ベアリングレスモータ
【課題】駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化を図ることが可能なベアリングレスモータを提供する。
【解決手段】このベアリングレスモータ１は、互いに平行な平坦面７Ａ，７Ｂが形成された２つの回転板６Ａ，６Ｂが、平坦面７Ａ，７Ｂに垂直な軸方向に沿って延在する連結軸５によって連結されて成る回転子４と、２つの回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂ上において、周縁部に沿って複数配列された永久磁石９，１０と、回転板６Ａの平坦面７Ａに対面するように設けられた磁性材料を含む固定子２と、回転板６Ｂの平坦面７Ｂに対面するように設けられた磁性材料を含む固定子３と、固定子３に対して永久磁石９，１０の配列方向に複数分割して巻き付けられ、回転板６Ｂの平坦面７Ｂに向けて磁界を発生させるコイル１５とを備える。
【解決手段】このベアリングレスモータ１は、互いに平行な平坦面７Ａ，７Ｂが形成された２つの回転板６Ａ，６Ｂが、平坦面７Ａ，７Ｂに垂直な軸方向に沿って延在する連結軸５によって連結されて成る回転子４と、２つの回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂ上において、周縁部に沿って複数配列された永久磁石９，１０と、回転板６Ａの平坦面７Ａに対面するように設けられた磁性材料を含む固定子２と、回転板６Ｂの平坦面７Ｂに対面するように設けられた磁性材料を含む固定子３と、固定子３に対して永久磁石９，１０の配列方向に複数分割して巻き付けられ、回転板６Ｂの平坦面７Ｂに向けて磁界を発生させるコイル１５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子が磁気浮上することにより非接触で支持されたベアリングレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転子が磁気浮上することにより非接触で支持されるベアリングレスモータが知られている。多くのベアリングレスモータは、固定子に施された回転制御用のコイルに加え、磁気浮上用のコイルが設けられている。この磁気浮上用のコイルに電流が流されることにより、回転子と固定子との間のギャップにおける磁束密度を不均衡にすることで回転子の半径方向に磁気力が作用される。さらに、回転子の半径方向の変位がセンサで計測され、その計測結果を基に磁気力が調整されることで、回転子の半径方向の２自由度運動が能動的に制御される。このようなベアリングレスモータは、摩擦力が生じない、摩耗粉が発生しにくいなどの利点があり、半導体製造工程や医療分野において使用される各種ポンプ、人工衛星に内蔵されるリアクションホイール等への応用が期待されている。
【０００３】
下記特許文献１には、ベアリングレスモータを用いた電磁機械の構成の一例が記載されている。この電磁機械は、２機の従来のベアリングレスモータとスラスト磁気軸受とが組み合わされており、回転子の主軸に沿ってｚ軸、主軸に垂直な方向に沿ってｘ、ｙ軸を設定したときに、ｘ、ｙ、ｚ、θｘ、θｙの方向の５自由度運動を制御可能な構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９２０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の５自由度制御型の電磁機械では、５自由度制御及び回転制御用にインバータが４台、磁気力のフィードバック制御のために回転子の変位を検出する変位センサが最低５個必要である。その結果、消費電力の増大、及び装置の大型化を招きやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化を図ることが可能なベアリングレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のベアリングレスモータは、互いに平行な面が形成された２つの回転部材が、面に垂直な軸方向に沿って延在する連結部材によって連結されて成る回転子と、２つの回転部材のうちの一方の回転部材の面に設けられた第１の永久磁石と、２つの回転部材のうちの他方の回転部材の面上において、円周に沿って複数配列された第２の永久磁石と、一方の回転部材の面に対面するように設けられた磁性材料を含む第１の固定子と、他方の回転部材の面に対面するように設けられた磁性材料を含む第２の固定子と、第２の固定子に対して、第２の永久磁石の配列方向に複数分割して巻き付けられ、他方の回転部材の面に向けて磁界を発生させるコイルと、を備える。
【０００８】
このようなベアリングレスモータによれば、回転子の主軸に沿った方向をＺ軸方向、Ｚ軸に垂直な方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とした場合に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸を中心にしたθｘ方向、及びＹ軸を中心にしたθｙ方向の回転子の４自由度運動は、２つの回転部材の面に設けられた永久磁石と２つの固定子との間の磁気結合により、受動的に抑制される。併せて、回転子のＺ軸方向の運動は、片方の回転部材の永久磁石に対向する第２の固定子に巻き付けられた複数のコイルに流す励磁電流を調整することにより、能動的に制御されると同時に、第２の固定子の複数のコイルの励磁電流を制御することにより回転子が回転駆動される。これにより、能動的に制御する対象の運動方向を最小の１自由度に低減することができ、ベアリングレスモータに接続するインバータや内蔵する変位センサの数を削減することができ、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化が可能になる。
【０００９】
回転子は、円板状の２つの回転部材が、軸方向に沿って延在する柱状の連結部材によって連結されて成る、ことが好ましい。この場合、回転子の主軸方向の長さが大きくなった場合に加工が容易になるとともに、回転子の面への永久磁石の取り付け作業が容易となる。
【００１０】
