(57)【要約】  【課題】コイルへの給電構造等を簡素化できるようにする。  【解決手段】駆動軸１３に外嵌固定された回転子１１に対して径方向に空隙をあけて電機子１２を配置しているラジアルギャップ型モータ１０において、固定子１２の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される電機子コイル２３を固定配置していると共に、回転子１１の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された１つの界磁コイル１８が固定配置され、回転子１１には一端面が界磁コイル１８の内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が電機子コイル２３に対向する磁性体からなる第１誘導子１５と、一端面が界磁コイル１８の外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が電機子コイル２３に対向する磁性体からなる第２誘導子１６とが周方向に交互に配置されている。あるいは、界磁コイルと電機子コイルの配置を逆としている。  【選択図】図１
2006345661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータにおいて、
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される電機子コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された１つの界磁コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記界磁コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第１誘導子と、一端面が前記界磁コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第２誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータ。
【請求項２】
駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータにおいて、
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される界磁コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された１つの電機子コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記電機子コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第１誘導子と、一端面が前記電機子コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第２誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータ。
【請求項３】
前記駆動軸は磁性体で、かつ、前記第１誘導子は一端面が前記駆動軸に接続されると共に他端面が前記固定子の内周面に固定された前記電機子コイル又は前記界磁コイルに対向され、
前記回転子の軸線方向の側方に配置される前記界磁コイル又は前記電機子コイルの内周側で発生する磁極は前記駆動軸を介して前記第１誘導子に誘導される構成としている請求項１または請求項２に記載のラジアルギャップ型モータ。
【請求項４】
前記回転子の軸線方向の側方に配置される前記界磁コイル又は前記電機子コイルの内周側あるいは／および外周側には、磁性体からなるヨークが配置されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型モータ。
【請求項５】
前記界磁コイルと前記電機子コイルの少なくとも一方は超電導線材で形成されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型モータ。
【請求項６】
前記第１誘導子および前記第２誘導子の断面積は一端から他端まで一定としている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型モータ。
【請求項７】
