JPWO2018033947A1 - 磁気軸受装置および流体機械システム - Google Patents

Abstract

第１モードにおいて、制御部(40)は、被支持体が予め定められた移動範囲内を移動するように電磁石(51,52)の合成電磁力(F)を制御する第１動作と、参照値(R)と第１動作における位置センサ(30)の入出力特性とに基づいて参照値(R)と位置センサ(30)の入出力特性との相関を示した温度ドリフト相関情報を取得する第２動作とを行う。第２モードにおいて、制御部(40)は、位置センサ(30)の検出信号の信号レベルに応じて電磁石(51,52)の合成電磁力(F)を制御する第３動作と、温度ドリフト相関情報と第３動作における参照値(R)とに基づいて第３動作における位置センサ(30)の入出力特性を補償する第４動作とを行う。

Description

この開示は、磁気軸受装置およびそれを備えた流体機械システムに関する。

従来、複数の電磁石の合成電磁力により回転軸などの被支持体を非接触に支持するように構成された磁気軸受が知られている。例えば、特許文献１には、この種の磁気軸受を備えた磁気軸受装置が開示されている。特許文献１の磁気軸受装置は、対象物（被支持体）の位置を位置検出センサにより検出し、その検出信号（位置検出センサの出力）をフィードバック信号として制御回路に入力し、電磁石の電磁力を制御して対象物を定位置に保持するように構成されている。このように、特許文献１の磁気軸受装置では、位置検出センサの出力に応じて対象物の位置が制御されている。

また、特許文献１の第４図には、温度変化によるセンサ出力のドリフト（温度変化によるセンサの入出力特性の変化、すなわち、温度ドリフト）を抑圧するようにした位置センサの構成が開示されている。この構成では、測定対象物を挟んで互いに対向するように２つの位置検出部を配置し、２つの位置検出部の出力を２つのセンサコントローラを経由して差動増幅回路に入力して演算させることにより、位置センサの温度ドリフトを抑圧している。

実開平４−４０３０８号公報

しかしながら、特許文献１の第４図に開示された構成では、温度ドリフト（温度変化による入出力特性の変化）が２つの位置検出部の間で同一となるとは限らない。温度ドリフトが２つの位置検出部の間で異なる場合、差動増幅回路において２つの位置検出部の温度ドリフトを相殺させることができず、その結果、位置検出部の温度ドリフトに依存する信号成分が差動増幅回路の出力信号に残存することとなり、その差動増幅回路の出力信号に応じて行われる磁気浮上制御（磁気軸受の電磁石の合成電磁力により被支持体を非接触で支持するための制御）に誤差が発生してしまう。そのため、特許文献１の第４図に開示された構成では、位置センサの温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することが困難である。

そこで、この開示は、位置センサの温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することが可能な磁気軸受装置を提供することを目的とする。

この開示の第１の態様による磁気軸受装置は、複数の電磁石（51,52）を有し、該複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により被支持体を非接触に支持するように構成された磁気軸受（20）と、上記被支持体の予め定められた位置検出方向における位置に応じた信号レベルを有する検出信号を出力するように構成された位置センサ（30）と、第１モードと第２モードとを有し、上記位置センサ（30）の周囲温度の変化に伴う該位置センサ（30）の入出力特性の変化に相関する参照値（R）を取得する制御部（40）とを備え、上記制御部（40）は、上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記位置検出方向において予め定められた移動範囲内を移動するように上記複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御する移動制御動作と、上記参照値（R）と該移動制御動作における位置センサ（30）の入出力特性とに基づいて該参照値（R）と該位置センサ（30）の入出力特性との相関を示した温度ドリフト相関情報を取得する情報取得動作とを行い、上記第２モードにおいて、上記位置センサ（30）の検出信号の信号レベルに応じて上記複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御する磁気浮上制御動作と、上記温度ドリフト相関情報と該磁気浮上制御動作における上記参照値（R）とに基づいて該磁気浮上制御動作における該位置センサ（30）の入出力特性を補償する温度補償動作とを行う。

上記第１の態様では、第１モードにおいて移動制御動作と情報取得動作とを行うことにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性（磁気軸受装置に実装された位置センサ（30）に固有の入出力特性）を参照値（R）に対応付けて取得することができる。これにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を示した温度ドリフト相関情報を取得することができる。そして、第２モードにおいて磁気浮上制御動作と温度補償動作とを行うことにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を示した温度ドリフト相関情報に基づいて、磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性を正確に補償することができる。

この開示の第２の態様による磁気軸受装置は、上記第１の態様による磁気軸受装置において、上記複数の電磁石（51,52）に挟まれた空間において上記磁気軸受（20）へ向けて移動する上記被支持体と接触することにより該被支持体と該磁気軸受（20）との接触を回避させるように構成されたタッチダウン軸受（6）をさらに備え、上記制御部（40）は、上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記タッチダウン軸受（6）により制限される上記位置検出方向の可動範囲の一端から他端に亘って移動するように上記移動制御動作を行う。

上記第２の態様では、タッチダウン軸受（6）により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することができる。なお、位置センサ（30）の入出力特性を正確に推定するためには、移動制御動作における被支持体の位置検出方向の可動範囲が予め定められた範囲に制限されていることが好ましい。したがって、タッチダウン軸受（6）により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性を正確に推定することができる。これにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を正確に示した温度ドリフト相関情報を取得することができるので、温度ドリフト相関情報に基づいて磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性をさらに正確に補償することができる。

この開示の第３の態様による磁気軸受装置は、上記第２の態様による磁気軸受装置において、上記被支持体が、軸状に形成され、上記複数の電磁石（51,52）が、上記被支持体を挟んで該被支持体の径方向において互いに対向する第１および第２電磁石（51,52）と、該被支持体を挟んで該被支持体の径方向において互いに対向する第３および第４電磁石（53,54）とを含み、上記第３および第４電磁石（53,54）の対向方向が、上記第１および第２電磁石（51,52）の対向方向と交差し、上記位置センサ（30）の位置検出方向が、上記第１および第２電磁石（51,52）の対向方向に相当し、上記タッチダウン軸受（6）が、上記被支持体が挿通されるラジアルタッチダウン軸受（7）により構成され、上記ラジアルタッチダウン軸受（7）は、その内周面が該ラジアルタッチダウン軸受（7）の径方向に移動する上記被支持体と接触することにより該被支持体と上記磁気軸受（20）との接触を回避させるように構成され、上記制御部（40）が、上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記ラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面と接触しながら該ラジアルタッチダウン軸受（7）の周方向に移動するように上記移動制御動作を行う。

上記第３の態様では、ラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することができるので、実機における位置センサ（30）の入出力特性を正確に推定することができる。これにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を正確に示した温度ドリフト相関情報を取得することができるので、温度ドリフト相関情報に基づいて磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性をさらに正確に補償することができる。

この開示の第４の態様による磁気軸受装置は、上記第２の態様による磁気軸受装置において、上記被支持体が、円盤状に形成され、上記複数の電磁石（51,52）が、上記被支持体の軸方向において互いに対向する第１および第２電磁石（51,52）を含み、上記位置センサ（30）の位置検出方向が、上記第１および第２電磁石（51,52）の対向方向に相当し、上記タッチダウン軸受（6）が、上記被支持体を挟んで該被支持体の軸方向において互いに対向する第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）により構成され、上記第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）が、それぞれの対向面が該第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の対向方向に移動する上記被支持体と接触することにより該被支持体と上記磁気軸受（20）との接触を回避させるように構成され、上記制御部（40）が、上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）のうち一方のスラストタッチダウン軸受（8）の対向面から他方のスラストタッチダウン軸受（8）の対向面に亘って移動するように上記移動制御動作を行う。

