JPH08200366A - 磁気軸受 - Google Patents

磁気軸受

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JPH08200366A
JPH08200366A JP7005924A JP592495A JPH08200366A JP H08200366 A JPH08200366 A JP H08200366A JP 7005924 A JP7005924 A JP 7005924A JP 592495 A JP592495 A JP 592495A JP H08200366 A JPH08200366 A JP H08200366A
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electromagnet coil
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和成 前田
Takami Ozaki
孝美 尾崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温、放射線下のような特殊な環境下でも性
能の劣化を起こすことのないような磁気軸受を提供す
る。 【構成】 磁気軸受のロータ10を磁気保持するための
ステータに巻回されるコイル材にはセラミックス被覆電
線の無機材料が用いられており、そのようなコイル材が
用いられた電磁石コイル2にアルミナクロス3が巻付け
られて、電磁継鉄1と電磁石コイル2とが絶縁されてい
る。このように無機材料が用いられることで、特殊な環
境下での材料の変質や劣化が押さえられて、磁気軸受の
性能が保証された使用が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気軸受に関し、特
に、高温、放射線下のような特殊な環境でも使用可能な
磁気軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の磁気軸受は、ステータに電磁継
鉄、電磁石コイルに絶縁被膜の付いたエナメル線が使用
されている。
【0003】ステータと電磁石コイル間には有機材料か
らなる絶縁シートが挿入されている。したがって、ステ
ータと電磁石コイル間の絶縁が図られている。電磁石コ
イルの固定と電磁石コイルの発生した熱をステータに伝
導しコイルを冷却するために、電磁石コイルがステータ
とともにモールドされている。
【0004】電磁石コイルの引出線およびセンサからの
引出線も通常のシールドケーブルが使用されている。電
磁石コイルの接続およびセンサの接続ははんだ付けが使
用されている。また、渦電流センサとしては、シート状
のコイルやエナメル線がベーク材等でコイル状に巻付け
られたものが使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エナメ
ル線に施されている絶縁材料(有機材料)の耐熱温度は
H種が使用されても、180℃〜200℃が限界であ
る。したがって、高温下で使用された場合には、電線の
絶縁材が劣化し、隣接する電線同士が短絡状態になって
しまう。そのため、コイルとしての機能が果たされない
という問題があった。
【0006】また、モールド材として使用される樹脂や
ワニス絶縁材についても、耐熱温度が低い。したがっ
て、高温中や放射線中での使用においては、材料の劣化
が起こり、モールド材の使用が不可能となるという問題
があった。
【0007】さらに、絶縁シートについても、耐熱温度
は低い。そのため、高温下では使用不可能であるという
問題があった。
【0008】すなわち、従来の磁気軸受は、絶縁材や接
着剤に有機材料が多く使用されている。そのため、高温
下での使用や、高真空、放射線等の特殊な環境での使用
に対しては、材料の酸化による性能の低下、放射線によ
る有機材料の劣化による性能の低下や高温による有機材
料の劣化の問題があり、有機材料の使用には限界があっ
た。
【0009】ゆえに、本発明の目的は、高温、放射線の
ような特殊な環境下でも性能劣化を起こすことのない磁
気軸受を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る磁
気軸受は、ロータをステータによって磁気保持する磁気
軸受であって、ステータに巻回されるコイル材としてセ
ラミックス被覆電線が用いられた電磁石コイルと、電磁
石コイルとステータとを絶縁するためにバイアスに織ら
れて電磁石コイルに巻き付けられたアルミナ繊維織布と
を備えて構成される。
【0011】請求項2では、請求項1の電磁石コイル
は、ステータに押付けられて設けられている。
【0012】請求項3の発明に係る磁気軸受は、ロータ
をステータによって磁気保持し、ロータに対向するよう
に設けられたセンサを含む磁気軸受であって、センサ
は、その端面がロータに対向するアルミナセラミックス
からなる柱状部を含み、その側面の周囲に沿ってコイル
を巻付けることにより渦電流式センサを構成し、かつ、
アルミナセラミックスに金属製のねじ部がロウ付けされ
ている。
【0013】請求項4では、請求項3のセンサは、柱状
部の側面の周囲に沿って形成されたねじ溝にコイルが巻
付けられた渦電流式センサを含んでいる。
【0014】請求項5では、請求項3のセンサは、柱状
部の側面の周囲に沿って形成された凹部にコイルが巻付
