(57)【要約】【課題】スラスト磁気軸受において、コイル封止用の封止剤を容易に注入できるようにする。【解決手段】回転軸（200）と同軸に設けられた円盤部（210）に対向する平行面（S）及びコイル（13）が収容されるコイルスロット（100）を有した円環状のコア（12）を設ける。コイルスロット（100）は、平行面（S）側に開口する円周溝に形成し、該円周溝の外周側内面部（104）には、全周に渡って側部溝（103）が形成し、該側部溝（103）に繋がる、封止剤（106）用の注入孔（105）が形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（200）と同軸に設けられた円盤部（210）の軸方向端面に平行な平行面（S）、及びコイル（13）が収容されるコイルスロット（100）を有した円環状のコア（12）と、
上記コイル（13）を上記コイルスロット（100）内で固定する封止剤（106）と、
を備え、
上記コイルスロット（100）は、上記平行面（S）側に開口する円周溝であり、該円周溝の外周側内面部（104）には、全周に渡って側部溝（103）が形成されるとともに、該側部溝（103）に繋がる、上記封止剤（106）用の注入孔（105）が形成されていることを特徴とするスラスト磁気軸受。
【請求項２】
請求項１において、
上記円周溝の底部（101）には、上記側部溝（103）に繋がる底部溝（102）が、該円周溝の全周に渡って形成されていることを特徴とするスラスト磁気軸受。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記側部溝（103）の断面積（A1）は、上記注入孔（105）の断面積（A2）よりも大きいことを特徴とするスラスト磁気軸受。
【請求項４】
請求項２において、
上記底部溝（102）には、導線（14）を通すための貫通穴（111）が形成されていることを特徴とするスラスト磁気軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスラスト磁気軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転軸の位置を電磁力により非接触で制御する磁気軸受のなかには、回転軸の軸方向位置を制御するスラスト磁気軸受がある（例えば特許文献１を参照）。このようなスラスト磁気軸受では、回転軸に固定された円盤状のディスクの軸方向両側に、一対の電磁石が配置されている。これらの電磁石を構成するコイルは、コアに設けられた円環状の溝に挿入されて、封止剤（樹脂）が注入されて固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般的に、コイルと円環状溝の壁面との間隔は狭いので、封止用の樹脂を注入するのは容易な作業ではない。
【０００５】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、コイル封止用の封止剤を容易に注入できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
回転軸（200）と同軸に設けられた円盤部（210）の軸方向端面に平行な平行面（S）、及びコイル（13）が収容されるコイルスロット（100）を有した円環状のコア（12）と、
上記コイル（13）を上記コイルスロット（100）内で固定する封止剤（106）と、
を備え、
上記コイルスロット（100）は、上記平行面（S）側に開口する円周溝であり、該円周溝の外周側内面部（104）には、全周に渡って側部溝（103）が形成されるとともに、該側部溝（103）に繋がる、上記封止剤（106）用の注入孔（105）が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成では、側部溝（103）によって、注入孔（105）から注入された封止剤（106）をコイルスロット（100）内に容易に導くことが可能になる。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
上記円周溝の底部（101）には、上記側部溝（103）に繋がる底部溝（102）が、該円周溝の全周に渡って形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成では、底部溝（102）によって、コイルスロット（100）の底面側にも封止剤（106）を容易に導くことが可能になる。
【００１０】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
上記側部溝（103）の断面積（A1）は、上記注入孔（105）の断面積（A2）よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
この構成では、側部溝（103）の方が、注入孔（105）よりも、封止剤（106）の流動抵抗が小さくなる。
【００１２】
また、第４の発明は、第２の発明において、
上記底部溝（102）には、導線（14）を通すための貫通穴（111）が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成では、貫通穴（111）を利用してコイル（13）に結線できる。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、コイル封止用の封止剤を容易に注入することが可能になる。
