WO2019163722A1

WO2019163722A1 - 磁気軸受

Info

Publication number: WO2019163722A1
Application number: PCT/JP2019/005905
Authority: WO
Inventors: 信吾笠井; 鈴木　雄太; 順也武智
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2019-08-29
Also published as: JP2019148269A

Abstract

ステータの大型化及び当該ステータが有する複数のティースの各々の形状及び配置の著しい複雑化を伴うことなく、ロータとステータとの間に作用する電磁力を大きくすることができる磁気軸受を提供する。ステータ本体は、ステータコイル群が有するＮ個のステータコイルの各々が巻き回されたティース同士を接続する特定接続部分と、回転軸の周方向で隣り合う２つのステータコイル群の間に位置するように存在し、当該２つのステータコイル群の各々に１つずつ属するとともに回転軸の周方向で隣り合う２つのステータコイルの各々が巻き回されたティース同士を接続する境界接続部分とを含む。特定接続部分における特定径方向での長さは、境界接続部分における回転軸の径方向での長さと比べて大きい。

Description

磁気軸受

　本発明は、回転軸を非接触で回転可能に支持する磁気軸受に関し、詳しくは、回転軸の径方向での位置を調整可能なラジアル磁気軸受に関する。

　回転機が有する回転軸を非接触で回転可能に支持する磁気軸受が知られている。磁気軸受には、回転軸の径方向の変位を抑制するラジアル磁気軸受がある。

　ラジアル磁気軸受は、回転軸に配置されて回転軸を取り囲むロータと、ロータを取り囲むステータとを備える。ステータは、ロータを取り囲むステータ本体と、ステータ本体からロータに向かって延びる複数のティースと、複数のティースの各々に巻き回された複数のコイルとを含む。

　ラジアル磁気軸受においては、複数のコイルへの通電に起因して発生する電磁力がロータに対してロータの径方向に作用することにより、ロータやロータが設けられた回転軸を非接触で回転可能に支持する。回転軸が径方向に変位した場合には、複数のコイルのうち特定のコイルへの通電量を変化させてロータに作用する電磁力を調整することにより、回転軸を元の位置に戻すようになっている。

　ロータに作用する電磁力を大きくするために、例えば、複数のコイルの各々の巻数を多くすることが考えられる。しかしながら、複数のコイルの各々の巻数を多くするためには、ティースのステータ本体からの突出長さ（ティースが延びる方向での長さ）やロータの周方向で隣り合う２つのティースの間隔を大きくする必要がある。この結果、ステータが大きくなってしまい、磁気軸受が大型化することになる。

　そこで、特許文献１は、磁気軸受の大型化を回避しつつ、磁気軸受による支持力（つまり、ロータとステータとの間に作用する電磁力）を確保するために、周方向で隣り合う２つのティース間での漏れ磁束を低減する磁気軸受を開示している。具体的には、特許文献１に記載の磁気軸受においては、周方向で隣り合う２つのティース間での漏れ磁束を低減するために、周方向で隣り合う２つのティースであって磁束の流れる方向が互いに同じ方向である２つのティースの間隔を狭くして、磁気ループを構成する２つのティースの間隔（つまり、磁束の流れる方向が互いに反対の方向である２つのティースの間隔）を複数のティースが周方向に等間隔に配置された従来の磁気軸受よりも広くしている。また、特許文献１に記載の磁気軸受においては、複数のティースの各々について、その径方向外側の幅（周方向での長さ）が径方向内側の幅（周方向での長さ）よりも広くなるようにしてティースの径方向外側での磁気飽和を起こり難くすることで、周方向で隣り合う２つのティースの間での漏れ磁束をさらに低減している。

特許第５７０００３３号明細書

　しかしながら、特許文献１に記載の磁気軸受では、ロータとステータとの間に発生する電磁力を大きくするために周方向で隣り合う２つのティースの間での漏れ磁束を低減すべく複数のティースの各々について特別な形状及び配置を採用していることから、複数のティースが周方向に等間隔に配置された従来の磁気軸受と比べて、ステータの形状が複雑になってしまう。

　本発明の目的は、ステータの大型化及び当該ステータが有する複数のティースの各々の形状及び配置の著しい複雑化を伴うことなく、ロータとステータとの間に作用する電磁力を大きくすることができる磁気軸受を提供することである。

　上記目的を達成するために、本願の発明者等は、回転軸に配置されて回転軸を取り囲むロータとロータを取り囲むステータとを備え、ステータがロータを取り囲むステータ本体とステータ本体からロータに向かって延びる複数のティースと複数のティースの各々に巻き回された複数のコイルによって構成される少なくとも３つのステータコイル群とを含む磁気軸受において、上記少なくとも３つのステータコイル群の各々への通電に起因して発生する磁束のステータ本体での流れに着目して検討を進めた。そして、ステータ本体のうちステータコイル群への通電に起因して発生する磁束が流れる部分であって当該ステータコイル群を構成する幾つかのステータコイルの各々が巻き回されたティース同士を互いに接続する特定接続部分に対してより多くの磁束を通過させることができれば、ステータコイル群への通電に起因してロータとステータとを跨るように形成される磁気回路を流れる磁束の量を全体的に増やすことができるので、ステータが有する複数のティースの各々の形状及び配置を複雑にしなくても、ロータとステータとの間に作用する電磁力を大きくすることができることを新たに知見した。また、ステータ本体のうち回転軸の周方向で隣り合う２つの特定接続部分を互いに接続する境界接続部分については、上記磁気回路の形成にほとんど寄与しないことから、上記特定接続部分よりも回転軸の径方向での長さを短くすることができ、これによって、ステータが大型化することを抑制することができることを新たに知見した。本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。

　本発明により提供されるのは、回転軸の中心から前記回転軸の径方向の外側に向かってそれぞれ延びるとともに前記回転軸の周方向において互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは３以上の自然数）の特定径方向に対応してそれぞれ配置されたＮ個の電磁力領域に形成される電磁力によって前記回転軸を非接触で回転可能に支持する磁気軸受である。当該磁気軸受は、前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向から見て円形の外周面を有するロータと、前記ロータを非接触で回転可能に支持するステータと、を備える。前記ステータは、前記ロータを前記回転軸の径方向の外側から囲むように前記Ｎ個の特定径方向に対応してそれぞれ配置され前記電磁力領域を形成するＮ個のティース群であって、当該Ｎ個のティース群は、各々が前記ロータの前記外周面に所定の間隔をおいて対向して配置される内周面を有するとともに前記特定径方向に対して線対称に配置されたＭ個（Ｍは２以上の自然数）のティースをそれぞれ含む、Ｎ個のティース群と、前記回転軸の径方向において前記ロータとは反対側で前記Ｎ個のティース群を前記周方向に沿って互いに接続するステータ本体と、前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置されたＮ個のステータコイル群であって、当該Ｎ個のステータコイル群は、前記Ｍ個のティースにそれぞれ巻き回されたＭ個のステータコイルをそれぞれ含む、Ｎ個のステータコイル群と、を有する。前記ステータ本体は、前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置され、各ティース群における前記Ｍ個のティースを前記周方向に沿って互いに接続するＮ個の特定接続部分と、前記Ｎ個の特定接続部分のうち前記周方向において互いに隣接する特定接続部分同士を前記周方向において互いに接続するＮ個の境界接続部分と、を含む。前記Ｎ個のステータコイル群のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のステータコイルへの通電に起因して発生する磁束が、前記Ｍ個のティースのうち前記周方向で隣り合う２つのティースの一方のティースである第１ティースと、前記ロータと、前記隣り合う２つのティースの他方のティースである第２ティースと、前記特定接続部分と、をこの順番で通過するような（Ｍ－１）個の磁気回路がそれぞれ前記ロータと前記ステータとに跨って形成されることで前記ロータと前記ステータとの間に前記電磁力が発生するように、前記Ｍ個のステータコイルにおいて電流が流れる方向がそれぞれ設定されている。前記回転軸の軸方向から見て、前記ティースの前記内周面を基準とする前記特定接続部分の前記径方向における長さが、前記ティースの前記内周面を基準とする前記境界接続部分の前記径方向における長さよりも大きくなるような外形形状を、前記ステータ本体が有している。

