JP3903407B2

JP3903407B2 - 磁気浮上モータ

Info

Publication number: JP3903407B2
Application number: JP2000000385A
Authority: JP
Inventors: 秀樹金箱
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: JP2001190044A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータを浮上制御するためのステータ巻線と回転磁界を発生させる第２のステータ巻線とを備えた磁気浮上モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来広く用いられている接触型の軸受のほかに、磁力を利用して回転軸等の回転体を浮上させ、これを無接触で支持するようにした磁気軸受が用いられるようになってきた。磁気軸受を用いれば、軸受部の摩擦係数がほぼゼロに近いため高速回転が可能になる。また、磁気軸受は潤滑油を必要としないため、高温、低温あるいは真空中など、特殊環境下での使用が可能となり、さらに、メンテナンスを要しないという利点がある。そこで、磁気軸受をモータのロータ支持に用いることが考えられている。
【０００３】
磁気軸受を有するモータの基本的構成は、磁気軸受、回転力発生機構すなわちモータ部、磁気軸受、という順序で、これらを回転軸線方向に配置したものである。しかし、このような配置では、モータ部の両側に磁気軸受を配置するため軸長が増加し、危険速度が低下するという難点がある。
【０００４】
そこで、磁気軸受のステータが交流モータのステータとほぼ同じ構造であることに着目し、磁気軸受とモータとを一体化した磁気浮上モータが提案されている。磁気浮上モータの一形式としてハイブリッド型磁気浮上モータがある。これは、永久磁石を用いてロータ内部から放射状に広がる一定磁束を作り、ロータの浮上制御を、一般的な磁気軸受と同様に２極の直流磁場で行うことができるようにしたものである。ハイブリッド型磁気浮上モータによれば、永久磁石で一定磁束を作り出すので、電力を消費することなくバイアス吸引力を発生させることができ、電磁石は制御力のみを分担すればよいという利点がある。
【０００５】
しかしながら、上記ハイブリッド型磁気浮上モータによれば、駆動用永久磁石のほかにロータ内部から放射状に広がる一定のバイアス磁束を作るための比較的大きな永久磁石を必要とする。そのため、組立工数が増加する、小型化への障害となる、コストアップとなる、構造が限定されるなどの難点がある。
【０００６】
磁気浮上モータの別の例として、特開平７−１８４３４５号公報に記載されているような、軸方向の一方側に磁気浮上モータ部を、他方側に磁気軸受を配置したものも知られている。
しかしながら、この磁気浮上モータによれば、モータ全体の大きさの割にはモータの出力を大きくすることが難しいという難点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、バイアス磁束を作るための永久磁石を特別に設ける必要がないようにして、組立工数の低減、小型化、コストの低減、構成の自由度の向上を可能にした磁気浮上モータを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、ロータとステータコア間のギャップ磁束密度をほぼ正弦波状とし、浮上力と回転力との相互干渉を小さくすることができる磁気浮上モータを提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、磁気浮上型モータ部を軸方向に２個連結した形で配置することにより、モータ出力を大きくすることができる磁気浮上モータを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、磁性体からなり周面にセグメント型永久磁石が固着されたロータと、このロータを浮上制御するための２極の浮上制御磁束を発生する第１のステータ巻線と、ロータに対して回転磁界を発生させる第２のステータ巻線とを備えた磁気浮上型モータ部が二つ軸方向に配置され、上記セグメント型永久磁石が上記二つの磁気浮上型モータ部において互いに逆極性の関係で固着され、上記セグメント型永久磁石が、ロータの内部から放射状に広がる直流磁場を発生するバイアス磁石として用いられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、二つの磁気浮上型モータ部を構成する二つのロータは、共通の回転体の軸方向において異なる位置に配置されるとともに、上記セグメント型永久磁石を固着することによって構成され、上記二つの磁気浮上型モータ部を構成する第１、第２のステータ巻線を巻く二つのステータコア部は、同一構成のステータコアからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、セグメント型永久磁石は、一方側のセグメント型永久磁石のステータコアに面した側をＮ極、他方側のセグメント型永久磁石のステータコアに面した側をＳ極としてなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、セグメント型永久磁石のステータコアとの対向面は、ギャップ磁束密度がほぼ正弦波状になるように円弧形状となっていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる磁気浮上モータの具体例について説明することにするが、その前に、本発明に至る前の段階において本発明者らが提案した磁気浮上モータの例を説明しながら、いわゆるハイブリッド型磁気浮上モータの原理的構造と浮上原理などについて説明する。
