JP6627400B2 - 電動モータ、制御装置、およびモータ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、電動モータ、制御装置、およびモータ制御システムに関するものである。

従来、電動モータにおいて、２つの磁気軸受けによって回転軸を回転自在に支持するよ
うにしたものがある（例えば。特許文献１参照）。

このものにおいて、磁気軸受け毎に、ロータの回転駆動用の励磁コイルと磁気軸受け用
の励磁コイルとが共通のスタータに回巻きされている。これにより、小型化、かつ部品点
数を低減することができる。

特開昭５９−６９５２２号公報

上記特許文献１の電動モータでは、２つの磁気軸受けを用いて回転軸を支持するため、
回転軸を支持するのに要する消費電力が増大化する。

本発明は、上記点に鑑みて、消費電力の低減を測るようにした電動モータ、制御装置、
およびモータ制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転軸（３０）の軸線方向一方側を機械的軸受け（３２）を介して回転自在に支持する支持部材（３１）と、
回転軸に取り付けられて、永久磁石（６１）を備えるロータ（３６）と、
支持部材に取り付けられて、ロータを回転軸とともに回転させる回転力を発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
支持部材に取り付けられて、永久磁石との間に電磁力を発生させて、機械的軸受けよりも回転軸の軸線方向他方側を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、
第１、第２のコイルから発生する磁界を通過させるステータコア（５２）と、を備え、
回転軸のうち機械的軸受け側を支点として当該回転軸が回転軸の回転中心に対して傾くことが可能に構成されており、
永久磁石および第２コイルの間の電磁力によって回転中心に回転軸の軸線を近づけるように第２コイルに流れる電流が制御装置（７０）によって制御されるようになっており、
第１コイルおよび第２コイルは、永久磁石に対して回転中心線を中心とする径方向に配置されており、
ステータコアには、第１、第２のコイルがそれぞれ巻かれており、
第１コイルは、第２コイルに対してステータコア側に配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、回転軸の軸線方向一方側を機械的軸受けで支持し、回
転軸の軸線方向他方側を磁気軸受けで支持するので、回転軸を支持するのに要する消費電
力を低減することができる。

ここで、機械的軸受けとは、転がり軸受、すべり軸受、および流体軸受のうちいずれか
１つの軸受けを意味する。なお、転がり軸受は、回転軸の外周側に配置される軌道と、回
転軸および軌道の間に配置される転動体とを備え、転動体が転がり運動することによって
回転軸を支持する軸受けである。すべり軸受は、すべり面で軸を受ける軸受である。流体
軸受は、液体、または気体によって支持される軸受である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施
形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 図１中II−II断面図である。 図１中III−III断面図である。 図１中の傾き制御用のコイルの配置を示す断面図である。 図１中の回転制御用のコイルの配置を示す断面図である。 Ｘ−Ｙ座標にて回転軸の傾きを示す図である。 Ｘ−Ｙ−Ｚ座標にて回転軸の傾きを示す図である。 図１中の電子制御装置の電気回路構成を示す電気回路図である。 第１実施形態における傾き制御用ｕ１相コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第１実施形態における傾き制御用ｖ１相コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第１実施形態における傾き制御用ｗ１相コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第１実施形態における回転制御用のコイルによって生じる電磁力を示す図である。 図１中の電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 図１３中のステップの詳細を示すフローチャートである。 図１３中のステップの詳細を示すフローチャートである。 図１中のホールセンサの出力値等を示す図である。 図１の回転軸の支持力Ｆａ−角度−回転数の関係を示す図である。 図１の電動モータの伝達関数−回転数の関係を示す図である。 図１の電動モータの振動加速度−回転数の関係を示す図である。 本発明の第２実施形態における制御回路の支持処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における傾き制御用コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第２実施形態における電動モータの伝達関数−回転速度の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第４実施形態における傾き制御用のコイルのおよび回転制御用のコイルの配置を示す断面図であって、図３に対応している。 第４実施形態における傾き制御用のコイルの配列を示す断面図である。 第４実施形態における回転制御用コイルの配列を示す断面図である。 第４実施形態における傾き制御用ｕ１相コイルによって生じる電磁力を示す断面図である。 第４実施形態における傾き制御用ｖ１相コイルによって生じる電磁力を示す断面図である。 第４実施形態における傾き制御用ｗ１相コイルによって生じる電磁力を示す断面図である。 第４実施形態における回転制御用のコイルによって生じる電磁力を示す断面図である。 本発明の第４実施形態の第１変形例における傾き制御用のコイル、および回転制御用のコイルの配置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態の第２変形例における傾き制御用のコイル、および回転制御用のコイルの配置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態の第３変形例における傾き制御用のコイル、および回転制御用のコイルの配置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態の第４変形例における傾き制御用のコイル、および回転制御用のコイルの配置を示す部分拡大図である。 本発明の第５実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 図３５中XXXVI−XXXVI断面図である。 本発明の第５実施形態の第１変形例における断面図であり、図３６に相当する図である。 本発明の第５実施形態の第２変形例におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第６実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 図３５中XXXX−XXXX断面図である。 図３５中XXXXI−XXXXI断面図である。 本発明の第６実施形態における支持力の変動低減効果を示す図である。 本発明の第７実施形態における電子制御装置の全体構成を示す図である。 第７実施形態において傾き制御用のコイルおよび複数の永久磁石との間の電磁力を示す図である。 第７実施形態において電子制御装置による支持制御を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態において図４０に相当する断面図である。 他の実施形態において図４１に相当する断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互
において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同
一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本発明のモータ制御システム１の第１実施形態の全体構成を示す。

本実施形態のモータ制御システム１は、図１に示すように、電動モータ１０、およびフ
ァン２０を備える。

電動モータ１０は、図１、図２、および図３に示すように、回転軸３０、センターピー
ス３１、軸受け３２、抑え部３３、永久磁石３４ａ、３４ｂ、ステータ３５、ロータ３６
、およびホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄを備える。

回転軸３０は、ロータ３６の回転力をファン２０に伝える回転軸である。ファン２０は
、その穴部２０ａに回転軸３０の軸線方向他方側端部が嵌合されることにより、ファン２
０に回転軸３０が連結されている。本実施形態では、ファン２０として、例えば、遠心フ
ァンが用いられている。

センターピース３１は、筒部３１ａ、およびフランジ部３１ｂを備える支持部材である
。筒部３１ａは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１（図７参照）を中心とする筒状に形成され
ている。筒部３１ａの中空部内には、回転軸３０が配置されている。フランジ部３１ｂは
、筒部３１ａの軸線方向一方側から径方向の外側に突起するように形成されている。セン
ターピース３１は、プレート４０に固定されている。径方向とは、回転軸３０の回転中心
線Ｍ１を中心とする径方向である。

軸受け３２は、回転軸３０の軸線方向一方側を回転自在に支持する機械的軸受けである
。軸受け３２は、センターピース３１の筒部３１ａに対して径方向内側に配置されている
。軸受け３２は、筒部３１ａにより支持されている。軸受け３２は、抑え板４１によって
軸線方向一方側から支持されている。本実施形態では、軸受け３２として、例えば、転が
り軸受が使用されている。転がり軸受は、回転軸３０の外周側に配置される軌道と、回転
軸３０および軌道の間に配置される転動体とを備え、転動体が転がり運動することによっ
て回転軸３０を支持する周知の軸受けである。

永久磁石３４ａ、３４ｂは、回転軸３０のうち軸受け３２に対して軸線方向他方側に配
置されている。永久磁石３４ａ、３４ｂは、ステータコア５２のうち軸方向他方側に対し
て径方向内側に位置する。永久磁石３４ａ、３４ｂは、回転軸３０に固定されている。永
久磁石３４ａ、３４ｂは、図２に示すように、それぞれ、円弧状に形成されている。永久
磁石３４ａ、３４ｂは、回転軸３０の外周を覆うように組み合わされている。永久磁石３
４ａ、３４ｂのうち一方の永久磁石の径方向外側はＳ極を形成し、他方の永久磁石の径方
向外側はＮ極を形成する。永久磁石３４ａ、３４ｂは、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３
７ｃ、３７ｄに磁束を付与する。

抑え部３３は、軸受け３２および永久磁石３４ａ、３４ｂの間に配置されている。抑え
部３３は、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とするリング状に形成されている。

抑え部３３および回転軸３０の間には、隙間が形成されている。抑え部３３は、後述す
るように、回転軸３０の回転中心線Ｍ１から回転軸３０が大きく傾いた状態で回転軸３０
を支える軸受け部である。抑え部３３は、センターピース３１の筒部３１ａによって支持
されている。本実施形態の抑え部３３は、潤滑性を有する樹脂材料によって形成されてい
る。

ステータ３５は、図１および図３に示すように、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、コイ
ル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、およびステータコア５２を備える。

ステータコア５２は、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから発生する磁束（すなわち、磁
界）を通過させるものである。さらに、ステータコア５２は、コイル５１ａ、５１ｂ、５
１ｃから発生する磁束（すなわち、磁界）を通過させるものである。ステータコア５２は
、複数の永久磁石６１とともに磁気回路を構成する。

具体的には、ステータコア５２は、図３に示すように、リング部５３、およびティース
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、５４ｈ、５４ｉ、５４ｊ、
５４ｋ、５４ｌを備える。リング部５３は、センターピース３１の筒部３１ａに対して径
方向の外側に配置されている。リング部５３は、筒部３１ａに固定されている。

ティース５４ａ、５４ｂ、・・・５４ｌは、リング部５３から径方向外側に突出するよ
うに形成されている。ティース５４ａ、５４ｂ、・・・５４ｌは、それぞれ、回転軸３０
の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。ティース５４ａ、
５４ｂ、・・・５４ｌは、それぞれ先端側が円周方向に延びるように形成されている。

本実施形態のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、回転軸３０の支持力を発生させる傾き
制御用コイルである。図４に本実施形態のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの配置を示す。
図４では、説明の便宜上、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃの図示を省略する。図４におい
て、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおいて、黒点は紙面垂直方向奥側に向けて電流が流
れる状態を示し、×印は、紙面垂直方向手前側に向けて電流が流れる状態を示している。

まず、コイル５０ａは、Ｕ１相コイルであって、図４に示すように、ティース５４ａ、
５４ｄ、５４ｇ、５４ｊに回巻きされている。ティース５４ａ、５４ｄ、５４ｇ、５４ｊ
は、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。

コイル５０ｂは、Ｖ１相コイルであって、ティース５４ｃ、５４ｆ、５４ｉ、５４ｌに
、回巻きされている。ティース５４ｃ、５４ｆ、５４ｉ、５４ｌは、回転軸３０の回転中
心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。

コイル５０ｃは、Ｗ１相コイルであって、ティース５４ｂ、５４ｅ、５４ｈ、５４ｋに
、回巻きされている。ティース５４ｂ、５４ｅ、５４ｈ、５４ｋは、回転軸３０の回転中
心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。

なお、コイル５０ａはＵ１相コイルを構成し、コイル５０ｂはＶ１相コイルを構成し、
コイル５０ｃはＷ１相コイルを構成している。

本実施形態のコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、ロータ３６を回転させるための回転磁
界を発生する回転駆動用コイルである。図５に本実施形態のコイル５１ａ、５１ｂ、５１
ｃの配置を示す。図５では、説明の便宜上、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの図示を省略
する。図５において、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃにおいて、黒点は紙面垂直方向奥側
に向けて電流が流れる状態を示し、×印は、紙面垂直方向手前側に向けて電流が流れる状
態を示している。

コイル５１ａは、Ｕ２相コイルであって、図５に示すように、ティース５４ｃ、５４ｄ
、５４ｉ、５４ｊに回巻きされている。ティース５４ｃ、５４ｄとティース５４ｉ、５４
ｊとは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心として角度１８０度オフセットして配置され
ている。

