JP2016093093A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸３０を支えるための消費電力を低減する。
【解決手段】モータ制御システム１では、コイル５０ａ、５０ｂは、永久磁石３５ａ、３５ｂとの間に電磁力を発生させて回転軸３０のうち軸受け３２に対して軸方向他方側を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する。ブラシ３８ａ〜３８ｄは、バネ４１ａ〜４１ａの弾性力によって整流子４３側に付勢されて、回転軸３０の回転に伴って整流子４３に摺動して整流子４３を通してコイル５１ａ、５１ｂに電流を出力する。ブラシ３８ａ〜３８ｄは、バネ４２ａ〜４２ａの弾性力によって整流子４４側に付勢されて、回転軸３０の回転に伴って整流子４４に摺動して整流子４４を通してコイル５０ａ、５０ｂに電流を出力する。磁気軸受けと軸受け３２とから回転軸３０が回転自在に支持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータに関するものである。

従来、電動モータにおいて、２つの磁気軸受けによって回転軸を回転自在に支持するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいて、磁気軸受け毎に、ロータの回転駆動用の励磁コイルと磁気軸受け用の励磁コイルとが共通のロータコアに回巻きされている。

ここで、ロータには、回転軸とともに永久磁石が設けられている。そして、回転駆動用の励磁コイルから発生される回転磁界が永久磁石に与えられることにより、ロータおよび回転軸に回転力を発生させる。磁気軸受け用の励磁コイルから発生される磁界が永久磁石に与えられることにより、回転軸を回転自在に支持する支持力を発生させる。

特開昭５９−６９５２２号公報

上記特許文献１の電動モータでは、２つの磁気軸受けを用いて回転軸を支持するため、回転軸を支持するのに要する消費電力が増大化する。

本発明は上記点に鑑みて、回転軸を支持するのに要する消費電力を低減するようにした電動モータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転軸（３０）の回転中心線（Ｓ１）を中心とする円周方向に並べられている複数の磁極を形成し、かつ回転軸を機械的軸受け（３２）を介して回転自在に支持するステータ（３１）と、
回転軸に支持されている複数の第１コイル（５１ａ、５１ｂ）および複数の第２コイル（５０ａ、５０ｂ）と、
回転軸に支持されて円周方向に並べられている複数の第１セグメント（４３ａ〜４３ｄ）を備え、複数の第１セグメントには複数の第１コイルのうち対応する第１コイルの端部側が接続されている第１整流子（４３）と、
第１整流子の回転に伴って複数の第１セグメントに摺動して複数の第１セグメントのうち接触する第１セグメントを順次替え、複数の第１コイルに対して接触する第１セグメントを通して電流を出力する複数の第１ブラシ（３８ａ〜３８ｄ）と、
回転軸に支持されて円周方向に並べられている複数の第２セグメント（４４ａ〜４４ｄ）を備え、複数の第２セグメントには複数の第２コイルのうち対応する第２コイルの端部側が接続されている第２整流子（４４）と、
第２整流子の回転に伴って複数の第２セグメントに摺動して複数の第２セグメントのうち接触する第２セグメントを順次替えて、複数の第２コイルに対して接触する第２セグメントを通して電流を出力する複数の第２ブラシ（３９ａ〜３９ｄ）と、を備え、
複数の第１コイルには、複数の第１ブラシから接触するセグメントを通して出力される電流と複数の磁極からの磁束とに基づいて回転中心線を中心として回転軸を回転させる回転力が電磁力として発生し、
複数の第２コイルは、複数の第２ブラシから接触する第２セグメントを通して出力される電流に基づいて複数の磁極との間に電磁力を発生させることにより回転軸のうち機械的軸受けからずれた部位を回転自在に支持する磁気軸受けを構成することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、回転軸の軸線方向一方側を機械的軸受けで支持し、回転軸の軸線方向他方側を磁気軸受けで支持するので、回転軸を支持するのに要する消費電力を低減することができる。

但し、機械的軸受けとは、転がり軸受、すべり軸受、および流体軸受のうちいずれか１つの軸受けを意味する。なお、転がり軸受は、回転軸の外周側に配置される軌道と、回転軸および軌道の間に配置される転動体とを備え、転動体が転がり運動することによって回転軸を支持する軸受けである。すべり軸受は、すべり面で軸を受ける軸受である。流体軸受は、液体、または気体によって支持される軸受である。さらに、本発明において、回転中心線の延出方向は、回転中心線が延びる方向である。

請求項２に記載の発明では、ステータには、回転軸の軸線のうち機械的軸受けからずれた部位を支点として回転軸を機械的軸受けを介して揺動自在に支持する回転軸支持部材（４５）が設けられており、第１、第２の整流子は、機械的軸受けに対して支点側に配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、回転軸が支点を中心として揺動した際に、第１整流子のうち第１ブラシが接触する接触部位が変位することを抑制することができる。このため、第１整流子および第１ブラシの間の接触不良が生じることを抑制することができる。

これに加えて、回転軸が支点を中心として揺動した際に、第２整流子のうち第２ブラシが接触する接触部位が変位することを抑制することができる。このため、第２整流子および第２ブラシの間の接触不良が生じることを抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 図１中II−II断面図である。 図１中III−III断面図である。 図１中IV−IV断面図である。 図１中V−V断面図である。 図１中の傾き制御用のコイル、および回転制御用のコイルの配置を示す断面図である。 Ｘ−Ｙ座標にて回転軸の傾きを示す図である。 Ｘ−Ｙ−Ｚ座標にて回転軸の傾きを示す図である。 図１中の電子制御装置の電気回路構成を示す電気回路図である。 図１中の電子制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 図１３中のステップの詳細を示すフローチャートである。 図１中のホールセンサの出力値等を示す図である。 図１中のホールセンサの出力値等を示す図である。 図１の回転軸の支持力Ｆａ−角度−回転数の関係を示す図である。 図１の電動モータの伝達関数−回転数の関係を示す図である。 図１の電動モータの振動加速度−回転数の関係を示す図である。 本発明の比較例におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第２実施形態における制御回路の支持処理を示すフローチャートである。 第２実施形態における傾き制御用コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第２実施形態における電動モータの伝達関数−回転速度の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 図２０中部分拡大図である。 本発明の第４実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。 本発明の第５実施形態におけるモータ制御システムの全体構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本発明のモータ制御システム１の第１実施形態の全体構成を示す。

本実施形態のモータ制御システム１は、図１に示すように、電動モータ１０、およびファン２０を備える。

電動モータ１０は、図１、図２、および図５に示すように、回転軸３０、ステータ３１、軸受け本体３２ａ、抑え部３３、永久磁石３５ａ、３５ｂ、および電機子３６を備える。

電動モータ１０には、図１および図２に示すように、永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、およびホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄが設けられている。

電動モータ１０は、図３および図４に示すように、ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ、ブラシホルダ４０、バネ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、および整流子４３、４４を備える。

図１の回転軸３０は、電機子３６の回転力をファン２０に出力する回転軸である。ファン２０は、その穴部２０ａに回転軸３０の軸線方向他方側端部が嵌合されることにより、ファン２０に回転軸３０が連結されている。本実施形態では、ファン２０として、例えば、遠心ファンが用いられている。

なお、図１において、軸方向一方側を図中下側とし、軸方向他方側を図中上側としている。

ステータ３１は、永久磁石３５ａ、３５ｂとともに固定子を構成する。ステータ３１は、その軸線が回転軸３０の回転中心線Ｓ１と一致するように形成されている。ステータ３１は、筒部３１ａ、蓋部３１ｂ、底部３１ｃを備える筐体である。筒部３１ａは、回転軸３０の回転中心線Ｓ１を中心とする筒状に形成されている。筒部３１ａの中空部内には、電機子３６、永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、永久磁石３５ａ、３５ｂ、ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ、ブラシホルダ４０、およびバネ４１ａ、４１ｂ、・・・、４２ｄなどが収納されている。

永久磁石３５ａ、３５ｂは、図５に示すように、筒部３１ａの内周面と電機子３６との間に配置されている。永久磁石３５ａ、３５ｂは、筒部３１ａの内周面に固定されている。永久磁石３５ａ、３５ｂは、軸方向から扇状に形成されている。永久磁石３５ａ
、３５ｂは、それぞれ、径方向内側に向けて磁極を形成している。永久磁石３５ａ、３５ｂのうち一方の磁極がＳ極となり、他方の永久磁石の磁極がＮ極となっている。

図１の蓋部３１ｂは、筒部３１ａの軸方向他方側を塞ぐように形成されている。蓋部３１ｂのうち軸線側には、軸方向他方側に突起する突起部６３が形成されている。突起部６３には、軸方向に貫通する貫通孔６４が形成されている。貫通孔６４には、回転軸３０が貫通している。

底部３１ｃは、筒部３１ａの軸方向一方側を塞ぐように形成されている。底部３１ｃのうち軸線側には、後述する軸受け本体３２ａを支持する回転軸支持部材４５が形成されている。

回転軸支持部材４５は、回転中心線Ｓ１を中心とする環状に形成されて、回転中心線Ｓ１の延出方向に貫通する貫通孔６６を備える。貫通孔６６は、その軸線が回転中心線Ｓ１に一致するように形成されている。貫通孔６６内には、回転軸３０の軸方向一方側が位置する。貫通孔６６は、回転中心線Ｓ１の延出方向一方側に開口する開口部（以下、下側開口部４６ａという）と、回転中心線Ｓ１の延出方向他方側に開口する開口部（以下、上側開口部という）とを備える。