上記第４の態様では、互いに対向する第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することができるので、実機における位置センサ（30）の入出力特性を正確に推定することができる。これにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を正確に示した温度ドリフト相関情報を取得することができるので、温度ドリフト相関情報に基づいて磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性をさらに正確に補償することができる。

この開示の第５の態様による流体機械システムは、上記第１〜第４の態様のいずれか１つによる磁気軸受装置と、流体機械（3）と、回転電気機械（4）と、上記流体機械（3）と上記回転電気機械（4）とを連結する回転軸（5）とを備え、上記磁気軸受装置は、上記複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により上記回転軸（5）の被支持部を非接触に支持するように構成されている。

上記第５の態様では、磁気軸受装置において位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することができる。

この開示の第１の態様によれば、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を示した温度ドリフト相関情報に基づいて磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性を正確に補償することができるので、位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することができる。

この開示の第２，第３，第４の態様によれば、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を正確に示した温度ドリフト相関情報に基づいて磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性をさらに正確に補償することができるので、位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差をさらに低減することができる。

この開示の第５の態様によれば、磁気軸受装置において位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することができるので、流体機械システムの運転効率を向上させることができる。

図１は、実施形態による空気調和装置の構成例を示す配管系統図である。 図２は、実施形態による圧縮機の構成例を示す縦断面図である。 図３は、ラジアル磁気軸受の構成例を示す横断面図である。 図４は、ラジアル磁気軸受の構成例を示す縦断面図である。 図５は、スラスト磁気軸受の構成例を示す横断面図である。 図６は、スラスト磁気軸受の構成例を示す縦断面図である。 図７は、位置センサの入出力特性の一例を示すグラフである。 図８は、冷媒温度とドリフト量との対応を示した温度ドリフトマップの一例を示す図である。 図９は、部分制御部の構成例を示すブロック図である。 図１０は、ラジアル制御部による移動制御動作について説明するための部分横断面図である。 図１１は、スラスト制御部による移動制御動作について説明するための部分縦断面図である。 図１２は、位置センサの入出力特性の別例を示すグラフである。 図１３は、冷媒温度とドリフト量との対応を示した温度ドリフトマップの別例を示す図である。

以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（空気調和装置）
図１は、実施形態による空気調和装置（100）の構成例を示している。この空気調和装置（100）は、冷媒回路（110）と電動機冷却装置（150）と電動機制御装置（160）とを備えている。

冷媒回路（110）は、圧縮機（1）と凝縮器（120）と膨張弁（130）と蒸発器（140）とを有し、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われるように構成されている。例えば、凝縮器（120）および蒸発器（140）は、クロスフィン型の熱交換器により構成され、膨張弁（130）は、電動弁により構成される。また、冷媒回路（110）には、冷媒圧量センサや冷媒温度センサなどの各種センサ（図示を省略）が設けられている。

圧縮機（1）は、圧縮機構を駆動する電動機（4）を備えている。また、圧縮機（1）は、凝縮器（120）内の冷媒の一部が電動機（4）の内部を流れて電動機（4）が冷却されるように構成されている。この例では、電動機（4）には冷媒流路が形成され、その冷媒流路の一端が第１配管を経由して凝縮器（120）に接続され、その冷媒流路の他端が第２配管を経由して蒸発器（140）に接続されている。また、第１配管には、開度を調節可能に構成された電動弁（150a）が設けられ、第２配管には、第２配管の冷媒温度（すなわち、電動機（4）の冷却に用いられた冷媒の温度）を検出するように構成された冷媒温度センサ（150b）が設けられている。電動機冷却装置（150）は、冷媒温度センサ（150b）の検出値に応じて電動弁（150a）の開度を調節することで電動機（4）における冷媒の流量を制御するように構成されている。このような制御により、電動機（4）の温度を所定の温度範囲内に維持することができる。

電動機制御装置（160）は、電動機（4）に電力を供給するように構成されている。そして、電動機制御装置（160）は、電動機（4）に供給される電力を制御することで電動機（4）の発停および回転速度を制御するように構成されている。この例では、電動機制御装置（160）は、コンバータ回路やインバータ回路や電動機制御部など（いずれも図示を省略）が実装された制御基板（160a）を有している。電動機制御部は、ＣＰＵなどの演算回路やメモリなどにより構成され、電動機（4）の回転速度や電動機（4）の電流値などの情報を取得し、取得した情報に基づいてインバータ回路のスイッチング動作を制御するように構成されている。したがって、電動機制御部から電動機（4）の回転速度や電動機（4）の電流値などの情報を取得することが可能である。また、制御基板（160a）には、インバータ回路のスイッチング素子などの回路素子を熱から保護するために基板温度センサ（図示を省略）が設けられている。そして、電動機制御部は、基板温度センサの検出値を取得し、取得した検出値に基づいてインバータ回路のスイッチング動作を制御する。したがって、電動機制御部から基板温度センサの検出値（すなわち、制御基板（160a）の温度）を取得することが可能である。

（圧縮機）
図２は、図１に示した圧縮機（1）の構成例を示している。圧縮機（1）は、流体機械システムの一例である。この例では、圧縮機（1）は、ターボ圧縮機を構成し、ケーシング（2）と圧縮機構（3）と電動機（4）と回転軸（5）と磁気軸受装置（10）とを備えている。

〔ケーシング〕
ケーシング（2）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（2）内の空間は、壁部（2a）によって区画され、壁部（2a）よりも右側の空間が圧縮機構（3）を収容する圧縮機構室（S1）を構成し、壁部（2a）よりも左側の空間が電動機（4）を収容する電動機室（S2）を構成している。そして、ケーシング（2）内を軸方向に延びる回転軸（5）が圧縮機構（3）と電動機（4）とを連結している。

〔圧縮機構（流体機械）〕
圧縮機構（3）は、電動機（4）の回転エネルギを流体エネルギに変換して流体（この例では冷媒）を圧縮するように構成されている。この例では、圧縮機構（3）は、羽根車（3a）によって構成されている。羽根車（3a）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成され、回転軸（5）の一端に固定されている。なお、圧縮機構（3）は、流体エネルギおよび回転エネルギの一方を他方に変換するように構成される流体機械の一例である。

〔電動機（回転電気機械）〕
電動機（4）は、電気エネルギを回転エネルギに変換して回転軸（5）を回転駆動するように構成されている。この例では、電動機（4）は、固定子（4a）と回転子（4b）とを有している。固定子（4a）は、円筒状に形成されてケーシング（2）内に固定されている。回転子（4b）は、円柱状に形成され、固定子（4a）の内周に回転可能に挿通されている。また、回転子（4b）の中心部に軸孔が形成され、その軸孔に回転軸（5）が挿通されて固定されている。なお、電動機（4）は、電気エネルギおよび回転エネルギの一方を他方に変換するように構成される回転電気機械の一例である。

〔磁気軸受装置〕
磁気軸受装置（10）は、１つまたは複数（この例では３つ）の磁気軸受（20）と、１つまたは複数（この例では５つ）の位置センサ（30）と、１つまたは複数（この例では４つ）のタッチダウン軸受（6）と、制御部（40）とを備えている。

