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JP2022030833A - Magnetic pole and magnetic bearing - Google Patents

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JP2022030833A
JP2022030833A JP2020135112A JP2020135112A JP2022030833A JP 2022030833 A JP2022030833 A JP 2022030833A JP 2020135112 A JP2020135112 A JP 2020135112A JP 2020135112 A JP2020135112 A JP 2020135112A JP 2022030833 A JP2022030833 A JP 2022030833A
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Takehiro Jikumaru
達郎 山田
Tatsuro Yamada
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Abstract

To provide a magnetic pole and a magnetic bearing capable of improving control accuracy of a position of a rotation axis.SOLUTION: A magnetic bearing 1 comprises: an actuator rotatably supporting a rotation axis 101 in a non-contact manner; and a position sensor that obtains information related to a position of the rotation axis 101. A magnetic pole 10 as an actuator and/or as a position sensor includes a core 20 formed of a magnetic material, an input terminal 32, and an output terminal 33, and includes a coil part 31 wound around the core 20. The core 20 includes a filter unit 24 through which a magnetic flux generated by a common mode noise current occurring in the input terminal 32 and the output terminal 33, arranged in parallel to each other, passes.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁極および磁気軸受に関する。 The present invention relates to magnetic poles and magnetic bearings.

特許文献1は、磁気軸受を開示する。磁気軸受は、磁力によって回転軸を浮上させることにより、回転軸を非接触で回転可能に支持する。磁気軸受は、磁力を発生させるアクチュエータとしての磁極を有する。アクチュエータは、コアに巻き回されたコイルに提供される電流を制御することによって回転軸に提供する磁力を制御する。さらに、磁気軸受は、回転軸の位置情報を得るための位置センサとしての磁極を有する。位置センサは、コイルが巻き回されたコアから回転軸までの距離に応じるインダクタンスの変化を、コイルに生じる電圧の変化として取得する。 Patent Document 1 discloses a magnetic bearing. The magnetic bearing rotatably supports the rotating shaft in a non-contact manner by levitating the rotating shaft by a magnetic force. The magnetic bearing has a magnetic pole as an actuator for generating a magnetic force. The actuator controls the magnetic force provided to the axis of rotation by controlling the current delivered to the coil wound around the core. Further, the magnetic bearing has a magnetic pole as a position sensor for obtaining the position information of the rotating shaft. The position sensor acquires the change in inductance according to the distance from the core around which the coil is wound to the axis of rotation as the change in voltage generated in the coil.

特許第6244734号Patent No. 6244734

近年、回転機械には、高回転化および/又は高出力化が望まれている。磁気軸受を用いた回転機械の高回転化および/又は高出力化のためには、回転軸の位置を精度よく制御する必要がある。 In recent years, it has been desired for rotary machines to have high rotation speed and / or high output. In order to increase the rotation and / or output of a rotating machine using a magnetic bearing, it is necessary to accurately control the position of the rotating shaft.

一方、磁気軸受が適用される回転機械の内部は、電磁的なノイズが生じやすい。当該ノイズの一つとして、コモンモードノイズがある。コモンモードノイズは、コイルに流れる電流として生じる。例えば、アクチュエータとしての磁極のコイルにノイズ電流が生じると、所望の磁力に対応する駆動電流にノイズ電流が重畳されるので、意図した制御が行われない可能性がある。さらに、位置センサとしての磁極のコイルにノイズ電流が生じると、位置センサから出力される電圧が、位置センサから回転軸までの距離を正確に反映していない可能性が生じる。その結果、回転軸の位置の制御精度が向上させにくくなる。 On the other hand, electromagnetic noise is likely to occur inside the rotating machine to which the magnetic bearing is applied. Common mode noise is one of the noises. Common mode noise occurs as a current flowing through the coil. For example, when a noise current is generated in the coil of the magnetic pole as an actuator, the noise current is superimposed on the drive current corresponding to the desired magnetic force, so that the intended control may not be performed. Further, when a noise current is generated in the coil of the magnetic pole as the position sensor, the voltage output from the position sensor may not accurately reflect the distance from the position sensor to the rotation axis. As a result, it becomes difficult to improve the control accuracy of the position of the rotating shaft.

そこで、本発明は、回転軸の位置の制御精度を向上可能な磁極および磁気軸受を提供する。 Therefore, the present invention provides a magnetic pole and a magnetic bearing capable of improving the control accuracy of the position of the rotating shaft.

本発明の一形態である磁極は、軟磁性材料により形成されたコアと、入力端部および出力端部を有し、コアに巻き回されるコイルと、を備え、コアは、互いに並置された入力端部および出力端部に生じるコモンモードノイズ電流によって発生する磁束が通るフィルタ部を含む。 A magnetic pole according to an embodiment of the present invention comprises a core formed of a soft magnetic material and a coil having an input end and an output end and wound around the core, the cores juxtaposed with each other. Includes a filter section through which the magnetic flux generated by the common mode noise current generated at the input end and output end passes.

磁極のコアは、コモンモードノイズ電流によって発生する磁束が通るフィルタ部を含んでいる。この磁束は、コモンモードノイズ電流に対するインピーダンスとなり得るので、コモンモードノイズ電流の大きさを低減することができる。従って、ノイズとなり得るコモンモードノイズ電流が低減されるので、磁極を用いた磁気軸受は、回転体の位置を精度よく制御することが可能になる。 The core of the magnetic pole includes a filter portion through which the magnetic flux generated by the common mode noise current passes. Since this magnetic flux can be an impedance with respect to the common mode noise current, the magnitude of the common mode noise current can be reduced. Therefore, since the common mode noise current that can be noise is reduced, the magnetic bearing using the magnetic pole can accurately control the position of the rotating body.

一形態において、コアは、入力端部および出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、フィルタ部は、コイル配置部と重複しない位置に設けられてもよい。この構成によれば、入力端部および出力端部に起因する磁束が生じる領域は、コイル部に起因する磁束が発生する領域とは異なる位置である。従って、それぞれの磁束が互いに影響しあうことを抑制できる。 In one embodiment, the core further includes a coil arrangement portion through which a coil portion formed between an input end portion and an output end portion is wound and a magnetic flux generated by a current flowing through the coil portion passes through. , May be provided at a position that does not overlap with the coil arrangement portion. According to this configuration, the region where the magnetic flux generated by the input end portion and the output end portion is generated is a position different from the region where the magnetic flux generated by the coil portion is generated. Therefore, it is possible to suppress the influence of each magnetic flux on each other.

一形態において、コアは、コイル配置部と、コア本体と、を含み、フィルタ部は、コア本体に形成された貫通穴を含み、貫通穴には、互いに並置された入力端部および出力端部が挿通されてもよい。この構成によれば、簡易な構成によってフィルタ部を形成することができる。 In one embodiment, the core includes a coil arrangement portion and a core body, a filter portion includes a through hole formed in the core body, and the through hole is an input end portion and an output end portion juxtaposed with each other. May be inserted. According to this configuration, the filter unit can be formed by a simple configuration.

一形態において、コアは、コイル配置部と、コア本体と、を含み、フィルタ部は、コア本体に形成された溝を含み、溝には、互いに並置された入力端部および出力端部が配置されてもよい。この構成によれば、コア本体における溝が形成された部分に、入力端部および出力端部を巻き回すことが可能になる。従って、より好適にインピーダンスとなる磁束を生じさせることができる。 In one embodiment, the core includes a coil arrangement portion and a core body, a filter portion includes a groove formed in the core body, and the grooves are arranged with input ends and output ends juxtaposed with each other. May be done. According to this configuration, the input end portion and the output end portion can be wound around the grooved portion of the core body. Therefore, it is possible to generate a magnetic flux that becomes impedance more preferably.

一形態において、コアは、コイル配置部と、コア本体と、を含み、フィルタ部は、コア本体に形成された断面がT字状の引っ掛け部を含み、引っ掛け部には、互いに並置された入力端部および出力端部が配置されてもよい。この構成によっても、コア本体における引っ掛け部が形成された部分に、入力端部および出力端部を巻き回すことが可能になる。従って、より好適にインピーダンスとなる磁束を生じさせることができる。 In one form, the core includes a coil arrangement portion and a core body, the filter portion includes a hook portion having a T-shaped cross section formed in the core body, and the hook portion is an input juxtaposed with each other. Ends and output ends may be arranged. This configuration also makes it possible to wind the input end portion and the output end portion around the portion of the core body in which the hook portion is formed. Therefore, it is possible to generate a magnetic flux that becomes impedance more preferably.

