專利名稱：磁懸浮電動機和泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁懸浮電動機的制造和控制，特別是涉及雙偏置永磁體式的混合型磁懸浮電動機的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，作為磁懸浮電動機，提出了雙偏置永磁體式的混合型磁懸浮電動機。專利文獻1的5自由度式混合磁力軸承是這樣的裝置采用偏置磁通發(fā)生用永磁體，使得用于形成泵葉輪等的長軸轉(zhuǎn)子以5自由度高效地磁懸浮并旋轉(zhuǎn)。對偏置磁通的磁路進行改進就能夠產(chǎn)生比只采用電磁石的磁懸浮系統(tǒng)要高的磁懸浮力。根據(jù)專利文獻2，雙偏置式磁力軸承(支承控制)，通過準備多個以往的混合型磁力軸承的偏置磁體就能夠進一步產(chǎn)生磁懸浮力。此外，用初級偏置永磁體感應次級偏置永磁體的磁通流量，以實現(xiàn)更強力的混合型磁力軸承。但是，當將專利文獻1的技術(shù)用于泵的情況下，由于在轉(zhuǎn)子兩端面具有用于控制軸向位置的凸極，因此泵的入口和出口結(jié)構(gòu)變得復雜，從而不容易組裝。而且，由于液體的流路變得復雜，所以存在吸入和排出損失變大的問題。此外，根據(jù)專利文獻2，由于是將配置在磁力軸承的圓周方向上的凸極的極性交替變換為NSNS的結(jié)構(gòu)，所以存在當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生渦電流，從而轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)損失變大的問題。專利文獻1 日本特開2006-145 號公報。專利文獻2 日本特開2007-120635號公報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單且能夠抑制在磁力軸承部產(chǎn)生渦電流以降低轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)損失的磁懸浮電動機和使用了該磁懸浮電動機的泵。 本發(fā)明是一種磁懸浮電動機，該磁懸浮電動機具有由磁力軸承部和電動機部構(gòu)成的定子和設(shè)置于上述定子中的轉(zhuǎn)子。 上述定子在上述兩個磁力軸承部之間夾設(shè)上述電動機部。構(gòu)成上述磁力軸承部的磁力軸承磁軛，在上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面以設(shè)置預定間隔的方式呈圓周狀等間距地配置。上述磁力軸承磁軛具有與上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面相對的兩個凸極，在上述一個凸極上卷繞磁力軸承用線圈，在上述另一個凸極上設(shè)置第一永磁體，在設(shè)于上述電動機部側(cè)的上述凸極和上述電動機部的電動機磁軛之間設(shè)置第二永磁體。上述一個磁力軸承部的設(shè)在上述電動機部側(cè)的所有上述凸極，是卷繞有上述磁力軸承用線圈的凸極，或者是設(shè)有上述第一永磁體的凸極。
上述另一個磁力軸承部的設(shè)在上述電動機部側(cè)的所有上述凸極，是卷繞有上述磁力軸承用線圈的凸極，或者是設(shè)有上述第一永磁體的凸極。上述一個磁力軸承部的與上述轉(zhuǎn)子相對設(shè)置的上述凸極上的上述第一永磁體的磁極，在上述轉(zhuǎn)子側(cè)相同，隔著上述電動機部而設(shè)置的上述另一個磁力軸承部的與上述轉(zhuǎn)子相對設(shè)置的上述凸極的上述第一永磁體的磁極，在上述轉(zhuǎn)子側(cè)與上述一個磁力軸承部的上述第一永磁體的上述轉(zhuǎn)子側(cè)的磁極相反，上述第二永磁體的上述電動機部側(cè)的磁極，與設(shè)置在上述相同磁力軸承磁軛上的上述第一永磁體的上述轉(zhuǎn)子側(cè)的磁極相同?；蛘撸鲜鲆粋€磁力軸承部的與上述轉(zhuǎn)子相對設(shè)置的上述凸極的上述第一永磁體的磁極，在上述轉(zhuǎn)子側(cè)相同。