〈磁気軸受〉
磁気軸受（20）は、複数の電磁石（例えば、第１および第２電磁石（51,52））を有し、複数の電磁石の合成電磁力（F）により被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）を非接触に支持するように構成されている。具体的には、磁気軸受（20）は、被支持体を挟んで互いに対向する電磁石対（例えば、第１および第２電磁石（51,52）の組）を有し、電磁石対の合成電磁力（F）により被支持体を非接触に支持するように構成されている。磁気軸受（20）では、電磁石対に流れる電流対（例えば、第１および第２電磁石（51,52）にそれぞれ流れる第１および第２電流（i1,i2）の組）を制御することにより、その電磁石対の合成電磁力（F）を制御してその電磁石対の対向方向における被支持体の位置を制御することができる。

この例では、２つのラジアル磁気軸受（21）と１つのスラスト磁気軸受（22）とが３つの磁気軸受（20）を構成している。なお、以下では、２つのラジアル磁気軸受（21）のうち一方を「第１ラジアル磁気軸受（21）」と記載し、他方を「第２ラジアル磁気軸受（21）」と記載する。

《ラジアル磁気軸受》
図３および図４に示すように、ラジアル磁気軸受（21）は、第１〜第４電磁石（51〜54）を有し、ヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受を構成している。第１および第２電磁石（51,52）は、回転軸（5）の被支持部（軸部）を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により回転軸（5）の被支持部を非接触に支持する。第３および第４電磁石（53,54）は、回転軸（5）の被支持部（軸部）を挟んで互いに対向し、第３および第４電磁石（53,54）の合成電磁力（F）により回転軸（5）の被支持部を非接触に支持する。なお、第３および第４電磁石（53,54）の対向方向（図３では、右肩下がり方向）は、平面視において第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（図３では、右肩上がり方向）と直交している。

具体的には、この例では、ラジアル磁気軸受（21）は、磁気軸受コア（61）と、８つのコイル（65）とを備えている。磁気軸受コア（61）は、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて構成され、バックヨーク（62）と８つのティース（63）とを有している。バックヨーク（62）は、円筒状に形成されている。８つのティース（63）は、バックヨーク（62）の内周面に沿うように所定間隔（この例では、４５°間隔）で周方向に配列され、それぞれがバックヨーク（62）の内周面から径方向内方へ向けて突出し、それぞれの内周面（突端面）が回転軸（5）の被支持部の外周面と所定のギャップを隔てて対向している。

８つのコイル（65）は、磁気軸受コア（61）の８つのティース（63）にそれぞれ巻回されている。これにより、この例では、８つの電磁石部（第１〜第８電磁石部（71〜78））が構成されている。具体的には、第１電磁石部（71）と第２電磁石部（72）と第７電磁石部（77）と第８電磁石部（78）と第３電磁石部（73）と第４電磁石部（74）と第５電磁石部（75）と第６電磁石部（76）とが図３における時計回り方向に順に配列されている。

第１および第２電磁石部（71,72）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第１電磁石（51）を構成している。第３および第４電磁石部（73,74）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第２電磁石（52）を構成している。第１電磁石（51）のコイル（すなわち、第１および第２電磁石部（71,72）のコイル（65））には、第１電流（i1）が供給され、第２電磁石（52）のコイル（すなわち、第３および第４電磁石部（73,74）のコイル（65））には、第２電流（i2）が供給される。そして、第１および第２電磁石（51,52）に流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御することにより、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御して第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、径方向、図３では、右肩上がり方向）における回転軸（5）の被支持部（軸部）の位置を制御することができる。

第５および第６電磁石部（75,76）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第３電磁石（53）を構成している。第７および第８電磁石部（77,78）は、それぞれのコイル（65）が直列に接続されて第４電磁石（54）を構成している。第３電磁石（53）のコイル（すなわち、第５および第６電磁石部（75,76）のコイル（65））には、第３電流（i3）が供給され、第４電磁石（54）のコイル（すなわち、第７および第８電磁石部（77,78）のコイル（65））には、第４電流（i4）が供給される。そして、第３および第４電磁石（53,54）に流れる第３および第４電流（i3,i4）を制御することにより、第３および第４電磁石（53,54）の合成電磁力（F）を制御して第３および第４電磁石（53,54）の対向方向（すなわち、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向と直交する径方向、図３では、右肩下がり方向）における回転軸（5）の被支持部（軸部）の位置を制御することができる。

なお、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、第１〜第４電磁石（51〜54）の各々に吸引力（すなわち、回転軸（5）の被支持部（軸部）を引き寄せる方向に作用する電磁力）が発生するように設定されている。具体的には、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、図３に示した矢印の方向に磁束が発生するように設定されている。

《スラスト磁気軸受》
図５および図６に示すように、スラスト磁気軸受（22）は、第１および第２電磁石（51,52）を有している。この例では、回転軸（5）は、その他端部（羽根車（3a）が固定された一端部とは反対側の端部）が本体部よりも大径に形成されるとともに径方向外方に突出する円盤部が設けられている。そして、第１および第２電磁石（51,52）は、回転軸（5）の被支持部（円盤部）を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により回転軸（5）の被支持部を非接触に支持する。

具体的には、この例では、スラスト磁気軸受（22）は、２つの磁気軸受コア（61）と、２つのコイル（65）とを備えている。２つの磁気軸受コア（61）は、それぞれが円環状に形成され、回転軸（5）の被支持部（円盤部）の軸方向両側に所定のギャップを隔てて配置されている。また、磁気軸受コア（61）の対向面には、円周溝が全周に亘って形成されている。２つのコイル（65）は、２つの磁気軸受コア（61）の円周溝にそれぞれ収容されている。これにより、この例では、２つの電磁石（第１電磁石（51）と第２電磁石（52））が構成されている。第１電磁石（51）のコイル（65）には、第１電流（i1）が供給され、第２電磁石（52）のコイル（65）には、第２電流（i2）が供給される。そして、第１および第２電磁石（51,52）に流れる第１および第２電流（i1,i2）を制御することにより、第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御して第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、軸方向、図６では、左右方向）における回転軸（5）の被支持部（円盤部）の位置を制御することができる。

なお、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、第１および第２電磁石（51,52）の各々に吸引力（すなわち、回転軸（5）の被支持部（円盤部）を引き寄せる方向に作用する電磁力）が発生するように設定されている。具体的には、コイル（65）の巻回方向およびコイル（65）に流れる電流の向きは、図６に示した矢印の方向に磁束が発生するように設定されている。

〈位置センサ〉
図２に示すように、位置センサ（30）は、被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）の予め定められた位置検出方向（位置検出の対象となる方向）における位置に応じた信号レベルを有する検出信号を出力するように構成されている。この例では、位置センサ（30）は、被支持体を挟んで互いに対向する電磁石対（例えば、第１および第２電磁石（51,52）の組）に対応し、その電磁石対の対向方向を位置検出方向としている。なお、位置センサ（30）は、例えば、渦電流式の変位センサにより構成されていてもよい。

この例では、４つのラジアル位置センサ（31）と１つのスラスト位置センサ（32）とが５つの位置センサ（30）を構成している。

《ラジアル位置センサ》
４つのラジアル位置センサ（31）は、第１ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応するラジアル位置センサ（以下、第１ラジアル位置センサ（31）と記載）と、第１ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組に対応するラジアル位置センサ（以下、第２ラジアル位置センサ（31）と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応するラジアル位置センサ（以下、第３ラジアル位置センサ（31）と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組に対応するラジアル位置センサ（以下、第４ラジアル位置センサ（31）と記載）とによって構成されている。