本発明の別の形態である磁気軸受は、回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、アクチュエータは、上記の磁極である。この磁気軸受は、上記の磁極をアクチュエータとして備えている。従って、回転軸の位置を精度よく維持できる磁力を生じさせることができる。その結果、回転軸の位置を精度よく制御することができる。 Another form of the invention, the magnetic bearing, comprises an actuator that rotatably supports the axis of rotation in a non-contact manner and a position sensor that obtains information about the position of the axis of rotation, the actuator being the magnetic poles described above. This magnetic bearing includes the above magnetic pole as an actuator. Therefore, it is possible to generate a magnetic force that can accurately maintain the position of the rotating shaft. As a result, the position of the rotating shaft can be controlled with high accuracy.

別の形態において、回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、磁極は、回転軸を囲むように少なくとも2個配置されており、コアは、入力端部および出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、コイル配置部は、コアリングの内周面から回転軸に向かって突出してもよい。この構成によれば、複数のコアがコアリングによって一体化されている。そうすると、コアリングにおいてコア同士を接続する部分を、構造部材として用いるだけでなく、フィルタ部として電気的にも有効に活用することができる。 In another embodiment, it further comprises an annular coring that surrounds the axis of rotation, at least two magnetic poles are arranged so as to surround the axis of rotation, and the core is formed between the input end and the output end. The coil portion to be wound is wound, and the coil arrangement portion through which the magnetic flux generated by the current flowing through the coil portion passes is further included, and the coil arrangement portion may protrude from the inner peripheral surface of the coring toward the axis of rotation. .. According to this configuration, a plurality of cores are integrated by coring. Then, the portion connecting the cores in the coring can be effectively utilized not only as a structural member but also electrically as a filter portion.

本発明のさらに別の形態の磁気軸受は、回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、位置センサは、上記の磁極である。この磁気軸受は、上記の磁極を位置センサとして備えている。従って、回転軸の位置を精度よく反映した電圧を得ることができる。その結果、回転軸の位置が精度よく制御することが可能になる。 Yet another form of the magnetic bearing of the present invention comprises an actuator that rotatably supports the axis of rotation in a non-contact manner and a position sensor that obtains information about the position of the axis of rotation, wherein the position sensor is the magnetic pole described above. .. This magnetic bearing is provided with the above magnetic pole as a position sensor. Therefore, it is possible to obtain a voltage that accurately reflects the position of the rotating shaft. As a result, the position of the rotating shaft can be controlled with high accuracy.

さらに別の形態において、回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、磁極は、回転軸を囲むように少なくとも2個配置されており、コアは、入力端部および出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、コイル配置部は、コアリングの内周面から回転軸に向かって突出してもよい。この構成によれば、複数のコアがコアリングによって一体化されている。そうすると、コアリングにおいてコア同士を接続する部分を、構造部材として用いるだけでなく、フィルタ部として電気的にも有効に活用することができる。 In yet another embodiment, it further comprises an annular coring that surrounds the axis of rotation, with at least two magnetic poles arranged so as to surround the axis of rotation, the core being located between the input and output ends. The coil portion to be formed is wound, and further includes a coil arrangement portion through which the magnetic flux generated by the current flowing through the coil portion passes, even if the coil arrangement portion projects from the inner peripheral surface of the coring toward the axis of rotation. good. According to this configuration, a plurality of cores are integrated by coring. Then, the portion connecting the cores in the coring can be effectively utilized not only as a structural member but also electrically as a filter portion.

本発明の別の形態である磁気軸受は、回転軸と、回転軸を囲う、コアと、コアに取り付けられた導線と、導線に形成され、コアに巻き回されたコイル部と、導線の、コイル部の一端から延伸する部位である、入力端部と、導線の、コイル部の他端から延伸する部位である、出力端部と、入力端部と出力端部とが相互に近接し、コアに向かった延伸する近接部と、コイル部から近接部を介し、入力端部と出力端部とが相互に揃って延伸する、揃い部と、を備え、揃い部とコアの一方が他方を取り囲んでいる。この磁気軸受も、コモンモードノイズ電流の大きさを低減することができる。従って、ノイズとなり得るコモンモードノイズ電流が低減されるので、回転体の位置を精度よく制御することが可能になる。 A magnetic bearing, which is another embodiment of the present invention, comprises a rotating shaft, a core surrounding the rotating shaft, a conducting wire attached to the core, a coil portion formed on the conducting wire and wound around the core, and a conducting wire. The input end, which extends from one end of the coil, and the output end, which is the part of the conductor that extends from the other end of the coil, and the input and output ends are in close proximity to each other. It is provided with a proximity portion that extends toward the core and an alignment portion that extends the input end portion and the output end portion in a mutually aligned manner from the coil portion via the proximity portion, and one of the alignment portion and the core has the other. Surrounding. This magnetic bearing can also reduce the magnitude of the common mode noise current. Therefore, since the common mode noise current that can be noise is reduced, the position of the rotating body can be controlled accurately.

本発明によれば、回転軸の位置の制御精度を向上可能な磁極および磁気軸受が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a magnetic pole and a magnetic bearing capable of improving the control accuracy of the position of the rotating shaft are provided.

図1は、実施形態の磁極を用いた磁気軸受を備える回転機械の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a rotating machine including a magnetic bearing using the magnetic poles of the embodiment. 図2は、図1に示す磁極を拡大して示す正面図である。FIG. 2 is an enlarged front view showing the magnetic pole shown in FIG. 1. 図3(a)は変形例1の磁極を示す斜視図である。図3(b)は変形例2の磁極を示す斜視図である。FIG. 3A is a perspective view showing the magnetic pole of the modified example 1. FIG. 3B is a perspective view showing the magnetic poles of the modified example 2. 図4(a)は変形例3の磁極を示す斜視図である。図4(b)は変形例4の磁極を示す斜視図である。FIG. 4A is a perspective view showing the magnetic poles of the modified example 3. FIG. 4B is a perspective view showing the magnetic poles of the modified example 4. 図5は変形例5の磁極を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the magnetic poles of the modified example 5.

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted.

図1に示すように、磁極10および磁気軸受1は、回転機械100に用いられる。回転機械100としては、例えば、圧縮機が挙げられる。圧縮機は、回転軸101と、モータ102と、図示しない一対のインペラと、を有する。回転軸101の両端には、図示しないインペラがそれぞれ設けられている。回転軸101の中央には、モータ102が設けられている。モータ102は、回転軸101に固定された回転子103と、回転子103を囲む固定子104と、を有する。 As shown in FIG. 1, the magnetic pole 10 and the magnetic bearing 1 are used in the rotary machine 100. Examples of the rotary machine 100 include a compressor. The compressor has a rotating shaft 101, a motor 102, and a pair of impellers (not shown). Impellers (not shown) are provided at both ends of the rotating shaft 101. A motor 102 is provided in the center of the rotating shaft 101. The motor 102 has a rotor 103 fixed to the rotating shaft 101 and a stator 104 surrounding the rotor 103.

回転軸101は、一対の磁気軸受1によって非接触且つ回転可能に支持されている。磁気軸受1は、モータ102を挟むように配置されている。換言すると、磁気軸受1は、モータ102とインペラとの間に配置されている。なお、モータ102とインペラとの間には、玉軸受105が配置されてもよい。この玉軸受105は、磁気軸受1による回転軸101の支持に不備が生じたときに回転軸101を回転可能に支持する。 The rotary shaft 101 is non-contactly and rotatably supported by a pair of magnetic bearings 1. The magnetic bearing 1 is arranged so as to sandwich the motor 102. In other words, the magnetic bearing 1 is arranged between the motor 102 and the impeller. A ball bearing 105 may be arranged between the motor 102 and the impeller. The ball bearing 105 rotatably supports the rotating shaft 101 when the magnetic bearing 1 has a defect in supporting the rotating shaft 101.

磁気軸受1は、回転軸101を非接触且つ回転可能に支持する。さらに、磁気軸受1は、回転軸101の位置が所定の位置に止まるように制御する。この制御は、回転軸101を囲むように互いに異なる複数の方向から磁力を回転軸101に作用させることによりなされる。したがって、磁気軸受1は、磁力を生じさせるアクチュエータと、回転軸101の位置に関する情報を得る位置センサと、を有する。 The magnetic bearing 1 supports the rotating shaft 101 in a non-contact and rotatable manner. Further, the magnetic bearing 1 controls the position of the rotating shaft 101 so as to stop at a predetermined position. This control is performed by applying a magnetic force to the rotating shaft 101 from a plurality of different directions so as to surround the rotating shaft 101. Therefore, the magnetic bearing 1 has an actuator that generates a magnetic force and a position sensor that obtains information about the position of the rotating shaft 101.