本発明の一実施形態に係る磁気軸受の概略構成を示す平面図である。本発明の実施形態の変形例１における磁気軸受の概略構成を示す平面図である。本発明の実施形態の変形例２における磁気軸受の概略構成を示す平面図である。本発明の実施形態の変形例３における磁気軸受の概略構成を示す平面図である。

　以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳述する。

　図１を参照しながら、本発明の実施形態による磁気軸受１０について説明する。図１は、磁気軸受１０の概略構成を示す平面図である。なお、以下の説明において、軸方向、径方向及び周方向は、それぞれ、回転軸２０の軸方向、径方向及び周方向を示す。

　磁気軸受１０は、回転軸２０の径方向の変位を抑制するラジアル磁気軸受である。磁気軸受１０は、通電に起因して形成される磁気回路が回転軸２０の軸方向に対して直交する方向に広がる平面上に出現するヘテロポーラ型の磁気軸受である。

　磁気軸受１０は、回転軸２０を非接触で回転可能に支持する。磁気軸受１０は、回転軸２０に設けられたロータ２２と、ロータ２２の周囲に配置されたステータ３０とを備える。磁気軸受１０においては、ロータ２２とステータ３０の間に作用する電磁力を利用してロータ２２をステータ３０に対して非接触で回転可能に支持することにより、ロータ２２が設けられた回転軸２０を非接触で回転可能に支持する。

　ロータ２２は、回転軸２０に固定され、回転軸２０とともに周方向に回転する。ロータ２２は、回転軸２０に配置され、周方向に延びて回転軸２０を取り囲んでいる。ロータ２２は、円筒状の外周面を有する円環形状を呈している。ロータ２２は、回転軸２０に対して外嵌されている。ロータ２２は、回転軸２０と同心的に配置されている。ロータ２２は、磁性材料によって形成されている。ロータ２２は、例えば、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することで形成される。

　ステータ３０は、周方向に延びてロータ２２を取り囲むように配置され、ロータ２２との間に作用する電磁力によってロータ２２を非接触で回転可能に支持する。ステータ３０は、磁性材料によって形成されている。ステータ３０は、例えば、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することで形成される。

　ステータ３０は、ステータ本体３２と、ステータ本体３２から突出して形成された複数のティース３４と、複数のティース３４の各々に巻き回された複数のステータコイル３５とを含む。以下、これらについて説明する。

　ステータ本体３２は、全周に亘ってロータ２２を囲む環状に形成されている。なお、ステータ本体３２の詳細については、後述する。

　複数（図１に示す例では、８つ）のティース３４は、同一円上において周方向に等間隔に並んで配置されている。複数のティース３４は、それぞれ、ステータ本体３２からロータ２２に向かって径方向に延びている。

　複数（図１に示す例では、８つ）のステータコイル３５は、複数のティース３４の各々に巻き回されている。複数のステータコイル３５の各々には、ロータ２２とステータ３０との間に作用する電磁力を発生させるために、電流が流れる。複数のステータコイル３５の各々に電流が流れることにより、軸方向に直交する平面上に磁気回路が形成される。具体的には、周方向で隣り合う２つのステータコイル３５の各々への通電に起因して発生する磁束が、当該２つのステータコイル３５の一方が巻き回されたティース３４である第１ティース３４１と、ロータ２２と、当該２つのステータコイル３５の他方が巻き回されたティース３４である第２ティース３４２と、ステータ本体３２のうち第１ティース３４１と第２ティース３４２を接続する部分（後述する特定接続部分３２Ａ）とを、この順番で通過するように、磁気回路が形成される。つまり、磁気回路は、ロータ２２とステータ３０とに跨って形成される。

　複数のステータコイル３５は、通電に起因してロータ２２とステータ３０との間に発生する電磁力が少なくとも３つの特定径方向の各々に作用するように、少なくとも３つのステータコイル群に分けられている。上記少なくとも３つの特定径方向は、周方向に等間隔に存在するように設定されている。

　図１に示す例では、上記少なくとも３つの特定径方向は、４つの特定径方向ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤからなる。４つの特定径方向ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤは、軸方向から見たときのステータ本体３２の対角線を構成する２つの直線Ｌ１、Ｌ２の一方（直線Ｌ１）に沿って互いに反対方向を向くように存在する第１及び第３の特定径方向ＤＡ、ＤＣと、上記２つの直線Ｌ１、Ｌ２の他方（直線Ｌ２）に沿って互いに反対方向を向くように存在する第２及び第４の特定径方向ＤＢ、ＤＤと、を含む。つまり、４つの特定径方向ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤは、周方向に９０°の間隔で並ぶように設定されている。４つの特定径方向ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤは、何れも、径方向で外側を向いている。

　また、上記少なくとも３つの特定径方向が４つの特定径方向ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤからなることにより、上記少なくとも３つのステータコイル群は４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄからなる。４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄは、第１のステータコイル群３５Ａと、第２のステータコイル群３５Ｂと、第３のステータコイル群３５Ｃと、第４のステータコイル群３５Ｄとを含む。

　第１のステータコイル群３５Ａは、２つのステータコイル３５１からなり、通電に起因してロータ２２とステータ３０との間に発生する電磁力が第１の特定径方向ＤＡに作用するように配置されている。第１のステータコイル群３５Ａを構成する２つのステータコイル３５１は、第１の特定径方向ＤＡに延びる直線Ｌ１に対して周方向で両側に配置されている。第１のステータコイル群３５Ａを構成する２つのステータコイル３５１は、第１の特定径方向ＤＡにおいて回転軸２０よりも外側に位置している。

　第２のステータコイル群３５Ｂは、２つのステータコイル３５２からなり、通電に起因してロータ２２とステータ３０との間に発生する電磁力が第２の特定径方向ＤＢに作用するように配置されている。第２のステータコイル群３５Ｂは、回転軸２２に対して第１のステータコイル群３５Ａとは反対側に配置されている。第２のステータコイル群３５Ｂを構成する２つのステータコイル３５２は、第２の特定径方向ＤＢに延びる直線Ｌ１に対して周方向で両側に配置されている。第２のステータコイル群３５Ｂを構成する２つのステータコイル３５２は、第２の特定径方向ＤＢにおいて回転軸２０よりも外側に位置している。

　第３のステータコイル群３５Ｃは、２つのステータコイル３５３からなり、通電に起因してロータ２２とステータ３０との間に発生する電磁力が第３の特定径方向ＤＣに作用するように配置されている。第３のステータコイル群３５Ｃは、周方向において第１のステータコイル群３５Ａと第２のステータコイル群３５Ｂとの間に配置されている。第３のステータコイル群３５Ｃを構成する２つのステータコイル３５３は、第３の特定径方向ＤＣに延びる直線Ｌ２に対して周方向で両側に配置されている。第３のステータコイル群３５Ｃを構成する２つのステータコイル３５３は、第３の特定径方向ＤＣにおいて回転軸２０よりも外側に位置している。

