(57)【要約】  【課題】ロータ側の配線が簡素で、軽量・高出力が可能なモータを提供する。  【解決手段】ステータ１１側の内周面に複数の電磁石１６、１７を周方向配置していると共に、ロータ１４側にはトロイダルコイル１５を設け、トロイダルコイル１５の周方向のコイルピッチは、ステータ１１の各電磁石１６により励磁される複数のＮ極の周方向ピッチと合致され、ロータ１４の回転時に、トロイダルコイル１５の半径方向の最外部１５ａがステータ１１側のＮ極に近接配置されるように電磁石１６、１７の極性を制御し、トロイダルコイル１５の最外部１５ａを流れる電流と、電磁石１６のＮ極による磁界との作用によりトロイダルコイル１５に生じるローレンツ力でロータ１４を回転させる。  【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ側の内周面に複数の電磁石を周方向配置していると共に、ロータ側にはトロイダルコイルを設け、
前記トロイダルコイルの周方向のコイルピッチは、前記ステータの前記各電磁石により励磁される複数のＮ極（あるいはＳ極）の周方向ピッチと合致され、
前記ロータの回転時に、前記トロイダルコイルの半径方向の最外部が前記ステータ側のＮ極（あるいはＳ極）に近接配置されるように前記電磁石の極性を制御し、
前記トロイダルコイルの最外部を流れる電流と、前記電磁石のＮ極（あるいはＳ極）による磁界との作用により前記トロイダルコイルに生じるローレンツ力で前記ロータを回転させることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記トロイダルコイルを第１のトロイダルコイルとし、前記ロータには前記第１のトロイダルコイルと中空軸線が一致するように重ねられる第２のトロイダルコイルを設け、前記第２のトロイダルコイルの導体線は前記第１のトロイダルコイルの導体線と周方向に交互に配置されるように巻回されると共に、前記第２のトロイダルコイルには前記第１のトロイダルコイルと逆方向の電流が供給され、
前記第２のトロイダルコイルの周方向のコイルピッチは、前記ステータの前記各電磁石により励磁される複数のＳ極（あるいはＮ極）の周方向ピッチと合致され、
前記ロータの回転時に、前記第２のトロイダルコイルの半径方向の最外部が前記ステータ側のＳ極（あるいはＮ極）に近接配置されるように前記電磁石の極性を制御し、
前記第２のトロイダルコイルの最外部を流れる電流と、前記電磁石のＳ極（あるいはＮ極）による磁界との作用により、前記第２のトロイダルコイルに対して前記第１のトロイダルコイルと同方向のローレンツ力を生じさせる構成としている請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記トロイダルコイルは超電導材で形成されている請求項１または請求項２に記載のモータ。  
【請求項４】
前記トロイダルコイルは非磁性のコアに巻回されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項５】
前記コアは、樹脂、繊維強化樹脂、アルミニウムあるいはマグネシウムを用いて形成されている請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記トロイダルコイルは、絶縁基板の表面に渦巻状に導体線を薄膜配線した複数の板状基板を前記ステータの内部空間で周方向に間欠的に配置して形成されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項７】
前記板状導体は、前記絶縁基板の裏面に表面側の導体線の巻き方向と同方向となるように導体線を渦巻状に薄膜配線している請求項６に記載のモータ。
【請求項８】
ステータ側の内周面には周方向にＮ極とＳ極とを交互に励磁する複数の電磁石を配置していると共に、ロータの外周面には回転方向と直交する方向に交互に横断しながら蛇行配線された導体線を設け、
前記導体線の各横断部の周方向ピッチは、前記ステータの前記各電磁石により励磁される複数のＮ極−Ｓ極間の周方向ピッチと合致され、
前記ロータの回転時に、一方向に電流が流れる横断部は前記ステータ側のＮ極に近接配置され、かつ、逆方向に電流が流れる横断部は前記ステータ側のＳ極に近接配置されるように前記電磁石の極性を制御し、
