磁悬浮电动机和泵的制作方法

专利名称：磁悬浮电动机和泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁悬浮电动机的制造和控制，特别是涉及双偏置永 磁体式的混合型磁悬浮电动机的技术。
背景技术：
近年来，作为磁悬浮电动机，提出了双偏置永磁体式的混合型磁悬 浮电动机。
专利文献1的5自由度式混合磁力轴承是这样的装置采用偏置磁 通发生用永磁体，使得用于形成泵叶轮等的长轴转子以5自由度高效地 磁悬浮并旋转。对偏置磁通的磁路进行改进就能够产生比只采用电磁石 的磁悬浮系统要高的磁悬浮力。
根据专利文献2，双偏置式磁力轴承(支承控制)，通过准备多个以
往的混合型磁力轴承的偏置磁体就能够进一步产生磁悬浮力。此外，用 初级偏置永磁体感应次级偏置永磁体的磁通流量，以实现更强力的混合 型磁力轴承。
但是，当将专利文献1的技术用于泵的情况下，由于在转子两端面 具有用于控制轴向位置的凸极，因此泵的入口和出口结构变得复杂，从 而不容易组装。而且，由于液体的流路变得复杂，所以存在吸入和排出 损失变大的问题。
此外，根据专利文献2，由于是将配置在磁力轴承的圆周方向上的 凸极的极性交替变换为NSNS的结构，所以存在当转子旋转时产生涡电 流，从而转子的旋转损失变大的问题。
专利文献l:日本特开2006 — 14528号公报。
专利文献2:日本特开2007 — 120635号公报。

发明内容
本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种结构简单 且能够抑制在磁力轴承部产生涡电流以降低转子的旋转损失的磁悬浮电 动机和使用了该磁悬浮电动机的泵。
本发明是一种磁悬浮电动机，该磁悬浮电动机具有由磁力轴承部和 电动机部构成的定子和设置于上述定子中的转子。
上述定子在上述两个磁力轴承部之间夹设上述电动机部。构成上述 磁力轴承部的磁力轴承磁轭，在上述转子的侧面以设置预定间隔的方式 呈圆周状等间距地配置。上述磁力轴承磁轭具有与上述转子的侧面相对 的两个凸极，在上述一个凸极上巻绕磁力轴承用线圈，在上述另一个凸 极上设置第一永磁体，在设于上述电动机部侧的上述凸极和上述电动机 部的电动机磁轭之间设置第二永磁体。上述一个磁力轴承部的设在上述 电动机部侧的所有凸极，是巻绕有上述磁力轴承用线圈的凸极，或者是 设有上述第一永磁体的凸极。
上述另一个磁力轴承部的设在上述电动机部侧的所有凸极，是巻绕 有上述磁力轴承用线圈的凸极，或者是设有上述第一永磁体的凸极。
上述一个磁力轴承部的与上述转子相对设置的上述凸极上的上述第 一永磁体的磁极，在上述转子侧相同，隔着上述电动机部而设置的上述 另一个磁力轴承部的与上述转子相对设置的上述凸极的上述第一永磁体 的磁极，在上述转子侧与上述一个磁力轴承部的上述第一永磁体的上述 转子侧的磁极相反，上述第二永磁体的上述电动机部侧的磁极，与设置在 上述相同磁力轴承磁轭上的上述第一永磁体的上述转子侧的磁极相同。
或者，上述一个磁力轴承部的与上述转子相对设置的上述凸极的上 述第一永磁体的磁极，在上述转子侧相同。隔着上述电动机部而设置的 上述另一个磁力轴承部的与上述转子相对设置的上述凸极的上述第一永 磁体的磁极，在上述转子侧与上述一个磁力轴承部的上述第一永磁体的 上述转子侧的磁极相同。上述第二永磁体的上述电动机部侧的磁极，与 设置在上述相同磁力轴承磁轭上的上述第一永磁体的上述转子侧的磁极 相同。通过上述构成，虽然是简单的结构，但是能够抑制在磁力轴承部产 生的涡电流，从而能够降低转子的旋转损耗。
