(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に永久磁石の磁極の極性を交互に逆向きに配置したロータと、前記ロータの磁極に空隙を介して対向するように配置した磁極歯を設けた磁性材料のステータ鉄心と、前記ステータ鉄心に設け通電により励磁するステータコイルと、前記ロータと前記ステータコイルを気密あるいは水密に分離する非磁性材料の隔壁とを備え、前記磁極歯は、非磁性材料の隔壁の前記ロータ側の面に表面処理により磁性層を形成して構成した気密分離型駆動装置。
【請求項２】
磁極歯は、非磁性材料の隔壁に形成した凹部の窪みに磁性層を配置して構成した請求項１記載の気密分離型駆動装置。
【請求項３】
磁極歯は、非磁性材料の隔壁に形成した凸部の突起面に磁性層を配置して構成した請求項１記載の気密分離型駆動装置。
【請求項４】
磁極歯は、非磁性材料の隔壁のステータコイル側に設けた第一磁極歯と前記隔壁のロータ側に設けかつ前記第一磁極歯に前記隔壁を介して対向する位置に配置した第二磁極歯を備えた請求項１ないし３のいずれか１項記載の気密分離型駆動装置。
【請求項５】
第二磁極歯は、隔壁のロータ側に表面処理により磁性層を形成して構成した請求項４記載の気密分離型駆動装置。
【請求項６】
第二磁極歯の大きさは、第一磁極歯と同等あるいは第一磁極歯より小さくした請求項４ないし５のいずれか１項記載の気密分離型駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータ側とステータコイル側を気密に分離する隔壁を設け、電気を用いて永久磁石側を運動させる駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の隔壁を設けた永久磁石式の駆動装置の第一の従来例として、特開平５−７１６５５号公報に示されるようなものが知られている。この装置は図１２に示すように、外周側に永久磁石１を設けたロータ２を支持軸３により回転自在に支持し、非磁性材で形成した隔壁４でロータ２を囲うとともに、隔壁４の外周側にステータ鉄心５およびステータコイル６を設けている。隔壁４はシール部材であるＯリング７を介して上ケース８および下ケース９に囲われている。１０は流体通路中の弁座１１に対向して設けた弁体であり、弁体１０は支持軸３に設けた送りねじ部１２に螺合されている。１３は弁体１１の回転を防止する回り止め部である。この構成において、ステータコイル６に通電制御して発生させた磁界をステータ鉄心５により非磁性の隔壁４を介してロータ２に磁力を加えてロータ２を回転させ、ロータ２に螺合する弁体１０を軸方向に直線移動させる。ここで、流体通路中の流体は、Ｏリング７により接続部をシールされた隔壁４、上ケース８および下ケース９によりステータコイル６側に漏れるのが防止されている。
【０００３】
また、第二の従来例として、特開平７−２０８３８０号公報に示されるようなものがある。これは図１３に示すように、永久磁石１を外周側に設けたロータ２を支持軸３により回転自在に支持し、非磁性材で形成した隔壁１４でロータ２を囲うとともに、隔壁１４内にステータ鉄心１５を埋設している。１６は隔壁１４の外周側に設けたステータコイルである。１７はロータ２と同軸に設けた送水羽根であり、この送水羽根１７は配管ケース１８により形成される送水路１９内に配置されている。２０は隔壁１４と配管ケース１８の間に装着されたシール用のＯリングである。この構成において、ステータコイル１６への通電により生じた磁界をステータ鉄心１５を介して永久磁石１に磁力を加えてロータ２を回転させて送水羽根１７を回転させ、送水路１９内の水を入口２１側から出口２２側へ送り出すものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来例では、ロータ２の永久磁石１とステータ鉄心５の間の距離が隔壁４の厚さだけ大きくなり、磁気ギャップが増大することにより永久磁石１に作用するステータ鉄心５の磁力が低下する。このため回転力を確保するためにステータコイル６への電気入力が増大したり、あるいはステータコイル６を大きくしなければならないため駆動部が大きくなるという課題があった。
