JP2529863B2 - 非接触型アクチュエ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、塵埃等の浮遊物をきらう半導体やバイオ
テクノロジー関連の工場などに用いて好適な非接触型ア
クチュエータに関する。

〔従来の技術〕

従来の非接触型アクチュエータとしては、磁気軸受が
一般に用いられている。この磁気軸受は磁気的な吸引力
或いは反発力を利用して軸の支持作用力を得るものであ
る。

ところが、磁気軸受を使用した場合には、単に軸を浮
上支持するだけであり、軸に対する駆動力の伝達は、別
途駆動装置によって伝達する必要がある。

そこで、例えば本出願人等が特開昭61−15560号公報
に開示したように、磁気軸受の原理を使用し、且つこれ
に回転駆動を制御する回転駆動用コイルを巻装し、この
回転駆動用コイルに所定周期の電流を通電することによ
り、磁気的な軸受効果とモータの回転力とを同一の磁極
で発生させるようにした非接触型アクチュエータが提案
されている。

すなわち、２つの1/2ピッチずれた磁極片を有する磁
極を有するコ字状部を２組連設させた芯部材に、両コ字
状部に夫々巻回される主磁束コイルと、各コ字状部の突
出片に夫々巻回される推進用コイルとが巻装され、各主
磁束コイルに磁気軸受としての作用を行わせる駆動電流
を、各推進用コイルにモータとしての作用を行わせる駆
動電流を夫々通電することにより、非接触状態で可動体
を磁気浮上させながら移動させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の非接触型アクチュエータに
あっては、主磁束コイルを巻装するコ字状部の両磁極に
おける磁極片は互いに1/2ピッチずれている必要があ
り、構成の自由度が少ないと共に、主磁束コイルの励磁
による起磁力と、推進用コイルの励磁による起磁力とが
相殺される状態が生じ、これによって無効となる起磁力
がコイル電流密度を増加させてしまうため、銅損による
エネルギロスを生じて、同一コイル断面積のモータの最
大出力を制限することになるという問題点があった。

また、推進用コイルに対して供給する励磁電流は、双
方向電流となるため、制御アンプとしてバイポーラ型ア
ンプを必要とし、制御アンプの構成が複雑となると共
に、大型化するという問題点もあった。

そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着目して
なされたものであり、４つ以上の磁極に対して夫々一種
類のコイルを巻装し、これらコイルに回転駆動用信号と
磁気浮上用信号とを重畳させた制御信号を供給すること
により、上記従来例の問題点を解決することができる非
接触型アクチュエータを提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、突出歯を有
する４つ以上の磁極を所定間隔を保って配設し各磁極に
１つの回転兼浮上用励磁コイルを巻回した磁極群を、複
数組備えた固定子と、該固定子の突出歯に対向し、一定
のピッチで整列した歯列を有する回転子と、前記固定子
と前記回転子との間の相対変位を検出する変位検出手段
と、該変位検出手段からの検出値に基づいて前記固定子
に対して回転子を磁気浮上させて姿勢制御する浮上制御
電流を形成すると共に、当該回転子の磁気浮上状態での
回転駆動を行う回転駆動電流を形成し、前記浮上制御電
流及び回転駆動電流とを重畳して前記回転兼浮上用励磁
コイルに供給する制御手段とを備えていることを特徴と
している。

また、他の発明は、突出歯を有する４つ以上の磁極を
所定間隔を保って配設し各磁極に１つの回転兼浮上用励
磁コイルを巻回した磁極群を、複数組備えた固定子と、
該固定子の突出歯に対向し、一定のピッチで整列した歯
列を有する回転子と、前記固定子と前記回転子との間の
相対変位を検出する変位検出手段と、前記回転子の回転
位置を検出する回転位置検出手段と、前記変位検出手段
からの検出値に基づいて前記固定子に対して回転子を磁
気浮上させて姿勢制御する浮上制御電流を形成する浮上
制御部と、回転指令値と前記回転位置検出値とに基づい
て当該回転子の磁気浮上状態での回転駆動を行う回転駆
動電流を形成する回転駆動部と、前記浮上制御電流及び
回転駆動電流を重畳して前記駆動兼浮上用励磁コイルに
供給する駆動回路とを備え、回転子の回転駆動をクロー
ズドループ制御することを特徴としている。

〔作用〕

この発明においては、固定子に設けられた磁極群の各
磁極に１つの回転兼浮上用コイルを巻装し、これら回転
兼浮上用励磁コイルに制御手段から回転駆動電流と浮上
制御電流とを重畳した励磁電流を供給することにより、
回転子を固定子に対して変位検出手段の検出値に基づい
て姿勢制御しながら磁気浮上させると共に、所要方向に
回転駆動する。このとき、回転兼浮上用コイルを巻装し
た各磁極には、励磁電流による起磁力に相殺分が生じる
ことがなく、銅損等のエネルギロスを抑制すると共に、
コイル巻装面積を減少させて全体の構成を小型化でき
る。

また、他の発明においては、上記作用に加えて、回転
子の回転位置を回転位置検出手段で検出し、これと回転
指令値とに基づいて回転駆動電流を形成することによ
り、回転子の回転駆動をクローズドループで制御し、脱
調を伴わない正確な回転位置制御を行う。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、この発明の第１実施例を示す上
半部を断面とした正面図及び側面図である。

図中、１は円筒状の固定子、２は固定子１内に回転可
能に配設され軸方向の左右半部の外周面に夫々所定ピッ
チτで軸方向に延長する多数の外歯2L,2Rが形成された
回転子である。

固定子１には、その内周面の回転子２の外歯2L及び2R
に夫々対向する位置に夫々45度の角間隔を保って磁極群
MG₁〜MG₄及びMG₄〜MG₈が配設されている。各磁極群MG₁
〜MG₈は、第３図の拡大展開図に示すように、円筒状の
磁気ヨーク３に４つの磁極MP₁〜MP₄が形成され、各磁極
MP₁〜MP₄の自由端には、２つの後述する回転子２の外歯
2L,2Rのピッチτと等しいピッチで磁極片mp_a及びmp_bが
形成されている。ここで、磁極MP₁及びMP₂間の間隔及び
磁極MP₃及びMP₄間の間隔は夫々外歯ピッチτの2.5倍
（2.5τ）に選定され、且つ磁極MP₂及び磁極MP₃間の間
隔が外歯ピッチτの2.75倍（2.75τ）に選定され、従っ
て磁極MP₁に対して、磁極MP₂が1/2ピッチ、MP₃が1/4ピ
ッチ、MP₄が3/4ピッチの位相差を生じている。また、各
磁極MP₁〜MP₄には、夫々１つの回転兼浮上用励磁コイル
L₁〜L₄が巻装されている。