前記第１誘導子の断面積と前記第２誘導子の断面積は略同一としている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のラジアルギャップ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開昭５４−１１６６１０号公報や特開平６−８６５１７号公報に開示された発電機では、図１４に示すように、回転軸１が外筒となるブラケット２にベアリング３を介して貫通し、回転軸１に外嵌固定された継鉄４の外周に界磁巻線５を設けていると共に界磁巻線５の左右から交互に突出する爪形磁極６、７を設け、全体として回転子を形成している。一方、ブラケット２には、爪形磁極６、７に対向して電機子巻線８を設けている。また、界磁巻線５への電力供給は、スリップリング９を介して摺動自在に給電する構成としている。
【０００３】
例えば、スリップリング９を介して界磁巻線５に直流を供給することで界磁巻線５の図中右側にＮ極が発生し且つ図中左側にＳ極が発生する場合を考えると、右側から突出する爪形磁極６にＮ極が誘導され、左側から突出する爪形磁極７にＳ極が誘導される。即ち、駆動軸１を中心として巻回された界磁巻線５を１つ設けるだけで、回転子の外周側に複数のＮ極およびＳ極を周方向の交互に発生させることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、界磁巻線５は回転子の一部として形成されており、回転運動を行う界磁巻線５への給電はスリップリング９を介して摺動接触にて行わねばならず、構造が複雑化してしまうと共に、スリップリング９での接触摩耗による低寿命化の問題や、スリップリング９での摺動接触が不安定化すると給電も安定しないという問題がある。
【特許文献１】特開昭５４−１１６６１０号公報
【特許文献２】特開平６−８６５１７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、前記問題に鑑みてなされたもので、コイルへの給電構造等を簡素化できるように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】
前記課題を解決するため、第１の発明では、駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータにおいて、
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される電機子コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された１つの界磁コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記界磁コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第１誘導子と、一端面が前記界磁コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記電機子コイルに対向する磁性体からなる第２誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータを提供している。
【０００７】
前記構成とすると、回転子の外周に磁極を発生させるための界磁コイルは回転せずに固定配置されるので、界磁コイルへの給電にスリップリング等の摺接部材を用いる必要がなくなり構造を簡素化できると共に、スリップリング等での接触摩耗による低寿命化の問題や給電不安定の問題も解消することが可能となる。
また、回転子が回転しても、第１誘導子は界磁コイルの外周側に沿って円周上を移動し、第２誘導子は界磁コイルの内周側に沿って円周上を移動するので、第１誘導子と第２誘導子には常に互いに逆極性が誘導される。よって、電機子コイルで発生する磁極との反発／吸引力により回転子が回転駆動される。なお、界磁コイルの内外周には磁束を集めるヨークを固定配置しても好ましい。
【０００８】
第２の発明では、第１の発明の電機子コイルと界磁コイルの配置位置を逆としている。
即ち、駆動軸に外嵌固定された回転子に対して径方向に空隙をあけて固定子を配置しているラジアルギャップ型モータにおいて、
前記固定子の内周面には周方向に交互に逆磁性が励磁される界磁コイルを固定配置していると共に、前記回転子の軸線方向の側方に軸線回りの円環状に巻回された１つの電機子コイルが固定配置され、
前記回転子には、一端面が前記電機子コイルの内周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第１誘導子と、一端面が前記電機子コイルの外周側で発生する磁極に対向すると共に他端面が前記界磁コイルに対向する磁性体からなる第２誘導子とが周方向に交互に配置されていることを特徴とするラジアルギャップ型モータを提供している。
【０００９】
前記第１の発明、第２の発明とも、電機子コイルには交流を通電する一方、界磁コイルには直流を通電している構成は同じである。