【００１５】
また、第２の発明によれば、コイル封止用の封止剤を、コイルスロット（100）の底面側にも確実に注入することが可能になる。
【００１６】
また、第３の発明によれば、封止剤（106）を容易に注入することが可能になる。
【００１７】
また、第４の発明によれば、コイル（13）への配線を容易に行うことができる。そして、その配線を封止剤（106）によって固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るスラスト磁気軸受を備えた圧縮機の構成例を示す。
【図２】図２は、スラスト磁気軸受の斜視図（一部分）である。
【図３】図３は、電磁石を円盤部から軸方向に見た場合の平面図である。
【図４】図４は、コアを円盤部から軸方向に見た場合の平面図である。
【図５】図５は、図４（コア）のＡ−Ａ部分の断面図である。
【図６】図６は、図４（コア）のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図７は、封止剤の注入経過をＡ−Ａ断面で示す。
【図８】図８は、封止剤の注入経過をＢ−Ｂ断面で示す。
【図９】図９は、封止剤の注入を完了した状態をＡ−Ａ断面で示す。
【図１０】図１０は、封止剤の注入を完了した状態をＢ−Ｂ断面で示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２０】
《発明の実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係るスラスト磁気軸受（10）を備えた圧縮機（1）の構成例を示す。この圧縮機（1）は、スラスト磁気軸受（10）の他に、電動機（20）、羽根車（30）、ラジアル磁気軸受（40,40）、制御部（41）、電源部（42）、タッチダウン軸受（43,44）、及びケーシング（50）を備えている。ケーシング（50）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（50）内の空間は、壁部（51）によって区画され、壁部（51）よりも右側の空間は、電動機（20）を収容するための電動機空間（52）であり、壁部（51）よりも左側の空間は、羽根車（30）を収容するための羽根車空間（53）である。
【００２１】
〈電動機〉
電動機（20）は、回転軸（200）、回転子（201）、及び固定子（202）を備えている。回転軸（200）の一端部には、回転軸（200）と同軸状となるように円盤部（210）が設けられている。回転子（201）は、回転軸（200）と同軸状となるように回転軸（200）に固定されている。また、回転子（201）は、回転子（201）の外周面が所定の距離を隔てて固定子（202）の内周面に対向するように配置されている。固定子（202）は、ケーシング（50）の内周壁に固定されている。この例では、電動機（20）は、いわゆる永久磁石同期モータであり、回転軸（200）の軸心（O）の方向が水平向きとなるように、電動機空間（52）に収容されている。
【００２２】
なお、以下の説明において、「軸方向」とは、回転軸方向のことであって、回転軸（200）の軸心（O）の方向のことであり、「径方向」とは、回転軸（200）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、回転軸（200）の軸心（O）からより遠い側のことであり、「内周側」とは、回転軸（200）の軸心（O）により近い側のことである。
【００２３】
〈羽根車〉
羽根車（30）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成されている。また、羽根車（30）は、回転軸（200）の他端部に固定された状態で、羽根車空間（53）に収容されている。羽根車空間（53）には、吸入管（54）および吐出管（55）が接続され、羽根車空間（53）の外周部には、圧縮空間（53a）が形成されている。吸入管（54）は、気体を外部から羽根車空間（53）内に導くために設けられ、吐出管（55）は、羽根車空間（53）内で圧縮された高圧の気体を外部へ戻すために設けられている。
【００２４】
〈ラジアル磁気軸受〉
ラジアル磁気軸受（40,40）の各々は、電磁力により回転軸（200）を非接触に支持するように構成されている。この例では、ラジアル磁気軸受（40,40）は、軸方向において電動機（20）を挟んで互いに対向するように配置され、ケーシング（50）の内周壁に固定されている。
【００２５】
〈スラスト磁気軸受〉
スラスト磁気軸受（10）は、電磁力により回転軸（200）の軸方向位置を非接触で制御する。この例では、スラスト磁気軸受（10）は、回転軸（200）の円盤部（210）の近傍に配置され、ケーシング（50）の内周壁に固定されている。スラスト磁気軸受（10）の構造については後に詳述する。
【００２６】
〈制御部〉