前記導体線の横断部を流れる電流と、前記電磁石のＮ極およびＳ極による磁界との作用により前記横断部に生じるローレンツ力で前記ロータを回転させることを特徴とするモータ。
【請求項９】
前記導体線は超電導材で形成されている請求項８に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローレンツ力を利用してロータを回転させるモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１７は従来より使用されている一般的なモータ１を示し、ステータ２のティース部２ａに電機子コイル３が集中巻きされていると共に、ロータ４の突出部４ａに界磁コイル５が集中巻きされ、ステータ２側の電機子コイル３とロータ４側の界磁コイル５との磁力の反発力を利用してロータ４のトルクを発生させている。しかし、ソレノイド型のコイル３、５では図１８（Ａ）に示すように外部に磁束が漏れるため、相手側のコイル３、５に磁場の変化がもたらされて逆起電力が生じる。この逆起電力は高回転になるほど大きくなるため、同じトルク、即ち、同じ電流値を維持しようと思えばコイル３、５に高電圧を印加しなければならず非効率である。
【０００３】
そこで、図１８（Ｂ）に示すように、円筒形状のコアに導体を巻き付けたトロイダル型のコイルを用いれば、無端であるため外部に磁束が漏れず高回転でも電機子に逆起電力を発生させず高効率とすることができる。
例えば、特開昭６１−３５１４５号公報では永久磁石による界磁とトロイダルコイルを用いた電機子との作用によりトルクを得るモータが開示されている。また、特開平６−２６１４７１号公報では電機子にトロイダル巻線を用いたモータが開示されている。
【０００４】
しかしながら、前記公報のモータはステータ側に永久磁石を使用しているため、モータの出力を制御するためにはロータ側のコイルの電流を制御しなければならず、ロータ側の配線等が複雑になり、回転するロータ側を極力簡素な構造にしたい要望に応えられない。また、近年は、電気自動車等に見られるように軽量で高出力のモータが要望されており、ステータとロータとの間での磁力の反発力を利用してトルクを得る原理以外にも、異なる原理による多様なモータの開発が望まれるところである。
【特許文献１】特開昭６１−３５１４５号公報
【特許文献２】特開平６−２６１４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、ロータ側の配線が簡素で、軽量・高出力が可能な新規な原理のモータを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、ステータ側の内周面に複数の電磁石を周方向配置していると共に、ロータ側にはトロイダルコイルを設け、
前記トロイダルコイルの周方向のコイルピッチは、前記ステータの前記各電磁石により励磁される複数のＮ極（あるいはＳ極）の周方向ピッチと合致され、
前記ロータの回転時に、前記トロイダルコイルの半径方向の最外部が前記ステータ側のＮ極（あるいはＳ極）に近接配置されるように前記電磁石の極性を制御し、
前記トロイダルコイルの最外部を流れる電流と、前記電磁石のＮ極（あるいはＳ極）による磁界との作用により前記トロイダルコイルに生じるローレンツ力で前記ロータを回転させることを特徴とするモータを提供している。
【０００７】
前記構成とすると、ステータとロータとの磁力の反発力によってトルクを得るのではなく、ステータ側の電磁石による磁界と、ロータ側のトロイダルコイルの最外部に流れる電流との作用により生じるローレンツ力を利用してロータの回転トルクを得ることができる。この際、回転するトロイダルコイルの最外部に近接している電磁石が常に同一極性となるように複数の電磁石の極性を制御することでトロイダルコイルを同一方向にスムーズに回転させることが可能となる。さらに、ロータ側のトロイダルコイルには一定方向の電流を供給すれば足りるので、ロータ側の配線を簡素にする要望にも応えることができる。
【０００８】
前記トロイダルコイルを第１のトロイダルコイルとし、前記ロータには前記第１のトロイダルコイルと中空軸線が一致するように重ねられる第２のトロイダルコイルを設け、前記第２のトロイダルコイルの導体線は前記第１のトロイダルコイルの導体線と周方向に交互に配置されるように巻回されると共に、前記第２のトロイダルコイルには前記第１のトロイダルコイルと逆方向の電流が供給され、
