JP6638465B2 - 電動モータ、およびモータ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、電動モータ、およびモータ制御システムに関するものである。

従来、電動モータにおいて、回転自在に支持されている回転軸と、この回転軸に対して径方向外側に配置されているステータと、回転軸に支持されているロータとを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻かれているステータコイルとを備える。ロータは、ステータに対して径方向外側に配置されて複数の磁極を形成する複数の永久磁石と、複数の永久磁石を支持し、かつ回転軸に支持されている釣り鐘状のヨークとを備える。

回転軸のうちステータに対して軸線方向の一方側には、回転軸の軸線を中心とする円板状のセンサ用永久磁石が配置されている。センサ用永久磁石に対して軸線方向の一方側には、センサ用永久磁石から発生される磁界を検出する３つのホール素子が設けられている。

制御回路は、３つのホール素子の検出信号に基づいてロータ（すなわち、回転軸）の回転位置を検出し、この検出されたロータの回転位置に基づいてステータコイルに流れる電流を制御してロータの回転を制御する。

特開平１−３５６０２４号公報

本発明者等は、上記特許文献１に記載の電動モータを参考にして、回転軸のうち軸線方向一方側を回転自在に支持する機械軸受けを採用し、回転軸が機械軸受けを中心として回転中心線に対して傾くことを自在に構成し、回転軸のうち機械軸受けよりも軸線方向他方側を磁気軸受けで回転自在に支持する電動モータについて検討した。

この電動モータでは、この磁気軸受けとして、ロータの複数の永久磁石とステータコアに巻かれている支持用コイルとを有するものを用いる。

さらに、回転軸のうちステータに対して軸線方向一方側に、回転軸の軸線を中心とする円板状のセンサ用永久磁石を配置し、センサ用永久磁石に対して軸線方向の一方側に、センサ用永久磁石から発生される磁界を検出する３つのホールセンサを配置する。

制御回路は、３つのホールセンサの検出信号に基づいて回転中心線に対するセンサ用永久磁石のずれ量（ｘ、ｙ）を検出する。ずれ量（ｘ、ｙ）は、回転軸の回転中心線をＺ軸とするＸＹＺ座標において回転軸の軸線のうちセンサ用永久磁石の中心と重なる位置を示すＸ座標、Ｙ座標である。

制御回路は、この検出されるずれ量（ｘ、ｙ）に基づいて回転中心線に対する回転軸の軸線の傾きを検出し、この検出される回転軸の軸線の傾きに応じて支持用コイルに流す電流を制御して、複数の永久磁石と支持用コイルとの間に作用する電磁力によって回転軸の軸線を回転中心線に近づける。

ここで、回転軸のうちステータおよび機械的軸受けの間にセンサ用永久磁石を配置すると、センサ用永久磁石および機械軸受けの間の距離が短くなる。このため、回転軸の軸線が回転中心線に対して傾いた際のセンサ用永久磁石の位置のずれ量（ｘ０、ｙ０）が小さくなる。したがって、回転中心線に対して回転軸の軸線が傾いた際に生じる３つのホールセンサの検出信号の変化量は微少になる。このため、回転中心線に対する回転軸の軸線の傾きを精度よく検出することができないため、回転中心線に回転軸の軸線を近づける制御を精度良く実施することができない。

本発明は上記点に鑑みて、回転中心線に回転軸の軸線を近づける制御を精度良く実施するようにした電動モータ、およびモータ制御システム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、支持部材（３１）に支持されて、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（３２）と、
回転軸のうち機械的軸受けに対して軸線方向他方側に支持されているロータケース（６０）と、複数の磁極を形成する永久磁石（６１）とを備えるロータ（３６）と、
支持部材に支持されて、ロータを回転軸とともに回転させる回転力を永久磁石との間に発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
支持部材に支持されて、複数の磁極との間に電磁力を発生させて、機械的軸受けよりも回転軸の軸線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第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、
複数の磁極から発生される磁束を検出する複数の磁気センサ（３７ａ、３７ｂ）と、を備え、
回転軸のうち機械的軸受け側を支点として当該回転軸が回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されており、
複数の磁気センサの検出信号に基づいて制御装置（７０）が回転軸の回転中心線に対する傾き角度を求め、この求められた傾き角度に基づいて制御装置が第２コイルに流れる電流を制御して複数の磁極および第２コイルの間の電磁力によって回転中心線に回転軸の軸線を近づけるようになっており、
第１コイルおよび第２コイルが、機械的軸受けに対して軸線方向他方側に配置され、ロータケースのうち回転軸に支持されているロータ支持部（６０ａ）が、第１コイルおよび第２コイルに対して軸線方向他方側に配置されており、
複数の磁気センサは、永久磁石よりも軸線方向一方側に配置されており、
さらに複数の磁気センサは、ロータケースのうち軸線方向一方側端部に対向している。

以上により、第１コイルおよび第２コイルと、機械的軸受けとの間にロータ支持部を配置する場合に比べて、機械的軸受けおよびロータ支持部の間の距離を大きくすることができる。したがって、回転軸のうち機械的軸受け側を支点として当該回転軸が回転中心線に対して傾いた際に、回転中心線と回転軸の軸線との間に形成される角度に対する、ロータの永久磁石のずれ量が大きくなる。よって、回転中心線に対して回転軸が傾いた際に生じる磁気センサの出力信号の変化量は大きくなる。このため、回転中心線に対する回転軸の軸線の傾きを精度よく検出することができるため、回転中心線に回転軸の軸線を近づける制御を精度良く実施することができる。

さらに、請求項１に記載の発明によれば、回転軸の軸線方向他方側を回転自在に支持する電磁力を発生させる役割とロータを回転させる磁界を発生する役割とを共通の永久磁石によって果たしている。このため、回転軸の軸線方向他方側を回転自在に支持するために電磁力を発生させる永久磁石とロータを回転させる磁界を発生させる永久磁石とを別々に設ける場合に比べて電動モータの体格を小型化することができる。

ここで、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。

請求項６に記載の発明では、モータ制御システムにおいて、支持部材（３１）に支持されて、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（３２）と、
回転軸のうち機械的軸受けに対して軸線方向他方側に支持されているロータケース（６０）と、複数の磁極を形成する永久磁石（６１）とを備えるロータ（３６）と、
支持部材に支持されて、ロータを回転軸とともに回転させる回転力を永久磁石との間に発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
支持部材に支持されて、複数の磁極との間に電磁力を発生させて、機械的軸受けよりも回転軸の軸線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第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、
複数の磁極から発生される磁束を検出する複数の磁気センサ（３７ａ、３７ｂ）と、
制御装置（７０）と、を備え、
回転軸のうち機械的軸受け側を支点として当該回転軸が回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されており、
制御装置は、複数の磁気センサの検出信号に基づいて回転軸の回転中心線に対する傾き角度を求め、この求められた傾き角度に基づいて第２コイルに流れる電流を制御して永久磁石および第２コイルの間の電磁力によって回転中心線に回転軸の軸線を近づけるようになっており、
第１コイルおよび第２コイルが、機械的軸受けに対して軸線方向他方側に配置され、ロータケースのうち回転軸に支持されているロータ支持部（６０ａ）が、第１コイルおよび第２コイルに対して軸線方向他方側に配置されており、
複数の磁気センサは、永久磁石よりも軸線方向一方側に配置されており、
さらに複数の磁気センサは、ロータケースのうち軸線方向一方側端部に対向している。