さらに、磁極群MG₄及びMG₁間並びにMG₈及びMG₅間に夫
々固定子１及び回転子２のＸ軸方向の変位検出手段とし
てのギャップを検出する非接触ギャップセンサG₁及びG₃
が、MG₁及びMG₂間並びにMG₅及びMG₆間に夫々固定子１及
び回転子２のＹ軸方向の変位検出手段としてのギャップ
を検出する非接触ギャップセンサG₂及びG₄が配設されて
いる。

そして、ギャップセンサG₁〜G₄のギャップ検出値及び
外部からの移動指令値が制御回路10に供給され、この制
御回路10で各磁極群MG₁〜MG₈の回転兼浮上用コイルL₁〜
L₄に対して制御電流を出力する。

この制御回路10の一例は、第６図に示すように、回転
子２を回転駆動するための回転磁界を形成する回転駆動
制御部11と、回転子２を固定子１に対して非接触状態で
浮上させる浮上制御部12とから構成されている。

回転駆動制御部11は、外部から入力される回転指令値
がリングカウンタ11aにセットされると共に、このリン
グカウンタ11aのカウント値に応じてROM11b,11cに予め
記憶されている正弦波状電流データ及び余弦波状電流デ
ータを読出し、これらのうち正弦波状電流値をD/A変換
器11dを介して直接磁極群MG₁〜MG₈に対する駆動回路AC₁
〜AC₈に出力すると共に、インバータIN₁を介して駆動回
路AC₁〜AC₈に出力し、余弦波状電流値をD/A変換器11eを
介して直接駆動回路AC₁〜AC₈に出力すると共に、インバ
ータIN₂を介して駆動回路AC₁〜AC₈に出力する。

浮上制御部12は、第７図に示すように、各ギャップセ
ンサG₁〜G₄からのギャップ検出値が供給されるギャップ
変換器GC₁〜GC₄と、可変抵抗VC₁〜VC₄を有するギャップ
設定器GS₁〜GS₄と、ギャップ変換器GC₁〜GC₄の変換出力
とギャップ設定器GS₁〜GS₄の抵抗値による設定出力とが
加算されて供給される誤差増幅器EA₁〜EA₄と、誤差増幅
器EA₁及びEA₃の増幅器出力が入力されるＸ軸変位制御回
路4A及びＹ軸傾き制御回路4Bと、誤差増幅器EA₂及びEA₄
の出力が入力されるＹ軸変位制御回路4C及びＸ軸傾き制
御回路4Dと、各制御回路からの出力が供給され各磁極群
MG₁〜MG₈に対する浮上制御電流を合成する制御量分配部
CD₁〜CD₈と、バイアス電流設定器BSとを備えている。

Ｘ軸変位制御回路4Aは、誤差増幅器EA₁及びEA₃の増幅
出力が互いに加算されて反転入力側に供給される誤差増
幅器で構成されるＸ軸変位算出回路5Aと、そのＸ軸変位
信号ｘが供給される抵抗R₁及びコンデンサC₁の並列回路
と反転増幅器RA₁とで構成されるPD演算回路6Aと、その
出力を反転させる反転増幅器7Aとを備えている。

Ｙ軸傾き制御回路4Bは、誤差増幅器EA₁及びEA₃の増幅
出力が夫々反転入力側及び非反転入力側に供給される差
動増幅器で構成されるＹ軸傾き算出回路5Bと、そのＹ軸
傾き信号φが供給される前記PD演算回路6Aと同様の構成
を有するPD演算回路6Bと、その出力を反転させる反転増
幅器7Bとを備えている。

Ｙ軸変位制御回路4Cは、誤差増幅器EA₂及びEA₄の増幅
器出力が加算されて供給される誤差増幅器で構成される
Ｙ軸変位算出回路5Cと、そのＹ軸変位信号ｙが供給され
る前記PD演算回路6Aと同様の構成を有するPD演算回路6C
と、その出力を反転させる反転増幅器7Cとを備えてい
る。

Ｘ軸傾き制御回路4Dは、誤差増幅器EA₂及びEA₄の増幅
出力が夫々反転入力側及び非反転入力側に供給される差
動増幅器で構成されるＸ軸傾き算出回路5Dと、そのＸ軸
傾き信号θが供給される前記PD演算回路6Aと同様の構成
を有するPD演算回路6Dと、その出力を反転させる反転増
幅器7Dとを備えている。

バイアス電流設定器BSは、正及び負の電源間に介挿さ
れた可変抵抗VR₅と、その出力側に接続されたバッファ
アンプBAとから構成され、このバッファアンプBAから所
定値のバイアス電流I_f0が出力され、これが各制御量分
配部CD₁〜CD₈に供給される。

制御量分配部CD₁は、Ｘ軸変位制御回路4Aの反転増幅
器7Aから出力される反転Ｘ軸変位制御電流Δi_A2、Ｙ軸
傾き制御回路4Bの反転増幅器7Bから出力される反転Ｙ軸
傾き変位制御電流Δi_B2、Ｙ軸変位制御回路4Cの反転増
幅器7Cから出力される反転Ｙ軸変位制御電流Δi_C2、Ｘ
軸傾き制御回路4DのPD演算回路6Dから出力されるＸ軸傾
き制御電流Δi_D1及びバイアス電流設定器BSから出力さ
れるバイアス電流I_f0が加算されて反転入力側に供給さ
れる誤差増幅器EA₁₁を有し、この誤差増幅器EA₁₁の増幅
出力が浮上制御電流I_F1として前記駆動回路AC₁に出力さ
れる。

制御量分配部CD₂は、Ｘ軸変位制御回路4AのPD演算回
路6Aから出力されるＸ軸変位制御電流Δi_A1、Ｙ軸傾き
制御回路4BのPD演算回路6Bから出力されるＹ軸傾き制御
電流Δi_B1、Ｙ軸変位制御回路4CのPD演算回路6Cから出
力されるＹ軸変位制御電流Δi_C2、Ｘ軸傾き制御回路4D
のPD演算回路6Dから出力されるＸ軸傾き制御電流Δi_D1
及びバイアス電流設定器BSから出力されるバイアス電流
I_f0が加算されて反転入力側に供給される誤差増幅器EA
₁₂を有し、この誤差増幅器EA₁₂の増幅出力が浮上制御電
流I_F2として前記駆動回路AC₂に出力される。

制御量分配部CD₃は、Ｘ軸変位制御回路4AのPD演算回
路6Aから出力されるＸ軸変位制御電流Δi_A1、Ｙ軸傾き
制御回路4BのPD演算回路6Bから出力されるＹ軸傾き制御
電流Δi_B1、Ｙ軸変位制御回路4CのPD演算回路6Cから出
力されるＹ軸変位制御電流Δi_C1、Ｘ軸傾き制御回路4D
の反転増幅器7Dから出力される反転Ｘ軸傾き制御電流Δ
i_D2及びバイアス電流設定器BSから出力されるバイアス
電流I_f0が加算されて反転入力側に供給される誤差増幅
器EA₁₃を有し、この誤差増幅器EA₁₃の増幅出力が浮上制
御電流I_F3として前記駆動回路AC₃に出力される。