第２の発明においても、回転子の外周に磁極を発生させるための電機子コイルは回転せずに固定配置されるので、電機子コイルへの給電にスリップリング等の摺接部材を用いる必要がない。
また、第１の発明と同様に、回転子が回転しても、第１誘導子は電機子コイルの外周側に沿って円周上を移動し、第２誘導子は電機子コイルの内周側に沿って円周上を移動するので、第１誘導子と第２誘導子には常に互いに逆極性が誘導される。よって、界磁コイルで発生する磁極との反発／吸引力により回転子が回転駆動される。
【００１０】
前記駆動軸は磁性体で、かつ、前記第１誘導子は一端面が前記駆動軸に接続されると共に、他端面が前記固定子の内周面に固定された電機子コイル又は界磁コイルに対向され、
前記回転子の軸線方向の側方に配置される界磁コイル又は電機子コイルの内周側で発生する磁極は前記駆動軸を介して前記第１誘導子に誘導される構成とすることが好ましい。
【００１１】
前記構成とすると、回転子の軸線方向の側方に配置される界磁コイルまたは電機子コイルの内周側に発生した磁極は既存の磁性体からなる駆動軸を利用して第２誘導子へ導かれるので、界磁コイルまたは電機子コイルの内周側に特別な部材を配置する必要がなくなり、モータを小径化しやくなる利点もある。
【００１２】
前記回転子の軸線方向の側方に配置される界磁コイル又は電機子コイルの内周側あるいは／および外周側には、磁性体からなるヨークが配置されることが好ましい。
前記構成とすると、界磁コイルにより励磁される内外周の磁極が磁性体からなるヨークにより収束されて磁束の指向性を高めることができる。
【００１３】
前記第１の発明、第２の発明のいずれにおいても、界磁コイルと前記電機子コイルの少なくとも一方は超電導線材で形成されていると好ましい。
【００１４】
界磁コイルと各誘導子との間や、各誘導子と電機子コイルとの間には所定の空隙が設けられるために磁気抵抗が増大し、想定外の方向に磁束が流れる漏れ磁束が発生して、出力に寄与する磁束が小さくなる場合が考えられる。そこで、界磁コイルと電機子コイルの一方あるいは両方を超電導線材で形成することで、発熱の心配がなく大電流を給電することが可能となり、発生する磁束を大幅に強化できる。よって、漏れ磁束が発生したとしても磁束全体が増加しているために出力に寄与する磁束も増大し、高出力化を図ることができる。また、超電導化を図ることで大電流密度が得られるため、各コイルを小さくすることができ、モータを小型軽量化できる。
【００１５】
また、所要の超電導性能を発揮させるため超電導線材を冷却する構造を設ける場合を考えても、前述したように、界磁コイルおよび電機子コイルの両方が固定配置されて回転しないので、冷媒供給路やシール構造等の設計が簡単になり、冷却構造を簡素化することが可能となる。
【００１６】
前記第１誘導子および前記第２誘導子の断面積は一端から他端まで一定としていると好ましい。
該構成とすると、界磁コイルで発生して各誘導子に導入された磁束が誘導子内で飽和しにくくなるので、電機子コイルへと効率良く磁束を導くことができる。
【００１７】
また、前記第１誘導子の断面積と前記第２誘導子の断面積は略同一としていると好ましい。
前記構成とすると、各誘導子の断面積を均一にすることで、電機子コイルとの間で発生する吸引／反発力が一定となり、回転子の回転バランスを安定化することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、回転子の外周に磁極を発生させるための界磁コイルまたは電機子は回転せずに固定配置されるので、界磁コイルまたは電機子コイルへの給電にスリップリング等の摺接部材を用いる必要がなくなり構造を簡素化できると共に、スリップリング等での接触摩耗による低寿命化や給電不安定の問題も解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は第１実施形態を示す。
本実施形態のラジアルギャップ型モータ１０は、駆動軸１３に回転子１１が外嵌固定され、回転子１１の軸線方向の側方にヨーク１７に埋設された界磁コイル１８が固定配置され、回転子１１や界磁コイル１８等が断面円筒状の固定子１２で囲繞されている。
【００２０】
ヨーク１７は、図１および図２に示すように、駆動軸１３の周囲に空隙をあけた状態で固定子１２の壁面に固定され、回転子１１に向けた軸線方向の突出量が大で駆動軸１３に遊嵌される小径円筒部１７ａと、小径円筒部１７ａの後端縁から径方向に突出した円環部１７ｂと、円環部１７ｂの外周端から回転子１１に向けて突出し且つ該突出量が小である大径円筒部１７ｃとを備えている。なお、ヨーク１７は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。
