(57)【要約】【課題】励磁コイルを不要として、励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少して消費電力を低減させるとともに、コイル径に係わらず駆動機構を小型化し薄型化した磁気ドライブ機構を提供する。【解決手段】回転子磁束発生源を有する回転子と、固定子磁束発生源と、当該固定子磁束発生源の磁束を回転子に導く固定子磁気誘導路とを有する固定子とを備え、固定子磁束発生源の磁束の流れを制御することによって、回転子を固定子に対して回転駆動する磁気ドライブ機構であって、固定子磁気誘導路が、固定子磁束発生源の各極をそれぞれ複数に分流して、回転子に対して所定の空隙を持って配置された磁極端と、固定子磁束発生源と磁極端との間に設けた変位印加部とを備え、変位印加部を制御することにより、空隙の大きさを変更可能な構成とした。【選択図】図１
2007195382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子磁束発生源を有する回転子と、
固定子磁束発生源と、当該固定子磁束発生源の磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路とを有する固定子とを備え、
前記固定子磁束発生源の磁束の流れを制御することによって、前記回転子を前記固定子に対して回転駆動する磁気ドライブ機構であって、
前記固定子磁気誘導路は、
前記固定子磁束発生源の各極をそれぞれ複数に分流して、前記回転子に対して所定の空隙を持って配置された磁極端と、
前記固定子磁束発生源と前記磁極端との間に設けた変位印加部と、を備え、
前記変位印加部を制御することにより、前記空隙の大きさを変更可能としたことを特徴とする磁気ドライブ機構。
【請求項２】
前記変位印加部によって、前記磁極端に現れる磁極の正負の強弱のバランスを切り替えて、前記回転子に対する磁界方向を変更することによって、前記回転子を前記固定子に対して回転駆動させることを特徴とする請求項１に記載の磁気ドライブ機構。
【請求項３】
前記変位印加部により制御される前記磁極端を、回転子方向に変位させることで、前記固定子磁束発生源からの分流先の磁束量を制御することを特徴とする請求項２に記載の磁気ドライブ機構。
【請求項４】
前記磁極端は、前記変位によって磁気特性を可変とする磁歪材と、当該磁歪材に当設して前記回転子に対面して配置された端部とにより構成されており、
前記変位印加部は、圧電材より構成されて、前記磁歪材に前記変位を加えられる位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気ドライブ機構。
【請求項５】
前記磁極端は、当該磁極端の変位方向が前記回転子の回転軸芯を通るように配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気ドライブ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ドライブ機構に関し、特にコイルによる駆動力を要しない磁気ドライブ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気力を用いた駆動機構では、通常励磁コイルに電流を供給して磁気力を発生させ、この磁気力によってロータ磁石を回転させている。この駆動機構を例えば時計の駆動源とする場合には、上記構成からなるステッピングモータを水晶振動子などで発生した基準信号により間欠駆動させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記したような励磁コイルを用いる磁気ドライブ機構では、励磁コイルに駆動電流を流すための銅損が存在するため高いエネルギー効率が得られず、消費電力を低減することが難しいという問題がある。
【０００４】
また、励磁コイルを用いる磁気ドライブ機構では機構の大きさがコイル径で制限される。そのため、磁気ドライブ機構を小型化、薄型化するには、コイル径を小径とする必要があるが、コイル径を小さくするとトルクも低下するため、所定トルクを確保するには磁気ドライブ機構のサイズをある程度大きくせざるを得ないという問題もある。
【０００５】
上記したように、従来の磁気ドライブ機構は、消費電力、磁気飽和による磁束量の制限、コイル径による小型化、薄型化の制限等、駆動部分を励磁コイルとすることに起因する問題を有している。
【０００６】
そこで、上記の問題に鑑み、磁力制御素子によって、ステータの永久磁石からの磁力を開閉する駆動装置が提案された（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−９０４７３号公報（第1頁、第1図）
【特許文献２】特開平１０−６６３６４号公報（第４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
励磁コイルを駆動源とする磁気ドライブ機構は、前述したように、消費電力が大きい、コイル径により小型化、薄型化が制限されるといった、駆動源を励磁コイルとすることに起因する問題がある。
【０００９】