また、第１の永久磁石は、一方の回転部材の面の縁部に沿ってリング状に設けられ、第２の永久磁石は、他方の回転部材の面の縁部に沿ってリング状に並ぶように複数設けられ、第１の固定子は、第１の永久磁石に向けて伸びる突起部を有し、第２の固定子は、第２の永久磁石に向けて伸びる複数の突起部を有し、コイルは、第２の固定子の複数の突起部に巻き付けられている、ことも好ましい。こうすれば、２つの回転部材の永久磁石と２つの固定子との間の磁気結合が面上で均等に形成されることで、回転子の４自由度運動を効率的に抑制することができるとともに、回転駆動時に回転子に働くモーメントを大きくすることができる。
【００１１】
さらに、回転子の軸方向に沿った長さＬ、及び回転子の面の軸方向に対して垂直な方向の幅Ｄが、下記式；
２×Ｄ＜Ｌ
の関係を有する、ことも好ましい。このような構成を採れば、回転子の４自由度の運動の受動的な抑制効果をより強固にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるベアリングレスモータによれば、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適な一実施形態であるベアリングレスモータを示す斜視図である。
【図２】図１のベアリングレスモータの分解斜視図である。
【図３】図２の回転子の両端面の構造を示す平面図である。
【図４】図２の一方の固定子の構造を示す図であり、（ａ）は、固定子の側面図、（ｂ）は、固定子の平面図である。
【図５】図２の他方の固定子の平面図である。
【図６】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図７】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図８】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図９】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図１０】図２のコイルに供給される電流の時間波形を示す図である。
【図１１】回転子に対して固定されたｄ軸及びｑ軸と、固定子に対して固定されたＸ軸及びＹ軸との位置関係を示す図である。
【図１２】図１のベアリングレスモータに使用される制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の変形例の固定子の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るベアリングレスモータの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
まず、本発明にかかるベアリングレスモータの構成について、図面を参照しながら説明する。本発明のベアリングレスモータは、回転子が磁気浮上することにより固定子により非接触で支持されるモータである。
【００１６】
（ベアリングレスモータの構成）
図１は、本発明の好適な一実施形態であるベアリングレスモータ１を示す斜視図、図２は、図１のベアリングレスモータ１の分解斜視図、図３は、図１の回転子４の両端面の構造を示す平面図、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ、図１の一方の固定子２の側面図及び平面図、図５は、図１の他方の固定子３の平面図である。これらの図に示すように、ベアリングレスモータ１は、図示しない固定部材によって固定された２つの固定子２，３の間に回転子４が磁気力によって支持されて構成されている。このベアリングレスモータ１は、回転子に回転力を付与するものであり、この回転子の回転力は、固定子の中心部に貫通孔を設けると共に、回転子と結合され上記貫通孔を通した軸を設け、その軸の結合部に対して反対側の端部に取り付けた回転皿を回転することにより利用される。また、回転子の回転力は、回転子の軸にインペラを取り付け流体を駆動するなどの方法によって利用されることも考えられる。
【００１７】
回転子４は、略円柱状を成して２つの固定子２，３の間に延在する連結軸（連結部材）５の両端に、円形の平坦面７Ａ，７Ｂをそれぞれ固定子２，３側に有する２つの円板状の回転板（回転部材）６Ａ，６Ｂが連結されて構成されている。詳細には、回転子４は、回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂの中心が連結軸５の中心軸上に位置し、且つ、２つの平坦面７Ａ，７Ｂが連結軸５の中心軸に垂直になるように、言い換えれば、２つの平坦面７Ａ，７Ｂが互いに平行になるように構成されている。
【００１８】
この回転子４の回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂには、それぞれの平坦面７Ａ，７Ｂの円形の周縁部８Ａ，８Ｂに沿って、２つの永久磁石９，１０が配列されて固定されている。これらの２つの永久磁石９，１０は、リング形状を２つに分割した形状を有する板状のネオジム磁石等の永久磁石であり、それぞれ、平坦面７Ａ，７Ｂに垂直な方向に互いに逆方向に着磁されている。これにより、永久磁石９，１０が、平坦面７Ａ，７Ｂ上に並べて固定されることにより、全体として平坦面７Ａ，７Ｂの周縁部８Ａ，８Ｂに沿ったリング形状を形成する。さらに、平坦面７Ａ，７Ｂには、その周縁部８Ａ，８Ｂに沿って異なる磁極が交互に配置される。
【００１９】
ここで、回転子４の固定子２，３間における位置安定化の観点からは、回転子４の平坦面７Ａ，７Ｂの間の連結軸５の中心軸に沿った長さＬと、回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂの連結軸５の中心軸に対して垂直な方向の幅（直径）Ｄとが、下記式（１）；
２×Ｄ＜Ｌ …（１）
の関係を有するように設定されていることが好適である。このように設定することにより、回転子４の４自由度運動に対して、磁気結合によって回転子４の位置が確実に安定化される。例えば、固定子２，３及び回転子４の直径Ｄが25mm、回転子４の長さＬが75mm、永久磁石９，１０の厚さが5mm、左右の固定子２，３と回転子４とのギャップが0.6mmに設計される。
【００２０】
固定子２は、回転板６Ａの平坦面７Ａとほぼ同一形状を有し、平坦面７Ａと対面するように配置される底面板１１と、底面板１１の周縁部に沿って等間隔に並ぶように一体的に形成され、底面板１１から平坦面７Ａ上の永久磁石９，１０に向けて伸びる６つの突起部１２とを有している。この固定子２は、回転板６Ａの永久磁石９，１０との間で吸引力が作用するように、少なくとも突起部１２の部分は、電磁軟鉄、炭素鋼、圧粉磁心等の磁性材料によって構成されている。