以上により、機械的軸受けおよびロータ支持部の間の距離を大きくすることができるので、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

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中の回転制御用のコイルの配置を示す断面図である。 図１中の傾き制御用のコイルの配置を示す断面図である。 図１中のロータの構造を示す斜視図である。 図１中VI−VI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。 第１実施形態における傾き制御用ｕ１相コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第１実施形態における傾き制御用ｖ１相コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第１実施形態における傾き制御用ｗ１相コイルによって生じる電磁力を示す図である。 第１実施形態における電磁力ｆｕ１、ｆｖ１、ｆｗ１、および支持力Ｆａの関係を示す図である。 第１実施形態における回転制御用のコイルによって生じる電磁力を示す図である。 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１５中のステップの詳細を示すフローチャートである。 図１５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信号、およびその基準信号を示す図である。 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。 本発明の第２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２２中のロータの構造を示す斜視図である。 本発明の第３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３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３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。

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３に示すように、回転軸３０、センターピース３１、軸受け３２、抑え部３３、ステータ３５、ロータ３６、およびホールセンサ３７ａ、３７ｂを備える。

回転軸３０は、ロータ３６の回転力をファン２０に伝える回転軸である。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。

センターピース３１は、筒部３１ａ、およびフランジ部３１ｂを備える支持部材である。筒部３１ａは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１（図８参照）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、回転軸３０が配置されている。フランジ部３１ｂは、筒部３１ａの軸線方向一方側から径方向の外側に突起するように形成されている。センターピース３１は、プレート４０に固定されている。径方向とは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする径方向である。

軸受け３２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３２は、センターピース３１の筒部３１ａに対して径方向内側に配置されている。軸受け３２は、筒部３１ａにより支持されている。軸受け３２は、抑え板４１によって軸線方向一方側から支持されている。本実施形態では、軸受け３２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。

抑え部３３は、ロータケース６０のうちロータ支持部６０ａと軸受け３２との間に配置されている。抑え部３３は、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とするリング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、回転軸３０の回転中心線Ｍ１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、センターピース３１の筒部３１ａ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。

ステータ３５は、図１に示すように、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、およびステータコア５２を備える。

ステータコア５２は、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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、ステータコア５２は、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ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。ステータコア５２は、複数の永久磁石６１とともに磁気回路を構成する。

具体的には、ステータコア５２は、図１および図２に示すように、リング部５３、およびティース５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、５４ｈ、５４ｉ、５４ｊ、５４ｋ、５４ｌを備える。リング部５３は、センターピース３１の筒部３１ａに対して回転軸３０の軸線Ｍ２を中心とする径方向外側に配置されている。リング部５３は、筒部３１ａに固定されている。

ティース５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、５４ｈ、５４ｉ、５４ｊ、５４ｋ、５４ｌ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、・・・５４ｌは、それぞれ、回転軸３０の回転中心線Ｍ１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、５４ｅ、５４ｆ、５４ｇ、５４ｈ、５４ｉ、５４ｊ、５４ｋ、５４ｌは、それぞれ先端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５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、ロータ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３に本実施形態のコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃの配置を示す。図３では、説明の便宜上、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの図示を省略する。図３において、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃにおいて、×印は、紙面垂直方向の手前側から奥側に向けて電流が流れる状態を示し、黒点は、紙面垂直方向の奥側から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５１ａは、Ｕ１相コイルであって、ティース５４ｃ、５４ｄ、５４ｉ、５４ｊに巻かれている。ティース５４ｃ、５４ｉは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向において角度１８０度オフセットして配置されている。ティース５４ｄ、５４ｊは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５４ｃに巻かれているコイル５０ａとティース５４ｄに巻かれているコイル５０ａとは、異なる方向に巻かれている。ティース５４ｉに巻かれているコイル５０ａとティース５４ｊに巻かれているコイル５０ａとは、異なる方向に巻かれている。

コイル５１ｂは、Ｖ１相コイルであって、ティース５４ａ、５４ｂ、５４ｇ、５４ｈに、巻かれている。ティース５４ａ、５４ｇは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向において角度１８０度オフセットして配置されている。ティース５４ｂ、５４ｈは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５４ａに回巻きされているコイル５０ｂとティース５４ｂに回巻きされているコイル５０ｂとは、異なる方向に巻かれている。ティース５４ｇに回巻きされているコイル５０ｂとティース５４ｈに回巻きされているコイル５０ｂとは、異なる方向に巻かれている。

コイル５１ｃは、Ｗ１相コイルであって、ティース５４ｅ、５４ｆ、５４ｋ、５４ｌに、巻かれている。ティース５４ｅ、５４ｋは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向において角度１８０度オフセットして配置されている。ティース５４ｆ、５４ｌは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に角度１８０度オフセットして配置されている。

ここで、ティース５４ｅに回巻きされているコイル５０ｃとティース５４ｆに回巻きされているコイル５０ｃとは、異なる方向に巻かれている。ティース５４ｋに回巻きされているコイル５０ｃとティース５４ｌに回巻きされているコイル５０ｃと異なる方向に巻かれている。

本実施形態のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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４に本実施形態のコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの配置を示す。図４では、説明の便宜上、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃの図示を省略する。図４において、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃにおいて、×印は、紙面垂直方向の手前側から奥側に向けて電流が流れる状態を示し、黒点は、紙面垂直方向の奥側から手前側に向けて電流が流れる状態を示している。

コイル５０ａは、Ｕ２相コイルであって、ティース５４ａ、５４ｄ、５４ｇ、５４ｊに巻かれている。ティース５４ａ、５４ｄ、５４ｇ、５４ｊは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向において角度９０度ずつオフセットして並べられている。

コイル５０ｂは、Ｖ２相コイルであって、ティース５４ｃ、５４ｆ、５４ｉ、５４ｌに巻かれている。ティース５４ｃ、５４ｆ、５４ｉ、５４ｌは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向において角度９０度ずつオフセットして配置されている。

コイル５０ｃは、Ｗ２相コイルであって、ティース５４ｂ、５４ｅ、５４ｈ、５４ｋに巻かれている。ティース５４ｂ、５４ｅ、５４ｈ、５４ｋは、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向において角度９０度ずつオフセットして並べられている。

本実施形態では、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに対して、ロータ３６側（すなわち、回転中心線Ｍ１を中心とする径方向外側）に配置されている。

このようにコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃとは、共通のステータコア５２に巻かれている。つまり、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃとは、ステータコア５２を介してセンターピース３１に取り付けられている。そして、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流とコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ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。

ロータ３６は、図１および図５に示すように、ロータケース６０、および複数の永久磁石６１を備える。ロータケース６０は、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃから発生される磁束、および複数の永久磁石６１から発生される磁束を通過させる磁路を構成するものであって、回転軸３０の軸線Ｍ２を中心とする筒状に形成されているヨークである。