第１および第３ラジアル位置センサ（31）は、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、径方向、図３では、右肩上がり方向）を位置検出方向としている。第２および第４ラジアル位置センサ（31）は、第３および第４電磁石（53,54）の対向方向（すなわち、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向と直交する径方向、図３では、右肩下がり方向）を位置検出方向としている。

《スラスト位置センサ》
スラスト位置センサ（32）は、スラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）の組に対応し、第１および第２電磁石（51,52）の対向方向（すなわち、軸方向、図６では、左右方向）を位置検出方向としている。

〈タッチダウン軸受〉
タッチダウン軸受（6）は、複数の電磁石（例えば、第１および第２電磁石（51,52））に挟まれた空間において磁気軸受（20）へ向けて移動する被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）と接触することにより被支持体と磁気軸受（20）との接触を回避させるように構成されている。

この例では、２つのラジアルタッチダウン軸受（7）と２つのスラストタッチダウン軸受（8）とが４つのタッチダウン軸受（6）を構成している。以下では、２つのラジアルタッチダウン軸受（7）のうち一方を「第１ラジアルタッチダウン軸受（7）」と記載し、他方を「第２ラジアルタッチダウン軸受（7）」と記載し、２つのスラストタッチダウン軸受（8）のうち一方を「第１スラストタッチダウン軸受（8）」と記載し、他方を「第２スラストタッチダウン軸受（8）」と記載する。

《ラジアルタッチダウン軸受》
第１および第２ラジアルタッチダウン軸受（7）は、第１および第２ラジアル磁気軸受（21）にそれぞれ対応し、第１および第２ラジアル磁気軸受（21）の近傍（この例では軸方向外方）に配置されている。

ラジアルタッチダウン軸受（7）は、円筒状に形成され、軸状に形成された被支持体（この例では、回転軸（5）の軸部）が挿通されている。そして、ラジアルタッチダウン軸受（7）は、その内周面がラジアルタッチダウン軸受（7）の径方向に移動する被支持体（この例では、回転軸（5）の軸部）と接触することにより被支持体とラジアル磁気軸受（21）との接触を回避させるように構成されている。具体的には、ラジアルタッチダウン軸受（7）は、その内径がラジアル磁気軸受（21）の内径よりも小さくなるように構成されている。

以上のような構成により、被支持体の位置検出方向（具体的には、ラジアル位置センサ（31）の位置検出方向）の可動範囲は、ラジアルタッチダウン軸受（具体的には、ラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面）により制限されている。

《スラストタッチダウン軸受》
第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）は、それぞれ円環状に形成され、被支持体（この例では、回転軸（5）の他端部である大径部）を挟んで被支持体の軸方向において互いに対向するように設けられている。そして、第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）は、それぞれの対向面が第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の対向方向に移動する被支持体（この例では、回転軸（5）の他端部である大径部）と接触することにより被支持体とスラスト磁気軸受（22）との接触を回避させるように構成されている。

具体的には、第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）は、スラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）にそれぞれ対応している。そして、第１スラストタッチダウン軸受（8）と回転軸（5）の大径部との間の隙間がスラスト磁気軸受（22）の第１電磁石（51）と回転軸（5）の円盤部との間の隙間よりも狭く且つ第２スラストタッチダウン軸受（8）と回転軸の大径部との間の隙間がスラスト磁気軸受（22）の第２電磁石（52）と回転軸（5）の円盤部との間の隙間よりも狭くなるように、回転軸（5）の大径部および円盤部の形状とスラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）の配置と第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の配置とが設定されている。

以上のような構成により、被支持体の位置検出方向（具体的には、スラスト位置センサ（32）の位置検出方向）の可動範囲は、互いに対向する第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）により制限されている。

〈制御器〉
制御部（40）は、被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）が非接触に支持されるように１つまたは複数の磁気軸受（20）を制御するように構成されている。詳しくは、制御部（40）は、１つまたは複数の磁気軸受（20）の電磁石対（この例では５つの電磁石対）の各々に対して制御を行うように構成されている。

この例では、制御部（40）は、第１モードと第２モードとを有し、位置センサ（30）の周囲温度の変化に伴う位置センサ（30）の入出力特性の変化に相関する参照値（R）を取得するように構成されている。なお、位置センサ（30）の入出力特性および参照値（R）については、後で詳しく説明する。

制御部（40）は、第１モードにおいて移動制御動作と情報取得動作とを行うように構成されている。移動制御動作では、制御部（40）は、被支持体が位置検出方向（位置センサ（30）における位置検出の対象となる方向）に移動するように複数の電磁石（例えば、第１および第２電磁石（51,52））の合成電磁力（F）を制御する。この例では、制御部（40）は、第１モードにおいて、被支持体がタッチダウン軸受（6）により制限される位置検出方向の可動範囲の一端から他端に亘って移動するように移動制御動作を行う。情報取得動作では、制御部（40）は、参照値（R）と移動制御動作における位置センサ（30）の入出力特性とに基づいて参照値（R）と位置センサ（30）の入出力特性との相関（具体的には、参照値（R）の変化による位置センサ（30）の入出力特性の変化）を示した温度ドリフト相関情報を取得する。なお、移動制御動作における位置センサ（30）の入出力特性は、移動制御動作における被支持体の位置検出方向の移動範囲の限界値（最大値，最小値）と、移動制御動作における位置センサ（30）の検出信号の信号レベルの変動範囲の限界値（最大値、最小値）とに基づいて推定することが可能である。また、温度ドリフト相関情報については、後で詳しく説明する。

また、制御部（40）は、第２モードにおいて磁気浮上制御動作と温度補償動作とを行うように構成されている。磁気浮上制御動作では、制御部（40）は、位置センサ（30）の検出信号の信号レベルに応じて複数の電磁石（例えば、第１および第２電磁石（51,52））の合成電磁力（F）を制御する。温度補償動作では、制御部（40）は、磁気浮上制御動作における被支持体の位置検出方向の位置偏差と複数の電磁石の合成電磁力（F）との相関が予め定められた相関となるように、温度ドリフト相関情報と磁気浮上制御動作における参照値（R）とに基づいて位置センサ（30）の入出力特性を補償する。具体的には、温度補償動作では、制御部（40）は、磁気浮上制御動作における制御特性（すなわち、被支持体の位置検出方向の位置偏差の変化による合成電磁力（F）の変化）が予め定められた制御特性（例えば、参照値（R）が予め定められた値となっているときの制御特性）となるように、温度ドリフト相関情報と磁気浮上制御動作における参照値（R）とに基づいて位置センサ（30）の入出力特性を補償する。なお、被支持体の位置検出方向の位置偏差は、被支持体の位置検出方向における位置と予め定められた目標値との差のことである。

〈位置センサの入出力特性〉
次に、図７を参照して、位置センサ（30）の入出力特性について説明する。図７は、位置センサ（30）を基準とした被支持体の位置（変位量（δ））を縦軸とし、位置センサ（30）の検出信号の信号レベル（電圧値（V））を横軸とするグラフである。図７の実線で示すように、この例では、位置センサ（30）の入出力特性（すなわち、位置センサ（30）を基準とした被支持体の位置と位置センサ（30）の検出信号の信号レベルとの関係）は、線形となっている。以下では、位置センサ（30）の入出力特性を示す直線（位置センサ（30）を基準とした被支持体の位置を縦軸とし位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを横軸とするグラフに描かれる直線）を「入出力特性直線」と記載する。

