JP4039077B2

JP4039077B2 - Thrust magnetic bearing device

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Publication number: JP4039077B2
Application number: JP2002044506A
Authority: JP
Inventors: 健裕新膳
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: JP2003239969A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスラスト磁気軸受装置に関し、回転体などのスラスト荷重を支持する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８（ａ）は従来のスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線矢視図である。これらの図に示すように、回転体の回転軸であるシャフト１にはスラスト円盤２が取り付けられており、このスラスト円盤２をスラスト方向（シャフトの軸方向）の両側から挟むようにして一対の電磁石３が対向配置されている。電磁石３は電磁石鉄心４と、この電磁石鉄心４に巻回した電磁石コイル５とを有している。従って、電磁石コイル５に電流を流すと、磁束が発生してスラスト円盤２に対する磁気吸引力が発生するため、スラスト円盤２に作用するスラスト荷重を支持することができる。
【０００３】
かかるスラスト磁気軸受装置７は、例えば『電気学会磁気浮上応用技術調査専門委員会編「磁気浮上と磁気軸受」コロナ社、１９９３年』の第５章に示されているような回転電機の軸受装置に適用される。この文献に示されている回転電機の構成を図８（ｃ）に示す。同図に示すように、フレーム１１には固定子１２が固定され、固定子１２の内側には回転子１３が設けられている。そして、回転子１３の回転軸であるシャフト１はラジアル磁気軸受装置１６とスラスト磁気軸受装置７とによって非接触に支持されている。ラジアル磁気軸受装置１６はシャフト１の両側に設けられ、何れもシャフト１５に固定した回転部材１８と、この回転部材１８の周囲に対向配置した電磁石１９と有している。そして、スラスト磁気軸受装置７はシャフト１５の一端側に設けられており、上記のとおりの構成を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のスラスト磁気軸受装置７では、スラスト円盤２に対してスラスト方向の一方だけでなく、他方にも磁気吸引力を発生するためにはスラスト円盤２の両側の電磁石３（電磁石鉄心４及び電磁石コイル５）を互いに独立させる必要がある。これに対し、現在、コストダウンなどを図るために電磁石コイルなどをできるだけ少なくしたいという要求がある。
【０００５】
従って、本発明は上記の事情に鑑み、一体の電磁石で両方向（スラスト方向の一方及び他方）に磁気吸引力を発生可能なスラスト磁気軸受装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明のスラスト磁気軸受装置は、シャフトの外周面に突設したスラスト軸受部材と、このスラスト軸受部材に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する電磁石とを有してなるスラスト磁気軸受装置であって、
前記電磁石は、横断面形状が前記スラスト軸受部材の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して両端面がスラスト軸受部材のスラスト方向両面にそれぞれ対向する電磁石鉄心と、この電磁石鉄心に巻回してこの電磁石鉄心の片側にのみ設けた電磁石コイルとを有してなり、
前記シャフト端部と前記電磁石鉄心との間に磁路変更部材を設けることにより、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間の第１ギャップが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の一方の面と前記電磁石鉄心の一方の端面との間の第２ギャップよりも小さくて、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第１ギャップ、前記スラスト軸受部材の先端面と電磁石鉄心との間の第３ギャップ、及び、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と前記電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度よりも前記第４ギャップにおける磁束密度のほうが高くて、スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の他方の端面の方向に磁気吸引力が働くように構成したことを特徴とする。
【０００７】
また、第２発明のスラスト磁気軸受装置は、シャフトの外周面に突設したスラスト軸受部材と、このスラスト軸受部材に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する電磁石とを有してなるスラスト磁気軸受装置であって、
前記電磁石は、横断面形状が前記スラスト軸受部材の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して両端面が前記スラスト軸受部材のスラスト方向両面にそれぞれ対向する電磁石鉄心と、この電磁石鉄心に巻回してこの電磁石鉄心の片側にのみ設けた電磁石コイルとを有してなり、
前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に磁路変更部材を設けないときには、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間の第１ギャップが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の一方の面と前記電磁石鉄心の一方の端面との間の第２ギャップよりも大きくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第２ギャップ、前記スラスト軸受部材の先端面と電磁石鉄心との間の第３ギャップ、及び、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と前記電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度のほうが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップにおける磁束密度よりも高くなって、前記スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の一方の端面の方向に磁気吸引力が働き、
前記シャフト端部と前記電磁石鉄心との間に前記磁路変更部材を設けたときには、この磁路変更部材によって前記第１ギャップが前記第２ギャップよりも小さくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第１ギャップ、前記第３ギャップ及び前記第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度よりも前記第４ギャップにおける磁束密度のほうが高くなって、スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の他方の端面の方向に磁気吸引力が働くように構成したスラスト磁気軸受装置において、
前記磁路変更部材を移動させるアクチュエータを備え、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に前記磁路変更部材を設けないときには前記アクチュエータによって前記磁路変更部材を前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間から引き抜き、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に前記磁路変更部材を設けるときには前記アクチュエータによって前記磁路変更部材を前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に挿入するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、第３発明のスラスト磁気軸受装置は、シャフトの外周面に突設したスラスト軸受部材と、このスラスト軸受部材に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する電磁石とを有してなるスラスト磁気軸受装置であって、
前記電磁石は、横断面形状が前記スラスト軸受部材の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して両端面が前記スラスト軸受部のスラスト方向両面にそれぞれ対向する電磁石鉄心と、この電磁石鉄心に巻回してこの電磁石鉄心の片側にのみ設けた電磁石コイルとを有し、且つ、前記シャフトの端部と対向する前記電磁石鉄心の内面に磁路変更部を突設した構成とし、
前記スラスト軸受部が電磁石鉄心の両端面に対してスラスト方向の一方に片寄ったときには、前記磁路変更部が前記シャフトの端部と重ならず、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間の第１ギャップが、前記スラスト軸受部のスラスト方向の一方の面と前記電磁石鉄心の一方の端面との間の第２ギャップよりも大きくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第２ギャップ、前記スラスト軸受部の先端面と前記電磁石鉄心との間の第３ギャップ、及び、前記スラスト軸受部のスラスト方向の他方の面と前記電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度のほうが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップにおける磁束密度よりも高くなって、前記スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の一方の端面の方向に磁気吸引力が働き、
前記スラスト軸受部が前記電磁石鉄心の両端面に対してスラスト方向の他方に片寄ったときには、前記磁路変更部が前記シャフトの端部と重なって、前記第１ギャップが前記第２ギャップよりも小さくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第１ギャップ、前記第３ギャップ及び前記第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度よりも前記第４ギャップにおける磁束密度のほうが高くなって、スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の他方の端面の方向に磁気吸引力が働くように構成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１（ａ）は本発明の実施の形態１に係るスラスト磁気軸受装置の構成（磁路変更管を設けない状態）を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ方向矢視図（平面図）である。また、図２（ａ）は本発明の実施の形態１に係るスラスト磁気軸受装置の構成（磁路変更管を設けた状態）を示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ方向矢視図（平面図）である。図１及び図２に示すスラスト磁気軸受装置は立軸形のものである。なお、図１と図２では磁路変更管２６を設けるか否かが相違するだけであり、その他の構成は同じである。
【００１２】
図１に示すように、スラスト磁気軸受装置はスラスト軸受部材としてのスラスト円盤２２と電磁石２３とを有している。スラスト円盤２２は回転体の回転軸であるシャフト２１の外周面に突設されており、電磁石２３はスラスト円盤２２に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する。なお、図示例ではシャフト２１の端部２１ａ（スラスト円盤２２よりも先の部分）の径を、シャフト２１の他の部分（スラスト円盤２２よりも手前の部分）の径よりも大きくしている。
【００１３】
そして、電磁石２３は一体のものであり、平面視が円環状で一体の電磁石鉄心２４と、この電磁石鉄心２４に巻回した電磁石コイル２５とを有している。電磁石鉄心２４は横断面形状がスラスト円盤２２の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して、両端面２４ａ，２４ｂが、スラスト円盤２２のスラスト方向（シャフトの軸方向）の両面２２ａ，２２ｂにそれぞれ対向している。電磁石コイル２５は電磁石鉄心２４の片側にのみ一体設けられている。
【００１４】