制御量分配部CD₄は、Ｘ軸変位制御回路4Aの反転増幅
器7Aから出力されるＸ軸変位制御電流Δi_A2、Ｙ軸傾き
制御回路4Bの反転増幅器7Bから出力される反転Ｙ軸傾き
制御電流Δi_B2、Ｙ軸変位制御回路4CのPD演算回路6Cか
ら出力されるＹ軸変位制御電流Δi_C1、Ｘ軸傾き制御回
路4Dの反転増幅器7Dから出力される反転Ｘ軸傾き制御電
流Δi_D2及びバイアス電流設定器BSから出力されるバイ
アス電流I_f0が加算されて反転入力側に供給される誤差
増幅器EA₁₄を有し、この誤差増幅器EA₁₄の増幅出力が浮
上制御電流I_F4として前記駆動回路AC₄に出力される。

制御量分配部CD₅は、Ｘ軸変位制御回路4Aの反転増幅
器7Aから出力されるＸ軸変位制御電流Δi_A2、Ｙ軸傾き
制御回路4BのPD演算回路6Bから出力されるＹ軸傾き制御
電流Δi_B1、Ｙ軸変位制御回路4Cの反転増幅器7Cから出
力される反転Ｙ軸変位制御電流Δi_C2、Ｘ軸傾き制御回
路4Dの反転増幅器7Dから出力される反転Ｘ軸傾き制御電
流Δi_D2及びバイアス電流設定器BSから出力されるバイ
アス電流I_f0が加算されて反転入力側に供給される誤差
増幅器EA₁₅を有し、この誤差増幅器EA₁₅の増幅出力が浮
上制御電流I_F5として前記駆動回路AC₅に出力される。

制御量分配部CD₆は、Ｘ軸変位制御回路4AのPD演算回
路6Aから出力されるＸ軸変位制御電流Δi_A1、Ｙ軸傾き
制御回路4Bの反転増幅器7Bから出力される反転Ｙ軸傾き
制御電流Δi_B2、Ｙ軸変位制御回路4Cの反転増幅器7Cか
ら出力される反転Ｙ軸変位制御電流Δi_C2、Ｘ軸傾き制
御回路4Dの反転増幅器7Dから出力される反転Ｘ軸傾き制
御電流Δi_D2及びバイアス電流設定器BSから出力される
バイアス電流I_f0が加算されて反転入力側に供給される
誤差増幅器EA₁₆を有し、この誤差増幅器EA₁₆の増幅出力
が浮上制御電流I_F6として前記駆動回路AC₆に出力され
る。

制御量分配部CD₇は、Ｘ軸変位制御回路4AのPD演算回
路6Aから出力されるＸ軸変位制御電流Δi_A1、Ｙ軸傾き
制御回路4Bの反転増幅器7Bから出力される反転Ｙ軸傾き
制御電流Δi_B2、Ｙ軸変位制御回路4CのPD演算回路6Cか
ら出力されるＹ軸変位制御電流Δi_C1、Ｘ軸傾き制御回
路4DのPD演算回路6Dから出力されるＸ軸傾き制御電流Δ
i_D1及びバイアス電流設定器BSから出力されるバイアス
電流I_f0が加算されて反転入力側に供給される誤差増幅
器EA₁₇を有し、この誤差増幅器EA₁₇の増幅出力が浮上制
御電流I_F7として前記駆動回路AC₇に出力される。

制御量分配部CD₈は、Ｘ軸変位制御回路4Aの反転増幅
器7Aから出力されるＸ軸変位制御電流Δi_A2、Ｙ軸傾き
制御回路4BのPD演算回路6Bから出力されるＹ軸傾き制御
電流Δi_B1、Ｙ軸変位制御回路4CのPD演算回路6Cから出
力されるＹ軸変位制御電流Δi_C1、Ｘ軸傾き制御回路4D
のPD演算回路6Dから出力されるＸ軸傾き制御電流Δi_D1
及びバイアス電流設定器BSから出力されるバイアス電流
I_f0が加算されて反転入力側に供給される誤差増幅器EA
₁₈を有し、この誤差増幅器EA₁₈の増幅出力が浮上制御電
流I_F8として前記駆動回路AC₈に出力される。

駆動回路AC_j（ここで、ｊ＝1,2……８であり、以下同
じ）の夫々は、各磁極群MG_jにおける各磁極MP₁〜MP₄の
励磁コイルL₁〜L₄に対する駆動部LA₁〜LA₄を備え、駆動
部LA₁は回転駆動制御部11のD/A変換器11eから出力され
る余弦波駆動電流I_C1及び制御量分配部CD_jから出力され
る浮上制御電流I_Fjが加算されて供給されるユニポーラ
増幅器UA₁を有し、駆動部LA₂は回転制御部11のインバー
タIN₂から出力される反転余弦波駆動電流I_C2及び制御量
分配部CD_jから出力される浮上制御電流I_Fjが加算されて
供給されるユニポーラ増幅器UA₂を有し、駆動部LA₃は回
転駆動制御部11のD/A変換器11dから出力される正弦波駆
動電流I_S1及び制御量分配部CD_jから出力される浮上制御
電流I_Fjが加算されて供給されるユニポーラ増幅器UA₃を
有し、駆動部LA₄は回転制御部10のインバータIN₁から出
力される反転正弦波駆動電流I_S2及び制御量分配部CD_jか
ら出力される浮上制御電流I_Fjが加算されて供給される
ユニポーラ増幅器UA₄を有する。

ここで、ユニポーラ増幅器UA₁〜UA₄の夫々は、第８図
に示す如く、反転入力側に制御量分配部CD_jの浮上制御
電流I_Fj及び回転駆動制御部11の駆動電流が入力される
入力端子ｔからの入力信号と励磁コイルL₁〜L₄の負荷電
流を検出する電流センサCSからの電流フィードバック信
号とが入力されるサーボ増幅器SAと、このサーボ増幅器
SAの出力が入力されるベース駆動回路BCと、このベース
駆動回路BCによって駆動されるPNP型トランジスタTr₁及
びNPN型トランジスタTr₂と、サージ電流吸収用のダイオ
ードD₁及びD₂とを備えており、トランジスタTr₁のコレ
クタ及びトランジスタTr₂のコレクタ間にコイルL₁〜L₄
が接続され、トランジスタTr₁のエミッタが正の電源
に、トランジスタTr₂のエミッタが接地に夫々接続され
ている。