この問題を解決し、コイル駆動に代えて磁力制御素子による磁力のオンオフ制御による駆動が上記した特許文献２に提案されているが、この駆動方法では磁気回路が有効に構成されていないため、ステータの永久磁石から出た磁束のほとんどがモレ磁束となり、ロータに行かずにステータの永久磁石に戻ってしまう。そのため、この特許文献２に記載の構成では、ロータの駆動に寄与することができず、高い駆動効率が得にくいという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は従来の問題を解決し、励磁コイルを不要とし、励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少して消費電力を低減するとともに、駆動機構を小型化し薄型化した磁気ドライブ機構を提供することを目的とする。また、上記目的に加えて、円滑に駆動制御し、駆動効率を高めた磁気ドライブ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の磁気ドライブ機構は、基本的に下記記載の構成を採用するものである。
【００１２】
本発明の磁気ドライブ機構は、回転子磁束発生源を有する回転子と、固定子磁束発生源と、当該固定子磁束発生源の磁束を回転子に導く固定子磁気誘導路とを有する固定子とを備え、固定子磁束発生源の磁束の流れを制御することによって、回転子を固定子に対して回転駆動する磁気ドライブ機構であって、固定子磁気誘導路が、固定子磁束発生源の各極をそれぞれ複数に分流して、回転子に対して所定の空隙を持って配置された磁極端と、固定子磁束発生源と磁極端との間に設けた変位印加部とを備え、変位印加部を制御することにより、空隙の大きさを変更可能としたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の磁気ドライブ機構は、変位印加部によって磁極端に現れる磁極の正負の強弱のバランスを切り替えて、回転子に対する磁界方向を変更することによって、回転子を固定子に対して回転駆動させることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の磁気ドライブ機構は、変位印加部により制御される磁極端を回転子方向に変位させることで、固定子磁束発生源からの分流先の磁束量を制御することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した磁極端が、変位によって磁気特性を可変とする磁歪材と、当該磁歪材に当設して回転子に対面して配置された端部とにより構成されており、また、変位印加部が、圧電材より構成されて、磁歪材に変位を加えられる位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した磁極端が、当該磁極端の変位方向が回転子の回転軸芯を通るように配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁気ドライブ機構において励磁コイルを不要とする駆動機構を構成することが出来る。
【００１８】
また、本発明によれば、励磁コイルを不要とすることにより励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少して消費電力を低減することが出来る。
【００１９】
また、本発明によれば、コイル径に関わらず駆動機構を小型化し薄型化することが出来る。
【００２０】
また、本発明によれば、磁気回路が有効に構成されるため固定子磁束発生源から出た磁束の内のモレ磁束量を減らし、回転子の駆動に寄与する磁束量を増やすことが出来るため、駆動効率を高めることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の磁気ドライブ機構の構成および作用について説明をする。
励磁コイルを用いた磁気ドライブ機構では、励磁コイルに流す電流方向を切り替えることによって極を切り替えることができるが、永久磁石等の磁束発生源では、励磁コイルのように電流方向によって正極から負極あるいは負極から正極のように磁極の切り替えを行うことができない。そこで、本発明の磁気ドライブ機構では、駆動源として従来の励磁コイルに代えて永久磁石等の磁束発生源からの磁束の流れを制御することによって、磁極端に現れる各磁極の強弱のバランスを切り替え、これによって磁気部材を駆動する駆動機構
を構成している。
【００２２】
具体的には、本発明の磁気ドライブ機構は、回転子磁束発生源を有する回転子と、固定子磁束発生源と、当該固定子磁束発生源の磁束を回転子に導く固定子磁気誘導路とを有する固定子とを備え、固定子磁束発生源の磁束の流れを制御することによって、回転子を固定子に対して回転駆動する磁気ドライブ機構であって、固定子磁気誘導路が、固定子磁束発生源の各極を複数に分流して、回転子に対して所定の空隙を持って配置された少なくとも一対の磁極端と、固定子磁束発生源と磁極端との間に設けた変位印加部とを備え、変位印加部を制御することにより、空隙の大きさを変更可能な構成となっている。
【００２３】
上記構成を採用することにより、変位印加部により変位及び応力を印加された磁極端は、回転子方向に変位し、空隙の磁気抵抗を制御することによって、固定子磁束発生源からの分流先の磁束量を制御し、磁極端に現れる磁極の正負の強弱のバランスを切り替え、回転子に対する磁界方向を変更することによって回転子を固定子に対して回転駆動することができる様になる。
【００２４】
また、本発明の構成によれば、励磁コイルを不要とする駆動機構を構成することが出来るので、従来の構成では必須となっていた励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少して、消費電力を低減することが出来る。そして、励磁コイルにおけるコイル径に関わらず駆動機構を小型化し薄型化することが出来る。
【００２５】
また、磁気回路が有効に構成されるため、固定子磁束発生源から出た磁束の内のモレ磁束量が減り、回転子の駆動に寄与する磁束量が増え、駆動効率を高めることが出来る。
