コイル３１の巻回数と等しい。
【0074】
複数のコイル３０の素線３０Ａは、軸方向から見た断面積が略同一となるように構成される。複数のコイル３０のうちの１つコイル３０の巻回数は、他のコイル３０の巻回数と等しいため、第２領域Ａ２に配置される素線３０Ａの数は、第１領域Ａ１に配置される素線３０Ａの数と等しい。第２領域Ａ２における占積率は、第１領域Ａ１における占積率と等しい。占積率は、軸方向から見て、スロット６０の断面積に対するスロット６０を通過するコイル３０の素線３０Ａの総断面積の割合として定義される。第１領域Ａ１における占積率は、軸方向から見て、第１領域Ａ１の面積に対する第１領域Ａ１を通過するコイル３０の素線３０Ａの総断面積の割合として定義される。第２領域Ａ２における占積率は、軸方向から見て、第２領域Ａ２の面積に対する第２領域Ａ２を通過するコイル３０の素線３０Ａの総断面積の割合として定義される。
【0075】
＜絶縁部材＞
ラジアル磁気軸受２０は、径方向において、スロット６０の第１領域Ａ１に配置される素線３０Ａと、スロット６０の第２領域Ａ２に配置される素線３０Ａとの間に配置される絶縁部材８５を備える。絶縁部材８５は、径方向において、所定のスロット６０において第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分との間に配置される。絶縁部材８５は、第２スロット６２において、第１コイル３１の第２部分３１Ｂと第２コイル３２の第３部分３２Ａとの間に、周方向にわたって配置される。絶縁部材８５は、例えば、全てのスロット６０に配置される。絶縁部材８５は、例えば、絶縁紙である。絶縁部材８５は、例えば、スロット６０において、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを区画する。
ラジアル磁気軸受２０は、径方向において、スロット６０の第１領域Ａ１に配置される素線３０Ａと、スロット６０の第２領域Ａ２に配置される素線３０Ａとの間に配置される絶縁部材８５を備える。絶縁部材８５は、径方向において、所定のスロット６０において第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分との間に配置される。絶縁部材８５は、第２スロット６２において、第１コイル３１の第２部分３１Ｂと第２コイル３２の第３部分３２Ａとの間に、周方向にわたって配置される。絶縁部材８５は、例えば、全てのスロット６０に配置される。絶縁部材８５は、例えば、絶縁紙である。絶縁部材８５は、例えば、スロット６０において、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とを区画する。
【0076】
＜コイル巻回部及びコイル抑制部＞
複数のティース５０は、コイル３０が巻回されるコイル巻回部８６と、径方向においてコイル巻回部８６よりも内側に位置するコイル抑制部８７と、を有する。周方向におけるコイル抑制部８７の寸法Ｚ１は、周方向におけるコイル巻回部８６の寸法Ｚ２よりも大きい。
複数のティース５０は、コイル３０が巻回されるコイル巻回部８６と、径方向においてコイル巻回部８６よりも内側に位置するコイル抑制部８７と、を有する。周方向におけるコイル抑制部８７の寸法Ｚ１は、周方向におけるコイル巻回部８６の寸法Ｚ２よりも大きい。
【0077】
コイル抑制部８７は、例えば、ティース５０の側面から第１周方向ＣＤ１に突出する第１凸部８７Ａと、ティース５０の側面から第１周方向ＣＤ１とは反対の方向に突出する第２凸部８７Ｂとを有する。径方向から見て、第１凸部８７Ａ及び第２凸部８７Ｂは、コイル３０と重なるように配置される。
【0078】
＜コイル位置決部材＞
ラジアル磁気軸受２０は、コイル位置決部材８８を備える。コイル位置決部材８８は、所定のスロット６０において、所定のスロット６０を囲む複数のティース５０のうちの１つのティース５０の側面から、他の１つのティース５０の側面まで、周方向にわたって配置される。コイル位置決部材８８は、例えば、全てのスロット６０に配置される。第２スロット６２に配置されるコイル位置決部材８８は、例えば、第２ティース５２の側面から第３ティース５３の側面まで、周方向にわたって配置される。
ラジアル磁気軸受２０は、コイル位置決部材８８を備える。コイル位置決部材８８は、所定のスロット６０において、所定のスロット６０を囲む複数のティース５０のうちの１つのティース５０の側面から、他の１つのティース５０の側面まで、周方向にわたって配置される。コイル位置決部材８８は、例えば、全てのスロット６０に配置される。第２スロット６２に配置されるコイル位置決部材８８は、例えば、第２ティース５２の側面から第３ティース５３の側面まで、周方向にわたって配置される。
【0079】