ロータケース６０は、ロータ支持部６０ａ、蓋部６０ｃ、側壁６０ｄ、および凸部６０ｅを備える。蓋部６０ｃは、軸線Ｍ２を中心とする円板状に形成されている。蓋部６０ｃは、ステータ３５に対して軸線方向他方側に配置されている。

ロータ支持部６０ａは、蓋部６０ｃのうち軸線Ｍ２側から軸線方向他方側に突出して貫通孔６０ｂを有する円筒状に形成されている。ロータ支持部６０ａの貫通孔６０ｂは、その軸線が回転軸３０の軸線Ｍ２に一致している。回転軸３０がロータ支持部６０ａの貫通孔６０ｂ内に貫通した状態でロータ支持部６０ａが回転軸３０に接続されている。ロータ支持部６０ａは、ロータ３６のうち回転軸３０に支持されている部位である。

側壁６０ｄは、回転軸３０の軸線Ｍ２を中心とする円筒状に形成されている。側壁６０ｄは、蓋部６０ｃのうち回転軸３０の軸線Ｍ２を中心とする径方向外側から軸線方向一方側に突出している。

凸部６０ｅは、図１および図６に示すように、側壁６０ｄのうち軸線方向一方側から軸線方向一方側に凸となるように形成されている。凸部６０ｅは、ロータ３６のロータケース６０のうち基準位置に設けられたものであって、ロータケース６０のうち基準位置と基準位置以外の他の部位とで磁気抵抗を相違させるために設けられている。具体的には、凸部６０ｅは、ロータケース６０のうち基準位置の磁気抵抗を他の部位の磁気抵抗よりも小さくするために設けられている。

複数の永久磁石６１は、側壁６０ｄに対して軸線Ｍ２を中心とする径方向内側に配置されている。複数の永久磁石６１は、回転軸３０の軸線Ｍ２を中心とする円周方向に並べられている。複数の永久磁石６１は、側壁６０ｄに固定されている。

複数の永久磁石６１は、ロータ３６において複数の磁極を形成するものである。複数の永久磁石６１は、それぞれの磁極が軸線Ｍ２を中心とする径方向内側に向くように配置されている。

具体的には、磁極としてのＳ極およびＮ極が軸線Ｍ２を中心とする円周方向に交互に並ぶように複数の永久磁石６１が配列されている。本実施形態では、１２個の永久磁石６１が配置されている。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、それぞれ、複数の永久磁石６１から発生される磁束を検出する磁気センサである。ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、ロータケース６０の側壁６０ｄおよび複数の永久磁石６１に対して軸線方向一方側に配置されている。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、図６に示すように、配置されている。図６では、回転軸３０の回転中心線Ｍ１に直交してホールセンサ３７ａと回転軸３０の回転中心線Ｍ１とを結ぶ仮想線を直線ｙとする。回転軸３０の回転中心線Ｍ１に直交してホールセンサ３７ｂと回転中心線Ｍ１とを結ぶ仮想線を直線ｘとしている。

本実施形態では、ホールセンサ３７ａは、回転中心線Ｍ１が延びる方向から視て、直線ｘに対して回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向にオフセットしている。本実施形態では、ホールセンサ３７ａのＺ座標とホールセンサ３７ｂのＺ座標とが一致している。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、センターピース３１のフランジ部３１ｂに固定されている。ロータケース６０の側壁６０ｄおよび複数の永久磁石６１とホールセンサ３７ａ、３７ｂとの間には、隙間が設けられている。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、回転軸３０の回転角度、回転速度、および傾き角度を検出するためのもので、複数の永久磁石６１の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。

このように構成された電動モータ１０では、回転軸３０のうち軸受け３２側を支点として、回転軸３０の回転中心線Ｍ１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Ｍ１をＺ軸とし、回転中心線Ｍ１に直交するＸ軸とＹ軸とを設定し、Ｚ軸に対して回転軸３０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説明する。

電子制御装置７０は、図９に示すように、インバータ回路７１、７２、および制御回路７３を備える。

インバータ回路７１は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６を備える。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ２は、正極母線７１ａおよび負極母線７１ｂの間に直列接続されている。トランジスタＳＷ３、ＳＷ４は、正極母線７１ａおよび負極母線７１ｂの間に直列接続されている。トランジスタＳＷ５、ＳＷ６は、正極母線７１ａおよび負極母線７１ｂの間に直列接続されている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ２の間の共通接続端子Ｔ１は、コイル５０ａに接続されている。トランジスタＳＷ３、ＳＷ４の間の共通接続端子Ｔ２は、コイル５０ｂに接続されている。トランジスタＳＷ５、ＳＷ６の間の共通接続端子Ｔ３は、コイル５０ｃに接続されている。コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、スター結線により接続されている。

インバータ回路７２は、トランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６を備える。

トランジスタＳＹ１、ＳＹ２は、正極母線７２ａおよび負極母線７２ｂの間に直列接続されている。トランジスタＳＹ３、ＳＹ４は、正極母線７２ａおよび負極母線７２ｂの間に直列接続されている。トランジスタＳＹ５、ＳＹ６は、正極母線７２ａおよび負極母線７２ｂの間に直列接続されている。

トランジスタＳＹ１、ＳＹ２の間の共通接続端子Ｄ１は、コイル５１ａに接続されている。トランジスタＳＹ３、ＳＹ４の間の共通接続端子Ｄ２は、コイル５１ｂに接続されている。トランジスタＳＹ５、ＳＹ６の間の共通接続端子Ｄ３は、コイル５１ｃに接続されている。コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、スター結線により接続されている。正極母線７１ａ、７２ａは、直流電源Ｂａの正極電極に接続されている。負極母線７１ｂ、７２ｂは、直流電源Ｂａの負極電極に接続されている。

制御回路７３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、ロータ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制御処理を実行する。そして、制御回路７３は、制御処理の実行に伴って、ホールセンサ３７ａ、３７ｂの出力信号に基づいて、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、およびトランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６をスイッチング制御する。

共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ａに電流が出力されたときには、図１０に示すように、コイル５０ａおよび複数の磁極（すなわち、永久磁石６１）の間には、複数の永久磁石６１によって生じる磁束Ｇａに基づいて、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。

具体的には、ティース５４ａ、５４ｄ、５４ｇ、５４ｊに巻かれているコイル５０ａと複数の永久磁石６１との間には、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。このようなコイル５０ａと複数の永久磁石６１との間に生じる反発力、吸引力が合成されて電磁力ｆｕ１が発生する。電磁力ｆｕ１は、ロータ３６を第１方向に移動させる力である。第１方向は、回転軸３０の軸線を中心として紙面右側に延びる軸をＸ軸としたとき、Ｘ軸から時計回り方向に２２５°回転した方向である。

なお、図９、図１０、図１１において、径方向外側を向いた矢印が反発力を示し、径方向内側を向いた矢印が吸引力を示している。

共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ｂに電流が出力されたときには、図１１に示すように、コイル５０ｂおよび複数の磁極の間には、複数の永久磁石６１によって生じる磁束Ｇｂに基づいて、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。

具体的には、ティース５４ｃ、５４ｆ、５４ｉ、５４ｌに巻かれているコイル５０ｂと複数の永久磁石６１との間には、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。このようなコイル５０ｂと複数の永久磁石６１との間に生じる反発力、吸引力が合成されて電磁力ｆｖ１が発生する。電磁力ｆｖ１は、ロータ３６を第２方向に移動させる力である。第２方向は、上記Ｘ軸から時計回り方向に１０５°回転した方向である。

