JP2003339136A - 環状モータ - Google Patents

環状モータ

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JP2003339136A
JP2003339136A JP2002144141A JP2002144141A JP2003339136A JP 2003339136 A JP2003339136 A JP 2003339136A JP 2002144141 A JP2002144141 A JP 2002144141A JP 2002144141 A JP2002144141 A JP 2002144141A JP 2003339136 A JP2003339136 A JP 2003339136A
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annular
magnetic
rotor
gap
attraction
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JP2002144141A
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Hitoshi Yamaguchi
仁 山口
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Kumamoto Technology and Industry Foundation
Original Assignee
Kumamoto Technology and Industry Foundation
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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化・薄型化が可能で、性能が高く、対象
物の浮上量の制御が容易な環状モータを提供する。 【解決手段】 駆動コイル23に、多相交流駆動電流が
供給され、環状回転支持体20の円周方向に移動する磁
界が発生し、これにより回転体30に渦電流が発生して
回転すると共に、環状回転支持体20と回転体30との
間隙40に、ガス供給孔25を介してガス50が供給さ
れ、回転体30が浮上する。環状回転支持体20と回転
体30との間隙40、すなわち回転体30の浮上量は、
ガス50による浮上力と、駆動コイル23による吸引力
との平衡により自己制御される。ガス50による浮上力
に代えて、駆動コイル23とは別の磁気吸引コイルを設
け、その磁力を用いて回転体30を浮上させ、間隙をセ
ンサ等により検出して磁気吸引コイルの吸引力をフィー
ドバック制御することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械の新たな
回転駆動源として好適な環状モータに関する。
【0002】
【従来の技術】産業機械の回転駆動源として、従来よ
り、モータが幅広く利用されてきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、産業機
械の進歩に伴って、既存のモータでは処理能力の向上、
スペース縮小や小型化、装置構成のフレキシビリティ、
騒音や振動の低減など、性能的に限界が見えてきてい
る。また、従来では、対象物(ワーク)を浮上させるた
めには空気圧あるいは油圧を使用しているので、高精度
の位置決めが必要となる。
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、小型化・薄型化が可能で、性能が高
く、対象物の浮上量の制御が容易な環状モータを提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による第1の環状
モータは、環状回転支持体と、この環状回転支持体に、
その円周方向に沿って配置され、多相交流駆動により円
周方向に移動する磁界を発生する複数の駆動コイルと、
この複数の駆動コイルに対向する環状回転子と、この環
状回転子と共に回転可能に設けられた回転体と、環状回
転支持体と回転体との間隙に、回転体を環状回転支持体
の中心軸方向に浮上させるためのガスを供給するガス供
給手段とを備えたものである。
【0006】本発明による第1の環状モータでは、駆動
コイルに多相交流駆動電流が供給され、環状回転支持体
の円周方向に移動する磁界が発生し、これにより回転体
に渦電流が発生し、回転体自体が回転する。また、これ
と共に、環状回転支持体と回転体との間隙にガスが供給
され、間隙内の圧力で回転体が環状回転支持体の中心軸
方向に浮上する。環状回転支持体と回転体との間隙、す
なわち回転体の浮上量は、ガスによる浮上力と駆動コイ
ルの環状回転子に対する吸引力との平衡によって自己制
御される。
【0007】第1の環状モータでは、複数の駆動コイル
を冷却するための水冷系を備えるようにしてもよい。
【0008】また、この第1の環状モータでは、環状回
転支持体が、複数の駆動コイルが設けられている支持部
材と、回転体の回転に伴って回転しながら回転体を係止
する回転可能な軸受を有する係止部材とを備えるように
してもよい。あるいは、環状回転支持体が、複数の駆動
コイルが設けられている支持部材と、回転体に接する面
のうち少なくとも一部に低摩擦部を有する保護部材とを
備えるようにしてもよい。
【0009】さらに、第1の環状モータでは、複数の駆
動コイルは、それぞれ馬蹄形の駆動コイルコアに巻回さ
れており、環状回転子は、環状回転支持体の中心軸を含
む断面の形状が馬蹄形であるようにしてもよい。
【0010】本発明による第2の環状モータは、環状回
転支持体と、この環状回転支持体に、その円周方向に沿
って配置され、多相交流駆動により円周方向に移動する
磁界を発生する複数の駆動コイルと、環状回転支持体
に、その円周方向に沿って配置され、環状回転支持体の
中心軸と同じ向きの磁場を発生する複数の磁気吸引コイ
ルと、複数の駆動コイルに対向する環状回転子と、複数
の磁気吸引コイルに対向する環状磁気吸引子と、環状回