コイル位置決部材８８は、径方向においてコイル３０よりも内側に位置する。径方向から見て、コイル位置決部材８８は、コイル３０と重なるように配置される。コイル位置決部材８８は、径方向において第１コイル３１及び第２コイル３２よりも内側に位置する。径方向から見て、コイル位置決部材８８は、第１コイル３１及び第２コイル３２と重なるように配置される。径方向において、コイル位置決部材８８は、所定のスロット６０を囲む一方のティース５０の第１凸部８７Ａと、所定のスロット６０を囲む他方のティース５０の第２凸部８７Ｂとに重なるように配置される。
【0080】
コイル位置決部材８８は、スロット６０の形状に合わせて、径方向外側から径方向内側に向かう程、周方向における幅が小さくなるように構成される。コイル位置決部材８８は、スロット６０の開口を塞ぐようにスロット６０に配置される。コイル位置決部材８８は、例えば、楔である。
【0081】
＜コイルの形成方法＞
図３から図５を参照して、本実施形態におけるコイル３０の形成方法を説明する。本実施形態のコイル３０の形成方法は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程、第５工程、及び第６工程を有する。
図３から図５を参照して、本実施形態におけるコイル３０の形成方法を説明する。本実施形態のコイル３０の形成方法は、第１工程、第２工程、第３工程、第４工程、第５工程、及び第６工程を有する。
【0082】
第１工程は、素線３０Ａによってコイル３０が仮形成される工程である。第１工程において、素線３０Ａがティース５０の形状に対応する木型に巻回されることによって、コイル３０は、仮形成される。コイル３０の仮形成後、木型は、コイル３０から抜き取られる。
【0083】
第２工程は、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０がティース５０に巻回される工程である。第２工程において、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０がスロット６０の開口から挿入されて、ティース５０に巻回される。
【0084】
第３工程は、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０の素線３０Ａが第１領域Ａ１に並べられることによって、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０が再形成される工程である。第３工程において、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０の素線３０Ａは、第１工程において仮形成された形状から解されて、第１領域Ａ１の形状に基づいて並べられる。
【0085】
第４工程は、第２領域Ａ２に配置されるコイル３０がティース５０に巻回される工程である。第４工程において、第２領域Ａ２に配置されるコイル３０がスロット６０の開口から挿入されて、ティース５０に巻回される。
【0086】
第５工程は、第２領域Ａ２に配置されるコイル３０の素線３０Ａが第２領域Ａ２に並べられることによって、第２領域Ａ２に配置されるコイル３０が再形成される工程である。第５工程において、第２領域Ａ２に配置されるコイル３０の素線３０Ａは、第１工程において仮形成された形状から解されて、第２領域Ａ２の形状に基づいて並べられる。
【0087】
第６工程は、コイル３０を電気的に接続する工程である。第６工程において、コイルグループＣＧごとに、複数のコイル３０が電気的に接続される。
【0088】
第４工程において第２領域Ａ２に配置されるコイル３０がティース５０に巻回される前に、絶縁部材８５がスロット６０に配置されてもよい。第６工程の後に、スロット６０にコイル位置決部材８８が配置されてもよい。コイル位置決部材８８は、例えば、スロット６０に軸方向から挿入される。
【0089】
第１工程において、コイル３０は、第３工程または第５工程における形成後の素線３０Ａの配置に基づいて仮構成されてもよい。コイル３０は、例えば、第３工程または第５工程において素線３０Ａを解して並べ易いように、第１工程において仮形成される。形成後の素線３０Ａの配置に基づいて仮形成されることによって、第３工程または第５工程において素線３０Ａが並べられる際に、素線３０Ａに不要なテンションがかかることを抑制できる。
【0090】
コイル３０の形成方法では、第１工程において仮形成されたコイル３０が、第３工程または第５工程において再形成されることによって、スロット６０に配置される。コイル３０は、第３工程または第５工程においてスロット６０に配置された後に、コイル３０の素線３０Ａが並べられるため、コイル３０は、第１工程においてスロット６０の開口の形状に基づいて仮形成されてもよい。スロット６０の開口の形状に基づいてコイル３０が仮形成されることによって、スロット６０の開口の形状に関わらず、仮形成したコイル３０をティース５０に巻回し易い。