ヨーク１７の小径円筒部１７ａ、円環部１７ｂおよび大径円筒部１７ｃで形成される円環状凹部には円環状の断熱冷媒容器１９が収容され、断熱冷媒容器１９の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル１８が収容されている。即ち、１つの界磁コイル１８が軸線回りの円環状に配置されている。断熱冷媒容器１９は二重壁の間に真空層を介設した真空断熱構造としている。また、界磁コイル１８は、ビスマス系やイットリウム系等の超電導線材で形成されている。
【００２１】
回転子１１は、図３に示すように、駆動軸１３に外嵌固定される非磁性体からなる支持部１４と、支持部１４の外周面に周方向に交互に取り付けられた第１誘導子１５および第２誘導子１６とを備えている。
第１誘導子１５は、図１に示すように、支持部１４の外周面に貼り付けられた平板部１５ａと、平板部１５ａからＬ字状に側方に突出して先端がヨーク１７の小径円筒部１７ａに近接された突出部１５ｂとを備えている。
第２誘導子１６は、図２に示すように、支持部１４の外周面に貼り付けられた平板部１６ａと、平板部１６ａから側方に延出して先端がヨーク１７の大径円筒部１７ｃに近接された突出部１６ｂとを備えている。
【００２２】
第１誘導子１５および第２誘導子１６は、突出部１５ｂ、１６ｂ側の一端から平板部１５ａ、１６ａ側の他端まで断面積を一定としている。また、第１誘導子１５と第２誘導子１６の断面積は互いに略同一としている。
なお、各誘導子１５、１６は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。また、支持部１４は、例えばＦＲＰ等の非磁性体で形成されている。
【００２３】
固定子１２は、回転子１１や界磁コイル１８等を囲繞する断面円筒状のハウジング部２０と、ハウジング部２０を貫通する駆動軸１３を回転自在に支持する軸受２１、２２と、ハウジング部２０の内周面側に周方向に等間隔をあけて取り付けられた超電導線材からなる電機子コイル２３と、電機子コイル２３を収容する断熱冷媒容器２４とを備えている。
断熱冷媒容器２４は二重壁の間に真空層を介設した真空断熱構造とし、内部に液体窒素等の冷媒が供給されている。電機子コイル２３は、ビスマス系やイットリウム系等の超電導線材で形成されている。
【００２４】
界磁コイル１８は図示しない給電装置より直流が供給されて界磁の役目を果たすと共に、電機子コイル２３は図示しない給電装置より交流が供給されて電機子の役目を果たす。また、断熱冷媒容器１９、２４には図示しない冷却配管により液体窒素等の冷媒が循環供給されることで、各コイル１８、２３は極低温に保たれている。
【００２５】
次に、ラジアルギャップ型モータ１０の動作原理について説明する。
界磁コイル１８に直流を給電すると、例えば内周側にＮ極が発生すると共に外周側にＳ極が発生する。その結果、図１に示すように、Ｎ極側の磁束がヨーク１７の小径円筒部１７ａより突出部１５ｂを介して第１誘導子１５内に導入され、電機子コイル２３と対向する平板部１５ａにＮ極磁束が現れる。また、図２に示すように、Ｓ極側の磁束がヨーク１７の大径円筒部１７ｃより突出部１６ｂを介して第２誘導子１６内に導入され、電機子コイル２３と対向する平板部１６ａにＳ極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル２３に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル２３と各誘導子１５、１６の間で吸引／反発力が発生し、回転子１１が回転して駆動軸１３が駆動される。
【００２６】
以上の構成とすると、電機子コイル２３と界磁コイル１８の両方が回転せず、各誘導子１５、１６が取り付けられた回転子１１のみが駆動軸１３と共に回転するので、各コイル１８、２３への給電にスリップリング等の摺接部材が不要となり、給電構造のの簡素化および給電安定化を図られると共にモータの長寿命化にも貢献する。また、液体窒素等の冷媒の供給対象である断熱冷媒容器１９、２４も固定されて回転しないので、冷却配管（図示せず）やシール構造等の設計が容易となり冷却構造も簡素化できる。
【００２７】
図４乃至図６は第３実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、磁性体からなる駆動軸１３を磁束誘導に利用している点である。
【００２８】
本実施形態のラジアルギャップ型モータ３０のヨーク３５は、図４および図５に示すように、磁性体からなる駆動軸１３の周囲に空隙をあけた状態で固定子１２の壁面に固定された円環部３５ａと、円環部３５ａの外周端から回転子３１に向けて突出した円筒部３５ｂとを備えている。なお、ヨーク３５は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。