隔著上述電動機部而設(shè)置的上述另一個磁力軸承部的與上述轉(zhuǎn)子相對設(shè)置的上述凸極的上述第一永磁體的磁極，在上述轉(zhuǎn)子側(cè)與上述一個磁力軸承部的上述第一永磁體的上述轉(zhuǎn)子側(cè)的磁極相同。上述第二永磁體的上述電動機部側(cè)的磁極， 與設(shè)置在上述相同磁力軸承磁軛上的上述第一永磁體的上述轉(zhuǎn)子側(cè)的磁極相同。通過上述構(gòu)成，雖然是簡單的結(jié)構(gòu)，但是能夠抑制在磁力軸承部產(chǎn)生的渦電流，從而能夠降低轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)損耗。優(yōu)選的是，上述電動機部具有電動機磁軛凸極，該電動機磁軛凸極從上述電動機磁軛沿上述轉(zhuǎn)子的徑向突出并與上述轉(zhuǎn)子之間設(shè)有預定間隔，在上述電動機磁軛凸極上卷繞電動機用線圈。在上述轉(zhuǎn)子的表面設(shè)置電動機用永磁體。此外，在上述磁力軸承部設(shè)置用于檢測上述轉(zhuǎn)子的位置的傳感器，根據(jù)上述傳感器的測量值向上述磁力軸承用線圈供給控制電流。優(yōu)選的是，一種磁懸浮電動機，該磁懸浮電動機具有由磁力軸承部和電動機部構(gòu)成的定子和設(shè)置于上述定子中的轉(zhuǎn)子，上述定子在上述兩個磁力軸承部之間夾設(shè)上述電動機部，構(gòu)成上述磁力軸承部的磁力軸承磁軛，在上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面以設(shè)置預定間隔的方式呈圓周狀等間距地配置，上述磁力軸承磁軛具有與上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面相對的兩個凸極，在上述兩個凸極上均設(shè)置第一永磁體，在設(shè)于上述電動機部側(cè)的上述凸極和上述電動機部的電動機磁軛之間設(shè)置第二永磁體，在上述一個磁力軸承部的設(shè)在上述電動機部側(cè)的所有上述凸極上卷繞有上述磁力軸承用線圈，在上述另一個磁力軸承部的設(shè)在上述電動機部側(cè)的所有上述凸極上卷繞有上述磁力軸承用線圈。此外，上述的磁懸浮電動機可以用于泵。


圖1是示出了實施例1的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是示出了第一永磁體8 (8a 8d)的位于轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極與第一永磁體 8 (Se 8h)的位于轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極相反的情況下所產(chǎn)生的磁力線方向的立體剖視圖。圖3是示出了朝向第一永磁體8 (8a 8d)的轉(zhuǎn)子2的磁極與第一永磁體8 (Se 8h)的轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極相同的情況下所產(chǎn)生的磁力線方向的立體剖視圖。圖4是轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)為表面磁體型的情況下的X-Y平面剖面的立體圖。圖5是轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)為交替型的情況下的用X-Y平面、Z-X平面剖切而成的剖面的立體圖。圖6是實施例1的變形例的圖。
圖7是實施例1的變形例的圖。圖8是示出了磁力軸承部的控制部的框圖。圖9是表示使用了實施例1的磁懸浮電動機的泵的剖面圖的圖。