【００１４】
図６、図７において、磁気浮上モータ１は、ロータ２ａ，２ｂと、ステータ３ａ，３ｂと、直流磁場発生手段４と、第１のステータ巻線５ａ，５ｂと、第２のステータ巻線６と、ロータに設ける複数の永久磁石７とを具備し、永久磁石７を備えたロータ２ａとステータ３ａとの間でモータが構成されている。また、ロータ２ａ，２ｂとステータ３ａ，３ｂとそれぞれの間では磁気軸受が構成されている。
【００１５】
ロータ２ａ，２ｂは磁性体から構成されており、磁性体からなる回転軸８に所定の間隔を隔てて設けられている。これらロータ２ａ，２ｂのうち、ロータ２ａの周面には複数の永久磁石７が、極性をＮ，Ｓ，…，Ｓ，というように交互に反転して周方向に配置されている。これら永久磁石７は、ロータ２ａの周面に貼り付けられている。ここで、永久磁石７は、Ｎ極が表面に露出する永久磁石と、Ｓ極が表面に露出する永久磁石とが交互に配置されている。ロータ２ａ，２ｂは、渦電流の発生を防ぐために、ケイ素鋼板を重ねて製作するのが望ましい。
【００１６】
ロータ２ａ，２ｂの外周側には、ステータ３ａ，３ｂがロータ２ａ，２ｂの周面をそれぞれ囲繞するように配置されている。ステータ３ａ，３ｂには、ロータ２ａ，２ｂを浮上制御するための２極の浮上制御磁束φＦを発生する第１のステータ巻線５ａ，５ｂがそれぞれ巻き回されている。また、ステータ３ａには、第１のステータ巻線５ａに隣接させてロータ２ａに対して回転磁界φＫを設定する第２のステータ巻線６が設けられている。
【００１７】
また、ステータ３ａ，３ｂの間には直流磁場発生手段４が設けられており、この直流磁場発生手段４によってロータ２ａ，２ｂからステータ３ａ，３ｂに向けて放射状に分布する磁束φＤを発生させている。この直流磁場発生手段４は、具体的には永久磁石Ｐであって、ステータ３ａ，３ｂの間の中央に配置され、この永久磁石Ｐによってロータ２ａ，２ｂとステータ３ａ，３ｂとの間隙にバイアスのための直流磁場を発生させている。ここで、バイアス磁束を発生させる直流磁場発生手段４としての永久磁石Ｐの数は、特に限定されるものではない。しかし、多いほどすなわちギャップ内のバイアス磁束が多いほど、浮上電流をより少なくできることから、永久磁石Ｐの数は可能な限り多くすることが好ましい。ステータ３ａ，３ｂも珪素鋼板の積層材で構成することが好ましい。
【００１８】
ロータ２ａの磁極数とステータ３ａのスロット数も特に限定されない。これらはＰＭモータを構成できる数であれば足りるが、磁極数が６極以上、スロット数が９個以上であることが望ましく、図示の例では磁極数６、スロット数１２で構成されている。
なお、上記のＰＭモータにおいて、ステータはスロットレス構造であってもよい。
【００１９】
このような磁気浮上モータの作用について、図６、図７を基に図８及び図９を参照しながら説明する。
図８に、ロータにおける座標系を示す。図８において、ステータ３ａ，３ｂの回転中心を０とし横軸をｘ軸、これに直角な縦軸をｙ軸とする。また、ステータ３ａ，３ｂの上に固定した回転座標をθとし、ロータ２ａ，２ｂの角速度をωとし、時間をｔとすると、各ステータ３ａ，３ｂはｙ軸から角速度θとして配置されている。また、ｙ軸を時間ｔ＝0とすると、ｔ秒後のロータ２ａ，２ｂの位置はωｔ／Ｍで求めることができる。
【００２０】
図９は、ステータ及びロータにおける磁束と時間との関係を示す。図９（ａ）はロータの永久磁石と直流磁場発生手段からのバイアス磁束による磁束密度Ｂｒを時間との関係で示し、図９（ｂ）は第２のステータ巻線によってステータとロータとの間隙に発生する磁束密度Ｂｓｍを時間との関係で示し、図９（ｃ）は第１のステータ巻線による磁束密度Ｂｓｂを時間との関係で示したものである。
【００２１】
この磁気浮上モータ１では、第１のステータ巻線５ａ，５ｂから図９（ｃ）に示す磁界が発生するように浮上力制御用の第１のステータ巻線５ａ，５ｂに電流を流し、また、回転力発生用の第２のステータ巻線６から図９（ｂ）に示すような磁界が発生するように第２のステータ巻線６に電流を流す。これにより、この磁気浮上モータ１は磁気浮上するとともに、モータとして回転する。
【００２２】
このように、第１のステータ巻線５ａ，５ｂから磁束密度Ｂｓｂが発生するように電流を流し、第２のステータ巻線６から磁束密度Ｂａｍが発生するように電流を流すことにより、磁気浮上と回転力とが独立して発生することについて理論解析するために、次の（１）〜（６）のような仮定をする。
【００２３】
（１）ステータ３ａ，３ｂは電流が連続的に分布するものとする。
（２）定常回転、定常スラスト負荷（重力等）状態とする。
（３）ロータ２ａは、永久磁石によって矩形波状の磁束密度を作り、これによる偏心力はない。
（４）ロータ２ａ，２ｂとステータ３ａ，３ｂは中心が一致し、偏心していない。
（５）バイアス磁束は一定で放射状に分布している。
（６）第２のステータ巻線６に流す回転磁界用の電流による電機子反作用はない。
【００２４】
このような仮定の上において、ロータ２ａの永久磁石７と直流磁場発生手段４のバイアス磁束による磁束密度Ｂｒは、次の数１式のようになる。
【数１】

