JP2860398B2

JP2860398B2 - アキシャル磁気浮上回転モータ及びこれを用いた回転機器

Info

Publication number: JP2860398B2
Application number: JP7148297A
Authority: JP
Inventors: 養二岡田; 隆志山根
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1999-02-24
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JPH08322194A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工心臓、超高速
回転機、真空ポンプ、ＩＣ製造装置、工作機械用の高速
スピンドル、その他広く種々の回転機器に適用される磁
気浮上回転モータに関する。更に詳しく述べると、本発
明は、固定子と回転子とが互いにアキシャル方向に対向
して設けられ、回転子が固定子に対して磁力により浮上
しながら回転するアキシャル型の磁気浮上回転モータお
よびこのモータを用いた回転機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来公知のモータとして、主軸の回りに
モータ巻線を設け、この主軸の両端部に磁気軸受を設け
て非接触状態で回転させるものが知られている。しかし
ながら、このような従来公知のモータによると、主軸の
両端に磁気軸受を設けているため、軸長が長くなってし
まう。したがって、高速回転時に振動が生じやすくなる
という問題が生じる。

【０００３】この問題を解消するため、モータと軸受と
の一体化を図ったものとして、磁気浮上回転モータが提
案されている。この磁気浮上回転モータとして、従来、
図８に示すような、ラジアル方向に浮上回転するものが
知られている。この従来公知のラジアル磁気浮上モータ
は、回転子５１と、この回転子５１の外周側にギャップ
５２をおいて設けられた円筒状の固定子５３とを備えて
いる。このラジアル磁気浮上モータでは、一つの固定子
５３に、モータ巻線の他に、浮上巻線が設けられる。モ
ータ巻線は、回転磁界をつくって回転子５１に回転力を
付与するために設けられている。これに対して、浮上巻
線は、回転子５１を中心位置に定めるために設けられて
いる。また、回転子５１は、例えば永久磁石からなる。
そして、浮上巻線がつくる磁束と回転子５１がつくる磁
束との不平衡に起因して吸引力の不平衡を生じさせ、こ
の吸引力の不平衡により浮上力を生じさせるものであ
る。つまり、回転子５１が偏心したとき、中心に戻そう
とするラジアル方向の力が作用するのである。これを図
８に示すモータで説明すると、浮上巻線の極数がＮ，Ｓ
の２つ、回転子の極数がＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓの４つ設けられ
ている。今、回転子５１が矢印Ｊ方向に偏心したとする
と、ギャップ５２のＫ域で回転子５１と浮上磁界の磁束
が強め合い、Ｌ域で弱め合う。したがって、回転子５１
に中心に戻そうとするラジアル方向の力Ｆが作用する。
なお、このラジアル磁気浮上回転モータは、図８の例に
もあるように、回転子２の極数をＰとすると、（Ｐ−
２）又は（Ｐ＋２）の極数の浮上巻線による浮上磁界を
加え合わせ、その線形和（ベクトル和）が成立すると
き、浮上力が発生することを利用している。

【０００４】また、ラジアル磁気浮上回転モータの他の
例が、特開平４−第２３６１８８号公報に記載されてい
る。この公報記載のラジアル磁気浮上回転モータは、浮
上と回転を兼用した巻線を固定子に設けるようにしたも
のである。すなわち、この公報記載のラジアル磁気浮上
回転モータは、筒状の固定子の周方向に複数組設けた巻
線を有しており、これら複数組の巻線のうちから回転子
の位置のズレに応じて適宜の巻線を選択して供給電流を
変化させるようにして、回転子の位置を制御している。

【０００５】さらに、実公平６−第３５６５４号公報に
は、端面に回転磁界を発生させる固定子と、該固定子の
端面とアキシャル方向に一端面が対向して配置され固定
子の回転磁界によって回転される回転子と、該回転子の
位置を検出する位置センサと、該位置センサから入力さ
れた検出値と設定値とを比較することにより操作信号を
出力する位置コントローラと、該位置コントローラから
の操作信号に応じて磁力を変化させることにより回転子
を吸引する力を変える吸引用電磁石とを備えたモータが
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、図８に示したラ
ジアル型の磁気浮上回転モータによると、固定子にモー
タ巻線とは別に浮上巻線を設けなければならず、構造が
複雑となる、大型化する、重量が重くなる、というよう
な問題が生じてしまう。また、回転子５１を位置制御す
るために、ギャップ５２を全周にわたって均一幅にする
ように制御しなければならないので、制御系が複雑にな
るという問題もあった。更に、回転子５１の極数Ｐの磁
界と浮上巻線の極数（Ｐ−２）又は（Ｐ＋２）との浮上
磁界を加え合わせて、線形和が成立するときに浮上力が
発生するが、磁気飽和があると、この二つの成分の線形
和が成立せずに、浮上とは違った方向の力が発生すると
いう問題があった。