【0091】
＜作用＞
従来のようにスロット６０において、２個のコイル３０の一部分が周方向に並んで配置される場合、周方向において、２個のコイル３０の間に隙間が発生し易い。ラジアル磁気軸受２０では、スロット６０において、２個のコイル３０の一部分が径方向に並んで配置される。スロット６０において、スロット６０の径方向外側に一部分が配置されるコイル３０の素線３０Ａを並べた後に、スロット６０の径方向内側に一部分が配置されるコイル３０の素線３０Ａを並べることができる。本実施形態のラジアル磁気軸受２０では、スロット６０において、２個のコイル３０の一部分が径方向に並ぶため、従来の例に比べてスロット６０において、周方向における隙間が発生し難い。
従来のようにスロット６０において、２個のコイル３０の一部分が周方向に並んで配置される場合、周方向において、２個のコイル３０の間に隙間が発生し易い。ラジアル磁気軸受２０では、スロット６０において、２個のコイル３０の一部分が径方向に並んで配置される。スロット６０において、スロット６０の径方向外側に一部分が配置されるコイル３０の素線３０Ａを並べた後に、スロット６０の径方向内側に一部分が配置されるコイル３０の素線３０Ａを並べることができる。本実施形態のラジアル磁気軸受２０では、スロット６０において、２個のコイル３０の一部分が径方向に並ぶため、従来の例に比べてスロット６０において、周方向における隙間が発生し難い。
【0092】
＜効果＞
本実施形態の効果を説明する。
（１－１）ラジアル磁気軸受２０は、ヨーク４０と、複数のティース５０と、複数のスロット６０と、第１コイル３１と、第２コイル３２と、を備える。第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分とは、複数のスロット６０のうちの同一の所定のスロット６０に配置される。所定のスロット６０において、第２コイル３２の一部分は、径方向において第１コイル３１の一部分よりも内側に配置される。
本実施形態の効果を説明する。
（１－１）ラジアル磁気軸受２０は、ヨーク４０と、複数のティース５０と、複数のスロット６０と、第１コイル３１と、第２コイル３２と、を備える。第１コイル３１の一部分と第２コイル３２の一部分とは、複数のスロット６０のうちの同一の所定のスロット６０に配置される。所定のスロット６０において、第２コイル３２の一部分は、径方向において第１コイル３１の一部分よりも内側に配置される。
【0093】
この構成によれば、所定のスロット６０において第２コイル３２の一部分が第１コイル３１の一部分よりも径方向内側に配置されるため、第１コイル３１の素線３０Ａを並べた後に、第２コイル３２の素線３０Ａを並べることができる。第１コイル３１の素線３０Ａを並べることによって、第１コイル３１の一部分を構成する素線３０Ａを、従来よりも所定のスロット６０の第１領域Ａ１に数多く配置できる。また、第２コイル３２の素線３０Ａを並べることによって、第２コイル３２の一部分を構成する素線３０Ａを、従来よりも所定のスロット６０の第２領域Ａ２に数多く配置できる。ラジアル磁気軸受２０は、所定のスロット６０に隙間が生じることを抑制するように所定のスロット６０にコイル３０の素線３０Ａを数多く配置できるため、占積率を向上できる。
【0094】
従来のように、隣り合うティースのそれぞれに巻回されるコイルが、スロットで周方向において隣り合うラジアル磁気軸受の場合、スロット内に隙間が発生する。具体的には、スロット内において、１つのティースに巻かれるコイルの一部分と、他のティースに巻かれるコイルの一部分との間に、周方向において隙間が発生する。本実施形態のラジアル磁気軸受２０では、スロット６０において、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０に対して、隙間を設けずに第２領域Ａ２にコイル３０を配置できる。このため、スロット６０内において隙間を実質的に無くすことができる。このようにして、ラジアル磁気軸受２０の占有率を高めることができる。
【0095】
コイル３０の素線３０Ａをティース５０に巻回すると、周方向におけるティース５０の側面において、素線３０Ａが湾曲する場合がある。コイル３０が膨れるように素線３０Ａが湾曲することによって、ティース５０の側面から素線３０Ａが離れてしまう虞がある。ティース５０の側面から素線３０Ａが離れるとティース５０と素線３０Ａとの間に隙間が発生するため、占積率が低下する。ティース５０が軸方向に大型化すると、ティース５０の側面における素線３０Ａの湾曲が大きくなるため、ティース５０が軸方向に大型化する程、ティース５０と素線３０Ａとの間の隙間は大きくなる傾向がある。ラジアル磁気軸受２０は、第２コイル３２の一部分が径方向において第１コイル３１の一部分よりも内側に配置されるため、素線３０Ａを並べる際に素線３０Ａの湾曲を抑制するように素線３０Ａを並べ易い。素線３０Ａの湾曲を抑制することによって、ティース５０と素線３０Ａとの間の隙間の発生を抑制するように所定のスロット６０に素線３０Ａを配置できる。ラジアル磁気軸受２０は、ラジアル磁気軸受２０の大型化によってティース５０が軸方向に大型化しても、占積率の低下を抑制できる。
