(57)【要約】【課題】ベアリングレスモータを適用したターボ圧縮機を提供する。【解決手段】ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）の駆動支持部（160,170,180,250,260,450,460,621,640,760,770,780,782, 784,787,840,850）は、一対の回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）と固定子（164,174,254,454,644,762,772,844,854）を有して駆動軸（130,240,440,605,730,831）を回転駆動しかつ駆動軸（130,240,440,605,730,831）のラジアル荷重を非接触で支持するベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）を少なくとも１つ有する。【選択図】図１
2018189358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮するターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）であって、
インペラ（120,221,421,603a,720,821）と、
駆動軸（130,240,440,605,730,831）と、
所定の電流範囲内の電流が流れることによって生じる電磁力により上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）を回転駆動しかつ上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）のラジアル荷重を非接触で支持する駆動支持部（160,170,180,250,260,450,460,621,640,760,770,780,782,840,850）とを備え、
上記駆動支持部（160,170,180,250,260,450,460,621,640,760,770,780,782,840,850）は、一対の回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）と固定子（164,174,254,454,644,762,772,844,854）を有して上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）を回転駆動しかつ上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）のラジアル荷重を非接触で支持するベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）を少なくとも１つ有する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、
上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとして、
上記駆動支持部（160,170,180）に電流を流すための電源部（191）と、
上記ターボ圧縮機（101）を旋回失速が生じる領域およびサージング領域で運転する際には、同一回転速度で比較したとき、通常運転時に比べて、上記駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する上記支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を増加させるように上記電源部（191）を制御する制御部（190）とを備えている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、
上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、
上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとして、
上記駆動支持部（160,170,180）に電流を流すための電源部（191）と、
上記ターボ圧縮機（101）を旋回失速が生じる領域およびサージング領域で運転する場合に冷媒体積流量が減るにつれて、同一回転速度で比較したとき、上記駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する上記支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を増加させていくように上記電源部（191）を制御する制御部（190）とを備えている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項４】
請求項１において、
上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、
上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとし、
上記ターボ圧縮機（101）の所定の運転領域における上記駆動用磁束ＢＭと上記支持用磁束ＢＳとの和の最大値を（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘとし、
上記所定の運転領域における最大トルク負荷に対応する駆動トルクを発生させるために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＭｍａｘとし、
上記所定の運転領域における上記駆動軸（130）の最大ラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＳｍａｘとし、
上記駆動支持部（160,170,180）に流れる電流が上記所定の電流範囲の上限値であるときに該駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢｍａｘとしたときに、
上記駆動支持部（160,170,180）は、（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ≦Ｂｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘの関係が成り立つように構成されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項５】
請求項１において、
上記駆動支持部（160,170,180）は、上記所定の電流範囲内の電流が流れるコイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）を有し、
上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、
上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとし、
上記ターボ圧縮機（101）の所定の運転領域に最大トルク負荷に対応する駆動トルクを発生させるときに上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＭｍａｘとし、かつそのときに上記コイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流れる電流を最大トルク電流ＩＢＭｍａｘとし、
上記所定の運転領域における上記駆動軸（130）の最大ラジアル荷重を支持するときに上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＳｍａｘとし、かつそのときに上記コイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流れる電流を最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとし、
上記最大トルク電流ＩＢＭｍａｘと上記最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとを足し合わせた電流を上記コイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流すことによって上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＭＳｍａｘとしたときに、
上記駆動支持部（160,170,180）は、ＢＭＳｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘの関係が成り立つように構成されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項６】
請求項１において、
上記駆動支持部（160,170,180）に電流を流すための電源部（191）と、
サージング領域で運転する場合または上記駆動軸（130）の回転運動を通常停止させる場合に、上記駆動支持部（160,170,180）に駆動トルクに寄与する電流を流さずに上記駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するための電流のみを流すように上記電源部（191）を制御する制御部（190）とを備えている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項において、
上記駆動支持部（160,170,180）は、上記ベアリングレスモータ（160,170）のみで構成されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項において、
上記駆動支持部（160,170,180）は、上記ベアリングレスモータ（160,170）と、上記駆動軸（130）の軸方向において上記ベアリングレスモータ（160,170）と並んで配置され、複数の電磁石を有して上記駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持する磁気軸受（180）とで構成されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項９】
請求項８において、
上記磁気軸受（260）は、上記駆動軸（240）の軸方向において、上記ベアリングレスモータ（250）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に配置されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１０】
請求項９において、
上記駆動軸（240）の一端部に上記インペラ（220）が接続され、
上記磁気軸受（260）は、上記駆動軸（240）の軸方向において上記ベアリングレスモータ（250）よりも上記インペラ（220）に近い位置に配置されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１１】
請求項９または１０において、
上記ベアリングレスモータ（250）は、表面磁石型のベアリングレスモータによって構成されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１２】
請求項８において、
上記ベアリングレスモータ（450）は、上記駆動軸（440）の軸方向において、上記磁気軸受（460）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に配置されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１３】
請求項１２において、
上記駆動軸（440）の一端部に上記インペラ（421）が接続され、
上記ベアリングレスモータ（450）は、上記駆動軸（440）の軸方向において上記磁気軸受（460）よりも上記インペラ（421）に近い位置に配置されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１４】
請求項１２または１３において、
上記ベアリングレスモータ（450）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータまたは埋込磁石型のベアリングレスモータによって構成されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１５】
請求項８において、
上記磁気軸受（621）は、上記ベアリングレスモータ（640）の軸方向両側にそれぞれ配置され、かつ上記複数の電磁石（671〜678）によって上記駆動軸（605）に合成電磁力（F）を付与するように構成されており、
それぞれの磁気軸受（621）は、互いに逆位相の合成電磁力（F）を発生させる
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１６】
請求項１５において、
一方の磁気軸受（621）のそれぞれの電磁石（671〜678）は、当該電磁石（671〜678）とは逆位相の電磁力を他方の磁気軸受（621）において発生させる電磁石（671〜678）と結線されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１７】
請求項１５または１６において、
上記ベアリングレスモータ（640）で並進方向の変位を制御し、上記磁気軸受（621）でチルト方向の変位を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１８】
請求項１７において、
上記ベアリングレスモータ（640）用の制御器と、上記磁気軸受（621）用の制御器を個別に有する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか１項において、
上記インペラ（603a）により近い磁気軸受（621）の方が、もう一方の磁気軸受（621）よりも大きな上記合成電磁力（F）を発生するように、各電磁石（671〜678）の巻線の巻数、各巻線に流す電流の大きさ、磁気回路の磁気抵抗、電磁石のサイズが設定されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２０】
請求項１９において、
上記インペラ（603a）により近い方の磁気軸受（621）が有する各電磁石（671〜678）の方が、もう一方の磁気軸受（621）が有する各電磁石（671〜678）よりも巻線の巻数が多い
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２１】
請求項１９または２０において、
上記インペラ（603a）により近い磁気軸受（621）の方が、もう一方の磁気軸受（621）よりも、軸方向長さが長い
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２２】
請求項１９〜２１のいずれか１項において、
上記駆動軸（605）は、上記インペラ（603a）により近い方の磁気軸受（621）に面する部分の方が、もう一方の磁気軸受（621）に面する部分よりも直径が大きい
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか１項において、
上記駆動支持部（760,770,780,782,784,787）は、上記ベアリングレスモータ（760,770）に組み込まれて上記駆動軸（730）のラジアル荷重を非接触で支持する気体軸受（780,782,784,787）を有する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２４】
請求項２３において、
上記ベアリングレスモータ（760,770）は、上記所定の電流範囲内の電流が流れるコイル（763,773）が巻回された固定子（762,772）を有し、
上記気体軸受（780,782,784,787）の少なくとも一部は、上記固定子（762,772）のコイルエンド部（764,774）と上記駆動軸（730）の径方向に重なっている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２５】
請求項２４において、
上記気体軸受（780,782,784,787）は、上記コイルエンド部（764,774）のモールド樹脂（765,775）に嵌め込まれたスリーブ（780,782,784,787）によって構成されている
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２６】
請求項２３〜２５のいずれか１項において、
上記気体軸受（780,782）は、動圧気体軸受である
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２７】
請求項２３〜２５のいずれか１項において、
上記気体軸受（784,787）は、静圧気体軸受である
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれか１項において、
ベアリングレスモータ（840,850）の上記固定子（844,854）に設けられた電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）および支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）と、
上記電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）および上記支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に電圧を印加するための電源部（861,862）と、
上記電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）にかかる電圧である電機子電圧ＶＡと、上記支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に流れる電流である支持電流ＩＳとの一方を増大させかつ他方を低減させるように、上記電源部（861,862）を制御する制御部（860）とを備える
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２９】
請求項２８において、
上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを増大させて上記支持電流ＩＳが低減するように、または、上記支持電流ＩＳを増大させて上記電機子電圧ＶＡが低減するように、上記電源部（861,862）を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３０】
請求項２８または２９において、
上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを増大させて上記支持電流ＩＳが所定の第１上限値を超えないように、上記電源部（861,862）を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３１】
請求項２８〜３０のいずれか１項において、
上記制御部（860）は、上記支持電流ＩＳを増大させて上記電機子電圧ＶＡが所定の第２上限値を超えないように、上記電源部（861,862）を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３２】
請求項２８〜３１のいずれか１項において、
上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを低減させて上記支持電流ＩＳが増大するように、または、上記支持電流ＩＳを低減させて上記電機子電圧ＶＡが増大するように、上記電源部（861,862）を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３３】
請求項２８〜３２のいずれか１項において、
上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを低減させて上記支持電流ＩＳが所定の第１下限値を超えるように、上記電源部（861,862）を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３４】
請求項２８〜３３のいずれか１項において、
上記制御部（860）は、上記支持電流ＩＳを低減させて上記電機子電圧ＶＡが所定の第２下限値を超えるように、上記電源部（861,862）を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３５】
請求項２８〜３４のいずれか１項において、
上記ターボ圧縮機（812）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（811）に設けられて上記インペラ（821）によって冷媒を圧縮するように構成され、
上記ターボ圧縮機（812）を旋回失速が生じる領域またはサージング領域で運転する場合、上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを増大させて上記支持電流ＩＳが所定の第１上限値を超えないように、上記電源部（861,862）を制御する
ことを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３６】
請求項１〜３５のいずれか１項に記載のターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を有する熱源ユニット（910）と、
利用ユニット（921）とを備える
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３７】
請求項３６において、
上記利用ユニット（921）は、複数台設けられ、
複数台の上記利用ユニット（921）は、複数の空調対象空間の空気調和を行う
ことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インペラと、このインペラに取り付けられた駆動軸とを備えたターボ圧縮機が知られている（例えば、特許文献１）。同文献のターボ圧縮機は、インペラおよび駆動軸を回転駆動するための電動機と、駆動軸のラジアル荷重を電磁力によって非接触で支持する２つのラジアル磁気軸受と、駆動軸の軸方向位置を電磁力によって非接触で制御する１つのスラスト磁気軸受とを備えている。２つのラジアル磁気軸受は、電動機の両側に１つずつ配置されている。
【０００３】
一方で、近年、「磁気軸受機能を磁気的に一体化したモータ」として定義されるベアリングレスモータが研究および実用化されてきている（例えば、特許文献２）。このベアリングレスモータは、例えば補助人工心臓などに応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１４１１４号公報
【特許文献２】特開２０１４−２４１７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の補助人工心臓などの用途では、作動流体が気体よりも圧縮性の小さい液体であるため、いわゆるサージング現象が発生しにくい。ベアリングレスモータの実用化は、これまでこのようなサージング現象の発生しにくい用途に限られていた。そして、空調用のターボ圧縮機のように、作動流体が気体（ガス冷媒）であってサージング現象を生じ得る運転領域で運転されるものにベアリングレスモータを適用して実用化した例はこれまでのところ見当たらない。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベアリングレスモータを適用したターボ圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮するターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を対象とする。このターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）は、インペラ（120,221,421,603a,720,821）と、駆動軸（130,240,440,605,730,831）と、所定の電流範囲内の電流が流れることによって生じる電磁力により上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）を回転駆動しかつ上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）のラジアル荷重を非接触で支持する駆動支持部（160,170,180,250,260,450,460,621,640,760,770,780,782,784,787,840,850）とを備え、上記駆動支持部（160,170,180,250,260,450,460,621,640,760,770,780,782, 784,787,840,850）は、一対の回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）と固定子（164,174,254,454,644,762,772,844,854）を有して上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）を回転駆動しかつ上記駆動軸（130,240,440,605,730,831）のラジアル荷重を非接触で支持するベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）を少なくとも１つ有する。
【０００８】
上記第１の発明では、ベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）において、インペラ（120,221,421,603a,720,821）および駆動軸（130,240,440,605,730,831）を回転駆動するために大きな駆動トルクを生じさせる必要がないときは、その回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）および固定子（164,174,254,454,644,762,772,844,854）によって形成される磁気回路を、駆動軸（130,240,440,605,730,831）のラジアル荷重を支持するための支持力を生じさせるために有効活用することができる。一方、第１の発明では、ベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）において、駆動軸（130,240,440,605,730,831）のラジアル荷重を支持するために大きな支持力を生じさせる必要がないときは、その回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）および固定子（164,174,254,454,644,762,772,844,854）によって形成される磁気回路を、インペラ（120,221,421,603a,720,821）および駆動軸（130,240,440,605,730,831）を回転駆動するために有効活用することができる。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとして、上記駆動支持部（160,170,180）に電流を流すための電源部（191）と、上記ターボ圧縮機（101）を旋回失速が生じる領域およびサージング領域で運転する際には、同一回転速度で比較したとき、通常運転時に比べて、上記駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する上記支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を増加させるように上記電源部（191）を制御する制御部（190）とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
上記第２の発明は、同一回転速度で比較したときに、旋回失速が生じる領域およびサージング領域では通常運転時よりも駆動軸（130）のラジアル荷重が大きくなることに対応するものである。すなわち、旋回失速が生じる領域およびサージング領域でターボ圧縮機（101）を運転する際に、駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を、通常運転時に比べて増加させる。これにより、旋回失速が生じる領域およびサージング領域でもターボ圧縮機（101）が問題なく運転され得る。
【００１１】
第３の発明は、上記第１の発明において、上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとして、上記駆動支持部（160,170,180）に電流を流すための電源部（191）と、上記ターボ圧縮機（101）を旋回失速が生じる領域およびサージング領域で運転する場合に冷媒体積流量が減るにつれて、同一回転速度で比較したとき、上記駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する上記支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を増加させていくように上記電源部（191）を制御する制御部（190）とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記第３の発明では、ターボ圧縮機（101）を旋回失速が生じる領域およびサージング領域で運転する場合に冷媒体積流量が減るにつれて、同一回転速度で比較すると、冷媒体積流量の減少に伴って駆動軸（130）のラジアル荷重が大きくなることに対応するものである。すなわち、ターボ圧縮機（101）を旋回失速が生じる領域およびサージング領域で運転する場合に冷媒体積流量が減るにつれて、同一回転速度で比較したとき、駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を増加させていく。これにより、旋回失速が生じる領域およびサージング領域でもターボ圧縮機（101）が問題なく運転され得る。
【００１３】
第４の発明は、上記第１の発明において、上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとし、上記ターボ圧縮機（101）の所定の運転領域における上記駆動用磁束ＢＭと上記支持用磁束ＢＳとの和の最大値を（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘとし、上記所定の運転領域における最大トルク負荷に対応する駆動トルクを発生させるために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＭｍａｘとし、上記所定の運転領域における上記駆動軸（130）の最大ラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＳｍａｘとし、上記駆動支持部（160,170,180）に流れる電流が上記所定の電流範囲の上限値であるときに該駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢｍａｘとしたときに、上記駆動支持部（160,170,180）は、（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ≦Ｂｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘの関係が成り立つように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
ここで、駆動支持部（160,170,180）において最大駆動トルクおよび最大ラジアル荷重支持力との両方を同時に発生可能にするという通常の考え方にしたがうと、駆動支持部（160,170,180）に流れる電流が所定の電流範囲の上限値であるときに当該駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束ＢｍａｘがＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘに一致する（Ｂｍａｘ＝ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ）ように駆動支持部（160,170,180）を構成することになる。
【００１５】
これに対し、上記第４の発明では、駆動支持部（160,170,180）に流れる電流が所定の電流範囲の上限値であるときに当該駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束Ｂｍａｘが、（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ以上であってＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ未満となる（（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ≦Ｂｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ）ように駆動支持部（160,170,180）を構成する。これにより、例えば、通常の考え方にしたがって駆動支持部（160,170,180）を構成する場合に比べて、ベアリングレスモータ（160,170）の固定子（164,174）および回転子（161,171）を小型化することが可能となる。
【００１６】
このことは、冷凍装置用のターボ圧縮機（101）において、最大駆動トルクが必要となる運転領域（すなわち、負荷トルクが最大となる領域）と、最大ラジアル荷重支持力が必要となる運転領域（すなわち、駆動軸（130）のラジアル荷重が最大となる領域）とが互いに異なるという事実を本願発明者が発見したことに基づく。つまり、駆動支持部（160,170,180）において最大駆動トルクと最大ラジアル荷重支持力との両方を同時に発生させる必要がないため、上記第４の発明によれば、（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ≦Ｂｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘという関係が成立するように駆動支持部（160,170,180）を構成することによって、ターボ圧縮機（101）の機能と信頼性を損なうことなく当該駆動支持部（160,170,180）を小型化することができる。