【０００５】
また、上記第２の従来例では、隔壁１４の一部がステータ鉄心１５の表面に残るため、磁気ギャップは隔壁１４の厚さだけ大きくはならず磁気ギャップの増加量は改善されるものの、ステータ鉄心１５とロータ２の永久磁石１との間に依然として存在する隔壁１４により磁気ギャップを小さくできずステータコイル１６への電気入力が大きくなり、さらにステータ鉄心１５を埋設するために隔壁１４の厚さが大きくなり駆動部が大きくなるという課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、表面に永久磁石の磁極の極性を交互に逆向きに配置したロータと、前記ロータの磁極に空隙を介して対向するように配置した磁極歯を設けた磁性材料のステータ鉄心と、前記ステータ鉄心に設け通電により励磁するステータコイルと、前記ロータと前記ステータコイルを気密あるいは水密に分離する非磁性材料の隔壁とを備え、前記磁極歯は、非磁性材料の隔壁のロータ側の面に表面処理により磁性層を形成して気密分離型駆動装置としたものである。
【０００７】
上記発明によれば、隔壁によりロータ側とステータコイル側が気密に分離されるとともに、ステータ鉄心の磁極面とロータの磁極の間の磁気回路に隔壁が介在しないため、ステータ鉄心の磁極面とロータの磁極の間は互いに接触せずにロータの回転に必要なだけの小さい隙間が設定でき、磁気ギャップを最小化してステータ鉄心の磁力を最大限ロータに作用させて駆動部の小型化あるいは低入力化ができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、表面に永久磁石の磁極の極性を交互に逆向きに配置したロータと、前記ロータの磁極に対向するように配置した磁極歯を設けた磁性材料のステータ鉄心と、前記ステータ鉄心に設け通電により励磁するステータコイルと、前記ロータと前記ステータコイルを気密あるいは水密に分離する非磁性材料の隔壁とを備え、前記磁極歯の前記ロータに対峙する磁極面を前記隔壁から前記ロータ側に露出あるいは突出させたものである。そして、隔壁によりステータコイル側はロータ側の流体から気密に分離されるとともに、ステータ鉄心の磁極面とロータの磁極の間の磁気回路に隔壁が介在しないため、ステータ鉄心の磁極面とロータの磁極の間の隙間である磁気ギャップはロータが接触せずに回転するのに必要最小限の最小値の隙間に設定でき、この磁気ギャップの低減によりステータコイルへの通電により発生する磁力をステータ鉄心で効率よくロータの磁極に作用させてロータに大きな駆動力を与えることができる。このため、ロータに必要な回転力に対してステータコイル、ステータ鉄心あるいはロータなどの駆動部を小型化したり、あるいはステータコイルへの電気入力の低減ができる。さらに、流体の存在するロータ側にステータ鉄心が臨んでいるため、ステータコイルに通電することにより生じる発熱をステータ鉄心を伝熱部材として作用せしめ流体側に放熱を促進することができる。このためステータコイルの異常な温度上昇が防止され、ステータコイルの高密度化による一層の小型化、使用可能な温度範囲の高温化による利便性の向上あるいは使用温度に対して信頼性を高めることができる。
【０００９】