　第４のステータコイル群３５Ｄは、２つのステータコイル３５４からなり、通電に起因してロータ２２とステータ３０との間に作用する電磁力が第４の特定径方向ＤＤに作用するように配置されている。第４のステータコイル群３５Ｄは、回転軸２２に対して第３のステータコイル群３５Ｃとは反対側に配置されている。第４のステータコイル群３５Ｄを構成する２つのステータコイル３５４は、第４の特定径方向ＤＤに延びる直線Ｌ２に対して周方向で両側に配置されている。第４のステータコイル群３５Ｄを構成する２つのステータコイル３５４は、第４の特定径方向ＤＤにおいて回転軸２０よりも外側に位置している。

　４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの各々を構成するステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４は、メインステータコイル部３６を含む。メインステータコイル部３６は、通電に起因して所定の大きさの電磁力を発生させるように、ティース３４に対して所定の方向に巻き回される。具体的に、メインステータコイル部３６は、ティース３４の周囲において回転軸２０の前記軸方向に沿って電流が流れることが可能なメイン導通部分３６Ｊを含み、通電に起因して所定の大きさの電磁力を発生するように前記Ｍ個のティース３４に前記回転軸２０の径方向を中心として所定の方向にコイル状に巻き回されている。図１では、メインステータコイル部３６のメイン導通部分３６Ｊを電流が流れる方向が、黒丸またはＸ印で示されている。黒丸に示された部分では、メイン導通部分３６Ｊを電流が紙面手前側に向かって流れている。一方、Ｘ印に示された部分では、メイン導通部分３６Ｊを電流が紙面奥側に向かって流れている。以後の導通部分の説明も同様である。

　第１のステータコイル群３５Ａを構成する２個のステータコイル３５１は、メインステータコイル部３６に加えて、第１サブステータコイル部３８１をさらに含む。第１サブステータコイル部３８１は、ステータコイル３５１が有するメインステータコイル部３６において電流が流れる方向と同じ方向に電流が流れるように配置される。具体的に、第１サブステータコイル部３８１は、ティース３４の周囲において回転軸２０の径方向において前記メイン導通部分３６Ｊに隣接するとともに回転軸２０の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第１導通部分３８１Ｊを有し、ティース３４に前記回転軸２０の径方向を中心として所定の方向にコイル状に巻き回されている。そして、第１サブステータコイル部３８１は、前記軸方向において前記メインステータコイル部３６の前記メイン導通部分３６Ｊを電流が流れる向きと同じ向きに電流が前記第１導通部分３８１Ｊを流れるように、メインステータコイル部３６がティース３４に巻き回される方向と同じ方向にティース３４に巻き回され、メインステータコイル部３６がロータ２２に対して発生する電磁力を強めるような電磁力を発生する。このため、メインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力と第１サブステータコイル部３８１への通電に起因して発生する電磁力とが同じ方向に作用することになる。この結果、第１のステータコイル群３５Ａを構成するステータコイル３５１への通電に起因して発生する電磁力が全体的に強められる。なお、第１のステータコイル群３５Ａを構成するステータコイル３５１への通電に起因して発生する電磁力を全体的に弱める場合には、第１サブステータコイル部３８１を流れる電流の向きを逆にすればよい。つまり、第１サブステータコイル部３８１は、第１のステータコイル群３５Ａを構成するステータコイル３５１への通電に起因して発生する電磁力をメインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力を基準にして増減させるように配置される。

　第２のステータコイル群３５Ｂを構成する２個のステータコイル３５２は、メインステータコイル部３６に加えて、第２サブステータコイル部３８２をさらに含む。第２サブステータコイル部３８２は、ステータコイル３５２が有するメインステータコイル部３６において電流が流れる方向とは反対の方向に電流が流れるように配置される。具体的に、第２サブステータコイル部３８２は、ティース３４の周囲において回転軸２０の径方向においてメイン導通部分３６Ｊに隣接するとともに回転軸２０の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第２導通部分３８２Ｊを有しティース３４に回転軸２０の径方向を中心として所定の方向にコイル状に巻き回されている。第２サブステータコイル部３８２は、前記軸方向においてメインステータコイル部３６のメイン導通部分３６Ｊを電流が流れる向きとは反対の向きに電流が第２導通部分３８２Ｊを流れるように、メインステータコイル部３６がティース３４に巻き回される方向とは反対の方向にティース３４に巻き回されるとともに、第１サブステータコイル部３８１に直列に接続され、メインステータコイル部３６がロータ２２に対して発生する電磁力を弱めるような電磁力を発生する。このため、メインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力と第２サブステータコイル部３８２への通電に起因して発生する電磁力とが反対の方向に作用することになる。その結果、第２のステータコイル群３５Ｂを構成するステータコイル３５２への通電に起因して発生する電磁力が全体的に弱められる。なお、第２のステータコイル群３５Ｂを構成するステータコイル３５２への通電に起因して発生する電磁力を全体的に強める場合には、第２サブステータコイル部３８２を流れる電流の向きを逆にすればよい。つまり、第２サブステータコイル部３８２は、第２のステータコイル群３５Ｂを構成するステータコイル３５２への通電に起因して発生する電磁力をメインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力を基準にして増減させるように配置される。

　また、上記のように、第２のステータコイル群３５Ｂを構成するステータコイル３５２が有する第２サブステータコイル部３８２は、第１のステータコイル群３５Ａを構成するステータコイル３５１が有する第１サブステータコイル部３８１に対して直列に接続されている。このため、第２サブステータコイル部３８２への通電を行うことにより、第１サブステータコイル部３８１への通電も行うことができる。なお、第２サブステータコイル部３８２は、例えば、第１サブステータコイル部３８１とは反対の方向に巻き回されることで、電流の流れる方向が第１サブステータコイル部３８１とは反対の方向になる。

　第３のステータコイル群３５Ｃを構成する２個ステータコイル３５３は、メインステータコイル部３６に加えて、第３サブステータコイル部３８３をさらに含む。第３サブステータコイル部３８３は、ステータコイル３５３が有するメインステータコイル部３６において電流が流れる方向と反対の方向に電流が流れるように配置される。具体的に、第３サブステータコイル部３８３は、ティース３４の周囲において回転軸２０の径方向においてメイン導通部分３６Ｊに隣接するとともに回転軸２０の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第３導通部分３８３Ｊを有し、ティース３４に回転軸２０の径方向を中心として所定の方向にコイル状に巻き回されている。第３サブステータコイル部３８３は、前記軸方向においてメインステータコイル部３６のメイン導通部分３６Ｊを電流が流れる向きとは反対の向きに電流が第３導通部分３８３Ｊを流れるように、メインステータコイル部３６がティース３４に巻き回される方向とは反対の方向にティース３４に巻き回され、メインステータコイル部３６がロータ２２に対して発生する電磁力を弱めるような電磁力を発生する。このため、メインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力と第３サブステータコイル部３８３への通電に起因して発生する電磁力とが反対の方向に作用することになる。その結果、第３のステータコイル群３５Ｃを構成するステータコイル３５３への通電に起因して発生する電磁力が全体的に弱められる。なお、第３のステータコイル群３５Ｃを構成するステータコイル３５３への通電に起因して発生する電磁力を全体的に強める場合には、第３サブステータコイル部３８３を流れる電流の向きを逆にすればよい。つまり、第３サブステータコイル部３８３は、第３のステータコイル群３５Ｃを構成するステータコイル３５３への通電に起因して発生する電磁力をメインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力を基準にして増減させるように配置される。

