JP2007120635A - ハイブリッド型磁気軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】制御性に優れ、より一層の高剛性化・高効率化・小型化が実現できるハイブリッド型磁気軸受を提供する。
【解決手段】
複数の電磁石と永久磁石の磁気力を制御することで非接触状態で支持され回転するロータを有するハイブリッド型磁気軸受において、電磁石は、主極と補極用永久磁石を有する補極を所定の間隔で略平行にロータの径方向あるいは軸方向に突設したコアに制御コイルを巻着し、径方向の磁気軸受においては、２つの電磁石は、ロータを挟んで略水平に対向して配置するとともに、ロータと、主極および補極が、所定のギャップを有するように配設し、隣り合う電磁石の主極との間に永久磁石を設ける、軸方向の磁気軸受においては、２つの電磁石は、略水平に平行して配置するとともに、ロータと、主極および補極が、所定のギャップを有するように配設し、隣り合う電磁石の主極との間に永久磁石を設けるハイブリッド型磁気軸受である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気力によってロータを非接触で支持するハイブリッド型磁気軸受に係わり、特に永久磁石によるバイアス磁束を用いて電磁石の消費電力の低減、制御応答性向上の技術に関する。

近年、回転体を非接触で支持する磁気軸受の技術発展に伴って、磁気軸受が各種軸受に利用されている。磁気軸受は電磁石を使用するものが、電磁石を使用する場合、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る。そのため、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隙が狭いことが要求される。さらに、高い工作精度が必要である。そこで、永久磁石のバイアス磁束を利用したハイブリッド型磁気軸受けが使用されている。

ハイブリッド型磁気軸受けの基本構成は、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け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けをＮ極にする。また、他方のラジアル軸受けをＳ極にバイアス磁化する。このようにして発生した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ものである。

また、小型化を図るため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１に開示された磁気軸受は、軸方向に着磁された永久磁石を軸方向から磁性材で挟み込むようにして構成されたリング状のロータの前記磁性材の１つの外周面を第１磁極面としている。また、もう一方の磁性材の外周面を第２磁極面としている。そして、ロータの外周に４つの電磁石からなるステータを備え、４つの電磁石の各々は前記ロータの磁極面に対向配置される構造とする。このようにすることで、ロータとステータ間を強い磁気力で結合し、ロータの軸方向及び傾きを受動的に磁気支持する提案がされている。

また、特許文献２には、中心のロータをコの字状の電磁石を周方向に等間隔に配置し、前記電磁石を周方向に着磁された永久磁石で磁化方向を互い違いに配置し結合した磁気軸受の構造の磁気軸受が提案されている。

また、特許文献３には、複数の突極を有するステータの先端を覆うようにして径方向に着磁された永久磁石を設置してバイアス磁束を与える構造の磁気軸受が提案されている。
特開２００５−１２１１５７号公報 特開２００１−４１２３８号公報 特開平１１−１０２３４号公報

しかしながら、特許文献１、３に開示された磁気軸受は、制御コイルの磁束が通る磁路中に永久磁石を配置した構造であり、制御磁束にとって永久磁石はギャップとなるため、永久磁石の厚さを増加させてバイアス磁束を増加させ制御力を増加させるためには限界がある。

また、特許文献２に開示された磁気軸受では、Ｘ軸またはＹ軸方向単独の制御であれば強い制御力を発生できるが、Ｘ軸とＹ軸の制御を同時に行うと、制御磁束が干渉してしまい強い制御力は発生できないという問題がある。

また、磁気軸受は回転体を非接触で支持するため、磁気浮上は本来不安定であり、浮上量を検出し、フィードバック制御によって安定化する必要がある。そこで浮上量を検出するセンサとして、渦電流センサ、インダクタンスセンサ等を用いているが、一般に高価である。さらに、磁気軸受とセンサとを離して設置する必要がある場合、フィードバック系の安定領域が狭く、安定化に苦労するなどの問題もある。特に、最近では超小型回転体用の磁気軸受が要望されており、センサの設置スペースが限定されることは、小型化をする上での障害となる。

そこで、磁気軸受の電磁石をセンサとして利用するセルフセンシング技術を利用した磁気軸受の位置検出がある。ロータの位置が変化すると、磁気軸受の磁極からロータまでの距離（ギャップ）が変化することによって磁極のインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化を何らかの方法で検出することにより、ギャップを推定する。電磁石の励磁コイルに高周波の信号を重畳させ、高周波成分の電流および電圧からロータの変位を推定する方法や、ロータ磁気軸受系の数学モデルを構築し、これにより変位推定のオブザーバを作成する方法等が試みられている。ところが、セルフセンシングによる磁気軸受は、変位センサを別途使用する方法に比べると、位置の推定精度が悪いという問題がある。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、制御性に優れ、より一層の高剛性化・高効率化・小型化が実現できるハイブリッド型磁気軸受を提供することを目的とする。

本発明の一態様では、複数の電磁石と永久磁石の磁気力を制御することで非接触状態で支持され回転するロータを有するハイブリッド型磁気軸受において、上記電磁石は、主極と補極用永久磁石を有する補極を所定の間隔で略平行に上記ロータの径方向に突設し、上記主極と上記補極からなるコアに制御コイルを巻着し、２つの上記電磁石は、上記ロータを挟んで略水平に対向して配置するとともに、上記ロータと、上記主極および上記補極が、所定のギャップを有するように配設し、隣り合う上記電磁石との間に上記永久磁石を設ける構成とする。

好適には、上記補極用永久磁石は、対向して配置された上記電磁石の上記補極の極性が同じ極性になるように配設し、隣り合う上記電磁石の上記補極の極性は異なるように配設し、上記電磁石を挟むように配設された上記永久磁石の極性は、上記補極用永久磁石の先端の極性と異なる極性を、該電磁石の方向に向けて配置する構成としてもよい。

また好適には、上記制御コイルは、上記補極用永久磁石が発生する第１のバイアス磁束と上記永久磁石が発生する第２のバイアス磁束と、同方向または逆方向に制御磁束を発生し、上記ロータ位置を制御するようにしてもよい。

また、上記制御磁束は、上記第２のバイアス磁束の変化を磁束センサで検知し、上記検知した結果により上記制御コイルの電流を調整してもよい。
また、上記制御磁束は、上記ロータ位置の変化を変位センサで検知し、上記検知した結果により上記制御コイルの電流を調整してもよい。

好適には、上記補極用永久磁石は、上記補極の先端から上記主極と上記補極の間のコア部分までの間に配設してもよい。
また、上記補極と上記ロータ間の距離は、上記主極と上記ロータ間の距離より長い構成としてもよい。