また、シャフト端部２１ａ（外周面２１ｂ）と電磁石鉄心２４（内面２４ｃ）との間には第１ギャップδＤ、スラスト円盤２２のスラスト方向の一方の面２２ａと電磁石鉄心２４の一方の端面２４ａとの間には第２ギャップδＡ、スラスト円盤２２の先端面（外周面）２２ｃと電磁石鉄心２４（凹部の内面２４ｄ）との間には第３ギャップδＣ、スラスト円盤２２のスラスト方向の他方の面２２ｂと電磁石鉄心２４の他方の端面２４ｂとの間には第４ギャップδＢをそれぞれ有している。そして、図１（ａ）のように磁路変更管２６（図２参照）をシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に設けないときには、第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも大きくなり（δＤ＞δＡ）、図２（ａ）に示すように平面視が円環状の磁路変更部材である磁路変更管２６をシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に設けたときには、第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも小さくなるように設定されている（δＤ＜δＡ）。なお、第２ギャップδＡ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢはほぼ等しい大きさとなっている。
【００１５】
このようにシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に磁路変更管２６を設けないときには、第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも大きくなることにより、図１（ａ）に点線で示すように電磁石コイル２５に電流を流したときに電磁石２３で生じる磁束が、主に、第２ギャップδＡ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢを通る。その結果、第２ギャップδＡにおける磁束密度のほうが第４ギャップδＢにおける磁束密度よりも高くなるため、スラスト円盤２２に対して電磁石鉄心２４の一方の端面２４ａの方向（矢印Ｄ方向）に磁気吸引力が働く。
【００１６】
一方、磁路変更管２６をシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に設けたときには、この磁路変更管２６によって第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも小さくなることにより、図２（ａ）に点線で示すように電磁石２３で生じる磁束が、主に、第１ギャップδＤ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢを通る。その結果、第２ギャップδＡにおける磁束密度よりも第４ギャップδＢにおける磁束密度のほうが高くなるため、スラスト円盤２２に対して電磁石鉄心２４の他方の端面２４ｂの方向（矢印Ｅ方向）に磁気吸引力が働く。
【００１７】
なお、図２では磁路変更管２６を電磁石鉄心２４の内面２４ａに固定しているが、磁路変更管２６はシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に設ければよく、例えばシャフト端部２１ａの外周面２１ｂに固定してもよい。
【００１８】
以上のように、本実施の形態１のスラスト磁気軸受装置によれば、電磁石２３は一体のものであり、しかも、磁路変更管２６をシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に設けるか否かにより、スラスト円盤２２に対して２方向（スラスト方向の一方及び他方）への磁気吸引力を発生させることができる。従って、スラスト荷重がどちらか片方だけにしかかからない場合には、このスラスト荷重の方向が何れの方向であっても、図１のように磁路変更管２６を設けない状態、又は、図２のように磁路変更管２６を設けた状態にしてスラスト荷重を支持することができる。
【００１９】
＜実施の形態２＞
図３は本発明の実施の形態２に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図であり、図３（ａ）には磁路変更管を引き抜いた状態を示し、図３（ｂ）には磁路変更管を挿入した状態を示している。上記実施の形態１は静的な磁気吸引力発生方向の切り替えを行うものであるのに対して、本実施の形態２は動的な磁気吸引力発生方向の切り替えを行うものである。
【００２０】
即ち、図３に示すように、本実施の形態２のスラスト磁気軸受装置では、磁路変更管２６をスラスト方向（シャフトの軸方向）に移動させるアクチュエータ３１を備えている。そして、シャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に磁路変更管２６を設けないときには、アクチュエータ３１で磁路変更管２６を矢印Ｄ方向に移動させてシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間から引き抜き、シャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に磁路変更管２６を設けるときには、アクチュエータ３１で磁路変更管２６を矢印Ｅ方向に移動させてシャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に挿入（矢印Ｅ）する構成となっている。
【００２１】
なお、シャフト端部２１ａと電磁石鉄心２４との間に磁路変更管２６を設けた（挿入した）ときと設けない（引き抜いた）ときの第１ギャップδＤと第２ギャップδＡの大小関係の変化による磁路の切り替わり（図３に点線で示す磁束を参照）など、その他の構成については上記実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する（実施の形態１の説明及び図１，図２を参照）。
【００２２】
本実施の形態２のスラスト磁気軸受装置によれば、アクチュエータ３１で磁路変更管２６を移動することにより、第１ギャップδＤの大きさを動的に変化させてスラスト円盤２２に対する磁気吸引力の発生方向を動的に切り替えることができるようになり、２方向（スラスト方向の一方及び他方）のスラスト荷重に対応可能となる。
【００２３】
＜実施の形態３＞
本実施の形態３のスラスト磁気軸受装置は自動定位機構を有するものである。図４は本発明の実施の形態３に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図であり、図４（ａ）にはスラスト円盤が一方に片寄った状態を示し、図４（ｂ）にはスラスト円盤が他方に片寄った状態を示している。また、図５は本発明の実施の形態３に係るスラスト磁気軸受装置の他の構成を示す断面図であり、図５（ａ）にはスラスト円盤が一方に片寄った状態を示し、図５（ｂ）にはスラスト円盤が他方に片寄った状態を示している。
【００２４】
図４に示すように、本実施の形態３のスラスト磁気軸受装置では、磁路変更部である平面視が円環状の磁路変更管４１を、シャフト端部２１ａと対向する電磁石鉄心２４の内面２４ｃに突設し、且つ、第１ギャップδＤの大きさがシャフト端部２１ａ及びスラスト円盤２２の位置によって変化するように配置している。即ち、図４（ａ）に示すようにスラスト円盤２２が電磁石鉄心２４の両端面２４ａ，２４ｂに対してスラスト方向（シャフトの軸方向）の一方（矢印Ｅ方向）に片寄ったときには、磁路変更管４１がシャフト端部２１ａと重ならず、図４（ｂ）に示すようにスラスト円盤２２が電磁石鉄心２４の両端面２４ａ，２４ｂに対してスラスト方向の他方（矢印Ｄ方向）に片寄ったときは、磁路変更管４１がシャフト端部２１ａと重なる（重なり量ｄ）ように磁路変更管４１を配置している。
【００２５】
そして、スラスト円盤２２が電磁石鉄心２４の両端面２４ａ，２４ｂに対してスラスト方向の一方に片寄ったときには、磁路変更管４１がシャフト端部２１ａと重ならないことから、第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも大きくなるため、図４（ａ）に点線で示すように電磁石２３で生じる磁束が、主に、第２ギャップδＡ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢを通る。その結果、第２ギャップδＡにおける磁束密度のほうが第４ギャップδＢにおける磁束密度よりも高くなるため、スラスト円盤２２に対して電磁石鉄心２４の一方の端面２４ａの方向（矢印Ｄ方向）に磁気吸引力が働く。
【００２６】
一方、スラスト円盤２２が電磁石鉄心２４の両端面２４ａ，２４ｂに対してスラスト方向の他方に片寄ったときには、磁路変更管４１がシャフト端部２１ａと重なることから、この磁路変更管４１により第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも小さくなるため、図４（ｂ）に点線で示すように電磁石２３で生じる磁束が、主に、第１ギャップδＤ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢを通る。その結果、第２ギャップδＡにおける磁束密度よりも第４ギャップδＢにおける磁束密度のほうが高くなるため、スラスト円盤２２に対して電磁石鉄心２４の他方の端面２４ｂの方向（矢印Ｅ方向）に磁気吸引力が働く。
【００２７】
なお、その他の構成については上記実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する（実施の形態１の説明及び図１，図２を参照）。
【００２８】
本実施の形態３のスラスト磁気軸受装置によれば、スラスト円盤２２が一方又は他方に片寄ると、このスラスト円盤２２とともに移動するシャフト端部２１ａと磁路変更管４１との位置関係の変化（両者が重なるか否か）によってスラスト円盤２２に対する磁気吸引力の発生方向が切り替わるため、上記実施の形態２のようなアクチュエータが不要となる。
【００２９】
なお、上記では磁路変更部として磁路変更管４１を設けたが、これに限定するものではなく、電磁石鉄心２４の内面２４ｃに磁路変更部が突設されていればよい。例えば電磁石鉄心２４の内面２４ｃの一部を突出させてもよい。また、図５に示すように電磁石鉄心２４の内面側の磁路変更部４１におけるスラスト円盤２２側の端面４１ａを、スラスト円盤２２に向かって外側に広がる傾斜面としてもよい。
【００３０】
＜参考例＞
本参考例のスラスト磁気軸受装置も自動定位機構を有するものである。図６（ａ）は本発明の参考例に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＦ方向矢視図（平面図）である。図６に示すスラスト磁気軸受装置は立軸形のものである。
【００３１】
図６に示すように、スラスト磁気軸受装置はスラスト軸受部材としてのスラスト円盤５２と電磁石５３とを有している。スラスト円盤５２は回転体の回転軸であるシャフト５１の外周面に突設され、電磁石５３はスラスト円盤５２に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する。そして、スラスト円盤５２はスラスト方向の２箇所に設けられている。電磁石５３は一体のものであり、平面視が円環状で一体の電磁石鉄心５４と、電磁石コイル５５とを有している。電磁石鉄心５５は、横断面形状がコ字状に屈曲して両端面５４ａ，５４ｂが、２つのスラスト円盤５２の先端面５２ａにそれぞれ対向している。電磁石コイル５５は電磁石鉄心５４の内側の凹部に嵌装するようにして巻回されている。
【００３２】
従って、本参考例のスラスト磁気軸受装置によれば、電磁石コイル５５に電流を流すと電磁石５３で発生する磁束が、図６（ａ）に示すように電磁石鉄心５４の両端面５４ａ，５４ｂと、２つのスラスト円盤５２の先端面５２ａとの間のギャップを通る。そして、この状態からスラスト円盤５２が矢印Ｄ又はＥのようにスラスト方向（シャフトの軸方向）に変位すると、前記ギャップを最小（磁路を最短）にするような復元力（磁気吸引力）がスラスト円盤５２に働く。このため、本参考例のスラスト磁気軸受装置では比較的単純な構造でスラスト円盤５２に作用する２方向（スラスト方向の一方及び他方）のスラスト荷重を支持することができる。
【００３３】
＜実施の形態４＞
上記実施の形態１〜３では回転体（回転電機の回転子など）のような線対称の構造物へスラスト磁気軸受装置を適用する場合について説明したが、本願発明のスラスト磁気軸受装置は面対称の構造物へ適用することもできる。その一例を図７に示す。図７（ａ）は本発明の実施の形態４に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＧ方向矢視図（平面図）、図７（ｃ）は図７（ａ）のＩ方向矢視図（側面図）である。本実施の形態のスラスト磁気軸受装置は上記実施の形態１のスラスト磁気軸受装置と同様の構成のものであるが、回転体ではなく、軸方向に往復移動可能なプランジャ型の構造物に適用したものである。
【００３４】
図７に示すように、スラスト磁気軸受装置はスラスト軸受部材としてのスラスト板６２と電磁石６３とを有している。スラスト板６２はシャフト６１（シャフト端部６１ａ）の外周面に突設され、電磁石６３はスラスト板６２に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する。シャフト６１は矢印Ｈのようにスラスト方向（シャフトの軸方向）に往復移動可能なプランジャである。また、図示例では、シャフト端部６１ａ（スラスト板６２よりも先の部分）の径（幅）を、シャフト６１の他の部分（スラスト板６２よりも手前の部分）の径（幅）よりも大きくしている。
【００３５】