次に、上記実施例の動作を説明する。今、回転駆動制
御部11に回転駆動指令が入力されていないものとする
と、回転駆動制御部11から出力される回転駆動電流
I_S1，I_S2，I_C1及びI_C2は前回の回転子２の停止状態にお
ける値を維持している。

一方、浮上制御部12では、固定子１に対して回転子２
とを同心的に偏心なく浮上させる制御を行うものである
が、その浮上原理を第３図〜第５図を参照して説明す
る。

今、第３図に示すように、磁極MP₁の磁極片mp_a及びmp
_bが回転子２の外歯2Lと対向している位置では、磁極MP₂
の磁極片mp_a及びmp_bは外歯2Lに対して位相が1/2ピッチ
分ずれており、磁極MP₃の磁極片mp_a及びmp_bは外歯2Lに
対して位相が1/4ピッチ分ずれており、磁極MP₄の磁極片
mp_a及びmp_bは外歯2Lに対して位相が3/4ピッチずれてい
る。このため、磁気抵抗の逆数をパーミアンスＰとする
と、磁極MP₁については磁極片mp_a及びmp_bと回転子２の
外歯2Lとが対向しているので、これら間のパーミアンス
P₁は第５図に示すように最大となり、磁極MP₂について
は磁極片mp_a及びmp_bと回転子２の外歯2Lとが1/2ピッチ
ずれており、両者が対向していないので、これら間のパ
ーミアンスP₂は第５図に示すように最小となり、磁極MP
₃及びMP₄については、磁極片mp_a及びmp_bが回転子２の外
歯2Lに対して半分だけ対向しているので、これら間のパ
ーミアンスP₃及びP₄は第５図に示すようにパーミアンス
P₁及びP₂の中間の値となる。

そして、第３図に示す如く閉磁路を形成するようにコ
イルL₁〜L₄に通電した場合の磁気的等価回路は、第４図
に示す如く表すことができる。

この等価回路において、回転子２の回転方向への変位
即ち第３図において左右方向の変位をｘとし、回転子２
の半径方向の変位即ち第３図において上下方向の変位を
ｈとして、各磁極MP₁〜MP₄のパーミアンス変動を一次成
分で近似すると、下記（１）〜（４）式で表すことがで
きる。

P₁＝K₁（１＋K₂cos2πx/τ）……（１） P₂＝K₁（１−K₂cos2πx/τ）……（２） P₃＝K₁（１−K₂sin2πx/τ）……（３） P₄＝K₁（１＋K₂sin2πx/τ）……（４） このとき、第４図の点Ａからみた磁極全体のトータル
パーミアンスP_ALLは、互いに1/2ピッチずれて並列なパ
ーミアンスP₁，P₂とP₃，P₄とが直列関係にあるので次式
で表すことができる。

したがって、第４図の点Ａからみたトータルパーミア
ンスP_ALLは、回転子２の円周方向の変位ｘにかかわらず
一定であるため、点Ａに流れる磁束を制御すると回転子
２の外歯2Lと相対する磁極片mp_a及びmp_bがありながら、
変位ｘにかかわらず吸引力の制御ができる。このことに
着目して第４図の点Ａにコイルや永久磁石等による起磁
力U_Mを容易すれば、第３図に示す閉磁路が形成されて磁
束Φ₁〜Φ₄が流れる。ここで、励磁コイルL₁〜L₄の発生
起磁力を零にした状態で、起磁力U_Mに基づく下記（６）
式で表される磁束Φ_Mが回転子２の円周方向の変位ｘの
変動に対して一定であるため、吸引力F_hは下記（７）式
で表すことができる。

ここで、トータルパーミアンスP_ALLが回転子２の円周
方向の変位ｘの変動に対しては一定であるため、P_ALL＝
K₁（但しK₁はギャップｈの関数）とすることにより、 となり、吸引力の制御が回転子２の変位ｘにかかわらず
起磁力U_M即ち主磁束だけの制御で可能となる。

そこで、この発明では、第10図（ａ）及び（ｂ）に示
すように、主磁束によるバイアス吸引力を４相に各々I
_f0を流すことによって得、バイアス電流I_f0にギャップ
検出値からの制御電流を重畳することによって主磁束即
ち吸引力を制御する。

上記浮上原理に基づいてこの発明では、浮上制御部12
では、ギャップセンサG₁〜G₄のギャップ検出信号が夫々
入力されているので、これらがギャップ設定器GS₁〜GS₄
の設定値と比較され、両者の差値が誤差増幅器EA₁〜EA₄
で増幅される。この誤差増幅器EA₁〜EA₄の増幅出力は、
ギャップセンサG₁〜G₄の配設位置における固定子１と回
転子２とのギャップの設定値に対する誤差を表すだけで
あるので、このままでは、各磁極群MG₁〜MG₈のコイルL₁
〜L₄に対する主磁束の制御を行うことができない。この
ため、第１図及び第２図に示すように、Ｘ軸変位をｘ、
Ｙ軸変位をｙ、Ｘ軸回りの回転角をθ及びＹ軸回りの回
転角をφとする４自由度の姿勢制御を能動的に行い、出
力回転軸Ψ軸については回転位置決めを各磁極群MG₁〜M
G₈の協調駆動で行い、残りの１自由度（Ｚ軸）について
は能動的な制御は行わず、磁極群MG₁〜MG₈の磁極片mp_a
及びmp_bと回転子２の外歯2L,2Rとの対向関係による受動
的な制御で保持している。

これら各自由度を得るために、浮上制御部12では、第７
図に示すように、Ｘ軸変位算出回路5Aにギャップセンサ
G₁及びG₃のギャップ検出値に基づく誤差増幅器EA₁及びE
A₃の増幅出力Δh₁及びΔh₃を供給してＸ軸変位ｘを算出
し、同様に、Ｙ軸傾き算出回路5Bに誤差増幅器EA₁及びE
A₃の増幅出力Δh₁及びΔh₃を供給することによりＹ軸回
りの回転角φを算出し、Ｙ軸変位算出回路5Cに誤差増幅
器EA₂及びEA₄の増幅出力Δh₂及びΔh₄を供給することに
よりＹ軸変位ｙを算出し、Ｘ軸傾き算出回路5Dに誤差増
幅器EA₂及びEA₄の増幅出力Δh₂及びΔh₄供給することに
よりＸ軸回りの回転角θを算出する。

そして、算出された各自由度x,φ,y及びθをPD演算回
路6A〜6Dで演算を行って、浮上制御指令電流値Δi_A1〜
Δi_D1を算出すると共に、反転増幅器7A〜7Dからその反
転制御指令電流値Δi_A2〜Δi_D2を得る。