ヨーク３５の円環部３５ａおよび円筒部３５ｂで形成される内部空間には円環状の断熱冷媒容器１９が収容され、断熱冷媒容器１９の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル１８が収容されている。
【００２９】
回転子３１は、図６に示すように、駆動軸１３の外周面から径方向の四方に突出した第１誘導子３２と、第１誘導子３２以外の空間を埋めるように配置された非磁性体からなる支持部３３と、支持部３３の外周面で第１誘導子３２の間に取り付けられた第２誘導子３４とを備えている。
第１誘導子３２は、図４に示すように、径方向内側の一端部３２ａが駆動軸１３に接続される一方、径方向外側の他端部３２ｂが電機子コイル２３に対向されている。
第２誘導子３４は、図５に示すように、支持部３３の外周面に貼り付けられた平板部３４ａと、平板部３４ａから側方に延出して先端がヨーク３５の円筒部３５ｂに近接された突出部３４ｂとを備えている。
【００３０】
第１誘導子３２は、一端部３２ａから他端部３２ｂまで断面積を一定としている。第２誘導子３４は、突出部３４ｂ側の一端から平板部３４ａ側の他端まで断面積を一定としている。また、第１誘導子３２と第２誘導子３４の断面積は互いに略同一としている。
各誘導子３２、３４は、例えば、パーメンダー、珪素鋼板、鉄、パーマロイや圧粉磁性体などの磁性体で形成されている。また、支持部３３は、例えばＦＲＰ等の非磁性体で形成されている。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。
【００３１】
次に、ラジアルギャップ型モータ３０の動作原理について説明する。
界磁コイル１８に直流を給電すると、例えば内周側にＮ極が発生すると共に外周側にＳ極が発生する。図４に示すように、Ｎ極側の磁束が磁性体からなる駆動軸１３を介して第１誘導子３２内に導入され、電機子コイル２３と対向する他端部３２ｂにＮ極磁束が現れる。また、図５に示すように、Ｓ極側の磁束がヨーク３５の円筒部３５ｂより突出部３４ｂを介して第２誘導子３４内に導入され、電機子コイル２３と対向する平板部３４ａにＳ極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル２３に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル２３と各誘導子３２、３４の間で吸引／反発力が発生し、回転子３１が回転して駆動軸１３が駆動される。
【００３２】
以上の構成とすると、界磁コイル１８の内周側に発生したＮ極磁束は磁性体からなる駆動軸１３を利用して第２誘導子３２へと導れるので、界磁コイル１８の内周側にヨークを配置する必要がなくなり、モータ３０が全体として小径化される。
【００３３】
図７および図８は第３実施形態を示す。
第２実施形態との相違点は、駆動軸４１の一端部４１ａが固定子４２の内部に配置されて片持ち状態となっている点である。
【００３４】
本実施形態のラジアルギャップ型モータ４０の固定子４２は、回転子３１や界磁コイル１８等を囲繞する断面円筒状のハウジング部４３と、ハウジング部４３を貫通する駆動軸４１を回転自在に支持する軸受２１と、ハウジング部４３の内周面側に周方向に等間隔をあけて取り付けられた超電導線材からなる電機子コイル２３と、電機子コイル２３を収容する断熱冷媒容器２４とを備えている。
【００３５】
ヨーク４４は、図７および図８に示すように、円盤状の磁性体で回転子３１との対向面側に環状溝４４ａが凹設されており、環状溝４４ａの外周側に円筒状に形成された外周円筒部４４ｂ、環状溝４４ａの内周側に円柱状に形成された中心部４４ｃを備えている。ヨーク４４の環状溝４４ａには円環状の断熱冷媒容器１９が収容され、断熱冷媒容器１９の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル１８が収容されている。
なお、他の構成は第２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。
【００３６】
次に、ラジアルギャップ型モータ４０の動作原理について説明する。
界磁コイル１８に直流を給電すると、例えば内周側にＮ極が発生すると共に外周側にＳ極が発生する。図７に示すように、Ｎ極側の磁束がヨーク４４の中心部４４ｃより磁性体からなる駆動軸１３を介して第１誘導子３２内に導入され、電機子コイル２３と対向する他端部３２ｂにＮ極磁束が現れる。また、図８に示すように、Ｓ極側の磁束がヨーク４４の外周円筒部４４ｂより突出部３４ｂを介して第２誘導子３４内に導入され、電機子コイル２３と対向する平板部３４ａにＳ極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル２３に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル２３と各誘導子３２、３４の間で吸引／反発力が発生し、回転子３１が回転して駆動軸１３が駆動される。