前記第２のトロイダルコイルの周方向のコイルピッチは、前記ステータの前記各電磁石により励磁される複数のＳ極（あるいはＮ極）の周方向ピッチと合致され、
前記ロータの回転時に、前記第２のトロイダルコイルの半径方向の最外部が前記ステータ側のＳ極（あるいはＮ極）に近接配置されるように前記電磁石の極性を制御し、
前記第２のトロイダルコイルの最外部を流れる電流と、前記電磁石のＳ極（あるいはＮ極）による磁界との作用により、前記第２のトロイダルコイルに対して前記第１のトロイダルコイルと同方向のローレンツ力を生じさせる構成としている。
【０００９】
前記構成とすると、第１トロイダルコイルとは逆方向に電流が流れる第２トロイダルコイルが、第１トロイダルコイルの最外部を合致させる極性とは逆の極性を有する電磁石に近接されるように制御することで、第２トロイダルコイルにも第１トロイダルコイルと同方向のローレンツ力が発生し、ロータの回転トルクを高出力化することができる。
【００１０】
前記トロイダルコイルは超電導材で形成されていることが好ましい。
【００１１】
ローレンツ力はトロイダルコイルに流れる電流値に比例するが、トロイダルコイルに超電導材を用いることで電流値を大幅に増大させることが可能となり、モータ出力を飛躍的に向上させることができる。
また、超電導材は自己磁場によって臨界電流が制限されることが知られているが、第１トロイダルコイルと第２トロイダルコイルとでは中空軸線を一致させながらも電流方向を逆としているので、各トロイダルコイルの中空軸線に沿って生じる磁束の向きが互いに逆方向となり磁場がキャンセルされる。よって、超電導材の臨界電流の低下を防止することができる利点がある。
【００１２】
前記トロイダルコイルは非磁性のコアに巻回されている。
【００１３】
即ち、前記モータはローレンツ力を利用して回転する原理のためトロイダルコイルは磁界を発生する必要がないので、コアに鉄心を用いずに軽量な非磁性のコアを用いてモータの軽量化を図ることができる。
具体的には、前記コアは、樹脂、繊維強化樹脂、アルミニウムあるいはマグネシウム等を用いて形成されていることが好ましい。
【００１４】
前記トロイダルコイルは、絶縁基板の表面に渦巻状に導体線を薄膜配線した複数の板状導体を前記ステータの内部空間で周方向に間欠的に配置して形成されている。
【００１５】
前記構成とすると、絶縁基板に薄膜の導体線を配線するため配線密度を大きくすることができるので、ステータの電磁石に近接するトロイダルコイルの電流密度が増加されてローレンツ力が増大でき、モータを高出力化することが可能になる。また、複数の板状導体を予め製造しておき、モータに組み付けるだけで済むので、導体線をロータに巻き付ける等の作業が不要になり製造効率が良好になる利点がある。
【００１６】
前記板状導体は、前記絶縁基板の裏面に表面側の導体線の巻き方向と同方向となるように導体線を渦巻状に薄膜配線している。
【００１７】
前記構成とすると、絶縁基板の両面に導体線を薄膜形成しているので、さらに電流密度を増加させて発生するローレンツ力を増大でき、モータの高出力化に貢献することができる。
【００１８】
また本発明は、ステータ側の内周面には周方向にＮ極とＳ極とを交互に励磁する複数の電磁石を配置していると共に、ロータの外周面には回転方向と直交する方向に交互に横断しながら蛇行配線された導体線を設け、
前記導体線の各横断部の周方向ピッチは、前記ステータの前記各電磁石により励磁される複数のＮ極−Ｓ極間の周方向ピッチと合致され、
前記ロータの回転時に、一方向に電流が流れる横断部は前記ステータ側のＮ極に近接配置され、かつ、逆方向に電流が流れる横断部は前記ステータ側のＳ極に近接配置されるように前記電磁石の極性を制御し、
前記導体線の横断部を流れる電流と、前記電磁石のＮ極およびＳ極による磁界との作用により前記横断部に生じるローレンツ力で前記ロータを回転させることを特徴とするモータを提供している。
【００１９】
前記構成とすると、導体線をロータの外周面に沿って一筆書きで蛇行形成しているので、ロータ回転方向に対して直交する方向に横断する部位に一方向に電流が流れる部分と逆の他方向に電流が流れる部分とが設けられる。したがって、２本の導体線を用いずに１本の導体線でもＮ極とＳ極との両方からの磁界の影響を受けてローレンツ力を生じさせることができ、モータを高出力化することが可能となる。また、導体線は、ロータの外周面に沿って布線するだけでよいので、製造が容易になると共に軽量化を図ることができる。