アクチュエータは、軟磁性部材に巻き回された導線に電流を提供することにより磁力を発生させる。また、位置センサは、回転軸101の位置に応じるインダクタンスの変化を利用して、回転軸101の位置に関する情報を得る。このような働きをする部材として、磁気軸受1は、複数の磁極10を有する。図1の磁気軸受1は、4個の磁極10を有する。図1に示す例示では、磁極10をアクチュエータとして用いる構成を例示する。従って、図1に示す例示では、位置センサの図示は省略している。 The actuator generates a magnetic force by providing an electric current to a conductor wound around a soft magnetic member. Further, the position sensor obtains information about the position of the rotating shaft 101 by utilizing the change of the inductance according to the position of the rotating shaft 101. As a member that functions in this way, the magnetic bearing 1 has a plurality of magnetic poles 10. The magnetic bearing 1 of FIG. 1 has four magnetic poles 10. In the example shown in FIG. 1, a configuration in which the magnetic pole 10 is used as an actuator is illustrated. Therefore, in the example shown in FIG. 1, the illustration of the position sensor is omitted.

磁気軸受1は、アクチュエータとして用いる磁極10と、位置センサとして用いる磁極(不図示)と、を個別に有する。なお、ひとつの磁極10が、アクチュエータの機能と位置センサの機能とを発揮するものとしてもよい。 The magnetic bearing 1 individually has a magnetic pole 10 used as an actuator and a magnetic pole (not shown) used as a position sensor. It should be noted that one magnetic pole 10 may exert the function of the actuator and the function of the position sensor.

また、磁気軸受1は、磁極10の動作を制御する制御部を有するが、制御部の図示は省略する。制御部は、磁極10から得られる電圧を用いて回転軸101の位置情報を得る。制御部は、位置情報を用いて、磁極10に与える駆動電流を制御する。 Further, the magnetic bearing 1 has a control unit that controls the operation of the magnetic pole 10, but the control unit is not shown. The control unit obtains the position information of the rotating shaft 101 using the voltage obtained from the magnetic pole 10. The control unit controls the drive current applied to the magnetic pole 10 by using the position information.

磁気軸受1は、主要な構成要素として、コアリング2と、磁極10と、を有する。コアリング2は、回転軸101を囲む円環形状の部材である。コアリング2は、軟磁性材料により形成されていてもよい。コアリング2は、複数の磁極10をそれぞれ所定の位置に保持する。この位置は、回転軸101と磁極10との相対的な関係である。本実施形態では、磁極10は回転軸101の周りに90度ごとに配置されている。なお、本実施形態では、コアリング2と磁極10とが別の部品であり、コアリング2に磁極10が嵌め込まれる構造を例示する。しかし、コアリング2と磁極10とは、一体の部品であってもよい。一体である場合については、後述する変形例5において説明する。 The magnetic bearing 1 has a coring 2 and a magnetic pole 10 as main components. The coring 2 is an annular member that surrounds the rotating shaft 101. The coring 2 may be made of a soft magnetic material. The coring 2 holds a plurality of magnetic poles 10 at predetermined positions. This position is the relative relationship between the rotating shaft 101 and the magnetic pole 10. In this embodiment, the magnetic poles 10 are arranged around the rotation axis 101 every 90 degrees. In this embodiment, the coring 2 and the magnetic pole 10 are separate parts, and a structure in which the magnetic pole 10 is fitted into the coring 2 is illustrated. However, the coring 2 and the magnetic pole 10 may be an integral part. The case of being integrated will be described in Modification 5 described later.

図2は、ひとつの磁極10を拡大して示す正面図である。磁極10は、主要な構成部品として、コア20と、コイル30と、を有する。 FIG. 2 is an enlarged front view showing one magnetic pole 10. The magnetic pole 10 has a core 20 and a coil 30 as main components.

コイル30は、アクチュエータの機能として、電流の提供を受けて磁束を発生させる。また、コイル30は、位置センサの機能として、インダクタンスの変化に応じた電流の変化を生じさせる。コア20は、コイル30が生じさせる磁束の方向を制御する。従って、コア20は、いわゆる軟磁性材料により形成されている。つまり、コア20の透磁率は、空気の透磁率よりも極端に高い。 As a function of the actuator, the coil 30 receives an electric current to generate a magnetic flux. Further, as a function of the position sensor, the coil 30 causes a change in current according to a change in inductance. The core 20 controls the direction of the magnetic flux generated by the coil 30. Therefore, the core 20 is made of a so-called soft magnetic material. That is, the magnetic permeability of the core 20 is extremely higher than the magnetic permeability of air.

コア20は、コア本体21と、コイル配置部22と、を有する。コア20は、コア本体21とコイル配置部22とが一体に形成された部品である。コア20は、電磁鋼板といった板状の部材が積層されて構成されている。コア本体21は、コアリング2に固定される部分である。コア本体21は、例えば、直方体形状を呈する。コア本体21は、回転軸線RLを中心とした仮想円の接線方向に沿うようにコアリング2に配置される。コア本体21は、本体外面21aと、本体内面21bと、を有する。本体外面21aは、コアリング2に対面する。図2では、本体外面21aは平面として示す。本体外面21aは、平面に限定されず、曲面であってもよい。本体内面21bは、回転軸101に対面する。本体外面21aと同様に、本体内面21bは平面として示す。本体内面21bは、平面に限定されず、曲面であってもよい。 The core 20 has a core main body 21 and a coil arranging portion 22. The core 20 is a component in which the core main body 21 and the coil arranging portion 22 are integrally formed. The core 20 is formed by laminating plate-shaped members such as electrical steel sheets. The core body 21 is a portion fixed to the coring 2. The core body 21 exhibits, for example, a rectangular parallelepiped shape. The core main body 21 is arranged in the coring 2 so as to be along the tangential direction of the virtual circle centered on the rotation axis RL. The core main body 21 has a main body outer surface 21a and a main body inner surface 21b. The outer surface 21a of the main body faces the coring 2. In FIG. 2, the outer surface 21a of the main body is shown as a flat surface. The outer surface 21a of the main body is not limited to a flat surface and may be a curved surface. The internal surface 21b faces the rotation shaft 101. Similar to the main body outer surface 21a, the main body inner surface 21b is shown as a flat surface. The internal surface 21b is not limited to a flat surface and may be a curved surface.

コア20は、一対のコイル配置部22を有する。コイル配置部22のそれぞれは、本体内面21bから回転軸101に向けて延びている。コイル配置部22は、例えば、直方体形状を呈する。 The core 20 has a pair of coil arranging portions 22. Each of the coil arranging portions 22 extends from the inner surface 21b of the main body toward the rotation shaft 101. The coil arranging portion 22 exhibits, for example, a rectangular parallelepiped shape.

例えば、コイル配置部22は、コイル配置面22aと、先端面22bと、を有する。コイル配置面22aは、回転軸101に向かって延びる面である。従って、コイル配置面22aは、回転軸101に対面しない。コイル配置部22が直方体形状であるとすれば、コイル配置面22aは4つの面を含む。また、コイル配置部22が円筒形状であるとすれば、コイル配置面22aは円周面である。先端面22bは、回転軸101に対面する端面である。 For example, the coil arranging portion 22 has a coil arranging surface 22a and a tip surface 22b. The coil arrangement surface 22a is a surface extending toward the rotation shaft 101. Therefore, the coil arrangement surface 22a does not face the rotating shaft 101. Assuming that the coil arrangement portion 22 has a rectangular parallelepiped shape, the coil arrangement surface 22a includes four surfaces. Further, if the coil arranging portion 22 has a cylindrical shape, the coil arranging surface 22a is a circumferential surface. The tip surface 22b is an end surface facing the rotation shaft 101.