転子および環状磁気吸引子と共に回転可能に設けられた
回転体と、環状回転支持体と回転体との間隙を検出する
間隙検出部と、この間隙検出部の検出結果に基づいて間
隙を一定値に保持するように複数の磁気吸引コイルを制
御する間隙制御部とを備えたものである。
【0011】本発明による第2の環状モータでは、駆動
コイルに多相交流駆動電流が供給され、環状回転支持体
の円周方向に移動する磁界が発生し、これにより回転体
に渦電流が発生し、回転体自体が回転する。また、これ
と共に、磁気吸引コイルに駆動電流が供給され、環状回
転支持体の中心軸と同じ向きの磁場が発生して回転体が
中心軸方向に浮上する。環状回転支持体と回転体との間
隙、すなわち回転体の浮上量は、間隙検出部によって検
出され、その検出結果に基づいて、磁気吸引コイルに供
給される電流が間隙制御部によって制御される。
【0012】この第2の環状モータでは、複数の駆動コ
イルは、それぞれ馬蹄形の駆動コイルコアに巻回されて
おり、複数の磁気吸引コイルは、それぞれ馬蹄形の磁気
吸引コイルコアに巻回されており、環状回転子および環
状磁気吸引子は、環状回転支持体の中心軸を含む断面の
形状が馬蹄形であるようにしてもよい。
【0013】本発明による第3の環状モータは、強磁性
体および良導体からなる環状回転子と、磁性体からな
り、環状回転子と共に回転可能に設けられた回転体と、
この回転体を取り囲むように環状に配置された複数の磁
気浮上吸引コアと、この複数の磁気浮上吸引コアにそれ
ぞれ巻回され、複数の磁気浮上吸引コアを結ぶ円の半径
方向の磁場を発生する複数の磁気浮上吸引コイルと、環
状回転子に対向するように複数の磁気浮上吸引コアにそ
れぞれ固定された複数の駆動コイルコアと、この複数の
駆動コイルコアにそれぞれ巻回され、多相交流駆動によ
り環状回転子の円周方向に沿って移動する磁界を発生す
る複数の駆動コイルと、複数の磁気浮上吸引コアと回転
体との間隙を検出する間隙検出部と、この間隙検出部の
検出結果に基づいて磁気浮上吸引コイルを制御する間隙
制御部とを備えたものである。
【0014】本発明による第3の環状モータでは、駆動
コイルに多相交流駆動電流が供給され、環状回転子の円
周方向に移動する磁界が発生し、これにより回転体に渦
電流が発生し、回転体自体が回転する。また、これと共
に、回転体を取り囲むように環状に配置された複数の磁
気浮上吸引コイルに駆動電流が供給され、複数の磁気浮
上吸引コイルが巻回されている複数の磁気浮上吸引コア
を結ぶ円の半径方向の磁場が発生して、磁性体からなる
回転体がその全周に亘って半径方向外向きに吸引されて
浮上する。磁気浮上吸引コアと回転体との間隙は、間隙
検出部によって検出され、その検出結果に基づいて、磁
気浮上吸引コイルに供給される電流が間隙制御部によっ
て制御される。
【0015】この第3の環状モータでは、間隙制御部
は、複数の磁気浮上吸引コアを結ぶ円の中心と回転体の
回転軸とが一致するように複数の磁気浮上吸引コイルを
制御することが好ましい。また、複数の磁気浮上吸引コ
アと回転体との間隙は、回転体の直径を含む断面の形状
が、回転体の直径に対して傾いた平行四辺形になってい
るようにしてもよい。
【0016】本発明による第4の環状モータは、強磁性
体および良導体からなる環状回転子と、この環状回転子
と共に回転可能に設けられた回転体と、回転体の最外周
に設けられた環状磁気吸引子と、この環状磁気吸引子を
取り囲むように環状に配置された複数の磁気浮上吸引コ
アと、この複数の磁気浮上吸引コアにそれぞれ巻回さ
れ、複数の磁気浮上吸引コアを結ぶ円の半径方向の磁場
を発生する複数の磁気浮上吸引コイルと、環状回転子に
対向するように複数の磁気浮上吸引コアにそれぞれ固定
された複数の駆動コイルコアと、この複数の駆動コイル
コアにそれぞれ巻回され、多相交流駆動により環状回転
子の円周方向に沿って移動する磁界を発生する複数の駆
動コイルと、複数の磁気浮上吸引コアと環状磁気吸引子
との間隙を検出する間隙検出部と、この間隙検出部の検
出結果に基づいて磁気浮上吸引コイルを制御する間隙制
御部とを備えたものである。
【0017】この第4の環状モータでは、間隙制御部
は、複数の磁気浮上吸引コアを結ぶ円の中心と回転体の
回転軸とが一致するように複数の磁気浮上吸引コイルを
制御することが好ましい。また、複数の磁気浮上吸引コ
アと環状磁気吸引子との間隙は、回転体の直径を含む断
面の形状が、回転体の直径に対して傾いた平行四辺形に
なっているようにしてもよい。
【0018】本発明による第4の環状モータでは、駆動
コイルに多相交流駆動電流が供給され、環状回転子の円
周方向に移動する磁界が発生し、これにより回転体に渦
電流が発生し、回転体自体が回転する。また、これと共
に、回転体の最外周に設けられた環状磁気吸引子を取り
囲むように環状に配置された複数の磁気浮上吸引コイル
に駆動電流が供給され、複数の磁気浮上吸引コイルが巻
回されている複数の磁気浮上吸引コアを結ぶ円の半径方
向の磁場が発生して、環状磁気吸引子がその全周に亘っ
て半径方向外向きに吸引されて、回転体と共に浮上す
る。磁気浮上吸引コアと環状磁気吸引子との間隙は、間
隙検出部によって検出され、その検出結果に基づいて、
磁気浮上吸引コイルに供給される電流が間隙制御部によ
って制御される。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0020】〔第1の実施の形態〕図1は、本発明の第
1の実施の形態に係る環状モータの直径を含む断面構造
を表すものである。この環状モータ10は、例えば、全
体として環状(リング状)を成し、中央部分は中空とな
っている。環状モータ10は、環状回転支持体20と、
環状回転子30とを有している。環状回転子30には、
対象物(ワーク)を取り付けるための回転体31が、環
状回転子30と共に回転可能に設けられている。
【0021】環状回転支持体20は、外周側に配置され
た環状の支持部材21と、この支持部材21の内周側に
配置された環状の係止部材22とによって構成されてい
る。支持部材21は、例えば、中心軸20A方向に沿っ
て延びる円筒部分21Aと、この円筒部分21Aの下端