また、位置センサ（30）の周囲温度の変化に応じて位置センサ（30）の入出力特性が変化する傾向にある。すなわち、位置センサ（30）の検出信号には、位置センサ（30）の温度ドリフト（温度変化による入出力特性の変化）の成分が含まれている。この例では、図７の破線で示すように、位置センサ（30）の周囲温度の変化に応じて位置センサ（30）の入出力特性直線の切片値が変化する。なお、図７の例では、位置センサ（30）の入出力特性直線の傾きは変化していない。

〈参照値〉
次に、参照値（R）について説明する。参照値（R）は、位置センサ（30）の周囲温度の変化に伴う位置センサ（30）の入出力特性の変化に相関するパラメータ値である。なお、位置センサ（30）の周囲温度は、様々な要因により変化する傾向にある。例えば、図１に示した空気調和装置（100）では、電動機（4）の冷却に用いられる冷媒の温度が変化すると、位置センサ（30）の周囲温度が変化して位置センサ（30）の入出力特性が変化する傾向にある。このような例では、電動機（4）の冷却に用いられる冷媒の温度（例えば、冷媒温度センサ（150b）の検出値）を参照値（R）として用いることができる。

上記の他にも、磁気軸受装置（10）の周辺装置（例えば、電動機（4）や電動機（4）が用いられる圧縮機（1）や圧縮機（1）が用いられる空気調和装置（100）など）の制御のために用いられるパラメータ値を参照値（R）として用いてもよい。また、位置センサ（30）の周囲温度を検出するように構成された温度センサ（図示を省略）の検出値を参照値（R）として用いてもよい。参照値（R）の具体例については、後で詳しく説明する。

〈温度ドリフト相関情報〉
次に、図８を参照して、温度ドリフト相関情報について説明する。温度ドリフト相関情報は、移動制御動作における参照値（R）と位置センサ（30）の入出力特性との相関（具体的には、参照値（R）の変化による位置センサ（30）の入出力特性の変化）を示している。図８の例では、温度ドリフト相関情報は、参照値（R）と位置センサ（30）の入出力特性とが対応付けられた温度ドリフトマップ（対応テーブル）を構成している。詳しく説明すると、図８に示した温度ドリフトマップ（温度ドリフト相関情報の一例）では、参照値（R）の一例である冷媒温度と位置センサ（30）の入出力特性の一例であるドリフト量とが対応付けられている。なお、冷媒温度は、図１に示した冷媒温度センサ（150b）の検出値（電動機（4）の冷却に用いられた冷媒の温度）に該当する。冷媒温度（参照値（R））の各値に対応付けられたドリフト量は、冷媒温度がそのドリフト量に対応する値（例えば４５℃）を示しているときの位置センサ（30）の入出力特性に対応する入出力特性直線の切片値から参照値（R）が予め定められた基準値（この例では２３℃）を示しているときの位置センサ（30）の入出力特性に対応する入出力特性直線の切片値を減算して得られる差分値を示している。

〈制御器の構成〉
この例では、図２に示すように、制御部（40）は、１つまたは複数の電磁石対に対応する１つまたは複数（この例では５つ）の部分制御部（41）と、１つのモード制御部（42）とを備えている。部分制御部（41）は、第１モードと第２モードとを有している。

《モード制御部》
モード制御部（42）は、部分制御部（41）の動作モードを制御するように構成されている。この例では、モード制御部（42）は、外部装置（例えば電動機制御装置（160））から制御部（40）への磁気浮上制御の要求の有無と参照値（R）の変動幅（所定時間内における変動幅）とに応じて部分制御部（41）の動作モードを制御するように構成されている。具体的には、モード制御部（42）は、磁気浮上制御の要求がなく且つ参照値（R）の変動幅が予め定められた変動幅閾値を下回る場合に部分制御部（41）の動作モードを第１モードに設定し、磁気浮上制御の要求がなく且つ参照値（R）の変動幅が変動幅閾値を下回らない場合に部分制御部（41）を停止させ、磁気浮上制御の要求がある場合に部分制御部（41）の動作モードを第２モードに設定する。このように制御することにより、参照値（R）が安定している状態（参照値（R）の変動が比較的に小さい状態）で第１モードによる動作を行うことができるので、温度ドリフト相関情報を正確に取得することができる。

なお、モード制御部（42）は、磁気浮上制御の要求がない場合において、参照値（R）の変動幅が変動幅閾値を下回り且つ現在の参照値（R）と前回の第１モードにおける参照値（R）との差が予め定められた差閾値を上回る場合に、部分制御部（41）の動作モードを第１モードに設定し、そうでない場合（参照値（R）の変動幅が変動幅閾値を下回らない場合、または、現在の参照値（R）と前回の第１モードにおける参照値（R）との差が差閾値を上回らない場合）に、部分制御部（41）を停止させるように構成されていてもよい。このように制御することにより、同一の参照値（R）について第１モードによる動作が繰り返し行われることを防止することができるので、第１モードによる動作を効果的に行うことができる。

または、モード制御部（42）は、磁気浮上制御の要求がない場合において、参照値（R）の変動幅が変動幅閾値を下回り且つ現在の参照値（R）が予め定められた計測対象範囲内に含まれる場合に、部分制御部（41）の動作モードを第１モードに設定し、そうでない場合（参照値（R）の変動幅が変動幅閾値を下回らない場合、または、現在の参照値（R）が計測対象範囲内に含まれない場合）に、部分制御部（41）を停止させるように構成されていてもよい。このように制御することにより、温度ドリフト相関情報として有効に利用することができる参照値（R）について第１モードによる動作を行うことができるので、第１モードによる動作を効果的に行うことができる。

または、モード制御部（42）は、磁気浮上制御の要求がない場合において、参照値（R）の変動幅が変動幅閾値を下回り且つ現在の参照値（R）と前回の第１モードにおける参照値（R）との差が差閾値を上回り且つ現在の参照値（R）が計測対象範囲内に含まれる場合に、部分制御部（41）の動作モードを第１モードに設定し、そうでない場合（参照値（R）の変動幅が変動幅閾値を下回らない場合、現在の参照値（R）と前回の第１モードにおける参照値（R）との差が差閾値を上回らない場合、または、現在の参照値（R）が計測対象範囲内に含まれない場合）に、部分制御部（41）を停止させるように構成されていてもよい。

《部分制御部》
この例では、４つのラジアル制御部（401）と１つのスラスト制御部（402）とが５つの部分制御部（41）を構成している。４つのラジアル制御部（401）は、第１ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組および第１ラジアル位置センサ（31）に対応するラジアル制御部（以下、第１ラジアル制御部（401）と記載）と、第１ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組および第２ラジアル位置センサ（31）に対応するラジアル制御部（以下、第２ラジアル制御部（401）と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第１および第２電磁石（51,52）の組および第３ラジアル位置センサ（31）に対応するラジアル制御部（以下、第３ラジアル制御部（401）と記載）と、第２ラジアル磁気軸受（21）の第３および第４電磁石（53,54）の組および第４ラジアル位置センサ（31）に対応するラジアル制御部（以下、第４ラジアル制御部（401）と記載）とによって構成されている。スラスト制御部（402）は、スラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）の組およびスラスト位置センサ（32）とに対応している。

《部分制御部の詳細》
図９は、部分制御部（41）の構成例を示している。部分制御部（41）は、情報格納部（410）と、温度補償部（411）と、浮上制御部（412）と、電流制御部（413）と、校正制御部（414）と、第１切換部（SW1）と、第２切換部（SW2）と、第３切換部（SW3）とを備えている。