【００２０】
前記導体線は超電導材で形成されていると好ましい。
前記構成とすると、トロイダルコイルに超電導材を用いることで電流値を大幅に増大させることが可能となり、モータ出力を飛躍的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ステータ側の電磁石による磁界とロータ側のトロイダルコイルの最外部に流れる電流との作用により生じるローレンツ力を利用して回転トルクを得ることができる。この際、回転するトロイダルコイルの最外部に近接している電磁石が常に同一極性となるように複数の電磁石の極性を制御することでトロイダルコイルを同一方向にスムーズに回転させることが可能となる。また、ロータ側のトロイダルコイルには一定方向の電流を供給すれば足りるので、ロータ側の配線を簡素化することができる。
さらに、前記トロイダルコイルとは逆方向に電流が流れる第２トロイダルコイルをロータに設けることで、上記とは逆の極性を有する電磁石の磁界もローレンツ力として利用してロータの回転トルクを向上させることができる。また、コイル導体として超電導材を使用することで大電流化されてモータの高出力化に更に貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
先ず、ローレンツ力を利用したモータの基本原理について、簡単のために直線型のソレノイドコイルを用いて説明する。
図１に示すように、Ｎ極およびＳ極を有する電磁石６を設けると共にコイル７のピッチをＮ極のピッチに合致させて配置し、コイル７には一定方向の電流を供給している。すると、電磁石６のＮ極に近接したコイルのＸ点では、図２（Ａ）に示すように、電流とＮ極の磁束との作用により図中左方向のローレンツ力Ｆが発生する。また、電磁石６のＳ極に近接するコイルのＹ点では、図２（Ｂ）に示すように、逆方向に流れる電流とＳ極の磁束との作用により図中左方向のローレンツ力Ｆが発生する。そのローレンツ力によりコイルが図中左方向に移動した際には、図３に示すように、電磁石６の極性を反転させることで、Ｘ点はＮ極に近接すると共にＹ点はＳ極に近接し、図中左方向のローレンツ力が発生する。このように、電磁石６の励磁状態を変えてＮ極とＳ極とをコイル７の位置に合わせて反転制御することで、常に一方向のローレンツ力を得ることができる。
【００２３】
次に、上記のような原理を利用したモータ１０について説明する。
図４および図５は第１実施形態を示す。
図４に示すように、ステータ１１には周方向に等間隔に突出したティース部１１ａにコイル１２、１３を集中巻きして電磁石１６、１７を形成する。コイル１２、１３には電流の向きを制御する制御手段（図示せず）が接続されており電磁石１６と電磁石１７とは周方向に交互に配置されて極性が反対となるように励磁される。つまり、電磁石１６がＮ極である時は電磁石１７がＳ極となる一方、電磁石１６がＳ極となるときは電磁石１７がＳ極となるように各コイル１２、１３の電流方向を制御している。
【００２４】
ロータ１４は、図５に示すように、円筒状のコア１８を有すると共にコア１８には図示しない回転シャフトが固定されている。コア１８は非磁性体であり、具体的には合成樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）、アルミニウムあるいはマグネシウムなどの材料を用いている。コア１８にはテープ状の超電導材を周方向に向けて螺旋状に巻回することでトロイダルコイル１５を形成している。超電導材としてはビスマス系超電導線材を使用しているが、イットリウム系、タリウム系、ビスマス系の酸化物等のセラミック材を用いても構わない。なお、トロイダルコイル１５には公知のブラシを用いて或いはブラシレスで電源から給電されている。
【００２５】
トロイダルコイル１５はステータ１１のＮ極の数（本実施形態では３つ）に合わせて３周巻きとしていると共に、トロイダルコイル１５の半径方向の最外部１５ａのコイルピッチはステータ１１側のＮ極の周方向ピッチに合致するようにしている。また、トロイダルコイル１５の最外部１５ａの横断方向は、コア１８の回転方向と直交する方向としている。
【００２６】