また、ステータ鉄心は、隔壁に配置した磁極歯とステータコイルに配置したステータ鉄心本体に分割して構成するとともに、前記磁極歯と前記ステータ鉄心本体とは接触あるいは近接配置して磁気的に接続することにより、磁極歯を設けた隔壁とこの隔壁を囲むように配置されるステータ鉄心本体とは分割して構成できるため、磁極歯が隔壁を貫通する場合でも気密漏れを防止した隔壁の製造が容易となる。このため、生産性が向上し低コスト化できるとともに、気密性に対して高い信頼性を確保することができる。
【００１０】
また、磁極歯は、非磁性材料の隔壁のロータ側の面に表面処理により磁性層を形成して構成することにより、磁極歯の形状あるいは寸法の自由度が高くできる。このため、磁極歯の形状の適正化により磁気特性を高めて効率の高い駆動装置が実現でき、ステッピングモータなど微細分割駆動させるものにあっては磁極歯の細分化によりステップ角度の小さい高精度の駆動が実現できる。
【００１１】
また、磁極歯は、非磁性材料の隔壁に形成した凹部の窪みに磁性層を配置して構成することにより、凹部の窪みに配置された磁性層はロータ側の流体の流れに対して隔壁に確実に保持されるため、耐久性、信頼性を高めることができる。
【００１２】
また、磁極歯は、非磁性材料の隔壁に形成した凸部の突起面に磁性層を配置して構成することにより、隔壁に設けた凸部がロータ側の流体の乱流を促進するため、ステータコイルの発熱のロータ側流体への放熱が促進できる。さらに、磁性層の形状は凸部の突起面の形状により設定し、磁性層を形成する表面処理時は形状あるいは微細な位置の制御が不要にできる。このため、磁性層の形状あるいは位置が高精度で設定できるため磁気特性が向上でき、さらに磁性層を形成する表面処理が容易で確実となり信頼性が向上できる。
【００１３】
また、磁極歯は、非磁性材料の隔壁のステータコイル側に設けた第一磁極歯と前記隔壁のロータ側に設けかつ前記第一磁極歯に前記隔壁を介して対向する位置に配置した第二磁極歯を備えることにより、第一磁極歯とロータの磁極の間の磁気ギャップ中に配置された第二磁極歯は、ステータコイルへの通電による磁束が磁気ギャップ中においてロータ側に向かって発散するのを抑制させる。このため、隔壁により第一磁極歯とロータの磁極の間の磁気ギャップが増大しても、磁束の発散が抑制されて高い磁束密度を維持したままロータ側に印加できるため、磁気による駆動力が向上でき駆動部の小型化が促進できる。
【００１４】
また、第二磁極歯は、隔壁のロータ側に表面処理により形成した磁性層として構成することにより、磁性層は薄く形成することで第二磁極歯による磁気ギャップの増加は極めて小さくでき、駆動部の小型化と磁気回路の高効率化ができる。
【００１５】
また、第二磁極歯の大きさは、第一磁極歯と同等あるいは第一磁極歯より小さくすることにより、第二磁極歯による磁束の発散抑制効果が高められ、ロータ側への磁束密度を高めて磁気による駆動力をさらに向上できる。
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１を図１〜図３で説明する。２３は表面の極性をＮ極、Ｓ極と交互に逆向きに配置した永久磁石２４を外周側に設けたロータで、このロータ２３は支持軸２５により回転自在に支持されている。２６はロータ２３のＮ極、Ｓ極の磁極に対向するように配置した磁極歯２７を設けた磁性材料で構成したステータ鉄心であり、２８はステータ鉄心２６に設け通電により磁界を発生してステータ鉄心２６を励磁するステータコイルであり、ステータ鉄心２６とステータコイル２８は図の上下方向に２個設けられている。ステータ鉄心２６は図３のようにリング状の上ヨーク２６ａと下ヨーク２６ｂをもち、それぞれのヨーク２６ａ、２６ｂはその内周側に周方向に間隔をあけて磁極歯２７ａ、２７ｂを持つとともに、上ヨーク２６ａの磁極歯２７ａと下ヨーク２６ｂの磁極歯２７ｂは周方向に交互に間隔をあけて配置されている。