JP2005061581A - 磁気軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸方向及び傾き方向の制御性に優れ、より一層の小型化及び軽量化が図れる磁気軸受を提供する。
【解決手段】 ロータ２に向けて突設された複数の主極３の磁束集中部に対して、バイアス磁束Φｂを供給する永久磁石１６を有する補極４の先端が、周方向にずれた位置に配置され、補極４の先端が第１極性となりこれと隣接する主極３の磁束集中部が第２極性となるように磁気回路が形成される。複数の主極３にのみ巻回された第１の励磁コイル１５によってラジアル制御磁束Φｒを制御してラジアル方向の磁気力を制御する。各補極４の先端は軸方向駆動部となる。この軸方向駆動部は、継鉄１７と、この継鉄１７にロータ２の回転軸と平行な軸心回りで巻回された第２の励磁コイル１８とを備える。ロータ２は、軸方向の幅が継鉄１７の先端の軸方向の幅よりも小さい円筒状外周面を有する磁性体で構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気力によってロータを非接触状態で支持する磁気軸受に関し、特にロータを軸（スラスト）方向１軸及び傾き（チルト）方向２軸の計３軸、又はこれに径方向２軸を加えた計５軸の制御を可能にした磁気軸受に関する。

磁気軸受は、回転体を非接触で支持することができるため、制御技術の発展に伴って各種の軸受に利用されてきている。最近では、超小型回転体用の磁気軸受が要望されてきている。しかし、電磁石を使用した磁気軸受は、ロータを浮上させるために大きな電流を必要とするため、消費電力が大きくなってしまう。また、少ない電流で磁気力を大きくするためには、ロータとステータとの間のギャップが小さいことが要求され、高い工作精度が必要になる。

これらの問題を解決する有力な方法として、近年、性能向上が顕著な永久磁石のバイアス磁束を利用したハイブリッド型の磁気軸受が使用されるようになってきた。このハイブリッド型の磁気軸受として最も普及しているものは、ロータの回転軸方向に隔てて配置された２つのラジアル磁気軸受の間に軸方向に着磁された永久磁石を挟み、一方のラジアル軸受をＮ極に、他方のラジアル軸受をＳ極にバイアス磁化し、このバイアス磁束を励磁コイルによってラジアル方向の一方では強め、他方では弱めることによってラジアル吸引力を制御するようにしたものである（特許文献１）。

しかし、上述した従来のハイブリッド型の磁気軸受では、２つのラジアル磁気軸受が必要になるうえ、２つの磁気軸受間で磁気回路を構成しなければならないため、小型化及び軽量化が困難である。より一層の小型化、軽量化を図るためには、単一のラジアル磁気軸受からなるハイブリッド型の磁気軸受を構成する必要がある。このような要請から、従来、単一のラジアル磁気軸受をハイブリッド型としたものも知られている（特許文献２，３）。
特許文献２に開示された磁気軸受は、中心部でロータを支持する環状のステータが、中心のロータに向かって突出し周方向に所定間隔で配設された複数の突極（電磁石コア）を有し、これら突極の基端部を長手方向に着磁された円弧状の永久磁石で結合することにより、平面内でバイアス磁束の磁気回路を形成している。
また、特許文献３に開示された磁気軸受は、上記と同様な複数の突極を有するステータの前記複数の突極先端部を覆うように、厚み方向に着磁された永久磁石を突極先端部に装着してなる。この場合にも、平面内で磁気回路が形成される。
特開２００３−０２１１４０公報（段落００５３〜００５６、図６） 特開２００１−０４１２３８公報（段落００１１〜００１４、図１） 特開平１１−１０１２３４号公報（段落０００９、図１）

しかし、上述した特許文献２，３に開示された磁気軸受では、軸（スラスト）方向及び傾き（チルト）方向の安定性については、受動安定に頼らざるを得ず、そのためにロータに軸方向及び傾き方向の負荷がかかると、傾いて回転したり、振動が発生したりして制御が困難になるという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、軸方向及び傾き方向の制御性に優れた小型化及び軽量化が可能な磁気軸受を提供することを目的とする。

本発明に係る磁気軸受は、ステータと、このステータに磁気力によって非接触状態で支持されて回転するロータとを有する磁気軸受において、前記ステータは、前記ロータに向けて径方向に突設されて先端の磁束集中部から前記ロータに対してバイアス磁束を供給する複数の永久磁石と、前記複数の永久磁石の先端に設けられ前記ロータをその軸方向に磁気力で駆動する励磁コイルを有する軸方向駆動部とを有することを特徴とする。