【0096】
コイル３０をティース５０に巻回する場合、コイル３０の素線３０Ａは、スロット６０の開口から径方向外側に向かって挿入されるため、素線３０Ａの周方向における位置は調整が難しい。所定のスロット６０において複数のコイル３０が周方向に並んで配置される場合、複数のコイル３０の絶縁状態を維持しつつ、周方向における素線３０Ａの位置を調整することは難い。ラジアル磁気軸受２０は、所定のスロット６０において第１コイル３１及び第２コイル３２が径方向に並ぶため、第１コイル３１配置した後に、絶縁状態を維持しつつ、第２コイル３２を好適に配置できる。
【0097】
所定のスロット６０において素線３０Ａを並べることができるため、軸方向から見て、所定のスロット６０に隙間なく素線３０Ａを配置できる。素線３０Ａの断面積に基づいて巻回数を設定できるため、ラジアル磁気軸受２０は、コイル３０の巻回数を好適に設定できる。
【0098】
ラジアル磁気軸受２０は、所定のスロット６０に隙間なく素線３０Ａを配置できるため、複数のスロット６０を通過する素線３０Ａの数を維持しつつ、ティース５０の周方向における幅を大きくできる。ラジアル磁気軸受２０は、ティース５０を大きくすることによって、複数のスロット６０の数を減らすことができるため、設計の自由度が向上する。
【0099】
（１－２）複数のティース５０は、第１ティース５１と、第２ティース５２と、第３ティース５３と、第４ティース５４と、を有する。複数のスロット６０は、第１スロット６１と、第２スロット６２と、第３スロット６３と、を有する。第１コイル３１は、第２ティース５２に巻回される。第２コイル３２は、第３ティース５３に巻回される。第１コイル３１は、第１部分３１Ａ及び第２部分３１Ｂを有する。第２コイル３２は、第３部分３２Ａ及び第４部分３２Ｂを有する。第２スロット６２において、第３部分３２Ａは、径方向において第２部分３１Ｂよりも内側に配置される。
【0100】
この構成によれば、第２スロット６２において、第２コイル３２の第３部分３２Ａよりも径方向外側に第１コイル３１の第２部分３１Ｂが配置される。したがって、第２スロット６２において、第１コイル３１の第２部分３１Ｂの素線３０Ａを並べた後に、第２コイル３２の第３部分３２Ａの素線３０Ａを並べることができる。このように第２スロット６２内に素線３０Ａを配置することによって、第２スロット６２の占積率が向上するように、素線３０Ａを好適に配置できる。
【0101】
（１－３）複数のティース５０は、第５ティース５５を有する。複数のスロット６０は、ヨーク４０、第４ティース５４、及び第５ティース５５によって囲まれる第４スロット６４を有する。ラジアル磁気軸受２０は、第４ティース５４に巻回される第３コイル３３を備える。第３コイル３３は、第５部分３３Ａ及び第６部分３３Ｂを有する。第３スロット６３において、第５部分３３Ａは、径方向において第４部分３２Ｂよりも外側に配置される。
【0102】
この構成によれば、第２スロット６２において、第１コイル３１の第２部分３１Ｂよりも径方向内側に第２コイル３２の第３部分３２Ａが配置される。また、第３スロット６３において、第３コイル３３の第５部分３３Ａよりも径方向内側に第２コイル３２の第４部分３２Ｂが配置される。複数のコイル３０を複数のティース５０に配置する際に、第１コイル３１を第２ティース５２に巻回し、第３コイル３３を第４ティース５４に巻回した後に、第２コイル３２を第３ティース５３に巻回できる。第１コイル３１及び第３コイル３３を配置した後に第２コイル３２を配置できるため、ラジアル磁気軸受２０は、複数のコイル３０を好適に配置できる。
【0103】
（１－４）第１コイル３１及び第２コイル３２は、電気的に接続される。この構成によれば、第１コイル３１及び第２コイル３２が電気的に接続されるため、第１コイル３１及び第２コイル３２の電磁力を同時に制御できる。制御部１８が、第１コイル３１及び第２コイル３２の電磁力を同時に制御することによって、ラジアル磁気軸受２０が、回転体１２を好適に支持できる。
【0104】
（１－５）ラジアル磁気軸受２０は、絶縁部材８５を備える。この構成によれば、所定のスロット６０において、第１コイル３１及び第２コイル３２を好適に絶縁できる。絶縁部材８５は、所定のスロット６０に第１コイル３１の素線３０Ａが並べられた後に、第２スロット６２に配置される。第２コイル３２の素線３０Ａは、第２コイル３２の第３部分３２Ａが第２スロット６２の開口から径方向に挿入されることによって、絶縁部材８５が配置された第２スロット６２に配置される。絶縁部材８５によって、第１コイル３１と第２コイル３２との絶縁状態を好適に維持したまま、第２コイル３２の素線３０Ａを所定のスロット６０に好適に配置できる。