　第４のステータコイル群３５Ｄを構成する２個のステータコイル３５４は、メインステータコイル部３６に加えて、第４サブステータコイル部３８４をさらに含む。第４サブステータコイル部３８４は、ステータコイル３５４が有するメインステータコイル部３６において電流が流れる方向とは同じ方向に電流が流れるように配置される。具体的に、第４サブステータコイル部３８４は、ティース３４の周囲において回転軸２０の径方向においてメイン導通部分３６Ｊに隣接するとともに回転軸２０の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第４導通部分３８４Ｊを有し、ティース３４に回転軸２０の径方向を中心として所定の方向にコイル状に巻き回されている。第４サブステータコイル部３８４は、前記軸方向においてメインステータコイル部３６のメイン導通部分３６Ｊを電流が流れる向きと同じ向きに電流が第４導通部分３８４Ｊを流れるように、メインステータコイル部３６がティース３４に巻き回される方向と同じ方向にティース３４に巻き回されるとともに、第３サブステータコイル部３８３に直列に接続され、メインステータコイル部３６がロータ２２に対して発生する電磁力を強めるような電磁力を発生する。このため、メインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力と第４サブステータコイル部３８４への通電に起因して発生する電磁力とが同じ方向に作用することになる。その結果、第４のステータコイル群３５Ｄを構成するステータコイル３５４への通電に起因して発生する電磁力が全体的に強められる。なお、第４のステータコイル群３５Ｄを構成するステータコイル３５４への通電に起因して発生する電磁力を全体的に弱める場合には、第４サブステータコイル部３８４を流れる電流の向きを逆にすればよい。つまり、第４サブステータコイル部３８４は、第４のステータコイル群３５Ｄを構成するステータコイル３５４への通電に起因して発生する電磁力をメインステータコイル部３６への通電に起因して発生する電磁力を基準にして増減させるように配置される。

　また、上記のように、第４のステータコイル群３５Ｄを構成するステータコイル３５４が有する第４サブステータコイル部３８４は、第３のステータコイル群３５Ｃを構成するステータコイル３５３が有する第３サブステータコイル部３８３に対して直列に接続されている。このため、第４サブステータコイル部３８４への通電を行うことにより、第３サブステータコイル部３８３への通電も行うことができる。なお、第４サブステータコイル部３８４は、例えば、第３サブステータコイル部３８３とは反対の方向に巻き回されることで、電流の流れる方向が第３サブステータコイル部３８３とは反対の方向になる。

　上記磁気軸受１０においては、ステータ３０の大型化及び当該ステータ３０が有する複数のティース３４の各々の形状及び配置の著しい複雑化を伴うことなく、ロータ２２とステータ３０との間に作用する電磁力を大きくすることができるように、ステータ本体３２の形状が工夫されている。以下、ステータ本体３２の詳細について説明する。

　図１に示す例では、ステータ本体３２の外形は、正方形である。つまり、ステータ本体３２は、軸方向から見て、４つの角部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄを有している。４つの角部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄは、それぞれ、周方向で隣り合う２つのステータコイル３５の各々への通電に起因して発生する磁束が流れる部分を含んでいればよい。別の表現をすれば、４つの角部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄは、それぞれ、軸方向から見て後述する４つの側面３２１、３２２、３２３、３２４のうち周方向で隣り合う２つの側面が接している頂点を含んでいなくてもよい。上記正方形の対角線は、軸方向から見たときの回転軸２０の中心Ｃ１にて互いに直交する２つの直線Ｌ１、Ｌ２の各々によって構成されている。２つの直線Ｌ１、Ｌ２の長さは、互いに同じである。２つの直線Ｌ１、Ｌ２の一方（直線Ｌ１）は、軸方向から見たときに、その一端側が角部３２Ａに重なり、その他端側が角部３２Ｃに重なる。２つの直線Ｌ１、Ｌ２の他方（直線Ｌ２）は、軸方向から見たときに、その一端側が角部３２Ｂに重なり、その他端側が角部３２Ｄに重なる。ステータ本体３２は、軸方向から見て４つの側面３２１、３２２、３２３、３２４を有している。これら４つの側面３２１、３２２、３２３、３２４のうち周方向で隣り合う２つの側面は、軸方向から見て互いに直交している。

　また、図１に示す例では、ステータ本体３２は、周方向に１つずつ交互に並ぶ４つの特定接続部分３２Ｘ及び４つの境界接続部分３２Ｙを含む。以下、これらについて説明する。

　４つの特定接続部分３２Ｘは、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄに対応するように存在している。

　ステータコイル群３５Ａに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、ステータコイル群３５Ａが有する２つのステータコイル３５１の一方が巻き回されたティース３４である第１ティース３４１と他方が巻き回された第２ティース３４２とを接続している。ステータコイル群３５Ａに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、角部３２Ａを含む。

　ステータコイル群３５Ｂに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、ステータコイル群３５Ｂが有する２つのステータコイル３５２の一方が巻き回されたティース３４である第１ティース３４１と他方が巻き回された第２ティース３４２とを接続している。ステータコイル群３５Ｂに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、角部３２Ｂを含む。

　ステータコイル群３５Ｃに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、ステータコイル群３５Ｃが有する２つのステータコイル３５３の一方が巻き回されたティース３４である第１ティース３４１と他方が巻き回された第２ティース３４２とを接続している。ステータコイル群３５Ｃに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、角部３２Ｃを含む。

　ステータコイル群３５Ｄに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、ステータコイル群３５Ｄが有する２つのステータコイル３５４の一方が巻き回されたティース３４である第１ティース３４１と他方が巻き回された第２ティース３４２とを接続している。ステータコイル群３５Ｄに対応して存在する特定接続部分３２Ｘは、角部３２Ｄを含む。

　つまり、４つの特定接続部分３２Ｘの各々には、通電に起因して発生する磁束が流れる。別の表現をすれば、４つの特定接続分３２Ｘは、それぞれ、磁気回路の形成に寄与している。

　４つの境界接続部分３２Ｙは、それぞれ、４つの特定接続部分３２Ｘのうち周方向で隣り合う２つの特定接続部分３２Ｘを接続している。

　ステータコイル群３５Ａに対応して存在する特定接続部分３２Ｘとステータコイル群３５Ｂに対応して存在する特定接続部分３２Ｘを接続している境界接続部分３２Ｙは、ステータコイル群３５Ａに属するステータコイル３５１への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路や、ステータコイル群３５Ｂに属するステータコイル３５２への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路の形成に寄与していない。

　ステータコイル群３５Ｂに対応して存在する特定接続部分３２Ｘとステータコイル群３５Ｃに対応して存在する特定接続部分３２Ｘとを接続している境界接続部分３２Ｙは、ステータコイル群３５Ｂに属するステータコイル３５２への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路や、ステータコイル群３５Ｃに属するステータコイル３５３への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路の形成に寄与していない。

　ステータコイル群３５Ｃに対応して存在する特定接続部分３２Ｘとステータコイル群３５Ｄに対応して存在する特定接続部分３２Ｘとを接続している境界接続部分３２Ｙは、ステータコイル群３５Ｃに属するステータコイル３５３への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路や、ステータコイル群３５Ｄに属するステータコイル３５４への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路の形成に寄与していない。

　ステータコイル群３５Ｄに対応して存在する特定接続部分３２Ｘとステータコイル群３５Ａに対応して存在する特定接続部分３２Ｘとを接続している境界接続部分３２Ｙは、ステータコイル群３５Ｄに属するステータコイル３５４への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路や、ステータコイル群３５Ａに属するステータコイル３５１への通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路の形成に寄与していない。