共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ｃに電流が出力されたときには、図１２に示すように、コイル５０ｃおよび複数の磁極の間には、複数の永久磁石６１によって生じる磁束Ｇｃに基づいて、電磁力として反発力、吸引力が発生する。

具体的には、ティース５４ｂ、５４ｅ、５４ｈ、５４ｋに巻かれているコイル５０ｃと複数の永久磁石６１との間には、電磁力としての反発力、吸引力が発生する。このようなコイル５０ｃと複数の永久磁石６１との間に生じる反発力、吸引力が合成されて電磁力ｆｗ１が発生する。電磁力ｆｗ１は、ロータ３６を第３方向に移動させる力である。第３方向は、上記Ｘ軸から反時計回り方向に１５°回転した方向である。

ここで、電磁力ｆｕ１の方向、電磁力ｆｖ１の方向、および電磁力ｆｗ１の方向は、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向に同一間隔で並べられている。

具体的には、電磁力ｆｕ１の方向は、電磁力ｆｖ１の方向に対して角度１２０℃オフセットしている。電磁力ｆｖ１の方向は、電磁力ｆｗ１の方向に対して角度１２０℃オフセットしている。電磁力ｆｗ１の方向は、電磁力ｆｕ１の方向に対して角度１２０℃オフセットしている。ここで、電磁力ｆｕ１、ｆｖ１、ｆｗ１をそれぞれ単位ベクトルとする。

このような電磁力ｆｕ１、ｆｖ１、ｆｗ１、および電磁力ｆｕ１、ｆｖ１、ｆｗ１に掛ける係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて、回転中心線Ｍ１に回転軸３０の軸線Ｍ２（図８参照）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（図１３参照）。

Ｆａ＝Ｋ１・ｆｕ１＋Ｋ２・ｆｖ１＋Ｋ３・ｆｗ１・・・（数式１）
制御回路７３がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６を制御して共通接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３からコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流す電流を制御する。このため、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が制御されることにより、支持力Ｆａの大きさ、および方向をそれぞれ制御することができる。

制御回路７３がトランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６を制御して共通接続端子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３からコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに電流が出力される。このため、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃから回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃが順次に発生する（図１４参照）。回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃは、複数の永久磁石６１に回転力を発生させる。

回転磁界Ｙａは、ティース５４ｃ、５４ｄの間に配置されるコイル５１ａとティース５４ｉ、５４ｊの間に配置されるコイル５１ａとから発生される。回転磁界Ｙｂは、ティース５４ｇ、５４ｈの間に配置されるコイル５１ｂとティース５４ａ、５４ｂの間に配置されるコイル５１ｂとから発生される。回転磁界Ｙｃは、ティース５４ｅ、５４ｆの間に配置されるコイル５１ｃとティース５４ｋ、５４ｌの間に配置されるコイル５１ｃとから発生される。

次に、本実施形態の制御回路７３の制御処理について図１５〜図１７を参照して説明す
る。

制御回路７３は、図１５、図１６、図１７のフローチャートにしたがって制御処理を実行する。

まず、図１５のステップ１００において、ホールセンサ３７ａ、３７ｂによって複数の永久磁石６１によって生じる磁界を検出する。

次のステップ１１０において、ホールセンサ３７ａ、３７ｂの出力信号に基づいて、ロータ３６の回転角度を求める。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、それぞれ、１つのＮ極と１つのＳ極とを１周期とする交流信号にインパルス状の出力信号（図１８中Ｐａ参照）を重畳した信号を出力する。交流信号は、時間とともに信号値が正側と負側とに交互に変化する信号である。交流信号の周期は、ロータ３６の回転速度によって変化する。交流信号の信号値は、ホールセンサ３７ａ（或いは、３７ｂ）で検出される磁束量によって変化する。

インパルス状の出力信号（図１８中Ｐａ参照）は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂがロータ３６の凸部６０ｅを通過した磁束を検出した際にホールセンサ３７ａ、３７ｂから出力される信号である。

つまり、ロータ３６の凸部６０ｅがホールセンサ３７ａ（或いは、３７ｂ）に対して軸線方向他方側に位置するときに、ホールセンサ３７ａ（或いは、３７ｂ）がインパルス状の出力信号（図１８中Ｐａ参照）を出力することになる。インパルス状の信号とは、幅が極めて小さいパルス信号である。本実施形態のインパルス状の信号は、センサ出力（すなわち、信号値）が正側に凸となる信号である。

本実施形態のロータ３６では、６つのＳ極と６つのＮ極とが１つずつ交互に並ぶように複数の永久磁石６１が配置されている。そして、ロータ３６に１つの凸部６０ｅが設けられている。このため、交流信号の６周期がロータ３６の１回転に相当する。したがって、ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、それぞれ、交流信号の６周期毎に１つのインパルス状の出力信号を出力することになる。

制御回路７３は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂから出力されるインパルス状の出力信号に基づいてロータ３６の基準位置を識別する。つまり、制御回路７３は、ホールセンサ３７ａ（或いは、３７ｂ）からインパルス状の出力信号が与えられたとき、ロータ３６の凸部６０ｅ（すなわち、基準位置）がホールセンサ３７ａ（或いは、３７ｂ）に対して軸線方向他方側に位置していると判定する。

制御回路７３は、ホールセンサ３７ａ（或いは、３７ｂ）からのインパルス状の出力信号を検出したときから経過した時間をカウントして、このカウントされた時間によってロータ３６の基準位置の回転角度を識別する。

次に、制御回路７３は、回転軸３０が回転中心線Ｍ１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、制御回路７３は、ロータ３６の回転方向が正常であるか否かを判定する（ステップ１４０）。

ここで、ホールセンサ３７ａ、３７ｂの間において回転中心線Ｍ１を中心とする時計回りに形成される角度を角度θ１とする。ホールセンサ３７ａ、３７ｂの間において回転中心線Ｍ１を中心とする反時計回りに形成される角度を角度θ２とする。角度θ１は、角度θ２よりも小さくなる（θ１＜θ２）。

そこで、制御回路７３は、ホールセンサ３７ａから出力されたインパルス状の出力信号が検出したときからホールセンサ３７ｂから出力されたインパルス状の出力信号を検出する迄の時間ＴＭ（３７ａ→３７ｂ）をカウントする。

これに加えて、制御回路７３は、ホールセンサ３７ｂから出力されたインパルス状の出力信号が検出したときからホールセンサ３７ａから出力されたインパルス状の出力信号を検出する迄の時間ＴＳ（３７ｂ→３７ａ）をカウントする。

制御回路７３は、時間ＴＭ（３７ａ→３７ｂ）が時間ＴＳ（３７ｂ→３７ａ）よりも短い時間であるとき（時間ＴＳ（３７ｂ→３７ａ）＞ＴＭ（３７ａ→３７ｂ））、図６においてロータ３６の回転方向が時計回り方向であると判定する。