本発明の他の態様では、複数の電磁石と永久磁石の磁気力を制御することで非接触状態で支持され回転するロータを有するハイブリッド型磁気軸受において、上記ハイブリッド型磁気軸受は、上下に上側磁気軸受と下側磁気軸受を、上記ロータを挟むように所定のギャップを有するように配設し、上記上側磁気軸受と上記下側磁気軸受は、複数個の上記電磁石を有し、上記電磁石は主極と補極用永久磁石を有する補極を所定の間隔で略平行に突設し、上記主極と上記補極からなるコアに制御コイルを巻着し、上記上側磁気軸受に設けられた電磁石の間に上記永久磁石を設けるとともに、上記下側磁気軸受に設けられた電磁石の間にも上記永久磁石を設け、上記上側磁気軸受の上記主極の端部平面と下側磁気軸受の上記主極の端部平面が、上記ロータを挟んで対向するように配設する構成である。

好適には、隣り合う上記電磁石の上記補極先端の極性は異なるように配設し、上記電磁石の上記主極を挟むように配設された上記永久磁石の極性は、上記補極用永久磁石の先端の極性と異なる極性を、該電磁石の上記主極方向に向けて配置してもよい。

また、上記制御コイルは、上記補極用永久磁石が発生する第１のバイアス磁束と上記永久磁石が発生する第２のバイアス磁束と、同方向または逆方向に制御磁束を発生し、上記ロータ位置を制御してもよい。

上記構成により、各電磁石に巻き回された励磁コイルによって制御磁束を制御してアキシャル方向の磁気力を制御する。
また、バイアス磁束によりさらに制御力を高めることができ、僅かな電流で強い制御力を発生させることができるので高効率化が図れる。

また、磁束センサが設置された空間の磁束の変化を検出することでロータ位置を推定することができ、ハイブリッド型磁気軸受の小型化が図れる。
好適には、上記ロータは、上記主極および上記補極と向い合う側面に、上記主極および上記補極に対向するように上記ロータの上記側面に２つの突起部を設けてもよい。

本発明の他の態様では、複数の電磁石と永久磁石の磁気力を制御することで非接触状態で支持され回転するロータを有する磁気浮上ポンプ用ハイブリッド型磁気軸受において、上記電磁石は、主極と補極用永久磁石を有する補極を所定の間隔で略平行に上記ロータの径方向に突設し、上記主極と上記補極からなるコア(鉄心)に制御コイルを巻着し、２つの上記電磁石は、上記ロータを挟んで略水平に対向して配置するとともに、上記ロータと、上記主極および上記補極が、所定のギャップを有するように配設し、隣り合う上記電磁石との間に上記永久磁石を設ける構成である。

本発明によれば、バイアス磁束の強度を制御磁束で制御することにより、一層の高剛性化・高効率化・小型化が実現できる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
（実施例１）
図１に本発明のハイブリッド型磁気軸受の展開図を示す。同図（ａ）は補極３ａ〜３ｄ側からみた図である。同図（ｂ）は補極３ｃ側からの側面図である。同図（ｃ）は補極３ｂ側からの側面図である。同図（ｄ）は主極７ａ〜７ｄ側からみた図である。

図１（ａ）〜（ｄ）に示す本発明のハイブリッド型磁気軸受は、ステータ１、ロータ２から構成される。ステータ１は、ロータ２に向けて突設される第１の補極３ａ、第２の補極３ｂ、第３の補極３ｃ、第４の補極３ｄと、第１の制御コイル４ａ、第２の制御コイル４ｂ、第３の制御コイル４ｃ、第４の制御コイル４ｄと、第１の永久磁石５ａ、第２の永久磁石５ｂ、第３の永久磁石５ｃ、第４の永久磁石５ｄと、第１のセンサ６ａ、第２のセンサ６ｂ、第３のセンサ６ｃ、第４のセンサ６ｄと、ロータ２に向けて突設される第１の主極７ａ、第２の主極７ｂ、第３の主極７ｃ、第４の主極７ｄと、第１の補極用永久磁石８ａ、第２の補極用永久磁石８ｂ、第３の補極用永久磁石８ｃ、第４の補極用永久磁石８ｄから構成される。

上記補極３ａ〜３ｄは、それぞれが補極用永久磁石８ａ〜８ｄを備えている。第１の補極３ａには第１の補極用永久磁石８ａを有し、第２の補極３ｂには第２の補極用永久磁石８ｂを有し、第３の補極３ｃには第３の補極用永久磁石８ｃを有し、第４の補極３ｄには第４の補極用永久磁石８ｄを有している。

上記制御コイル４ａ〜４ｄは、補極３ａ〜３ｄと略平行に対向する主極７ａ〜７ｄの間に巻かれている。第１の制御コイル４ａは、第１の補極３ａと第１の主極７ａの間に設けられ、第２の制御コイル４ｂは、第１の補極３ｂと第１の主極７ｂの間に設けられ、第３の制御コイル４ｃは、第１の補極３ｃと第１の主極７ｃの間に設けられ、第４の制御コイル４ｄは、第１の補極３ｄと第１の主極７ｄの間に設けられている。なお、上記に説明した部位に巻着することに限定されるものではない。

上記永久磁石５ａ〜５ｄは、ステータ１を構成する第１〜４の主極７ａ〜７ｄの間に設けられ、主極７ａ〜７ｄの両側に延びるコア部により固定される。第１の永久磁石５ａは、主極７ａと主極７ｂの間に設けられ、第２の永久磁石５ｂは、主極７ｂと主極７ｃの間に設けられ、第３の永久磁石５ｃは、主極７ｃと主極７ｄの間に設けられ、第４の永久磁石５ｄは、主極７ｄと主極７ａの間に設けられる。

ここで、上記説明した第１の永久磁石５ａ〜５ｄ、補極用永久磁石８ａ〜８ｄの材質は、例えば、ネオジウム-鉄-ボロン、サマリューム−コバルト、サマリューム−鉄−窒素などの（希土類磁石）を使用する。ステータ１やロータ２等の材質は、磁性軟鉄、磁性ステンレス、圧粉磁心などの（軟磁性材料）を使用する。なお、上記説明した材料に限定されるものではない。

図２（ａ）〜（ｃ）は本発明のハイブリッド磁気軸受１に発生する磁束を示した図である。同図（ｂ）（ｃ）に示すように第１〜４の補極３ａ〜３ｄの先端の第１〜４の補極用永久磁石８ａ〜８ｄは、複数の電磁石対して、第１のバイアス磁束ｂ１−１〜ｂ１−４を提供する。また、第１〜４の永久磁石５ａ〜５ｄは電磁石を構成する第１〜４の主極７ａ〜７ｄに第２のバイアス磁束ｂ２−１〜ｂ２−４を提供する。