优选的是，上述电动机部具有电动机磁轭凸极，该电动机磁轭凸极 从上述电动机磁轭沿上述转子的径向突出并与上述转子之间设有预定间 隔，在上述电动机磁轭凸极上巻绕电动机用线圈。在上述转子的表面设 置电动机用永磁体。
优选的是，上述电动机部是交替型。
优选的是，将上述第一永磁体分割并设置在上述凸极上。 优选的是，在上述凸极的每一个上巻绕上述磁力轴承用线圈。 此外，在上述磁力轴承部设置用于检测上述转子的位置的传感器， 根据上述传感器的测量值向上述磁力轴承用线圈供给控制电流。 此外，上述的磁悬浮电动机可以用于泵。 此外，也可以只由上述磁力轴承部构成磁力轴承。


图1是示出了实施例1的结构的立体图。
图2是示出了第一永磁体8 (8a 8d)的位于转子2侧的磁极与第一 永磁体8 (8e 8h)的位于转子2侧的磁极相反的情况下所产生的磁力线 方向的立体剖视图。
图3是示出了朝向第一永磁体8 (8a 8d)的转子2的磁极与第一永 磁体8 (8e 8h)的转子2侧的磁极相同的情况下所产生的磁力线方向的 立体剖视图。
图4是转子的结构为表面磁体型的情况下的X—Y平面剖面的立体图。
图5是转子的结构为交替型的情况下的用X—Y平面、Z—X平面剖 切而成的剖面的立体图。
图6是实施例1的变形例的图。 图7是实施例1的变形例的图。 图8是示出了磁力轴承部的控制部的框图。图9是表示使用了实施例1的磁悬浮电动机的泵的剖面图的图。
具体实施方式
(原理说明)
本发明的磁悬浮电动机由定子和圆柱状或圆筒状的转子构成，上述 定子由配置在转子的侧面(内表面或外表面)的磁力轴承部和电动机部 构成，且磁力轴承与电动机成为一体。
磁力轴承部构成为凸极朝着转子侧面的电磁体等间隔地配置成圆周状。
电磁体由具有永磁体(第一永磁体)的凸极(第二凸极)和巻绕有 磁力轴承用线圈的凸极(第一凸极)构成。
电动机部由具有朝向转子侧面的凸极的电动机磁轭和在这些凸极上 巻绕了电动机线圈的电磁体构成。在磁力轴承部的电磁体和电动机部的 电磁体之间配置第二永磁体。
这里，磁力轴承部的第一凸极和第二凸极在轴向上并列配置，配置
成圆周状的磁力轴承部的第一凸极的第一永磁体的磁极(N极、S极)， 采用使相同的磁极(N极或S极)朝向转子的方式配置。磁力轴承部和 电动机部之间的第二永磁体采用使与第一永磁体的朝向转子的磁极相同 的磁极朝向电动机部的方式设置。
由此，能够成为向磁力轴承部供给更多的偏置磁通的双偏置结构， 从而能够实现小型化、高效率化，而且还由于磁力轴承部的凸极的磁极 在圆周方向上相同而能够实现涡电流损耗的降低。
此外，通过位于转子的径向的凸极上的永磁体的偏置磁通产生的吸 力，来抑制转子在轴向上的变动，并且将转子限定在预定位置。即，通 过在轴向被动地处于稳定(被动稳定性)来实现控制的简化。
下面根据附图来说明本发明的实施方式。 (实施例1)
图1是示出了本发明的实施例1的结构的图。实施例1的磁悬浮电 动机由定子1和转子2构成。定子1由磁力轴承部和电动机部构成。另外，方便起见，将定子的 标号'T'标注在后述的磁力轴承磁轭3d上。
磁力轴承部以在圆筒状结构的转子2的侧面(曲面)的两端(5a、 5b)具有预定间隔的方式进行配置。
磁力轴承部具有各磁力轴承磁轭3 (3a 3h。)在本例中，磁力轴承 磁轭3a和3e隔着电动机磁轭4进行设置，同样地，磁力轴承磁轭3b和 3f、磁力轴承磁轭3c和3g、磁力轴承磁轭3d和3h隔着电动机磁轭4进 行设置。