【0105】
（１－６）複数のティース５０は、コイル巻回部８６と、コイル抑制部８７と、を有する。周方向におけるコイル抑制部８７の寸法Ｚ１は、周方向におけるコイル巻回部８６の寸法Ｚ２よりも大きい。この構成によれば、コイル抑制部８７によって、ティース５０に対する径方向内側へのコイル３０の移動を抑制できる。したがって、ラジアル磁気軸受２０は、コイル３０がティース５０から脱落し難い。
【0106】
（１－７）ラジアル磁気軸受２０は、コイル位置決部材８８を備える。コイル位置決部材８８は、径方向において第１コイル３１及び第２コイル３２よりも内側に位置する。この構成によれば、コイル位置決部材８８によって、所定のスロット６０において、ティース５０に対する径方向内側への第１コイル３１及び第２コイル３２の移動を規制できる。
【0107】
従来のラジアル磁気軸受２０では、コイル３０をティース５０に巻回する際に、径方向におけるティース５０に対するコイル３０の移動を規制するために、インシュレータが使用される場合がある。ラジアル磁気軸受２０は、インシュレータが無くても、コイル位置決部材８８によって径方向におけるティース５０に対するコイル３０の移動を規制できる。ラジアル磁気軸受２０は、インシュレータの構成を省略できるため、製造コストを抑制できる。
【0108】
（１－８）第２コイル３２の巻回数は、第１コイル３１の巻回数と等しい。この構成によれば、第２コイル３２の巻回数が第１コイル３１の巻回数と等しいため、ラジアル磁気軸受２０の通電時に第１コイル３１が発生させる電磁力と、第２コイル３２が発生させる電磁力とが等しい。第１コイル３１が発生させる電磁力と、第２コイル３２が発生させる電磁力とが等しいため、制御部１８が、ラジアル磁気軸受２０を、回転体１２を支持するように好適に制御できる。
【0109】
（１－９）所定のスロット６０は、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２と、を有する。径方向において、第２領域Ａ２の寸法Ｘ２は、第１領域Ａ１の寸法Ｘ１よりも大きい。この構成によれば、第２コイル３２の一部分を構成する素線３０Ａの数を、第１コイル３１の一部分を構成する素線３０Ａの数と同じ数にし易い。所定のスロット６０は、径方向外側から径方向内側に向かう程、周方向における幅が小さくなるように構成される。したがってラジアル磁気軸受２０は、所定のスロット６０の形状に応じて、第１領域Ａ１に配置される素線３０Ａと第２領域Ａ２に配置される素線３０Ａを好適に配置できる。
【0110】
（１－１０）所定のスロット６０は、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２と、を有する。周方向において、第２領域Ａ２の寸法Ｙ２は、第１領域Ａ１の寸法Ｙ１よりも小さい。この構成によれば、第２コイル３２の一部分を、周方向における寸法Ｙ２が第１領域Ａ１の寸法Ｙ１よりも小さい第２領域Ａ２に配置できる。
【0111】
（１－１１）所定のスロット６０は、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２と、を有する。ヨーク４０の軸方向から見て、第２領域Ａ２の面積は、第１領域Ａ１の面積と等しい。この構成によれば、第２コイル３２の一部分を構成する素線３０Ａの数を、第１コイル３１の一部分を構成する素線３０Ａの数と同じ数にし易い。
【0112】
（１－１２）ラジアル磁気軸受２０は、第１追加コイル７１と、第２追加コイル７２と、を備える。ラジアル磁気軸受２０は、第１コイルグループＧ１と、第２コイルグループＧ２と、を備える。この構成によれば、第１コイル３１と第１追加コイル７１とが対向し、第２コイル３２と第２追加コイル７２とが対向するため、第１コイルグループＧ１と第２コイルグループＧ２とが好適に対向できる。第１コイルグループＧ１と第２コイルグループＧ２とが対向するため、ラジアル磁気軸受２０は、第１コイルグループＧ１の電磁力と第２コイルグループＧ２の電磁力とによって、好適に回転体１２を非接触に支持できる。
【0113】
（１－１３）圧縮機１０は、回転体１２と、ラジアル磁気軸受２０と、を備える。この構成によれば、ラジアル磁気軸受２０の占積率が向上することによって、第１コイル３１及び第２コイル３２が好適に電磁力を発生できるため、ラジアル磁気軸受２０が回転体１２を好適に非接触で支持できる。回転体１２がラジアル磁気軸受２０によって非接触で支持されることによって、回転体１２が接触して支持される場合よりも回転体１２の摩擦損失を大幅に低減できる。回転体１２の摩擦損失を低減できるため、圧縮機１０は、圧縮機１０の高効率化を可能にする。
