磁性轴承装置制造方法及图纸

一种磁性轴承装置，具有旋转轴（３）和用来通过磁力支撑该旋转轴（３）的轴承构造（５）。轴承构造（５）具有与旋转轴（３）的外周面相对且围绕旋转轴（３）的磁极部（７），且该轴承构造（５）通过在磁极部（７）和旋转轴（３）之间产生的磁力以非接触的方式支撑旋转轴（３）。在旋转轴表面上形成有凹陷（９）。以抑制在旋转轴（３）的表面上的涡流的方式设定凹陷（９）的形状、位置及数量中的至少一个，该涡流因旋转轴（３）的旋转和由磁极部（７）产生的磁场而产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁性轴承装置。
技术介绍
磁性轴承装置具有转子即旋转轴、包围旋转轴并通过磁力非接触地支撑旋转轴的定子即轴承构造。旋转轴是使用磁性材料形成的，为例如高速旋转的涡轮压缩机、极低温旋转机械、涡轮增压机、飞轮等的旋转轴。在旋转轴中，有使用层压钢板的层压型的旋转轴和实心型的旋转轴。在层压型旋转轴中，如图1所示，在旋转轴3的》兹极相对部上设置衬套15，经由该村套15将层压钢板固定在旋转轴3上。通过在层压钢板中含有硅而提高了层压钢板的电阻。另外，通过绝缘层而层压0.1~0.5mm的薄钢板。这样能够抑制在旋转轴的表面产生的涡流。但是，已知在层压型旋转轴中机械强度较低，因而旋转轴的转速被限制在200m/s左右。在实心型旋转轴中，不使用上述的层压钢板，仅由轴材料构成旋转轴，因而也可能应对高刚性和高转速。另一方面，在实心型旋转轴中，容易在旋转轴表面产生涡流且涡流损耗非常大，因而一般不使用实心型旋转轴。轴承构造具有以围绕旋转轴的方式配置在周向的多个^f兹极部。眉兹通产生为从这些磁极部通过高速旋转中的旋转轴，由该电磁吸引力使旋转轴上浮并以非接触的方式进行支撑。在这样的轴承构造中，有异极型和单极型。异极型构造具有因为容易制作而被最通常采用的磁极形状。图2A、 2B显示了异极型的轴承构造，图2B是沿图2A的B-B线所取的 截面图。如图2A、图2B所示，沿周向交替配置N极部和S极部。在 该情况下，从N极部或S极部朝向旋转轴3表面延伸的》兹场，在旋转 轴3的表面上与旋转轴3的轴向大致正交。因此，如图3A、图3B所 示，根据弗莱明右手定则，当存在磁场时，在旋转的旋转轴3的表面 上沿旋转轴3的轴向产生电动势。该电动势的方向在与N极部相对的 部分和与S极部相对的部分上相反。结果，该电动势导致在旋转轴3 表面上产生涡流。如图4A、图4B所示，单极型轴承构造沿轴向排列N极部和S 极部，沿周向排列同极部。所以，从磁极部朝向旋转轴表面延伸的磁 场使得在旋转轴3的表面上沿旋转轴3的轴向产生电动势，该电动势 的方向在不同的周向位置为相同。因而，与异极型轴承构造的情况相 比，涡流变小。但是，实际上，有f兹极部的部分和无-兹极部的部分之 间产生磁场的差异。因而，从具有局部强磁场的部分流向具有局部弱 i兹场的部分的电流产生涡流。即，作为涡流产生的原因的电动势由以 下的式(l)表示。即使磁通密度(磁场B)小的时候，但在高速旋转的情 况下，即使是单极型轴承构造中也产生大的涡流。e^B-v.L ... (1)e:电动势，B:磁通密度，v:切割磁场的速度，L:导体的长度。 如上所述，在现有技术中，在不使用层压型的旋转轴的情况下，即使是单极型轴承构造，也存在着不能充分地减小在旋转轴表面上产生的涡流的问题。因此，期望不使用层压型的旋转轴就能够解决在旋转轴表面上产生涡流的问题的磁性轴承装置。在专利文献l中记载了这样的磁性轴承装置。图5A、图5B显示了专利文献1的磁性轴承装置的构成。图5B 是沿图5A的B-B线所取的截面图。专利文献1中，在异极型磁性轴 承装置中设置连接部11，分别沿周向将邻接的N极和S极彼此连接为一体，或者用材质不同的磁性体沿周向将邻接的N极和S极进行连接。这提高了邻接的N极(及S极)的中间位置处的磁通密度，减小了周向的磁通密度的强弱分布的产生。因此，抑制了涡流产生。专利文献1:日本特开第2001-271836号公报"磁性轴承装置" 更加期望不使用层压型的轴^c构造，通过简单的加工就大幅减小^走專争4由表面处的满力t 。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，利用与专利文献1不同的方法，提供 一种不使用层压钢板，通过简单的加工就能够大幅地减小旋转轴表面 处的涡流的磁性轴承装置。