一方、制御回路７３は、時間ＴＭ（３７ａ→３７ｂ）が時間ＴＳ（３７ｂ→３７ａ）よりも長い時間であるとき（ＴＭ（３７ｂ→３７ａ）＜ＴＭ（３７ａ→３７ｂ））、図６においてロータ３６の回転方向が反時計回り方向であると判定する。

制御回路７３は、このように判定されたロータ３６の回転方向（以下、判定回転方向という）が予め想定した回転方向に一致するか否かを判定する。

制御回路７３は、ロータ３６の判定回転方向が予め想定した回転方向に一致するときには、ロータ３６の回転方向が正常であるとしてＹＥＳと判定して、次のステップ１５０に移行する。

ここで、予め想定した回転方向とは、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃから発生される回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃの回転方向のことである。つまり、ステップ１５０において、ロータ３６の判定回転方向が回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃの回転方向に一致するか否かを判定することになる。

次に、ステップ１５０では、回転軸３０の回転を続行するか否かを判定する。このとき、回転軸３０の回転を続行するとして、ステップ１５０でＹＥＳと判定すると、ステップ１００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、ステップ１４０ＹＥＳ判定、およびステップ１５０ＹＥＳ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１５０でＮ０と判定して、制御処理を終了する。

なお、制御回路７３は、ロータ３６の判定回転方向が予め想定した回転方向に一致しない場合には、ロータ３６の回転方向が異常であるとしてＮＯ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）について図１６を参照して説明する。図１６は図１５のステップ１３０の処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップ１３１において、上記ステップ１１０で算出される現時刻の回転軸３０の回転角度に基づいて、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃのうち励磁すべきコイルを選択する。この選択したコイルに流す電流を、上記ステップ１１０で算出された現時刻の回転軸３０の回転角度に基づいて算出する（ステップ１３２）。その後、この算出した電流を上記選択したコイルに出力するためのトランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６をスイッチング制御する（ステップ１３３）。これにより、インバータ回路７１のトランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６がスイッチングして、共通接続端子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３から上記選択したコイルに電流を出力する。ステップ１３１〜１３３の処理は周知の回転制御処理を用いることができる。

このようなコイルの選択処理（ステップ１３１）、電流値の算出処理（ステップ１３２）、および電流出力処理（ステップ１３３）と、図１３のホールセンサ検出処理（ステップ１００）、および回転角度算出処理（ステップ１１０）を繰り返す。

すると、トランジスタＳＹ１、ＳＹ２、ＳＹ３、ＳＹ４、ＳＹ５、ＳＹ６がスイッチングして、共通接続端子Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３からコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに三相交流電流を出力する。このため、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃから回転磁界Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃが発生する。これにより、複数の永久磁石６１には、回転磁界に同期して回転する回転力が発生する。これに伴い、回転軸３０は、ロータ３６とともに回転する。

次に、支持制御（ステップ１２０）について図１７を参照して説明する。図１７は図１５のステップ１２０の処理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の出力信号に基づいて、回転軸３０の回転中心線Ｍ１に対する回転軸３０の傾きθ（図８参照）を算出する。

具体的には、ホールセンサ３７ａと回転中心線Ｍ１とを結んで回転中心線Ｍ１に直交する軸をｙ軸とし、ホールセンサ３７ｂと回転中心線Ｍ１とを結んで回転中心線Ｍ１に直交する軸をｘ軸とするＸ−Ｙ座標を設定する。

ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａの振幅値Ａ１と基準信号ｋ１の振幅値Ａ０との差分ｄＳ（＝Ａ１−Ａ０）を求める。そして、差分ｄＳによって、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ｋ１は、ロータ３６に凸部６０ｅが設けられていない場合において、回転軸３０の軸線Ｍ２が回転中心線Ｍ１に一致した状態で、ロータ３６が回転したときにホールセンサ３７ａから出力される出力信号の理論値である。差分（Ａ１−Ａ０）が大きくなるほど、Ｙ座標（ｙ０）が大きくなり、差分（Ａ１−Ａ０）が小さくなるほど、Ｙ座標（ｙ０）が小さくなる。

一方、ホールセンサ３７ｂの出力信号Ｈｂの振幅値Ｂ１と基準信号ｋ２の振幅値Ｂ０との差分ｄＧ（＝Ｂ１−Ｂ０）を求める。そして、差分ｄＧによって、ファン２０のＸ座標（すなわち、回転軸３０の軸線方向他方側端部のＸ座標）を求める。

基準信号ｋ２は、ロータ３６に凸部６０ｅが設けられていない場合において、回転軸３０の軸線Ｍ２が回転中心線Ｍ１に一致した状態で、ロータ３６が回転したときにホールセンサ３７ｂから出力される出力信号の理論値である。差分ｄＧが大きくなるほど、Ｘ座標（ｘ０）が大きくなり、差分ｄＧが小さくなるほど、Ｘ座標（ｘ０）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Ｍ１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Ｍ２の間でＺ軸から回転軸３０の軸線Ｍ２に向けて時計回り方向に形成される角度である（図８参照）。

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Ｍ１に対する回転軸３０の軸線Ｍ２を近づけるために励磁すべきコイルをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃから選択する。つまり、傾いた回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づけるのに通電すべきコイルをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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、ロータ３６の回転速度が閾値以上であるか否かを判定することにより、ロータ３６の回転速度が高速であるか否かについて判定する。

具体的には、ホールセンサ３７ａから出力されるインパルス状の出力信号を検出してからホールセンサ３７ｂから出力されるインパルス状の出力信号を検出するに経過した時間を求め、この求められた時間に基づいてロータ３６の回転速度（以下、算出回転速度Ｖという）を求める。

この求められた算出回転速度Ｖが閾値以上であるときには、ロータ３６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Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の磁極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が閾値未満であるとき、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Ｍ２を回転中心線Ｍ１に近づけるのに必要な支持力Ｆａをコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の磁極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Ｍ２を回転中心線Ｍ１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Ｍ２を回転中心線Ｍ１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１９参照）。

図１９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１９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１８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、インバータ回路７１のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、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、選択コイルおよび複数の磁極（すなわち、複数の永久磁石６１）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Ｍ１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、選択コイルおよび複数の磁極（すなわち、複数の永久磁石６１）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、電動モータ１０は、センターピース３１に支持されて、回転軸３０の軸線方向一方側を回転自在に支持する軸受け３２と、回転軸３０のうち軸受け３２に対して軸線方向他方側に支持されて、複数の永久磁石６１を備えるロータ３６とを備える。電動モータ１０は、センターピース３１に支持されて、ロータ３６を回転軸３０とともに回転させる回転力を複数の永久磁石６１との間に発生させる磁界を発生するコイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、センターピース３１に取り付けられて、複数の永久磁石６１との間に電磁力を発生させて、軸受け３２よりも回転軸３０の軸線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コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃとを備える。

電動モータ１０は、回転軸３０の回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向にオフセットして配置されて、複数の永久磁石６１から発生される磁束を検出するホールセンサ３７ａ、３７ｂを備える。回転軸３０のうち軸受け３２側を支点として回転軸３０が回転軸３２の回転中心線Ｍ１に対して傾くことが可能に構成されている。