ここで、ティース５４ｃに回巻きされるコイル５１ａとティース５４ｄに回巻きされる
コイル５１ａとは、異なる方向に巻かれている。ティース５４ｉに巻回巻きされるコイル
５１ａとティース５４ｊに回巻きされるコイル５１ａとは、異なる方向に巻かれている。

コイル５１ｂは、Ｖ２相コイルであって、ティース５４ａ、５４ｂ、５４ｇ、５４ｈに
回巻きされている。ティース５４ａ、５４ｂとティース５４ｇ、５４ｈとは、回転軸３０
の回転中心線Ｍ１を中心として角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５４ａに回巻きされているコイル５１ｂとティース５４ｂに回巻きさ
れているコイル５１ｂとは、異なる方向に巻かれている。ティース５４ｇに回巻きされて
いるコイル５１ｂとティース５４ｈに回巻きされているコイル５１ｂとは、異なる方向に
巻かれている。

コイル５１ｃは、Ｗ２相コイルであって、ティース５４ｅ、５４ｆ、５４ｋ、５４ｌに
回巻きされている。ティース５４ｅ、５４ｆとティース５４ｋ、５４ｌとは、回転軸３０
の回転中心線Ｍ１を中心として角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５４ｅに回巻きされているコイル５１ｃとティース５４ｆに回巻きさ
れているコイル５１ｃとは、異なる方向に巻かれている。ティース５４ｋに回巻きされて
いるコイル５１ｃとティース５４ｌに回巻きされているコイル５１ｃと異なる方向に巻か
れている。

本実施形態では、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに
対して、ロータ３６側（すなわち、径方向外側）に配置されている。

このようにコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃとは、共通
のステータコア５２に回巻きされている。つまり、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとコイ
ル５１ａ、５１ｂ、５１ｃとは、ステータコア５２を介してセンターピース３１に取り付
けられている。そして、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流とコイル５１ａ、５
１ｂ、５１ｃに流れる電流とは、電子制御装置（図１中ＥＣＵと記す）７０により制御さ
れる。

ロータ３６は、ロータケース６０、および複数の永久磁石６１を備える。ロータケース
６０は、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする筒状に形成されている。ロータケース
６０は、ステータコア５２およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１
ｃに対して回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心として径方向外側に配置されている。

図１のロータケース６０のうち軸線方向他方側が蓋部６０ａで塞がれている。蓋部６０
ａには、回転軸３０を貫通させる貫通穴６０ｂが設けられている。ロータケース６０の蓋
部６０ａが回転軸３０により固定されている。つまり、ロータ３６は、回転軸３０に取り
付けられている。

複数の永久磁石６１は、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に並べられ
ている。複数の永久磁石６１は、ロータケース６０に対して径方向内側に配置されている
。複数の永久磁石６１は、ロータケース６０に固定されている。複数の永久磁石６１は、
それぞれの磁極が径方向に向くように配置されている。複数の永久磁石６１のそれぞれの
磁極は、Ｓ極、およびＮ極が円周方向で交互に並ぶように複数の永久磁石６１が配置され
ている。本実施形態では、１２個の永久磁石６１が配置されている。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、永久磁石３４ａ、３４ｂに対して、
回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする径方向外側に配置されている。ホールセンサ３
７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄと永久磁石３４ａ、３４ｂとの間には、隙間が形成されて
いる。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を
中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ
、３７ｄは、センターピース３１の筒部３１ａに固定されている。ホールセンサ３７ａ、
３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転軸３０の回転速度、および傾き角度を検出するためのも
ので、永久磁石３４ａ、３４ｂから生じる磁界を検出するホール素子から構成されている
。

このように構成された電動モータ１０では、回転軸３０のうち軸受け３２側を支点とし
て、回転軸３０の回転中心線Ｍ１から回転軸３０が傾くことが可能に構成される（図６、
図７、図８参照）。

図６、図７では、前記支点を原点０とし、回転軸３０の回転中心線Ｍ１をＺ軸とし、回
転中心線Ｍ１に直交するＸ軸とＹ軸とを設定し、Ｚ軸に対して回転軸３０が角度θ傾いた
例を示している。図６中の（ｘ０、ｙ０）は、回転軸３０のうち軸線方向他方側の端部（
すなわち、ファン２０）のＸ−Ｙ座標を示している。

次に、本実施形態のモータ制御システム１の電気的構成について説明する。

電子制御装置７０は、図８に示すように、インバータ回路７１、７２、および制御回路
７３を備える。

インバータ回路７１は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ
６を備える。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ２は、正極母線７１ａおよび負極母線７１ｂの間に直列接続
されている。トランジスタＳＷ３、ＳＷ４は、正極母線７１ａおよび負極母線７１ｂの間
に直列接続されている。トランジスタＳＷ５、ＳＷ６は、正極母線７１ａおよび負極母線
７１ｂの間に直列接続されている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ２の間の共通接続端子Ｔ１は、コイル５０ａに接続されてい
る。トランジスタＳＷ３、ＳＷ４の間の共通接続端子Ｔ２は、コイル５０ｂに接続されて
いる。トランジスタＳＷ５、ＳＷ６の間の共通接続端子Ｔ３は、コイル５０ｃに接続され
ている。コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、スター結線により接続されている。

インバータ回路７２は、トランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ
６を備える。

トランジスタＳＹ１、ＳＹ２は、正極母線７２ａおよび負極母線７２ｂの間に直列接続
されている。トランジスタＳＹ３、ＳＹ４は、正極母線７２ａおよび負極母線７２ｂの間
に直列接続されている。トランジスタＳＹ５、ＳＹ６は、正極母線７２ａおよび負極母線
７２ｂの間に直列接続されている。

トランジスタＳＹ１、ＳＹ２の間の共通接続端子Ｄ１は、コイル５１ａに接続されてい
る。トランジスタＳＹ３、ＳＹ４の間の共通接続端子Ｄ２は、コイル５１ｂに接続されて
いる。トランジスタＳＹ５、ＳＹ６の間の共通接続端子Ｄ３は、コイル５１ｃに接続され
ている。コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、スター結線により接続されている。正極母線
７１ａ、７２ａは、直流電源Ｂａの正極電極に接続されている。負極母線７１ｂ、７２ｂ
は、直流電源Ｂａの負極電極に接続されている。

制御回路７３は、マイクロコンピュータやメモリ等に構成されているもので、メモリに
記憶されているコンピュータプログラムにしたがって、ロータ３６に回転力を発生させる
とともに、回転軸３０を支持する支持力を出力する制御処理を実行する。そして、制御回
路７３は、制御処理の実行に伴って、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出
力信号に基づいて、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・ＳＷ６、およびトランジスタＳＹ１
、ＳＹ２・・ＳＹ６をスイッチング制御する。

共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ａに電流が出力されたときには、図９に
示すように、コイル５０ａおよび複数の永久磁石６１の間には、コイル５０ａによって生
じる磁束Ｇに基づいて、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。

具体的には、ティース５４ａ、５４ｄ、５４ｇ、５４ｊに回巻きされるコイル５０ａと
複数の永久磁石６１との間には、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。このような
コイル５０ａと複数の永久磁石６１との間に生じる反発力、吸引力が合成されて電磁力ｆ
ｕ１が発生する。電磁力ｆｕ１は、ロータ３６を第１方向に移動させる力である。第１方
向は、回転軸３０の軸線を中心として紙面右側に延びる軸をＸ軸としたとき、Ｘ軸から時
計回り方向に２２５°回転した方向である。

なお、図９、図１０、図１１において、径方向外側を向いた矢印が反発力を示し、径方
向内側を向いた矢印が吸引力を示している。

共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ｂに電流が出力されたときには、図１０
に示すように、コイル５０ｂおよび複数の永久磁石６１の間には、複数の永久磁石６１に
よって生じる磁束Ｇに基づいて、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。

具体的には、ティース５４ｃ、５４ｆ、５４ｉ、５４ｌに回巻きされるコイル５０ｂと
複数の永久磁石６１との間には、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。このような
コイル５０ｂと複数の永久磁石６１との間に生じる反発力、吸引力が合成されて電磁力ｆ
ｖ１が発生する。電磁力ｆｖ１は、ロータ３６を第２方向に移動させる力である。第２方
向は、上記Ｘ軸から時計回り方向に１０５°回転した方向である。

共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ｃに電流が出力されたときには、図１１
に示すように、コイル５０ｃおよび複数の永久磁石６１の間には、複数の永久磁石６１に
よって生じる磁束Ｇに基づいて、電磁力として反発力、吸引力が発生する。

具体的には、ティース５４ｂ、５４ｅ、５４ｈ、５４ｋに回巻きされるコイル５０ｃと
複数の永久磁石６１との間には、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。このような
コイル５０ｃと複数の永久磁石６１との間に生じる反発力、吸引力が合成されて電磁力ｆ
ｗ１が発生する。電磁力ｆｗ１は、ロータ３６を第３方向に移動させる力である。第３方
向は、上記Ｘ軸から反時計回り方向に１５°回転した方向である。

ここで、電磁力ｆｕ１の方向、電磁力ｆｖ１の方向、および電磁力ｆｗ１の方向は、回
転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。具体的に
は、電磁力ｆｕ１の方向は、電磁力ｆｖ１の方向に対して角度１２０℃オフセットしてい
る。電磁力ｆｖ１の方向は、電磁力ｆｗ１の方向に対して角度１２０℃オフセットしてい
る。電磁力ｆｗ１の方向は、電磁力ｆｕ１の方向に対して角度１２０℃オフセットしてい
る。ここで、電磁力ｆｕ１、ｆｖ１、ｆｗ１をそれぞれ単位ベクトルとする。

このような電磁力ｆｕ１、ｆｖ１、ｆｗ１、および電磁力ｆｕ１、ｆｖ１、ｆｗ１に掛
ける係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて、回転中心線Ｍ１に回転軸３０の軸線Ｍ２（図７参照
）を近づけるための支持力Ｆａを下記の数式１で表すことができる。

Ｆａ＝Ｋ１・ｆｕ１＋Ｋ２・ｆｖ１＋Ｋ３・ｆｗ１・・・（数式１）
制御回路７３がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・ＳＷ６を制御して共通接続端子Ｔ１、
Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流す電流を制御する。このため、係数Ｋ
１、Ｋ２、Ｋ３が制御されることにより、支持力Ｆａの大きさ、および方向をそれぞれ制
御することができる。

制御回路７３がトランジスタＳＹ１、ＳＹ２・・ＳＹ６を制御して共通接続端子Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３からコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに電流が出力される。このため、コイル５
１ａ、５１ｂ、５１ｃから回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃが順次に発生する（図１２参照）。
回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃは、複数の永久磁石６１に回転力を発生させる。

回転磁界Ｙａは、ティース５４ｃ、５４ｄの間に配置されるコイル５１ａとティース５
４ｉ、５４ｊの間に配置されるコイル５１ａとから発生される。回転磁界Ｙｂは、ティー
ス５４ｇ、５４ｈの間に配置されるコイル５１ｂとティース５４ａ、５４ｂの間に配置さ
れるコイル５１ｂとから発生される。回転磁界Ｙｃは、ティース５４ｅ、５４ｆの間に配
置されるコイル５１ｃとティース５４ｋ、５４ｌの間に配置されるコイル５１ｃとから発
生される。

次に、本実施形態の制御回路７３の制御処理について図１３〜図１７を参照して説明す
る。

制御回路７３は、図１３〜図１５のフローチャートにしたがって制御処理を実行する。
図１３は制御処理を示すフローチャートである。

まず、図１３のステップ１００において、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７
ｄにより永久磁石３４ａ、３４ｂによって生じる磁界を検出する。