部から半径方向内側に水平に張り出した環状フランジ部
21Bとを有している。環状フランジ部21Bには、複
数の駆動コイル23が、環状回転支持体20の円周方向
に沿って配置されている。駆動コイル23は、例えば断
面矩形の駆動コイルコア24に巻回されており、二相交
流または三相交流駆動電流が供給されることによって環
状回転支持体20の円周方向に移動する磁界を発生する
ようになっている。環状フランジ部21Bの端部は、係
止部材22に固定されている。なお、本実施の形態で
は、駆動コイル23は、上段のコイル23Aと下段のコ
イル23Bとが一体的に機能するようになっているが、
上段のコイル23Aと下段のコイル23Bとに別々の機
能を担わせることも可能である。例えば、一方を浮上の
ための上下方向の吸引力を発生するものとし、他方を環
状回転子30および回転体31の回転軸を環状回転支持
体20の中心軸20Aに一致させるため、あるいは環状
回転子30および回転体31の半径方向の振動を抑制す
るためのものとしてもよい。
【0022】支持部材21の円筒部分21Aには、環状
回転支持体20と回転体31との間隙40にガス50を
供給するためのガス供給孔25が設けられている。この
ガス50は、その間隙40内の圧力によって回転体31
を環状回転支持体20から中心軸20A方向に浮上させ
るためのものである。ガス50は、例えばガス発生装置
およびガスの供給量や圧力を制御する装置などを含むガ
ス供給部51から、ガス供給孔25を介して供給され
る。支持部材21の円筒部分21Aの内部と、係止部材
22の内部とに、駆動コイル23を冷却するための水冷
系26が設けられている。
【0023】環状回転子30は、例えば、磁性体および
良導体からなり、駆動コイル23の駆動コイルコア24
に対向するように設けられている。
【0024】回転体31は、例えば、平面形状が環状で
あり、環状回転支持体20の中心軸20Aに沿って延び
る円筒部分31Aと、この円筒部分31Aの上端部およ
び下端部からそれぞれ半径方向外側に水平に張り出した
一対の対向する環状フランジ部31B,31Cを有して
いる。環状フランジ部31Bは、例えば、環状回転支持
体20を完全に覆うに十分な長さを有しており、環状回
転子30に固定されている。環状フランジ部31Cは、
例えば、係止部材22に設けられた軸受27に係合して
いる。軸受27は、回転体31の回転に伴って回転しな
がら回転体31を係止することによって回転体31の浮
上量を制限するものであり、具体的には例えばコロ軸受
などが用いられる。
【0025】図2は、係止部材22の一例を、軸受27
側から見た斜視図である。係止部材22は、例えば、断
面矩形の環状部材である。係止部材22には、駆動コイ
ル23の配置される位置に対応する位置に、例えば円周
方向に等間隔をおいて6箇所の切り欠き面22Aが設け
られている。切り欠き面22Aは、例えば、外周面の高
さ方向中心から水平面にかけての斜面として設けられて
おり、軸受27が軸27Aによって固定されている。図
2では、正面の切り欠き面22Aに軸受27が配設され
た状態を示している。なお、切り欠き面22Aの数は駆
動コイル23に対応していればいくつでもよい。
【0026】この環状モータ10では、駆動コイル23
に、例えば二相交流または三相交流駆動電流が供給さ
れ、環状回転支持体20の円周方向に移動する磁界が発
生し、これにより回転体31に渦電流が発生し、回転体
31自体が回転する。また、これと共に、環状回転支持
体20と回転体31との間隙40に、ガス供給孔25を
介して、ガス供給部51からのガス50が供給され、間
隙40内の圧力によって回転体31が中心軸20A方向
に浮上する。このとき、環状回転支持体20と回転体3
1との間隙40、すなわち回転体31の浮上量は、ガス
50による浮上力と、駆動コイル23の環状回転子30
に対する吸引力との平衡により自己制御され、結果的に
回転体31は係止部材22の軸受27からも離れて空中
に浮いた状態で回転する。
【0027】また、この環状モータ10では、回転時の
回転体31の半径方向の位置ずれを自己制御することが
できる。すなわち、回転時に環状回転子30が図3の矢
印60A,60B方向に位置ずれして、図3に点線で示
した位置に来ると、環状回転子30は駆動コイル23に
よって吸引されているので、環状回転子30の幅中心位
置と駆動コイル23の中心位置とが中心線CL上に揃う
ように復元力Fが働く。
【0028】このように本実施の形態では、環状回転支
持体20に、その円周方向に沿って複数の駆動コイル2
3を配置し、例えば二相交流または三相交流駆動電流を
供給することによって円周方向に移動する磁界を発生さ
せて回転体31を回転させるようにしたので、構成が単
純で、高速動作が実現でき、産業機械の抜本的な性能向
上が可能となる。また、用途に応じて規模,寸法,パワ
ー等を自由に変更することができ、小型・薄型モータか
ら中空大口径薄型モータまで広く応用できる。
【0029】また、ガス50の圧力によって回転体31
を浮上させつつ回転させ、その際の浮上量の調整は、ガ
ス50による浮上力と駆動コイル23の吸引力との平衡
により自己制御されるようにしたので、油圧や空気圧な
どによる高精度の位置決めは不要で、対象物の位置決め
が容易となる。
【0030】〔変形例1〕図4は、変形例1に係る環状
モータ10Aを表している。この環状モータ10Aで
は、駆動コイルコア24Aが馬蹄形であること、および
環状回転子30Aが断面馬蹄形であることを除き、第1
の実施の形態で説明した環状モータ10と同一である。
したがって、同一の構成要素には同一の符号を付して、
その詳細な説明を省略する。
【0031】本変形例では、馬蹄形の駆動コイルコア2
4Aおよび断面馬蹄形の環状回転子30Aを用いたの
で、駆動コイルコア24Aと環状回転子30Aとの結合
力が強まり、第1の実施の形態で図3を参照して説明し
たのと同様に、環状回転子30Aの回転時における半径
方向の位置ずれに対する復元力Fが高くなる。よって、
半径方向の位置ずれに対する自己制御機能を一層向上さ
せることができる。
【0032】〔変形例2〕図5は、変形例2に係る環状
モータ10Bを表している。この環状モータ10Bで
