JP2003102145A - 磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置 - Google Patents
磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
-
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- F16C32/044—Active magnetic bearings
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
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- F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合化された軸浮上モータのバイアス磁束を
用いて、ラジアル磁気軸受又はモータとスラスト磁気軸
受とを複合化して小型化を可能にした磁気軸受装置又は
磁気浮上モータを得る。 【解決手段】 ロータ１１側に設けたロータ側スラスト
軸受用磁路部を間に挟んで二つのステータ側スラスト軸
受用磁路部を設け、ラジアル浮上制御磁束を形成するた
めのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２が、ロータ側スラスト軸受
用磁路部とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に形
成される半径方向ギャップを通過するように構成され、
かつ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイ
アス磁束Ｂ１，Ｂ２中に、軸を中心として巻回されたＶ
ＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好な軸受特性
を備えたスラスト制御用コイル７が配置されたもの。
用いて、ラジアル磁気軸受又はモータとスラスト磁気軸
受とを複合化して小型化を可能にした磁気軸受装置又は
磁気浮上モータを得る。 【解決手段】 ロータ１１側に設けたロータ側スラスト
軸受用磁路部を間に挟んで二つのステータ側スラスト軸
受用磁路部を設け、ラジアル浮上制御磁束を形成するた
めのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２が、ロータ側スラスト軸受
用磁路部とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に形
成される半径方向ギャップを通過するように構成され、
かつ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイ
アス磁束Ｂ１，Ｂ２中に、軸を中心として巻回されたＶ
ＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好な軸受特性
を備えたスラスト制御用コイル７が配置されたもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータを浮上制御
するためのラジアル磁気軸受及びスラスト磁気軸受を備
えた磁気浮上モータ及び磁気軸受装置に関するものであ
る。
するためのラジアル磁気軸受及びスラスト磁気軸受を備
えた磁気浮上モータ及び磁気軸受装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】各種機器において広く用いられている軸
受装置には、一般的な接触型の軸受のほかに、磁力を利
用して回転軸等の回転体を浮上させ、これを無接触で支
持するようにした磁気軸受装置がある。磁気軸受装置を
用いれば、軸受部の摩擦係数がほぼゼロに近いため高速
回転が可能になる。また、磁気軸受は潤滑油を必要とし
ないため、高温、低温あるいは真空中など、特殊環境下
での使用が可能となり、さらに、メンテナンスを要しな
いという利点がある。
受装置には、一般的な接触型の軸受のほかに、磁力を利
用して回転軸等の回転体を浮上させ、これを無接触で支
持するようにした磁気軸受装置がある。磁気軸受装置を
用いれば、軸受部の摩擦係数がほぼゼロに近いため高速
回転が可能になる。また、磁気軸受は潤滑油を必要とし
ないため、高温、低温あるいは真空中など、特殊環境下
での使用が可能となり、さらに、メンテナンスを要しな
いという利点がある。
【０００３】このような利点から、磁気軸受装置をモー
タのロータ支持に用いることが考えられている。磁気軸
受装置を有するモータの基本的構成は、磁気軸受装置、
回転力発生機構すなわちモータ部、磁気軸受装置、とい
う順序で、それらを回転軸線方向に配置したものであ
る。しかしながら、このような配置では、モータ部の両
側に磁気軸受を配置するため軸長が増加し、固有振動数
が低くなって危険速度が低下するという難点がある。
タのロータ支持に用いることが考えられている。磁気軸
受装置を有するモータの基本的構成は、磁気軸受装置、
回転力発生機構すなわちモータ部、磁気軸受装置、とい
う順序で、それらを回転軸線方向に配置したものであ
る。しかしながら、このような配置では、モータ部の両
側に磁気軸受を配置するため軸長が増加し、固有振動数
が低くなって危険速度が低下するという難点がある。
【０００４】そこで、磁気軸受装置のステータが交流モ
ータのステータとほぼ同じ構造であることに着目し、磁
気軸受装置とモータとを一体化した磁気浮上モータの提
案が従来からなされている。その磁気浮上モータの一形
式として、ハイブリッド型磁気浮上モータがあるが、こ
のものは、永久磁石を用いてロータ内部から放射状に広
がる一定磁束を作り、ロータの浮上制御を一般的な磁気
軸受装置と同様に２極の直流磁場で行うことができるよ
うにしたものである。このハイブリッド型磁気浮上モー
タによれば、永久磁石で一定の磁束を作り出すので、電
力を消費することなくバイアス吸引力を発生させること
ができ、電磁石は制御力のみを分担すればよいという利
点がある。
ータのステータとほぼ同じ構造であることに着目し、磁
気軸受装置とモータとを一体化した磁気浮上モータの提
案が従来からなされている。その磁気浮上モータの一形
式として、ハイブリッド型磁気浮上モータがあるが、こ
のものは、永久磁石を用いてロータ内部から放射状に広
がる一定磁束を作り、ロータの浮上制御を一般的な磁気
軸受装置と同様に２極の直流磁場で行うことができるよ
うにしたものである。このハイブリッド型磁気浮上モー
タによれば、永久磁石で一定の磁束を作り出すので、電
力を消費することなくバイアス吸引力を発生させること
ができ、電磁石は制御力のみを分担すればよいという利
点がある。
【０００５】このとき、従来のハイブリッド型磁気浮上
モータは、ラジアル磁気軸受とモータとのハイブリッド
であり、スラスト軸受については、磁気浮上式スラスト
軸受としてのみ機能する磁気軸受をモータに付加した構
成になっている。一方、磁気軸受としては、磁気回路を
工夫することにより、ラジアル磁気軸受とスラスト磁気
軸受とを複合した磁気軸受が提案されている。
モータは、ラジアル磁気軸受とモータとのハイブリッド
であり、スラスト軸受については、磁気浮上式スラスト
軸受としてのみ機能する磁気軸受をモータに付加した構
成になっている。一方、磁気軸受としては、磁気回路を
工夫することにより、ラジアル磁気軸受とスラスト磁気
軸受とを複合した磁気軸受が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の磁気軸受とモータとを一体化した磁気浮上モータは、
ラジアル磁気軸受とモータとの複合であって、スラスト
軸受は、スラスト軸受として単独に機能するスラスト磁
気軸受を付加しただけのものである。スラスト磁気軸受
は、モータ全体の中で大きな部分を占めており、磁気浮
上モータの小型化の妨げとなっている。また、ラジアル
磁気軸受とスラスト磁気軸受とを複合した磁気軸受を用
いた場合も、モータは別個に必要となるから、やはり、
磁気浮上モータの小型化の妨げとなっている。
の磁気軸受とモータとを一体化した磁気浮上モータは、
ラジアル磁気軸受とモータとの複合であって、スラスト
軸受は、スラスト軸受として単独に機能するスラスト磁
気軸受を付加しただけのものである。スラスト磁気軸受
は、モータ全体の中で大きな部分を占めており、磁気浮
上モータの小型化の妨げとなっている。また、ラジアル
磁気軸受とスラスト磁気軸受とを複合した磁気軸受を用
いた場合も、モータは別個に必要となるから、やはり、
磁気浮上モータの小型化の妨げとなっている。
【０００７】なお、本願発明者は、特願２０００−００
０３８８号において、ハイブリッド型ラジアル磁気浮上