同図（ｃ）に示す第１の補極３ａと第３の補極３ｃの先端を第１極性（Ｓ極）とする。また、同図（ｂ）に示す第２の補極３ｂと第４の補極３ｄの先端を第２極性（Ｎ極）とする。また、主極７ａと補極３ａからなるコアと主極７ｂと補極３ｂからなるコアの間の第１の永久磁石５ａは、第１極性（Ｓ極）が主極７ｂと補極３ｂからなるコア向きに配置され、第２極性（Ｎ極）が主極７ａと補極３ａからなるコアを向くように構成する。同様に、主極７ｂと補極３ｂからなるコアと主極７ｃと補極３ｃからなるコアの間の第２の永久磁石５ｂは、第１極性（Ｓ極）が主極７ｂと補極３ｂからなるコア向きに配置され、第２極性（Ｎ極）が主極７ｃと補極３ｃからなるコアを向くように構成する。主極７ｃと補極３ｃからなるコアと主極７ｄと補極３ｄからなるコアの間の第３の永久磁石５ｃは、第１極性（Ｓ極）が主極７ｄと補極３ｄからなるコア向きに配置され、第２極性（Ｎ極）が主極７ｃと補極３ｃからなるコアを向くように構成する。主極７ｄと補極３ｄからなるコアと主極７ａと補極３ａからなるコアの間の第４の永久磁石５ｄは、第１極性（Ｓ極）が主極７ｄと補極３ｄからなるコア向きに配置され、第２極性（Ｎ極）が主極７ａと補極３ａ
からなるコアを向くように構成する。そして、各主極７ａ〜７ｄと補極３ａ〜３ｄがそれぞれ対となり構成されるコアに、制御コイル４ａ〜４ｄ（励磁コイル）巻くことにより制御磁束ｃ１−１〜ｃ１−４を制御してラジアル方向の磁気力を制御する。

制御磁束ｃ１−１〜ｃ１−４と補極用永久磁石８ａ〜８ｄによる第１のバイアス磁束ｂ１−１〜ｂ１−４は、主極７ａ〜７ｄと補極３ａ〜３ｄとロータ２で構成される磁路を通る。ここで、補極側のギャップ（補極−ロータ間）は補極用永久磁石８ａ〜８ｄがあるため主極側のギャップ（主極−ロータ間）に比べて長いギャップとなる。そのため、主に第２のバイアス磁束ｂ２−１〜ｂ２−４は隣り合う主極７ａ〜７ｄとロータ２で構成される磁路を通る。このことにより、補極３ａ〜３ｄにおいて、補極用永久磁石８ａ〜８ｄによる第１のバイアス磁束ｂ１−１〜ｂ１−４により制御力を高めることができる。

また、主極７ａ〜７ｄにおいて、補極用永久磁石８ａ〜８ｄによる第１のバイアス磁束ｂ１−１〜ｂ１−４と、永久磁石５ａ〜５ｄにより第２のバイアス磁束ｃ１−１〜ｃ１−４により、さらに制御力を高めることができる。また、上記構成により僅かな電流で強い制御力を発生させることができるので高効率化を図ることができる。

図２（ａ）（ｂ）（ｃ）および図３の磁気軸受の斜視断面図を用いて制御方法を説明する。図２（ｂ）および図３は、図２（ａ）に示すイ−イ´線における断面図と斜視断面図である。同図に示すように補極用永久磁石８ｂ、８ｄにより第１のバイアス磁束ｂ１−２とｂ１−４が発生している。また、永久磁石５ａ〜５ｄにより第２のバイアス磁束ｂ２−１とｂ２−２が合成された第２のバイアス磁束と、第２のバイアス磁束ｂ２−３とｂ２−４が合成された第２のバイアス磁束が発生する。ここで、本例において、制御コイル４ｂ、４ｄに図３に示す方向に電流を供給することにより、制御磁束ｃ１−２、ｃ１−４を発生させる。このとき、主極７ｄおよび補極３ｄのギャップでは、制御磁束ｃ１−４が第１のバイアス磁束ｂ１−４と第２のバイアス磁束ｂ２−３とｂ２−４の合成された磁束と反対方向に発生する。その結果、磁束が打ち消し合い磁束密度が減少する。

一方、主極７ｂおよび補極３ｂのギャップでは、制御磁束ｃ１−２が第１のバイアス磁束ｂ１−２と第２のバイアス磁束ｂ２−１とｂ２−２の合成された磁束と同方向に発生する。その結果、磁束密度が増加し、Ｘ方向（矢印方向）への磁気吸引力が発生する。

逆に、電磁石に図２（ｂ）とは逆方向の制御磁束を発生させると矢印と逆方向への磁気吸引力が発生する。
図２（ｃ）は図２（ａ）に示すロ−ロ´線における断面図である。同図に示すように補極用永久磁石８ａ、８ｃにより第１のバイアス磁束ｂ１−１とｂ１−３が発生している。また、永久磁石５ａ〜５ｄにより第２のバイアス磁束ｂ２−１とｂ２−４が合成された第２のバイアス磁束と、第２のバイアス磁束ｂ２−２とｂ２−３が合成された第２のバイアス磁束が発生する。ここで、本例において、制御磁束ｃ１−１、ｃ１−３を発生させる。このとき、主極７ａおよび補極３ａのギャップでは、制御磁束ｃ１−１が第１のバイアス磁束ｂ１−１と第２のバイアス磁束ｂ２−１とｂ２−４の合成された磁束と反対方向に発生する。その結果、磁束が打ち消し合い磁束密度が減少する。

一方、主極７ｃおよび補極３ｃのロータ２とのギャップには、制御磁束ｃ１−３が第１のバイアス磁束ｂ１−３と第２のバイアス磁束ｂ２−２とｂ２−３の合成された磁束と同方向に発生する。その結果、磁束密度が増加し、Ｙ方向（矢印方向）への磁気吸引力が発生する。逆に、電磁石に図２（ｂ）とは逆方向の制御磁束を発生させると矢印と逆方向への磁気吸引力が発生する。

以上のＸ方向制御とＹ方向制御により径方向の磁気浮上を実現することができる。
次に、図４（ａ）（ｂ）に図２（ｂ）の概略断面図により、軸方向および傾きに関して説明する。補極用永久磁石８ａ〜８ｄと永久磁石５ａ〜５ｄによる径方向の強い磁気吸引力により受動的に磁気支持する。ロータ２が軸方向に変位したときは図４（ａ）に示すように補極用永久磁石８ｂ、８ｄと永久磁石５ａ〜５ｄのバイアス吸引力により変位を戻す方向に復元力が発生し変位がなくなる。また、傾いたときは図４（ｂ）に示すように、補極用永久磁石８ｂ、８ｄと永久磁石５ａ〜５ｄのバイアス吸引力により傾きとは反対方向に復元トルクが発生し傾きがなくなる。