一方のコイル配置部22は、他方のコイル配置部22に対して回転軸線RLを中心とした仮想円の接線方向に離間している。従って、コア20を正面視したとき、コア20の全体形状はπ字形状であるとも言える。なお、コア20の全体形状は、π字形状に限定されない。例えば、コア20の全体形状は、コ字形状であってもよい。このような配置によって形成される磁束MP1は、一方のコイル配置部22の先端面22bから受け入れられ、最終的に他方のコイル配置部22の先端面22bから出力される。より詳細には、磁束MP1は、一方のコイル配置部22の内部を通り、コア本体21の一部を介して他方のコイル配置部22を通ったのちに、他方のコイル配置部22の先端面22bに至る。 One coil arranging portion 22 is separated from the other coil arranging portion 22 in the tangential direction of the virtual circle centered on the rotation axis RL. Therefore, when the core 20 is viewed from the front, it can be said that the overall shape of the core 20 is a π-shaped shape. The overall shape of the core 20 is not limited to the π-shaped shape. For example, the overall shape of the core 20 may be U-shaped. The magnetic flux MP1 formed by such an arrangement is received from the tip surface 22b of one coil arrangement portion 22 and finally output from the tip surface 22b of the other coil arrangement portion 22. More specifically, the magnetic flux MP1 passes through the inside of one coil arrangement portion 22, passes through the other coil arrangement portion 22 through a part of the core body 21, and then the tip surface of the other coil arrangement portion 22. It reaches 22b.

コイル30(導線A)は、1本の導線、または、互いに直列に接続された複数の導線によって構成される。コイル30は、一対のコイル部31と、入力端部32と、出力端部33と、を含む。
一対のコイル部31は、入力端部32と出力端部33との間に形成される。従って、一対のコイル部31は、互いに電気的に直列に接続されている。一方のコイル部31は、一方のコイル配置部22に巻き回されている。同様に、他方のコイル部31は、他方のコイル配置部22に巻き回されている。
The coil 30 (conductor A) is composed of one conductor or a plurality of conductors connected in series with each other. The coil 30 includes a pair of coil portions 31, an input end portion 32, and an output end portion 33.
The pair of coil portions 31 are formed between the input end portion 32 and the output end portion 33. Therefore, the pair of coil portions 31 are electrically connected in series with each other. One coil portion 31 is wound around one coil arrangement portion 22. Similarly, the other coil portion 31 is wound around the other coil arrangement portion 22.

コイル30が一本の導線であるとき、入力端部32および出力端部33は、その一本の導線の両端である。入力端部32は、外部の電源から電流を受け入れる。また、出力端部33は、電流を出力する。つまり、電流の入力および出力の態様によって、入力端部32および出力端部33が規定される。
さらに、磁極10は、コイル30に発生するノイズを低減するフィルタ機能を有する。このフィルタ機能は、コイル30に生じるいわゆるコモンモードノイズを低減する。コモンモードノイズは、コイル30に生じる同相の電流である。
When the coil 30 is a single conductor, the input end 32 and the output end 33 are both ends of the one conductor. The input end 32 receives current from an external power source. Further, the output end 33 outputs a current. That is, the input end portion 32 and the output end portion 33 are defined by the mode of input and output of the current.
Further, the magnetic pole 10 has a filter function of reducing noise generated in the coil 30. This filter function reduces so-called common mode noise generated in the coil 30. The common mode noise is a common mode current generated in the coil 30.

磁極10をアクチュエータとして用いる場合、その磁極10のコイル30に流れる電流は、駆動電流に加えて、コモンモードノイズに起因する電流を含むことがある。その結果、制御部から出力される指令値と実際にコイル30に流れる電流の値とが異なる。従って、アクチュエータによって行われる回転軸101の位置制御の精度が低下する恐れがある。 When the magnetic pole 10 is used as an actuator, the current flowing through the coil 30 of the magnetic pole 10 may include a current due to common mode noise in addition to the drive current. As a result, the command value output from the control unit and the value of the current actually flowing through the coil 30 are different. Therefore, the accuracy of the position control of the rotating shaft 101 performed by the actuator may decrease.

磁極10を位置センサとして用いる場合、コイル30に流れる電流には、インダクタンスの変化に対応する電流に加えて、コモンモードノイズに起因する電流を含むことがある。この場合には、コイル30に流れる電流に基づく磁極10の出力電圧は、実際の磁極10から回転軸101までの距離に対応する出力電圧と相違する。つまり、位置センサの出力が示す位置は、実際の回転軸101の位置とずれる。その結果、ずれを含む結果に基づいて位置制御が行われることになるので、回転軸101の位置制御の精度が低下する恐れがある。 When the magnetic pole 10 is used as a position sensor, the current flowing through the coil 30 may include a current due to common mode noise in addition to the current corresponding to the change in inductance. In this case, the output voltage of the magnetic pole 10 based on the current flowing through the coil 30 is different from the output voltage corresponding to the distance from the actual magnetic pole 10 to the rotating shaft 101. That is, the position indicated by the output of the position sensor deviates from the position of the actual rotation axis 101. As a result, the position control is performed based on the result including the deviation, so that the accuracy of the position control of the rotating shaft 101 may decrease.

入力端部32は、コイル部31の一端側から延伸している導線である。また、出力端部33は、コイル部31の他端側から延伸している導線である。つまり、入力端部32と出力端部33はコイル部31を介し、連続している。入力端部32はコイル部31の一端から、コア本体21に向かって延伸している。また、出力端部33は、コイル部31の他端から、コア本体21に向かって延伸している。本実施形態において、コイル部31の一端と他端は離隔している。入力端部32と、出力端部33は、コア本体21に向かうにつれ、相互に近接している。つまりコイル30(導線A)には、入力端部32と出力端部33とが近接する、近接部Bが形成されている。 The input end portion 32 is a conducting wire extending from one end side of the coil portion 31. Further, the output end portion 33 is a conducting wire extending from the other end side of the coil portion 31. That is, the input end portion 32 and the output end portion 33 are continuous via the coil portion 31. The input end portion 32 extends from one end of the coil portion 31 toward the core main body 21. Further, the output end portion 33 extends from the other end of the coil portion 31 toward the core main body 21. In this embodiment, one end and the other end of the coil portion 31 are separated from each other. The input end 32 and the output end 33 are in close proximity to each other toward the core body 21. That is, the coil 30 (conductor A) is formed with a proximity portion B in which the input end portion 32 and the output end portion 33 are close to each other.

コア20は、コア本体21に設けられた貫通穴23を有する。貫通穴23は、コア本体21の本体外面21a側に形成されている。例えば、貫通穴23から本体外面21aまでの距離は、貫通穴23から本体内面21bまでの距離よりも小さい。従って、貫通穴23は、コイル配置部22から離間している。また、図2に示す例では、貫通穴23は、コア本体21の角部に形成されている。なお、貫通穴23は、本体外面21aの近傍に形成されていればよい。例えば、貫通穴23は、図示とは逆側の角部に形成されていてもよい。また、貫通穴23は、一対のコイル配置部22の間に形成されていてもよい。 The core 20 has a through hole 23 provided in the core body 21. The through hole 23 is formed on the outer surface 21a side of the main body 21 of the core main body 21. For example, the distance from the through hole 23 to the outer surface 21a of the main body is smaller than the distance from the through hole 23 to the inner surface 21b of the main body. Therefore, the through hole 23 is separated from the coil arrangement portion 22. Further, in the example shown in FIG. 2, the through hole 23 is formed at a corner portion of the core main body 21. The through hole 23 may be formed in the vicinity of the outer surface 21a of the main body. For example, the through hole 23 may be formed at a corner portion on the opposite side of the drawing. Further, the through hole 23 may be formed between the pair of coil arranging portions 22.

入力端部32と、出力端部33は、近接部Bを介し、貫通穴23に至る。入力端部32と、出力端部33は、コイル部31から延伸し、共に貫通穴23の一方の開口から挿通されている。貫通穴23において、入力端部32と、出力端部33は互い揃って延伸している。つまり、コイル30(導線A)は、貫通穴23に挿通される部位が、揃い部Cとなっている。また、貫通穴23は揃い部Cを取り囲んでいる貫通穴23はコア20に形成されている。つまり、本実施形態においてコア20は揃い部Cを取り囲んでいる。 The input end portion 32 and the output end portion 33 reach the through hole 23 via the proximity portion B. The input end portion 32 and the output end portion 33 extend from the coil portion 31 and are both inserted through one opening of the through hole 23. In the through hole 23, the input end portion 32 and the output end portion 33 extend so as to be aligned with each other. That is, in the coil 30 (conductor wire A), the portion inserted through the through hole 23 is the aligned portion C. Further, the through hole 23 surrounds the aligned portion C, and the through hole 23 is formed in the core 20. That is, in the present embodiment, the core 20 surrounds the aligned portion C.