制御部（41）は、回転軸（200）の位置が所望の位置となるように、円盤部（210）とスラスト磁気軸受（10）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示を省略）の検出値や、回転軸（200）とラジアル磁気軸受（40,40）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示を省略）の検出値に基づいて、スラスト磁気軸受（10）に供給する電力を制御するための電力指令値（スラスト電力指令値）や、ラジアル磁気軸受（40,40）に供給する電力を制御するための電力指令値（ラジアル電力指令値）を出力する。例えば、制御部（41）は、マイクロコンピュータ（図示を省略）と、マイクロコンピュータを動作させるプログラムとによって構成することが可能である。
【００２７】
〈電源部〉
電源部（42）は、制御部（41）からのスラスト電力指令値及びラジアル電力指令値に基づいて、スラスト磁気軸受（10）およびラジアル磁気軸受（40,40）に電力をそれぞれ供給する。例えば、電源部（42）は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）アンプによって構成することが可能である。
【００２８】
〈タッチダウン軸受〉
タッチダウン軸受（43）は、円盤部（210）とスラスト磁気軸受（10）との接触（特に、スラスト磁気軸受（10）による位置制御が停止した場合の接触）および回転軸（200）とラジアル磁気軸受（40,40）との接触（特に、ラジアル磁気軸受（40,40）による位置制御が停止した場合の接触）を防止するために設けられている。この例では、タッチダウン軸受（43）は、回転軸（200）の一端部（径が大きくなっている部分）の近傍に設けられている。例えば、タッチダウン軸受（43）は、アンギュラ玉軸受によって構成することが可能である。
【００２９】
タッチダウン軸受（44）は、回転軸（200）とラジアル磁気軸受（40,40）との接触（特に、ラジアル磁気軸受（40,40）による位置制御が停止した場合の接触）を防止するために設けられている。この例では、タッチダウン軸受（44）は、回転軸（200）の他端部の近傍に設けられている。例えば、タッチダウン軸受（44）は、玉軸受によって構成することが可能である。
【００３０】
〈スラスト磁気軸受の構成〉
図２は、スラスト磁気軸受（10）の斜視図（一部分）である。スラスト磁気軸受（10）は、一対の電磁石（11,11）を備えている。この例では、電磁石（11,11）は、互いに同一の形状を有し、円盤部（210）の軸方向両側にそれぞれ配置されている。なお、図２では、説明の便宜上、電磁石（11,11）の一部（半周分）および回転軸（200）の一部（半周分）を切り欠いている。
【００３１】
−電磁石−
図３は、電磁石（11）を円盤部（210）から軸方向に見た場合の平面図である。なお、図３では、後述の封止剤（106）の図示を省略してある。
【００３２】
これらの電磁石（11）は、軸方向においてギャップを挟んで円盤部（210）の軸方向端面（軸心（O）に直交する面）に対向するように配置され、電磁力（磁気吸引力）により回転軸（200）の軸方向位置を非接触で支持する。電磁石（11）は、コア（12）及びコイル（13）によって構成されている。
【００３３】
−コア−
図４は、コア（12）を円盤部（210）から軸方向に見た場合の平面図である。また、図５は、図４（コア（12））のＡ−Ａ部分の断面図であり、図６は、図４（コア（12））のＢ−Ｂ断面図である。コア（12）は、磁性材料（例えば、鉄など）によって構成されている。
【００３４】
図２等に示すように、コア（12）は、円環状の部材であり、円盤部（210）の軸方向端面に平行な平行面（S）を有している。また、図５、及び図６に示すように、コア（12）には、コイル（13）を収容するためのコイルスロット（100）が形成されている。
【００３５】
具体的に、コイルスロット（100）は円周溝である（図４、図５、図６参照）。詳しくは、コイルスロット（100）の縦断面形状（軸方向に沿った断面の形状）は方形であり、円盤部（210）への平行面（S）において開口している。すなわち、コア（12）の断面は、コの字状である。
【００３６】
また、コイルスロット（100）の外周側内面部（104）には、側部溝（103）が、該コイルスロット（100）の全周に渡って形成されている。この側部溝（103）も縦断面形状は方形であり、コイルスロット（100）内へ向けて開口している（図５参照）。更に、コイルスロット（100）の底部（101）には、底部溝（102）が全周に渡って形成されている。底部溝（102）の縦断面形状は、方形であってコイルスロット（100）内へ向けて開口している（図５参照）。
【００３７】
このコイルスロット（100）に収容されたコイル（13）は、後に詳述するように、封止剤（106）によって封止（以下、ポッティングと呼ぶ）されている。この封止剤（106）は、コイル（13）をコア（12）に固定する機能を有している。この封止剤（106）を注入するために、コア（12）では、図４に示すように、コイルスロット（100）の外周に沿って、４つの注入孔（105）が、等ピッチ（この例では９０°ピッチ）で形成されている。すなわち、注入孔（105）は、コイル（13）よりも外周側に配置されることになる。そして、それぞれの注入孔（105）は、コイルスロット（100）の開口側からコイルスロット（100）の底部（101）に向かって形成された、断面が半円状の溝である。これらの注入孔（105）は、側部溝（103）に繋がっている（図６参照）。そして、本実施形態では、側部溝（103）の断面積（A1）は、注入孔（105）の断面積（A2）よりも大きく形成されている。