前記構成とすることで、トロイダルコイル１５の半径方向の最外部１５ａには、ステータ１１の電磁石１６のＮ極磁界により、図２（Ａ）に示したようなローレンツ力が働いてロータ１４が反時計回りに回転する。そして、回転したロータ１４のトロイダルコイル１５の最外部１５ａがステータ１１の一方の電磁石１７に近接すると、コイル１２、１３の電流方向を反転してＮ極とＳ極を反転させ、電磁石１７がＮ極となるように制御する。そうすると、同様の原理で、電磁石１７のＮ極磁界によりトロイダルコイル１５に反時計回りのローレンツ力が働く。
このように、回転するトロイダルコイル１５の最外部１５ａに近接している電磁石１６、１７が常に同一極性となるように複数の電磁石１６、１７の極性を制御することでトロイダルコイル１５を同一方向にスムーズに回転する。また、ロータ１４側のトロイダルコイル１５には一定方向の電流を供給するだけであるのでロータ１４側の配線を簡素化できる。
【００２７】
図６は第２実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、ロータ２０の円筒状のコア２１の中空径を大きくすると共に、トロイダルコイル２２のコイルエンド２２ｃを半径方向に対して傾斜させて巻回している点である。
【００２８】
トロイダルコイル２２の半径方向の最外部２２ａはステータ１１のＮ極の電磁石１６に近接させると共に、トロイダルコイル２２の半径方向の最内部２２ｂはＳ極の電磁石１７に近接させている。こうすることで、トロイダルコイル２２の最外部２２ａには、ステータ１１の電磁石１６のＮ極磁界により、図２（Ａ）に示したようなローレンツ力が働くと共に、最外部２２ａとは逆方向に電流が流れる最内部２２ｂにも電磁石１７のＳ極磁界により図２（Ｂ）に示したような同方向のローレンツ力が働く。したがって、トロイダルコイル２２のローレンツ力の発生のためにステータ１１のＮ極のみならずＳ極も寄与するため、ロータ２２の回転トルクを高出力化することができる。なお、他の構成は第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図７は第３実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、ステータ２５側に電磁石２７、２８を形成するためにコイル２６を分布巻きして三相交流を供給している点である。
【００３０】
ステータ２５の内周面に切り欠かれた溝部２５ａに導線を通して分布巻きコイル２６を形成し、位相が１２０°ずつズレている三相交流（ｕ、ｖ、ｗ）を制御手段（図示せず）から供給し、３つのＮ極と３つのＳ極とが周方向に交互に配置された各電磁石２７、２８が形成される。ロータ１４は第１実施形態と同様であり、ステータ２５のＮ極がトロイダルコイル１５の最外部１５ａに位置されるようになっている。
電源から各コイル２６に三相交流が供給されることで、各コイル２６への給電の位相ズレにより磁界が回転し、ローレンツ力によるロータ１４の回転に磁界が追従される。なお、ローレンツ力による回転原理は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
図９は第４実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、ロータ３１のコア１８に第１トロイダルコイル１５と第２トロイダルコイル３２とを設けて二重トロイダルコイルとしている点である。
【００３２】
先ず、二重トロイダルコイルの動作原理を簡単のために直線型のソレノイドコイルを用いて説明する。
図８に示すように、電磁石６のＮ極のピッチに合わせた第１コイル７とは別に、電磁石６のＳ極にピッチを合わせた第２コイル８を重ねて配置し、第２コイル８の電流方向は第１コイル７の電流方向と逆方向としている。すると、電磁石６のＮ極に近接した第１コイル７のＸ点では、図２（Ａ）に示すように図中左方向のローレンツ力Ｆが発生するが、電磁石６のＳ極に近接した第２コイル８のＺ点では、図２（Ｂ）と同様の原理で図中左方向のローレンツ力Ｆが発生する。したがって、２つのコイル７、８は強いローレンツ力で同方向に変位される。なお、２つのコイル７、８は中空軸線が一致すると共に互いの電流方向が逆になっているので、コイル７、８の中空軸線に沿って発生する磁束の向きが互いに逆方向となり磁場がキャンセルされるようになっている。
【００３３】
次に、上記のような原理を利用したモータ３０について説明する。