【０００７】実公平６−第３５６５４号公報記載のラジ
アル型の磁気浮上回転モータによると、固定子に設けた
複数組の巻線のうちから適宜の巻線を選択して供給電流
を変化させて回転子の位置を制御している。したがっ
て、回転子の位置制御系が複雑となる問題があった。

【０００８】実公平６−第３５６５４号公報記載のモー
タによると、回転子の位置制御のために、吸引用磁石を
設けなければならず、制御系が複雑化する。

【０００９】本発明の目的は、浮上巻線を不要として構
造が簡素化され、また位置制御が簡単で、さらに磁気飽
和があっても浮上力の方向に影響がない磁気浮上回転モ
ータを提供することにある。また、本発明の他の目的
は、小型で、構造簡単、軽量、制御系が簡単、低故障率
であり、高信頼性の人工心臓、超高速スピンドル、真空
ターボ分子ポンプその他の回転機器を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のアキシャル磁気浮上回転モータは、回転・
浮上を兼用する巻線が設けられ端面に回転磁界を発生さ
せる固定子と、該固定子の端面とアキシャル方向に一端
面が対向して配置され固定子の回転磁界によって回転さ
れると共に吸引浮上される回転子と、該回転子のアキシ
ャル方向の位置を検出する位置センサと、該位置センサ
から入力された検出値と設定値とを比較して固定子の巻
線により発生した回転磁界の振幅を一律に変えることに
より回転子のアキシャル方向の位置を制御する位置コン
トローラとを備えて構成される。このアキシャル磁気浮
上回転モータの最大の特徴は、固定子に設けられた回転
・浮上兼用の巻線により発生した回転磁界の振幅を一律
に変えることにより、回転子の位置を制御するところに
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図１〜図７を参照して説明する。図１に本発明のアキ
シャル磁気浮上回転モータの一実施形態が示されてい
る。このアキシャル磁気浮上回転モータは、端面に回転
磁界を発生させる固定子１と、この固定子１とアキシャ
ル方向に一端面が対向して配置された回転子２と、この
回転子２の他端面に対向して固定配置された吸引用磁石
３とを備えている。そして、位置センサとして回転子２
と吸引用磁石３との間のギャップ４を検出するギャップ
センサ５が設けられ、このギャップセンサ５に接続され
固定子１の磁界を調整する操作信号を出力する位置コン
トローラとしてのギャップコントローラ６とを備えてな
る。

【００１２】ここで、固定子１には、三相巻線が設けら
れている。なお、図１には三相巻線のうち一相分のみが
示されている。即ち、符号７は導線、符号８は下向きの
断面コの字状の芯と、符号９は巻線部分である。今、三
相交流が流されると、それぞれの巻線に生ずる磁界の和
が一つの回転磁界となる。この回転磁界は、固定子１の
下端面の水平面に沿って形成される。しかしながら、回
転磁界を形成するものは、三相交流に限らず、例えば二
相交流、その他でもよいことは勿論である。

【００１３】一方、回転子２は、本実施形態では、固定
子１に対向して配置された永久磁石１０と、この永久磁
石１０を上端面に固着し且つ金属や磁性樹脂などの磁性
素材からなる吸引片１１とからなっている。回転子２の
上端側は、励磁した固定子１により矢印Ａで示す上方向
に吸引される一方、下端側が吸引用磁石３により矢印Ｂ
で示す方向に吸引される。したがって、回転子２は、こ
の反対方向の２力の間の均衡により、固定子１と吸引用
磁石３との間で非接触状態にて浮上する。このように吸
引用磁石３を設けると、回転子２の回転軸が重力方向に
限定されることがなく、どのような姿勢でも可能である
という利点がある。なお、吸引用磁石３として、本実施
形態では永久磁石が用いられているが、これに限らず、
例えば誘導子又は可変リラクタンス子などを用いてもよ
い。そして、固定子１の回転磁界と回転子２に設けられ
た永久磁石１０の磁界との間でＺ軸まわりの回転力（ト
ルク）が発生する。これにより、回転子１は、浮上しな
がら回転される。本実施形態のモータは、同期モータと
して、つまり固定子１の回転磁界と同速度で回転する。