さらに、磁束の観点から説明する。磁極10は、一対のコイル部31に起因する磁束MP1が発生する部分を有する。貫通穴23が設けられた部分は、磁束MP1が発生する部分とは重複していない。 Further, it will be described from the viewpoint of magnetic flux. The magnetic pole 10 has a portion where the magnetic flux MP1 caused by the pair of coil portions 31 is generated. The portion provided with the through hole 23 does not overlap with the portion where the magnetic flux MP1 is generated.

貫通穴23には、入力端部32および出力端部33が挿通されている。入力端部32および/又は出力端部33に流れる電流は、貫通穴23の周囲に存在するコア本体21に磁束MP2を発生させる。つまり、貫通穴23および貫通穴23を囲むコア本体21の一部は、フィルタ部24を構成する。 An input end portion 32 and an output end portion 33 are inserted through the through hole 23. The current flowing through the input end 32 and / or the output end 33 generates a magnetic flux MP2 in the core body 21 existing around the through hole 23. That is, a part of the through hole 23 and the core main body 21 surrounding the through hole 23 constitutes the filter portion 24.

ここで、入力端部32に流れる駆動電流の向きは、出力端部33に流れる駆動電流の向きと逆である。そうすると、入力端部32に流れる駆動電流によって生じる磁束の向きは、出力端部33に流れる駆動電流によって生じる磁束の向きと逆である。従って、駆動電流を妨げるような磁束は、発生しない。 Here, the direction of the drive current flowing through the input end portion 32 is opposite to the direction of the drive current flowing through the output end portion 33. Then, the direction of the magnetic flux generated by the drive current flowing through the input end portion 32 is opposite to the direction of the magnetic flux generated by the drive current flowing through the output end portion 33. Therefore, no magnetic flux that interferes with the drive current is generated.

一方、入力端部32に流れるコモンモードノイズ電流は、出力端部33に流れるコモンモードノイズ電流の向きと同じである。従って、コモンモードノイズ電流は、コア本体21に磁束MP2を発生させる。そして、この磁束MP2は、コモンモードノイズ電流を妨げるような向きに生じる。つまり、コア本体21は、インダクタとして機能する。要するに、貫通穴23に挿通された入力端部32および出力端部33と、貫通穴23の周囲におけるコア本体21の一部と、は、協働していわゆるチョークコイルとしての機能を発揮する。 On the other hand, the common mode noise current flowing through the input end portion 32 is the same as the direction of the common mode noise current flowing through the output end portion 33. Therefore, the common mode noise current generates the magnetic flux MP2 in the core body 21. Then, this magnetic flux MP2 is generated in a direction that interferes with the common mode noise current. That is, the core body 21 functions as an inductor. In short, the input end portion 32 and the output end portion 33 inserted through the through hole 23 and a part of the core main body 21 around the through hole 23 cooperate to exert a function as a so-called choke coil.

上記の機能を奏するため、貫通穴23の内径は、少なくともコイル30を構成する導線の直径の2倍よりも大きい。また、貫通穴23の内径は、この磁束MP2の大きさに対応するものとしてよい。 In order to perform the above functions, the inner diameter of the through hole 23 is at least twice the diameter of the conducting wire constituting the coil 30. Further, the inner diameter of the through hole 23 may correspond to the magnitude of the magnetic flux MP2.

<作用効果>
磁極10は、軟磁性材料により形成されたコア20と、入力端部32および出力端部33を有し、コア20に巻き回されるコイル30と、を備える。コア20は、互いに並置された入力端部32および出力端部33に生じるコモンモードノイズ電流によって発生する磁束MP2が通るフィルタ部24を含む。
<Action effect>
The magnetic pole 10 includes a core 20 made of a soft magnetic material, and a coil 30 having an input end 32 and an output end 33 and wound around the core 20. The core 20 includes a filter unit 24 through which the magnetic flux MP2 generated by the common mode noise current generated in the input end portion 32 and the output end portion 33 juxtaposed with each other passes.

磁極10のコア20は、コモンモードノイズ電流によって発生する磁束MP2が通るフィルタ部24を含んでいる。この磁束MP2は、コモンモードノイズ電流に対するインピーダンスとなり得るので、コモンモードノイズ電流の大きさを低減することができる。従って、ノイズとなり得るコモンモードノイズ電流が低減されるので、磁極10を用いた磁気軸受1は、回転軸101の位置を精度よく制御することが可能になる。 The core 20 of the magnetic pole 10 includes a filter unit 24 through which the magnetic flux MP2 generated by the common mode noise current passes. Since this magnetic flux MP2 can be an impedance with respect to the common mode noise current, the magnitude of the common mode noise current can be reduced. Therefore, since the common mode noise current that can be noise is reduced, the magnetic bearing 1 using the magnetic pole 10 can accurately control the position of the rotating shaft 101.

回転軸101の位置の制御精度が向上すると、回転軸101の高速化が可能になる。 If the control accuracy of the position of the rotating shaft 101 is improved, the speed of the rotating shaft 101 can be increased.

さらに、回転軸101が回転しているときの位置変動の幅が小さくなるので、回転軸101に取り付けられているインペラの位置変動も小さくなる。インペラは、インペラを収容するハウジングとの間に、インペラの位置変動を許容するための所定の隙間をもって配置されている。上述のように、インペラの位置変動が抑制されると、この隙間も小さく設定することが可能になる。その結果、隙間の存在に起因する流体のエネルギ損失が抑制されるので、回転機械100の出力をさらに向上させることが可能になる。 Further, since the width of the position fluctuation when the rotating shaft 101 is rotating becomes small, the position fluctuation of the impeller attached to the rotating shaft 101 also becomes small. The impeller is arranged with a predetermined gap between the impeller and the housing accommodating the impeller to allow the position change of the impeller. As described above, when the position fluctuation of the impeller is suppressed, this gap can be set small. As a result, the energy loss of the fluid due to the existence of the gap is suppressed, so that the output of the rotary machine 100 can be further improved.

磁気軸受1が用いられる回転機械の内部は、高温になることが多い。さらに、回転機械100の内部空間は、小型化の観点からきわめて限られている。このような高温であり、かつ狭い場所に新たな部品を置くことは望ましくない。例えば、コモンモードノイズを除去する点から言えば、チョークコイルといった電気部品を配置することも考えられる。しかし、高温環境下に電気部品を配置する場合には、温度耐性が高い部品を採用する必要があるし、さらに、当該部品を配置する空間を準備する必要もある。 The inside of the rotating machine in which the magnetic bearing 1 is used often has a high temperature. Further, the internal space of the rotary machine 100 is extremely limited from the viewpoint of miniaturization. It is not desirable to place new parts in such a high temperature and narrow space. For example, from the viewpoint of removing common mode noise, it is conceivable to arrange an electric component such as a choke coil. However, when arranging electrical parts in a high temperature environment, it is necessary to adopt parts having high temperature resistance, and it is also necessary to prepare a space for arranging the parts.

一方、本実施形態の磁極10は、新たな構成要素を追加することなく、コモンモードノイズを除去する効果を奏することができる。つまり、磁極10は、そもそも備えているコア本体21に貫通穴23を設けると共に当該貫通穴23に一対の導線を配置することで、フィルタ機能を発揮する。従って、温度耐性について問題が生じることもないし、新たな構成要素のためのスペースを準備する必要もない。 On the other hand, the magnetic pole 10 of the present embodiment can exert the effect of removing common mode noise without adding a new component. That is, the magnetic pole 10 exerts a filter function by providing a through hole 23 in the core main body 21 which is originally provided and arranging a pair of conducting wires in the through hole 23. Therefore, there is no problem with temperature tolerance and there is no need to prepare space for new components.

磁極10は、コイル部31の近傍においてコモンモードノイズを低減することが可能である。従って、回転軸101を浮上させるための磁力の発生に有利である。同様に、回転軸101の位置を検出する電圧を得る観点からも有利である。 The magnetic pole 10 can reduce common mode noise in the vicinity of the coil portion 31. Therefore, it is advantageous to generate a magnetic force for levitating the rotating shaft 101. Similarly, it is also advantageous from the viewpoint of obtaining a voltage for detecting the position of the rotating shaft 101.

