JPS6032545A - 磁気推力軸受の励磁コイル - Google Patents

磁気推力軸受の励磁コイル

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JPS6032545A
JPS6032545A JP58128451A JP12845183A JPS6032545A JP S6032545 A JPS6032545 A JP S6032545A JP 58128451 A JP58128451 A JP 58128451A JP 12845183 A JP12845183 A JP 12845183A JP S6032545 A JPS6032545 A JP S6032545A
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JP
Japan
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coil
slot
thrust bearing
excitation coil
magnetic thrust
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JP58128451A
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English (en)
Inventor
Kenji Endo
研二 遠藤
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0474Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0476Active magnetic bearings for rotary movement with active support of one degree of freedom, e.g. axial magnetic bearings
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    • F16C37/005Cooling of bearings of magnetic bearings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/09Structural association with bearings with magnetic bearings
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は回転体特に立軸電気機械の回転子を支持するた
めに該回転子側に回転部が、また前記電気機械の固定子
側に固定部が相互に対向してそれぞれ配置され、かつ相
互の間に磁気吸引力が作用する如くにされた非接触形の
磁気推力軸受の励磁コイルに関する。この種の励磁コイ
ルは磁気推力軸受が運転中に生ずる銅損による温度上昇
を極力低減するために可及的に熱放散効率が高くなる如
くにするとともに、磁気推力軸受の運転と停止との反覆
にもとづく温度変化によりスロット内部で生ずる前記コ
イルの延伸収縮に起因する応力から保護される如くに配
慮する必要がある。
〔従来技術とその問題点〕
従来の磁気推力軸受においては第1図に示す如く、例え
ば立軸形水力発電機の回転子軸1に固定された円板状の
磁性体からなる回転部2に対し、前記発電機の固定子側
に設けられる同様に磁性体からなる円環状の固定部4が
エアギャップ3を介して対向配置される。固定部40回
転部2に対面する部分に設けられた複数個のリング状の
スロット5 、51には励磁コイル6.61が収納され
る。この場合励磁コイル6.61を適宜の手段によシ励
磁することによって、第1図の破線矢印が示す如くスロ
ット5 、51の周囲に回転部2.エアギャップ3、固
定部4にわたる磁束を生じ、その結果回転部2と固定部
4との間に磁気吸引力が発生し、磁気推力軸受が回転子
軸1の負担する荷重を支持することができる。
励磁コイル6.61は通常第2図に示す如く平角導線7
を所定の回数巻回して構成され必要な外装絶縁8が施さ
れてスロッ) 5 、51の内部に収納される。その際
前記励磁コイル6.61をスロット5゜51内に固定す
るために、スロッ) 5 、51のエアギャップ3に対
して開口する部分に全周のうち通常数個所を択んでくさ
び9が設けられる。
以上の如くにして磁気推力軸受の固定部4のスロツ) 
5 、51の内部に収納される励磁コイル6゜61の温
度上昇を極力低減するために、励磁電流による銅損にも
とづく励磁コイルの発熱が可及的に固定部4に伝達放散
されるように通常励磁コイル6.61の外装絶縁8がス
ロット5 、51の内壁に密着する如くにする。しかし
このような処置は一方において励磁コイル6.61をス
ロット5151の内壁で固定し、その運動を完全に拘束
することになるから、磁気推力軸受の運転と停止との反
覆の間に生ずる温度変化にもとづいてスロノ) 5 、
5]の内部で励磁コイル6.61に延伸収縮が起ろうと
する度にスロットの内壁に拘束された該コイル自体に強
大な応力が生じ、その外装絶縁8の損傷、場合によって
は励磁コイル6.6」自体の破断を生ずる虞れがある。
また励磁コイル6.6]を中空の導体から構成し内部の
空洞に冷却油を流通して強制冷却を行なう場合において
も、それによる冷却効率の向上はともかくトシてスロツ
) 5 、51のスペース利用率を高める観点から励磁
コイル6.61をスロット5゜51の内壁に密着させる
限り前記の事態の根本的な雇 改善は到府望み難い。
更に今後磁気推力軸受の吸引力を加減してその作動効率
を高めるために鋭敏な制御系による励磁電流の調節が高
いひん度で行なわれるようになると、励磁コイルにおけ
る熱応力の問題は一層重大になるものと考えられる。
〔発明の目的〕
本発明は従来の磁気推力軸受の励磁コイルが有する前記
の如き欠点に鑑み、一方においてそれを構成する導体の
冷却効率が著しく向上するとともに、他方において前記
導体の温度変化によって生ずるスロット内での延伸収縮
による応力を最少限に止めて破損の虞れから実質的に保
護され得る磁気推力軸受の励磁コイルを提供することを