は、軸受27を設けた係止部材22の代わりに、回転体
31に接する面の一部に低摩擦部28を有する保護部材
29を設けたことを除き、第1の実施の形態の第1の変
形例で説明した環状モータ10Aと同一である。したが
って、同一の構成要素には同一の符号を付して、その詳
細な説明を省略する。
【0033】保護部材29は、支持部材21の環状フラ
ンジ部21Bの端部に固定され、支持部材21と一体を
なしている。低摩擦部28は、回転体31が中心軸11
方向または半径方向に位置ずれして保護部材29に接触
した場合の保護として設けられるものであり、環状回転
支持体20に対して回転体31の円滑な回転を確保する
ものである。低摩擦部28の材料としては、例えば四フ
ッ化エチレン樹脂など、滑り摩擦係数の低い材料が好ま
しい。
【0034】本変形例によれば、回転体31に接する面
の一部に低摩擦部28を有する保護部材29を設けるよ
うにしたので、環状回転支持体20に対して回転体31
の円滑な回転が可能となる。
【0035】〔第2の実施の形態〕図6は、本発明の第
2の実施の形態に係る環状モータの直径を含む断面構造
を表すものである。この環状モータ10Cは、ガス50
を用いず、磁力のみによって回転体31を浮上させるよ
うにしたものである。すなわち、環状モータ10Cで
は、環状回転支持体20に、中心軸20Aと同じ向き、
すなわち図6における垂直方向の磁場を発生する複数の
磁気吸引コイル70が設けられており、これにより回転
体31を浮上させるようにしている。これ以外は、環状
モータ10Cは、変形例1で説明した環状モータ10A
と同一である。したがって、同一の構成要素には同一の
符号を付して、その説明を省略する。
【0036】磁気吸引コイル70は、環状回転支持体2
0に、その円周方向に沿って配置されており、例えば駆
動コイル23に隣接して配設される。磁気吸引コイル7
0は、例えば、磁気吸引コイルコア71に巻回されてお
り、中心軸20Aと同じ向き、すなわち垂直方向の磁場
を発生するようになっている。
【0037】回転体31の下面側の環状フランジ部31
Cには、磁気吸引コイル70に対向するように環状磁気
吸引子80が設けられている。ここで、磁気吸引コイル
コア71は、例えば馬蹄形を有し、環状磁気吸引子80
は、例えば断面馬蹄形を有していることが好ましい。こ
れにより、回転体31の回転時における位置ずれに対す
る復元力を高めることができるからである。
【0038】また、環状モータ10Cには、例えば環状
回転支持体20と、回転体31の上面側の環状フランジ
部31Aとの向かい合う位置に、間隙検出センサ90が
設けられている。この間隙検出センサ90により、環状
回転支持体20と回転体31との間隙40が検出され、
その検出結果は間隙制御部91に送られるようになって
いる。間隙制御部91は、間隙検出センサ90での検出
結果と間隙40の目標値との差分を検出し、その結果に
基づいて磁気吸引コイル70に流す電流を制御(フィー
ドバック制御)するものである。
【0039】この環状モータ10Cでは、駆動コイル2
3を例えば二相交流または三相交流駆動することにより
環状回転支持体20の円周方向に移動する磁界が発生
し、これにより回転体31が回転すると共に、磁気吸引
コイル70を駆動することによって中心軸20Aと同じ
向きの磁場、すなわち垂直方向の磁場が発生して回転体
31が浮上する。同時に、間隙検出部90によって環状
回転支持体20と回転体31との間隙40が検出され、
その検出結果に基づいて間隙制御部91によって磁気吸
引コイル70の吸引力が制御され、間隙40が一定値に
保持される。
【0040】このように本実施の形態では、環状回転支
持体20に、中心軸20Aと同じ向き、すなわち垂直方
向の磁場を発生する複数の磁気吸引コイル70を設け、
これにより回転体31を浮上させるようにしているの
で、磁力のみで回転体31を浮上させることができる。
【0041】〔第3の実施の形態〕図7は、本発明の第
3の実施の形態に係る環状モータの直径を含む断面構造
を表すものである。上述の第2の実施の形態では、中心
軸20Aと同じ向きの磁場、すなわち垂直方向の磁場を
発生する磁気吸引コイル70によって回転体31を浮上
させるようにしたが、本実施の形態では、図7において
水平方向の磁場を発生する磁気浮上吸引コイル111に
よって、磁性体からなる回転体131を浮上させるよう
にしている。
【0042】この環状モータ10Dは、磁性体からなる
回転体131を備えている。回転体131の周縁には、
半径方向外側に水平に張り出した一対の対向する環状フ
ランジ部131A,131Bが形成されている。これら
の環状フランジ部131A,131Bの内側には、例え
ば強磁性体および良導体からなる一対の環状回転子13
0が設けられている。
【0043】さらに、環状モータ10Dでは、回転体1
31を取り囲むように、複数の磁気浮上吸引コア110
が、環状に配置されている。磁気浮上吸引コア110
は、例えば断面馬蹄形を有し、それぞれ磁気浮上吸引コ
イル111が巻回されている。磁気浮上吸引コイル11
1は、磁気浮上吸引コア110を結ぶ円の半径方向、す
なわち図7における矢印110A,110B方向の磁
場、すなわち図7における水平方向の磁場を発生するよ
うになっている。
【0044】磁気浮上吸引コア110には、支持部材1
12によって、それぞれ駆動コイルコア120が固定さ
れている。駆動コイルコア120は、回転体131に設
けられた一対の環状回転子130に対向している。駆動
コイルコア120には駆動コイル121が巻回され、駆
動コイル121は、例えば二相交流または三相交流で駆
動され、環状回転子130の円周方向に沿って移動する
磁界を発生するようになっている。
【0045】支持部材112の内部には、磁気浮上吸引
コイル111および駆動コイル121を冷却するための
水冷系113が設けられている。
【0046】また、環状モータ10Dには、磁気浮上吸
引コア110と回転体131との間隙140を検出する
ため、間隙検出センサ150が設けられている。この間
隙検出センサ150により、磁気浮上吸引コア110と