【００１４】また、固定子１と回転子２との間のギャッ
プ１２の大きさは、回転子２の永久磁石１０の磁束が一
定だから、固定子１の磁束の大きさに依存する。固定子
１の磁束は起磁力（巻線数×電流）に比例し、この起磁
力は三相交流の電流の振幅に依存する。したがって、三
相交流の振幅を増減し、固定子１の回転磁界の振幅を増
減することにより、ギャップ１２の大きさを制御でき
る。

【００１５】このように、この実施形態の発明による
と、固定子１にはモータ巻線を設けるだけでよく、浮上
巻線を設ける必要がない。つまり、固定子１に設けられ
る巻線が浮上・回転を兼用している。したがって、構造
が簡単、小型軽量である。また、Ｚ軸の一軸だけで回転
子２の位置制御（浮上量制御）すればよく、且つ固定子
１の巻線９により発生した回転磁界を一律に変化させる
だけで回転子２の位置制御が可能である。したがって、
制御が簡単である。さらに、固定子１と回転子２との間
に磁気飽和が生じても、吸引力に飽和（上限）が生じる
だけで、Ｚ軸方向以外の別方向に向かう力が発生するこ
とはなく、信頼性が高いものとなる。

【００１６】固定子１の導線７には、例えば三相アンプ
１３が接続されている。この三相アンプ１３は、三相交
流の振幅を増減するものである。すなわち、ギャップコ
ントローラ６からの操作信号により三相交流の振幅を一
律に増減して、固定子１の吸引力を増減させるものであ
る。

【００１７】また、回転子２の位置を検出する位置セン
サとして、本実施形態では、ギャップセンサ５を用いて
いる。このギャップセンサ５は、回転子２と吸引用磁石
３との間のギャップ４を検出している。しかしながら、
これ以外に、固定子１と回転子２との間のギャップ１２
を検出するようにしてもよい。ギャップ４，１２は、互
いに相関関係にあるので、一方を検出すれば、回転子２
を所定位置に浮上させるように制御できる。ギャップセ
ンサ５として、本実施形態では、周知の渦電流センサが
用いられている。この渦電流センサは、ギャップ４が変
動するとき、磁束変化により渦電流が発生するので、こ
の渦電流を検出信号として出力するように設けられてい
る。しかしながら、ギャップセンサ５として、渦電流セ
ンサに限らず、例えば光電式センサ、その他のセンサを
用いてもよい。

【００１８】また、ギャップコントローラ６は、ギャッ
プセンサ５から入力した検出値と設定値とを比較し、両
者間の偏差を解消する操作信号を三相アンプ１３に向け
て出力するように設けられている。

【００１９】以上のように構成されたアキシャル磁気浮
上回転モータによると、次のように回転子２の浮上位置
が制御される。三相電流を固定子１に入力すると、固定
子１に回転磁界が形成される。回転子２は、永久磁石１
０の磁束と固定子１の磁束との間に発生した吸引力によ
りＡ方向（Ｚ軸方向）に吸引される一方、吸引用磁石３
によりＢ方向に吸引される。したがって、回転子２は、
固定子１と吸引用磁石３との間において非接触状態で浮
上する。また、固定子１の回転磁界と回転子２の永久磁
石１０の磁界との間でＺ軸まわりの回転力が発生する。
したがって、回転子２は浮上しながら回転する。

【００２０】今、回転中の回転子２の浮上位置がＡ方向
又はＢ方向にずれた場合、所定位置に戻す動作が次のよ
うに行われる。回転子２の浮上位置がずれたときのギャ
ップ４の変動をギャップセンサ５が検出し、その検出信
号をギャップコントローラ６に向けて出力する。次い
で、ギャップコントローラ６は、ギャップセンサ５から
入力した検出値を設定値と比較し、両者間の偏差を解消
する操作信号を三相アンプ１３に向けて出力する。三相
アンプ１３は、操作信号に応じた分だけ、固定子１の巻
線９により発生する三相交流の振幅を一律に増減する。
三相交流の電流の振幅の大きさにより、固定子１の回転
磁界の大きさ、ひいては吸引力が変更される。この固定
子１による吸引力の増減により、回転子２の上下位置が
所定位置に調整される。