なお、回転中心線Ｓ１の延出方向とは、回転中心線Ｓ１が延びる方向である。回転中心線Ｓ１の延出方向一方側は、図１中下側であり、回転中心線Ｓ１の延出方向他方側は、図１中下側である。

回転軸支持部材４５のうち上側開口部および下側開口部４６ａの間には、貫通孔６６を形成する内周面４７が設けられている。内周面４７は、回転中心線Ｓ１を中心とする環状に形成されて、後述する軸受け本体３２ａを摺動自在に支持する。内周面４７は、回転中心線Ｓ１を含む断面が後述する支点Ｐ１を中心とする円弧状に形成されている。

支点Ｐ１は、回転軸３０の軸線のうち軸受け本体３２ａに対して軸方向他方側に位置する。

軸受け本体３２ａは、回転軸３０の軸線方向一方側を回転自在に支持する機械的軸受けである。軸受け本体３２ａは、回転軸支持部材４５の貫通孔６６の内側に配置されている。本実施形態では、軸受け本体３２ａとして、例えば、転がり軸受が使用されている。転がり軸受は、回転軸３０の外周側に配置される軌道と、回転軸３０および軌道の間に配置される転動体とを備え、転動体が転がり運動することによって回転軸３０を支持する周知の軸受けである。

ブッシュ３２ｂは、軸受け本体３２ａとともに回転軸３０を回転自在に支持する軸受け３２を構成する。ブッシュ３２ｂは、軸受け本体３２ａを支える回転軸支持部材である。ブッシュ３２ｂは、回転中心線Ｓ１を中心とする環状に形成されている。ブッシュ３２ｂは、回転軸支持部材４５の内周面４７に摺動する側面４８を備える。側面４８は、回転中心線Ｓ１を含む断面が、支点Ｐ１を中心とする円弧状に形成されている。

本実施形態では、内周面４７の曲率半径ｒ１と側面４８の曲率半径ｒ２とが同一になっている。曲率半径ｒ１は、回転中心線Ｓ１を含む断面において、支点Ｐ１と内周面４７との間の距離である。曲率半径ｒ２は、回転軸３０の軸線を含む断面において、支点Ｐ１と側面４８との間の距離である。

本実施形態における軸受け３２および回転軸支持部材４５は、軸受け３２を介して回転軸３０を支点Ｐ１を中心とする揺動自在に支持する軸受け機構４９を構成する。

図１の抑え部３３は、貫通孔６４のうち内周側に配置されている。抑え部３３は、回転軸３０の回転中心線Ｓ１を中心とする環状に形成されている。抑え部３３および回転軸３０の間には、隙間が形成されている。抑え部３３は、後述するように、回転軸３０の回転中心線Ｓ１から回転軸３０が大きく傾いた状態で回転軸３０を支える軸受け部である。抑え部３３は、蓋部３１ｂによって支持されている。本実施形態の抑え部３３は、潤滑性を有する樹脂材料によって形成されている。

永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、回転軸３０のうち電機子３６および抑え部３３の間に配置されている。永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、突起部６３の基部側に位置する。永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、回転軸３０に固定されている。

永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、図２に示すように、それぞれ、扇状に形成されている。永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、回転軸３０の外周を覆うように組み合わされている。永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、それぞれ、回転軸３０の軸線を中心とする径方向外側に磁極を形成している。永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、それぞれの磁極がＳ極→Ｎ極→Ｓ極→Ｎ極の順に交互に並ぶように配置されている。永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄに磁束を付与する。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに対して、回転軸３０の回転中心線Ｓ１を中心とする径方向外側に配置されている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄと永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとの間には、隙間が形成されている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転軸３０の回転中心線Ｓ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、ステータ３１の筒部３１ａに固定されている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄは、回転軸３０の回転速度、および傾き角度を検出するためのもので、永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄから生じる磁界を検出するホール素子から構成されている。

図３のブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、電機子３６および軸受け３２の間に配置されている。ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、回転中心線Ｓ１を中心とする円周方向に同一間隔に並べられている。

ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、それぞれ、ブラシホルダ４０の長穴部内に配置されて径方向に移動可能に構成されている。ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、バネ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄのうち対応するバネの弾性力によって径方向内側（具体的には、整流子４３側）に押し付けられている。バネ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄは、それぞれ、ブラシホルダ４０の長穴部内に配置されている。ブラシホルダ４０は、ステータ３１によって支持されている。ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、回転軸３０の回転に伴って、整流子４３のセグメント４３ａ〜４３ｄに摺動する。

図４のブラシ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、それぞれ、ブラシホルダ４０の長穴部内に配置されて径方向に移動可能に構成されている。ブラシ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、バネ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄのうち対応するバネの弾性力によって径方向内側（具体的には、整流子４４側）に押し付けられている。バネ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、それぞれ、ブラシホルダ４０の長穴部内に配置されている。

ここで、ブラシ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、支点Ｐに対して軸方向他方側に配置され、ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは、支点Ｐに対して軸方向一方側に配置されている。

整流子４３は、セグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄを備える。セグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄは、回転軸３０の軸線を中心とする円弧状に等間隔で並べられている。セグメント４３ａ、４３ｃの間には、コイル５１ａが接続されている。コイル５１ａの一端部は、セグメント４３ａに接続され、コイル５１ａの他端部は、セグメント４３ｃに接続されている。

セグメント４３ｂ、４３ｄの間には、コイル５１ｂが接続されている。すなわち、コイル５１ｂの一端部がセグメント４３ｂに接続され、コイル５１ｂの他端部がセグメント４３ｄに接続されている。

セグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄは、筒部材６７を介して回転軸３０に固定されている。セグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄは、それぞれ、回転軸３０の軸方向から視て扇状に形成されている。ブラシ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、回転軸３０の回転に伴って、整流子４３のセグメント４４ａ〜４４ｄに摺動する。

筒部材６７は、回転軸３０の軸線を中心とする径方向外側に配置されている。筒部材６７は、回転軸３０の軸線を中心とする筒状に形成されている。筒部材６７は、その軸線が回転軸３０の軸線に一致するように形成されている。筒部材６７は、回転軸３０によって支持されている。

整流子４４は、セグメント４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄを備える。セグメント４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、回転軸３０の軸線を中心とする円弧状に等間隔で並べられている。セグメント４４ａ、４４ｃの間には、コイル５０ａが接続されている。すなわち、コイル５０ａの一端部がセグメント４４ａに接続され、コイル５０ａの他端部がセグメント４４ｃに接続されている。

セグメント４４ｂ、４４ｄの間には、コイル５０ｂが接続されている。すなわち、コイル５０ｂの一端部がセグメント４４ｂに接続され、コイル５０ｂの他端部がセグメント４４ｄに接続されている。

セグメント４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、筒部材６７を介して回転軸３０に固定されている。セグメント４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、それぞれ、回転軸３０の軸方向から視て扇状に形成されている。

本実施形態では、整流子４３、４４は、軸受け３２に対して支点Ｐ１側に配置されている。整流子４４は、支点Ｐ１よりも軸方向他方側に位置する。整流子４３は支点Ｐ１よりも軸方向一方側に位置する。支点Ｐ１は、回転軸３０の軸線のうち、整流子４４の回転中心と整流子４３の回転中心との間の中間点である。

電機子３６は、図５に示すように、コイル５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ、およびロータコア５２を備える。

ロータコア５２は、コイル５０ａ、５０ｂから発生する磁束（すなわち、磁界）を通過させるものである。さらに、ロータコア５２は、コイル５１ａ、５１ｂから発生する磁束（すなわち、磁界）を通過させるものである。ロータコア５２は、永久磁石３５ａ、３５ｂとともに磁気回路を構成する。

具体的には、ロータコア５２は、リング部５３、およびティース５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄを備える。リング部５３は、ステータ３１の筒部３１ａに対して径方向内側に配置されている。リング部５３は、回転軸３０に固定されている。

ティース５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、リング部５３から径方向外側に突出するように形成されている。ティース５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、それぞれ、回転軸３０の軸線を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。ティース５４ａ、５４ｂ、、５４ｃ、５４ｄは、それぞれ先端部側が円周方向に延びるように形成されている。

本実施形態のコイル５０ａ、５０ｂは、回転軸３０の支持力を発生させる傾き制御用コイルである。図６において、コイル５０ａ、５０ｂにおいて、×印は紙面垂直方向奥側に向けて電流が流れる状態を示し、黒点は、紙面垂直方向手前側に向けて電流が流れる状態を示している。

まず、コイル５０ｂは、図６に示すように、ティース５４ａ、５４ｃに回巻きされている。コイル５０ｂがティース５４ａを巻く方向とコイル５０ｂがティース５４ｃを巻く方向とは同一になっている。ティース５４ａ、５４ｃは、回転軸３０の軸線を中心として角度１８０度オフセットして配置されている。

コイル５０ａは、ティース５４ｂ、５４ｄに、回巻きされている。コイル５０ａがティース５４ｂを巻く方向とコイル５０ａがティース５４ｄを巻く方向とは同一になっている。ティース５４ｂ、５４ｄは、回転軸３０の軸線を中心として角度１８０度オフセットして配置されている。

本実施形態のコイル５１ａ、５１ｂは、電機子３６を回転させるための回転磁界を発生する回転駆動用コイルである。

図６において、コイル５１ａ、５１ｂにおいて、×印は、紙面垂直方向奥側に向けて電流が流れる状態を示し、黒点は、紙面垂直方向手前側に向けて電流が流れる状態を示している。