【００１７】
第５の発明は、上記第１の発明において、上記駆動支持部（160,170,180）は、上記所定の電流範囲内の電流が流れるコイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）を有し、上記インペラ（120）および上記駆動軸（130）を回転駆動するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を駆動用磁束ＢＭとし、上記駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するために上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束を支持用磁束ＢＳとし、上記ターボ圧縮機（101）の所定の運転領域に最大トルク負荷に対応する駆動トルクを発生させるときに上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＭｍａｘとし、かつそのときに上記コイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流れる電流を最大トルク電流ＩＢＭｍａｘとし、上記所定の運転領域における上記駆動軸（130）の最大ラジアル荷重を支持するときに上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＳｍａｘとし、かつそのときに上記コイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流れる電流を最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとし、上記最大トルク電流ＩＢＭｍａｘと上記最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとを足し合わせた電流を上記コイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流すことによって上記駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束をＢＭＳｍａｘとしたときに、上記駆動支持部（160,170,180）は、ＢＭＳｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘの関係が成り立つように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、駆動支持部（160,170,180）において最大負荷トルクおよび最大ラジアル荷重支持力との両方を同時に発生可能にするという通常の考え方にしたがうと、最大トルク電流ＩＢＭｍａｘと最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとを足し合わせた電流をコイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流すことによって駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束ＢＭＳｍａｘがＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘに一致する（ＢＭＳｍａｘ＝ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ）ように駆動支持部（160,170,180）を構成することになる。
【００１９】
これに対し、上記第５の発明では、最大トルク電流ＩＢＭｍａｘと最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとを足し合わせた電流をコイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c,184）に流すことによって駆動支持部（160,170,180）で生じる磁束ＢＭＳｍａｘがＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ未満となる（ＢＭＳｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ）ように駆動支持部（160,170,180）を構成する。これにより、例えば、通常の考え方にしたがって駆動支持部（160,170,180）を構成する場合に比べて、ベアリングレスモータ（160,170）の固定子（164,174）および回転子（161,171）を小型化することが可能となる。
【００２０】
このことは、冷凍装置用のターボ圧縮機（101）において、最大駆動トルクが必要となる運転領域と、最大ラジアル荷重支持力が必要となる運転領域とが互いに異なるという事実を本願発明者が発見したことに基づく。つまり、駆動支持部（160,170,180）において最大駆動トルクと最大ラジアル荷重支持力との両方を同時に発生させる必要がないため、上記第５の発明によれば、ＢＭＳｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘという関係が成立するように駆動支持部（160,170,180）を構成することによって、ターボ圧縮機（101）の機能と信頼性を損なうことなく当該駆動支持部（160,170,180）を小型化することができる。
【００２１】
第６の発明は、上記第１の発明において、上記駆動支持部（160,170,180）に電流を流すための電源部（191）と、サージング領域で運転する場合または上記駆動軸（130）の回転運動を通常停止させる場合に、上記駆動支持部（160,170,180）に駆動トルクに寄与する電流を流さずに上記駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するための電流のみを流すように上記電源部（191）を制御する制御部（190）とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
上記第６の発明では、サージング領域で運転する場合または駆動軸（130）の回転運動を通常停止させる場合（すなわち、トルクの発生を要しない場合）に、駆動支持部（160,170,180）に駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するための電流のみを流す。これにより、上記の場合においてターボ圧縮機（101）を効率良く運転することができる。
【００２３】
第７の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか１つにおいて、上記駆動支持部（160,170,180）は、上記ベアリングレスモータ（160,170）のみで構成されていることを特徴とする。
【００２４】
上記第７の発明では、ベアリングレスモータ（160,170）のみによって駆動軸（130）のラジアル荷重が非接触で支持される。
【００２５】
第８の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか１つにおいて、上記駆動支持部（160,170,180）は、上記ベアリングレスモータ（160,170）と、上記駆動軸（130）の軸方向において上記ベアリングレスモータ（160,170）と並んで配置され、複数の電磁石を有して上記駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持する磁気軸受（180）とで構成されていることを特徴とする。
【００２６】
上記第８の発明では、ベアリングレスモータ（160,170）および磁気軸受（180）によって駆動軸（130）のラジアル荷重が非接触で支持される。
【００２７】
第９の発明は、上記第８の発明において、上記磁気軸受（260）は、上記駆動軸（240）の軸方向において、上記ベアリングレスモータ（250）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に配置されていることを特徴とする。
【００２８】
上記第９の発明では、磁気軸受（260）において支持されるラジアル荷重は、ベアリングレスモータ（250）において支持されるラジアル荷重よりも大きくなっている。すなわち、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置に磁気軸受（260）が配置され、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にベアリングレスモータ（250）が配置されている。なお、ベアリングレスモータ（250）では、電磁力を支持力（駆動軸（240）を非接触で支持するための力）と駆動力（駆動軸（240）を回転駆動させるための力）とに割り当てることになるが、磁気軸受（260）では、電磁力を全て支持力に割り当てることが可能である。そのため、磁気軸受（260）は、ベアリングレスモータ（250）よりも大きな支持力を発生させることが可能である。
【００２９】
第１０の発明は、上記第９の発明において、上記駆動軸（240）の一端部に上記インペラ（220）が接続され、上記磁気軸受（260）は、上記駆動軸（240）の軸方向において上記ベアリングレスモータ（250）よりも上記インペラ（220）に近い位置に配置されていることを特徴とする。
【００３０】
上記第１０の発明では、駆動軸（240）の軸方向における位置が駆動軸（240）の一端部（すなわちインペラ（220））に近くなるに連れて、その位置における駆動軸（240）のラジアル荷重が大きくなる傾向にある。したがって、駆動軸（240）の軸方向においてベアリングレスモータ（250）よりもインペラ（220）に近い位置に磁気軸受（260）を配置することにより、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置に磁気軸受（260）を配置し、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にベアリングレスモータ（250）を配置することができる。
【００３１】
第１１の発明は、上記第９または第１０の発明において、上記ベアリングレスモータ（250）は、表面磁石型のベアリングレスモータによって構成されていることを特徴とする。
【００３２】
上記第１１の発明では、ベアリングレスモータ（250）は、表面磁石型のベアリングレスモータによって構成されている。なお、表面磁石型のベアリングレスモータ（250）における永久磁石（253）の数は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）における永久磁石（253）の数よりも多くなっている。そのため、表面磁石型のベアリングレスモータ（250）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）よりも、磁石磁束φ１の磁束密度が高くなっている。したがって、表面磁石型のベアリングレスモータ（250）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）よりも、大きな駆動トルク（T1）を発生させることができる。
【００３３】
第１２の発明は、上記第８の発明において、上記ベアリングレスモータ（450）は、上記駆動軸（440）の軸方向において、上記磁気軸受（460）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に配置されていることを特徴とする。
【００３４】
上記第１２の発明では、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にベアリングレスモータ（450）が配置され、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置に磁気軸受（460）が配置されている。すなわち、磁気軸受（460）は、ベアリングレスモータ（450）において支持されるラジアル荷重よりも小さいラジアル荷重が作用する位置に配置されている。なお、磁気軸受（460）において発生する電磁力は、磁気軸受（460）のサイズ（特に軸長やロータ径）に依存しており、磁気軸受（460）のサイズが大きくなるほど磁気軸受（460）において発生する電磁力が大きくなる傾向にある。そのため、ベアリングレスモータ（450）において支持されるラジアル荷重よりも小さいラジアル荷重が作用する位置に磁気軸受（460）を配置することにより、ベアリングレスモータ（450）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に磁気軸受（460）を配置する場合よりも、磁気軸受（460）のサイズ（特に軸長やロータ径）を小さくすることができる。
【００３５】
また、冷媒回路（510）に設けられて冷媒を圧縮するターボ圧縮機（410）では、駆動軸（440）の負荷トルク（駆動軸（440）を回転駆動させるために必要となるトルク）が最大となる運転領域と駆動軸（440）のラジアル荷重が最大となる運転領域とが互いに異なり、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる運転領域（特に駆動軸（440）のラジアル荷重が最大となる運転領域）では、駆動軸（440）の負荷トルクが比較的に小さくなる。そのため、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる運転領域では、ベアリングレスモータ（450）の電磁力を支持力（駆動軸（440）を非接触で支持するための力）に十分に割り当てることができる。
【００３６】
第１３の発明は、上記第１２の発明において、上記駆動軸（440）の一端部に上記インペラ（421）が接続され、上記ベアリングレスモータ（450）は、上記駆動軸（440）の軸方向において上記磁気軸受（460）よりも上記インペラ（421）に近い位置に配置されていることを特徴とする。
【００３７】
上記第１３の発明では、駆動軸（440）の軸方向における位置が駆動軸（440）の一端部（すなわちインペラ（421））に近くなるに連れて、その位置における駆動軸（440）のラジアル荷重が大きくなる傾向にある。したがって、駆動軸（440）の軸方向においてラジアル磁気軸受（460）よりもインペラ（421）に近い位置にベアリングレスモータ（450）を配置することにより、駆動軸（440）の一端部にインペラ（421）が接続されたターボ圧縮機（410）において、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にベアリングレスモータ（450）を配置し、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にラジアル磁気軸受（460）を配置することができる。
【００３８】
第１４の発明は、上記第１２または第１３の発明において、上記ベアリングレスモータ（450）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータまたは埋込磁石型のベアリングレスモータによって構成されていることを特徴とする。
【００３９】
上記第１４の発明では、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも、支持用磁束ＢＳ１の磁路における磁気抵抗が低くなっている。そのため、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも大きな支力を発生させることができる。また、埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも、支持用磁束ＢＳ１の磁路における磁気抵抗が低くなっている。そのため、埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも大きな支持力を発生させることができる。
【００４０】
第１５の発明は、上記第８の発明において、上記磁気軸受（621）は、上記ベアリングレスモータ（640）の軸方向両側にそれぞれ配置され、かつ上記複数の電磁石（671〜678）によって上記駆動軸（605）に合成電磁力（F）を付与するように構成されており、それぞれの磁気軸受（621）は、互いに逆位相の合成電磁力（F）を発生させることを特徴とする。
【００４１】
上記第１５の発明では、２つの磁気軸受（621）がベアリングレスモータ（640）の両側に配置されて、逆位相の電磁力を駆動軸（605）に加える。すなわち、これらの磁気軸受（621）は、駆動軸（605）のチルト方向に対して電磁力を作用させる。また、ベアリングレスモータ（640）によって、ラジアル方向の荷重を支持することができる。こうすることで、磁気軸受（621）で分担するラジアル方向の荷重を小さくでき、その結果、磁気軸受（621）の小型化が可能になる。
【００４２】
第１６の発明は、上記第１５の発明において、一方の磁気軸受（621）のそれぞれの電磁石（671〜678）は、当該電磁石（671〜678）とは逆位相の電磁力を他方の磁気軸受（621）において発生させる電磁石（671〜678）と結線されていることを特徴とする。
【００４３】
上記第１６の発明では、制御器が１つあれば、２つの磁気軸受（621）を同時に制御することが可能になる。
【００４４】
第１７の発明は、上記第１５または第１６の発明において、上記ベアリングレスモータ（640）で並進方向の変位を制御し、上記磁気軸受（621）でチルト方向の変位を制御することを特徴とする。
【００４５】
第１８の発明は、上記第１７の発明において、上記ベアリングレスモータ（640）用の制御器と、上記磁気軸受（621）用の制御器を個別に有することを特徴とする。
【００４６】
第１９の発明は、上記第１５〜第１８の発明のいずれか１つにおいて、上記インペラ（603a）により近い磁気軸受（621）の方が、もう一方の磁気軸受（621）よりも大きな上記合成電磁力（F）を発生するように、各電磁石（671〜678）の巻線の巻数、各巻線に流す電流の大きさ、磁気回路の磁気抵抗、電磁石のサイズが設定されていることを特徴とする。
【００４７】
第２０の発明は、上記第１９の発明において、上記インペラ（603a）により近い方の磁気軸受（621）が有する各電磁石（671〜678）の方が、もう一方の磁気軸受（621）が有する各電磁石（671〜678）よりも巻線の巻数が多いことを特徴とする。
【００４８】
上記第２０の発明では、コイル（665）の巻数によって磁気軸受（621）の合成電磁力（F）が調整される。
【００４９】
第２１の発明は、上記第１９または第２０の発明において、上記インペラ（603a）により近い磁気軸受（621）の方が、もう一方の磁気軸受（621）よりも、軸方向長さが長いことを特徴とする。
【００５０】
上記第２１の発明では、磁気軸受（621）の軸方向長さによって磁気軸受（621）の合成電磁力（F）が調整される。
【００５１】
第２２の発明は、上記第１９〜第２１の発明のいずれか１つにおいて、上記駆動軸（605）は、上記インペラ（603a）により近い方の磁気軸受（621）に面する部分の方が、もう一方の磁気軸受（621）に面する部分よりも直径が大きいことを特徴とする。
【００５２】
上記第２２の発明では、駆動軸（605）が磁気軸受（621）に面する部分の直径によって磁気軸受（621）の合成電磁力（F）が調整される。
【００５３】
第２３の発明は、上記第１〜第２２の発明のいずれか１つにおいて、上記駆動支持部（760,770,780,782,784,787）は、上記ベアリングレスモータ（760,770）に組み込まれて上記駆動軸（730）のラジアル荷重を非接触で支持する気体軸受（780,782,784,787）を有することを特徴とする。
【００５４】
上記第２３の発明では、ベアリングレスモータ（760,770）および気体軸受（780,782,784,787）によって駆動軸（730）のラジアル荷重が非接触で支持される。このため、ベアリングレスモータ（760,770）のみで駆動軸（730）のラジアル荷重を支持する場合に比べて、ベアリングレスモータ（760,770）が受け持つラジアル荷重が減少し、その減少分に対応してベアリングレスモータ（760,770）の駆動トルク出力を高めることが可能となる。また、気体軸受（780,782,784,787）はベアリングレスモータ（760,770）に組み込まれているので、気体軸受（780,782,784,787）を単体で設ける場合に比べて回転系を小型化することができる。したがって、ターボ圧縮機（701）を安全に運転可能な領域を広げることができる。
【００５５】
第２４の発明は、上記第２３の発明において、上記ベアリングレスモータ（760,770）は、上記所定の電流範囲内の電流が流れるコイル（763,773）が巻回された固定子（762,772）を有し、上記気体軸受（780,782,784,787）の少なくとも一部は、上記固定子（762,772）のコイルエンド部（764,774）と上記駆動軸（730）の径方向に重なっていることを特徴とする。
【００５６】
上記第２４の発明では、気体軸受（780,782,784,787）の少なくとも一部がコイルエンド部（764,774）と駆動軸（730）の径方向に重なっていることによって、当該気体軸受（780,782,784,787）およびベアリングレスモータ（760,770）ならびに駆動軸（730）を含む回転系の全体的な小型化が図られる。
【００５７】
第２５の発明は、上記第２４の発明において、上記気体軸受（780,782,784,787）は、上記コイルエンド部（764,774）のモールド樹脂（765,775）に嵌め込まれたスリーブ（780,782,784,787）によって構成されていることを特徴とする。
【００５８】
第２６の発明は、上記第２３〜第２５の発明のいずれか１つにおいて、上記気体軸受（780,782）は、動圧気体軸受であることを特徴とする。
【００５９】
第２７の発明は、上記第２３〜第２５の発明のいずれか１つにおいて、上記気体軸受（784,787）は、静圧気体軸受であることを特徴とする。
【００６０】
第２８の発明は、上記第１〜第２７の発明のいずれか１つにおいて、ベアリングレスモータ（840,850）の上記固定子（844,854）に設けられた電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）および支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）と、上記電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）および上記支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に電圧を印加するための電源部（861,862）と、上記電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）にかかる電圧である電機子電圧ＶＡと、上記支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に流れる電流である支持電流ＩＳとの一方を増大させかつ他方を低減させるように、上記電源部（861,862）を制御する制御部（860）とを備えることを特徴とする。
【００６１】
上記第２８の発明では、電機子電圧ＶＡと支持電流ＩＳの一方を増大させかつ他方を低減させることにより、ターボ圧縮機（812）の動作状況に応じて、電源部（861,862）の電源容量の範囲内で電機子電圧ＶＡおよび支持電流ＩＳを調節することができる。
【００６２】
第２９の発明は、上記第２８の発明において、上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを増大させて上記支持電流ＩＳが低減するように、または、上記支持電流ＩＳを増大させて上記電機子電圧ＶＡが低減するように、上記電源部（861,862）を制御することを特徴とする。
【００６３】
上記第２９の発明では、ラジアル支持力を維持しつつ、支持電流ＩＳまたは電機子電圧ＶＡを低減させることができる。
【００６４】
第３０の発明は、上記第２８または第２９の発明において、上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを増大させて上記支持電流ＩＳが所定の第１上限値を超えないように、上記電源部（861,862）を制御することを特徴とする。
【００６５】
上記第３０の発明では、支持電流ＩＳが第１上限値を超えないようにできる一方、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）に流れる電流である電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力を増大させることができる。支持電流ＩＳが第１上限値またはその近傍に達した状態でラジアル支持力を増大させる場合に特に効果的である。
【００６６】
第３１の発明は、上記第２８〜第３０の発明のいずれか１つにおいて、上記制御部（860）は、上記支持電流ＩＳを増大させて上記電機子電圧ＶＡが所定の第２上限値を超えないように、上記電源部（861,862）を制御することを特徴とする。
【００６７】
上記第３１の発明では、電機子電圧ＶＡが第２上限値を超えないようにできるが、例えばベアリングレスモータ（840,850）の回転速度を上昇させていくと電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力が低下するおそれがある。これに対し、支持電流ＩＳを増大させることによってそれに起因するラジアル支持力で当該低下を補うことができる。
【００６８】
第３２の発明は、上記第２８〜第３１の発明のいずれか１つにおいて、上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを低減させて上記支持電流ＩＳが増大するように、または、上記支持電流ＩＳを低減させて上記電機子電圧ＶＡが増大するように、上記電源部（861,862）を制御することを特徴とする。
【００６９】
上記第３２の発明では、ラジアル支持力を維持しつつ、支持電流ＩＳまたは電機子電圧ＶＡを増大させることができる。
【００７０】
第３３の発明は、上記第２８〜第３２の発明のいずれか１つにおいて、上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを低減させて上記支持電流ＩＳが所定の第１下限値を超えるように、上記電源部（861,862）を制御することを特徴とする。
【００７１】
上記第３３の発明では、支持電流ＩＳが第１下限値を超えるようにすることができる。これにより、例えば、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）における発熱を必要に応じて利用することができる。
【００７２】
第３４の発明は、上記第２８〜３３の発明のいずれか１つにおいて、上記制御部（860）は、上記支持電流ＩＳを低減させて上記電機子電圧ＶＡが所定の第２下限値を超えるように、上記電源部（861,862）を制御することを特徴とする。
【００７３】
上記第３４の発明では、電機子電圧ＶＡが第２下限値を超えるようにすることができる。これにより、例えば、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）における発熱を必要に応じて利用することができる。
【００７４】
第３５の発明は、上記第２８〜第３４の発明のいずれか１つにおいて、上記ターボ圧縮機（812）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（811）に設けられて上記インペラ（821）によって冷媒を圧縮するように構成され、上記ターボ圧縮機（812）を旋回失速が生じる領域またはサージング領域で運転する場合、上記制御部（860）は、上記電機子電圧ＶＡを増大させて上記支持電流ＩＳが所定の第１上限値を超えないように、上記電源部（861,862）を制御することを特徴とする。
【００７５】
上記第３５の発明では、旋回失速が生じる領域（Ｃ）またはサージング領域（Ｄ）でターボ圧縮機（812）を運転する場合、すなわちベアリングレスモータ（840,850）の負荷トルクが小さい一方で必要なラジアル支持力が大きい場合に、電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力を増大させることができる。したがって、支持電流ＩＳを第１上限値以下に抑制していても、電機子電流ＩＡの増大によってベアリングレスモータ（840,850）のラジアル支持力を増大させることができる。
【００７６】
第３６の発明は、冷凍装置（900）を対象とする。この冷凍装置（900）は、上記第１〜第３５の発明のいずれか１つに係るターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を有する熱源ユニット（910）と、利用ユニット（921）とを備える。
【００７７】
上記第３６の発明では、熱源ユニット（910）のターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を運転することで、例えば、利用ユニット（921）が設けられた空間の空気調和が行われる。
【００７８】
第３７の発明は、上記第３６の発明において、上記利用ユニット（921）は、複数台設けられ、複数台の上記利用ユニット（921）は、複数の空調対象空間の空気調和を行うことを特徴とする。
【００７９】
上記第３７の発明では、複数台の利用ユニット（921）によって複数の空調対象空間の空気調和が行われる。
【発明の効果】
【００８０】
本発明によれば、少なくとも１つのベアリングレスモータを含む駆動支持部を備えたターボ圧縮機を提供することができる。
【００８１】
また、上記第２および第３の発明によれば、旋回失速が生じる領域およびサージング領域でもターボ圧縮機を問題なく運転することが可能となる。
【００８２】
また、上記第４および第５の発明によれば、例えば、通常の考え方にしたがって駆動支持部を構成する場合に比べて、ベアリングレスモータの固定子および回転子を小型化することが可能となる。
【００８３】
また、上記第６の発明によれば、サージング領域で運転する場合または駆動軸の回転運動を通常停止させる場合に、ターボ圧縮機を効率良く運転することができる。
【００８４】
また、上記第９の発明によれば、ベアリングレスモータと磁気軸受とを用いて駆動軸の回転駆動および非接触支持を行うことにより、ベアリングレスモータの代わりに駆動軸の回転駆動のみを行うモータと駆動軸の非接触支持のみを行う磁気軸受とが設けられている場合よりも、駆動支持部を小型化することができる。
【００８５】
また、上記第９の発明によれば、磁気軸受は、ベアリングレスモータよりも大きな支持力を発生させることが可能であるので、駆動軸のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にラジアル磁気軸受を配置し、駆動軸のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にベアリングレスモータを配置することにより、駆動軸の支持力（駆動軸を非接触で支持するための力）を確保することができる。
【００８６】
また、上記第１０の発明によれば、駆動軸の軸方向においてベアリングレスモータよりもインペラに近い位置に磁気軸受を配置することにより、駆動軸の一端部にインペラが接続されたターボ圧縮機において、駆動軸のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置に磁気軸受を配置し、駆動軸のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にベアリングレスモータを配置することができる。
【００８７】
また、上記第１１の発明によれば、ベアリングレスモータを表面磁石型のベアリングレスモータによって構成することにより、コンセクエントポール型のベアリングレスモータによってベアリングレスモータを構成する場合よりも、ベアリングレスモータにおける駆動力（駆動軸を回転駆動させるための力）を大きくすることができる。
【００８８】
また、上記第１２の発明によれば、ベアリングレスモータと磁気軸受とを用いて駆動軸の回転駆動および非接触支持を行うことにより、ベアリングレスモータの代わりに駆動軸の回転駆動のみを行うモータと駆動軸の非接触支持のみを行う２つの磁気軸受とが設けられている場合よりも、ターボ圧縮機を小型化することができる。
【００８９】
また、上記第１２の発明によれば、ベアリングレスモータにおいて支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に磁気軸受を配置する場合よりも、磁気軸受のサイズ（特に軸長やロータ径）を小さくすることができるので、ターボ圧縮機をさらに小型化することができる。
【００９０】
また、上記第１２の発明によれば、駆動軸のラジアル荷重が比較的に大きくなる運転領域においてベアリングレスモータの電磁力を支持力（駆動軸を非接触で支持するための力）に十分に割り当てることができるので、駆動軸のラジアル負荷が比較的に大きくなる運転領域において駆動軸の支持力を確保することができる。
【００９１】
また、上記第１３の発明によれば、駆動軸の軸方向において磁気軸受よりもインペラに近い位置にベアリングレスモータを配置することにより、駆動軸の一端部にインペラが接続されたターボ圧縮機において、駆動軸のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にベアリングレスモータを配置し、駆動軸のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置に磁気軸受を配置することができる。