２９はロータ２３とステータコイル２８を気密あるいは水密に分離する非磁性材で形成した隔壁であり、この隔壁２９のロータ２３側には磁極歯２７のロータ２３に対峙する磁極面３０が少なくとも露出するように突出して設けられ、この実施例では隔壁２９はダイキャスト加工などで形成してステータ鉄心２６が隔壁２９を貫通する所は隔壁２９とステータ鉄心２６は密着して気密を保っている。３１はステータ鉄心２６の磁気回路の特性を良くするために上ヨーク２６ａおよび下ヨーク２６ｂの外周側に設け磁性材料で形成した外ヨークである。３２はロータ２３、ステータ鉄心２６、ステータコイル２８、隔壁２９などを保持する取付台であり、３３はステータ鉄心２６を収容する外ケースである。３４は支持軸２５を回転自在に支持する軸受、３５は流体通路３６中の弁座３７に対向して設けた弁体であり、弁体３５は支持軸２５に設けた送りねじ部３８に螺合する動作変換部３９にバネ４０を介して接続されている。４１は動作変換部３９が回転しないようにする回り止め部、４２は隔壁２９と取付台３２の間を気密にシールするＯリング、４３は流体通路３６とロータ２３側とを連通させる連通口である。
【００１７】
つぎに、動作を説明する。ステータコイル２８に通電して固定磁界を発生させてステータ鉄心２６の上ヨーク２６ａ、下ヨーク２６ｂに互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成する。通電により発生させたＮ極とＳ極は磁極歯２７ａ、２７ｂによりロータ２３を取り巻く周方向にＮ極とＳ極が交互に形成され、ロータ２３の永久磁石２４が磁極歯２７ａ、２７ｂの磁極に対向する位置に磁力により周方向に移動してロータ２３が回転する。ここで、２つ設けたステータコイル２８に対して電流の印加方向の切換えあるいは通電するコイルを順次選択することにより、ロータ２３を取り巻いて周方向に形成される磁極歯２７ａ、２７ｂのＮ極とＳ極を順次周方向に移動するごとく通電することでロータ２３に連続した回転を与える。ロータ２３の回転により、流体通路３６の流体は連通口４３を通ってロータ２３側に流入し、他の連通口４３から流体通路３６に流出する。連通口４３は少なくともロータ２３の外周側と内周側に設けることで、ロータ２３が回転する時に流体に遠心力が作用しロータ２３側への流体の流動が促進される。
【００１８】
以上の動作において、ステータ鉄心２６の磁極歯２７はロータ２３の永久磁石２４に磁力を作用させるもので、その磁極面３０が隔壁２９から露出してロータ２３の磁極に直接対向しているため、隔壁２９を設けて気密構成としてもロータ２３と磁極面３０の間はごく僅かの隙間（例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ）が設定でき、ステータコイル２８に通電して発生する磁界が磁極面３０でロータ２３に強い磁力として作用することでロータ２３に強い回転力を発生できる。また、ステータコイル２８への通電により発生する発熱はステータコイル２８の外周側の雰囲気中に放熱されるとともに、ステータ鉄心２６を伝導して磁極面３０から流体側に放熱される。この磁極面３０は隔壁２９からロータ２３側に露出しているため流体側への放熱が促進されるとともに、連通口４３によりロータ２３側への流体の流動が促進されているためより一層放熱性が促進される。
【００１９】
このように、ロータ２３と磁極面３０の間はごく僅かの隙間にできるため強い磁力をロータ２３に印加でき、ロータ２３に必要な回転力に対してステータコイル２８、ステータ鉄心２６あるいはロータ２３などの駆動部を小型化したり、あるいはステータコイル２８への電気入力の低減ができる。さらに、流体の存在するロータ２３側にステータ鉄心２６が臨んでいるため、ステータコイル２８に通電することにより生じる発熱をステータ鉄心２６を伝熱部材として作用せしめ流体側に放熱を促進することができる。このためステータコイル２８の異常な温度上昇が防止されるため、ステータコイル２８を一層高密度で実装できるようになりステータコイル２８の一層の小型化ができ、さらに放熱が促進されるためステータコイル２８の使用可能な温度範囲を高温側に拡大でき利便性の向上あるいは使用温度に対して信頼性の高めることができる。