本発明に係る他の磁気軸受は、ステータと、このステータに磁気力によって非接触状態で支持されて回転するロータとを有する磁気軸受において、前記ステータが、前記ロータに向けて径方向に突設されて先端の磁束集中部が前記ロータに対して所定のギャップを介して対向し前記ロータをその径方向に磁気力で駆動する第１の励磁コイルを有する複数の主極と、前記複数の主極の磁束集中部に対してそれぞれ周方向にずれた位置に配置され先端が第１極性となりこれと隣接する前記主極の磁束集中部が第２極性となるようにバイアス磁束を供給する永久磁石を有する複数の補極と、前記複数の補極の先端に設けられ前記ロータをその軸方向に磁気力で駆動する第２の励磁コイルを有する軸方向駆動部とを有することを特徴とする。

本発明の一つの実施形態では、前記ステータが、磁性体からなる環状部、並びにこの環状部の内周側から中心に向けて突出すると共に周方向に所定間隔で配置された複数の主突極部を有する第１の継鉄を備え、前記主極が、前記継鉄の主突極部と、この主突極部に巻回された前記第１の励磁コイルとを備え、前記補極が、前記継鉄の隣接する主突極部の間に配置されて前記第１極性の極を先端側に向けて装着された永久磁石と、前記永久磁石の先端側に装着された第２の継鉄とを備え、前記軸方向駆動部が、前記第２の継鉄と、この第２の継鉄に前記ロータの回転軸と平行な軸心回りで巻回された前記第２の励磁コイルとを備え、前記ロータが、前記ステータの内側に配置されて前記主突極部の先端及び前記第２の継鉄の先端と所定のギャップを介して対向し軸方向の幅が前記第２の継鉄の先端の軸方向の幅よりも小さい円筒状外周面を有する磁性体で構成されていることを特徴とする。

本発明の他の実施形態では、前記ステータに対する前記ロータの径方向の変位を検出し、前記第１の励磁コイルの電流値を制御すると共に、前記ステータに対する前記ロータの軸方向及び傾き方向の変位を検出し、前記第２の励磁コイルの電流値を制御する制御回路を備えたことを特徴とする。

本発明の磁気軸受によれば、永久磁石によるバイアス磁束の上下の強度バランスを、軸方向制御部の例示コイルによって調整することにより、ロータを軸方向及び傾き方向に制御することができるので、軸方向及び傾き方向の制御性に優れ、小型化及び軽量化も図ることができる。

また、本発明の他の磁気軸受によれば、ロータに向けて突設された複数の主極の磁束集中部に対して、バイアス磁束を供給する永久磁石を有する補極の先端が、周方向にずれた位置に配置され、補極の先端が第１極性となりこれと隣接する主極の磁束集中部が第２極性となるように磁気回路が形成される。そして、複数の主極にのみ巻回された第１の励磁コイルによって発生磁束を制御してロータのラジアル方向の磁気力を制御すると共に、複数の永久磁石の先端に設けられた第２の励磁コイルによってロータの軸方向の磁気力を制御するようにしている。また、第２の励磁コイルは、ロータの周方向に配置された複数の永久磁石の先端に設けられているので、周方向の対向する位置の第２の励磁コイルによる磁気力の制御を、一方では軸方向の上方に向かう力、他方では下方に向かう力となるように制御することにより、傾斜（チルト）方向の制御も可能となる。

本願発明によれば、単一の磁気軸受で、ラジアル方向のみならず、軸方向及び傾斜方向の制御も可能であり、しかも、これらはそれぞれ独立に制御可能である。従って、ロータに偏心負荷がかかるような場合でも、安定した制御が可能になる。

以下、添付の図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る４極型の磁気軸受の構成を示す断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ’線による拡大断面図である。
磁気軸受は、外側に配置された環状のステータ１と、このステータ１の内側に配置されたロータ２とを有する。
ステータ１は第１の継鉄１１を含む。継鉄１１は、積層鋼板等の磁性材料からなり、環状部１２と、この環状部１２の内周側から中心に向けて突出し周方向に９０°の間隔で配置された４つの主突極部１３とを有する。４つの主突極部１３には、それぞれ第１の励磁コイル１５が巻回され、この第１の励磁コイル１５と主突極部１３とで主極３が構成されている。環状部１２の内周で４つの主突極部１３と４５°位相がずれた位置には、バイアス磁束の生成用の４つの永久磁石１６が第１の極性（例えばＮ極）をロータ２に向かう先端側にして装着されている。この永久磁石１６の先端側には、第２の継鉄１７が装着されている。この第２の継鉄は、図１（ｂ）に示すように、ロータ２の外周面と所定のギャップを介して対向する先端面を有し、この先端面及びこれと反対側の基端面に周方向に延びる溝１７ａ，１７ｂが形成されており、これらの溝１７ａ，１７ｂに第２の励磁コイル１８が、ロータ２の回転軸と平行な軸心回りで巻回されている。そして、永久磁石１６と第２の継鉄１７とで補極４が構成され、第２の継鉄１７と第２の励磁コイル１８とで軸方向駆動部が構成されている。