【００２６】
なお、本発明の磁気ドライブ機構においては、磁極端の変位方向が回転子磁束発生源の回転軸芯に一致する様に、必ずしも磁極端を配置する必要はないが、特にこの変位方向が回転軸芯を通るように構成することで、磁極端は、最も少ない変位量で回転子磁束発生源との間の空隙の磁気抵抗を制御することが可能となり、更に駆動効率を高めることが出来る様になる。
以下にその具体的な構成例について詳細に説明をする。
【実施例１】
【００２７】
まず、本発明の磁気ドライブ機構の構成例および作用について図１を用いて説明をする。
図１は本発明の磁気ドライブ機構の構成例を示す斜視面である。
【００２８】
図１に示す様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ａは、回転子と固定子により構成されている。なお、本実施例における回転子は、回転子磁束発生源２Ａとして示した。以下の説明ではこの回転子のことを回転子磁束発生源２Ａとして説明をする。この回転子磁束発生源２Ａは、後述する動作原理に基づき任意の回転力が加わり、回転を制御できるようになっている。
【００２９】
また、固定子は、固定子磁束発生源３Ａと、当該固定子磁束発生源３Ａの各極からの磁束を複数に分流し、それぞれ回転子磁束発生源２Ａに導く固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓと、当該固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓの回転子磁束発生源２Ａと対面する位置に設け、磁気的に分離した単一磁極である磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄと、当該磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄに変位を与える変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄを備えた構成となっている。
【００３０】
また、この磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄは、図２〜図６を用いて後
段で詳細に説明をするように、回転子磁束発生源２Ａの周囲に等間隔の角度位置に空隙を設け、変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄの作用を受けてこの空隙の大きさを任意に可変出来るように配置されている。
【００３１】
このように構成された磁気ドライブ機構１Ａは、変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄにより磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄと回転子磁束発生源２Ａとの間の空隙の大きさを制御することで、固定子磁束発生源３Ａからの分流先の磁束量を制御し、当該磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄにおける磁極の強弱のバランスを切り替える。その結果、回転子磁束発生源２Ａに対して有効に各磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄ間に流れる磁束方向が切り替わり、磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄ間に配置した回転子磁束発生源２Ａを回転駆動する駆動力を作用させる。
【００３２】
ここで、図２〜図６を用いて、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおける回転子磁束発生源２Ａを回転駆動するための各工程（ＳＴＥＰ０からＳＴＥＰ４）を詳細に説明する。
図２〜図６は、本発明の磁気ドライブ機構１Ａの動作原理を説明するための図面であり、この磁気ドライブ機構の回転子周りの拡大図（上面図）及び右位置にこの上面図を右側からみた断面図、下位置にこの上面図を下側からみた断面図を示している。なお、図２はＳＴＥＰ０の状態を示し、図３はＳＴＥＰ１の状態を、図４はＳＴＥＰ２の状態を、図５はＳＴＥＰ３の状態を、図６はＳＴＥＰ４の状態を示している。また、ハッチングを施した矢印は磁極端の変位方向を、中抜きの矢印は回転子の磁極方向を示している。
【００３３】
図２に示すＳＴＥＰ０は、全ての変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄを動作させていない静止安定状態を示している。この状態では固定子磁束発生源３Ａからの分流先の磁束量は等しく、磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄには、それぞれＮ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｓ極が等しい大きさで現れる。そのため、回転子磁束発生源２Ａは図２に示す位置にてつりあい、静止することとなる。そして、後述するＳＴＥＰ１から４までの工程を経た後、再びＳＴＥＰ０の状態まで戻り、各工程を順番に繰り返すことで回転子磁束発生源２Ａの連続回転駆動が可能となる。
【００３４】