具體實施例方式(原理說明)本發(fā)明的磁懸浮電動機由定子和圓柱狀或圓筒狀的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，上述定子由配置在轉(zhuǎn)子的側(cè)面(內(nèi)表面或外表面)的磁力軸承部和電動機部構(gòu)成，且磁力軸承與電動機成為一體。磁力軸承部構(gòu)成為凸極朝著轉(zhuǎn)子側(cè)面的電磁體等間隔地配置成圓周狀。電磁體由具有永磁體(第一永磁體)的凸極(第二凸極)和卷繞有磁力軸承用線圈的凸極(第一凸極)構(gòu)成。電動機部由具有朝向轉(zhuǎn)子側(cè)面的凸極的電動機磁軛和在這些凸極上卷繞了電動機線圈的電磁體構(gòu)成。在磁力軸承部的電磁體和電動機部的電磁體之間配置第二永磁體。這里，磁力軸承部的第一凸極和第二凸極在軸向上并列配置，配置成圓周狀的磁力軸承部的第一凸極的第一永磁體的磁極(N極、S極)，采用使相同的磁極(N極或S極) 朝向轉(zhuǎn)子的方式配置。磁力軸承部和電動機部之間的第二永磁體采用使與第一永磁體的朝向轉(zhuǎn)子的磁極相同的磁極朝向電動機部的方式設(shè)置。由此，能夠成為向磁力軸承部供給更多的偏置磁通的雙偏置結(jié)構(gòu)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、高效率化，而且還由于磁力軸承部的凸極的磁極在圓周方向上相同而能夠?qū)崿F(xiàn)渦電流損耗的降低。此外，通過位于轉(zhuǎn)子的徑向的凸極上的永磁體的偏置磁通產(chǎn)生的吸力，來抑制轉(zhuǎn)子在軸向上的變動，并且將轉(zhuǎn)子限定在預定位置。即，通過在軸向被動地處于穩(wěn)定(被動穩(wěn)定性)來實現(xiàn)控制的簡化。下面根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的實施方式。(實施例1)圖1是示出了本發(fā)明的實施例1的結(jié)構(gòu)的圖。實施例1的磁懸浮電動機由定子1 和轉(zhuǎn)子2構(gòu)成。定子1由磁力軸承部和電動機部構(gòu)成。另外，方便起見，將定子的標號“1”標注在后述的磁力軸承磁軛3d上。磁力軸承部以在圓筒狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子2的側(cè)面(曲面)的兩端(5ajb)具有預定間隔的方式進行配置。磁力軸承部具有各磁力軸承磁軛3 (3a 池。)在本例中，磁力軸承磁軛3a和；^ 隔著電動機磁軛4進行設(shè)置，同樣地，磁力軸承磁軛北和3f、磁力軸承磁軛3c和3g、磁力軸承磁軛3d和池隔著電動機磁軛4進行設(shè)置。在各磁力軸承磁軛3 (3a 3h)上具有第一凸極6 (6a Μι)，并且第一凸極6 (6a 6h)朝著轉(zhuǎn)子2側(cè)面的徑向呈圓周狀等間隔地配置。此外，在各磁力軸承磁軛3 (3a 池) 上卷繞著磁力軸承用線圈11 (Ila Ilh)。另外，雖然優(yōu)選為在第一凸極6 (6a 他)上卷繞磁力軸承用線圈11 (Ila Ilh)，但是并不限定于此。
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進而，在各磁力軸承磁軛3(3a 3h)上具有第二凸極7(7a 7h)。第二凸極 7 (7a 7h)朝著轉(zhuǎn)子2側(cè)面的徑向呈圓周狀等間隔地配置，在第二凸極7上具有第一永磁體8(8a 8h)。這里，各第二凸極7與各第一凸極6對應地設(shè)置。優(yōu)選第二凸極7和第一凸極6平行地設(shè)置。此外，在各個磁力軸承磁軛3的電動機部側(cè)的凸極(在圖1中為第二凸極7 (7a 7h))和電動機部的電動機磁軛4之間，配置有第二永磁體9 (9a 9h)。第二凸極7 (7a 7d)的第一永磁體8 (8a 8d)采用使相同的磁極朝向轉(zhuǎn)子2的方式配置。此外，第二凸極7 (7e 7h)的第一永磁體8(8e 8h)采用使相同的磁極朝向轉(zhuǎn)子2的方式配置。第一永磁體8 (8a 8d)和第一永磁體8 (Se 他)的朝向轉(zhuǎn)子2的磁極也可以不同。第二永磁體9 (9a 9h)采用使與第一永磁體8的朝向轉(zhuǎn)子的磁極相反的磁極朝向電動機磁軛4的方式配置。此時，第二永磁體9 (9a 9d)采用使相同的磁極朝向電動機磁軛4的方式而配置。另外，第二永磁體9(9e 9h)采用使相同的磁極朝向電動機磁軛4 的方式而配置。第二永磁體9 (9a 9d)和第二永磁體9 (9e 9h)的朝向電動機磁軛4的磁極，根據(jù)第一永磁體8的朝向轉(zhuǎn)子的磁極的方向而有可能不同。在電動機部，以在轉(zhuǎn)子2的側(cè)面的中央部5c具有預定間隔的方式配置有電動機磁軛4。