【００９２】
また、上記第１４の発明によれば、ベアリングレスモータをコンセクエントポール型のベアリングレスモータまたは埋込磁石型のベアリングレスモータによって構成することにより、表面磁石型のベアリングレスモータによってベアリングレスモータを構成する場合よりも、ベアリングレスモータにおける支持力（駆動軸を非接触で支持するための力）を大きくすることができる。
【００９３】
また、上記第１５の発明によれば、駆動軸を非接触で支持する駆動支持部において、駆動支持部の大型化を抑制しつつ、駆動軸のチルト方向の変位を低減することが可能になる。
【００９４】
また、上記第１６の発明によれば、２つの磁気軸受を容易に制御することが可能になる。
【００９５】
また、上記第１７の発明によれば、より確実に上記効果を得ることが可能になる。
【００９６】
また、上記第１８の発明によれば、並進方向制御とチルト方向制御それぞれに最適な演算速度、出力容量の制御器を用いることにより制御器にかかるコストの抑制が可能になる。
【００９７】
また、上記第１９〜第２２の発明によれば、磁気軸受がチルト変位角を低減させるための力だけでなく並進方向の変位を低減させるための力も一部受け持つため、ベアリングレスモータが並進方向の変位を低減させるために出力すべき力を低減することができ、ベアリングレスモータの小型化が可能となる。
【００９８】
また、上記第２３〜第２７の発明によれば、気体軸受で駆動軸のラジアル荷重の少なくとも一部を支持することにより、ベアリングレスモータが受け持つラジアル荷重を減少させることができる。このため、ベアリングレスモータの駆動トルク出力を高めることが可能となる。
【００９９】
また、上記第２３〜第２７の発明によれば、ベアリングレスモータおよび気体軸受ならびに駆動軸を含む回転系の軸方向長さを小さく設定することができる。よって、ターボ圧縮機を安全に運転可能な領域を広げることができる。
【０１００】
また、上記第２８、第２９、および第３２の発明によれば、ターボ圧縮機（812）の動作状況に応じて、電源部（861,862）の電源容量の範囲内で電機子電圧ＶＡおよび支持電流ＩＳを調節することができる。
【０１０１】
また、上記第３０の発明によれば、支持電流ＩＳが第１上限値を超えないようにできる一方、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）に流れる電流である電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力を増大させることができる。
【０１０２】
また、上記第３１の発明によれば、電機子電圧ＶＡが第２上限値を超えないようにする場合において電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力が低下するときに、支持電流ＩＳを増大させることによってそれに起因するラジアル支持力で当該低下を補うことができる。
【０１０３】
また、上記第３３の発明によれば、例えば、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）における発熱を必要に応じて利用することができる。
【０１０４】
また、上記第３４の発明によれば、例えば、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）における発熱を必要に応じて利用することができる。
【０１０５】
また、上記第３５の発明によれば、支持電流ＩＳを第１上限値以下に抑制していても、電機子電流ＩＡの増大によってベアリングレスモータ（840,850）のラジアル支持力を増大させることができる。
【０１０６】
また、上記第３６および第３７の発明によれば、冷凍装置（900）において上述した効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１は、本発明の実施形態１のターボ圧縮機の構成例を示す正面図である。
【図２】図２は、第１ベアリングレスモータの構成例を示す横断面図である。
【図３】図３は、第１ベアリングレスモータの横断面図であって、磁石磁束と駆動用磁束とを示してある。
【図４】図４は、第１ベアリングレスモータの横断面図であって、磁石磁束と支持用磁束とを示してある。
【図５】図５は、第１ベアリングレスモータの横断面図であって、磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを示してある。
【図６】図６は、第２ベアリングレスモータの構成例を示す横断面図であって、磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを示してある。
【図７】図７は、ターボ圧縮機の運転領域について説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態２のターボ圧縮機の構成例を示す正面図である。
【図９】図９は、ラジアル磁気軸受の構成例を示す横断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態３の空気調和機の構成を例示する概略図である。
【図１１】図１１は、ターボ圧縮機の構成を例示する縦断面図である。
【図１２】図１２は、ベアリングレスモータの構成を例示する横断面図である。
【図１３】図１３は、ベアリングレスモータにおいて発生する磁石磁束と駆動用磁束とを例示する横断面図である。
【図１４】図１４は、ベアリングレスモータにおいて発生する磁石磁束と支持用磁束とを例示する横断面図である。
【図１５】図１５は、ベアリングレスモータにおいて発生する磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを例示する横断面図である。
【図１６】図１６は、ラジアル磁気軸受の構成を例示する横断面図である。
【図１７】図１７は、ベアリングレスモータの変形例の構成を例示する横断面図である。
【図１８】図１８は、ベアリングレスモータの変形例において発生する磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを例示する横断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態４の空気調和機の構成を例示する概略図である。
【図２０】図２０は、ターボ圧縮機の構成を例示する縦断面図である。
【図２１】図２１は、ベアリングレスモータの構成を例示する横断面図である。
【図２２】図２２は、ベアリングレスモータにおいて発生する磁石磁束と駆動用磁束とを例示する横断面図である。
【図２３】図２３は、ベアリングレスモータにおいて発生する磁石磁束と支持用磁束とを例示する横断面図である。
【図２４】図２４は、ベアリングレスモータにおいて発生する磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを例示する横断面図である。
【図２５】図２５は、ラジアル磁気軸受の構成を例示する横断面図である。
【図２６】図２６は、ベアリングレスモータの変形例１を例示する横断面図である。
【図２７】図２７は、ベアリングレスモータの変形例１において発生する磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを例示する横断面図である。
【図２８】図２８は、ベアリングレスモータの変形例２を例示する横断面図である。
【図２９】図２９は、ベアリングレスモータの変形例２において発生する磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを例示する横断面図である。
【図３０】図３０は、本発明の実施形態５のターボ圧縮機の構成例を示す。
【図３１】図３１は、ベアリングレスモータの構成例を示す横断面図である。
【図３２】図３２は、ベアリングレスモータの横断面図であって、磁石磁束と駆動用磁束とを示してある。
【図３３】図３３は、ベアリングレスモータの横断面図であって、磁石磁束と支持用磁束とを示してある。
【図３４】図３４は、ベアリングレスモータの横断面図であって、磁石磁束と駆動用磁束と支持用磁束とを示してある。
【図３５】図３５は、ラジアル磁気軸受の構成例を示す横断面図である。
【図３６】図３６は、ラジアル磁気軸受の構成例を示す縦断面図である。
【図３７】図３７は、２つのラジアル磁気軸受間の結線の状態を示す。
【図３８】図３８は、チルト変位角、各センサで検出されたギャップ、及び全長の関係を示す。
【図３９】図３９は、本発明の実施形態６のターボ圧縮機の構成例を示す正面図である。
【図４０】図４０は、図３９における部分Ｘの拡大図である。
【図４１】図４１は、本発明の実施形態７のターボ圧縮機の構成例を示す正面図である。
【図４２】図４２は、図４１における部分Ｙの拡大図である。
【図４３】図４３は、本発明の実施形態８の空気調和装置の構成を例示する概略図である。
【図４４】図４４は、ターボ圧縮機の構成を例示する縦断面図である。
【図４５】図４５は、ベアリングレスモータの構成を例示する横断面図である。
【図４６】図４６は、本発明の実施形態９の冷凍装置の構成を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０８】
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【０１０９】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態のターボ圧縮機（101）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（図示せず）に設けられて冷媒を圧縮するものである。図１に示すように、ターボ圧縮機（101）は、ケーシング（110）と、インペラ（120）と、駆動軸（130）と、タッチダウン軸受（140,141）と、スラスト磁気軸受（150）と、制御部（190）と、電源部（191）と、第１ベアリングレスモータ（160）と、第２ベアリングレスモータ（170）とを備えている。第１ベアリングレスモータ（160）と第２ベアリングレスモータ（170）とは、駆動軸（130）の軸方向に並んで配置されている。
【０１１０】
なお、本明細書の説明において、「軸方向」とは、回転軸方向のことであって、駆動軸（130）の軸心の方向のことであり、「径方向」とは、駆動軸（130）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、駆動軸（130）の軸心からより遠い側のことであり、「内周側」とは、駆動軸（130）の軸心により近い側のことである。
【０１１１】
−ケーシング−
ケーシング（110）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（110）内の空間は、壁部（111）によって区画され、壁部（111）よりも右側の空間がインペラ（120）を収容するインペラ室（112）を構成し、壁部（111）よりも左側の空間が第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を収容する電動機室（114）を構成している。そして、ケーシング（110）内を軸方向に延びる駆動軸（130）がインペラ（120）と第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）とを連結している。第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）は、駆動支持部を構成している。
【０１１２】
−インペラ−
インペラ（120）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成されている。インペラ（120）は、駆動軸（130）の一端に固定された状態で、インペラ室（112）に収容されている。インペラ室（112）には、吸入管（115）および吐出管（116）が接続され、インペラ室（112）の外周部には、圧縮空間（113）が形成されている。吸入管（115）は、冷媒を外部からインペラ室（112）内に導くために設けられ、吐出管（116）は、インペラ室（112）内で圧縮された高圧の冷媒を外部へ戻すために設けられている。
【０１１３】
−タッチダウン軸受−
ターボ圧縮機（101）には２つのタッチダウン軸受（140,141）が設けられている。一方のタッチダウン軸受（140）は駆動軸（130）の一端部（図１の右側端部）近傍に設けられ、他方のタッチダウン軸受（141）は駆動軸（130）の他端部近傍に設けられている。これらのタッチダウン軸受（140,141）は、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）が非通電であるとき（すなわち、駆動軸（130）が浮上していないとき）に駆動軸（130）を支持するように構成されている。
【０１１４】
−スラスト磁気軸受−
図１に示すように、スラスト磁気軸受（150）は、第１および第２電磁石（151,152）を有していて、駆動軸（130）の他端部（すなわち、インペラ（120）が固定された一端部とは反対側の端部）に設けられた円盤状の部分（以下、円盤部（131））を電磁力によって非接触で支持するように構成されている。そして、スラスト磁気軸受（150）は、第１および第２電磁石（151,152）に流れる電流を制御することにより、第１および第２電磁石（151,152）の対向方向（すなわち、軸方向、図１では左右方向）における駆動軸（130）の被支持部（円盤部（131））の位置を制御することができる。
【０１１５】
−制御部−
制御部（190）は、駆動軸（130）の位置が所望の位置となるように、円盤部（131）とスラスト磁気軸受（150）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示せず）の検出値、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）における固定子（164,174）と回転子（161,171）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示せず）の検出値、およびインペラ（120）および駆動軸（130）の目標回転速度の情報に基づいて、スラスト磁気軸受（150）に供給する電圧を制御するための電圧指令値（スラスト電圧指令値）や、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）に供給する電圧を制御するための電圧指令値（モータ電圧指令値）を出力する。例えば、制御部（190）は、マイクロコンピュータ（図示せず）と、マイクロコンピュータを動作させるプログラムとによって構成することが可能である。
【０１１６】
−電源部−
電源部（191）は、制御部（190）からのスラスト電圧指令値およびモータ電圧指令値に基づいて、スラスト磁気軸受（150）ならびに第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）に電圧をそれぞれ供給する。例えば、電源部（191）は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）アンプによって構成することが可能である。電源部（191）は、電気回路を構成している。
【０１１７】
−第１ベアリングレスモータ−
第１ベアリングレスモータ（160）は、電動機室（114）のうちインペラ（120）に近い側に配置されている。第１ベアリングレスモータ（160）は、電磁力によって駆動軸（130）を回転駆動しかつ駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。第１ベアリングレスモータ（160）は、一対の回転子（161）と固定子（164）を有する。回転子（161）は駆動軸（130）に固定され、固定子（164）はケーシング（110）の内周壁に固定されている。
【０１１８】
図２は、第１ベアリングレスモータ（160）の構成例を示す横断面図である。同図に示すように、第１ベアリングレスモータ（160）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータである。第１ベアリングレスモータ（160）の固定子（164）は、バックヨーク部（165）と、図示を省略する複数のティース部と、ティース部に巻回された駆動用コイル（166a〜166c）および支持用コイル（167a〜167c）とを有する。第１ベアリングレスモータ（160）の回転子（161）は、コア部（162）と、このコア部（162）に埋設された複数（この例では、４つ）の永久磁石（163）とを有する。
【０１１９】
固定子（164）は、磁性材料（例えば、積層鋼板）で構成されている。固定子（164）のバックヨーク部（165）は、円筒状に形成されている。駆動用コイル（166a〜166c）および支持用コイル（167a〜167c）は、各ティース部に分布巻方式で巻回されている。なお、駆動用コイル（166a〜166c）および支持用コイル（167a〜167c）は、各ティース部に集中巻方式で巻回されていてもよい。
【０１２０】
駆動用コイル（166a〜166c）は、ティース部のうち内周側に巻回されたコイルである。駆動用コイル（166a〜166c）は、図２において太実線で囲んで示すＵ相駆動用コイル（166a）と、太破線で囲んで示すＶ相駆動用コイル（166b）と、細実線で囲んで示すＷ相駆動用コイル（166c）とから構成されている。
【０１２１】
支持用コイル（167a〜167c）は、ティース部のうち外周側に巻回されたコイルである。支持用コイル（167a〜167c）は、図２において太実線で囲んで示すＵ相支持用コイル（167a）と、太破線で囲んで示すＶ相支持用コイル（167b）と、細実線で囲んで示すＷ相支持用コイル（167c）とから構成されている。
【０１２２】
回転子（161）のコア部（162）は、円筒状に形成されている。コア部（162）の中央部には駆動軸（130）を挿通するためのシャフト孔（図示せず）が形成されている。コア部（162）は、磁性材料（例えば、積層鋼板）で構成されている。コア部（162）の外周面近傍には、この外周面に沿った形状を有する４つの永久磁石（163）が、回転子（161）の周方向において９０°の角度ピッチ（AP1）で埋設されている。これら４つの永久磁石（163）は、互いに同形状である。各永久磁石（163）の外周面側はＮ極となっており、各永久磁石（163）の間のコア部（162）の外周面は擬似的にＳ極となっている。なお、各永久磁石（163）の外周面側がＳ極となっていてもよい。
【０１２３】
図３には、第１ベアリングレスモータ（160）において、各永久磁石（163）によって生じる磁石磁束φ１と、インペラ（120）および駆動軸（130）を回転駆動するために生じる駆動用磁束ＢＭ１とが示されている。第１ベアリングレスモータ（160）は、これら磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１との相互作用によって、同図に示す駆動トルクＴ１（すなわち、駆動軸（130）を図３の反時計回り方向に回転させるトルク）を発生させるように構成されている。なお、同図中には、駆動用コイル（166a〜166c）に流れる電流と等価の電流ＩＭ１が示されている。
【０１２４】
図４には、第１ベアリングレスモータ（160）において、各永久磁石（163）によって生じる磁石磁束φ１と、駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するために生じる支持用磁束ＢＳ１とが示されている。第１ベアリングレスモータ（160）は、これら磁石磁束φ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、同図に示す支持力Ｆ１（すなわち、駆動軸（130）を図４で右方向に押す力）を発生させるように構成されている。なお、同図中には、支持用コイル（167a〜167c）に流れる電流と等価の電流ＩＳ１が示されている。
【０１２５】
図４からわかるように、支持用磁束ＢＳ１の磁路は、固定子（164）のバックヨーク部（165）およびティース部と、エアギャップと、回転子（161）のコア部（162）とを通る経路である。バックヨーク部（165）、ティース部およびコア部（162）の磁気抵抗は、永久磁石（163）の磁気抵抗よりも小さい。したがって、第１ベアリングレスモータ（160）は、後述するように回転子（171）の外周面の略全体に永久磁石（173）が配置される第２ベアリングレスモータ（170）（すなわち、駆動軸（130）のラジアル荷重を支持する磁力を発生させるための磁路中に永久磁石（173）が含まれる第２ベアリングレスモータ（170））に比べて、駆動軸（130）のラジアル荷重を支持する磁力を発生させるための磁路の磁気抵抗が小さい。よって、第１ベアリングレスモータ（160）は、第２ベアリングレスモータ（170）に比べて、駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するための支持力をより大きく発生させることができる。
【０１２６】
図５には、第１ベアリングレスモータ（160）において、各永久磁石（163）によって生じる磁石磁束φ１と、インペラ（120）および駆動軸（130）を回転駆動するために生じる駆動用磁束ＢＭ１と、駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するために生じる支持用磁束ＢＳ１とが示されている。第１ベアリングレスモータ（160）は、これら磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、同図に示す駆動トルクＴ１および支持力Ｆ１を同時に発生させるように構成されている。なお、同図中には、駆動用コイル（166a〜166c）および支持用コイル（167a〜167c）に流れる電流と等価の電流ＩＭ１，ＩＳ１が示されている。
【０１２７】
−第２ベアリングレスモータ−
第２ベアリングレスモータ（170）は、電動機室（114）のうちインペラ（120）から遠い側に配置されている。第２ベアリングレスモータ（170）は、電磁力によって駆動軸（130）を回転駆動しかつ駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。第２ベアリングレスモータ（170）は、一対の回転子（171）と固定子（174）を有する。回転子（171）は駆動軸（130）に固定され、固定子（174）はケーシング（110）に固定されている。
【０１２８】
図６は、第２ベアリングレスモータ（170）の構成例を示す横断面図である。同図に示すように、第２ベアリングレスモータ（170）は、実質的には表面磁石型のベアリングレスモータと同様の挙動を示す埋込磁石型のベアリングレスモータである。第２ベアリングレスモータ（170）の固定子（174）の構成は、第１ベアリングレスモータ（160）の固定子（164）の構成と同じである。第２ベアリングレスモータ（170）の回転子（171）は、コア部（172）と、このコア部（172）に埋設された複数（この例では、８つ）の永久磁石（173）とを有する。
【０１２９】
回転子（171）のコア部（172）は、円筒状に形成されている。コア部（172）の中央部には駆動軸（130）を挿通するためのシャフト孔（図示せず）が形成されている。コア部（172）は、磁性材料（例えば、積層鋼板）で構成されている。コア部（172）の外周面近傍には、この外周面に沿った形状を有する８つの永久磁石（173）が、回転子（171）の周方向において４５°の角度ピッチ（AP2）（すなわち、第１ベアリングレスモータ（160）における９０°の角度ピッチ（AP1）の半分）で埋設されている。これら８つの永久磁石（173）は、互いに同形状であって、さらに第１ベアリングレスモータ（160）の４つの永久磁石（163）とも互いに同形状である。各永久磁石（173）の外周面側は回転子（171）の周方向においてＮ極とＳ極とが交互に現れるようになっている。
【０１３０】
図６には、第２ベアリングレスモータ（170）において、各永久磁石（173）によって生じる磁石磁束φ２と、インペラ（120）および駆動軸（130）を回転駆動するために生じる駆動用磁束ＢＭ２と、駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するために生じる支持用磁束ＢＳ２とが示されている。第２ベアリングレスモータ（170）は、これら磁石磁束φ２と駆動用磁束ＢＭ２と支持用磁束ＢＳ２との相互作用によって、同図に示す駆動トルクＴ２（すなわち、駆動軸（130）を図６の反時計回り方向に回転させるトルク）および支持力Ｆ２（すなわち、駆動軸（130）を図６の右方向に押す力）を同時に発生させるように構成されている。
【０１３１】
図６からわかるように、支持用磁束ＢＳ２の磁路は、固定子（174）のバックヨーク部（175）およびティース部と、エアギャップと、回転子（171）の永久磁石（173）およびコア部（172）とを通る経路である。
【０１３２】
一方、第２ベアリングレスモータ（170）における永久磁石（173）の数は、第１ベアリングレスモータ（160）における永久磁石（163）の数よりも多い。このため、第２ベアリングレスモータ（170）は、第１ベアリングレスモータ（160）に比べて（図３を参照）、永久磁石（173）によって生じる磁束の磁束密度が高い。よって、第２ベアリングレスモータ（170）は、第１ベアリングレスモータ（160）に比べて、インペラ（120）および駆動軸（130）を回転駆動するための駆動トルクＴ２をより大きく発生させることができる。
【０１３３】
〈ターボ圧縮機の運転領域〉
図７は、ターボ圧縮機（101）の運転領域について説明するための図である。同図において、横軸は冷媒体積流量を、縦軸はヘッドをそれぞれ示す。ターボ圧縮機（101）は、電源部（191）によって所定の電流範囲内の電流が駆動支持部（本実施形態では、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170））に流れることにより、所定の運転領域において運転され得る。
【０１３４】
この所定の運転領域は、主に、図７に太線で示すサージラインの内側の定常運転領域（Ａ）、高負荷トルク領域（Ｂ）およびタービュランス領域（Ｃ）と、当該サージラインの外側のサージング領域（Ｄ）とを含む。本明細書では、定常運転領域（Ａ）および高負荷トルク領域（Ｂ）においてターボ圧縮機（101）を運転する場合を「通常運転時」とも呼ぶ。また、タービュランス領域（Ｃ）のことを「旋回失速が生じる領域」とも呼ぶ。
【０１３５】
定常運転領域（Ａ）は、図７に符号Ａで示す領域であって、インペラ（120）および駆動軸（130）の負荷トルク（すなわち、インペラ（120）および駆動軸（130）を回転駆動するための駆動トルクＴ１，Ｔ２）が比較的小さく、かつ駆動軸（130）のラジアル荷重も比較的小さい領域である。
【０１３６】
高負荷トルク領域（Ｂ）は、図７に符号Ｂで示す領域であって、インペラ（120）および駆動軸（130）の負荷トルクが比較的大きく、かつ駆動軸（130）のラジアル荷重も比較的大きい領域である。
【０１３７】
ターボ圧縮機（101）におけるインペラ（120）および駆動軸（130）の負荷トルクは、この高負荷トルク領域（Ｂ）のうち図７中で最も右上の点において最大となる。そして、この負荷トルクが最大となる点においてターボ圧縮機（101）を運転するときに、駆動用磁束ＢＭ（すなわち、第１ベアリングレスモータ（160）の駆動用磁束ＢＭ１と、第２ベアリングレスモータ（170）の駆動用磁束ＢＭ２との和）の値がその最大値ＢＭｍａｘとなる。このＢＭｍａｘは、上記所定の運転領域における最大トルク負荷に対応する駆動トルクを発生させるために駆動支持部で生じる磁束である。また、駆動用磁束ＢＭの値がその最大値ＢＭｍａｘとなるときには、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）の駆動用コイル（166a〜166c,176a〜176c）に合計で最大トルク電流ＩＢＭｍａｘが流れる。
【０１３８】
また、ターボ圧縮機（101）におけるインペラ（120）および駆動軸（130）の負荷トルクと駆動軸（130）のラジアル荷重とは、この高負荷トルク領域（Ｂ）のうち図７中で最も右上の点においてそれぞれ大きくなる（特に負荷トルクは最大となる）。そして、この高負荷トルク領域（Ｂ）のうち図７中で最も右上の点においてターボ圧縮機（101）を運転するときに、上記駆動用磁束ＢＭと支持用磁束ＢＳ（すなわち、第１ベアリングレスモータ（160）の支持用磁束ＢＳ１と、第２ベアリングレスモータ（170）の支持用磁束ＢＳ２との和）との和がその最大値（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘとなる。
【０１３９】
タービュランス領域（Ｃ）は、図７に符号Ｃで示す領域であって、インペラ（120）および駆動軸（130）の負荷トルクは比較的小さい一方、駆動軸（130）のラジアル荷重は比較的大きい領域である。このタービュランス領域（Ｃ）では、上述のように旋回失速が生じ得る。旋回失速とは、例えば、凝縮温度（すなわち、外気温）が比較的高い状態で冷凍負荷を下げてターボ圧縮機（101）を運転する場合に生じる現象である。そのような運転は、典型的には、ビルなどの多数の部屋を有する建物において、一部の部屋のみの空調が要求される場合に行われる。旋回失速が発生すると、インペラ（120）の複数の羽根の間で圧力の不均衡が生じ、それにより駆動軸（130）が振動する。この振動に起因して、タービュランス領域（Ｃ）では駆動軸（130）のラジアル荷重が比較的大きくなる。
【０１４０】
サージング領域（Ｄ）は、図７に符号Ｄで示す領域であって、停電時などの非常の事態においてターボ圧縮機（101）がこのサージング領域（Ｄ）において一時的に運転されることがある。サージング領域（Ｄ）は、インペラ（120）および駆動軸（130）の負荷トルクは比較的小さい一方、駆動軸（130）のラジアル荷重は比較的大きい領域である。ターボ圧縮機（101）における駆動軸（130）のラジアル荷重は、このサージング領域（Ｄ）中の所定の点において最大となる。そして、このラジアル荷重が最大となる点においてターボ圧縮機（101）を運転するときに、上記支持用磁束ＢＳの値がその最大値ＢＳｍａｘとなる。このＢＳｍａｘは、上記所定の運転領域における駆動軸（130）の最大ラジアル荷重を非接触で支持するために駆動支持部で生じる磁束である。また、支持用磁束ＢＳの値がその最大値ＢＳｍａｘとなるときには、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）の支持用コイル（167a〜167c,177a〜177c）に合計で最大支持力電流ＩＢＳｍａｘが流れる。
【０１４１】
ここで、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）において最大負荷トルクおよび最大ラジアル荷重支持力との両方を同時に発生可能にするという通常の考え方にしたがうと、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）に上記所定の電流範囲の上限値に相当する電流が流れることによって当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）で生じる磁束ＢｍａｘがＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘに一致する（Ｂｍａｘ＝ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ）ように第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を構成することになる。
【０１４２】
これに対し、本実施形態では、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）に合計で所定の電流範囲の上限値に相当する電流が流れることによって当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）で生じる磁束Ｂｍａｘが、（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ以上であってＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ未満となる（（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ≦Ｂｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ）ように第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を構成する。
【０１４３】
具体的には、通常の考え方にしたがった構成に比べて、固定子（164,174）の外径やティース部の周方向幅および回転子（161,171）の外径、ならびに固定子（164,174）および回転子（161,171）の軸方向長さなどが小さくなるように第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を構成する。すなわち、本実施形態の構成では、通常の考え方にしたがった構成に比べて、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）において磁路を構成する部品である固定子（164,174）および回転子（161,171）を小型化することができる。
【０１４４】