【００２１】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、種々の変形例が実施可能である。
例えば、上述の実施形態では回転子２における固定子１
対向面に永久磁石１０を設けたものを示したが、これに
限らず、例えば、誘導型のものとすることもできる。こ
の誘導型は、固定子１の回転磁界による電磁誘導作用で
回転子２に誘導電流を発生させ、固定子１の磁束と回転
子２の磁束との間に回転力を発生させるものである。こ
の誘導型回転子の一例が図２に示されている。図示する
ように、回転子２は、通常のかご型ロータをリング状に
平面化したものである。この回転子の一端面部分は、リ
ング状のディスク２１が電気抵抗の高い素材からなり、
そこに放射状の溝を形成し、この溝の中と内・外周面に
導体２２を埋め込んで構成されている。この誘導型にす
ると、コンパクトな割に大きな動力を得ることができる
ので、一般産業用のモータとして好適である。

【００２２】また、図１の実施形態では回転子２に永久
磁石１０を設けたが、回転子の端面の表面の高さを変え
て形成し、リラクタンストルクを発生させるようにして
もよい。この可変リラクタンス型回転子の一例が図３に
示されている。図示するように、可変リラクタンス回転
子２の端面に、点線Ｄで示す平坦面よりも低い部分を形
成している。このように表面の高さが変化していると、
周方向の吸引力変化により、固定子の回転磁界に吸い付
き、同期回転する。

【００２３】また、図１の実施形態では回転子２におけ
る固定子１と反対側に吸引用磁石３を設け、固定子１に
よる吸引力と、それと反対方向の吸引用磁石３による吸
引力との均衡とで回転子２を浮上させている。これに対
して、図４に示すように、吸引用磁石を設けずに、回転
子の回転軸方向を重力方向と一致させて、矢印Ｇで示す
重力方向に働く回転子２の自重と固定子１の吸引力との
均衡により回転子２を浮上させるようにしてもよい。こ
の図４の例の場合、回転子２が磁気軸受５１により非接
触状態で支持され、振れが防止されている。磁気軸受５
１は、回転子２側の永久磁石５２と、その周囲に配置し
た永久磁石５３とからなる。なお、この図４では位置セ
ンサと位置コントローラとの図示が省略されている。

【００２４】図５および図６に本発明のアキシャル磁気
浮上回転モータを応用した人工心臓の一例が示されてい
る。本発明のアキシャル型の磁気浮上回転モータは、人
工心臓の回転ポンプの駆動源として好適である。その理
由は、構造が簡単、制御系が簡単、小型、軽量、低故障
率であり、磁気飽和に強く高信頼性であるからである。
さらに、アキシャル型の磁気浮上回転モータのなかで
も、前述した図１に例示したような永久磁石１０を設け
た回転子２を持つ永久磁石型モータが人工心臓用モータ
として最適である。その理由は、回転子２に発熱がない
ので、血液その他人体に熱が及ぼす悪影響を極力抑える
ことができるからである。

【００２５】まず、図５に示した人工心臓は、ケーシン
グ４１と、このケーシング４１の内部に形成された血液
流路４２と、この血液流路４２中に配置されたアキシャ
ル磁気浮上回転モータを駆動源として用いた回転ポンプ
４３とを備えている。符号４６は、吸引用磁石３および
ギャップセンサ５を支持する支持部材を示している。な
お、回転ポンプ４３を構成するアキシャル磁気浮上回転
モータにおいて、図１と同一符号で示す部分について
は、図１と構成部材と同様でなので、詳しい説明を省略
する。符号４４は、回転子２の外周に設けられた遠心型
の羽根を示している。回転子２の回転により、遠心型の
羽根４４が回転し、矢印Ｃに示すように血液を送る。ま
た、この例では、ギャップコントローラ６として、ＰＤ
（比例＋微分）コントローラを用いている。このように
ＰＤコントローラにすると、ギャップ量が急変した場
合、その変化を微分動作により制御するので、回転子を
即時に所定位置に戻すことができる。また、この例で
は、三相アンプ１３の上流側に電池４５が接続されてい
る。この例の三相アンプ１３は、直流を三相交流に変換
する三相インバータ機能と、三相交流の振幅を増減する
増幅機能とを有する。