けられた渦電流型センサを含んでいる。
【0015】
【作用】請求項1の発明に係る磁気軸受は、電磁石コイ
ルのコイル材としてセラミックス被覆電線を用い、電磁
石コイルとステータとを絶縁するためにアルミナ繊維織
布を用いて、高温下での材料の劣化を起こすことなく性
能を維持でき、また放射線下における材料の劣化を軽減
して、性能を維持できる。
【0016】請求項5の発明に係る磁気軸受は、その周
囲に沿ってコイルが巻付けられた柱状部にアルミナセラ
ミックスを用いるので、高温下での材料の劣化を起こす
ことなく、また放射線下における材料の劣化を起こすこ
となく、性能を維持することができる。
【0017】
【実施例】図1は、この発明の一実施例による磁気軸受
の概略図であり、図2は、図1のII−IIラインから
見た図である。
【0018】図1および図2を参照して、この実施例の
磁気軸受は、ロータ10を電磁継鉄(ステータ)1によ
って磁気保持する。電磁継鉄(ステータ)1は、ステー
タ押さえ12に取り付けられている。電磁継鉄1は、通
常使用されている電磁継鉄に高温酸化防止のため、無機
接着剤が薄く塗布されて焼成されたものである。そし
て、その表面に薄いセラミックスの被膜が形成され、高
温状態に置かれても酸化により性能が低下しないように
工夫されている。
【0019】電磁継鉄1に巻回されるコイル材として無
機耐熱電線(セラミックス被覆電線)が使用される電磁
石コイル2は、電磁継鉄1に対してあるギャップが保た
れて設けられている。この電磁石コイル2の無機耐熱電
線(セラミックス被覆電線)が使用されたため、高温ま
で電磁石コイル2の絶縁は保たれる。
【0020】ここで、無機耐熱電線として、セラミック
ス被覆電線以外にも絶縁体としてのセラミックスガラス
管、金属酸化物粉末を金属管中に充填した形の電線等が
挙げられる。しかしながら、これらの電線は、曲げ加工
性や接続部の処理などの作業性に難点がある。さらに、
これらの電線は、導体径に対して電線としての径が大と
なり、高集積化、巻線化が困難であるという問題があ
る。
【0021】その点、セラミックス被覆電線は、導体の
表面に薄いセラミックスがコーティングされたものであ
り、可撓性に優れている。したがって、セラミックス被
覆電線は小口径のコイル化に適している。また、セラミ
ックス被覆電線の被覆が薄いため、スペースファクタに
優れているという利点もある。
【0022】このような利点を有するセラミックス被覆
電線であっても、他の無機耐熱電線に比べて可撓性に優
れているものの、曲げ部においては、セラミックスの被
覆の剥離が発生したり、セラミックス被覆に亀裂が入る
場合がある。その場合には、絶縁耐圧が低下してしま
う。
【0023】そこで、電磁継鉄1と電磁石コイル2との
間のギャップが前述のように保たれる必要がある。その
ために、アルミナクロス(アルミナ繊維織布)3は、電
磁石コイル2に巻付けられて、電磁継鉄1と電磁石コイ
ル2との間の絶縁を確保している。また、このアルミナ
クロス3は、このアルミナ繊維の弾性変形を利用して電
磁石コイルを電磁継鉄1に固定する役目もある。
【0024】このようにアルミナクロス3が使用される
が、絶縁はギャップにて行なわれている。したがって、
電磁石コイル2の電磁継鉄1への固定を別の方法で行な
えば、ギャップを確保でき、さらに、耐熱性があり導電
性のない無機材料であれば、アルミナクロスの代わりに
そのような無機材料が用いられてもよい。たとえば、ギ
ャップが形成されるためにセラミックスのプレートが挟
み込まれてもよい。また、耐熱ガラス繊維、セラミック
スペーパなどが使用されてもよいが、アルミナクロスが
最も適している。
【0025】なお、アルミナクロス3は、織り目に沿っ
て切断や折曲げ加工が行なわれると、アルミナ繊維のほ
つれや繊維の切断が起こってしまう。そこで、この実施
例のアルミナクロスの切断加工は、織り目に対して約4
5°の角度で行なわれている。さらに、アルミナクロス
の折り曲げ加工も織り目に対して約45°の角度で行
う。この折り曲げ加工をバイアス折りという。
【0026】次に、電磁石コイル2が、クサビ4とコイ
ル押さえ5で固定されているため、そのクサビ4および
コイル押さえ5について詳しく説明する。
【0027】図3は、図1の左下の拡大図であり、図4
は、図2の左の一部分の拡大図である。
【0028】図3および図4を参照して、クサビ4およ
びコイル押さえ5について特に説明する。電磁石コイル
2の周りおよび隙間にはアルミナクロス3が詰められて
いる。そして、クサビ4およびコイル押さえ5は、電磁
石コイル2の固定と熱伝導を行なっている。すなわち、
クサビ4およびコイル押さえ5は、電磁石コイル2が振
動や熱膨張で移動し、電磁継鉄1と接触したり、そのギ
ャップが小さくなって絶縁耐圧が低下することを防止し
ている。さらに、クサビ4およびコイル押さえ5は、セ
ラミックス被覆が剥離することを防止している。さら
に、クサビ4およびコイル押さえ5は、電磁石コイル2
の発生した熱をステータ等に効率よく伝導している。
【0029】特に、クサビ4により電磁石コイル2がコ
イルエンド側31から矢印の向きで外側へ電磁石継鉄1
に押付けられることで、電磁石コイル2が振動して動く
ことや熱膨張によって動くことが防止される。また、電
磁石コイル2からステータへの熱伝導の効率もよくな
る。