回転体131との間隙140が検出され、その検出結果
は間隙制御部151に送られるようになっている。間隙
制御部151は、間隙検出センサ150での検出結果と
間隙140の目標値との差分を検出し、その結果に基づ
いて磁気吸引コイル111に流す電流を制御(フィード
バック制御)するものである。このとき、間隙制御部1
51は、間隙140の目標値を、磁気浮上吸引コア11
0を結ぶ円の中心と、回転体131の回転軸131Aと
が一致するように設定することが好ましい。
【0047】この環状モータ10Dでは、駆動コイル1
21を例えば二相交流または三相交流で駆動することに
よって、環状回転子130の円周方向に移動する磁界が
発生し、これにより回転体131が回転すると共に、磁
気浮上吸引コイル111を駆動することによって磁気浮
上吸引コア110を結ぶ円の半径方向(矢印110A,
110B方向)の磁場、すなわち水平方向の磁場が発生
し、磁性体からなる回転体131がその全周に亘って半
径方向外向きに吸引されて浮上する。同時に、間隙検出
センサ150によって磁気浮上吸引コア110と回転体
131との間隙140が検出され、その検出結果に基づ
いて間隙制御部151によって磁気浮上吸引コイル11
1の吸引力が制御され、間隙140が一定値に保持され
る。これにより、間隙制御部151は、磁気浮上吸引コ
ア110を結ぶ円の中心と、回転体131の回転軸13
1Aとが一致するように、磁気浮上吸引コイル111を
制御する。
【0048】このように本実施の形態によれば、磁性体
からなる回転体131を取り囲むように、複数の磁気浮
上吸引コイル111を環状に配置し、この磁気浮上吸引
コイル111を駆動することによって磁気浮上吸引コア
110を結ぶ円の半径方向(矢印110A,110B方
向)の磁場、すなわち水平方向の磁場を発生させ、これ
により回転体131を浮上させるようにしているので、
回転体131の位置制御が容易で、実用性が高い環状モ
ータ10Dを実現することができる。
【0049】〔変形例3〕図8は、変形例3に係る環状
モータ10Eを表している。この環状モータ10Eで
は、磁気浮上吸引コア110と回転体131との間隙1
40が、回転体131の直径を含む断面の形状が、回転
体131の直径に対して傾いた平行四辺形になっている
ことを除き、第3の実施の形態で説明した環状モータ1
0Dと同一である。したがって、同一の構成要素には同
一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【0050】本変形例では、断面平行四辺形の間隙14
0を設けたので、磁気浮上吸引コア10を結ぶ円の半径
方向(矢印110A,110B方向、すなわち水平方
向)およびこれに垂直な方向における吸引力が高まる。
【0051】〔第4の実施の形態〕図9は、本発明の第
4の実施の形態に係る環状モータの直径を含む断面構造
を表すものである。上述の第3の実施の形態では、磁性
体からなる回転体131に、強磁性体および良導体から
なる環状回転子130を設けるようにしたが、本実施の
形態では、例えば強磁性体および良導体からなる環状回
転子160と、環状磁気吸引子161とを、それぞれ別
個の部材として設けている。これ以外は、本実施の形態
の環状モータ10Fは、第3の実施の形態で説明した環
状モータ10Dと同一である。したがって、同一の構成
要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。
【0052】この環状モータ10Fでは、駆動コイル1
21を例えば二相交流または三相交流で駆動することに
よって、環状回転子160の円周方向に移動する磁界が
発生し、これにより回転体162が回転すると共に、磁
気浮上吸引コイル111を駆動することによって磁気浮
上吸引コア110を結ぶ円の半径方向、すなわち図9に
おける矢印110A,110B方向の磁場、すなわち水
平方向の磁場が発生して、環状磁気吸引子161がその
全周に亘って半径方向外向きに吸引されて、回転体16
2と共に浮上する。同時に、間隙検出センサ150によ
って磁気浮上吸引コア110と環状磁気吸引子161と
の間隙140が検出され、その検出結果に基づいて、間
隙制御部151によって磁気浮上吸引コイル111の吸
引力が制御され、間隙140が一定値に保持される。こ
れにより、間隙制御部151は、磁気浮上吸引コア11
0を結ぶ円の中心と、回転体162の回転軸162Aと
が一致するように、磁気浮上吸引コイル111を制御す
る。
【0053】本実施の形態によれば、環状回転子160
と環状磁気吸引子161とを別個の部材として設けるよ
うにしたので、駆動コイル121の磁界と磁気浮上吸引
コイル111の磁界との干渉を低減することができる。
【0054】以上、実施の形態および変形例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および変形
例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
例えば、上記各実施の形態では、回転体31,131,
162は、平面形状が環状で、中央部分が中空であるも
のとして説明したが、これらは、平面形状が円板など他
の形状であってもよい。
【0055】また、例えば、第1の実施の形態では、1
箇所につき一つの切り欠き面22Aを設けるようにした
係止部材22を用いる場合について説明したが、例えば
図10に示したように、山形を成す一対の切り欠き面2
2A,22Bを設け、それぞれに軸受27を配設した係
止部材を用いるようにすれば、両面処理用の環状モータ
を構成することが可能である。
【0056】加えて、例えば、第1の実施の形態では、
支持部材21を外周側に、係止部材22を内周側に配置
した場合について説明したが、支持部材21を内周側
に、係止部材22を外周側に配置する構成とすることも
可能である。
【0057】また、例えば、変形例2で説明した低摩擦
部28は、第1の実施の形態または変形例1の係止部材
22にも設けることができる。
【0058】さらに、上記変形例3は、第3の実施の形
態の変形例として説明したが、第4の実施の形態につい