これら浮上制御指令電流値Δi_A1〜Δi_D1及びΔi_A2〜
Δi_D2が、制御量分配部CD₁〜CD₈に供給されて各磁極群M
G₁〜MG₈に対応するように分配される。この制御量分配
部CD₁〜CD₈には、バイアス電流設定器BSから所定値のバ
イアス電流I_f0が供給されており、各浮上制御指令電流
値Δi_A1〜Δi_D1及びΔi_A2〜Δi_D2が零であるときでも、
バイアス電流I_f0が駆動回路AC₁〜AC₈に出力される。

したがって、今、駆動回路AC₁〜AC₈からの駆動電流に
よって各磁極群MG₁〜MG₈の各磁極MP₁〜MP₄に巻装された
励磁コイルL₁〜L₄が励磁されて、回転子２が固定子１に
対して同心的に磁気浮上しているものとすると、この状
態では、各ギャップセンサG₁〜G₄のギャップ検出値h₁〜
h₄をギャップ変換器GC₁〜GC₄で変換した値とギャップ設
定値Ｈとが等しくなり、誤差増幅器EA₁〜EA₄から出力さ
れる誤差増幅出力Δh₁〜Δh₄が零となり、これに応じて
Ｘ軸変位ｘ、Ｙ軸回りの回転角φ、Ｙ軸変位ｙ及びＸ軸
回りの回転角θが全て零となり、浮上制御指令電流値Δ
i_A1〜Δi_D1及びΔi_A2〜Δi_D2も全て零となる。このた
め、制御量分配部CD₁〜CD₈からはバイアス電流I_f0のみ
の電流値が駆動回路AC₁〜AC₈に出力され、それらのユニ
ポーラ増幅器UA₁〜UA₄から磁極MP₁及びMP₂については、
第３図の磁束Φ₁及びΦ₂を生じるように、磁極MP₃及びM
P₄については、逆方向の磁束Φ₃及びΦ₄を生じるように
励磁電流I₁〜I₄が供給され、各磁極群MG₁〜MG₈による吸
引力が均等に回転子２に作用して、回転子２の固定子１
に対する同心的な磁気浮上状態を維持する。

この状態で、回転子２に負荷が掛かって例えばＸ軸方
向で且つギャップセンサG₁及びG₃から離れる方向に偏心
したものとすると、これに応じてギャップセンサG₁及び
G₃の検出値h₁及びh₃をギャップ変換器GC₁及びGC₃で変換
した変換出力がギャップ設定値Ｈより大きくなり、誤差
増幅器EA₁及びEA₃から正の誤差増幅出力Δh₁及びΔh₃が
出力される。このため、両誤差増幅出力Δh₁及びΔh₃を
Ｘ軸変位算出回路5Aで加算し、これを反転増幅器で反転
することにより、Ｘ軸変位量ｘを算出し、これがPD演算
部6Aで演算されて、正の制御指令電流値Δi_A1及び負の
制御指令電流値Δi_A2が出力される。これらのうち制御
指令電流値Δi_A1は、制御量分配部CD₂，CD₃，CD₆及びCD
₇に入力されてバイアス電流I_f0に加算され、制御指令電
流値Δi_A2は制御量分配部CD₁，CD₄，CD₅及びCD₈に入力
されてバイアス電流I_f0に加算され、これが誤差増幅器E
A₁₁〜EA₁₈で反転増幅されるので、結局駆動回路AC₂，AC
₃，AC₆及びAC₇から出力される励磁電流I₂，I₃，I₆及びI
₇が減少し、駆動回路AC₁，AC₄，AC₅及びAC₈から出力さ
れる励磁電流I₁，I₄，I₅及びI₈が増加される。これに応
じて磁極群MG₁，MG₄，MG₅及びMG₈の起磁力U₁，U₄，U₅及
びU₈が増加して吸引力が増加し、磁極群MG₂，MG₃，MG₆
及びMG₇の起磁力U₂，U₃，U₆及びU₇が減少して吸引力が
減少する。したがって、回転子２がギャップセンサG₁及
びG₃側に移動されて、固定子１と同心的な位置に復帰さ
れる。

同様にして、回転子２がＹ軸方向で例えばギャップセ
ンサG₂及びG₄から離れる方向に変位した場合には、磁極
群MG₁，MG₂，MG₅及びMG₆の吸引力が増加し、磁極群M
G₃，MG₄，MG₇及びMG₈の吸引力が減少して回転子２がギ
ャップセンサG₂及びG₄側に引き戻し、回転子２を固定子
１と同心的な位置に復帰させる。

また、固定子１の軸線と回転子２の軸線とが一致して
いる状態から、回転子２がＹ軸を中心として回転して回
転子２の軸線と固定子１の軸線とが交叉する状態となる
と、これに応じて例えばギャップセンサG₁（又はG₃）の
ギャップ検出値h₁が小さくなり、ギャップセンサG₃（又
はG₁）のギャップ検出値h₃が大きくなる。このため、誤
差増幅器EA₁から出力される偏差Δh₁が負（又は正）、
誤差増幅器EA₃から出力される偏差Δh₃が正（又は負）
となり、両者がＸ軸変位算出回路5Aで加算されると、そ
の和は零となるが、Ｙ軸回りの傾き算出回路5Bでは、差
動増幅器で偏差Δh₁からΔh₃が減算されて傾きφが算出
されるので、傾きφは（Δh₃＋Δh₁）〔又は−（Δh₃＋
Δh₁）〕となる。この傾きφがPD演算部PD_Bで演算され
て、正（又は負）の制御指令電流値Δi_B1及び負（又は
正）の制御指令電流値Δi_B2が算出される。これらのう
ち制御指令電流値Δi_B1が制御量分配部CD₂，CD₃，CD₅及
びCD₈に入力されてバイアス電流I_f0に加算（又は減算）
され、制御指令電流値Δi_B2が制御量分配部CD₁，CD₄，C
D₆及びCD₇に出力されてバイアス電流I_f0から減算（又は
加算）される。このため、駆動回路AC₂，AC₃，AC₅及びA
C₈から出力される励磁電流が増加（又は減少）し、駆動
回路AC₁，AC₄，AC₆及びAC₇から出力される励磁電流が減
少（又は増加）し、結局磁極群MG₂，MG₃，MG₅及びMG₈の
吸引力が増加（又は減少）し、磁極群MG₁，MG₄，MG₆及
びMG₇の吸引力が減少（又は増加）するので、回転子２
の左半部がギャップセンサG₁に対して離れる方向（又は
近づく方向）に、右半部がギャップセンサG₃に対して近
づく方向（又は離れる）に夫々移動されて、回転子２の
軸線と固定子１の軸線とが一致する状態に復帰される。

同様に、回転子２がＸ軸回りに回転した場合も、磁極
群MG₁及びMG₂（又はMG₅及びMG₆）の吸引力が増加し、磁
極群MG₃及びMG₄（又はMG₇及びMG₈）の吸引力が減少する
ことにより、Ｘ軸回りの回転を引き戻して回転子２と固
定子１の軸線を一致させる状態に復帰させる。

