JP2003199288A

JP2003199288A - 磁気浮上モータ、及び磁気軸受装置

Info

Publication number: JP2003199288A
Application number: JP2001401715A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kanebako; 秀樹金箱
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】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】少なくともラジアル磁気軸受を複合化し
た装置に対して、ラジアル浮上制御磁束に作用してラジ
アル浮上力を発生させるためのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２
をループ状に通過させるロータ１３側とステータ４側と
の対向部分に、凸部１３ａ，４ａ及び凹部１３ｂ，４ｂ
を設け、それらの凸部１３ａ，４ａ及び凹部１３ｂ，４
ｂによる磁気作用によってスラスト方向の軸受支持作用
を安定的に得るように構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、ラジアル浮上制
御磁束に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバ
イアス磁束の磁束ループ中であって、ロータとステータ
の突極コア部との両対向面の少なくとも一方側の対向面
に、他方側の対向面に向かって突出する凸部と、上記他
方側の対向面から離間するように窪む凹部とが、軸方向
に隣接して段差状をなすように設けられ、これら凸部及
び凹部による磁気作用によって前記ロータを軸方向の所
定位置に保持させる構成になされている。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おいて、ロー
タ側とステータ側との対向部分に設けられた凸部及び凹
部の磁気作用によるスラスト方向の軸受作用が得られ、
特に、上記凸部によってバイアス磁束の磁束密度が増大
すると同時に、凹部によってバイアス磁束の磁束密度が
減少し、当該対向部分における磁束密度が軸方向に変化
する。そして、上記凸部に集中する磁束に基づいて発生
する大きな磁気的吸引作用によって、スラスト方向の軸
受支持作用が安定的に得られることとなり、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
ようになっている。

【００１０】また、請求項２にかかる磁気浮上モータで
は、ロータ及びステータには、半径方向に対向するロー
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
用磁路部がそれぞれ設けられ、ラジアル浮上制御磁束に
作用してラジアル浮上力を発生させ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た半径方向ギャ
ップを通過するように構成されているとともに、上記バ
イアス磁束の磁束ループ中であって、前記ロータとステ
ータの突極コア部との両対向面の少なくとも一方側の対
向面、又は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両対向面の少なくとも一
方側の対向面には、他方側の対向面に向かって突出する
凸部と、上記他方側の対向面から離間するように窪む凹
部とが、軸方向に隣接して段差状をなすように設けら
れ、これら凸部及び凹部による磁気作用によって前記ロ
ータを軸方向の所定位置に保持させる構成になされてい
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
タにおいて、ロータ側とステータ側との対向部分に設け
られた凸部及び凹部の磁気作用によるスラスト方向の軸
受作用が得られ、特に、上記凸部によってバイアス磁束
の磁束密度が増大すると同時に、凹部によってバイアス
磁束の磁束密度が減少し、当該対向部分における磁束密
度が軸方向に変化する。そして、上記凸部に集中する磁
束に基づいて発生する大きな磁気的吸引作用によって、
スラスト方向の軸受支持作用が安定的に得られることと
なり、良好なスラスト軸受特性を備えたスラスト磁気軸
受が複合化されるようになっている。

【００１１】また、請求項３にかかる磁気浮上モータで
は、請求項１又は２における凸部及び凹部が、軸方向に
複数組にわたって設けられていることから、上述したス
ラスト方向の軸受支持作用がより一層良好に得られる。

【００１２】さらに、請求項４にかかる磁気浮上モータ
では、請求項１又は２におけるラジアル浮上制御磁束に
作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス磁
束の磁束ループ中に、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、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。このような構成を有
する磁気浮上モータによれば、上述した凸部及び凹部に
よるスラスト方向の軸受支持作用に加えて、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更に得ることが可能となる。

【００１３】さらにまた、請求項５にかかる磁気浮上モ
ータでは、請求項３に加えて、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、前記凸部及び凹部が、上記略円筒状の部材の周面
に形成され、その凸部又は凹部をガイドとして前記スラ
スト制御用コイルが巻回されていることから、スラスト
制御用コイルが容易かつ正確に巻回され、しかも、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。

【００１４】また、請求項６にかかる磁気浮上モータで
は、請求項４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。

【００１５】さらに、請求項７にかかる磁気浮上モータ
では、請求項１又は２に加えて、ステータの突極コア部
が、軸方向に二つ並べて配置されているとともに、その
二つのステータの突極コア部の間に、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。

【００１６】さらにまた、請求項８にかかる磁気浮上モ
ータでは、請求項１又は２に加えて、ステータの突極コ
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。

【００１７】また、請求項９にかかる磁気浮上モータで
は、請求項１又は２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１０
にかかる磁気浮上モータでは、請求項１又は２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の
突極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１１にかかる磁気
浮上モータでは、請求項１又は２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の突極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。

【００１８】一方、請求項１２にかかる磁気軸受装置で
は、ラジアル浮上制御磁束に作用してラジアル浮上力を
発生させるためのバイアス磁束の磁束ループ中であっ
て、ロータとステータの突極コア部との両対向面の少な
くとも一方側の対向面に、他方側の対向面に向かって突
出する凸部と、上記他方側の対向面から離間するように
窪む凹部とが、軸方向に隣接して段差状をなすように設
けられ、これら凸部及び凹部による磁気作用によって前
記ロータを軸方向の所定位置に保持させる構成になされ
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おいて、ロータ側とステー
タ側との対向部分に設けられた凸部及び凹部によるスラ
スト方向の軸受作用が得られ、特に、上記凸部によって
バイアス磁束の磁束密度が増大すると同時に、凹部によ
ってバイアス磁束の磁束密度が減少し、当該対向部分に
おける磁束密度が軸方向に変化する。そして、上記凸部
に集中する磁束に基づいて発生する大きな磁気的吸引作
用によって、スラスト方向の軸受支持作用が安定的に得
られることとなり、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、ロータ及びステータには、半径方向に対向するロー
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
用磁路部がそれぞれ設けられ、ラジアル浮上制御磁束に
作用してラジアル浮上力を発生させ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た半径方向ギャ
ップを通過するように構成されているとともに、上記バ
イアス磁束の磁束ループ中であって、前記ロータとステ
ータの突極コア部との両対向面の少なくとも一方側の対
向面、又は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両対向面の少なくとも一
方側の対向面には、他方側の対向面に向かって突出する
凸部と、上記他方側の対向面から離間するように窪む凹
部とが、軸方向に隣接して段差状をなすように設けら
れ、これら凸部及び凹部による磁気作用によって前記ロ
ータを軸方向の所定位置に保持させる構成になされてい
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おいて、ロータ側とステータ側と
の対向部分に設けられた凸部及び凹部によるスラスト方
向の軸受作用が得られ、特に、上記凸部によってバイア
ス磁束の磁束密度が増大すると同時に、凹部によってバ
イアス磁束の磁束密度が減少し、当該対向部分における
磁束密度が軸方向に変化する。そして、上記凸部に集中
する磁束に基づいて発生する大きな磁気的吸引作用によ
って、スラスト方向の軸受支持作用が安定的に得られる
こととなり、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ようになっている。