在電動機部的電動機磁軛4上具有朝向轉(zhuǎn)子2側(cè)面的中央部5c的凸極，在電動機磁軛4和這些凸極上卷繞有電動機用線圈12。此外，在轉(zhuǎn)子2的中央部5c配置有與電動機部的凸極相對的電動機用永磁體10。另外，在電動機部，也可以在圓筒狀的電動機磁軛4的側(cè)面配置電動機用線圈12，以通過洛倫茨力進行驅(qū)動。將第二凸極7配置在電動機磁軛4側(cè)，將第一凸極6配置在轉(zhuǎn)子2的底面?zhèn)?端部側(cè))，但它們也可以顛倒配置。這里，上述說明的第一永磁體8、第二永磁體9、電動機用永磁體10的材質(zhì)例如使用釹-鐵-硼、釤-鈷、釤-鐵-氮等強磁性材料。定子1的磁力軸承磁軛3和電動機磁軛 4、轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)子磁軛5的材質(zhì)例如使用磁性軟鐵、磁性不銹鋼、壓粉磁芯、硅鋼板等軟磁性材料。另外，并不限于上述說明的材料。作為實現(xiàn)上述實施例的形狀，根據(jù)第一永磁體8和第二永磁體9的磁極的朝向考慮如下的結(jié)構(gòu)。(磁力軸承構(gòu)成例1)作為構(gòu)成例1，圖2示出了第一永磁體8 (8a 8d)位于轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極和第一永磁體8(8e 8h)位于轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極相反的情況下的結(jié)構(gòu)，以及示出了從A-A’看到的由該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁力線方向的立體剖視圖。另外，將第二凸極7配置在電動機磁軛4側(cè)，將第一凸極6配置在轉(zhuǎn)子2的兩端側(cè)， 但是作為結(jié)構(gòu)，也可以是將第一凸極6配置在電動機磁軛4側(cè)，將第二凸極7配置在轉(zhuǎn)子2 的兩端側(cè)。如圖2所示，第一永磁體8的偏置磁通20形成“_第一永磁體8-第二凸極7_轉(zhuǎn)子磁軛5-第一凸極6_”的磁路。第二永磁體9的偏置磁通19形成“-第二永磁體9-電動機磁軛4-第二永磁體9-第一凸極6-轉(zhuǎn)子磁軛5-第一凸極6_”的磁路。磁力軸承用線圈 11的控制磁通21形成“-磁力軸承用線圈11-第一凸極6-轉(zhuǎn)子磁軛5-第二凸極7_”的磁
第一永磁體8的偏置磁通20和第二永磁體9的偏置磁通19以同方向重復地供給到第一凸極6與轉(zhuǎn)子2的間隙中。與第二凸極7和轉(zhuǎn)子2的間隙反向的偏置磁通由第一永磁體8供給到第一凸極6和轉(zhuǎn)子2的間隙中。關(guān)于由磁力軸承用線圈11產(chǎn)生的控制磁通21，當控制磁通21根據(jù)控制電流的朝向(正電流、負電流)以與各自的偏置磁通19、20相同的方向在第一凸極6與轉(zhuǎn)子2的間隙和第二凸極7與轉(zhuǎn)子2的間隙中流過時，各個間隙中的磁通密度增加，作用于轉(zhuǎn)子2的那些凸極方向的磁吸力增加。相反，在第一凸極6與轉(zhuǎn)子2的間隙中和第二凸極7與轉(zhuǎn)子2的間隙中，若控制磁通21以與各自的偏置磁通19、20相反的方向流過，各個間隙中的磁通密度減小，作用于轉(zhuǎn)子2的那些凸極方向的磁吸力減小。基于轉(zhuǎn)子2的位置檢測傳感器13 (13a 13h)的測量值，通過調(diào)整控制電流來控制磁吸力的增加/減小，以進行轉(zhuǎn)子2的位置控制。例如，當轉(zhuǎn)子2向圖2的-X方向發(fā)生位移時，在-X側(cè)的磁力軸承用線圈Il(IlcUllh)中，控制電流沿著使第一凸極6(6d、6h)與轉(zhuǎn)子磁軛5之間和第二凸極7(7d、7h)與轉(zhuǎn)子磁軛5之間的間隙中的磁通密度減少的方向流過，在+X側(cè)的磁力軸承用線圈Il(IlbUlf)中，控制電流沿著使第一凸極6(6b、6f)與轉(zhuǎn)子磁軛5之間和第二凸極7(7b、7f)與轉(zhuǎn)子磁軛5之間的間隙中的磁通密度增加的方向流過。