情報格納部（410）は、参照値（R）と位置センサ（30）の入出力特性との相関を示した温度ドリフト相関情報を格納する。この例では、情報格納部（410）は、図８に示した温度ドリフトマップ（温度ドリフト相関情報の一例）を格納している。図８に示した温度ドリフトマップでは、参照値（R）の一例である冷媒温度（具体的には、冷媒温度センサ（150b）の検出値）と、位置センサ（30）の入出力特性の一例であるドリフト量（具体的には、位置センサ（30）の入出力特性直線の切片値に関する差分値）とが対応付けられている。

第１切換部（SW1）は、位置センサ（30）の検出信号を校正制御部（414）へ供給する第１状態（図９の破線で示した状態）と位置センサ（30）の検出信号を温度補償部（411）へ供給する第２状態（図９の実線で示した状態）とに切換可能に構成されている。第２切換部（SW2）は、校正制御部（414）の出力を電流制御部（413）へ供給する第１状態（図９の破線で示した状態）と浮上制御部（412）の出力を電流制御部（413）へ供給する第２状態（図９の実線で示した状態）とに切換可能に構成されている。第３切換部（SW3）は、参照値（R）を校正制御部（414）へ供給する第１状態（図９の破線で示した状態）と参照値（R）を温度補償部（411）へ供給する第２状態（図９の実線で示した状態）とに切換可能に構成されている。

−第１モード−
モード制御部（42）は、第１切換部（SW1）と第２切換部（SW2）と第３切換部（SW3）とを第１状態（図９の破線で示した状態）に設定することによって部分制御部（41）の動作モードを第１モードに設定する。第１モードでは、位置センサ（30）の検出信号と参照値（R）とが校正制御部（414）に供給され、校正制御部（414）の出力が電流制御部（413）に供給される。

校正制御部（414）は、被支持体が位置検出方向において予め定められた移動範囲内を移動するように、予め定められた制御規則に基づいて電流指令値を出力する。電流制御部（413）は、校正制御部（414）から出力された電流指令値に応じて電磁石対に流れる電流対（例えば、第１および第２電流（i1,i2）の組）を制御する。これにより、複数の電磁石（例えば、第１および第２電磁石（51,52））の合成電磁力（F）が制御され、被支持体が位置検出方向に移動する。このようにして、移動制御動作が行われる。なお、移動制御動作の詳細については、ラジアル制御部（401）の場合とスラスト制御部（402）の場合とに分けて後で説明する。

また、校正制御部（414）は、電流指令値を出力するとともに、校正制御部（414）に供給された位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを監視して位置センサ（30）の入出力特性を取得する。具体的には、校正制御部（414）は、被支持体の位置検出方向の移動範囲の限界値（最大値、最小値）と、位置センサ（30）の検出信号の信号レベルの変動範囲の限界値（最大値、最小値）とに基づいて、位置センサ（30）の入出力特性を推定する。

なお、この例では、校正制御部（414）は、予め定められた変換則に基づいて、位置センサ（30）の検出信号を位置検出値（被支持体の位置を示す値であり検出信号の信号レベルに応じた値）に変換する。変換則は、位置センサ（30）の検出信号の信号レベル（電圧値（V））を位置センサ（30）を基準とした被支持体の位置（変位量（δ））に変換するための法則である。そして、校正制御部（414）は、位置検出値の変動範囲の限界値（最大値，最小値）と、被支持体の位置検出方向の移動範囲の限界値（最大値、最小値）とに基づいて、位置センサ（30）の入出力特性直線（詳しくは、位置検出値を縦軸とし位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを横軸とするグラフに描かれる直線）を推定する。

そして、校正制御部（414）は、その取得された位置センサ（30）の入出力特性と校正制御部（414）に供給された参照値（R）とに基づいて情報格納部（410）に格納された温度ドリフト相関情報を更新するように構成されている。これにより、新たな温度ドリフト相関情報が取得される。具体的には、校正制御部（414）は、その取得された位置センサ（30）の入出力特性と校正制御部（414）に供給された参照値（R）とを対応付けて、情報格納部（410）に格納された温度ドリフト相関情報に登録する。このようにして、情報取得動作が行われる。

なお、この例では、校正制御部（414）は、今回取得された位置センサ（30）の入出力特性直線の切片値から参照値（R）が予め定められた基準値であるときの位置センサ（30）の入出力特性直線の切片値を減算して得られる差分値（ドリフト量）を算出し、その差分値と今回取得された参照値（R）とを対応付けて情報格納部（410）に格納された温度ドリフトマップに登録する。

−第２モード−
モード制御部（42）は、第１切換部（SW1）と第２切換部（SW2）と第３切換部（SW3）とを第２状態（図９の実線で示した状態）に設定することによって部分制御部（41）の動作モードを第２モードに設定する。第２モードでは、位置センサ（30）の検出信号と参照値（R）とが温度補償部（411）に供給され、浮上制御部（412）の出力が電流制御部（413）に供給される。

温度補償部（411）は、情報格納部（410）に格納された温度ドリフト相関情報と温度補償部（411）に供給された参照値（R）とに基づいて、温度補償部（411）に供給された位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを補償する。具体的には、温度補償部（411）は、被支持体の位置検出方向における位置偏差と複数の電磁石の合成電磁力（F）との相関（詳しくは、位置偏差の変化による合成電磁力（F）の変化）が予め定められた相関となるように、温度ドリフト相関情報と参照値（R）とに基づいて位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを補償する。このように、位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを補償することにより、位置センサ（10）の入出力特性を補償することができる。そして、温度補償部（411）は、その補償された位置センサ（30）の検出信号の信号レベルに応じた位置検出値を出力する。このようにして、温度補償動作が行われる。

なお、この例では、温度補償部（411）は、情報格納部（410）に格納された温度ドリフトマップの中から温度補償部（411）に供給された参照値（R）に対応するドリフト量を検出する。そして、温度補償部（411）は、予め定められた変換則（校正制御部（414）における変換則と同一の変換則）に基づいて位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを一次位置検出値に変換し、一次位置検出値からドリフト量を減算して位置検出値を取得する。なお、温度補償部（411）は、温度ドリフトマップの中に温度補償部（411）に供給された参照値（R）に対応するドリフト量が含まれていない場合に、温度ドリフトマップに登録された他の参照値（R）に対応するドリフト量から今回の参照値（R）に対応するドリフト量を補間するように構成されていてもよい。

浮上制御部（412）は、温度補償部（411）の出力（この例では、温度補償部（411）から出力された位置検出値）と予め設定された位置指令値（目標値）との差に応じた電流指令値を出力する。具体的には、浮上制御部（412）は、位置検出値と位置指令値との差が大きくなるに連れて電流指令値の絶対値が大きくなるように、電流指令値を算出する。電流制御部（413）は、浮上制御部（412）から出力された電流指令値に応じて電磁石対のコイルに流れる電流対（例えば、第１および第２電流（i1,i2）の組）を制御する。これにより、複数の電磁石（例えば、第１および第２電磁石（51,52））の合成電磁力（F）が制御され、合成電磁力（F）により被支持体が非接触で支持される。このようにして、磁気浮上制御動作が行われる。