【００２０】また、請求項１４にかかる磁気軸受装置で
は、請求項１２又は１３における凸部及び凹部が、軸方
向に複数組にわたって設けられていることから、上述し
たスラスト方向の軸受支持作用がより一層良好に得られ
る。

【００２１】さらに、請求項１５にかかる磁気軸受装置
では、請求項１２又は１３におけるラジアル浮上制御磁
束に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイア
ス磁束の磁束ループ中に、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、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。このような構成
を有する磁気軸受装置によれば、上述した凸部及び凹部
によるスラスト方向の軸受支持作用に加えて、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更に得ることが可能とな
る。

【００２２】さらにまた、請求項１６にかかる磁気軸受
装置では、請求項１５に加えて、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、前記凸部及び凹部が、上記略円筒状の部材の周
面に形成され、その凸部又は凹部をガイドとして前記ス
ラスト制御用コイルが巻回されていることから、スラス
ト制御用コイルが容易かつ正確に巻回され、しかも、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。

【００２３】また、請求項１７にかかる磁気軸受装置で
は、請求項１２又は１３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。

【００２４】さらに、請求項１８にかかる磁気軸受装置
では、請求項１２又は１３に加えて、ステータの突極コ
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。

【００２５】さらにまた、請求項１９にかかる磁気軸受
装置では、請求項１２又は１３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２０にかかる磁気軸受装置では、請求項１２又は
１３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おり、請求項２１にかかる
磁気軸受装置では、請求項１２又は１３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。

【００２６】

【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。まず、図１にかかる磁気浮上モータは、アウターロ
ータ型の磁気浮上モータに対して本発明を適用したもの
であって、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（図示上方向）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のステータコア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
の図示下部側に設けられた段部２ａに対して軸方向に当
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のステータコア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。

【００２７】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の外周部には、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（図示省略）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の突極コア部には、ステータ巻線８，９が
それぞれ巻き回されている。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。

【００２８】さらに、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等を有するステータの外周
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
１２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回転可
能に配置されている。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の内周面は、上述したステータヨーク４の
外周面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。

【００２９】また、上記ロータスリーブ１２の内周壁面
における軸方向両端（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、それぞれ第１のロータヨ
ーク１６及び第２のロータヨーク１７を介在して固着さ
れている。これらの第１及び第２のロータマグネット１
４，１５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。

【００３０】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いて、軸方
向に沿って着磁が施されており、そのうちの第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２１−第１のロータヨーク１６−第１のステー
タコア３−ステータヨーク４−スラスト制御用コイル７
−フランジ状ヨーク１３−第１のバイアスマグネット２
１の順に巡るバイアス磁束Ｂ１が形成される。また、前
記第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−第２のロータヨーク１７−
第２のステータコア５−ステータヨーク４−スラスト制
御用コイル７−フランジ状ヨーク１３−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。

【００３１】これら両バイアス磁束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、前記ロータスリーブ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形成されており、その半径方向ギ
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。

【００３２】このとき、図２にも示されているように、
上記ステータ側スラスト軸受用磁路部としてのステータ
ヨーク４、及びそれに対向するロータ側スラスト軸受用
磁路部としてのフランジ状ヨーク１３の軸方向（図示上
下方向）両端縁部分には、互いに半径方向に近づくよう
にして対面方向に突出する凸部４ａ，１３ａが各々一対
づつ設けられているとともに、それら一対の凸部４ａ，
４ａどうしの間部分、及び一対の凸部１３ａ，１３ａど
うしの間部分に、凹部４ｂ，１３ｂがそれぞれ形成され
ている。すなわち、それらの凹部４ｂ及び凹部１３ｂの
各々は、前記一対の凸部４ａ，４ａ及び凸部１３ａ，１
３ａと軸方向に隣接して連続的に配置されており、これ
らの凹凸部によって横断面略コの字状の段差が形成され
ている。そして、上記凸部４ａ，１３ａどうしが半径方
向に対向するように配置されているとともに、凹部４
ｂ，１３ｂどうしが半径方向に対向する配置関係なされ
ている。ここで、上述したスラスト制御用コイル７は、
ステータヨーク４側に設けられた凹部４ｂ内に、凸部４
ａ，４ａをガイドとして容易かつ正確に巻回されてい
る。

【００３３】一方、これらの凸部４ａ，１３ａ及び凹部
４ｂ，１３ｂは、前述したラジアル浮上制御磁束に作用
してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス磁束Ｂ
１，Ｂ２の磁束ループ中に配置されており、そのバイア
ス磁束Ｂ１，Ｂ２に対する凸部４ａ，１３ａ及び凹部４
ｂ，１３ｂによる磁気作用によって、前記ロータ１１を
軸方向の所定位置に保持させるように構成されている。
すなわち、前記ステータヨーク４とフランジ状ヨーク１
３との半径方向対向面において、互いに近接するように
配置された凸部４ａ，１３ａによって、当該凸部４ａ，
１３ａの対向部分における上記バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２
の磁束密度が増大させられる一方、離間するように配置
された凹部４ｂ，１３ｂによって、当該凹部４ｂ，１３
ｂの対向部分におけるバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束密
度が減少させられる。

【００３４】従って、前記ステータヨーク４とフランジ
状ヨーク１３との対向部分における磁束密度は、図３に
示されているように軸方向に変化しており、凸部４ａ，
１３ａの近接対向部分において大きく、凹部４ｂ，１３
ｂの離間対向部分において小さくなる。つまり、上記凸
部４ａ，１３ａの近接対向部分に集中した磁束に基づい
て大きな磁気的吸引作用が発生し、その凸部４ａ，１３
ａの近接対向部分における大きな磁気的吸引作用によっ
て、スラスト方向の軸受支持作用が安定的に得られ、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
化されるようになっている。

【００３５】加えて、上述した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り、そのスラスト制御用コ
イル７への通電を制御することによって、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、そのとき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、スラストセンサ２３が、ロータ１
１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、上記スラストセンサ２３から
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。

【００３６】一方、ラジアル方向に関しては、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、ラジアル
センサ２４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、上記ラジアルセンサ２４からの出力に基づいて
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。

【００３７】以上説明したとおり、図１及び図２に示さ
れた実施の形態は、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対して、ロータ側スラスト軸受
用磁路部としてのフランジ状ヨーク１３と、そのフラン
ジ状ヨーク１３に半径方向に対向するステータ側スラス
ト軸受用磁路部としてのステータヨーク４とを設けてお
き、ラジアル浮上制御磁束に作用してラジアル浮上力を
発生させるためのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２が、上記フラ
ンジ状ヨーク１３とステータヨーク４との対向面に形成
された凸部４ａ，１３ａ及び凹部４ｂ，１３ｂ、並びに
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たものであって、
上記凸部４ａ，１３ａにおける磁気的吸引作用、及びス
ラスト制御用コイル７への通電によるスラスト軸受荷重
を支持する構成になされている。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可能となって
おり、その結果、小型化して軸長を短くすることができ
るとともに、高速化を図ることができ、上述した凸部４
ａ，１３ａにおける磁気的吸引作用、及び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。