図５、図６に本磁気軸受の制御システムを示す。図５は、ホール素子等の磁束センサを用いた位置検出方法による本磁気軸受の制御システムを示したものである。それぞれの対向する電磁石（主極−補極から構成される）の制御コイルは制御磁束を異なる方向に発生させるように結線されている。センサ６ａ〜６ｄを第１〜４の永久磁石５ａ〜５ｄ以外の部分（ステータ１のコア）の電磁石間に設置する。センサ６ａ〜６ｄは、ロータ２の変位により永久磁石５ａ〜５ｄによるバイアス磁束が変化する量を検出し磁束の変化量より変位を推定する。センサ６ａ〜６ｄにより検出した信号は、非線形となるため、センサアンプ５５〜５８に示すセンサアンプ１〜４により増幅された各センサの値の計算（例えば、和・差）をとることによりＸ・Ｙ方向の位置検出の線形性を得ること、Ｘ軸Ｙ軸相互の干渉を除去することができる。

本実施例では、センサ６ａとセンサ６ｃから得られた信号を、センサ６ａはセンサアンプ１＿５５により増幅し、センサ６ｃはセンサアンプ３＿５６により増幅し出力差をとる。また、センサ６ｂとセンサ６ｄから得られた信号を、センサ６ｂはセンサアンプ２＿５７により増幅し、センサ６ｄはセンサアンプ４＿５８により増幅し出力差をとる。その後、上記計算の結果を利用して差をとることでＸ方向の変位の出力、和をとることでＹ方向の変位の出力とし変位量を算出する。その変位量はＡ／Ｄコンバータ等（図示しない）でディジタル信号に変換され、Ｘ方向コントローラ５１、Ｙ方向コントローラ５２に受け渡される。Ｘ方向コントローラ５１、Ｙ方向コントローラ５２で制御電流値を算出し、パワーアンプ５３、５４により制御電流を磁気軸受の電磁石の各コイル４ａ〜４ｄに流すとこでロータ２の位置制御を行う。コントローラにはＰＩＤ制御等を用いることが考えられる。

また、上記の制御システムに比べて装置は大きくなるが、渦電流センサ等の変位センサを使用しても本磁気軸受の制御は可能である。渦電流センサ等の変位センサを使用した場合の制御システムを図６に示す。それぞれの対向する電磁石のコイル４ａ〜４ｄは制御磁束を異なる方向に発生させるように結線されている。ロータ２に取り付けたターゲット（図示しない）との距離を検出するために径方向Ｘ・Ｙ方向にそれぞれセンサ６１、６２を配置する。Ｘ・Ｙ軸のセンサ６１、６２によりロータ２の位置を検出し、検出した信号はセンサアンプ６３、６４により増幅され、Ａ／Ｄコンバータ等（図示しない）でＸ方向コントローラ６７、Ｙ方向コントローラ６８に信号が受け渡される。その後、各コントローラ６７、６８で制御電流値を算出し、パワーアンプ６５、６６により制御電流を磁気軸受の電磁石の各コイル４ａ〜４ｄに流すとこでロータ２の位置制御を行う。また、Ｘ方向コントローラ６７、Ｙ方向コントローラ６８にはＰＩＤ制御等を用いることが考えられる。

なお、図７（ａ）（ｂ）に記載したように、補極用永久磁石８ａ〜８ｄを各補極の突極の途中に配置の形状においても、各バイアス磁束、制御磁束は上記説明したのと同様の磁路となり、実施例１と同様の制御が可能である。

また、実施例１では補極と主極を対向するように４つの電磁石を設けたが、特に４つに限定するものではなく、複数個設けてもかまわない。上記構成により、補極用永久磁石の厚さを増加させずに、バイアス磁束を増加させ、制御を効率よくでき、ロータの位置制御の推定精度を向上することができる。
（実施例２）
図８は、主極７１ｂ、７１ｄ、７１ｆ、７１ｈ、補極７１ａ、７１ｃ、７１ｅ、７１ｇとも同一平面上に配置し、制御コイル７２ａ〜７２ｄに制御磁束を発生させて制御をする場合について説明する。また、同図は便宜上Ｘ方向への制御をする場合のみ説明する。図７に示すバイアス磁束ｂ７５ａは、補極７１ａの先端の補極用永久磁石７４ｄのＮ極からロータ７５を介して主極７１ｂを通る磁路を形成する。また、バイアス磁束ｂ７５ｂは、補極７１ｃの先端の補極用永久磁石７４ａのＮ極からコアをとおり主極７１ｄそしてロータ７５を通る磁路を形成する。バイアス磁束ｂ７５ｃは、補極７１ｅの先端の補極用永久磁石７４ｂのＮ極からロータ７５を介して主極７１ｆを通る磁路を形成する。バイアス磁束ｂ７５ｄは、補極７１ｇの先端の補極用永久磁石７４ｃのＮ極からコアをとおり主極７１ｈそしてロータ７５を通る磁路を形成する。

図８に示すバイアス磁束ｂ７６ａは、主極７１ｂと補極７１ｃの間の永久磁石７３ａのＮ極から主極７１ｄをとおりロータ７５を介して主極７１ｂを通る磁路を形成する。また、バイアス磁束ｂ７６ｂは、主極７１ｄと補極７１ｅの間の永久磁石７３ｂのＮ極から主極７１ｄをとおりロータ７５を介して主極７１ｆを通る磁路を形成する。バイアス磁束ｂ７６ｃは、主極７１ｆと補極７１ｇの間の永久磁石７３ｃのＮ極から主極７１ｈをとおりロータ７５を介して主極７１ｆを通る磁路を形成する。バイアス磁束ｂ７６ｄは、主極７１ｈと補極７１ａの間の永久磁石７３ｄのＮ極から主極７１ｈをとおりロータ７５を介して主極７１ｂを通る磁路を形成する。

制御磁束ｃ７７ｂは、制御コイル７２ｂにより発生し、補極７１ｃをとおり主極７１ｄからロータ７５を介して磁路を形成する。また、制御磁束ｃ７７ｄは、制御コイル７２ｄにより発生し、補極７１ｃをとおり主極７１ｈからロータ７５を介して磁路を形成する。ここでは、同図は便宜上Ｘ方向への制御をする場合についてのみ説明したが、同様に制御コイル７２ａと７２ｃにより、制御磁束が実際は発生している。Ｙ方向に制御する場合は制御コイル７２ａおよび７２ｃを用いて制御する。

Ｘ方向（矢印方向）にロータ７５を変移させる場合、上記実施例で説明したように磁束センサにより磁束を検知あるいは変位センサにより変位を検知し、制御コイル７２ａ〜７２ｄの電流を制御することで制御磁束の強度を変化させる。本実施例では７２ｂ側の主極７１ｄにバイアス磁束ｂ７５ｂ、ｂ７６ａ、ｂ７６ｂが同方向に発生し、制御磁束ｃ７７ｂもバイアス磁束と同じ方向に発生している。補極７１ｃにもバイアス磁束ｂ７５ｂと同方向に制御磁束ｃ７７ｂが発生する。