次に、図３に示すＳＴＥＰ１で変位印加部５Ａｎｌ、５Ａｓｄを動作させることで、磁極端４Ａｎｌ、４Ａｓｄと回転子磁束発生源２Ａとの間の空隙の大きさが広がり、磁気抵抗が増加する。そのことによって、固定子磁束発生源３Ａからのもう一方の分流先である磁極端４Ａｎｒ、４Ａｓｕの磁束量が増え、Ｎ極としては磁極端４Ａｎｌより磁極端４Ａｎｒが強く、Ｓ極としては磁極端４Ａｓｄより磁極端４Ａｓｕが強く現れる。その結果、回転子磁束発生源２Ａに対して磁極端４Ａｎｒ、４Ａｓｕの磁束が作用して、図３に示すＳＴＥＰ１のつりあい状態まで、回転子磁束発生源２Ａを回転（図では反時計周りに回転）させることが出来る。
【００３５】
次に、図４に示すＳＴＥＰ２で変位印加部５Ａｎｌ、５Ａｓｕを動作させることで、磁極端４Ａｎｌ、４Ａｓｕと回転子磁束発生源２Ａとの間の空隙の大きさが広がり、磁気抵抗が増加する。そのことによって、固定子磁束発生源３Ａからのもう一方の分流先である磁極端４Ａｎｒ、４Ａｓｄの磁束量が増え、Ｎ極としては磁極端４Ａｎｌより磁極端４Ａｎｒが強く、Ｓ極としては磁極端４Ａｓｕより磁極端４Ａｓｄが強く現れる。その結果、回転子磁束発生源２Ａに対して磁極端４Ａｎｒ、４Ａｓｄの磁束が作用して、図４に示すＳＴＥＰ２のつりあい状態まで、回転子磁束発生源２Ａを回転（図では反時計周りに回転）させることが出来る。なお、この状態は、図３のＳＴＥＰ１からは回転子磁束発生源２Ａが１８０度回転した状態となっている。
【００３６】
次に、図５に示すＳＴＥＰ３で変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｓｕを動作させることで、磁
極端４Ａｎｒ、４Ａｓｕと回転子磁束発生源２Ａとの間の空隙の大きさが広がり、磁気抵抗が増加する。そのことによって、固定子磁束発生源３Ａからのもう一方の分流先である磁極端４Ａｎｌ、４Ａｓｄの磁束量が増え、Ｎ極としては磁極端４Ａｎｒより磁極端４Ａｎｌが強く、Ｓ極としては磁極端４Ａｓｕより磁極端４Ａｓｄが強く現れる。その結果、回転子磁束発生源２Ａに対して磁極端４Ａｎｌ、４Ａｓｄの磁束が作用して、図５に示すＳＴＥＰ３のつりあい状態まで、回転子磁束発生源２Ａを回転（図では反時計周りに回転）させることが出来る。
【００３７】
次に図６に示すＳＴＥＰ４で変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｓｄを動作させることで、磁極端４Ａｎｒ、４Ａｓｄと回転子磁束発生源２Ａとの間の空隙の大きさが広がり、磁気抵抗が増加する。そのことによって、固定子磁束発生源３Ａからのもう一方の分流先である磁極端４Ａｎｌ、４Ａｓｕの磁束量が増え、Ｎ極としては磁極端４Ａｎｒより磁極端４Ａｎｌが強く、Ｓ極としては磁極端４Ａｓｄより磁極端４Ａｓｕが強く現れる。その結果、回転子磁束発生源２Ａに対して磁極端４Ａｎｌ、４Ａｓｕの磁束が作用して、図６に示すＳＴＥＰ４のつりあい状態まで、回転子磁束発生源２Ａを回転（図では反時計周りに回転）させることが出来る。なお、この状態は、図３のＳＴＥＰ１からは回転子磁束発生源２Ａが３６０度回転した状態となっている。
【００３８】
以上説明してきた様に、ＳＴＥＰ０〜ＳＴＥＰ４を繰り返して作用させることにより、回転子磁束発生源２Ａを回転動作させることができる様になる。
【００３９】
次に、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおける磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄと、変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄの作用について、磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌと、変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌを例に挙げて説明する。
図７は、固定子磁気誘導路と、磁極端と、変位印加部と、回転子磁束発生源の動作原理を説明するための図である。本図面では、この磁気ドライブ機構の回転子周りの固定子磁気誘導路４Ａｎと、磁極端４Ａｎｌ、４Ａｎｒと、変位印加部５Ａｎｌ、５Ａｎｒと、回転子磁束発生源２Ａのみの断面図を示しており、上図が変位印加部５Ａｎｌの動作前、下図が動作後を示している。なお、本図面に示していない磁極端４Ａｓｕ、４Ａｓｄと、変位印加部５Ａｓｕ、５Ａｓｄは、磁極端４Ａｎｌ、４Ａｎｒと、変位印加部５Ａｎｌ、５Ａｎｒと全て同じ構成となっているので、各部材の動作についての詳細な説明は割愛する。
【００４０】
なお、この磁極端４Ａｎｌ、４Ａｎｒと固定子磁気誘導路４Ａｎは、パーマロイなどの軟磁性体より構成されており、磁束の流れる磁路を形成している。そして、この磁極端４Ａｎｌは、本図面に示す矢印の方向に動作可能に接触固定されている。磁極端４Ａｎｒについても同様である。また、変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌは、圧電材や形状記憶合金などの電場や温場により変位可能な材料より構成されている。そして、本図面に示す様に圧縮変位させることにより、磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌは、固定子磁気誘導路４Ａｎに対して相対的に矢印の方向（図では回転子磁束発生源２Ａから遠ざかる方向）に動作する。
【００４１】