【００２５】
ここで、
Ｂ₀：バイアス磁石によるギャップ磁束密度
Ｂ₁：ロータの永久磁石による磁束密度の波高値
Ｂ₂：モータ巻線による磁束密度の波高値
Ｂ₃：位置制御巻線による磁束密度の波高値
θ：ステータ上に固定した回転座標
ψ：電動機巻線による磁束とロータの位相差
φ：位置制御巻線による磁束の位相角
ω：ロータの角速度
ｔ：時間
Ｍ：極対数（＝1，2，3，…）
ｉ：自然数
計算を簡単にするため、正弦波に近似させると、次の数２式に示すように表すことができる。
【数２】
Ｂｒ＝Ｂ₀＋Ｂ₁ｃｏｓ（Ｍθ−ωｔ）
【００２６】
第２のステータ巻線６によってロータ２ａとステータ３ａとの間に発生する磁束密度Ｂｓｍは、
【数３】
Ｂｓｍ＝Ｂ₂ｃｏｓ（Ｍθ−ωｔ−ψ）
のように表すことができる。
【００２７】
また、第１のステータ巻線５ａ，５ｂによって発生する磁束密度Ｂｓｂは、
【数４】
Ｂｓｂ＝Ｂ₃ｃｏｓ（θ−φ）
のようになる。
したがって、ロータ２ａ，２ｂとステータ３ａ，３ｂとの間のエアギャップに作られる磁束密度Ｂｇは、
【数５】
Ｂｇ＝Ｂｒ＋Ｂｓｍ＋Ｂｓｂ
となる。
【００２８】
次に、ロータ２ａ，２ｂの半径をｒとし、ロータ２ａ，２ｂとステータ３ａ，３ｂとのエアギャップをｇとし、ロータ２ａ，２ｂの軸方向の長さをｌ、微小角度をｄθとすると、エアギャップの微小体積ΔＶは、
【数６】
ΔＶ＝ｒｌｇｄθ
となり、この小体積ΔＶに蓄えられる磁気エネルギーΔＷは、
【数７】