ここで、Ｘ−Ｙ座標において、ホールセンサ３７ａ、３７ｃが並ぶ方向をＸ方向とし、
ホールセンサ３７ｂ、３７ｄが並ぶ方向をＹ方向とする。ホールセンサ３７ａの出力信号
Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分ｄＳ（＝Ｈａ−Ｈｃ：図１６参照）を
求める。当該差分ｄＳは、回転軸３０の回転角度情報を示す。そして、この差分ｄＳに基
づいて、現時刻の回転軸３０の回転角度（すなわち、回転位置）を算出する（ステップ１
１０）。

次に、回転軸３０が中心軸Ｓ１から傾くことを妨げる支持制御（ステップ１２０）と、
回転軸３０を回転させる回転制御（ステップ１３０）とを並列的に実行する。なお、支持
制御（ステップ１２０）、および回転制御（ステップ１３０）の詳細は後述する。次に、
回転軸３０の回転を続行するか否かを判定する（ステップ１４０）。その後、回転軸３０
の回転を続行するとして、ステップ１４０でＹＥＳと判定すると、ステップ１１０に戻る
。次いで、制御処理を停止させる停止指令が外部から入力されるまで、ステップ１００、
１１０、１２０、１３０、およびステップ１４０のＹＥＳ判定を繰り返す。その後、停止
指令が外部から入力されると、ステップ１４０でＮ０と判定して、制御処理を終了する。

次に、回転制御（ステップ１３０）について図１４を参照して説明する。図１４は図１
３中ステップ１３０の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップ１３１において、上記ステップ１１０で算出される現時刻の回転軸３０
の回転角度に基づいて、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃのうち励磁すべきコイルを選択す
る。この選択したコイルに流す電流を、上記ステップ１１０で算出された現時刻の回転軸
３０の回転角度に基づいて算出する（ステップ１３２）。その後、この算出した電流を上
記選択したコイルに出力するためのトランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ
５、ＳＹ６をスイッチング制御する（ステップ１３３）。これにより、インバータ回路７
１のトランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６がスイッチングして
、共通接続端子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３から上記選択したコイルに電流を出力する。ステップ１
３１〜１３３の処理は周知の回転制御処理を用いることができる。

このようなコイルの選択処理（ステップ１３１）、電流値の算出処理（ステップ１３２
）、および電流出力処理（ステップ１３３）と、図１３のホールセンサ検出処理（ステッ
プ１００）、および回転角度算出処理（ステップ１１０）を繰り返す。すると、トランジ
スタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６がスイッチングして、共通接続端
子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３からコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに三相交流電流を出力する。

このため、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃから回転磁界が発生する。このため、複数の
永久磁石６１には、回転磁界に同期して回転する回転力が発生する。これに伴い、回転軸
３０は、ロータ３６とともに回転する。

次に、支持制御（ステップ１２０）について図１５を参照して説明する。図１５は、図
１３中ステップ１２０の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップ１２１において、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力
信号に基づいて、回転軸３０の回転中心線Ｍ１に対する回転軸３０の傾きθ（図７参照）
を算出する。

具体的には、現時刻におけるホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａと現時刻におけるホー
ルセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分ｄＳ（＝Ｈａ−Ｈｃ）を求める。そして、差分ｄ
Ｓの振幅値Ａ１と基準信号ｋ１の振幅値Ａ０の差分ｄＡ（＝Ａ１−Ａ０：図１６）によっ
て、ファン２０のＸ座標（回転軸３０の軸線方向他方側端部のＸ座標）を求める。

ここで、振幅値Ａ１は、現時刻における差分ｄＳの振幅値を示す。差分ｄＳが零になっ
たタイミングと現時刻との間の時間をΔＴとする。振幅値Ａ０は、基準信号ｋ１が零にな
るタイミングからΔＴ経過したときの基準信号ｋ１の振幅である。

そして、差分（Ａ１−Ａ０）が大きくなるほど、Ｘ座標（Ｘ０）が大きくなり、差分（
Ａ１−Ａ０）が小さくなるほど、Ｘ座標（Ｘ０）が大きくなる。基準信号ｋ１は、ホール
センサ３７ａの出力信号Ｈａの理論値とホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃの理論値との
差分（＝出力信号Ｈａの理論値−出力信号Ｈｃの理論値）である。

ここで、回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｍ１に一致した状態で回転軸３０
が回転した際のホールセンサ３７ａから出力される出力信号Ｈａを出力信号Ｈａの理論値
としている。回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｍ１に一致した状態で回転軸３
０が回転した際のホールセンサ３７ｃから出力される出力信号Ｈｃを出力信号Ｈｃの理論
値としている。

現時刻におけるホールセンサ３７ｂの出力信号Ｈｂと現時刻におけるホールセンサ３７
ｄの出力信号Ｈｄとの差分ｄｑ（＝Ｈｂ−Ｈｄ）を求め、この差分ｄｑの振幅Ｂ１と基準
信号ｋ２の振幅値Ｂ０との差分ｄＢ（＝Ｂ１−Ｂ０）に基づいて、ファン２０のＹ座標（
すなわち、回転軸３０の軸線方向他方側端部のＹ座標）を求める。

基準信号ｋ２は、ホールセンサ３７ｂの出力信号Ｈｂの理論値とホールセンサ３７ｄの
出力信号Ｈｄの理論値との差分（＝出力信号Ｈｂの理論値−出力信号Ｈｄの理論値）であ
る。ここで、回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｍ１に一致した状態で回転軸３
０が回転した際のホールセンサ３７ｂから出力される出力信号Ｈｂを出力信号Ｈｂの理論
値としている。回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｍ１に一致した状態で回転軸
３０が回転した際のホールセンサ３７ｄから出力される出力信号Ｈｄを出力信号Ｈｄの理
論値としている。

振幅値Ｂ１は、現時刻における差分ｄｑの振幅値を示す。振幅値Ｂ０は、上記基準信号
ｋ１が零になるタイミングからΔＴ経過したときの基準信号ｋ２の振幅である。そして、
差分ｄＢが大きくなるほど、Ｙ座標（Ｙ０）が大きくなる。差分ｄＢが小さくなるほど、
Ｙ座標（Ｙ０）が小さくなる。

このように求められたファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）に基づいて回転中心線Ｍ１
に対する回転軸３０の傾きθ（角度）を算出する。なお、本実施形態では、傾きθは、Ｚ
軸および回転軸３０の軸線Ｍ２の間でＺ軸から回転軸３０の軸線Ｍ２に向けて時計回り方
向に形成される角度である（図７参照）。

次に、ステップ１２２において、ファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）に基づいて、回
転中心線Ｍ１に対する回転軸３０の軸線Ｍ２を近づけるために励磁すべきコイルをコイル
５０ａ、５０ｂ、５０ｃから選択する。つまり、傾いた回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心
線Ｍ１に近づけるのに通電すべきコイルをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから選択する。
以下、このように選択したコイルを選択コイルという。

次に、ステップ１２３において、回転軸３０の回転速度が高速であるか否かを判定する
。

具体的には、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃ
との差分（Ｈａ−Ｈｃ）を求め、この求めた差分（Ｈａ−Ｈｃ）の時間に対する変化に基
づいて、回転軸３０の回転速度を算出する。この算出した回転速度（以下、算出回転速度
Ｖという）が所定速度以上であるか否かを判定する。

算出回転速度Ｖが所定速度以上であるとき、回転軸３０の回転速度が高速であるとして
ステップ１２３でＹＥＳと判定する。この場合、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１
に近づけるのに必要な支持力Ｆａをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久磁石
６１の間で発生させるために、上記選択コイルに出力するべき電流を、（Ｘ０、Ｙ０）お
よび傾きθに基づいて算出する（ステップ１２４）。

一方、算出回転速度Ｖが所定速度未満であるとき、回転軸３０の回転速度が低速である
としてステップ１２３でＮＯと判定する。この場合、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線
Ｍ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久
磁石６１の間で発生させるために、上記選択コイルに出力するべき電流を、（Ｘ０、Ｙ０
）および傾きθに基づいて算出する（ステップ１２６）。

ここで、傾きθが大きいほど、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づけるのに
必要な支持力Ｆａは、大きくなる。これに加えて、回転軸３０の回転速度が高くなる程、
回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａは、小さくなる
。すなわち、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転してい
るときに比べて、支持力Ｆａは、小さくなる（図１７参照）。

図１７は、縦軸を支持力Ｆａとし、横軸を傾き角度θとし、回転軸３０が低速、或いは
高速で回転している場合において、支持力Ｆａと傾き角度θとの関係を示すグラフである
。回転軸３０が低速で回転しているときグラフは、回転軸３０が高速で回転しているとき
のグラフよりも勾配が大きい。

そこで、回転軸３０が高速で回転しているときに、図１７の高速回転時の支持力Ｆａ−
傾きθの関係を示すグラフに基づいて、上記選択コイルに出力するべき電流を算出する（
ステップ１２６）。

一方、回転軸３０が低速で回転しているときに、図１７の低速回転時の支持力Ｆａ−傾
きθの関係を示すグラフに基づいて、上記選択コイルに出力するべき電流を算出する（ス
テップ１２４）。

このように回転軸３０の回転速度、（Ｘ０、Ｙ０）、および傾きθに基づいて、上記選
択コイルに出力するべき電流を算出する。これに伴い、この算出した電流を上記選択コイ
ルに出力するために、インバータ回路７１のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ６を
制御する。これにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から上記選択コイルに電流が出力
される。このため、選択コイルおよび永久磁石６１の間で支持力Ｆａが発生する。よって
、支持力Ｆａによって回転中心線Ｍ１に回転軸３０を近づけることができる。

ここで、同一傾き角度θの場合において回転軸３０が低速で回転している場合には、回
転軸３０が高速で回転している場合に比べて、選択コイルおよび永久磁石６１の間で支持
力Ｆａが大きくなる。

以上説明した本実施形態によれば、電動モータ１０では、センターピース３１が、回転
軸３０の軸線方向一方側を軸受け３２を介して回転自在に支持する。ロータ３６は、回転
軸３０に固定されている。コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、センターピース３１側に配
置されて、ロータ３６を回転軸３０とともに回転させる回転力を発生させる磁界を発生す
る。複数の永久磁石６１は、ロータケース６０とともに回転軸３０側に固定されて、ロー
タ３６を構成する。コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、センターピース３１側に配置され
て、複数の永久磁石６１との間に電磁力を発生させて、回転軸３０の軸線方向他方側を回
転自在に支持する磁気軸受けを構成する。これにより、回転軸３０のうち軸受け３２側を
支点として回転軸３０が回転中心線Ｍ１に対して傾くことが可能に構成されている。

電子制御装置７０は、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づけるようにインバ
ータ回路７１からコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力する電流をコイル毎に制御する。
このため、複数の永久磁石６１およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間の電磁力により
支持力Ｆａを発生させることができる。このとき、回転軸３０の軸線Ｍ２と回転中心線Ｍ
１との間に形成される傾きθが大きいほど、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近
づけるために必要な支持力Ｆａを大きくする。

以上により、複数の永久磁石６１およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから構成される
磁気軸受けと軸受け３２とから回転軸３０が回転自在に支持されることになる。これによ
り、回転軸３０を支えるために１つの磁気軸受けを用いることになる。したがって、回転
軸３０を支えるための消費電力を低減するようにした電動モータ１０、電子制御装置７０
、およびモータ制御システム１を提供することができる。

本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転
しているときに比べて、支持力Ｆａを小さくしている。このため、支持力Ｆａを発生させ
るために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃで消費される電力を低減することができる。

図１８において、横軸は、回転軸３０の回転数Ｎ（すなわち、回転速度）である。縦軸
は、電動モータ１０の振動系を示す伝達関数である。伝達関数では、回転軸３０の傾き振
動を振動源としてこの振動源から生じる遠心力を入力としている。回転軸３０の傾き振動
とは、回転軸３０が回転する際に、回転中心線Ｍ１を中心とする径方向に回転軸３０が揺
れ動く現象のことである。伝達関数では、電動モータ１０のうち回転軸３０およびロータ
３６以外の所定部位（例えば、センターピース３１）の振動加速度を出力としている。

