磁力軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靠磁場力支承轉(zhuǎn)軸的磁力軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂的徑向磁力軸承是靠磁場力對(duì)轉(zhuǎn)軸的徑向位置進(jìn)行控制的。這樣的磁力軸承中將磁路布置在與轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)的一般被稱為異極性磁力軸承。異極性磁力軸承中有例如兩個(gè)磁極成對(duì)，構(gòu)成一獨(dú)立磁路，由此來支承轉(zhuǎn)軸這樣的(參照例如專利文獻(xiàn)I)。因?yàn)榇帕S承的支承力取決于定子鐵芯的徑向內(nèi)側(cè)的定子齒(teeth)的橫截面積，所以希望使定子齒的寬度較寬。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本公開特許公報(bào)特開平11-266564號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一發(fā)明所要解決的技術(shù)問題一
[0005]然而，如果使定子鐵芯的定子齒較寬則有可能存在以下問題，即形成磁路的定子齒會(huì)彼此更近，而會(huì)在這些定子齒之間產(chǎn)生漏磁通，能量效率會(huì)下降。
[0006]本發(fā)明正是為解決上述問題而完成的。其目的在于:謀求減少磁力軸承中定子齒之間的漏磁通。
[0007]一用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案一
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)方面包括定子鐵芯22和線圈26，在該定子鐵芯22中，多個(gè)定子齒24沿著圓環(huán)狀背軛23的周向排列在圓環(huán)狀背軛23內(nèi)周一側(cè)，各個(gè)定子齒24與轉(zhuǎn)軸13相對(duì)，該線圈26繞在各個(gè)定子齒24上。規(guī)定的定子齒24與排列在該規(guī)定的定子齒24的周向兩側(cè)中一側(cè)的定子齒24之間的間隔Pl大于該規(guī)定的定子齒24與排列在該規(guī)定的定子齒24的周向兩側(cè)中另一側(cè)的定子齒24之間的間隔P2，該規(guī)定的定子齒24和與該規(guī)定的定子齒24之間的間隔Pl較窄的定子齒24在徑向磁通流動(dòng)方向相同，使該規(guī)定的定子齒24和與該規(guī)定的定子齒(24)之間的間隔P2較寬的定子齒24在徑向磁通流動(dòng)方向不同。
[0009]在該結(jié)構(gòu)下，規(guī)定的定子齒24與徑向磁通流動(dòng)方向彼此不同的定子齒24的間隔Pl大于規(guī)定的定子齒24與徑向磁通流動(dòng)方向相同的定子齒24之間的間隔P2。
[0010]—發(fā)明的效果一
[0011]根據(jù)本發(fā)明，既能夠增寬定子鐵芯的定子齒寬，又能夠謀求降低定子齒之間的漏磁通。其結(jié)果是，能量效率提高，從而能夠謀求提高磁力軸承的高輸出密度化、小型化，進(jìn)而謀求降低成本。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示第一實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)的構(gòu)造的簡圖。
[0013]圖2是第一實(shí)施方式的磁力軸承的橫向剖視圖。
[0014]圖3是第一實(shí)施方式的磁力軸承的縱向剖視圖。
[0015]圖4是第二實(shí)施方式的磁力軸承的橫向剖視圖。
[0016]圖5是第三實(shí)施方式的磁力軸承的橫向剖視圖。
[0017]圖6是第四實(shí)施方式的磁力軸承的橫向剖視圖。
[0018]圖7是第五實(shí)施方式的磁力軸承的橫向剖視圖。
