JP2020165484A - 磁気軸受装置およびターボ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気軸受装置のコストを低減する。【解決手段】第１電磁石（101）のコイル（101a）には、第１電流（i1）が供給される。第２電磁石（102）のコイル（102a）には、第２電流（i2）が供給される。第３電磁石（103）の制御コイル（103c）と第４電磁石（104）の制御コイル（104c）には、第３電流（i3）が供給される。第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方が供給される。【選択図】図４

Description

本開示は、磁気軸受装置およびターボ圧縮機に関する。

特許文献１には、磁気軸受が開示されている。この磁気軸受は、複数の鉄心と、それぞれの鉄心に巻回された制御電流用コイルと、それぞれの鉄心に巻回されたバイアス電流用コイルとを備えている。また、制御電流用コイルには、制御電流供給装置から供給された制御電流が流れる。バイアス電流用コイルには、バイアス電流供給装置から供給されたバイアス電流（直流）が流れる。

特開２０１３−１３７０６７号公報

特許文献１の磁気軸受では、バイアス電流用コイルのみに流れるバイアス電流を供給する専用のバイアス電流供給装置を削減することができないので、磁気軸受のコストを低減することが困難である。

本開示の第１の態様は、被支持体（14）を非接触で支持する磁気軸受装置に関し、この磁気軸受装置は、前記被支持体（14）を間において互いに対向する第１電磁石（101）および第２電磁石（102）と、前記被支持体（14）を間において互いに対向する第３電磁石（103）および第４電磁石（104）とを備え、前記第１電磁石（101）は、コイル（101a）を有し、前記第２電磁石（102）は、コイル（102a）を有し、前記第３電磁石（103）は、制御コイル（103c）とバイアスコイル（103b）とを有し、前記第４電磁石（104）は、制御コイル（104c）とバイアスコイル（104b）とを有し、前記第１電磁石（101）のコイル（101a）には、第１電流（i1）が供給され、前記第２電磁石（102）のコイル（102a）には、第２電流（i2）が供給され、前記第３電磁石（103）の制御コイル（103c）と前記第４電磁石（104）の制御コイル（104c）には、第３電流（i3）が供給され、前記第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と前記第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）には、前記第１電流（i1）および前記第２電流（i2）の一方が供給される。

第１の態様では、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に対してバイアス電流を供給する専用のバイアス電流供給装置を設けなくてもよいので、磁気軸受装置（20）の部品点数を削減することができる。これにより、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向であり、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であることを特徴とする磁気軸受装置である。

第２の態様では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。

本開示の第３の態様は、第１の態様において、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向であることを特徴とする磁気軸受装置である。

第３の態様では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。

本開示の第４の態様は、第１の態様において、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であることを特徴とする磁気軸受装置である。

第４の態様では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。

本開示の第５の態様は、第４の態様において、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向と交差する方向であり、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）と前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）は、１つのラジアル磁気軸受（41）に設けられることを特徴とする磁気軸受装置である。

第５の態様では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）のラジアル方向（例えばＸ軸方向）における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）の別のラジアル方向（例えばＹ軸方向）における位置を制御することができる。

本開示の第６の態様は、第４の態様において、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）は、第１ラジアル磁気軸受（41）に設けられ、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）は、第２ラジアル磁気軸受（42）に設けられることを特徴とする磁気軸受装置である。

第６の態様では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、第１ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、第２ラジアル磁気軸受（42）において被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。これにより、被支持体（14）のチルト方向における位置を制御することができる。

本開示の第７の態様は、第１の態様において、前記被支持体（14）を間において互いに対向する第５電磁石（105）および第６電磁石（106）を備え、前記第５電磁石（105）は、制御コイル（105c）とバイアスコイル（105b）とを有し、前記第６電磁石（106）は、制御コイル（106c）とバイアスコイル（106b）とを有し、前記第５電磁石（105）の制御コイル（105c）と前記第６電磁石（106）の制御コイル（106c）には、第４電流（i4）が供給され、前記第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）と前記第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）には、前記第１電流（i1）および前記第２電流（i2）の他方が供給されることを特徴とする磁気軸受装置である。

第７の態様では、第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）と第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）に対してバイアス電流を供給する専用のバイアス電流供給装置を設けなくてもよいので、磁気軸受装置（20）の部品点数を削減することができる。これにより、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができる。

本開示の第８の態様は、第７の態様において、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向であり、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、前記第５電磁石（105）と前記第６電磁石（106）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であることを特徴とする磁気軸受装置である。

第８の態様では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第４電流（i4）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。また、第１電流（i1）および第２電流（i2）の他方を第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）と第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）に供給することにより、第５電磁石（105）と第６電磁石（106）における合成電磁力と第４電流（i4）との線形性を調節することができる。

本開示の第９の態様は、第８の態様において、前記第５電磁石（105）と前記第６電磁石（106）との対向方向は、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向と交差する方向であり、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）と前記第５電磁石（105）と前記第６電磁石（106）は、１つのラジアル磁気軸受（41）に設けられることを特徴とする磁気軸受装置である。

第９の態様では、第３電流（i3）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）のラジアル方向（例えばＸ軸方向）における位置を制御することができる。また、第４電流（i4）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）の別のラジアル方向（例えばＹ軸方向）における位置を制御することができる。なお、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。以上により、被支持体（14）の位置を三次元的に制御することができる。

本開示の第１０の態様は、第１の態様において、前記第３電磁石（103）は、補助バイアスコイル（103d）を有し、前記第４電磁石（104）は、補助バイアスコイル（104d）を有し、前記第３電磁石（103）の補助バイアスコイル（103d）と前記第４電磁石（104）の補助バイアスコイル（104d）には、前記第１電流（i1）および前記第２電流（i2）の他方が供給されることを特徴とする磁気軸受装置である。

第１０の態様では、第３電磁石（103）の補助バイアスコイル（103d）と第４電磁石（104）の補助バイアスコイル（104d）に対してバイアス電流を供給する専用のバイアス電流供給装置を設けなくてもよいので、磁気軸受装置（20）の部品点数を削減することができる。これにより、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができる。

本開示の第１１の態様は、ターボ圧縮機に関し、このターボ圧縮機は、インペラ（12）と、前記インペラ（12）が取り付けられるシャフト（14）と、前記シャフト（14）を回転駆動させるモータ（13）と、前記シャフト（14）を非接触で支持する磁気軸受装置（20）とを備え、前記磁気軸受装置（20）は、第１〜第１０の態様のいずれか１つである磁気軸受装置である。

第１１の態様では、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができるので、それを備えるターボ圧縮機（10）のコストを削減することができる。

図１は、実施形態１のターボ圧縮機の構成を例示する縦断面図である。 図２は、実施形態１のスラスト磁気軸受の構成を例示する縦断面図である。 図３は、実施形態１のラジアル磁気軸受の構成を例示する横断面図である。 図４は、実施形態１の磁気軸受装置におけるコイルの配線状態を例示する配線図である。 図５は、実施形態１の変形例１の磁気軸受装置におけるスラスト磁気軸受の構成を例示する縦断面図である。 図６は、実施形態１の変形例２の磁気軸受装置におけるラジアル磁気軸受の構成を例示する横断面図である。 図７は、実施形態１の変形例２の磁気軸受装置におけるコイルの配線状態を例示する配線図である。 図８は、実施形態１の変形例３の磁気軸受装置におけるラジアル磁気軸受の構成を例示する横断面図である。 図９は、実施形態１の変形例３の磁気軸受装置におけるコイルの配線状態を例示する配線図である。 図１０は、実施形態１の変形例４の磁気軸受装置におけるラジアル磁気軸受の構成を例示する横断面図である。 図１１は、実施形態１の変形例４の磁気軸受装置におけるコイルの配線状態を例示する配線図である。 図１２は、実施形態２の磁気軸受装置におけるスラスト磁気軸受の構成を例示する縦断面図である。 図１３は、実施形態２の磁気軸受装置におけるラジアル磁気軸受の構成を例示する横断面図である。 図１４は、実施形態２の磁気軸受装置におけるコイルの配線状態を例示する配線図である。 図１５は、その他の実施形態の磁気軸受装置におけるコイルの配線状態を例示する配線図である。

以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１のターボ圧縮機（10）の構成を例示する。ターボ圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、インペラ（12）と、モータ（13）と、シャフト（14）と、タッチダウン軸受（15）と、磁気軸受装置（20）と、制御部（21）と、電源部（22）とを備える。

〔ケーシング〕
ケーシング（11）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置される。ケーシング（11）内の空間は、壁部（11a）により区画され、壁部（11a）よりも前側の空間がインペラ（12）を収容するインペラ空間（S1）を構成し、壁部（11a）よりも後側の空間がモータ（13）と磁気軸受装置（20）とタッチダウン軸受（15）を収容する駆動機構空間（S2）を構成する。シャフト（14）は、インペラ空間（S1）内のインペラ（12）と駆動機構空間（S2）内のモータ（13）とを連結する。