其結(jié)果是，基于各個第一凸極6和第二凸極7的磁吸力的合力在轉(zhuǎn)子2上為+X方向， 從而能夠使轉(zhuǎn)子2向+X方向移動。此外，在圖2中，當轉(zhuǎn)子2逆時針傾斜時，在電磁體用線圈Il(IlcUllf)中，控制電流沿著使第一凸極6(6d、6f)與轉(zhuǎn)子之間和第二凸極7(7d、7f)與轉(zhuǎn)子之間的間隙中的磁通密度減小的方向流過，在電磁體用線圈Il(IlbUlh)中，控制電流沿著使第一凸極6(6b、 6h)與轉(zhuǎn)子之間和第二凸極7(7b、7h)與轉(zhuǎn)子之間的間隙中的磁通密度增加的方向流過。其結(jié)果是，基于各個第一凸極6和第二凸極7的磁吸力的合力在轉(zhuǎn)子2上產(chǎn)生順時針的轉(zhuǎn)矩， 從而能夠使轉(zhuǎn)子2的傾斜歸位。這樣，根據(jù)轉(zhuǎn)子2的位置檢測傳感器13 (13a 13h)的測量值，來調(diào)整施加在各個磁力軸承用線圈11上的控制電流的方向和大小，由此能夠控制轉(zhuǎn)子2在徑向上的位置和傾斜。此外，第二永磁體9的偏置磁通19通過電動機磁軛4，而不流經(jīng)電動機磁軛4與轉(zhuǎn)子2的間隙，因此不會干涉轉(zhuǎn)子2的驅(qū)動。(磁力軸承構(gòu)成例2)作為構(gòu)成例2，圖3示出了第一永磁體8 (8a 8d)朝向轉(zhuǎn)子2的磁極與第一永磁體8(8e 8h)朝向轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極相同的情況下的結(jié)構(gòu)，以及示出了從A-A’看到的由該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁力線的方向的立體剖視圖。在構(gòu)成例2中，第一永磁體8位于轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極和第二永磁體9位于電動機磁軛4側(cè)的磁極為N極，但是，第一永磁體8位于轉(zhuǎn)子2側(cè)的磁極和第二永磁體9位于電動機磁軛4側(cè)的磁極也可以為S極。此外，將第二凸極7配置在電動機磁軛4側(cè)，將第一凸極6配置在轉(zhuǎn)子2的兩端側(cè)， 但是，也可以將第一凸極6配置在電動機磁軛4側(cè)，將第二凸極7配置在轉(zhuǎn)子2的兩端側(cè)。
在圖3中，第一永磁體8的偏置磁通20形成“_第一永磁體8-第二凸極7_轉(zhuǎn)子磁軛5-第一凸極6_”的磁路。第二永磁體9的偏置磁通19形成“-第二永磁體9-電動機磁軛4-轉(zhuǎn)子磁軛5-第一凸極6_”的磁路。由磁力軸承用線圈11產(chǎn)生的控制磁通21形成 “_磁力軸承用線圈11-第一凸極6-轉(zhuǎn)子磁軛5-第二凸極7_”的磁路。第一永磁體8的偏置磁通20和第二永磁體9的偏置磁通19以同方向重復地供給到第一凸極6與轉(zhuǎn)子2的間隙中。與第二凸極7和轉(zhuǎn)子2的間隙反向的偏置磁通由第一永磁體8供給到第一凸極6和轉(zhuǎn)子2的間隙中。關(guān)于由磁力軸承用線圈11產(chǎn)生的控制磁通21，當控制磁通21根據(jù)控制電流的朝向(正電流、負電流)以與各自的偏置磁通相同的方向在第一凸極6與轉(zhuǎn)子2的間隙中和第二凸極7與轉(zhuǎn)子2的間隙中流過時，各個間隙中的磁通密度增加，作用于轉(zhuǎn)子2的那些凸極方向的磁吸力增加。相反，在第一凸極6與轉(zhuǎn)子2的間隙中和第二凸極7與轉(zhuǎn)子2的間隙中，若控制磁通21以與各自的偏置磁通19、20相反的方向流過，各個間隙中的磁通密度減小，作用于轉(zhuǎn)子2的那些凸極方向的磁吸力減小?；谵D(zhuǎn)子2的位置檢測傳感器13 (13a 13h)的測量值，通過調(diào)整控制電流來控制磁吸力的增加/減小，以進行轉(zhuǎn)子2的位置控制。