一方、７２ｄ側の主極７１ｈにバイアス磁束ｂ７５ｄ、ｂ７６ｃ、ｂ７６ｄが同方向に発生し、制御磁束ｃ７７ｄはバイアス磁束と逆方向に発生している。補極７１ｇにもバイアス磁束ｂ７５ｄと逆方向に制御磁束ｃ７７ｄが発生する。このことによりロータ７５の制御コイル７２ｂ側では吸引力が強まり、制御コイル７２ｄ側では吸引力が弱まり、Ｘ方向(矢印方向)にロータ７５は変移する。

上記構成により、ロータ７５の位置をＸ方向とＹ方向に制御することが可能になる。
また、補極用永久磁石７４ａ〜７４ｄを補極７１ａ、７１ｃ、７１ｅ、７１ｇの突極の途中に配置しても、各バイアス磁束、制御磁束は実施例２と同様の磁路となり、実施例２と同様の制御が可能である。

また、実施例２では補極と主極による４つの電磁石を設けたが、特に４つに限定するものではなく、複数個設けてもかまわない。
上記構成により、補極用永久磁石の厚さを増加させずに、バイアス磁束を増加させ、制御を効率よくでき、ロータの位置制御の推定精度を向上することができる。
（実施例３）
図９に実施例３の構成を示す展開図を示す。図９（ａ）上部からの図である。同図（ｂ）は制御コイル８２ｃ、８２ｇ側からの側面図である。同図（ｃ）は補極８２ｂ、８２ｆ側からの側面図である。同図（ｄ）は下部からの図である。

図１（ａ）〜（ｄ）に示す本発明のハイブリッド型磁気軸受は、ロータ８１の上下にロータ８１を制御する磁気軸受を有する構成である。
上部磁気軸受は、制御コイル８２ａ〜８２ｄと第１〜４のコア８３ａ〜８３ｄと第１〜４の永久磁石８４ａ〜８４ｄを有する。第１〜４のコア８３ａ〜８３ｄは、ロータ８１に向けて突設するように、第１〜４の主極８５ａ〜８５ｄと第１〜４の補極８７ａ〜８７ｄを対向して設ける。ここで、第１〜４の主極８５ａ〜８５ｄと第１〜４の補極８７ａ〜８７ｄは、コア上部平面または下部平面から略垂直方向にロータ８１（平面）方向に突設することが望ましい。

次に、第１のコア８３ａは、第１の制御コイル８２ａを第１の主極８５ａに設け、第２のコア８３ｂは、第２の制御コイル８２ｂを第２の主極８５ｂに設け、第３のコア８３ｃは、第３の制御コイル８２ｃを第３の主極８５ｃに設け、第４のコア８３ｄは、第４の制御コイル８２ｄを第４の主極８５ｄに設ける。

上記補極８７ａ〜８７ｄは、それぞれが補極用永久磁石８６ａ〜８６ｄを備えている。第１の補極８７ａには第１の補極用永久磁石８６ａを有し、第２の補極８７ｂには第２の補極用永久磁石８６ｂを有し、第３の補極８７ｃには第３の補極用永久磁石８６ｃを有し、第４の補極８７ｄには第４の補極用永久磁石８６ｄを有している。

第１〜４の永久磁石８４ａ〜８４ｄは、第１〜４のコア８３ａ〜８３ｄの間に設けられ、第１〜４のコア８３ａ〜８３ｄの両側に延びる部分により固定される。第１の永久磁石８４ａは、第１のコア８３ａと第２のコア８３ｂの間に設けられ、第２の永久磁石８４ｂは、第２のコア８３ｂと第３のコア８３ｃの間に設けられ、第３の永久磁石８４ｃは、第３のコア８３ｃと第４のコア８３ｄの間に設けられ、第４の永久磁石８４ｄは、第４のコア８３ｄと第１のコア８３ａの間に設けられる。

下部磁気軸受は、制御コイル８２ｅ〜８２ｈと第５〜８のコア８３ｅ〜８３ｈと第５〜８の永久磁石８４ｅ〜８４ｈを有する。第５〜８のコア８３ｅ〜８３ｈは、ロータ８１に向けて突設するように、第５〜８の主極８５ｅ〜８５ｈと第５〜８の補極８７ｅ〜８７ｈを対向して設ける。ここで、第５〜８の主極８５ｅ〜８５ｈと第５〜８の補極８７ｅ〜８７ｈは、コア上部平面または下部平面から略垂直方向にロータ８１（平面）方向に突設することが望ましい。

次に、第５のコア８３ｅは、第５の制御コイル８２ｅを第５の主極８５ｅに設け、第６のコア８３ｆは、第６の制御コイル８２ｆを第６の主極８５ｆに設け、第７のコア８３ｇは、第７の制御コイル８２ｇを第７の主極８５ｇに設け、第８のコア８３ｈは、第８の制御コイル８２ｈを第８の主極８５ｈに設ける。

上記補極８７ｅ〜８７ｈは、それぞれが補極用永久磁石８６ｅ〜８６ｈを備えている。第５の補極８７ｅには第５の補極用永久磁石８６ｅを有し、第６の補極８７ｆには第６の補極用永久磁石８６ｆを有し、第７の補極８７ｇには第７の補極用永久磁石８６ｇを有し、第８の補極８７ｈには第８の補極用永久磁石８６ｈを有している。

第５〜８の永久磁石８４ｅ〜８４ｈは、第５〜８のコア８３ｅ〜８３ｈの間に設けられ、第５〜８のコア８３ａ〜８３ｄの両側に延びる部分により固定される。第５の永久磁石８４ｅは、第５のコア８３ｅと第６のコア８３ｆの間に設けられ、第６の永久磁石８４ｆは、第６のコア８３ｆと第７のコア８３ｇの間に設けられ、第７の永久磁石８４ｇは、第７のコア８３ｇと第８のコア８３ｈの間に設けられ、第８の永久磁石８４ｈは、第８のコア８３ｈと第９のコア８３ｅの間に設けられる。

ここで、上記説明した永久磁石８４ａ〜８４ｈ、補極用永久磁石８６ａ〜８６ｈの材質は、例えば、ネオジウム-鉄-ボロン、サマリューム−コバルト、サマリューム−鉄−窒素などの（希土類磁石）を使用する。上、下磁気軸受やロータ８１の材質は、磁性軟鉄、磁性ステンレス、圧粉磁心などの（軟磁性材料）を使用する。なお、上記説明した材料に限定されるものではない。