電子制御装置７０は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂの検出信号に基づいて回転軸３０の回転中心線Ｍ１に対する傾き角度θを求め、この求められた傾き角度θに基づいてコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流を制御して複数の磁極およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間の電磁力によって回転中心線Ｍ１に回転軸３０の軸線Ｍ２を近づけるようになっている。

さらに、ステータ３５（すなわち、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）が、軸受け３２に対して軸線方向他方側に配置されている。ロータ３６のうち回転軸３０に支持されているロータ支持部６０ａが、ステータ３５に対して軸線方向他方側に配置されている。

したがって、回転軸３０のうち軸受け３２側を支点として回転軸３０の回転中心線Ｍ１から回転軸３０の軸線Ｍ２が傾いた場合において、ロータ支持部６０ａがステータ３５および軸受け３２の間に配置されている場合に比べて、回転中心線Ｍ１と軸線Ｍ２との間に形成される角度θに対する、ファン２０のＸＹ座標（ｘ０、ｙ０）が大きくなる。

つまり、回転軸３０の回転中心線Ｍ１から回転軸３０の軸線Ｍ２が傾いた際に、ロータ支持部６０ａがステータ３５および軸受け３２の間に配置されている場合に比べて、回転軸３０のずれ量（ｙ０、ｘ０）が大きくなる。

このため、回転中心線Ｍ１に対して回転軸３０の軸線Ｍ２が傾いた際に生じるホールセンサ３７ａ、３７ｂの出力信号の変化量は大きくなる。これにより、回転中心線Ｍ１に対する回転軸３０の軸線Ｍ２の傾きを精度よく検出することができる。

したがって、電子制御装置７０が回転中心線Ｍ１に回転軸３０の軸線Ｍ２を近づける制御を精度良く実施することができる。

本実施形態では、回転軸のうち軸受け３２よりも軸線方向他方側を回転自在に支持するために電磁力を発生させる役割とロータ３６を回転させる回転力を発生させる磁界を発生する役割とを共通の複数の永久磁石６１によって果たしている。このため、回転軸３０の軸線方向他方側を回転自在に支持するために電磁力を発生させるための永久磁石とロータを回転させる回転磁界を発生させる永久磁石とを別々に設ける場合に比べて電動モータ１０の体格を小型化することができる。

本実施形態では、ロータ３６のうち基準位置には、凸部６０ｅが設けられている。ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、ロータ３６の凸部６０ｅを通過した磁束を検出した際にインパルス状の出力信号を出力する。このため、電子制御装置７０は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂから出力されるインパルス状の出力信号に基づいてロータ３６の基準位置を識別することができる。

ここで、回転中心線Ｍ１に直交してホールセンサ３７ｂと回転中心線Ｍ１とを結ぶ仮想線を直線ｘとすると、ホールセンサ３７ａは、直線ｘに対して、回転中心線Ｍ１を中心とする円周方向にオフセットしている。このため、電子制御装置７０は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂの検出信号によってロータ３６の回転方向、および回転角度を求めることができる。

本実施形態では、ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、センターピース３１とロータケース６０の側壁６０ｄとの間に配置されている。このため、電動モータ１０の回転中心線Ｍ１が延びる方向の寸法を小さくすることができる。

図２０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Ｍ１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およびロータ３６以外の所定部位（例えば、センターピース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る。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２０参照）。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２１参照）。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２１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、ロータ３６以外の所定部位（例えば、センターピース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、ロータ３６のうち基準位置に凸部６０ｅを設けた例について説明したが、これに代えて、ロータ３６のうち基準位置に凹部６０ｆを設けた第２実施形態について説明する。

図２１に本発明の第２実施形態のモータ制御システム１の全体構成を示す。

凹部６０ｆは、ロータ３６のうち基準位置と基準位置以外の他の箇所とで磁気抵抗を相違させるために設けられたものである。凹部６０ｆは、ロータケース６０のうち基準位置の磁気抵抗を他の部位の磁気抵抗よりも大きくするために設けられている。

ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、それぞれ、ロータ３６の凹部６０ｆを通過した磁束を検出した際にインパルス状の出力信号を出力するものである。本実施形態のインパルス状の信号は、センサ出力（すなわち、信号値）が負側に凸となる信号である。

電子制御装置７０は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂから出力されるインパルス状の出力信号に基づいてロータ３６の基準位置を識別する。このため、上記第１実施形態と同様、ホールセンサ３７ａ、３７ｂの検出信号に基づいてロータ３６の回転角度、および回転方向を判定することができる。

本実施形態では、制御回路７３は、ホールセンサ３７ａ、３７ｂで検出されるロータ３６からの磁束の変化量に応じて回転軸３０のずれ量としてのＸＹ座標（ｘ０、ｙ０）を求める。ホールセンサ３７ａ、３７ｂは、ロータ３６に対して回転中心線Ｍ１を中心とする径方向外側に配置されている。このため、回転軸３０が回転中心線Ｍ１に対して傾く際にホールセンサ３７ａ、３７ｂで検出される磁束の変化量が大きくなる。したがって、回転軸３０のずれ量（ｙ０、ｘ０）を精度良く求めることができる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、回転軸３０の軸線Ｍ２が回転中心線Ｍ１から傾くことを妨げるために、回転軸３０の軸線Ｍ２を回転中心線Ｍ１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３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７３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２４は、制御回路７３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について判定する。

具体的には、ホールセンサ３７ａから出力されるインパルス状の出力信号を検出してからホールセンサ３７ｂから出力されるインパルス状の出力信号を検出するに経過した時間を求め、この求められた時間に基づいてロータ３６の回転速度（以下、算出回転速度Ｖという）を求める。この求められた算出回転速度Ｖが閾値以上であるか否かを判定する。

算出回転速度Ｖが閾値以上であるとき、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Ｍ１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、５０ｃおよび複数の磁極（すなわち、複数の永久磁石６１）の間で発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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が閾値未満であるとき、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Ｍ１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、５０ｃおよび複数の磁極（すなわち、複数の永久磁石６１）の間で発生させるために、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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の軸心と回転中心線Ｍ１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２５参照）。本実施形態のファン２０の軸心は、回転軸３０の軸方向他端側端部の軸心である。

ここで、距離Ｌは、ファン２０の軸心の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３７ｂの出力信号Ｈｂの振幅値Ｂ１と基準信号ｋ２の振幅値Ｂ０との差分ｄＧ（＝Ｂ１−Ｂ０）に基づいて求められる。

Ｙ座標（ｙｏ）は、ホールセンサ３７ａの出力信号Ｈａの振幅値Ａ１と基準信号ｋ１の振幅値Ａ０との差分ｄＳ（＝Ａ１−Ａ０）に基づいて求められる。

回転速度は、上述の如く、ホールセンサ３７ａから出力されるインパルス状の出力信号を検出してからホールセンサ３７ｂから出力されるインパルス状の出力信号を検出するに経過した時間に基づいて求められる。ファン２０（すなわち、回転軸３０）の回転方向は、上述の如く、ホールセンサ３７ａ、３７ｂの出力信号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、５０ｃ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、５０ｃ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、インバータ回路７１のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、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、５０ｃに電流が出力される（ステップ１２５）。このため、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび複数の磁極（すなわち、複数の永久磁石６１）の間には、回転中心線Ｍ１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、５０ｃおよび複数の磁極（すなわち、複数の永久磁石６１）の間に作用する。このため、外乱等によって回転中心線Ｍ１から回転軸３０の軸線Ｍ２が傾くことが妨げられる。