例如，當轉(zhuǎn)子2沿著圖3的-X方向發(fā)生位移時，在-X側(cè)的磁力軸承用線圈Il(IlcUllh)中，控制電流沿著使第一凸極6(6d、6h) 與轉(zhuǎn)子2之間和第二凸極7 (7d、7h)與轉(zhuǎn)子2之間的間隙中的磁通密度增加的方向流過，在 +X側(cè)的磁力軸承用線圈Il(IlbUlf)中，控制電流沿著使第一凸極6(6b、6f)與轉(zhuǎn)子2之間和第二凸極7(7b、7f)與轉(zhuǎn)子2之間的間隙中的磁通密度減少的方向流過，由此，基于各個第一凸極6和第二凸極7的磁吸力的合力在轉(zhuǎn)子2上為+X方向，從而能夠使轉(zhuǎn)子2向+X 方向移動。此外，在圖3中，當轉(zhuǎn)子2逆時針傾斜時，在電磁體用線圈Il(IlcUllf)中，控制電流沿著使第一凸極6(6d、6f)與轉(zhuǎn)子之間和第二凸極7(7d、7f)與轉(zhuǎn)子之間的間隙中的磁通密度減小的方向流過，在電磁體用線圈Il(IlbUlh)中，控制電流沿著使第一凸極6(6b、 6h)與轉(zhuǎn)子之間和第二凸極7(7b、7h)與轉(zhuǎn)子之間的間隙中的磁通密度增加的方向流過。其結(jié)果是，基于各個第一凸極6和第二凸極7的磁吸力的合力在轉(zhuǎn)子2上產(chǎn)生順時針的轉(zhuǎn)矩， 從而能夠使轉(zhuǎn)子2的傾斜歸位。這樣，根據(jù)轉(zhuǎn)子2的位置檢測傳感器13 (13a 13h)的測量值，來調(diào)整施加在各個第一凸極6和第二凸極7上的控制電流21的方向和大小，由此能夠控制轉(zhuǎn)子2在徑向上的位置和傾斜。此外，第二永磁體9的偏置磁通19也供給到電動機磁軛4和轉(zhuǎn)子2之間的間隙中。 因此，電動機部的設(shè)計是需要考慮第二永磁體9的偏置磁通的。作為磁力軸承構(gòu)成例1和磁力軸承構(gòu)成例2的轉(zhuǎn)子2的形狀，可以考慮采用了電動機用永磁體10的表面永磁體型、內(nèi)置永磁體型、交替型等。此外，在不采用電動機用永磁體10的情況下，也可以是步進電動機、籠式電動機等的結(jié)構(gòu)。(轉(zhuǎn)子2的構(gòu)成例1)作為采用了永磁體的轉(zhuǎn)子2的形狀，采用了表面永磁體型時的說明如下。圖4示出了轉(zhuǎn)子2的結(jié)構(gòu)為表面磁體型的情況下的X-Y平面剖面的立體圖。在圖 4中，用虛線箭頭示出電動機用永久磁體10的磁路22。此外，圖4所示的電動機部和轉(zhuǎn)子是磁力軸承構(gòu)成例1中所說明的結(jié)構(gòu)。由磁力軸承構(gòu)成例1的第二永磁體9產(chǎn)生的偏置磁通19，不會從電動機磁軛4的凸極流到轉(zhuǎn)子2，所以不會干涉由電動機用永磁體10實現(xiàn)的電動機驅(qū)動及電動機部在徑向上的負彈力(由于永磁體的磁吸力而將轉(zhuǎn)子2向電動機部吸引的力)。此外，由磁力軸承構(gòu)成例2的第二永磁體9產(chǎn)生的偏置磁通19，從電動機磁軛4的凸極流到轉(zhuǎn)子2，于是電動機用永磁體10的磁通分布產(chǎn)生偏置，若電動機用永磁體10的N 極、S極為相同的大小、相同的保持力，則電動機部的負彈力的強弱在電動機用永磁體10的 N極、S極不同。(轉(zhuǎn)子2的構(gòu)成例2)圖5示出了轉(zhuǎn)子2的結(jié)構(gòu)為交替型的情況下的用X-Y平面、Z-X平面剖切而成的剖面的立體圖。在圖5中，用虛線箭頭示出電動機用永久磁體10的磁路，用單點劃線箭頭示出第二永磁體9的磁路。此外，圖5所示的磁力軸承部的永磁體是磁力軸承構(gòu)成例2中所說明的結(jié)構(gòu)。在交替型中，電動機用永磁體10以N極或S極朝向電動機磁軛4的方式配置在轉(zhuǎn)子2上。多個電動機用永磁體10以相同的磁極朝向電動機軛體4。此外，不是以圍著轉(zhuǎn)子2的方式配置永磁體，而是如圖5所示將轉(zhuǎn)子磁軛5配置在轉(zhuǎn)子2的表面。在本例中，將電動機用磁體10以在4極電動機中相對的方式配置在機械角為90度的位置。從電動機用永磁體10出來的磁通M通過從電動機磁軛4經(jīng)轉(zhuǎn)子2的表面的轉(zhuǎn)子磁軛5而返回電動機用永磁體10的磁路。因此，其結(jié)果是，轉(zhuǎn)子2表面的轉(zhuǎn)子磁軛5成為與電動機用永磁體10的朝向電動機磁軛4的磁極(在本例中為N極)相反的磁極(在本例中為S極)。交替型的轉(zhuǎn)子2中，電動機磁軛4與轉(zhuǎn)子2的間隙中的磁通密度比永磁體表面的間隙中的磁通密度稍高一點。