以下の説明において、「スラスト方向」とは、回転軸方向のことであり、シャフト（14）の軸心（O）の方向のことである。「ラジアル方向」とは、シャフト（14）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、シャフト（14）の軸心（O）からより遠い側のことであり、「内周側」とは、シャフト（14）の軸心（O）により近い側のことである。

〔インペラ〕
インペラ（12）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成される。インペラ（12）は、シャフト（14）の一端部に固定された状態で、インペラ空間（S1）に収容される。インペラ空間（S1）には、吸入管（12a）と吐出管（12b）とが接続され、インペラ空間（S1）の外周部には、圧縮空間（S12）が形成される。インペラ（12）が回転すると、吸入管（12a）を通じて流体が外部からインペラ空間（S1）内に導かれ、インペラ空間（S1）内に導かれた流体が圧縮空間（S12）において圧縮され、圧縮空間（S12）の高圧の流体が吐出管（12b）を通じて外部に戻される。

〔モータ〕
モータ（13）は、シャフト（14）を回転駆動する。モータ（13）は、ステータ（13a）とロータ（13b）を有する。ステータ（13a）は、円筒状に形成されてケーシング（11）内に固定される。ロータ（13b）は、シャフト（14）と同軸状となるようにシャフト（14）に固定される。ロータ（13b）は、ロータ（13b）の外周面がステータ（13a）の内周面と所定のギャップをおいて対向するように、ステータ（13a）内に配置される。

〔タッチダウン軸受〕
タッチダウン軸受（15）は、後述する磁気軸受装置（20）が駆動しておらずシャフト（14）が浮上していない場合に、シャフト（14）に接触してシャフト（14）を支持する。

〔磁気軸受装置〕
磁気軸受装置（20）は、複数の電磁石を備え、複数の電磁石の合成電磁力によりシャフト（14）（被支持体の一例）を非接触で支持する。この例では、磁気軸受装置（20）は、第１〜第１０電磁石（101〜110）を備える。具体的には、磁気軸受装置（20）は、第１スラスト磁気軸受（31）と、第２スラスト磁気軸受（32）と、第１ラジアル磁気軸受（41）と、第２ラジアル磁気軸受（42）とを備える。第１電磁石（101）は、第１スラスト磁気軸受（31）に設けられ、第２電磁石（102）は、第２スラスト磁気軸受（32）に設けられる。第３〜第６電磁石（103〜106）は、第１ラジアル磁気軸受（41）に設けられ、第７〜第１０電磁石（107〜110）は、第２ラジアル磁気軸受（42）に設けられる。なお、第１〜第１０電磁石（101〜110）については、後で詳しく説明する。

〈スラスト磁気軸受〉
第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）は、電磁力によりシャフト（14）のスラスト方向における位置を非接触で制御する。第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の各々は、ステータ（35）とロータ（36）とを有する。ステータ（35）は、円環状に形成され、ケーシング（11）の内周壁に固定される。ロータ（36）は、円環状に形成され、シャフト（14）に固定される。ロータ（36）は、シャフト（14）のスラスト方向においてステータ（35）と所定のギャップをおいて対向するように配置される。この例では、第１スラスト磁気軸受（31）は、シャフト（14）の他端側（インペラ（12）側の反対側）に設けられ、第２スラスト磁気軸受（32）は、シャフト（14）の一端側に設けられる。

〈ラジアル磁気軸受〉
第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）は、電磁力によりシャフト（14）のラジアル方向における位置を非接触で制御する。第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の各々は、ステータ（45）とロータ（46）とを有する。ステータ（45）は、円筒状に形成され、ケーシング（11）の内周壁に固定される。ロータ（46）は、円筒状に形成され、シャフト（14）に固定される。ロータ（46）は、シャフト（14）のラジアル方向においてステータ（35）と所定のギャップをおいて対向するように、ステータ（45）の内側に配置される。この例では、第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）は、シャフト（14）のスラスト方向において第１スラスト磁気軸受（31）と第２スラスト磁気軸受（32）との間に配置される。第１ラジアル磁気軸受（41）と第２ラジアル磁気軸受（42）との間には、モータ（13）が配置される。なお、第１ラジアル磁気軸受（41）は、シャフト（14）の他端側（インペラ（12）側の反対側）に設けられ、第２ラジアル磁気軸受（42）は、シャフト（14）の一端側に設けられる。

〈非磁性リング〉
また、この例では、第１スラスト磁気軸受（31）のロータ（36）と第１ラジアル磁気軸受（41）のロータ（46）との間には、非磁性リング（14a）が設けられる。第２スラスト磁気軸受（32）のロータ（36）と第２ラジアル磁気軸受（42）のロータ（46）との間にも、非磁性リング（14a）が設けられる。

〔各種センサ〕
磁気軸受装置（20）には、ギャップセンサなどの各種センサ（図示を省略）が設けられる。例えば、第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の各々には、スラスト方向におけるステータ（35）とロータ（36）との間のギャップを検出するスラストギャップセンサ（図示を省略）が設けられ、第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の各々には、ラジアル方向の一例であるＸ軸方向におけるステータ（45）とロータ（46）との間のギャップを検出するラジアルギャップセンサ（図示を省略）と、ラジアル方向の一例であるＹ軸方向におけるステータ（45）とロータ（46）との間のギャップを検出するラジアルギャップセンサ（図示を省略）とが設けられる。これらの各種センサの検出信号（検出結果）は、制御部（21）に送信される。

〔制御部〕
制御部（21）は、シャフト（14）の位置が所望の位置となるように、磁気軸受装置（20）に設けられた各種センサ（例えばスラストギャップセンサやラジアルギャップセンサなど）の検出信号に基づいて、第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）と第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の各々に供給される電流を制御するための指令値を出力する。例えば、制御部（21）は、プロセッサと、プロセッサと電気的に接続されてプロセッサを動作させるためのプログラムや情報を記憶するメモリとにより構成される。

〔電源部〕
電源部（22）は、制御部（21）から出力された指令値に基づいて、第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）と第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の各々に電流を供給する。この例では、電源部（22）は、後述する第１〜第６電流（i1〜i6）をそれぞれ供給する第１〜第６電源部を有する。例えば、電源部（22）は、ＰＷＭアンプにより構成される。

〔スラスト磁気軸受の構成〕
図２は、実施形態１のスラスト磁気軸受（第１および第２スラスト磁気軸受（31,32））の構成を例示する。第１スラスト磁気軸受（31）は、ステータ（35）と、ロータ（36）とを有する。ステータ（35）は、ステータコア（37）と、コイル（50a）とを有する。ステータコア（37）は、円環状に形成される。ステータコア（37）は、例えば、積層された複数の電磁鋼板で構成されてもよいし、圧粉磁心で構成されてもよいし、その他の磁性材料で構成されてもよい。ステータコア（37）には、円周溝が設けられる。コイル（50a）は、ステータコア（37）の円周溝に収容される。

実施形態１の第１スラスト磁気軸受（31）では、ステータコア（37）と、そのステータコア（37）の円周溝に収容されたコイル（50a）とが電磁石（50）を構成する。電磁石（50）は、シャフト（14）のスラスト方向においてロータ（36）と対向する。

また、実施形態１の第１スラスト磁気軸受（31）では、コイル（50a）の巻回方向およびコイル（50a）に流れる電流の向きは、図２に示した矢印の方向に後述する磁束（M）が発生するように設定される。

なお、第２スラスト磁気軸受（32）の構成は、図２に示した第１スラスト磁気軸受（31）の構成と同様である。

〔ラジアル磁気軸受の構成〕
図３は、実施形態１のラジアル磁気軸受（第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42））の構成を例示する。

第１ラジアル磁気軸受（41）は、ステータ（45）と、ロータ（46）とを有する。ステータ（45）は、バックヨーク（47）と、複数のティース（48）と、複数の制御コイル（60c）と、複数のバイアスコイル（60b）とを有する。バックヨーク（47）と複数のティース（48）は、ステータコアを構成する。ステータコアは、例えば、積層された複数の電磁鋼板で構成されてもよいし、圧粉磁心で構成されてもよいし、その他の磁性材料で構成されてもよい。バックヨーク（47）は、円筒状に形成される。複数のティース（48）は、バックヨーク（47）の周方向に沿うように配列される。複数のティース（48）の各々は、バックヨーク（47）の内周面からシャフト（14）のラジアル方向内方へ向けて突出し、その内周面（突端面）がシャフト（14）のラジアル方向においてロータ（46）と所定のギャップをおいて対向する。複数の制御コイル（60c）は、複数のティース（48）にそれぞれ巻回される。複数のバイアスコイル（60b）は、複数のティース（48）にそれぞれ巻回される。