〈ラジアル制御部による移動制御動作〉
次に、図１０を参照して、ラジアル制御部（401）による移動制御動作について説明する。第１モードに設定されると、第１〜第４ラジアル制御部（401）は、被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）がラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面と接触しながらラジアルタッチダウン軸受（7）の周方向に移動するように移動制御動作を行う。この例では、第１〜第４ラジアル制御部（401）は、被支持体がラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面を少なくとも一周するように移動制御動作を行う。具体的には、第１〜第４ラジアル制御部（401）は、合成電磁力（F）の大きさが予め定められた大きさ（被支持体をラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面に押し付けるために必要となる大きさ）を維持したまま合成電磁力（F）の作用方向が周方向に回転するように、第１ラジアル磁気軸受（21）の第１〜第４電磁石（51〜54）の合成電磁力（F）および第２ラジアル磁気軸受（21）の第１〜第４電磁石（51〜54）の合成電磁力（F）を制御する。

図１０に示すように、被支持体は、停止位置からラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面に沿うようにラジアルタッチダウン軸受（7）の周方向に移動していく。そして、被支持体がラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面を一周するように移動制御動作を行うことにより、第１および第３ラジアル位置センサ（31）の位置検出方向（図１０における方向Ｘ）の可動範囲の一端から他端に亘って被支持体を移動させることができるとともに、第２および第４ラジアル位置センサ（31）の位置検出方向（図１０における方向Ｙ）の可動範囲の一端から他端に亘って被支持体を移動させることができる。

なお、被支持体をラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面と接触させながらラジアルタッチダウン軸受（7）の周方向に移動させるために必要となる合成電磁力（F）の大きさおよび合成電磁力（F）を作用方向を回転させる速さは、ラジアルタッチダウン軸受（7）の寸法（内径）に基づいて算出することが可能である。

《スラスト制御部による移動制御動作》
次に、図１１を参照して、スラスト制御部（402）による移動制御動作について説明する。第１モードに設定されると、スラスト制御部（402）は、被支持体（この例では、回転軸（5）の被支持部）が第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）のうち一方のスラストタッチダウン軸受（8）の対向面から他方のスラストタッチダウン軸受（8）の対向面に亘って移動するように移動制御動作を行う。この例では、スラスト制御部（402）は、被支持体が第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の間を少なくとも一往復するように移動制御動作を行う。具体的には、スラスト制御部（402）は、合成電磁力（F）の作用方向が予め定められたタイミングで反転するように、スラスト磁気軸受（22）の第１および第２電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御する。

図１１に示すように、被支持体は、停止位置から第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の対向方向に移動していく。そして、被支持体が第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の間を一往復するように移動制御動作を行うことにより、スラスト位置センサ（32）の位置検出方向（図１１における方向Ｚ）の可動範囲の一端から他端に亘って被支持体を移動させることができる。

なお、第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の間において被支持体を往復させるために必要となる合成電磁力（F）の作用方向の反転タイミングは、第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の対向距離に基づいて算出することが可能である。

〔実施形態による効果〕
以上のように、第１モードにおいて移動制御動作と情報取得動作とを行うことにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性（磁気軸受装置（10）に実装された位置センサ（30）に固有の入出力特性）を参照値（R）に対応付けて取得することができる。これにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を示した温度ドリフト相関情報を取得することができる。そして、第２モードにおいて磁気浮上制御動作と温度補償動作とを行うことにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を示した温度ドリフト相関情報に基づいて、磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性を正確に補償することができる。これにより、位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することができる。

また、タッチダウン軸受（6）により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することができる。具体的には、ラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することができ、互いに対向する第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することができる。なお、位置センサ（30）の入出力特性を正確に推定するためには、移動制御動作における被支持体の位置検出方向の可動範囲が予め定められた範囲に制限されていることが好ましい。したがって、タッチダウン軸受（6）により位置検出方向における被支持体の可動範囲を制限することにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性を正確に推定することができる。これにより、実機における位置センサ（30）の入出力特性と参照値（R）との相関を正確に示した温度ドリフト相関情報を取得することができるので、温度ドリフト相関情報に基づいて磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性をさらに正確に補償することができ、その結果、位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差をさらに低減することができる。

また、磁気軸受装置において位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することができるので、流体機械システムの運転効率を向上させることができ、その結果、空気調和装置（100）の運転効率を向上させることができる。

（位置センサの入出力特性の変形例）
なお、図１２に示すように、位置センサ（30）の周囲温度の変化に応じて位置センサ（30）の入出力特性直線の切片値だけでなく傾き値も変化することが考えられる。このような温度ドリフトが位置センサ（30）において発生している場合、図１３に示すように、温度ドリフトマップ（温度ドリフト相関情報の一例）には、位置センサ（30）の入出力特性直線の傾き値および切片値に関する値がドリフト量として登録されていてもよい。具体的には、温度ドリフトマップにおいて、参照値（R）と、入出力特性直線の傾き値の差分値（参照値（R）が予め定められた基準値となっているときの入出力特性直線の傾き値との差分値）と、入出力特性の切片値の差分値（参照値（R）が予め定められた基準値となっているときの入出力特性直線の切片値との差分値）とが対応付けられていてもよい。

また、以上の説明では、位置センサ（30）の入出力特性（すなわち、位置センサ（30）を基準とした被支持体の位置と位置センサ（30）の検出信号の信号レベルとの関係）が線形となっている場合を例に挙げたが、位置センサ（30）の入出力特性は、非線形となっていてもよい。例えば、位置センサ（30）の入出力特性を示す線（すなわち、位置センサ（30）を基準とした被支持体の位置（変位量（δ））を縦軸とし位置センサ（30）の検出信号の信号レベル（電圧値（V））を横軸とするグラフに描かれる線）が曲線となっていてもよい。このような場合も、参照値（R）と位置センサ（30）の入出力特性との相関を示した温度ドリフト相関情報を取得することが可能である。

（温度ドリフト相関情報の変形例）
また、温度ドリフト相関情報は、参照値（R）と変換則（位置センサ（30）の検出信号の信号レベルを位置検出値に変換するための法則）とが対応付けられた変換則テーブルを構成していてもよい。参照値（R）の各値に対応付けられた変換則は、参照値（R）がその値となっているときの位置センサ（30）の入出力特性に基づいて設定することが可能である。このように構成した場合、校正制御部（414）は、位置センサ（30）の入出力特性直線に基づいて変換則を生成し、その変換則と参照値（R）とを対応付けて変換則テーブル（温度ドリフト相関情報の一例）に登録するように構成される。温度補償部（411）は、変換則テーブルの中から温度補償部（411）に供給された参照値（R）に対応する変換則を検出し、その変換則に基づいて位置センサ（30）の検出信号を位置検出値に変換して浮上制御部（412）に供給するように構成される。このように構成した場合も、磁気浮上制御動作中の位置センサ（30）の入出力特性を正確に補償することができ、位置センサ（30）の温度ドリフトに起因する磁気浮上制御の誤差を低減することができる。

（参照値の例）
以上の説明において、冷媒温度（具体的には、電動機（4）の冷却に用いられる冷媒の温度）を参照値（R）とする場合を例に挙げたが、以下のような各種パラメータを参照値（R）として用いてもよい。

（１）回転電気機械の回転速度
回転電気機械（例えば電動機（4））において回転速度が高くなるに連れて位置センサ（30）の周囲温度が高くなる傾向がある場合がある。このような場合には、回転電気機械の回転速度値を参照値（R）として用いてもよい。