【００３８】
また、側部溝（103）には、コア（12）の外部（円盤部（210）とは反対側）に貫通する２つの貫通穴（111,111）が形成されている。貫通穴（111）には、導線（14）が挿入されている。導線（14）は、コイル（13）と電源部（42）とを結線するものであり、底部溝（102）内において、コイル（13）を構成する導線の端部に結線されている。すなわち、底部溝（102）には、コイル（13）と導線（14）との結線部（図示は省略）が収容されている。
【００３９】
〈ポッティング〉
既述の通り、スラスト磁気軸受（10）では、コイル（13）が、コイルスロット（100）内にポッティングによって固定されている。ポッティングに用いる封止剤（106）は樹脂である。この例では、封止用の樹脂は、主材に硬化剤を混合して硬化させる２液性のエポキシ樹脂を用いている。
【００４０】
封止剤（106）を充填するには、まず、平行面（S）側を上にして、コア（12）を例えば作業台の上に置く。次に、封止用の樹脂の主材と硬化剤とを混合してシリンジに充填する。そして、何れかの注入孔（105）にシリンジの先端（ノズル）を差し込み、シリンジ内の樹脂を注入する。
【００４１】
図７及び図８は、樹脂（封止剤（106））の注入経過を示す。図７は、図４のＡ−Ａ断面に相当し、図８は、図４のＢ−Ｂ断面に相当する。注入孔（105）から注入された樹脂は、図７及び図８に示すように、側部溝（103）に入り込んで、コイルスロット（100）の周方向に回りながら下から順に溜まって行き、コイル（13）をその側面（コア（12）の外周側に向いている面や内周側に向いた面）から包み込む。図７、図８に示した段階では、コイル（13）側面の概ね下半分が樹脂で覆われている。また、注入された封止剤（106）は、底部溝（102）にも入り込み、底部溝（102）内を周方向に回りながら底面側からコイル（13）を包み込むことになる。このように、下方から順に封止剤（106）を充填すると、コイルスロット（100）内に余分な空気が残り難いので都合がよい。
【００４２】
ある程度、封止剤（106）が溜まったら（具体的には、所定の容量を注入し終えた後）、別の注入孔（105）から、再度、シリンジで封止剤（106）を注入する。このように封止剤（106）の注入を４箇所の注入孔（105）において順次行ってゆくと、コイル（13）の側面が完全に封止剤（106）によって包み込まれる。そして、コイル（13）の上面（コイルスロット（100）の開口側から見える面）にも封止剤（106）を流し込むと、コイル（13）全体が封止剤（106）によって確実に包み込まれる。図９及び図１０は、封止剤（106）の注入を完了した状態を示す。なお、図９は、図４のＡ−Ａ断面に相当し、図１０は、図４のＢ−Ｂ断面に相当する。
【００４３】
その後、所定時間（例えば２４時間）が経過すると、封止剤（106）が硬化し、コイル（13）は、コイルスロット（100）内でコア（12）に固定される。
【００４４】
〈本実施形態における効果〉
以上のように、本実施形態によれば、側部溝（103）と、それに封止剤（106）を導入できる注入孔（105）とを設けたことによって、容易に樹脂（封止剤（106））をコイル（13）の回りに回り込ませて封止（コイル（13）を固定）することが可能になる。この効果は、側部溝（103）の断面積（A1）を注入孔（105）の断面積（A2）よりも大きく形成したことによって、より確実なものになる。また、底部溝（102）によってもこの効果は、より確実なものになる。
【００４５】
また、本実施形態では、コイル（13）がコイルスロット（100）から抜け出す方向に、不測の外力が作用したとしても、側部溝（103）部分で封止剤（106）が保持され、コイル（13）の位置ずれを防止できる。
【００４６】
《その他の実施形態》
なお、注入孔（105）の数、断面形状は例示である。同様に、側部溝（103）や底部溝（102）の断面形状も例示である。
【００４７】
また、注入に用いたシリンジも例示であり、他の装置を用いて注入してもよい。
【００４８】
また、封止剤として挙げたエポキシ樹脂も例示であり、他の樹脂を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、スラスト磁気軸受として有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１０      スラスト磁気軸受
１２      コア
１３      コイル
１４      導線
１００    コイルスロット
１０１    底部
１０２    底部溝
１０３    側部溝
１０４    外周側内面部
１０５    注入孔
１０６    封止剤
１１１    貫通穴
２００    回転軸
２１０    円盤部
【図１】
2016114114.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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