ここで、回転軸３０の回転速度が早くなる程、回転中心線Ｍ１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、５０ｃ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、５０ｃ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、５０ｃ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、インバータ回路７１を制御して、ファン２０の軸心と回転中心線Ｍ１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、５０ｃおよび複数の磁極（すなわち、複数の永久磁石６１）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Ｍ１から回転軸３０の軸線Ｍ２が傾くことが妨げられる。

以上により、複数の永久磁石６１およびコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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、インバータ回路７１からコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ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、５０ｃで消費される電力を低減することができる。

図２６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およびロータ３６以外の所定部位（例えば、センターピース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２２参照）。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、減衰係数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。

（他の実施形態）
（１）上記第１〜３実施形態では、ロータ３６のうち複数の永久磁石６１がステータ３５に対して軸線Ｓを中心とする径方向外側に配置されているアウタロータ型の電動モータ１０を本発明の電動モータとす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、ロータ３６のうち複数の永久磁石６１がステータ３５に対して軸線Ｍ２を中心とする径方向内側に配置されているインナロータ型の電動モータ１０を本発明の電動モータとする。

この場合、ロータケース６０のうち回転軸３０に接続される支持部６０ａがステータ３５（すなわち、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）に対して軸線方向の他方側に配置されている。

（２）上記第１実施形態では、ロータケース６０に凸部６０ｅを形成した例について説明したが、これに代えて、複数の永久磁石６１のうちいずれか１つの永久磁石６１に凸部６０ｅを形成してもよい。この場合、凸部６０ｅがロータ３６の基準位置を示すことになる。

（３）上記第２実施形態では、ロータケース６０に凹部６０ｆを形成した例について説明したが、これに代えて、複数の永久磁石６１のうちいずれか１つの永久磁石６１に凹部６０ｆを形成してもよい。この場合、凹部６０ｆがロータ３６の基準位置を示すことになる。

（４）上記第１実施形態では、ロータケース６０の側壁６０ｄおよび複数の永久磁石６１に対して軸線方向一方側にホールセンサ３７ａ、３７ｂを配置した例について説明したが、これに代えて、ステータ３５に対して軸線方向一方側にホールセンサ３７ａ、３７ｂを配置してもよい。

（５） 上記第１〜第３実施形態では、本発明の電動モータ１０として同期型の三相交流モータを構成した例について説明したが、これに代えて、誘導型の電動機、或いは直流電動機を本発明の電動モータ１０としてもよい。

（６） 上記第１〜第３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。

（７）上記第１〜第３実施形態では、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃをスター結線で接続した例について説明したが、これに代えて、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃをデルタ結線で接続してもよい。

或いは、制御回路７３が、直流電源Ｂａからコイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃのそれぞれに流れる電流をコイル毎に独立して制御してもよい。

（８）上記第１〜第３実施形態では、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃをスター結線で接続した例について説明したが、これに代えて、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃをデルタ結線で接続してもよい。

（９）上記第１〜第３実施形態では、ホールセンサ３７ａのＺ座標とホールセンサ３７ｂのＺ座標とが一致するようにした例について説明したが、これに代えて、ホールセンサ３７ａのＺ座標とホールセンサ３７ｂのＺ座標とが不一致になるようにホールセンサ３７ａ、３７ｂを配置してもよい。

（１０）上記第１〜第３実施形態では、ホールセンサ３７ａと回転軸３０の回転中心線Ｍ１とを結ぶ直線ｙとホールセンサ３７ｂと回転中心線Ｍ１とを結ぶ直線ｘとが直交するようにホールセンサ３７ａ、３７ｂが配置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。

ホールセンサ３７ａと回転軸３０の回転中心線Ｍ１とを結ぶ直線ｙとホールセンサ３７ｂと回転中心線Ｍ１とを結ぶ直線ｘとが一致しないのであれば、ホールセンサ３７ａと回転軸３０の回転中心線Ｍ１とを結ぶ直線ｙとホールセンサ３７ｂと回転中心線Ｍ１とを結ぶ直線ｘとがなす角度は、９０度以外の角度でもよい。

（１１）上記第１〜第３実施形態では、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃをスター結線で接続した例について説明したが、これに限らず、コイル５１ａ、５１ｂ、５１ｃに流れる電流をコイル毎に独立して制御する電流制御回路を採用してもよい。

（１２）上記第１〜第３実施形態では、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃをスター結線で接続した例について説明したが、これに限らず、コイル５０ａ、５０ｂ、５０ｃに流れる電流をコイル毎に独立して制御する電流制御回路を採用してもよい。

（１３）上記第１実施形態では、ロータ３６に１つ凸部６０ｅを設けた例について説明したが、これに限らず、ロータ３６に２つ以上の凸部６０ｅを設けてもよい。

同様に、上記第２実施形態では、ロータ３６に１つ凹部６０ｆを設けた例について説明したが、これに限らず、ロータ３６に２つ以上の凹部６０ｆを設けてもよい。

（１４）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、数値、量、範囲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。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
（まとめ）
上記１〜３実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第１の観点によれば、支持部材に支持されて、回転軸の軸線方向一方側を回転自在に支持する機械的軸受けと、回転軸のうち機械的軸受けに対して軸線方向他方側に支持されて、複数の磁極を形成する永久磁石を備えるロータと、支持部材に支持されて、ロータを回転軸とともに回転させる回転力を永久磁石との間に発生させる磁界を発生する第１コイルと、支持部材に支持されて、複数の磁極との間に電磁力を発生させて、機械的軸受けよりも回転軸の軸線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第２コイルと、複数の磁極から発生される磁束を検出する複数の磁気センサと、を備え、回転軸のうち機械的軸受け側を支点として当該回転軸が回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されており、複数の磁気センサの検出信号に基づいて制御装置が回転軸の回転中心線に対する傾き角度を求め、この求められた傾き角度に基づいて制御装置が第２コイルに流れる電流を制御して複数の磁極および第２コイルの間の電磁力によって回転中心線に回転軸の軸線を近づけるようになっており、第１コイルおよび第２コイルが、機械的軸受けに対して軸線方向他方側に配置され、ロータのうち回転軸に支持されているロータ支持部が、第１コイルおよび第２コイルに対して軸線方向他方側に配置されている。

第２の観点によれば、ロータのうち基準位置には、凹部が設けられており、複数の磁気センサは、それぞれ、ロータの凹部を通過した磁束を検出した際にインパルス状の出力信号を出力するものであり、制御装置は、複数の磁気センサから出力されるインパルス状の出力信号に基づいてロータの基準位置を識別する。

これにより、ロータの回転方向や回転速度を求めることができる。

第３の観点によれば、ロータのうち基準位置には、凸部が設けられており、複数の磁気センサは、それぞれ、ロータの凸部を通過した磁束を検出した際にインパルス状の出力信号を出力するものであり、制御装置は、複数の磁気センサから出力されるインパルス状の出力信号に基づいてロータの基準位置を識別する。