　ここで、図１に示す例では、特定接続部分３２Ｘにおける特定径方向での長さが境界接続部分３２Ｙにおける径方向での長さよりも大きい。別の表現をすれば、特定接続部分３２Ｘのうち通電に起因して発生する磁束が流れる磁気回路に寄与する部分の径方向での長さが境界接続部分３２Ｙの径方向での長さよりも大きい。このため、特定接続部分３２Ｘの周方向から見た断面を境界接続部分３２Ｙの周方向から見た断面よりも大きくすることができる。この結果、特定接続部分３２Ｘは、境界接続部分３２Ｙよりも多くの磁束を通過させることができる。したがって、複数のステータコイル３５の各々への通電に起因してロータ２２とステータ３０とに跨るように形成される磁気回路を流れる磁束の量を全体的に増やすことができる。

　磁気軸受１０においては、複数のステータコイル３５への通電に起因してロータ２２とステータ３０との間に発生する電磁力が４つの特定径方向ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤの各々に作用するように、複数のステータコイル３５が４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄに分けられているので、複数のステータコイル３５の各々への通電に起因してロータ２２とステータ３０の間に発生するとともに径方向に作用する電磁力を周方向に等間隔に分散させることができる。この結果、ロータ２２やロータ２２が設けられた回転軸２０を非接触で回転可能に支持することができる。

　ここで、ステータ本体３２のうち特定接続部分３２Ｘは、当該特定接続部分３２Ｘを流れる磁束が境界接続部分３２Ｙを流れる磁束よりも多くなるように、境界接続部分３２Ｙと比べて径方向での長さが大きくなっている。このため、境界接続部分３２Ｙが存在する方向でのステータ本体３２の長さを短くしながら、特定接続部分３２Ｘに対してより多くの磁束を流すことができる。この結果、ステータ本体３２の大型化を抑制しながら、複数のステータコイル３５の各々への通電に起因してロータ２２とステータ３０とに跨るように形成される磁気回路を流れる磁束の量を全体的に増やすことができる。

　つまり、磁気軸受１０においては、ステータ３０の大型化及び当該ステータ３０が有する複数のティース３４の各々の形状及び配置の著しい複雑化を伴うことなく、ロータ２２とステータ３０との間に作用する電磁力を大きくすることができる。

　また、磁気軸受１０においては、軸方向から見たときのステータ本体３２の外形が正方形であるから、ステータ本体３２の外形に起因してステータ本体３２が元々有する角部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄを特定接続部分３２Ｘに利用することができる。このため、正方形という単純な形状でありながら、特定接続部分３２Ｘを境界接続部分３２Ｙよりも厚く（径方向での長さを大きく）することができる。

　また、磁気軸受１０においては、ステータ本体３２の外形が軸方向から見て正方形であるから、例えば、並列に配置された複数の回転軸２０をそれぞれ回転可能に支持する場合には、複数のステータ本体３２を互いの辺が対向して横に並ぶように容易に配置することができるため、装置全体をコンパクトにすることができる。

　また、このような磁気軸受１０においては、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの各々に対して特定接続部分３２Ｘが１つずつ形成されているので、特定接続部分３２Ｘの特定径方向での長さを大きく形成することができる。

　なお、本実施形態に係る磁気軸受１０について換言すれば、当該磁気軸受１０は、回転軸２０の中心から回転軸２０の径方向の外側に向かってそれぞれ延びるとともに回転軸２０の周方向において互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは３以上の自然数）の特定径方向に対応してそれぞれ配置されたＮ個の電磁力領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４（図１）に形成される電磁力によって回転軸２０を非接触で回転可能に支持する。各電磁力領域Ｐ１～Ｐ４には、それぞれ１つ（Ｍ－１個）の磁気回路が形成されている。

　磁気軸受１０は、回転軸２０に固定され、回転軸２０の軸方向から見て（図１）円形の外周面を有するロータ２２と、前記ロータ２２を非接触で回転可能に支持するステータ３０と、を備える。

　ステータ３０は、Ｎ個のティース群（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ）と、ステータ本体３２と、Ｎ個のステータコイル群（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）と、を有する。なお、本実施形態では、Ｎ＝４である。

　Ｎ個のティース群は、ロータ２２を回転軸２０の径方向の外側から囲むように前記Ｎ個の特定径方向に対応してそれぞれ配置され前記電磁力領域を形成する。当該Ｎ個のティース群は、各々が前記ロータ２２の前記外周面に所定の間隔をおいて対向して配置される内周面を有するとともに前記特定径方向に対して線対称に配置されたＭ個のティース３４をそれぞれ含む。なお、本実施形態では、Ｍ＝２である。

　ステータ本体３２は、回転軸２０の径方向において前記ロータ２２とは反対側で前記Ｎ個のティース群を前記周方向に沿って互いに接続する。

　Ｎ個のステータコイル群（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）は、前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置されている。当該Ｎ個のステータコイル群は、前記Ｍ個のティース３４にそれぞれ巻き回されたＭ個のステータコイル３５をそれぞれ含む。

　また、ステータ本体３２は、Ｎ個の特定接続部分３２Ｘと、Ｎ個の境界接続部分３２Ｙと、を含む。

　Ｎ個の特定接続部分３２Ｘは、前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置され、各ティース群における前記Ｍ個のティースを前記周方向に沿って互いに接続する。また、Ｎ個の境界接続部分３２Ｙは、前記Ｎ個の特定接続部分３２Ｘのうち前記周方向において互いに隣接する特定接続部分同士を前記周方向において互いに接続する。

　ここで、前記Ｎ個のステータコイル群（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ）のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のステータコイルへの通電に起因して発生する磁束が、前記Ｍ個のティース３４のうち前記周方向で隣り合う２つのティースの一方のティースである第１ティース３４１と、前記ロータ２０と、前記隣り合う２つのティースの他方のティースである第２ティース３４２と、前記特定接続部分３４Ｘと、をこの順番で通過するような（Ｍ－１）個の磁気回路がそれぞれ前記ロータ２２と前記ステータ３０とに跨って形成されることで前記ロータ２２と前記ステータ３０との間に前記電磁力が発生するように、前記Ｍ個のステータコイル３５において電流が流れる方向がそれぞれ設定されている。

　また、回転軸２０の軸方向から見て、前記ティース３４の前記内周面を基準とする前記特定接続部分３２Ｘの前記径方向における長さが、前記ティース３４の前記内周面を基準とする前記境界接続部分３２Ｙの前記径方向における長さよりも大きくなるような外形形状を、前記ステータ本体３２が有している。

　更に、ステータ本体３２の外形は、回転軸２０の軸方向から見て回転軸２０の中心を通り互いに直交する２つの直線Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ対角線とする正方形からなる。前記Ｎ個の特定径方向は、前記２つの直線のうちの一方の直線Ｌ１上に配置される第１の特定径方向ＤＡと、前記２つの直線のうちの他方の直線Ｌ２上に配置され前記第１の特定径方向と直交する第２の特定径方向ＤＢと、前記一方の直線Ｌ１上で前記回転軸２０の中心から見て前記第１の特定径方向ＤＡとは反対側に向かって延びる第３の特定径方向ＤＣと、前記他方の直線Ｌ２上で前記回転軸２０の中心から見て前記第２の特定径方向とは反対側に向かって延びる第４の特定径方向ＤＣと、からなる（Ｎ＝４）。