以上のようにして、回転駆動指令が制御回路10に入力
されていない状態では、浮上制御部12によって固定子１
に対する回転子２の磁気的な姿勢制御を行って固定子１
の軸線と回転子２の軸線とが一致するように制御され
る。

この磁気浮上制御状態で、回転駆動部11に回転子２を
第２図でみて時計方向即ち第３図でみて矢示Ｂ方向に回
転させる回転駆動指令が入力されると、これに応じてRO
M11cから第９図（ａ）に示す余弦波状駆動電流値I_C1が
読出されると共に、ROM11bから第９図（ｄ）に示す正弦
波状駆動電流値I_S1が読出され、これらのうち余弦波状
駆動電流値I_C1が夫々D/A変換器を介して直接駆動回路AC
₁〜AC₈のユニポーラ増幅器UA₁に供給され、そのインバ
ータIN₂で反転されて位相が180度ずれた余弦波状駆動電
流値I_C2が駆動回路AC₁〜AC₈のユニポーラ増幅器UA₂に供
給され、正弦波状駆動電流値I_S1が直接駆動回路AC₁〜AC
₈のユニポーラ増幅器UA₃に供給され、そのインバータIN
₁で反転されて位相が180度ずれた正弦波状駆動電流値I
_S2が駆動回路AC₁〜AC₈のユニポーラ増幅器UA₄に供給さ
れる。したがって、各駆動回路AC₁〜AC₈で回転駆動電流
と磁気浮上制御電流とが重畳されて、各磁極MP₁〜MP₄に
巻装されたコイルL₁〜L₄に供給される。このとき、第３
図に示すように、磁極MP₁の磁極片mp_a及びmp_bが回転子
２の外歯2Lに対向している時点t₁で駆動回路AC₁〜AC₈の
ユニポーラ増幅器UA₁〜UA₄から第９図（ａ）〜（ｄ）に
示す励磁電流I₁〜I₄がコイルL₁〜L₄に出力されている状
態で、時点t₁後の時点t₂までの間では、コイルL₁に対す
る励磁電流I₁が減少し、これに代えてコイルL₄に対する
励磁電流I₄が増加することになるので、回転子２の外歯
2L,2Rと1/4ピッチずれた磁極MP₄によって回転子２の外
歯2L,2Rが吸引されて、回転子２が1/4ピッチ回転し、続
く時点t₃までの間では、コイルL₄に対する励磁電流I₄が
減少し、これに代えてコイルL₂に対する励磁電流I₂が増
加することになるので、磁極MP₂によって回転子２がさ
らに1/4ピッチ回転し、以後順次磁極MP₃、MP₁、MP₄……
の順に回転子２の外歯2L,2Rを吸引して回転子２が時計
方向に回転駆動される。

また、回転子２を逆転させるには、第９図（ａ）〜
（ｄ）において、時点t₁から時点t₀に向かう正弦波状駆
動電流及び余弦波状駆動電流を出力する。

このように、回転駆動部11から回転駆動電流が出力さ
れて回転子２が回転駆動されている状態では、前述した
ように、主磁束の通り易さが回転子２の変位に対して変
化しにくいことから磁気浮上制御には何ら影響を与える
ことがなく、主磁束を浮上制御部12からの浮上制御電流
によって制御することにより、回転子２の軸心を固定子
１の軸心と一致させた状態で磁気浮上させ、非接触状態
で円滑な回転駆動を行わせることができる。

次に、この発明の第２実施例を第11図について説明す
る。

この第２実施例は、回転子２の回転位置を回転位置検
出器で検出し、その検出値に基づいて速度フィードバッ
クを行って回転子の駆動をクローズドループで行うよう
にしたものである。

すなわち、第11図に示すように、回転子２に対してそ
の回転位置及び回転方向を検出するレゾルバ，シンク
ロ，光学式エンコーダ等の非接触型の回転位置検出器20
が設けられ、その回転位置検出信号が回転駆動部11に入
力される。回転駆動部11には、回転位置検出器20からの
回転位置検出信号に基づいて回転速度を検出する速度検
出器21と、この速度検出器21の速度検出信号が速度フィ
ードバック信号として入力されると共に、外部からの速
度指令値が入力される比較部22と、両者の差値でなる誤
差信号を増幅する速度誤差増幅器23と、この速度誤差増
幅器23から出力される速度誤差出力に基づきトルク方向
を判別するトルク方向判別回路24と、速度誤差増幅器23
から出力される速度誤差出力を絶対値に変換してトルク
指令値として出力する絶対値回路25と、前記回転位置検
出器20の位置検出信号が入力される現在位置カウンタ26
と、この現在位置カウンタ26のカウント値に応じてアク
セスされて予め記憶した正弦波形データ及び余弦波形デ
ータを読出すROM27及び28と、これらROM27及び28から出
力される正弦値及び余弦値をアナログ値に変換するD/A
変換器29及び30と、これらD/A変換器29及び30から出力
されるアナログ正弦値及びアナログ余弦値と前記絶対値
回路25から出力されるトルク指令値とを乗算する乗算回
路31及び32とを備えている。そして、乗算回路31及び32
から出力される回転駆動指令電流が駆動回路AC₁〜AC₈に
出力される。なお、浮上制御部12の構成は前記第１実施
例と同様の構成を有するので、その詳細説明はこれを省
略する。

この第２実施例によれば、回転子２が浮上制御部12に
よって固定子１から磁気浮上している状態で、回転駆動
部11に外部から速度指令値が零であるとき即ち回転子２
を停止状態に維持するときには、回転位置検出器20から
出力される位置検出信号が変動しないので、その位置検
出信号が入力される速度検出器21の出力は零を維持し、
比較部22の出力も零となる。

一方、現在位置カウンタ26のカウント値は、回転子２
の制御原点からの変位量に応じた現在位置を表すカウン
ト値となっているので、これに応じてROM27及び28から
現在位置に応じた正弦値及び余弦値が読出され、これら
がD/A変換器29及び30を介して乗算器31及び32に入力さ
れる。この乗算器31及び32には、絶対値回路25から出力
される零のトルク指令値が入力されているので、このト
ルク指令値と正弦値及び余弦値とを乗算することにより
乗算器31及び32から出力される回転駆動制御電流は零を
維持し、駆動回路AC₁〜AC₈からは浮上制御部11から出力
される浮上制御電流のみが出力されて、回転子２の姿勢
制御が行われる。