【００２１】
固定子３は、回転板６Ｂの平坦面７Ｂとほぼ同一形状を有し、平坦面７Ｂと対面するように配置される底面板１３と、底面板１３の周縁部に沿って等間隔に並ぶように一体的に形成され、底面板１３から平坦面７Ｂ上の永久磁石９，１０に向けて伸びる６つの突起部１４とを有している。さらに、固定子３のそれぞれの突起部１４には、複数のコイル１５が、回転板６Ｂの永久磁石９，１０の配列方向に沿って分割して巻き付けられている。これらのコイル１５は、回転子４を回転駆動すると共に固定子２，３の間に安定して非接触で狭持するために設けられており、回転板６Ｂの平坦面７Ｂに向けて磁界を発生させる役割を有する。この固定子３は、コイル１５と共に電磁石として機能するように、少なくとも突起部１４の部分は、電磁軟鉄、炭素鋼、圧粉磁心等等の磁性材料によって構成されている。
【００２２】
（回転子の磁気浮上及び駆動のメカニズム）
上記構成のベアリングレスモータ１においては、回転子４の４自由度の運動は受動的に安定化（抑制）させることが可能である。すなわち、固定子２の突起部１２と回転子４の永久磁石９，１０との間には所定の磁束密度で磁界が発生し、この磁界により磁気結合が形成されている。同時に、固定子３の突起部１４と回転子４の永久磁石９，１０との間は、複数のコイル１５に永久磁石９，１０の位置に対応した電流を流すことにより、固定子２と回転子４との間の中心軸方向の吸引力とつり合う吸引力を発生させる磁気結合が形成されている（詳細は後述する）。ここで、回転子４の中心軸に沿ってＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直にＸ軸及びＹ軸を設定すると（図２）、回転子４のＸ軸方向又はＹ軸方向に沿った並進運動に対しては、固定子２，３と回転子４の間で復元力ＦＲが働く（図６）。また、回転子４の中心点を回転中心とし、Ｘ軸又はＹ軸を回転軸とした回転子４のθｘ，θｙ方向の回転運動に対しても、固定子２，３と回転子４の間に復元トルクＴＲが働く（図７）。その結果、回転子４のＸ，Ｙ，θｘ，θｙの４自由度運動は、回転子４と２つの固定子２，３との間の磁気結合によって受動的に安定化される。
【００２３】
これに対して、回転子４のＺ軸方向に沿った並進運動は、仮にコイル１５に供給する電流を制御しない場合には、中立の位置から少しでも回転子４が動くと動いた方向に向けて吸引力が発生してしまうため不安定となってしまう。そのため、ベアリングレスモータ１のコイル１５には、回転子４のＺ軸方向に沿った並進運動に伴い、複数のコイル１５に供給する電流が帰還制御される。すなわち、回転子４が中立の位置からＺ軸方向に沿って移動した場合には、その変位が変位センサによって検出され、検出結果に応じてコイル１５の電流が調整されることによって回転子４と固定子３との間のギャップの磁束密度が増減される。例えば、回転子４が＋Ｚ軸方向に移動した場合には、回転子４と固定子３との間のギャップの磁束密度が強められることにより、回転子４に対して−Ｚ方向に吸引力Ｆ−Ｚが作用して位置が能動的に安定化される（図８；強め界磁）。一方、回転子４が−Ｚ軸方向に移動した場合には、回転子４と固定子３との間のギャップの磁束密度が弱められることにより、回転子４に対して＋Ｚ方向に吸引力Ｆ＋Ｚが作用して位置が能動的に安定化される（図９；弱め界磁）。
【００２４】
図１０には、６つのコイル１５に供給される電流の時間波形の一例を示している。同図に示すように、コイル１５には、インバータから三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷが供給され、底面板１３の中心を挟んで互いに反対側に位置する２つのコイル１５に対して、同一の電流値で反対向きの磁界を発生させるような電流が供給される。
【００２５】
この三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの帰還制御時には、回転板６Ｂの平坦面７Ｂ上の中心に原点が設定され、平坦面７Ｂに沿った永久磁石９，１０によって発生する磁界の方向にｄ軸、平坦面７Ｂに沿ったｄ軸と垂直な方向にｑ軸が設定される。そして、固定子３によって発生する磁界ベクトルのｄ軸成分及びｑ軸成分の大きさを調整するように、三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷが制御される。このｄ軸成分は、回転子４と固定子３との間の磁束密度に対応し、ｑ軸成分は、回転子４に働くトルクに対応する。図１１には、回転子４に対して固定されたｄ軸及びｑ軸と、固定子３に対して固定されたＸ軸及びＹ軸との位置関係を示している。同図に示すように、帰還制御により磁界ベクトルのｄ軸方向及びｑ軸成分が調整されると、その調整値と回転子４の回転角度θに応じて磁界ベクトルのＸ軸成分及びＹ軸成分が決定される。それに応じて、磁界ベクトルのＸ軸成分及びＹ軸成分が三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの設定値に変換される。例えば、強め界磁が必要な場合は、磁界ベクトルのｄ軸成分が増加され、弱め界磁が必要な場合は、磁界ベクトルのｄ軸成分が減少される。また、磁界ベクトルのｑ軸成分は、回転子４の回転数を所定値に維持するように調整される。
【００２６】
（ベアリングレスモータの制御回路の構成）
次に、ベアリングレスモータ１に用いられるインバータを含む制御回路２０の構成について説明する。図１２は、制御回路２０の概略構成を示すブロック図である。
【００２７】
制御回路２０には、ベアリングレスモータ１に取り付けられた角度センサ２１及び変位センサ２２によって回転子４の回転角度θ及びＺ軸方向の位置Ｚ１が入力される。入力された位置Ｚ１を基に予め設定された目標値Ｚ０との差分が取得されて、ＰＩＤ制御器２３に入力される。ＰＩＤ制御器２３は、この差分値を基に、固定子３に発生させる磁界ベクトルのｄ軸成分に対応するｄ軸電流目標値をＰＩＤ制御により算出し、変換器２４に出力する。また、入力された回転角度θから微分器２５によって回転数ωが取得されて、この回転数ωと予め設定された目標値ω０との差分が取得されて、ＰＩ制御器２６に入力される。ＰＩ制御器２６は、この差分値を基に、磁界ベクトルのｑ軸成分に対応するｑ軸電流目標値をＰＩ制御により算出し、変換器２４に出力する。
【００２８】