【００３８】特に、本実施形態にかかる磁気浮上モータ
では、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対向面に形成された凸部４ａ，１
３ａ及び凹部４ｂ，１３ｂが軸方向に複数設けられてい
ることから、上述したスラスト方向の軸受支持作用が良
好に得られる。また、上記凸部４ａ，１３ａ又は凹部４
ｂ，１３ｂをガイドとしてスラスト制御用コイル７が巻
回されていることから、スラスト制御用コイル７が容易
かつ正確に巻回され、しかも、小さいスペース内にスラ
スト制御用コイル７が収容されるようになっている。

【００３９】さらに、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ているため、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。

【００４０】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。

【００４１】一方、上述した第１の実施形態と同一の構
成物を同一の符号で表した図４に示された第２の実施形
態では、上述した第１の実施形態におけるステータヨー
ク４及びフランジ状ヨーク１３の軸方向両端部分に設け
られた凸部４ａ，１３ａに加えて、上記フランジ状ヨー
ク１３の軸方向略中央部分に、ステータヨーク４の外周
面に巻回されたスラスト制御用コイル７に向かって突出
する凸部１３ａ’が設けられている。

【００４２】さらに、この第２の実施形態では、図示上
側の第２のロータヨーク１７の内周面と、それに対して
半径方向に対向するように配置された第２のステータコ
ア５における突極コア部の外周面に、上述したラジアル
浮上制御磁束に作用してラジアル浮上力を発生させる一
方側のバイアス磁束Ｂ２の磁束ループ中に、互いに半径
方向に近づくように突出する凸部１７ａ，５ａと、半径
方向に互いに離間するように窪む凹部１７ｂ，５ｂとが
それぞれ設けられている。これらの凸部１７ａ，５ａ及
び凹部１７ｂ，５ｂも、軸方向に隣接して凹凸状の段差
形状をなすようにそれぞれ形成されていて、それらの凸
部１７ａ，５ａどうし、及び凹部１７ｂ，５ｂどうし
が、各々半径方向に対向するように配置されている。

【００４３】このような図４に示す第２の実施形態によ
れば、前述した第１の実施形態に加えて、フランジ状ヨ
ーク１３側に設けられた凸部１３ａ’によって、スラス
ト制御用コイル７への磁束密度が増大されることとな
り、そのスラスト制御用コイル７におけるスラスト軸受
荷重への支持作用が一層良好に行われるようになってい
る。また、上記ロータヨーク１７及び第２のステータコ
ア５の突極コア部にそれぞれ設けられた凸部１７ａ，５
ａ側に磁束が集中されることによって、より大きな磁気
的吸引作用が得られ、スラスト方向の軸受支持作用が一
層安定的に得られるようになっている。

【００４４】さらに、この第２の実施形態と同一の構成
物を同一の符号で表した図５に示された第３の実施形態
では、前述した第２の実施形態において設けられてい
た、第２のロータヨーク１７及び第２のステータコア５
の凸部１７ａ，５ａ及び凹部１７ｂ，５ｂは備えておら
ず、第２のロータヨーク１７の内周面と、それに対して
半径方向に対向するように配置された第２のステータコ
ア５の外周面に、ラジアル浮上制御磁束に作用してラジ
アル浮上力を発生させる一方側のバイアス磁束Ｂ２の磁
束ループ中に、互いに半径方向に近づくように突出する
凸部１７ａ，５ａと、半径方向に互いに離間するように
窪む凹部１７ｂ，５ｂとがそれぞれ設けられている。こ
のような構成を有する第３の実施形態においても、上述
した各実施形態とほぼ同様な作用・効果が得られる。

【００４５】さらにまた、前述した第１の実施形態と同
一の構成物を同一の符号で表した図６にかかる第４の実
施形態においては、ステータヨーク４及びフランジ状ヨ
ーク１３に、凸部４ａ，１３ａが各々２組づつ設けられ
ている。このように本実施形態では、凸部４ａ，１３ａ
が軸方向に２組にわたって設けられていることから、第
１の実施形態において述べたスラスト方向の軸受支持作
用が、より一層良好に得られる。

【００４６】また、前述した各実施形態と同一の構成物
を同一の符号で表した図７に示された第５の実施形態で
は、上述した第１の実施形態におけるステータヨーク４
及びスラスト制御用コイル７は設けられておらず、ラジ
アル浮上制御磁束に作用してラジアル浮上力を発生させ
るためのバイアス磁束Ｂ３が、第１のステータコア３と
第２のステータコア５との双方を含む１つの磁束ループ
を形成するように構成されている。そして、第１及び第
２のロータヨーク１６，１７の内周面と、それと半径方
向に対向する第１及び第２のステータコア３，５におけ
る突極コア部の外周面には、上記ラジアル浮上制御磁束
に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス
磁束Ｂ３の磁束ループ中に、半径方向に互いに近づくよ
うに突出する凸部１６ａ，１７ａ，３ａ，５ａ、及び半
径方向に互いに離間するように窪む凹部１６ｂ，１７
ｂ，３ｂ，５ｂが、それぞれ設けられている。これらの
凸部１６ａ，１７ａ，３ａ，５ａと凹部１６ｂ，１７
ｂ，３ｂ，５ｂとは、軸方向に隣接して段差状をなすよ
うにそれぞれ形成されていて、当該凸部１６ａ，３ａど
うし、凸部１７ａ，５ａどうし、凹部１６ｂ，３ｂどう
し、凹部１７ｂ，５ｂどうしが、互いに半径方向に対向
する配置半径なされている。このような実施形態におい
ても、上述した各実施形態とほぼ同様な作用・効果が得
られることとなる。

【００４７】一方、図８に示された第６実施形態にかか
る磁気浮上モータは、インナーロータ型の磁気浮上モー
タに本発明を適用したものであって、ステータ３１を構
成する中空円筒状の磁性材からなるステータスリーブ３
２の内周壁面に、軸方向に沿って、第１のステータコア
３３、第１のバイアスマグネット３４、ステータヨーク
３５、第２のバイアスマグネット３６及び第２ステータ
コア３７が、順に挿通されるようにして装着されてい
る。上記第１のステータコア３３及び第２ステータコア
３７は、前記ステータスリーブ３２の軸方向両端部分に
取り付けられた固定部材３２ａ，３２ｂと軸方向に当接
することによって位置決めされており、その位置決めさ
れた第１のステータコア３３とステータヨーク３５との
間に、上記第１のバイアスマグネット３４が介挿されて
いるとともに、ステータヨーク３５と第２ステータコア
３７との間に、上記第２のバイアスマグネット３６が介
挿されている。

【００４８】上記ステータヨーク３５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３５の内周部には、中心軸の周りに巻回され
た形でスラスト制御用コイル３８が絶縁体（図示省略）
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３３，３７における突極コア部には、ステ
ータ巻線４１，４２がそれぞれ巻き回されている。これ
らの各ステータ巻線４１，４２は、上記ステータスリー
ブ３２の内部中心位置に配置された回転軸４３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、上記回転軸４３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。