この回転子停止状態から回転子２を正転（時計方向回
転）させる所要の正の速度指令値が入力されると、比較
部22に入力されている速度フィードバック信号が零であ
ることから速度指令値がそのまま誤差信号として出力さ
れ、これが誤差増幅器23で増幅される。そして、増幅さ
れた誤差信号がトルク方向判別回路24に入力されるの
で、このトルク方向判別回路24で正転方向と判別され、
その判別信号がROM27及び28に入力される。このため、R
OM27及び28から正弦波形データ及び余弦波形データが正
方向に順次読出され、これらが夫々D/A変換器29及び30
を介して乗算器31及び32に入力される。このとき、回転
開始状態であるので、絶対値回路25から出力される速度
誤差信号の絶対値でなるトルク指令値が大きな値とな
り、これと正弦値及び余弦値とが乗算器31及び32で乗算
されるので、乗算器31及び32から出力される回転駆動電
流I_S1及びI_C1の値が大きくなり、これらが駆動回路AC₁
〜AC₈に供給されるので、磁極群MG₁〜MG₈の各磁極MP₁〜
MP₄に巻装されたコイルL₁〜L₄に大きな起磁力を発生さ
せて、大きな始動トルクで回転子２を駆動開始する。そ
して、回転子２が回転を始めると、回転位置検出器20か
ら位置検出信号が出力され、これによって現在位置カウ
ンタ26のカウント値が増加すると共に、速度検出器21か
ら位置検出信号に応じた速度フィードバック信号が出力
されるので、比較部22の出力が減少し、これに伴って絶
対値回路25の出力も減少する。このため、乗算器31及び
32から出力される回転駆動電流I_S1及びI_C1の振幅が減少
し、回転子２を回転させるための回転トルクが徐々に減
少する。

このように、回転子２の回転位置を回転位置検出器20
で検出し、これに基づいて速度フィードバック信号を形
成し、これを速度指令値と比較してクローズドループで
速度制御を行うことにより、オープンループで制御する
場合の脱調を生じることなく、安定した回転子の回転駆
動制御を行うことができる。

なお、この第２実施例においては、速度制御を行う場
合について説明したが、これに限らず位置制御を行う場
合には、第12図に示す如く、移動指令値と回転位置検出
器20の位置検出信号とを偏差カウンタ40で比較して、こ
の偏差カウンタ40から出力される位置誤差信号をD/A変
換器41でアナログ信号に変換し、これを速度指令値とし
て比較部22に供給するようにすればよいものである。

次に、この発明の第３実施例を第13図及び第14図につ
いて説明する。

この第３実施例は、各磁極群MG₁〜MG₈の磁極数を６極
にしたものであり、第13図に示すように、各磁極MP₁〜M
P₆の磁極片mp_a及びmp_bが、磁極MP₁の磁極片mp_a及びmp_b
を基準として、回転子２の外歯2Lに対して磁極MP₂の磁
極片mp_a及びmp_bが−120度、磁極MP₃の磁極片mp_a及びmp_b
が＋120度、磁極MP₄の磁極片mp_a及びmp_bが180度、磁極M
P₅の磁極片mp_a及びmp_bが＋60度、磁極MP₆の磁極片mp_a及
びmp_bが−60度となるように選定されている。

このとき、各磁極MP₁乃至MP₆のパーミアンスの変化
は、第14図に示すように上向きをθ＝０°（歯と歯とが
一致）下向きをθ＝180°（歯と谷が一致）とすると、 P₁＝K₁｛１＋K₂cosθ｝ ……（９） P₂＝K₁｛１＋K₂cos（θ−120°）｝ ……（10） P₃＝K₁｛１＋K₂cos（θ＋120°）｝ ……（11） P₄＝K₁｛１＋K₂cos（θ−180°）｝ ……（12） P₅＝K₁｛１＋K₂cos（θ＋60°）｝ ……（13） P₆＝K₁｛１＋K₂cos（θ−60°）｝ ……（14） と表される。

これに応じて各磁極MP₁〜MP₆に励磁コイルL₁〜L₆が巻
装され、その起磁力の方向が第13図に示すように、左半
部の磁極MP₁〜MP₃に対しては回転子２側、右半部の磁極
MP₄〜MP₆に対しては固定子１側となるように下記（15）
〜（20）式で表される励磁電流I₁〜I₆が供給される。

I₁＝I_f0＋ＫΔｈ＋kcosθ ……（15） I₂＝I_f0＋ＫΔｈ＋kcos（θ−120°） ……（16） I₃＝I_f0＋ＫΔｈ＋kcos（θ＋120°） ……（17） I₄＝−｛I_f0＋ＫΔｈ−kcos（θ−180°）｝……（18） I₅＝−｛I_f0＋ＫΔｈ−kcos（θ＋60°）｝ ……（19） I₆＝−｛I_f0＋ＫΔｈ−kcos（θ−60°）｝ ……（20） ここで、I_f0はバイアス電流、Ｋは定数（通常PD制御を
行うのでＫ＝Ｋ′＋Ｋ″d/dt）、Δｈはギャップセンサ
で検出される変位検出値、ｋは定数（速度制御を行う場
合にはトルク指令値）であり、各式において右辺第３項
が回転駆動制御部11から出力される回転駆動電流、右辺
第１項及び第２項が浮上制御部12から出力される浮上制
御電流である。

これら励磁電流I₁〜I₆の方向と大きさは第14図で太線
図示のようになり、主磁束の制御を行う。

この第３実施例によると、第13図に示すように、磁極
MP₁の磁極片mp_a及びmp_bが回転子２の外歯2aに対向して
いる状態では、第７図の浮上制御部12からの浮上制御電
流I_F1〜I_F8によって、磁極MP₁〜MP₃から回転子２の外歯
2L、磁極MP₄〜MP₆、磁気ヨーク３を通じて磁極MP₁〜MP₃
に戻る閉磁路が形成されることにより、回転子２が固定
子１と軸線を一致させた状態で磁気浮上し、これに回転
駆動部11から出力される（15）〜（20）式右辺第３項の
回転駆動電流が重畳されるので、回転子２が回転駆動さ
れる。

したがって、第３実施例によれば、回転子２を回転駆
動するための各磁極群の磁極数が多くなるので、回転子
２の回転角位置をより正確で滑らかに制御することがで
きると共に、各磁極群で発生させる吸引力を大きく且つ
変動を小さくすることができ、回転子２の剛性を大きく
することができる。

なお、上記各実施例においては、各磁極群の磁極数
を、４個又は６個に選定した場合について説明したが、
これに限らず８個以上の任意の偶数個に選定することが
できると共に、磁極群の数も３個以上の任意の個数に選
定することができる。

また、上記各実施例においては、回転子２を固定子１
の内側に配設した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、外周面に磁極群MG_jを形成した固
定子の外側に内歯を形成した回転子２を配設するように
してもよい。