このことは、冷凍装置用のターボ圧縮機（101）において、最大駆動トルクが必要となる運転領域（すなわち、高負荷トルク領域（Ｂ））と、最大ラジアル荷重支持力が必要となる運転領域（すなわち、サージング領域（Ｄ））とが互いに異なるという事実を本願発明者が発見したことに基づく。つまり、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）において最大駆動トルクと最大ラジアル荷重支持力との両方を同時に発生させる必要がないため、本実施形態によれば、（ＢＭ＋ＢＳ）ｍａｘ≦Ｂｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘという関係が成立するように第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を構成することによって、ターボ圧縮機（101）の機能と信頼性を損なうことなく当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を小型化することができる。
【０１４５】
〈サージング領域などにおける制御部および電源部の動作〉
制御部（190）は、ターボ圧縮機（101）をサージング領域（Ｄ）で運転する際には、同一回転速度で比較したとき、通常運転時に比べて、駆動用磁束ＢＭ（すなわち、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）で生じる駆動用磁束の和ＢＭ１＋ＢＭ２）を発生させるための電流ＩＭ（すなわち、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）の駆動用コイル（166a〜166c,176a〜176c）に流れる電流の合計ＩＭ１＋ＩＭ２）に対する支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳ（すなわち、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）の支持用コイル（167a〜167c,177a〜177c）に流れる電流の合計ＩＳ１＋ＩＳ２）の割合を増加させるよう電源部（191）にモータ指令値を送信する。
【０１４６】
そのとき、電源部（191）は、制御部（190）から送信されたモータ指令値に基づいて、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）における駆動用コイル（166a〜166c,176a〜176c）に流れる電流ＩＭに対する支持用コイル（167a〜167c,177a〜177c）に流れる電流ＩＳの割合を増加させるように当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）に電圧を供給する。
【０１４７】
また、制御部（190）は、ターボ圧縮機（101）を旋回失速が生じる領域（すなわち、タービュランス領域（Ｃ））およびサージング領域（Ｄ）で運転する場合に冷媒体積流量が減るにつれて、同一回転速度で比較したとき、駆動用磁束ＢＭ（すなわち、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）で生じる駆動用磁束の和ＢＭ１＋ＢＭ２）を発生させるための電流ＩＭに対する支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を増加させていくよう電源部（191）にモータ指令値を送信する。
【０１４８】
そのとき、電源部（191）は、制御部（190）から送信されたモータ指令値に基づいて、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）における駆動用コイル（166a〜166c,176a〜176c）に流れる電流ＩＭに対する支持用コイル（167a〜167c,177a〜177c）に流れる電流ＩＳの割合を増加させていくように当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）に電圧を供給する。
【０１４９】
また、制御部（190）は、ターボ圧縮機（101）をサージング領域（Ｄ）で運転する場合または駆動軸（130）の回転運動を通常停止させる場合に、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）の駆動用コイル（166a〜166c,176a〜176c）に電流ＩＭを流さずに、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）の支持用コイル（167a〜167c,177a〜177c）に電流ＩＳを流すよう電源部（191）にモータ指令値を送信する。
【０１５０】
そのとき、電源部（191）は、制御部（190）から送信されたモータ指令値に基づいて、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）の支持用コイル（167a〜167c,177a〜177c）に電流ＩＳが流れるように当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）に電圧を供給する。
【０１５１】
−実施形態１の効果−
本実施形態では、ターボ圧縮機（101）に第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を適用するにあたって通常の考え方にしたがって当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を構成する場合に比べて、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を小型化することができる。よって、ターボ圧縮機（101）全体としての小型化や、ターボ圧縮機（101）の低コスト化などを図ることができる。
【０１５２】
また、本実施形態では、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）のみによって駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するので、従来のターボ圧縮機（例えば、特許文献１を参照）において用いてきた２つのラジアル磁気軸受を省略することができ、インペラ（120）および駆動軸（130）を含む回転系を小型化することができる。よって、当該回転系の共振周波数が従来よりも高くなり、それによりターボ圧縮機（101）を安全に運転できる運転領域を広めることができる。
【０１５３】
また、本実施形態では、サージング領域（Ｄ）においてターボ圧縮機（101）を運転する場合に、通常運転時よりも駆動軸（130）のラジアル荷重が大きくなることに対応して、駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を、通常運転時に比べて増加させる。これにより、サージング領域（Ｄ）でもターボ圧縮機（101）を問題なく運転することが可能となる。
【０１５４】
また、本実施形態では、ターボ圧縮機（101）をタービュランス領域（Ｃ）およびサージング領域（Ｄ）で運転する場合に冷媒体積流量が減るにつれて、同一回転速度で比較すると冷媒体積流量の減少に伴って駆動軸（130）のラジアル荷重が大きくなることに対応して、駆動用磁束ＢＭを発生させるための電流ＩＭに対する支持用磁束ＢＳを発生させるための電流ＩＳの割合を増加させていく。これにより、タービュランス領域（Ｃ）およびサージング領域（Ｄ）でもターボ圧縮機（101）を問題なく運転することが可能となる。
【０１５５】
−実施形態１の変形例−
実施形態１の変形例について説明する。本変形例は、所定の電流範囲の上限値に相当する電流が上記実施形態１のそれと異なる。
【０１５６】
本変形例では、所定の電流範囲の上限値に相当する電流が、最大トルク電流ＩＢＭｍａｘと最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとを足し合わせた電流である。そして、本変形例では、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）のコイル（166a〜166c,167a〜167c,176a〜176c,177a〜177c）に、合計で最大トルク電流ＩＢＭｍａｘと最大支持力電流ＩＢＳｍａｘとを足し合わせた電流を流すことによって当該第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）で生じる磁束ＢＭＳｍａｘが、ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ未満となる（ＢＭＳｍａｘ＜ＢＭｍａｘ＋ＢＳｍａｘ）ように第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を構成する。なお、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）で磁束ＢＭＳｍａｘが生じるときには、駆動用磁束ＢＭおよび支持用磁束ＢＳの主磁路において磁気飽和が生じると考えられる。
【０１５７】
具体的には、上記実施形態１と同様に、通常の考え方にしたがった構成に比べて、固定子（164,174）の外径やティース部の周方向幅および回転子（161,171）の外径、ならびに固定子（164,174）および回転子（161,171）の軸方向長さなどが小さくなるように第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）を構成する。すなわち、本変形例の構成でも、通常の考え方にしたがった構成に比べて、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）において磁路を構成する部品である固定子（164,174）および回転子（161,171）を小型化することができる。
【０１５８】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態のターボ圧縮機（101）は、駆動支持部の構成が上記実施形態１のものと異なる。以下では、実施形態１と異なる点について主に説明する。
【０１５９】
図８に示すように、本実施形態のターボ圧縮機（101）は、第１および第２ベアリングレスモータ（160,170）ではなく、１つのラジアル磁気軸受（180）と、１つのベアリングレスモータ（170）とを備えている。ラジアル磁気軸受（180）およびベアリングレスモータ（170）は、駆動支持部を構成している。
【０１６０】
ラジアル磁気軸受（180）は、電動機室（114）のうちインペラ（120）に近い側に配置され、ベアリングレスモータ（170）は、電動機室（114）のうちインペラ（120）から遠い側に配置されている。ベアリングレスモータ（170）の構成は、例えば上記実施形態１の第２ベアリングレスモータ（170）の構成と同様である。なお、電動機室（114）のうちインペラ（120）に近い側にラジアル磁気軸受（180）が配置され、電動機室（114）のうちインペラ（120）から遠い側にベアリングレスモータ（170）が配置されていてもよい。
【０１６１】
図９は、ラジアル磁気軸受（180）の構成例を示す横断面図である。同図に示すように、ラジアル磁気軸受（180）は、ヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受を構成している。ラジアル磁気軸受（180）は、バックヨーク部（182）および複数のティース部（183）を有する固定子（181）と、ティース部（183）に巻回された複数のコイル（184）とを有する。ラジアル磁気軸受（180）は、電源部（191）によって各コイル（184）に電流が流れることにより生じる電磁力によって駆動軸（130）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。なお、各コイル（184）に流れる電流の方向は、支持用磁束ＢＳ１が図９に示す方向に生じるように設定される。ラジアル磁気軸受（180）は、ケーシング（110）の内周壁に固定されている。
【０１６２】
実施形態２では、インペラ（120）および駆動軸（130）を回転駆動するためにベアリングレスモータ（170）およびラジアル磁気軸受（180）で生じる磁束である駆動用磁束ＢＭは、ベアリングレスモータ（170）の駆動用磁束ＢＭ２である。また、駆動軸（130）のラジアル荷重を支持するためにベアリングレスモータ（170）およびラジアル磁気軸受（180）で生じる磁束である支持用磁束ＢＳは、ラジアル磁気軸受（180）の支持用磁束ＢＳ１（図９を参照）と、ベアリングレスモータ（170）の支持用磁束ＢＳ２との和である。
【０１６３】
本実施形態においても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。
【０１６５】
〈空気調和機〉
図１０は、実施形態による空気調和装置（300）の構成を例示している。空気調和装置（300）は、冷媒回路（310）を備えている。冷媒回路（310）は、ターボ圧縮機（210）と凝縮器（320）と膨張弁（330）と蒸発器（340）とを有し、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われるように構成されている。例えば、凝縮器（320）および蒸発器（340）は、クロスフィン型の熱交換器により構成され、膨張弁（330）は、電動弁により構成されている。
【０１６６】
〈ターボ圧縮機〉
図１１は、図１０に示したターボ圧縮機（210）の構成を例示している。ターボ圧縮機（210）は、冷媒回路（310）に設けられて冷媒を圧縮するように構成されている。この例では、ターボ圧縮機（210）は、ケーシング（211）と、インペラ（221）と、電動機システム（230）とを備えている。電動機システム（230）は、駆動軸（240）と、ベアリングレスモータ（250）と、ラジアル磁気軸受（260）と、制御部（280）と、電源部（281）とを有している。また、この例では、電動機システム（230）は、第１タッチダウン軸受（231）と、第２タッチダウン軸受（232）と、スラスト磁気軸受（233）とをさらに有している。
【０１６７】
なお、以下の説明において、「軸方向」とは、回転軸方向のことであって、駆動軸（240）の軸心の方向のことであり、「径方向」とは、駆動軸（240）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、駆動軸（240）の軸心からより遠い側のことであり、「内周側」とは、駆動軸（240）の軸心により近い側のことである。
【０１６８】
−ケーシング−
ケーシング（211）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（211）内の空間は、壁部（211a）によって区画され、壁部（211a）よりも右側の空間がインペラ（221）を収容するインペラ室（S201）を構成し、壁部（211a）よりも左側の空間がベアリングレスモータ（250）を収容する電動機室（S202）を構成している。また、電動機室（S202）には、ベアリングレスモータ（250）とラジアル磁気軸受（260）と第１タッチダウン軸受（231）と第２タッチダウン軸受（232）とスラスト磁気軸受（233）が収容され、これらが電動機室（S202）の内周壁に固定されている。
【０１６９】
−駆動軸−
駆動軸（240）は、負荷（220）（この例ではインペラ（221））を回転駆動するために設けられている。この例では、駆動軸（240）は、ケーシング（211）内を軸方向に延びてインペラ（221）とベアリングレスモータ（250）とを連結している。具体的には、駆動軸（240）の一端部にインペラ（221）が固定され、駆動軸（240）の中間部にベアリングレスモータ（250）が配置されている。また、駆動軸（240）の他端部（すなわちインペラ（221）が固定された一端部とは反対側の端部）には、円盤状の部分（以下「円盤部（241）と記載」）が設けられている。なお、円盤部（241）は、磁性材料（例えば鉄）で構成されている。
【０１７０】
−インペラ（負荷）−
インペラ（221）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成され、駆動軸（240）の一端部に固定された状態で、インペラ室（S201）に収容されている。インペラ室（S201）には、吸入管（P201）と吐出管（P202）とが接続されている。吸入管（P201）は、冷媒（流体）を外部からインペラ室（S201）に導くために設けられている。吐出管（P202）は、インペラ室（S201）内で圧縮された高圧の冷媒（流体）を外部へ戻すために設けられている。すなわち、この例では、インペラ（221）とインペラ室（S201）とによって圧縮機構が構成されている。
【０１７１】
−ベアリングレスモータ−
ベアリングレスモータ（250）は、一対の回転子（251）と固定子（254）とを有して駆動軸（240）を回転駆動し且つ駆動軸（240）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。回転子（251）は、駆動軸（240）に固定され、固定子（254）は、ケーシング（211）の内周壁に固定されている。
【０１７２】
図１２に示すように、この例では、ベアリングレスモータ（250）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータによって構成されている。
【０１７３】
ベアリングレスモータ（250）の回転子（251）は、回転子コア（252）と、回転子コア（252）に埋設された複数（この例では４つ）の永久磁石（253）とを有している。回転子コア（252）は、磁性材料（例えば積層鋼板）で構成され、円柱状に形成されている。回転子コア（252）の中央部には、駆動軸（240）を挿通するためのシャフト孔が形成されている。
【０１７４】
複数の永久磁石（253）は、回転子（251）の周方向において所定の角度ピッチで配置されている。この例では、４つの永久磁石（253）が回転子（251）の周方向において９０°の角度ピッチで配置されている。また、この例では、永久磁石（253）は、回転子コア（252）の外周面の近傍（外周部）に埋設され、回転子コア（252）の外周面に沿う形状（円弧状）に形成されている。また、４つの永久磁石（253）は、互いに同形状となっている。そして、４つの永久磁石（253）の外周面側がＮ極となっており、回転子コア（252）の外周面のうち回転子（251）の周方向において４つの永久磁石（253）の間に位置する部分が擬似的にＳ極となっている。なお、４つの永久磁石（253）の外周面側がＳ極となっていてもよい。この場合、回転子コア（252）の外周面のうち回転子（251）の周方向において４つの永久磁石（253）の間に位置する部分が擬似的にＮ極となる。
【０１７５】
ベアリングレスモータ（250）の固定子（254）は、磁性材料（例えば積層鋼板）で構成され、バックヨーク部（255）と、複数のティース部（図示を省略）と、ティース部に巻回された駆動用コイル（256a,256b,256c）および支持用コイル（257a,257b,257c）とを有している。バックヨーク部（255）は、円筒状に形成されている。駆動用コイル（256a,256b,256c）および支持用コイル（257a,257b,257c）は、各ティース部に分布巻方式で巻回されている。なお、駆動用コイル（256a,256b,256c）および支持用コイル（257a,257b,257c）は、各ティース部に集中巻方式で巻回されていてもよい。
【０１７６】
駆動用コイル（256a,256b,256c）は、ティース部のうち内周側に巻回されたコイルである。駆動用コイル（256a,256b,256c）は、図１２において太実線で囲んで示したＵ相駆動用コイル（256a）と、図１２において太破線で囲んで示したＶ相駆動用コイル（256b）と、図１２において細実線で囲んで示したＷ相駆動用コイル（256c）とから構成されている。
【０１７７】
支持用コイル（257a,257b,257c）は、ティース部のうち外周側に巻回されたコイルである。支持用コイル（257a,257b,257c）は、図１２において太実線で囲んで示したＵ相支持用コイル（257a）と、図１２において太破線で囲んで示したＶ相支持用コイル（257b）と、図１２において細実線で囲んで示したＷ相支持用コイル（257c）とから構成されている。
【０１７８】
図１３は、ベアリングレスモータ（250）において発生する磁石磁束（永久磁石（253）によって生じる磁石磁束φ１）と駆動用磁束（駆動軸（240）を回転駆動するために生じる駆動用磁束ＢＭ１）とを例示している。駆動用磁束ＢＭ１は、駆動用コイル（256a,256b,256c）を流れる電流に応じて発生する磁束である。ベアリングレスモータ（250）は、これらの磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１との相互作用によって、駆動軸（240）を回転させるための駆動トルク（図１３では駆動軸（240）を反時計回り方向に回転させるための駆動トルク（T1））を発生させるように構成されている。なお、図１３には、駆動用コイル（256a,256b,256c）を流れる電流と等価の電流ＩＭ１が示されている。
【０１７９】
図１４は、ベアリングレスモータ（250）において発生する磁石磁束φ１と支持用磁束（駆動軸（240）のラジアル荷重を非接触で支持するために生じる支持用磁束ＢＳ１）とを例示している。支持用磁束ＢＳ１は、支持用コイル（257a,257b,257c）を流れる電流に応じて発生する磁束である。ベアリングレスモータ（250）は、これらの磁石磁束φ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、駆動軸（240）のラジアル荷重を非接触で支持するため支持力（図１４では駆動軸（240）を右方向に作用する支持力（F1））を発生させるように構成されている。なお、図１４には、支持用コイル（257a,257b,257c）を流れる電流と等価の電流ＩＳ１が示されている。
【０１８０】
図１５は、ベアリングレスモータ（250）において発生する磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１とを例示している。ベアリングレスモータ（250）は、これらの磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、駆動トルク（T1）および支持力（F1）を同時に発生させるように構成されている。なお、図１５には、駆動用コイル（256a,256b,256c）を流れる電流と等価の電流ＩＭ１と、支持用コイル（257a,257b,257c）を流れる電流と等価の電流ＩＳ１が示されている。
【０１８１】
−ラジアル磁気軸受（磁気軸受）−
ラジアル磁気軸受（260）は、複数の電磁石（この例では第１〜第４電磁石（261〜264））を有して駆動軸（240）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。
【０１８２】
図１６に示すように、この例では、ラジアル磁気軸受（260）は、ヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受を構成している。第１および第２電磁石（261,262）は、駆動軸（240）を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石（261,262）の合成電磁力により駆動軸（240）を非接触に支持する。第３および第４電磁石（263,264）は、駆動軸（240）を挟んで互いに対向し、第３および第４電磁石（263,264）の合成電磁力により駆動軸（240）を非接触に支持する。第３および第４電磁石（263,264）の対向方向（図１６では右肩下がり方向）は、平面視において第１および第２電磁石（261,262）の対向方向（図１６では右肩上がり方向）と直交している。
【０１８３】
具体的には、ラジアル磁気軸受（260）は、磁気軸受コア（265）と、複数（この例では８つ）のコイル（268）とを備えている。磁気軸受コア（265）は、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて構成され、バックヨーク（266）と複数（この例では８つ）のティース（267）とを有している。バックヨーク（266）は、円筒状に形成されている。８つのティース（267）は、バックヨーク（266）の内周面に沿うように所定間隔（この例では４５°間隔）で周方向に配列され、それぞれがバックヨーク（266）の内周面から径方向内方へ向けて突出し、それぞれの内周面（突端面）が駆動軸（240）の外周面と所定のギャップを隔てて対向している。
【０１８４】
８つのコイル（268）は、磁気軸受コア（265）の８つのティース（267）にそれぞれ巻回されている。これにより、この例では、８つの電磁石部（第１〜第８電磁石部（271〜278））が構成されている。具体的には、図１６における時計回り方向において、第１電磁石部（271）と第２電磁石部（272）と第７電磁石部（277）と第８電磁石部（278）と第３電磁石部（273）と第４電磁石部（274）と第５電磁石部（275）と第６電磁石部（276）とが順に配列されている。
【０１８５】
第１および第２電磁石部（271,272）は、それぞれのコイル（268）が直列に接続されて第１電磁石（261）を構成している。第３および第４電磁石部（273,274）は、それぞれのコイル（268）が直列に接続されて第２電磁石（262）を構成している。そして、第１電磁石（261）のコイル（すなわち第１および第２電磁石部（271,272）のコイル（268））に流れる電流と第２電磁石（262）のコイル（すなわち第３および第４電磁石部（273,274）のコイル（268））に流れる電流とを制御することにより、第１および第２電磁石（261,262）の合成電磁力を制御して第１および第２電磁石（261,262）の対向方向（すなわち径方向、図１６では右肩上がり方向）における駆動軸（240）の位置を制御することができる。
【０１８６】
第５および第６電磁石部（275,276）は、それぞれのコイル（268）が直列に接続されて第３電磁石（263）を構成している。第７および第８電磁石部（278）は、それぞれのコイル（268）が直列に接続されて第４電磁石（264）を構成している。そして、第３電磁石（263）のコイル（すなわち第５および第６電磁石部（275,276）のコイル（268））に流れる電流と第４電磁石（264）のコイル（すなわち第７および第８電磁石部（278）のコイル（268））に流れる電流とを制御することにより、第３および第４電磁石（263,264）の合成電磁力を制御して第３および第４電磁石（263,264）の対向方向（すなわち第１および第２電磁石（261,262）の対向方向と直交する径方向、図１６では右肩下がり方向）における駆動軸（240）の位置を制御することができる。
【０１８７】
なお、コイル（268）の巻回方向およびコイル（268）に流れる電流の向きは、第１〜第４電磁石（261〜264）の各々に吸引力（すなわち駆動軸（240）を引き寄せる方向に作用する電磁力）が発生するように設定されている。具体的には、コイル（268）の巻回方向およびコイル（268）に流れる電流の向きは、図１６に示した矢印の方向に磁束が発生するように設定されている。
【０１８８】
−タッチダウン軸受−
第１タッチダウン軸受（231）は、駆動軸（240）の一端部（図１１では右端部）の近傍に設けられ、第２タッチダウン軸受（232）は、駆動軸（240）の他端部（図１１では左端部）の近傍に設けられている。第１および第２タッチダウン軸受（231,232）は、ベアリングレスモータ（250）およびラジアル磁気軸受（260）が非通電であるとき（すなわち駆動軸（240）が浮上していないとき）に駆動軸（240）を支持するように構成されている。
【０１８９】
−スラスト磁気軸受−
スラスト磁気軸受（233）は、第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）を有し、駆動軸（240）の円盤部（241）を電磁力によって非接触で支持するように構成されている。具体的には、第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）は、それぞれが円環状に形成され、駆動軸（240）の円盤部（241）を挟んで互いに対向し、第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）の合成電磁力により駆動軸（240）の円盤部（241）を非接触に支持する。すなわち、第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）に流れる電流を制御することにより、第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）の合成電磁力を制御して第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）の対向方向（すなわち軸方向、図１１では左右方向）における駆動軸（240）の位置を制御することができる。
【０１９０】
−各種センサ−
電動機システム（230）の各部には、位置センサや電流センサや回転速度センサなどの各種センサ（図示を省略）が設けられている。例えば、ベアリングレスモータ（250）には、回転子（251）のラジアル方向（径方向）における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられ、ラジアル磁気軸受（260）には、駆動軸（240）のラジアル方向における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられ、スラスト磁気軸受（233）には、駆動軸（240）のスラスト方向（軸方向）における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられている。これらの位置センサは、例えば、測定対象物との間のギャップ（距離）を検出する渦電流式の変位センサによって構成されている。
【０１９１】
−制御部−
制御部（280）は、駆動軸（240）が非接触で支持された状態で駆動軸（240）の回転速度が予め定められた目標回転速度となるように、電動機システム（230）の各部に設けられた各種センサからの検出信号や駆動軸（240）の目標回転速度などの情報に基づいて、モータ電圧指令値とラジアル電圧指令値とスラスト電圧指令値とを生成して出力するように構成されている。モータ電圧指令値は、ベアリングレスモータ（250）の固定子（254）のコイル（図示を省略）に供給される電圧を制御するための指令値である。ラジアル電圧指令値は、ラジアル磁気軸受（260）の第１〜第４電磁石（261〜264）のコイル（268）に供給される電圧を制御するための指令値である。スラスト電圧指令値は、スラスト磁気軸受（233）の第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）のコイル（図示を省略）に供給される電圧を制御するための指令値である。制御部（280）は、例えば、ＣＰＵなどの演算処理部や、演算処理部を動作させるためのプログラムや情報を記憶するメモリなどの記憶部などによって構成されている。
【０１９２】
−電源部−
電源部（281）は、制御部（280）から出力されたモータ電圧指令値とラジアル電圧指令値とスラスト電圧指令値とに基づいて、ベアリングレスモータ（250）の固定子（254）のコイル（具体的には駆動用コイル（256a,256b,256c）と支持用コイル（257a,257b,257c））とラジアル磁気軸受（260）の第１〜第４電磁石（261〜264）のコイル（268）とスラスト磁気軸受（233）の第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）のコイル（図示を省略）に電圧をそれぞれ供給するように構成されている。電源部（281）は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）アンプによって構成されている。
【０１９３】
ベアリングレスモータ（250）の固定子（254）のコイル（具体的には駆動用コイル（256a,256b,256c）と支持用コイル（257a,257b,257c））に印加される電圧を制御することにより、固定子（254）のコイルを流れる電流を制御してベアリングレスモータ（250）において発生する磁束（具体的には駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１）を制御することができる。また、ラジアル磁気軸受（260）の第１〜第４電磁石（261〜264）のコイル（268）に供給される電圧を制御することにより、第１〜第４電磁石（261〜264）のコイル（268）を流れる電流を制御して第１〜第４電磁石（261〜264）の合成電磁力を制御することができる。これと同様に、スラスト磁気軸受（233）の第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）のコイル（図示を省略）に供給される電圧を制御することにより、第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）のコイルを流れる電流を制御して第１および第２スラスト電磁石（233a,233b）の合成電磁力を制御することができる。
【０１９４】
−ベアリングレスモータとラジアル磁気軸受の配置−
ラジアル磁気軸受（260）は、駆動軸（240）の軸方向において、ベアリングレスモータ（250）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に配置されている。この例では、駆動軸（240）の一端部に負荷（220）（この例ではインペラ（221））が接続されている。そして、ラジアル磁気軸受（260）は、駆動軸（240）の軸方向においてベアリングレスモータ（250）よりも負荷（220）に近い位置（この例ではインペラ（221）に近い位置）に配置されている。なお、駆動軸（240）の軸方向における位置が駆動軸（240）の一端部（すなわち負荷（220））に近くなるに連れて、その位置における駆動軸（240）のラジアル荷重が大きくなる傾向にある。したがって、駆動軸（240）の軸方向においてベアリングレスモータ（250）よりも負荷（220）に近い位置にラジアル磁気軸受（260）を配置することにより、駆動軸（240）の一端部に負荷（220）が接続された電動機システム（230）において、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にラジアル磁気軸受（260）を配置し、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にベアリングレスモータ（250）を配置することができる。