次に、図１０（ａ）（ｂ）、図１１により、上記図９で説明した磁気軸受の制御について説明する。図１０（ａ）（ｂ）、図１１は、Ｚ軸正方向に制御力を発生させる場合の制御磁束の方向を示した図である。図１０（ａ）はハ−ハ´線における断面図である。図１０（ｂ）と図９（ｂ）は第３のコア８３ｃ側からの側面図である。図１１は図１０（ａ）の斜視断面図である。ここで、図１１では第１の永久磁石８４ａと第４の永久磁石８４ｄのバイアス磁束ｂ８１０ａとｂ８１０ｄの通るＹ軸正方向にある主極８５ａ、補極８７ａ、制御コイル８２ａ等を便宜上一部削って図示した磁気軸受の断面を示している。また、図１０（ａ）（ｂ）、図１１は、磁束線に関して便宜上、後述する部分以外は図示さない磁束線図となっている。実際には、後述する構造と同様の構造であれば、後述する構造場所以外でも同じように、補極用永久磁石により発生する第１のバイアス磁束と、永久磁石による第２のバイアス磁束を発生させ、制御コイルにより制御磁束の強度を変化させて、磁束を制御をすることができる。

本実施例では制御磁束（Ｚ軸正方向に制御力を発生させる場合の制御磁束の発生方向）は、第１〜８の制御磁束はコイルから発生し、主極−ロータ−補極の磁路を形成する。第１〜８の補極用永久磁石８６ａ〜８６ｈによるバイアス磁束（第１のバイアス磁束）は、主極−ロータ−補極の磁路を形成する。第２の永久磁石によるバイアス磁束（第２のバイアス磁束）は、永久磁石８４ａ〜８４ｈから発生し、Ｎ極側主極−ロータ−Ｓ極側主極の磁路を形成する。

図１０（ａ）に示すＺ軸正方向の上側に配設される磁気軸受とロータ８１との間隙を通る制御磁束ｃ８８ｂは、制御コイル８２ｂにより磁束強度を制御する。
ここで、ロータ８１は、図１０（ａ）に示されているように８１ａと８１ｂのようなＨ型の溝を有する構造となっている。例えば、溝幅は対向する主極と補極の間隔と等しい幅であることが望ましい。

第１のバイアス磁束ｂ８９ｂは、第２の補極用永久磁石８６ｂにより発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ｂに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ｂは同方向に磁束が発生するため強め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ａとｂ８１０ｂは、第１の永久磁石８４ａと第２の永久磁石８４ｂによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ｂを強める方向に発生する。また、制御磁束ｃ８８ｄは、制御コイル８２ｄにより磁束強度を制御する。第１のバイアス磁束ｂ８９ｄは、第４の補極用永久磁石８６ｄにより発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ｄに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ｄは同方向に磁束が発生するため強め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ｄとｂ８１０ｃは、第４の永久磁石８４ｄと第３の永久磁石８４ｃによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ｂを強める方向に発生する。

ここでは図示しないが、制御コイル８２ａにより制御磁束ｃ８８ａが発生し、磁束強度を制御する。第１の補極用永久磁石８６ａにより第１のバイアス磁束ｂ８９ａが発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ａに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ａは同方向に磁束が発生するため強め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ａとｂ８１０ｄは、第１の永久磁石８４ａと第４の永久磁石８４ｄによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ａを強める方向に発生する。また、制御コイル８２ｃにより制御磁束ｃ８８ｃが発生し、磁束強度を制御する。第３の補極用永久磁石８６ｃにより第１のバイアス磁束ｂ８９ｃは、発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ｃに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ｃは同方向に磁束が発生するため強め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ｂとｂ８１０ｃは、第２の永久磁石８４ｂと第３の永久磁石８４ｃによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ｃを強める方向に発生する。

また、図１０（ａ）に示すＺ軸負方向の下側に配設される磁気軸受とロータ８１との間隙を通る制御磁束においてはバイアス磁束に対して弱め合う方向に発生させる。制御磁束ｃ８８ｆは、制御コイル８２ｆにより磁束強度を制御する。第１のバイアス磁束ｂ８９ｆは、第６の補極用永久磁石８６ｆにより発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ｆに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ｆは逆方向に磁束が発生するため弱め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ｅとｂ８１０ｆは、第５の永久磁石８４ｅと第６の永久磁石８４ｆによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ｆを弱める方向に発生する。また、制御磁束ｃ８８ｈは、制御コイル８２ｈにより磁束強度を制御する。第１のバイアス磁束ｂ８９ｈは、第８の補極用永久磁石８６ｈにより発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ｈに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ｈは逆方向に磁束が発生するため弱め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ｇとｂ８１０ｈは、第８の永久磁石８４ｈと第７の永久磁石８４ｇによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ｈを弱める方向に発生する。

ここでは図示しないが、制御コイル８２ｅにより制御磁束ｃ８８ｅが発生し、磁束強度を制御する。第５の補極用永久磁石８６ｅにより第１のバイアス磁束ｂ８９ｅは、発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ｅに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ｅは逆方向に磁束が発生するため弱め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ｅとｂ８１０ｈは、第５の永久磁石８４ｅと第８の永久磁石８４ｈによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ｅを弱める方向に発生する。また、制御コイル８２ｇにより制御磁束ｃ８８ｇが発生し、磁束強度を制御する。第７の補極用永久磁石８６ｇにより第１のバイアス磁束ｂ８９ｇは、発生する。その結果、制御磁束ｃ８８ｇに対して第１のバイアス磁束ｂ８９ｇは逆方向に磁束が発生するため弱め合うことができる。さらに、第２のバイアス磁束ｂ８１０ｇとｂ８１０ｆは、第７の永久磁石８４ｇと第６の永久磁石８４ｆによりそれぞれ発生し、制御磁束ｃ８８ｇを弱める方向に発生する。このようにすることで、Ｚ軸正方向に制御することができる。

これとは逆に、それぞれの制御磁束を同図と反対方向に発生させれば、Ｚ軸負方向に制御することができる。制御磁束は、制御コイルから発生し、主極を通りロータを介して補極を通る磁路を形成する。補極用永久磁石によるバイアス磁束（第１のバイアス磁束）は、補極用永久磁石から発生し、主極を通りロータを介し補極を通る磁路を形成する。永久磁石によるバイアス磁束（第２のバイアス磁束）は、永久磁石から発生し、Ｎ極側主極からロータを介してＳ極側主極を通る磁路を形成する。