変換器２４は、ｄ軸電流目標値及びｑ軸電流目標値を、角度θを参照した座標変換により磁界ベクトルのＸ軸成分に対応するＸ軸電流目標値及びＹ軸電流目標値に変換する（下記式（１）参照）。
【数１】
同時に、変換器２７は、現在ベアリングレスモータ１に供給されている三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷをモニタし、それらの値をＸ軸成分値及びＹ軸成分値に変換する（下記式（２）参照）。
【数２】
変換器２４から出力されたＸ軸電流目標値及びＹ軸電流目標値をもとにして、変換器２７から出力されたＸ軸成分値及びＹ軸成分値との差分が算出されて、それらの差分値はＰＩ制御器２８，２９にそれぞれ入力される。
【００２９】
ＰＩ制御器２８、２９は、入力された差分を基に、ＰＩ制御によりＸ軸電流の増減値及びＹ軸電流の増減値をそれぞれ決定し、それらの値を変換器３０に出力する。変換器３０は、入力されたＸ軸電流の増減値及びＹ軸電流の増減値を基に、三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの位相関係及び電流振幅を決定する（下記式（３）参照）。
【数３】
そして、インバータ３１が、変換器３０から入力された設定値に応じて、三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを生成して、ベアリングレスモータ１のコイル１５に供給する。
【００３０】
以上説明したベアリングレスモータ１によれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の回転子４の４自由度運動は、２つの回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂに設けられた永久磁石９，１０と２つの固定子２，３との間の磁気結合により、受動的に抑制される。併せて、回転子４のＺ軸方向の運動は、回転板６Ｂの永久磁石９，１０に対向する固定子３に巻き付けられた複数のコイル１５に流す励磁電流を調整することにより、能動的に制御されると同時に、固定子３の複数のコイル１５の励磁電流を制御することにより回転子４が回転駆動される。これにより、能動的に制御する対象の回転子４の運動方向を最小の１自由度に低減することができ、ベアリングレスモータ１に接続するインバータや内蔵する変位センサの数を削減することができ、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化が可能になる。
【００３１】
また、回転子４は、円板状の２つの回転板６Ａ，６Ｂが、Ｚ軸方向に沿って延在する柱状の連結軸５によって連結されているので、回転子４のＺ軸方向の長さが大きくなった場合に加工が容易になるとともに、平坦面７Ａ，７Ｂへの永久磁石の取り付け作業が容易となる。
【００３２】
また、回転板６Ａ，６Ｂの永久磁石９，１０は、平坦面７Ａ，７Ｂの縁部に沿ってリング状に配列して設けられ、固定子２は平坦面７Ａに向けて伸びる突起部１２を有し、固定子３は平坦面７Ｂに向けて伸びる複数のコイル１５が巻き付けられた突起部１４を有している。このような構造により、２つの回転板６Ａ，６Ｂの永久磁石９，１０と２つの固定子２，３との間の磁気結合が平坦面７Ａ，７Ｂの周縁に沿って均等に形成されることで、回転子４の４自由度運動を効率的に抑制することができるとともに、回転駆動時に回転子４に働くモーメントを大きくすることができる。
【００３３】
さらに、回転子４のＺ軸方向に沿った長さＬと、及び回転子４のＺ軸方向に対して垂直な方向の幅Ｄが、上記式（１）の関係を満たすことで、回転子４の４自由度の運動の受動的な抑制効果をより強固にすることができる。
【００３４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、回転板６Ａ上の永久磁石は、任意の数に分割されていてもよい。逆に、回転板６Ａ上の永久磁石は、分割されていなくてもよく、全体に亘って着磁方向が同一方向であってもよい。また、固定子２の突起部１２の個数は任意の個数に変更してもよいし、底面板１１の周縁部に沿って筒状に一体的に形成されていてもよい。
【００３５】
また、回転板６Ｂ上の永久磁石は、平坦面７Ｂの周縁部に沿って均等に配列されている限り、任意の数に分割されていてもよい。このとき、永久磁石は、固定子３が発生する磁界の極数と同一になり、平坦面７Ｂの周縁部８Ｂに沿って異なる磁極が並ぶように、任意の数交互に配置されていればよい。また、固定子２の突起部１２の個数は、回転板６Ｂ上の永久磁石に対向して底面板１３の周縁部に沿って均等に並ぶように、任意の個数に変更してもよい。
【００３６】
また、回転子を構成する２つの回転板の形状としては円板状に限定されるものではなく、永久磁石を取り付ける面を有する形状であれば、図１３に示すような他の形状を採用してもよい。同図に示す本発明の変形例である回転板１０６Ｂは、略半球状を成しており、その周縁部に永久磁石９，１０を配置するための平坦部１０７Ｂが形成されている。
【符号の説明】
【００３７】
１…ベアリングレスモータ、２，３…固定子、４…回転子、５…連結軸（連結部材）、６Ａ，６Ｂ…回転板（回転部材）、７Ａ，７Ｂ…平坦面、９，１０…永久磁石、１２，１４…突起部、１５…コイル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子が磁気浮上することにより非接触で支持されたベアリングレスモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転子が磁気浮上することにより非接触で支持されるベアリングレスモータが知られている。多くのベアリングレスモータは、固定子に施された回転制御用のコイルに加え、磁気浮上用のコイルが設けられている。この磁気浮上用のコイルに電流が流されることにより、回転子と固定子との間のギャップにおける磁束密度を不均衡にすることで回転子の半径方向に磁気力が作用される。さらに、回転子の半径方向の変位がセンサで計測され、その計測結果を基に磁気力が調整されることで、回転子の半径方向の２自由度運動が能動的に制御される。このようなベアリングレスモータは、摩擦力が生じない、摩耗粉が発生しにくいなどの利点があり、半導体製造工程や医療分野において使用される各種ポンプ、人工衛星に内蔵されるリアクションホイール等への応用が期待されている。
【０００３】