【０１９５】
−実施形態３の効果−
以上のように、この実施形態による電動機システム（230）では、ベアリングレスモータ（250）とラジアル磁気軸受（260）とを用いて駆動軸（240）の回転駆動および非接触支持を行うことにより、ベアリングレスモータ（250）の代わりに駆動軸（240）の回転駆動のみを行うモータと駆動軸（240）の非接触支持のみを行う磁気軸受とが設けられている場合よりも、電動機システム（230）を小型化することができる。具体的には、駆動軸（240）を短くすることができる。
【０１９６】
また、この実施形態による電動機システム（230）では、ラジアル磁気軸受（260）において支持されるラジアル荷重は、ベアリングレスモータ（250）において支持されるラジアル荷重よりも大きくなっている。すなわち、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にラジアル磁気軸受（260）が配置され、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にベアリングレスモータ（250）が配置されている。
【０１９７】
なお、ベアリングレスモータ（250）では、電磁力を支持力（駆動軸（240）を非接触で支持するための力）と駆動力（駆動軸（240）を回転駆動させるための力）とに割り当てることになるが、ラジアル磁気軸受（260）では、電磁力を全て支持力に割り当てることが可能である。そのため、ラジアル磁気軸受（260）は、ベアリングレスモータ（250）よりも大きな支持力を発生させることが可能である。
【０１９８】
したがって、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にラジアル磁気軸受（260）を配置し、駆動軸（240）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にベアリングレスモータ（250）を配置することにより、駆動軸（240）の支持力（駆動軸（240）を非接触で支持するための力）を確保することができる。
【０１９９】
また、駆動軸（240）の支持力を確保しつつ電動機システム（230）を小型化することができるので、ターボ圧縮機（210）を小型化することができる。
【０２００】
なお、電動機システム（230）では、負荷（220）（この例ではインペラ（221））と駆動軸（240）とを含む回転系は、その軸方向長さが短くなるほど共振周波数が高くなる傾向にある。したがって、駆動軸（240）を短くすることにより、負荷（220）と駆動軸（240）とを含む回転系の共振周波数を高くすることができる。これにより、電動機システム（230）を安全に運転することが可能な安全運転領域を拡張することができる。
【０２０１】
〈ベアリングレスモータの変形例〉
図１７に示すように、ベアリングレスモータ（250）は、表面磁石型のベアリングレスモータによって構成されていてもよい。図１７に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（250）では、回転子（251）は、回転子コア（252）と、回転子コア（252）の外周面に設けられた複数（この例では８つ）の永久磁石（253）と、複数の永久磁石（253）の外周を囲う保護部材（258）とを有している。複数の永久磁石（253）は、回転子（251）の周方向において所定の角度ピッチで配置されている。この例では、８つの永久磁石（253）が回転子（251）の周方向において４５°の角度ピッチで配置されている。また、永久磁石（253）は、回転子コア（252）の外周面に沿う形状（円弧状）に形成されている。なお、８つの永久磁石（253）は、互いに同形状となっている。そして、８つの永久磁石（253）は、それぞれの外周面および内周面が磁極面（Ｓ極面/Ｎ極面）となり回転子（251）の周方向に異なる磁極（Ｓ極/Ｎ極）が交互に並ぶように構成されている。保護部材（258）は、円筒状に形成され、複数の永久磁石（253）の外周に設けられている。
【０２０２】
図１８は、図１７に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（250）において発生する磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１とを例示している。図１２に示したコンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）と同様に、図１７および図１８に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（250）は、これらの磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、駆動トルク（T1）および支持力（F1）を同時に発生させるように構成されている。
【０２０３】
また、図１７および図１８に示すように、表面磁石型のベアリングレスモータ（250）における永久磁石（253）の数（この例では８つ）は、図１２に示したコンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）における永久磁石（253）の数（図１２の例では４つ）よりも多くなっている。そのため、表面磁石型のベアリングレスモータ（250）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）よりも、磁石磁束φ１の磁束密度が高くなっている。したがって、表面磁石型のベアリングレスモータ（250）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）よりも、大きな駆動トルク（T1）を発生させることができる。
【０２０４】
また、この例では、図１７に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（250）は、図１２に示したコンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）よりも、回転子（251）の周方向における複数の永久磁石（253）の間隔が狭くなっている。具体的には、図１２に示したコンセクエントポール型のベアリングレスモータ（250）では、回転子（251）の周方向における複数の永久磁石（253）の間隔が永久磁石（253）の周方向長さと同等となっているが、図１７に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（250）では、回転子（251）の周方向における複数の永久磁石（253）の間隔が永久磁石（253）の周方向長さよりも狭くなっており、複数の永久磁石（253）が回転子コア（252）のほぼ全周を覆っている。
【０２０５】
以上のように、ベアリングレスモータ（250）を表面磁石型のベアリングレスモータによって構成することにより、コンセクエントポール型のベアリングレスモータによってベアリングレスモータ（250）を構成する場合よりも、ベアリングレスモータ（250）における駆動力（駆動軸（240）を回転駆動させるための力）を大きくすることができる。
【０２０６】
《発明の実施形態４》
本発明の実施形態４について説明する。
【０２０７】
〈空気調和機〉
図１９は、実施形態による空気調和装置（500）の構成を例示している。空気調和装置（500）は、冷媒回路（510）を備えている。冷媒回路（510）は、ターボ圧縮機（410）と凝縮器（520）と膨張弁（530）と蒸発器（540）とを有し、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われるように構成されている。例えば、凝縮器（520）および蒸発器（540）は、クロスフィン型の熱交換器により構成され、膨張弁（530）は、電動弁により構成されている。
【０２０８】
〈ターボ圧縮機〉
図２０は、図１９に示したターボ圧縮機（410）の構成を例示している。ターボ圧縮機（410）は、冷媒回路（510）に設けられて冷媒を圧縮するように構成されている。この例では、ターボ圧縮機（410）は、ケーシング（411）と、インペラ（421）と、電動機システム（430）とを備えている。電動機システム（430）は、駆動軸（440）と、ベアリングレスモータ（450）と、ラジアル磁気軸受（460）と、制御部（480）と、電源部（481）とを有している。また、この例では、電動機システム（430）は、第１タッチダウン軸受（431）と、第２タッチダウン軸受（432）と、スラスト磁気軸受（433）とをさらに有している。
【０２０９】
なお、以下の説明において、「軸方向」とは、回転軸方向のことであって、駆動軸（440）の軸心の方向のことであり、「径方向」とは、駆動軸（440）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、駆動軸（440）の軸心からより遠い側のことであり、「内周側」とは、駆動軸（440）の軸心により近い側のことである。
【０２１０】
−ケーシング−
ケーシング（411）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（411）内の空間は、壁部（411a）によって区画され、壁部（411a）よりも右側の空間がインペラ（421）を収容するインペラ室（S401）を構成し、壁部（411a）よりも左側の空間がベアリングレスモータ（450）を収容する電動機室（S402）を構成している。また、電動機室（S402）には、ベアリングレスモータ（450）とラジアル磁気軸受（460）と第１タッチダウン軸受（431）と第２タッチダウン軸受（432）とスラスト磁気軸受（433）が収容され、これらが電動機室（S402）の内周壁に固定されている。
【０２１１】
−駆動軸−
駆動軸（440）は、インペラ（421）を回転駆動するために設けられている。この例では、駆動軸（440）は、ケーシング（411）内を軸方向に延びてインペラ（421）とベアリングレスモータ（450）とを連結している。具体的には、駆動軸（440）の一端部にインペラ（421）が固定され、駆動軸（440）の中間部にベアリングレスモータ（450）が配置されている。また、駆動軸（440）の他端部（すなわちインペラ（421）が固定された一端部とは反対側の端部）には、円盤状の部分（以下「円盤部（441）と記載」）が設けられている。なお、円盤部（441）は、磁性材料（例えば鉄）で構成されている。
【０２１２】
−インペラ−
インペラ（421）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成され、駆動軸（440）の一端部に固定された状態で、インペラ室（S401）に収容されている。インペラ室（S401）には、吸入管（P401）と吐出管（P402）とが接続されている。吸入管（P401）は、冷媒（流体）を外部からインペラ室（S401）に導くために設けられている。吐出管（P402）は、インペラ室（S401）内で圧縮された高圧の冷媒（流体）を外部へ戻すために設けられている。すなわち、この例では、インペラ（421）とインペラ室（S401）とによって圧縮機構が構成されている。
【０２１３】
−ベアリングレスモータ−
ベアリングレスモータ（450）は、一対の回転子（451）と固定子（454）とを有して駆動軸（440）を回転駆動し且つ駆動軸（440）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。回転子（451）は、駆動軸（440）に固定され、固定子（454）は、ケーシング（411）の内周壁に固定されている。
【０２１４】
図２１に示すように、この例では、ベアリングレスモータ（450）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータによって構成されている。
【０２１５】
ベアリングレスモータ（450）の回転子（451）は、回転子コア（452）と、回転子コア（452）に埋設された複数（この例では４つ）の永久磁石（453）とを有している。回転子コア（452）は、磁性材料（例えば積層鋼板）で構成され、円柱状に形成されている。回転子コア（452）の中央部には、駆動軸（440）を挿通するためのシャフト孔が形成されている。
【０２１６】
複数の永久磁石（453）は、回転子（451）の周方向において所定の角度ピッチで配置されている。この例では、４つの永久磁石（453）が回転子（451）の周方向において９０°の角度ピッチで配置されている。また、この例では、永久磁石（453）は、回転子コア（452）の外周面の近傍（外周部）に埋設され、回転子コア（452）の外周面に沿う形状（円弧状）に形成されている。また、４つの永久磁石（453）は、互いに同形状となっている。そして、４つの永久磁石（453）の外周面側がＮ極となっており、回転子コア（452）の外周面のうち回転子（451）の周方向において４つの永久磁石（453）の間に位置する部分が擬似的にＳ極となっている。なお、４つの永久磁石（453）の外周面側がＳ極となっていてもよい。この場合、回転子コア（452）の外周面のうち回転子（451）の周方向において４つの永久磁石（453）の間に位置する部分が擬似的にＮ極となる。
【０２１７】
ベアリングレスモータ（450）の固定子（454）は、磁性材料（例えば積層鋼板）で構成され、バックヨーク部（455）と、複数のティース部（図示を省略）と、ティース部に巻回された駆動用コイル（456b,456b,456c）および支持用コイル（457a,457b,457c）とを有している。バックヨーク部（455）は、円筒状に形成されている。駆動用コイル（456b,456b,456c）および支持用コイル（457a,457b,457c）は、各ティース部に分布巻方式で巻回されている。なお、駆動用コイル（456b,456b,456c）および支持用コイル（457a,457b,457c）は、各ティース部に集中巻方式で巻回されていてもよい。
【０２１８】
駆動用コイル（456b,456b,456c）は、ティース部のうち内周側に巻回されたコイルである。駆動用コイル（456b,456b,456c）は、図２１において太実線で囲んで示したＵ相駆動用コイル（456b）と、図２１において太破線で囲んで示したＶ相駆動用コイル（456b）と、図２１において細実線で囲んで示したＷ相駆動用コイル（456c）とから構成されている。
【０２１９】
支持用コイル（457a,457b,457c）は、ティース部のうち外周側に巻回されたコイルである。支持用コイル（457a,457b,457c）は、図２１において太実線で囲んで示したＵ相支持用コイル（457a）と、図２１において太破線で囲んで示したＶ相支持用コイル（457b）と、図２１において細実線で囲んで示したＷ相支持用コイル（457c）とから構成されている。
【０２２０】
図２２は、ベアリングレスモータ（450）において発生する磁石磁束（永久磁石（453）によって生じる磁石磁束φ１）と駆動用磁束（駆動軸（440）を回転駆動するために生じる駆動用磁束ＢＭ１）とを例示している。駆動用磁束ＢＭ１は、駆動用コイル（456b,456b,456c）を流れる電流に応じて発生する磁束である。ベアリングレスモータ（450）は、これらの磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１との相互作用によって、駆動軸（440）を回転させるための駆動トルク（図２２では駆動軸（440）を反時計回り方向に回転させるための駆動トルク（T1））を発生させるように構成されている。なお、図２２には、駆動用コイル（456b,456b,456c）を流れる電流と等価の電流ＩＭ１が示されている。
【０２２１】
図２３は、ベアリングレスモータ（450）において発生する磁石磁束φ１と支持用磁束（駆動軸（440）のラジアル荷重を非接触で支持するために生じる支持用磁束ＢＳ１）とを例示している。支持用磁束ＢＳ１は、支持用コイル（457a,457b,457c）を流れる電流に応じて発生する磁束である。ベアリングレスモータ（450）は、これらの磁石磁束φ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、駆動軸（440）のラジアル荷重を非接触で支持するため支持力（図２３では駆動軸（440）を右方向に作用する支持力（F1））を発生させるように構成されている。なお、図２３には、支持用コイル（457a,457b,457c）を流れる電流と等価の電流ＩＳ１が示されている。
【０２２２】
図２４は、ベアリングレスモータ（450）において発生する磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１とを例示している。ベアリングレスモータ（450）は、これらの磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、駆動トルク（T1）および支持力（F1）を同時に発生させるように構成されている。なお、図２４には、駆動用コイル（456b,456b,456c）を流れる電流と等価の電流ＩＭ１と、支持用コイル（457a,457b,457c）を流れる電流と等価の電流ＩＳ１が示されている。
【０２２３】
−ラジアル磁気軸受（磁気軸受）−
ラジアル磁気軸受（460）は、複数の電磁石（この例では第１〜第４電磁石（461〜464））を有して駆動軸（440）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。
【０２２４】
図２５に示すように、この例では、ラジアル磁気軸受（460）は、ヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受を構成している。第１および第２電磁石（461,462）は、駆動軸（440）を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石（461,462）の合成電磁力により駆動軸（440）を非接触で支持する。第３および第４電磁石（463,464）は、駆動軸（440）を挟んで互いに対向し、第３および第４電磁石（463,464）の合成電磁力により駆動軸（440）を非接触で支持する。第３および第４電磁石（463,464）の対向方向（図２５では右肩下がり方向）は、平面視において第１および第２電磁石（461,462）の対向方向（図２５では右肩上がり方向）と直交している。
【０２２５】
具体的には、ラジアル磁気軸受（460）は、磁気軸受コア（465）と、複数（この例では８つ）のコイル（468）とを備えている。磁気軸受コア（465）は、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて構成され、バックヨーク（466）と複数（この例では８つ）のティース（467）とを有している。バックヨーク（466）は、円筒状に形成されている。８つのティース（467）は、バックヨーク（466）の内周面に沿うように所定間隔（この例では４５°間隔）で周方向に配列され、それぞれがバックヨーク（466）の内周面から径方向内方へ向けて突出し、それぞれの内周面（突端面）が駆動軸（440）の外周面と所定のギャップを隔てて対向している。
【０２２６】
８つのコイル（468）は、磁気軸受コア（465）の８つのティース（467）にそれぞれ巻回されている。これにより、この例では、８つの電磁石部（第１〜第８電磁石部（471〜478））が構成されている。具体的には、図２５における時計回り方向において、第１電磁石部（471）と第２電磁石部（472）と第７電磁石部（477）と第８電磁石部（478）と第３電磁石部（473）と第４電磁石部（474）と第５電磁石部（475）と第６電磁石部（476）とが順に配列されている。
【０２２７】
第１および第２電磁石部（471,472）は、それぞれのコイル（468）が直列に接続されて第１電磁石（461）を構成している。第３および第４電磁石部（473,474）は、それぞれのコイル（468）が直列に接続されて第２電磁石（462）を構成している。そして、第１電磁石（461）のコイル（すなわち第１および第２電磁石部（471,472）のコイル（468））に流れる電流と第２電磁石（462）のコイル（すなわち第３および第４電磁石部（473,474）のコイル（468））に流れる電流とを制御することにより、第１および第２電磁石（461,462）の合成電磁力を制御して第１および第２電磁石（461,462）の対向方向（すなわち径方向、図２５では右肩上がり方向）における駆動軸（440）の位置を制御することができる。
【０２２８】
第５および第６電磁石部（475,476）は、それぞれのコイル（468）が直列に接続されて第３電磁石（463）を構成している。第７および第８電磁石部（477,478）は、それぞれのコイル（468）が直列に接続されて第４電磁石（464）を構成している。そして、第３電磁石（463）のコイル（すなわち第５および第６電磁石部（475,476）のコイル（468））に流れる電流と第４電磁石（464）のコイル（すなわち第７および第８電磁石部（477,478）のコイル（468））に流れる電流とを制御することにより、第３および第４電磁石（463,464）の合成電磁力を制御して第３および第４電磁石（463,464）の対向方向（すなわち第１および第２電磁石（461,462）の対向方向と直交する径方向、図２５では右肩下がり方向）における駆動軸（440）の位置を制御することができる。
【０２２９】
なお、コイル（468）の巻回方向およびコイル（468）に流れる電流の向きは、第１〜第４電磁石（461〜464）の各々に吸引力（すなわち駆動軸（440）を引き寄せる方向に作用する電磁力）が発生するように設定されている。具体的には、コイル（468）の巻回方向およびコイル（468）に流れる電流の向きは、図２５に示した矢印の方向に磁束が発生するように設定されている。
【０２３０】
−タッチダウン軸受−
第１タッチダウン軸受（431）は、駆動軸（440）の一端部（図２０では右端部）の近傍に設けられ、第２タッチダウン軸受（432）は、駆動軸（440）の他端部（図２０では左端部）の近傍に設けられている。第１および第２タッチダウン軸受（431,432）は、ベアリングレスモータ（450）およびラジアル磁気軸受（460）が非通電であるとき（すなわち駆動軸（440）が浮上していないとき）に駆動軸（440）を支持するように構成されている。
【０２３１】
−スラスト磁気軸受−
スラスト磁気軸受（433）は、第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）を有し、駆動軸（440）の円盤部（441）を電磁力によって非接触で支持するように構成されている。具体的には、第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）は、それぞれが円環状に形成され、駆動軸（440）の円盤部（441）を挟んで互いに対向し、第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）の合成電磁力により駆動軸（440）の円盤部（441）を非接触で支持する。すなわち、第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）に流れる電流を制御することにより、第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）の合成電磁力を制御して第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）の対向方向（すなわち軸方向、図２０では左右方向）における駆動軸（440）の位置を制御することができる。
【０２３２】
−各種センサ−
電動機システム（430）の各部には、位置センサや電流センサや回転速度センサなどの各種センサ（図示を省略）が設けられている。例えば、ベアリングレスモータ（450）には、回転子（451）のラジアル方向（径方向）における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられ、ラジアル磁気軸受（460）には、駆動軸（440）のラジアル方向における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられ、スラスト磁気軸受（433）には、駆動軸（440）のスラスト方向（軸方向）における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられている。これらの位置センサは、例えば、測定対象物との間のギャップ（距離）を検出する渦電流式の変位センサによって構成されている。
【０２３３】
−制御部−
制御部（480）は、駆動軸（440）が非接触で支持された状態で駆動軸（440）の回転速度が予め定められた目標回転速度となるように、電動機システム（430）の各部に設けられた各種センサからの検出信号や駆動軸（440）の目標回転速度などの情報に基づいて、モータ電圧指令値とラジアル電圧指令値とスラスト電圧指令値とを生成して出力するように構成されている。モータ電圧指令値は、ベアリングレスモータ（450）の固定子（454）のコイル（図示を省略）に供給される電圧を制御するための指令値である。ラジアル電圧指令値は、ラジアル磁気軸受（460）の第１〜第４電磁石（461〜464）のコイル（468）に供給される電圧を制御するための指令値である。スラスト電圧指令値は、スラスト磁気軸受（433）の第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）のコイル（図示を省略）に供給される電圧を制御するための指令値である。制御部（480）は、例えば、ＣＰＵなどの演算処理部や、演算処理部を動作させるためのプログラムや情報を記憶するメモリなどの記憶部などによって構成されている。
【０２３４】
−電源部−
電源部（481）は、制御部（480）から出力されたモータ電圧指令値とラジアル電圧指令値とスラスト電圧指令値とに基づいて、ベアリングレスモータ（450）の固定子（454）のコイル（具体的には駆動用コイル（456b,456b,456c）と支持用コイル（457a,457b,457c））とラジアル磁気軸受（460）の第１〜第４電磁石（461〜464）のコイル（468）とスラスト磁気軸受（433）の第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）のコイル（図示を省略）に電圧をそれぞれ供給するように構成されている。電源部（481）は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）アンプによって構成されている。
【０２３５】
ベアリングレスモータ（450）の固定子（454）のコイル（具体的には駆動用コイル（456b,456b,456c）と支持用コイル（457a,457b,457c））に印加される電圧を制御することにより、固定子（454）のコイルを流れる電流を制御してベアリングレスモータ（450）において発生する磁束（具体的には駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１）を制御することができる。また、ラジアル磁気軸受（460）の第１〜第４電磁石（461〜464）のコイル（468）に供給される電圧を制御することにより、第１〜第４電磁石（461〜464）のコイル（468）を流れる電流を制御して第１〜第４電磁石（461〜464）の合成電磁力を制御することができる。これと同様に、スラスト磁気軸受（433）の第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）のコイル（図示を省略）に供給される電圧を制御することにより、第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）のコイルを流れる電流を制御して第１および第２スラスト電磁石（433a,433b）の合成電磁力を制御することができる。
【０２３６】
−ターボ圧縮機の運転領域−
次に、図７を参照して、ターボ圧縮機（410）の運転領域について説明する。図７において、横軸は冷媒体積流量を示し、縦軸はヘッドを示している。図７に示すように、ターボ圧縮機（410）の運転領域は、主に、通常運転領域（Ａ）と高負荷トルク領域（Ｂ）とタービュランス領域（Ｃ）とサージング領域（Ｄ）とに大別される。通常運転領域（Ａ）と高負荷トルク領域（Ｂ）とタービュランス領域（Ｃ）は、図７において太線で示したサージラインの内側に位置する領域であり、サージング領域（Ｄ）は、サージラインの外側に位置する領域である。すなわち、停電時などの非常の事態においてターボ圧縮機（410）がサージング領域（Ｄ）において一時的に運転されることがある。なお、タービュランス領域（Ｃ）は、ターボ圧縮機（410）の旋回失速が生じる領域である。
【０２３７】
通常運転領域（Ａ）では、駆動軸（440）の負荷トルク（駆動軸（440）を回転駆動させるために必要となるトルク）が比較的に小さくなり、駆動軸（440）のラジアル荷重も比較的に小さくなる。高負荷トルク領域（Ｂ）では、駆動軸（440）の負荷トルクが比較的に大きくなり、駆動軸（440）のラジアル荷重も比較的に大きくなる。なお、駆動軸（440）の負荷トルクは、高負荷トルク領域（Ｂ）内の所定の点（具体的には図７の右上の頂点）において最大となる。タービュランス領域（Ｃ）では、駆動軸（440）の負荷トルクが比較的に小さくなる一方で、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる。サージング領域（Ｄ）では、駆動軸（440）の負荷トルクが比較的に小さくなる一方で、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる。なお、駆動軸（440）のラジアル荷重がサージング領域（Ｄ）内の所定の点において最大となる。
【０２３８】
このように、冷媒回路（510）に設けられて冷媒を圧縮するターボ圧縮機（410）では、駆動軸（440）の負荷トルクが最大となる運転領域（この例ではサージング領域（Ｄ））と駆動軸（440）のラジアル荷重が最大となる運転領域（この例では高負荷トルク領域（Ｂ））とが互いに異なっている。そして、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる運転領域（この例ではタービュランス領域（Ｃ）とサージング領域（Ｄ））では、駆動軸（440）の負荷トルクが比較的に小さくなる。すなわち、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる運転領域（特に駆動軸（440）のラジアル荷重が最大となる運転領域）では、駆動軸（440）の負荷トルクが比較的に小さくなるので、ベアリングレスモータ（450）の電磁力を支持力（駆動軸（440）を非接触で支持するための力）に十分に割り当てることが可能である。なお、これらの知見は、本願発明者の鋭意研究の結果得られたものである。
【０２３９】
−ベアリングレスモータとラジアル磁気軸受の配置−
ベアリングレスモータ（450）は、駆動軸（440）の軸方向において、ラジアル磁気軸受（460）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に配置されている。この例では、駆動軸（440）の一端部にインペラ（421）が接続されている。そして、ベアリングレスモータ（450）は、駆動軸（440）の軸方向においてラジアル磁気軸受（460）よりもインペラ（421）に近い位置に配置されている。なお、駆動軸（440）の軸方向における位置が駆動軸（440）の一端部（すなわちインペラ（421））に近くなるに連れて、その位置における駆動軸（440）のラジアル荷重が大きくなる傾向にある。したがって、駆動軸（440）の軸方向においてラジアル磁気軸受（460）よりもインペラ（421）に近い位置にベアリングレスモータ（450）を配置することにより、駆動軸（440）の一端部にインペラ（421）が接続されたターボ圧縮機（410）において、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にベアリングレスモータ（450）を配置し、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置にラジアル磁気軸受（460）を配置することができる。
【０２４０】
−実施形態４の効果−
以上のように、この実施形態によるターボ圧縮機（410）では、ベアリングレスモータ（450）と磁気軸受（460）とを用いて駆動軸（440）の回転駆動および非接触支持を行うことにより、ベアリングレスモータ（450）の代わりに駆動軸（440）の回転駆動のみを行うモータと駆動軸（440）の非接触支持のみを行う２つの磁気軸受とが設けられている場合よりも、ターボ圧縮機（410）を小型化することができる。
【０２４１】
また、この実施形態によるターボ圧縮機（410）では、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる位置にベアリングレスモータ（450）が配置され、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に小さくなる位置に磁気軸受（460）が配置されている。すなわち、磁気軸受（460）は、ベアリングレスモータ（450）において支持されるラジアル荷重よりも小さいラジアル荷重が作用する位置に配置されている。なお、磁気軸受（460）において発生する電磁力は、磁気軸受（460）のサイズ（特に軸長やロータ径）に依存しており、磁気軸受（460）のサイズが大きくなるほど磁気軸受（460）において発生する電磁力が大きくなる傾向にある。そのため、ベアリングレスモータ（450）において支持されるラジアル荷重よりも小さいラジアル荷重が作用する位置に磁気軸受（460）を配置することにより、ベアリングレスモータ（450）において支持されるラジアル荷重よりも大きいラジアル荷重が作用する位置に磁気軸受（460）を配置する場合よりも、磁気軸受（460）のサイズ（特に軸長やロータ径）を小さくすることができる。これにより、ターボ圧縮機（410）をさらに小型化することができる。