目的とする。
〔発明の要点〕
前記の目的を達成するために本発明では首記の励磁コイ
ルにおいて、その内部を冷却用液体が流通する適宜の中
空導体から前記コイルを構成し、かつ該コイルの外装絶
縁と該コイルを収納する前記固定部のスロットの内壁と
の間に前記中空導体の温度変化にもとづいて生ずる前記
コイルの前記スロットの内部における延伸収縮を許すに
足る遊隙を設けるとともに、前記コイルを局部的に前記
スロットの内部に保持する適宜の手段を備えることによ
り、前記励磁コイルを冷却用液体でその導体の内部から
冷却するとともに前記コイルが固定部のスロットの内壁
によって拘束されることなく必要な変位を行ない得る如
くするものである。
〔発明の実施例〕
既に第1図において説明した如く室軸形水力発電機の回
転子軸1に固定された回転部2に対し、前記発電機の固
定子側に設けられる固定部4がエアギャップ3を介して
対向して配置され、固定部4の回転部2に対面する部分
に設けられた複数個のリング状スロット5 、51の内
部に励磁コイル6゜61が収納され、励磁コイル6.6
1を適宜な手段により励磁して第1図の破線矢印が示す
如くスロット5 、51の周囲に回転部2.エアギャッ
プ3並びに固定部4にわたる磁束を生じさせ、その結果
回転部2と固定部4との間に磁気吸引力が発生し、回転
子軸lの負担する荷重を磁気推力軸受に支持させること
が可能になることは本発明に関わる磁気推力軸受の場合
においても従来の磁気推力軸受の場合と全く同様である
しかし本発明に関わる磁気推力軸受の場合には、前記ス
ロツ) 5 、51に収納される励磁コイル6゜61が
第3図に示す如く内部に空洞11を有する中空導体10
を所定の回数巻回して構成されるものでちるとともに、
励磁コイル6.61の外装絶縁8とスロツ)・5,5J
の内壁との間には遊隙ユ2が設けられる。前記中空導体
の空洞11はその内部に冷却用液体、この場合は冷却油
を循環させて中空導体10の冷却効率を導体内部から極
力高めるから、励磁コイル6.61をスロツ) 5 、
51の内壁に密着させることを全く不必要とする。その
結果磁気推力軸受が運転と停止とを反覆する間に生ずる
励磁コイル6.61の温度変化にもとづくその延伸収縮
を、スロット5 、51の内部において自由に行ない得
る程度の裕度を有する前記遊隙12を励磁コイル゛6,
61とスロツ) 5 、51の内壁との間に設けること
が可能になる。したがって本発明に関わる磁気推力軸受
の励磁コイルにおいては、導体内部の油冷却によって温
度上昇が著しく低減されるとともに、スロット内部にお
いて自由に延゛伸収縮を行ない得るから前記の熱応力か
ら解放され、その外装絶縁の損傷やコイル自体の破損を
生ずる虞れは全くなくなる。
しかし励磁コイル6.61がスロッ) 5 、51の内
部で前記の延伸収縮を行なう際、その変位が該コイル6
.61の一部分に集中して生じ、場合によっては励磁コ
イルと外部リード線との接続部に異状な応力が生じて損
傷されるのを阻止し、かっけ励磁コイルがスロットの外
部に脱落するのを防止するためにも、第4図に示す如く
リング状スロット5.51の円周上の複数個所において
適宜の詰物13によシ励磁コイル6.61を前記スロッ
) 5 、51の内部に保持する如くにするのが良い。
〔発明の効果〕
本発明は以上に説明した如く回転体、特に室軸電気機械
の回転子を支持するために該回転子側に回転部が、また
前記電気機械の固定子側に固定部が相互に対向してそれ
ぞれ配置され、かつ相互の間に磁気吸引力が作用する如
くにされた非接触形の磁気推力軸受の励磁コイルにおい
て、その内部を冷却用液体が流通する適宜の中空導体か
ら前記コイルを構成し、かつ該コイルの外装絶縁と該コ
イルを収納する前記固定部のスロットの内壁との間に前
記中空導体の温度変化にもとづいて生ずる前記コイルの
前記スロットの内部における延伸収縮を許すに足る遊隙
を設ける七ともに、前記コイルを局部的に前記スロット
の内部に保持する適宜の手段を備えることにより、励磁
コイルを固定部のスロット内部に確実に保持しながら内
部から液体で冷却してその温度上昇を極力抑制し、該コ
イル七スロットの内壁との間に所要の空隙を設け、前記
コイルがスロット内部において拘束されることなくその
温度変化にもとづく延伸収縮を行なうことを可能にする
から、熱応力に原因する前記コイルの損傷を完全に防止
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は通常の磁気推力軸受の構成を示す概略縦断面図
、第2図は従来の励磁コイルの断面を示す概略図、第3
図は本発明の励磁コイルの断面を示す概略図、第4図は
本発明の励磁コイルのスロット内配置を示す概略平面図
をそれぞれに表わす。 2・・回転部、3・エアギャップ、4・・固定部、5.
5トスロット、6.61・・励磁コイル、8 外装絶縁
、lO・・・中空導体、12・遊隙、13・詰め物。 第1図 第2図 第3図 661 6.61 ) −−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. l)回転体特に立軸電気機械の回転子を支持するために
    該回転子側に回転部が、また前記電気機械の固定・子側
    に固定部が相互に対向してそれぞれ配置され、かつ相互
    の間に磁気吸引力が作用する如くにされた非接触形の磁
    気推力軸受の励磁コイルにおいて、その内部を冷却用液
    体が流通する適宜の中空導体から前記コイルを構成し、
    かつ該コイルの外装絶縁と該コイルを収納する前記固定
    部のスロットの内壁との間に前記中空導体の温度変化に
    もとづいて生ずる前記コイルの前記スロットの内部にお
    ける延伸収縮を許すに足る遊隙を設けるとともに、前記
    コイルを局部的に前記スロットの内部に保持する適宜の
    手段を備えてなることを特徴とする磁気推力軸受の励磁
    コイル。
JP58128451A 1983-07-14 1983-07-14 磁気推力軸受の励磁コイル Pending JPS6032545A (ja)

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