モータとスラスト磁気軸受とを磁気回路的に一体化し、
スラスト磁気磁気受のバイアス磁束をハイブリッド型ラ
ジアル磁気浮上モータと兼用させるようにした構成を既
に提案しているが、このものでは、バイアス磁束が大き
くなるとスラスト方向の負の磁気バネ特性が大きくなる
傾向があり、スラスト磁気軸受の制御が不安定になる問
題がある。
０３８８号において、ハイブリッド型ラジアル磁気浮上
モータとスラスト磁気軸受とを磁気回路的に一体化し、
スラスト磁気磁気受のバイアス磁束をハイブリッド型ラ
ジアル磁気浮上モータと兼用させるようにした構成を既
に提案しているが、このものでは、バイアス磁束が大き
くなるとスラスト方向の負の磁気バネ特性が大きくなる
傾向があり、スラスト磁気軸受の制御が不安定になる問
題がある。
【０００８】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解消するためになされたもので、ハイブリッド型磁気
浮上モータ、又は磁気軸受装置のバイアス磁束を用い
て、その磁路内にスラスト軸受を配置し、これによっ
て、磁気浮上モータとスラスト磁気軸受とを複合化し小
型化を可能にしつつ、スラスト方向において安定した軸
支持制御を行わせることができるようにした磁気浮上モ
ータ及び磁気軸受装置を提供することを目的とする。本
発明はまた、バイアス磁束を用いることにより、一つの
コイルでスラスト軸受の制御が可能となるとともに、バ
イアス電流を必要としないため、消費電力を小さくする
ことができる磁気浮上モータ及び磁気軸受装置を提供す
ることを目的とする。
を解消するためになされたもので、ハイブリッド型磁気
浮上モータ、又は磁気軸受装置のバイアス磁束を用い
て、その磁路内にスラスト軸受を配置し、これによっ
て、磁気浮上モータとスラスト磁気軸受とを複合化し小
型化を可能にしつつ、スラスト方向において安定した軸
支持制御を行わせることができるようにした磁気浮上モ
ータ及び磁気軸受装置を提供することを目的とする。本
発明はまた、バイアス磁束を用いることにより、一つの
コイルでスラスト軸受の制御が可能となるとともに、バ
イアス電流を必要としないため、消費電力を小さくする
ことができる磁気浮上モータ及び磁気軸受装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１にかかる磁気浮上モータでは、磁性体からなり
周面に永久磁石が固着されたロータと、このロータをラ
ジアル方向に浮上制御するための浮上制御磁束を発生す
る第１のステータ巻線及び上記ロータに対して回転磁界
を発生させる第２のステータ巻線が巻回されたステータ
コア部と、を備えた磁気浮上モータにおいて、上記ロー
タにロータ側スラスト軸受用磁路部が形成されていると
ともに、前記ステータに上記ロータ側スラスト軸受用磁
路部と半径方向に対向するステータ側スラスト軸受用磁
路部が設けられ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成する
ためのバイアス磁束が、上記ロータ側スラスト軸受用磁
路部とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に形成さ
れる半径方向ギャップを通過するように構成され、か
つ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイア
ス磁束中に、スラスト軸受荷重の支持力を生成するスラ
スト制御用コイルが配置されたものであって、上記スラ
スト制御用コイルは、上記ロータ側スラスト軸受用磁路
部又はステータ側スラスト軸受用磁路部の一方側に対し
て回転の軸を中心として巻回されている。このような構
成を有する磁気浮上モータによれば、ラジアル磁気軸受
とモータとを複合化した磁気浮上モータに対して、軸を
中心として巻回されたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方
式による良好なスラスト軸受特性を備えたスラスト磁気
軸受が複合化される。
請求項１にかかる磁気浮上モータでは、磁性体からなり
周面に永久磁石が固着されたロータと、このロータをラ
ジアル方向に浮上制御するための浮上制御磁束を発生す
る第１のステータ巻線及び上記ロータに対して回転磁界
を発生させる第２のステータ巻線が巻回されたステータ
コア部と、を備えた磁気浮上モータにおいて、上記ロー
タにロータ側スラスト軸受用磁路部が形成されていると
ともに、前記ステータに上記ロータ側スラスト軸受用磁
路部と半径方向に対向するステータ側スラスト軸受用磁
路部が設けられ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成する
ためのバイアス磁束が、上記ロータ側スラスト軸受用磁
路部とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に形成さ
れる半径方向ギャップを通過するように構成され、か
つ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイア
ス磁束中に、スラスト軸受荷重の支持力を生成するスラ
スト制御用コイルが配置されたものであって、上記スラ
スト制御用コイルは、上記ロータ側スラスト軸受用磁路
部又はステータ側スラスト軸受用磁路部の一方側に対し
て回転の軸を中心として巻回されている。このような構
成を有する磁気浮上モータによれば、ラジアル磁気軸受
とモータとを複合化した磁気浮上モータに対して、軸を
中心として巻回されたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方
式による良好なスラスト軸受特性を備えたスラスト磁気
軸受が複合化される。
【００１０】また、請求項２にかかる磁気浮上モータで
は、請求項１におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部が、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成されているとともに、当
該略円筒状の部材の外周面に、前記スラスト制御用コイ
ルが巻回されていることから、小さいスペース内にスラ
スト制御用コイルが収容されるようになっている。
は、請求項１におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部が、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成されているとともに、当
該略円筒状の部材の外周面に、前記スラスト制御用コイ
ルが巻回されていることから、小さいスペース内にスラ
スト制御用コイルが収容されるようになっている。
【００１１】さらに、請求項３にかかる磁気浮上モータ
では、請求項１におけるスラスト制御用コイルが短絡さ
れていることから、スラスト方向の振動に対して、電力
を消費することなくスラスト方向のダンパー作用が得ら
れるようになっている。
では、請求項１におけるスラスト制御用コイルが短絡さ
れていることから、スラスト方向の振動に対して、電力
を消費することなくスラスト方向のダンパー作用が得ら
れるようになっている。
【００１２】さらにまた、請求項４にかかる磁気浮上モ
ータでは、請求項１に加えて、ステータコア部が、軸方
向に二つ並べて配置されているとともに、その二つのス
テータコア部の間に、前記ロータ側スラスト軸受用磁路
部とステータ側スラスト軸受用磁路部との半径方向対向
部分が配置されていることから、実質的に二つのモータ
部が設けられ、この二つのモータ部のスラスト荷重を一
つのスラスト磁気軸受で支持する構造になり、スラスト
磁気軸受までも有していながら、大きな出力が得られる
割にコンパクト化されるようになっている。
ータでは、請求項１に加えて、ステータコア部が、軸方
向に二つ並べて配置されているとともに、その二つのス
テータコア部の間に、前記ロータ側スラスト軸受用磁路
部とステータ側スラスト軸受用磁路部との半径方向対向
部分が配置されていることから、実質的に二つのモータ
部が設けられ、この二つのモータ部のスラスト荷重を一
つのスラスト磁気軸受で支持する構造になり、スラスト
磁気軸受までも有していながら、大きな出力が得られる
割にコンパクト化されるようになっている。
【００１３】さらに、請求項５にかかる磁気浮上モータ
では、請求項１に加えて、ステータコア部とステータ側
スラスト軸受用磁路部とが、軸方向に並べて配置されて
いることから、スラスト方向の制御力が大きくされてス
ラスト方向の制御を迅速かつ安定的に行われるようにな
っている。
では、請求項１に加えて、ステータコア部とステータ側
スラスト軸受用磁路部とが、軸方向に並べて配置されて
いることから、スラスト方向の制御力が大きくされてス