実施形態１の第１ラジアル磁気軸受（41）では、１つのティース（48）と、そのティース（48）に巻回された制御コイル（60c）と、そのティース（48）に巻回されたバイアスコイル（60b）とが電磁石（60）を構成する。具体的には、この例では、４つのティース（48）と、４つのティース（48）にそれぞれ巻回される４つの制御コイル（60c）と、４つのティース（48）にそれぞれ巻回される４つのバイアスコイル（60b）とが、４つの電磁石（60）を構成する。なお、４つのティース（48）は、バックヨーク（47）の周方向に沿うように所定の間隔（この例では９０°間隔）で配列される。言い換えると、４つのティース（48）のうち２つのティース（48）は、ラジアル方向の一例であるＸ軸方向において互いに対向し、４つのティース（48）のうち残りの２つのティース（48）は、ラジアル方向の一例であるＹ軸方向（Ｘ軸方向と直交する方向）において互いに対向する。そして、４つの電磁石（60）のうち２つの電磁石（60）は、Ｘ軸方向において互いに対向し、４つの電磁石（60）のうち残りの２つの電磁石（60）は、Ｙ軸方向において互いに対向する。

以下では、第１ラジアル磁気軸受（41）の４つの電磁石（60）のうちＸ軸方向において互いに対向する２つの電磁石（60）の一方を「電磁石（61）」と記載し、他方を「電磁石（62）」と記載する。第１ラジアル磁気軸受（41）の４つの電磁石（60）のうちＹ軸方向において互いに対向する２つの電磁石（60）の一方を「電磁石（63）」と記載して他方を「電磁石（64）」と記載する。

実施形態１の第１ラジアル磁気軸受（41）では、制御コイル（60c）の巻回方向および制御コイル（60c）に流れる電流の向きは、図３に示した矢印の方向に後述する制御磁束（MC）が発生するように設定される。なお、図３では、Ｙ軸方向の制御磁束（MC）の図示を省略している。また、バイアスコイル（60b）の巻回方向およびバイアスコイル（60b）に流れる電流の向きは、図３に示した矢印の方向に後述するバイアス磁束（MB）が発生するように設定される。

なお、第２ラジアル磁気軸受（42）の構成は、図３に示した第１ラジアル磁気軸受（41）の構成と同様である。

〔コイルの配線状態〕
図４は、実施形態１の磁気軸受装置（20）におけるコイルの配線状態を例示する。実施形態１の磁気軸受装置（20）における「第１〜第１０電磁石（101〜110）」と「第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の電磁石（50）と第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の電磁石（61〜64）」との対応関係は、以下のとおりである。

第１電磁石（101）：第１スラスト磁気軸受（31）の電磁石（50）
第２電磁石（102）：第２スラスト磁気軸受（32）の電磁石（50）
第３電磁石（103）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）
第４電磁石（104）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（62）
第５電磁石（105）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63）
第６電磁石（106）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（64）
第７電磁石（107）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（61）
第８電磁石（108）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（62）
第９電磁石（109）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（63）
第１０電磁石（110）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（64）
第１電磁石（101）は、コイル（101a）を有する。第２電磁石（102）は、コイル（102a）を有する。第３〜第１０電磁石（103〜110）は、制御コイル（103c〜110c）と、バイアスコイル（103b〜110b）とを有する。

第１電磁石（101）と第２電磁石（102）は、シャフト（14）を間において互いに対向する。第３電磁石（103）と第４電磁石（104）は、シャフト（14）を間において互いに対向する。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）は、シャフト（14）を間において互いに対向する。第７電磁石（107）と第８電磁石（108）は、シャフト（14）を間において互いに対向する。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）は、シャフト（14）を間において互いに対向する。

実施形態１では、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向は、シャフト（14）のスラスト方向に沿う方向である。

また、実施形態１では、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向と交差する方向である。具体的には、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、Ｘ軸方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、Ｙ軸方向である。そして、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）と第５電磁石（105）と第６電磁石（106）は、１つのラジアル磁気軸受（第１ラジアル磁気軸受（41））に設けられる。

また、実施形態１では、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向は、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向と交差する方向である。具体的には、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向は、Ｘ軸方向である。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向は、Ｙ軸方向である。そして、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）と第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）は、１つのラジアル磁気軸受（第２ラジアル磁気軸受（42））に設けられる。

〈第１および第２電磁石のコイルの配線状態〉
第１スラスト磁気軸受（31）の電磁石（50）である第１電磁石（101）のコイル（101a）には、第１電流（i1）が供給される。具体的には、第１電磁石（101）のコイル（101a）には、第１電流（i1）を供給する第１電源部（電源部（22）の一部、図示を省略）が電気的に接続される。

第２スラスト磁気軸受（32）の電磁石（50）である第２電磁石（102）のコイル（102a）には、第２電流（i2）が供給される。具体的には、第２電磁石（102）のコイル（102a）は、第２電流（i2）を供給する第２電源部（電源部（22）の一部、図示を省略）に電気的に接続される。

第１電流（i1）は、第１電磁石（101）のコイル（101a）に磁束（M）（図２参照）を発生させる電流であり、制御電流の成分とバイアス電流の成分とを含む。制御電流は、第１および第２電磁石（101,102）の対向方向（この例ではスラスト方向）におけるシャフト（14）の位置の変化に応じて変化する電流である。バイアス電流は、制御電流と第１および第２電磁石（101,102）の合成電磁力との線形性を調節するための電流であり、ゼロよりも大きい電流である。第１電流（i1）は、常に正の値となる電流（一方向のみに流れる電流）である。

第２電流（i2）は、第２電磁石（102）のコイル（102a）に磁束（M）を発生させる電流であり、制御電流の成分とバイアス電流の成分とを含む。第１電流（i1）が増加すると、第２電流（i2）が減少する。第２電流（i2）は、常に正の値となる電流（一方向のみに流れる電流）である。例えば、制御電流を“ｉｃ”とし、バイアス電流を“ｉｂ”とすると、第１電流（i1）は、“ｉｂ＋ｉｃ”となり、第２電流（i2）は、“ｉｂ-ｉｃ”となる。

第１電磁石（101）のコイル（101a）に第１電流（i1）が供給されると、第１電磁石（101）のコイル（101a）に磁束（M）が発生する。第２電磁石（102）のコイル（102a）に第２電流（i2）が供給されると、第２電磁石（102）のコイル（102a）に磁束（M）が発生する。この磁束（M）は、第１および第２電磁石（101,102）の対向方向（この例ではスラスト方向）におけるシャフト（14）の位置を制御するための磁束である。なお、第２電磁石（102）のコイル（102a）に発生する磁束（M）の向きは、第１電磁石（101）のコイル（101a）に発生する磁束（M）の向きと同じである。

そして、第１および第２電磁石（101,102）のコイル（101a,102a）に供給される第１および第２電流（i1,i2）を制御することにより、第１および第２電磁石（101,102）のコイル（101a,102a）の各々に発生する磁束（M）を変化させることができる。これにより、第１および第２電磁石（101,102）の合成電磁力（シャフト（14）に作用する電磁力）を変化させて第１および第２電磁石（101,102）の対向方向（この例ではスラスト方向）におけるシャフト（14）の位置を制御することができる。

〈第３および第４電磁石の制御コイルの配線状態〉
第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）である第３電磁石（103）の制御コイル（103c）と、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（62）である第４電磁石（104）の制御コイル（104c）には、第３電流（i3）が供給される。具体的には、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）は、互いに電気的に接続（この例では直列接続）され、第３電流（i3）を供給する第３電源部（電源部（22）の一部、図示を省略）に電気的に接続される。

第３電流（i3）は、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）の各々に制御磁束（MC）（図３参照）を発生させる電流であり、第３および第４電磁石（103,104）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置の変化に応じて変化する。なお、第３電流（i3）は、正の値と負の値とに変化する電流（双方向に流れる電流）である。

第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に第３電流（i3）が供給されると、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）の各々に制御磁束（MC）が発生する。この制御磁束（MC）は、第３および第４電磁石（103,104）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御するための磁束である。なお、第４電磁石（104）の制御コイル（104c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第３電磁石（103）の制御コイル（103c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。

そして、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に供給される第３電流（i3）を制御することにより、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）の各々に発生する制御磁束（MC）を変化させることができる。これにより、第３および第４電磁石（103,104）の合成電磁力を変化させて第３および第４電磁石（103,104）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御することができる。

〈第５および第６電磁石の制御コイルの配線状態〉
第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63）である第５電磁石（105）の制御コイル（105c）と、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（64）である第６電磁石（106）の制御コイル（106c）には、第４電流（i4）が供給される。具体的には、第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）は、互いに電気的に接続（この例では直列接続）され、第４電流（i4）を供給する第４電源部（電源部（22）の一部、図示を省略）に電気的に接続される。

第４電流（i4）は、第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）の各々に制御磁束（MC）を発生させる電流であり、第５および第６電磁石（105,106）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置の変化に応じて変化する。なお、第４電流（i4）は、正の値と負の値とに変化する電流（双方向に流れる電流）である。

第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）に第４電流（i4）が供給されると、第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）の各々に制御磁束（MC）が発生する。この制御磁束（MC）は、第５および第６電磁石（105,106）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御するための磁束である。なお、第６電磁石（106）の制御コイル（106c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第５電磁石（105）の制御コイル（105c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。

そして、第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）に供給される第４電流（i4）を制御することにより、第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）の各々に発生する制御磁束（MC）を変化させることができる。これにより、第５および第６電磁石（105,106）の合成電磁力を変化させて第５および第６電磁石（105,106）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御することができる。