そして、左右に設けた電磁石６３はそれぞれ一体のものであり、平面視が矩形状で一体の電磁石鉄心６４と、この電磁石鉄心６４に巻回した電磁石コイル６５とを有している。電磁石鉄心６４は横断面形状がスラスト板６２の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して、両端面６４ａ，６４ｂが、スラスト板６２のスラスト方向の両面６２ａ，６２ｂにそれぞれ対向している。電磁石コイル６５は電磁石鉄心６４の片側にのみ一体設けられている。
【００３６】
また、シャフト端部６１ａ（外周面６１ｂ）と電磁石鉄心６４（内面６４ｃ）との間には第１ギャップδＤ、スラスト板６２のスラスト方向の一方の面６２ａと電磁石鉄心６４の一方の端面６４ａとの間には第２ギャップδＡ、スラスト板６２の先端面６２ｃと電磁石鉄心６４（凹部の内面６４ｄ）との間には第３ギャップδＣ、スラスト板６２のスラスト方向の他方の面６２ｂと電磁石鉄心６４の他方の端面６４ｂとの間には第４ギャップδＢを有している。そして、磁路変更部材としての磁路変更板６６をシャフト端部６１ａと電磁石鉄心６４との間に設けないときには（このときの状態は図示省略）、第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも大きくなり（δＤ＞δＡ）、且つ、図示のように磁路変更板６６をシャフト端部６１ａと電磁石鉄心６４との間に設けたときには第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも小さくなるように設定されている（δＤ＜δＡ）。なお、第２ギャップδＡ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢはほぼ等しい大きさとなっている。
【００３７】
このようにシャフト端部６１ａと電磁石鉄心６４との間に磁路変更板６６を設けないときには、第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも大きくなることにより、図示は省略するが電磁石２３で生じる磁束が、主に、第２ギャップδＡ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢを通り、その結果、第２ギャップδＡにおける磁束密度のほうが第４ギャップδＢにおける磁束密度よりも高くなるため、スラスト板６２に対して電磁石鉄心６４の一方の端面６４ａの方向に磁気吸引力が働く。一方、磁路変更板６６をシャフト端部６１ａと電磁石鉄心６４との間に設けたときには、この磁路変更板６６によって第１ギャップδＤが第２ギャップδＡよりも小さくなることにより、図示は省略するが電磁石６３で生じる磁束が、主に、第１ギャップδＤ、第３ギャップδＣ及び第４ギャップδＢを通り、その結果、第２ギャップδＡにおける磁束密度よりも第４ギャップδＢにおける磁束密度のほうが高くなるため、スラスト板６２に対して電磁石鉄心６４の他方の端面６４ｂの方向に磁気吸引力が働く。
【００３８】
本実施の形態４のスラスト磁気軸受装置によれば、上記実施の形態１と同様、電磁石６３は一体のものであり、しかも、磁路変更板６６をシャフト端部６１ａと電磁石鉄心６４との間に設けるか否かにより、スラスト板６２に対して２方向（スラスト方向の一方及び他方）への磁気吸引力を発生させることができる。従って、スラスト荷重がどちらか片方だけにしかかからない場合には、このスラスト荷重の方向が何れの方向であっても、磁路変更板６６を設けない状態、又は、磁路変更板６６を設けた状態とすることによりスラスト荷重を支持することができる。
【００３９】
また、このようなプランジャ型の構造物に対して更に上記実施の形態２，３と同様の構成のスラスト磁気軸受装置を適用してもよい。即ち、詳細な説明及び図示は省略するが、実施の形態２と同様にアクチュエータで磁路変更板６６の挿入及び引き抜きを行うようにしたり、実施の形態３と同様にスラスト板６２のスラスト方向への片寄りに応じて電磁石鉄心６４に設けた磁路変更部とシャフト端部６１ａの重なり状態が変化して磁路が切り替わるようにしてもよく、これらによって実施の形態２，３と同様の作用・効果を得ることができる。即ち、本発明のスラスト磁気軸受装置は、回転体に限らず、スラスト荷重を支持する場合に広く適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上発明の実施の形態とともに具体的に説明したように、第１発明のスラスト磁気軸受装置によれば、シャフトの外周面に突設したスラスト軸受部材と、このスラスト軸受部材に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する電磁石とを有してなるスラスト磁気軸受装置であって、前記電磁石は、横断面形状が前記スラスト軸受部材の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して両端面がスラスト軸受部材のスラスト方向両面にそれぞれ対向する電磁石鉄心と、この電磁石鉄心に巻回してこの電磁石鉄心の片側にのみ設けた電磁石コイルとを有してなり、前記シャフト端部と前記電磁石鉄心との間に磁路変更部材を設けることにより、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間の第１ギャップが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の一方の面と前記電磁石鉄心の一方の端面との間の第２ギャップよりも小さくて、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第１ギャップ、前記スラスト軸受部材の先端面と電磁石鉄心との間の第３ギャップ、及び、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と前記電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度よりも前記第４ギャップにおける磁束密度のほうが高くて、スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の他方の端面の方向に磁気吸引力が働くように構成したことを特徴とするため、スラスト荷重が片方だけにしかかからない場合に、このスラスト荷重を支持することができる。
【００４１】
また、第２発明のスラスト磁気軸受装置によれば、アクチュエータで磁路変更部材を移動することにより、第１ギャップの大きさを動的に変化させてスラスト軸受部材に対する磁気吸引力の発生方向を動的に切り替えることができるようになり、２方向（スラスト方向の一方及び他方）のスラスト荷重に対応可能となる。
【００４２】
また、第３発明のスラスト磁気軸受装置によれば、スラスト軸受部材が一方又は他方に片寄ると、このスラスト軸受部材とともに移動するシャフト端部と電磁石鉄心に設けた磁路変更部との位置関係の変化（両者が重なるか否か）によってスラスト軸受部材に対する磁気吸引力の発生方向が切り替わるため、上記第２発明のようなアクチュエータが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るスラスト磁気軸受装置の構成（磁路変更管を設けない状態）を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視図（平面図）である。
【図２】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るスラスト磁気軸受装置の構成（磁路変更管を設けた状態）を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向矢視図（平面図）である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図であり、（ａ）には磁路変更管を引き抜いた状態を示し、（ｂ）には磁路変更管を挿入した状態を示す。
【図４】本発明の実施の形態３に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図であり、（ａ）にはスラスト円盤が他方に片寄った状態を示し、（ｂ）にはスラスト円盤が一方に片寄った状態を示す。
【図５】本発明の実施の形態３に係るスラスト磁気軸受装置の他の構成を示す断面図であり、（ａ）にはスラスト円盤が他方に片寄った状態を示し、（ｂ）にはスラスト円盤が一方に片寄った状態を示す。
【図６】（ａ）は本発明の参考例に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ方向矢視図（平面図）である。
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態４に係るスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＧ方向矢視図（平面図）、（ｃ）は（ａ）のＩ方向矢視図（側面図）である。
【図８】（ａ）は従来のスラスト磁気軸受装置の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、（ｃ）は従来のスラスト磁気軸受装置を備えた回転電機の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２１シャフト
２１ａシャフト端部
２１ｂシャフトの外周面
２２スラスト円盤
２２ａ，２２ｂスラスト円盤の面
２２ｃスラスト円盤の先端面
２３電磁石
２４電磁石鉄心
２４ａ，２４ｂ電磁石鉄心の端面
２４ｃ電磁石鉄心の内面
２４ｄ電磁石鉄心凹部の内面
２５電磁石コイル
２６磁路変更管
３１アクチュエータ
４１磁路変更管（磁路変更部）
５１シャフト
５１シャフト端部
５２スラスト円盤
５２ａスラスト円盤の先端面
５３電磁石
５４電磁石鉄心
５４ａ，５４ｂ電磁石鉄心の端面
５５電磁石コイル
６１シャフト
６１ａシャフト端部
６１ｂシャフトの外周面
６２スラスト板
６２ａ，６２ｂスラスト板の面
６２ｃスラスト板の先端面
６３電磁石
６４電磁石鉄心
６４ａ，６４ｂ電磁石鉄心の端面
６４ｃ電磁石鉄心の内面
６４ｄ電磁石鉄心凹部の内面
６５電磁石コイル
６６磁路変更板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thrust magnetic bearing device, and is useful when applied to support a thrust load such as a rotating body.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8A is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional thrust magnetic bearing device, and FIG. 8B is a view taken along line AA in FIG. 8A. As shown in these drawings, a thrust disk 2 is attached to a shaft 1 that is a rotating shaft of a rotating body, and a pair of electromagnets 3 is sandwiched from both sides in the thrust direction (shaft axial direction). Are arranged opposite to each other. The electromagnet 3 has an electromagnet core 4 and an electromagnet coil 5 wound around the electromagnet core 4. Accordingly, when an electric current is passed through the electromagnet coil 5, a magnetic flux is generated to generate a magnetic attractive force with respect to the thrust disk 2, so that a thrust load acting on the thrust disk 2 can be supported.
[0003]