【００４９】すなわち、上記第１及び第２のステータコ
ア３３，３７、及びステータヨーク３８等を有するステ
ータの内周側には、上記回転軸４３が回転可能に支持さ
れており、その回転軸４３における外周壁面の軸方向略
中央部分には、外方側に突出するフランジ状ヨーク４４
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４４の外
周端面は、上述したステータヨーク３５の内周面に巻回
されたスラスト制御用コイル３８に対して、半径方向内
方側から近接対向するように配置されている。

【００５０】また、上記回転軸４３の外周側壁面には、
上記フランジ状ヨーク４４を軸方向に挟んで、リング状
の永久磁石からなる第１のロータマグネット４５及び第
２のロータマグネット４６が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４５，４６は、
上述した第１及び第２のステータコア３３，３７の内周
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。

【００５１】ここで、上述したリング状に形成された第
１のバイアスマグネット３４及び第２のバイアスマグネ
ット３６には、それぞれ軸方向に着磁が施されていて、
上記第１のバイアスマグネット３４に関しては、当該第
１のバイアスマグネット３４−第１のステータコア３３
−第１のロータマグネット４５−回転軸４３−フランジ
状ヨーク４４−スラスト制御用コイル３８−ステータヨ
ーク３５−第１のバイアスマグネット３４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３６に関しては、当該第２のバイアスマグネッ
ト３６−第２のステータコア３７−第２のロータマグネ
ット４６−回転軸４３−フランジ状ヨーク４４−スラス
ト制御用コイル３８−ステータヨーク３５−第２のバイ
アスマグネット３７の順に巡るバイアス磁束Ｂ２が形成
される。

【００５２】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、上記回転軸３４側に設けられ
たフランジ状ヨーク４４と、ステータスリーブ３２側の
ステータヨーク３５に設けられたスラスト制御用コイル
３８との間に、半径方向のギャップが形成されており、
その半径方向ギャップを、上述した両バイアス磁束Ｂ
１，Ｂ２がそれぞれ通過するように構成されている。

【００５３】このとき、上記ロータ側スラスト軸受用磁
路部としてのフランジ状ヨーク４４、及びそれに対向す
るステータ側スラスト軸受用磁路部としてのステータヨ
ーク３５の軸方向（図示上下方向）両端縁部分には、互
いに半径方向に近づくように突出する凸部４４ａ，３５
ａが各々一対づつ設けられている。このうち、上記フラ
ンジ状ヨーク４４側の両凸部４４ａ，４４ａには、それ
ぞれ隣接するようにして、一対の凹部４４ｂ，４４ｂが
連設されているとともに、上記フランジ状ヨーク４４の
軸方向（図示上下方向）中央部分には、前記凹部４４
ｂ，４４ｂに隣接するようにして一つの凸部４４ａ’が
形成されている。これらの凹部４４ｂは、前記各凸部４
４ａ，４４ａ’と軸方向に隣接して連続的に配置されて
おり、これらの凹凸部によって横断面略コの字状の段差
が形成されている。

【００５４】また、上記ステータヨーク３５の軸方向中
央部分には、前記凸部３５ａ，３５ａに隣接するように
して凹部３５ｂがそれぞれ形成されている。これらの凹
部３５ｂの各々は、前記各凸部３５ａと軸方向に隣接し
て連続的に配置されており、これらの凹凸部によって横
断面略コの字状の段差が形成されている。

【００５５】一方、上記凸部４４ａ，４４ａ’，３５ａ
及び凹部４４ｂ，３５ｂは、前述したラジアル浮上制御
磁束に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイ
アス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束ループ中に配置されており、
そのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２に対する凸部４４ａ，４４
ａ’，３５ａ及び凹部４４ｂ，３５ｂによる磁気作用に
よって、前記ロータ１１を軸方向の所定位置に保持させ
るように構成されている。すなわち、前記ステータヨー
ク３５とフランジ状ヨーク４４との半径方向対向面にお
いて、互いに近接するように配置された凸部４４ａ，３
５ａによって、当該凸部４４ａ，３５ａの対向部分にお
ける上記バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束密度が増大させ
られる一方、互いに離間するように配置された凹部４４
ｂ，３５ｂによって、当該凹部４４ｂ，３５ｂの対向部
分におけるバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束密度が減少さ
せられる。そして、上記凸部４４ａ，３５ａの近接対向
部分に集中した磁束に基づいて大きな磁気的吸引作用が
発生し、その凸部４４ａ，３５ａの近接対向部分におけ
る大きな磁気的吸引作用によって、上記回転軸４３に対
するスラスト方向の軸受支持作用が安定的に得られ、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
化されるようになっている。

【００５６】加えて、上述したスラスト制御用コイル３
８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り、そのスラスト制御用
コイル３８への通電を制御することによって、当該スラ
スト制御用コイル３８を横切る上記両バイアス磁束Ｂ
１，Ｂ２とあいまってスラスト制御用コイル３８にロー
レンツ力が発生し、そのときの反力の大きさによって、
上記回転軸４３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、図示を省略したスラスト
センサが、回転軸４３の軸方向の位置を検知し、回転軸
４３の軸方向位置が一方に偏ろうとすると、上記スラス
トセンサからの出力に基づいてスラスト制御用コイル３
８の正逆方向の通電およびその電流を制御し、回転軸４
３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。

【００５７】このとき本実施形態では、フランジ状ヨー
ク４４側に設けられた凸部４４ａ’によって、スラスト
制御用コイル３８への磁束密度が増大されており、その
スラスト制御用コイル３８におけるスラスト軸受荷重へ
の支持作用が良好に行われるようにしていることから、
上述したスラスト制御用コイル３８による制御が良好に
行われるようになっている。

【００５８】一方、上述した第１のステータコア３３及
び第２のステータコア３７と、ステータ巻線４１，４２
と、前記第１のロータマグネット４５及び第２のロータ
マグネット４６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４
１，４２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、図示を省略したラジア
ルセンサが回転軸４３のラジアル方向の位置を検知し、
回転軸４３のラジアル方向の位置が一方に偏ろうとする
と、上記ラジアルセンサから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回転軸
４３をラジアル方向に浮上制御し、その回転軸４３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、上記回転軸４３に対して回転磁
界を発生させ、ロータマグネット４５，４６との相互作
用により回転軸４３を回転駆動する。

【００５９】以上説明したとおり、図８に示された第６
の実施形態は、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対して、ロータ側スラスト軸受用磁
路部としてのフランジ状ヨーク４４と、そのフランジ状
ヨーク４４に半径方向に対向するステータ側スラスト軸
受用磁路部としてのステータヨーク３５とを設けてお
き、ラジアル浮上制御磁束に作用してラジアル浮上力を
発生させるためのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２が、上記フラ
ンジ状ヨーク４４とステータヨーク３５との対向面に形
成された凸部４４ａ，４４ａ’，３５ａ及び凹部４４
ｂ，３５ｂ、並びに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３８を通過するように構成
されたものであって、上記凸部４４ａ，４４ａ’，３５
ａにおける磁気的吸引作用、及びスラスト制御用コイル
３８への通電によるスラスト軸受荷重を支持する構成に
なされている。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可能となっており、その結果、小
型化して軸長を短くすることができるとともに、高速化
を図ることができ、上述した凸部４４ａ，４４ａ’，３
５ａにおける磁気的吸引作用、及び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。