〈第７および第８電磁石の制御コイルの配線状態〉
第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（61）である第７電磁石（107）の制御コイル（107c）と、第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（62）である第８電磁石（108）の制御コイル（108c）には、第５電流（i5）が供給される。具体的には、第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）は、互いに電気的に接続（この例では直列接続）され、第５電流（i5）を供給する第５電源部（電源部（22）の一部、図示を省略）に電気的に接続される。

第５電流（i5）は、第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）の各々に制御磁束（MC）（図３参照）を発生させる電流であり、第７および第８電磁石（107,108）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置の変化に応じて変化する。なお、第５電流（i5）は、正の値と負の値とに変化する電流（双方向に流れる電流）である。

第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）に第５電流（i5）が供給されると、第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）の各々に制御磁束（MC）が発生する。この制御磁束（MC）は、第７および第８電磁石（107,108）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御するための磁束である。なお、第８電磁石（108）の制御コイル（108c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第７電磁石（107）の制御コイル（107c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。

そして、第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）に供給される第５電流（i5）を制御することにより、第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）の各々に発生する制御磁束（MC）を変化させることができる。これにより、第７および第８電磁石（107,108）の合成電磁力を変化させて第７および第８電磁石（107,108）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御することができる。

〈第９および第１０電磁石の制御コイルの配線状態〉
第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（63）である第９電磁石（109）の制御コイル（109c）と、第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（64）である第１０電磁石（110）の制御コイル（110c）には、第６電流（i6）が供給される。具体的には、第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）は、互いに電気的に接続（この例では直列接続）され、第６電流（i6）を供給する第６電源部（電源部（22）の一部、図示を省略）に電気的に接続される。

第６電流（i6）は、第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）の各々に制御磁束（MC）を発生させる電流であり、第９および第１０電磁石（109,110）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置の変化に応じて変化する。なお、第６電流（i6）は、正の値と負の値とに変化する電流（双方向に流れる電流）である。

第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）に第６電流（i6）が供給されると、第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）の各々に制御磁束（MC）が発生する。この制御磁束（MC）は、第９および第１０電磁石（109,110）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御するための磁束である。なお、第１０電磁石（110）の制御コイル（110c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第９電磁石（109）の制御コイル（109c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。

そして、第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）に供給される第６電流（i6）を制御することにより、第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）の各々に発生する制御磁束（MC）を変化させることができる。これにより、第９および第１０電磁石（109,110）の合成電磁力を変化させて第９および第１０電磁石（109,110）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御することができる。

〈バイアスコイルの配線状態（第１電流の経路）〉
第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）のバイアスコイル（103b,104b,107b,108b）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方（この例では第１電流（i1））が供給される。具体的には、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）のバイアスコイル（103b,104b,107b,108b）は、互いに電気的に接続（この例では直列に接続）され、第１電磁石（101）のコイル（101a）と電気的に直列接続される。

第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）に第１電流（i1）が供給されると、第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）の各々にバイアス磁束（MB）（図３参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第３および第４電磁石（103,104）の合成電磁力と、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に供給される第３電流（i3）との線形性を調節するための磁束である。なお、第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

第７および第８電磁石（107,108）のバイアスコイル（107b,108b）に第１電流（i1）が供給されると、第７および第８電磁石（107,108）のバイアスコイル（107b,108b）の各々にバイアス磁束（MB）（図３参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第７および第８電磁石（107,108）の合成電磁力と、第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）に供給される第５電流（i5）との線形性を調節するための磁束である。なお、第８電磁石（108）のバイアスコイル（108b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第７電磁石（107）のバイアスコイル（107b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

〈バイアスコイルの配線状態（第２電流の経路）〉
第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）のバイアスコイル（105b,106b,109b,110b）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の他方（この例では第２電流（i2））が供給される。具体的には、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）のバイアスコイル（105b,106b,109b,110b）は、互いに電気的に接続（この例では直列接続）され、第２電磁石（102）のコイル（102a）と電気的に直列接続される。

第５および第６電磁石（105,106）のバイアスコイル（105b,106b）に第２電流（i2）が供給されると、第５および第６電磁石（105,106）のバイアスコイル（105b,106b）の各々にバイアス磁束（MB）（図３参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第５および第６電磁石（105,106）の合成電磁力と、第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）に供給される第４電流（i4）との線形性を調節するための磁束である。なお、第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

第９および第１０電磁石（109,110）のバイアスコイル（109b,110b）に第２電流（i2）が供給されると、第９および第１０電磁石（109,110）のバイアスコイル（109b,110b）の各々にバイアス磁束（MB）（図３参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第９および第１０電磁石（109,110）の合成電磁力と、第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）に供給される第６電流（i6）との線形性を調節するための磁束である。なお、第１０電磁石（110）のバイアスコイル（110b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第９電磁石（109）のバイアスコイル（109b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

〔実施形態１の特徴（１）〕
以上のように、実施形態１の磁気軸受装置（20）は、被支持体（14）を非接触で支持する。実施形態１の磁気軸受装置（20）は、被支持体（14）を間において互いに対向する第１電磁石（101）および第２電磁石（102）と、被支持体（14）を間において互いに対向する第３電磁石（103）および第４電磁石（104）とを備える。第１電磁石（101）は、コイル（101a）を有する。第２電磁石（102）は、コイル（102a）を有する。第３電磁石（103）は、制御コイル（103c）と、バイアスコイル（103b）とを有する。第４電磁石（104）は、制御コイル（104c）と、バイアスコイル（104b）とを有する。第１電磁石（101）のコイル（101a）には、第１電流（i1）が供給される。第２電磁石（102）のコイル（102a）には、第２電流（i2）が供給される。第３電磁石（103）の制御コイル（103c）と第４電磁石（104）の制御コイル（104c）には、第３電流（i3）が供給される。第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方が供給される。

実施形態１では、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に対してバイアス電流を供給する専用のバイアス電流供給装置を設けなくてもよいので、磁気軸受装置（20）の部品点数を削減することができる。これにより、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができる。

〔実施形態１の特徴（２）〕
また、実施形態１の磁気軸受装置（20）では、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向は、被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向である。第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向である。

実施形態１では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。

〔実施形態１の特徴（３）〕
また、実施形態１の磁気軸受装置（20）は、被支持体（14）を間において互いに対向する第５電磁石（105）および第６電磁石（106）を備える。第５電磁石（105）は、制御コイル（105c）と、バイアスコイル（105b）とを有する。第６電磁石（106）は、制御コイル（106c）と、バイアスコイル（106b）とを有する。第５電磁石（105）の制御コイル（105c）と第６電磁石（106）の制御コイル（106c）には、第４電流（i4）が供給される。第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）と第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の他方が供給される。

実施形態１では、第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）と第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）に対してバイアス電流を供給する専用のバイアス電流供給装置を設けなくてもよいので、磁気軸受装置（20）の部品点数を削減することができる。これにより、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができる。

〔実施形態１の特徴（４）〕
また、実施形態１の磁気軸受装置（20）では、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向は、被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向である。第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向である。

実施形態１では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第４電流（i4）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。また、第１電流（i1）および第２電流（i2）の他方を第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）と第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）に供給することにより、第５電磁石（105）と第６電磁石（106）における合成電磁力と第４電流（i4）との線形性を調節することができる。

〔実施形態１の特徴（５）〕
また、実施形態１の磁気軸受装置（20）では、第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向と交差する方向である。第３電磁石（103）と第４電磁石（104）と第５電磁石（105）と第６電磁石（106）は、１つのラジアル磁気軸受（41）に設けられる。

実施形態１では、第３電流（i3）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）のラジアル方向（例えばＸ軸方向）における位置を制御することができる。また、第４電流（i4）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）の別のラジアル方向（例えばＹ軸方向）における位置を制御することができる。なお、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。以上により、被支持体（14）の位置を三次元的に制御することができる。

また、実施形態１では、第３および第４電磁石（103,104）と第５および第６電磁石（105,106）とを１つのラジアル磁気軸受（41）に設け、互いに相補的に変化する第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）に供給し、第１電流（i1）および第２電流（i2）の他方を第５および第６電磁石（105,106）のバイアスコイル（105b,106b）に供給することにより、第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）に発生するバイアス磁束（MB）と第５および第６電磁石（105,106）のバイアスコイル（105b,106b）に発生するバイアス磁束（MB）との総和を一定にすることができる。これにより、バイアス磁束（MB）の総和が変動する場合よりも、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に流れる第３電流（i3）の最大値および第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）に流れる第４電流（i4）の最大値を低減することができる。

〔実施形態１の特徴（６）〕
また、実施形態１のターボ圧縮機（10）は、インペラ（12）と、インペラ（12）が取り付けられるシャフト（14）と、シャフト（14）を回転駆動させるモータ（13）と、シャフト（14）を非接触で支持する上記の磁気軸受装置（20）とを備える。

実施形態１では、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができるので、それを備えるターボ圧縮機（10）のコストを削減することができる。

〔実施形態１の特徴（７）〕
また、実施形態１の磁気軸受装置（20）では、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）および第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）は、互いに電気的に直列接続される。