【0030】次に、図1に戻って、ロータ10に対向し
てセンサ6が設けられている。センサ6は、センサ取付
ベース11に取付けられており、ロータ10とのギャッ
プを検出する。センサ6としては、渦電流型のセンサが
用いられている。センサ6は、図2に示すように、セン
サベース7と、キャップ8と、センサコイル9とを含ん
でいる。
【0031】図5は、センサベースを示した図であり、
図6は、図5のVI−VIラインから見た図であり、図
8は、センサベースにセンサコイルが巻付けられたセン
サの側面図およびセンサキャップを示した図であり、図
7は、図8のVII−VIIラインから見た図であり、
図9は、図8のIX−IXラインから見た図である。
【0032】センサベース7とセンサキャップ8は、ア
ルミナセラミックスで形成されている。センサベース7
は、その端面32がロータ10に対向する柱状部33を
有する。また、センサベース7には、電気端子用の金属
14および固定用の金属13がロウ付けされている。こ
れら金属14,15にはねじが切られており、それぞれ
センサコイル9の電線の固定とセンサ6のセンサ取付ベ
ース11への固定に使用される。
【0033】センサベース7の柱状部33に、雄ねじが
切られている。図8のA部の拡大図である図10に示す
ように、雄ねじのねじ溝部分に併せて電線34が巻かれ
て、センサコイル9が形成されている。雄ねじはコイル
のずれ防止と絶縁を確保するためのものである。
【0034】なお、図11に示すように、センサベース
7の柱状部33の側面の周囲に沿って凹部(溝)35が
設けられて、セラミックス電線17が巻付けられてもよ
い。
【0035】図8に戻って、センサコイル9は、センサ
ベース7の雄ねじの山の部分より外にでない細い電線が
用いられて、無機接着剤とセンサベース7の雄ねじの外
径と同じ大きさの内径を有するセンサキャップ8とによ
って、センサベース7の雄ねじの部分に固定される。
【0036】センサコイル9の終端は、センサベース7
にロウ付けされている電極で無機同軸ケーブル16と接
続される。無機同軸ケーブル16は、同軸ケーブル押さ
え15によって固定される。
【0037】このように、センサの構成部品(センサベ
ース7,キャップ8,センサコイル9)においても、無
機材料が用いられて、高温下での材料の劣化が起こるこ
となく、また放射線下での材料の劣化が起こることがな
いので、センサの性能を維持できる。
【0038】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、磁気
軸受の構成部品に無機材料が用いられることで、高温、
放射線のような特殊な環境下での材料の変質や劣化を抑
制でき、高温状態での使用や温度変化の大きな環境また
は放射線中の環境のような特殊な環境下での使用が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施例による磁気軸受の
概略図である。
【図2】図1のII−IIラインから見た図である。
【図3】図1の左下の部分の拡大図である。
【図4】図2の左半分における一部の拡大図である。
【図5】図1のセンサを構成するセンサベースを示した
図である。
【図6】図5のVI−VIラインから見た図である。
【図7】図8のVII−VIIラインから見た図であ
る。
【図8】センサベースにセンサコイルが付けられたセン
サの側面図およびキャップを示した図である。
【図9】図8のIX−IXラインから見た図である。
【図10】図8のA部の拡大図である。
【図11】他のセンサベースの一部拡大図である。
【符号の説明】
1 電磁継鉄(ステータ) 2 電磁石コイル 3 アルミナクロス 6 センサ 10 ロータ 17 セラミックス電線 33 柱状部 35 凹部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータをステータによって磁気保持する
    磁気軸受であって、 前記ステータに巻回されるコイル材としてセラミックス
    被覆電線が用いられた電磁石コイルと、 前記電磁石コイルと前記ステータとを絶縁するためにバ
    イアスに織られて前記電磁石コイルに巻き付けられたア
    ルミナ繊維織布とを備えた、磁気軸受。
  2. 【請求項2】 前記電磁石コイルは、前記ステータに押
    付けられて設けられる、請求項1記載の磁気軸受。
  3. 【請求項3】 ロータをステータによって磁気保持し、
    ロータに対向するように設けられたセンサを含む磁気軸
    受であって、 前記センサは、その端面が前記ロータに対向するアルミ
    ナセラミックスからなる柱状部を含み、その側面の周囲
    に沿ってコイルを巻付けることにより渦電流式センサを
    構成し、かつ、前記アルミナセラミックスに金属製のね
    じ部がロウ付けされていることを特徴とする、磁気軸
    受。
  4. 【請求項4】 前記センサは、前記柱状部の側面の周囲
    に沿って形成されたねじ溝にコイルが巻付けられた渦電
    流式センサを含む、請求項3記載の磁気軸受。
  5. 【請求項5】 前記センサは、前記柱状部の側面の周囲
    に沿って形成された凹部にコイルが巻付けられた渦電流
    式センサを含む、請求項3記載の磁気軸受。
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