在各磁力轴承磁轭3 (3a 3h)上具有第一凸极6 (6a 6h)，并且 第一凸极6 (6a 6h)朝着转子2侧面的径向呈圆周状等间隔地配置。此 外，在各磁力轴承磁轭3 (3a 3h)上巻绕着磁力轴承用线圈11 (11a llh)。另外，虽然优选为在第一凸极6 (6a 6h)上巻绕磁力轴承用线圈 11 (11a llh)，但是并不限定于此。
进而，在各磁力轴承磁轭3 (3a 3h)上具有第二凸极7 (7a 7h)。 第二凸极7 (7a 7h)朝着转子2侧面的径向呈圆周状等间隔地配置，在 第二凸极7上具有第一永磁体8 (8a 8h)。这里，各第二凸极7与各第 一凸极6对应地设置。优选第二凸极7和第一凸极6平行地设置。
此外，在各个磁力轴承磁轭3的电动机部侧的凸极(在图1中为第 二凸极7 (7a 7h))和电动机部的电动机磁轭4之间，配置有第二永磁 体9 (9a 9h)。
第二凸极7 (7a 7d)的第一永磁体8 (8a 8d)釆用使相同的磁极 朝向转子2的方式配置。此外，第二凸极7(7e 7h)的第一永磁体8(8e 8h)采用使相同的磁极朝向转子2的方式配置。第一永磁体8 (8a 8d) 和第一永磁体8 (8e 8h)的朝向转子2的磁极也可以不同。
第二永磁体9 (9a 9h)釆用使与第一永磁体8的朝向转子的磁极相 反的磁极朝向电动机磁轭4的方式配置。此时，第二永磁体9 (9a 9d) 采用使相同的磁极朝向电动机磁轭4的方式而配置。另外，第二永磁体9 (9e 9h)采用使相同的磁极朝向电动机磁轭4的方式而配置。第二永 磁体9 (9a 9d)和第二永磁体9 (9e 9h)的朝向电动机磁轭4的磁极，根据第一永磁体8的朝向转子的磁极的方向而有可能不同。
在电动机部，以在转子2的侧面的中央部5C具有预定间隔的方式配
置有电动机磁轭4。在电动机部的电动机磁轭4上具有朝向转子2侧面的 中央部5c的凸极，在电动机磁轭4和这些凸极上巻绕有电动机用线圈12。 此外，在转子2的中央部5c配置有与电动机部的凸极相对的电动机用永 磁体IO。另外，在电动机部，也可以在圆筒状的电动机磁轭4的侧面配 置电动机用线圈12，以通过洛伦茨力进行驱动。
将第二凸极7配置在电动机磁轭4侧，将第一凸极6配置在转子2 的底面侧(端部侧)，但它们也可以颠倒配置。
这里，上述说明的第一永磁体8、第二永磁体9、电动机用永磁体 10的材质例如使用钕一铁一硼、钐一钴、钐一铁一氮等强磁性材料。定 子1的磁力轴承磁轭3和电动机磁轭4、转子2的转子磁轭5的材质例如 使用磁性软铁、磁性不锈钢、压粉磁芯、硅钢板等软磁性材料。另外， 并不限于上述说明的材料。
作为实现上述实施例的形状，根据第一永磁体8和第二永磁体9的 磁极的朝向考虑如下的结构。 (磁力轴承构成例1) 作为构成例1，图2示出了第一永磁体8 (8a 8d)位于转子2侧的 磁极和第一永磁体8(8e 8h)位于转子2侧的磁极相反的情况下的结构， 以及示出了从A—A'看到的由该结构产生的磁力线方向的立体剖视图。
另外，将第二凸极7配置在电动机磁轭4侧，将第一凸极6配置在 转子2的两端侧，但是作为结构，也可以是将第一凸极6配置在电动机 磁轭4侧，将第二凸极7配置在转子2的两端侧。
如图2所示，第一永磁体8的偏置磁通20形成"一第一永磁体8 —第 二凸极7—转子磁轭5—第一凸极6—"的磁路。第二永磁体9的偏置磁通 19形成"一第二永磁体9一电动机磁轭4一第二永磁体9一第一凸极6 —转 子磁轭5 —第一凸极6—"的磁路。磁力轴承用线圈11的控制磁通21形 成"—磁力轴承用线圈11 —第一凸极6—转子磁轭5 —第二凸极7—"的磁 路。第一永磁体8的偏置磁通20和第二永磁体9的偏置磁通19以同方 向重复地供给到第一凸极6与转子2的间隙中。与第二凸极7和转子2 的间隙反向的偏置磁通由第一永磁体8供给到第一凸极6和转子2的间 隙中。