【０２４２】
また、冷媒回路（510）に設けられて冷媒を圧縮するターボ圧縮機（410）では、駆動軸（440）の負荷トルク（駆動軸（440）を回転駆動させるために必要となるトルク）が最大となる運転領域と駆動軸（440）のラジアル荷重が最大となる運転領域とが互いに異なり、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる運転領域（特に駆動軸（440）のラジアル荷重が最大となる運転領域）では、駆動軸（440）の負荷トルクが比較的に小さくなる。そのため、駆動軸（440）のラジアル荷重が比較的に大きくなる運転領域では、ベアリングレスモータ（450）の電磁力を支持力（駆動軸（440）を非接触で支持するための力）に十分に割り当てることができる。これにより、駆動軸（440）のラジアル負荷が比較的に大きくなる運転領域において駆動軸（440）の支持力を確保することができる。
【０２４３】
〈ベアリングレスモータの変形例１〉
図２６に示すように、ベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータによって構成されていてもよい。図２６に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（450）では、回転子（451）は、回転子コア（452）と、回転子コア（452）の外周面に設けられた複数（この例では８つ）の永久磁石（453）と、複数の永久磁石（453）の外周を囲う保護部材（458）とを有している。複数の永久磁石（453）は、回転子（451）の周方向において所定の角度ピッチで配置されている。この例では、８つの永久磁石（453）が回転子（451）の周方向において４５°の角度ピッチで配置されている。また、永久磁石（453）は、回転子コア（452）の外周面に沿う形状（円弧状）に形成されている。なお、８つの永久磁石（453）は、互いに同形状となっている。そして、８つの永久磁石（453）は、それぞれの外周面および内周面が磁極面（Ｓ極面/Ｎ極面）となり回転子（451）の周方向に異なる磁極（Ｓ極/Ｎ極）が交互に並ぶように構成されている。保護部材（458）は、円筒状に形成され、複数の永久磁石（453）の外周に設けられている。
【０２４４】
図２７は、図２６に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（450）において発生する磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１とを例示している。図２１に示したコンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）と同様に、図２６および図２７に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（450）は、これらの磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、駆動トルク（T1）および支持力（F1）を同時に発生させるように構成されている。
【０２４５】
〈ベアリングレスモータの変形例２〉
また、図２８に示すように、ベアリングレスモータ（450）は、埋込磁石型のベアリングレスモータによって構成されていてもよい。図２８に示した埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）は、回転子（451）は、回転子コア（452）と、回転子コア（452）に埋設された複数（この例では８つ）の永久磁石（453）とを有している。複数の永久磁石（453）は、回転子（451）の周方向において所定の角度ピッチで配置されている。この例では、８つの永久磁石（453）が回転子（451）の周方向において４５°の角度ピッチで配置されている。また、永久磁石（453）は、回転子コア（452）の外周面に沿う形状（円弧状）に形成されている。なお、８つの永久磁石（453）は、互いに同形状となっている。そして、８つの永久磁石（453）は、それぞれの外周面および内周面が磁極面（Ｓ極面/Ｎ極面）となり回転子（451）の周方向に異なる磁極（Ｓ極/Ｎ極）が交互に並ぶように構成されている。
【０２４６】
図２９は、図２８に示した埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）において発生する磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１とを例示している。図２１に示したコンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）と同様に、図２８および図２９に示した埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）は、これらの磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、駆動トルク（T1）および支持力（F1）を同時に発生させるように構成されている。
【０２４７】
〈各種ベアリングレスモータの比較〉
なお、ベアリングレスモータ（450）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータまたは埋込磁石型のベアリングレスモータによって構成されていることが好ましい。
【０２４８】
コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）と表面磁石型のベアリングレスモータ（450）とを比較すると、図２６および図２７に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（450）では、支持用磁束ＢＳ１の磁路が永久磁石（453）を通過する経路となっているが、図２１〜図２４に示したコンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）では、支持用磁束ＢＳ１の磁路が永久磁石（453）を通過しない経路となっている。なお、永久磁石（453）における磁気抵抗は、回転子コア（452）の磁気抵抗よりも高くなっている。そのため、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも、支持用磁束ＢＳ１の磁路における磁気抵抗が低くなっている。したがって、コンセクエントポール型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも大きな支持力（駆動軸（440）を非接触で支持するための力）を発生させることができる。
【０２４９】
埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）と表面磁石型のベアリングレスモータ（450）とを比較すると、図２６および図２７に示した表面磁石型のベアリングレスモータ（450）には、保護部材（458）が設けられているが、図２８および図２９に示した埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）には、保護部材（458）が設けられていない。そのため、埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも、支持用磁束ＢＳ１の磁路における磁気抵抗が低くなっている。したがって、埋込磁石型のベアリングレスモータ（450）は、表面磁石型のベアリングレスモータ（450）よりも大きな支持力（駆動軸（440）を非接触で支持するための力）を発生させることができる。
【０２５０】
以上のように、ベアリングレスモータ（450）をコンセクエントポール型のベアリングレスモータまたは埋込磁石型のベアリングレスモータによって構成することにより、表面磁石型のベアリングレスモータによってベアリングレスモータ（450）を構成する場合よりも、ベアリングレスモータ（450）における支持力（駆動軸（440）を非接触で支持するための力）を大きくすることができる。
【０２５１】
《発明の実施形態５》
本発明の実施形態５について説明する。本実施形態では、磁気軸受を備えたターボ圧縮機について説明する。図３０に、本発明の実施形態５に係るターボ圧縮機（601）の構成例を示す。このターボ圧縮機（601）は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う冷媒回路（図示省略）に接続され、冷媒（流体）を圧縮する。図３０に示すように、ターボ圧縮機（601）は、ケーシング（602）、圧縮機構（603）、及び電動機システム（610）を備えている。
【０２５２】
〈ケーシング〉
ケーシング（602）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（602）内の空間は、壁部（602a）によって区画され、壁部（602a）よりも右側の空間がインペラ（603a）（後述）を収容するインペラ室（S601）を構成し、壁部（602a）よりも左側の空間が、ベアリングレスモータ（640）（後述）を収容する電動機室（S602）を構成している。そして、ケーシング（602）内を軸方向に延びる駆動軸（605）が圧縮機構（603）とベアリングレスモータ（640）とを連結している。
【０２５３】
〈圧縮機構〉
圧縮機構（603）は、インペラ室（S601）とインペラ（603a）とで構成され、圧縮機構（603）は、流体（この例では冷媒）を圧縮する。インペラ（603a）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成され、駆動軸（605）の一端に固定されている。圧縮機構（603）は、本発明の負荷の一例である。
【０２５４】
〈電動機システム〉
電動機システム（610）は、タッチダウン軸受（606）、ベアリングレスモータ（640）、電源（635）、２つのラジアル磁気軸受（621）、スラスト磁気軸受（622）、複数（この例では、５つ）の変位センサ（631,632）、及び制御器（690）を備えている。
【０２５５】
−ベアリングレスモータ−
ベアリングレスモータ（640）は、電動機室（S602）に配置されている。ベアリングレスモータ（640）は、電磁力によって駆動軸（605）を回転駆動しかつ駆動軸（605）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。ベアリングレスモータ（640）は、一対の回転子（641）と固定子（644）を有する。回転子（641）は駆動軸（605）に固定され、固定子（644）はケーシング（602）の内周壁に固定されている。
【０２５６】
図３１は、ベアリングレスモータ（640）の構成例を示す横断面図である。同図に示すように、ベアリングレスモータ（640）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータである。ベアリングレスモータ（640）の固定子（644）は、バックヨーク部（645）と、図示を省略する複数のティース部と、ティース部に巻回された駆動用コイル（646a〜646c）および支持用コイル（647a〜647c）とを有する。ベアリングレスモータ（640）の回転子（641）は、コア部（642）と、このコア部（642）に埋設された複数（この例では、４つ）の永久磁石（643）とを有する。
【０２５７】
固定子（644）は、磁性材料（例えば、積層鋼板）で構成されている。固定子（644）のバックヨーク部（645）は、円筒状に形成されている。駆動用コイル（646a〜646c）および支持用コイル（647a〜647c）は、各ティース部に分布巻方式で巻回されている。なお、駆動用コイル（646a〜646c）および支持用コイル（647a〜647c）は、各ティース部に集中巻方式で巻回されていてもよい。
【０２５８】
駆動用コイル（646a〜646c）は、ティース部のうち内周側に巻回されたコイルである。駆動用コイル（646a〜646c）は、図３１において太線で囲んで示すＵ相駆動用コイル（646a）と、太破線で囲んで示すＶ相駆動用コイル（646b）と、細線で囲んで示すＷ相駆動用コイル（646c）とから構成されている。
【０２５９】
支持用コイル（647a〜647c）は、ティース部のうち外周側に巻回されたコイルである。支持用コイル（647a〜647c）は、図３１において太線で囲んで示すＵ相支持用コイル（647a）と、太破線で囲んで示すＶ相支持用コイル（647b）と、細線で囲んで示すＷ相支持用コイル（647c）とから構成されている。
【０２６０】
回転子（641）のコア部（642）は、円筒状に形成されている。コア部（642）の中央部には駆動軸（605）を挿通するためのシャフト孔（図示せず）が形成されている。コア部（642）は、磁性材料（例えば、積層鋼板）で構成されている。コア部（642）の外周面近傍には、この外周面に沿った形状を有する４つの永久磁石（643）が、回転子（641）の周方向において90°の角度ピッチ（AP1）で埋設されている。これら４つの永久磁石（643）は、互いに同形状である。各永久磁石（643）の外周面側はＮ極となっており、各永久磁石（643）の間のコア部（642）の外周面は擬似的にＳ極となっている。なお、各永久磁石（643）の外周面側がＳ極となっていてもよい。
【０２６１】
図３２には、ベアリングレスモータ（640）において、各永久磁石（643）によって生じる磁石磁束φ１と、インペラ（603a）および駆動軸（605）を回転駆動するために生じる駆動用磁束ＢＭ１とが示されている。ベアリングレスモータ（640）は、これら磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１との相互作用によって、同図に示す駆動トルクＴ１（すなわち、駆動軸（605）を図３２の反時計回り方向に回転させるトルク）を発生させるように構成されている。なお、同図中には、駆動用コイル（646a〜646c）に流れる電流と等価の電流ＩＭ１が示されている。
【０２６２】
図３３には、ベアリングレスモータ（640）において、各永久磁石（643）によって生じる磁石磁束φ１と、駆動軸（605）のラジアル荷重を非接触で支持するために生じる支持用磁束ＢＳ１とが示されている。ベアリングレスモータ（640）は、これら磁石磁束φ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、同図に示す支持力Ｆ１（すなわち、駆動軸（605）を図３３で右方向に押す力）を発生させるように構成されている。なお、同図中には、支持用コイル（647a〜647c）に流れる電流と等価の電流ＩＳ１が示されている。
【０２６３】
図３３からわかるように、支持用磁束ＢＳ１の磁路は、固定子（644）のバックヨーク部（645）およびティース部と、エアギャップと、回転子（641）のコア部（642）とを通る経路である。バックヨーク部（645）、ティース部およびコア部（642）の磁気抵抗は、永久磁石（643）の磁気抵抗よりも小さい。
【０２６４】
図３４には、ベアリングレスモータ（640）において、各永久磁石（643）によって生じる磁石磁束φ１と、インペラ（603a）および駆動軸（605）を回転駆動するために生じる駆動用磁束ＢＭ１と、駆動軸（605）のラジアル荷重を非接触で支持するために生じる支持用磁束ＢＳ１とが示されている。ベアリングレスモータ（640）は、これら磁石磁束φ１と駆動用磁束ＢＭ１と支持用磁束ＢＳ１との相互作用によって、同図に示す駆動トルクＴ１および支持力Ｆ１を同時に発生させるように構成されている。なお、同図中には、駆動用コイル（646a〜646c）および支持用コイル（647a〜647c）に流れる電流と等価の電流ＩＭ１，ＩＳ１が示されている。
【０２６５】
−ラジアル磁気軸受−
電動機システム（610）は、２つのラジアル磁気軸受（621）を有し、これらのラジアル磁気軸受（621）は、ベアリングレスモータ（640）の軸方向両側にそれぞれ配置されている。それぞれのラジアル磁気軸受（621）は、被支持体（具体的には駆動軸（605））を挟んで互いに対向する電磁石（671〜678）を有し、電磁石（671〜678）の電磁力を合成力（合成電磁力（F））により、ラジアル方向の力を被支持体に作用させるように構成されている。ラジアル磁気軸受（621）では、これらの電磁石（671〜678）に流れる電流を制御することにより、その電磁石（671〜678）の合成電磁力（F）を制御して、電磁石（671〜678）の対向方向における被支持体の位置を制御することができる。なお、以下の説明において、２つのラジアル磁気軸受（621）を区別する必要がある場合には、参照符合に枝番を付けて識別する場合がある（具体的には、621-1、621-2）。
【０２６６】
図３５は、ラジアル磁気軸受（621）の構成例を示す横断面図である。また、図３６は、ラジアル磁気軸受（621）の構成例を示す縦断面図である。このラジアル磁気軸受（621）は、ヘテロポーラ型のラジアル磁気軸受であり、磁気軸受コア（661）と、８つのコイル（665）とを備えている。磁気軸受コア（661）は、例えば、複数の電磁鋼板が積層されて構成され、バックヨーク（662）と８つのティース（663）とを有している。バックヨーク（662）は、円筒状に形成されている。８つのティース（663）は、バックヨーク（662）の内周面に沿うように所定間隔（この例では、45°間隔）で周方向に配列され、それぞれがバックヨーク（662）の内周面から径方向内方へ向けて突出し、それぞれの内周面（突端面）が駆動軸（605）の被支持部の外周面と所定のギャップを隔てて対向する。
【０２６７】
８つのコイル（665）は、磁気軸受コア（661）の８つのティース（663）にそれぞれ巻回されている。これにより、ラジアル磁気軸受（621）には、８つの電磁石（第１〜第８電磁石（671〜678））が構成されている。具体的にラジアル磁気軸受（621）では、第１電磁石（671）、第２電磁石（672）、第７電磁石（677）、第８電磁石（678）、第３電磁石（673）、第４電磁石（674）、第５電磁石（675）、及び第６電磁石（676）が、この順に、図３５における時計回り方向に順に配列されている。なお、各電磁石（671〜678）におけるコイル（665）の巻回方向、及び各コイル（665）に流れる電流の向きは、図３５に示した矢印の方向に磁束が発生するように設定されている。
【０２６８】
それぞれのラジアル磁気軸受（621）では、図３５および図３６に示すように、第１電磁石（671）と第２電磁石（672）とが直列に結線されて第１電磁石対（651）が構成され、第３電磁石（673）と第４電磁石（674）とが直列に結線されて第２電磁石対（652）が構成されている。また、第５電磁石（675）と第６電磁石（676）とが直列に結線されて第３電磁石対（653）が構成され、第７電磁石（677）と第８電磁石（678）とが直列に結線されて第４電磁石対（654）が構成されている。
【０２６９】
第１および第２電磁石対（651,652）は、図３５に示すように、駆動軸（605）の被支持部を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石対（651,652）の合成電磁力（F）により駆動軸（605）の被支持部を非接触に支持する。同様に、第３および第４電磁石対（653,654）も、駆動軸（605）の被支持部を挟んで互いに対向し、第３および第４電磁石対（653,654）の合成電磁力（F）により駆動軸（605）の被支持部を非接触に支持する。なお、第３および第４電磁石対（653,654）の対向方向（図３５では、左右方向）は、平面視において第１および第２電磁石対（651,652）の対向方向（図３５では、上下方向）と直交している。
【０２７０】
電動機システム（610）では、２つのラジアル磁気軸受（621）は、電磁石対（651〜654）同士が互いに結線されている。図３７に、２つのラジアル磁気軸受（621）間の結線の状態を示す。電動機システム（610）では、図３７に示すように、一方のラジアル磁気軸受（621-1）における第１電磁石対（651）と、もう一方のラジアル磁気軸受（621-2）における第２電磁石対（652）とが直列に結線されている。また、一方のラジアル磁気軸受（621-1）における第２電磁石対（652）と、もう一方のラジアル磁気軸受（621-2）における第１電磁石対（651）とが直列に結線されている。
【０２７１】
なお、図３７では図示を省略しているが、電動機システム（610）では、一方のラジアル磁気軸受（621-1）における第３電磁石対（653）と、もう一方のラジアル磁気軸受（621-2）における第４電磁石対（654）とが直列に結線されている。更に、一方のラジアル磁気軸受（621-1）における第３電磁石対（653）と、もう一方のラジアル磁気軸受（621-2）における第４電磁石対（654）とが直列に結線されている。すなわち、電動機システム（610）では、直列接続された電磁石対（651〜654）が４組存在することになる。直列接続された４組の電磁石対（651〜654）には、電源（635）の別個の出力系統（後述）から直流が供給される。なお、図３７では、電源（635）の出力を２系統のみを図示してある。
【０２７２】
−スラスト磁気軸受−
電動機システム（610）には、１つのスラスト磁気軸受（622）が設けられている。スラスト磁気軸受（622）は、被支持体（具体的には後述の円盤部（605a））を挟んで互いに対向する電磁石対を有し、電磁石対の合成電磁力（F）により被支持体を非接触に支持するように構成されている。
【０２７３】
具体的には、図３０に示すように、スラスト磁気軸受（622）は、第１および第２電磁石（681,682）を有している。また、駆動軸（605）には、その他端部（インペラ（603a）が固定された一端部とは反対側の端部）に円盤状の部分（以下、円盤部（605a））がある。第１および第２電磁石（681,682）は、駆動軸（605）の被支持部である円盤部（605a）を挟んで互いに対向し、第１および第２電磁石（681,682）の合成電磁力により駆動軸（605）の被支持部（円盤部（605a））を非接触に支持する。すなわち、第１および第２電磁石（681,682）に流れる電流を制御することによって、第１および第２電磁石（681,682）の対向方向（すなわち軸方向（以下、スラスト方向とも呼ぶ）であり、図３０では、左右方向）における駆動軸（605）の被支持部（円盤部（605a））の位置を制御することができる。
【０２７４】
−電源（635）−
電源（635）は、各磁気軸受（621,622）が備える電磁石（671〜678,681,682）に直流を供給するものである。この例では、電源（635）は、ラジアル磁気軸受（621）用に、４系統の出力を備えている。すなわち、電源（635）は、直列接続された４組の電磁石対（651〜654）のそれぞれの組に別個に直流を供給する。また、電源（635）は、スラスト磁気軸受（622）用に２系統の出力を備えている。具体的には、電源（635）は、第１電磁石（681）用の出力系統と、第２電磁石（682）用の出力系統を備えている。この電源（635）では、各出力系統の電圧を別個に制御可能に構成されている。電源（635）に限定はなく、種々の構成の電源装置を採用できる。
【０２７５】
−タッチダウン軸受−
タッチダウン軸受（606）は、電動機システム（610）が非通電であるとき（すなわち、駆動軸（605）が浮上していないとき）に駆動軸（605）を、ラジアル方向及びスラスト方向のそれぞれの方向について支持するように構成されている。
【０２７６】
−変位センサ−
図３０に示すように、このターボ圧縮機（601）には、ラジアル変位センサ（631）とスラスト変位センサ（632）の２種類の変位センサが設けられている。この例では、ラジアル変位センサ（631）及びスラスト変位センサ（632）は、何れも渦電流式の変位センサである。これらの変位センサ（631,632）は、被支持体（この例では、駆動軸（605））を挟んで互いに対向する２つの電磁石対（例えば、第１および第２電磁石対（651,652）の組）に対応（隣接）して設けられ、変位センサ（631,632）の取付位置において、該変位センサ（631,632）に対する駆動軸（605）のギャップ（g）を検出するように構成されている。
【０２７７】
電動機システム（610）では、ラジアル変位センサ（631）は、各ラジアル磁気軸受（621）に２つずつ設けられている。つまり、ターボ圧縮機（601）には、４つのラジアル変位センサ（631）がある。これらのラジアル変位センサ（631）は、該ラジアル変位センサ（631）に対する駆動軸（605）のギャップ（g）を検出するものである。各ラジアル磁気軸受（621）では、一方のラジアル変位センサ（631）が第１電磁石対（651）と第２電磁石対（652）の対向方向（以下、Ｙ方向）のギャップ（g）を検出する。Ｙ方向はラジアル磁気軸受（621）の径方向であって、図３５では、上下方向である。また、もう一方のラジアル変位センサ（631）は、第３電磁石対（653）と第４電磁石対（654）の対向方向（すなわち、Ｙ方向と直交する径方向（以下、Ｘ方向と呼ぶ）であり、図３５では、左右方向）におけるギャップ（g）を検出する。
【０２７８】
スラスト変位センサ（632）は、ターボ圧縮機（601）に１つのみ設けられている。このスラスト変位センサ（632）は、スラスト磁気軸受（622）における第１電磁石（681）と第２電磁石（682）の対向方向（すなわち、駆動軸（605）における軸方向であり、図３０では、左右方向）のギャップ（g）を検出するものである。なお、以下では、駆動軸（605）における軸方向をＺ方向とも呼ぶ場合がある。
【０２７９】
−制御器−
制御器（690）は、被支持体（この例では、駆動軸（605）の被支持部）が非接触に支持されるように、ベアリングレスモータ（640）、及び各磁気軸受（621,622）を制御する。具体的は、制御器（690）は、ベアリングレスモータ（640）及び磁気軸受（621,622）の電磁力を制御することによって、駆動軸（605）の浮上制御を行う。なお、制御器（690）は、具体的には、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのソフトウエアを格納したメモリディバイスなどを用いて構成することができる。
【０２８０】
〈駆動軸の位置制御〉
本実施形態では、ベアリングレスモータ（640）が、主に駆動軸（605）のラジアル方向（Ｘ方向及びＹ方向、以下では並進方向と呼ぶ場合もある）における変位の制御（以下、ラジアル方向制御と呼ぶ）を分担し、２つのラジアル磁気軸受（621）は、主に駆動軸（605）のチルト方向における変位（Ｘ軸回り又はＹ軸回りの回転方向の変位）の制御（以下、チルト方向制御と呼ぶ）を分担する。なお、ここでは、Ｘ軸は、前記Ｘ方向に沿い、且つ、ベアリングレスモータ（640）を含む回転系全体の重心を通る軸であり、Ｙ軸は、前記Ｙ方向に沿い、且つ前記重心を通る軸である。チルト方向に変位する際の回転中心は、ベアリングレスモータ（640）を含む回転系全体の重心であると考えて差し支えない。
【０２８１】
本実施形態におけるラジアル方向制御では、制御器（690）は、Ｘ方向のギャップ（g）及びＹ方向のギャップ（g）をラジアル変位センサ（631）から読み取る。例えば、制御器（690）は、一方のラジアル磁気軸受（621）に対応するＸ方向用のラジアル変位センサ（631）の検出値と、もう一方のラジアル磁気軸受（621）に対応するＸ方向用のラジアル変位センサ（631）の検出値とから、ベアリングレスモータ（640）の回転子（641）位置における、駆動軸（605）のラジアル方向の変位（ここではＸ方向の変位）を算出する。同様に、制御器（690）は、駆動軸（605）のＹ方向の変位も算出する。
【０２８２】
そして、制御器（690）は、フィードバック制御（例えば、いわゆるＰＩＤ制御）などのアルゴリズムを用いて、求めたＸ方向の変位に応じて、ベアリングレスモータ（640）において、Ｘ方向の電磁力(詳しくは支持用磁束ＢＳ１)の制御を行うことによって、駆動軸（605）のＸ方向（ラジアル方向）の位置を目標位置に制御する。目標位置は、例えばベアリングレスモータ（640）の固定子（644）におけるＸ方向の中心である。制御器（690）は、Ｙ方向（ラジアル方向）についても、同様に、ベアリングレスモータ（640）において、Ｙ方向の電磁力の制御を行って、駆動軸（605）のＹ方向（ラジアル方向）の位置を目標位置に制御する。
【０２８３】
また、制御器（690）は、駆動軸（605）のチルト方向の変位制御も行う。チルト方向制御に際して、制御器（690）は、チルト方向の変位を求める。ここで、チルト方向の変位とは、回転中心回りの変位角度であり、以下ではチルト変位角とも呼ぶ。以下に示す式（１）は、制御器（690）が、Ｘ軸回りのチルト変位角（θx）を求める際に使用する式である。
【０２８４】
θx=(g1-g2)/L  ・・・・式（１）
式（１）において、ｇ１は、一方のラジアル磁気軸受（621）に対応する、Ｙ方向用のラジアル変位センサ（631）の検出値である。また、ｇ２は、もう一方のラジアル磁気軸受（621）に対応する、Ｙ方向用のラジアル変位センサ（631）の検出値である。また。Ｌは、Ｙ方向用の２つのラジアル変位センサ（631）の間のＺ方向の距離（全長Ｌと呼ぶ）である。
【０２８５】
図３８に、チルト変位角（θx）、各センサで検出されたギャップ（g1,g2）、及び全長Ｌの関係を示す。図３８から分かるように、ｇ１及びｇ２がＬと比べて非常に小さい場合には、ｔａｎ（θｘ）＝θｘと近似できるので、式（１）が成立するのである。同様に、制御器（690）は、Ｙ軸回りのチルト変位角（θy）も算出する。Ｙ軸回りのチルト変位角（θy）は、一方のラジアル磁気軸受（621）に対応するＸ方向用のラジアル変位センサ（631）の検出値と、もう一方のラジアル磁気軸受（621）に対応するＸ方向用のラジアル変位センサ（631）の検出値、Ｘ方向用の２つのラジアル変位センサ（631）の間のＺ方向の距離（すなわち、全長Ｌ）を用いて求めることができる。チルト変位角（θy）の算出も式(１)と同様の近似式で行うことができる。
【０２８６】
制御器（690）は、チルト変位角（θx）が求まると、チルト変位角（θx）の目標値（例えばゼロ度）と、求めたチルト変位角（θx）との偏差に応じて、フィードバック制御（例えば、いわゆるＰＩＤ制御）などのアルゴリズムを用いて、それぞれのラジアル磁気軸受（621）の第１および第２電磁石対（651,652）、より詳しくは、第１から第４電磁石（671,672,673,674）を制御する。この電動機システム（610）では、図３７に示すように、一方のラジアル磁気軸受（621）における第１電磁石対（651）と、もう一方のラジアル磁気軸受（621）における第２電磁石対（652）とが直列に結線されている。そのため、フィードバック制御の過程において、２つのラジアル磁気軸受（621）は、Ｙ方向に関して互いに逆位相の合成電磁力（F）を発生させることになる。すなわち、一方のラジアル磁気軸受（621）における駆動軸（605）のＹ方向の変位と、もう一方のラジアル磁気軸受（621）における駆動軸（605）のＹ方向の変位とは互いに逆となり、駆動軸（605）はチルト方向（Ｘ軸回り）に変位（回転）する。
【０２８７】
同様に、制御器（690）は、チルト変位角（θy）の目標値（例えばゼロ度）と、求めたチルト変位角（θy）との偏差に応じて、例えばフィードバック制御のアルゴリズムを用いて、第３および第４電磁石対（653,654）、すなわち、第５から第８電磁石（675,676,677,678）を制御する。この電動機システム（610）では、もう一方のラジアル磁気軸受（621）における第３電磁石対（653）と、一方のラジアル磁気軸受（621）における第４電磁石対（654）とが直列に結線されているので、フィードバック制御の過程において、２つのラジアル磁気軸受（621）は、Ｘ方向に関して互いに逆位相の合成電磁力（F）を発生させることになる。そのため、一方のラジアル磁気軸受（621）における駆動軸（605）のＸ方向の変位と、もう一方のラジアル磁気軸受（621）における駆動軸（605）のＸ方向の変位とは互いに逆となり、駆動軸（605）はチルト方向（Ｙ軸回り）に変位（回転）する。
【０２８８】
なお、電動機システム（610）では、制御器（690）によってスラスト磁気軸受（622）が制御されて、スラスト方向の変位制御も行われるが、ここでは説明を省略する。
【０２８９】
−実施形態５の効果−
以上のように、本実施形態では、ベアリングレスモータ（640）において、ラジアル方向の変位制御を分担するようにした。そのため、ラジアル磁気軸受（621）において負担するラジアル方向の加重が低減する。それにより、本実施形態では、ラジアル磁気軸受のみで駆動軸を支持する装置と比べ、ラジアル磁気軸受（621）を小型化することが可能になる。ラジアル磁気軸受（621）を小型化できると、電動機システム（610）を大型化することなく、ベアリングレスモータ（640）を含む回転系全体の重心から、各ラジアル磁気軸受（621）までの距離を伸ばすことが可能になる。このように、重心からラジアル磁気軸受（621）までの距離（すなわち力の作用点から重心までの距離）を大きくできると、チルト変位制御において優位である。すなわち、本実施形態では、電動機システム（610）の大型化を抑制しつつ、駆動軸（605）のチルト方向の変位を低減することが可能になる。
【０２９０】
なお、負荷（圧縮機構（603））から各磁気軸受（621）までの各距離が互いに異なる場合には、前記負荷により近い方のラジアル磁気軸受（621）が、もう一方のラジアル磁気軸受（621）よりも大きな合成電磁力（F）を発生するように、各電磁石（671〜678）を構成するのが望ましい。こうすることで、チルト変位角を低減させるための力をバランスよく発生させることが可能になる。