Such a thrust magnetic bearing device 7 is, for example, a bearing device for a rotating electrical machine as shown in Chapter 5 of “Magnetic Levitation and Magnetic Bearing” Corona Company, 1993, edited by the IEEJ Technical Committee on Magnetic Levitation Applied Technology. Applies to The structure of the rotating electrical machine shown in this document is shown in FIG. As shown in the figure, a stator 12 is fixed to the frame 11, and a rotor 13 is provided inside the stator 12. The shaft 1 that is the rotating shaft of the rotor 13 is supported in a non-contact manner by the radial magnetic bearing device 16 and the thrust magnetic bearing device 7. The radial magnetic bearing device 16 is provided on both sides of the shaft 1, and each has a rotating member 18 fixed to the shaft 15 and an electromagnet 19 disposed opposite to the periphery of the rotating member 18. The thrust magnetic bearing device 7 is provided on one end side of the shaft 15 and has the configuration as described above.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional thrust magnetic bearing device 7, in order to generate a magnetic attraction force not only on one side in the thrust direction but also on the other side of the thrust disk 2, the electromagnets 3 (electromagnetic cores 4 on both sides of the thrust disk 2 are generated. And the electromagnetic coil 5) must be independent of each other. On the other hand, at present, there is a demand for reducing the number of electromagnetic coils and the like as much as possible in order to reduce costs.
[0005]
Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a thrust magnetic bearing device capable of generating a magnetic attractive force in both directions (one and the other in the thrust direction) with an integral electromagnet.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Solve the above issues First The thrust magnetic bearing device of the invention is a thrust magnetic bearing device comprising a thrust bearing member projecting on the outer peripheral surface of the shaft and an electromagnet that supports the thrust load acting on the thrust bearing member by a magnetic force,
The electromagnet is bent in a substantially C shape so that its cross-sectional shape surrounds the front end side of the thrust bearing member, and both end surfaces are opposed to both sides in the thrust direction of the thrust bearing member, and the electromagnet core is wound around the electromagnet core. And having an electromagnet coil provided only on one side of the electromagnet core,
By providing a magnetic path changing member between the shaft end and the electromagnet core, the first gap between the end of the shaft and the electromagnet core is one surface in the thrust direction of the thrust bearing member. The magnetic flux generated in the electromagnet is smaller than the second gap between the first gap and the one end surface of the electromagnet core, and mainly the first gap, the first gap between the tip end surface of the thrust bearing member and the electromagnet core. 3 gap and passing through the fourth gap between the other surface in the thrust direction of the thrust bearing member and the other end surface of the electromagnetic core, and the magnetic flux density in the fourth gap is higher than the magnetic flux density in the second gap. This is higher, and a magnetic attraction force acts on the thrust bearing member in the direction of the other end face of the electromagnet core.
[0007]
The second 2 The thrust magnetic bearing device of the invention is a thrust magnetic bearing device comprising a thrust bearing member projecting on the outer peripheral surface of the shaft and an electromagnet that supports the thrust load acting on the thrust bearing member by a magnetic force,
The electromagnet is bent in a substantially C shape so that its cross-sectional shape surrounds the front end side of the thrust bearing member, and both end faces are opposed to both sides in the thrust direction of the thrust bearing member, and the electromagnet core An electromagnet coil wound and provided only on one side of the electromagnet core;
When no magnetic path changing member is provided between the end of the shaft and the electromagnet core, the first gap between the end of the shaft and the electromagnet core is one of the thrust bearing members in the thrust direction. The magnetic flux generated by the electromagnet is mainly generated between the second gap, the tip end surface of the thrust bearing member, and the electromagnet core by becoming larger than the second gap between the surface and one end surface of the electromagnet core. And the third gap between the other end surface of the thrust bearing member in the thrust direction and the other end surface of the electromagnetic core, and the magnetic flux density in the second gap is greater than the thrust bearing. The magnetic flux density in the fourth gap between the other surface in the thrust direction of the member and the other end surface of the electromagnet core is higher than that of the thrust bearing member. Magnetic attraction force acts in the direction of one end face of the stone core,
When the magnetic path changing member is provided between the shaft end and the electromagnet core, the magnetic path changing member makes the first gap smaller than the second gap, so that the magnetic flux generated in the electromagnet is reduced. , Mainly through the first gap, the third gap, and the fourth gap, the magnetic flux density in the fourth gap is higher than the magnetic flux density in the second gap, and the electromagnet with respect to the thrust bearing member In the thrust magnetic bearing device configured so that the magnetic attractive force works in the direction of the other end face of the iron core,
An actuator for moving the magnetic path changing member, and when the magnetic path changing member is not provided between the end of the shaft and the electromagnet core, the actuator changes the magnetic path changing member to the end of the shaft. When the magnetic path changing member is provided between the end of the shaft and the electromagnet core, the magnetic path changing member is pulled between the end of the shaft and the electromagnet core by the actuator. It is configured to be inserted into the.