一方、ロータ２は、少なくとも外周部に積層鋼板や電磁材料等の磁性体を配したもので、ステータ１の内側に配置されている。図１（ｂ）にも示すように、ロータ２の少なくとも外周側は、円板状に形成され、その外周面の軸方向幅は、第２の継鉄１７の軸方向幅よりも小さく設定されている。

このような磁気軸受によれば、図１（ａ）に点線矢印で示すように、永久磁石１６の先端側がＮ極に着磁されているので、永久磁石１６によって生成されるバイアス磁束Φｂが、補極４の先端からロータ２を介して両側で隣接する主極３に至り、更に環状部１２を介して補極４に戻る経路に形成される。これにより、主極３の先端（磁束集中部）はＳ極となる。また、対向する主極３の励磁コイル１５同士を直列に接続し、電流の向きを同じ向きとする、即ち対向する主極３の対向面を互いに異なる極とするように励磁することにより、主極３の励磁コイル１５で生成されるラジアル制御磁束Φｒは、一方の主極３の磁束を強め、他方の主極３の磁束を弱めるように作用する。これにより、ラジアル方向の力が発生しラジアル軸受としての機能を発揮する。ラジアル制御磁束Φｒは、主極３同士を介した経路、つまりバイアス磁束Φｂの経路とは独立した経路に形成されるので、ラジアル制御磁束Φｒが、バイアス磁束Φｂに影響されることが少なく、制御力及び制御応答性が向上する。

一方、図１（ｂ）に示すように、永久磁石１６から供給されるバイアス磁束Φｂは、第２の継鉄１７をロータ２方向に通過するが、第２の継鉄１７の厚みがロータ２の厚みよりも厚いため、磁束は水平方向よりも上向き及び下向きに傾き、軸方向成分持つ。ここで第２の励磁コイル１８に、図１（ｂ）に示すような向きの電流を流すと、図示のような向きのアキシャル制御磁束Φａが生成され、上下のバイアス磁束Φｂのうち上側の磁束は強められ、下側の磁束は弱められることになるので、ロータ２には、図中白抜き矢印で示すような上向きの力Ｆが発生する。また、第２の励磁コイル１８に逆向きの電流を流すと、ロータ２には下向きの力が発生する。なお、これによってもトータル的なバイアス磁束Φｂは上下で相殺されて変化しないので、アキシャル方向の制御が、ラジアル方向の制御に影響を与えることはない。すなわち両制御はそれぞれ独立に行うことができる。

なお、ステータ１の第２の継鉄１７の先端部の厚さをロータ２の厚さに対してどの程度厚くするかは、磁場解析等によって決定することができる。図２のように、第２の継鉄１９をロータ２の上下に張り出すようにすると、バイアス磁束Φｂ及びアキシャル制御磁束Φａの軸方向成分が増すので、更に軸方向制御は容易になる。但し、ロータ２の上下移動を制限せず、組立ても容易であるという点では、図１（ｂ）の例の方が有利である。

いま、第２の励磁コイル１８は、図１（ａ）に示すように、水平垂直方向をそれぞれｘ方向及びｙ方向とすると、補極４は、ロータ２の回りに４５°、１３５°、２２５°、３１５°と、９０°の間隔で４つ設けられているので、第２の励磁コイル１７のロータ２への作用点もｘｙ座標系で、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の位置に設定される。これらの作用点をそれぞれＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄとし、ロータ２の理想的な回転軸方向をｚ方向としてｘｙｚの三次元座標軸を設定すると、図３（ａ）に示すように、作用点Ｐａ，Ｐｄに下向きの力を与え、作用点Ｐｂ，Ｐｃに上向きの力を与えると、ロータ２は、ｘ軸方向にチルト角θｘで傾斜する。同様に、図３（ｂ）に示すように、作用点Ｐａ，Ｐｂに下向きの力を与え、作用点Ｐｃ，Ｐｄに上向きの力を与えると、ロータ２は、ｙ軸方向にチルト角θｙで傾斜する。更に、図３（ｃ）に示すように、全ての作用点Ｐａ〜Ｐｄに同一の向きの力を与えると、軸方向（ｚ軸方向）に移動する。
以上により、ラジアル方向２軸（ｘ，ｙ）、アキシャル方向１軸（ｚ）、及びチルト方向２軸（θｘ，θｙ）の計５軸の制御が可能になる。