【0114】
（１－１４）冷凍機１は、圧縮機１０を備える。この構成によれば、圧縮機１０によって好適に冷媒を圧縮できるため、エネルギー効率の低下を抑制できる。
【0115】
＜第２実施形態＞
図６を参照して、第２実施形態に係る冷凍機１、圧縮機１０、及びラジアル磁気軸受２０について説明する。本実施形態の冷凍機１、圧縮機１０、及びラジアル磁気軸受２０において第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図６を参照して、第２実施形態に係る冷凍機１、圧縮機１０、及びラジアル磁気軸受２０について説明する。本実施形態の冷凍機１、圧縮機１０、及びラジアル磁気軸受２０において第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0116】
図６に示されるように、本実施形態では、素線３０Ａは、径方向に対して傾斜してティース５０に巻回される。本実施形態では、コイル３０の素線３０Ａがスロット６０の第１領域Ａ１に配置される場合、コイル３０の素線３０Ａは、スロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置される。
【0117】
第１コイル３１の第１部分３１Ａは、スロット６０の第２領域Ａ２に配置され、第１コイル３１の第２部分３１Ｂは、第１部分３１Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第１領域Ａ１に配置される。第１コイル３１の第１部分３１Ａは、第１スロット６１の第２領域Ａ２に配置され、第１コイル３１の第２部分３１Ｂは、第２スロット６２の第１領域Ａ１に配置される。第２コイル３２の第３部分３２Ａは、スロット６０の第２領域Ａ２に配置され、第２コイル３２の第４部分３２Ｂは、第３部分３２Ａが配置されるスロット６０と隣り合うスロット６０の第１領域Ａ１に配置される。第２コイル３２の第３部分３２Ａは、第２スロット６２の第２領域Ａ２に配置され、第２コイル３２の第４部分３２Ｂは、第３スロット６３の第１領域Ａ１に配置される。
【0118】
本実施形態では、第１コイル３１の第１部分３１Ａは、周方向において第２コイル３２の第３部分３２Ａと第２ティース５２を介して重なる位置に配置される。本実施形態では、第１コイル３１の第２部分３１Ｂは、周方向において第２コイル３２の第４部分３２Ｂと第３ティース５３を介して重なる位置に配置される。本実施形態では、第２コイル３２の第３部分３２Ａは、周方向において第３コイル３３の第５部分３３Ａと第３ティース５３を介して重なる位置に配置される。本実施形態では、第２コイル３２の第４部分３２Ｂは、周方向において第３コイル３３の第６部分３３Ｂと第４ティース５４を介して重なる位置に配置される。本実施形態では、第３コイル３３の第５部分３３Ａは、周方向において第４コイル３４の第７部分３４Ａと第４ティース５４を介して重なる位置に配置される。本実施形態では、第３コイル３３の第６部分３３Ｂは、周方向において第４コイル３４の第８部分３４Ｂと第５ティース５５を介して重なる位置に配置される。本実施形態では、第３スロット６３において、第５部分３３Ａは、径方向において第４部分３２Ｂよりも内側に配置される。
【0119】
＜コイルの形成方法＞
本実施形態におけるコイル３０の形成方法を説明する。
本実施形態のコイル３０の形成方法は、第１工程、第７工程、第８工程、第９工程、及び第１０工程を有する。本実施形態の第１工程は、第１実施形態の第１工程と同様であるので、重複する説明を省略する。
本実施形態におけるコイル３０の形成方法を説明する。
本実施形態のコイル３０の形成方法は、第１工程、第７工程、第８工程、第９工程、及び第１０工程を有する。本実施形態の第１工程は、第１実施形態の第１工程と同様であるので、重複する説明を省略する。
【0120】
第７工程は、複数のスロット６０の第１領域Ａ１に複数のコイル３０の一端部が配置される工程である。第７工程において、全てのスロット６０の開口に、コイル３０の一端部が挿入されることによって、スロット６０の第１領域Ａ１にコイル３０の一端部が配置される。第７工程では、コイル３０の他端部は、スロット６０の開口に挿入されない。
【0121】
第８工程は、複数のスロット６０の第２領域Ａ２に複数のコイル３０の他端部が配置される工程である。第８工程において、スロット６０の第１領域Ａ１にコイル３０の一端部が配置される状態において、スロット６０と隣り合うスロット６０の開口に、コイル３０の他端部が挿入される。このようにして、コイル３０は、スロット６０の第１領域Ａ１に一端部が位置し、スロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に他端部が位置するように配置される。図６の例では、スロット６０と隣り合うスロット６０は、スロット６０と、第１周方向ＣＤ１とは反対の方向に隣り合うスロット６０である。
