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AXIAL TYPE MAGNETIC LEVITATION MOTOR

Patent code P130008630
File No. S2012-0902-N0
Posted date Mar 6, 2013
Application number P2012-172943
Publication number P2014-033543A
Patent number P5963134
Date of filing Aug 3, 2012
Date of publication of application Feb 20, 2014
Date of registration Jul 8, 2016
Inventor
  • (In Japanese)増澤 徹
  • (In Japanese)長 真啓
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人茨城大学
Title AXIAL TYPE MAGNETIC LEVITATION MOTOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial type magnetic levitation motor which can maintain a rotation center axis of a rotor in the axial type magnetic levitation motor in a prescribed position.
SOLUTION: The axial type magnetic levitation motor includes: a rotor rotating with a rotation center axis arranged in a Z-axis direction of an orthogonal coordinate system; one side and other side stators arranged separately on one side and the other side of the rotor along a Z-axis; and a control section for supplying control current to the one side stator. A plurality of permanent magnets forming a magnetic pole are arranged in the rotor. The control section supplies the one side and other side stators with control current for controlling rotation torque generated in the rotor and controlling a position of the rotation center axis of the rotor so as to be maintained in a prescribed position.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明はアキシャル型磁気浮上モータに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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