【００２６】また、図６に示した他の例の人工心臓で
は、回転子２の端部が磁気軸受５１により非接触状態に
て支持され、振れが防止されている。この磁気軸受５２
は、回転子２側に設けた永久磁石５２と、ケーシング４
１側に設けた永久磁石５３との間の磁気的反発力によ
り、回転子２を非接触状態で支持している。吸引片１１
は、個々の羽根４４と一体的に設けられている。なお、
この図６において上述した図１および図５と同一符号の
構成は、図１および図５と同様であるので、ここでは説
明を省略する。また、図５および図６に示した人工心臓
は、回転子２に遠心型の羽根４４を設けて遠心型ポンプ
のインペラとしたものである。しかしながら、本発明
は、これに限らず、アキシャル磁気浮上回転モータを回
転ポンプの駆動源としたもの一般に適用可能である。

【００２７】図７に本発明の本発明のアキシャル磁気浮
上回転モータを応用した工作機械用の高速スピンドル装
置の一例が示されている。この高速スピンドル装置は、
ケーシング６１と、このケーシング６１の中に高速回転
可能に配置されたスピンドル６２と、このスピンドル６
２の先端に取り付けられた工具例えばドリル６３と、ス
ピンドル６２の上下面に設けられた導体６４Ａ，６４Ｂ
と、この上下の導体６４Ａ，６４Ｂに対向して上下に配
置された一対の固定子１Ａ，１Ｂと、一対の固定子１
Ａ，１Ｂのそれぞれの上流に接続された三相アンプ１３
Ａ，１３Ｂと、この一対の三相アンプ１３Ａ，１３Ｂの
それぞれの上流に接続された電流調整機能を有するコン
トローラ６と、スピンドル６２とケーシング６１とに設
けられたスピンドル振れ防止用の磁気軸受６５とを備え
ている。ここで、スピンドル６２と導体６４Ａ，６４Ｂ
とから回転子が構成されている。このように誘導回転子
とした理由は、前述のように、コンパクトな装置で大き
な回転力を出すスピンドル装置とするためである。な
お、この図７において上述した図１と同一符号の構成部
材は、図１と同様であるので、ここでは説明を省略す
る。また、スピンドル６２の上下に設けられた一対の固
定子１Ａ，１Ｂと、この固定子１Ａ，１Ｂのそれぞれに
接続した三相アンプ１３Ａ，１３Ｂと、三相アンプ１３
Ａ，１３Ｂに接続され電流調整機能を付加されたコント
ローラ６とから、高速回転するスピンドル６２をプッシ
ュ・プル動作で高精度に位置制御するように構成されて
いる。すなわち、コントローラ６を操作してそれぞれの
三相アンプ１３Ａ，１３Ｂの増幅量を変えることによ
り、それぞれの固定子１Ａ，１Ｂに入力される電流幅を
変え、それぞれの固定子１Ａ，１Ｂの回転磁界の強さつ
まり吸引力を変える。これにより、スピンドル６２は、
図の上下方向にプッシュ・プル動作で高精度で位置制御
される。また、コントローラ６に電流調整機能に併せ
て、一対の固定子１Ａ，１Ｂに入力される電流の和を一
定にする機能を付加するようにしてもよい。これによる
と、上下一対の固定子１Ａ，１Ｂの回転磁界の強さの和
が一定となるので、スピンドル６２の回転トルクを常に
一定に保持できる。すなわち、プッシュ・プル制御によ
って回転トルクが影響を受けることがないという利点が
ある。なお、本発明のアキシャル磁気浮上回転モータを
適用した高速回転機構として、図７に工作機械用の高速
スピンドル装置を示したが、高速回転機構一般に適用可
能なことは勿論である。

【００２８】また、本発明のアキシャル磁気浮上回転モ
ータを用いた回転機器として人工心臓とスピンドル装置
を図示したが、これに限るものではなく、超高速回転
機、真空ポンプ、ＩＣ製造装置、その他広く種々の分野
の回転機器に適用できることは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した本発明のアキシャル磁気浮
上回転モータ及びこれを用いた回転機器によると、次の
ような効果を奏する。