実線で示すＤｅは、本実施形態の電動モータ１０の振動系を示す伝達関数である。鎖線
は支持力Ｆａを小さくしたときの電動モータ１０の振動系を示す伝達関数であり、一点鎖
線は支持力Ｆａを大きくしたときの電動モータ１０の振動系を示す伝達関数を示している
。

ここで、支持力Ｆａが小さい場合の伝達関数のピークは、回転軸３０の回転数が低速で
あるときに生じている。支持力Ｆａが大きい場合の伝達関数のピークは、回転軸３０の回
転数が高速であるときに生じている（図１８参照）。このため、支持力Ｆａが小さい場合
には、回転軸３０の回転数が低速であるときに電動モータ１０に共振が生じる。一方、支
持力Ｆａが大きいときには、回転軸３０の回転数が高速であるときに電動モータ１０に共
振が生じる。

そこで、本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているとき支持力Ｆａを小さくし
、回転軸３０が低速で回転しているとき支持力Ｆａを大きくする。すなわち、回転軸３０
の回転数によって、支持力Ｆａの大きさを切り替えている。このため、電動モータ１０の
振動系において、ピークを抑えた伝達関数Ｄｅを形成することになる。これにより、電動
モータ１０において共振が生じ難くすることができる。

以上により、回転軸３０の傾き振動が起因して、電動モータ１０に生じる振動加速度Ｓ
ｋを回転速度Ｎの使用範囲に亘って低減することができる（図１９参照）。使用範囲は、
電動モータ１０において実際に使用される回転軸３０の回転数Ｎの範囲である。

なお、図１９において、横軸は、回転軸３０の回転数Ｎである。縦軸は、電動モータ１
０のうち回転軸３０、ロータ３６以外の所定部位（例えば、センターピース３１）に生じ
る振動加速度である。鎖線は支持力Ｆａを小さくしたとき電動モータ１０の上記所定部位
に生じる振動加速度を示し、一点鎖線は支持力Ｆａを大きくしたときに電動モータ１０の
うち上記所定部位に生じる振動加速度を示している。実線で示すＳＫは、本実施形態の電
動モータ１０の上記所定部位に生じる振動加速度を示す。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、回転軸３０の軸線Ｍ２が回転中心線Ｍ１から傾くことを妨げる
ために、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づける支持力Ｆａを発生させた例に
ついて説明したが、これに代えて、回転軸３０をその回転方向に移動させる復元力Ｆｂを
発生させる本第２実施形態について説明する。

本実施形態と上記第１実施形態とは、制御回路７３の支持制御（ステップ１２０）が相
違する。そこで、以下、本実施形態の支持制御（ステップ１２０）について説明する。図
２０は、制御回路７３の支持制御の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップ１２３において、回転軸３０の回転速度が高速であるか否かを判定する
。

具体的には、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃ
との差分（Ｈａ−Ｈｃ）に基づいて、回転軸３０の回転速度を算出する。この算出した回
転速度（以下、算出回転速度Ｖという）が所定速度以上であるか否かを判定する。

算出回転速度Ｖが所定速度以上であるとき、回転軸３０の回転速度が高速であるとして
ステップ１２３でＹＥＳと判定する。この場合、回転中心線Ｍ１から回転軸３０を傾くこ
とを妨げる復元力Ｆｂをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久磁石６１の間で
発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力するべき電流を算出する（ステ
ップ１２６Ａ）。

一方、算出回転速度Ｖが所定速度未満であるとき、回転軸３０の回転速度が低速である
としてステップ１２３でＮＯと判定する。この場合、回転中心線Ｍ１から回転軸３０を傾
くことを妨げる復元力Ｆｂをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久磁石６１の
間で発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力するべき電流を算出する（
ステップ１２４Ａ）。

本実施形態の復元力Ｆｂは、ファン２０（すなわち、回転軸３０）を回転方向に移動さ
せる電磁力である。復元力Ｆｂは、ファン２０の軸心と回転中心線Ｍ１との間の距離をＬ
とし、ファン２０（すなわち、回転軸３０）の回転数をＶとし、減衰係数をＣとしたとき
、復元力Ｆｂは（Ｌ×Ｖ×Ｃ）から定まる電磁力である（図２３参照）。本実施形態のフ
ァン２０の軸心は、回転軸３０の軸方向他端側端部の軸心である。

ここで、距離Ｌは、ファン２０の軸心のＸＹ座標（ｘ０、ｙｏ）によって求められる。
Ｘ座標（ｘ０）は、上記第１実施形態で説明したように、ホールセンサ３７ａの出力信号
Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分ｄｓ（＝Ｈａ−Ｈｃ）に基づいて求め
られる。Ｙ座標（ｙｏ）は、ホールセンサ３７ｂの出力信号Ｈｂとホールセンサ３７ｄの
出力信号Ｈｄとの差分ｄｑ（＝Ｈｂ−Ｈｄ）に基づいて求められる。回転数Ｖは、上述の
如く、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分
（Ｈａ−Ｈｃ）に基づいて算出される。ファン２０（すなわち、回転軸３０）の回転方向
は、ファン２０の軸心のＸＹ座標（ｘ０、ｙｏ）によって求められる。

そこで、本実施形態では、ステップ１２４Ａ、１２６Ａにおいて、ファン２０のＸＹ座
標（ｘ０、ｙｏ）、および（Ｌ×Ｖ×Ｃ）に基づいて、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに
出力するべき電流を算出する。復元力Ｆｂが大きくなるほど、コイル５０ａ、５０ｂ、５
０ｃに出力するべき電流は大きくなる。

このようにステップ１２４Ａ、１２６Ａで算出した電流をコイルに出力するために、イ
ンバータ回路７１のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ６を制御する。これにより、
共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに電流が出力される（
ステップ１２５）。このため、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久磁石６１
の間には、回転中心線Ｍ１を中心とするファン２０の回転方向にファン２０を移動させる
復元力Ｆｂとしての電磁力が発生する。

このように回転方向に作用する復元力Ｆｂは、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複
数の永久磁石６１の間に作用する。このため、外乱等によって回転中心線Ｍ１から回転軸
３０の軸線Ｍ２が傾くことが妨げられる。

ここで、回転軸３０の回転数が高くなる程、回転中心線Ｍ１から回転軸３０から傾くこ
とを妨げるのに必要な復元力Ｆｂは、小さくなる。すなわち、回転軸３０が高速で回転し
ているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、上記必要な復元力Ｆｂ
は、小さくなる。

そこで、回転軸３０が高速で回転しているとしてステップ１２３でＹＥＳと判定したと
きには、減衰係数Ｃを小さくして、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力するべき電流を
小さくする（ステップ１２６Ａ）。一方、回転軸３０が低速で回転しているとしてステッ
プ１２３でＮＯと判定したときには、減衰係数Ｃを大きくして、コイル５０ａ、５０ｂ、
５０ｃに出力するべき電流を大きくする（ステップ１２４Ａ）。つまり、回転軸３０が高
速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、減衰係数Ｃ
を小さくして、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を小さくすることができる。

以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置７０は、インバータ回路７１を制御し
て、ファン２０と回転中心線Ｍ１との間の距離をＬとし、減衰係数をＣとしたとき、ファ
ン２０の回転方向に移動させる復元力Ｆｂ（＝Ｌ×Ｖ×Ｃ）をコイル５０ａ、５０ｂ、５
０ｃおよび複数の永久磁石６１の間に発生させる。これにより、外乱が生じても、回転軸
３０の回転中心線Ｍ１から回転軸３０の軸線Ｍ２が傾くことが妨げられる。

以上により、複数の永久磁石６１およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから構成される
磁気軸受けと軸受け３２とから回転軸３０が回転自在に支持されることになる。これによ
り、回転軸３０を支えるために１つの磁気軸受けを用いることになる。したがって、回転
軸３０を支えるための消費電力を低減することができる。

本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転
しているときに比べて、インバータ回路７１からコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力さ
れる電流を小さくする。このため、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３
０が低速で回転しているときに比べて、復元力Ｆｂを小さくしている。したがって、復元
力Ｆｂを発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃで消費される電力を低減する
ことができる。

図２２において、回転軸３０の回転数Ｎを横軸とし、電動モータ１０の振動系を示す伝
達関数を縦軸としたグラフを示す。伝達関数では、回転軸３０の傾き振動を振動源として
この振動源から生じる遠心力を入力としている。伝達関数では、電動モータ１０のうち回
転軸３０およびロータ３６以外の所定部位（例えば、センターピース３１）の振動加速度
を出力としている。

グラフＤｅは、本実施形態の電動モータ１０の振動系を示す伝達関数を示す。鎖線のグ
ラフは、減衰係数Ｃが小さい場合の伝達関数であり、一点鎖線は減衰係数Ｃが大きい場合
の伝達関数である。

ここで、回転軸３０が低速で回転しているときには、減衰係数Ｃ（すなわち、復元力Ｆ
ｂ）が小さい方が、減衰係数Ｃが大きい場合に比べて、伝達関数が大きくなる（図２２参
照）。一方、回転軸３０が高速で回転しているときには、減衰係数Ｃが小さい場合に比べ
て、減衰係数Ｃが大きい場合の方が、伝達関数が大きくなる。

そこで、本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているとき減衰係数Ｃを小さくし
、回転軸３０が低速で回転しているとき減衰係数Ｃを大きくする。すなわち、回転軸３０
の回転数によって、減衰係数Ｃ（すなわち、復元力Ｆｂ）の大きさを切り替えて、伝達関
数が大きくなることを抑制する。これにより、電動モータ１０において、共振が生じ難く
することができる。

以上により、減衰家数Ｃを回転数Ｎによって切り替えるので、上記第１実施形態と同様
に、回転数Ｎの使用範囲に亘って、電動モータ１０において振動加速度を低減することが
できる。これにより、低振動化を図ることができる。

（第３実施形態）
上記第１、第２の実施形態では、回転軸３０のうち軸受け３２に対してファン２０側の
部位を磁気軸受けによって支持した例について説明したが、これに代えて、本第３実施形
態では、回転軸３０のうち軸受け３２に対してファン２０と反対側の部位を磁気軸受けに
よって支持した例について説明する。

図２３に本発明のモータ制御システム１の本第３実施形態の全体構成を示す。図２３に
おいて、図１と同一符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。本実施形態と上記
第１実施形態とは、主に、回転軸３０のうち磁気軸受けおよび軸受け３２が支持する部位
が相違する。

本実施形態では、磁気軸受けが、回転軸３０のうち軸受け３２に対してファン２０と反
対側の部位を磁気軸受けによって支持する。ステータ３５に対して軸受け３２がファン２
０側に配置される。このため、ロータケース６０の蓋部６０ａは、ファン３２側に突起す
るように形成されている。

本実施形態では、ファン２０、回転軸３０、および複数の永久磁石６１を含むロータ３
６を回転体とし、回転軸３０のうち回転体の重心側を軸受け３２が支持する。

ここで、回転軸３０のうち軸受け３２が支持する支点と回転体の重心とが離れると、回
転軸３０を支持する支持力Ｆａを大きくする必要がある。これに対して、本実施形態では
、上述の如く、回転軸３０のうち回転体の重心側を軸受け３２が支持する。このため、回
転軸３０のうち軸受け３２が支持する支点と回転体の重心とを近づけることができる。し
たがって、支持力Ｆａを小さくすることができる。よって、コイル５０ａ、５０ｂ、５０
ｃで消費される消費電力を低下することができる。