実施形態１では、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）とを互いに電気的に直列接続することにより、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）に流れる電流と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）の各々に流れる電流とを同一にすることができる。これにより、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）に発生するバイアス磁束（MB）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に発生するバイアス磁束（MB）との差を低減することができるので、第３および第４電磁石（103,104）の合成電磁力と第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に流れる第３電流（i3）との線形性を適切に調節することができる。なお、第５〜第１０電磁石（105〜110）のバイアスコイル（105b〜110b）についても同様である。

（実施形態１の変形例１）
実施形態１の変形例１の磁気軸受装置（20）は、図１および図２に示した第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）に代えて、図５に示すスラスト磁気軸受（30）を備える。実施形態１の変形例２の磁気軸受装置（20）のその他の構成は、実施形態１の磁気軸受装置（20）の構成と同様である。

〔スラスト磁気軸受の構成〕
図５に示すように、実施形態１の変形例１のスラスト磁気軸受（30）は、２つのステータコア（37）と、２つのコイル（50a）とを有する。図５に示したスラスト磁気軸受（30）では、２つのステータコア（37）と、その２つのステータコア（37）の円周溝にそれぞれ収容された２つのコイル（50a）とが２つの電磁石（50）を構成する。２つの電磁石（50）は、シャフト（14）のスラスト方向においてロータ（36）を間において互いに対向する。

実施形態１の変形例１のスラスト磁気軸受（30）では、コイル（50a）の巻回方向およびコイル（50a）に流れる電流の向きは、図５に示した矢印の方向に磁束（M）が発生するように設定される。

〔コイルの配線状態〕
実施形態１の変形例１の磁気軸受装置（20）では、第１電磁石（101）は、スラスト磁気軸受（30）の２つの電磁石（50）の一方である。第２電磁石（102）は、スラスト磁気軸受（30）の２つの電磁石（50）の他方である。スラスト磁気軸受（30）の２つの電磁石（50）の一方である第１電磁石（101）には、第１電流（i1）が供給される。スラスト磁気軸受（30）の２つの電磁石（50）の他方である第２電磁石（102）には、第２電流（i2）が供給される。なお、実施形態１の変形例１の磁気軸受装置（20）における「第３〜第１０電磁石（103〜110）」と「第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の電磁石（61〜64）」との対応関係は、実施形態１の磁気軸受装置（20）における対応関係と同様である。

〔実施形態１の変形例１の特徴〕
実施形態１の変形例１の磁気軸受装置（20）では、シャフト（14）のスラスト方向において互いに対向する第１電磁石（101）と第２電磁石（101,102）は、１つのスラスト磁気軸受（30）に設けられている。

（実施形態１の変形例２）
実施形態１の変形例２の磁気軸受装置（20）は、第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の構成が実施形態１の磁気軸受装置（20）と異なる。実施形態１の変形例２の磁気軸受装置（20）のその他の構成は、実施形態１の磁気軸受装置（20）の構成と同様である。

〔ラジアル磁気軸受の構成〕
図６に示すように、実施形態１の変形例２の第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61,62）の各々は、制御コイル（60c）とバイアスコイル（60b）に加えて、補助バイアスコイル（60d）を有する。補助バイアスコイル（60d）は、制御コイル（60c）およびバイアスコイル（60b）とともにティース（48）に巻回される。

また、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63,64）の各々は、制御コイル（60c）を有する。言い換えると、実施形態１の変形例２では、電磁石（63,64）の各々から図３に示したバイアスコイル（60b）が省略されている。

実施形態１の変形例２の第１ラジアル磁気軸受（41）では、補助バイアスコイル（60d）の巻回方向および補助バイアスコイル（60d）に流れる電流の向きは、図６に示した矢印の方向にバイアス磁束（MB）が発生するように設定される。

なお、実施形態１の変形例２の第２ラジアル磁気軸受（42）の構成は、図６に示した第１ラジアル磁気軸受（41）の構成と同様である。

〔コイルの配線状態〕
図７は、実施形態１の変形例２の磁気軸受装置（20）におけるコイルの配線状態を例示する。実施形態１の磁気軸受装置（20）における「第１〜第１０電磁石（101〜110）」と「第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の電磁石（50）と第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の電磁石（61〜64）」との対応関係は、実施形態１の磁気軸受装置（20）における対応関係と同様である。

実施形態１の変形例２では、第３電磁石（103）は、制御コイル（103c）とバイアスコイル（103b）に加えて、補助バイアスコイル（103d）を有する。第４電磁石（103）は、制御コイル（104c）とバイアスコイル（104b）に加えて、補助バイアスコイル（104d）を有する。第５電磁石（105）は、制御コイル（105c）を有し、図４に示したバイアスコイル（105b）を有さない。第６電磁石（106）は、制御コイル（106c）を有し、図４に示したバイアスコイル（106b）を有さない。これと同様に、第７および第８電磁石（107,108）は、制御コイル（107c,108c）とバイアスコイル（107b,108b）に加えて、補助バイアスコイル（107d,108d）を有する。第９および第１０電磁石（109,110）は、制御コイル（109c,110c）を有し、図４に示したバイアスコイル（109b,110b）を有さない。

〈補助バイアスコイルの配線状態〉
第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61,62）である第３および第４電磁石（103,104）の補助バイアスコイル（103d,104d）と、第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（61,62）である第７および第８電磁石（107,108）の補助バイアスコイル（107d,108d）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の他方（この例では第２電流（i2））が供給される。具体的には、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の補助バイアスコイル（103d,104d,107d,108d）は、互いに電気的に接続（この例では直列接続）され、第２電磁石（102）のコイル（102a）と電気的に接続される。

第３および第４電磁石（103,104）の補助バイアスコイル（103d,104d）に第２電流（i2）が供給されると、第３および第４電磁石（103,104）の補助バイアスコイル（103d,104d）の各々にバイアス磁束（MB）（図６参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第５および第６電磁石（105,106）の合成電磁力と、第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）に供給される第４電流（i4）との線形性を調節するための磁束である。なお、第４電磁石（104）の補助バイアスコイル（104d）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第３電磁石（103）の補助バイアスコイル（103d）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

第７および第８電磁石（107,108）の補助バイアスコイル（107d,108d）に第２電流（i2）が供給されると、第７および第８電磁石（107,108）の補助バイアスコイル（107d,108d）の各々にバイアス磁束（MB）（図６参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第９および第１０電磁石（109,110）の合成電磁力と、第９および第１０電磁石（109,110）の制御コイル（109c,110c）に供給される第６電流（i6）との線形性を調節するための磁束である。なお、第８電磁石（108）の補助バイアスコイル（108d）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第７電磁石（107）の補助バイアスコイル（107d）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

〔実施形態１の変形例２の特徴〕
以上のように、実施形態１の変形例２の磁気軸受装置（20）では、第３電磁石（103）は、補助バイアスコイル（103d）を有し、第４電磁石（104）は、補助バイアスコイル（104d）を有する。第３電磁石（103）の補助バイアスコイル（103d）と第４電磁石（104）の補助バイアスコイル（104d）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の他方が供給される。

実施形態１の変形例２では、第３電磁石（103）の補助バイアスコイル（103d）と第４電磁石（104）の補助バイアスコイル（104d）に対してバイアス電流を供給する専用のバイアス電流供給装置を設けなくてもよいので、磁気軸受装置（20）の部品点数を削減することができる。これにより、磁気軸受装置（20）のコストを低減することができる。

（実施形態１の変形例３）
実施形態１の変形例３の磁気軸受装置（20）は、第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の構成が実施形態１の磁気軸受装置（20）と異なる。実施形態１の変形例３の磁気軸受装置（20）のその他の構成は、実施形態１の磁気軸受装置（20）の構成と同様である。

〔ラジアル磁気軸受の構成〕
図８に示すように、実施形態１の変形例３の第１ラジアル磁気軸受（41）では、８つのティース（48）と、８つのティース（48）にそれぞれ巻回される８つの制御コイル（60c）と、８つのティース（48）にそれぞれ巻回される８つのバイアスコイル（60b）とが、８つの電磁石（60）を構成する。

８つの電磁石（60）は、Ｘ軸方向に属する４つの電磁石（60）と、Ｙ軸方向に属する４つの電磁石（60）とに分類される。Ｘ軸方向に属する４つの電磁石（60）のうち２つの電磁石（60）がＸ軸方向において互いに対向し、残りの２つの電磁石（60）もＸ軸方向において互いに対向する。Ｙ軸方向に属する４つの電磁石（60）のうち２つの電磁石（60）がＹ軸方向において互いに対向し、残りの２つの電磁石（60）もＹ軸方向において互いに対向する。

以下では、第１ラジアル磁気軸受（41）の８つの電磁石（60）のうちＸ軸方向に属する４つの電磁石（60）を「電磁石（61〜64）」と記載し、Ｙ軸方向に属する４つの電磁石（60）を「電磁石（65〜68）」と記載する。電磁石（61）と電磁石（62）とがＸ軸方向において互いに対向し、電磁石（63）と電磁石（64）とがＸ軸方向において互いに対向し、電磁石（61）と電磁石（63）とが並んで配置される。電磁石（65）と電磁石（66）とがＹ軸方向において互いに対向し、電磁石（67）と電磁石（68）とがＹ軸方向において互いに対向し、電磁石（65）と電磁石（67）とが並んで配置される。

