(57)【要約】【課題】簡易な構成で漏れ磁束を低減することにより、大型化することなく軽量かつ低コストで高トルクのモータを提供する。【解決手段】複数のステータ磁極３ｂを有するステータ３と、各ステータ磁極３ｂとの対向面に複数のロータ磁極５ｃを有するロータ５と、各ステータ磁極３ｂと各ロータ磁極５ｃとの間の空隙に配設され、空隙Ｇにおけるステータ磁極３ｂとロータ磁極５ｃとの間の漏れ磁束を遮断する磁束遮断部材６と、を備え、磁束遮断部材６は、前記漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁６ａを有し、各障壁６ａ間に針状磁性粒子と潤滑油とを含有する磁性流体７が充填されている。【選択図】図２
2013215022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステータ磁極を有するステータと、
前記各ステータ磁極との対向面に複数のロータ磁極を有するロータと、
前記各ステータ磁極と前記各ロータ磁極との間の空隙に配設され、前記空隙における前記ステータ磁極と前記ロータ磁極との間の漏れ磁束を遮断する磁束遮断部材と、
を備え、
前記磁束遮断部材は、前記漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁を有し、前記各障壁間に針状磁性粒子と潤滑油とを含有する磁性流体が充填されている、モータ。
【請求項２】
複数のステータ磁極を有するステータと、
前記各ステータ磁極との対向面に複数のロータ磁極を有するロータと、
前記各ステータ磁極と前記各ロータ磁極との間の空隙に配設され、前記空隙における前記ステータ磁極と前記ロータ磁極との間の漏れ磁束を遮断する磁束遮断部材と、
を備え、
前記磁束遮断部材は、前記漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁を有し、前記各障壁間に針状磁性材が配置された磁性シートからなり、
前記針状磁性材は、前記針状磁性材の長軸方向が前記磁性シートの厚み方向と平行になるように配置されている、モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータのステータ磁極とロータのロータ磁極との間の磁束漏れを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータ磁極の磁極数やコイルの通電量を増やすことにより、コイルが励磁されたときの磁束数を増大させたり、ステータおよびロータの直径を大きくしたりすることで、高トルクのモータを得ることができる。ところが、この場合、モータが大径化して大型化する。また、回転軸方向のステータおよびロータの厚みを増やして磁極断面積を大きくすることで、高トルクのモータを得ることもできるが、この場合、コイルを形成する銅線などを精度よく巻回するのが困難である。
【０００３】
そこで、大型化することなくモータを高トルク化するために、ステータの磁路とロータの磁路との両方に鎖交する磁束数を増大させる試みが為されている。このとき、ステータ磁極とロータ磁極との間の空隙を磁性流体で満たすことで、磁気抵抗の低減を図り、磁気飽和を防止しつつ磁束数を増大する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
しかしながら、従来においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。
【０００５】
すなわち、前記空隙が磁性流体で満たされることで、通電量の増大に伴ってステータコイルの鎖交磁束数は増大するが、その鎖交磁束数の増大に比例して、ステータ磁極とロータ磁極との間で漏れ磁束が発生してロータ側磁路の鎖交磁束数が減少し、モータのトルクが低下するおそれがあり、技術の改善が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１９５３５３号公報（第２頁右下欄、第３図、第４図など）
【特許文献２】特開平１−１１００５１号公報（第３頁左上欄〜左下欄、第３図など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、簡易な構成で漏れ磁束を低減することにより、大型化することなく軽量かつ低コストで高トルクのモータを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本発明の第１の側面により提供されるモータは、複数のステータ磁極を有するステータと、前記各ステータ磁極との対向面に複数のロータ磁極を有するロータと、前記各ステータ磁極と前記各ロータ磁極との間の空隙に配設され、前記空隙における前記ステータ磁極と前記ロータ磁極との間の漏れ磁束を遮断する磁束遮断部材と、を備え、前記磁束遮断部材は、前記漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁を有し、前記各障壁間に針状磁性粒子と潤滑油とを含有する磁性流体が充填されている、ことを特徴としている。
【００１０】
このような構成によれば、空隙におけるステータ磁極とロータ磁極との間の漏れ磁束が磁束遮断手段により遮断される。したがって、通電量を増やして磁束数を増大させても、前記空隙に磁束遮断部材を配設するという簡易な構成で漏れ磁束を低減することができるので、ステータとロータとの両方に鎖交する磁束を増大することができると共に、隣接する各磁極間の間隔も狭くすることができるため、大型化することなく軽量かつ低コストで高トルクのモータを提供することができる。