因此，如磁力軸承構(gòu)成例2那樣配置第二永磁體9。使第二永磁體9的朝向電動機磁軛4的磁極，與交替型的轉(zhuǎn)子2的電動機用永磁體10的朝向電動機磁軛4的磁極相同。在圖5中是朝向N極。與通過電動機用永磁體10的磁路相比，通過轉(zhuǎn)子2表面的轉(zhuǎn)子磁軛5的磁路的磁阻抗比較低，因此，從第二永磁體9發(fā)出的偏置磁通22從電動機磁軛4的凸極流到轉(zhuǎn)子2 表面的轉(zhuǎn)子磁軛5。通過適當?shù)卦O(shè)計第二永磁體9，能夠通過電動機用永磁體10的磁通M和第二永磁體9的偏置磁通22，使電動機磁軛4與轉(zhuǎn)子2的永久磁體表面的間隙中和轉(zhuǎn)子2的表面的轉(zhuǎn)子磁軛5的間隙中的磁通密度相等。其結(jié)果是，電動機部的徑向上的負彈力均等。此外，通過使轉(zhuǎn)子2的表面的轉(zhuǎn)子磁軛5的間隙中的磁通密度增加，能夠提高電動機的轉(zhuǎn)矩。此外，若配置為磁力軸承構(gòu)成例1的永磁體，則來自第二永磁體9的偏置磁通不從電動機磁軛4的凸極流到轉(zhuǎn)子2，因此，電動機部的負彈力在是否具有電動機用永磁體10的情況下強度是不同的。(變形例1)圖6示出了實施例1的變形例1。考慮到從磁力軸承部和轉(zhuǎn)子2的間隙以外的磁
9回路泄漏的磁通，通過進行以下的形狀變更能夠?qū)崿F(xiàn)磁支承性能的提高。分割第一永磁體8，并將永磁體配置在各第一凸極6 (6a 他)的與轉(zhuǎn)子2相對的表面和第二凸極7 (7a 7h)的與轉(zhuǎn)子2相對的表面以及第二凸極7 (7a ^1)的根部。在圖6中，在各第一凸極6 (6a 6h)上設(shè)有第一永磁體8(8i 8p)。此外，在各第二凸極
7(7a 7ti)設(shè)有第一永磁體8 (8a 8h、8q 8x)。另外，可以將分割成多個的第一永磁體8配置在凸極內(nèi)的任何位置，但是，第一凸極6內(nèi)的永磁體和第二凸極7內(nèi)的永磁體的朝向轉(zhuǎn)子2的磁極的方向是相反的，相同凸極內(nèi)的永磁體的朝著轉(zhuǎn)子2的磁極的方向是同方向的。此外，優(yōu)選在凸極表面設(shè)置永磁體，但并不是對永磁體的配置的限定。另外，在本例中，分割第一永磁體8將第一永磁體8 (Si 8x)重新設(shè)置在第一凸極6 (6a 6h)和第二凸極7 (7a 7h)，但是，只是將第一凸極6 (6a Mi)的第一永磁體
8(Si 8p)或者第二永磁體7 (7a 7h)的第一永磁體8 (8q 8x)重新設(shè)計也能提高磁懸浮力。再者，在變形例1中，分割磁力軸承用線圈11并卷繞在第一凸極6和第二凸極7 上。在圖6中，在第二凸極7(7a ^1)上也卷繞著磁力軸承用線圈ll(lli lip)。(變形例2)圖7示出了實施例1的變形例。除去電動機磁軛4而在沿軸向并列的電磁體之間配置第二永磁體9，由此形成雙偏置磁力軸承。兩端的磁力軸承部的第一永磁體8 (8a 8d) 的朝向轉(zhuǎn)子2的磁極與第一永磁體8 (Se 8h)的朝向轉(zhuǎn)子2的磁極相反，第二永磁體9以與各個電磁體的第一永磁體8的朝向轉(zhuǎn)子2的磁極相反的磁極，朝向兩端的磁力軸承部的電磁體(電磁體由第一凸極6、第二凸極7、第一永磁體8以及磁力軸承用線圈11構(gòu)成)之間進行配置。雖然沒有電動機的功能，但是作為磁力軸承的功能則具有與實施例1相同的功能。此外，在轉(zhuǎn)子2的一部分上設(shè)置磁耦合裝置，從而能夠通過外部的電動機而旋轉(zhuǎn)。(磁力軸承部的控制部)圖8示出了實施例1的磁力軸承部的控制部。轉(zhuǎn)子2的徑向位置由設(shè)置在徑向預定位置的位置檢測傳感器13(13a 13h)檢測出來。隔著轉(zhuǎn)子相對的磁力軸承用線圈11 以相反的方向卷繞在各凸極上并接線，而且連接在功率放大器上。在實施例1中，在各個磁力軸承部的磁力軸承用線圈11之間以等間隔配置八個位置檢測傳感器13。各個位置檢測傳感器13的相對的兩個位置檢測傳感器13的輸出之差由運算器81 84檢測出來。根據(jù)運算器81 84的輸出，在控制器85中將利用位置檢測傳感器13檢測出的坐標值，變換成磁力軸承部的磁力軸承用線圈11的控制坐標，再利用PID(比例、積分和微分)控制等計算出要施加到磁力軸承用線圈11中的電流值。