実施形態１の変形例３の第１ラジアル磁気軸受（41）では、制御コイル（60c）の巻回方向および制御コイル（60c）に流れる電流の向きは、図８に示した矢印の方向に制御磁束（MC）が発生するように設定される。なお、図８では、Ｙ軸方向の制御磁束（MC）の図示を省略している。また、バイアスコイル（60b）の巻回方向およびバイアスコイル（60b）に流れる電流の向きは、図８に示した矢印の方向にバイアス磁束（MB）が発生するように設定される。

なお、実施形態１の変形例３の第２ラジアル磁気軸受（42）の構成は、図８に示した第１ラジアル磁気軸受（41）の構成と同様である。

〔コイルの配線状態〕
図９は、実施形態１の変形例３の磁気軸受装置（20）におけるコイルの配線状態を例示する。図９では、第２ラジアル磁気軸受（42）の図示を省略している。実施形態１の変形例３の磁気軸受装置（20）における「第１〜第１０電磁石（101〜110）」と「第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の電磁石（50）と第１ラジアル磁気軸受（41,42）の電磁石（61〜68）」との対応関係は、以下のとおりである。

第１電磁石（101）：第１スラスト磁気軸受（31）の電磁石（50）
第２電磁石（102）：第２スラスト磁気軸受（32）の電磁石（50）
第３電磁石（103）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）
第４電磁石（104）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（62）
第５電磁石（105）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（65）
第６電磁石（106）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（66）
第７電磁石（107）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63）
第８電磁石（108）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（64）
第９電磁石（109）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（67）
第１０電磁石（110）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（68）
第１電磁石（101）は、コイル（101a）を有する。第２電磁石（102）は、コイル（102a）を有する。第３〜第１０電磁石（103〜110）は、制御コイル（103c〜110c）と、バイアスコイル（103b〜110b）とを有する。

実施形態１の変形例３では、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向は、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向に沿う方向である。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向は、第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向と沿う方向である。そして、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向（または第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向）は、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向（または第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向）と交差する方向である。具体的には、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、Ｘ軸方向であり、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向も、Ｘ軸方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、Ｙ軸方向であり、第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向も、Ｙ軸方向である。

〈第３，第４，第７，第８電磁石の制御コイルの配線状態〉
第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61〜64）である第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の制御コイル（103c,104c,107c,108c）には、第３電流（i3）が供給される。第３電流（i3）は、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の制御コイル（103c,104c,107c,108c）の各々に制御磁束（MC）を発生させる電流であり、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置の変化に応じて変化する。第３電流（i3）は、正の値と負の値とに変化する電流（双方向に流れる電流）である。

第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の制御コイル（103c,104c,107c,108c）に第３電流（i3）が供給されると、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の制御コイル（103c,104c,107c,108c）の各々に制御磁束（MC）（図８参照）が発生する。この制御磁束（MC）は、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御するための磁束である。なお、第４電磁石（104）の制御コイル（104c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第３電磁石（103）の制御コイル（103c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。第８電磁石（108）の制御コイル（108c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第７電磁石（107）の制御コイル（107c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。

〈第５，第６，第９，第１０電磁石の制御コイルの配線状態〉
第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（65〜68）である第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の制御コイル（105c,106c,109c,110c）には、第４電流（i4）が供給される。第４電流（i4）は、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の制御コイル（105c,106c,109c,110c）の各々に制御磁束（MC）を発生させる電流であり、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置の変化に応じて変化する。第４電流（i4）は、正の値と負の値とに変化する電流（双方向に流れる電流）である。

第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の制御コイル（105c,106c,109c,110c）に第４電流（i4）が供給されると、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の制御コイル（105c,106c,109c,110c）の各々に制御磁束（MC）が発生する。この制御磁束（MC）は、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の対向方向（この例ではＹ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御するための磁束である。なお、第６電磁石（106）の制御コイル（106c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第５電磁石（105）の制御コイル（105c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。第１０電磁石（110）の制御コイル（110c）に発生する制御磁束（MC）の向きは、第９電磁石（109）の制御コイル（109c）に発生する制御磁束（MC）の向きと同じである。

〈第３〜第１０電磁石のバイアスコイルの配線状態〉
実施形態１の変形例３の第３〜第１０電磁石（103〜110）のバイアスコイル（103b〜110b）の配線状態は、図４に示した実施形態１の第３〜第１０電磁石（103〜110）のバイアスコイル（103b〜110b）の配線状態と同様である。

第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61〜64）である第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）のバイアスコイル（103b,104b,107b,108b）に第１電流（i1）が供給されると、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）のバイアスコイル（103b,104b,107b,108b）の各々にバイアス磁束（MB）（図８参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の合成電磁力と、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の制御コイル（103c,104c,107c,108c）に供給される第３電流（i3）との線形性を調節するための磁束である。

第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（65〜68）である第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）のバイアスコイル（105b,106b,109b,110b）に第２電流（i2）が供給されると、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）のバイアスコイル（105b,106b,109b,110b）の各々にバイアス磁束（MB）（図８参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の合成電磁力と、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の制御コイル（105c,106c,109c,110c）に供給される第４電流（i4）との線形性を調節するための磁束である。

（実施形態１の変形例４）
実施形態１の変形例４の磁気軸受装置（20）は、制御磁束（MC）およびバイアス磁束（MB）が実施形態１の変形例３の磁気軸受装置（20）と異なる。実施形態１の変形例４の磁気軸受装置（20）のその他の構成は、実施形態１の変形例３の磁気軸受装置（20）の構成と同様である。

〔ラジアル磁気軸受〕
図１０に示すように、実施形態１の変形例４の第１ラジアル磁気軸受（41）の構成は、図８に示した実施形態１の変形例３の第１ラジアル磁気軸受（41）の構成と同様である。実施形態１の変形例４の第１ラジアル磁気軸受（41）は、制御コイル（60c）の巻回方向および制御コイル（60c）に流れる電流の向きとバイアスコイル（60b）の巻回方向およびバイアスコイル（60b）に流れる電流の向きが実施形態１の変形例３の第１ラジアル磁気軸受（41）と異なる。

実施形態１の変形例４の第１ラジアル磁気軸受（41）では、制御コイル（60c）の巻回方向および制御コイル（60c）に流れる電流の向きは、図１０に示した矢印の方向に制御磁束（MC）が発生するように設定される。また、バイアスコイル（60b）の巻回方向およびバイアスコイル（60b）に流れる電流の向きは、図１０に示した矢印の方向にバイアス磁束（MB）が発生するように設定される。また、実施形態１の変形例４の第２ラジアル磁気軸受（42）の構成は、図１０に示した第１ラジアル磁気軸受（41）の構成と同様である。

〔コイルの配線状態〕
図１１は、実施形態１の変形例４の磁気軸受装置（20）におけるコイルの配線状態を例示する。図１１では、第２ラジアル磁気軸受（42）の図示を省略している。実施形態１の変形例４の磁気軸受装置（20）における「第１〜第１０電磁石（101〜110）」と「第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の電磁石（50）と第１ラジアル磁気軸受（41,42）の電磁石（61〜68）」との対応関係は、実施形態１の変形例４の磁気軸受装置（20）における対応関係と同様である。

実施形態１の変形例４の磁気軸受装置（20）におけるコイルの配線状態は、バイアスコイルの配線状態が実施形態１の変形例３の磁気軸受装置（20）におけるコイルの配線状態と異なる。

〈バイアスコイルの配線状態〉
実施形態１の変形例４では、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61,62,65,66）である第３〜第６電磁石（103〜106）のバイアスコイル（103b〜106b）に、第１電流（i1）が供給される。また、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63,64,67,68）である第７〜第１０電磁石（107〜110）のバイアスコイル（107b〜110b）に、第２電流（i2）が供給される。

第３〜第６電磁石（103〜106）のバイアスコイル（103b〜106b）に第１電流（i1）が供給されると、第３〜第６電磁石（103〜106）のバイアスコイル（103b〜106b）の各々にバイアス磁束（MB）（図１０参照）が発生する。第７〜第１０電磁石（107〜110）のバイアスコイル（107b〜110b）に第２電流（i2）が供給されると、第７〜第１０電磁石（107〜110）のバイアスコイル（107b〜110b）の各々にバイアス磁束（MB）（図１０参照）が発生する。

第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61〜64）である第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）のバイアスコイル（103b,104b,107b,108b）の各々に発生するバイアス磁束（MB）は、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の合成電磁力と、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）の制御コイル（103c,104c,107c,108c）に供給される第３電流（i3）との線形性を調節するための磁束である。

第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（65〜68）である第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）のバイアスコイル（105b,106b,109b,110b）の各々に発生するバイアス磁束（MB）は、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の合成電磁力と、第５，第６，第９，第１０電磁石（105,106,109,110）の制御コイル（105c,106c,109c,110c）に供給される第４電流（i4）との線形性を調節するための磁束である。