[0008]
The second 3 The thrust magnetic bearing device of the invention is a thrust magnetic bearing device comprising a thrust bearing member projecting on the outer peripheral surface of the shaft and an electromagnet that supports the thrust load acting on the thrust bearing member by a magnetic force,
The electromagnet is bent in a substantially C shape so that its cross-sectional shape surrounds the front end side of the thrust bearing member, and both end faces are opposed to both sides in the thrust direction of the thrust bearing portion, and the electromagnet core It has an electromagnet coil that is wound and provided only on one side of the electromagnet core, and has a configuration in which a magnetic path changing portion is protruded on the inner surface of the electromagnet core facing the end of the shaft,
When the thrust bearing portion is shifted to one side in the thrust direction with respect to both end surfaces of the electromagnetic core, the magnetic path changing portion does not overlap with the end portion of the shaft, but between the end portion of the shaft and the electromagnetic core. Is larger than the second gap between one surface in the thrust direction of the thrust bearing portion and one end surface of the electromagnet core, the magnetic flux generated in the electromagnet is mainly A second gap, a third gap between the front end surface of the thrust bearing portion and the electromagnet core, and a fourth between the other surface in the thrust direction of the thrust bearing portion and the other end surface of the electromagnet core. Magnetic flux density in the fourth gap between the other surface in the thrust direction of the thrust bearing member and the other end surface of the electromagnetic core passes through the gap. Is higher than the degree, the magnetic attraction force acts against the thrust bearing member in the direction of one end surface of the electromagnet core,
When the thrust bearing portion is shifted to the other end in the thrust direction with respect to both end surfaces of the electromagnet core, the magnetic path changing portion overlaps with an end portion of the shaft, and the first gap is smaller than the second gap. Thus, the magnetic flux generated by the electromagnet mainly passes through the first gap, the third gap, and the fourth gap, and the magnetic flux density in the fourth gap is higher than the magnetic flux density in the second gap. Thus, a magnetic attraction force is applied to the thrust bearing member in the direction of the other end face of the electromagnet core.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
<Embodiment 1>
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the configuration of the thrust magnetic bearing device according to the first embodiment of the present invention (the state in which no magnetic path changing pipe is provided), and FIG. 1B is the B direction of FIG. It is an arrow view (plan view). 2A is a cross-sectional view showing the configuration of the thrust magnetic bearing device according to Embodiment 1 of the present invention (a state in which a magnetic path changing pipe is provided), and FIG. 2B is a cross-sectional view of FIG. It is a C direction arrow line view (plan view). The thrust magnetic bearing device shown in FIGS. 1 and 2 is of a vertical shaft type. 1 and FIG. 2 differ only in whether or not the magnetic path changing pipe 26 is provided, and the other configurations are the same.
[0012]
As shown in FIG. 1, the thrust magnetic bearing device includes a thrust disk 22 and an electromagnet 23 as thrust bearing members. The thrust disk 22 protrudes from the outer peripheral surface of the shaft 21 that is the rotating shaft of the rotating body, and the electromagnet 23 supports the thrust load acting on the thrust disk 22 by magnetic force. In the illustrated example, the diameter of the end 21a of the shaft 21 (the part ahead of the thrust disk 22) is made larger than the diameter of the other part of the shaft 21 (the part before the thrust disk 22).
[0013]
The electromagnet 23 is integral, and has an electromagnet core 24 that is annular in plan view and an electromagnet coil 25 wound around the electromagnet core 24. The electromagnet core 24 is bent in a substantially C shape so that the cross-sectional shape surrounds the front end side of the thrust disk 22, and both end surfaces 24a, 24b are both surfaces 22a of the thrust disk 22 in the thrust direction (shaft axial direction). 22b respectively. The electromagnet coil 25 is integrally provided only on one side of the electromagnet core 24.
[0014]
In addition, between the shaft end 21 a (outer peripheral surface 21 b) and the electromagnetic core 24 (inner surface 24 c), there is a first gap δD, one surface 22 a in the thrust direction of the thrust disk 22 and one end surface 24 a of the electromagnetic core 24. Between the second gap δA and the tip surface (outer peripheral surface) 22c of the thrust disk 22 and the electromagnetic core 24 (the inner surface 24d of the recess), the third gap δC and the other surface in the thrust direction of the thrust disk 22 A fourth gap δB is provided between 22b and the other end surface 24b of the electromagnet core 24, respectively. When the magnetic path changing pipe 26 (see FIG. 2) is not provided between the shaft end portion 21a and the electromagnet core 24 as shown in FIG. 1A, the first gap δD becomes larger than the second gap δA. (ΔD> δA), as shown in FIG. 2A, when the magnetic path changing tube 26, which is an annular magnetic path changing member in plan view, is provided between the shaft end 21a and the electromagnet core 24, One gap δD is set to be smaller than the second gap δA (δD <δA). Note that the second gap δA, the third gap δC, and the fourth gap δB have substantially the same size.
[0015]
As described above, when the magnetic path changing pipe 26 is not provided between the shaft end portion 21a and the electromagnet core 24, the first gap δD is larger than the second gap δA. Thus, the magnetic flux generated in the electromagnet 23 when a current is passed through the electromagnet coil 25 mainly passes through the second gap δA, the third gap δC, and the fourth gap δB. As a result, since the magnetic flux density in the second gap δA is higher than the magnetic flux density in the fourth gap δB, the magnetic attractive force in the direction of the one end surface 24a of the electromagnetic iron core 24 (arrow D direction) with respect to the thrust disk 22 Work.
[0016]
On the other hand, when the magnetic path changing pipe 26 is provided between the shaft end portion 21a and the electromagnet core 24, the magnetic path changing pipe 26 makes the first gap δD smaller than the second gap δA. As indicated by the dotted line in a), the magnetic flux generated by the electromagnet 23 mainly passes through the first gap δD, the third gap δC, and the fourth gap δB. As a result, since the magnetic flux density in the fourth gap δB is higher than the magnetic flux density in the second gap δA, the magnetic attractive force in the direction of the other end face 24b of the electromagnetic iron core 24 relative to the thrust disk 22 (arrow E direction). Work.
[0017]
In FIG. 2, the magnetic path changing pipe 26 is fixed to the inner surface 24a of the electromagnet core 24. However, the magnetic path changing pipe 26 may be provided between the shaft end portion 21a and the electromagnet core 24. You may fix to the outer peripheral surface 21b of the part 21a.
[0018]
As described above, according to the thrust magnetic bearing device of the first embodiment, the electromagnet 23 is integral, and the magnetic path changing pipe 26 is provided between the shaft end 21a and the electromagnet core 24. Depending on whether or not, it is possible to generate a magnetic attractive force in two directions (one and the other in the thrust direction) with respect to the thrust disk 22. Accordingly, when the thrust load is applied to only one of them, the magnetic path changing pipe 26 is not provided as shown in FIG. 1 regardless of the direction of the thrust load, or in FIG. Thus, the thrust load can be supported with the magnetic path changing pipe 26 provided.
[0019]
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a thrust magnetic bearing device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 (a) shows a state in which the magnetic path changing tube is pulled out, and FIG. The state which inserted the magnetic path change pipe | tube is shown. In the first embodiment, the static magnetic attractive force generation direction is switched, whereas in the second embodiment, the dynamic magnetic attractive force generation direction is switched.
[0020]
That is, as shown in FIG. 3, the thrust magnetic bearing device according to the second embodiment includes an actuator 31 that moves the magnetic path changing pipe 26 in the thrust direction (axial direction of the shaft). When the magnetic path changing tube 26 is not provided between the shaft end portion 21 a and the electromagnet core 24, the actuator 31 moves the magnetic path changing tube 26 in the direction of the arrow D so that the shaft end portion 21 a and the electromagnet core 24 When the magnetic path changing pipe 26 is provided between the shaft end 21 a and the electromagnetic core 24, the magnetic path changing pipe 26 is moved in the direction of arrow E by the actuator 31, and the shaft end 21 a and the electromagnetic core 24 are moved. Between the two (arrow E).
[0021]
The change in the magnitude relationship between the first gap δD and the second gap δA when the magnetic path changing tube 26 is provided (inserted) and not provided (pulled out) between the shaft end 21a and the electromagnet core 24. Other configurations such as switching of the magnetic path due to (see the magnetic flux indicated by a dotted line in FIG. 3) are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted (the description and the diagram of the first embodiment) 1, see FIG.
[0022]
According to the thrust magnetic bearing device of the second embodiment, by moving the magnetic path changing tube 26 by the actuator 31, the size of the first gap δD is dynamically changed, and the magnetic attraction force with respect to the thrust disk 22 is increased. The generation direction can be dynamically switched, and it becomes possible to cope with thrust loads in two directions (one and the other in the thrust direction).
[0023]
<Embodiment 3>
The thrust magnetic bearing device according to the third embodiment has an automatic localization mechanism. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a thrust magnetic bearing device according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 4 (a) shows a thrust disk. on the other hand Fig. 4 (b) shows the thrust disc. The other It shows the state that is offset. FIG. 5 is a sectional view showing another configuration of the thrust magnetic bearing device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) shows a thrust disk. on the other hand Fig. 5 (b) shows a thrust disc. The other It shows the state that is offset.