これにより、ロータの回転方向や回転速度を求めることができる。

第４の観点によれば、複数の磁気センサとしての第１磁気センサおよび第２磁気センサを備えており、回転中心線に直交して第１磁気センサおよび回転中心線を結ぶ仮想の直線を仮想線としたとき、第２磁気センサは、仮想線に対して、回転中心線を中心とする円周方向にオフセットしている。

これにより、２つの磁気センサによってロータの回転方向や回転速度を求めることができる。

第５の観点によれば、ロータは、ロータ支持部を構成し、かつ第１コイルおよび第２コイルを軸線方向他方側から覆うように形成されて、第１コイルおよび第２コイルのそれぞれから発生される磁束が通過するヨークと、ヨークに支持されている永久磁石とを備える。

第６の観点によれば、支持部材に支持されて、回転軸の軸線方向一方側を回転自在に支持する機械的軸受けと、回転軸のうち機械的軸受けに対して軸線方向他方側に支持されて、複数の磁極を形成する永久磁石を備えるロータと、支持部材に支持されて、ロータを回転軸とともに回転させる回転力を永久磁石との間に発生させる磁界を発生する第１コイルと、支持部材に支持されて、複数の磁極との間に電磁力を発生させて、機械的軸受けよりも回転軸の軸線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第２コイルと、回転軸の回転中心線を中心とする円周方向にオフセットして配置されて、複数の磁極から発生される磁束を検出する複数の磁気センサと、制御装置と、を備え、回転軸のうち機械的軸受け側を支点として当該回転軸が回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されており、制御装置は、複数の磁気センサの検出信号に基づいて回転軸の回転中心線に対する傾き角度を求め、この求められた傾き角度に基づいて第２コイルに流れる電流を制御して永久磁石および第２コイルの間の電磁力によって回転中心線に回転軸の軸線を近づけるようになっており、第１コイルおよび第２コイルが、機械的軸受けに対して軸線方向他方側に配置され、ロータのうち回転軸に支持されているロータ支持部が、第１コイルおよび第２コイルに対して軸線方向他方側に配置されている。

１ モータ制御システム
１０ 電動モータ
２０ ファン
３０ 回転軸
３１ センターピース
３２ 軸受け
３３ 抑え部
３５ ステータ
３６ ロータ
３７ａ、３７ｂ ホールセンサ
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ コイル
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ コイル

Claims (6)

1. 支持部材（３１）に支持されて、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（３２）と、
   前記回転軸のうち前記機械的軸受けに対して軸線方向他方側に支持されているロータケース（６０）と、複数の磁極を形成する永久磁石（６１）とを備えるロータ（３６）と、
   前記支持部材に支持されて、前記ロータを前記回転軸とともに回転させる回転力を前記永久磁石との間に発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
   前記支持部材に支持されて、前記複数の磁極との間に電磁力を発生させて、前記機械的軸受けよりも前記回転軸の軸線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第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、
   前記複数の磁極から発生される磁束を検出する複数の磁気センサ（３７ａ、３７ｂ）と、を備え、
   前記回転軸のうち前記機械的軸受け側を支点として当該回転軸が前記回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されており、
   前記複数の磁気センサの検出信号に基づいて制御装置（７０）が前記回転軸の回転中心線に対する傾き角度を求め、この求められた傾き角度に基づいて前記制御装置が前記第２コイルに流れる電流を制御して前記複数の磁極および前記第２コイルの間の前記電磁力によって前記回転中心線に前記回転軸の軸線を近づけるようになっており、
   前記第１コイルおよび前記第２コイルが、前記機械的軸受けに対して前記軸線方向他方側に配置され、前記ロータケースのうち前記回転軸に支持されているロータ支持部（６０ａ）が、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して前記軸線方向他方側に配置されており、
   前記複数の磁気センサは、前記永久磁石よりも前記軸線方向一方側に配置されており、
   さらに前記複数の磁気センサは、ロータケースのうち軸線方向一方側端部に対向している電動モータ。
2. 前記ロータのうち基準位置には、凹部（６０ｆ）が設けられており、
   前記複数の磁気センサは、それぞれ、前記ロータの凹部を通過した磁束を検出した際にインパルス状の出力信号を出力するものであり、
   前記制御装置は、前記複数の磁気センサから出力されるインパルス状の出力信号に基づいて前記ロータの基準位置を識別する請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記ロータのうち基準位置には、凸部（６０ｅ）が設けられており、
   前記複数の磁気センサは、それぞれ、前記ロータの凸部を通過した磁束を検出した際にインパルス状の出力信号を出力するものであり、
   前記制御装置は、前記複数の磁気センサから出力されるインパルス状の出力信号に基づいて前記ロータの基準位置を識別する請求項１に記載の電動モータ。
4. 前記複数の磁気センサとしての第１磁気センサおよび第２磁気センサを備えており、
   前記回転中心線に直交して前記第１磁気センサおよび前記回転中心線を結ぶ仮想の直線を仮想線（ｘ）としたとき、前記第２磁気センサは、前記回転中心線の延出方向から視て、前記仮想線に対して前記回転中心線を中心とする円周方向にオフセットしている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電動モータ。
5. 前記ロータは、
   前記ロータ支持部を構成し、かつ前記第１コイルおよび前記第２コイルを前記軸線方向他方側から覆うように形成されて、前記第１コイルおよび前記第２コイルのそれぞれから発生される磁束が通過するヨーク（６０）と、
   前記ヨークに支持されている前記永久磁石と、
   を備える請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電動モータ。
6. 支持部材（３１）に支持されて、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（３２）と、
   前記回転軸のうち前記機械的軸受けに対して軸線方向他方側に支持されているロータケース（６０）と、複数の磁極を形成する永久磁石（６１）とを備えるロータ（３６）と、
   前記支持部材に支持されて、前記ロータを前記回転軸とともに回転させる回転力を前記永久磁石との間に発生させる磁界を発生する第１コイル（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、
   前記支持部材に支持されて、前記複数の磁極との間に電磁力を発生させて、前記機械的軸受けよりも前記回転軸の軸線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第２コイル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）と、
   前記複数の磁極から発生される磁束を検出する複数の磁気センサ（３７ａ、３７ｂ）と、
   制御装置（７０）と、を備え、
   前記回転軸のうち前記機械的軸受け側を支点として当該回転軸が前記回転軸の回転中心線に対して傾くことが可能に構成されており、
   前記制御装置は、前記複数の磁気センサの検出信号に基づいて前記回転軸の回転中心線に対する傾き角度を求め、この求められた傾き角度に基づいて前記第２コイルに流れる電流を制御して前記永久磁石および前記第２コイルの間の前記電磁力によって前記回転中心線に前記回転軸の軸線を近づけるようになっており、
   前記第１コイルおよび前記第２コイルが、前記機械的軸受けに対して前記軸線方向他方側に配置され、前記ロータケースのうち前記回転軸に支持されているロータ支持部（６０ａ）が、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対して前記軸線方向他方側に配置されており、
   前記複数の磁気センサは、前記永久磁石よりも前記軸線方向一方側に配置されており、
   さらに前記複数の磁気センサは、ロータケースのうち軸線方向一方側端部に対向しているモータ制御システム。

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