【００６０】一方、上述した第６の実施形態と同一の構
成物を同一の符号で表した図９にかかる第７の実施形態
では、上述した第６の実施形態におけるフランジ状ヨー
ク４４及びステータヨーク３５に設けられた凸部４４
ａ，３５ａに加えて、図示下側の第２のステータヨーク
３３の内周面と、それに対して半径方向に対向する回転
軸４３の外周面に、上述したラジアル浮上制御磁束に作
用してラジアル浮上力を発生させるための一方側のバイ
アス磁束Ｂ１の磁束ループ中に、互いに半径方向に近づ
くように突出する凸部３３ａ，４３ａと、半径方向に互
いに離間するように窪む凹部３３ｂ，４３ｂとがそれぞ
れ設けられている。これらの凸部３３ａ，４３ａ及び凹
部３３ｂ，４３ｂも、軸方向に隣接して凹凸状の段差形
状をなすようにそれぞれ形成されていて、それらの凸部
３３ａ，４３ａどうし、及び凹部３３ｂ，４３ｂどうし
が、各々半径方向に対向するように配置されている。

【００６１】このような図９に示す第７の実施形態によ
れば、前述した第６の実施形態に加えて、上記第２のス
テータヨーク３３及び回転軸４３にそれぞれ設けられた
凸部３３ａ，４３ａ側に磁束が集中されることによっ
て、より大きな磁気的吸引作用が得られ、スラスト方向
の軸受支持作用が一層安定的に得られる。

【００６２】また、本発明は、図１０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１０にかかるハイブ
リッド型の磁気軸受装置は、アウターロータ型のハイブ
リッド型の磁気軸受装置に対して本発明を適用したもの
であって、中心位置に設けられた固定軸５２には、軸方
向（図示上方向）に沿って、第１のステータコア５３、
ステータヨーク５４、及び第２のステータコア５５が、
順に挿通するようにして装着されている。

【００６３】上記ステータヨーク５４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５４の外周部には、軸を中心として巻回され
た形でスラスト制御用コイル５７が絶縁体（図示省略）
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５３，５５における突極コア部には、ステ
ータ巻線５８，５９がそれぞれ巻き回されている。これ
らの各ステータ巻線５８，５９は、後で詳細に説明する
ロータ６１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ステータ巻線からなる。

【００６４】さらに、上記第１及び第２のステータコア
５３，５５及びステータヨーク５４等を有するステータ
の外周側には、ロータ６１が回転可能に支持されてい
る。このロータ６１は、円筒状の磁性材からなるロータ
スリーブ６２を主体としてなるものであって、そのロー
タスリーブ６２が、上記ステータを環状に囲むようにし
て回転可能に配置されている。このロータスリーブ６２
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６３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６３の内周面は、上述したステータヨ
ーク５４の外周面に巻回されたスラスト制御用コイル５
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。

【００６５】また、上記ロータスリーブ６２の内周壁面
における軸方向両端（図示上下端）部分には、第１のロ
ータヨーク６６及び第２のロータヨーク６７が設けられ
ており、これら第１のロータヨーク６６及び第２のロー
タヨーク６７が、上述した第１及び第２のステータコア
５３，５４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。

【００６６】さらに、上述したロータスリーブ６２にお
ける前記フランジ状ヨーク６３の軸方向両側部分には、
第１のバイアスマグネット７１及び第２のバイアスマグ
ネット７２が配置されている。これらの各バイアスマグ
ネット７１，７２は、リング状に形成されていて、軸方
向に沿って着磁が施されており、そのうちの第１のバイ
アスマグネット７１に関しては、当該第１のバイアスマ
グネット７１−第１のロータヨーク６６−第１のステー
タコア５３−ステータヨーク５４−スラスト制御用コイ
ル５７−フランジ状ヨーク６３−第１のバイアスマグネ
ット６１の順に巡るバイアス磁束Ｂ１が形成される。ま
た、前記第２のバイアスマグネット７２に関しては、当
該第２のバイアスマグネット７２−第２のロータヨーク
６７−第２のステータコア６５−ステータヨーク５４−
スラスト制御用コイル５７−フランジ状ヨーク６３−第
２のバイアスマグネット７２の順に巡るバイアス磁束Ｂ
２が形成される。

【００６７】これら両バイアス磁束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、前記ロータスリーブ６２
側のフランジ状ヨーク６３と、ステータ側のステータヨ
ーク５４に設けられたスラスト制御用コイル５７との間
に、半径方向のギャップが形成されており、その半径方
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。

【００６８】このとき、上記ロータ側スラスト軸受用磁
路部としてのステータヨーク５４、及びそれに対向する
ステータ側スラスト軸受用磁路部としてのフランジ状ヨ
ーク６３の軸方向（図示上下方向）両端縁部分には、半
径方向に互いに近づくように突出する凸部５４ａ，６３
ａが各々一対づつ設けられているとともに、これら一対
の凸部５４ａ，５４ａと軸方向に隣接するようにして、
一対の凹部６３ｂ，６３ｂが連続的に設けられており、
さらに、それら一対の凹部６３ｂ，６３ｂどうしの間
に、凸部６３ａ’が段差状をなすように形成されてい
る。

【００６９】また、上記ステータヨーク５４側に設けら
れた一対の凸部５４ａ，５４ａどうしの間部分には、凹
部５４ｂが段差状をなすように形成されており、その凹
部５４ｂ内に、上述したスラスト制御用コイル５７が、
凸部５４ａ，５４ａをガイドとして容易かつ正確に巻回
されている。そして、上記凸部５４ａ，６３ａどうしが
半径方向に対向するように配置されているとともに、前
記凹部６３ｂ，凸部６３ａ’と、凹部５４ｂとが半径方
向に対向する配置関係なされている。

【００７０】一方、これらの凸部５４ａ，６３ａ，６３
ａ’及び凹部５４ｂ，６３ｂは、前述したラジアル浮上
制御磁束に作用してラジアル浮上力を発生させるための
バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束ループ中に配置されてお
り、そのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２に対する凸部５４ａ，
６３ａ，６３ａ’及び凹部５４ｂ，６３ｂによる磁気作
用によって、前記ロータ６１を軸方向の所定位置に保持
させるように構成されている。すなわち、前記ステータ
ヨーク５４とフランジ状ヨーク６３との半径方向対向面
において、互いに近接するように配置された凸部５４
ａ，６３ａによって、当該凸部５４ａ，６３ａの対向部
分における上記バイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束密度が増
大させられる一方、離間するように配置された凹部５４
ｂ，６３ｂによって、当該凹部５４ｂ，６３ｂの対向部
分におけるバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束密度が減少さ
せられる。

【００７１】従って、前記ステータヨーク５４とフラン
ジ状ヨーク６３との対向部分における磁束密度は、凸部
５４ａ，６３ａの近接対向部分において大きく、凹部５
４ｂ，６３ｂの離間対向部分において小さくなる。つま
り、上記凸部５４ａ，６３ａの近接対向部分に集中した
磁束に基づいて大きな磁気的吸引作用が発生し、その凸
部５４ａ，６３ａの近接対向部分における大きな磁気的
吸引作用によって、スラスト方向の軸受支持作用が安定
的に得られ、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ようになっている。