关于由磁力轴承用线圈11产生的控制磁通21，当控制磁通21根据 控制电流的朝向(正电流、负电流)以与各自的偏置磁通19、 20相同的 方向在第一凸极6与转子2的间隙和第二凸极7与转子2的间隙中流过 时，各个间隙中的磁通密度增加，作用于转子2的那些凸极方向的磁吸 力增加。
相反，在第一凸极6与转子2的间隙中和第二凸极7与转子2的间 隙中，若控制磁通21以与各自的偏置磁通19、 20相反的方向流过，各 个间隙中的磁通密度减小，作用于转子2的那些凸极方向的磁吸力减小。
基于转子2的位置检测传感器13 (13a 13h)的测量值，通过调整 控制电流来控制磁吸力的增加/减小，以进行转子2的位置控制。例如， 当转子2向图2的一X方向发生位移时，在一X侧的磁力轴承用线圈11 (lld、 llh)中，控制电流沿着使第一凸极6 (6d、 6h)与转子磁轭5之 间和第二凸极7 (7d、 7h)与转子磁轭5之间的间隙中的磁通密度减少的 方向流过，在+X侧的磁力轴承用线圈11 (llb、 llf)中，控制电流沿着 使第一凸极6 (6b、 6f)与转子磁轭5之间和第二凸极7 (7b、 7f)与转 子磁轭5之间的间隙中的磁通密度增加的方向流过。其结果是，基于各 个第一凸极6和第二凸极7的磁吸力的合力在转子2上为+X方向，从而 能够使转子2向+X方向移动。
此外，在图2中，当转子2逆时针倾斜时，在电磁体用线圈11 (lld、 llf)中，控制电流沿着使第一凸极6 (6d、 6f)与转子之间和第二凸极7 (7d、 7f)与转子之间的间隙中的磁通密度减小的方向流过，在电磁体用 线圈11 (llb、 llh)中，控制电流沿着使第一凸极6 (6b、 6h)与转子 之间和第二凸极7 (7b、 7h)与转子之间的间隙中的磁通密度增加的方向 流过。其结果是，基于各个第一凸极6和第二凸极7的磁吸力的合力在 转子2上产生顺时针的转矩，从而能够使转子2的倾斜归位。这样，根据转子2的位置检测传感器13 (13a 13h)的测量值，来 调整施加在各个磁力轴承用线圈11上的控制电流的方向和大小，由此能 够控制转子2在径向上的位置和倾斜。
此外，第二永磁体9的偏置磁通19通过电动机磁轭4，而不流经电 动机磁轭4与转子2的间隙，因此不会干涉转子2的驱动。 (磁力轴承构成例2)
作为构成例2，图3示出了第一永磁体8 (8a 8d)朝向转子2的磁 极与第一永磁体8 (8e 8h)朝向转子2侧的磁极相同的情况下的结构， 以及示出了从A—A，看到的由该结构产生的磁力线的方向的立体剖视图。
在构成例2中，第一永磁体8位于转子2侧的磁极和第二永磁体9 位于电动机磁轭4侧的磁极为N极，但是，第一永磁体8位于转子2侧 的磁极和第二永磁体9位于电动机磁轭4侧的磁极也可以为S极。
此外，将第二凸极7配置在电动机磁轭4侧，将第一凸极6配置在 转子2的两端侧，但是，也可以将第一凸极6配置在电动机磁轭4侧， 将第二凸极7配置在转子2的两端侧。
在图3中，第一永磁体8的偏置磁通20形成"一第一永磁体8 —第二 凸极7 —转子磁轭5 —第一凸极6—"的磁路。第二永磁体9的偏置磁通 19形成"—第二永磁体9一电动机磁轭4 —转子磁轭5 —第一凸极6 — "的 磁路。由磁力轴承用线圈11产生的控制磁通21形成"一磁力轴承用线圈 11 —第一凸极6 —转子磁轭5 —第二凸极7—"的磁路。