ラスト方向の制御を迅速かつ安定的に行われるようにな
っている。
【００１４】さらにまた、請求項６にかかる磁気浮上モ
ータでは、請求項１におけるロータが、アウタロータ型
またはインナーロータ型のいずれかであり、請求項７に
かかる磁気浮上モータでは、請求項１におけるバイアス
磁束を発生させるバイアスマグネットがロータ側に配置
されているとともに、ロータ側にはステータコア部と対
向して回転トルクを発生させるリング状ロータマグネッ
トが配置され、請求項８にかかる磁気浮上モータでは、
請求項１におけるバイアス磁束を発生させるバイアスマ
グネットがステータ側に配置され、ロータ側にはステー
タコア部と対向して回転トルクを発生させるリング状ロ
ータマグネットが配置されている。
ータでは、請求項１におけるロータが、アウタロータ型
またはインナーロータ型のいずれかであり、請求項７に
かかる磁気浮上モータでは、請求項１におけるバイアス
磁束を発生させるバイアスマグネットがロータ側に配置
されているとともに、ロータ側にはステータコア部と対
向して回転トルクを発生させるリング状ロータマグネッ
トが配置され、請求項８にかかる磁気浮上モータでは、
請求項１におけるバイアス磁束を発生させるバイアスマ
グネットがステータ側に配置され、ロータ側にはステー
タコア部と対向して回転トルクを発生させるリング状ロ
ータマグネットが配置されている。
【００１５】一方、請求項９にかかる磁気軸受装置で
は、磁性体からなり周面に永久磁石が固着されたロータ
と、このロータをラジアル方向に浮上制御するためのラ
ジアル浮上制御磁束を発生するステータ巻線が巻回され
たステータコアと、を備えた磁気軸受装置において、上
記ロータにロータ側スラスト軸受用磁路部が形成されて
いるとともに、前記ステータに上記ロータ側スラスト軸
受用磁路部と半径方向に対向するステータ側スラスト軸
受用磁路部が設けられ、上記ラジアル浮上制御磁束を形
成するためのバイアス磁束が、上記ロータ側スラスト軸
受用磁路部とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に
形成される半径方向ギャップを通過するように構成さ
れ、かつ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成するための
バイアス磁束中に、スラスト軸受荷重の支持力を生成す
るスラスト制御用コイルが配置されたものであって、上
記スラスト制御用コイルは、上記ロータ側スラスト軸受
用磁路部又はステータ側スラスト軸受用磁路部の一方側
に対して回転の軸を中心として巻回されている。このよ
うな構成を有する磁気軸受装置によれば、ラジアル磁気
軸受装置に対して、軸を中心として巻回されたＶＣＭ
（ボイスコイルモータ）方式による良好なスラスト軸受
特性を備えたスラスト磁気軸受が複合化される。
は、磁性体からなり周面に永久磁石が固着されたロータ
と、このロータをラジアル方向に浮上制御するためのラ
ジアル浮上制御磁束を発生するステータ巻線が巻回され
たステータコアと、を備えた磁気軸受装置において、上
記ロータにロータ側スラスト軸受用磁路部が形成されて
いるとともに、前記ステータに上記ロータ側スラスト軸
受用磁路部と半径方向に対向するステータ側スラスト軸
受用磁路部が設けられ、上記ラジアル浮上制御磁束を形
成するためのバイアス磁束が、上記ロータ側スラスト軸
受用磁路部とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に
形成される半径方向ギャップを通過するように構成さ
れ、かつ、上記ラジアル浮上制御磁束を形成するための
バイアス磁束中に、スラスト軸受荷重の支持力を生成す
るスラスト制御用コイルが配置されたものであって、上
記スラスト制御用コイルは、上記ロータ側スラスト軸受
用磁路部又はステータ側スラスト軸受用磁路部の一方側
に対して回転の軸を中心として巻回されている。このよ
うな構成を有する磁気軸受装置によれば、ラジアル磁気
軸受装置に対して、軸を中心として巻回されたＶＣＭ
（ボイスコイルモータ）方式による良好なスラスト軸受
特性を備えたスラスト磁気軸受が複合化される。
【００１６】また、請求項１０にかかる磁気軸受装置で
は、請求項９におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部が、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成されているとともに、当
該略円筒状の部材の外周面に、前記スラスト制御用コイ
ルが巻回されていることから、小さいスペース内にスラ
スト制御用コイルが収容されるようになっている。
は、請求項９におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部が、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成されているとともに、当
該略円筒状の部材の外周面に、前記スラスト制御用コイ
ルが巻回されていることから、小さいスペース内にスラ
スト制御用コイルが収容されるようになっている。
【００１７】さらに、請求項１１にかかる磁気軸受装置
では、請求項９におけるスラスト制御用コイルが短絡さ
れていることから、スラスト方向の振動に対して、電力
を消費することなくスラスト方向のダンパー作用が得ら
れるようになっている。
では、請求項９におけるスラスト制御用コイルが短絡さ
れていることから、スラスト方向の振動に対して、電力
を消費することなくスラスト方向のダンパー作用が得ら
れるようになっている。
【００１８】さらにまた、請求項１２にかかる磁気軸受
装置では、請求項９に加えて、ステータコア部とステー
タ側スラスト軸受用磁路部とが、軸方向に並べて配置さ
れていることから、スラスト方向の制御力が大きくされ
てスラスト方向の制御を迅速かつ安定的に行われるよう
になっている。
装置では、請求項９に加えて、ステータコア部とステー
タ側スラスト軸受用磁路部とが、軸方向に並べて配置さ
れていることから、スラスト方向の制御力が大きくされ
てスラスト方向の制御を迅速かつ安定的に行われるよう
になっている。
【００１９】また、請求項１３にかかる磁気軸受装置で
は、請求項９におけるロータが、アウタロータ型または
インナーロータ型のいずれかであり、請求項１４にかか
る磁気軸受装置では、請求項９におけるバイアス磁束を
発生させるバイアスマグネットがロータ側に配置され、
請求項１５にかかる磁気軸受装置では、請求項９におけ
るバイアス磁束を発生させるバイアスマグネットがステ
ータ側に配置されている。
は、請求項９におけるロータが、アウタロータ型または
インナーロータ型のいずれかであり、請求項１４にかか
る磁気軸受装置では、請求項９におけるバイアス磁束を
発生させるバイアスマグネットがロータ側に配置され、
請求項１５にかかる磁気軸受装置では、請求項９におけ
るバイアス磁束を発生させるバイアスマグネットがステ
ータ側に配置されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる磁気浮上モータの実施の形態について説明す
る。図１において、基台フレーム１から図示上方に向か
って一体に延びた固定軸２には、軸方向に沿って、第１
のステータコア３、ステータヨーク４、及び第２ステー
タコア５が、順に挿通するようにして装着されている。
上記第１のステータコア３は、前記固定軸２の図示下部
に設けられた段部２ａに軸方向に当接して位置決めされ
ているとともに、上記固定軸２の図示上端部分にネジ止
め固定されたクランプ部材６によって、上記第２ステー
タコア５が軸方向に押さえられ、それによって上記各部
材３，４，５が固定軸２に固定されている。
にかかる磁気浮上モータの実施の形態について説明す
る。図１において、基台フレーム１から図示上方に向か
って一体に延びた固定軸２には、軸方向に沿って、第１
のステータコア３、ステータヨーク４、及び第２ステー
タコア５が、順に挿通するようにして装着されている。
上記第１のステータコア３は、前記固定軸２の図示下部
に設けられた段部２ａに軸方向に当接して位置決めされ
ているとともに、上記固定軸２の図示上端部分にネジ止
め固定されたクランプ部材６によって、上記第２ステー
タコア５が軸方向に押さえられ、それによって上記各部
材３，４，５が固定軸２に固定されている。
【００２１】上記ステータヨーク４は、略円筒状の部材
から形成されたステータ側スラスト軸受用磁路部を構成
するものであって、そのコイルボビン形状をなすステー
タヨーク４の外周部に、軸を中心として巻回された形で
スラスト制御用コイル７が絶縁体を介して配置されてい
る。また、上記各第１及び第２のステータコア３，５に
