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アキシャル型磁気浮上モータ コモンズ

国内特許コード P130008630
整理番号 S2012-0902-N0
掲載日 2013年3月6日
出願番号 特願2012-172943
公開番号 特開2014-033543
登録番号 特許第5963134号
出願日 平成24年8月3日(2012.8.3)
公開日 平成26年2月20日(2014.2.20)
登録日 平成28年7月8日(2016.7.8)
発明者
  • 増澤 徹
  • 長 真啓
出願人
  • 国立大学法人茨城大学
発明の名称 アキシャル型磁気浮上モータ コモンズ
発明の概要 【課題】本発明の目的は、アキシャル型磁気浮上モータのロータの回転中心軸を所定の位置に維持できるアキシャル型磁気浮上モータを提供することである。
【解決手段】本発明のアキシャル型磁気浮上モータは、直交座標系のZ軸方向に設けられた回転中心軸で回転するロータと、Z軸に沿って前記ロータの一側および他側に離間して配置された一側および他側ステータと、一側ステータに制御電流を供給する制御部とを有し、ロータには磁極を形成する複数の永久磁石を配置し、一側ステータと他側ステータに、制御部からロータに発生する回転トルクを制御すると共に、ロータの回転中心軸の位置を所定位置に維持する制御を行う前記制御電流を供給することを特徴とする。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



ロータを、磁気の作用によってその回転中心軸に沿って磁気浮上させながら非接触状態で回転させる磁気浮上モータが知られている。前記磁気浮上モータは、機械的な軸受けを使用しない構造から、例えば工作機械用の高速スピンドルなどの高速回転機構に用いられ、さらに小型化が可能なことから、例えば医療分野における人工心臓の遠心ポンプ用モータ等への応用が期待されている。





磁気浮上モータの構造としては、例えば、ステータに配置されたステータ巻線をロータに設けられた永久磁石に対向するように配置したアキシャル型磁気浮上モータが知られている。さらに前記ロータに遠心ポンプ機構を組み付けたアキシャル型磁気浮上モータを使用した遠心ポンプも知られている。





アキシャル型磁気浮上モータおよびアキシャル型磁気浮上モータを使用した遠心ポンプの一例が、特許文献1(特開2010-279230号公報)や特許文献2(特開2001-268981号公報)に開示されている。