第一永磁体8的偏置磁通20和第二永磁体9的偏置磁通19以同方 向重复地供给到第一凸极6与转子2的间隙中。与第二凸极7和转子2 的间隙反向的偏置磁通由第一永磁体8供给到第一凸极6和转子2的间 隙中。
关于由磁力轴承用线圈11产生的控制磁通21，当控制磁通21根据 控制电流的朝向(正电流、负电流)以与各自的偏置磁通相同的方向在 第一凸极6与转子2的间隙中和第二凸极7与转子2的间隙中流过时， 各个间隙中的磁通密度增加，作用于转子2的那些凸极方向的磁吸力增 加。相反，在第一凸极6与转子2的间隙中和第二凸极7与转子2的间
ii隙中，若控制磁通21以与各自的偏置磁通19、 20相反的方向流过，各个 间隙中的磁通密度减小，作用于转子2的那些凸极方向的磁吸力减小。
基于转子2的位置检测传感器13 (13a 13h)的测量值，通过调整 控制电流来控制磁吸力的增加/减小，以进行转子2的位置控制。例如， 当转子2沿着图3的一X方向发生位移时，在一X侧的磁力轴承用线圈 11 (lld、 llh)中，控制电流沿着使第一凸极6 (6d、 6h)与转子2之间 和第二凸极7 (7d、 7h)与转子2之间的间隙中的磁通密度增加的方向流 过，在+X侧的磁力轴承用线圈11 (llb、 llf)中，控制电流沿着使第一 凸极6 (6b、 6f)与转子2之间和第二凸极7 (7b、 7f)与转子2之间的 间隙中的磁通密度减少的方向流过，由此，基于各个第一凸极6和第二 凸极7的磁吸力的合力在转子2上为+X方向，从而能够使转子2向+X 方向移动。
此外，在图3中，当转子2逆时针倾斜时，在电磁体用线圈11 (lld、 llf)中，控制电流沿着使第一凸极6 (6d、 6f)与转子之间和第二凸极7 (7d、 7f)与转子之间的间隙中的磁通密度减小的方向流过，在电磁体用 线圈11 (llb、 llh)中，控制电流沿着使第一凸极6 (6b、 6h)与转子 之间和第二凸极7 (7b、 7h)与转子之间的间隙中的磁通密度增加的方向 流过。其结果是，基于各个第一凸极6和第二凸极7的磁吸力的合力在 转子2上产生顺时针的转矩，从而能够使转子2的倾斜归位。
这样，根据转子2的位置检测传感器13 (13a 13h)的测量值，来 调整施加在各个第一凸极6和第二凸极7上的控制电流21的方向和大小， 由此能够控制转子2在径向上的位置和倾斜。
此外，第二永磁体9的偏置磁通19也供给到电动机磁轭4和转子2 之间的间隙中。因此，电动机部的设计是需要考虑第二永磁体9的偏置 磁通的。
作为磁力轴承构成例1和磁力轴承构成例2的转子2的形状，可以 考虑采用了电动机用永磁体10的表面永磁体型、内置永磁体型、交替型 等。此外，在不采用电动机用永磁体10的情况下，也可以是步进电动机、 笼式电动机等的结构。(转子2的构成例1) 作为采用了永磁体的转子2的形状，采用了表面永磁体型时的说明 如下。
图4示出了转子2的结构为表面磁体型的情况下的X—Y平面剖面 的立体图。在图4中，用虚线箭头示出电动机用永久磁体10的磁路22。 此外，图4所示的电动机部和转子是磁力轴承构成例1中所说明的结构。 由磁力轴承构成例1的第二永磁体9产生的偏置磁通19，不会从电 动机磁轭4的凸极流到转子2，所以不会干涉由电动机用永磁体10实现 的电动机驱动及电动机部在径向上的负弹力(由于永磁体的磁吸力而将 转子2向电动机部吸引的力)。