なお、説明の便宜上、回転軸３０の軸線方向のうちファン２０側を軸線方向一方側とし
、回転軸３０の軸線方向のうちファン２０と反対側を軸線方向他方側としている。

（第４実施形態）
上記第１、第２実施形態では、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）に対して
傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）をロータ３６側に配置した例について説明
したが、これに代えて、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）を傾き制御用コイ
ル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）に対してロータ３６側に配置した本第４実施形態について
説明する。

図２４は、本実施形態の電動モータ１０において回転軸３０の軸線に直交する断面図で
ある。

本実施形態では、上記第１実施形態と同様、図２４〜図２６に示すように、コイル５０
ａは、ティース５４ａ、５４ｄ、５４ｇ、５４ｊに回巻きされている。コイル５０ｂは、
ティース５４ｃ、５４ｆ、５４ｉ、５４ｌに、回巻きされている。コイル５０ｃは、ティ
ース５４ｂ、５４ｅ、５４ｈ、５４ｋに、回巻きされている。

コイル５１ａは、ティース５４ｃ、５４ｄ、５４ｉ、５４ｊに回巻きされている。コイ
ル５１ｂは、ティース５４ａ、５４ｂ、５４ｇ、５４ｈに回巻きされている。コイル５１
ｃは、ティース５４ｅ、５４ｆ、５４ｋ、５４ｌに回巻きされている。

本実施形態では、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）は、ステータ３５のテ
ィース毎に、傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）に対してロータ３６側に配置
されている。

例えば、ティース５４ａに回巻されているコイル５１ｂは、コイル５０ａに対してロー
タ３６側に配置されている。ティース５４ｃに回巻されているコイル５１ａは、コイル５
０ｃに対してロータ３６側に配置されている。ティース５４ｆに回巻されているコイル５
１ｃは、コイル５０ｂに対してロータ３６側に配置されている。

本実施形態と上記第１実施形態とではコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとコイル５１ａ、
５１ｂ、５１ｃとの間で径方向の配列が異なるだけで、その他の構成は同じである。

このため、上記第１実施形態と同様に、コイル５０ａおよび複数の永久磁石６１の間に
は、コイル５０ａによって生じる磁束Ｇに基づいて電磁力ｆｕ１（図２７参照）が発生す
る。コイル５０ｂおよび複数の永久磁石６１の間には、コイル５０ａによって生じる磁束
Ｇに基づいて電磁力ｆｖ１（図２８参照）が発生する。コイル５０ｃおよび複数の永久磁
石６１の間には、コイル５０ａによって生じる磁束Ｇに基づいて電磁力ｆｗ１（図２９参
照）が発生する。

そこで、上記第１実施形態と同様、制御回路７３がインバータ回路７１からコイル５０
ａ、５０ｂ、５０ｃに出力する電流を制御する。このため、複数の永久磁石６１およびコ
イル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間の電磁力として、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ
１に近づける支持力Ｆａを発生させることができる。

さらに、本実施形態のコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、上記第１実施形態と同様に、
複数の永久磁石６１に回転力を発生させるための回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃ（図２９参照
）が順次に発生させることができる。

そこで、制御回路７３がインバータ回路７２からコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに出力
する電流を制御することにより、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃから回転磁界Ｙａ、Ｙｂ
、Ｙｃが順次に発生させる。このため、複数の永久磁石６１には、回転磁界に同期して回
転する回転力が発生する。これに伴い、回転軸３０は、ロータ３６とともに回転する。

以上説明した本実施形態によれば、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）は、
ステータ３５のティース毎に、傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）に対してロ
ータ３６側に配置されている。このため、傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）
を回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）に対してロータ側（すなわち、径方向外
側）に配置する場合に比べて、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）およびロー
タ３６の間の距離を短くすることができるので、回転用トルクを回転させる回転トルクを
効率的に高めることができる。したがって、同じ巻数で大きな回転用トルクを得られる。
これにより、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）で消費される消費電力を低減
することができる。

上記第４実施形態では、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）を傾き制御用コ
イル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）に対してロータ３６側（すなわち、径方向外側）に配置
した例について説明したが、これに加えて、次の第１〜第４変形例のようにしてもよい。

（第１変形例）
第１変形例では、図３１に示すように、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）
は、ティース（５４ａ・・・５４ｌ）毎に、径方向内側に向かうほど径方向に直交する断
面積が小さくなるように形成されている。回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）
は、ティース毎に、傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）およびティースに対し
て回巻きされている。このため、傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）は、ティ
ース（５４ａ・・・５４ｌ）毎に、径方向外側に向かうほど径方向に直交する断面積が小
さくなるように形成されている。

例えば、ティース５４ａに回巻きされているコイル５１ｂは、コイル５０ａに対してロ
ータ３６側（すなわち、径方向外側）に配置されている。コイル５１ｂは、コイル５０ａ
およびティース５４ａに対して回巻きされている。コイル５１ｂは、径方向内側に向かう
ほど断面積が小さくなるように形成されている。コイル５０ａは、径方向外側に向かうほ
ど断面積が小さくなるように形成されている。

例えば、ティース５４ｃに回巻きされているコイル５１ａは、コイル５０ｂに対してロ
ータ３６側（すなわち、径方向外側）に配置されている。コイル５１ａは、コイル５０ｂ
およびティース５４ｃに対して回巻きされている。コイル５１ａは、径方向内側に向かう
ほど断面積が小さくなるように形成されている。そして、コイル５０ｂは、径方向外側に
向かうほど断面積が小さくなるように形成されている。

（第２変形例）
第２変形例では、図３２に示すように、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）
は、ティース（５４ａ・・・５４ｌ）毎に、ティースに沿うように回巻きされている。

具体的には、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）は、ティース（５４ａ・・
・５４ｌ）毎に、ティースの延出部５４０に沿うように形成されているコイル部５１１と
、ティースの先端円弧部５４１に沿うように形成されているコイル部５１０とから構成さ
れる。

ティースの延出部５４０は、リング部５３から径方向外側に延びるように形成されてい
る部位である。ティースの先端円弧部５４１は、延出部の先端側から円周方向に延びるよ
うに形成されている部位である。

この場合、傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）は、ティース毎に、ティース
の延出部５４０およびコイル部５１１に対して回巻きされている。これにより、回転駆動
用コイルのうちコイル部５１０は、ティース毎に、傾き制御用コイルに対してロータ３６
側（すなわち、径方向外側）に配置されていることになる。これに加えて、回転駆動用コ
イルは、ティース毎に、傾き制御用コイルに対してティース側（すなわち、ステータコア
５２側）に配置されていることになる。

例えば、ティース５４ａに回巻きされているコイル５０ａ、５１ｂは、次のようになっ
ている。

コイル５１ｂのコイル部５１０は、ティース５４ａの先端円弧部５４１に沿うように形
成されている。コイル５１ｂのコイル部５１１は、ティース５４ａの延出部５４０に沿う
ように形成されている。コイル５０ａは、ティース５４ａの延出部５４０およびコイル部
５１１に対して回巻きされている。これにより、コイル５１ｂのコイル部５１０は、コイ
ル５０ａに対してロータ３６側（すなわち、径方向外側）に配置されていることになる。
これに加えて、コイル５１ｂは、コイル５０ａに対してティース５４ａ側（すなわち、ス
テータコア５２側）に配置されていることになる。

（第３変形例）
第３変形例では、図３３に示すように、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）
は、ティース（５４ａ・・・５４ｌ）毎に、コイル部５１０、５１１以外に、コイル部５
１２を備える構成になっている。

ここで、コイル部５１０は、ティースの先端円弧部５４１に沿うように形成されている
。コイル部５１１は、ティースの延出部５４０に沿うように形成されている。コイル部５
１２は、リング部５３の外周に沿うように形成されている。コイル部５１２は、傾き制御
用コイルに対して径方向内側に配置されている。

この場合も、上記（ｂ）と同様に、傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）は、
ティース毎に、ティースの延出部５４０およびコイル部５１１に対して回巻きされている
。これにより、回転駆動用コイルのうちコイル部５１０は、ティース毎に、傾き制御用コ
イルに対してロータ３６側（すなわち、径方向外側）に配置されていることになる。これ
に加えて、回転駆動用コイルは、ティース毎に、傾き制御用コイルに対してステータコア
５２側に配置されている。

例えば、ティース５４ａに回巻きされているコイル５０ａ、５１ｂは、次のようになっ
ている。

コイル５１ｂのコイル部５１０は、ティース５４ａの先端円弧部５４１に沿うように形
成されている。コイル５１ｂのコイル部５１１は、ティース５４ａの延出部５４０に沿う
ように形成されている。コイル５０ａは、ティース５４ａの延出部５４０およびコイル部
５１１に対して回巻きされている。コイル部５１２は、リング部５３の外周に沿うように
形成されている。すなわち、コイル部５１２は、コイル５０ａに対して径方向内側に配置
されている。

これにより、コイル５１ｂのコイル部５１０は、コイル５０ａに対してロータ３６側（
すなわち、径方向外側）に配置されていることになる。これに加えて、コイル５１ｂは、
コイル５０ａに対してステータコア５２側に配置されていることになる。

（第４変形例）
第４変形例では、図３４に示すように、回転駆動用コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）
と傾き制御用コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）とがティース（５４ａ・・・５４ｌ）毎
に、対になるようにティース（５４ａ・・・５４ｌ）に巻かれている。

例えば、ティース５４ｂに回巻きされているコイル５０ｃ、５１ｂは、次のようになっ
ている。すなわち、コイル５０ｃ、５１ｂは、対になるようにティース５４ｂに巻かれて
いる。コイル５１ｂは、コイル５０ｃに対してロータ３６側（すなわち、径方向外側）に
配置されている。

例えば、ティース５４ｃに回巻きされているコイル５０ｂ、５１ａは、次のようになっ
ている。すなわち、コイル５０ｂ、５１ａは、対になるようにティース５４ｃに巻かれて
いる。コイル５１ａは、コイル５０ｂに対してロータ３６側（すなわち、径方向外側）に
配置されている。

（第５実施形態）
上記第１実施形態では、機械的軸受けと磁気軸受けとによって回転軸３０を回転自在に支持した例について説明したが、これに代えて、機械的軸受けと磁気軸受けのうち磁気軸受けのみによって回転軸３０を回転自在に支持した例について説明する。

図３５に本発明の第５実施形態のモータ制御システム１の全体構成を示す。図３６は、図３５中のXXXVI−XXXVI断面図である。図３５において、図１と同一の符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。

本実施形態のモータ制御システム１は、上記第１実施形態のモータ制御システム１から軸受け３２を削除したものである。

そこで、本実施形態のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、複数の永久磁石６１との間に電磁力を発生させて、回転軸３０を浮上させて回転軸３０を回転中心線Ｍ１を中心として回転自在に支持する磁気軸受けを構成する。

本実施形態のモータ制御システム１と上記第１実施形態のモータ制御システム１とでは、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの位置が相違している。

本実施形態のホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、複数の永久磁石６１に対して回転中心線Ｍ１を中心とする径方向内側で、かつ回転軸３０に対して回転中心線Ｍ１を中心とする径方向外側に位置する。

つまり、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、複数の永久磁石６１および回転軸３０の間に配置されている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび回転軸３０の間の距離は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび複数の永久磁石６１の間の距離よりも大きい。

本実施形態のホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転中心線Ｍ１に対して直交し、かつ重心Ｇａを含む断面に沿うように配置されている。重心Ｇａとは、モータ制御システム１の質量重心を意味する。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に等間隔で並べられている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、それぞれ、複数の永久磁石６１からの磁界に応じて出力信号を出力する。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、ティース５４ａ、５４ｂ・・・５４ｌのうち対応する２つのティースのそれぞれの先端側の間に分散して配置されている。

ホールセンサ３７ａは、ティース５４ａ、５４ｂの間に配置されている。ホールセンサ３７ｂは、ティース５４ｄ、５４ｅの間に配置されている。ホールセンサ３７ｃは、ティース５４ｇ、５４ｈの間に配置されている。ホールセンサ３７ｄは、ティース５４ｊ、５４ｋの間に配置されている。