【０２９１】
−実施形態５の様々な変形例−
本実施形態では、合成電磁力（F）の大きさを両磁気軸受（621）で互いに異ならせるには、例えば、コイル（665）の巻数、各コイル（665）に流す電流の大きさ、磁気回路の磁気抵抗の大きさ、電磁石のサイズの少なくとも１つを変更して各電磁石（671〜678）の起磁力を調整することで実現できる。例えば、前記負荷（603）により近い方のラジアル磁気軸受（621）が有する電磁石（671〜678）のコイル（665）の巻数の方を、もう一方のラジアル磁気軸受（621）が有する電磁石（671〜678）のコイル（665）の巻数よりも多くすることが考えられる。また、磁気回路の磁気抵抗の大きさを変えるには、磁路の幅を変えることが考えられる。
【０２９２】
また、本実施形態では、負荷（603）により近い方の磁気軸受（621）の方の軸方向長さを、もう一方の磁気軸受（621）の軸方向長さよりも長くすることでも、負荷（603）により近い方の磁気軸受（621）の合成電磁力（F）の方をより大きくできる。
【０２９３】
また、本実施形態では、駆動軸（605）において、負荷（603）により近い方の磁気軸受（621）に面する部分の方の直径を、もう一方の磁気軸受（621）に面する部分の直径よりも大きくすることでも、負荷（603）により近い方の磁気軸受（621）の合成電磁力（F）の方をより大きくできる。
【０２９４】
また、本実施形態では、ラジアル磁気軸受（621）においてラジアル方向の支持力も発生させてもよい。
【０２９５】
また、本実施形態では、電動機システム（610）を、圧縮機構（603）以外の負荷の駆動に用いてもよい。
【０２９６】
また、本実施形態では、ベアリングレスモータ（640）用の制御器と、磁気軸受（621）用の制御器とは、それぞれ別個に設けてもよい。
【０２９７】
《発明の実施形態６》
本発明の実施形態６について説明する。本実施形態のターボ圧縮機（701）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（図示せず）に設けられて冷媒を圧縮するものである。図３９に示すように、ターボ圧縮機（701）は、ケーシング（710）と、インペラ（720）と、駆動軸（730）と、タッチダウン軸受（740,741）と、スラスト磁気軸受（750）と、制御部（790）と、電源部（791）と、第１ベアリングレスモータ（760）と、第２ベアリングレスモータ（770）と、第１動圧気体軸受（780）と、第２動圧気体軸受（782）とを備えている。第１ベアリングレスモータ（760）と第２ベアリングレスモータ（770）とは、駆動軸（730）の軸方向に並んで配置されている。第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）と、第１および第２動圧気体軸受（780,782）とは、駆動支持部を構成している。
【０２９８】
なお、本明細書の説明において、「軸方向」とは、回転軸方向のことであって、駆動軸（730）の軸心の方向のことであり、「径方向」とは、駆動軸（730）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、駆動軸（730）の軸心からより遠い側のことであり、「内周側」とは、駆動軸（730）の軸心により近い側のことである。
【０２９９】
−ケーシング−
ケーシング（710）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（710）内の空間は、壁部（711）によって区画され、壁部（711）よりも右側の空間がインペラ（720）を収容するインペラ室（712）を構成し、壁部（711）よりも左側の空間が第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）を収容する電動機室（714）を構成している。そして、ケーシング（710）内を軸方向に延びる駆動軸（730）がインペラ（720）と第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）とを連結している。第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）は、駆動支持部を構成している。
【０３００】
−インペラ−
インペラ（720）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成されている。インペラ（720）は、駆動軸（730）の一端に固定された状態で、インペラ室（712）に収容されている。インペラ室（712）には、吸入管（715）および吐出管（716）が接続され、インペラ室（712）の外周部には、圧縮空間（713）が形成されている。吸入管（715）は、冷媒を外部からインペラ室（712）内に導くために設けられ、吐出管（716）は、インペラ室（712）内で圧縮された高圧の冷媒を外部へ戻すために設けられている。
【０３０１】
−タッチダウン軸受−
ターボ圧縮機（701）には２つのタッチダウン軸受（740,741）が設けられている。一方のタッチダウン軸受（740）は駆動軸（730）の一端部（図３９の右側端部）近傍に設けられ、他方のタッチダウン軸受（741）は駆動軸（730）の他端部近傍に設けられている。これらのタッチダウン軸受（740,741）は、第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）が非通電であるとき（すなわち、駆動軸（730）が浮上していないとき）に駆動軸（730）を支持するように構成されている。
【０３０２】
−スラスト磁気軸受−
図３９に示すように、スラスト磁気軸受（750）は、第１および第２電磁石（751,752）を有していて、駆動軸（730）の他端部（すなわち、インペラ（720）が固定された一端部とは反対側の端部）に設けられた円盤状の部分（以下、円盤部（731））を電磁力によって非接触で支持するように構成されている。そして、スラスト磁気軸受（750）は、第１および第２電磁石（751,752）に流れる電流を制御することにより、第１および第２電磁石（751,752）の対向方向（すなわち、軸方向、図３９では左右方向）における駆動軸（730）の被支持部（円盤部（731））の位置を制御することができる。
【０３０３】
−制御部−
制御部（790）は、駆動軸（730）の位置が所望の位置となるように、円盤部（731）とスラスト磁気軸受（750）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示せず）の検出値、第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）における固定子（764,774）と回転子（761,771）との間のギャップを検出可能なギャップセンサ（図示せず）の検出値、およびインペラ（720）および駆動軸（730）の目標回転速度の情報に基づいて、スラスト磁気軸受（750）に供給する電圧を制御するための電圧指令値（スラスト電圧指令値）や、第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）に供給する電圧を制御するための電圧指令値（モータ電圧指令値）を出力する。例えば、制御部（790）は、マイクロコンピュータ（図示せず）と、マイクロコンピュータを動作させるプログラムとによって構成することが可能である。
【０３０４】
−電源部−
電源部（791）は、制御部（790）からのスラスト電圧指令値およびモータ電圧指令値に基づいて、スラスト磁気軸受（750）ならびに第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）に電圧をそれぞれ供給する。例えば、電源部（791）は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）アンプによって構成することが可能である。電源部（791）は、電気回路を構成している。
【０３０５】
−第１ベアリングレスモータ−
第１ベアリングレスモータ（760）は、電動機室（714）のうちインペラ（720）に近い側に配置されている。第１ベアリングレスモータ（760）は、電磁力によって駆動軸（730）を回転駆動しかつ駆動軸（730）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。第１ベアリングレスモータ（760）は、一対の回転子（761）と固定子（764）を有する。回転子（761）は駆動軸（730）に固定され、固定子（764）はケーシング（710）の内周壁に固定されている。
【０３０６】
回転子（761）は、複数の永久磁石（図示せず）が埋設されて円筒状に形成されている。回転子（761）の直径は、駆動軸（730）の直径と実質的に等しい。回転子（761）は、駆動軸（730）に形成された第１小径部（732）（すなわち、駆動軸（730）において周囲よりも直径が小さい部分）に固定されている。なお、回転子（761）の直径は、駆動軸（730）の直径と異なっていてもよい。
【０３０７】
固定子（762）は、回転子（761）の外周側に配置されて円筒状に形成されている。固定子（762）には、所定の電流範囲内の電流が流れるコイル（763）が巻回されている。なお、コイル（763）は、分布巻方式で巻回されていてもよく、集中巻方式で巻回されていてもよい。
【０３０８】
固定子（762）のコイルエンド部（764）（すなわち、固定子（762）のコア部よりもコイル（763）が軸方向に突出した部分）は、第１モールド樹脂（765）でモールドされている。この第１モールド樹脂（765）のうち固定子（762）の中心部と反対側の内周面には、固定子（762）の中心部と反対側に開放された例えばリング状の第１凹部（766）が形成されている。
【０３０９】
−第１動圧気体軸受−
図３９および図４０に示すように、上記第１凹部（766）には、第１動圧気体軸受（780）が嵌め込まれている。この第１動圧気体軸受（780）は、例えば熱伝導率が比較的高い樹脂からなる円筒状のスリーブ（780）によって構成されている。第１動圧気体軸受（780）の外周部には、例えば２つのＯリング（781）が装着されている。第１動圧気体軸受（780）は、当該Ｏリング（781）を介して第１モールド樹脂（765）に固定されている。そして、第１動圧気体軸受（780）は、全体がコイルエンド部（764）と駆動軸（730）の径方向に重なっている。なお、第１動圧気体軸受（780）は、その一部がコイルエンド部（764）と駆動軸（730）の径方向に重なっていてもよい。
【０３１０】
第１動圧気体軸受（780）は、インペラ（720）および駆動軸（730）が回転するときに、当該駆動軸（730）のラジアル荷重を非接触で支持する。この場合の支持力は、インペラ（720）および駆動軸（730）の回転速度が大きくなるにつれて大きくなる。
【０３１１】
−第２ベアリングレスモータ−
第２ベアリングレスモータ（770）は、電動機室（714）のうちインペラ（720）から遠い側に配置されている。第２ベアリングレスモータ（770）は、電磁力によって駆動軸（730）を回転駆動しかつ駆動軸（730）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。第２ベアリングレスモータ（770）は、一対の回転子（771）と固定子（772）を有する。回転子（771）は駆動軸（730）に固定され、固定子（772）はケーシング（710）に固定されている。
【０３１２】
回転子（771）は、複数の永久磁石（図示せず）が埋設されて円筒状に形成されている。回転子（771）の直径は、駆動軸（730）の直径と実質的に等しい。回転子（771）は、駆動軸（730）に形成された第２小径部（733）（すなわち、駆動軸（730）において周囲よりも直径が小さい部分）に固定されている。なお、回転子（771）の直径は、駆動軸（730）の直径と異なっていてもよい。
【０３１３】
固定子（772）は、回転子（771）の外周側に配置されて円筒状に形成されている。固定子（772）には、所定の電流範囲内の電流が流れるコイル（773）が巻回されている。なお、コイル（773）は、分布巻方式で巻回されていてもよく、集中巻方式で巻回されていてもよい。
【０３１４】
固定子（772）のコイルエンド部（764）（すなわち、固定子（772）のコア部よりもコイル（773）が軸方向に突出した部分）は、第２モールド樹脂（775）でモールドされている。この第２モールド樹脂（775）のうち固定子（772）の中心部と反対側の内周面には、固定子（772）の中心部と反対側に開放された例えばリング状の第２凹部（776）が形成されている。
【０３１５】
−第２動圧気体軸受−
図３９および図４０に示すように、上記第２凹部（776）には、第２動圧気体軸受（782）が嵌め込まれている。なお、図４０では、第２動圧気体軸受（782）を図３９の状態から左右反転させて示してある。第２動圧気体軸受（782）は、例えば熱伝導率が比較的高い樹脂からなる円筒状のスリーブ（782）によって構成されている。第２動圧気体軸受（782）の外周部には、例えば２つのＯリング（783）が装着されている。第２動圧気体軸受（782）は、当該Ｏリング（783）を介して第２モールド樹脂（775）に固定されている。そして、第２動圧気体軸受（782）は、全体がコイルエンド部（774）と駆動軸（730）の径方向に重なっている。なお、第２動圧気体軸受（782）は、その一部がコイルエンド部（774）と駆動軸（730）の径方向に重なっていてもよい。
【０３１６】
第２動圧気体軸受（782）は、インペラ（720）および駆動軸（730）が回転するときに、当該駆動軸（730）のラジアル荷重を非接触で支持する。この場合の支持力は、インペラ（720）および駆動軸（730）の回転速度が大きくなるにつれて大きくなる。
【０３１７】
−実施形態６の効果−
本実施形態では、第１および第２動圧気体軸受（780,782）で駆動軸（730）のラジアル荷重の少なくとも一部を支持することにより、第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）が受け持つラジアル荷重を減少させることができる。このため、第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）の駆動トルク出力を高めることが可能となる。
【０３１８】
また、本実施形態では、第１および第２ベアリングレスモータ（760,770）と、第１および第２動圧気体軸受（780,782）と、駆動軸（730）とを含む回転系の軸方向長さを小さく設定することができる。よって、ターボ圧縮機（701）を安全に運転可能な領域を広げることができる。
【０３１９】
また、本実施形態では、第１および第２動圧気体軸受（780,782）の全体が、固定子（762,772）のコイルエンド部（764,774）と駆動軸（730）の径方向に重なっている。このため、当該気体軸受（780,782）を単体で設ける場合に比べて回転系の軸方向長さを小さくすることができ、よってターボ圧縮機（701）を安全に運転可能な領域を広げることができる。
【０３２０】
《発明の実施形態７》
本発明の実施形態７について説明する。本実施形態のターボ圧縮機（701）は、気体軸受の構成が上記実施形態６のものと異なる。以下では、実施形態６と異なる点について主に説明する。
【０３２１】
図４１および図４２に示すように、第１ベアリングレスモータ（760）の固定子（762）の第１凹部（766）には、第１静圧気体軸受（784）が嵌め込まれている。この第１静圧気体軸受（784）は、例えば熱伝導率が比較的高い樹脂からなる円筒状のスリーブ（784）によって構成されている。第１静圧気体軸受（784）は、内周部が多孔質体（784a）で構成され、外周部が中実体（784b）で構成されている。当該内周部と外周部との間には、好ましくは全周にわたって第１冷媒用空洞（785）が形成されている。
【０３２２】
第１冷媒用空洞（785）には、第１静圧気体軸受（784）の外周部を径方向に貫通する貫通孔を介して、第１冷媒導入路（786）がつながっている。この第１冷媒導入路（786）は、ケーシング（710）および第１ベアリングレスモータ（760）のコイルエンド部（764）を径方向に貫通している。第１冷媒導入路（786）は、例えばターボ圧縮機（701）が設けられる冷媒回路（図示せず）が有する凝縮器に連通していて、第１冷媒用空洞（785）に高圧のガス冷媒を導入する。
【０３２３】
第１静圧気体軸受（784）の外周部には、例えば２つのＯリング（781）が装着されている。第１静圧気体軸受（784）は、当該Ｏリング（781）を介して第１モールド樹脂（765）に固定されている。そして、第１静圧気体軸受（784）は、全体がコイルエンド部（764）と駆動軸（730）の径方向に重なっている。なお、第１静圧気体軸受（784）は、その一部がコイルエンド部（764）と駆動軸（730）の径方向に重なっていてもよい。
【０３２４】
同様に、図４１および図４２に示すように、第２ベアリングレスモータ（770）の固定子（772）の第２凹部（776）には、第２静圧気体軸受（787）が嵌め込まれている。なお、図４２では、第２静圧気体軸受（787）を図４１の状態から左右反転させて示してある。第２静圧気体軸受（787）は、例えば熱伝導率が比較的高い樹脂からなる円筒状のスリーブ（787）によって構成されている。第２静圧気体軸受（787）は、内周部が多孔質体（787a）で構成され、外周部が中実体（787b）で構成されている。当該内周部と外周部との間には、好ましくは全周にわたって第２冷媒用空洞（788）が形成されている。
【０３２５】
第２冷媒用空洞（788）には、第２静圧気体軸受（787）の外周部を径方向に貫通する貫通孔を介して、第２冷媒導入路（789）がつながっている。この第２冷媒導入路（789）は、ケーシング（710）および第２ベアリングレスモータ（770）のコイルエンド部（774）を径方向に貫通している。第２冷媒導入路（789）は、例えばターボ圧縮機（701）が設けられる冷媒回路が有する凝縮器に連通していて、第２冷媒用空洞（788）に高圧のガス冷媒を導入する。
【０３２６】
第２静圧気体軸受（787）の外周部には、例えば２つのＯリング（783）が装着されている。第２静圧気体軸受（787）は、当該Ｏリング（783）を介して第２モールド樹脂（775）に固定されている。そして、第２静圧気体軸受（787）は、全体がコイルエンド部（774）と駆動軸（730）の径方向に重なっている。なお、第２静圧気体軸受（787）は、その一部がコイルエンド部（774）と駆動軸（730）の径方向に重なっていてもよい。
【０３２７】
第１および第２静圧気体軸受（784,787）は、第１および第２冷媒用空洞（785,788）に導入されるガス冷媒の圧力を利用して駆動軸（730）のラジアル荷重を非接触で支持する。
【０３２８】
本実施形態においても、上記実施形態６と同様の効果を得ることができる。
【０３２９】
《発明の実施形態８》
本発明の実施形態８について説明する。
【０３３０】
（空気調和装置）
図４３は、実施形態８の空気調和装置（810）の構成を例示している。空気調和装置（810）は、冷媒回路（811）を備える。冷媒回路（811）は、ターボ圧縮機（812）と、凝縮器（813）と、膨張弁（814）と、蒸発器（815）とを有していて、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われるように構成されている。例えば、凝縮器（813）および蒸発器（815）は、クロスフィン型の熱交換器により構成され、膨張弁（814）は、電動弁により構成されている。
【０３３１】
（ターボ圧縮機）
図４４は、図４３に示したターボ圧縮機（812）の構成を例示している。ターボ圧縮機（812）は、冷媒回路（811）に設けられて後述のインペラ（821）によって冷媒を圧縮するように構成されている。この例では、ターボ圧縮機（812）は、ケーシング（820）と、インペラ（821）と、電動機システム（830）とを備える。電動機システム（830）は、駆動軸（831）と、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）と、制御部（860）と、第１および第２電源部（861,862）とを有する。また、この例では、電動機システム（830）は、第１および第２タッチダウン軸受（871,872）と、スラスト磁気軸受（873）とをさらに有する。
【０３３２】
なお、以下の説明において、「軸方向」とは、回転軸方向のことであって、駆動軸（831）の軸心の方向のことであり、「径方向」とは、駆動軸（831）の軸方向と直交する方向のことである。また、「外周側」とは、駆動軸（831）の軸心からより遠い側のことであり、「内周側」とは、駆動軸（831）の軸心により近い側のことである。
【０３３３】
〔ケーシング〕
ケーシング（820）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、円筒軸線が水平向きとなるように配置されている。ケーシング（820）内の空間は、壁部（820a）によって区画され、壁部（820a）よりも右側の空間がインペラ（821）を収容するインペラ室（S801）を構成し、壁部（820a）よりも左側の空間が第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）を収容する電動機室（S802）を構成している。また、電動機室（S802）には、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）と、第１および第２タッチダウン軸受（871,872）と、スラスト磁気軸受（873）とが収容され、これらが電動機室（S802）の内周壁に固定されている。
【０３３４】
〔駆動軸〕
駆動軸（831）は、負荷（821）（この例では、インペラ（821））を回転駆動するために設けられている。この例では、駆動軸（831）は、ケーシング（820）内を軸方向に延びてインペラ（821）と第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）とを連結している。具体的には、駆動軸（831）の一端部にインペラ（821）が固定され、駆動軸（831）の中間部に第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）が配置されている。また、駆動軸（831）の他端部（すなわち、インペラ（821）が固定された一端部とは反対側の端部）には、円盤状の部分（以下、円盤部（831a）とも言う）が設けられている。なお、円盤部（831a）は、磁性材料（例えば、鉄）で構成されている。
【０３３５】
〔インペラ（負荷）〕
インペラ（821）は、複数の羽根によって外形が略円錐形状となるように形成され、駆動軸（831）の一端部に固定された状態で、インペラ室（S801）に収容されている。インペラ室（S801）には、吸入管（P801）および吐出管（P802）が接続されている。吸入管（P801）は、冷媒（流体）を外部からインペラ室（S801）に導くために設けられている。吐出管（P802）は、インペラ室（S801）内で圧縮された高圧の冷媒（流体）を外部へ戻すために設けられている。すなわち、この例では、インペラ（821）とインペラ室（S801）とによって圧縮機構が構成されている。
【０３３６】
〔ベアリングレスモータ〕
第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）は、互いに同じ構成を有する。このため、ここでは、第１ベアリングレスモータ（840）の構成のみを説明する。
【０３３７】
第１ベアリングレスモータ（840）は、一対の回転子（841）と固定子（844）とを有して駆動軸（831）を回転駆動しかつ駆動軸（831）のラジアル荷重を非接触で支持するように構成されている。回転子（841）は、駆動軸（831）に固定され、固定子（844）は、ケーシング（820）の内周壁に固定されている。
【０３３８】
図４５に示すように、この例では、第１ベアリングレスモータ（840）は、コンセクエントポール型のベアリングレスモータによって構成されている。
【０３３９】
第１ベアリングレスモータ（840）の回転子（841）は、回転子コア（842）と、回転子コア（842）に埋設された複数（この例では、４つ）の永久磁石（843）とを有する。回転子コア（842）は、磁性材料（例えば、積層鋼板）で構成され、円柱状に形成されている。回転子コア（842）の中央部には、駆動軸（831）を挿通するためのシャフト孔が形成されている。
【０３４０】
複数の永久磁石（843）は、回転子（841）の周方向において所定の角度ピッチ（この例では、９０°の角度ピッチ）で配置されている。そして、４つの永久磁石（843）の外周面側がＮ極となっており、回転子コア（842）の外周面のうち回転子（841）の周方向において４つの永久磁石（843）の間に位置する部分が擬似的にＳ極となっている。なお、４つの永久磁石（843）の外周面側がＳ極となっていてもよい。
【０３４１】
第１ベアリングレスモータ（840）の固定子（844）は、磁性材料（例えば、積層鋼板）で構成されていて、バックヨーク部（845）と、複数のティース部（図示せず）と、ティース部に巻回された電機子巻線（846a〜846c）および支持巻線（847a〜847c）とを有する。バックヨーク部（845）は、円筒状に構成されている。電機子巻線（846a〜846c）および支持巻線（847a〜847c）は、各ティース部に分布巻方式で巻回されている。なお、電機子巻線（846a〜846c）および支持巻線（847a〜847c）は、各ティース部に集中巻方式で巻回されていてもよい。
【０３４２】
電機子巻線（846a〜846c）は、ティース部のうち内周側に巻回された巻線である。電機子巻線（846a〜846c）は、図４５において太実線で囲んで示したＵ相電機子巻線（846a）と、図４５において太破線で囲んで示したＶ相電機子巻線（846b）と、図４５において細実線で囲んで示したＷ相電機子巻線（846c）とから構成されている。
【０３４３】
支持巻線（847a〜847c）は、ティース部のうち外周側に巻回された巻線である。支持巻線（847a〜847c）は、図４５において太実線で囲んで示したＵ相支持巻線（847a）と、図４５において太破線で囲んで示したＶ相支持巻線（847b）と、図４５において細実線で囲んで示したＷ相支持巻線（847c）とから構成されている。
【０３４４】
〔タッチダウン軸受〕
第１タッチダウン軸受（871）は、駆動軸（831）の一端部（図４３における右端部）の近傍に設けられ、第２タッチダウン軸受（872）は、駆動軸（831）の他端部の近傍に設けられている。第１および第２タッチダウン軸受（871,872）は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）が非通電であるとき（すなわち、駆動軸（831）が浮上していないとき）に駆動軸（831）を支持するように構成されている。
【０３４５】
〔スラスト磁気軸受〕
スラスト磁気軸受（873）は、第１および第２スラスト電磁石（874a,874b）を有し、駆動軸（831）の円盤部（831a）を電磁力によって非接触で支持するように構成されている。具体的には、第１および第２スラスト電磁石（874a,874b）は、それぞれが円環状に形成され、駆動軸（831）の円盤部（831a）を挟んで互いに対向し、第１および第２スラスト電磁石（874a,874b）の合成電磁力により駆動軸（831）の円盤部（831a）を非接触に支持する。
【０３４６】
〔各種センサ〕
電動機システム（830）の各部には、位置センサや電流センサや回転速度センサなどの各種センサ（図示を省略）が設けられている。例えば、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）には、回転子（841,851）のラジアル方向（径方向）における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられ、スラスト磁気軸受（873）には、駆動軸（831）のスラスト方向（軸方向）における位置に応じた検出信号を出力する位置センサ（図示を省略）が設けられている。これらの位置センサは、例えば、測定対象物との間のギャップ（距離）を検出する渦電流式の変位センサによって構成されている。
【０３４７】
〔制御部〕
制御部（860）は、駆動軸（831）が非接触で支持された状態で駆動軸（831）の回転速度が予め定められた目標回転速度となるように、電動機システム（830）の各部に設けられた各種センサからの検出信号や駆動軸（831）の目標回転速度などの情報に基づいて、電機子電圧指令値および支持電圧指令値と、スラスト電圧指令値とを生成して出力するように構成されている。電機子電圧指令値は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）に供給される電圧を制御するための指令値である。支持電圧指令値は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に供給される電圧を制御するための指令値である。スラスト電圧指令値は、スラスト磁気軸受（873）の第１および第２スラスト電磁石（874a,874b）の巻線（図示せず）に供給される電圧を制御するための指令値である。制御部（860）は、例えば、ＣＰＵなどの演算処理部や、演算処理部を動作させるためのプログラムや情報を記憶するメモリなどの記憶部などによって構成されている。
【０３４８】
〔電源部〕
第１電源部（861）は、制御部（860）から出力された電機子電圧指令値に基づいて、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）に電圧を供給するように構成されている。第２電源部（862）は、制御部（860）から出力された支持電圧指令値に基づいて、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に電圧を供給するように構成されている。第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）および支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に印加される電圧を制御することにより、各巻線（846a〜846c,856a〜856c, 847a〜847c,857a〜857c）を流れる電流を制御して第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）が発生するトルクおよび支持力を制御することができる。第１および第２電源部（861,862）は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）アンプによって構成されている。第１および第２電源部（861,862）は、電源部を構成している。
【０３４９】
（ターボ圧縮機の運転領域）
図７は、ターボ圧縮機（812）の運転領域について説明するための図である。同図において、横軸は冷媒体積流量を、縦軸はヘッドをそれぞれ示す。ターボ圧縮機（812）は、第１および第２電源部（861,862）によって電力を供給されることにより、所定の運転領域において運転され得る。
【０３５０】
この所定の運転領域は、主に、図７に太線で示すサージラインの内側の定常運転領域（Ａ）、高負荷トルク領域（Ｂ）およびタービュランス領域（Ｃ）と、当該サージラインの外側のサージング領域（Ｄ）とを含む。本明細書では、高負荷トルク領域（Ｂ）のことを、「ターボ圧縮機（812）の最大駆動トルクが必要となる領域」とも呼ぶ。また、タービュランス領域（Ｃ）のことを「旋回失速が生じる領域」とも呼ぶ。
【０３５１】
定常運転領域（Ａ）は、図７に符号Ａで示す領域であって、インペラ（821）および駆動軸（831）の負荷トルク（すなわち、インペラ（821）および駆動軸（831）を回転駆動するためのトルク）が比較的小さく、かつ駆動軸（831）のラジアル荷重も比較的小さい領域である。
【０３５２】
高負荷トルク領域（Ｂ）は、図７に符号Ｂで示す領域であって、インペラ（821）および駆動軸（831）の負荷トルクが比較的大きく、かつ駆動軸（831）のラジアル荷重も比較的大きい領域である。ターボ圧縮機（812）におけるインペラ（821）および駆動軸（831）の負荷トルクは、この高負荷トルク領域（Ｂ）のうち図７中で最も右上の点において最大となる。ただし、ターボ圧縮機（812）における駆動軸（831）のラジアル荷重は、高負荷トルク領域（Ｂ）では最大にはならない。
【０３５３】
タービュランス領域（Ｃ）は、図７に符号Ｃで示す領域であって、インペラ（821）および駆動軸（831）の負荷トルクは比較的小さい一方、駆動軸（831）のラジアル荷重は比較的大きい領域である。
【０３５４】
サージング領域（Ｄ）は、図７に符号Ｄで示す領域であって、停電時などの非常の事態においてターボ圧縮機（812）がこのサージング領域（Ｄ）において一時的に運転されることがある。サージング領域（Ｄ）は、インペラ（821）および駆動軸（831）の負荷トルクは比較的小さい一方、駆動軸（831）のラジアル荷重は比較的大きい領域である。ターボ圧縮機（812）における駆動軸（831）のラジアル荷重は、このサージング領域（Ｄ）中の所定の点において最大となる。
【０３５５】
（制御部および電源部の動作）
制御部（860）および第１および第２電源部（861,862）の動作について説明する。制御部（860）は、ターボ圧縮機（812）の状態に応じたラジアル荷重を支持するためのラジアル支持力を出力するよう、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）と支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に電圧を供給し、電機子電流ＩＡと支持電流ＩＳを流す。
【０３５６】