【0122】
第９工程は、コイル３０を形成する素線３０Ａがスロット６０に並べられることによって、コイル３０が再形成される工程である。第９工程において、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に素線３０Ａが並べられることによって、スロット６０の第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２に素線３０Ａが配置される。
【0123】
第１０工程は、複数のコイル３０を電気的に接続する工程である。第１０工程において、複数のコイル３０の素線３０Ａが、電気的に接続される。
【0124】
＜作用＞
本実施形態の作用を説明する。
本実施形態のラジアル磁気軸受２０では、コイル３０の一端部が所定のスロット６０の第１領域Ａ１に配置され、コイル３０の他端部が所定のスロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置される。所定のスロット６０において、第２領域Ａ２に配置されるコイル３０が、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０の径方向内側への移動が抑制される。所定のスロット６０の第２領域Ａ２に他端部が配置されるコイル３０は、所定のスロット６０と隣り合うスロット６０の第１領域Ａ１に一端部が配置される。所定のスロット６０の第２領域Ａ２に他端部が配置されるコイル３０は、所定のスロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置されるコイル３０によって、径方向内側への移動が抑制される。複数のコイル３０は、互いに径方向内側への移動を抑制するため、複数のコイル３０を複数のティース５０に好適に配置できる。
本実施形態の作用を説明する。
本実施形態のラジアル磁気軸受２０では、コイル３０の一端部が所定のスロット６０の第１領域Ａ１に配置され、コイル３０の他端部が所定のスロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置される。所定のスロット６０において、第２領域Ａ２に配置されるコイル３０が、第１領域Ａ１に配置されるコイル３０の径方向内側への移動が抑制される。所定のスロット６０の第２領域Ａ２に他端部が配置されるコイル３０は、所定のスロット６０と隣り合うスロット６０の第１領域Ａ１に一端部が配置される。所定のスロット６０の第２領域Ａ２に他端部が配置されるコイル３０は、所定のスロット６０と隣り合うスロット６０の第２領域Ａ２に配置されるコイル３０によって、径方向内側への移動が抑制される。複数のコイル３０は、互いに径方向内側への移動を抑制するため、複数のコイル３０を複数のティース５０に好適に配置できる。
【0125】
＜効果＞
本実施形態の効果を説明する。
（２）複数のティース５０は、第５ティース５５を有する。複数のスロット６０は、ヨーク４０、第４ティース５４、及び第５ティース５５によって囲まれる第４スロット６４を有する。ラジアル磁気軸受２０は、第４ティース５４に巻回される第３コイル３３を備える。第３コイル３３は、第５部分３３Ａ及び第６部分３３Ｂを有する。第３スロット６３において、第５部分３３Ａは、径方向において第４部分３２Ｂよりも内側に配置される。
本実施形態の効果を説明する。
（２）複数のティース５０は、第５ティース５５を有する。複数のスロット６０は、ヨーク４０、第４ティース５４、及び第５ティース５５によって囲まれる第４スロット６４を有する。ラジアル磁気軸受２０は、第４ティース５４に巻回される第３コイル３３を備える。第３コイル３３は、第５部分３３Ａ及び第６部分３３Ｂを有する。第３スロット６３において、第５部分３３Ａは、径方向において第４部分３２Ｂよりも内側に配置される。
【0126】
この構成によれば、第２スロット６２において、第２コイル３２の第３部分３２Ａが、径方向内側への第１コイル３１の第２部分３１Ｂの移動を抑制する。また、第３スロット６３において、第３コイル３３の第５部分３３Ａが、径方向内側への第２コイル３２の第４部分３２Ｂの移動を抑制する。このように第１コイル３１、第２コイル３２、及び第３コイル３３が配置されることによって、複数のコイル３０が、互いに径方向内側への移動を抑制できる。したがって、複数のコイル３０が、複数のティース５０から脱落し難い。
【0127】
＜変形例＞
本開示のラジアル磁気軸受、圧縮機、及び冷凍機は、上記各実施形態以外に、例えば以下に示される変形例、及び相互に矛盾しない少なくとも二つの変形例を組み合わせた形態としてもよい。