[0024]
As shown in FIG. 4, in the thrust magnetic bearing device according to the third embodiment, the magnetic path changing pipe 41, which is a magnetic path changing section in a circular plan view, is connected to the inner surface of the electromagnet core 24 facing the shaft end 21a. The first gap δD is disposed so as to change depending on the positions of the shaft end 21 a and the thrust disk 22. That is, as shown in FIG. 4A, the thrust disk 22 is in the thrust direction (axial direction of the shaft) with respect to both end surfaces 24a and 24b of the electromagnetic core 24. on the other hand When shifted in the direction of arrow E, the magnetic path changing pipe 41 does not overlap the shaft end portion 21 a, and the thrust disk 22 is opposed to both end surfaces 24 a and 24 b of the electromagnet core 24 as shown in FIG. Thrust direction The other The magnetic path changing pipe 41 is arranged so that the magnetic path changing pipe 41 overlaps the shaft end portion 21a (overlapping amount d) when shifted in the direction of the arrow D.
[0025]
Then, the thrust disk 22 extends in the thrust direction with respect to both end surfaces 24a, 24b of the electromagnetic iron core 24. on the other hand Since the first gap δD becomes larger than the second gap δA because the magnetic path changing tube 41 does not overlap the shaft end 21a when the magnetic path change pipe 41 is shifted to the position, the electromagnet 23 is used as shown by a dotted line in FIG. The generated magnetic flux mainly passes through the second gap δA, the third gap δC, and the fourth gap δB. As a result, since the magnetic flux density in the second gap δA is higher than the magnetic flux density in the fourth gap δB, the magnetic attractive force in the direction of the one end surface 24a of the electromagnetic iron core 24 (arrow D direction) with respect to the thrust disk 22 Work.
[0026]
On the other hand, the thrust disk 22 extends in the thrust direction with respect to both end faces 24a, 24b of the electromagnetic core 24. The other Since the magnetic path changing tube 41 overlaps the shaft end portion 21a when it is offset, the first gap δD becomes smaller than the second gap δA by the magnetic path changing tube 41, so that a dotted line in FIG. As shown, the magnetic flux generated by the electromagnet 23 mainly passes through the first gap δD, the third gap δC, and the fourth gap δB. As a result, since the magnetic flux density in the fourth gap δB is higher than the magnetic flux density in the second gap δA, the magnetic attractive force in the direction of the other end face 24b of the electromagnetic iron core 24 relative to the thrust disk 22 (arrow E direction). Work.
[0027]
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted (see the description of the first embodiment and FIGS. 1 and 2).
[0028]
According to the thrust magnetic bearing device of the third embodiment, when the thrust disk 22 is shifted to one or the other, the positional relationship between the shaft end 21a moving with the thrust disk 22 and the magnetic path changing pipe 41 (both Since the direction of generation of the magnetic attractive force with respect to the thrust disk 22 is switched depending on whether or not the two overlap each other), the actuator as in the second embodiment is not necessary.
[0029]
In the above description, the magnetic path changing pipe 41 is provided as the magnetic path changing section. However, the present invention is not limited to this. For example, a part of the inner surface 24c of the electromagnet core 24 may be protruded. Further, as shown in FIG. 5, the end surface 41 a on the thrust disk 22 side in the magnetic path changing portion 41 on the inner surface side of the electromagnet core 24 may be an inclined surface that extends outward toward the thrust disk 22.
[0030]
< Reference example >
Book Reference example This thrust magnetic bearing device also has an automatic localization mechanism. FIG. 6A shows the present invention. Reference example Sectional drawing which shows the structure of the thrust magnetic bearing apparatus which concerns on FIG. 6, FIG.6 (b) is a F direction arrow line view (plan view) of Fig.6 (a). The thrust magnetic bearing device shown in FIG. 6 is of a vertical shaft type.
[0031]
As shown in FIG. 6, the thrust magnetic bearing device has a thrust disk 52 and an electromagnet 53 as thrust bearing members. The thrust disk 52 protrudes from the outer peripheral surface of the shaft 51 which is the rotating shaft of the rotating body, and the electromagnet 53 supports the thrust load acting on the thrust disk 52 by magnetic force. The thrust disks 52 are provided at two locations in the thrust direction. The electromagnet 53 is integral, and has an electromagnet core 54 and an electromagnet coil 55 that are annular in plan view. The electromagnet core 55 is bent in a U shape in cross section, and both end surfaces 54 a and 54 b are opposed to the end surfaces 52 a of the two thrust disks 52. The electromagnet coil 55 is wound so as to be fitted into a recess inside the electromagnet core 54.
[0032]
Therefore, the book Reference example According to this thrust magnetic bearing device, the magnetic flux generated in the electromagnet 53 when an electric current is passed through the electromagnet coil 55, as shown in FIG. It passes through the gap between the tip surface 52a of the two. When the thrust disk 52 is displaced in the thrust direction (shaft axial direction) as indicated by an arrow D or E from this state, a restoring force (magnetic attraction force) that minimizes the gap (shortens the magnetic path) is obtained. It works on the thrust disk 52. Because of this, the book Reference example This thrust magnetic bearing device can support thrust loads in two directions (one and the other in the thrust direction) acting on the thrust disk 52 with a relatively simple structure.
[0033]
<Embodiment 4 >
Embodiment 1 to above 3 In the above description, the thrust magnetic bearing device is applied to a line-symmetric structure such as a rotating body (rotor of a rotating electrical machine). However, the thrust magnetic bearing device of the present invention is applied to a plane-symmetric structure. You can also. An example is shown in FIG. FIG. 7A shows an embodiment of the present invention. 4 Sectional drawing which shows the structure of the thrust magnetic bearing apparatus which concerns on FIG. 7, FIG.7 (b) is a G direction arrow line view (plan view) of Fig.7 (a), FIG.7 (c) is I direction arrow of Fig.7 (a). It is a view (side view). The thrust magnetic bearing device according to the present embodiment has the same configuration as the thrust magnetic bearing device according to the first embodiment. However, the thrust magnetic bearing device is applied not to a rotating body but to a plunger-type structure capable of reciprocating in the axial direction. Is.
[0034]
As shown in FIG. 7, the thrust magnetic bearing device has a thrust plate 62 and an electromagnet 63 as thrust bearing members. The thrust plate 62 protrudes from the outer peripheral surface of the shaft 61 (shaft end 61a), and the electromagnet 63 supports the thrust load acting on the thrust plate 62 by a magnetic force. The shaft 61 is a plunger that can reciprocate in the thrust direction (axial direction of the shaft) as indicated by an arrow H. In the illustrated example, the diameter (width) of the shaft end portion 61a (the portion ahead of the thrust plate 62) is set to be larger than the diameter (width) of the other portion of the shaft 61 (the portion in front of the thrust plate 62). It is getting bigger.
[0035]
The electromagnets 63 provided on the left and right are each integral, and have a rectangular electromagnet core 64 in plan view, and an electromagnet coil 65 wound around the electromagnet core 64. The electromagnet core 64 is bent in a substantially C shape so that the cross-sectional shape surrounds the tip end side of the thrust plate 62, and both end surfaces 64a and 64b are opposed to both surfaces 62a and 62b in the thrust direction of the thrust plate 62, respectively. Yes. The electromagnet coil 65 is integrally provided only on one side of the electromagnet core 64.
[0036]
Further, between the shaft end portion 61 a (outer peripheral surface 61 b) and the electromagnet core 64 (inner surface 64 c), there is a first gap δD, one surface 62 a in the thrust direction of the thrust plate 62, and one end surface 64 a of the electromagnet core 64. Between the second gap δA and the tip surface 62c of the thrust plate 62 and the electromagnetic core 64 (inner surface 64d of the recess), the third gap δC, the other surface 62b of the thrust plate 62 in the thrust direction and the electromagnetic core. A fourth gap δB is provided between the other end surface 64b of the first 64 and the second end surface 64b. When the magnetic path changing plate 66 as the magnetic path changing member is not provided between the shaft end portion 61a and the electromagnet core 64 (this state is not shown), the first gap δD is larger than the second gap δA. So that the first gap δD is smaller than the second gap δA when the magnetic path changing plate 66 is provided between the shaft end portion 61a and the electromagnet core 64 as shown in the figure. It is set (δD <δA). Note that the second gap δA, the third gap δC, and the fourth gap δB have substantially the same size.