また、漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁により漏れ磁束を低減しつつ、各障壁間に充填された針状磁性粒子と潤滑油とを含有する磁性流体により、針状磁性粒子が互いにオーバーラップしやすく、ステータ磁極およびロータ磁極間の磁束密度を効果的に高めることができる。
【００１１】
本発明の第２の側面により提供されるモータは、複数のステータ磁極を有するステータと、前記各ステータ磁極との対向面に複数のロータ磁極を有するロータと、前記各ステータ磁極と前記各ロータ磁極との間の空隙に配設され、前記空隙における前記ステータ磁極と前記ロータ磁極との間の漏れ磁束を遮断する磁束遮断部材とを備え、前記磁束遮断部材は、前記漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁を有し、前記各障壁間に針状磁性材が配置された磁性シートからなり、前記針状磁性材は、前記針状磁性材の長軸方向が前記磁性シートの厚み方向と平行になるように配置されていることを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、空隙におけるステータ磁極とロータ磁極との間の漏れ磁束が磁束遮断手段により遮断される。したがって、通電量を増やして磁束数を増大させても、前記空隙に磁束遮断部材を配設するという簡易な構成で漏れ磁束を低減することができるので、ステータとロータとの両方に鎖交する磁束を増大することができると共に、隣接する各磁極間の間隔も狭くすることができるため、大型化することなく軽量かつ低コストで高トルクのモータを提供することができる。
また、漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁により漏れ磁束を低減しつつ、各障壁間に配置された針状磁性材により、ステータ磁極およびロータ磁極間の磁束密度を効果的に高めることができる。また、磁性シートの厚みで好適な透磁率を設定でき、メンテナンスを容易にできる。
【００１３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のモータの第１実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１のモータの横断面図である。
【図３】図２のモータの要部を平面化した拡大図である。
【図４】磁束遮断部材の一例を示す図である。
【図５】磁性流体における針状磁性粒子の状態を説明するための模式図である。
【図６】空隙における針状磁性粒子の配列状態を説明するための模式図である。
【図７】磁束遮断部材の変形例を示す図である。
【図８】磁束遮断部材の変形例を示す図である。
【図９】磁束遮断部材の変形例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。
【図１０】磁束遮断部材の変形例を示す図であって、（ａ）は磁束遮断部材の成形前の状態を示し、（ｂ）は正面図である。
【図１１】磁束遮断部材の変形例を示す図である。
【図１２】磁束遮断部材の変形例を示す図であって、（ａ）は磁束遮断部材の成形前の状態を示し、（ｂ）は（ａ）に示す部材の成形方法を示す。
【図１３】本発明のモータの第２実施形態の横断面図である。
【図１４】図１３のモータの側断面図である。
【図１５】本発明のモータの第３実施形態の横断面図である。
【図１６】図１５のモータの側断面図である。
【図１７】本発明のモータの第４実施形態の側断面図である。
【図１８】（ａ）および（ｂ）は、図１７のモータの製造工程を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
本発明のモータの第１実施形態について、図１〜図１２を参照して説明する。図１は本発明のモータの第１実施形態を示す側断面図である。図２は図１のモータの横断面図である。図３は図２のモータの要部拡大図である。図４は磁束遮断部材の一例を示す図である。図５は、磁性流体における針状磁性粒子の状態を説明するための模式図である。図６は、空隙における針状磁性粒子の配列状態を説明するための模式図である。図７は磁束遮断部材の変形例を示す図である。図８は磁束遮断部材の変形例を示す図である。図９は磁束遮断部材の変形例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である。図１０は磁束遮断部材の変形例を示す図であって、（ａ）は磁束遮断部材の成形前の状態を示し、（ｂ）は正面図である。図１１は磁束遮断部材の変形例を示す図である。図１２は磁束遮断部材の変形例を示す図であって、（ａ）は磁束遮断部材の成形前の状態を示し、（ｂ）は（ａ）に示す部材の成形方法を示す。なお、図１〜図１２では、説明を容易にするため、主要な構成のみ図示されている。
【００１６】
図１に示すモータ１は、所謂、かご形の三相誘電モータであり、モータ本体２の外周側に固定されたステータ３と、ステータ３の内側のモータ本体２の中心軸位置にベアリング２ａを介して軸支された回転軸４に、該回転軸４と一体的に回転可能に固定されたロータ５とを備え、ステータ３に設けられた複数のステータ磁極３ｂが各相ごとに順次周方向に励磁されることにより、複数のバスバー５ａにより形成されるかご形導体に渦電流が生じてロータ５が回転駆動される。
【００１７】