　そして、前記Ｎ個のティース群は、回転軸２０から見て、前記第１の特定径方向ＤＡに配置された第１のティース群３４Ａと、前記第２の特定径方向ＤＢに配置された第２のティース群３４Ｂと、前記第３の特定径方向ＤＣに配置された第３のティース群３４Ｃと、前記第４の特定径方向ＤＤに配置された第４のティース群３４Ｄと、を含む４個のティース群からなる（Ｎ＝４）。また、前記Ｎ個のステータコイル群は、前記第１のティース群３４Ａに配置された第１のステータコイル群３５Ａと、前記第２のティース群３４Ｂに配置された第２のステータコイル群３５Ｂと、前記第３のティース群３４Ｃに配置された第３のステータコイル群３５Ｃと、前記第４のティース群３４Ｄに配置された第４のステータコイル群３５Ｄと、を含む４個のステータコイル群からなる（Ｎ＝４）。更に、前記Ｎ個の特定接続部分３２Ｘは、前記ステータ本体の前記正方形の４つの角部をそれぞれ含むように配置され、各ティース群において前記Ｍ個のティースを互いに接続する４個の特定接続部分からなる（Ｎ＝４）。

　そして、前記Ｎ個の境界接続部分３２Ｙは、前記ステータ本体３２の前記正方形の一辺をそれぞれ含み、前記４個の特定接続部分３２Ｘのうち前記周方向において互いに隣接する特定接続部分同士を前記周方向に沿って互いに接続する、４個の境界接続部分３２Ｙからなる。

　なお、上記の磁気軸受１０について換言した内容は、後記の変形例についても同様である。

　更に、図１に示すように、本実施形態では、前記Ｍ＝２であり、前記回転軸２０の周方向において前記磁気回路（図１の破線矢印）と前記境界接続部分３２Ｙとが交互に並ぶように、４個の特定接続部分３２Ｘがそれぞれ２個の前記ティース３４を周方向において互いに接続している。

　［実施形態の変形例］
　上記実施形態では、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの各々が２つのステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４によって構成されているが、例えば、図２に示す磁気軸受１０Ａのように、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの各々が３つのステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４によって構成されていてもよい。或いは、図３に示す磁気軸受１０Ｂのように、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの各々が４つのステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４によって構成されていてもよい。以下では、本発明の実施形態の変形例を、上記の実施形態との相違点を中心に説明する。

　図２は、本発明の実施形態の変形例１における磁気軸受１０Ａの概略構成を示す平面図である。図２に示す例では、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの各々において周方向で真ん中に位置するステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４が巻き回されたティース３４は、ステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４への通電に起因して周方向で隣り合うように形成される２つの磁気回路に共通して用いられる共通ティースである。当該ティース３４では、２つの磁気回路の各々を流れる磁束の向きが互いに同じである。なお、図２に示す変形例１では、Ｎ＝４、Ｍ＝３である。各電磁力領域Ｐ１～Ｐ４には、それぞれ２つ（Ｍ－１個）の磁気回路が形成されている。

　図３は、本発明の実施形態の変形例２における磁気軸受１０Ｂの概略構成を示す平面図である。図３に示す例では、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの各々において周方向で中間に位置する２つのステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４の各々が巻き回されたティース３４は、ステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４への通電に起因して周方向で隣り合うように形成される２つの磁気回路に共通して用いられる共通ティースである。当該ティース３４では、２つの磁気回路の各々を流れる磁束の向きが互いに同じである。なお、図３に示す変形例２では、Ｎ＝４、Ｍ＝４である。各電磁力領域Ｐ１～Ｐ４には、それぞれ３つ（Ｍ－１個）の磁気回路が形成されている。

　このような磁気軸受１０Ａ、１０Ｂにおいては、ステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄを構成する４つのステータコイル３５１、３５２、３５３、３５４を密集して配置することができる。このため、ステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄへの通電に起因してロータ２２とステータ３０との間に発生する電磁力をより大きくすることができる。

　図４は、本発明の実施形態の変形例３における磁気軸受１０Ｃの概略構成を示す平面図である。上記実施形態（図１、図２、図３）では、軸方向から見たときのステータ本体３２の外形が正方形であったが、例えば、図４に示す磁気軸受１０Ｃのように、軸方向から見たときのステータ本体３２の外形は八角形であってもよい。なお、ステータ本体３２の外形として、正方形の角部にＲ状の角取を施したものを採用することも可能である。

　なお、図２乃至図４に示される、変形例１、２および３では、Ｍ≧３に設定されている。そして、前記Ｎ個のティース群のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のティースが少なくとも１つの共通ティースを含んでいる。前記少なくとも１つの共通ティースは、前記Ｍ個のステータコイル３５の各々への通電に起因して前記回転軸２０の周方向で隣り合うように形成される２つの磁気回路に共通して用いられ、前記２つの磁気回路のそれぞれにおいて前記第１ティースとして機能する、または、前記２つの磁気回路のそれぞれにおいて前記第２ティースとして機能する。

　以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

　上記実施形態では、４つの特定径方向ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ、ＤＤが設定されているが、周方向に１２０°の間隔で設定される３つの特定径方向を採用してもよい。この場合、Ｎ＝３である。

　また、上記実施形態では、メインステータコイル部３６への通電によって基礎となる磁気回路が形成されているが、例えば、永久磁石を用いて基礎となる磁気回路が形成されてもよい。この場合、メインステータコイル部３６が不要になるため、その分だけ銅損を減らすことができる。

　また、上記実施形態において、４つのステータコイル群３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄの何れかの通電量を変化させるだけで回転軸２０（ロータ２２）の位置が調整されてもよい。

　以上、本発明によって提供されるのは、回転軸の中心から前記回転軸の径方向の外側に向かってそれぞれ延びるとともに前記回転軸の周方向において互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは３以上の自然数）の特定径方向に対応してそれぞれ配置されたＮ個の電磁力領域に形成される電磁力によって前記回転軸を非接触で回転可能に支持する磁気軸受である。当該磁気軸受は、前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向から見て円形の外周面を有するロータと、前記ロータを非接触で回転可能に支持するステータと、を備える。前記ステータは、前記ロータを前記回転軸の径方向の外側から囲むように前記Ｎ個の特定径方向に対応してそれぞれ配置され前記電磁力領域を形成するＮ個のティース群であって、当該Ｎ個のティース群は、各々が前記ロータの前記外周面に所定の間隔をおいて対向して配置される内周面を有するとともに前記特定径方向に対して線対称に配置されたＭ個（Ｍは２以上の自然数）のティースをそれぞれ含む、Ｎ個のティース群と、前記回転軸の径方向において前記ロータとは反対側で前記Ｎ個のティース群を前記周方向に沿って互いに接続するステータ本体と、前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置されたＮ個のステータコイル群であって、当該Ｎ個のステータコイル群は、前記Ｍ個のティースにそれぞれ巻き回されたＭ個のステータコイルをそれぞれ含む、Ｎ個のステータコイル群と、を有する。前記ステータ本体は、前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置され、各ティース群における前記Ｍ個のティースを前記周方向に沿って互いに接続するＮ個の特定接続部分と、前記Ｎ個の特定接続部分のうち前記周方向において互いに隣接する特定接続部分同士を前記周方向において互いに接続するＮ個の境界接続部分と、を含む。前記Ｎ個のステータコイル群のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のステータコイルへの通電に起因して発生する磁束が、前記Ｍ個のティースのうち前記周方向で隣り合う２つのティースの一方のティースである第１ティースと、前記ロータと、前記隣り合う２つのティースの他方のティースである第２ティースと、前記特定接続部分と、をこの順番で通過するような（Ｍ－１）個の磁気回路がそれぞれ前記ロータと前記ステータとに跨って形成されることで前記ロータと前記ステータとの間に前記電磁力が発生するように、前記Ｍ個のステータコイルにおいて電流が流れる方向がそれぞれ設定されている。前記回転軸の軸方向から見て、前記ティースの前記内周面を基準とする前記特定接続部分の前記径方向における長さが、前記ティースの前記内周面を基準とする前記境界接続部分の前記径方向における長さよりも大きくなるような外形形状を、前記ステータ本体が有している。