【００３０】（１）請求項１記載のアキシャル磁気浮上
回転モータによると、固定子に設けられた巻線が浮上と
回転を兼用するので、固定子に浮上専用巻線を設ける必
要がなく、全体の構造が簡素化される。回転子の位置制
御をアキシャルの一軸制御だけ行えばよく、また固定子
の巻線により発生した回転磁界を一律に変化させるだけ
で制御できるので、位置制御が簡単となる。磁気飽和が
あっても回転子の位置制御に影響がないので、位置制御
の点での信頼性を向上させることができる。したがっ
て、人工心臓、あるいは高性能の真空ターボ分子ポンプ
や超高速スピンドルなど広く回転機器一般を、小型、構
造簡単、軽量、制御系が簡単、低故障率の高性能にでき
る。

【００３１】（２）請求項２記載のアキシャル磁気浮上
回転モータによると、吸引用磁石が固定子の吸引力とは
反対方向に回転子を吸引し、回転子を固定子と吸引用磁
石との間に浮上させる。したがって、回転子の回転軸方
向が重力方向に限定されることがなく、どのような姿勢
でも可能である。

【００３２】（３）請求項３のアキシャル磁気浮上回転
モータによると、回転子が固定子による吸引力と重力と
により、反対方向に引張られ、固定子端面とギャップを
おいて浮上する。したがって、吸引用磁石を特別に設け
る必要がない分、構造が簡単で、製造コストを低減でき
る。

【００３３】（４）請求項４記載のアキシャル磁気浮上
回転モータによると、固定子と回転子に設けられた永久
磁石との間で回転力が生じるので、回転子に発熱が生じ
ない。したがって、熱を嫌う回転機器、例えば人工心臓
のようなもののモータとして好適である。

【００３４】（５）請求項５記載のアキシャル磁気浮上
回転モータによると、固定子の回転磁界により回転子の
導体に誘導磁界が生じ、両磁界の間の力により回転子が
回転する。これによると、コンパクトなモータで、大き
な動力を得ることができるので、一般産業用として好適
である。

【００３５】（６）請求項６記載のアキシャル磁気浮上
回転モータによると、表面の高さを変えて形成された可
変リラクタンス回転子が用いられているので、部品点数
が少なく、故障率を低減できる。

【００３６】（７）請求項７記載の人工心臓によると、
本発明のアキシャル磁気浮上回転モータを回転ポンプの
駆動源としている。したがって、小型で、構造簡単、軽
量、制御系が簡単、低故障率であり、高信頼性の人工心
臓を実現できる。

【００３７】（８）請求項８記載の人工心臓によると、
本発明のアキシャル磁気浮上回転モータの回転子に遠心
型の羽根を設けて遠心型ポンプのインペラとしている。
したがって、小型で、構造簡単、軽量、制御系が簡単、
低故障率であり、高信頼性の人工心臓を実現できる。

【００３８】（９）請求項９記載のアキシャル磁気浮上
回転モータによると、回転子の両端面に対向して配置さ
れた固定子に入力される電流の振幅をコントローラが変
えて、両固定子の回転磁界の強さつまり吸引力を変える
ことにより、回転子を高精度位置制御できる。

【００３９】（１０）請求項１０記載のアキシャル磁気
浮上回転モータによると、さらにコントローラが一対の
固定子に入力される電流の和を一定にして回転トルクを
一定に制御する。したがって、位置制御によって回転ト
ルクが影響を受けることがないようにできる。

【００４０】（１１）請求項１１記載の微少往復動作機
構によると、請求項９又は１０記載のアキシャル磁気浮
上回転モータを駆動源とするので、微少往復動作制御、
又はこれに併せて回転トルクを一定に保持するように制
御することができる。

【００４１】（１２）請求項１２記載の工作機械用スピ
ンドルによると、請求項９又は１０記載の高速・高精度
回転機構によりスピンドルを高精度にて高速回転させ、
又はこれに併せて回転トルクを一定に保持するように制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアキシャル磁気浮上回転モータの一実
施形態の全体を示す概略図である。