ロータ３１は、図１０に示すように、円筒状のコア１８に超電導材を螺旋状に巻回することで第１トロイダルコイル１５を形成すると共に、別の超電導材をコア１８に螺旋状に巻回することで中空軸線が一致する第２トロイダルコイル３２を形成している。
【００３４】
第１トロイダルコイル１５はステータ１１のＮ極の数（本実施形態では３つ）に合わせて３周巻きとしていると共に、第２トロイダルコイル３２はＳ極の数（本実施形態では３つ）に合わせて３周巻きとし、第１、第２トロイダルコイル１５、３２の最外部１５ａ、３２ａの横断方向はコア１８の回転方向と直交する方向としている。また、第１トロイダルコイル１５と第２トロイダルコイル３２とでは給電する電流方向を逆転させている。
【００３５】
前記構成とすると、第１トロイダルコイル１５の最外部１５ａと第２トロイダルコイル３２の最外部３２ａとには、図８で説明した原理により反時計回りにローレンツ力が発生し、ロータ３１を回転させることができる。また、第１トロイダルコイル１５の中空軸線に沿って生じる磁束と、第２トロイダルコイル３２の中空軸線に沿って生じる磁束とが相殺されて磁場がキャンセルされるので、第１、第２トロイダルコイル１５、３２を構成する超電導材の臨界電流が低下するのが防止され、モータ３０を高出力化することができる。なお、本実施形態では、第１トロイダルコイル１５と第２トロイダルコイル３２とを別体としているが、１本の超電導線で連続的に形成しても構わない。
【００３６】
図１１は第５実施形態を示す。
本実施形態は、ロータに超電導材をコイル状に巻回するのではなく、ロータ３４の外周面に沿って蛇行状に超電導線を布線している。  
【００３７】
ロータ３４の端縁の所要位置にはリブ３４ａが立設され、超電導線３５をリブ３４ａに掛けて位置決めし、回転方向と直交する方向に交互に横断しながら蛇行配線している。なお、ステータの構成は第１実施形態と同様とする。
超電導線３５の横断部３５ａ、３５ｂの周方向ピッチは、ステータ１１の各電磁石１６、１７により励磁される複数のＮ極−Ｓ極間の周方向ピッチと合致され、一方向に電流が流れる横断部３５ａはＮ極と近接され、他方向に電流が流れる横断部３５ｂはＳ極と近接されるように制御している。
【００３８】
前記構成とすると、２本の超電導線を用いなくても第４実施形態と同様にＮ極とＳ極との両方からの磁界の影響を受けて強いローレンツ力が発生し、モータを高出力化することが可能となる。また、超電導線３５は、ロータ３４の外周面に沿って布線するだけでよいので、製造効率が向上すると共に軽量化を図ることができる。さらに、ロータ３４の回転に寄与しない部位３５ｃを少量に抑えることができるので、超電導線３５の使用量を低減できコストダウンにも貢献する。
【００３９】
図１２および図１３は第６実施形態を示す。
本実施形態は、環状の絶縁基板４５の両面に渦巻状に超電導線４１、４６を薄膜形成した３つの板状導体４０をステータ１１の内部空間で周方向に間欠的に配置してトロイダルコイル４９を形成している。
【００４０】
板状導体４０は、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁基板４５の表面に超電導線４１を渦巻状に薄膜形成すると共に、裏面にも超電導線４６を同方向に渦巻状に薄膜形成し、絶縁基板４５を貫通した接続部４４で互いの超電導線４１、４６を電気接続している。つまり、電流は表面側の超電導線４１を外周側から内周側に向かって流れた後、裏面にまわって内周側から外周側へと同方向に流れる。
なお、超電導線４１、４６には電源と接続される端子部４２、４３が突出している。
【００４１】
図１３に示すように、３枚の板状導体４０の中心孔４５ａをリング状のコア４８に通して１２０°間隔でスペーサ（図示せず）等を用いて位置決め固定し、ロータとなるトロイダルコイル４９を形成している。また、ステータ１１は第１実施形態と同様の構成である。つまり、トロイダルコイル４９を構成する板状導体４０の最外部のピッチがステータ１１側のＮ極の周方向ピッチに合致するようにしている。
全ての板状導体４０の超電導線４１、４６に同一方向に電流を流すことで、板状導体４０のステータ１１側に位置する超電導線４１、４６に、ステータ１１のＮ極磁界によりローレンツ力が働いてトロイダルコイル４９が反時計回りに回転する。
【００４２】