さらに、各磁極群MG_jの磁極MP_iは、円周方向に直列に
形成する必要はなく、第15図に示すように、２列に並設
することもでき、また軸方向に一列に配置することもで
き、要は回転子２の外歯2L,2Rのピッチτを360°として
これを2N分割した位相となるように磁極を配設し、その
１つおきの位相となる磁極Ｎ組と他方の磁極Ｎ組とに励
磁方向が反対となるバイアス電流I_f0及びギャップ制御
電流ＫΔｈを通電して主磁束を制御すると共に各コイル
L₁〜L₆に回転駆動電流を重畳すればよく、その相互の並
び順や極数は任意に選択することができる。

またさらに、上記各実施例においては、x,y,θ及びφ
の座標系に対してPD制御を行う場合について説明した
が、これに限らずPID制御、デジタル制御等を行うよう
にしてもよい。

また、上記各実施例においては、回転子の回転駆動制
御を正弦波状データ及び余弦波状データを記憶したROM
から正弦値及び余弦値を読出すことにより行う場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、通常
のステップモータと同様にパルス駆動するようにしても
よい。

さらに、上記各実施例では、浮上制御部12でバイアス
電流設定器BSで所定値のバイアス電流I_f0を形成するよ
うにした場合について説明したが、これに限らず第１実
施例の場合磁極MP₂及びMP₃間、第３実施例の場合磁極MP
₃及びMP₄間に永久磁石を介挿し、この永久磁石によって
バイアス電流に応じた起磁力を発生させるようにしても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、固定子に複
数の磁極群を形成し、各磁極群には４個以上の磁極を形
成し、各磁極に１つの浮上兼回転駆動用励磁コイルを巻
装し、これら浮上兼回転駆動用励磁コイルに浮上制御電
流と回転駆動電流とを重畳して供給することにより回転
子を固定子に対して磁気浮上させた非接触状態で回転駆
動するようにしたので、各磁極群における磁極の配列に
制限を受ける必要がないと共に、各磁極に１つの浮上兼
回転駆動用の励磁コイルを巻装するだけでよく、従来例
のように互いに相殺される起磁力が発生することがな
く、銅損等によるエネルギロスを生じることがないう
え、熱の発生を極力抑制することができ、しかも励磁コ
イルを駆動する駆動回路が簡易な構成のユニポーラ増幅
器で構成されるので、回路構成を簡易化することができ
る等の効果が得られる。

また、他の発明によれば、上記効果に加えて、回転子
の回転位置を検出して、回転子の回転駆動をクローズド
ループで制御するようにしているので、回転子の回転駆
動制御をより正確に行うことができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の第１実施例を示す上半部
を断面とした正面図及び側面図、第３図は１つの磁極群
と回転子の外歯との対向関係を示す拡大展開図、第４図
は第３図の磁気的等価回路を示す回路図、第５図は回転
子の変位とパーミアンスとの関係を示す特性曲線図、第
６図は制御回路の一例を示すブロック図、第７図は制御
回路を構成する浮上制御部を示すブロック図、第８図は
ユニポーラ増幅器の構成を示す回路図、第９図は各磁極
群の各磁極に供給する励磁電流波形を示す波形図、第10
図（ａ）及び（ｂ）は夫々各磁極の位相と起磁力の大き
さ及び向きとを示す説明図及び電気角を示す説明図、第
11図はこの発明の第２実施例を示すブロック図、第12図
は第２実施例の変形例を示すブロック図、第13図はこの
発明の第３実施例を示す第３図に対応した拡大展開図、
第14図（ａ）及び（ｂ）は夫々第３実施例における磁極
の位相差と起磁力の大きさ及び方向とを示す説明図及び
電気角を示す説明図、第15図はこの発明に適用し得る磁
極の他の例を示す斜視図である。 図中、１は固定子、２は回転子、2aは外歯、３は磁気ヨ
ーク、MG₁〜MG₈は磁極群、MP₁〜MP₆は磁極、mp_a，mp_bは
磁極片、L₁〜L₆は励磁コイル、10は制御回路、11は回転
駆動部、12は浮上制御部、G₁〜G₄はギャップセンサ、AC
₁〜AC₈は駆動回路、20は回転位置検出器、21は速度検出
器である。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】突出歯を有する４つ以上の磁極を所定間隔
   を保って配設し各磁極に１つの回転兼浮上用励磁コイル
   を巻回した磁極群を、複数組備えた固定子と、該固定子
   の突出歯に対向し、一定のピッチで整列した歯列を有す
   る回転子と、前記固定子と前記回転子との間の相対変位
   を検出する変位検出手段と、該変位検出手段からの検出
   値に基づいて前記固定子に対して回転子を磁気浮上させ
   て姿勢制御する浮上制御電流を形成すると共に、当該回
   転子の磁気浮上状態での回転駆動を行う回転駆動電流を
   形成し、前記浮上制御電流及び回転駆動電流とを重畳し
   て前記回転兼浮上用励磁コイルに供給する制御手段とを
   備えていることを特徴とする非接触型アクチュエータ。
2. 【請求項２】前記制御手段は、変位検出手段の変位検出
   値が供給され、これに基づいて回転子の姿勢制御を行う
   浮上制御電流を形成する浮上制御部と、回転指令値に基
   づいて回転駆動電流を形成する回転駆動制御部と、前記
   浮上制御電流及び回転駆動電流を重畳して回転兼浮上用
   励磁コイルに供給する駆動回路とを備えてなる特許請求
   の範囲第１項記載の非接触型アクチュエータ。
3. 【請求項３】前記回転駆動部は、回転指令値に基づいて
   回転子の回転位置決め用の正弦波状駆動電流、反転正弦
   波状駆動電流、余弦波状駆動電流及び反転余弦波状駆動
   電流を形成するROMを備えている特許請求の範囲第２項
   記載の非接触型アクチュエータ。
4. 【請求項４】前記駆動回路は、ユニポーラ増幅器で構成
   されている特許請求の範囲第２項記載の非接触型アクチ
   ュエータ。
5. 【請求項５】突出歯を有する４つ以上の磁極を所定間隔
   を保って配設し各磁極に１つの回転兼浮上用励磁コイル
   を巻回した磁極群を、複数組備えた固定子と、該固定子
   の突出歯に対向し、一定のピッチで整列した歯列を有す
   る回転子と、前記固定子と前記回転子との間の相対変位
   を検出する変位検出手段と、前記回転子の回転位置を検
   出する回転位置検出手段と、前記変位検出手段からの検
   出値に基づいて前記固定子に対して回転子を磁気浮上さ
   せて姿勢制御する浮上制御電流を形成する浮上制御部
   と、回転指令値と前記回転位置検出値とに基づいて当該
   回転子の磁気浮上状態での回転駆動を行う回転駆動電流
   を形成する回転駆動部と、前記浮上制御電流及び回転駆
   動電流を重畳して前記駆動兼浮上用励磁コイルに供給す
   る駆動回路とを備え、回転子の回転駆動をクローズドル
   ープ制御することを特徴とする非接触型アクチュエー
   タ。