（２）回転電気機械の電流
回転電気機械に流れる電流が多くなるに連れて位置センサ（30）の周囲温度が高くなる傾向がある場合がある。このような場合には、回転電気機械の電流値を参照値として用いてもよい。

（３）冷媒の圧力
空気調和装置（100）では、空気調和装置（100）の運転状態に応じて冷媒回路（110）における冷媒の圧力が変化する傾向にある。また、空気調和機には、冷媒回路（110）における冷媒の圧力を検出するための冷媒圧力センサが設けられている。なお、冷媒回路（110）における冷媒の圧力と位置センサ（30）の周囲温度とが相関している場合がある。このような場合には、冷媒圧力センサの検出値を参照値（R）として用いてもよい。

（４）冷媒の流量
空気調和装置（100）では、圧縮機（1）の回転速度などの情報に基づいて冷媒回路を流れる冷媒の流量を算出することができる。なお、冷媒回路（110）を流れる冷媒の流量と位置センサ（30）の周囲温度とが相関している場合がある。このような場合には、冷媒回路を流れる冷媒の流量の算出値を参照値（R）として用いてもよい。

（５）制御基板における温度
制御基板（160a）には、インバータ回路のスイッチング素子などの回路素子を熱から保護するために基板温度センサ（図示を省略）が設けられている。なお、制御基板（160a）の温度（例えば回路素子の温度）と位置センサ（30）の周囲温度とが相関している場合がある。このような場合には、基板温度センサの検出値を参照値（R）として用いてもよい。

（６）インレットガイドベーンの開度
圧縮機（1）の吸入口には、インレットガイドベーン（図示を省略）が設けられている場合がある。この場合、インレットガイドベーンの開度を調節することにより、圧縮機に吸い込まれる冷媒の流量（吸入量）を制御することができる。なお、圧縮機（1）の吸入量と位置センサ（30）の周囲温度とが相関している場合がある。このような場合には、インレットガイドベーンの開度を参照値（R）として用いてもよい。

（７）その他
以上のような各種パラメータの組合せを参照値（R）してとして用いてもよい。

（その他の実施形態）
なお、制御部（40）は、ＣＰＵなどの演算回路やメモリを用いて構成することが可能である。また、制御部（40）の構成要素は、１つの演算回路に纏めて設けられていてもよいし、複数の演算回路に分散して設けられていてもよい。

また、ラジアル磁気軸受（21）がヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受を構成している場合を例に挙げたが、ラジアル磁気軸受（21）は、ホモポーラ型のラジアル磁気軸受を構成するものであってもよい。

また、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、この開示、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、上記の磁気軸受装置は、回転軸などの被支持体を非接触に支持する装置として有用である。

1 圧縮機（流体機械システム）
2 ケーシング
3 圧縮機構（流体機械）
3a 羽根車
4 電動機（回転電気機械）
5 回転軸
6 タッチダウン軸受
7 ラジアルタッチダウン軸受
8 スラストタッチダウン軸受
10 磁気軸受装置
20 磁気軸受
21 ラジアル磁気軸受
22 スラスト磁気軸受
30 位置センサ
31 ラジアル位置センサ
32 スラスト位置センサ
40 制御部
41 部分制御部
401 ラジアル制御部
402 スラスト制御部
51 第１電磁石
52 第２電磁石
53 第３電磁石
54 第４電磁石
F 合成電磁力
R 参照値

Claims (5)

1. 複数の電磁石（51,52）を有し、該複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により被支持体を非接触に支持するように構成された磁気軸受（20）と、
   上記被支持体の予め定められた位置検出方向における位置に応じた信号レベルを有する検出信号を出力するように構成された位置センサ（30）と、
   第１モードと第２モードとを有し、上記位置センサ（30）の周囲温度の変化に伴う該位置センサ（30）の入出力特性の変化に相関する参照値（R）を取得する制御部（40）とを備え、
   上記制御部（40）は、
   上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記位置検出方向において予め定められた移動範囲内を移動するように上記複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御する移動制御動作と、上記参照値（R）と該移動制御動作における位置センサ（30）の入出力特性とに基づいて該参照値（R）と該位置センサ（30）の入出力特性との相関を示した温度ドリフト相関情報を取得する情報取得動作とを行い、
   上記第２モードにおいて、上記位置センサ（30）の検出信号の信号レベルに応じて上記複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）を制御する磁気浮上制御動作と、上記温度ドリフト相関情報と該磁気浮上制御動作における上記参照値（R）とに基づいて該磁気浮上制御動作における該位置センサ（30）の入出力特性を補償する温度補償動作とを行う
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
2. 請求項１において、
   上記複数の電磁石（51,52）に挟まれた空間において上記磁気軸受（20）へ向けて移動する上記被支持体と接触することにより該被支持体と該磁気軸受（20）との接触を回避させるように構成されたタッチダウン軸受（6）をさらに備え、
   上記制御部（40）は、上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記タッチダウン軸受（6）により制限される上記位置検出方向の可動範囲の一端から他端に亘って移動するように上記移動制御動作を行う
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
3. 請求項２において、
   上記被支持体は、軸状に形成され、
   上記複数の電磁石（51,52）は、上記被支持体を挟んで該被支持体の径方向において互いに対向する第１および第２電磁石（51,52）と、該被支持体を挟んで該被支持体の径方向において互いに対向する第３および第４電磁石（53,54）とを含み、上記第３および第４電磁石（53,54）の対向方向は、上記第１および第２電磁石（51,52）の対向方向と交差し、
   上記位置センサ（30）の位置検出方向は、上記第１および第２電磁石（51,52）の対向方向に相当し、
   上記タッチダウン軸受（6）は、上記被支持体が挿通されるラジアルタッチダウン軸受（7）により構成され、
   上記ラジアルタッチダウン軸受（7）は、その内周面が該ラジアルタッチダウン軸受（7）の径方向に移動する上記被支持体と接触することにより該被支持体と上記磁気軸受（20）との接触を回避させるように構成され、
   上記制御部（40）は、上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記ラジアルタッチダウン軸受（7）の内周面と接触しながら該ラジアルタッチダウン軸受（7）の周方向に移動するように上記移動制御動作を行う
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
4. 請求項２において、
   上記被支持体は、円盤状に形成され、
   上記複数の電磁石（51,52）は、上記被支持体の軸方向において互いに対向する第１および第２電磁石（51,52）を含み、
   上記位置センサ（30）の位置検出方向は、上記第１および第２電磁石（51,52）の対向方向に相当し、
   上記タッチダウン軸受（6）は、上記被支持体を挟んで該被支持体の軸方向において互いに対向する第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）により構成され、
   上記第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）は、それぞれの対向面が該第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）の対向方向に移動する上記被支持体と接触することにより該被支持体と上記磁気軸受（20）との接触を回避させるように構成され、
   上記制御部（40）は、上記第１モードにおいて、上記被支持体が上記第１および第２スラストタッチダウン軸受（8）のうち一方のスラストタッチダウン軸受（8）の対向面から他方のスラストタッチダウン軸受（8）の対向面に亘って移動するように上記移動制御動作を行う
   ことを特徴とする磁気軸受装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気軸受装置と、
   流体機械（3）と、
   回転電気機械（4）と、
   上記流体機械（3）と上記回転電気機械（4）とを連結する回転軸（5）とを備え、
   上記磁気軸受装置は、上記複数の電磁石（51,52）の合成電磁力（F）により上記回転軸（5）の被支持部を非接触に支持するように構成されている
   ことを特徴とする流体機械システム。

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