從控制器85將要施加給磁力軸承用線圈11的電流值指令送給功率放大器86 89，于是由功率放大器86 89對磁力軸承用線圈11施加電流，以控制轉(zhuǎn)子2的位置。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測靈敏度和線性的提高以及檢測范圍的擴大。優(yōu)選利用相對的兩個位置檢測傳感器13進行差動檢測，但是只通過單側(cè)一個傳感器也能夠進行檢測和控制。在磁力軸承構(gòu)成例1、磁力軸承構(gòu)成例2、變形例2中采用了八個磁力軸承用線圈 11，但是，通過隔著轉(zhuǎn)子相對的磁力軸承用線圈11以相反的方向卷繞在各凸極上并接線，從而只用四個功率放大器也能夠進行磁力軸承的控制。在變形例1中采用了十六個磁力軸承用線圈11，而第一凸極的磁力軸承用線圈11 和第二凸極的磁力軸承用線圈11的卷繞方向是彼此相反的。這些磁力軸承用線圈11以使隔著轉(zhuǎn)子相對的第一凸極的磁力軸承用線圈11和第二凸極的磁力軸承用線圈11的卷繞方向也彼此相反的方式卷繞。而且，通過將這些磁力軸承用線圈11接線，從而只用四個功率放大器就能夠進行磁力軸承的控制。此外，也可以分別對應每一個磁力軸承用線圈使用功率放大器，雖然這樣功率放大器的數(shù)量增多。(應用例1)圖9示出了采用實施例1的磁懸浮電動機構(gòu)成泵的應用例1。圖9是泵的剖視圖。在本例中，用樹脂或非磁性金屬覆蓋轉(zhuǎn)子2，在轉(zhuǎn)子2的一端用樹脂或非磁性金屬等形成葉輪15。定子1是覆蓋樹脂或非磁性金屬等的泵殼16的結(jié)構(gòu)。而且，將轉(zhuǎn)子2和葉輪15 以具有預定間隙的方式配置在泵殼16的內(nèi)部。此外，本發(fā)明不限于上述的實施方式，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的范圍內(nèi)能夠進行各種改進、變更。
權(quán)利要求
1. 一種磁懸浮電動機，其特征在于，該懸浮電動機具有由磁力軸承部構(gòu)成的定子和設(shè)置于上述定子中的轉(zhuǎn)子， 構(gòu)成上述磁力軸承部的磁力軸承磁軛，在上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面以設(shè)置預定間隔的方式呈圓周狀等間距地配置，上述磁力軸承磁軛具有與上述轉(zhuǎn)子的側(cè)面相對的兩個凸極，在上述一個凸極上卷繞磁力軸承用線圈，在上述另一個凸極上設(shè)置第一永磁體，在上述一個磁力軸承部和上述另一個磁力軸承部之間設(shè)置第二永磁體，上述一個磁力軸承部的設(shè)在上述第二永磁體側(cè)的所有上述凸極，是卷繞有上述磁力軸承用線圈的凸極，或者是設(shè)有上述第一永磁體的凸極，上述另一個磁力軸承部的設(shè)在上述第二永磁體側(cè)的所有上述凸極，是卷繞有上述磁力軸承用線圈的凸極，或者是設(shè)有上述第一永磁體的凸極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁懸浮電動機和泵，定子在兩個磁力軸承部之間夾設(shè)電動機部，構(gòu)成磁力軸承部的磁力軸承磁軛在轉(zhuǎn)子的側(cè)面以設(shè)置預定間隔的方式呈圓周狀等間距地配置，磁力軸承磁軛具有與轉(zhuǎn)子的側(cè)面相對的兩個凸極，在一個凸極上卷繞磁力軸承用線圈，在另一個凸極上設(shè)置第一永磁體，在設(shè)于電動機部側(cè)的凸極和電動機部的電動機磁軛之間設(shè)置第二永磁體，一個磁力軸承部的設(shè)在電動機部側(cè)的所有凸極是卷繞有磁力軸承用線圈的凸極，或者是設(shè)有第一永磁體的凸極，另一個磁力軸承部的設(shè)上述電動機部側(cè)的所有凸極，是卷繞有磁力軸承用線圈的凸極，或者是設(shè)有第一永磁體的凸極。
文檔編號H02N15/00GK102163942SQ201110101829
公開日2011年8月24日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者小沼弘幸 申請人:株式會社易威奇