ここで、ラジアル支持力は、支持電流ＩＳに起因するラジアル支持力と、電機子電流ＩＡと支持電流ＩＳの両方に起因するラジアル支持力（本明細書では、電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力とも言う）との和である。電機子電流ＩＡと支持電流ＩＳの両方に起因するラジアル支持力は、電機子電流ＩＡのｄ軸成分（以下、ｄ軸電流）を増加させると増加し、ｄ軸電流を減少させると減少し、電機子電流ＩＡのｑ軸成分（以下、ｑ軸電流）の絶対値を増加させると増加し、ｑ軸電流の絶対値を減少させると減少する。
【０３５７】
制御部（860）は、例えば定常運転領域（Ａ）において、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）に対し、電機子電流ＩＡに対して最も効率的にトルクを発生させるように第１電源部（861）を制御し（いわゆる、最大トルク／電流制御）、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に対してはターボ圧縮機（812）の状態に応じたラジアル支持力を出力するよう第２電源部（862）を制御する。なお、定常運転領域（Ａ）での第１電源部（861）の制御方法は、最大トルク／電流制御以外であってもよく、例えば最大効率制御（損失を最小とする制御）や、力率１制御（力率を実質的に１とする制御）を採用してもよい。
【０３５８】
また、制御部（860）は、例えば定常運転領域（Ａ）以外の領域において、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）にかかる電圧である電機子電圧ＶＡと、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に流れる電流である支持電流ＩＳとの一方を増大させかつ他方を低減させるように第１および第２電源部（861,862）を制御する。以下、そのような制御のいくつかの例について説明する。
【０３５９】
〔強め磁束制御〕
制御部（860）は、例えば、負荷トルクが比較的小さい一方でラジアル荷重が大きくなるタービュランス領域（Ｃ）およびサージング領域（Ｄ）、ターボ圧縮機（812）の運転終了時、ならびにターボ圧縮機（812）の始動時において、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）の強め磁束制御（すなわち、正のｄ軸電流を流す制御）を行う。
【０３６０】
ここで、制御部（860）は、第１電源部（861）に対する電機子電圧指令値を増大させて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における電機子電圧ＶＡを増大させると共に、第２電源部（862）に対する支持電圧指令値を低減させて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における支持電流ＩＳを低減させる。また、制御部（860）は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における支持電流ＩＳが所定の第１上限値（例えば、第２電源部（862）の電源容量によって定まる）を超えないように第１および第２電源部（861,862）を制御する。これにより、支持電流ＩＳを増大させるのではなく、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）に流れる電流である電機子電流ＩＡを増大させてラジアル支持力を増大させることができる。よって、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）によって発生可能な最大ラジアル支持力に対して、第２電源部（862）の電源容量を比較的小さく設定することが可能となる。
【０３６１】
また、制御部（860）は、例えば、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）の温度が所定の基準値以上になった場合に、第１電源部（861）で強め磁束制御を行うと共に、第２電源部（862）で支持電流ＩＳを低減させてもよい。これにより、ラジアル支持力を維持しつつ、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）での銅損を低減してその過剰な温度上昇を抑止することができ、よってターボ圧縮機（812）の信頼性を向上させることができる。
【０３６２】
また、制御部（860）は、例えば、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の回転速度が比較的小さく、そのために電機子電圧ＶＡが比較的小さい場合に、第１電源部（861）で強め磁束制御を行うと共に、第２電源部（862）で支持電流ＩＳを低減させてもよい。これにより、ラジアル支持力を維持しつつ電機子電圧ＶＡを増大させることができ、電機子電圧ＶＡの出力精度の向上を通じて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の制御性を向上させることができる。
【０３６３】
また、制御部（860）は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における回転子（841,851）と固定子（844,854）との間のエアギャップに油が存在する場合に、第１電源部（861）で強め磁束制御を行うと共に、第２電源部（862）で支持電流ＩＳを低減させてもよい。これにより、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）における銅損および鉄損を増大させてその発熱によってエアギャップ内の油を温め、当該油の粘性を低くし、よって第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の回転損失を低減することができる。
【０３６４】
また、制御部（860）は、空気調和装置（810）が暖房運転を行う場合に、第１電源部（861）で強め磁束制御を行うと共に、第２電源部（862）で支持電流ＩＳを低減させてもよい。これにより、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）における銅損および鉄損を増大させてその発熱によって電動機室（S802）内に存在する冷媒を加熱することができる。当該加熱によって冷媒に蓄えられた熱は、凝縮器（813）において対象空間の空気中に放出される。したがって、空気調和装置（810）の暖房能力を向上させることができる。
【０３６５】
また、制御部（860）は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の永久磁石（843,853）の減磁耐力が小さい場合に、第１電源部（861）で強め磁束制御を行うと共に、第２電源部（862）で支持電流ＩＳを低減させてもよい。支持電流ＩＳが作る磁束は永久磁石（843,853）の減磁を生じさせるおそれがあるが、このような制御を行うことによって減磁を生じさせにくくすることができる。したがって、保磁力の小さな永久磁石（843,853）を利用できるため低コスト化が可能となると同時に、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の設計自由度を高めることができる。
【０３６６】
〔弱め磁束制御〕
制御部（860）は、例えば、高速運転領域において、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）の弱め磁束制御（すなわち、負のｄ軸電流を流す制御）を行う。なお、高速運転領域とは、弱め磁束制御を行わない場合に電機子電圧ＶＡが所定の第２上限値（例えば、第１電源部（861）の電源容量によって定まる）に達する回転速度を上回る回転速度での運転を行う領域を言う。また、弱め磁束制御を行う場合にはそれを行わない場合よりも電機子電流ＩＡが増大する。
【０３６７】
ここで、制御部（860）は、第２電源部（862）に対する支持電圧指令値を増大させて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における支持電流ＩＳを増大させると共に、第１電源部（861）に対する電機子電圧指令値を低減させて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における電機子電圧ＶＡを低減させる。また、制御部（860）は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における電機子電圧ＶＡが上記第２上限値を超えないように第１および第２電源部（861,862）を制御する。これにより、電機子電圧ＶＡを増大させることなく高速運転領域でターボ圧縮機（812）を運転することができると共に、支持電流ＩＳの増大によって弱め磁束制御に伴うラジアル支持力の低下を補うことができる。よって、ターボ圧縮機（812）の運転速度領域の広さに対して、第１電源部（861）の電源容量を比較的小さく設定することができる。
【０３６８】
また、制御部（860）は、例えば、ターボ圧縮機（812）の始動時において弱め磁束制御を行ってもよい。ターボ圧縮機（812）の始動時には、駆動軸（831）が第１および第２タッチダウン軸受（871,872）で支持されているため、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の永久磁石（843,853）の磁力に起因して比較的大きなラジアル支持力が必要となるところ、弱め磁束制御によって永久磁石（843,853）の磁力を擬似的に弱め、必要なラジアル支持力を低減させ、よって第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の制御性を向上させることができる。
【０３６９】
また、制御部（860）は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における回転子（841,851）と固定子（844,854）との間のエアギャップに油が存在する場合に、弱め磁束制御を行うと共に支持電流ＩＳを増大させてもよい。これにより、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）における銅損を増大させてその発熱によってエアギャップ内の油を温め、当該油の粘性を低くし、よって第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の回転損失を低減することができる。
【０３７０】
また、制御部（860）は、空気調和装置（810）が暖房運転を行う場合に、弱め磁束制御を行うと共に支持電流ＩＳを増大させてもよい。これにより、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）における銅損を増大させてその発熱によって電動機室（S802）内に存在する冷媒を加熱することができる。当該加熱によって冷媒に蓄えられた熱は、凝縮器（813）において対象空間の空気中に放出される。したがって、空気調和装置（810）の暖房能力を向上させることができる。
【０３７１】
〔回生制御〕
制御部（860）は、例えば、ラジアル荷重が大きくなる運転終了時において、回生制御（すなわち、負のｑ軸電流を流す制御）を行う。
【０３７２】
ここで、制御部（860）は、第１電源部（861）に対する電機子電圧指令値を増大させて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における電機子電圧ＶＡを増大させると共に、第２電源部（862）に対する支持電圧指令値を低減させて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における支持電流ＩＳを低減させる。また、制御部（860）は、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）における支持電流ＩＳが上記第１上限値を超えないように第１および第２電源部（861,862）を制御する。これにより、支持電流ＩＳを増大させるのではなく、電機子電流ＩＡを増大させてラジアル支持力を増大させることができる。よって、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）によって発生可能な最大ラジアル支持力に対して、第２電源部（862）の電源容量を比較的小さく設定することが可能となる。また、回転エネルギーを回生することによってターボ圧縮機（812）の省エネルギー化を図ると共に、回転を停止するための時間を短縮することができる。
【０３７３】
また、制御部（860）は、第１電源部（861）で正のｑ軸電流を流しながら第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）を制御している場合にラジアル荷重が急激に大きくなったとき、当該正のｑ軸電流よりも絶対値の大きい負のｑ軸電流を流す回生制御を行ってもよい。これにより、第２電源部（862）で支持電流ＩＳを増大させることなく、ラジアル支持力を増大させることができる。なお、同様の効果を奏するものとして、正のｑ軸電流の絶対値を極性の反転なく大きくすることも考えられる。
【０３７４】
−実施形態８の効果−
本実施形態の電動機システム（830）は、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）にかかる電圧である電機子電圧ＶＡと、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）に流れる電流である支持電流ＩＳとの一方を増大させかつ他方を低減させるように、第１および第２電源部（861,862）を制御する制御部（860）とを備える。したがって、電機子電圧ＶＡと支持電流ＩＳの一方を増大させかつ他方を低減させることにより、電動機システム（830）が適用されるアプリケーションの動作状況に応じて、第１および第２電源部（861,862）の各々の電源容量の範囲内で電機子電圧ＶＡおよび支持電流ＩＳを調節することができる。すなわち、第１電源部（861）および第２電源部（862）の電源容量がそれぞれ限られているところ、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）において所望の出力を得るために一方の電源部（861,862）の電源容量が不足する場合に、他方の電源部（861,862）によってこの不足分を補うことができる。
【０３７５】
また、本実施形態の電動機システム（830）は、上記制御部（860）が、上記電機子電圧ＶＡを増大させて上記支持電流ＩＳが低減するように、または、上記支持電流ＩＳを増大させて上記電機子電圧ＶＡが低減するように、上記第１および第２電源部（861.862）を制御する。このような制御によると、電動機システム（830）の運転領域を広げることができる。
【０３７６】
また、本実施形態の電動機システム（830）は、制御部（860）が、電機子電圧ＶＡを増大させて支持電流ＩＳが所定の第１上限値を超えないように、第１および第２電源部（861,862）を制御する。したがって、支持電流ＩＳが第１上限値を超えないようにできる一方、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）に流れる電流である電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力を増大させることができる。このことは、例えば第１電源部（861）で強め磁束制御を行う場合に相当する。支持電流ＩＳが第１上限値またはその近傍に達した状態でラジアル支持力を増大させる場合に特に効果的である。
【０３７７】
また、本実施形態の電動機システム（830）は、制御部（860）が、支持電流ＩＳを増大させて電機子電圧ＶＡが所定の第２上限値を超えないように、第１および第２電源部（861,862）を制御する。したがって、電機子電圧ＶＡが第２上限値を超えないようにできるが、例えば第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の回転速度を上昇させていくと電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力が低下するおそれがある。このことは、例えば第１電源部（861）で弱め磁束制御を行う場合に相当する。これに対し、第２電源部（862）で支持電流ＩＳを増大させることによってそれに起因するラジアル支持力で当該低下を補うことができる。
【０３７８】
また、本実施形態の電動機システム（830）は、制御部（860）が、電機子電圧ＶＡを低減させて支持電流ＩＳが増大するように、または、支持電流ＩＳを低減させて電機子電圧ＶＡが増大するように、第１および第２電源部（861,862）を制御する。このような制御によると、例えば、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）または支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）における発熱を必要に応じて利用することができる。
【０３７９】
また、本実施形態の電動機システム（830）は、制御部（860）が、電機子電圧ＶＡを低減させて支持電流ＩＳが所定の第１下限値を超えるように、第１および第２電源部（861,862）を制御する。したがって、支持電流ＩＳが第１下限値を超えるようにすることができる。これにより、例えば、支持巻線（847a〜847c,857a〜857c）における発熱を必要に応じて利用したり、支持電流ＩＳの検出精度の向上を通じて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の制御性を向上させることができる。
【０３８０】
また、本実施形態の電動機システム（830）は、制御部（860）が、支持電流ＩＳを低減させて電機子電圧ＶＡが所定の第２下限値を超えるように、第１および第２電源部（861,862）を制御する。したがって、電機子電圧ＶＡが第２下限値を超えるようにすることができる。これにより、例えば、電機子巻線（846a〜846c,856a〜856c）における発熱を必要に応じて利用したり、電機子電圧ＶＡの出力精度の向上を通じて第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の制御性を向上させることができる。
【０３８１】
また、本実施形態のターボ圧縮機（812）は、本実施形態の電動機システム（830）と、電動機システム（830）の駆動軸（831）に連結された負荷（821）としてインペラ（821）とを備える。したがって、ターボ圧縮機（812）において、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）によりインペラ（821）が回転駆動される。
【０３８２】
また、本実施形態のターボ圧縮機（812）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（811）に設けられてインペラ（821）によって冷媒を圧縮するように構成され、ターボ圧縮機（812）を旋回失速が生じる領域（Ｃ）またはサージング領域（Ｄ）で運転する場合、制御部（860）は、電機子電圧ＶＡを増大させて支持電流ＩＳが所定の第１上限値を超えないように、第１および第２電源部（861,862）を制御する。したがって、第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）の負荷トルクが小さい一方で必要なラジアル支持力が大きい場合に、電機子電流ＩＡに起因するラジアル支持力を増大させることができる。したがって、支持電流ＩＳを第１上限値以下に抑制していても、電機子電流ＩＡの増大によって第１および第２ベアリングレスモータ（840,850）のラジアル支持力を増大させることができる。
【０３８３】
《発明の実施形態９》
本発明の実施形態９について説明する。図４６に示すように、本実施形態の冷凍装置（900）は、互いに接続された冷媒回路（911）および水回路（920）を備え、空調設備用機器を構成している。冷媒回路（911）には冷媒が充填され、水回路（920）には水（または、不凍液）が充填されている。冷凍装置（900）は、後述の四路切換弁（912）の状態を切り替えることにより、空調対象空間の冷房および暖房の両方を行うことができる。なお、冷凍装置（900）は、四路切換弁（912）を備えない冷房専用または暖房専用のものであってもよい。
【０３８４】
ここで、空調対象空間の例として、特定の建造物（例えば、ビルや船舶）において互いに仕切られた複数の部屋や、特定の大型施設（例えば、ドームや総合競技場）における比較的大きな空間の一部を挙げることができる。そして、当該複数の部屋の各々に後述の利用ユニット（921）が１つずつ設けられていてもよいし、２つ以上設けられていてもよい。また、当該比較的大きな空間に設けられる利用ユニット（921）の数も任意に選択可能である。冷凍装置（900）は、各利用ユニット（921）に対応する空調対象空間ごとに個別に温度調節できるように構成されていることが好ましい。
【０３８５】
冷媒回路（911）は、熱源ユニット（910）に収容されている。冷媒回路（911）は、上記実施形態１〜８のいずれかのターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）と、四路切換弁（912）と、利用側熱交換器（922）と、膨張弁（914）と、水／冷媒熱交換器（915）とを有する。熱源側熱交換器（913）の近傍には、これに空気を送るための熱源側ファン（916）が設けられている。冷媒回路（911）は、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）と、四路切換弁（912）と、利用側熱交換器（922）と、膨張弁（914）と、水／冷媒熱交換器（915）とが互いに冷媒配管で接続され、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）および熱源側ファン（916）を運転して冷凍サイクルを行うように構成されている。
【０３８６】
水回路（920）は、互いに並列接続された複数（この例では、３つ）の利用側熱交換器（922）と、各利用側熱交換器（922）に対して１つずつ設けられ、利用側熱交換器（922）に対する水の流量を調節するための流量調節弁（923）と、水回路（920）で水を循環させるためのポンプ（924）とを有する。各利用側熱交換器（922）の近傍には、これに空気を送るための利用側ファン（925）が設けられている。利用側熱交換器（922）、流量調節弁（923）、および利用側ファン（925）は、利用ユニット（921）（例えば、ファンコイルユニット）に収容されている。各利用ユニット（921）は、空調対象空間に配置されている。水回路（920）は、複数の利用側熱交換器（922）と、ポンプ（924）と、水／冷媒熱交換器（915）とが互いに水配管で接続され、ポンプ（924）および利用側ファン（925）を運転して空調対象空間の空気調和を行うように構成されている。
【０３８７】
〈冷凍装置の運転動作〉
冷凍装置（900）は、四路切換弁（912）の状態を切り替えることによって、暖房運転および冷房運転を行うことができる。ここで、暖房運転を行うための四路切換弁（912）の状態を第１状態（図４６に破線で示す状態）とし、冷房運転を行うための四路切換弁（912）の状態を第２状態（図４６に実線で示す状態）とする。
【０３８８】
冷凍装置（900）は、四路切換弁（912）を第１状態に切り替えると共に、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）、熱源側ファン（916）、ポンプ（924）、および利用側ファン（925）を運転することで空調対象空間の暖房運転を行う。このとき、水／冷媒熱交換器（915）では、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）から吐出された高圧のガス冷媒から水に熱が伝えられ、熱を受け取った水は各利用側熱交換器（922）において、利用側ファン（925）によって送られてきた空調対象空間の空気を加熱する。これにより、空調対象空間の暖房が行われる。なお、熱源側熱交換器（913）では、熱源側ファン（916）によって送られてきた空気（例えば、室外空気）から低圧の液冷媒に熱が伝えられる。
【０３８９】
また、冷凍装置（900）は、四路切換弁（912）を第２状態に切り替えると共に、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）、熱源側ファン（916）、ポンプ（924）、および利用側ファン（925）を運転することで空調対象空間の冷房運転を行う。このとき、水／冷媒熱交換器（915）では、膨張弁（914）で減圧された低圧の液冷媒が水から熱を奪い、熱を奪われた水は各利用側熱交換器（922）において、利用側ファン（925）によって送られてきた空調対象空間の空気を冷却する。これにより、空調対象空間の冷房が行われる。なお、熱源側熱交換器（913）では、熱源側ファン（916）によって送られてきた空気（例えば、室外空気）に対して高圧のガス冷媒から熱が伝えられる。
【０３９０】
本実施形態の冷凍装置（900）は、例えば、凝縮温度（すなわち、外気温）が比較的高い状態で冷凍負荷を下げてターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を運転する場合があり、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）がタービュランス領域（図７に符号Ｃで示す領域）で運転されることがある。そのような運転は、典型的には、ビルなどの多数の部屋を有する建物において、一部の部屋のみの空調（すなわち、一部の利用ユニット（921）のみの温度調整）が要求される場合に行われる。本実施形態では、実施形態１と同様に、タービュランス領域（Ｃ）でもターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を問題なく運転することが可能である。これにより、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を有する熱源ユニット（910）全体としての小型化や、冷凍装置（900）の低コスト化などを図ることができる。また、複数台の利用ユニット（921）を設け、複数の空調対象空間の空気調和を行う冷凍装置（900）において、一部の利用ユニット（921）のみを運転している状態であっても、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）を問題なく運転することができる。
【０３９１】
なお、冷凍装置（900）は、空調設備用機器の他に、例えば、家庭用エアコンまたは業務用エアコンを構成していてもよい。冷凍装置（900）の用途としては、住宅、店舗、商業施設、または船舶といった各種建造物を例として挙げることができる。
【０３９２】
《その他の実施形態》
上記各実施形態では、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）は、１つまたは２つのベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）を備えているが、３つ以上のベアリングレスモータを備えていてもよい。
【０３９３】
また、上記各実施形態では、各ベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）はコンセクエントポール型または埋込磁石型のベアリングレスモータであるが、各ベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）の種類はこれらに限られるものではない。例えば、回転子の表面に永久磁石を貼り付けた表面磁石型（ＳＰＭ：ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）、インセット型などのベアリングレスモータを挙げることができる。
【０３９４】
また、上記各実施形態では、各ベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）が駆動用コイル（166a〜166c,176a〜176c,256a〜256c,456a〜456c,646a〜646c）および支持用コイル（167a〜167c,177a〜177c,257a〜257c,457a〜457c,647a〜647c）を備えているが、両コイル（166a〜166c,176a〜176c,256a〜256c,456a〜456c,646a〜646c, 167a〜167c,177a〜177c,257a〜257c,457a〜457c,647a〜647c）の機能を併せ持つ共通のコイルを備えていてもよい。
【０３９５】
また、上記各実施形態では、回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）および固定子（164,174,254,454,644,762,772,844,854）は積層鋼板で構成されているが、積層鋼板以外の材料で回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）および固定子（164,174,254,454,644,762,772,844,854）を構成してもよい。
【０３９６】
また、上記各実施形態では、ターボ圧縮機（101,210,410,601,701,812）は１つだけのインペラ（120,221,421,603a,720,821）を備えているが、２つ以上のインペラ（120,221,421,603a,720,821）を備えていてもよい。例えば、駆動軸（130,240,440,605,730,831）の両端にインペラ（120,221,421,603a,720,821）が１つずつ取り付けられていてもよい。
【０３９７】
また、以上の説明では、ベアリングレスモータ（160,170,250,450,640,760,770,840,850）の回転子（161,171,251,451,641,761,771,841,851）に設けられた複数の永久磁石（163,173,253,453,643,843,853）が互いに同形状となっている場合を例に挙げたが、これらの複数の永久磁石（163,173,253,453,643,843,853）は、互いに異なる形状となっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０３９８】
以上説明したように、本発明は、ターボ圧縮機について有用である。
【符号の説明】
【０３９９】
101  ターボ圧縮機
120  インペラ
160  第１ベアリングレスモータ（駆動支持部）
161  回転子
164  固定子
166a〜166c  駆動用コイル（コイル）
167a〜167c  支持用コイル（コイル）
170  第２ベアリングレスモータ（駆動支持部）
171  回転子
174  固定子
176a〜176c  駆動用コイル（コイル）
177a〜177c  支持用コイル（コイル）
180  ラジアル磁気軸受（駆動支持部）
190  制御部
191  電源部
210  ターボ圧縮機
211  ケーシング
220  負荷
221  インペラ
230  電動機システム
240  駆動軸
241  円盤部
250  ベアリングレスモータ（駆動支持部）
251  回転子
254  固定子
260  ラジアル磁気軸受（磁気軸受、駆動支持部）
261  第１電磁石
262  第２電磁石
263  第３電磁石
264  第４電磁石
280  制御部
281  電源部
300  空気調和装置
310  冷媒回路
320  凝縮器
330  膨張弁
340  蒸発器
410  ターボ圧縮機
411  ケーシング
421  インペラ
430  電動機システム
440  駆動軸
441  円盤部
450  ベアリングレスモータ（駆動支持部）
451  回転子
454  固定子
460  ラジアル磁気軸受（磁気軸受、駆動支持部）
461  第１電磁石
462  第２電磁石
463  第３電磁石
464  第４電磁石
480  制御部
481  電源部
500  空気調和装置
510  冷媒回路
520  凝縮器
530  膨張弁
540  蒸発器
601  ターボ圧縮機
603  圧縮機構（負荷）
603a  インペラ
605  駆動軸
610  電動機システム
621  ラジアル磁気軸受（磁気軸受、駆動支持部）
640  ベアリングレスモータ（駆動支持部）
671〜678  電磁石
701  ターボ圧縮機
720  インペラ
730  駆動軸
760  第１ベアリングレスモータ（駆動支持部）
761  回転子
762  固定子
763  コイル
764  コイルエンド部
765  第１モールド樹脂（モールド樹脂）
770  第２ベアリングレスモータ（駆動支持部）
771  回転子
772  固定子
773  コイル
774  コイルエンド部
775  第２モールド樹脂（モールド樹脂）
780  第１動圧気体軸受、スリーブ（気体軸受、駆動支持部）
782  第２動圧気体軸受、スリーブ（気体軸受、駆動支持部）
784  第１静圧気体軸受、スリーブ（気体軸受、駆動支持部）
787  第２静圧気体軸受、スリーブ（気体軸受、駆動支持部）
811  冷媒回路
812  ターボ圧縮機
821  インペラ（負荷）
830  電動機システム
831  駆動軸
840  第１ベアリングレスモータ（駆動支持部）
841  回転子
844  固定子
846a〜846c  電機子巻線
847a〜847c  支持巻線
850  第２ベアリングレスモータ（駆動支持部）
851  回転子
854  固定子
856a〜856c  電機子巻線
857a〜857c  支持巻線
860  制御部
861  第１電源部（電源部）
862  第２電源部（電源部）
900  冷凍装置
910  熱源ユニット
921  利用ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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