このよう構成される本実施形態のモータ制御システム１において、制御回路７３は、上記第１実施形態と同様、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力信号に基づいて回転軸３０の回転角度を求め、この求めた回転角度に基づいて回転制御（ステップ１３０）を実行する。これに並行して、制御回路７３は、上記第１実施形態と同様、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力信号に基づいてファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）および傾きθを求め、この求めたＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）および傾きθに基づいてコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流す電流を制御する。これにより、複数の永久磁石６１との間に電磁力を発生させて、回転軸３０を磁気浮上させて回転軸３０を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する。

以上説明した本実施形態によれば、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃと複数の永久磁石６１との間に電磁力を発生させて回転軸３０を磁気浮上させて回転中心線Ｍ１を中心として回転軸３０を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する。このことにより、機械的軸受けを用いることなく、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃと複数の永久磁石６１とから構成される磁気軸受けによって、回転軸３０を回転自在に支持することができる。したがって、上記第１実施形態と同様に、回転軸３０を支持するのに要する消費電力を低減することができる。

特に、本実施形態のホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転中心線Ｍ１に対して直交し、かつ重心Ｇａを含む断面（以下、単に断面という）に沿うように配置されている。このため、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を制御することにより、モータ制御システム１のうち重心Ｇａを回転中心線Ｍ１に近づけるように制御することが可能になる。したがって、回転軸３０を良好に磁気浮上させて回転軸３０の軸線を回転中心線Ｍ１に近づけることができる。

本実施形態では、複数の永久磁石６１は、回転軸３０の回転力を発生させる役割以外に、回転軸３０の回転角度やファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）および傾きθを求める役割を果たしている。このため、回転軸３０の回転力を発生させるための永久磁石と回転軸３０の回転角度やファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）および傾きθを求めるための永久磁石６１とを別々に設ける場合に比べて、モータ制御システム１の体格を小型化することができる。

本実施形態では、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、複数の永久磁石６１および回転軸３０の間に配置されている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび回転軸３０の間の距離は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび複数の永久磁石６１の間の距離よりも大きい。

つまり、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、複数の永久磁石６１の近傍に配置されている。このため、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、複数の永久磁石６１のからの磁束を良好に検出することができる。これにより、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転軸３０の回転角度や位置ズレを精読良く検出することができる。

本実施形態のホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、ティース５４ａ、５４ｂ・・・５４ｌのうち対応する２つのティースのそれぞれの先端側の間に分散して配置されている。このため、モータ制御システム１の体格をより一層、小型化にすることができる。

（第５実施形態の第１変形例）
本第１変形例のモータ制御システム１は、図３７に示すように上記第１実施形態のモータ制御システム１に、ホールセンサ３７ｅ、３７ｆを追加したものである。

本実施形態のモータ制御システム１では、制御回路７３は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力信号に基づいてファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）を算出する。制御回路７３は、ホールセンサ３７ｄ、３７ｅ、３７ｆの出力信号に基づいて回転軸３０の回転角度を求める。

本実施形態のホールセンサ３７ｅは、ティース５４ｂ、５４ｃのそれぞれの先端側の間に配置されている。ホールセンサ３７ｅは、ティース５４ｆ、５４ｇのそれぞれの先端側の間に配置されている。ホールセンサ３７ｄは、ティース５４ｊ、５４ｋのそれぞれの先端側の間に配置されている。ホールセンサ３７ｄ、３７ｅ、３７ｆは、回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に等間隔で並べられている。

本実施形態のホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ３７ｅ、３７ｆは、回転中心線Ｍ１に対して直交し、かつ重心Ｇａを含む断面に沿うように配置されている。

本実施形態では、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆは、複数の永久磁石６１および回転軸３０の間に配置されている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆおよび回転軸３０の間の距離は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆおよび複数の永久磁石６１の間の距離よりも大きい。

つまり、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆは、複数の永久磁石６１の近傍に配置されている。このため、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆは、複数の永久磁石６１のからの磁束を良好に検出することができる。これにより、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転軸３０の回転角度や位置ズレを精読良く検出することができる。

（第５実施形態の第２変形例）
本第１変形例のモータ制御システム１は、上記第５実施形態のモータ制御システム１に軸受け３２を追加したものである。図３８に本第１変形例のモータ制御システム１の全体構成を示す。軸受け３２は、センターピース３１により支持されて、回転軸３０を回転自在に支持する。

（第６実施形態）
上記第１実施形態では、ステータ３５の径方向外側にロータ３６の永久磁石６１を配置した例について説明したが、これに代えて、ステータ３５の軸線方向他方側にロータ３６の永久磁石６１を配置したモータ制御システム１について説明する。

図３９に本発明のモータ制御システム１の第６実施形態の全体構成を示す。図４０は図３９中のXXXX−XXXX断面図である。図４０は図３９中のXXXXI−XXXXI断面図である。図３９において、図１と同一の符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。

本実施形態のモータ制御システム１では、ロータ３６は、ロータケース６０、複数の永久磁石６１ａ、および複数の永久磁石６１ｂを備える。

ロータケース６０は、図３９に示すように、回転軸３０の軸線を中心とする円盤状に形成されている。ロータケース６０は、複数の永久磁石６１ａ、および複数の永久磁石６１ｂをそれぞれ支持する。複数の永久磁石６１ａおよび複数の永久磁石６１ｂは、図１の複数の永久磁石６１に代わりに採用されている。複数の永久磁石６１ａおよび複数の永久磁石６１ｂは、ロータケース６０に対して軸線方向一方側に配置されている。

複数の永久磁石６１ａは、それぞれ、回転軸３０の軸線を中心とする円周方向に並べられている。複数の永久磁石６１ｂは、それぞれ、回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に並べられている。複数の永久磁石６１ａは、複数の永久磁石６１ｂに対して回転軸３０の軸線を中心とする径方向内側に配置されている。

複数の永久磁石６１ａは、それぞれの磁極が軸線方向一方側に向くように配置されている。複数の永久磁石６１ａのそれぞれの磁極は、Ｓ極、およびＮ極が円周方向で交互に並ぶように複数の永久磁石６１ａが配置されている。本実施形態では、１２個の永久磁石６１ａが配置されている。

複数の永久磁石６１ｂは、それぞれの磁極が軸線方向一方側に向くように配置されている。複数の永久磁石６１ｂのそれぞれの磁極は、Ｓ極、およびＮ極が円周方向で交互に並ぶように複数の永久磁石６１ｂが配置されている。本実施形態では、１２個の永久磁石６１ｂが配置されている。

本実施形態のステータ３５は、図３９および図４１に示すように、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、およびステータコア５２Ａを備える。

ステータコア５２Ａは、図１のステータコア５２に代えて採用されている。ステータコア５２Ａは、ティース５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ、５５ｅ、５５ｆ、５５ｇ、５５ｈ、５５ｉ、５５ｊ、５５ｋ、５５ｌ、およびティース５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、５６ｅ、５６ｆ、５６ｇ、５６ｈ、５６ｉ、５６ｊ、５６ｋ、５６ｌを備える。

ティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌは、それぞれの軸線方向が回転中心線Ｍ１に平行なる円柱状に形成されている第１ステータコアである。ティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている第２ステータコアである。ティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌは、ティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌに対して回転軸３０の軸線を中心とする径方向内側に配置されている。

ティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌに対して軸線方向他方側に、複数の永久磁石６１ｂに配置されている。ティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌに対して軸線方向他方側に、複数の永久磁石６１ａに配置されている。

ティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌは、ティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌに対して径方向内側に配置されている。ティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌおよびティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌは、センターピース３１によって支持されている。

本実施形態では、ティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌは、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃから発生される磁束を通過させるものである。ティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌは、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから発生される磁束を通過させるものである。

ここで、ティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌとティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌとは、互いに独立するように構成されている。このため、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃからの磁束を通過させるティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌと、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから発生される磁束を通過させるティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌとが、互いに分離されている。

コイル５１ａは、Ｕ２相コイルであって、図４１に示すように、ティース５６ｃ、５６ｄ、５６ｉ、５６ｊに回巻きされている。ティース５６ｃ、５６ｄとティース５６ｉ、５６ｊとは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心として角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５６ｃに回巻きされるコイル５１ａとティース５６ｄに回巻きされる
コイル５１ａとは、異なる方向に巻かれている。ティース５６ｉに巻回巻きされるコイル
５１ａとティース５６ｊに回巻きされるコイル５１ａとは、異なる方向に巻かれている。

コイル５１ｂは、Ｖ２相コイルであって、ティース５６ａ、５６ｂ、５６ｇ、５６ｈに
回巻きされている。ティース５６ａ、５６ｂとティース５６ｇ、５６ｈとは、回転軸３０
の回転中心線Ｍ１を中心として角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５６ａに回巻きされているコイル５１ｂとティース５６ｂに回巻きさ
れているコイル５１ｂとは、異なる方向に巻かれている。ティース５６ｇに回巻きされて
いるコイル５１ｂとティース５６ｈに回巻きされているコイル５１ｂとは、異なる方向に
巻かれている。

コイル５１ｃは、Ｗ２相コイルであって、ティース５６ｅ、５６ｆ、５６ｋ、５６ｌに
回巻きされている。ティース５６ｅ、５６ｆとティース５６ｋ、５６ｌとは、回転軸３０
の回転中心線Ｍ１を中心として角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５６ｅに回巻きされているコイル５１ｃとティース５６ｆに回巻きさ
れているコイル５１ｃとは、異なる方向に巻かれている。ティース５６ｋに回巻きされて
いるコイル５１ｃとティース５６ｌに回巻きされているコイル５１ｃと異なる方向に巻か
れている。

コイル５０ａは、Ｕ１相コイルであって、ティース５５ａ、５５ｄ、５５ｇ、５５ｊに回巻きされている。ティース５５ａ、５５ｄ、５５ｇ、５５ｊは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。

コイル５０ｂは、Ｖ１相コイルであって、ティース５５ｃ、５５ｆ、５５ｉ、５５ｌに
、回巻きされている。ティース５５ｃ、５５ｆ、５５ｉ、５５ｌは、回転軸３０の回転中
心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。

コイル５０ｃは、Ｗ１相コイルであって、ティース５５ｂ、５５ｅ、５５ｈ、５５ｋに
、回巻きされている。ティース５５ｂ、５５ｅ、５５ｈ、５５ｋは、回転軸３０の回転中
心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。

なお、コイル５０ａはＵ１相コイルを構成し、コイル５０ｂはＶ１相コイルを構成し、
コイル５０ｃはＷ１相コイルを構成している。

このように構成される本実施形態では、複数の永久磁石６１ｂには、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから回転磁界に同期して回転軸３０を回転させる回転力が発生する。コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、複数の永久磁石６１ａとの間で作用する電磁力によって回転軸３０を回転自在に支持する。

本実施形態では、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃからの磁束を通過させるティース５６ａ、５６ｂ・・・５６ｌと、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから発生される磁束を通過させるティース５５ａ、５５ｂ・・・５５ｌとが互いに分離されている。このため、負荷トルクが大きく回転用巻線であるコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃを流れる電流が過大になった場合に、ステータコアにおいて磁束が飽和し回転軸３０の支持力が低下する事態を避けることができる。そのため、負荷トルクが大きくなった場合にも、安定制御が可能となり、振動が増加することは無い。

図４２において、縦軸が支持力であり、横軸が回転軸３０の回転角度である。図４２中Ｅｂが本実施形態のモータ制御システム１の支持力である。図４２中Ｅａが共通のステータコアにコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃとを回巻きした従来型のモータ制御システムの支持力である。図４２から分かるように、本実施形態のモータ制御システム１の支持力が安定している。