は、それぞれステータ巻線８，９が巻き回されている。
これらの各ステータ巻線８，９は、後で詳細に説明する
ロータ１１をラジアル方向に浮上制御するための２極の
浮上制御磁束を発生する第１のステータ巻線と、上記ロ
ータ１１に対して回転磁界を発生させる第２のステータ
巻線とからなる。
から形成されたステータ側スラスト軸受用磁路部を構成
するものであって、そのコイルボビン形状をなすステー
タヨーク４の外周部に、軸を中心として巻回された形で
スラスト制御用コイル７が絶縁体を介して配置されてい
る。また、上記各第１及び第２のステータコア３，５に
は、それぞれステータ巻線８，９が巻き回されている。
これらの各ステータ巻線８，９は、後で詳細に説明する
ロータ１１をラジアル方向に浮上制御するための２極の
浮上制御磁束を発生する第１のステータ巻線と、上記ロ
ータ１１に対して回転磁界を発生させる第２のステータ
巻線とからなる。
【００２２】上記第１及び第２のステータコア３，５、
及びステータヨーク４等を有してなるステータの外周側
には、ロータ１１が回転可能に支持されている。このロ
ータ１１は、円筒状の磁性材からなるロータスリーブ１
２を主体としてなるものであって、そのロータスリーブ
１２が、上記ステータを環状に囲むようにして配置され
ている。このロータスリーブ１２の内周壁面側には、軸
方向の略中央部分に内方側に突出するフランジ状ヨーク
１３が、ロータ側スラスト軸受用磁路部を構成するよう
に一体的に形成されている。このフランジ状ヨーク１３
の内周端面は、上述したステータヨーク４に巻回された
スラスト制御用コイル７に対して、半径方向外方側から
近接対向するように配置されている。
及びステータヨーク４等を有してなるステータの外周側
には、ロータ１１が回転可能に支持されている。このロ
ータ１１は、円筒状の磁性材からなるロータスリーブ１
２を主体としてなるものであって、そのロータスリーブ
１２が、上記ステータを環状に囲むようにして配置され
ている。このロータスリーブ１２の内周壁面側には、軸
方向の略中央部分に内方側に突出するフランジ状ヨーク
１３が、ロータ側スラスト軸受用磁路部を構成するよう
に一体的に形成されている。このフランジ状ヨーク１３
の内周端面は、上述したステータヨーク４に巻回された
スラスト制御用コイル７に対して、半径方向外方側から
近接対向するように配置されている。
【００２３】また、上記ロータスリーブ１２の内周側壁
面における軸方向の両端（図示上下端）部分には、リン
グ状の永久磁石からなる第１のロータマグネット１４及
び第２のロータマグネット１５が、第１のロータヨーク
１３Ａ及び第２のロータヨーク１３Ｂを介在してそれぞ
れ固着されている。これら第１及び第２のロータマグネ
ット１４，１５は、上述した第１及び第２のステータコ
ア３，４の外周側端面に対して半径方向に近接するよう
に配置されている。
面における軸方向の両端（図示上下端）部分には、リン
グ状の永久磁石からなる第１のロータマグネット１４及
び第２のロータマグネット１５が、第１のロータヨーク
１３Ａ及び第２のロータヨーク１３Ｂを介在してそれぞ
れ固着されている。これら第１及び第２のロータマグネ
ット１４，１５は、上述した第１及び第２のステータコ
ア３，４の外周側端面に対して半径方向に近接するよう
に配置されている。
【００２４】さらに、上述したロータスリーブ１２にお
ける前記フランジ状ヨーク１３の軸方向両側部分には、
第１のバイアスマグネット２１及び第２のバイアスマグ
ネット２２が配置されている。これらの各バイアスマグ
ネット２１，２２は、リング状に形成されて軸方向に着
磁されている。したがって、上記第１のバイアスマグネ
ット２１に関しては、当該第１のバイアスマグネット２
１−フランジ状ヨーク１３−スラスト制御用コイル７−
ステータヨーク４−第１のステータコア３−第１のロー
タヨーク１３Ａ−第１のバイアスマグネット２１の順に
巡るバイアス磁束Ｂ１が形成される。また、第２のバイ
アスマグネット２２に関しては、当該第２のバイアスマ
グネット２２−フランジ状ヨーク１３−スラスト制御用
コイル７−ステータヨーク４−第２のステータコア５−
第２のロータヨーク１３Ｂ−第２のバイアスマグネット
２２の順に巡るバイアス磁束Ｂ２が形成される。
ける前記フランジ状ヨーク１３の軸方向両側部分には、
第１のバイアスマグネット２１及び第２のバイアスマグ
ネット２２が配置されている。これらの各バイアスマグ
ネット２１，２２は、リング状に形成されて軸方向に着
磁されている。したがって、上記第１のバイアスマグネ
ット２１に関しては、当該第１のバイアスマグネット２
１−フランジ状ヨーク１３−スラスト制御用コイル７−
ステータヨーク４−第１のステータコア３−第１のロー
タヨーク１３Ａ−第１のバイアスマグネット２１の順に
巡るバイアス磁束Ｂ１が形成される。また、第２のバイ
アスマグネット２２に関しては、当該第２のバイアスマ
グネット２２−フランジ状ヨーク１３−スラスト制御用
コイル７−ステータヨーク４−第２のステータコア５−
第２のロータヨーク１３Ｂ−第２のバイアスマグネット
２２の順に巡るバイアス磁束Ｂ２が形成される。
【００２５】上記両バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁路は、
スラスト軸受用の磁路であって、それぞれステータ側ス
ラスト軸受用磁路とロータ側スラスト軸受用磁路に分け
ることができる。そして、ロータスリーブ１２側のフラ
ンジ状ヨーク１３と、ステータ側のステータヨーク４に
設けられたスラスト制御用コイル７との間に、半径方向
のギャップがあり、この半径方向ギャップを、上記両バ
イアス磁束Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ通過するように構成さ
れている。
スラスト軸受用の磁路であって、それぞれステータ側ス
ラスト軸受用磁路とロータ側スラスト軸受用磁路に分け
ることができる。そして、ロータスリーブ１２側のフラ
ンジ状ヨーク１３と、ステータ側のステータヨーク４に
設けられたスラスト制御用コイル７との間に、半径方向
のギャップがあり、この半径方向ギャップを、上記両バ
イアス磁束Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ通過するように構成さ
れている。
【００２６】すなわち、上記スラスト制御用コイル７
は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト
軸受装置を構成するものであって、当該スラスト制御用
コイル７への通電を制御することにより、当該スラスト
制御用コイル７を横切る上記両バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２
とあいまって、スラスト制御用コイル７にローレンツ力
が発生し、その反力の大きさによって、上記ロータ１１
の軸方向の位置が制御されるように構成されている。よ
り具体的には、図示されないセンサがロータ１１の軸方
向の位置を検知し、ロータ１１の軸方向の位置が一方に
偏ろうとすると、上記センサの出力に基づいてスラスト
制御用コイル７の正逆方向の通電およびその電流を制御
し、ロータ１１の軸方向の位置（スラスト方向の位置）
を所定位置に制御する。
は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト
軸受装置を構成するものであって、当該スラスト制御用
コイル７への通電を制御することにより、当該スラスト
制御用コイル７を横切る上記両バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２
とあいまって、スラスト制御用コイル７にローレンツ力
が発生し、その反力の大きさによって、上記ロータ１１
の軸方向の位置が制御されるように構成されている。よ
り具体的には、図示されないセンサがロータ１１の軸方
向の位置を検知し、ロータ１１の軸方向の位置が一方に
偏ろうとすると、上記センサの出力に基づいてスラスト
制御用コイル７の正逆方向の通電およびその電流を制御
し、ロータ１１の軸方向の位置（スラスト方向の位置）
を所定位置に制御する。
【００２７】一方、上述した第１のステータコア３及び
第２のステータコア５と、ステータ巻線８，９と、前記
第１のロータマグネット１４及び第２のロータマグネッ
ト１５とによって、ラジアル磁気軸受とモータとが複合
化されている。すなわち、上記ステータ巻線８，９は、
それぞれ第１のステータ巻線と第２のステータ巻線とか
ら構成されており、図示しないセンサがロータ１１のラ
ジアル方向の位置を検知し、ロータ１１のラジアル方向
の位置が一方に偏ろうとすると、上記センサの出力に基
づいて上記第１のステータ巻線の通電を制御し、上述し
たバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２と、第１のステータ巻線から
発生する２極のラジアル浮上制御磁束との相互作用によ
って上記ロータ１１をラジアル方向に浮上制御し、その
ロータ１１のラジアル方向位置を所定位置に保って、ラ
ジアル方向に非接触で支持する。また、上記第２のステ
ータ巻線の通電を制御することにより、上記ロータ１１
に対して回転磁界を発生させ、ロータマグネット１４，
１５との相互作用によりロータ１１を回転駆動する。
第２のステータコア５と、ステータ巻線８，９と、前記
第１のロータマグネット１４及び第２のロータマグネッ
ト１５とによって、ラジアル磁気軸受とモータとが複合
化されている。すなわち、上記ステータ巻線８，９は、
それぞれ第１のステータ巻線と第２のステータ巻線とか
ら構成されており、図示しないセンサがロータ１１のラ
ジアル方向の位置を検知し、ロータ１１のラジアル方向
の位置が一方に偏ろうとすると、上記センサの出力に基
づいて上記第１のステータ巻線の通電を制御し、上述し
たバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２と、第１のステータ巻線から
発生する２極のラジアル浮上制御磁束との相互作用によ
って上記ロータ１１をラジアル方向に浮上制御し、その
ロータ１１のラジアル方向位置を所定位置に保って、ラ
ジアル方向に非接触で支持する。また、上記第２のステ
ータ巻線の通電を制御することにより、上記ロータ１１
に対して回転磁界を発生させ、ロータマグネット１４，
１５との相互作用によりロータ１１を回転駆動する。
【００２８】以上説明したとおり、図１に示す実施の形
態は、ラジアル磁気軸受とモータとを複合化した磁気浮
上モータに、ロータ側スラスト軸受用磁路部と、このロ
ータ側スラスト軸受用磁路部に半径方向に対向するステ
ータ側スラスト軸受用磁路部を設け、ラジアル浮上制御
磁束を形成するためのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２が、ロー
タ側スラスト軸受用磁路部とステータ側スラスト軸受用
磁路部との間に配置されたＶＣＭ（ボイスコイルモー
タ）方式によるスラスト制御用コイル７を通過するよう
に構成され、スラスト制御用コイル７に通電することに
よりスラスト軸受荷重を支持するように構成されてい
る。そのため、ラジアル磁気軸受とモータとを複合化し
た磁気浮上モータに対して、スラスト磁気軸受も複合化
することができ、小型化して軸長を短くすることが可能
になり、高速化を図ることができることに加えて、ＶＣ
Ｍ（ボイスコイルモータ）方式による良好なスラスト軸
受特性が得られるようになっている。
態は、ラジアル磁気軸受とモータとを複合化した磁気浮
上モータに、ロータ側スラスト軸受用磁路部と、このロ
ータ側スラスト軸受用磁路部に半径方向に対向するステ
ータ側スラスト軸受用磁路部を設け、ラジアル浮上制御
磁束を形成するためのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２が、ロー
タ側スラスト軸受用磁路部とステータ側スラスト軸受用
磁路部との間に配置されたＶＣＭ（ボイスコイルモー
タ）方式によるスラスト制御用コイル７を通過するよう
に構成され、スラスト制御用コイル７に通電することに
よりスラスト軸受荷重を支持するように構成されてい
る。そのため、ラジアル磁気軸受とモータとを複合化し
た磁気浮上モータに対して、スラスト磁気軸受も複合化
することができ、小型化して軸長を短くすることが可能
になり、高速化を図ることができることに加えて、ＶＣ
Ｍ（ボイスコイルモータ）方式による良好なスラスト軸
受特性が得られるようになっている。
【００２９】また、上記実施の形態によれば、第１のス
テータコア３及び第２のステータコア５を軸方向に二つ
並べて配置するとともに、この二つの第１のステータコ
ア３及び第２のステータコア５の間に、ロータ側スラス
ト軸受用磁路部とロータ側スラスト軸受用磁路部との半
径方向ギャップを形成しているため、実質的に二つのモ
ータ部が設けられ、この二つのモータ部のスラスト荷重
を一つのスラスト磁気軸受で支持する構造になり、スラ
スト磁気軸受までも有していながら、大きな出力が得ら
れる割にコンパクトな磁気浮上モータを得ることができ
る。
テータコア３及び第２のステータコア５を軸方向に二つ
並べて配置するとともに、この二つの第１のステータコ
ア３及び第２のステータコア５の間に、ロータ側スラス
ト軸受用磁路部とロータ側スラスト軸受用磁路部との半
径方向ギャップを形成しているため、実質的に二つのモ
ータ部が設けられ、この二つのモータ部のスラスト荷重
を一つのスラスト磁気軸受で支持する構造になり、スラ
スト磁気軸受までも有していながら、大きな出力が得ら
れる割にコンパクトな磁気浮上モータを得ることができ
る。
【００３０】さらに、第１のステータコア３及び第２の
ステータコア５とステータ側スラスト軸受用磁路部とを
軸方向に並べて配置したため、スラスト方向の制御力が
大きく、スラスト方向の制御を迅速かつ安定に行うこと
ができる。
ステータコア５とステータ側スラスト軸受用磁路部とを
軸方向に並べて配置したため、スラスト方向の制御力が
大きく、スラスト方向の制御を迅速かつ安定に行うこと
ができる。
【００３１】一方、図２に示された実施の形態では、バ
イアス磁束Ｂ１，Ｂ２を形成するバイアスマグネット３
１を、ステータ側のステータヨーク４内に配置したもの
であって、このような実施形態においても、上述した実
施形態と同様な作用・効果が得られる。
イアス磁束Ｂ１，Ｂ２を形成するバイアスマグネット３
１を、ステータ側のステータヨーク４内に配置したもの
であって、このような実施形態においても、上述した実
施形態と同様な作用・効果が得られる。
【００３２】また、本発明は、図３に示されているよう
なハイブリッド型の磁気軸受装置に対しても同様に適用
することができる。すなわち、図３に示されているよう
に、略中空円筒状のステータコア４１の内部側には、ロ
ータ４２が回転可能に支持されており、そのロータ４２
の回転軸４３には、軸方向に沿って、第１のロータヨー
ク４４、中央ロータヨーク４５、及び第２のロータヨー
ク４６が、順に配置されている。上記中央ロータヨーク
４５は、ロータ側スラスト軸受用磁路部を構成する略円
筒状のコイルボビン状部材から形成されており、当該中
央ロータヨーク４５の外周部に、軸を中心として巻回さ
れた形でスラスト制御用コイル４７が配置されている。
なハイブリッド型の磁気軸受装置に対しても同様に適用
することができる。すなわち、図３に示されているよう
に、略中空円筒状のステータコア４１の内部側には、ロ
ータ４２が回転可能に支持されており、そのロータ４２
の回転軸４３には、軸方向に沿って、第１のロータヨー
ク４４、中央ロータヨーク４５、及び第２のロータヨー
ク４６が、順に配置されている。上記中央ロータヨーク
４５は、ロータ側スラスト軸受用磁路部を構成する略円
筒状のコイルボビン状部材から形成されており、当該中
央ロータヨーク４５の外周部に、軸を中心として巻回さ
れた形でスラスト制御用コイル４７が配置されている。
【００３３】上記第１及び第２のロータヨーク４４，４
６、及び中央ロータヨーク４５等を有してなるロータ４
２の外周側に配置されたステータコア４１は、略中空円
筒状の磁性材からなるステータ側スラスト軸受用磁路部
を構成するコアリブ４８を主体としてなるものであっ
て、そのコアリブ４８が、上記ロータ４２を囲むように
して配置されている。このコアリブ４８の軸方向両端部
分における内周側には、中心側に向かって突出する第１
のコア突極５１、及び第２のコア突極５２が一体に形成
されている。これら第１及び第２のコア突極５１，５２
の内周側端面は、上述した第１及び第２のロータヨーク
４４，４６に対して、半径方向外方側からそれぞれ近接
対向するように配置されている。
６、及び中央ロータヨーク４５等を有してなるロータ４
２の外周側に配置されたステータコア４１は、略中空円
筒状の磁性材からなるステータ側スラスト軸受用磁路部
を構成するコアリブ４８を主体としてなるものであっ
て、そのコアリブ４８が、上記ロータ４２を囲むように
して配置されている。このコアリブ４８の軸方向両端部
分における内周側には、中心側に向かって突出する第１
のコア突極５１、及び第２のコア突極５２が一体に形成
されている。これら第１及び第２のコア突極５１，５２
の内周側端面は、上述した第１及び第２のロータヨーク
４４，４６に対して、半径方向外方側からそれぞれ近接
対向するように配置されている。
【００３４】上記各第１及び第２のコア突極５１，５２
には、それぞれステータ巻線５３，５４が巻き回されて