下記特許文献１には、ベアリングレスモータを用いた電磁機械の構成の一例が記載されている。この電磁機械は、２機の従来のベアリングレスモータとスラスト磁気軸受とが組み合わされており、回転子の主軸に沿ってｚ軸、主軸に垂直な方向に沿ってｘ、ｙ軸を設定したときに、ｘ、ｙ、ｚ、θｘ、θｙの方向の５自由度運動を制御可能な構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９２０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の５自由度制御型の電磁機械では、５自由度制御及び回転制御用にインバータが４台、磁気力のフィードバック制御のために回転子の変位を検出する変位センサが最低５個必要である。その結果、消費電力の増大、及び装置の大型化を招きやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化を図ることが可能なベアリングレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のベアリングレスモータは、互いに平行な面が形成された２つの回転部材が、面に垂直な軸方向に沿って延在する連結部材によって連結されて成る回転子と、２つの回転部材のうちの一方の回転部材の面に設けられた第１の永久磁石と、２つの回転部材のうちの他方の回転部材の面上において、円周に沿って複数配列された第２の永久磁石と、一方の回転部材の面に対面するように設けられた磁性材料を含む第１の固定子と、他方の回転部材の面に対面するように設けられた磁性材料を含む第２の固定子と、第２の固定子に対して、第２の永久磁石の配列方向に複数分割して巻き付けられ、他方の回転部材の面に向けて磁界を発生させるコイルと、を備える。
【０００８】
このようなベアリングレスモータによれば、回転子の主軸に沿った方向をＺ軸方向、Ｚ軸に垂直な方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とした場合に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸を中心にしたθｘ方向、及びＹ軸を中心にしたθｙ方向の回転子の４自由度運動は、２つの回転部材の面に設けられた永久磁石と２つの固定子との間の磁気結合により、受動的に抑制される。併せて、回転子のＺ軸方向の運動は、片方の回転部材の永久磁石に対向する第２の固定子に巻き付けられた複数のコイルに流す励磁電流を調整することにより、能動的に制御されると同時に、第２の固定子の複数のコイルの励磁電流を制御することにより回転子が回転駆動される。これにより、能動的に制御する対象の運動方向を最小の１自由度に低減することができ、ベアリングレスモータに接続するインバータや内蔵する変位センサの数を削減することができ、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化が可能になる。
【０００９】
回転子は、円板状の２つの回転部材が、軸方向に沿って延在する柱状の連結部材によって連結されて成る、ことが好ましい。この場合、回転子の主軸方向の長さが大きくなった場合に加工が容易になるとともに、回転子の面への永久磁石の取り付け作業が容易となる。
【００１０】
また、第１の永久磁石は、一方の回転部材の面の縁部に沿ってリング状に設けられ、第２の永久磁石は、他方の回転部材の面の縁部に沿ってリング状に並ぶように複数設けられ、第１の固定子は、第１の永久磁石に向けて伸びる突起部を有し、第２の固定子は、第２の永久磁石に向けて伸びる複数の突起部を有し、コイルは、第２の固定子の複数の突起部に巻き付けられている、ことも好ましい。こうすれば、２つの回転部材の永久磁石と２つの固定子との間の磁気結合が面上で均等に形成されることで、回転子の４自由度運動を効率的に抑制することができるとともに、回転駆動時に回転子に働くモーメントを大きくすることができる。
【００１１】
さらに、回転子の軸方向に沿った長さＬ、及び回転子の面の軸方向に対して垂直な方向の幅Ｄが、下記式；
２×Ｄ＜Ｌ
の関係を有する、ことも好ましい。このような構成を採れば、回転子の４自由度の運動の受動的な抑制効果をより強固にすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるベアリングレスモータによれば、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好適な一実施形態であるベアリングレスモータを示す斜視図である。
【図２】図１のベアリングレスモータの分解斜視図である。
【図３】図２の回転子の両端面の構造を示す平面図である。
【図４】図２の一方の固定子の構造を示す図であり、（ａ）は、固定子の側面図、（ｂ）は、固定子の平面図である。
【図５】図２の他方の固定子の平面図である。
【図６】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図７】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図８】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図９】図２の回転子が固定子によって保持された状態を示す側面図である。
【図１０】図２のコイルに供給される電流の時間波形を示す図である。
【図１１】回転子に対して固定されたｄ軸及びｑ軸と、固定子に対して固定されたＸ軸及びＹ軸との位置関係を示す図である。
【図１２】図１のベアリングレスモータに使用される制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の変形例の固定子の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るベアリングレスモータの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
まず、本発明にかかるベアリングレスモータの構成について、図面を参照しながら説明する。本発明のベアリングレスモータは、回転子が磁気浮上することにより固定子により非接触で支持されるモータである。
【００１６】
（ベアリングレスモータの構成）