（実施形態２）
実施形態２の磁気軸受装置（20）は、第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）と第１ラジアル磁気軸受（41）の構成が実施形態１の磁気軸受装置（20）と異なる。実施形態２の磁気軸受装置（20）のその他の構成は、実施形態１の磁気軸受装置（20）の構成と同様である。

〔スラスト磁気軸受の構成〕
図１２に示すように、実施形態２のスラスト磁気軸受（31）のステータ（35）は、図２に示したコイル（50a）に代えて、制御コイル（50c）と、バイアスコイル（50b）と、補助バイアスコイル（50d）とを有する。実施形態２の第１スラスト磁気軸受（31）では、ステータコア（37）と、そのステータコア（37）の円周溝に収容された制御コイル（50c）とバイアスコイル（50b）と補助バイアスコイル（50d）とが電磁石（50）を構成する。

実施形態２の第１スラスト磁気軸受（31）では、制御コイル（50c）の巻回方向および制御コイル（50c）に流れる電流の向きは、図１２に示した矢印の方向に制御磁束（MC）が発生するように設定される。また、バイアスコイル（50b）の巻回方向およびバイアスコイル（50b）に流れる電流の向きと補助バイアスコイル（50d）の巻回方向および補助バイアスコイル（50d）に流れる電流の向きは、所定の方向にバイアス磁束（MB）が発生するように設定される。なお、図１２では、バイアス磁束（MB）の図示を省略している。

また、実施形態２の第２スラスト磁気軸受（32）の構成は、図１２に示した第１スラスト磁気軸受（31）の構成と同様である。

〔ラジアル磁気軸受の構成〕
図１３に示すように、実施形態２の第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）および電磁石（62）の各々は、図３に示した制御コイル（60c）とバイアスコイル（60b）に代えて、コイル（60a）を有する。実施形態２の第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）および電磁石（62）の各々は、ティース（48）と、そのティース（48）に巻回されたコイル（60a）とにより構成される。

実施形態２の第１ラジアル磁気軸受（41）では、コイル（60a）の巻回方向およびコイル（60a）に流れる電流の向きは、図１３に示した矢印の方向に磁束（M）が発生するように設定される。なお、図１３では、Ｙ軸方向の制御磁束（MC）の図示を省略している。

また、実施形態２の第２ラジアル磁気軸受（42）の構成は、図３に示した実施形態１の第２ラジアル磁気軸受（42）の構成と同様である。

〔コイルの配線状態〕
図１４は、実施形態２の磁気軸受装置（20）におけるコイルの配線状態を例示する。実施形態２の磁気軸受装置（20）における「第１〜第１０電磁石（101〜110）」と「第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の電磁石（50）と第１および第２ラジアル磁気軸受（41,42）の電磁石（61〜64）」との対応関係は、以下のとおりである。

第１電磁石（101）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）
第２電磁石（102）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（62）
第３電磁石（103）：第１スラスト磁気軸受（31）の電磁石（50）
第４電磁石（104）：第２スラスト磁気軸受（32）の電磁石（50）
第５電磁石（105）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63）
第６電磁石（106）：第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（64）
第７電磁石（107）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（61）
第８電磁石（108）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（62）
第９電磁石（109）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（63）
第１０電磁石（110）：第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（64）
第１電磁石（101）は、コイル（101a）を有する。第２電磁石（102）は、コイル（102a）を有する。第３電磁石（103）は、制御コイル（103c）と、バイアスコイル（103b）と、補助バイアスコイル（103d）とを有する。第４電磁石（104）は、制御コイル（104c）と、バイアスコイル（104b）と、補助バイアスコイル（104d）とを有する。第５〜第１０電磁石（105〜110）は、制御コイル（105c〜110c）と、バイアスコイル（105b〜110b）とを有する。

実施形態２では、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向と交差する方向である。具体的には、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向は、Ｘ軸方向である。第５電磁石（105）と第６電磁石（106）との対向方向は、Ｙ軸方向（Ｘ軸方向と直交する方向）である。そして、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）と第５電磁石（105）と第６電磁石（106）は、１つのラジアル磁気軸受（第１ラジアル磁気軸受（41））に設けられる。

また、実施形態２では、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、シャフト（14）のスラスト方向に沿う方向である。

また、実施形態２では、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向に沿う方向である。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向は、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向と交差する方向である。具体的には、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）との対向方向は、Ｘ軸方向である。第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）との対向方向は、Ｙ軸方向である。そして、第７電磁石（107）と第８電磁石（108）と第９電磁石（109）と第１０電磁石（110）は、１つのラジアル磁気軸受（第２ラジアル磁気軸受（42））に設けられる。

〈第１および第２電磁石のコイルの配線状態〉
第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）である第１電磁石（101）のコイル（101a）には、第１電流（i1）が供給される。第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（62）である第２電磁石（102）のコイル（102a）には、第２電流（i2）が供給される。第１および第２電磁石（101,102）のコイル（101a,102a）に供給される第１および第２電流（i1,i2）を制御することにより、第１および第２電磁石（101,102）のコイル（101a,102a）の各々に発生する磁束（M）（図１３参照）を変化させることができる。これにより、第１および第２電磁石（101,102）の合成電磁力を変化させて第１および第２電磁石（101,102）の対向方向（この例ではＸ軸方向）におけるシャフト（14）の位置を制御することができる。

〈第３および第４電磁石の制御コイルの配線状態〉
第１スラスト磁気軸受（31）の電磁石（50）である第３電磁石（103）の制御コイル（103c）と、第２スラスト磁気軸受（32）の電磁石（50）である第４電磁石（104）の制御コイル（104c）には、第３電流（i3）が供給される。第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に供給される第３電流（i3）を制御することにより、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）の各々に発生する制御磁束（MC）（図１２参照）を変化させることができる。これにより、第３および第４電磁石（103,104）の合成電磁力を変化させて第３および第４電磁石（103,104）の対向方向（この例ではスラスト方向）におけるシャフト（14）の位置を制御することができる。

〈第５および第６電磁石の制御コイルの配線状態〉
実施形態２の第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）の配線状態は、実施形態１の第５および第６電磁石（105,106）の制御コイル（105c,106c）の配線状態と同様である。

〈第７〜第１０電磁石の制御コイルの配線状態〉
実施形態２の第７〜第１０電磁石（107〜110）の制御コイル（107c〜110c）の配線状態は、実施形態１の第７〜第１０電磁石（107〜110）の制御コイル（107c〜110c）の配線状態と同様である。

〈バイアスコイルの配線状態〉
第１および第２スラスト磁気軸受（31,32）の電磁石（50）である第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）と、第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（61,62）である第７および第８電磁石（107,108）のバイアスコイル（107b,108b）には、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方（この例では第１電流（i1））が供給される。

第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）に第１電流（i1）が供給されると、第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）の各々にバイアス磁束（MB）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第３および第４電磁石（103,104）の合成電磁力と、第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に供給される第３電流（i3）との線形性を調節するための磁束である。なお、第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

第７および第８電磁石（107,108）のバイアスコイル（107b,108b）に第１電流（i1）が供給されると、第７および第８電磁石（107,108）のバイアスコイル（107b,108b）の各々にバイアス磁束（MB）（図３参照）が発生する。このバイアス磁束（MB）は、第７および第８電磁石（107,108）の合成電磁力と、第７および第８電磁石（107,108）の制御コイル（107c,108c）に供給される第５電流（i5）との線形性を調節するための磁束である。なお、第８電磁石（108）のバイアスコイル（108b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きは、第７電磁石（107）のバイアスコイル（107b）に発生するバイアス磁束（MB）の向きと逆である。

〔実施形態２の特徴〕
以上のように、実施形態２の磁気軸受装置（20）では、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向は、被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向である。

実施形態２では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のスラスト方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。

（実施形態２の変形例１）
実施形態２の変形例１の磁気軸受装置（20）は、第３電磁石（103）および第４電磁石（104）が実施形態２の磁気軸受装置（20）と異なる。

実施形態２の変形例１では、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向である。また、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向と交差する方向である。そして、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）と第３電磁石（103）と第４電磁石（104）は、１つのラジアル磁気軸受（第１ラジアル磁気軸受（41））に設けられる。

具体的には、実施形態２の変形例１では、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63,64）のバイアスコイル（60b）には、第１電流（i1）が供給される。例えば、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63,64）のバイアスコイル（60b）は、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（61）のコイル（60a）に電気的に直列接続される。第３および第４電磁石（103,104）は、第１ラジアル磁気軸受（41）の電磁石（63,64）である。

〔実施形態２の変形例１の特徴（１）〕
以上のように、実施形態２の変形例１の磁気軸受装置（20）では、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向は、被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向である。

実施形態２の変形例１では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。そして、第１電流（i1）および第２電流（i2）の一方を第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に供給することにより、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）における合成電磁力と第３電流（i3）との線形性を調節することができる。