いる。これらの各ステータ巻線５３，５４は、前記ロー
タ４２をラジアル方向に浮上制御するための２極の浮上
制御磁束を発生するよう巻回された巻線からなる。
には、それぞれステータ巻線５３，５４が巻き回されて
いる。これらの各ステータ巻線５３，５４は、前記ロー
タ４２をラジアル方向に浮上制御するための２極の浮上
制御磁束を発生するよう巻回された巻線からなる。
【００３５】また、上述したコアリブ４８には、第１の
バイアスマグネット５５及び第２のバイアスマグネット
５６が、軸方向に適宜の間隔離して配置されている。こ
れらの各バイアスマグネット５５，５６は、リング状に
形成されて軸方向に着磁されている。したがって、第１
のバイアスマグネット５５−コアリブ４８−スラスト制
御用コイル４７−中央ロータヨーク４５−第１のロータ
ヨーク４４−第１のコア突極５１−コアリブ４８−第１
のバイアスマグネット５５の順に巡るバイアス磁束Ｂ１
が形成される。また、第２のバイアスマグネット５６−
コアリブ４８−スラスト制御用コイル４７−中央ロータ
ヨーク４５−中央ロータヨーク４５−第２のコア突極５
２−コアリブ４８−第２のバイアスマグネット５６の順
に巡るバイアス磁束Ｂ２が形成される。
バイアスマグネット５５及び第２のバイアスマグネット
５６が、軸方向に適宜の間隔離して配置されている。こ
れらの各バイアスマグネット５５，５６は、リング状に
形成されて軸方向に着磁されている。したがって、第１
のバイアスマグネット５５−コアリブ４８−スラスト制
御用コイル４７−中央ロータヨーク４５−第１のロータ
ヨーク４４−第１のコア突極５１−コアリブ４８−第１
のバイアスマグネット５５の順に巡るバイアス磁束Ｂ１
が形成される。また、第２のバイアスマグネット５６−
コアリブ４８−スラスト制御用コイル４７−中央ロータ
ヨーク４５−中央ロータヨーク４５−第２のコア突極５
２−コアリブ４８−第２のバイアスマグネット５６の順
に巡るバイアス磁束Ｂ２が形成される。
【００３６】上記両バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁路は、
スラスト軸受用の磁路であって、それぞれステータ側ス
ラスト軸受用磁路とロータ側スラスト軸受用磁路に分け
ることができる。そして、コアリブ４８側のコア突極５
１，５２と、ステータ側の中央ロータヨーク４５に設け
られたスラスト制御用コイル４７との間に、半径方向の
ギャップがあり、この各ギャップを上記両バイアス磁束
Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ通過するように構成されている。
スラスト軸受用の磁路であって、それぞれステータ側ス
ラスト軸受用磁路とロータ側スラスト軸受用磁路に分け
ることができる。そして、コアリブ４８側のコア突極５
１，５２と、ステータ側の中央ロータヨーク４５に設け
られたスラスト制御用コイル４７との間に、半径方向の
ギャップがあり、この各ギャップを上記両バイアス磁束
Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ通過するように構成されている。
【００３７】すなわち、上記スラスト制御用コイル４７
は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト
軸受装置を構成するものであって、当該スラスト制御用
コイル４７への通電を制御することにより、当該スラス
ト制御用コイル４７を横切る上記両バイアス磁束Ｂ１，
Ｂ２とあいまって、スラスト制御用コイル４７にローレ
ンツ力が発生し、その反力の大きさによって、上記ロー
タ４２の軸方向の位置が制御されるように構成されてい
る。より具体的には、図示されないセンサがロータ４２
の軸方向の位置を検知し、ロータ４２の軸方向の位置が
一方に偏ろうとすると、上記センサの出力に基づいてス
ラスト制御用コイル４７の正逆方向の通電およびその電
流を制御し、ロータ４２の軸方向の位置（スラスト方向
の位置）を所定位置に制御する。
は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト
軸受装置を構成するものであって、当該スラスト制御用
コイル４７への通電を制御することにより、当該スラス
ト制御用コイル４７を横切る上記両バイアス磁束Ｂ１，
Ｂ２とあいまって、スラスト制御用コイル４７にローレ
ンツ力が発生し、その反力の大きさによって、上記ロー
タ４２の軸方向の位置が制御されるように構成されてい
る。より具体的には、図示されないセンサがロータ４２
の軸方向の位置を検知し、ロータ４２の軸方向の位置が
一方に偏ろうとすると、上記センサの出力に基づいてス
ラスト制御用コイル４７の正逆方向の通電およびその電
流を制御し、ロータ４２の軸方向の位置（スラスト方向
の位置）を所定位置に制御する。
【００３８】一方、上述した第１及び第２のコア突極５
１，５２と、第１及び第２のステータ巻線５３，５４と
によって、ラジアル磁気軸受が構成されている。すなわ
ち、図示しないセンサがロータ４２のラジアル方向の位
置を検知し、ロータ４２のラジアル方向の位置が一方に
偏ろうとすると、上記センサの出力に基づいて上記両ス
テータ巻線５３，５４の通電を制御し、上述したバイア
ス磁束Ｂ１，Ｂ２と、第１のステータ巻線から発生する
２極のラジアル浮上制御磁束との相互作用により、ロー
タ４２をラジアル方向に浮上制御し、ロータ４２のラジ
アル方向の位置を所定位置に保つことによってラジアル
方向に非接触で支持する。
１，５２と、第１及び第２のステータ巻線５３，５４と
によって、ラジアル磁気軸受が構成されている。すなわ
ち、図示しないセンサがロータ４２のラジアル方向の位
置を検知し、ロータ４２のラジアル方向の位置が一方に
偏ろうとすると、上記センサの出力に基づいて上記両ス
テータ巻線５３，５４の通電を制御し、上述したバイア
ス磁束Ｂ１，Ｂ２と、第１のステータ巻線から発生する
２極のラジアル浮上制御磁束との相互作用により、ロー
タ４２をラジアル方向に浮上制御し、ロータ４２のラジ
アル方向の位置を所定位置に保つことによってラジアル
方向に非接触で支持する。
【００３９】以上説明したとおり、図３に示す実施の形
態は、磁気浮上型のラジアル磁気軸受に、ロータ側スラ
スト軸受用磁路部と、このロータ側スラスト軸受用磁路
部に半径方向に対向するステータ側スラスト軸受用磁路
部を設け、ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイ
アス磁束Ｂ１，Ｂ２が、ロータ側スラスト軸受用磁路部
とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に配置された
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト制御
用コイル４７を通過するように構成され、スラスト制御
用コイル４７に通電することによりスラスト軸受荷重を
支持するようにした。そのため、ラジアル磁気軸受に対
して、スラスト磁気軸受も複合化することができ、小型
化して軸長を短くすることが可能になることに加えて、
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好なスラス
ト軸受特性が得られるようになっている。
態は、磁気浮上型のラジアル磁気軸受に、ロータ側スラ
スト軸受用磁路部と、このロータ側スラスト軸受用磁路
部に半径方向に対向するステータ側スラスト軸受用磁路
部を設け、ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイ
アス磁束Ｂ１，Ｂ２が、ロータ側スラスト軸受用磁路部
とステータ側スラスト軸受用磁路部との間に配置された
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト制御
用コイル４７を通過するように構成され、スラスト制御
用コイル４７に通電することによりスラスト軸受荷重を
支持するようにした。そのため、ラジアル磁気軸受に対
して、スラスト磁気軸受も複合化することができ、小型
化して軸長を短くすることが可能になることに加えて、
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好なスラス
ト軸受特性が得られるようになっている。
【００４０】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変形可能であることはいうまでもない。
施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００４１】例えば、上述した各実施形態のように、本
発明は、アウタロータ型、インナーロータ型にかからわ