【００３７】
図９および図１０は第４実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、界磁コイル１８および断熱冷媒容器１９の内外周にヨークを設けていない点である。
【００３８】
本実施形態のラジアルギャップ型モータ５０は、超電導線材からなる軸線回りの界磁コイル１８を収容した円環状の断熱冷媒容器１９が固定子１２のハウジング部２０の壁面に直接固定されている。
回転子５１は、駆動軸１３に外嵌固定される非磁性体からなる支持部１４と、支持部１４の外周面に周方向に交互に取り付けられた第１誘導子５２および第２誘導子５３とを備えている。
第１誘導子５２は、図９に示すように、支持部１４の外周面に貼り付けられた平板部５２ａと、平板部５２ａからＬ字状に側方に突出した縮径部５２ｂと、縮径部５２ｂの内周端から側方に突出して先端が界磁コイル１８の内周側に近接された突出部５２ｃとを備えている。
第２誘導子５３は、図１０に示すように、支持部１４の外周面に貼り付けられた平板部５３ａと、平板部５３ａから側方に延出して先端が界磁コイル１８の外周側に近接された突出部５３ｂとを備えている。
第１誘導子５２および第２誘導子５３は、突出部５２ｃ、５３ｂ側の一端から平板部５２ａ、５３ａ側の他端まで断面積を一定としている。また、第１誘導子５２と第２誘導子５３の断面積は互いに略同一としている。
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。
【００３９】
次に、ラジアルギャップ型モータ５０の動作原理について説明する。
界磁コイル１８に直流を給電すると、例えば内周側にＮ極が発生すると共に外周側にＳ極が発生する。図９に示すように、Ｎ極側の磁束が突出部５２ｃを介して第１誘導子５２内に導入され、電機子コイル２３と対向する平板部５２ａにＮ極磁束が現れる。また、図１０に示すように、Ｓ極側の磁束が突出部５３ｂを介して第２誘導子５３内に導入され、電機子コイル２３と対向する平板部５３ａにＳ極磁束が現れる。
この状態より、電機子コイル２３に交流を給電して周方向の交互に周期的に逆磁性を励磁させると、電機子コイル２３と各誘導子５２、５３の間で吸引／反発力が発生し、回転子５１が回転して駆動軸１３が駆動される。
【００４０】
以上の構成とすると、界磁コイル１８および断熱冷媒容器１９の内外周にヨークを設けていないので、モータ５０を全体として軽量化することができる。
【００４１】
図１１および図１２は第５実施形態を示す。
第１実施形態との相違点は、１つの駆動軸１３に回転子１１を複数取り付けている点である。
【００４２】
本実施形態のラジアルギャップ型モータ６０は、駆動軸１３に２つの回転子１１が外嵌固定され、２つの回転子１１の間にヨーク６３に埋設された一対の界磁コイル１８が固定配置され、各回転子１１や各界磁コイル１８等が断面円筒状の固定子６１で囲繞されている。
【００４３】
ヨーク６３は、駆動軸１３の周囲に空隙をあけた状態で固定子６１の壁面に固定され、両側の回転子１１に向けた軸線方向の突出量が大で駆動軸１３に遊嵌される小径円筒部６３ａと、小径円筒部６３ａの中間部から径方向に突出した円環部６３ｂと、円環部６３ｂの外周端から両側の回転子１１に向けて突出し且つ該突出量が小である大径円筒部６３ｃとを備えている。
ヨーク６３の小径円筒部６３ａ、円環部６３ｂおよび大径円筒部６３ｃで形成される両側一対の円環状凹部にはそれぞれ円環状の断熱冷媒容器１９が収容され、各断熱冷媒容器１９の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる界磁コイル１８が収容されている。即ち、２つの界磁コイル１８が軸線回りの円環状に並設されている。
【００４４】
回転子１１は、第１実施形態と同構造で、駆動軸１３に外嵌固定される非磁性体からなる支持部１４と、支持部１４の外周面に周方向に交互に取り付けられた第１誘導子１５および第２誘導子１６とを備えている。
【００４５】
固定子６１は、一対の回転子１１や各界磁コイル１８等を囲繞する断面円筒状のハウジング部６２と、ハウジング部６２を貫通する駆動軸１３を回転自在に支持する軸受２１、２２と、一対の回転子１１の夫々に対応してハウジング部６２の内周面側に周方向に等間隔をあけて取り付けられた超電導線材からなる電機子コイル２３と、電機子コイル２３を収容する断熱冷媒容器２４とを備えている。ハウジング部６２は、中央位置で径方向の内方に突出した円環状の突出部６２ａを設けており、突出部６２ａの内周面にヨーク６３が固定されている。
【００４６】