図１は、本発明の好適な一実施形態であるベアリングレスモータ１を示す斜視図、図２は、図１のベアリングレスモータ１の分解斜視図、図３は、図１の回転子４の両端面の構造を示す平面図、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、それぞれ、図１の一方の固定子２の側面図及び平面図、図５は、図１の他方の固定子３の平面図である。これらの図に示すように、ベアリングレスモータ１は、図示しない固定部材によって固定された２つの固定子２，３の間に回転子４が磁気力によって支持されて構成されている。このベアリングレスモータ１は、回転子に回転力を付与するものであり、この回転子の回転力は、固定子の中心部に貫通孔を設けると共に、回転子と結合され上記貫通孔を通した軸を設け、その軸の結合部に対して反対側の端部に取り付けた回転皿を回転することにより利用される。また、回転子の回転力は、回転子の軸にインペラを取り付け流体を駆動するなどの方法によって利用されることも考えられる。
【００１７】
回転子４は、略円柱状を成して２つの固定子２，３の間に延在する連結軸（連結部材）５の両端に、円形の平坦面７Ａ，７Ｂをそれぞれ固定子２，３側に有する２つの円板状の回転板（回転部材）６Ａ，６Ｂが連結されて構成されている。詳細には、回転子４は、回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂの中心が連結軸５の中心軸上に位置し、且つ、２つの平坦面７Ａ，７Ｂが連結軸５の中心軸に垂直になるように、言い換えれば、２つの平坦面７Ａ，７Ｂが互いに平行になるように構成されている。
【００１８】
この回転子４の回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂには、それぞれの平坦面７Ａ，７Ｂの円形の周縁部８Ａ，８Ｂに沿って、２つの永久磁石９，１０が配列されて固定されている。これらの２つの永久磁石９，１０は、リング形状を２つに分割した形状を有する板状のネオジム磁石等の永久磁石であり、それぞれ、平坦面７Ａ，７Ｂに垂直な方向に互いに逆方向に着磁されている。これにより、永久磁石９，１０が、平坦面７Ａ，７Ｂ上に並べて固定されることにより、全体として平坦面７Ａ，７Ｂの周縁部８Ａ，８Ｂに沿ったリング形状を形成する。さらに、平坦面７Ａ，７Ｂには、その周縁部８Ａ，８Ｂに沿って異なる磁極が交互に配置される。
【００１９】
ここで、回転子４の固定子２，３間における位置安定化の観点からは、回転子４の平坦面７Ａ，７Ｂの間の連結軸５の中心軸に沿った長さＬと、回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂの連結軸５の中心軸に対して垂直な方向の幅（直径）Ｄとが、下記式（１）；
２×Ｄ＜Ｌ …（１）
の関係を有するように設定されていることが好適である。このように設定することにより、回転子４の４自由度運動に対して、磁気結合によって回転子４の位置が確実に安定化される。例えば、固定子２，３及び回転子４の直径Ｄが25mm、回転子４の長さＬが75mm、永久磁石９，１０の厚さが5mm、左右の固定子２，３と回転子４とのギャップが0.6mmに設計される。
【００２０】
固定子２は、回転板６Ａの平坦面７Ａとほぼ同一形状を有し、平坦面７Ａと対面するように配置される底面板１１と、底面板１１の周縁部に沿って等間隔に並ぶように一体的に形成され、底面板１１から平坦面７Ａ上の永久磁石９，１０に向けて伸びる６つの突起部１２とを有している。この固定子２は、回転板６Ａの永久磁石９，１０との間で吸引力が作用するように、少なくとも突起部１２の部分は、電磁軟鉄、炭素鋼、圧粉磁心等の磁性材料によって構成されている。
【００２１】
固定子３は、回転板６Ｂの平坦面７Ｂとほぼ同一形状を有し、平坦面７Ｂと対面するように配置される底面板１３と、底面板１３の周縁部に沿って等間隔に並ぶように一体的に形成され、底面板１３から平坦面７Ｂ上の永久磁石９，１０に向けて伸びる６つの突起部１４とを有している。さらに、固定子３のそれぞれの突起部１４には、複数のコイル１５が、回転板６Ｂの永久磁石９，１０の配列方向に沿って分割して巻き付けられている。これらのコイル１５は、回転子４を回転駆動すると共に固定子２，３の間に安定して非接触で狭持するために設けられており、回転板６Ｂの平坦面７Ｂに向けて磁界を発生させる役割を有する。この固定子３は、コイル１５と共に電磁石として機能するように、少なくとも突起部１４の部分は、電磁軟鉄、炭素鋼、圧粉磁心等等の磁性材料によって構成されている。
【００２２】
（回転子の磁気浮上及び駆動のメカニズム）
上記構成のベアリングレスモータ１においては、回転子４の４自由度の運動は受動的に安定化（抑制）させることが可能である。すなわち、固定子２の突起部１２と回転子４の永久磁石９，１０との間には所定の磁束密度で磁界が発生し、この磁界により磁気結合が形成されている。同時に、固定子３の突起部１４と回転子４の永久磁石９，１０との間は、複数のコイル１５に永久磁石９，１０の位置に対応した電流を流すことにより、固定子２と回転子４との間の中心軸方向の吸引力とつり合う吸引力を発生させる磁気結合が形成されている（詳細は後述する）。ここで、回転子４の中心軸に沿ってＺ軸を設定し、Ｚ軸に垂直にＸ軸及びＹ軸を設定すると（図２）、回転子４のＸ軸方向又はＹ軸方向に沿った並進運動に対しては、固定子２，３と回転子４の間で復元力ＦＲが働く（図６）。また、回転子４の中心点を回転中心とし、Ｘ軸又はＹ軸を回転軸とした回転子４のθｘ，θｙ方向の回転運動に対しても、固定子２，３と回転子４の間に復元トルクＴＲが働く（図７）。その結果、回転子４のＸ，Ｙ，θｘ，θｙの４自由度運動は、回転子４と２つの固定子２，３との間の磁気結合によって受動的に安定化される。
【００２３】
これに対して、回転子４のＺ軸方向に沿った並進運動は、仮にコイル１５に供給する電流を制御しない場合には、中立の位置から少しでも回転子４が動くと動いた方向に向けて吸引力が発生してしまうため不安定となってしまう。そのため、ベアリングレスモータ１のコイル１５には、回転子４のＺ軸方向に沿った並進運動に伴い、複数のコイル１５に供給する電流が帰還制御される。すなわち、回転子４が中立の位置からＺ軸方向に沿って移動した場合には、その変位が変位センサによって検出され、検出結果に応じてコイル１５の電流が調整されることによって回転子４と固定子３との間のギャップの磁束密度が増減される。例えば、回転子４が＋Ｚ軸方向に移動した場合には、回転子４と固定子３との間のギャップの磁束密度が強められることにより、回転子４に対して−Ｚ方向に吸引力Ｆ−Ｚが作用して位置が能動的に安定化される（図８；強め界磁）。一方、回転子４が−Ｚ軸方向に移動した場合には、回転子４と固定子３との間のギャップの磁束密度が弱められることにより、回転子４に対して＋Ｚ方向に吸引力Ｆ＋Ｚが作用して位置が能動的に安定化される（図９；弱め界磁）。