コア20は、コイル30が巻き回されると共に、巻き回されたコイル30によって発生する磁束MP1が通るコイル配置部22を更に含む。フィルタ部24は、コイル配置部22と重複しない位置に設けられている。この構成によれば、入力端部32および出力端部33に起因する磁束MP2が生じる領域は、コイル部31に起因する磁束MP1が発生する領域とは異なる位置である。従って、それぞれの磁束MP1、MP2が互いに影響しあうことを抑制できる。 The core 20 further includes a coil arranging portion 22 through which the coil 30 is wound and the magnetic flux MP1 generated by the wound coil 30 passes through. The filter unit 24 is provided at a position that does not overlap with the coil arrangement unit 22. According to this configuration, the region where the magnetic flux MP2 caused by the input end portion 32 and the output end portion 33 is generated is a position different from the region where the magnetic flux MP1 caused by the coil portion 31 is generated. Therefore, it is possible to suppress the influence of the respective magnetic fluxes MP1 and MP2 on each other.

また、磁束MP1が形成される領域に、フィルタ部24を構成する貫通穴23が形成されないので、磁束MP1が通る面積が制限されることがない。つまり、磁束MP1が形成される領域において、磁束MP1の飽和が生じることを抑制できる。 Further, since the through hole 23 constituting the filter portion 24 is not formed in the region where the magnetic flux MP1 is formed, the area through which the magnetic flux MP1 passes is not limited. That is, it is possible to suppress the occurrence of saturation of the magnetic flux MP1 in the region where the magnetic flux MP1 is formed.

コア20は、コイル配置部22と、コア本体21と、を含む。フィルタ部24は、コア本体21に形成された貫通穴23を含む。貫通穴23には、互いに並置された入力端部32および出力端部33が挿通されている。この構成によれば、簡易な構成によってフィルタ部24を形成することができる。 The core 20 includes a coil arranging portion 22 and a core body 21. The filter portion 24 includes a through hole 23 formed in the core body 21. An input end portion 32 and an output end portion 33 juxtaposed with each other are inserted through the through hole 23. According to this configuration, the filter unit 24 can be formed by a simple configuration.

磁気軸受1は、回転軸101を非接触で回転可能に支持するアクチュエータとしての磁極10と、回転軸101の位置に関する情報を得る位置センサ(不図示)と、を備える。この磁気軸受1は、磁極10をアクチュエータとして備えている。従って、回転軸101の位置を精度よく維持できる磁力を生じさせることができる。その結果、回転軸101の位置が精度よく制御されるので、回転軸101の高回転化が可能になる。 The magnetic bearing 1 includes a magnetic pole 10 as an actuator that rotatably supports the rotating shaft 101 in a non-contact manner, and a position sensor (not shown) for obtaining information on the position of the rotating shaft 101. The magnetic bearing 1 includes a magnetic pole 10 as an actuator. Therefore, it is possible to generate a magnetic force that can accurately maintain the position of the rotating shaft 101. As a result, the position of the rotating shaft 101 is controlled with high accuracy, so that the rotating shaft 101 can be rotated at a high speed.

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 The present invention has been described in detail above based on the embodiments thereof. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

<変形例1>
フィルタ部24は、コア本体21に設けられた貫通穴23に限定されない。図3(a)に示すように、変形例1の磁極10Aのフィルタ部24Aは、コア本体21Aに設けられた溝25であってもよい。このようなフィルタ部24Aは、スリット構造であるとも言える。溝25は、コア本体21Aの本体内面21bに設けられている。溝25は、本体内面21bに形成された開口を含み、本体内面21bから本体外面21aに向けて延びている。また、溝25は、コア本体21Aの一方の本体側面21cから他方の本体側面21cに向かって貫通する。つまり、溝25は、一方の本体側面21cに形成された開口と、他方の本体側面21cに形成された開口と、を含む。
そして、図3(a)の例示において、溝25は、一対のコイル配置部22の外側に設けられている。この配置によれば、一対のコイル配置部22に巻き回される一対のコイル部31が発生する磁束MP1の外側に、フィルタ部24Aを設けることができる。そして、この溝25の底面25a、本体側面21cおよび本体外面21aに沿うように入力端部32および出力端部33が巻き回されている。巻き回す回数には、特に制限はない。
<Modification 1>
The filter portion 24 is not limited to the through hole 23 provided in the core main body 21. As shown in FIG. 3A, the filter portion 24A of the magnetic pole 10A of the modification 1 may be a groove 25 provided in the core main body 21A. It can be said that such a filter unit 24A has a slit structure. The groove 25 is provided on the inner surface 21b of the core body 21A. The groove 25 includes an opening formed in the inner surface 21b of the main body and extends from the inner surface 21b of the main body toward the outer surface 21a of the main body. Further, the groove 25 penetrates from one main body side surface 21c of the core main body 21A toward the other main body side surface 21c. That is, the groove 25 includes an opening formed in one main body side surface 21c and an opening formed in the other main body side surface 21c.
Then, in the example of FIG. 3A, the groove 25 is provided on the outside of the pair of coil arranging portions 22. According to this arrangement, the filter unit 24A can be provided outside the magnetic flux MP1 generated by the pair of coil units 31 wound around the pair of coil arrangement units 22. The input end portion 32 and the output end portion 33 are wound along the bottom surface 25a, the main body side surface 21c, and the main body outer surface 21a of the groove 25. There is no particular limit to the number of turns.

本変形例においても、コイル30(導線A)には、入力端部32と出力端部33とが近接する、近接部Bが形成されている。入力端部32と出力端部33は、近接部Bを介し、コア本体21Aの一方の本体側面21cの溝25の開口に至る(開口を挿通する)。つまり、入力端部32と出力端部33は、同じ開口面から挿通されている。また、入力端部32と、出力端部33は、互いに揃って溝25及びコア本体21Aに巻き回されている。つまりコイル30(導線A)は、溝25及びコア本体21Aに巻き回された部位が、揃い部Cとなっている。本変形例において、入力端部32と出力端部33は、溝25及びコア本体21Aに対し、共に左巻きで巻き回されている。ここで、左巻きとはコイル部31から延伸する方向に沿ってみた場合の巻回しの方向である。また、入力端部32と出力端部33は、溝25及びコア本体21Aに対し、等しい巻き回し回数で取り付けられている。なお、本変形例では左巻きであるが、右巻きであってもよい。また、揃い部Cは、コア20に巻き回されている。つまり、本変形において揃い部Cは、コア20を取り囲んでいる。 Also in this modification, the coil 30 (conductor A) is formed with a proximity portion B in which the input end portion 32 and the output end portion 33 are close to each other. The input end portion 32 and the output end portion 33 reach the opening of the groove 25 of one of the main body side surfaces 21c of the core main body 21A via the proximity portion B (the opening is inserted). That is, the input end portion 32 and the output end portion 33 are inserted from the same opening surface. Further, the input end portion 32 and the output end portion 33 are wound around the groove 25 and the core body 21A so as to be aligned with each other. That is, in the coil 30 (conductor wire A), the portions wound around the groove 25 and the core main body 21A are aligned portions C. In this modification, the input end portion 32 and the output end portion 33 are both wound left-handed with respect to the groove 25 and the core body 21A. Here, the left-handed winding is the winding direction when viewed along the direction extending from the coil portion 31. Further, the input end portion 32 and the output end portion 33 are attached to the groove 25 and the core main body 21A with the same number of windings. Although it is left-handed in this modification, it may be right-handed. Further, the aligned portion C is wound around the core 20. That is, in this modification, the aligned portion C surrounds the core 20.

このような入力端部32および出力端部33の配置によれば、入力端部32および出力端部33をなす導線の周囲の一部分にコア本体21Aが配置される。インピーダンスとなる磁束MP2を生じさせることが可能であればよいので、入力端部32および出力端部33をなす導線の周囲の全体にコア本体21Aが配置されなくてもよい。導線の周囲においてコア本体21Aの透磁率に基づく要素と、空気の透磁率に基づく要素と、の直列結合であると規定し、コモンモードノイズ電流が低減し得る程度のインピーダンスを生じさせることができれば足りる。この構成によっても、実施形態の磁極10と同様の作用効果を得ることができる。 According to such an arrangement of the input end portion 32 and the output end portion 33, the core main body 21A is arranged in a part around the conducting wire forming the input end portion 32 and the output end portion 33. Since it is only necessary to generate the magnetic flux MP2 that becomes the impedance, the core body 21A does not have to be arranged all around the conductor wire forming the input end portion 32 and the output end portion 33. If it is specified that the element based on the magnetic permeability of the core body 21A and the element based on the magnetic permeability of air are connected in series around the conductor, an impedance that can reduce the common mode noise current can be generated. Sufficient. Also with this configuration, the same effect as that of the magnetic pole 10 of the embodiment can be obtained.