また、図１０（ａ）に示すＺ軸正方向の磁気軸受の８１ａ側電磁石とロータ８１との間隙を通る制御磁束をバイアス磁束に対して強め合う方向に発生させ、８１ｂ側電磁石とロータ８１との間隙を通る制御磁束をバイアス磁束に対して弱め合う方向に発生させる。さらに、Ｚ軸負方向の磁気軸受の８１ａ側電磁石とロータ８１との間隙を通る制御磁束においてはバイアス磁束に対して弱め合う方向に発生させ、８１ｂ側電磁石とロータ８１との間隙を通る制御磁束をバイアス磁束に対して強め合う方向に発生させることで、Ｙ軸反時計回り（図１０（ａ）時計回り）に傾きトルクを発生させることができる。これとは逆に、それぞれの制御磁束を先の説明と反対方向に発生させれば、Ｙ軸時計回り（図１０（ａ）反時計回り）に傾きトルクを発生させることができる。同様にＸ軸回りの傾きトルクも発生させることができる。このようにして、Ｚ軸方向、Ｘ軸回り、Ｙ軸回りの制御ができる。また、径方向に関しては、永久磁石による軸方向の強い磁気吸引力により受動的に磁気支持する。ロータが径方向に変位したときは永久磁石の吸引力により変位を戻す方向に復元力が発生し変位がなくなる。

上記構成により、上下の磁気軸受の向かい合う電磁石の制御コイルを連結し、間隙の磁束密度を片方では高め、もう片方では低く調整することで軸方向制御、傾き制御が可能である。

なお、ここでは説明はしないが、制御コイル８２ａ〜８２ｈは実施例１で示したように制御することが可能である。
また、ロータの自重もしくは永久磁石などの偏った力を利用して、片側だけの磁気軸受としても磁気浮上の制御が可能である。

さらに、実施例３の片側だけを利用し、もう片側をモータとすることで磁気浮上モータを構成することも可能である。モータ側は、ステータを配置したダイレクト駆動、マグネットカップリングとした駆動してもよい。

なお、図１３（ａ）（ｂ）に示す第１〜８の補極用永久磁石８６ａ〜８６ｈの配置は突極先端に限定せず、コアの補極の先端部からコイルを巻いているところまでの範囲に配置可能である。

上記構成により、補極用永久磁石の厚さを増加させずに、バイアス磁束を増加させ、制御を効率よくでき、ロータの位置制御の推定精度を向上することができる。
（実施例４）
上記説明した実施例１〜３の磁気軸受を応用したポンプについて説明する。ロータ上面にインペラを構成し、インレット・アウトレットを有したポンプヘッド部をかぶせ、反対の面またはロータ内面に永久磁石を設置し、ポンプケーシングの外のモータの軸に設置した永久磁石によるマグネットドライブとした遠心ポンプについて説明する。
（磁気浮上ポンプ）
径方向磁気軸受の構成について説明する（実施例１、２を利用）。例えば、ロータ２上面にインペラを形成する。そして、ロータ２の内面ないしは下面に２×Ｎの極数からなる永久磁石を設置する。このように構成されたロータ・インペラをポンプケーシングに封入する。ケーシングの外側に磁気軸受１、ロータ２に設置した駆動用永久磁石と同極数の駆動用電磁石もしくはロータ２に設置した駆動用永久磁石と同極数のマグネットカップリングを備えたモータを設置し、磁気浮上回転を実現する。

次に、軸方向磁気軸受の構成について説明する（実施例３を変形利用）。例えば、磁気軸受の片側（軸方向正方向の磁気軸受もしくは負方向の磁気軸受）だけ用いて、その反対側に駆動用電磁石を設置し、回転磁界を発生させてダイレクトドライブ駆動とする。もしくはマグネットカップリングを備えたモータを設置し、マグネットカップリングを回転させて駆動させる。ロータ８１のモータ側には、駆動用の永久磁石をもったヨークを設置する。ロータ８１の磁気軸受側のヨークと駆動用磁石のヨークの間にインペラを形成する。このように構成されたロータ８１・インペラをポンプケーシングに封入する。ケーシングの外側に磁気軸受、ロータに設置した駆動用永久磁石と同極数の駆動用電磁石もしくはロータ８１に設置した駆動用永久磁石と同極数のマグネットカップリングを備えたモータを設置し、磁気浮上回転を実現する。

これにより、従来のポンプにおける摺動部から磨耗粉が発生する問題や軸受部で固着するといった問題が解決できる。さらに、磁気浮上ポンプとすることでメンテナンスフリーが実現できることから、ポンプの長寿命化、耐久性の向上ができる。なお、回転方法は上記に説明した方法に限定されるものではない。

上記に説明した構造とすることで、永久磁石と補極用永久磁石による第１のバイアス磁束と第２のバイアス磁束により僅かの電流で強い径方向の制御力が発生でき、さらに軸方向・傾きを前記永久磁石と前記補極用永久磁石の強い磁気吸引力による受動安定性で支持することで、制御性に優れ、より一層の高剛性化・高効率化・小型化さらに制御設備の簡素化を図ることができる。

また、モータの磁気軸受として利用することで、従来のモータの軸受けには転がり軸受けやすべり軸受けといった接触型の軸受けに代わり、本発明の軸受を磁気軸受を利用することができる。その結果、メンテナンスフリーが実現でき、回転時に生じる振動、騒音等の低減に効果的である。

なお、径方向磁気軸受と軸方向磁気軸受の複合することで、径方向磁気軸受と軸方向磁気軸受を同時に用いることで５軸以上制御が可能である。
上記実施例１〜４で説明したロータの形状はドーナツ状に限定するものではなく、円盤型等にしてもかまわない。

また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

実施例１の展開図である。（ａ）補極側からみた図である。（ｂ）制御コイル４ｃ側からの側面図、（ｃ）制御コイル４ｂ側からの側面図、（ｄ）主極側からみた図である。 （ａ）実施例１の主極側からみた図である。（ｂ）イ−イ´線における断面図である。（ｃ）ロ−ロ´線における断面図である。 図２のイ−イ´線における斜視断面図に磁束線を示した図である。 （ａ）（ｂ）は実施例１の軸方向、傾きに対する受動安定性を示す図である。 実施例１の制御ブロックを示した図である。 実施例１の制御ブロックを示した図である。 （ａ）（ｂ）実施例１の永久磁石の位置を示す図である。 実施例２の構成を示す図である。 実施例３の展開図である。（ａ）上部からみた図である。（ｂ）制御コイル８２ｃ側からの側面図、（ｃ）制御コイル８２ｂ側からの側面図、（ｄ）下部からみた図である。 （ａ）ハ−ハ´線における断面図に磁束線を示した図である。（ｂ）制御コイル８２ｃ側からの側面図に磁束線を示した図である。 図２のハ−ハ´線における斜視断面図に磁束線を示した図である。 実施例２の径方向の受動安定性を示した図である。 （ａ）（ｂ）実施例３の永久磁石の位置を示す図である。