【００２４】
図１０には、６つのコイル１５に供給される電流の時間波形の一例を示している。同図に示すように、コイル１５には、インバータから三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷが供給され、底面板１３の中心を挟んで互いに反対側に位置する２つのコイル１５に対して、同一の電流値で反対向きの磁界を発生させるような電流が供給される。
【００２５】
この三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの帰還制御時には、回転板６Ｂの平坦面７Ｂ上の中心に原点が設定され、平坦面７Ｂに沿った永久磁石９，１０によって発生する磁界の方向にｄ軸、平坦面７Ｂに沿ったｄ軸と垂直な方向にｑ軸が設定される。そして、固定子３によって発生する磁界ベクトルのｄ軸成分及びｑ軸成分の大きさを調整するように、三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷが制御される。このｄ軸成分は、回転子４と固定子３との間の磁束密度に対応し、ｑ軸成分は、回転子４に働くトルクに対応する。図１１には、回転子４に対して固定されたｄ軸及びｑ軸と、固定子３に対して固定されたＸ軸及びＹ軸との位置関係を示している。同図に示すように、帰還制御により磁界ベクトルのｄ軸方向及びｑ軸成分が調整されると、その調整値と回転子４の回転角度θに応じて磁界ベクトルのＸ軸成分及びＹ軸成分が決定される。それに応じて、磁界ベクトルのＸ軸成分及びＹ軸成分が三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの設定値に変換される。例えば、強め界磁が必要な場合は、磁界ベクトルのｄ軸成分が増加され、弱め界磁が必要な場合は、磁界ベクトルのｄ軸成分が減少される。また、磁界ベクトルのｑ軸成分は、回転子４の回転数を所定値に維持するように調整される。
【００２６】
（ベアリングレスモータの制御回路の構成）
次に、ベアリングレスモータ１に用いられるインバータを含む制御回路２０の構成について説明する。図１２は、制御回路２０の概略構成を示すブロック図である。
【００２７】
制御回路２０には、ベアリングレスモータ１に取り付けられた角度センサ２１及び変位センサ２２によって回転子４の回転角度θ及びＺ軸方向の位置Ｚ１が入力される。入力された位置Ｚ１を基に予め設定された目標値Ｚ０との差分が取得されて、ＰＩＤ制御器２３に入力される。ＰＩＤ制御器２３は、この差分値を基に、固定子３に発生させる磁界ベクトルのｄ軸成分に対応するｄ軸電流目標値をＰＩＤ制御により算出し、変換器２４に出力する。また、入力された回転角度θから微分器２５によって回転数ωが取得されて、この回転数ωと予め設定された目標値ω０との差分が取得されて、ＰＩ制御器２６に入力される。ＰＩ制御器２６は、この差分値を基に、磁界ベクトルのｑ軸成分に対応するｑ軸電流目標値をＰＩ制御により算出し、変換器２４に出力する。
【００２８】
変換器２４は、ｄ軸電流目標値及びｑ軸電流目標値を、角度θを参照した座標変換により磁界ベクトルのＸ軸成分に対応するＸ軸電流目標値及びＹ軸電流目標値に変換する（下記式（１）参照）。
【数１】
同時に、変換器２７は、現在ベアリングレスモータ１に供給されている三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷをモニタし、それらの値をＸ軸成分値及びＹ軸成分値に変換する（下記式（２）参照）。
【数２】
変換器２４から出力されたＸ軸電流目標値及びＹ軸電流目標値をもとにして、変換器２７から出力されたＸ軸成分値及びＹ軸成分値との差分が算出されて、それらの差分値はＰＩ制御器２８，２９にそれぞれ入力される。
【００２９】
ＰＩ制御器２８、２９は、入力された差分を基に、ＰＩ制御によりＸ軸電流の増減値及びＹ軸電流の増減値をそれぞれ決定し、それらの値を変換器３０に出力する。変換器３０は、入力されたＸ軸電流の増減値及びＹ軸電流の増減値を基に、三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの位相関係及び電流振幅を決定する（下記式（３）参照）。
【数３】
そして、インバータ３１が、変換器３０から入力された設定値に応じて、三相交流電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを生成して、ベアリングレスモータ１のコイル１５に供給する。
【００３０】
以上説明したベアリングレスモータ１によれば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の回転子４の４自由度運動は、２つの回転板６Ａ，６Ｂの平坦面７Ａ，７Ｂに設けられた永久磁石９，１０と２つの固定子２，３との間の磁気結合により、受動的に抑制される。併せて、回転子４のＺ軸方向の運動は、回転板６Ｂの永久磁石９，１０に対向する固定子３に巻き付けられた複数のコイル１５に流す励磁電流を調整することにより、能動的に制御されると同時に、固定子３の複数のコイル１５の励磁電流を制御することにより回転子４が回転駆動される。これにより、能動的に制御する対象の回転子４の運動方向を最小の１自由度に低減することができ、ベアリングレスモータ１に接続するインバータや内蔵する変位センサの数を削減することができ、駆動回路を含めた装置の小型化及び低消費電力化が可能になる。
【００３１】
また、回転子４は、円板状の２つの回転板６Ａ，６Ｂが、Ｚ軸方向に沿って延在する柱状の連結軸５によって連結されているので、回転子４のＺ軸方向の長さが大きくなった場合に加工が容易になるとともに、平坦面７Ａ，７Ｂへの永久磁石の取り付け作業が容易となる。
【００３２】
また、回転板６Ａ，６Ｂの永久磁石９，１０は、平坦面７Ａ，７Ｂの縁部に沿ってリング状に配列して設けられ、固定子２は平坦面７Ａに向けて伸びる突起部１２を有し、固定子３は平坦面７Ｂに向けて伸びる複数のコイル１５が巻き付けられた突起部１４を有している。このような構造により、２つの回転板６Ａ，６Ｂの永久磁石９，１０と２つの固定子２，３との間の磁気結合が平坦面７Ａ，７Ｂの周縁に沿って均等に形成されることで、回転子４の４自由度運動を効率的に抑制することができるとともに、回転駆動時に回転子４に働くモーメントを大きくすることができる。