【００２０】
（実施例２）
本発明の実施例２を図４、図５で説明する。なお、実施例１と同一部分、同一機能のものは同一符号を付与し詳細な説明は省略する。図において、ステータ鉄心２６は、隔壁２９のロータ２３側に磁極面３０を露出させて配置した複数の磁極歯４４と、ステータコイル２８に配置したステータ鉄心本体４５に分割して構成するとともに、磁極歯４４とステータ鉄心本体４５とは接触あるいは近接配置して磁気的に接続したものであり、ここでは、磁極歯４４は磁気連結部４４ａを隔壁２９に設けた連結穴２９ａに挿入して隔壁２９にろう材などで接合し、気密漏れがないように連結穴２９ａの周囲をろう材、シール材などで封止したものであり、磁気連結部４４ａのステータコイル２８側の端部である連結端４４ｂはステータ鉄心本体４５に接触するように配置されている。
【００２１】
つぎに、動作を説明する。ステータ鉄心本体４５と磁極歯４４は連結端４４ｂで互いに接触することで磁気抵抗の少ない磁気回路が構成されており、ステータコイル２８に通電して発生させた磁界はステータ鉄心本体４５を通って磁極歯４４に伝えられ、ロータ２３の永久磁石２４に磁力を加えてロータ２３を回転させる。ステータ鉄心本体４５と磁極歯４４との接合部は永久磁石２４と磁極面３０との間の空隙による磁気ギャップに比べて遥かに小さい距離に配置することで、磁気回路の抵抗は永久磁石２４と磁極面３０の磁気ギャップでほぼ決定される。このため、ステータ鉄心本体４５と磁極歯４４は接触させずに近接配置することができる。従って、隔壁２９のロータ２３側（本実施例では隔壁２９の内周側）に磁極歯４４を取付けて接合し、隔壁２９の反対側（本実施例では隔壁２９の外周側）にステータ鉄心本体４５およびステータコイル２８を挿入することでステータ鉄心２６の加工および組立が容易にできる。また、ステータ鉄心本体４５と磁極歯４４は連結端４４ｂで接触させて配置することで熱的にも連結できるためステータコイル２８への通電による発熱分を流体側に放熱することができるのは言うまでもない。
【００２２】
このように、磁極歯４４を設けた隔壁２９とこの隔壁２９を囲むように配置されるステータ鉄心本体４５とは分割して構成できるため、隔壁２９を有するステータ鉄心２６の加工および組立が容易であり、かつ磁極歯４４が隔壁２９を貫通する場合でもろう材あるいはシール材により気密漏れを防止した隔壁２９の製造が容易となる。このため、生産性が向上し低コスト化できるとともに、気密性に対して高い信頼性を確保することができる。
【００２３】
（実施例３）
本発明の実施例３を図６で説明する。なお、実施例１および２と同一部分、同一機能のものは同一符号を付与し詳細な説明は省略する。図において、磁極歯２７は非磁性材料の隔壁２９の少なくともロータ２３側の面に表面処理により形成した磁性層４６で構成したものである。この磁性層４６により構成した磁極歯２７は隔壁２９の内周側に延びるステータ鉄心２６に磁気的に接続されている。なお、隔壁２９は非磁性の円筒部２９ａとステータ鉄心２６となる磁性体のドーナツ状のステータ鉄心本体４５ａとを接合して形成している。
【００２４】
ここで、磁性層４６を形成する表面処理方法としては磁性材料の印刷、転写、めっき、蒸着、溶着、イオン照射、ブレード法など多くの方法が応用できる。
【００２５】
そして、表面処理により磁極歯２７を形成することにより磁極歯２７の形状あるいは寸法の自由度が高くできる。このため、磁極歯２７の形状の最適化により磁気特性を高めて効率の高い駆動装置が実現できる。また、ステッピングモータなど微細分割駆動させるものにあっては、磁極歯２７の細分化によりメカ的な１パルス当りのステップ角度を小さくし、回転角度の分解能が高い高精度の駆動が実現できる。