となる。
【００２９】
これにより、半径方向に沿った放射状の力ｄＦは微小ギャップ体積中に蓄えられる磁気エネルギーの仮想変位により次の数８式のように計算される。
【数８】

【００３０】
ここで、ｘ軸及びｙ軸方向に発生する力Ｆｘ，Ｆｙは、数８式に示すｄＦのｘ方向成分及びｙ方向成分をθについてギャップ全周にわたって積分することにより、数９式、数１０式に示すように算出することができる。
【００３１】
【数９】

【００３２】
【数１０】

【００３３】
ここで、Ｍ≧３とすると、
【数１１】

【数１２】

となり、ロータ２ａ，２ｂの回転角に関係なく一定の浮上力が得られる。数１１式のｘ方向の浮上力も、数１２式のｙ方向の浮上力も、ロータ２ａの永久磁石の磁束密度及び第２のステータ巻線６による磁束密度の項が現れていないことから、磁気浮上力は第２のステータ巻線６によって形成される回転磁界の影響を受けないことがわかる。
【００３４】
一方、回転トルクＴは、
【数１３】

に示すように求められる。ここで、Ｍ≧２とすると、回転トルクＴは、
【数１４】

となり、直流磁場発生手段４で発生するバイアス磁界によるエアギャップ磁束密度、及び第１のステータ巻線５ａ，５ｂによる磁束密度の項が現れないため、バイアス磁界及び浮上磁界の影響を受けないことがわかる。
【００３５】
ここまで説明してきた磁気浮上モータの例は、本出願人が先に出願した特願平１０−３５５１２４号の明細書及び図面に記載されているものであって、まだ公開されていない。上記磁気浮上モータによれば、次のような利点がある。
（１）磁気軸受とモータの磁気回路とが一体化されているため、磁気浮上モータ全体がコンパクトになり、軸長を短くすることができるため危険速度を高めることができ、高速回転が可能となる。
（２）負荷トルク及びモータ電流によって磁気浮上制御が影響を受けず、より安定した浮上を実現することができる。
（３）磁気浮上制御は回転磁界によって行うものではないため、座標変換が不要になり、制御系が簡単になる。
（４）ホモポーラ型磁気浮上モータでは突極型で最低８極が必要であるが、上記の例にかかる磁気浮上モータでは、最低６極で構成することができ、構造が簡単になる。
（５）直流磁場発生手段に永久磁石を使用することが可能であり、磁場発生のための電力を必要としない。
【００３６】
本願発明は、上記ハイブリッド型磁気浮上モータに改良を加え、ロータに設ける永久磁石を工夫することによって、バイアス磁束を作るための永久磁石を別に設ける必要がないようにするとともに、浮上力と回転力の干渉をさらに小さくし、さらに、モータの出力を大きくすることができるようにしたものである。
以下、本発明にかかる磁気浮上モータの実施の形態について説明する。
【００３７】
図１、図２において、円筒状モータケース３５の内周側には二つのステータコア部１１，２１と、二つのロータ３１，３２からなる二つの磁気浮上型モータ部が配置されている。上記二つのステータコア部１１，２１は、それぞれステータコア１２，２２と、ステータ巻線１３，２３とを有してなる。各ステータコア１２，２２は同一構成の積層コアであり、前述の先行出願の例と同様に珪素鋼板の積層体で構成するのが望ましい。図２に示す例では、各ステータコア１２，２２は１２個の突極を有してなるとともに、１２個の分割コアをモータケース３５の内周面に固定してなる。
【００３８】
ステータコア１２，２２の各突極にはステータ巻線１３，２３が巻き回されている。各ステータ巻線１３，２３は、前記先行出願の例と同様に、各ロータ３１，３２を浮上制御するための２極の浮上制御磁束を発生する第１のステータ巻線と、各ロータ３１，３２に対して回転磁界を発生させる第２のステータ巻線とを有してなるが、図１２、図２には明示されていない。
【００３９】
上記二つのロータ３１，３２は、軸状に構成された共通の回転体４０の軸方向において異なる位置に配置されていて、これにより、二つの磁気浮上型モータ部１１，２１が軸方向に配置された形になっている。各ロータ３１，３２を構成する上記回転体４０は磁性体からなり、それぞれのロータ３１，３２の外周にはセグメント型永久磁石３３，３４が固着されている。図２に示す例では、上記セグメント型永久磁石３３，３４は円筒を分割した形の４個の永久磁石からなり、このセグメント型永久磁石３３，３４が回転体４０の周方向に一定間隔で、かつ、ステータコア１２，２２の突極の内周端面と適宜の間隙をおいて対向させて配置されている。
【００４０】
上記セグメント型永久磁石３３，３４の極性は、上記二つの磁気浮上型モータ部１１，２１において互いに逆極性の関係で固着されている。図１の例では、一方側すなわち左側のセグメント型永久磁石３３のステータコア１２に面した側をＳ極、回転体４０側をＮ極、他方側すなわち右側のセグメント型永久磁石３４のステータコア２２に面した側をＮ極、回転体４０側をＳ極としてなる。したがって、一方のセグメント型永久磁石３３の内周側から出た磁束は、磁性体からなる回転体４０を通って他方のセグメント型永久磁石３４に入り、他方のセグメント型永久磁石３４の外周から出た磁束は、間隙を通って他方のステータコア２２、モータケース３５、一方のステータコア１２、間隙を通って一方のセグメント型永久磁石３３に戻る。