界磁コイル１８は図示しない給電装置より直流が供給されて界磁の役目を果たすと共に、電機子コイル２３は図示しない給電装置より交流が供給されて電機子の役目を果たす。また、断熱冷媒容器１９、２４には図示しない冷却配管により液体窒素等の冷媒が循環供給されることで、各コイル１８、２３は極低温に保たれている。
【００４７】
以上の構成とすると、１本の駆動軸１３に対して複数の回転子１１が取り付けられているため、モータ６０の出力トルクを増大することが可能となる。なお、本実施形態では回転子１１を２つ設けているが、３つ以上設けてもよい。
【００４８】
図１３は第６実施形態を示す。
第６実施形態は、第１実施形態の界磁コイル１８と電機子コイル２３の配置を逆としている。
第６実施形態のラジアルギャップ型モータ７０は、駆動軸１３に回転子１１が外嵌固定され、回転子１１の軸線方向の側方にヨーク１７に埋設された電機子コイル２３が固定配置され、回転子１１や電機子コイル２３等が断面円筒状の固定子１２で囲繞されている。
【００４９】
ヨーク１７は、第１実施形態と同様に、駆動軸１３の周囲に空隙をあけた状態で固定子１２の壁面に固定されている。該ヨーク１７の円環状凹部には円環状の断熱冷媒容器１９が収容され、断熱冷媒容器１９の内部に液体窒素等の冷媒と共に超電導線材からなる電機子コイル２３が収容されている。
【００５０】
回転子１１には、第１実施形態と同様に、駆動軸１３に外嵌固定される非磁性体からなる支持部１４と、支持部１４の外周面に周方向に交互に取り付けられた第１誘導子１５および第２誘導子１６とを備えている。
固定子１２のハウジング部２０の内周面側に周方向に等間隔をあけて超電導線材からなる界磁コイル１８を備え、界磁コイル１８は断熱冷媒容器２４に収容している。
【００５１】
前記界磁コイル１８には給電装置より直流が供給され、電機子コイル２３には給電装置より交流が供給される。
該ラジアルギャップ型モータ７０においても、界磁コイル１８に直流を給電する一方、電機子コイル２３に交流を給電すると、電機子コイル２３と各誘導子１５、１６の間で吸引／反発力が発生し、回転子１１が回転して駆動軸１３が駆動される。
【００５２】
第６実施形態の構成とした場合も、電機子コイル２３と界磁コイル１８の両方が回転せず、各誘導子１５、１６が取り付けられた回転子１１のみが駆動軸１３と共に回転するので、各コイル１８、２３への給電にスリップリング等の摺接部材が不要となり、給電構造のの簡素化および給電安定化を図られると共にモータの長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態のラジアルギャップ型モータの断面図である。
【図２】４５°回転させた位置での断面図である。
【図３】回転子の軸線に対して直交方向の断面図である。
【図４】第２実施形態のラジアルギャップ型モータの断面図である。
【図５】４５°回転させた位置での断面図である。
【図６】回転子の軸線に対して直交方向の断面図である。
【図７】第３実施形態のラジアルギャップ型モータの断面図である。
【図８】４５°回転させた位置での断面図である。
【図９】第４実施形態のラジアルギャップ型モータの断面図である。
【図１０】４５°回転させた位置での断面図である。
【図１１】第５実施形態のラジアルギャップ型モータの断面図である。
【図１２】４５°回転させた位置での断面図である。
【図１３】第６実施形態のラジアルギャップ型モータの断面図である。
【図１４】従来例を示す図面である。
【符号の説明】
【００５４】
１０、３０、４０、５０、６０、７０    ラジアルギャップ型モータ
１１、３１、５１    回転子
１２、４２、６１    固定子
１３、４１    駆動軸
１４、３３    支持部
１５、３２、５２    第１誘導子
１６、３４、５３    第２誘導子
１７、３５、４４、６３    ヨーク
１８    界磁コイル
１９、２４    断熱冷媒容器
２３    電機子コイル
【図１】
2006345661.tif 000003
【図２】
2006345661.tif 000004
【図３】
2006345661.tif 000005
【図４】
2006345661.tif 000006
【図５】
2006345661.tif 000007
【図６】
2006345661.tif 000008
【図７】
2006345661.tif 000009
【図８】
2006345661.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2006345661.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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