【００２６】
（実施例４）
本発明の実施例４を図７で説明する。なお、実施例１〜３と同一部分、同一機能のものは同一符号を付与し詳細な説明は省略する。図において、４７は隔壁２９に形成した凹部であり、磁極歯２７は隔壁２９に形成した凹部４７の窪みに形成した磁性層４６で構成したものである。４８は凹部４７と隔壁２９のロータ２３側とを磁気的に接続する磁気結合体であり、磁気結合体４８はステータ鉄心本体４５ａとすることができる。
【００２７】
凹部４７の窪みに磁性層４６を形成する表面処理方法として、例えばブレード法では磁性材料を塗布した後、ブレードなどで隔壁２９の表面をこすって磁性材料を拭き取るとともに凹部４７の窪みの磁性材料は残すことにより簡単に磁性層４６を形成することができる。
【００２８】
そして、凹部４７の窪みに配置された磁性層４６はロータ側の流体の流れに対して隔壁２９内に確実に保持されるため、磁性層４６の剥離あるいは侵食に対して強度が向上し、耐久性、信頼性を高めることができる。
【００２９】
（実施例５）
本発明の実施例５を図８で説明する。なお、実施例１〜４と同一部分、同一機能のものは同一符号を付与し詳細な説明は省略する。図において、４９は隔壁２９に形成した凸部であり、磁極歯２７は隔壁２９に形成した凸部４９の突起面に形成した磁性層４６で構成したものである。
【００３０】
ここで、凸部４９の突起面に磁性層４６を形成する表面処理方法として、例えば印刷では、磁性層４６が必要な個所である突起面に確実に磁性体を付着させることができるとともに、不要な個所への磁性体の付着を防止することが簡単に実現できる。
【００３１】
そして、隔壁２９に設けた凸部４９がロータ２３側の流体の乱流を促進するため、ステータコイル２８の発熱をロータ２３側の流体への放熱を促進できる。さらに、凸部４９の突起面の形状はプレス加工などで精密に形成でき、磁性層４６の形状は凸部４９の突起面の形状により設定されるため、磁性層４６を形成する表面処理時は形状あるいは微細な位置の制御が不要にできる。このため、磁性層４６の形状あるいは位置が高精度で設定されることにより磁気特性が向上でき、さらに磁性層４６を形成する表面処理が容易で確実となり信頼性が向上できる。
【００３２】
（実施例６）
本発明の実施例６を図９で説明する。なお、実施例１〜５と同一部分、同一機能のものは同一符号を付与し詳細な説明は省略する。図において、５０は非磁性材料の隔壁２９のステータコイル２８側に設けた第一磁極歯であり、５１は隔壁２９のロータ２３側に設けかつ第一磁極歯５０に隔壁２９を介して対向する位置に配置した第二磁極歯である。従って、磁極歯５２は第一磁極歯５０と第二磁極歯５１を両方備えたものである。
【００３３】
このように構成されたステータ鉄心２６において、ステータコイル２８に通電することにより第一磁極歯５０に発生した磁極はロータ２３の永久磁石２４に磁力を作用させる。この発生した磁極による磁界は第一磁極歯５０と永久磁石２４の間の磁気ギャップで磁束が発散しようとする。しかし、第一磁極歯５０と永久磁石２４の間の磁気ギャップに設けた第一磁極歯５０に対向する第二磁極歯５１が磁束の発散を抑制するため、高い磁束密度を保ったままロータ２３の永久磁石２４にステータコイル２８の通電により発生した磁界が印加され、ロータ２３に強い回転力を加える。
【００３４】
このように、第一磁極歯５０とロータ２３の間の磁気ギャップ中に配置された第二磁極歯５１は、ステータコイル２８への通電による磁束が磁気ギャップ中においてロータ２３側に向かって発散するのを抑制させる。このため、隔壁２９により第一磁極歯５０とロータ２３の磁気ギャップが増大しても、磁束の発散が抑制されて高い磁束密度を維持したままロータ２３側に印加できるため、磁気による駆動力が向上でき駆動部の小型化が促進できる。