〔実施形態２の変形例１の特徴（２）〕
また、実施形態２の変形例１の磁気軸受装置（20）では、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）との対向方向と交差する方向である。第１電磁石（101）と第２電磁石（102）と第３電磁石（103）と第４電磁石（104）は、１つのラジアル磁気軸受（41）に設けられる。

実施形態の変形例１では、第１電流（i1）と第２電流（i2）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）のラジアル方向（例えばＸ軸方向）における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）の別のラジアル方向（例えばＹ軸方向）における位置を制御することができる。

（実施形態２の変形例２）
実施形態２の変形例２の磁気軸受装置（20）は、第３電磁石（103）および第４電磁石（104）が実施形態２の磁気軸受装置（20）と異なる。

実施形態２の変形例２では、第３電磁石（103）と第４電磁石（104）との対向方向は、シャフト（14）のラジアル方向である。第１電磁石（101）と第２電磁石（102）は、第１ラジアル磁気軸受（41）に設けられる。第３電磁石（103）と第４電磁石（104）は、第２ラジアル磁気軸受（42）に設けられる。

具体的には、実施形態２の変形例２では、第３および第４電磁石（103,104）は、第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（61,62）である。なお、第３および第４電磁石（103,104）は、第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（63,64）であってもよい。この場合、第２ラジアル磁気軸受（42）の電磁石（63,64）のバイアスコイル（60b）には、第１電流（i1）が供給される。

〔実施形態２の変形例２の特徴〕
以上のように、実施形態２の変形例２の磁気軸受装置（20）では、第１電磁石（101）と第２電磁石（102）は、第１ラジアル磁気軸受（41）に設けられる。第３電磁石（103）と第４電磁石（104）は、第２ラジアル磁気軸受（42）に設けられる。

実施形態２の変形例２では、第１電流（i1）および第２電流（i2）を制御することにより、第１ラジアル磁気軸受（41）において被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。また、第３電流（i3）を制御することにより、第２ラジアル磁気軸受（42）において被支持体（14）のラジアル方向における位置を制御することができる。これにより、被支持体（14）のチルト方向における位置を制御することができる。

（その他の実施形態）
以上の説明では、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）とが電気的に直列接続される場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、図１５に示すように、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）は、互いに電気的に並列接続されてもよい。図１５の例では、第３，第４，第７，第８電磁石（103,104,107,108）のバイアスコイル（103b,104b,107b,108b）は、互いに電気的に並列接続され、第１電磁石（101）のコイル（101a）に電気的に接続される。

以上のように、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）とを互いに電気的に並列接続することにより、第１電流（i1）を供給するために必要となる電圧を低減することができる。なお、第５および第６電磁石（105,106）のバイアスコイル（105b,106b）、第９および第１０電磁石（109,110）のバイアスコイル（109b,110b）、第３および第４電磁石（103,104）の補助バイアスコイル（103d,104d）、第７および第８電磁石（107,108）の補助バイアスコイル（107d,108d）についても同様である。

なお、以上の説明において、バイアス磁束（MB）が制御磁束（MC）よりも小さいことが好ましい。

また、以上の説明において、第３電磁石（103）の制御コイル（103c）の最大起磁力と第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）の最大起磁力とが互いに等しいことが好ましい。これと同様に、第４電磁石（104）の制御コイル（104c）の最大起磁力と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）の最大起磁力とが互いに等しいことが好ましい。このようにすることにより、第３および第４電磁石（103,104）の合成電磁力と第３および第４電磁石（103,104）の制御コイル（103c,104c）に流れる第３電流（i3）との線形性を良好に保つことができる。なお、第５〜第１０電磁石（105〜110）についても同様である。

例えば、第３電磁石（103）の制御コイル（103c）を流れる電流の最大値と第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）を流れる電流の最大値とが互いに等しくなっていない場合、第３電磁石（103）の制御コイル（103c）の巻数と第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）の巻数とを調節することにより、第３電磁石（103）の制御コイル（103c）の最大起磁力と第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）の最大起磁力が互いに等しくなるようにすることが好ましい。

また、以上の説明において、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）の巻数と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）の巻数とが互いに等しいことが好ましい。このようにすることにより、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）とのインダクタンスの差を小さくすることができる。これにより、第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）に発生するバイアス磁束（MB）と第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）に発生するバイアス磁束（MB）との総和の時間変動を低減することができる。なお、第５〜第１０電磁石（105〜110）のバイアスコイル（105b〜110b）についても同様である。

また、以上の説明において、第３および第４電磁石（103,104）のバイアスコイル（103b,104b）と同様に、第１電磁石（101）のコイル（101a）の巻数と第２電磁石（102）のコイル（102a）の巻数とが互いに等しいことが好ましい。

また、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、磁気軸受装置として有用である。

１０ ターボ圧縮機
１１ ケーシング
１２ インペラ
１３ モータ
１４ シャフト（被支持体）
１５ タッチダウン軸受
２０ 磁気軸受装置
２１ 制御部
２２ 電源部
３０ スラスト磁気軸受
３１ 第１スラスト磁気軸受
３２ 第２スラスト磁気軸受
４１ 第１ラジアル磁気軸受
４２ 第２ラジアル磁気軸受
１０１〜１１０ 第１〜第１０電磁石
１０１ａ，１０２ａ コイル
１０３ｂ〜１１０ｂ バイアスコイル
１０３ｃ〜１１０ｃ 制御コイル
１０３ｄ，１０４ｄ 補助バイアスコイル

Claims (11)

1. 被支持体（14）を非接触で支持する磁気軸受装置であって、
   前記被支持体（14）を間において互いに対向する第１電磁石（101）および第２電磁石（102）と、
   前記被支持体（14）を間において互いに対向する第３電磁石（103）および第４電磁石（104）とを備え、
   前記第１電磁石（101）は、コイル（101a）を有し、
   前記第２電磁石（102）は、コイル（102a）を有し、
   前記第３電磁石（103）は、制御コイル（103c）とバイアスコイル（103b）とを有し、
   前記第４電磁石（104）は、制御コイル（104c）とバイアスコイル（104b）とを有し、
   前記第１電磁石（101）のコイル（101a）には、第１電流（i1）が供給され、
   前記第２電磁石（102）のコイル（102a）には、第２電流（i2）が供給され、
   前記第３電磁石（103）の制御コイル（103c）と前記第４電磁石（104）の制御コイル（104c）には、第３電流（i3）が供給され、
   前記第３電磁石（103）のバイアスコイル（103b）と前記第４電磁石（104）のバイアスコイル（104b）には、前記第１電流（i1）および前記第２電流（i2）の一方が供給される
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
2. 請求項１において、
   前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向であり、
   前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向である
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
3. 請求項１において、
   前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、
   前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向である
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
4. 請求項１において、
   前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、
   前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向である
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
5. 請求項４において、
   前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向と交差する方向であり、
   前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）と前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）は、１つのラジアル磁気軸受（41）に設けられる
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
6. 請求項４において、
   前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）は、第１ラジアル磁気軸受（41）に設けられ、
   前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）は、第２ラジアル磁気軸受（42）に設けられる
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
7. 請求項１において、
   前記被支持体（14）を間において互いに対向する第５電磁石（105）および第６電磁石（106）を備え、
   前記第５電磁石（105）は、制御コイル（105c）とバイアスコイル（105b）とを有し、
   前記第６電磁石（106）は、制御コイル（106c）とバイアスコイル（106b）とを有し、
   前記第５電磁石（105）の制御コイル（105c）と前記第６電磁石（106）の制御コイル（106c）には、第４電流（i4）が供給され、
   前記第５電磁石（105）のバイアスコイル（105b）と前記第６電磁石（106）のバイアスコイル（106b）には、前記第１電流（i1）および前記第２電流（i2）の他方が供給される
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
8. 請求項７において、
   前記第１電磁石（101）と前記第２電磁石（102）との対向方向は、前記被支持体（14）のスラスト方向に沿う方向であり、
   前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向であり、
   前記第５電磁石（105）と前記第６電磁石（106）との対向方向は、前記被支持体（14）のラジアル方向に沿う方向である
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
9. 請求項８において、
   前記第５電磁石（105）と前記第６電磁石（106）との対向方向は、前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）との対向方向と交差する方向であり、
   前記第３電磁石（103）と前記第４電磁石（104）と前記第５電磁石（105）と前記第６電磁石（106）は、１つのラジアル磁気軸受（41）に設けられる
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
10. 請求項１において、
    前記第３電磁石（103）は、補助バイアスコイル（103d）を有し、
    前記第４電磁石（104）は、補助バイアスコイル（104d）を有し、
    前記第３電磁石（103）の補助バイアスコイル（103d）と前記第４電磁石（104）の補助バイアスコイル（104d）には、前記第１電流（i1）および前記第２電流（i2）の他方が供給される
    ことを特徴とする磁気軸受装置。
11. インペラ（12）と、
    前記インペラ（12）が取り付けられるシャフト（14）と、
    前記シャフト（14）を回転駆動させるモータ（13）と、
    前記シャフト（14）を非接触で支持する磁気軸受装置（20）とを備え、
    前記磁気軸受装置（20）は、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の磁気軸受装置である
    ことを特徴とするターボ圧縮機。

Images