上記構成により、変位印加部５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄにより変位を印加された磁極端４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄは、回転子磁束発生源２Ａ方向に変位し、空隙の磁気抵抗を制御することによって、固定子磁束発生源３Ａからの分流先の磁束量を制御することが可能となり、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおいて励磁コイルを不要とする駆動機構を構成することが出来、励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少して消費電力を低減することが出来る。
【００４２】
また、コイル径に関わらず駆動機構を小型化し薄型化することが出来る。また、磁気回路が有効に構成されることにより、固定子磁束発生源３Ａから出た磁束の内のモレ磁束量
が減り、回転子磁束発生源２Ａの駆動に寄与する磁束量が増え、駆動効率を高めることが出来る。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明の磁気ドライブ機構の他の構成例および作用について図８、図９を用いて説明をする。
図８は、本発明の磁気ドライブ機構の他の構成例を示す斜視図である。
【００４４】
図８に示す様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ｂは、回転子と固定子により構成されている。なお、本実施例における回転子は、回転子磁束発生源２Ｂとして示した。以下の説明ではこの回転子のことを回転子磁束発生源２Ｂとして説明をする。この回転子磁束発生源２Ｂは、後述する動作原理に基づき任意の回転力が加わり、回転を制御できるようになっている。
【００４５】
また、固定子は、固定子磁束発生源３Ｂと、当該固定子磁束発生源３Ｂの各極からの磁束を複数に分流し、それぞれ回転子磁束発生源２Ｂに導く固定子磁気誘導路４Ｂｎ、４Ｂｓと、当該固定子磁気誘導路４Ｂｎ、４Ｂｓの回転子磁束発生源２Ｂと対面する位置に設け、磁気的に分離した単一磁極である磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄと、当該磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄに変位を与える変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｎｌ、５Ｂｓｕ、５Ｂｓｄを備えた構成となっている。
【００４６】
また、この磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄは、図９〜図１３で示す様に、変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｎｌ、５Ｂｓｕ、５Ｂｓｄの作用を受けて、回転子磁束発生源２Ｂの周囲に等間隔の角度位置に、空隙を設け、この空隙の大きさを任意に可変出来るように配置されている。
【００４７】
このように構成された磁気ドライブ機構１Ｂは、変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｎｌ、５Ｂｓｕ、５Ｂｓｄにより磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄと回転子磁束発生源２Ｂとの間の空隙の大きさを制御することで、固定子磁束発生源３Ｂからの分流先の磁束量を制御し、当該磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄにおける磁極の強弱のバランスを切り替える。
【００４８】
その結果、回転子磁束発生源２Ｂに対して有効に各磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄ間に流れる磁束方向が切り替わり、磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄ間に配置した回転子磁束発生源２Ｂを回転駆動する駆動力を働かせることができるようになる。
【００４９】
この様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ｂでは、従来の構成の様に励磁コイルを不要とする駆動機構を構成することが出来る。また、本機構において励磁コイルを不要とすることにより、励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少して消費電力を低減することが出来る。また、励磁コイルを不要とすることにより、コイル径に関わらず駆動機構を小型化し薄型化することが出来る。
【００５０】
また、磁気回路が有効に構成されるため固定子磁束発生源３Ｂから出た磁束内のモレ磁束量が減り、回転子磁束発生源２Ｂの駆動に寄与する磁束量が増え、駆動効率を高めることが出来る。
【００５１】
図９〜図１３は、本発明の磁気ドライブ機構１Ｂの動作原理を説明するための図面であり、この磁気ドライブ機構の回転子周りの拡大図（下面図）及び右位置にこの下面図を右側からみた断面図、上位置にこの下面図を上側からみた断面図を示している。なお、図９
はＳＴＥＰ０の状態を示し、図１０はＳＴＥＰ１の状態を、図１１はＳＴＥＰ２の状態を、図１２はＳＴＥＰ３の状態を、図１３はＳＴＥＰ４の状態を示している。また、ハッチングを施した矢印は磁極端の変位方向を、中抜きの矢印は回転子の磁極方向を示している。
【００５２】