【００７２】さらに、本実施形態では、前記第１及び第
２のロータヨーク６６，６７の内周面と、それと半径方
向に対向する第１及び第２のステータコア５３，５５の
外周面に、ラジアル浮上制御磁束に作用してラジアル浮
上力を発生させるためのバイアス磁束Ｂ１，Ｂ２の磁束
ループ中に、半径方向に互いに近づくように突出する各
々一対の凸部６６ａ，６７ａ，５３ａ，５５ａが軸方向
両端部分にそれぞれ設けられているとともに、それらの
各凸部６６ａ，６７ａ，５３ａ，５５ａに連続して、半
径方向に互いに離間するように窪む各々一対の凹部６６
ｂ，６７ｂ，５３ｂ，５５ｂがそれぞれ段差状をなすよ
うに設けられている。また、これら一対の凹部６６ｂ，
６７ｂ，５３ｂ，５５ｂどうしの間部分には、軸方向中
心側の凸部６６ａ’，６７ａ’，５３ａ’，５５ａ’が
それぞれ段差状をなすように設けられている。

【００７３】そして、上述した各凸部６６ａ，６７ａ，
５３ａ，５５ａ，６６ａ’，６７ａ’，５３ａ’，５５
ａ’、及び凹部６６ｂ，６７ｂ，５３ｂ，５５ｂのう
ち、凸部６６ａ，５３ａどうし、凸部６７ａ，５５ａど
うし、凸部６６ａ’，５３ａ’どうし、凸部６７ａ’，
５５ａ’どうし、並びに凹部６６ｂ，５３ｂどうし、凹
部６７ｂ，５５ｂどうしが、半径方向に互いに対向する
配置関係になされている。従って、上記ロータヨーク６
６，６７、並びに第１及び第２のステータコア５３，５
５にそれぞれ設けられた凸部６６ａ，６７ａ，６６
ａ’，６７ａ’５３ａ，５３ａ’，５５ａ，５５ａ’側
に磁束が集中されることによって、より大きな磁気的吸
引作用が得られ、スラスト方向の軸受支持作用が一層安
定的に得られるようになっている。

【００７４】加えて、上述したスラスト制御用コイル５
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り、そのスラスト制御用
コイル５７への通電を制御することによって、当該スラ
スト制御用コイル５７を横切る上記両バイアス磁束Ｂ
１，Ｂ２とあいまってスラスト制御用コイル５７にロー
レンツ力が発生し、そのときの反力の大きさによって、
上記ロータ６１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、図示を省略したスラスト
センサが、ロータ６１の軸方向の位置を検知し、ロータ
６１の軸方向の位置が一方に偏ろうとすると、上記スラ
ストセンサからの出力に基づいてスラスト制御用コイル
５７の正逆方向の通電およびその電流を制御し、ロータ
６１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。

【００７５】一方、上述した第１及び第２のステータコ
ア５３，５５と、第１及び第２のステータ巻線５８，５
９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６１のラジアル方向
の位置を検知し、ロータ６１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５８，５９の通電を制御し、上述したバ
イアス磁束Ｂ１，Ｂ２と、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６
１をラジアル方向に浮上制御し、ロータ６１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。

【００７６】以上説明したとおり、図１０に示された実
施の形態は、ハイブリッド型ラジアル磁気軸受に対し
て、ロータ側スラスト軸受用磁路部としてのフランジ状
ヨーク６３と、そのフランジ状ヨーク６３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としてのステ
ータヨーク５４とを設けておき、ラジアル浮上制御磁束
に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス
磁束Ｂ１，Ｂ２が、上記フランジ状ヨーク６３とステー
タヨーク５４との対向面、並びに第１及び第２のロータ
ヨーク６６，６７と第１及び第２のステータコア５３，
５５との対向面にそれぞれ形成された凸部６３ａ，６３
ａ’，５４ａ，６６ａ，６６ａ’，５４ａ，５４ａ’，
６７ａ，６７ａ’，５５ａ，５５ａ’及び凹部６３ｂ，
５４ｂ，６６ｂ，５３ｂ，６７ｂ，５５ｂ、並びにＶＣ
Ｍ（ボイスコイルモータ）方式によるスラスト制御用コ
イル５７を通過するように構成されたものであって、上
記各凸部における磁気的吸引作用、及びスラスト制御用
コイル５７への通電によるスラスト軸受荷重を支持する
構成になされている。そのため、ハイブリッド型ラジア
ル磁気軸受に対して、スラスト磁気軸受も複合化するこ
とが可能となっており、その結果、小型化して軸長を短
くすることができるとともに、高速化を図ることがで
き、上述した各凸部における磁気的吸引作用、及び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。

【００７７】また、上述した図１０にかかる第８実施形
態と同一の構成物を同一の符号で表した図１１にかかる
第９の実施形態においては、上述した第８の実施形態に
おけるステータヨーク５４及びスラスト制御用コイル５
７は設けられおらず、ラジアル浮上制御磁束に作用して
ラジアル浮上力を発生させるためのバイアス磁束Ｂ３
が、第１のステータコア５３と第２ステータコア５５と
の双方を含む１つの磁束ループを形成するように構成さ
れている。そして、第１及び第２のロータヨーク６６，
６７の内周面と、それと半径方向に対向する第１及び第
２のステータコア５３，５５の外周面には、上記バイア
ス磁束Ｂ３の磁束ループ中に、上述した第８実施形態と
同様な凸部６３ａ，６３ａ’，５４ａ，６６ａ，６６
ａ’，５４ａ，５４ａ’，６７ａ，６７ａ’，５５ａ，
５５ａ’及び凹部６３ｂ，５４ｂ，６６ｂ，５３ｂ，６
７ｂ，５５ｂが形成されている。このような実施形態に
おいても、上述した実施形態とほぼ同様な作用・効果が
得られる。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】

【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、ラジアル浮上制御磁束
に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス
磁束をループ状に通過させるロータ側とステータ側との
対向部分に凸部及び凹部を設け、それらの凸部及び凹部
による磁気作用によりスラスト方向の軸受支持作用を安
定的に得ることとして、良好なスラスト軸受特性を備え
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。

【００８２】また、請求項２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、ラジアル浮上制御磁束に作用してラジ
アル浮上力を発生させるためのバイアス磁束をループ状
に通過させる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を設け、それらの対向部分に
設けた凸部及び凹部による磁気作用によりスラスト方向
の軸受支持作用を安定的に得ることによって、良好なス
ラスト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。

【００８３】さらに、請求項３にかかる磁気浮上モータ
は、請求項１又は２における凸部及び凹部を軸方向に複
数組にわたって設けて、スラスト方向の軸受支持作用を
より一層良好に得られるようにしたものであるから、上
述した効果を一層確実に得ることができる。