前記構成とすると、絶縁基板４５に超電導線４１、４６を薄膜形成するため配線密度が大きく、ステータ１１のＮ極に近接するトロイダルコイル４９の電流密度を大きく、即ち、ローレンツ力を大きくすることができ、モータ４７の高出力化が図られる。また、複数の板状導体４０を予め製造しておき、リング状のコア４８に組み付けるだけで済むので、製造効率が向上する。なお、本実施形態では板状導体４０を円環状としているが、絶縁基板の表面に超電導線が渦巻状に巻回されるものであれば、長円形状や矩形状等あらゆる形状であっても構わない。また、他の構成・原理は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４３】
図１４は第７実施形態を示す。
第６実施形態との相違点は、６枚の板状導体４０Ａ、４０Ｂを６０°間隔で周方向に設け、それらのうち１２０°間隔で配置された３つの板状導体４０Ａの電流方向を他方の３つの板状導体４０Ｂの電流方向と逆にしている点である。
こうすることで、第４実施形態と同様の原理により一方向のローレンツ力が発生し、ロータを構成するトロイダルコイル５１を回転させることができる。また、板状導体４０Ａの中空軸線に沿って生じる磁束と、板状導体４０Ｂの中空軸線に沿って生じる磁束とが相殺されて磁場がキャンセルされるので、板状導体４０Ａ、４０Ｂの超電導線４１、４６の臨界電流が低下するのが防止され、モータ５０を高出力化することができる。
【００４４】
図１５は第８実施形態を示す。
本実施形態では、ロータ５３の外周面において周方向に１２０°間隔でスリット５３ａを形成し、板状導体４０をスリット５３ａに差し込んで固定している。なお、他の構成は第６実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００４５】
図１６は第９実施形態を示す。
本実施形態は、ロータ５５の外周面において支持部５６を周方向に１２０°間隔で突設し、支持部５６の先端には断面コ字状の把持部５７を備えており、板状導体４０を把持部５７に差し込んで固定している。なお、他の構成は第６実施形態と同様であるため説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の基本原理を説明する図面である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）はコイルに生じるローレンツ力を説明する図面である。
【図３】コイル移動後の図面である。
【図４】第１実施形態のモータを示す断面図である。
【図５】ロータの斜視図である。
【図６】第２実施形態のモータを示す断面図である。
【図７】第３実施形態のモータを示す断面図である。
【図８】二重トロイダルコイルの基本原理を説明する図面である。
【図９】第４実施形態のモータを示す断面図である。
【図１０】ロータの斜視図である。
【図１１】第５実施形態のロータの斜視図である。
【図１２】（Ａ）は板状導体の正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１３】第６実施形態のモータを示す断面図である。
【図１４】第７実施形態のモータを示す断面図である。
【図１５】第８実施形態のロータを示す斜視図である。
【図１６】第９実施形態のロータを示す断面図である。
【図１７】従来のモータを示す断面図である。
【図１８】（Ａ）はソレノイドコイルを示す図面、（Ｂ）はトロイダルコイルを示す図面である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、３０、４７、５０    モータ
１１、２５    ステータ
１２、１３、２６    コイル
１４、２０、３１、３４、５３、５５    ロータ
１５、２２、４９、５１    （第１）トロイダルコイル
１５ａ、２２ａ、３２ａ  最外部
１６、１７、２７、２８    電磁石
１８、４８    コア
３２    第２トロイダルコイル
３４ａ  リブ
３５、４１、４６    超電導線
３５ａ、３５ｂ  横断部
４０    板状導体
４４    接続部
４５    絶縁基板
５３ａ  スリット
５６    支持部
５７    把持部
【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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