[0019]圖8是示例位移傳感器的安裝位置的橫向剖視圖。
[0020]圖9是示例位移傳感器的安裝位置的縱向剖視圖。
[0021]圖10是示例位移傳感器的其它安裝位置的橫向剖視圖。
[0022]圖11是示例線圈的接線狀態(tài)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面參照【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，以下實(shí)施方式是本質(zhì)上優(yōu)選的示例，并沒有對(duì)本發(fā)明、本發(fā)明的應(yīng)用對(duì)象或本發(fā)明的用途范圍進(jìn)行限制的意圖。
[0024](發(fā)明的第一實(shí)施方式)
[0025]〈整體結(jié)構(gòu)〉
[0026]對(duì)作為本發(fā)明的實(shí)施方式的使用了磁力軸承的渦輪壓縮機(jī)做說明。圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的渦輪壓縮機(jī)I的構(gòu)造的簡圖。如圖1所示，渦輪壓縮機(jī)I包括機(jī)殼
2、葉輪9、電動(dòng)機(jī)10、控制部30以及電源部40。
[0027]機(jī)殼2呈兩端被封起來的圓筒狀，被設(shè)置成圓筒軸線為水平方向。由壁部3對(duì)機(jī)殼2內(nèi)的空間進(jìn)行了劃分。壁部3右側(cè)的空間為安裝葉輪9的葉輪室4，壁部3左側(cè)的空間為安裝電動(dòng)機(jī)10的電動(dòng)機(jī)空間5。葉輪9由多張葉片形成，外形大致呈圓錐狀。葉輪9以被固定在電動(dòng)機(jī)10的驅(qū)動(dòng)軸13(轉(zhuǎn)軸)的一端的狀態(tài)安裝在葉輪室4內(nèi)。
[0028]電動(dòng)機(jī)10安裝在機(jī)殼2內(nèi)并對(duì)葉輪9進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該例中，電動(dòng)機(jī)10是所謂的永久磁鐵同步電機(jī)。電動(dòng)機(jī)10包括電動(dòng)機(jī)用定子11、轉(zhuǎn)子12、驅(qū)動(dòng)軸13以及軸承機(jī)構(gòu)8。電動(dòng)機(jī)用定子11固定在機(jī)殼2的內(nèi)周壁上。驅(qū)動(dòng)軸13固定在轉(zhuǎn)子12上，其軸心以與轉(zhuǎn)子12的軸心同軸。
[0029]軸承機(jī)構(gòu)8包括徑向用觸底軸承14、推力磁力軸承15、推力方向用及徑向用觸底軸承16 (例如角接觸球軸承)以及兩個(gè)磁力軸承20、20。
[0030]如后所述，磁力軸承20、20上設(shè)置有多塊電磁鐵25，各電磁鐵25的合成電磁力供向驅(qū)動(dòng)軸13，磁力軸承20、20以非接觸狀態(tài)支承驅(qū)動(dòng)軸13。徑向用觸底軸承14例如由球軸承構(gòu)成，在不對(duì)磁力軸承20通電時(shí)，由該徑向用觸底軸承14支承驅(qū)動(dòng)軸13。
[0031]電源部40向電磁鐵25供電。作為一例能夠在電源部40中采用所謂的脈寬調(diào)制(PMW:Pulse Width Modulat1n)放大器。由控制部30對(duì)電源部40供向電磁鐵25的電壓的大小進(jìn)行控制?？刂撇?0利用檢測磁力軸承20和驅(qū)動(dòng)軸13之間的間隙(具體而言，檢測驅(qū)動(dòng)軸13的位移)的位移傳感器(后述)的檢測值對(duì)位置進(jìn)行控制，以便在所希望的位置對(duì)驅(qū)動(dòng)軸13進(jìn)行非接觸支承?？刂撇?0能夠由例如微電腦(未圖示)和讓微電腦工作的程序構(gòu)成。
[0032]〈磁力軸承的構(gòu)造〉