【００４１】
上記二つのセグメント型永久磁石３３、３４は、第２のステータ巻線によって発生する回転磁界と協働して、ロータ３１，３２に同じ向きの回転力を発生させるための磁束を発生させる。また、上記二つのセグメント型永久磁石３３、３４は、第１のステータ巻線によって発生する２極の浮上制御磁束と協働してロータ３１，３２を浮上制御するために、ロータ３１，３２の内部から放射状に広がる直流磁場を発生するバイアス磁石としても機能する。
なお、回転力発生原理及び浮上力発生原理は、図６ないし図９について説明した先行出願記載の発明の回転力発生原理及び浮上力発生原理と同じであるから説明は省略する。
【００４２】
上記のように、二つのロータ３１，３２の周面に、それぞれセグメント型永久磁石３３、３４を互いに逆極性の関係で固着し、これらのセグメント型永久磁石３３、３４を、回転力を発生させる永久磁石として、また、ロータ３１，３２を浮上させるための直流磁場発生手段として機能させるようにしたため、前記先行出願記載の発明のように、浮上力発生用直流磁場発生手段としての永久磁石を、回転力発生用永久磁石のほかに特別に設ける必要がなくなり、組立工数の低減、小型化、コストの低減および構成の自由度の向上を可能にした磁気浮上モータを提供するという所期の目的を達成することができる。
【００４３】
図１において、二つの磁気浮上型モータ部１１，２１を挟んだ両側には、回転体４０と一体に設けられた被検出体と対向して隙間センサ１５，２５が配置されている。これらの隙間センサ１５，２５で検出される上記被検出体との隙間が一定になるように、浮上力発生用の第１のステータ巻線への通電を制御する。これにより、回転体４０、ロータ３１，３２を含む回転部分を無接触で支持することができる。なお、図１においては、回転体４０の両端部がモータケース３５に設けられた軸受で支持されているように見えるが、ロータの回転中は、上記のように浮上力発生用の第１のステータ巻線への通電制御により磁気的浮上力が発生し、かつ、この浮上力が制御されるため、回転体４０は軸受に接触することなく回転する。
【００４４】
二つのロータ３１，３２に固着されているセグメント型永久磁石３３，３４の回転方向の位置関係は、図２に示す例では互いに同じ位置関係になっているが、図３の（ａ）と（ｂ）に示すように、互いにずれていてもよい。この場合、当然のことながら、第１のステータ巻線と第２のステータ巻線に流す電流の位相関係も、図２の（ａ）と（ｂ）に示す例のものとは二つのロータ３１，３２相互間でずれることになる。
【００４５】
従来技術の問題点の解決課題として挙げたように、浮上力と回転力との相互干渉をできるたけ小さくするためには、ロータとステータコア間のギャップ磁束密度の変化を回転方向にほぼ正弦波状とするのが望ましい。そのためには、図２、図３に示すセグメント型永久磁石３３，３４のように、回転軸線に直交する方向の断面形状が矩形状のものよりも、図４、図５に示すセグメント型永久磁石４３，４４のように、回転軸線に直交する方向の断面において、ステータコア１２，２２との対向面形状を円弧形状とするのが望ましい。より具体的には、上記セグメント型永久磁石４３，４４は、内面側は回転体４０の周面に密着し、外面側すなわちステータコア１２，２２との対向面は、ステータコア１２，２２の内周面との間隙が連続的に変化する円弧形状となっていて、全体では三日月形になっている。このような形態にしておけば、互いに隣接するセグメント型永久磁石相互間の磁束密度の変化が円滑になり、ほぼ正弦波状になる。
【００４６】
ただし、セグメント型永久磁石４３，４４を図４、図５に示すように断面形状三日月形にすると、ステータコア１２，２２との間隙の平均値が大きくなり、効率が低下するので、浮上力と回転力との相互干渉の大小と、効率低下の程度とを勘案して、セグメント型永久磁石４３，４４の断面形状を、意図する特性に最も近い特性が得られるような形状にするとよい。
なお、図４（ａ）（ｂ）は、図２（ａ）（ｂ）に対応するもので、二つのセグメント型永久磁石４３，４４が周方向に互いに同じ位置に配置されている例を示し、図５（ａ）（ｂ）は、図３（ａ）（ｂ）に対応するもので、二つのセグメント型永久磁石４３，４４が周方向に互いにずれた位置に配置されている例を示している。
【００４７】
以上説明した何れの実施の形態においも、回転力と浮上力とを発生する磁気浮上型モータ部が軸方向に２個連結された形で配置されているため、モータ出力を大きくすることができるとともに、軸方向においてバランスのよい浮上力を得ることができる。