　上記磁気軸受においては、複数のステータコイルへの通電に起因してロータとステータとの間に発生する電磁力がＮ個の特定径方向の各々に作用するように、複数のステータコイルがＮ個のステータコイル群に分けられているので、複数のステータコイルの各々への通電に起因してロータとステータの間に発生するとともにロータの径方向に作用する電磁力をロータの周方向に等間隔に分散させることができる。この結果、ロータやロータが設けられた回転軸を非接触で回転可能に支持することができる。

　ここで、前記回転軸の軸方向から見て、前記ティースの前記内周面を基準とする前記特定接続部分の前記径方向における長さが、前記ティースの前記内周面を基準とする前記境界接続部分の前記径方向における長さよりも大きくなるような外形形状を、前記ステータ本体が有している。このため、境界接続部分が存在する方向でのステータ本体の長さを短くしながら、特定接続部分に対してより多くの磁束を流すことができる。この結果、ステータ本体の大型化を抑制しながら、複数のステータコイルの各々への通電に起因してロータとステータとに跨るように形成される磁気回路を流れる磁束の量を全体的に増やすことができる。

　すなわち、上記磁気軸受においては、ステータの大型化及び当該ステータが有する複数のティースの各々の形状及び配置の著しい複雑化を伴うことなく、ロータとステータとの間に作用する電磁力を大きくすることができる。

　上記の構成において、前記ステータ本体の外形は、前記回転軸の軸方向から見て前記回転軸の中心を通り互いに直交する２つの直線をそれぞれ対角線とする正方形からなり、前記Ｎ個の特定径方向は、前記２つの直線のうちの一方の直線上に配置される第１の特定径方向と、前記２つの直線のうちの他方の直線上に配置され前記第１の特定径方向と直交する第２の特定径方向と、前記一方の直線上で前記回転軸の中心から見て前記第１の特定径方向とは反対側に向かって延びる第３の特定径方向と、前記他方の直線上で前記回転軸の中心から見て前記第２の特定径方向とは反対側に向かって延びる第４の特定径方向と、からなり、前記Ｎ個のティース群は、前記回転軸から見て、前記第１の特定径方向に配置された第１のティース群と、前記第２の特定径方向に配置された第２のティース群と、前記第３の特定径方向に配置された第３のティース群と、前記第４の特定径方向に配置された第４のティース群と、を含む４個のティース群からなり、前記Ｎ個のステータコイル群は、前記第１のティース群に配置された第１のステータコイル群と、前記第２のティース群に配置された第２のステータコイル群と、前記第３のティース群に配置された第３のステータコイル群と、前記第４のティース群に配置された第４のステータコイル群と、を含む４個のステータコイル群からなり、前記Ｎ個の特定接続部分は、前記ステータ本体の前記正方形の４つの角部をそれぞれ含むように配置され、各ティース群において前記Ｍ個のティースを互いに接続する４個の特定接続部分からなり、前記Ｎ個の境界接続部分は、前記ステータ本体の前記正方形の一辺をそれぞれ含み、前記４個の特定接続部分のうち前記周方向において互いに隣接する特定接続部分同士を前記周方向に沿って互いに接続する、４個の境界接続部分からなることが望ましい。

　本構成によれば、回転軸の軸方向から見たときのステータ本体の外形が正方形であるから、ステータ本体の外形に起因してステータ本体が元々有する角部を特定接続部分に利用することができる。このため、正方形という単純な形状でありながら、特定接続部分を境界接続部分よりも厚く（径方向での長さを大きく）することができる。また、本構成によれば、ステータ本体の外形が回転軸の軸方向から見て正方形であるから、例えば、並列に配置された複数の回転軸をそれぞれ回転可能に支持する場合には、複数のステータ本体を横に並べるように組み合わせて容易に配置することができる。

　上記の構成において、前記Ｍ＝２であり、前記回転軸の周方向において前記磁気回路と前記境界接続部分とが交互に並ぶように、前記Ｎ個の特定接続部分がそれぞれ２個の前記ティースを互いに接続していることが望ましい。

　本構成によれば、１つのステータコイル群に対して１つの磁気回路が形成されているので、特定接続部分の径方向での長さを大きくすることができるとともに、磁気軸受をコンパクトにすることができる。

　上記の構成において、前記Ｍ≧３であり、前記Ｎ個のティース群のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のティースが少なくとも１つの共通ティースを含み、前記少なくとも１つの共通ティースは、前記Ｍ個のステータコイルの各々への通電に起因して前記回転軸の周方向で隣り合うように形成される２つの磁気回路に共通して用いられ、前記２つの磁気回路のそれぞれにおいて前記第１ティースとして機能する、または、前記２つの磁気回路のそれぞれにおいて前記第２ティースとして機能することが望ましい。

　本構成によれば、各ステータコイル群を構成するＭ個のステータコイルを周方向において密集して配置することができる。このため、ステータコイル群への通電に起因してロータとステータとの間に発生する電磁力をより大きくすることができる。

　上記の構成において、前記４個のステータコイル群は、前記ティースの周囲において前記回転軸の前記軸方向に沿って電流が流れることが可能なメイン導通部分を含み通電に起因して所定の大きさの電磁力を発生するように前記Ｍ個のティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回されるメインステータコイル部をそれぞれ有し、前記第１のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第１導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第１サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きと同じ向きに電流が前記第１導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向と同じ方向に前記ティースに巻き回され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を強めるような電磁力を発生する第１サブステータコイル部をそれぞれ含み、前記第２のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第２導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第２サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きとは反対の向きに電流が前記第２導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向とは反対の方向に前記ティースに巻き回されるとともに前記第１サブステータコイル部に直列に接続され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を弱めるような電磁力を発生する第２サブステータコイル部をそれぞれ含み、前記第３のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第３導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第３サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きとは反対の向きに電流が前記第３導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向とは反対の方向に前記ティースに巻き回され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を弱めるような電磁力を発生する第３サブステータコイル部をそれぞれ含み、前記第４のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第４導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第４サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きと同じ向きに電流が前記第４導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向と同じ方向に前記ティースに巻き回されるとともに前記第３サブステータコイル部に直列に接続され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を強めるような電磁力を発生する第４サブステータコイル部をそれぞれ含むことが望ましい。

　本構成によれば、第１サブステータコイル部と第２サブステータコイル部とが直列に接続されているとともに、第３サブステータコイル部と第４サブステータコイル部とが直列に接続されている。このため、第１ステータコイル群を構成するステータコイルへの通電に起因してロータとステータとの間に作用する電磁力を増大させながら第２ステータコイル群を構成するステータコイルへの通電に起因してロータとステータとの間に作用する電磁力を減少させることができる。また、第３ステータコイル群を構成するステータコイルへの通電に起因してロータとステータとの間に作用する電磁力を増大させながら第４ステータコイル群を構成するステータコイルへの通電に起因してロータとステータとの間に作用する電磁力を減少させることができる。