また、本実施形態のモータ制御システム１は、複数の永久磁石６１ａおよび複数の永久磁石６１ｂに対してステータコア５２が回転軸３０の軸線方向に隙間を介して配置されているアキシャルギャップ型モータを構成している。回転軸３０の支持力を発生させるコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃがコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに対して径方向外側に配置されている。

そのため、ファン２０のアンバランスによる遠心力よって回転軸３０の傾きが生じた場合には、回転軸３０の傾きに対する復元モーメントでは、従来のラジアルギャップ型モータに比べてスパンが長くなる。スパンとは、回転中心線Ｍ１とコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとの間の距離である。このため、回転軸３０の支持力は小さいもので良く、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流すべき支持電流を低減できる。そのため、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃを小型化できる。

更に、アキシャルギャップ型モータの利点として、回転軸３０の軸線方向の長さを短くできるためモータ扁平化に有利であり、送風機等にて用いる場合に、レイアウトの自由度が増し、装置全体の小型化に有利である。

（第７実施形態）
本第７実施形態のモータ制御システム１では、上記第１実施形態のモータ制御システム１において、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を独立して制御する例について説明する。

図４３に本実施形態の電子制御装置７０の全体構成を示す。図４３において、図８と同一符号は、同一のものを示す。

本実施形態の電子制御装置７０は、上記第１実施形態の電子制御装置７０において、インバータ回路７１に代わるインバータ回路７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃを備える。

インバータ回路７１Ａは、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４から構成されるブリッジ回路である。トランジスタＳＷ１、ＳＷ２の共通接続端子Ｔ１とトランジスタＳＷ３、ＳＷ４の共通接続端子Ｔ２との間にコイル５０ａが接続されている。

インバータ回路７１Ｂは、トランジスタＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８から構成されるブリッジ回路である。トランジスタＳＷ５、ＳＷ６の共通接続端子Ｔ３とトランジスタＳＷ７、ＳＷ８の共通接続端子Ｔ４との間にコイル５０ｂが接続されている。

インバータ回路７１Ｃは、トランジスタＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２から構成されるブリッジ回路である。トランジスタＳＷ９、ＳＷ１０の共通接続端子Ｔ５とトランジスタＳＷ１１、ＳＷ１２の共通接続端子Ｔ６との間にコイル５０ｃが接続されている。

制御回路７３は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を制御することにより、コイル５０ａに流れる電流値、およびコイル５０ａに流れる電流の向きを制御する。

制御回路７３は、トランジスタＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８を制御することにより、コイル５０ｂに流れる電流値、およびコイル５０ｂに流れる電流の向きを制御する。

制御回路７３は、トランジスタＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２を制御することにより、コイル５０ｃに流れる電流値、およびコイル５０ｃに流れる電流の向きを制御する。

このように制御回路７３がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ１１、ＳＷ１２を制御することにより、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流をコイル毎に独立して制御する。

以上により、コイル５０ａおよび複数の永久磁石６１との間の電磁力を電磁力ｆｕ２（図４４参照）とし、コイル５０ｂおよび複数の永久磁石６１との間の電磁力を電磁力ｆｖ２とし、コイル５０ｃおよび複数の永久磁石６１との間の電磁力を電磁力ｆｗ２とする。この際に、電磁力ｆｕ２、電磁力ｆｖ２、および電磁力ｆｗ２を独立して制御することができる。

このよう構成される本実施形態では、制御回路７３の支持制御（ステップ１２０）を次のように実施することができる。以下、本実施形態の支持制御（ステップ１２０）について説明する。図４５は、制御回路７３の支持制御の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップ１２３において、回転軸３０の回転速度が高速であるか否かを判定する。

具体的には、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分（Ｈａ−Ｈｃ）に基づいて、回転軸３０の回転速度を算出する。この算出した回転速度（以下、算出回転速度ＮＳという）が所定速度以上であるか否かを判定する。

算出回転速度ＮＳが所定速度以上であるとき、回転軸３０の回転速度が高速であるとしてステップ１２３でＹＥＳと判定する。この場合、回転中心Ｓ１から回転軸３０を傾くことを妨げる復元力Ｆｂをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久磁石６１の間で発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力するべき電流を算出する（ステップ１２６Ａ）。

一方、算出回転速度ＮＳが所定速度未満であるとき、回転軸３０の回転速度が低速であるとしてステップ１２３でＮＯと判定する。この場合、回転中心Ｓ１から回転軸３０を傾くことを妨げる復元力Ｆｂをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久磁石６１の間で発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力するべき電流を算出する（ステップ１２４Ａ）。

このようにステップ１２４Ａ、１２６Ａで算出した電流をコイルに出力するために、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ１２を制御する。これにより、インバータ回路７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃからコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに電流が出力される（ステップ１２５）。このため、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の永久磁石６１の間に吸引力としての電磁力が発生する。

上記ステップ１２４Ａ、１２６Ａにおいて、インバータ回路７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃによってコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃにそれぞれ同一値の電流を流す。このため、電磁力ｆｕ２の大きさと、電磁力ｆｖ２の大きさの大きさと、電磁力ｆｗ２の大きさとがそれぞれ同一になる。

このとき、電磁力ｆｕ２の方向、電磁力ｆｖ２の方向、電磁力ｆｗ２の方向は、回転軸３０の回転中心を中心とする円周方向に同一間隔で並べられる。このため、電磁力ｆｕ２、電磁力ｆｖ２、および電磁力ｆｗ２が打ち消される。したがって、回転軸３０の軸線Ｓ２が回転中心Ｓ１に一致した状態で、回転軸３０が回転する。

このとき、外乱によって、回転軸３０のうち軸受け３２側を支点として回転軸３０の回転中心Ｓ１から回転軸３０の軸線Ｓ２が傾いた場合に、回転中心Ｓ１から回転軸３０が傾く方向の回転軸３０の速度をＶとし、減衰係数をＣとすると「Ｖ×Ｃ」から定める復元力Ｆｂが発生する。これにより、外乱が生じても、回転軸３０の回転中心Ｓ１から回転軸３０の軸線Ｓ２が傾くことが妨げられる。

ここで、回転軸３０の回転速度が高くなる程、回転軸３０の軸線Ｓ２を回転中心Ｓ１に近づけるのに必要な復元力Ｆｂは、小さくなる。すなわち、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、上記必要な復元力Ｆｂは、小さくなる。

そこで、回転軸３０が高速で回転しているとしてステップ１２３でＹＥＳと判定したときには、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力するべき電流を小さくする（ステップ１２６Ａ）。一方、回転軸３０が低速で回転しているとしてステップ１２３でＮＯと判定したときには、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力するべき電流を大きくする（ステップ１２４Ａ）。つまり、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を小さくすることができる。よって、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、復元力Ｆｂ（＝Ｖ×Ｃ）を規定する減衰係数Ｃを小さくすることができる。

以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置７０は、インバータ回路７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃを制御して、インバータ回路７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃからコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに同一値の電流を出力する。このため、回転中心Ｓ１から回転軸３０が傾く方向の速度をＶとし、減衰係数をＣとすると、「Ｖ×Ｃ」から定める復元力Ｆｂを複数の永久磁石６１およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間に発生させることができる。これにより、外乱が生じても、回転軸３０の回転中心Ｓ１から回転軸３０の軸線Ｓ２が傾くことが妨げられる。

以上により、複数の永久磁石６１およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから構成される磁気軸受けと軸受け３２とから回転軸３０が回転自在に支持されることになる。これにより、回転軸３０を支えるために１つの磁気軸受けを用いることになる。したがって、回転軸３０を支えるための消費電力を低減することができる。

本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、インバータ回路７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃからコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出力される電流を小さくする。このため、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、復元力Ｆｂを小さくしている。したがって、復元力Ｆｂを発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃで消費される電力を低減することができる。

（他の実施形態）
（１） 本発明を実施するにあたり、上記第１、第２の実施形態を組み合わせて実施し
てもよい。すなわち、上記第１実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理と、上記
第２実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理とを並列に実施する。このため、電
子制御装置７０がコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流す電流を制御することにより、回転
軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づける支持力Ｆａと回転軸３０を回転方向に移動
させる復元力Ｆｂ（＝Ｌ×Ｖ×Ｃ）とを発生させる。

このとき、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転してい
るときに比べて、支持力Ｆａを小さする。これに加えて、回転軸３０が高速で回転してい
るときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、減衰係数Ｃを小さくして、
コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を小さくする。つまり、支持力Ｆａおよび減
衰係数Ｃ（すなわち、復元力Ｆｂ）の両方を回転軸３０の回転速度によって切り替えるこ
とになる。

（２） 上記第３実施形態では、回転軸３０のうち回転体の重心側を軸受け３２が支持
した例について説明したが、これに代えて、上記第１、第２の実施形態では、回転軸３０
のうち回転体の重心側を軸受け３２が支持してもよい。

（３） 上記第１〜第４の実施形態、および第１〜第４変形例では、本発明の電動モー
タ１０として同期型の三相交流モータを構成した例について説明したが、これに代えて、
誘導型の電動機、或いは直流電動機を本発明の電動モータ１０としてもよい。

（４） 上記第１〜第４実施形態、および第１〜第４変形例では、機械的軸受けである
軸受け３２として、転がり軸受を用いた例について説明したが、これに代えて、軸受け３
２として、すべり軸受、および流体軸受を用いてもよい。すべり軸受は、すべり面で軸を
受ける軸受である。流体軸受は、液体、または気体によって支持される軸受である。

（５） 上記第１〜第４実施形態、および第１〜第４変形例では、永久磁石６１を回転
軸３０側に配置して、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、およびコイル５１ａ、５１ｂ、５
１ｃをセンターピース３１側に配置した例について説明したが、これに代えて、次のよう
にしてもよい。

すなわち、永久磁石６１をセンターピース３１側に配置して、コイル５０ａ、５０ｂ、
５０ｃおよびコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃを回転軸３０側に配置してもよい。

（６） 上記第１〜第４実施形態、および第１〜第４変形例では、ロータ３６にコイル
５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって回転力を発生させるための永久磁石と、回転軸３０にコ
イル５０ａ、５０ｂ、５０ｃによって支持力や復元力を発生させるための永久磁石として
、共通の永久磁石３０を用いた例について説明したが、これに代えて、次のようにしても
よい。すなわち、ロータ３６にコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃによって回転力を発生させ
るための永久磁石と、回転軸３０にコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃによって支持力や復元
力を発生させるための永久磁石とをそれぞれ独立して設けてもよい。

（７） 上記第１〜第４実施形態、および第１〜第４変形例では、コイル５０ａ、５０
ｂ、５０ｃをスター結線で接続した例について説明したが、これに代えて、コイル５０ａ
、５０ｂ、５０ｃをデルタ結線で接続してもよい。

或いは、直流電源Ｂａからコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに対してコイル毎に独立して
コイルに流れる電流を制御するようにコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃを接続してもよい。

（８） 上記第１〜第４実施形態、および第１〜第４変形例では、コイル５１ａ、５１
ｂ、５１ｃをスター結線で接続した例について説明したが、これに代えて、コイル５１ａ
、５１ｂ、５１ｃをデルタ結線で接続してもよい。

（９） 上記第１〜第４の実施形態、および第１〜第４変形例では、ホールセンサ３７
ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄで回転軸３０の回転速度や回転角度を求める例について説明
したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
（ａ）ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ以外に回転軸３０の回転速度や回転
角度を求めるセンサ（例えば、光学式エンコーダ）を設ける。
（ｂ）インバータ回路７２からコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに流れる三相交流電流Ｉと、直流電源Ｂａからインバータ回路７２への出力電圧Ｖとを検出し、これら検出される三相交流電流Ｉと出力電圧Ｖとに基づいて回転軸３０の回転角度、ひいては回転速度を求めるようにしてもよい。