此外，由磁力轴承构成例2的第二永磁体9产生的偏置磁通19，从 电动机磁轭4的凸极流到转子2，于是电动机用永磁体10的磁通分布产 生偏置，若电动机用永磁体10的N极、S极为相同的大小、相同的保持 力，则电动机部的负弹力的强弱在电动机用永磁体10的N极、S极不同。 (转子2的构成例2) 图5示出了转子2的结构为交替型的情况下的用X—Y平面、Z—X 平面剖切而成的剖面的立体图。在图5中，用虚线箭头示出电动机用永 久磁体10的磁路，用单点划线箭头示出第二永磁体9的磁路。此外，图 5所示的磁力轴承部的永磁体是磁力轴承构成例2中所说明的结构。
在交替型中，电动机用永磁体10以N极或S极朝向电动机磁轭4 的方式配置在转子2上。多个电动机用永磁体IO以相同的磁极朝向电动 机轭体4。
此外，不是以围着转子2的方式配置永磁体，而是如图5所示将转 子磁轭5配置在转子2的表面。在本例中，将电动机用磁体10以在4极 电动机中相对的方式配置在机械角为90度的位置。
从电动机用永磁体10出来的磁通24通过从电动机磁轭4经转子2 的表面的转子磁轭5而返回电动机用永磁体10的磁路。因此，其结果是， 转子2表面的转子磁轭5成为与电动机用永磁体10的朝向电动机磁轭4 的磁极(在本例中为N极)相反的磁极(在本例中为S极)。交替型的转子2中，电动机磁轭4与转子2的间隙中的磁通密度比
永磁体表面的间隙中的磁通密度稍高一点。因此，如磁力轴承构成例2 那样配置第二永磁体9。使第二永磁体9的朝向电动机磁轭4的磁极，与 交替型的转子2的电动机用永磁体10的朝向电动机磁轭4的磁极相同。 在图5中是朝向N极。
与通过电动机用永磁体10的磁路相比，通过转子2表面的转子磁轭 5的磁路的磁阻抗比较低，因此，从第二永磁体9发出的偏置磁通22从 电动机磁轭4的凸极流到转子2表面的转子磁轭5。
通过适当地设计第二永磁体9，能够通过电动机用永磁体10的磁通 24和第二永磁体9的偏置磁通22，使电动机磁轭4与转子2的永久磁体 表面的间隙中和转子2的表面的转子磁轭5的间隙中的磁通密度相等。
其结果是，电动机部的径向上的负弹力均等。此外，通过使转子2 的表面的转子磁轭5的间隙中的磁通密度增加，能够提高电动机的转矩。
此外，若配置为磁力轴承构成例1的永磁体，则来自第二永磁体9 的偏置磁通不从电动机磁轭4的凸极流到转子2，因此，电动机部的负弹 力在是否具有电动机用永磁体10的情况下强度是不同的。 (变形例1)
图6示出了实施例1的变形例1。考虑到从磁力轴承部和转子2的 间隙以外的磁回路泄漏的磁通，通过进行以下的形状变更能够实现磁支 承性能的提高。
分割第一永磁体8，并将永磁体配置在各第一凸极6 (6a 6h)的与 转子2相对的表面和第二凸极7 (7a 7h)的与转子2相对的表面以及第 二凸极7 (7a 7h)的根部。在图6中，在各第一凸极6 (6a 6h)上设 有第一永磁体8 (8i 8p)。此外，在各第二凸极7 (7a 7h)设有第一永 磁体8 (8a 8h、 8q 8x)。
另夕卜，可以将分割成多个的第一永磁体8配置在凸极内的任何位置， 但是，第一凸极6内的永磁体和第二凸极7内的永磁体的朝向转子2的 磁极的方向是相反的，相同凸极内的永磁体的朝着转子2的磁极的方向 是同方向的。
14此外，优选在凸极表面设置永磁体，但并不是对永磁体的配置的限定。
另外，在本例中，分割第一永磁体8将第一永磁体8 (8i 8x)重新 设置在第一凸极6 (6a 6h)和第二凸极7 (7a 7h)，但是，只是将第 一凸极6 (6a 6h)的第一永磁体8 (8i 8p)或者第二永磁体7 (7a 7h)的第一永磁体8 (8q 8x)重新设计也能提高磁悬浮力。