Claims

　回転軸の中心から前記回転軸の径方向の外側に向かってそれぞれ延びるとともに前記回転軸の周方向において互いに等間隔に配置されたＮ個（Ｎは３以上の自然数）の特定径方向に対応してそれぞれ配置されたＮ個の電磁力領域に形成される電磁力によって前記回転軸を非接触で回転可能に支持する磁気軸受であって、
　前記回転軸に固定され、前記回転軸の軸方向から見て円形の外周面を有するロータと、
　前記ロータを非接触で回転可能に支持するステータと、
を備え、
　前記ステータは、
　前記ロータを前記回転軸の径方向の外側から囲むように前記Ｎ個の特定径方向に対応してそれぞれ配置され前記電磁力領域を形成するＮ個のティース群であって、当該Ｎ個のティース群は、各々が前記ロータの前記外周面に所定の間隔をおいて対向して配置される内周面を有するとともに前記特定径方向に対して線対称に配置されたＭ個（Ｍは２以上の自然数）のティースをそれぞれ含む、Ｎ個のティース群と、
　前記回転軸の径方向において前記ロータとは反対側で前記Ｎ個のティース群を前記周方向に沿って互いに接続するステータ本体と、
　前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置されたＮ個のステータコイル群であって、当該Ｎ個のステータコイル群は、前記Ｍ個のティースにそれぞれ巻き回されたＭ個のステータコイルをそれぞれ含む、Ｎ個のステータコイル群と、
　を有し、
　前記ステータ本体は、
　前記Ｎ個のティース群に対応してそれぞれ配置され、各ティース群における前記Ｍ個のティースを前記周方向に沿って互いに接続するＮ個の特定接続部分と、
　前記Ｎ個の特定接続部分のうち前記周方向において互いに隣接する特定接続部分同士を前記周方向において互いに接続するＮ個の境界接続部分と、
　を含み、
　前記Ｎ個のステータコイル群のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のステータコイルへの通電に起因して発生する磁束が、前記Ｍ個のティースのうち前記周方向で隣り合う２つのティースの一方のティースである第１ティースと、前記ロータと、前記隣り合う２つのティースの他方のティースである第２ティースと、前記特定接続部分と、をこの順番で通過するような（Ｍ－１）個の磁気回路がそれぞれ前記ロータと前記ステータとに跨って形成されることで前記ロータと前記ステータとの間に前記電磁力が発生するように、前記Ｍ個のステータコイルにおいて電流が流れる方向がそれぞれ設定されており、
　前記回転軸の軸方向から見て、前記ティースの前記内周面を基準とする前記特定接続部分の前記径方向における長さが、前記ティースの前記内周面を基準とする前記境界接続部分の前記径方向における長さよりも大きくなるような外形形状を、前記ステータ本体が有している、磁気軸受。
　請求項１に記載の磁気軸受であって、
　前記ステータ本体の外形は、前記回転軸の軸方向から見て前記回転軸の中心を通り互いに直交する２つの直線をそれぞれ対角線とする正方形からなり、
　前記Ｎ個の特定径方向は、前記２つの直線のうちの一方の直線上に配置される第１の特定径方向と、前記２つの直線のうちの他方の直線上に配置され前記第１の特定径方向と直交する第２の特定径方向と、前記一方の直線上で前記回転軸の中心から見て前記第１の特定径方向とは反対側に向かって延びる第３の特定径方向と、前記他方の直線上で前記回転軸の中心から見て前記第２の特定径方向とは反対側に向かって延びる第４の特定径方向と、からなり、
　前記Ｎ個のティース群は、前記回転軸から見て、前記第１の特定径方向に配置された第１のティース群と、前記第２の特定径方向に配置された第２のティース群と、前記第３の特定径方向に配置された第３のティース群と、前記第４の特定径方向に配置された第４のティース群と、を含む４個のティース群からなり、
　前記Ｎ個のステータコイル群は、前記第１のティース群に配置された第１のステータコイル群と、前記第２のティース群に配置された第２のステータコイル群と、前記第３のティース群に配置された第３のステータコイル群と、前記第４のティース群に配置された第４のステータコイル群と、を含む４個のステータコイル群からなり、
　前記Ｎ個の特定接続部分は、前記ステータ本体の前記正方形の４つの角部をそれぞれ含むように配置され、各ティース群において前記Ｍ個のティースを互いに接続する４個の特定接続部分からなり、
　前記Ｎ個の境界接続部分は、前記ステータ本体の前記正方形の一辺をそれぞれ含み、前記４個の特定接続部分のうち前記周方向において互いに隣接する特定接続部分同士を前記周方向に沿って互いに接続する、４個の境界接続部分からなる、磁気軸受。
　請求項１又は２に記載の磁気軸受であって、
　前記Ｍ＝２であり、
　前記回転軸の周方向において前記磁気回路と前記境界接続部分とが交互に並ぶように、前記Ｎ個の特定接続部分がそれぞれ２個の前記ティースを互いに接続している、磁気軸受。
　請求項１又は２に記載の磁気軸受であって、
　前記Ｍ≧３であり、
　前記Ｎ個のティース群のそれぞれにおいて、前記Ｍ個のティースが少なくとも１つの共通ティースを含み、
　前記少なくとも１つの共通ティースは、前記Ｍ個のステータコイルの各々への通電に起因して前記回転軸の周方向で隣り合うように形成される２つの磁気回路に共通して用いられ、前記２つの磁気回路のそれぞれにおいて前記第１ティースとして機能する、または、前記２つの磁気回路のそれぞれにおいて前記第２ティースとして機能する、磁気軸受。
　請求項２に記載の磁気軸受であって、
　前記４個のステータコイル群は、前記ティースの周囲において前記回転軸の前記軸方向に沿って電流が流れることが可能なメイン導通部分を含み通電に起因して所定の大きさの電磁力を発生するように前記Ｍ個のティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回されるメインステータコイル部をそれぞれ有し、
　前記第１のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、
　　前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第１導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第１サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きと同じ向きに電流が前記第１導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向と同じ方向に前記ティースに巻き回され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を強めるような電磁力を発生する第１サブステータコイル部をそれぞれ含み、
　前記第２のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、
　　前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第２導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第２サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きとは反対の向きに電流が前記第２導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向とは反対の方向に前記ティースに巻き回されるとともに前記第１サブステータコイル部に直列に接続され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を弱めるような電磁力を発生する第２サブステータコイル部をそれぞれ含み、
　前記第３のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、
　　前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第３導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第３サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きとは反対の向きに電流が前記第３導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向とは反対の方向に前記ティースに巻き回され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を弱めるような電磁力を発生する第３サブステータコイル部をそれぞれ含み、
　前記第４のステータコイル群の前記Ｍ個のステータコイルは、
　　前記ティースの周囲において前記回転軸の径方向において前記メイン導通部分に隣接するとともに前記回転軸の軸方向に沿って電流が流れることが可能な第４導通部分を有し前記ティースに前記回転軸の径方向を中心として所定の方向に巻き回される第４サブステータコイル部であって、前記軸方向において前記メインステータコイル部の前記メイン導通部分を電流が流れる向きと同じ向きに電流が前記第４導通部分を流れるように、前記メインステータコイル部が前記ティースに巻き回される方向と同じ方向に前記ティースに巻き回されるとともに前記第３サブステータコイル部に直列に接続され、前記メインステータコイル部が前記ロータに対して発生する電磁力を強めるような電磁力を発生する第４サブステータコイル部をそれぞれ含む、磁気軸受。