本開示のラジアル磁気軸受、圧縮機、及び冷凍機は、上記各実施形態以外に、例えば以下に示される変形例、及び相互に矛盾しない少なくとも二つの変形例を組み合わせた形態としてもよい。
【0128】
・図７に示されるように、第１実施形態において、複数のコイル３０が、第１結線部８２、第２結線部８３、及び第３結線部８４を備えなくてもよい。本変形例では、第１コイル３１、第２コイル３２、第３コイル３３、及び第４コイル３４が、１本の素線３０Ａによって構成される。本変形例のラジアル磁気軸受２０は、コイル３０の形成方法において第６工程または第１０工程を省略できる。
【0129】
・所定のスロット６０において第１コイル３１と第２コイル３２とが絶縁できれば、ラジアル磁気軸受２０から絶縁部材８５が省略されてもよい。本変形例では、第１領域Ａ１は、例えば、スロット６０の径方向において、第１境界面から、ヨーク４０の内周面までの領域である。本変形例では、第２領域Ａ２は、例えば、スロット６０の径方向において、コイル位置決部材８８の外周面から、第１境界面までの領域である。第１境界面は、例えば、スロット６０に配置される２個のコイル３０の間において、周方向に沿うように設定される仮想面である。
【0130】
・ラジアル磁気軸受２０からコイル位置決部材８８が省略されてもよい。本変形例では、第２領域Ａ２は、例えば、スロット６０の径方向において、第２境界面から、絶縁部材８５までの領域である。第２境界面は、例えば、スロット６０に配置される２個のコイル３０よりも径方向内側において、周方向に沿うように設定される仮想面である。第２境界面は、スロット６０の開口よりも径方向外側に配置される。
【0131】
・複数のティース５０から、コイル抑制部８７が省略されてもよい。
【0132】
・ラジアル磁気軸受２０が回転体１２を非接触に支持できれば、第２コイル３２の巻回数は、第１コイル３１の巻回数と異なってもよい。
【0133】
・１つのティース５０に複数のコイル３０が巻回されてもよい。１つのティース５０に２個のコイル３０が巻回される場合、第２領域Ａ２は、例えば、第３領域と、第３領域よりも径方向内側に配置される第４領域と、を有してもよい。例えば、第３領域には、１つのティース５０に巻回される２個のコイル３０の一方が配置され、第４領域には、１つのティース５０に巻回される２個のコイル３０の他方が配置される。
【0134】
・ラジアル磁気軸受２０は、圧縮機１０ではない他の装置やシステムに設けられてもよい。圧縮機１０ではない他の装置やシステムは、例えば、送風装置、ポンプ装置、スピンドル等である。
【0135】
・圧縮機１０は、複数の羽根車１３及び複数の羽根車室Ｓ１を備えていてもよい。
【0136】
・圧縮機１０は、複数のスラスト磁気軸受１５を備えていてもよい。
【0137】
・圧縮機１０のスラスト磁気軸受１５は、電動機室Ｓ２の任意の位置に配置されていてもよい。スラスト磁気軸受１５は、例えば、回転軸心Ｒ１に平行な方向において、第２タッチダウン軸受１６Ｂと第２ラジアル電磁石２０Ｂとの間、第２ラジアル電磁石２０Ｂとモータ１４との間、モータ１４と第１ラジアル電磁石２０Ａとの間、第１ラジアル電磁石２０Ａと第１タッチダウン軸受１６Ａとの間、または第１タッチダウン軸受１６Ａと壁部１１Ａとの間に配置されていてもよい。
【0138】
・圧縮機１０は、冷凍機１ではない他の装置やシステムに設けられてもよい。冷凍機１ではない他の装置やシステムは、例えば、空気調和機、ヒートポンプ装置等である。
【0139】
以上、冷凍機、圧縮機、及びラジアル磁気軸受の実施形態及びその変形例を説明したが、特許請求の範囲に記載された冷凍機、圧縮機、及びラジアル磁気軸受の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【0140】
Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、ＣＤ１…第１周方向、Ｄ１…第１方向、Ｄ２…第２方向、Ｇ１…第１コイルグループ、Ｇ２…第２コイルグループ、１…冷凍機、１０…圧縮機、１２…回転体、２０…ラジアル磁気軸受、３０…コイル、３１…第１コイル、３１Ａ…第１部分、３１Ｂ…第２部分、３２…第２コイル、３２Ａ…第３部分、３２Ｂ…第４部分、３３…第３コイル、３３Ａ…第５部分、３３Ｂ…第６部分、４０…ヨーク、５０…ティース、５１…第１ティース、５２…第２ティース、５３…第３ティース、５４…第４ティース、５５…第５ティース、６０…スロット、６１…第１スロット、６２…第２スロット、６３…第３スロット、６４…第４スロット、７１…第１追加コイル、７２…第２追加コイル、８５…絶縁部材、８６…コイル巻回部、８７…コイル抑制部、８８…コイル位置決部材。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】