ず適用することができ、本発明にかかる磁気軸受装置
は、モータ以外の多種多様な装置に用いられる各種軸受
装置に対しても同様に用いることができる。
発明は、アウタロータ型、インナーロータ型にかからわ
ず適用することができ、本発明にかかる磁気軸受装置
は、モータ以外の多種多様な装置に用いられる各種軸受
装置に対しても同様に用いることができる。
【００４２】また、上述した各実施形態におけるＶＣＭ
（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト制御用コイ
ルは、短絡させた状態で配置することも可能であり、そ
のように構成することによって、スラスト方向の振動に
対して電力を消費することなくダンパー作用を持たせる
ことができる。
（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト制御用コイ
ルは、短絡させた状態で配置することも可能であり、そ
のように構成することによって、スラスト方向の振動に
対して電力を消費することなくダンパー作用を持たせる
ことができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
磁気浮上モータは、ラジアル磁気軸受とモータとを複合
化した磁気浮上モータに対して、軸を中心として巻回さ
れたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好な軸
受特性を備えたスラスト磁気軸受を複合化させたもので
あるから、小型化して軸長を短くすることが可能にな
り、高速化を図ることができることに加えて、スラスト
方向の軸受制御を安定的に行わせることができ、極めて
実用性の高い磁気浮上モータを得ることができる。
磁気浮上モータは、ラジアル磁気軸受とモータとを複合
化した磁気浮上モータに対して、軸を中心として巻回さ
れたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好な軸
受特性を備えたスラスト磁気軸受を複合化させたもので
あるから、小型化して軸長を短くすることが可能にな
り、高速化を図ることができることに加えて、スラスト
方向の軸受制御を安定的に行わせることができ、極めて
実用性の高い磁気浮上モータを得ることができる。
【００４４】また、請求項２にかかる磁気浮上モータ
は、請求項１におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部を、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成し、当該略円筒状の部材
の外周面にスラスト制御用コイルを巻回して、小さいス
ペース内にスラスト制御用コイルを収容したものである
から、装置の小型化を一層図ることができる。
は、請求項１におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部を、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成し、当該略円筒状の部材
の外周面にスラスト制御用コイルを巻回して、小さいス
ペース内にスラスト制御用コイルを収容したものである
から、装置の小型化を一層図ることができる。
【００４５】さらに、請求項３にかかる磁気浮上モータ
は、請求項１におけるスラスト制御用コイルを短絡し、
スラスト方向の振動に対して電力を消費することなくダ
ンパー作用を得るようにしたものであるから、上述した
請求項１にかかる発明の効果に加えて、消費電力の低減
化を図ることができる。
は、請求項１におけるスラスト制御用コイルを短絡し、
スラスト方向の振動に対して電力を消費することなくダ
ンパー作用を得るようにしたものであるから、上述した
請求項１にかかる発明の効果に加えて、消費電力の低減
化を図ることができる。
【００４６】さらにまた、請求項４にかかる磁気浮上モ
ータは、請求項１に加えて、ステータコアを軸方向に二
つ並べて配置するとともに、この二つのステータコア部
の間に、ロータ側スラスト軸受用磁路部と、二つのステ
ータ側スラスト軸受用磁路部とを形成して、実質的に二
つのモータ部を設け、その二つのモータ部のスラスト荷
重を一つのスラスト磁気軸受で支持する構造とし、スラ
スト磁気軸受までも有していながら、大きな出力が得ら
れる割にコンパクト化されるように構成したものである
から、上述した請求項１にかかる発明の効果をさらに向
上させることができる。
ータは、請求項１に加えて、ステータコアを軸方向に二
つ並べて配置するとともに、この二つのステータコア部
の間に、ロータ側スラスト軸受用磁路部と、二つのステ
ータ側スラスト軸受用磁路部とを形成して、実質的に二
つのモータ部を設け、その二つのモータ部のスラスト荷
重を一つのスラスト磁気軸受で支持する構造とし、スラ
スト磁気軸受までも有していながら、大きな出力が得ら
れる割にコンパクト化されるように構成したものである
から、上述した請求項１にかかる発明の効果をさらに向
上させることができる。
【００４７】また、請求項５にかかる磁気浮上モータ
は、請求項１に加えて、ステータコア部とステータ側ス
ラスト軸受用磁路部とを軸方向に並べて配置して、スラ
スト方向の制御力を大きくし、スラスト方向の制御を迅
速かつ安定的に行われるようにしてものであるから、上
述した請求項１にかかる発明の効果を一層高めることが
できる。
は、請求項１に加えて、ステータコア部とステータ側ス
ラスト軸受用磁路部とを軸方向に並べて配置して、スラ
スト方向の制御力を大きくし、スラスト方向の制御を迅
速かつ安定的に行われるようにしてものであるから、上
述した請求項１にかかる発明の効果を一層高めることが
できる。
【００４８】一方、請求項９にかかる磁気軸受装置は、
ラジアル磁気軸受に対して、軸を中心として巻回された
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好な軸受特
性を備えたスラスト磁気軸受を複合化させたものである
から、小型化して軸長を短くすることが可能とすること
ができることに加えて、スラスト方向の軸受制御を安定
的に行わせることができ、極めて実用性の高い磁気軸受
装置を得ることができる。
ラジアル磁気軸受に対して、軸を中心として巻回された
ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）方式による良好な軸受特
性を備えたスラスト磁気軸受を複合化させたものである
から、小型化して軸長を短くすることが可能とすること
ができることに加えて、スラスト方向の軸受制御を安定
的に行わせることができ、極めて実用性の高い磁気軸受
装置を得ることができる。
【００４９】また、請求項１０にかかる磁気軸受装置
は、請求項９におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部を、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成し、当該略円筒状の部材
の外周面にスラスト制御用コイルを巻回して、小さいス
ペース内にスラスト制御用コイルを収容したものである
から、装置の小型化を一層図ることができる。
は、請求項９におけるロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部を、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成し、当該略円筒状の部材
の外周面にスラスト制御用コイルを巻回して、小さいス
ペース内にスラスト制御用コイルを収容したものである
から、装置の小型化を一層図ることができる。
【００５０】さらに、請求項１１にかかる磁気軸受装置
は、請求項９におけるスラスト制御用コイルを短絡し、
スラスト方向の振動に対して電力を消費することなくダ
ンパー作用を得るようにしたものであるから、上述した
請求項９にかかる発明の効果に加えて、消費電力の低減
化を図ることができる。
は、請求項９におけるスラスト制御用コイルを短絡し、
スラスト方向の振動に対して電力を消費することなくダ
ンパー作用を得るようにしたものであるから、上述した
請求項９にかかる発明の効果に加えて、消費電力の低減
化を図ることができる。
【００５１】さらにまた、請求項１２にかかる磁気軸受
装置は、請求項９に加えて、ステータコア部とステータ
側スラスト軸受用磁路部とを軸方向に並べて配置して、
スラスト方向の制御力を大きくし、スラスト方向の制御
を迅速かつ安定的に行われるようにしてものであるか
ら、上述した請求項９にかかる発明の効果を一層高める
ことができる。
装置は、請求項９に加えて、ステータコア部とステータ
側スラスト軸受用磁路部とを軸方向に並べて配置して、