为了解决上述问题，根据本专利技术，提供了一种磁性轴承装置，其 具有旋转轴和通过磁力支撑该旋转轴的轴承构造，其特征在于，上述轴承构造具有与上述旋转轴的外周面相对且围绕上述旋转轴的磁极 部，在该磁极部和上述旋转轴之间产生的磁力以非接触的方式支撑上 述旋转轴，在旋转轴表面上形成有凹陷，以抑制涡流的方式设定该凹 陷的形状、位置及数量中的至少一者，涡流因上述旋转轴的旋转和起 因于上述磁极部的磁场而在旋转轴表面处产生。上述构成中，通过在旋转轴上形成凹陷来抑制涡流，因而不使用 层压钢板，通过筒单的加工就能够大幅地减小旋转轴表面处的涡流。 即，本专利技术中，能够通过在一体地形成的旋转轴的表面上实施凹陷加 工来形成凹陷，并通过该凹陷来抑制涡流，因而能够使用实施过凹陷 加工的实心型的旋转轴来大幅地减小涡流。根据本专利技术的一个优选实施例，上述凹陷是在旋转轴表面的与上 述;兹极部相对的部分上沿周向延伸形成的1个或多个槽。例如，在上 述磁极部包括S极部和N极部且该S极部和N极部沿旋转轴的轴向 排列的单极型的轴承构造的情况下，在旋转轴表面中与上述S极部和 上述N极部相对的部分的上，沿周向形成1个或多个上述槽。5上述构成中，由于在旋转轴表面的与上述;兹极部相对的部分上， 沿周向形成1个或多个槽，因而能够有效地隔断涡流且大幅地减小涡流o另外，根据本专利技术的一个优选实施例，上述凹陷的深度至少大约为上述旋转轴的集肤深度(skin depth)。上述构成中，由于凹陷的深度至少大约为涡流所流过的深度即集 肤深度，因而能够有效地隔断涡流且大幅地减小涡流。根据上述本专利技术，不使用层压钢板，通过简单的加工就能够大幅 ;也减'J 、 S走转轴表面处的涡流。附图说明图1是层压型旋转轴的构成图的一个示例。图2A是显示异极型轴承构造的视图。图2B是沿图2A的B-B线所取的截面图。图3A是异极型的轴承构造中的涡流产生原理的说明图。图3B是关于图3显示弗莱明右手定则的说明图。图4A是显示单极型的轴承构造的图。图4B是从由图4A的B-B箭头方向看到的视图。图5A是专利文献1的磁性轴承装置的构成图。图5B是沿图5A的B-B线所耳又的截面图。图6A是本专利技术的实施例的磁性轴承装置的构成图。图6B是从图6A的B-B箭头方向看到的视图。图7是显示本专利技术的实施例的槽的部分放大立体图。图8是显示本专利技术的实施例的槽的部分放大立体图。图9是形成根据本专利技术的实施例的槽的情况下的模拟结果，显示了旋转轴表面处的涡流的状况。图10是未形成根据本专利技术的实施例的槽的情况下的模拟结果，显示了旋转轴表面处的涡流的状况。图11是显示形成槽的情况和未形成槽的情况下的吸引力的图。 图12是显示形成槽的情况和未形成槽的情况下的涡流损耗的图。图13A是显示产生于无中心孔的旋转圓板上的应力的图。 图13B是显示产生于有中心孔的旋转圆板上的应力的图。 图14是显示本专利技术的其他实施例的凹陷的图。具体实施例方式以下将参考附图说明用于实施本专利技术的最佳实施例。此外，在各 图中对共同的部分赋予相同的符号，省略重复的说明。图6A、图6B分别对应于图4A、图4B,显示了根据本专利技术的实 施例的磁性轴承装置10。图6B是从图6A的B-B箭头方向看到的视 图。磁性轴承装置10具有涡轮压缩机的旋转轴3以及通过磁力支撑 旋转轴3的轴承构造5。轴承构造5具有与旋转轴3的外周面相对且 围绕旋转轴3的；兹极部7，该轴寿义构造5构成为由产生于该;兹极部7 和旋转轴3之间的磁力(由从i兹才及部7向旋转轴3延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性轴承装置，其具有旋转轴和用来通过磁力支撑该旋转轴的轴承构造，　所述轴承构造具有与所述旋转轴的外周面相对且围绕所述旋转轴的磁极部，且所述轴承构造通过在所述磁极部和所述旋转轴之间产生的磁力以非接触的方式支撑所述旋转轴，　在所 述旋转轴的表面上形成有凹陷，　以抑制所述旋转轴的表面上的涡流的方式设定所述凹陷的形状、位置及数量中的至少一个，该涡流因所述旋转轴的旋转和由所述磁极部产生的磁场而产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤修，桑田严，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：发明
国别省市：JP[日本]