[0037]
As described above, when the magnetic path changing plate 66 is not provided between the shaft end portion 61a and the electromagnet core 64, the first gap δD is larger than the second gap δA. The magnetic flux mainly passes through the second gap δA, the third gap δC, and the fourth gap δB. As a result, the magnetic flux density in the second gap δA is higher than the magnetic flux density in the fourth gap δB. A magnetic attractive force acts on 62 in the direction of one end face 64 a of the electromagnet core 64. On the other hand, when the magnetic path changing plate 66 is provided between the shaft end portion 61a and the electromagnet core 64, the first gap δD becomes smaller than the second gap δA by the magnetic path changing plate 66, so that the illustration is omitted. However, the magnetic flux generated by the electromagnet 63 mainly passes through the first gap δD, the third gap δC, and the fourth gap δB. As a result, the magnetic flux density in the fourth gap δB is greater than the magnetic flux density in the second gap δA. Therefore, the magnetic attractive force acts on the thrust plate 62 in the direction of the other end face 64 b of the electromagnet core 64.
[0038]
This embodiment 4 According to this thrust magnetic bearing device, as in the first embodiment, the electromagnet 63 is integral, and the magnetic path changing plate 66 is provided between the shaft end portion 61a and the electromagnet core 64. Thus, a magnetic attractive force in two directions (one and the other in the thrust direction) can be generated with respect to the thrust plate 62. Accordingly, when the thrust load is applied to only one of them, the magnetic path changing plate 66 is not provided or the magnetic path changing plate 66 is provided regardless of the direction of the thrust load. The thrust load can be supported by setting the state.
[0039]
Further, the second embodiment is further applied to such a plunger type structure. , 3 You may apply the thrust magnetic bearing apparatus of the structure similar to. That is, although detailed explanation and illustration are omitted, the magnetic path changing plate 66 is inserted and pulled out by an actuator as in the second embodiment, or in the thrust direction of the thrust plate 62 as in the third embodiment. In accordance with the deviation of the magnetic path, the overlapping state of the magnetic path changing portion provided in the electromagnet core 64 and the shaft end portion 61a changes so that the magnetic path is switched. West The second embodiment may be used. , 3 The same actions and effects can be obtained. That is, the thrust magnetic bearing device of the present invention can be widely applied not only to a rotating body but also to support a thrust load.
[0040]
【The invention's effect】
As specifically described above with the embodiment of the invention , First Inventive thrust magnetic bearing device According to A thrust magnetic bearing device comprising: a thrust bearing member projecting on the outer peripheral surface of the shaft; and an electromagnet for supporting the thrust load acting on the thrust bearing member by a magnetic force, wherein the electromagnet has a cross-sectional shape Is bent in a substantially C shape so as to surround the front end side of the thrust bearing member, and both ends of the thrust bearing member are opposed to both sides of the thrust bearing member in the thrust direction, respectively, and one side of the electromagnet core is wound around the electromagnet core. A first gap between the end of the shaft and the electromagnet core by providing a magnetic path changing member between the end of the shaft and the electromagnet core. Is smaller than the second gap between one surface in the thrust direction of the thrust bearing member and one end surface of the electromagnet core, and the magnetic flux generated in the electromagnet is Mainly, the first gap, the third gap between the front end surface of the thrust bearing member and the electromagnet core, and between the other surface in the thrust direction of the thrust bearing member and the other end surface of the electromagnet core. The magnetic flux density in the fourth gap is higher than the magnetic flux density in the second gap, and a magnetic attractive force acts on the thrust bearing member in the direction of the other end face of the electromagnetic core. Since it is configured, this thrust load can be supported when the thrust load is applied to only one side.
[0041]
The second 2 According to the thrust magnetic bearing device of the invention, by moving the magnetic path changing member by the actuator, the size of the first gap is dynamically changed to dynamically switch the direction of generation of the magnetic attractive force with respect to the thrust bearing member. It becomes possible to cope with thrust loads in two directions (one and the other in the thrust direction).
[0042]
The second 3 According to the thrust magnetic bearing device of the invention, when the thrust bearing member is shifted to one side or the other, the positional relationship between the shaft end portion moving with the thrust bearing member and the magnetic path changing portion provided in the electromagnet core (both are Since the direction of generation of the magnetic attractive force with respect to the thrust bearing member is switched depending on whether or not they overlap, the actuator as in the second invention is not necessary.
[Brief description of the drawings]
1A is a cross-sectional view showing a configuration of a thrust magnetic bearing device according to a first embodiment of the present invention (a state in which a magnetic path changing pipe is not provided), and FIG. 1B is a view in the direction of arrow B in FIG. It is a figure (plan view).
2A is a cross-sectional view showing a configuration (a state in which a magnetic path changing pipe is provided) of a thrust magnetic bearing device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2B is a view in the direction of arrow C in FIG. It is a figure (plan view).
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a thrust magnetic bearing device according to a second embodiment of the present invention, where (a) shows a state in which a magnetic path changing tube has been pulled out, and (b) shows a magnetic path change. The state which inserted the pipe | tube is shown.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a thrust magnetic bearing device according to a third embodiment of the present invention, in which (a) shows a state where the thrust disk is biased toward the other, and (b) shows a thrust disk. Shown in one side.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another configuration of the thrust magnetic bearing device according to the third embodiment of the present invention, in which (a) shows a state where the thrust disk is biased toward the other, and (b) shows a thrust. The disk is offset to one side.
FIG. 6 (a) shows the present invention. Reference example Sectional drawing which shows the structure of the thrust magnetic bearing apparatus which concerns on this, (b) is a F direction arrow directional view (plan view) of (a).
FIG. 7A is an embodiment of the present invention. 4 Sectional drawing which shows the structure of the thrust magnetic bearing apparatus which concerns on this, (b) is a G direction arrow line view (plan view) of (a), (c) is an I direction arrow line view (side view) of (a). .
8A is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional thrust magnetic bearing device, FIG. 8B is a sectional view taken along line AA in FIG. 8A, and FIG. 8C includes a conventional thrust magnetic bearing device. It is sectional drawing which shows the structure of a rotary electric machine.
[Explanation of symbols]
21 Shaft
21a Shaft end
21b Shaft outer peripheral surface
22 Thrust disk
22a, 22b Thrust disk surface
22c End face of thrust disk
23 Electromagnet
24 Electromagnetic core
24a, 24b Electromagnetic core end face
24c Inner surface of electromagnet core
24d Inner surface of electromagnetic core recess
25 Electromagnetic coil
26 Magnetic path change pipe
31 Actuator
41 Magnetic path change pipe (magnetic path change part)
51 shaft
51 Shaft end
52 Thrust disk
52a End face of thrust disk
53 Electromagnet
54 Electromagnetic core
54a, 54b End face of electromagnet core
55 Electromagnetic Coil
61 shaft
61a Shaft end
61b Outer surface of shaft
62 Thrust board
62a, 62b Thrust plate surface
62c End face of thrust plate
63 Electromagnet
64 Electromagnetic core
64a, 64b Electromagnetic core end face
64c Inside surface of electromagnet core
64d inner surface of electromagnetic core recess
65 Electromagnetic coil
66 Magnetic path change plate

Claims

シャフトの外周面に突設したスラスト軸受部材と、このスラスト軸受部材に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する電磁石とを有してなるスラスト磁気軸受装置であって、
前記電磁石は、横断面形状が前記スラスト軸受部材の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して両端面がスラスト軸受部材のスラスト方向両面にそれぞれ対向する電磁石鉄心と、この電磁石鉄心に巻回してこの電磁石鉄心の片側にのみ設けた電磁石コイルとを有してなり、
前記シャフト端部と前記電磁石鉄心との間に磁路変更部材を設けることにより、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間の第１ギャップが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の一方の面と前記電磁石鉄心の一方の端面との間の第２ギャップよりも小さくて、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第１ギャップ、前記スラスト軸受部材の先端面と電磁石鉄心との間の第３ギャップ、及び、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と前記電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度よりも前記第４ギャップにおける磁束密度のほうが高くて、スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の他方の端面の方向に磁気吸引力が働くように構成したことを特徴とするスラスト磁気軸受装置。A thrust magnetic bearing device comprising a thrust bearing member projecting on the outer peripheral surface of the shaft, and an electromagnet that supports a thrust load acting on the thrust bearing member by a magnetic force,
The electromagnet is bent in a substantially C shape so that its cross-sectional shape surrounds the front end side of the thrust bearing member, and both end surfaces are opposed to both sides in the thrust direction of the thrust bearing member, and the electromagnet core is wound around the electromagnet core. And having an electromagnet coil provided only on one side of the electromagnet core,
By providing a magnetic path changing member between the shaft end and the electromagnet core, the first gap between the end of the shaft and the electromagnet core is one surface in the thrust direction of the thrust bearing member. The magnetic flux generated in the electromagnet is smaller than the second gap between the first gap and the one end surface of the electromagnet core, and mainly the first gap, the first gap between the tip end surface of the thrust bearing member and the electromagnet core. 3 gap and passing through the fourth gap between the other surface in the thrust direction of the thrust bearing member and the other end surface of the electromagnetic core, and the magnetic flux density in the fourth gap is higher than the magnetic flux density in the second gap. A thrust magnetic bearing device, characterized in that the magnetic attraction force acts on the thrust bearing member in the direction of the other end face of the electromagnet core.