コイル５１ａは、ティース５４ａ、５４ｂに回巻きされている。ティース５４ａ、５４ｂは、回転軸３０の軸線を中心として角度９０度オフセットして配置されている。

コイル５１ｂは、ティース５４ｃ、５４ｄに回巻きされている。ティース５４ｃ、５４ｄは、回転軸３０の軸線を中心として角度９０度オフセットして配置されている。

本実施形態では、コイル５０ａ、５０ｂは、コイル５１ａ、５１ｂに対して、ステータ３１側（すなわち、径方向外側）に配置されている。

このようにコイル５０ａ、５０ｂとコイル５１ａ、５１ｂとは、共通のロータコア５２に回巻きされている。つまり、コイル５０ａ、５０ｂとコイル５１ａ、５１ｂとは、ロータコア５２を介して回転軸３０に取り付けられている。そして、コイル５０ａ、５０ｂに流れる電流とコイル５１ａ、５１ｂに流れる電流とは、電子制御装置（図１中ＥＣＵと記す）７０により制御される。

このように構成された電動モータ１０では、回転軸３０の軸線のうち整流子４３、４４の間の支点Ｐ１を支点として、回転軸３０の回転中心線Ｓ１から回転軸３０が傾くことが可能に構成される（図７、図８参照）。

図７、図８では、前記支点を原点０とし、回転軸３０の回転中心線Ｓ１をＺ軸とし、回転中心線Ｓ１に直交するＸ軸とＹ軸とを設定し、Ｚ軸（すなわち、回転中心線Ｓ１）に対して回転軸３０の軸線が角度θ傾いた例を示している。図７中の（ｘ０、ｙ０）は、回転軸３０のうち軸線方向他方側の端部（すなわち、ファン２０）のＸ−Ｙ座標を示している。

次に、本実施形態のモータ制御システム１の電気的構成について図９を参照して説明する。

電子制御装置７０は、図９に示すように、ブリッジ回路７１、７２、７３、および制御回路７４を備える。ブリッジ回路７１は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を備える。トランジスタＳＷ１、ＳＷ２は、バッテリＢａの正極電極と負極電極との間で直列接続されている。トランジスタＳＷ１、ＳＷ２の共通接続端子Ｔ１は、ブラシ３９ａに接続されている。

トランジスタＳＷ３、ＳＷ４は、バッテリＢａの正極電極と負極電極との間で直列接続されている。トランジスタＳＷ３、ＳＷ４の共通接続端子Ｔ２は、ブラシ３９ｃに接続されている。

このことにより、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のオン、オフによって、整流子４４を通してコイル５０ａ（或いは、５０ｂ）に流れる電流の方向、および電流値を制御することになる。

ブリッジ回路７２は、トランジスタＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８を備える。トランジスタＳＷ５、ＳＷ６は、バッテリＢａの正極電極と負極電極との間で直列接続されている。トランジスタＳＷ５、ＳＷ６の共通接続端子Ｔ３は、ブラシ３９ｂに接続されている。トランジスタＳＷ７、ＳＷ８は、バッテリＢａの正極電極と負極電極との間で直列接続されている。トランジスタＳＷ７、ＳＷ８の共通接続端子Ｔ４は、ブラシ３９ｄに接続されている。

このことにより、トランジスタＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８のオン、オフによって、整流子４４を通してコイル５０ｂ（或いは、５０ａ）に流れる電流の方向、および電流値を制御することができる。

ブリッジ回路７３は、トランジスタＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２を備える。トランジスタＳＷ９、ＳＷ１０は、バッテリＢａの正極電極と負極電極との間で直列接続されている。トランジスタＳＷ１１、ＳＷ１２の共通接続端子Ｔ５は、ブラシ３８ｂ、３８ｃに接続されている。

トランジスタＳＷ１１、ＳＷ１２は、バッテリＢａの正極電極と負極電極との間で直列接続されている。トランジスタＳＷ１１、ＳＷ１２の共通接続端子Ｔ６は、ブラシ３８ａ、３８ｄに接続されている。

このことにより、トランジスタＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２のオン、オフによって、整流子４３を通してコイル５１ａ、５１ｂに流れる電流の方向、および電流値を制御することになる。

制御回路７４は、マイクロコンピュータやメモリ等に構成されているもので、メモリに記憶されているコンピュータプログラムにしたがって、電機子３６に回転力を発生させるとともに、回転軸３０を支持する支持力を出力するための制御処理を実行する。制御回路７４は、制御処理の実行に伴って、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力信号に基づいて、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８、ＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２をスイッチング制御する。

制御回路７４がトランジスタＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２を制御して共通接続端子Ｔ５、Ｔ６からブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄおよび整流子４３を通してコイル５１ａ、５２ｂに電流を出力する。

例えば、制御回路７４がトランジスタＳＷ９、ＳＷ１２をオンして、トランジスタＳＷ１０、ＳＷ１１をオフする。このため、共通接続端子Ｔ５、Ｔ６の間において、ブラシ３８ｂ、３８ｄおよび整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｃ（或いは、４３ｂ、４３ｄ）を通してコイル５１ａ（或いは、５１ｂ）に電流が流がれる。共通接続端子Ｔ５、Ｔ６の間において、ブラシ３８ａ、３８ｃおよび整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｃ（或いは、４３ｂ、４３ｄ）を通してコイル５１ａ（或いは、５１ｂ）に電流が流れる。

このとき、コイル５１ａ、５１ｂには、コイル５１ａ、５１ｂ自体に流れる電流と永久磁石３５ａ、３５ｂからの磁束とに基づいて電磁力としての回転力が発生する。この回転力は、電機子３６（すなわち、回転軸３０）を回転中心Ｓ１を中心として第１回転方向に回転させる回転力である。

ここで、回転軸３０の回転に伴って、整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄのうちブラシ３８ａ、３８ｃがそれぞれ接触するセグメントが順次交替する。回転軸３０の回転に伴って、整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄのうちブラシ３８ｂ、３８ｄがそれぞれ接触するセグメントが順次交替する。

これにより、セグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄうちブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが接触するセグメントが替わる毎に、コイル５１ａ（或いは、５１ｂ）には、繰り返し第１回転方向に回転させる回転力が発生する。

一方、制御回路７４がトランジスタＳＷ９、ＳＷ１２をオフして、トランジスタＳＷ１０、ＳＷ１１をオンする。このため、共通接続端子Ｔ５、Ｔ６の間において、ブラシ３８ｂ、３８ｄおよび整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｃ（或いは、４３ｂ、４３ｄ）を通してコイル５１ａ（或いは、５１ｂ）に電流が流がれる。共通接続端子Ｔ５、Ｔ６の間において、ブラシ３８ａ、３８ｃおよび整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｃ（或いは、４３ｂ、４３ｄ）を通してコイル５１ａ（或いは、５１ｂ）に電流が流れる。

このとき、コイル５１ａ、５１ｂには、コイル５１ａ、５１ｂ自体に流れる電流と永久磁石３５ａ、３５ｂからの磁束とに基づいて、電磁力としての回転力が発生する。この回転力は、電機子３６（すなわち、回転軸３０）を回転中心Ｓ１を中心として第２回転方向に回転させる回転力である。第２回転方向は、第１回転方向と逆方向である。

ここで、回転軸３０の回転に伴って、整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄのうちブラシ３８ａ、３８ｃがそれぞれ接触するセグメントが順次交替する。回転軸３０の回転に伴って、整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄのうちブラシ３８ｂ、３８ｄがそれぞれ接触するセグメントが順次交替する。

これにより、セグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄうちブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄが接触するセグメントが替わる毎に、コイル５１ａ（或いは、５１ｂ）には、繰り返し、第２回転方向に回転させる回転力が発生する。

ここで、制御回路７４がトランジスタＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２を制御することにより、ブラシ３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄおよび整流子４３を通してコイル５１ａ、５１ｂに流れる電流の電流値を制御する。このことにより、コイル５１ａ、５１ｂに作用する回転力としての電磁力の大きさを制御することにより、回転軸３０（すなわち、電機子３６）の回転速度を制御することができる。

また、外乱により回転軸３０の軸線Ｓ２が回転軸３０の回転中心線Ｓ１がずれる場合がある。このとき、回転軸３０は、回転中心線Ｓ１を中心として回転しながら、支点Ｐ１を中心として揺動する。

これに対して、制御回路７４がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をスイッチング制御することにより、コイル５０ａに電流を流して、コイル５０ａと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間にて電機子３６を移動させる電磁力ｆ１、ｆ２を発生させる。

具体的には、次の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）の通りになる。
（ａ）ブラシ３９ａがセグメント４４ａに接触し、かつブラシ３９ｃがセグメント４４ｃに接触した状態で、トランジスタＳＷ１、ＳＷ４がオンし、かつトランジスタＳＷ２、ＳＷ３がオフしたときに、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２からセグメント４４ａ、４４ｃを通してコイル５０ａに対して電流を第１電流方向に流すことができる。
（ｂ）ブラシ３９ｃがセグメント４４ａに接触し、かつブラシ３９ａがセグメント４４ｃに接触した状態で、トランジスタＳＷ１、ＳＷ４がオフし、かつトランジスタＳＷ２、ＳＷ３がオンしたときに、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２からセグメント４４ａ、４４ｃを通してコイル５０ａに対して電流を第１電流方向に流すことができる。