図９に示すＳＴＥＰ０は、全ての変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｎｌ、５Ｂｓｕ、５Ｂｓｄを動作させていない静止安定状態であり、回転子磁束発生源２Ｂは図９に示す位置にてつりあっている。そして、後述するＳＴＥＰ１から４までの工程を経た後、再びＳＴＥＰ０の状態まで戻り、各工程を順番に繰り返すことで回転子磁束発生源２Ｂの連続回転駆動が可能となる。
【００５３】
次に、図１０に示すＳＴＥＰ１で変位印加部５Ｂｎｌ、５Ｂｓｄを動作させることで、磁極端４Ｂｎｌ、４Ｂｓｄと回転子磁束発生源２Ｂとの間の空隙の大きさが広がり、また磁極端４Ｂｎｌ、４Ｂｓｄは図１４を用いて説明する作用により透磁率も同時に変化し、磁気抵抗が実施例１の場合より大きく増加する。そのことによって、図１０に示すＳＴＥＰ１のつりあい状態まで、より大きなトルクにより回転子磁束発生源２Ｂを回転（図では時計周りに回転）させることが出来る。
【００５４】
次に、図１１に示すＳＴＥＰ２で変位印加部５Ｂｎｌ、５Ｂｓｕを動作させることで、磁極端４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕと回転子磁束発生源２Ｂとの間の空隙の大きさが広がり、また磁極端４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕは図１４を用いて説明する作用により透磁率も同時に変化し、磁気抵抗が実施例１の場合より大きく増加する。そのことによって、図１１に示すＳＴＥＰ２のつりあい状態まで、回転子磁束発生源２Ｂを回転（図では時計周りに回転）させることが出来る。
【００５５】
次に、図１２に示すＳＴＥＰ３で変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｓｕを動作させることで、磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｓｕと回転子磁束発生源２Ｂとの間の空隙の大きさが広がり、また磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｓｕは図１４を用いて説明する作用により透磁率も同時に変化し、磁気抵抗が実施例１の場合より大きく増加する。そのことによって、図１２に示すＳＴＥＰ３のつりあい状態まで、回転子磁束発生源２Ｂを回転（図では時計周りに回転）させることが出来る。
【００５６】
次に図１３に示すＳＴＥＰ４で変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｓｄを動作させることで、磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｓｄと回転子磁束発生源２Ｂとの間の空隙の大きさが広がり、また磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｓｄは図１４を用いて説明する作用により透磁率も同時に変化し、磁気抵抗が実施例１の場合より大きく増加する。そのことによって、図１３に示すＳＴＥＰ４のつりあい状態まで、回転子磁束発生源２Ｂを回転（図では時計周りに回転）させることが出来る。
【００５７】
以上説明してきた様に、ＳＴＥＰ０〜ＳＴＥＰ４を繰り返して作用させることにより、回転子磁束発生源２Ｂを回転動作させることができる様になる。
【００５８】
次に、本発明の磁気ドライブ機構１Ｂにおける磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄの作用について、磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌを例に挙げて説明をする。
図１４は、固定子磁気誘導路と、磁極端と、変位印加部と、回転子磁束発生源の動作原理を説明するための図である。本図面では、この磁気ドライブ機構１Ｂの回転子周りの固定子磁気誘導路４Ｂｎと、磁極端４Ｂｎｌ、４Ｂｎｒと、回転子磁束発生源２Ｂのみの断面図を示しており、上図が変位印加部５Ｂｎｌの動作前、下図が動作後を示している。なお、本図面に示していない磁極端４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄは、磁極端４Ｂｎｌ、４Ｂｎｒと全て同じ構成となっているので、各部材の動作についての詳細な説明は割愛する。
【００５９】
この磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌは、応力及び変位の印加により磁気特性を可変とする磁歪材６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌと、回転子磁束発生源２Ｂと対面する端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌとにより構成されている。また、端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌはパーマロイなどの軟磁性体より構成されており、固定子磁気誘導路４Ｂｎと、磁歪材６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌとともに磁束の流れる磁路を形成しており、本図面に示す矢印の方向に、後述する磁歪材６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌの寸法変化に伴って動作可能に固定されている。
【００６０】