図４は、本実施形態の磁気軸受のラジアル方向の制御を行う制御回路を示す図である。
いま、ｘｙ座標系で０°と９０°の位置に、それぞれ位置センサ２１，２２が設けられる。この位置センサ２１，２２としては、渦電流センサ、インダクタンスセンサ等を用いることができる。位置センサ２１，２２の出力は、それぞれセンサアンプ２３，２４にて増幅され、それらの出力がそれぞれｘ方向変位信号、ｙ方向変位信号としてｘ方向コントローラ２５及びｙ方向コントローラ２６に供給される。ｘ方向コントローラ２５及びｙ方向コントローラ２６は、それぞれｘ方向変位信号及びｙ方向変位信号に基づいて、例えばＰＩＤ制御信号を出力し、これをパワーアンプ２７，２８を介して、各主極３の励磁コイル１５にフィードバックする。このように、ｘ，ｙ方向で独立して制御することにより、ラジアル方向の位置決めが可能になる。また、このように、対向する主極３の励磁コイル１５同士を直接に接続することにより、２極分を１つのパワーアンプで駆動することができる。

図５は、本実施形態の磁気軸受のアキシャル方向及びチルト方向の制御を行う制御回路を示す図である。
ロータ２には、例えばｘｙ方向の４箇所（角度にして０°、９０°、１８０°、２７０°の位置）に、軸方向の変位を検出する位置センサ３１，３２，３３，３４が設けられる。これらの位置センサ３１〜３４も、渦電流センサ、インダクタンスセンサ等を用いることができる。位置センサ３１〜３４の出力は、それぞれセンサアンプ３５，３６，３７，３８にて増幅されたのち、座標変換回路４０に供給される。座標変換回路４０は、４つの位置センサ３１〜３４で検出された軸方向変位から、ロータ２の軸方向（ｚ）変位及びチルト方向（θｘ，θｙ）変位を求め、それらの出力がそれぞれｚ方向変位信号、θｘ方向変位信号及びθｙ方向変位信号としてｚ方向コントローラ４１、θｘ方向コントローラ４２及びθｙ方向コントローラ４３にそれぞれ供給される。これらコントローラ４１〜４３は、それぞれ各方向変位信号に基づいて、例えばＰＩＤ制御信号を出力し、これを再度座標変換回路４４で、各第２の励磁コイル１７の位置に対応したｘｙ方向を４５°回転させた座標系に変換し、各パワーアンプ４５，４６，４７，４８を介して、各第２の励磁コイル１７にフィードバックする。これにより、アキシャル方向及びチルト方向の計３軸の制御が可能になる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る３極型の磁気軸受を示す断面図である。
この実施形態では、ステータ５１を構成する主極５３および補極５４が、各３極で構成され、これらが６０°間隔で交互に配置されている。なお、図６において、継鉄５５を除き、図１と同一要素には、同一符号を付してある。また、この例では、磁石１６の極性が図１のものとは逆になっている。
この実施形態においても、補極５４の永久磁石１６によってバイアス磁束Φｂを形成することができ、主極５３の第１の励磁コイル１８で主極５３内の磁束を増加させるか減少させるかを制御することができる。そして、主極５３と補極５４とが周方向に６０°ずれているので、バイアス磁束Φｂの形成される経路と、ラジアル制御磁束Φｒの形成される経路とを独立させることができ、制御性が向上する。
この実施形態によれば、センサ等の配置スペースも増え、先の４極型よりも更に小型化及び軽量化が可能である。

図７は、この３極型の磁気軸受のラジアル方向の制御を行う制御回路を示す図である。
この例のように３極型の磁気軸受の場合には、３相モータの駆動回路を使用することができる。すなわち、位置センサ２１，２２、センサアンプ２３，２４及びｘ，ｙ方向コントローラ２５，２６までは、図４の回路と同一であるが、この制御回路では、ｘ，ｙコントローラ２５，２６からのｘ方向及びｙ方向のＰＩＤ制御信号が２相３相変換回路６１に入力されて、ここで２相３相変換され、その変換３相出力が３相駆動回路６２に入力されて、３つの励磁コイル１５が３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）駆動される。これにより、各主極５３の一部の磁束は強められ、残りの磁束は弱められてラジアル方向の力が発生する。