このようにコイル５０ａに対して電流を第１電流方向に流すことにより、ティース５４ｂ、５４ｄに回巻きされるコイル５０ａと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間には、電磁力ｆ１が発生する。電磁力ｆ１は、電機子３６（すなわち、回転軸３０）をコイル５０ａの軸線方向一方側に移動させる力である。コイル５０ａの軸線方向は、ティース５４ｂ、５４ｄの軸線を結ぶ方向である。
（ｃ）ブラシ３９ａがセグメント４４ａに接触し、かつブラシ３９ｃがセグメント４４ｃに接触した状態で、トランジスタＳＷ１、ＳＷ４がオフし、かつトランジスタＳＷ２、ＳＷ３がオンしたときに、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２からセグメント４４ａ、４４ｃを通してコイル５０ａに対して電流を第２電流方向に流すことができる。第２電流方向は、コイル５０ａに対して第１電流方向と逆に電流が流れる方向である。
（ｄ）ブラシ３９ｃがセグメント４４ａに接触し、かつブラシ３９ａがセグメント４４ｃに接触した状態で、トランジスタＳＷ１、ＳＷ４がオンし、かつトランジスタＳＷ２、ＳＷ３がオフしたときに、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２からセグメント４４ａ、４４ｃを通してコイル５０ａに電流を第２電流方向に流すことができる。

このようにコイル５０ａに対して電流を第２電流方向に流すことにより、ティース５４ｂ、５４ｄに回巻きされるコイル５０ａと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間には、電磁力ｆ２が発生する。電磁力ｆ２は、電機子３６（すなわち、回転軸３０）をコイル５０ａの軸線方向他方側に移動させる力である。

制御回路７４がコイル５０ａに対して電流が流れる方向を第１電流方向から第２電流方向（或いは、第２電流方向から第１電流方向）に変えることにより、コイル５０ａと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間に発生する電磁力の方向を変えることができる。制御回路７４がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４をスイッチング制御してコイル５０ａに流れる電流値を制御することにより、コイル５０ａと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間に作用する電磁力ｆ１、ｆ２の大きさを制御することができる。

制御回路７４がトランジスタＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８をスイッチング制御することにより、コイル５０ｂに電流を流してコイル５０ｂと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間にて電機子３６を移動させる電磁力ｆ３、ｆ４を発生させる。

具体的には、次の（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）の通りになる。
（ｅ）ブラシ３９ｂがセグメント４４ｂに接触し、かつブラシ３９ｄがセグメント４４ｄに接触した状態で、トランジスタＳＷ５、ＳＷ８がオンし、かつトランジスタＳＷ６、ＳＷ７がオフしたときに、共通接続端子Ｔ３、Ｔ４からセグメント４４ｂ、４４ｄを通してコイル５０ｂに対して電流を第３電流方向に流すことができる。
（ｆ）ブラシ３９ｄがセグメント４４ｂに接触し、かつブラシ３９ｂがセグメント４４ｄに接触した状態で、トランジスタＳＷ５、ＳＷ８がオフし、かつトランジスタＳＷ６、ＳＷ７がオンしたときに、共通接続端子Ｔ３、Ｔ４からセグメント４４ｂ、４４ｄを通してコイル５０ｂに対して電流を第３電流方向に流すことができる。

このようにコイル５０ｂに対して電流を第３電流方向に流すことにより、ティース５４ａ、５４ｃに回巻きされるコイル５０ｂと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間には、電磁力ｆ３が発生する。電磁力ｆ３は、電機子３６（すなわち、回転軸３０）をコイル５０ｂの軸線方向一方側に移動させる力である。コイル５０ｂの軸線方向は、ティース５４ａ、５４ｃの軸線を結ぶ方向である。
（ｇ）ブラシ３９ｂがセグメント４４ｂに接触し、かつブラシ３９ｄがセグメント４４ｄに接触した状態で、トランジスタＳＷ５、ＳＷ８がオフし、かつトランジスタＳＷ６、ＳＷ７がオンしたときに、共通接続端子Ｔ３、Ｔ４からセグメント４４ｂ、４４ｄを通してコイル５０ｂに対して電流を第４電流方向に流すことができる。第４電流方向とは、第３電流方向に対して逆の方向である。
（ｈ）ブラシ３９ｄがセグメント４４ｂに接触し、かつブラシ３９ｂがセグメント４４ｄに接触した状態で、トランジスタＳＷ５、ＳＷ８がオンし、かつトランジスタＳＷ６、ＳＷ７がオフしたときに、共通接続端子Ｔ３、Ｔ４からセグメント４４ｂ、４４ｄを通してコイル５０ｂに対して電流を第４電流方向に流すことができる。

このようにコイル５０ｂに対して電流を第４電流方向に流すことにより、ティース５４ａ、５４ｃに回巻きされるコイル５０ｂと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間には、電磁力ｆ４が発生する。電磁力ｆ４は、電機子３６（すなわち、回転軸３０）をコイル５０ｂの軸線方向他方側に移動させる力である。

制御回路７４がコイル５０ｂに対して電流が流れる方向を第３電流方向から第４電流方向（或いは、第４電流方向から第３電流方向）に変えることにより、コイル５０ｂと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間に発生する電磁力の方向を変えることができる。制御回路７４がトランジスタＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８をスイッチング制御してコイル５０ｂに流れる電流値を制御することにより、コイル５０ｂと永久磁石３５ａ、３５ｂとの間に作用する電磁力ｆ３、ｆ４の大きさを制御することができる。

ここで、コイル５０ａの軸線方向とコイル５０ｂの軸線方向とは直交する方向である。電磁力ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４をそれぞれ単位ベクトルとする。このような電磁力ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４および電磁力ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に掛ける係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を用いて、回転中心線Ｓ１に回転軸３０の軸線Ｓ２を近づけるための支持力Ｆａを下記の数式１で表すことができる。

Ｆａ＝Ｋ１・ｆ１＋Ｋ２・ｆ２＋Ｋ３・ｆ３＋Ｋ４・ｆ４・・・（数式１）
制御回路７４がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、、ＳＷ７、ＳＷ８を制御して共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４からコイル５０ａ、５０ｂに流す電流を制御する。このため、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４が制御されることにより、支持力Ｆａの大きさ、および支持力Ｆａの方向を制御することができる。

次に、本実施形態の制御回路７４による制御処理について図１０〜図１５を参照して説明する。

制御回路７４は、図１０、図１１のフローチャートにしたがって支持処理を実行する。図１０、図１１は制御処理を示すフローチャートである。

まず、図１０のステップ１００において、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄにより永久磁石３４ａ、３４ｂによって生じる磁界を検出する。

ここで、Ｘ−Ｙ座標において、ホールセンサ３７ａ、３７ｃが並ぶ方向をＸ方向とし、ホールセンサ３７ｂ、３７ｄが並ぶ方向をＹ方向とする。ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分ｄｓ１（＝Ｈａ−Ｈｃ：図１６参照）を求める。当該差分ｄｓ１は、回転軸３０の回転角度情報を示す。そして、この差分ｄｓ１に基づいて、現時刻の回転軸３０の回転角度（すなわち、回転位置）を算出する（ステップ１１０）。

次に、回転軸３０が中心軸Ｓ１から傾くことを妨げる支持制御（ステップ１２０）と、回転軸３０を回転させる回転制御（ステップ１３０）とを並列的に実行する。なお、支持制御（ステップ１２０）、および回転制御（ステップ１３０）の詳細は後述する。次に、回転軸３０の回転を続行するか否かを判定する（ステップ１４０）。その後、回転軸３０の回転を続行するとして、ステップ１４０でＹＥＳと判定すると、ステップ１１０に戻る。次いで、制御処理を停止させる停止指令が外部から入力されるまで、ステップ１００、１１０、１２０、１３０、およびステップ１４０のＹＥＳ判定を繰り返す。その後、停止指令が外部から入力されると、ステップ１４０でＮ０と判定して、制御処理を終了する。

次に、回転制御（ステップ１３０）について説明する。

まず、上記ステップ１１０で算出される回転軸３０の回転角度を時間で微分して回転軸３０の回転速度を求める。これに加えて、スイッチングＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２を制御することにより、前記求めた回転軸３０の回転速度を目標回転速度に近づけるようにコイル５１ａ、５１ｂに流れる電流を制御する。このため、コイル５１ａ、５１ｂには、当該電流と永久磁石３５ａ、３５ｂからの磁束によって回転力としての電磁力が発生する。このため、回転軸３０（すなわち、電機子３６）の回転角度を目標回転速度に近づけることができる。

次に、支持制御（ステップ１２０）について図１１を参照して説明する。図１１は、図１０中ステップ１２０の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップ１２１において、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力信号に基づいて、回転軸３０の回転中心線Ｓ１に対する回転軸３０の傾きθ（図７参照）を算出する。

具体的には、現時刻におけるホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａと現時刻におけるホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分ｄｓ１（＝Ｈａ−Ｈｃ）を求める。そして、差分ｄｓ１の振幅値Ａ１と基準信号ｋ１の振幅値Ａ０の差分ｄＡ（＝Ａ１−Ａ０：図１２Ａ参照）によって、ファン２０のＸ座標（回転軸３０の軸線方向他方側端部のＸ座標）を求める。

ここで、振幅値Ａ１は、現時刻における差分ｄｓ１の振幅値を示す。差分ｄｓ１が零になったタイミングと現時刻との間の時間をΔＴとする。振幅値Ａ０は、基準信号ｋ１が零になるタイミングからΔＴ経過したときの基準信号ｋ１の振幅である。

そして、差分（Ａ１−Ａ０）が大きくなるほど、Ｘ座標（Ｘ０）が大きくなり、差分（Ａ１−Ａ０）が小さくなるほど、Ｘ座標（Ｘ０）が大きくなる。基準信号ｋ１は、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａの理論値とホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃの理論値との差分（＝出力信号Ｈａの理論値−出力信号Ｈｃの理論値）である。

ここで、回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｓ１に一致した状態で回転軸３０が回転した際のホールセンサ３７ａから出力される出力信号Ｈａを出力信号Ｈａの理論値としている。回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｓ１に一致した状態で回転軸３０が回転した際のホールセンサ３７ｃから出力される出力信号Ｈｃを出力信号Ｈｃの理論値としている。