【図２】本発明のアキシャル磁気浮上回転モータの回転
子の他の変形例を示す斜視図である。

【図３】本発明のアキシャル磁気浮上回転モータの回転
子の更に他の変形例を示す斜視図である。

【図４】本発明のアキシャル磁気浮上回転モータの他の
実施形態の全体を示す概略図である。

【図５】本発明のアキシャル磁気浮上回転モータを用い
た人工心臓の一例を示す概略図である。

【図６】本発明のアキシャル磁気浮上回転モータを用い
た人工心臓の他の例を示す概略図である。

【図７】本発明のアキシャル磁気浮上回転モータを用い
た工作機械用高速スピンドル装置の一実施形態を示す概
略図である。

【図８】従来例であるラジアル型の磁気浮上回転モータ
の横断面概略図である。

【符号の説明】

１固定子１Ａ，１Ｂ固定子２回転子３吸引用磁石５ギャップセンサ（位置センサ）６ギャップコントローラ（位置コントローラ）１０永久磁石１３三相アンプ１３Ａ，１３Ｂ三相アンプ２２導体４３回転ポンプ４４遠心型の羽根Ｇ重力方向６２スピンドル６４Ａ，６４Ｂ導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−269494（ＪＰ，Ａ) 特開平４−203526（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−177059（ＪＰ，Ａ) 特開平４−236188（ＪＰ，Ａ) 実公平６−35654（ＪＰ，Ｙ２) 実公昭61−16789（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 7/09 F16C 32/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転・浮上を兼用する巻線が設けられ端
面に回転磁界を発生させる固定子と、該固定子の端面と
アキシャル方向に一端面が対向して配置され固定子の回
転磁界によって回転されると共に吸引浮上される回転子
と、該回転子のアキシャル方向の位置を検出する位置セ
ンサと、該位置センサから入力された検出値と設定値と
を比較して前記固定子の巻線により発生した回転磁界の
振幅を一律に変えることにより回転子のアキシャル方向
の位置を制御する位置コントローラとを備えていること
を特徴とするアキシャル磁気浮上回転モータ。
【請求項２】前記回転子における固定子端面と反対側
の端面に対向して配置され回転子を吸引する吸引用磁石
を備えていることを特徴とする請求項１記載のアキシャ
ル磁気浮上回転モータ。
【請求項３】前記回転子は、その回転軸方向が重力方
向と同一に設けられていることを特徴とする請求項１記
載のアキシャル磁気浮上回転モータ。
【請求項４】前記回転子として、固定子端面と対向す
る端面に永久磁石が設けられている永久磁石回転子が用
いられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３
のいずれか１項記載のアキシャル磁気浮上回転モータ。
【請求項５】前記回転子として、固定子端面と対向す
る端面に固定子の回転磁界により誘導力を生じる導体が
設けられている誘導回転子が用いられていることを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のア
キシャル磁気浮上回転モータ。
【請求項６】前記回転子として、固定子端面と対向す
る端面の表面の高さを変えて形成された可変リラクタン
ス回転子が用いられていることを特徴とする請求項１な
いし請求項３のいずれか１項記載のアキシャル磁気浮上
回転モータ。
【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれか１項
記載のアキシャル磁気浮上回転モータを回転ポンプの駆
動源としたことを特徴とする人工心臓。
【請求項８】請求項１ないし請求項６のいずれか１項
記載のアキシャル磁気浮上回転モータの回転子に遠心型
の羽根を設けて遠心型ポンプのインペラとしたことを特
徴とする人工心臓。
【請求項９】前記回転子の両端面に対向してそれぞれ
固定子が配置され、前記コントローラに一対の固定子の
それぞれに入力される電流の振幅を可変とする電流調整
機能が付加されて高速・高精度回転機構とされているこ
とを特徴とする請求項１記載のアキシャル磁気浮上回転
モータ。
【請求項１０】前記コントローラに、一対の固定子に
入力される電流の和を一定にする機能がさらに付加され
て高速・高精度回転機構とされていることを特徴とする
請求項９記載のアキシャル磁気浮上回転モータ。
【請求項１１】請求項９又は１０記載のアキシャル磁
気浮上回転モータを駆動源とした微少往復動作機構。
【請求項１２】請求項９又は１０記載の高速・高精度
回転機構をスピンドルに適用したことを特徴とする工作
機械用スピンドル。