<変形例2>
図3(b)の変形例2の磁極10Bのように、コア本体21Bには、本体内面21bだけでなく、本体外面21aにも溝26を設けてもよい。つまりフィルタ部24Bは、溝25、26により構成される。溝26は、溝25に対向する位置に設けられる。換言すると、変形例1の構成において、巻き回された導線が通る本体外面21aの位置に、溝26が設けられる。この構成によれば、巻き回された導線は、本体内面21bおよび本体外面21aから突出することがない。従って、巻き回しによる磁極10Bの寸法の拡大が抑制される。さらには、本体側面21cにも溝(不図示)を設けることとしてもよい。この構成によっても、実施形態の磁極10と同様の作用効果を得ることができる。
<Modification 2>
Like the magnetic pole 10B of the modification 2 of FIG. 3B, the core main body 21B may be provided with a groove 26 not only on the inner surface 21b of the main body but also on the outer surface 21a of the main body. That is, the filter unit 24B is composed of grooves 25 and 26. The groove 26 is provided at a position facing the groove 25. In other words, in the configuration of the first modification, the groove 26 is provided at the position of the outer surface 21a of the main body through which the wound conductor wire passes. According to this configuration, the wound lead wire does not protrude from the inner surface 21b of the main body and the outer surface 21a of the main body. Therefore, the expansion of the dimension of the magnetic pole 10B due to the winding is suppressed. Further, a groove (not shown) may be provided on the side surface 21c of the main body. Also with this configuration, the same effect as that of the magnetic pole 10 of the embodiment can be obtained.

<変形例3>
導線を巻き回す構成は、図3(a)および図3(b)のような溝構造に限定されない。例えば、図4(a)に示す変形例3の磁極10Cは、コア本体21Cに設けられた引っ掛け部27を有する。このようなフィルタ部24Cの構造は、かぎ状構造であるとも言える。引っ掛け部27は、本体外面21aに設けられた凹部28に配置されている。凹部28は、幅の大きい溝であるとも言える。引っ掛け部27は、凹部28の底面28aから本体外面21aに向けて起立する。引っ掛け部27は、柱部27aと、フランジ部27bと、を有する。柱部27aは、底面28aから本体外面21aに向けて延びている。柱部27aの先端には、フランジ部27bが設けられている。フランジ部27bは、本体外面21aとほぼ面一である。フランジ部27bの幅は、凹部28の幅よりも狭い。一方、フランジ部27bの幅は、柱部27aの幅よりも広い。従って、引っ掛け部27は、正面視してT字状の断面を有する。入力端部32および出力端部33をなす導線は、柱部27aに巻き回されている。フランジ部27bの幅が柱部27aよりも広いので巻き回された導線が外れることはない。このような構成によっても、実施形態の磁極10と同様の作用効果を得ることができる。なお、図4(a)では、柱部27aの側面は、本体側面21cと面一である。しかし、柱部27aの側面は、本体側面21cに対して凹んでいてもよい。この構成によれば、巻き回された導線は、本体内面21bおよび本体外面21aから突出することがない。従って、巻き回しによる磁極10Cの寸法の拡大が抑制される。
<Modification 3>
The configuration for winding the conductor is not limited to the groove structure as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). For example, the magnetic pole 10C of the modification 3 shown in FIG. 4A has a hook portion 27 provided on the core main body 21C. It can be said that the structure of such a filter unit 24C is a hook-shaped structure. The hook portion 27 is arranged in a recess 28 provided on the outer surface 21a of the main body. It can be said that the recess 28 is a groove having a large width. The hook portion 27 stands up from the bottom surface 28a of the recess 28 toward the outer surface 21a of the main body. The hook portion 27 has a pillar portion 27a and a flange portion 27b. The pillar portion 27a extends from the bottom surface 28a toward the outer surface 21a of the main body. A flange portion 27b is provided at the tip of the pillar portion 27a. The flange portion 27b is substantially flush with the outer surface 21a of the main body. The width of the flange portion 27b is narrower than the width of the recess 28. On the other hand, the width of the flange portion 27b is wider than the width of the pillar portion 27a. Therefore, the hook portion 27 has a T-shaped cross section when viewed from the front. The conducting wire forming the input end portion 32 and the output end portion 33 is wound around the pillar portion 27a. Since the width of the flange portion 27b is wider than that of the pillar portion 27a, the wound conductor does not come off. Even with such a configuration, the same effect as that of the magnetic pole 10 of the embodiment can be obtained. In FIG. 4A, the side surface of the pillar portion 27a is flush with the main body side surface 21c. However, the side surface of the pillar portion 27a may be recessed with respect to the main body side surface 21c. According to this configuration, the wound lead wire does not protrude from the inner surface 21b of the main body and the outer surface 21a of the main body. Therefore, the expansion of the dimension of the magnetic pole 10C due to the winding is suppressed.

なお、本変形例も変形例1と同様の構成となっている。つまり、コイル30(導線A)には、入力端部32と出力端部33とが近接する、近接部Bが形成されている。また、入力端部32と出力端部33は、近接部Bを介し柱部27aの側面に沿っている。入力端部32と出力端部33は、互いに揃って柱部27aに巻き回され、揃い部Cを構成している。また、入力端部32と出力端部33は共に左巻きであり、同じ巻き数となっている。 This modified example also has the same configuration as the modified example 1. That is, the coil 30 (conductor A) is formed with a proximity portion B in which the input end portion 32 and the output end portion 33 are close to each other. Further, the input end portion 32 and the output end portion 33 are along the side surface of the pillar portion 27a via the proximity portion B. The input end portion 32 and the output end portion 33 are aligned with each other and wound around the pillar portion 27a to form the aligned portion C. Further, the input end portion 32 and the output end portion 33 are both left-handed and have the same number of turns.

なお、変形例3では、凹部28および引っ掛け部27は、コア本体21Cの本体外面21a側に設けられていた。例えば、凹部28および引っ掛け部27は、コア本体21Cの本体内面21b側に設けられてもよい。 In the modified example 3, the recess 28 and the hooking portion 27 are provided on the outer surface 21a side of the core body 21C. For example, the recess 28 and the hook portion 27 may be provided on the inner surface 21b side of the core body 21C.

<変形例4>
さらに、引っ掛け部27は、図4(b)に示す変形例4の磁極10Dが備えるコア本体21Dのように、凹部28に配置されなくてもよい。この構成では、フィルタ部24Dを構成する引っ掛け部27は、本体外面21aから突出している。変形例4の引っ掛け部27によれば、導線を容易に巻き回すことができる。なお、変形例3と同様に、引っ掛け部27は、コア本体21Cの本体内面21bから突出いてもよい。
<Modification example 4>
Further, the hooking portion 27 does not have to be arranged in the recess 28 like the core main body 21D provided in the magnetic pole 10D of the modification 4 shown in FIG. 4 (b). In this configuration, the hooking portion 27 constituting the filter portion 24D protrudes from the outer surface 21a of the main body. According to the hook portion 27 of the modification 4, the conducting wire can be easily wound. As in the modified example 3, the hooking portion 27 may protrude from the main body inner surface 21b of the core main body 21C.

<変形例5>
実施形態の磁気軸受1は、磁極10とコアリング2とが別々の部品であった。図5に示す変形例5の磁気軸受1Eのように、磁極10Eとコアリング2Eとが一体であってもよい。一対のコイル配置部22Eは、回転軸101を囲む円環形状のコアリング2Eの内周面2aから回転軸101に向かって突出している。そして、コアリング2Eには、入力端部32および出力端部33を構成する導線を通す貫通穴23Eが設けられている。この構成によれば、複数の磁極10Eがコアリング2によって一体化されている。そうすると、コアリング2において磁極10E同士を接続する部分を、構造部材として用いるだけでなく、フィルタ部24Eとして電気的にも有効に活用することができる。
<Modification 5>
In the magnetic bearing 1 of the embodiment, the magnetic pole 10 and the coring 2 are separate parts. As in the magnetic bearing 1E of the modified example 5 shown in FIG. 5, the magnetic pole 10E and the coring 2E may be integrated. The pair of coil arranging portions 22E project from the inner peripheral surface 2a of the annular coring 2E surrounding the rotating shaft 101 toward the rotating shaft 101. The coring 2E is provided with a through hole 23E through which the conducting wires constituting the input end portion 32 and the output end portion 33 are passed. According to this configuration, a plurality of magnetic poles 10E are integrated by the coring 2. Then, the portion of the coring 2 that connects the magnetic poles 10E to each other can be effectively utilized not only as a structural member but also electrically as a filter portion 24E.