さらに、現時刻におけるホールセンサ３７ｂの出力信号Ｈｂと現時刻におけるホールセンサ３７ｄの出力信号Ｈｄとの差分ｄｑ（＝Ｈｂ−Ｈｄ）を求め、この差分ｄｑの振幅Ｂ１と基準信号ｋ２の振幅値Ｂ０との差分ｄＢ（＝Ｂ１−Ｂ０：図１２Ｂ参照）に基づいて、ファン２０のＹ座標（すなわち、回転軸３０の軸線方向他方側端部のＹ座標）を求める。

基準信号ｋ２は、ホールセンサ３７ｂの出力信号Ｈｂの理論値とホールセンサ３７ｄの出力信号Ｈｄの理論値との差分（＝出力信号Ｈｂの理論値−出力信号Ｈｄの理論値）である。ここで、回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｓ１に一致した状態で回転軸３０が回転した際のホールセンサ３７ｂから出力される出力信号Ｈｂを出力信号Ｈｂの理論値としている。回転軸３０の軸線が回転軸３０の回転中心線Ｓ１に一致した状態で回転軸３０が回転した際のホールセンサ３７ｄから出力される出力信号Ｈｄを出力信号Ｈｄの理論値としている。

振幅値Ｂ１は、現時刻における差分ｄｑの振幅値を示す。振幅値Ｂ０は、上記基準信号ｋ１が零になるタイミングからΔＴ経過したときの基準信号ｋ２の振幅である。そして、差分ｄＢが大きくなるほど、Ｙ座標（Ｙ０）が大きくなる。差分ｄＢが小さくなるほど、Ｙ座標（Ｙ０）が小さくなる。

このように求められたファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）に基づいて回転中心線Ｓ１に対する回転軸３０の傾きθ（角度）を算出する。なお、本実施形態では、傾きθは、Ｚ軸および回転軸３０の軸線Ｓ２の間でＺ軸から回転軸３０の軸線Ｓ２に向けて時計回り方向に形成される角度である（図７参照）。

次に、ステップ１２２において、ファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）に基づいて、回転中心線Ｓ１に対する回転軸３０の軸線Ｓ２を近づけるために励磁すべきコイルをコイル５０ａ、５０ｂから選択する。つまり、傾いた回転軸３０の軸線Ｓ２を回転中心線Ｓ１に近づけるのに通電すべきコイルをコイル５０ａ、５０ｂから選択する。以下、このように選択したコイルを選択コイルという。

次に、ステップ１２３において、回転軸３０の回転速度が高速であるか否かを判定する。

具体的には、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分（Ｈａ−Ｈｃ）を求め、この求めた差分（Ｈａ−Ｈｃ）の時間に対する変化に基づいて、回転軸３０の回転速度を算出する。この算出した回転速度（以下、算出回転速度Ｖという）が所定速度以上であるか否かを判定する。

算出回転速度Ｖが所定速度以上であるとき、回転軸３０の回転速度が高速であるとしてステップ１２３でＹＥＳと判定する。この場合、回転軸３０の軸線Ｓ２を回転中心線Ｓ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａをコイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間で発生させるために、上記選択コイルに出力するべき電流を、（Ｘ０、Ｙ０）および傾きθに基づいて算出する（ステップ１２４）。

一方、算出回転速度Ｖが所定速度未満であるとき、回転軸３０の回転速度が低速であるとしてステップ１２３でＮＯと判定する。この場合、回転軸３０の軸線Ｓ２を回転中心線Ｓ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａをコイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間で発生させるために、上記選択コイルに出力するべき電流を、（Ｘ０、Ｙ０）および傾きθに基づいて算出する（ステップ１２６）。

ここで、傾きθが大きいほど、回転軸３０の軸線Ｓ２を回転中心線Ｓ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａは、大きくなる。これに加えて、回転軸３０の回転速度が高くなる程、回転軸３０の軸線Ｓ２を回転中心線Ｓ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａは、小さくなる。すなわち、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、支持力Ｆａは、小さくなる（図１３参照）。

図１３は、縦軸を支持力Ｆａとし、横軸を傾き角度θとし、回転軸３０が低速、或いは高速で回転している場合において、支持力Ｆａと傾き角度θとの関係を示すグラフである。回転軸３０が低速で回転しているときグラフは、回転軸３０が高速で回転しているときのグラフよりも勾配が大きい。

そこで、回転軸３０が高速で回転しているときに、図１３の高速回転時の支持力Ｆａ−傾きθの関係を示すグラフに基づいて、上記選択コイルに出力するべき電流を算出する（ステップ１２６）。

一方、回転軸３０が低速で回転しているときに、図１３の低速回転時の支持力Ｆａ−傾きθの関係を示すグラフに基づいて、上記選択コイルに出力するべき電流を算出する（ステップ１２４）。

このように回転軸３０の回転速度、（Ｘ０、Ｙ０）、および傾きθに基づいて、上記選択コイルに出力するべき電流を算出する。これに伴い、この算出した電流を上記選択コイルに出力するために、ブリッジ回路７１のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ６を制御する。これにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から上記選択コイルに電流が出力される。このため、選択コイルおよび永久磁石３５の間で支持力Ｆａが発生する。よって、支持力Ｆａによって回転中心線Ｓ１に回転軸３０を近づけることができる。

ここで、同一傾き角度θの場合において回転軸３０が低速で回転している場合には、回転軸３０が高速で回転している場合に比べて、選択コイルおよび永久磁石３５の間で支持力Ｆａが大きくなる。

以上説明した本実施形態によれば、モータ制御システム１は、回転軸３０の軸方向一方側を軸受け３２を介して回転自在に支持するステータ３１と、ステータ３１によって支持されて、回転軸３０の回転中心線Ｓ１を中心とする円周方向に並べられている２つの磁極を形成する永久磁石３５ａ、３５ｂとを備える。コイル５１ａ、５１ｂは、回転軸３０に支持されているコイルであって、このコイルに流れる電流と永久磁石３５ａ、３５ｂからの磁束とに基づいて電機子３６を回転させる電磁力を発生させる。コイル５０ａ、５０ｂは、回転軸３０に支持されて、永久磁石３５ａ、３５ｂとの間に電磁力を発生させることにより回転軸３０のうち軸受け３２に対して軸方向他方側を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する。すなわち、コイル５０ａ、５０ｂは、回転軸３０の軸線のうち軸受け３２からずれた部位を回転自在に支持する磁気軸受けを構成する。

整流子４３は、回転軸３０に支持されて、コイル５１ａ、５１ｂに接続されている。整流子４４は、回転軸３０に支持されて、コイル５０ａ、５０ｂに接続されている。ブラシ３９ａ〜３９ｄは、バネ４２ａ〜４２ａの弾性力によって整流子４３側に押し付けられて、回転軸３０の回転に伴って整流子４４のセグメント４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄに摺動して整流子４４を通してコイル５０ａ、５０ｂに電流を出力する。

ブラシ３８ａ〜３８ｄは、バネ４１ａ〜４１ａの弾性力によって整流子４４側に押し付けられて、回転軸３０の回転に伴って整流子４３のセグメント４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄに摺動して整流子４３を通してコイル５１ａ、５１ｂに電流を出力する。

電子制御装置７０は、回転中心線Ｓ１から回転軸３０の軸線が傾くことを妨げる電磁力がコイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間に発生させるようにコイル５０ａ、５０ｂに流れる電流を制御することを特徴とする。

以上により、永久磁石３５ａ、３５ｂおよびコイル５０ａ、５０ｂから構成される磁気軸受けと軸受け３２とから回転軸３０が回転自在に支持されることになる。これにより、回転軸３０を支えるために１つの磁気軸受けを用いることになる。したがって、回転軸３０を支えるための消費電力を低減するようにした電動モータ１０、電子制御装置７０、およびモータ制御システム１を提供することができる。

本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、支持力Ｆａを小さくしている。このため、支持力Ｆａを発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂで消費される電力を低減することができる。

ここで、図１６に示すように、回転軸３０の軸方向一方側を軸受け３２ｃを介して回転自在に支持部材４５Ａを支持する電動モータ１０Ａにおいて、軸受け３２ｃが支持部材４５Ａに対して固定されている場合には、回転軸３０のうち軸受け３２ｃ側が支点Ｐ２となる。この支点Ｐ２を中心として、回転軸３０の軸線が回転中心線Ｓ１から傾くことが自在に構成されていることになる。このため、回転軸３０が回転する際に傾き振動が生じると、ブラシ３８ａ〜３８ｄがバネ４１ａ〜４１ｄの弾性力に伴って変位したり、ブラシ３９ａ〜３９ｄがバネ４２ａ〜４２ｄの弾性力に伴って変位する。回転軸３０の傾き振動とは、回転軸３０が回転する際に、回転中心線Ｓ１を中心とする径方向に回転軸３０の軸線が揺れ動く現象のことである。

したがって、ブラシ３８ａ〜３８ｄと整流子４３のセグメント４３ａ〜４３ｄとの間の接触不良が生じたり、ブラシ３９ａ〜３９ｄと整流子４４のセグメント４４ａ〜４４ｄとの間の接触不良が生じる恐れがある。

これに対して、本実施形態では、軸受け機構４９では、回転軸支持部材４５は、ステータ３１によって支持されて、かつ回転軸３０の軸線のうち軸受け３２に対して軸方向他方側の位置を支点Ｐ１とする。この支点Ｐ１を中心として回転軸３０を軸受け３２を介して揺動自在に支持する。これに加えて、整流子４３、４４は、支点Ｐ１側に配置されていることを特徴とする。