【００３５】
（実施例７）
本発明の実施例７を図１０で説明する。なお、実施例１〜６と同一部分、同一機能のものは同一符号を付与し詳細な説明は省略する。図において、５１ａは第一磁極歯５０に対向する位置に設けた第二磁極歯であり、この第二磁極歯５１ａは隔壁２９のロータ２３側に表面処理により形成した磁性層４６ａで構成したものである。この磁性層４６ａを形成する表面処理方法としては、前述したように磁性材料の印刷、転写、めっき、蒸着、溶着、イオン照射、ブレード法など多くの方法が応用できるのは言うまでもない。
【００３６】
この第二磁極歯５１ａによる作用は前述の実施例６の場合と同様であり、さらに本実施例ではこの磁性層４６ａの厚さを薄く形成できるため、第二磁極歯５１ａを設けることによる主たる磁極歯である第一磁極歯５０とロータ２３との間の磁気ギャップが低減できるとともに第二磁極歯５１ａによる磁束の発散抑制効果が発揮される。
【００３７】
このように、磁性層４６ａは薄く形成することで第二磁極歯５１ａによる磁気ギャップの増加は極めて小さくすることで磁束密度を高め、かつ磁気ギャップにおける磁束の発散を抑制できることで強い磁力をロータ２３に印加でき、駆動部の小型化と磁気回路の高効率化ができる。
【００３８】
（実施例８）
本発明の実施例８を図１１で説明する。なお、実施例１〜７と同一部分、同一機能のものは同一符号を付与し詳細な説明は省略する。図はステータ鉄心２６の隔壁２９における部分断面の斜視図であり、図の説明上見易くするため第一磁極歯５０を隔壁２９から離して示している。図において、第二磁極歯５１の大きさである幅Ｗ２および高さＨ２は、第一磁極歯５０の幅Ｗ１および高さＨ１と同等あるいは小さくしたものである。従って、ステータコイルへの通電により第一磁極歯５０に発生した磁極による磁界は非磁性の隔壁２９を貫通してロータ側に向かうにつれて磁束が発散して行く。しかし、隔壁２９のロータ側に第二磁極歯５１が設けられるとともに、第一磁極歯５０からロータ側に向かう磁束が横切る第二磁極歯５１の大きさが第一磁極歯５０の大きさよりも小さく設定されることで第一磁極歯５０からの磁束が断面の小さな第二磁極歯５１を通過することで磁束の収束作用がより強くなされる。
【００３９】
このように、第二磁極歯５１により磁束の発散抑制効果が高められ、ロータ側への磁束密度をより高めて磁気による駆動力がさらに向上できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の気密分離型駆動装置によれば、次の効果が得られる。
【００４１】
磁極歯のロータに対峙する磁極面は少なくとも隔壁からロータ側に露出あるいは突出させたので、隔壁によりステータコイル側はロータ側の流体から気密に分離されるとともに、ステータ鉄心の磁極面とロータの磁極の間の隙間である磁気ギャップは最小値の隙間に設定でき、この磁気ギャップの低減によりステータコイルへの通電により発生する磁力をステータ鉄心で効率よくロータの磁極に作用せしめてロータに大きな駆動力を与えることができる。このため、ロータに必要な回転力に対してステータコイル、ステータ鉄心あるいはロータなどの駆動部を小型化したり、あるいはステータコイルへの電気入力の低減ができる。さらに、流体の存在するロータ側にステータ鉄心が臨んでいるため、ステータコイルに通電することにより生じる発熱をステータ鉄心を伝熱部材として作用せしめ流体側に放熱を促進せしめてステータコイルの異常な温度上昇が防止でき、ステータコイルの高密度化による一層の小型化、使用可能な温度範囲の高温化による利便性の向上あるいは使用温度に対して信頼性を高めることができる。
【００４２】