スラスト方向の制御力を大きくし、スラスト方向の制御
を迅速かつ安定的に行われるようにしてものであるか
ら、上述した請求項９にかかる発明の効果を一層高める
ことができる。
【図１】本発明にかかる磁気浮上モータの一実施形態を
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
【図２】本発明にかかる磁気浮上モータの別の実施形態
を示す縦断面図である。
を示す縦断面図である。
【図３】本発明にかかる磁気軸受装置の一実施形態を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
３ 第１のステータコア
４ ステータヨーク
５ 第２ステータコア
７ スラスト制御用コイル
８，９ ステータ巻線
１１ ロータ
１２ ロータスリーブ
１３ フランジ状ヨーク
１３Ａ 第１のロータヨーク
１３Ｂ 第２のロータヨーク
１４ 第１のロータマグネット
１５ 第２のロータマグネット
２１ 第１のバイアスマグネット
２２ 第２のバイアスマグネット
Ｂ１ バイアス磁束
Ｂ２ バイアス磁束
３１ バイアスマグネット
４１ ステータコア
４２ ロータ
４４ 第１のロータヨーク
４５ 中央ロータヨーク
４６ 第２のロータヨーク
４７ スラスト制御用コイル
４８ コアリブ
５１ 第１のコア突極
５２ 第２のコア突極
５３，５４ ステータ巻線
５５ 第１のバイアスマグネット
５６ 第２のバイアスマグネット
Ｂ１ バイアス磁束
Ｂ２ バイアス磁束
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA04 CA19 DA06 DA19
DA26 DA30 GA12
5H607 AA12 BB01 BB11 BB14 BB25
CC01 DD05 DD16 GG01 GG02
GG19 GG21
5H633 BB03 GG02 HH03 JA08
Claims (15)
- 【請求項１】 磁性体からなり周面に永久磁石が固着さ
れたロータと、このロータをラジアル方向に浮上制御す
るための浮上制御磁束を発生する第１のステータ巻線及
び上記ロータに対して回転磁界を発生させる第２のステ
ータ巻線が巻回されたステータコア部と、を備えた磁気
浮上モータにおいて、 上記ロータにロータ側スラスト軸受用磁路部が形成され
ているとともに、前記ステータに上記ロータ側スラスト
軸受用磁路部と半径方向に対向するステータ側スラスト
軸受用磁路部が設けられ、 上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイアス磁
束が、上記ロータ側スラスト軸受用磁路部とステータ側
スラスト軸受用磁路部との間に形成される半径方向ギャ
ップを通過するように構成され、かつ、 上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイアス磁
束中に、スラスト軸受荷重の支持力を生成するスラスト
制御用コイルが配置されたものであって、 上記スラスト制御用コイルは、前記ロータ側スラスト軸
受用磁路部又はステータ側スラスト軸受用磁路部の一方
側に対して回転の軸を中心として巻回されていることを
特徴とする磁気浮上モータ。 - 【請求項２】 前記ロータ側スラスト軸受用磁路部及び
ステータ側スラスト軸受用磁路部が、回転の軸を中心と
した略円筒状の部材から形成されているとともに、 当該略円筒状の部材の外周面に、前記スラスト制御用コ
イルが巻回されていることを特徴とする請求項１記載の
磁気浮上モータ。 - 【請求項３】 前記スラスト制御用コイルが短絡されて
いることを特徴とする請求項１記載の磁気浮上モータ。 - 【請求項４】 前記ステータコア部が、軸方向に二つ並
べて配置されているとともに、 その二つのステータコア部の間に、前記ロータ側スラス
ト軸受用磁路部とステータ側スラスト軸受用磁路部との
半径方向対向部分が配置されていることを特徴とする請
求項１記載の磁気浮上モータ。 - 【請求項５】 前記ステータコア部とステータ側スラス
ト軸受用磁路部とが、軸方向に並べて配置されているこ
とを特徴とする請求項１記載の磁気浮上モータ。 - 【請求項６】 前記ロータは、アウタロータ型またはイ
ンナーロータ型のいずれかであることを特徴とする請求
項１記載の磁気浮上モータ。 - 【請求項７】 前記バイアス磁束を発生させるバイアス
マグネットが、ロータ側に配置されているとともに、 前記ロータ側にはステータコア部と対向して回転トルク
を発生させるリング状ロータマグネットが配置されてい
ることを特徴とする請求項１記載の磁気浮上モータ。 - 【請求項８】 前記バイアス磁束を発生させるバイアス
マグネットが、ステータ側に配置され、 前記ロータ側にはステータコア部と対向して回転トルク
を発生させるリング状ロータマグネットが配置されてい
る請求項１記載の磁気浮上モータ。 - 【請求項９】 磁性体からなり周面に永久磁石が固着さ
れたロータと、このロータをラジアル方向に浮上制御す
るためのラジアル浮上制御磁束を発生するステータ巻線
が巻回されたステータコアと、を備えた磁気軸受装置に
おいて、 上記ロータにロータ側スラスト軸受用磁路部が形成され
ているとともに、前記ステータに上記ロータ側スラスト
軸受用磁路部と半径方向に対向するステータ側スラスト
軸受用磁路部が設けられ、 上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイアス磁
束が、上記ロータ側スラスト軸受用磁路部とステータ側
スラスト軸受用磁路部との間に形成される半径方向ギャ
ップを通過するように構成され、かつ、 上記ラジアル浮上制御磁束を形成するためのバイアス磁
束中に、スラスト軸受荷重の支持力を生成するスラスト
制御用コイルが配置されたものであって、 上記スラスト制御用コイルは、前記ロータ側スラスト軸
受用磁路部又はステータ側スラスト軸受用磁路部の一方
側に対して回転の軸を中心として巻回されていることを
特徴とする磁気軸受装置。 - 【請求項１０】 前記ロータ側スラスト軸受用磁路部及
びステータ側スラスト軸受用磁路部が、回転の軸を中心
とした略円筒状の部材から形成されているとともに、 当該略円筒状の部材の外周面に、前記スラスト制御用コ
イルが巻回されていることを特徴とする請求項９記載の
磁気軸受装置。 - 【請求項１１】 前記スラスト制御用コイルが短絡され
ていることを特徴とする請求項９記載の磁気軸受装置。 - 【請求項１２】 前記ステータコア部とステータ側スラ
スト軸受用磁路部とが、軸方向に並べて配置されている
ことを特徴とする請求項９記載の磁気軸受装置。 - 【請求項１３】 前記ロータは、アウタロータ型または
インナーロータ型のいずれかであることを特徴とする請
求項９記載の磁気軸受装置。 - 【請求項１４】 前記バイアス磁束を発生させるバイア
スマグネットが、ロータ側に配置されていることを特徴
とする請求項９記載の磁気軸受装置。 - 【請求項１５】 前記バイアス磁束を発生させるバイア
スマグネットが、ステータ側に配置されている請求項９
記載の磁気軸受装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001293022A JP3949916B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置 |
| US10/253,576 US20030057784A1 (en) | 2001-09-26 | 2002-09-24 | Magnetically levitated motor and magnetic bearing apparatus |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001293022A JP3949916B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003102145A true JP2003102145A (ja) | 2003-04-04 |
| JP3949916B2 JP3949916B2 (ja) | 2007-07-25 |
Family
ID=19114889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001293022A Expired - Fee Related JP3949916B2 (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030057784A1 (ja) |
| JP (1) | JP3949916B2 (ja) |
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