産業上の利用分野



本発明はアキシャル型磁気浮上モータに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
X軸とY軸とZ軸を備える直交座標系の前記Z軸方向に設けられた回転中心軸で回転するロータと、
前記Z軸に沿って前記ロータの一側に離間して配置され、複数のコイルで構成される巻線を少なくとも1つ備えた一側ステータと、
前記Z軸に沿って前記ロータの他側に離間して配置され、複数のコイルで構成される巻線を少なくとも1つ備えた他側ステータと、
前記一側ステータの巻線および前記他側ステータの巻線に制御電流を供給する制御部と、を有し、
前記一側ステータおよび前記他側ステータはそれぞれ複数の突極を有するステータ鉄心を更に有し、前記各ステータ鉄心の前記各突極には前記巻線を構成する前記コイルが巻回されており、
前記ロータの前記一側ステータに対向する面および前記他側ステータに対向する面にそれぞれ、前記ロータの磁極を形成する複数の永久磁石を配置し、
前記一側ステータと前記他側ステータがそれぞれ備えている少なくとも1つの前記巻線に、前記制御部から前記ロータに発生する回転トルクを制御すると共に、前記ロータの前記回転中心軸の前記X軸および前記Y軸による座標の位置を所定位置に維持する制御を行う前記制御電流を供給する、
ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項2】
請求項1に記載のアキシャル型磁気浮上モータであって、
前記制御部が、前記ロータに発生する回転トルクを制御する回転トルク制御値、および前記ロータの前記X軸および前記Y軸による座標の位置を制御する回転中心軸位置制御値を演算し、演算された前記回転トルク制御値および前記回転中心軸位置制御値に基づき前記制御電流を発生して前記一側ステータおよび前記他側ステータの少なくとも一つの前記巻線に前記制御電流をそれぞれ供給する、ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項3】
請求項2に記載のアキシャル型磁気浮上モータであって、
演算された前記回転トルク制御値に基づき前記一側ステータおよび前記他側ステータがそれぞれ有する回転磁界発生用の極数Mは、前記ロータの磁石が作る極数Pと同じ数であり、
演算された前記回転中心軸位置制御値に基づき前記一側ステータおよび前記他側ステータがそれぞれ有する回転磁界発生用の極数Mは、前記ロータの磁石が作る極数Pに対してM=P±2の関係を有している、ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項4】
請求項1に記載のアキシャル型磁気浮上モータであって、
前記一側ステータと前記他側ステータはそれぞれ少なくとも第1巻線と第2巻線を備え、
前記制御部が、前記ロータに発生する回転トルクを制御する回転トルク制御値、および前記ロータの前記回転中心軸の前記X軸および前記Y軸による座標の位置を制御する回転中心軸位置制御値を演算し、
前記制御部が、演算された前記回転トルク制御値に基づいて前記制御電流を前記一側ステータと前記他側ステータの前記第1巻線にそれぞれ供給し、さらに演算された前記回転中心軸位置制御値に基づいて前記制御電流を前記一側ステータと前記他側ステータの前記第2巻線にそれぞれ供給し、
前記各第2巻線により作られる回転磁界の極数をMとし、前記ロータの磁石が作る極数をPとした場合に、M=P±2の関係が成立する、
ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項5】
請求項2に記載のアキシャル型磁気浮上モータであって、
前記制御部は演算処理部と出力部を有し、
前記演算処理部は、前記ロータの回転中心軸の計測された位置および前記ロータの計測された傾きに基づいて、前記ロータの回転中心軸の前記X軸および前記Y軸による座標の位置および前記ロータの傾きを制御するための回転中心軸位置制御値および傾き制御値を演算し、
前記出力部は、演算された前記回転中心軸位置制御値および傾き制御値に基づいて、前記一側ステータおよび前記他側ステータの前記巻線にそれぞれ前記制御電流を供給する、ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項6】
請求項4に記載のアキシャル型磁気浮上モータであって、
前記制御部は演算処理部と出力部とを有し、
前記演算処理部は、前記ロータの回転中心軸の計測された位置および前記ロータの計測された傾きに基づいて、前記ロータの回転中心軸の前記X軸および前記Y軸による座標の位置および前記ロータの傾きを制御するための回転中心軸位置制御値および傾き制御値を演算し、
前記出力部は、演算された前記回転中心軸位置制御値および傾き制御値に基づいて、前記一側ステータおよび前記他側ステータの前記第2巻線にそれぞれ、前記ロータの回転中心軸の位置および前記ロータの傾きを制御するための前記制御電流を供給する、ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項7】
請求項5あるいは請求項6に記載のアキシャル型磁気浮上モータであって、
前記演算処理部は、前記X軸周りの前記ロータの傾きの計測値と前記Y軸方向における前記回転中心軸の位置の計測値とに基づき、前記ロータの回転中心軸の位置および前記ロータの傾きを制御するための前記一側ステータおよび前記他側ステータの前記回転中心軸位置制御値および傾き制御値をそれぞれ演算する、ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。

【請求項8】
請求項5あるいは請求項6に記載のアキシャル型磁気浮上モータであって、
前記演算処理部は、前記Y軸周りの前記ロータの傾きの計測値と前記X軸方向における前記回転中心軸の位置の計測値とに基づき、前記ロータの回転中心軸の位置および前記ロータの傾きを制御するための前記一側ステータおよび前記他側ステータの前記回転中心軸位置制御値および傾き制御値をそれぞれ演算する、ことを特徴とするアキシャル型磁気浮上モータ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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