本発明は、図示の例のようなインナーロータ型モータに限らず、アウターロータ型モータにも適用可能である。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、磁性体からなり周面にセグメント型永久磁石が固着されたロータと、このロータを浮上制御するための２極の浮上制御磁束を発生する第１のステータ巻線と、ロータに対して回転磁界を発生させる第２のステータ巻線とを備えた磁気浮上型モータ部が二つ軸方向に配置され、セグメント型永久磁石が二つの磁気浮上型モータ部において互いに逆極性の関係で固着され、セグメント型永久磁石が、ロータの内部から放射状に広がる直流磁場を発生するバイアス磁石として用いられていることを特徴としている。そのため、上記セグメント型永久磁石が回転力発生用永久磁石と浮上力発生用永久磁石とを兼ねることになり、浮上力発生用直流磁場発生手段としての永久磁石を、回転力発生用永久磁石のほかに設ける必要がなくなり、組立工数の低減、小型化、コストの低減および構成の自由度の向上を可能にした磁気浮上モータを得ることができる。
【００４９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、二つの磁気浮上型モータ部を構成する二つのロータは、共通の回転体の軸方向において異なる位置に配置されるとともに、セグメント型永久磁石を固着することによって構成され、二つの磁気浮上型モータ部を構成する第１、第２のステータ巻線を巻く二つのステータコア部は、同一構成のステータコアからなる。そのため、モータ出力を大きくすることができるとともに、軸方向においてバランスのよい浮上力を得ることができる。
【００５０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、セグメント型永久磁石は、一方側のセグメント型永久磁石のステータコアに面した側をＮ極、他方側のセグメント型永久磁石のステータコアに面した側をＳ極としてなる。そのため、セグメント型永久磁石が回転力発生用永久磁石と浮上力発生用永久磁石とを兼ねさせることが可能になり、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、セグメント型永久磁石のステータコアとの対向面は、ギャップ磁束密度がほぼ正弦波状になるように円弧形状となっている。そのため、浮上力と回転力との相互干渉を小さくすることができ、浮上力と回転力を効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる磁気浮上モータの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】上記実施形態の（ａ）は一方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図、（ｂ）は他方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図である。
【図３】本発明にかかる磁気浮上モータの別の実施形態を示す（ａ）は一方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図、（ｂ）は他方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図である。
【図４】本発明にかかる磁気浮上モータのさらに別の実施形態を示す（ａ）は一方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図、（ｂ）は他方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図である。
【図５】本発明にかかる磁気浮上モータのさらに別の実施形態を示す（ａ）は一方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図、（ｂ）は他方の磁気浮上型モータ部を示す横断面図である。
【図６】本発明に先行して提案した磁気浮上型モータの浮上原理を説明するための磁気浮上型モータ部を示す横断面図である。
【図７】同上磁気浮上型モータの縦断面図である。
【図８】同上磁気浮上型モータの座標系を設定するための説明図である。
【図９】同上磁気浮上型モータに発生する磁束密度を説明するための特性図で、（ａ）はロータの永久磁石と直流磁場発生手段からのバイアス磁束による磁束密度を時間との関係で示したもの、（ｂ）は第２のステータ巻線によってステータとロータとの間隙に発生する磁束密度を時間との関係で示したもの、（ｃ）は第１のステータ巻線による磁束密度を時間との関係で示したものである。
【符号の説明】
１１ステータコア部
１２ステータコア
１３ステータコア巻線
２１ステータコア部
２２ステータコア
２３ステータコア巻線
３１ロータ
３２ロータ
３３セグメント型永久磁石
３４セグメント型永久磁石
３５モータケース
４３セグメント型永久磁石
４４セグメント型永久磁石