図８は、この３極型の磁気軸受のアキシャル方向及びチルト方向の制御を行う制御回路を示す図である。
この例のように３極型の磁気軸受の場合には、位置センサ７１，７２，７３は、それぞれロータ２の３０°、１５０°、２７０°の位置に配置され、ロータ２の各部のｚ軸方向変位を検出する。このように、最低３つの位置センサが備えられていれば、アキシャル方向及びチルト方向の変位が検出可能である。これら位置センサ７１〜７３の出力は、それぞれセンサアンプ７４，７５，７６にて増幅されたのち、座標変換回路７７に供給される。座標変換回路７７は、３つの位置センサ７１〜７４で検出された軸方向変位から、ロータ２の軸方向（ｚ）変位及びチルト方向（θｘ，θｙ）変位を求め、それらの出力がそれぞれｚ方向変位信号、θｘ方向変位信号及びθｙ方向変位信号としてｚ方向コントローラ７８、θｘ方向コントローラ７９及びθｙ方向コントローラ８０にそれぞれ供給される。これらコントローラ７８〜８０は、それぞれ各方向変位信号に基づいて、例えばＰＩＤ制御信号を出力し、これを再度座標変換回路８１で、各第２の励磁コイル１７の位置に対応した３相の座標系に変換し、３相駆動回路８２を介して各第２の励磁コイル１７にフィードバックする。これにより、アキシャル方向及びチルト方向の計３軸の制御が可能になる。

なお、以上の各実施形態は、ラジアル方向、アキシャル方向及びチルト方向を１つの磁気軸受で制御したが、ラジアル方向の制御とは別にアキシャル方向及びチルト方向の制御を行う場合には、図９に示すように、構成すれば良い。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る磁気軸受の断面図である。
この場合、ステータ９１は、環状部９２と、この環状部９２の周方向の複数箇所（図示の例では４箇所）に設けられた永久磁石１６と、その先端に配置された第２の継鉄１７と、この第２の継鉄１７にロータ２の回転軸と平行な軸心回りで巻回された第２の励磁コイル１８とにより構成される。空いたスペースは、位置センサ等のスペースとして利用することができる。
この実施形態の場合、永久磁石１６間でバイアス磁束Φｂを形成する必要があるので、永久磁石１６の極は、周方向に隣接するもの同士、反対極性となる。

図１０は、本発明の第４の実施形態に係るアウターロータ型の磁気軸受を示す断面図である。
この実施形態では、ステータ１０１が内側、ロータ１０２が外側に配置される。ステータ１０１の第１の継鉄１１１は、積層鋼板等の磁性体からなる円板状部１１２と、この円板状部１１２の外周側から外側に向けて放射状に突出し、周方向に所定間隔で配置された複数の主突極部１１３とを有する。継鉄１１１の主突極部１１３と、この主突極部１１３に巻回された励磁コイル１１５とで主極１０３が形成され、第１の継鉄１１１の主突極部１１３の間の内周面に、Ｎ極を先端側に向けて装着された永久磁石１１６と、その先端に装着された第２の継鉄１１７とで補極１０４が形成されている。第２の継鉄１１７には、ロータ１０２の回転軸と平行な軸心回りで第２の励磁コイル１１８が巻回されている。第２の励磁コイル１１８は、ロータ１０２のアキシャル方向及びチルト方向の位置を制御するための制御磁束を生成する。

また、ロータ１０２は、ステータ１０１の主突極部１１３の先端及び第２の継鉄１１７の先端と所定のギャップを介して対向する円筒状内周面を有する環状の磁性体で構成され、内周側には、帯状の突条が形成され、その厚みは、第２の継鉄１１８の厚みよりも小さくなるように設定されている。
このようなアウターロータ型の磁気軸受においても、本発明は適用可能であることは明らかである。