また、ステータ鉄心は、隔壁に配置した磁極歯とステータコイルに配置したステータ鉄心本体に分割して構成して磁気的に接続しているので、磁極歯が隔壁を貫通する場合でも気密漏れを防止した隔壁の製造が容易となる。このため、生産性が向上し低コスト化できるとともに、気密性に対して高い信頼性を確保することができる。
【００４３】
また、磁極歯は、非磁性材料の前記隔壁の少なくともロータ側の面に表面処理により磁性層を形成して構成したので、磁極歯の形状あるいは寸法の自由度を高められ、磁極歯の形状の最適化により磁気特性を高めて効率の高い駆動装置が実現できる。さらに、磁極歯の細分化が容易となりステップ角度の小さい高精度の駆動が実現できる。
【００４４】
また、磁極歯は、非磁性材料の前記隔壁に形成した凹部の窪みに磁性層を配置したので、凹部の窪みに配置された磁性層はロータ側の流体の流れに対して隔壁に確実に保持でき、耐久性、信頼性を高めることができる。
【００４５】
また、磁極歯は、非磁性材料の前記隔壁に形成した凸部の突起面に磁性層を配置したので、隔壁に設けた凸部がロータ側の流体の乱流を促進でき、ステータコイルの発熱をロータ側流体へ放熱するのが容易に促進できる。さらに、磁性層の形状は凸部の突起面の形状により設定し、磁性層を形成する表面処理時は形状あるいは微細な位置の制御が不要にできるため、磁性層の形状あるいは位置を高精度に設定して磁気特性の向上ができ、さらに磁性層を形成する表面処理が容易で確実となり信頼性が向上できる。
【００４６】
また、磁極歯は、非磁性材料の隔壁のステータコイル側に設けた第一磁極歯と隔壁のロータ側に設けかつ第一磁極歯に隔壁を介して対向する位置に配置した第二磁極歯を備えているので、磁気ギャップでの磁束の発散が抑制されて高い磁束密度を維持したままロータ側に印加できるため、磁気による駆動力が向上でき駆動部の小型化が促進できる。
【００４７】
また、第二磁極歯は、隔壁のロータ側に表面処理により形成した磁性層としたので、薄く形成した磁性層により第二磁極歯による磁気ギャップの増加は極めて小さくでき、駆動部の小型化と磁気回路の高効率化ができる。
【００４８】
また、第二磁極歯の大きさは、第一磁極歯と同等あるいは小さくしたので、第二磁極歯による磁束の発散抑制効果が一層高められ、ロータ側への磁束密度を高めて磁気による駆動力がさらに向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における気密分離型駆動装置の縦断面図
【図２】同実施例のロータの外観斜視図
【図３】同実施例のステータ鉄心の部分断面図
【図４】本発明の実施例２における気密分離型駆動装置の部分断面図
【図５】同実施例の隔壁の一部を断面で示した斜視図
【図６】本発明の実施例３における気密分離型駆動装置の部分断面図
【図７】本発明の実施例４における隔壁のステータ鉄心の断面図
【図８】本発明の実施例５における隔壁のステータ鉄心の断面図
【図９】本発明の実施例６における気密分離型駆動装置の部分断面図
【図１０】本発明の実施例７における気密分離型駆動装置の部分断面図
【図１１】本発明の実施例８における隔壁のステータ鉄心の部分斜視図
【図１２】従来の隔壁を有する永久磁石式駆動装置の断面図
【図１３】他の従来の隔壁を有する永久磁石式駆動装置の断面図
【符号の説明】
２３  ロータ
２４  永久磁石
２６  ステータ鉄心
２７、２７ａ、２７ｂ、４４、５２  磁極歯
２８  ステータコイル
２９  隔壁
３０  磁極面
４５、４５ａ  ステータ鉄心本体
４６、４６ａ  磁性層
４７  凹部
４９  凸部
５０  第一磁極歯
５１、５１ａ  第二磁極歯
【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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