このため、ブラシ３８ａ〜３８ｄとセグメント４３ａ〜４３ｄとの間の接触部位の変動を抑えることができる。よって、ブラシ３８ａ〜３８ｄとセグメント４３ａ〜４３ｄとの間の接触が良好になる。さらに、ブラシ３９ａ〜３９ｄとセグメント４４ａ〜４４ｄとの間の接触部位の変動を抑えることができる。よって、ブラシ３９ａ〜３９ｄと整流子４４のセグメント４４ａ〜４４ｄとの間の接触が良好になる。

特に、本実施形態では、支点Ｐ１は、回転軸３０の軸線のうち、整流子４４の回転中心と整流子４３の回転中心との間の中間点である。このため、ブラシ３８ａ〜３８ｄとセグメント４３ａ〜４３ｄとの間の接触部位の変動を確実に抑えることができる。さらに、ブラシ３９ａ〜３９ｄとセグメント４４ａ〜４４ｄとの間の接触部位の変動を確実に抑えることができる。

図１４において、横軸は、回転軸３０の回転数Ｎ（すなわち、回転速度）である。縦軸は、電動モータ１０の振動系を示す伝達関数である。伝達関数では、回転軸３０の傾き振動を振動源としてこの振動源から生じる遠心力を入力としている。回転軸３０の傾き振動とは、回転軸３０が回転する際に、回転中心線Ｓ１を中心とする径方向に回転軸３０が揺れ動く現象のことである。伝達関数では、電動モータ１０のうち回転軸３０および電機子３６以外の所定部位（例えば、ステータ３１）の振動加速度を出力としている。

実線で示すＤｅは、本実施形態の電動モータ１０の振動系を示す伝達関数である。鎖線は支持力Ｆａを小さくしたときの電動モータ１０の振動系を示す伝達関数であり、一点鎖線は支持力Ｆａを大きくしたときの電動モータ１０の振動系を示す伝達関数を示している。

ここで、支持力Ｆａが小さい場合の伝達関数のピークは、回転軸３０の回転数が低速であるときに生じている。支持力Ｆａが大きい場合の伝達関数のピークは、回転軸３０の回転数が高速であるときに生じている（図１４参照）。このため、支持力Ｆａが小さい場合には、回転軸３０の回転数が低速であるときに電動モータ１０に共振が生じる。一方、支持力Ｆａが大きいときには、回転軸３０の回転数が高速であるときに電動モータ１０に共振が生じる。

そこで、本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているとき支持力Ｆａを小さくし、回転軸３０が低速で回転しているとき支持力Ｆａを大きくする。すなわち、回転軸３０の回転数によって、支持力Ｆａの大きさを切り替えている。このため、電動モータ１０の振動系において、ピークを抑えた伝達関数Ｄｅを形成することになる。これにより、電動モータ１０において共振が生じ難くすることができる。

以上により、回転軸３０の傾き振動が起因して、電動モータ１０に生じる振動加速度Ｓｋを回転速度Ｎの使用範囲に亘って低減することができる（図１５参照）。使用範囲は、電動モータ１０において実際に使用される回転軸３０の回転数Ｎの範囲である。

なお、図１５において、横軸は、回転軸３０の回転数Ｎである。縦軸は、電動モータ１０のうち回転軸３０、電機子３６以外の所定部位（例えば、ステータ３１）に生じる振動加速度である。鎖線は支持力Ｆａを小さくしたとき電動モータ１０の上記所定部位に生じる振動加速度を示し、一点鎖線は支持力Ｆａを大きくしたときに電動モータ１０のうち上記所定部位に生じる振動加速度を示している。実線で示すＳＫは、本実施形態の電動モータ１０の上記所定部位に生じる振動加速度を示す。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、回転軸３０の軸線Ｓ２が回転中心線Ｓ１から傾くことを妨げるために、回転軸３０の軸線Ｓ２を回転中心線Ｓ１に近づける支持力Ｆａを発生させた例について説明したが、これに代えて、回転軸３０をその回転方向に移動させる復元力Ｆｂを発生させる本第２実施形態について説明する。

本実施形態と上記第１実施形態とは、制御回路７４の支持制御（ステップ１２０）が相違する。そこで、以下、本実施形態の支持制御（ステップ１２０）について説明する。図１７は、制御回路７４の支持制御の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップ１２３において、回転軸３０の回転速度が高速であるか否かを判定する。

具体的には、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分（Ｈａ−Ｈｃ）を求めるとともに、この求めた差分（Ｈａ−Ｈｃ）の時間に対する変化に基づいて、回転軸３０の回転速度を算出する。この算出した回転速度（以下、算出回転速度Ｖという）が所定速度以上であるか否かを判定する。

算出回転速度Ｖが所定速度以上であるとき、回転軸３０の回転速度が高速であるとしてステップ１２３でＹＥＳと判定する。この場合、回転中心線Ｓ１から回転軸３０を傾くことを妨げる復元力Ｆｂをコイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間で発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂに出力するべき電流を算出する（ステップ１２６Ａ）。

一方、算出回転速度Ｖが所定速度未満であるとき、回転軸３０の回転速度が低速であるとしてステップ１２３でＮＯと判定する。この場合、回転中心線Ｓ１から回転軸３０を傾くことを妨げる復元力Ｆｂをコイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間で発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂに出力するべき電流を算出する（ステップ１２４Ａ）。

本実施形態の復元力Ｆｂは、ファン２０（すなわち、回転軸３０）を回転方向に移動させる電磁力である。復元力Ｆｂは、ファン２０と回転中心線Ｓ１との間の距離をＬとし、ファン２０（すなわち、回転軸３０）の回転数をＶとし、減衰係数をＣとしたとき、復元力Ｆｂは（Ｌ×Ｖ×Ｃ）から定まる電磁力である（図２３参照）。本実施形態のファン２０の軸心は、回転軸３０の軸方向他端部側端部の軸心である。

ここで、距離Ｌは、ファン２０のＸＹ座標（ｘ０、ｙｏ）によって求められる。Ｘ座標（ｘ０）は、上記第１実施形態で説明したように、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分ｄｓ（＝Ｈａ−Ｈｃ）に基づいて求められる。Ｙ座標（ｙｏ）は、ホールセンサ３７ｂの出力信号Ｈｂとホールセンサ３７ｄの出力信号Ｈｄとの差分ｄｑ（＝Ｈｂ−Ｈｄ）に基づいて求められる。回転数Ｖは、上述の如く、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分（Ｈａ−Ｈｃ）に基づいて算出される。ファン２０（すなわち、回転軸３０）の回転方向は、ファン２０の軸心のＸＹ座標（ｘ０、ｙｏ）によって求められる。

そこで、本実施形態では、ステップ１２４Ａ、１２６Ａにおいて、ファン２０のＸＹ座標（ｘ０、ｙｏ）、および（Ｌ×Ｖ×Ｃ）に基づいて、コイル５０ａ、５０ｂに出力するべき電流を算出する。復元力Ｆｂが大きくなるほど、コイル５０ａ、５０ｂに出力するべき電流は大きくなる。

このようにステップ１２４Ａ、１２６Ａで算出した電流をコイルに出力するために、ブリッジ回路７１のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２・・・ＳＷ６を制御する。これにより、共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ａ、５０ｂに電流が出力される（ステップ１２５）。このため、コイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間には、回転中心線Ｓ１を中心とするファン２０の回転方向にファン２０を移動させる復元力Ｆｂとしての電磁力が発生する。

このように回転方向に作用する復元力Ｆｂは、コイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間に作用する。このため、外乱等によって回転中心線Ｓ１から回転軸３０の軸線Ｓ２が傾くことが妨げられる。

ここで、回転軸３０の回転数が高くなる程、回転中心線Ｓ１から回転軸３０から傾くことを妨げるのに必要な復元力Ｆｂは、小さくなる。すなわち、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、上記必要な復元力Ｆｂは、小さくなる。

そこで、回転軸３０が高速で回転しているとしてステップ１２３でＹＥＳと判定したときには、減衰係数Ｃを小さくして、コイル５０ａ、５０ｂに出力するべき電流を小さくする（ステップ１２６Ａ）。一方、回転軸３０が低速で回転しているとしてステップ１２３でＮＯと判定したときには、減衰係数Ｃを大きくして、コイル５０ａ、５０ｂに出力するべき電流を大きくする（ステップ１２４Ａ）。つまり、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、減衰係数Ｃを小さくして、コイル５０ａ、５０ｂに流れる電流を小さくすることができる。

以上説明した本実施形態によれば、電子制御装置７０は、ブリッジ回路７１を制御して、ファン２０と回転中心線Ｓ１との間の距離をＬとし、減衰係数をＣとしたとき、ファン２０の回転方向に移動させる復元力Ｆｂ（＝Ｌ×Ｖ×Ｃ）をコイル５０ａ、５０ｂおよび永久磁石３５ａ、３５ｂの間に発生させる。これにより、外乱が生じても、回転軸３０の回転中心線Ｓ１から回転軸３０の軸線Ｓ２が傾くことが妨げられる。

以上により、永久磁石３５ａ、３５ｂおよびコイル５０ａ、５０ｂから構成される磁気軸受けと軸受け本体３２ａとから回転軸３０が回転自在に支持されることになる。これにより、回転軸３０を支えるために１つの磁気軸受けを用いることになる。したがって、回転軸３０を支えるための消費電力を低減することができる。

本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、ブリッジ回路７１、７２からコイル５０ａ、５０ｂに出力される電流を小さくする。このため、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、復元力Ｆｂを小さくしている。したがって、復元力Ｆｂを発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂで消費される電力を低減することができる。