ても同様に適用可能である。すなわち、環状磁気吸引子
161と磁気浮上吸引コア110との間隙140を、回
転体162の直径に対して傾いた平行四辺形の断面形状
とすることもできる。
【0059】また、上記第4の実施の形態において、図
9に示した環状モータ10Fを、例えば上下を逆にした
構成とすることも可能である。この構成では、環状モー
タの吸引力を支持にも利用することができ、有利であ
る。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし請求
項5のいずれか1項に記載の環状モータによれば、環状
回転支持体に、その円周方向に沿って複数の駆動コイル
を配置し、多相交流駆動によって円周方向に移動する磁
界を発生させて回転体を回転させるようにしたので、簡
素な構成で、高速動作を実現でき、産業機械の抜本的な
性能向上が可能となる。また、用途に応じて規模,寸
法,パワー等は自由に変更することができるので、小型
・薄型モータから中空大口径薄型モータまで広く応用で
きる。
【0061】また、ガスの圧力によって環状回転体を浮
上させつつ回転させ、その際の浮上量の調整は、ガスに
よる浮上力と駆動コイルの吸引力との平衡により自己制
御されるようにしたので、油圧や空気圧などによる高精
度の位置決めは不要で、対象物の位置決めが容易とな
る。
【0062】特に、請求項5記載の環状モータによれ
ば、駆動コイルコアを馬蹄形とし、環状回転子を断面馬
蹄形としたので、環状回転子の回転時における半径方向
の位置ずれに対する復元力が高まり、半径方向の位置ず
れに対する自己制御機能を一層向上させることができ
る。
【0063】請求項6または請求項7記載の環状モータ
によれば、環状回転支持体に、環状回転支持体の中心軸
と同じ向きの磁場を発生する複数の磁気吸引コイルを設
け、これにより回転体を浮上させるようにしているの
で、磁力のみで回転体を浮上させることができる。
【0064】請求項8ないし請求項10のいずれか1項
に記載の環状モータによれば、磁性体からなる回転体を
取り囲むように、複数の磁気浮上吸引コイルを、環状に
配置し、この磁気浮上吸引コイルを駆動することによっ
て磁気浮上吸引コアを結ぶ円の半径方向の磁場を発生さ
せ、これにより回転体を浮上させるようにしているの
で、環状回転体の位置制御が容易で、実用性が高い環状
モータを実現することができる。
【0065】請求項11ないし請求項13のいずれか1
項に記載の環状モータによれば、環状回転体に、環状回
転子と環状磁気吸引子とを別個の部材として設けるよう
にしたので、駆動コイルの磁界と磁気浮上吸引コイルの
磁界との干渉を低減することができる。
【0066】特に、請求項10または請求項13記載の
環状モータによれば、磁気浮上吸引コアと回転体との間
隙、または磁気浮上吸引コアと環状磁気吸引子との間隙
を、回転体の直径を含む断面の形状が、回転体の直径に
対して傾いた平行四辺形となるようにしたので、磁気浮
上吸引コアを結ぶ円の半径方向およびこれに垂直な方向
における吸引力が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る環状モータの
直径を含む断面図である。
【図2】図1に示した内周側部材の一例を、係止部の側
から見た斜視図である。
【図3】図1に示した回転体の回転時における半径方向
の位置ずれの自己制御を説明するための一部拡大断面図
である。
【図4】本発明の変形例1に係る環状モータの直径を含
む断面図である。
【図5】本発明の変形例2に係る環状モータの直径を含
む断面図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係る環状モータの
直径を含む断面図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係る環状モータの
直径を含む断面図である。
【図8】本発明の変形例3に係る環状モータの直径を含
む断面図である。
【図9】本発明の第4の実施の形態に係る環状モータの
直径を含む断面図である。
【図10】図1に示した内周側部材の他の例を表す斜視
図である。
【符号の説明】
10,10A,10B,10C,10D,10E,10
F,10G…環状モータ、20…環状回転支持体、20
A…中心軸、21…支持部材、22…係止部材、23…
駆動コイル、24,24A…駆動コイルコア、25…ガ
ス供給孔、26,113…水冷系、27…軸受、28…
低摩擦部、29…保護部材、30,30A,130,1
60…環状回転子、31,131,162…回転体、4
0,140…間隙、50…ガス、51…ガス供給部、7
0…磁気吸引コイル、71…磁気吸引コイルコア、8
0,161…環状磁気吸引子、90,150…間隙検出
センサ、91,151…間隙制御部、110…磁気浮上
吸引コア、111…磁気浮上吸引コイル、112…支持
部材、120…駆動コイルコア、121…駆動コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 5/173 H02K 5/173 A B 7/09 7/09 9/19 9/19 A 17/02 17/02 A 17/08 17/08 G 17/12 17/12 A Fターム(参考) 3J102 AA01 AA02 AA09 BA03 BA19 CA19 CA27 DA09 DB05 DB11 EA02 EA06 EB03 GA13 5H013 AA03 DD01 FF01 5H605 BB05 BB10 BB20 CC04 EB10 EB12 EB17 FF06 5H607 AA00 BB01 BB06 BB13 BB25 CC01 GG07 GG08 GG13 GG14 GG20 GG21 HH01 KK00 5H609 BB02 BB20 BB21 PP02 PP08 QQ04 QQ18

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状回転支持体と、 この環状回転支持体に、その円周方向に沿って配置さ
    れ、多相交流駆動により前記円周方向に移動する磁界を