符号の説明

１ ・・・ ステータ、２ ・・・ ロータ、
３ａ〜３ｄ ・・・ 第１〜４の補極、
４ａ〜４ｄ ・・・ 第１〜４の制御コイル、
５ａ〜５ｄ ・・・ 第１〜４の永久磁石、
６ａ〜６ｄ ・・・ 第１〜４のセンサ、
７ａ〜７ｄ ・・・ 第１〜４の主極、
８ａ〜８ｄ ・・・ 第１〜４の補極用永久磁石、
ｂ１−１〜ｂ１−４ ・・・ 第１のバイアス磁束、
ｂ２−１〜ｂ２−４ ・・・ 第２のバイアス磁束、
ｃ１−１〜ｃ１−４ ・・・ 第１〜４の制御磁束、
５１ ・・・ Ｘ方向コントローラ、５２ ・・・ Ｙ方向コントローラ、
５３、５４ ・・・ パワーアンプ、５５〜５８ ・・・ センサアンプ１〜４、
６１、６２ ・・・ センサ、６３、６４ ・・・ パワーアンプ、
６５、６６ ・・・ センサアンプ、
６６ ・・・ Ｘ方向コントローラ、６７ ・・・ Ｙ方向コントローラ、
７１ａ、７１ｃ、７１ｅ、７１ｇ ・・・ 第１〜４の補極、
７１ｂ、７１ｄ、７１ｆ、７１ｈ ・・・ 第１〜４の主極、
７２ａ〜７２ｄ ・・・ 第１〜４の制御コイル、
７３ａ〜７３ｄ ・・・ 第１〜４の永久磁石、
７４ａ〜７４ｄ ・・・ 第１〜４の補極用永久磁石、
７５ ・・・ ロータ、
ｂ７５ａ〜ｂ７５ｄ ・・・ 第１のバイアス磁束、
ｂ７６ａ〜ｂ７６ｄ ・・・ 第２のバイアス磁束、
ｃ７７ａ〜ｂ７７ｄ ・・・ 第１〜４の制御磁束、
８１ ・・・ ロータ、
８２ａ〜８２ｈ ・・・ 第１〜８の制御コイル、
８３ａ〜８３ｈ ・・・ 第１〜８のコア、
８４ａ〜８４ｈ ・・・ 第１〜８の永久磁石、
８５ａ〜８５ｈ ・・・ 第１〜８の主極、
８６ａ〜８６ｈ ・・・ 第１〜８の補極用永久磁石、
８７ａ〜８７ｈ ・・・ 第１〜８の補極、
ｂ８９ａ〜ｂ８９ｈ ・・・ 第１のバイアス磁束、
ｂ８１０ａ〜ｂ８１０ｈ ・・・ 第２のバイアス磁束、
ｃ８８ａ〜ｂ８８ｈ ・・・ 第１〜４の制御磁束、

Claims (11)

1. 複数の電磁石と永久磁石の磁気力を制御することで非接触状態で支持され回転するロータを有するハイブリッド型磁気軸受において、
   前記電磁石は、主極と補極用永久磁石を有する補極を所定の間隔で略平行に前記ロータの径方向に突設し、前記主極と前記補極からなるコア(鉄心)に制御コイルを巻着し、
   ２つの前記電磁石は、前記ロータを挟んで略水平に対向して配置するとともに、前記ロータと、前記主極および前記補極が、所定のギャップを有するように配設し、
   隣り合う前記電磁石との間に前記永久磁石を設ける、
   ことを特徴とするハイブリッド型磁気軸受。
2. 前記補極用永久磁石は、対向して配置された前記電磁石の前記補極の極性が同じ極性になるように配設し、隣り合う前記電磁石の前記補極の極性は異なるように配設し、
   前記電磁石を挟むように配設された前記永久磁石の極性は、前記補極用永久磁石の先端の極性と異なる極性を、該電磁石の方向に向けて配置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型磁気軸受。
3. 前記制御コイルは、前記補極用永久磁石が発生する第１のバイアス磁束と前記永久磁石が発生する第２のバイアス磁束と、同方向または逆方向に制御磁束を発生し、前記ロータ位置を制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型磁気軸受。
4. 前記制御磁束は、前記第２のバイアス磁束の変化を磁束センサで検知し、前記検知した結果により前記制御コイルの電流を調整することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド型磁気軸受。
5. 前記制御磁束は、前記ロータ位置の変化を変位センサで検知し、前記検知した結果により前記制御コイルの電流を調整することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド型磁気軸受。
6. 前記補極用永久磁石は、前記補極の先端から前記主極と前記補極の間のコア部までの間に配設することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド型磁気軸受。
7. 複数の電磁石と永久磁石の磁気力を制御することで非接触状態で支持され回転するロータを有するハイブリッド型磁気軸受において、
   前記ハイブリッド型磁気軸受は、上下に上側磁気軸受と下側磁気軸受を、前記ロータを挟むように所定のギャップを有するように配設し、
   前記上側磁気軸受と前記下側磁気軸受は、複数個の前記電磁石を有し、前記電磁石は主極と補極用永久磁石を有する補極を所定の間隔で略平行に突設し、前記主極と前記補極からなるコア(鉄心)に制御コイルを巻着し、
   前記上側磁気軸受に設けられた電磁石の間に前記永久磁石を設けるとともに、前記下側磁気軸受に設けられた電磁石の間にも前記永久磁石を設け、
   前記上側磁気軸受の前記主極の端部平面と下側磁気軸受の前記主極の端部平面が、前記ロータを挟んで対向するように配設する、
   ことを特徴とするハイブリッド型磁気軸受。
8. 隣り合う前記電磁石の前記補極先端の極性は異なるように配設し、
   前記電磁石の前記主極を挟むように配設された前記永久磁石の極性は、前記補極用永久磁石の先端の極性と異なる極性を、該電磁石の前記主極方向に向けて配置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド型磁気軸受。
9. 前記制御コイルは、前記補極用永久磁石が発生する第１のバイアス磁束と前記永久磁石が発生する第２のバイアス磁束と、同方向または逆方向に制御磁束を発生し、前記ロータ位置を制御することを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド型磁気軸受。
10. 前記ロータは、前記主極および前記補極と向い合う側面に、前記主極および前記補極に対向するように前記ロータの前記側面に２つの突起部を設けることを特徴とする請求項１または請求項７に記載のハイブリッド型磁気軸受。
11. 複数の電磁石と永久磁石の磁気力を制御することで非接触状態で支持され回転するロータを有する磁気浮上ポンプ用ハイブリッド型磁気軸受において、
    前記電磁石は、主極と補極用永久磁石を有する補極を所定の間隔で略平行に前記ロータの径方向に突設し、前記主極と前記補極からなるコア(鉄心)に制御コイルを巻着し、
    ２つの前記電磁石は、前記ロータを挟んで略水平に対向して配置するとともに、前記ロータと、前記主極および前記補極が、所定のギャップを有するように配設し、
    隣り合う前記電磁石との間に前記永久磁石を設ける、
    ことを特徴とする磁気浮上ポンプ用ハイブリッド型磁気軸受。