図１９において、回転軸３０の回転数Ｎを横軸とし、電動モータ１０の振動系を示す伝達関数を縦軸としたグラフを示す。伝達関数では、回転軸３０の傾き振動を振動源としてこの振動源から生じる遠心力を入力としている。伝達関数では、電動モータ１０のうち回転軸３０および電機子３６以外の所定部位（例えば、ステータ３１）の振動加速度を出力としている。

グラフＤｅは、本実施形態の電動モータ１０の振動系を示す伝達関数を示す。鎖線のグラフは、減衰係数Ｃが小さい場合の伝達関数であり、一点鎖線は減衰係数Ｃが大きい場合の伝達関数である。

ここで、回転軸３０が低速で回転しているときには、減衰係数Ｃ（すなわち、復元力Ｆｂ）が小さい方が、減衰係数Ｃが大きい場合に比べて、伝達関数が大きくなる（図１９参照）。一方、回転軸３０が高速で回転しているときには、減衰係数Ｃが小さい場合に比べて、減衰係数Ｃが大きい場合の方が、伝達関数が大きくなる。

そこで、本実施形態では、回転軸３０が高速で回転しているとき減衰係数Ｃを小さくし、回転軸３０が低速で回転しているとき減衰係数Ｃを大きくする。すなわち、回転軸３０の回転数によって、減衰係数Ｃ（すなわち、復元力Ｆｂ）の大きさを切り替えて、伝達関数が大きくなることを抑制する。これにより、電動モータ１０において、共振が生じ難くすることができる。

以上により、減衰家数Ｃを回転数Ｎによって切り替えるので、上記第１実施形態と同様に、回転数Ｎの使用範囲に亘って、電動モータ１０において振動加速度を低減することができる。これにより、低振動化を図ることができる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、内周面４７の曲率半径ｒ１と側面４８の曲率半径ｒ２とを同一にした例について説明したが、これに代えて、内周面４７の曲率半径ｒ１よりも側面４８の曲率半径ｒ２を小さくした本第３実施形態について図２０、図２１を参照して説明する。

図２０は、本第３実施形態のモータ制御システム１の全体構成を示す断面図である。図２１は、図２０の部分拡大図である。

本実施形態と上記第１実施形態とは、軸受け３２のブッシュ３２ｂの側面４８が相違するだけで、軸受け３２のブッシュ３２ｂの側面４８以外の構成は、同じである。このため、本実施形態の軸受け３２のブッシュ３２ｂの側面４８について説明し、その他の構成の説明を省略する。

軸受け３２のブッシュ３２ｂの側面４８は、回転軸３０の軸線Ｓ２を中心とする環状に形成されている。側面４８は、その回転軸３０の軸線Ｓ２を含む断面が、支点Ｐ３を中心とする円弧状に形成されている。支点Ｐ３は、支点Ｐ１よりも軸方向一方側（図２１中下側）に位置する。このため、内周面４７および支点Ｐ３の間の半径（すなわち、曲率半径）ｒ２は、側面４８および支点Ｐ１の間の半径（すなわち、曲率半径）ｒ１よりも小さくなる。

このように構成される本実施形態では、軸受け機構４９では、回転軸３０の回転に伴って軸受け３２の側面４８が回転軸支持部材４５の内周面４７に対して摺動する。このことにより、軸受け機構４９が、上記第１実施形態と同様に、回転軸３０を軸受け３２を介して支点Ｐ１を中心として揺動自在に支持することができる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、回転軸支持部材４５の内周面４７を球面状に形成した例について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、回転軸支持部材４５の内周面４７を図２２のように構成する。

図２２は、本第４実施形態のモータ制御システム１の全体構成を示す断面図である。

本実施形態と上記第１実施形態とは、回転軸支持部材４５の内周面４７が相違するだけで、ブッシュ３２ｂの内周面４７以外の構成は、同じである。このため、本実施形態のブッシュ３２ｂの内周面４７について説明し、その他の構成の説明を省略する。以下、説明の便宜上、本実施形態のブッシュ３２ｂの内周面４７を内周面４７ａとする。

本実施形態の回転軸支持部材４５の内周面４７ａは、回転中心線Ｓ１を中心として環状に形成されて、かつ回転中心線Ｓ１に直交する断面が円形状に形成されている。さらに、内周面４７ａは穴部４６のうち回転中心線Ｓ１に直交する断面の面積が回転中心線Ｓ１の延出方向他方側（図２２中上側）から延出方向一方側（図２２中下側）に向かうほど徐々に小さくなるように形成されている。回転中心線Ｓ１の延出方向は、回転中心線Ｓ１が延びる方向である。

このように構成されている本実施形態では、軸受け機構４９では、回転軸３０の回転に伴って軸受け３２の側面４８が回転軸支持部材４５の内周面４７に対して摺動する。このことにより、軸受け機構４９が、上記第１実施形態と同様に、回転軸３０を軸受け３２を介して支点Ｐ１を中心として揺動自在に支持することができる。

（第５実施形態）
本第５実施形態では、上記第１実施形態のモータ制御システム１において、軸受け機構４９として自動調心スラスト軸受けを構成する例について説明する。

図２３は、本第４実施形態のモータ制御システム１の全体構成を示す断面図である。

本実施形態と上記第１実施形態とは、軸受け機構４９が相違するだけで、軸受け機構４９以外の構成は、同じである。このため、本実施形態の軸受け機構４９について説明し、その他の構成の説明を省略する。

本実施形態の軸受け機構４９は、図１の軸受け３２に代わる軸受け３２ｄ、および回転軸支持部材４５を備える。

軸受け３２ｄおよび回転軸支持部材４５は、軸受け３２ｄを介して回転軸３０を支点Ｐ１を中心とする揺動自在に支持する軸受け機構４９を構成する。

回転軸３０が回転中心線Ｓ１を中心として回転する際に、軸受け３２ｄが回転軸支持部材４５の内周面４７に対して摺動する。このことにより、軸受け機構４９が、上記第１実施形態と同様に、回転軸３０を軸受け３２を介して支点Ｐ１を中心として揺動自在に支持することができる。

本実施形態の軸受け機構４９は、回転軸３０が回転中心線Ｓ１を中心として回転する際に、回転軸３０の軸線を自動的に回転中心線Ｓ１に一致させる周知の自動調心スラスト軸受けを構成する。

（他の実施形態）
（１）本発明を実施する際に、上記第１、第２の実施形態を組み合わせて実施してもよい。すなわち、上記第１実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理と、上記第２実施形態におけるステップ１２０の支持制御処理とを並列に実施する。このため、電子制御装置７０がコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流す電流を制御することにより、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づける支持力Ｆａと回転軸３０を回転方向に移動させる復元力Ｆｂ（＝Ｌ×Ｖ×Ｃ）とを発生させる。

このとき、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、支持力Ｆａを小さする。これに加えて、回転軸３０が高速で回転しているときには、回転軸３０が低速で回転しているときに比べて、減衰係数Ｃを小さくして、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を小さくする。つまり、支持力Ｆａおよび減衰係数Ｃ（すなわち、復元力Ｆｂ）の両方を回転軸３０の回転速度によって切り替えることになる。

（２） 上記第１〜第５の実施形態では、本発明の電動モータ１０として直流電動機を用いた例について説明したが、これに代えて、同期型の三相交流モータの電動モータ１０としてもよい。

（３） 上記第１〜第５の実施形態では、機械的軸受けである軸受け３２として、転がり軸受を用いた例について説明したが、これに代えて、軸受け３２として、すべり軸受、および流体軸受を用いてもよい。すべり軸受は、すべり面で軸を受ける軸受である。流体軸受は、液体、または気体によって支持される軸受である。

（４） 上記第１〜第５の実施形態では、コイル５１ａ、５１ｂに磁束を与える永久磁石と、回転軸３０にコイル５０ａ、５０ｂに磁束を与える永久磁石として、共通の永久磁石３５ａ、３５ｂを用いた例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

コイル５１ａ、５１ｂに磁束を与える永久磁石と、回転軸３０にコイル５０ａ、５０ｂに磁束を与える永久磁石とをそれぞれ独立して設けてもよい。

（５） 上記第１〜第５の実施形態では、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄで回転軸３０の回転速度や回転角度を求める例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ以外に回転軸３０の回転速度や回転角度を求めるセンサ（例えば、光学式エンコーダ）を設ける。

（６） 上記第１〜第５の実施形態では、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄによって、回転軸３０の回転中心線Ｓ１に対する傾き角度θ、回転軸３０の軸線方向他方側端部（すなわち、ファン２０）のＸＹ座標、および回転軸３０の回転角度を検出した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび永久磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄによって、回転中心線Ｍ１に対する回転軸３０の傾き角度θ、および回転軸３０の軸線方向他方側端部のＸＹ座標を検出する。

さらに、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄおよび永久磁石３４ａ、３４ｂ以外の他の回転センサによって、回転軸３０の回転角度を検出してもよい。この場合には、他の回転センサを回転軸３のうち軸受け３２側に配置してもよい。

（７） 上記第１〜第５の実施形態では、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａとホールセンサ３７ｃの出力信号Ｈｃとの差分（Ｈａ−Ｈｃ）に基づいて、回転軸３０の回転速度を算出した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。

すなわち、ホールセンサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄの出力信号に基づいてファン２０のＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）を求め、ＸＹ座標（Ｘ０、Ｙ０）の時間に対する変化から回転軸３０の回転速度を算出してもよい。