（１０） 上記第１〜第４の実施形態、および第１〜第４変形例では、ホールセンサ３
７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび永久磁石３４ａ、３４ｂによって、回転中心線Ｍ１
に対する回転軸３０の傾き角度θ、回転軸３０の軸線方向他方側端部（すなわち、ファン
２０）のＸＹ座標、および回転軸３０の回転角度を検出した例について説明したが、これ
に代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび永久磁石３４ａ、３４
ｂによって、回転中心線Ｍ１に対する回転軸３０の傾き角度θ、および回転軸３０の軸線
方向他方側端部のＸＹ座標を検出する。

さらに、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび永久磁石３４ａ、３４ｂ
以外の他の回転センサによって、回転軸３０の回転角度を検出してもよい。この場合には
、他の回転センサを回転軸３のうち軸受け３２側に配置してもよい。

（１１） 上記第１〜第４の実施形態、および第１〜第４変形例では、ホールセンサ３
７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分（Ｈａ−Ｈｃ）に基づ
いて、回転軸３０の回転速度を算出した例について説明したが、これに代えて、次のよう
にしてもよい。

すなわち、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力信号に基づいてファン
２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）を求め、ＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）の時間に対する変化から
回転軸３０の回転速度を算出してもよい。

（１２） 上記第４実施形態では、複数の永久磁石６１およびコイル５０ａ、５０ｂ、
５０ｃの間の電磁力として、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づける支持力Ｆ
ａを発生させる例について説明したが、これに代えて、次の（ａ）、（ｂ）のようにして
もよい。

（ａ）上記第４実施形態において、上記第２実施形態におけるステップ１２０の支持制
御処理を実施する。このため、支持力Ｆａではなく、ファン２０の回転方向に回転軸３０
（すなわち、ファン２０）を移動させる復元力Ｆｂとしての電磁力を発生させる。

同様に、上記第１〜第４変形例においても、上記第２実施形態におけるステップ１２０
の支持制御処理を実施する。

（ｂ）上記第４実施形態において、上記第１実施形態におけるステップ１２０の支持制
御処理と、上記第２実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理とを並列に実施する
。このため、支持力Ｆａおよび復元力Ｆｂの双方を回転軸３０（すなわち、ファン２０）
に発生させる。つまり、支持力Ｆａおよび減衰係数Ｃ（すなわち、復元力Ｆｂ）の両方を
回転軸３０の回転速度によって切り替えることになる。

同様に、上記第１〜第４変形例においても、上記第１実施形態におけるステップ１２０
の支持制御処理と、上記第２実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理とを並列に
実施する。

（１３） 本発明を実施するにあたり、上記第３実施形態のモータ制御システム１にお
いて、上記第１実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理を実施する。

（１４） 本発明を実施するにあたり、上記第３実施形態のモータ制御システム１にお
いて、上記第２実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理を実施する。

（１５） 本発明を実施するにあたり、上記第３実施形態のモータ制御システム１にお
いて、上記第１実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理と上記第２実施形態にお
けるステップ１２０の支持制御処理を並列に実施する。

（１６） 上記第７実施形態では、上記第１実施形態のモータ制御システム１において、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を独立して制御する例について説明したが、上記第２〜６モータ制御システム１において、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を独立して制御してもよい。

（１７） 上記第７実施形態では、ティース５５ａ〜５５ｌ、５６ａ〜５６ｌ、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、および永久磁石６１ａ、６１ｂを１２極１２スロットで構成した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、図４６、図４７に示すように、ティース５５ａ〜５５ｌ、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、および永久磁石６１ｂを１２極１２スロットで構成し、かつティース５６ａ〜５６ｊ、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、および永久磁石６１ａを１０極１０スロットで構成してもよい。

このことにより、回転軸３０の支持力を発生させる傾き制御用コイルであるコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの極数と、ロータ３６を回転させるための回転磁界を発生する回転駆動用コイルであるコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃの極数と、を互いに相違させることになる。

なお、１２極とは、コイルの磁極、或いは永久磁石の磁極が１２個あることを意味する。スロットは、複数のティースのうち隣り合う２つのティースの間の隙間を意味する。１２スロットは、１２個のスロットを有するようにステータコアが設定されていることを意味する。

これにより、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃが回巻きされるティースの振動の位相と、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃが回巻きされるティースの振動の位相とをずらし、かつ高次成分の振動ピークの重複を避けることができるため、トルク変動、磁気音を低減することができる。

なお、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの極数をコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃの極数に比べて大きくする場合に限らず、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの極数をコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃの極数に比べて小さくしてもよい。

（１８） なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範
囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無
関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能で
ある。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明
示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須
のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成
要素の個数等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的
に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない
。

次に、上記第１〜第４の実施形態の構成要素と特許請求の範囲との間の対応関係につい
て説明する。

まず、ステップ１２０が回転軸制御手段に対応し、ステップ１２４、１２５、１２６が
第１電流制御手段に対応し、ステップ１２３が判定手段に対応し、ステップ１２４Ａ、１
２５、１２６Ａが第２電流制御手段を構成している。

１ モータ制御システム
１０ 電動モータ
３０ 回転軸
３２ 軸受け（機械的軸受け）
３１ センターピース（支持部材）
６１ 永久磁石
３６ ロータ
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ コイル（第１コイル：回転駆動用コイル）
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ コイル（第２コイル：傾き制御用コイル）
５２ ステータコア
７０ 電子制御装置（制御装置）
７３ 制御回路
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ ホールセンサ（回転センサ、角度検出センサ）

Claims (9)

1. 回転軸（３０）の軸線方向一方側を機械的軸受け（３２）を介して回転自在に支持する支持部材（３１）と、
   前記回転軸に取り付けられて、永久磁石（６１）を備えるロータ（３６）と、
   前記支持部材に取り付けられて、前記ロータを前記回転軸とともに回転させる回転力を発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
   前記支持部材に取り付けられて、前記永久磁石との間に吸引力としての電磁力を発生させて、前記機械的軸受けよりも前記回転軸の軸線方向他方側を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、
   前記第１、第２のコイルから発生する磁界を通過させるステータコア（５２）と、を備え、
   前記回転軸のうち前記機械的軸受け側を支点として当該回転軸が前記回転軸の回転中心に対して傾くことが可能に構成されており、
   前記永久磁石および前記第２コイルの間の前記電磁力によって前記回転中心に前記回転軸の軸線を近づけるように前記第２コイルに流れる電流が制御装置（７０）によって制御されるようになっており、
   前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記永久磁石に対して前記回転中心線を中心とする径方向に配置されており、
   前記ステータコアには、前記第１、第２のコイルがそれぞれ巻かれており、
   前記第１コイルは、前記第２コイルに対して前記ステータコア側に配置されていることを特徴とする電動モータ。
2. 回転軸（３０）の軸線方向一方側を機械的軸受け（３２）を介して回転自在に支持する支持部材（３１）と、
   前記回転軸に取り付けられて、永久磁石（６１）を備えるロータ（３６）と、
   前記支持部材に取り付けられて、前記ロータを前記回転軸とともに回転させる回転力を発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
   前記支持部材に取り付けられて、前記永久磁石との間に電磁力を発生させて、前記機械的軸受けよりも前記回転軸の軸線方向他方側を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、
   前記第１、第２のコイルから発生する磁界を通過させるステータコア（５２）と、を備え、
   前記回転軸のうち前記機械的軸受け側を支点として当該回転軸が前記回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されており、
   前記永久磁石および前記第２コイルの間の前記電磁力によって前記回転中心線から前記回転軸の軸線が傾くことを妨げるように前記第２コイルに流れる電流が制御装置（７０）によって制御されるようになっており、
   前記第１コイルおよび前記第２コイルは、前記永久磁石に対して前記回転中心線を中心とする径方向に配置されており、
   前記ステータコアには、前記第１、第２のコイルがそれぞれ巻かれており、
   前記第１コイルは、前記第２コイルに対して前記ステータコア側に配置されていることを特徴とする電動モータ。
3. 前記ステータコアは、前記回転中心線を中心としてリング状に形成されているリング部（５３）と、前記リング部から前記回転中心線を中心とする径方向外側に突起し、かつ前記回転中心線を中心とする円周方向に等間隔に並べられている複数のティース（５４ａ、５４ｂ・・・・５４ｌ）と、を備え、
   前記第１、第２のコイルは、前記複数のティースのそれぞれに巻かれており、
   前記第１コイルは、前記ティース毎に、前記第２コイルに対して前記リング部側に配置されていることにより、前記第１コイルは、前記第２コイルに対して前記ステータコア側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
4. 前記永久磁石は、前記第１コイルから発生させられる磁界によって前記ロータを前記回転軸とともに回転させる回転力を発生させるものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動モータ。
5. 回転軸（３０）の軸線方向一方側を機械的軸受け（３２）を介して回転自在に支持する支持部材（３１）と、
   前記回転軸に取り付けられて、永久磁石（６１）を備えるロータ（３６）と、
   前記支持部材に取り付けられて、前記ロータを前記回転軸とともに回転させる回転力を発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
   前記支持部材に取り付けられて、前記永久磁石との間に電磁力を発生させて、前記回転軸の軸線方向他方側を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、を備え、
   前記回転軸のうち前記機械的軸受け側を支点として当該回転軸が前記回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されている電動モータ（１０）の制御装置であって、
   前記永久磁石および前記第２コイルの間の前記電磁力によって前記回転中心線に前記回転軸の軸線を近づけるように、前記第２コイルに流す電流を制御する回転軸制御手段（Ｓ１２０）を備え、
   前記回転軸制御手段は、前記回転中心線に対する前記回転軸の傾き角度を検出する傾き角度検出センサ（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）の検出値に基づいて、前記傾き角度が大きくなるほど、前記第２コイルに流す電流を大きくして前記電磁力を大きくし、
   前記回転軸制御手段は、
   前記回転軸の回転を検出する回転センサ（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）の検出値に応じて、前記回転軸の回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２３）と、
   前記回転軸の回転速度が所定速度以上であると前記判定手段が判定したときには、前記回転軸の回転速度が所定速度未満であると前記判定手段が判定したときに比べて、前記電磁力が小さくなるように、前記第２コイルに流す電流を制御する第１電流制御手段（Ｓ１２４、Ｓ１２５、Ｓ１２６）と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
6. 前記回転軸制御手段は、前記第２コイルに流す電流を制御して、前記回転中心線に前記回転軸の軸線を近づける前記電磁力と前記回転軸をその回転方向に移動させる前記電磁力とを発生させるものであり、
   前記回転軸の回転中心線と前記回転軸の軸線方向他方側との間の距離と前記回転軸の回転速度とをそれぞれ検出するための回転センサ（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）により検出される前記距離をＬとし、前記回転センサにより検出される前記回転軸の回転速度をＶとし、係数をＣとしたとき、前記回転軸をその回転方向に移動させる前記電磁力は、Ｌ×Ｖ×Ｃによって定まる力であることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 前記回転軸制御手段は、
   前記回転センサの検出値に基づいて、前記回転軸の回転速度が所定速度以上であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２３）と、
   前記回転軸の回転速度が所定速度以上であると前記判定手段が判定したときには、前記回転軸の回転速度が所定速度未満であると前記判定手段が判定したときに比べて、前記Ｃを小さくして前記複数の第２コイルに流す電流を小さくする第２電流制御手段（Ｓ１２４Ａ、Ｓ１２５、Ｓ１２６Ａ）と、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記機械的軸受けは、前記回転軸の軸線方向一方側において、前記永久磁石を含む前記ロータと前記回転軸とを備える回転体の重心側を回転自在に支持することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の制御装置。
9. 請求項５ないし８のいずれか１つに記載の前記電動モータ、および前記制御装置を備えることを特徴とするモータ制御システム。

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