【００８４】さらに、請求項４にかかる磁気浮上モータ
は、請求項１又は２におけるラジアル浮上制御磁束に作
用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス磁束
の磁束ループ中に、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を、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して設け、上述した
凸部及び凹部によるスラスト方向の軸受支持作用に加え
て、軸を中心として巻回した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更に得ることを
可能としたものであるから、上述した効果を更に高める
ことができる。

【００８５】さらにまた、請求項５にかかる磁気浮上モ
ータは、請求項３に加えて、略円筒状の部材からなるロ
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
受用磁路部の周面に、凸部又は凹部をガイドとしてスラ
スト制御用コイルを巻回し、スラスト制御用コイルを容
易かつ正確に巻回可能とするとともに、小さいスペース
内にスラスト制御用コイルを収容可能としたものである
から、装置の小型化を更に図ることができるとともに、
生産性の向上を図ることできる。

【００８６】また、請求項６にかかる磁気浮上モータ
は、請求項４におけるスラスト制御用コイルを短絡して
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
こととなり、上述した各効果に加えて、ランニングコス
トを低減させることができる。

【００８７】さらに、請求項７にかかる磁気浮上モータ
は、請求項１又は２に加えて、ステータの突極コア部を
軸方向に二つ並べて配置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て大きな出力が得られ
る割にコンパクト化したものであるから、上述した効果
に加えて、より一層の小型化を図りつつモータ特性を向
上させることができる。

【００８８】さらにまた、請求項８にかかる磁気浮上モ
ータは、請求項１又は２に加えて、ステータの突極コア
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、スラスト方向の制御を迅速かつ安定的に行う
ようにしたものであるから、上述した効果に加えて、ス
ラスト方向の軸受作用を更に向上させることができる。

【００８９】また、請求項９にかかる磁気浮上モータの
ように、請求項１又は２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るものや、請
求項１０にかかる磁気浮上モータのように、請求項１又
は２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、ロータ側にステータの突
極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たものや、請求項１１にかか
る磁気浮上モータのように、請求項１又は２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の突極コア部と対
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
トが配置されたものにおいても、同様な効果を得ること
ができる。

【００９０】一方、請求項１２にかかる磁気軸受装置
は、ラジアル磁気軸受に対して、ラジアル浮上制御磁束
に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス
磁束をループ状に通過させるロータ側とステータ側との
対向部分に凸部及び凹部を設け、それらの凸部及び凹部
による磁気作用によりスラスト方向の軸受支持作用を安
定的に得ることによって、良好なスラスト軸受特性を備
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
磁気軸受装置を得ることができる。

【００９１】また、請求項１３にかかる磁気軸受装置
は、ラジアル磁気軸受に対して、ラジアル浮上制御磁束
に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス
磁束をループ状に通過させる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を設け、それ
らの対向部分に設けた凸部及び凹部による磁気作用によ
りスラスト方向の軸受支持作用を安定的に得ることによ
って、良好なスラスト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軸受装置を得る
ことができる。

【００９２】さらに、請求項１４にかかる磁気軸受装置
は、請求項１２又は１３における凸部及び凹部を軸方向
に複数組にわたって設けて、スラスト方向の軸受支持作
用をより一層良好に得られるようにしたものであるか
ら、上述した効果を一層確実に得ることができる。

【００９３】さらに、請求項１５にかかる磁気軸受装置
は、請求項１２又は１３におけるラジアル浮上制御磁束
に作用してラジアル浮上力を発生させるためのバイアス
磁束の磁束ループ中に、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を、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して設け、上述
した凸部及び凹部によるスラスト方向の軸受支持作用に
加えて、軸を中心として巻回した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更に得るこ
とを可能としたものであるから、上述した効果を更に高
めることができる。

【００９４】さらにまた、請求項１６にかかる磁気軸受
装置は、請求項１４に加えて、略円筒状の部材からなる
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
軸受用磁路部の周面に、凸部又は凹部をガイドとしてス
ラスト制御用コイルを巻回し、スラスト制御用コイルを
容易かつ正確に巻回可能とするとともに、小さいスペー
ス内にスラスト制御用コイルを収容可能としたものであ
るから、装置の小型化を更に図ることができるととも
に、生産性の向上を図ることできる。

【００９５】また、請求項１７にかかる磁気軸受装置
は、請求項１５におけるスラスト制御用コイルを短絡し
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
ることとなり、上述した各効果に加えて、消費電力の低
減化を図ることができる。

【００９６】さらに、請求項１８にかかる磁気軸受装置
は、請求項１２又は１３に加えて、ステータの突極コア
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、スラスト方向の制御を迅速かつ安定的に行う
ようにしたものであるから、上述した効果に加えて、ス
ラスト方向の軸受作用を更に向上させることができる。

【００９７】また、請求項１９にかかる磁気軸受装置の
ように、請求項１２又は１３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るもの
や、請求項２０にかかる磁気軸受装置のように、請求項
１２又は１３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たものや、請求項２
１にかかる磁気軸受装置のように、請求項１２又は１３
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ものにおいても、同様な効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる磁気浮上モータの一実施形態を
示す縦断面説明図である。