（８） なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

このように構成される第１〜第５の実施形態および他の実施形態において、次のように本発明を表現することができる。
（ａ）本発明は、電動モータの第２コイルに流れる電流を制御する制御装置であって、第２コイルに流れる電流を制御して、回転中心線に回転軸を近づける電磁力を発生させることにより、回転中心線から回転軸の軸線が傾くことを妨げる回転軸制御手段（Ｓ１２３〜Ｓ１２６）を備えることを特徴とする。
（ｂ）本発明では、回転軸制御手段は、回転中心線に対する回転軸の傾き角度を検出する傾き角度検出センサ（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）の検出値に基づいて、傾き角度が大きくなるほど、第２コイルに流す電流を大きくして電磁力を大きくすることを特徴とする。
（ｃ）本発明では、回転軸制御手段は、回転軸の回転を検出する回転センサ（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）の検出値に応じて、回転軸の回転数が所定速度以上であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２３）と、
回転軸の回転数が所定速度以上であると判定手段が判定したときには、回転軸の回転数が所定速度未満であると判定手段が判定したときに比べて、電磁力が小さくなるように、第２コイルに流す電流を制御する第１電流制御手段（Ｓ１２４、Ｓ１２５、Ｓ１２６）と、を備えることを特徴とする。
（ｄ）本発明では、電動モータの第２コイルに流れる電流を制御する制御装置であって、第２コイルに流す電流を制御して、回転軸が回転中心線から傾くことを妨げるために、回転軸をその回転方向に移動させる電磁力を発生させる回転軸制御手段（Ｓ１２３、Ｓ１２４Ａ、Ｓ１２６Ａ、Ｓ）を備え、
回転軸の回転中心線と回転軸の軸線方向他方側との間の距離と回転軸の回転数とをそれぞれ検出するための回転センサ（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ）により検出される距離をＬとし、回転センサにより検出される回転軸の回転数をＶとし、係数をＣとしたとき、電磁力は、Ｌ×Ｖ×Ｃによって定まる力であることを特徴とする。
（ｅ）本発明では、回転軸制御手段は、回転センサの検出値に基づいて、回転軸の回転数が所定速度以上であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２３）と、
回転軸の回転数が所定速度以上であると判定手段が判定したときには、回転軸の回転数が所定速度未満であると判定手段が判定したときに比べて、Ｃを小さくして、第１コイルに流す電流を小さくする第２電流制御手段（Ｓ１２４Ａ、Ｓ１２５、Ｓ１２６Ａ）と、を備えることを特徴とする。
（ｆ）本発明では、モータ制御システムにおいて、電動モータ、および制御装置を備えることを特徴とする。

次に、上記第１〜第５の実施形態の構成要素と特許請求の範囲との間の対応関係について説明する。

まず、ステップ１２０が回転軸制御手段に対応し、ステップ１２４、１２５、１２６が第１電流制御手段に対応し、ステップ１２３が判定手段に対応し、ステップ１２４Ａ、１２５、１２６Ａが第２電流制御手段を構成している。

１ モータ制御システム
１０ 電動モータ
３０ 回転軸
３２ 軸受け（機械的軸受け）
３１ ステータケース（ステータ）
３５ａ、３５ｂ 永久磁石（磁石）
３６ ロータ
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ ホールセンサ（回転センサ、角度検出センサ）
４３、４４ 整流子（第１、第２の整流子）
４１ａ〜４１ａ バネ（第１弾性部材）
４２ａ〜４２ａ バネ（第２弾性部材）
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ コイル（第１コイル：回転駆動用コイル）
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ コイル（第２コイル：傾き制御用コイル）
５２ ステータコア
７０ 電子制御装置（制御装置）
７３ 制御回路

Claims (10)

1. 回転軸（３０）の回転中心線（Ｓ１）を中心とする円周方向に並べられている複数の磁極を形成し、かつ前記回転軸を機械的軸受け（３２）を介して回転自在に支持するステータ（３１）と、
   前記回転軸に支持されている複数の第１コイル（５１ａ、５１ｂ）および複数の第２コイル（５０ａ、５０ｂ）と、
   前記回転軸に支持されて前記円周方向に並べられている複数の第１セグメント（４３ａ〜４３ｄ）を備え、前記複数の第１セグメントには前記複数の第１コイルのうち対応する第１コイルの端部側が接続されている第１整流子（４３）と、
   前記第１整流子の回転に伴って前記複数の第１セグメントに摺動して前記複数の第１セグメントのうち接触する第１セグメントを順次替え、前記複数の第１コイルに対して前記接触する第１セグメントを通して電流を出力する複数の第１ブラシ（３８ａ〜３８ｄ）と、
   前記回転軸に支持されて前記円周方向に並べられている複数の第２セグメント（４４ａ〜４４ｄ）を備え、前記複数の第２セグメントには前記複数の第２コイルのうち対応する第２コイルの端部側が接続されている第２整流子（４４）と、
   前記第２整流子の回転に伴って前記複数の第２セグメントに摺動して前記複数の第２セグメントのうち接触する第２セグメントを順次替えて、前記複数の第２コイルに対して前記接触する第２セグメントを通して電流を出力する複数の第２ブラシ（３９ａ〜３９ｄ）と、を備え、
   前記複数の第１コイルには、前記複数の第１ブラシから前記接触するセグメントを通して出力される電流と前記複数の磁極からの磁束とに基づいて前記回転中心線を中心として前記回転軸を回転させる回転力が電磁力として発生し、
   前記複数の第２コイルは、前記複数の第２ブラシから前記接触する第２セグメントを通して出力される電流に基づいて前記複数の磁極との間に電磁力を発生させることにより前記回転軸のうち前記機械的軸受けからずれた部位を回転自在に支持する磁気軸受けを構成することを特徴とする電動モータ。
2. 前記ステータには、前記回転軸の軸線のうち前記機械的軸受けからずれた部位を支点として前記回転軸を前記機械的軸受けを介して揺動自在に支持する回転軸支持部材（４５）が設けられており、
   前記第１、第２の整流子は、前記機械的軸受けに対して前記支点側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記複数の第１ブラシを前記複数の第１セグメント側に弾性力によって押す第１弾性部材（４１ａ〜４２ａ）と、
   前記複数の第２ブラシを前記複数の第２セグメント側に弾性力によって押す第２弾性部材（４２ａ〜４２ａ）と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。
4. 前記回転軸支持部材は、前記回転中心線の延出方向一方側に凹んで、かつ前記回転中心線の延出方向他方側に開口する穴部（４６）を形成する内周面（４７）を備え、
   前記内周面は、前記回転中心線を中心として環状に形成されて、かつ前記回転中心線を含む断面が前記支点を中心とする円弧状に形成されており、
   前記機械的軸受けには、前記回転軸の軸線を中心として環状に形成されて、前記支点を中心とする円弧状に形成されている側面（４８）が形成されており、
   前記回転軸の揺動に伴って前記機械的軸受けの前記側面が前記回転軸支持部材の前記内周面に対して摺動することにより、前記回転軸支持部材が前記回転軸を前記機械的軸受けを介して揺動自在に支持することを特徴とする請求項２または３に記載の電動モータ。
5. 前記回転軸支持部材は、前記回転中心線の延出方向一方側に凹んで、かつ前記回転中心線の延出方向他方側に開口する穴部（４６）を形成する内周面（４７）を備え、
   前記内周面は、前記回転中心線を中心として環状に形成されて、かつ前記回転中心線を含む断面が前記支点を中心とする円弧状に形成されており、
   前記機械的軸受けには、前記回転軸の軸線を中心として環状に形成されて、前記軸線のうち所定位置（Ｐ２）を中心とする円弧状に形成されている側面（４８）が形成されており、
   前記所定位置（Ｐ２）を中心とする前記側面（４８）の曲率半径（Ｒ２）は、前記支点（Ｐ１）を中心とする前記内周面の曲率半径（Ｒ１）未満であり、
   前記回転軸の揺動に伴って前記機械的軸受けの前記側面が前記回転軸支持部材の前記内周面に対して摺動することにより、前記回転軸支持部材が前記回転軸を前記機械的軸受けを介して揺動自在に支持することを特徴とする請求項２または３に記載の電動モータ。
6. 前記回転軸支持部材は、前記回転中心線の延出方向一方側に凹んで、かつ前記回転中心線の延出方向他方側に開口する穴部（４６）を形成する内周面（４７）を備え、
   前記内周面は、前記回転中心線を中心として環状に形成されて、かつ前記穴部のうち前記回転中心線に直交する断面の面積が前記延出方向他方側から前記延出方向一方側に向かうほど徐々に小さくなるように形成されており、
   前記機械的軸受けには、前記回転軸の軸線を中心として環状に形成されて、前記支点を中心とする円弧状に形成されている側面（４８）が形成されており、
   前記回転軸の揺動に伴って前記機械的軸受けの前記側面が前記回転軸支持部材の前記内周面に対して摺動することにより、前記回転軸支持部材が前記回転軸を前記機械的軸受けを介して揺動自在に支持することを特徴とする請求項２または３に記載の電動モータ。
7. 前記第１、第２の整流子のうち一方の整流子は、前記支点に対して軸方向一方側に配置され、他方の整流子が前記支点に対して軸方向他方側に配置されていることを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載の電動モータ。
8. 前記支点は、前記回転軸の軸線のうち前記第１、第２の整流子の回転中心の間の中間点であることを特徴とする請求項７に記載の電動モータ。
9. 前記第１、第２の整流子は、前記第１、第２のコイルと前記機械的軸受けとの間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電動モータ。
10. 前記回転軸支持部材および前記機械的軸受けは、前記回転軸が回転する際に前記回転軸の軸線を自動的に前記回転中心線に近づける自動調心スラスト軸受けを構成することを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。

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