    発生する複数の駆動コイルと、 この複数の駆動コイルに対向する環状回転子と、 この環状回転子と共に回転可能に設けられた回転体と、 前記環状回転支持体と前記回転体との間隙に、前記回転
    体を前記環状回転支持体の中心軸方向に浮上させるため
    のガスを供給するガス供給手段とを備えたことを特徴と
    する環状モータ。
  2. 【請求項2】 前記複数の駆動コイルを冷却するための
    水冷系を備えたことを特徴とする請求項1記載の環状モ
    ータ。
  3. 【請求項3】 前記環状回転支持体は、 前記複数の駆動コイルが設けられている支持部材と、 前記回転体の回転に伴って回転しながら前記回転体を係
    止する回転可能な軸受を有する係止部材とを備えたこと
    を特徴とする請求項1または請求項2記載の環状モー
    タ。
  4. 【請求項4】 前記環状回転支持体は、 前記複数の駆動コイルが設けられている支持部材と、 前記回転体に接する面のうち少なくとも一部に低摩擦部
    を有する保護部材とを備えたことを特徴とする請求項1
    または請求項2記載の環状モータ。
  5. 【請求項5】 前記複数の駆動コイルは、それぞれ馬蹄
    形の駆動コイルコアに巻回されており、 前記環状回転子は、前記中心軸を含む断面の形状が馬蹄
    形であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のい
    ずれか1項に記載の環状モータ。
  6. 【請求項6】 環状回転支持体と、 この環状回転支持体に、その円周方向に沿って配置さ
    れ、多相交流駆動により前記円周方向に移動する磁界を
    発生する複数の駆動コイルと、 前記環状回転支持体に、その円周方向に沿って配置さ
    れ、前記環状回転支持体の中心軸と同じ向きの磁場を発
    生する複数の磁気吸引コイルと、 前記複数の駆動コイルに対向する環状回転子と、 前記複数の磁気吸引コイルに対向する環状磁気吸引子
    と、 前記環状回転子および前記環状磁気吸引子と共に回転可
    能に設けられた回転体と、 前記環状回転支持体と前記回転体との間隙を検出する間
    隙検出部と、 この間隙検出部の検出結果に基づいて前記間隙を一定値
    に保持するように前記複数の磁気吸引コイルを制御する
    間隙制御部とを備えたことを特徴とする環状モータ。
  7. 【請求項7】 前記複数の駆動コイルは、それぞれ馬蹄
    形の駆動コイルコアに巻回されており、 前記複数の磁気吸引コイルは、それぞれ馬蹄形の磁気吸
    引コイルコアに巻回されており、 前記環状回転子および前記環状磁気吸引子は、前記中心
    軸を含む断面の形状が馬蹄形であることを特徴とする請
    求項6記載の環状モータ。
  8. 【請求項8】 強磁性体および良導体からなる環状回転
    子と、 磁性体からなり、前記環状回転子と共に回転可能に設け
    られた回転体と、 この回転体を取り囲むように環状に配置された複数の磁
    気浮上吸引コアと、 この複数の磁気浮上吸引コアにそれぞれ巻回され、前記
    複数の磁気浮上吸引コアを結ぶ円の半径方向の磁場を発
    生する複数の磁気浮上吸引コイルと、 前記環状回転子に対向するように前記複数の磁気浮上吸
    引コアにそれぞれ固定された複数の駆動コイルコアと、 この複数の駆動コイルコアにそれぞれ巻回され、多相交
    流駆動により前記環状回転子の円周方向に沿って移動す
    る磁界を発生する複数の駆動コイルと、 前記複数の磁気浮上吸引コアと前記回転体との間隙を検
    出する間隙検出部と、 この間隙検出部の検出結果に基づいて前記磁気浮上吸引
    コイルを制御する間隙制御部とを備えたことを特徴とす
    る環状モータ。
  9. 【請求項9】 前記間隙制御部は、前記複数の磁気浮上
    吸引コアを結ぶ円の中心と前記回転体の回転軸とが一致
    するように前記複数の磁気浮上吸引コイルを制御するこ
    とを特徴とする請求項8記載の環状モータ。
  10. 【請求項10】 前記複数の磁気浮上吸引コアと前記回
    転体との間隙は、前記回転体の直径を含む断面の形状
    が、前記回転体の直径に対して傾いた平行四辺形になっ
    ていることを特徴とする請求項8または請求項9記載の
    環状モータ。
  11. 【請求項11】 強磁性体および良導体からなる環状回
    転子と、 この環状回転子と共に回転可能に設けられた回転体と、 前記回転体の最外周に設けられた環状磁気吸引子と、 この環状磁気吸引子を取り囲むように環状に配置された
    複数の磁気浮上吸引コアと、 この複数の磁気浮上吸引コアにそれぞれ巻回され、前記
    複数の磁気浮上吸引コアを結ぶ円の半径方向の磁場を発
    生する複数の磁気浮上吸引コイルと、 前記環状回転子に対向するように前記複数の磁気浮上吸
    引コアにそれぞれ固定された複数の駆動コイルコアと、 この複数の駆動コイルコアにそれぞれ巻回され、多相交
    流駆動により前記環状回転子の円周方向に沿って移動す
    る磁界を発生する複数の駆動コイルと、 前記複数の磁気浮上吸引コアと前記環状磁気吸引子との
    間隙を検出する間隙検出部と、 この間隙検出部の検出結果に基づいて前記磁気浮上吸引
    コイルを制御する間隙制御部とを備えたことを特徴とす
    る環状モータ。
  12. 【請求項12】 前記間隙制御部は、前記複数の磁気浮
    上吸引コアを結ぶ円の中心と前記回転体の回転軸とが一
    致するように前記複数の磁気浮上吸引コイルを制御する
    ことを特徴とする請求項11記載の環状モータ。
  13. 【請求項13】 前記複数の磁気浮上吸引コアと前記環
    状磁気吸引子との間隙は、前記回転体の直径を含む断面
    の形状が、前記回転体の直径に対して傾いた平行四辺形
    になっていることを特徴とする請求項11または請求項
    12記載の環状モータ。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011024385A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Tokyo Univ Of Science 二重回転子構造磁気支持モータ及び該二重回転子構造磁気支持モータを搭載したターンテーブル