【図２】図１に表した磁気浮上モータの要部を拡大して
示した縦断面説明図である。

【図３】軸方向における磁束密度の変化を表した線図で
ある。

【図４】本発明の他の実施形態にかかる磁気浮上モータ
の構造を表した縦断面説明図である。

【図５】本発明の更に他の実施形態にかかる磁気浮上モ
ータの構造を表した縦断面説明図である。

【図６】本発明の更に他の実施形態にかかる磁気浮上モ
ータの構造を表した縦断面説明図である。

【図７】本発明の更に他の実施形態にかかる磁気浮上モ
ータの構造を表した縦断面説明図である。

【図８】本発明の更に他の実施形態にかかる磁気浮上モ
ータの構造を表した縦断面説明図である。

【図９】本発明の更に他の実施形態にかかる磁気浮上モ
ータの構造を表した縦断面説明図である。

【図１０】本発明にかかる磁気軸受装置の一実施形態を
示す縦断面説明図である。

【図１１】本発明の他の実施形態にかかる磁気軸受装置
の構造を表した縦断面説明図である。

【符号の説明】

１基台フレーム２固定軸３第１のステータコア４ステータヨーク（ステータ側スラスト軸受用磁路
部）５第２のステータコア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（ロータ側スラスト軸受用磁路
部）１４第１のロータマグネット１５第２のロータマグネット１６第１のロータヨーク１７第２のロータヨーク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，Ｂ２バイアス磁束２３スラストセンサ２４ラジアルセンサ１７ａ，５ａ凸部１７ｂ，５ｂ凹部４ａ，１３ａ，１３ａ’ 凸部４ｂ，１３ｂ凹部４ａ，１３ａ凸部Ｂ３バイアス磁束１６ａ，１７ａ，３ａ，５ａ凸部１６ｂ，１７ｂ，３ｂ，５ｂ凹部３１ステータ３２ステータスリーブ３３第１のステータコア３４第１のバイアスマグネット３５ステータヨーク（ステータ側スラスト軸受用磁路
部）３６第２のバイアスマグネット３７第２ステータコア３８スラスト制御用コイル４１，４２ステータ巻線４３回転軸４４フランジ状ヨーク（ロータ側スラスト軸受用磁路
部）４５第１のロータマグネット４６第２のロータマグネット４４ａ，４４ａ’，３５ａ凸部４４ｂ，３５ｂ凹部３３ａ，４３ａ凸部３３ｂ，４３ｂ凹部５２固定軸５３第１のステータコア５４ステータヨーク（ステータ側スラスト軸受用磁路
部）５５第２のステータコア５７スラスト制御用コイル５８，５９ステータ巻線６１ロータ６２ロータスリーブ６３フランジ状ヨーク（ロータ側スラスト軸受用磁路
部）６６第１のロータヨーク６７第２のロータヨーク７１第１のバイアスマグネット７２第２のバイアスマグネット５４ａ，６３ａ，６３ａ’ 凸部５４ｂ，６３ｂ凹部６６ａ，６７ａ，５３ａ，５５ａ凸部６６ｂ，６７ｂ，５３ｂ，５５ｂ凹部６６ａ’，６７ａ’，５３ａ’，５５ａ’ 凸部

フロントページの続きＦターム(参考） 3J102 AA01 BA04 BA17 BA18 CA10 CA19 DA09 DA10 DA26 DB10 DB11 5H607 AA12 BB01 BB07 BB09 BB14 BB17 CC01 DD06 DD16 GG21 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【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
るためのラジアル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の突極コア部と
が、半径方向に対向するように配置されているととも
に、上記ラジアル浮上制御磁束に作用してラジアル浮上力を
発生させるためのバイアス磁束が、前記ロータとステー
タの突極コア部との半径方向対向面を通過する磁束ルー
プを形成するように構成された磁気浮上モータにおい
て、上記バイアス磁束の磁束ループ中であって、前記ロータ
とステータの突極コア部との両対向面の少なくとも一方
側の対向面には、他方側の対向面に向かって突出する凸
部と、上記他方側の対向面から離間するように窪む凹部
とが、軸方向に隣接して段差状をなすように設けられ、
これら凸部及び凹部による磁気作用によって前記ロータ
を軸方向の所定位置に保持させる構成になされているこ
とを特徴とする磁気浮上モータ。
【請求項２】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の突極コア部と
が、半径方向に対向するように配置されているととも
に、上記ラジアル浮上制御磁束に作用してラジアル浮上力を
発生させるためのバイアス磁束が、前記ロータとステー
タの突極コア部との半径方向対向面を通過する磁束ルー
プを形成するように構成された磁気浮上モータにおい
て、上記ロータ及びステータには、半径方向に対向するロー
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
用磁路部がそれぞれ設けられ、前記バイアス磁束が、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
た半径方向ギャップを通過するように構成されていると
ともに、上記バイアス磁束の磁束ループ中であって、前記ロータ
とステータの突極コア部との両対向面の少なくとも一方
側の対向面、又は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両対向面の少なく
とも一方側の対向面には、他方側の対向面に向かって突
出する凸部と、上記他方側の対向面から離間するように
窪む凹部とが、軸方向に隣接して段差状をなすように設
けられ、これら凸部及び凹部による磁気作用によって前
記ロータを軸方向の所定位置に保持させる構成になされ
ていることを特徴とする磁気浮上モータ。
【請求項３】前記凸部及び凹部が、軸方向に複数組に
わたって設けられていることを特徴とする請求項１又は
２記載の磁気浮上モータ。
【請求項４】前記ラジアル浮上制御磁束に作用してラ
ジアル浮上力を発生させるためのバイアス磁束の磁束ル
ープ中に、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
特徴とする請求項１又は２記載の磁気浮上モータ。
【請求項５】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、前記凸部及び凹部が、上記略円筒状の部材の周面に形成
され、その凸部又は凹部をガイドとして前記スラスト制
御用コイルが巻回されていることを特徴とする請求項３
記載の磁気浮上モータ。
【請求項６】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４記載の磁気浮上モータ。
【請求項７】前記ステータの突極コア部が、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の突極コア部の間に、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又は２記載の磁気浮上モータ。
【請求項８】前記ステータの突極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又は２記載の磁気浮上モ
ータ。
【請求項９】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又は２記載の磁気浮上モータ。
【請求項１０】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の突極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１１】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の突極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１２】磁性体からなるロータと、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の突
極コア部とが、半径方向に対向するように配置されてい
るとともに、上記ラジアル浮上制御磁束に作用してラジ
アル浮上力を発生させるためのバイアス磁束が、前記ロ
ータとステータの突極コア部との半径方向対向面を通過
する磁束ループを形成するように構成された磁気軸受装
置において、上記バイアス磁束の磁束ループ中であって、前記ロータ
とステータの突極コア部との両対向面の少なくとも一方
側の対向面には、他方側の対向面に向かって突出する凸
部と、上記他方側の対向面から離間するように窪む凹部
とが、軸方向に隣接して段差状をなすように設けられ、
これら凸部及び凹部による磁気作用によって前記ロータ
を軸方向の所定位置に保持させる構成になされているこ
とを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項１３】磁性体からなるロータと、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の突
極コア部とが、半径方向に対向するように配置されてい
るとともに、上記ラジアル浮上制御磁束に作用してラジ
アル浮上力を発生させるためのバイアス磁束が、前記ロ
ータとステータの突極コア部との半径方向対向面を通過
する磁束ループを形成するように構成された磁気軸受装
置において、上記ロータ及びステータには、半径方向に対向するロー
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
用磁路部がそれぞれ設けられ、前記バイアス磁束が、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
た半径方向ギャップを通過するように構成されていると
ともに、上記バイアス磁束の磁束ループ中であって、前記ロータ
とステータの突極コア部との両対向面の少なくとも一方
側の対向面、又は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両対向面の少なく
とも一方側の対向面には、他方側の対向面に向かって突
出する凸部と、上記他方側の対向面から離間するように
窪む凹部とが、軸方向に隣接して段差状をなすように設
けられ、これら凸部及び凹部による磁気作用によって前
記ロータを軸方向の所定位置に保持させる構成になされ
ていることを特徴とする磁気軸受装置。
【請求項１４】前記凸部及び凹部が、軸方向に複数組
にわたって設けられていることを特徴とする請求項１２
又は１３記載の磁気軸受装置。
【請求項１５】前記ラジアル浮上制御磁束に作用して
ラジアル浮上力を発生させるためのバイアス磁束の磁束
ループ中に、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
特徴とする請求項１２又は１３記載の磁気軸受装置。
【請求項１６】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、前記凸部及び凹部が、上記略円筒状の部材の周面に形成
され、その凸部又は凹部をガイドとして前記スラスト制
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
４記載の磁気軸受装置。
【請求項１７】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１５記載の磁気軸受装
置。
【請求項１８】前記ステータの突極コア部とステータ
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１２又は１３記載の磁気
軸受装置。
【請求項１９】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１２又は１３記載の磁気軸受装置。
【請求項２０】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１２又は１３記載の磁気軸受装置。
【請求項２１】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ことを特
徴とする請求項１２又は１３記載の磁気軸受装置。