Claims

磁性体からなり周面にセグメント型永久磁石が固着されたロータと、上記ロータを浮上制御するための２極の浮上制御磁束を発生する第１のステータ巻線と、上記ロータに対して回転磁界を発生させる第２のステータ巻線とを備えた磁気浮上型モータ部が二つ軸方向に配置され、上記セグメント型永久磁石が上記二つの磁気浮上型モータ部において互いに逆極性の関係で固着され、上記セグメント型永久磁石が、上記ロータの内部から放射状に広がる直流磁場を発生するバイアス磁石として用いられていることを特徴とする磁気浮上モータ。
上記二つの磁気浮上型モータ部を構成する二つのロータは、共通の回転体の軸方向において異なる位置に配置されるとともに、上記セグメント型永久磁石を固着することによって構成され、上記二つの磁気浮上型モータ部を構成する第１、第２のステータ巻線を巻く二つのステータコア部は、同一構成のステータコアからなる請求項１記載の磁気浮上モータ。
上記セグメント型永久磁石は、一方側のセグメント型永久磁石のステータコアに面した側をＮ極、他方側のセグメント型永久磁石のステータコアに面した側をＳ極としてなる請求項１記載の磁気浮上モータ。
上記セグメント型永久磁石のステータコアとの対向面は、ギャップ磁束密度がほぼ正弦波状になるように円弧形状となっている請求項３記載の磁気浮上モータ。