また、変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｎｌ、５Ｂｓｕ、５Ｂｓｄは、圧電材や形状記憶合金などの電場や温場により変位可能な材料より成り、本図面に示す様に圧縮変位することにより、いわゆる逆磁歪効果により磁歪材６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌには圧縮力が作用して寸法変化に伴い透磁率も変化し、磁歪材６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌを通過する磁路の磁気抵抗は増加する。なお、端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌは、固定子磁気誘導路４Ｂｎに対して相対的に、矢印の方向（図では回転子磁束発生源２Ｂから遠ざかる方向）に動作する。
【００６１】
上記構成により、変位印加部５Ｂｎｒ、５Ｂｎｌにより変位を印加された磁極端４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌは、回転子磁束発生源２Ｂ方向に変位し、空隙の磁気抵抗を制御するとともに、磁歪材６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌの磁気抵抗も同時に制御することによって、固定子磁束発生源３Ｂからの分流先の磁束量を制御することが可能となる。したがって、本発明の磁気ドライブ機構１Ｂにおいて励磁コイルを不要とする駆動機構を構成することが出来、励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少して消費電力を低減することが出来る。
【００６２】
また、コイル径に関わらず駆動機構を小型化し薄型化することが出来る。また、磁気回路が有効に構成されることにより、固定子磁束発生源３Ｂから出た磁束の内のモレ磁束量が減り、回転子磁束発生源２Ｂの駆動に寄与する磁束量が増え、駆動効率を高めることが出来る。
【００６３】
また、上述した形態による特有の効果として下記事項を挙げることができる。
本発明の磁気ドライブ機構１Ｂにおいて、磁歪材６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌは、逆磁歪効果により透磁率が変化し磁気抵抗が変化するため、空隙の磁気抵抗変化と合わせて、回転子と対面する端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌに現れる各磁極における正負の強弱のバランスを、空隙の磁気抵抗変化のみ場合と比較し、より大きな量で切り替えることが可能となる。したがって、本実施例の磁気ドライブ機構１Ｂは、実施例１の機構に比べてより効率的に回転子磁束発生源２Ｂを固定子に対して回転駆動することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の磁気ドライブ機構の構成例を示す斜視図である。（実施例１）
【図２】本発明の磁気ドライブ機構の回転子周りの拡大図、及び断面図である。（実施例１）
【図３】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例１）
【図４】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例１）
【図５】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例１）
【図６】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例１）
【図７】本発明の磁気ドライブ機構における作用を説明するための図面である。（実施例１）
【図８】本発明の磁気ドライブ機構の構成例を示す斜視図である。（実施例２）
【図９】本発明の磁気ドライブ機構の回転子周りの拡大図、及び断面図である。（実施例２）
【図１０】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例２）
【図１１】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例２）
【図１２】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例２）
【図１３】本発明の磁気ドライブ機構の動作原理を説明するための図面である。（実施例２）
【図１４】本発明の磁気ドライブ機構における作用を説明するための図面である。（実施例２）
【符号の説明】
【００６５】
１Ａ、１Ｂ  磁気ドライブ機構
２Ａ、２Ｂ  回転子磁束発生源
３Ａ、３Ｂ  固定子磁束発生源
４Ａｎ、４Ａｓ、４Ｂｎ、４Ｂｓ  固定子磁気誘導路
４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄ、４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄ
磁極端
５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄ、５Ｂｎｒ、５Ｂｎｌ、５Ｂｓｕ、５Ｂｓｄ
変位印加部
６Ｂｎｒ、６Ｂｎｌ  磁歪材
７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌ  端部
【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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