【００３３】
さらに、回転子４のＺ軸方向に沿った長さＬと、及び回転子４のＺ軸方向に対して垂直な方向の幅Ｄが、上記式（１）の関係を満たすことで、回転子４の４自由度の運動の受動的な抑制効果をより強固にすることができる。
【００３４】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、回転板６Ａ上の永久磁石は、任意の数に分割されていてもよい。逆に、回転板６Ａ上の永久磁石は、分割されていなくてもよく、全体に亘って着磁方向が同一方向であってもよい。また、固定子２の突起部１２の個数は任意の個数に変更してもよいし、底面板１１の周縁部に沿って筒状に一体的に形成されていてもよい。
【００３５】
また、回転板６Ｂ上の永久磁石は、平坦面７Ｂの周縁部に沿って均等に配列されている限り、任意の数に分割されていてもよい。このとき、永久磁石は、固定子３が発生する磁界の極数と同一になり、平坦面７Ｂの周縁部８Ｂに沿って異なる磁極が並ぶように、任意の数交互に配置されていればよい。また、固定子２の突起部１２の個数は、回転板６Ｂ上の永久磁石に対向して底面板１３の周縁部に沿って均等に並ぶように、任意の個数に変更してもよい。
【００３６】
また、回転子を構成する２つの回転板の形状としては円板状に限定されるものではなく、永久磁石を取り付ける面を有する形状であれば、図１３に示すような他の形状を採用してもよい。同図に示す本発明の変形例である回転板１０６Ｂは、略半球状を成しており、その周縁部に永久磁石９，１０を配置するための平坦部１０７Ｂが形成されている。
【符号の説明】
【００３７】
１…ベアリングレスモータ、２，３…固定子、４…回転子、５…連結軸（連結部材）、６Ａ，６Ｂ…回転板（回転部材）、７Ａ，７Ｂ…平坦面、９，１０…永久磁石、１２，１４…突起部、１５…コイル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な面が形成された２つの回転部材が、前記面に垂直な軸方向に沿って延在する連結部材によって連結されて成る回転子と、
前記２つの回転部材のうちの一方の回転部材の前記面に設けられた第１の永久磁石と、
前記２つの回転部材のうちの他方の回転部材の前記面上において、円周に沿って複数配列された第２の永久磁石と、
前記一方の回転部材の前記面に対面するように設けられた磁性材料を含む第１の固定子と、
前記他方の回転部材の前記面に対面するように設けられた磁性材料を含む第２の固定子と、
前記第２の固定子に対して、前記第２の永久磁石の配列方向に複数分割して巻き付けられ、前記他方の回転部材の前記面に向けて磁界を発生させるコイルと、
を備えることを特徴とするベアリングレスモータ。
【請求項２】
前記回転子は、円板状の前記２つの回転部材が、前記軸方向に沿って延在する柱状の前記連結部材によって連結されて成る、
ことを特徴とする請求項１記載のベアリングレスモータ。
【請求項３】
前記第１の永久磁石は、前記一方の回転部材の前記面の縁部に沿ってリング状に設けられ、
前記第２の永久磁石は、前記他方の回転部材の前記面の縁部に沿ってリング状に並ぶように複数設けられ、
前記第１の固定子は、前記第１の永久磁石に向けて伸びる突起部を有し、
前記第２の固定子は、前記第２の永久磁石に向けて伸びる複数の突起部を有し、
前記コイルは、前記第２の固定子の前記複数の突起部に巻き付けられている、
ことを特徴とする請求項２記載のベアリングレスモータ。
【請求項４】
前記回転子の前記軸方向に沿った長さＬ、及び前記回転子の前記面の前記軸方向に対して垂直な方向の幅Ｄが、下記式；
２×Ｄ＜Ｌ
の関係を有する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のベアリングレスモータ。
【請求項１】
互いに平行な面が形成された２つの回転部材が、前記面に垂直な軸方向に沿って延在する連結部材によって連結されて成る回転子と、
前記２つの回転部材のうちの一方の回転部材の前記面に設けられた第１の永久磁石と、
前記２つの回転部材のうちの他方の回転部材の前記面上において、円周に沿って複数配列された第２の永久磁石と、
前記一方の回転部材の前記面に対面するように設けられた磁性材料を含む第１の固定子と、
前記他方の回転部材の前記面に対面するように設けられた磁性材料を含む第２の固定子と、
前記第２の固定子に対して、前記第２の永久磁石の配列方向に複数分割して巻き付けられ、前記他方の回転部材の前記面に向けて磁界を発生させるコイルと、
を備えることを特徴とするベアリングレスモータ。
【請求項２】
前記回転子は、円板状の前記２つの回転部材が、前記軸方向に沿って延在する柱状の前記連結部材によって連結されて成る、
ことを特徴とする請求項１記載のベアリングレスモータ。
【請求項３】
前記第１の永久磁石は、前記一方の回転部材の前記面の縁部に沿ってリング状に設けられ、
前記第２の永久磁石は、前記他方の回転部材の前記面の縁部に沿ってリング状に並ぶように複数設けられ、
前記第１の固定子は、前記第１の永久磁石に向けて伸びる突起部を有し、
前記第２の固定子は、前記第２の永久磁石に向けて伸びる複数の突起部を有し、
前記コイルは、前記第２の固定子の前記複数の突起部に巻き付けられている、
ことを特徴とする請求項２記載のベアリングレスモータ。
【請求項４】
前記回転子の前記軸方向に沿った長さＬ、及び前記回転子の前記面の前記軸方向に対して垂直な方向の幅Ｄが、下記式；
２×Ｄ＜Ｌ
の関係を有する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のベアリングレスモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２５９６３８（Ｐ２０１１−２５９６３８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３１４５（Ｐ２０１０−１３３１４５）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（３０４０２３３１８）国立大学法人静岡大学 (416)
【Ｆターム（参考）】
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