シャフトの外周面に突設したスラスト軸受部材と、このスラスト軸受部材に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する電磁石とを有してなるスラスト磁気軸受装置であって、
前記電磁石は、横断面形状が前記スラスト軸受部材の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して両端面が前記スラスト軸受部材のスラスト方向両面にそれぞれ対向する電磁石鉄心と、この電磁石鉄心に巻回してこの電磁石鉄心の片側にのみ設けた電磁石コイルとを有してなり、
前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に磁路変更部材を設けないときには、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間の第１ギャップが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の一方の面と前記電磁石鉄心の一方の端面との間の第２ギャップよりも大きくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第２ギャップ、前記スラスト軸受部材の先端面と電磁石鉄心との間の第３ギャップ、及び、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と前記電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度のほうが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップにおける磁束密度よりも高くなって、前記スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の一方の端面の方向に磁気吸引力が働き、
前記シャフト端部と前記電磁石鉄心との間に前記磁路変更部材を設けたときには、この磁路変更部材によって前記第１ギャップが前記第２ギャップよりも小さくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第１ギャップ、前記第３ギャップ及び前記第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度よりも前記第４ギャップにおける磁束密度のほうが高くなって、スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の他方の端面の方向に磁気吸引力が働くように構成したスラスト磁気軸受装置において、
前記磁路変更部材を移動させるアクチュエータを備え、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に前記磁路変更部材を設けないときには前記アクチュエータによって前記磁路変更部材を前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間から引き抜き、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に前記磁路変更部材を設けるときには前記アクチュエータによって前記磁路変更部材を前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間に挿入するように構成したことを特徴とするスラスト磁気軸受装置。A thrust magnetic bearing device comprising a thrust bearing member projecting on the outer peripheral surface of the shaft, and an electromagnet that supports a thrust load acting on the thrust bearing member by a magnetic force,
The electromagnet is bent in a substantially C shape so that its cross-sectional shape surrounds the front end side of the thrust bearing member, and both end faces are opposed to both sides in the thrust direction of the thrust bearing member, and the electromagnet core An electromagnet coil wound and provided only on one side of the electromagnet core;
When no magnetic path changing member is provided between the end of the shaft and the electromagnet core, the first gap between the end of the shaft and the electromagnet core is one of the thrust bearing members in the thrust direction. The magnetic flux generated by the electromagnet is mainly generated between the second gap, the tip end surface of the thrust bearing member, and the electromagnet core by becoming larger than the second gap between the surface and one end surface of the electromagnet core. And the third gap between the other end surface of the thrust bearing member and the other end surface of the electromagnetic core, and the magnetic flux density in the second gap is greater than the thrust bearing. The magnetic flux density in the fourth gap between the other surface in the thrust direction of the member and the other end surface of the electromagnet core is higher than that of the thrust bearing member. Magnetic attraction force acts in the direction of one end face of the stone core,
When the magnetic path changing member is provided between the shaft end and the electromagnet core, the magnetic path changing member makes the first gap smaller than the second gap, so that the magnetic flux generated in the electromagnet is reduced. , Mainly through the first gap, the third gap, and the fourth gap, the magnetic flux density in the fourth gap is higher than the magnetic flux density in the second gap, and the electromagnet with respect to the thrust bearing member In the thrust magnetic bearing device configured so that the magnetic attractive force works in the direction of the other end face of the iron core,
An actuator for moving the magnetic path changing member, and when the magnetic path changing member is not provided between the end of the shaft and the electromagnet core, the actuator changes the magnetic path changing member to the end of the shaft. When the magnetic path changing member is provided between the end of the shaft and the electromagnet core, the magnetic path changing member is pulled between the end of the shaft and the electromagnet core by the actuator. A thrust magnetic bearing device, characterized in that the thrust magnetic bearing device is configured to be inserted into a thrust magnetic bearing.

シャフトの外周面に突設したスラスト軸受部材と、このスラスト軸受部材に作用するスラスト荷重を磁力によって支持する電磁石とを有してなるスラスト磁気軸受装置であって、
前記電磁石は、横断面形状が前記スラスト軸受部材の先端側を囲むように略Ｃ字状に屈曲して両端面が前記スラスト軸受部のスラスト方向両面にそれぞれ対向する電磁石鉄心と、この電磁石鉄心に巻回してこの電磁石鉄心の片側にのみ設けた電磁石コイルとを有し、且つ、前記シャフトの端部と対向する前記電磁石鉄心の内面に磁路変更部を突設した構成とし、
前記スラスト軸受部が電磁石鉄心の両端面に対してスラスト方向の一方に片寄ったときには、前記磁路変更部が前記シャフトの端部と重ならず、前記シャフトの端部と前記電磁石鉄心との間の第１ギャップが、前記スラスト軸受部のスラスト方向の一方の面と前記電磁石鉄心の一方の端面との間の第２ギャップよりも大きくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第２ギャップ、前記スラスト軸受部の先端面と前記電磁石鉄心との間の第３ギャップ、及び、前記スラスト軸受部のスラスト方向の他方の面と前記電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度のほうが、前記スラスト軸受部材のスラスト方向の他方の面と電磁石鉄心の他方の端面との間の第４ギャップにおける磁束密度よりも高くなって、前記スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の一方の端面の方向に磁気吸引力が働き、
前記スラスト軸受部が前記電磁石鉄心の両端面に対してスラスト方向の他方に片寄ったときには、前記磁路変更部が前記シャフトの端部と重なって、前記第１ギャップが前記第２ギャップよりも小さくなることにより、前記電磁石で生じる磁束が、主に、前記第１ギャップ、前記第３ギャップ及び前記第４ギャップを通り、前記第２ギャップにおける磁束密度よりも前記第４ギャップにおける磁束密度のほうが高くなって、スラスト軸受部材に対し前記電磁石鉄心の他方の端面の方向に磁気吸引力が働くように構成したことを特徴とするスラスト磁気軸受装置。A thrust magnetic bearing device comprising a thrust bearing member projecting on the outer peripheral surface of the shaft, and an electromagnet that supports a thrust load acting on the thrust bearing member by a magnetic force,
The electromagnet is bent in a substantially C shape so that its cross-sectional shape surrounds the front end side of the thrust bearing member, and both end faces are opposed to both sides in the thrust direction of the thrust bearing portion, and the electromagnet core It has an electromagnet coil that is wound and provided only on one side of the electromagnet core, and has a configuration in which a magnetic path changing portion is protruded on the inner surface of the electromagnet core facing the end of the shaft,
When the thrust bearing portion is shifted to one side in the thrust direction with respect to both end surfaces of the electromagnetic core, the magnetic path changing portion does not overlap with the end portion of the shaft, but between the end portion of the shaft and the electromagnetic core. Is larger than the second gap between one surface in the thrust direction of the thrust bearing portion and one end surface of the electromagnet core, the magnetic flux generated in the electromagnet is mainly A second gap, a third gap between the front end surface of the thrust bearing portion and the electromagnet core, and a fourth between the other surface in the thrust direction of the thrust bearing portion and the other end surface of the electromagnet core. Magnetic flux density in the fourth gap between the other surface in the thrust direction of the thrust bearing member and the other end surface of the electromagnetic core passes through the gap. Is higher than the degree, the magnetic attraction force acts against the thrust bearing member in the direction of one end surface of the electromagnet core,
When the thrust bearing portion is shifted to the other end in the thrust direction with respect to both end surfaces of the electromagnet core, the magnetic path changing portion overlaps with an end portion of the shaft, and the first gap is smaller than the second gap. Thus, the magnetic flux generated by the electromagnet mainly passes through the first gap, the third gap, and the fourth gap, and the magnetic flux density in the fourth gap is higher than the magnetic flux density in the second gap. Thus, the thrust magnetic bearing device is structured such that a magnetic attractive force acts on the thrust bearing member in the direction of the other end face of the electromagnet core.