再者，在变形例1中，分割磁力轴承用线圈11并巻绕在第一凸极6 和第二凸极7上。在图6中，在第二凸极7 (7a 7h)上也巻绕着磁力轴 承用线圈11 (11i llp)。 (变形例2)
图7示出了实施例1的变形例。除去电动机磁轭4而在沿轴向并列 的电磁体之间配置第二永磁体9，由此形成双偏置磁力轴承。两端的磁力 轴承部的第一永磁体8 (8a 8d)的朝向转子2的磁极与第一永磁体8 (8e 8h)的朝向转子2的磁极相反，第二永磁体9以与各个电磁体的 第一永磁体8的朝向转子2的磁极相反的磁极，朝向两端的磁力轴承部 的电磁体(电磁体由第一凸极6、第二凸极7、第一永磁体8以及磁力轴 承用线圈1]构成)之间进行配置。虽然没有电动机的功能，但是作为磁 力轴承的功能则具有与实施例1相同的功能。此外，在转子2的一部分 上设置磁耦合装置，从而能够通过外部的电动机而旋转。 (磁力轴承部的控制部)
图8示出了实施例1的磁力轴承部的控制部。转子2的径向位置由 设置在径向预定位置的位置检测传感器13 (13a 13h)检测出来。隔着 转子相对的磁力轴承用线圈11以相反的方向巻绕在各凸极上并接线，而 且连接在功率放大器上。在实施例1中，在各个磁力轴承部的磁力轴承 用线圈11之间以等间隔配置八个位置检测传感器13。各个位置检测传感 器13的相对的两个位置检测传感器13的输出之差由运算器81 84检测 出来。
根据运算器81 84的输出，在控制器85中将利用位置检测传感器 13检测出的坐标值，变换成磁力轴承部的磁力轴承用线圈11的控制坐标， 再利用PID (比例、积分和微分)控制等计算出要施加到磁力轴承用线圈11中的电流值。从控制器85将要施加给磁力轴承用线圈11的电流值指
令送给功率放大器86 89，于是由功率放大器86 89对磁力轴承用线圈 ll施加电流，以控制转子2的位置。
根据上述结构，能够实现检测灵敏度和线性的提高以及检测范围的 扩大。
优选利用相对的两个位置检测传感器13进行差动检测，但是只通过 单侧一个传感器也能够进行检测和控制。
在磁力轴承构成例1、磁力轴承构成例2、变形例2中采用了八个磁 力轴承用线圈11，但是，通过隔着转子相对的磁力轴承用线圈11以相反 的方向巻绕在各凸极上并接线，从而只用四个功率放大器也能够进行磁 力轴承的控制。
在变形例1中采用了十六个磁力轴承用线圈11，而第一凸极的磁力 轴承用线圈11和第二凸极的磁力轴承用线圈II的巻绕方向是彼此相反 的。这些磁力轴承用线圈11以使隔着转子相对的第一凸极的磁力轴承用 线圈11和第二凸极的磁力轴承用线圈11的巻绕方向也彼此相反的方式 巻绕。而且，通过将这些磁力轴承用线圈ll接线，从而只用四个功率放 大器就能够进行磁力轴承的控制。
此外，也可以分别对应每一个磁力轴承用线圈使用功率放大器，虽 然这样功率放大器的数量增多。 (应用例1)
图9示出了采用实施例1的磁悬浮电动机构成泵的应用例1。图9 是泵的剖视图。
在本例中，用树脂或非磁性金属覆盖转子2，在转子2的一端用树 脂或非磁性金属等形成叶轮15。
定子1是覆盖树脂或非磁性金属等的泵壳16的结构。而且，将转子 2和叶轮15以具有预定间隙的方式配置在泵壳16的内部。
此外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的构思的范 围内能够进行各种改进、变更。
权利要求