[0033]以下說明中，軸向指的是驅(qū)動(dòng)軸13軸心的方向；徑向指的是與所述軸心垂直的方向。外周一側(cè)指的是離所述軸心較遠(yuǎn)的一側(cè)；內(nèi)周一側(cè)指的是離所述軸心較近的一側(cè)。
[0034]圖2是第一實(shí)施方式中的磁力軸承20的橫向剖視圖；圖3是磁力軸承20的縱向剖視圖。磁力軸承20是所謂的16極異極性徑向磁力軸承。磁力軸承20包括定子21和位移傳感器(省略圖示)。
[0035]定子21包括定子鐵芯22和多個(gè)線圈26。定子鐵芯22包括背軛23和多個(gè)定子齒24。例如疊層電磁鋼板來構(gòu)成定子鐵芯22。
[0036]背軛23呈圓環(huán)狀。如圖2所示，定子鐵芯22上設(shè)置有16個(gè)定子齒24。圖2中，為便于說明，在定子齒24和后述定子齒對(duì)27的參照符號(hào)上加注了小符號(hào)-1、-2…。各個(gè)定子齒24與背軛23形成為一體且自該背軛23的內(nèi)周面朝著內(nèi)周一側(cè)突出。各個(gè)定子齒24大致為長方體，具有平行于所述軸心的面(稱為側(cè)面S)。
[0037]這些定子齒24的頂端一側(cè)(面向驅(qū)動(dòng)軸13的一側(cè))間距不等。更詳細(xì)而言，在定子21中，兩個(gè)定子齒24成對(duì)(稱為定子齒對(duì)27)，該兩個(gè)定子齒24的側(cè)面S彼此平行。相鄰的兩個(gè)定子齒對(duì)27中相對(duì)的定子齒24被設(shè)置成外周一側(cè)張開的V字形。
[0038]具體地從圖2看該結(jié)構(gòu)，例如由定子齒24-1和定子齒24-2構(gòu)成定子齒對(duì)27-1，由定子齒24-3和定子齒24-4構(gòu)成定子齒對(duì)27-2。定子齒24_1的側(cè)面S和定子齒24_2的側(cè)面S彼此平行。同樣，定子齒24-3的側(cè)面S和定子齒24-4的側(cè)面S也彼此平行。定子齒24-2和定子齒24-3被設(shè)置成外周一側(cè)張開的V字形。這些定子齒對(duì)27布置在背軛23的內(nèi)周一側(cè)，中心線L成等螺距角(pitch angle)。這里，中心線L是連接構(gòu)成定子齒對(duì)27的兩個(gè)定子齒24之間的空隙中心和定子鐵芯22的軸心的線。
[0039]構(gòu)成定子齒對(duì)27的兩個(gè)定子齒24之間的間隔Pl比相鄰的兩個(gè)定子齒對(duì)27中相對(duì)的兩個(gè)定子齒24之間的間隔P2大。例如，圖2中，定子齒24-1和定子齒24_2之間的間隔Pl大于定子齒24-2和定子齒24-3之間的間隔P2。
[0040]各個(gè)定子齒24在頂端部面對(duì)相鄰的定子齒對(duì)27的一側(cè)形成有缺口 24a。通過設(shè)置該缺口 24a能夠縮小定子齒對(duì)27的間隔，從而能夠可靠地確保構(gòu)成定子齒對(duì)27的兩個(gè)定子齒24之間的間隔Pl充分大(后述)。當(dāng)然，為保證不發(fā)生磁飽和等不良現(xiàn)象，確保了定子齒24頂端部具有規(guī)定的寬度。通過形成該缺口 24a，各個(gè)定子齒24外周一側(cè)的周向?qū)挾萕l就比最內(nèi)周一側(cè)(頂端側(cè))的周向?qū)挾萕2寬。
[0041]繞線部件(例如覆蓋銅線)纏繞在各個(gè)定子齒24上而在各個(gè)定子齒24上形成了線圈26。由此而在各個(gè)定子齒24上形成電磁鐵25。例如可以采用繞線用噴嘴形器具纏繞繞線部件。磁力軸承20中，彼此相鄰的定子齒24線圈26的纏繞方向彼此相反。需要說明的是，因?yàn)闃?gòu)成定子齒對(duì)27的兩個(gè)定子齒24被設(shè)置成彼此平行，所以很容易對(duì)繞線部件進(jìn)行纏繞。
[0042]磁力軸承20中，由兩個(gè)定子齒對(duì)27 (亦即四個(gè)定子齒24)對(duì)一個(gè)方向的力進(jìn)行控制。圖2之例中，磁力軸承20中，讓定子齒對(duì)27-1和定子齒