なお、図5では、フィルタ部24Eとして貫通穴23Eを有する構成を図示している。磁極10Eとコアリング2Eとが一体である場合であっても、フィルタ部として変形例1~4に示す構成を適用することが可能である。 Note that FIG. 5 illustrates a configuration having a through hole 23E as the filter portion 24E. Even when the magnetic pole 10E and the coring 2E are integrated, the configurations shown in the modified examples 1 to 4 can be applied as the filter unit.

また、磁気軸受は、必要に応じてチョークコイルを設けてもよい。 Further, the magnetic bearing may be provided with a choke coil if necessary.

1、1E 磁気軸受
2、2E コアリング
2a 内周面
10、10A、10B、10C、10D、10E、10D 磁極
20 コア
21、21A、21B、21C コア本体
22 コイル配置部
22a コイル配置面
22b 先端面
23 貫通穴
24、24A、24B、24C、24D、24E フィルタ部
25 溝
25a 底面
26 溝
27 引っ掛け部
27a 柱部
27b フランジ部
28 凹部
28a 底面
30 コイル
31 コイル部
32 入力端部
33 出力端部
101 回転軸
102 モータ
103 回転子
104 固定子
105 玉軸受
MP1、MP2 磁束
RL 回転軸線
A 導線
B 近接部
C 揃い部
1,1E Magnetic bearing 2, 2E Coring 2a Inner peripheral surface 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10D Magnetic flux 20 Core 21, 21A, 21B, 21C Core body 22 Coil arrangement part 22a Coil arrangement surface 22b Tip surface 23 Through holes 24, 24A, 24B, 24C, 24D, 24E Filter part 25 Groove 25a Bottom 26 Groove 27 Hook part 27a Pillar part 27b Flange part 28 Recess 28a Bottom 30 Coil 31 Coil part 32 Input end 33 Output end 101 Rotation Shaft 102 Motor 103 Rotor 104 Stator 105 Ball bearing MP1, MP2 Magnetic flux RL Rotor axis A Lead wire B Proximity part C Alignment part

Claims (10)

軟磁性材料により形成されたコアと、
入力端部および出力端部を有し、前記コアに巻き回されるコイルと、を備え、
前記コアは、
互いに並置された前記入力端部および前記出力端部に生じるコモンモードノイズ電流によって発生する磁束が通るフィルタ部を含む、磁極。
With a core made of soft magnetic material,
A coil having an input end and an output end and wound around the core.
The core is
A magnetic pole including a filter portion through which a magnetic flux generated by a common mode noise current generated at the input end portion and the output end portion juxtaposed with each other passes.
前記コアは、前記入力端部および前記出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、前記コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、
前記フィルタ部は、前記コイル配置部と重複しない位置に設けられている、請求項1に記載の磁極。
The core further includes a coil arrangement portion through which a coil portion formed between the input end portion and the output end portion is wound and a magnetic flux generated by a current flowing through the coil portion passes through.
The magnetic pole according to claim 1, wherein the filter portion is provided at a position that does not overlap with the coil arrangement portion.
前記コアは、前記コイル配置部と、コア本体と、を含み、
前記フィルタ部は、前記コア本体に形成された貫通穴を含み、
前記貫通穴には、互いに並置された前記入力端部および前記出力端部が挿通されている、請求項2に記載の磁極。
The core includes the coil arrangement portion and the core body.
The filter portion includes a through hole formed in the core body.
The magnetic pole according to claim 2, wherein the input end and the output end juxtaposed with each other are inserted into the through hole.
前記コアは、前記コイル配置部と、コア本体と、を含み、
前記フィルタ部は、前記コア本体に形成された溝を含み、
前記溝には、互いに並置された前記入力端部および前記出力端部が配置されている、請求項2に記載の磁極。
The core includes the coil arrangement portion and the core body.
The filter portion includes a groove formed in the core body.
The magnetic pole according to claim 2, wherein the input end and the output end juxtaposed with each other are arranged in the groove.
前記コアは、前記コイル配置部と、コア本体と、を含み、
前記フィルタ部は、前記コア本体に形成された断面がT字状の引っ掛け部を含み、
前記引っ掛け部には、互いに並置された前記入力端部および前記出力端部が配置されている、請求項2に記載の磁極。
The core includes the coil arrangement portion and the core body.
The filter portion includes a hook portion having a T-shaped cross section formed on the core body.
The magnetic pole according to claim 2, wherein the input end and the output end juxtaposed with each other are arranged on the hook.
回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、
前記回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、
前記アクチュエータは、請求項1~5の何れか一項に記載の磁極である、磁気軸受。
An actuator that rotatably supports the axis of rotation in a non-contact manner,
A position sensor for obtaining information on the position of the rotation axis is provided.
The actuator is a magnetic bearing which is the magnetic pole according to any one of claims 1 to 5.
前記回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、
前記磁極は、前記回転軸を囲むように少なくとも2個配置されており、
前記コアは、前記入力端部および前記出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、前記コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、
前記コイル配置部は、前記コアリングの内周面から前記回転軸に向かって突出している、請求項6に記載の磁気軸受。
Further provided with an annular coring that surrounds the axis of rotation
At least two magnetic poles are arranged so as to surround the axis of rotation.
The core further includes a coil arrangement portion through which a coil portion formed between the input end portion and the output end portion is wound and a magnetic flux generated by a current flowing through the coil portion passes through.
The magnetic bearing according to claim 6, wherein the coil arrangement portion projects from the inner peripheral surface of the coring toward the rotation axis.
回転軸を非接触で回転可能に支持するアクチュエータと、
前記回転軸の位置に関する情報を得る位置センサと、を備え、
前記位置センサは、請求項1~5の何れか一項に記載の磁極である、磁気軸受。
An actuator that rotatably supports the axis of rotation in a non-contact manner,
A position sensor for obtaining information on the position of the rotation axis is provided.
The position sensor is a magnetic bearing which is the magnetic pole according to any one of claims 1 to 5.
前記回転軸を囲む円環形状のコアリングを更に備え、
前記磁極は、前記回転軸を囲むように少なくとも2個配置されており、
前記コアは、前記入力端部および前記出力端部の間に形成されるコイル部が巻き回されると共に、前記コイル部に流れる電流によって発生する磁束が通るコイル配置部を更に含み、
前記コイル配置部は、前記コアリングの内周面から前記回転軸に向かって突出している、請求項8に記載の磁気軸受。
Further provided with an annular coring that surrounds the axis of rotation
At least two magnetic poles are arranged so as to surround the axis of rotation.
The core further includes a coil arrangement portion through which a coil portion formed between the input end portion and the output end portion is wound and a magnetic flux generated by a current flowing through the coil portion passes through.
The magnetic bearing according to claim 8, wherein the coil arrangement portion projects from the inner peripheral surface of the coring toward the rotation axis.
回転軸と、
前記回転軸を囲う、コアと、
前記コアに取り付けられた導線と、
前記導線に形成され、前記コアに巻き回されたコイル部と、
前記導線の、前記コイル部の一端から延伸する部位である、入力端部と、
前記導線の、前記コイル部の他端から延伸する部位である、出力端部と、
前記入力端部と前記出力端部とが相互に近接し、前記コアに向かった延伸する近接部と、
前記コイル部から前記近接部を介し、前記入力端部と前記出力端部とが相互に揃って延伸する、揃い部と、を備え、
前記揃い部と前記コアの一方が他方を取り囲んでいる、磁気軸受。
The axis of rotation and
The core that surrounds the axis of rotation,
The conductor attached to the core and
A coil portion formed on the conducting wire and wound around the core,
An input end portion of the conducting wire, which is a portion extending from one end of the coil portion, and
The output end portion of the conducting wire, which is a portion extending from the other end of the coil portion,
A proximity portion in which the input end portion and the output end portion are close to each other and extend toward the core, and a proximity portion.
The coil portion is provided with an aligned portion in which the input end portion and the output end portion extend in a mutually aligned manner via the proximity portion.
A magnetic bearing in which one of the alignment and the core surrounds the other.
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