図１１は、本発明を無摺動渦巻きポンプに適用した例を示す概略的な断面図である。
ポンプハウジング１２１には、円筒状のポンプ室１２２が設けられ、このポンプ室１２２の内部に円板状のロータ１２３が、ポンプ室１２２から浮上した状態で回転可能に装着させれている。ロータ１２３の上面側には、インペラ１２４が一体形成されており、このインペラ１２４の回転により、移送流体が導入口１２５を介してポンプ室１２２に導入され、ポンプ室１２２に導入された移送流体が排出口１２６を介して外部に排出される。ロータ１２３の外周側には、ポンプハウジング１２１の側壁を介してステータ１２７が配置され、このステータ１２７に、上述した主極、補極、永久磁石、第１及び第２の励磁コイルを有する各実施形態のステータの構造を採用することができる。
このように、渦巻きポンプに適用することにより、ポンプ室１２２内の圧力バランスの影響でロータ１２３に負荷がかかっても、５軸の制御が可能であるため、常に安定した位置での回転が可能になる。また、５軸制御が可能でありながら、全体の小型化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る磁気軸受を示す図で、同図（ａ）は断面図で、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線による拡大断面図である。 同実施形態の軸方向制御部の変形例を示す拡大断面図である。 同実施形態の軸方向及び傾き方向制御の原理を説明するための図である。 同磁気軸受のラジアル方向の制御を行う制御回路を示す回路図である。 同磁気軸受のアキシャル方向及びチルト方向の制御を行う制御回路を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る磁気軸受の断面図である。 同磁気軸受のラジアル方向の制御を行う制御回路を示す回路図である。 同磁気軸受のアキシャル方向及びチルト方向の制御を行う制御回路を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態に係る磁気軸受の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る磁気軸受の断面図である。 本発明を適用した渦巻きポンプの概略的な断面図である。

符号の説明

１，５１，９１，１０１，１２７…ステータ、２，１０２，１２３…ロータ、３，５３，１０３…主極、４，５４，１０４…補極、１１，１１１…第１の継鉄、１３，１１３…主突極部、１５，１１５…第１の励磁コイル、１６，１１６…永久磁石、１７，１１７…第２の継鉄、１８，１１８…第２の励磁コイル。

Claims (4)

1. ステータと、このステータに磁気力によって非接触状態で支持されて回転するロータとを有する磁気軸受において、
   前記ステータは、
   前記ロータに向けて径方向に突設されて先端の磁束集中部から前記ロータに対してバイアス磁束を供給する複数の永久磁石と、
   前記複数の永久磁石の先端に設けられ前記ロータをその軸方向に磁気力で駆動する励磁コイルを有する軸方向駆動部と
   を有することを特徴とする磁気軸受。
2. ステータと、このステータに磁気力によって非接触状態で支持されて回転するロータとを有する磁気軸受において、
   前記ステータは、
   前記ロータに向けて径方向に突設されて先端の磁束集中部が前記ロータに対して所定のギャップを介して対向し前記ロータをその径方向に磁気力で駆動する第１の励磁コイルを有する複数の主極と、
   前記複数の主極の磁束集中部に対してそれぞれ周方向にずれた位置に配置され先端が第１極性となりこれと隣接する前記主極の磁束集中部が第２極性となるようにバイアス磁束を供給する永久磁石を有する複数の補極と、
   前記複数の補極の先端に設けられ前記ロータをその軸方向に磁気力で駆動する第２の励磁コイルを有する軸方向駆動部と
   を有することを特徴とする磁気軸受。
3. 前記ステータは、磁性体からなる環状部、並びにこの環状部の内周側から中心に向けて突出すると共に周方向に所定間隔で配置された複数の主突極部を有する第１の継鉄を備え、
   前記主極は、前記継鉄の主突極部と、この主突極部に巻回された前記第１の励磁コイルとを備え、
   前記補極は、前記継鉄の隣接する主突極部の間に配置されて前記第１極性の極を先端側に向けて装着された永久磁石と、前記永久磁石の先端側に装着された第２の継鉄とを備え、
   前記軸方向駆動部は、前記第２の継鉄と、前記第２の継鉄に前記ロータの回転軸と平行な軸心回りで巻回された前記第２の励磁コイルとを備え、
   前記ロータは、前記ステータの内側に配置されて前記主突極部の先端及び前記第２の継鉄の先端と所定のギャップを介して対向し軸方向の幅が前記第２の継鉄の先端の軸方向の幅よりも小さい円筒状外周面を有する磁性体で構成されている
   ことを特徴とする請求項２記載の磁気軸受。
4. 前記ステータに対する前記ロータの径方向の変位を検出し、前記第１の励磁コイルの電流値を制御すると共に、前記ステータに対する前記ロータの軸方向及び傾き方向の変位を検出し、前記第２の励磁コイルの電流値を制御する制御回路を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の磁気軸受。

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