KR101514149B1 (ko) 2013-03-27 2015-04-21 가부시키가이샤 야스카와덴키 직접 구동 모터
CN107061493A (zh) * 2017-05-04 2017-08-18 昆明理工大学 基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法
CN109058296A (zh) * 2018-10-09 2018-12-21 珠海格力电器股份有限公司 定子组件和吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构
WO2023226404A1 (zh) * 2022-05-26 2023-11-30 珠海格力电器股份有限公司 一种磁悬浮轴承、压缩机
CN118564559A (zh) * 2024-07-31 2024-08-30 山东天瑞重工有限公司 一种磁悬浮旋转机械、磁悬浮电机及控制方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5471604A (en) * 1977-11-18 1979-06-08 Toshiba Corp Turntable driving device
JPS59213254A (ja) * 1983-05-18 1984-12-03 Nippon Seiko Kk モ−タ
JPS624860U (ja) * 1985-06-24 1987-01-13
JPS62296738A (ja) * 1986-06-16 1987-12-24 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車の走行駆動源用同期電動機
JPS63111311A (ja) * 1986-10-28 1988-05-16 Mitsubishi Electric Corp 磁気軸受装置
JPH0798016A (ja) * 1993-09-28 1995-04-11 Ebara Corp 磁気軸受装置
JPH07208470A (ja) * 1994-01-21 1995-08-11 Yaskawa Electric Corp 磁気軸受を用いた同期回転電機とその制御装置及び方法
JP2001200838A (ja) * 1999-11-09 2001-07-27 Seiko Instruments Inc 流体動圧軸受、流体動圧軸受装置、流体動圧軸受の製造方法、及び軸受表面加工方法
JP2002089560A (ja) * 2000-09-13 2002-03-27 Ebara Corp 磁気浮上回転機械

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5471604A (en) * 1977-11-18 1979-06-08 Toshiba Corp Turntable driving device
JPS59213254A (ja) * 1983-05-18 1984-12-03 Nippon Seiko Kk モ−タ
JPS624860U (ja) * 1985-06-24 1987-01-13
JPS62296738A (ja) * 1986-06-16 1987-12-24 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車の走行駆動源用同期電動機
JPS63111311A (ja) * 1986-10-28 1988-05-16 Mitsubishi Electric Corp 磁気軸受装置
JPH0798016A (ja) * 1993-09-28 1995-04-11 Ebara Corp 磁気軸受装置
JPH07208470A (ja) * 1994-01-21 1995-08-11 Yaskawa Electric Corp 磁気軸受を用いた同期回転電機とその制御装置及び方法
JP2001200838A (ja) * 1999-11-09 2001-07-27 Seiko Instruments Inc 流体動圧軸受、流体動圧軸受装置、流体動圧軸受の製造方法、及び軸受表面加工方法
JP2002089560A (ja) * 2000-09-13 2002-03-27 Ebara Corp 磁気浮上回転機械

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011024385A (ja) * 2009-07-17 2011-02-03 Tokyo Univ Of Science 二重回転子構造磁気支持モータ及び該二重回転子構造磁気支持モータを搭載したターンテーブル
KR101514149B1 (ko) 2013-03-27 2015-04-21 가부시키가이샤 야스카와덴키 직접 구동 모터
CN107061493A (zh) * 2017-05-04 2017-08-18 昆明理工大学 基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法
CN109058296A (zh) * 2018-10-09 2018-12-21 珠海格力电器股份有限公司 定子组件和吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构
CN109058296B (zh) * 2018-10-09 2024-03-05 珠海格力电器股份有限公司 定子组件和吸斥力混合式磁悬浮轴向轴承结构
WO2023226404A1 (zh) * 2022-05-26 2023-11-30 珠海格力电器股份有限公司 一种磁悬浮轴承、压缩机
CN118564559A (zh) * 2024-07-31 2024-08-30 山东天瑞重工有限公司 一种磁悬浮旋转机械、磁悬浮电机及控制方法

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