1. 一种磁悬浮电动机，该悬浮电动机具有由磁力轴承部和电动机部构成的定子和设置于上述定子中的转子，其特征在于，上述定子在上述两个磁力轴承部之间夹设上述电动机部，构成上述磁力轴承部的磁力轴承磁轭，在上述转子的侧面以设置预定间隔的方式呈圆周状等间距地配置，上述磁力轴承磁轭具有与上述转子的侧面相对的两个凸极，在上述一个凸极上卷绕磁力轴承用线圈，在上述另一个凸极上设置第一永磁体，在设于上述电动机部侧的上述凸极和上述电动机部的电动机磁轭之间设置第二永磁体，上述一个磁力轴承部的设在上述电动机部侧的所有凸极，是卷绕有上述磁力轴承用线圈的凸极，或者是设有上述第一永磁体的凸极，上述另一个磁力轴承部的设在上述电动机部侧的所有凸极，是卷绕有上述磁力轴承用线圈的凸极，或者是设有上述第一永磁体的凸极。
2. 如权利要求1所述的磁悬浮电动机，其特征在于， 上述一个磁力轴承部的与上述转子相对设置的上述凸极上的上述第一永磁体的磁极，在上述转子侧相同，隔着上述电动机部而设置的上述另一个磁力轴承部的与上述转子相 对设置的上述凸极的上述第一永磁体的磁极，在上述转子侧与上述一个 磁力轴承部的上述第一永磁体的上述转子侧的磁极相反，上述第二永磁体的上述电动机部侧的磁极，与设置在上述相同磁力 轴承磁轭上的上述第一永磁体的上述转子侧的磁极相同。
3. 如权利要求l所述的磁悬浮电动机，其特征在于， 上述一个磁力轴承部的与上述转子相对设置的上述凸极上的上述第一永磁体的磁极，在上述转子侧相同，隔着上述电动机部而设置的上述另一个磁力轴承部的与上述转子相 对设置的上述凸极的上述第一永磁体的磁极，在上述转子侧与上述一个 磁力轴承部的上述第一永磁体的上述转子侧的磁极相同，上述第二永磁体的上述电动机部侧的磁极，与设置在上述相同磁力 轴承磁轭上的上述第一永磁体的上述转子侧的磁极相同。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的磁悬浮电动机，其特征在于， 上述电动机部具有电动机磁轭凸极，该电动机磁轭凸极从上述电动机磁轭沿上述转子的径向突出并与上述转子之间设有预定间隔，在上述 电动机磁轭凸极上巻绕电动机用线圈，在上述转子的表面设置电动机用永磁体。
5. 如权利要求4所述的磁悬浮电动机，其特征在于， 上述电动机部是交替型。
6. 如权利要求1至5所述的磁悬浮电动机，其特征在于， 将上述第一永磁体分割并设置在上述凸极上。
7. 如权利要求1至6所述的磁悬浮电动机，其特征在于， 在上述凸极的每一个上巻绕上述磁力轴承用线圈。
8. 如权利要求1至7所述的磁悬浮电动机，其特征在于， 在上述磁力轴承部设置用于检测上述转子的位置的传感器，根据上述传感器的测量值向上述磁力轴承用线圈供给控制电流。
9. 一种泵，该泵采用了上述权利要求1至8所述的磁悬浮电动机。
10. —种磁力轴承，该磁力轴承只由上述磁力轴承部构成。
全文摘要
本发明提供一种磁悬浮电动机和泵，定子在两个磁力轴承部之间夹设电动机部，构成磁力轴承部的磁力轴承磁轭在转子的侧面以设置预定间隔的方式呈圆周状等间距地配置，磁力轴承磁轭具有与转子的侧面相对的两个凸极，在一个凸极上卷绕磁力轴承用线圈，在另一个凸极上设置第一永磁体，在设于电动机部侧的凸极和电动机部的电动机磁轭之间设置第二永磁体，一个磁力轴承部的设在电动机部侧的所有凸极是卷绕有磁力轴承用线圈的凸极，或者是设有第一永磁体的凸极，另一个磁力轴承部的设上述电动机部侧的所有凸极，是卷绕有磁力轴承用线圈的凸极，或者是设有第一永磁体的凸极。
文档编号H02K7/09GK101501962SQ20078001688
公开日2009年8月5日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者小沼弘幸 申请人:株式会社易威奇