ステータ３は、円筒状のヨーク３ａと、ヨーク３ａの内周面に周方向に沿って等間隔に突設された突極に導線が巻回されたコイル３ｃにより形成された複数のステータ磁極３ｂとを備えている。この実施形態では、各ステータ磁極３ｂは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の３相を形成するものであり、Ａ相を形成するステータ磁極３ｂ→Ｂ相を形成するステータ磁極３ｂ→Ｃ相を形成するステータ磁極３ｂ→Ａ相を形成するステータ磁極３ｂ→…
の順に、ヨーク３ａの内周面に沿って周方向に等間隔に配置されている。
【００１８】
また、ステータ３は、隣接するコイル３ｃどうしを絶縁する板状の絶縁摺動材３ｄを備えている。絶縁摺動材３ｄは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの絶縁樹脂により形成され、ヨーク３ａの内周面に突設された突極間の空間に蓋をして、その表面および前記突極の先端面により同一曲面を形成するように配設されている。したがって、円筒状のステータ３の内周面は、前記突極の先端面と絶縁摺動材３ｄの表面とが同一曲面上に配置されることで、非常に滑らかな曲面に形成されている。なお、ステータ３の内周面（前記突極の先端面および絶縁摺動材３ｄの表面）を研磨することにより、内周面の摩擦抵抗をさらに低減してもよい。
【００１９】
ロータ５は、銅やアルミニウムなどの導体により形成される複数の棒状のバスバー５ａの両端をバスリング（短絡環）により固定して形成されたかご形導体と、該かご形導体が外周面に取着される鉄心５ｂとを備えている。また、ロータ５は、ステータ３の各ステータ磁極３ｂと対向する外周面に複数のロータ磁極５ｃを有している。すなわち、各ロータ
磁極５ｃは、各ステータ磁極３ｂが励磁されて生じる磁束による誘導起電力によりバスバー５ａに生じる渦電流により形成される。なお、ロータ５の表面は研磨されることにより摩擦抵抗が低減されて、滑らかな曲面に形成されている。
【００２０】
また、モータ１は、各ステータ磁極３ｂと各ロータ磁極５ｃとの間の空隙Ｇ（約０．５ｍｍ〜約０．８ｍｍ）に配設される磁束遮断部材６を備えている。磁束遮断部材６は、当該空隙Ｇにおけるステータ磁極３ｂとロータ磁極５ｃとの間の漏れ磁束を遮断する磁束遮断部材６を備えている。
【００２１】
磁束遮断部材６は、セラミックやポリアセタール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、アラミド繊維、銅、アルミニウムなどの非磁性体から成り、ステータ磁極３ｂおよびロータ磁極５ｃ間の漏れ磁束を遮断する複数の障壁６ａを有している。図４に示すように、複数の障壁６ａは、非磁性体から成るシート状部材に複数の丸孔６ｂをくり貫くことにより形成される。
【００２２】
そして、複数の障壁６ａが形成されたシート状部材を湾曲させ、両端を近接させて円筒状に形成された磁束遮断部材６が、各ステータ磁極３ｂおよび各ロータ磁極５ｃ間の空隙Ｇに配設される。
【００２３】
また、磁束遮断部材６が有する複数の障壁６ａ間、すなわち、図４に示す例では丸孔６ｂ内に、磁性流体７が充填されている。磁性流体７は、マグネタイトやマンガン亜鉛フェライトなどの強磁性微粒子が水や油などのベース液に拡散されたコロイド溶液や、砂鉄等の磁性粉体など、流動性や変形性のあるゲル状またはペースト状の磁性物質により形成される。
【００２４】
本実施形態において、図５に示すように、磁性流体７は、強磁性微粒子として針状磁性粒子７０を含んでいる。針状磁性微粒子７０は、フェライトやマグネタイト、アモルファス磁性体などを用いて製造される。磁性流体７は、針状磁性粒子７０の他に界面活性剤７２を含んでいる。針状磁性微粒子７０と界面活性剤７２とが、ベース液としての潤滑油７１中に拡散されている。針状磁性粒子７０、および界面活性剤７２は、潤滑油７１中において、図５に示す状態で存在している。界面活性剤７２は、親油基７３と親水基７４とを有している。親油基７３が潤滑油７１の方向に向き、親水基７４が針状磁性粒子７０の方向に向いた状態となっている。このことにより、針状磁性粒子７０は、潤滑油７１と分離することなく、潤滑油７１中で分散している。
【００２５】
このように構成すると、磁性流体７は、各障壁６ａ間（丸孔６ｂ内）に充填されているので、ロータ５が高速回転した場合でも、各障壁６ａの側面（丸孔６ｂの内周面）に担持されることにより磁性流体７が移動するのが阻止される。したがって、磁性流体７は、各ステータ磁極３ｂと各ロータ磁極５ｃとの間に確実に保持される。また、各障壁６ａ間に充填されて前記空隙Ｇ内に確実に保持される磁性流体７により、各ステータ磁極３ｂ→空隙Ｇ（磁性流体７）→各ロータ磁極５ｃ→空隙Ｇ（磁性流体７）→各ステータ磁極３ｂと巡回する磁路の磁気抵抗が低減される。したがって、各ステータ磁極３ｂが励磁されることにより生じた磁束の磁気損失が低減される。また、前記空隙Ｇに磁性流体７が充填されることにより、各ステータ磁極３ｂが励磁されて生じた磁束による磁気飽和が抑制される。
【００２６】
また、この実施形態では、モータ１の外部に配設されたリザーバタンク８に磁性流体７が備蓄されており、リザーバタンク８内の磁性流体７が、チューブ８ａおよびモータ本体２に形成された供給用流路２ｂを介して、各ステータ磁極３ｂと各ロータ磁極５ｃとの間の空隙Ｇに供給される。このように構成すると、ロータ５が回転することによる遠心力や
熱膨張により、ロータ５の体積が増大して空隙Ｇの体積が減少したときに、空隙Ｇの体積が減少したことにより溢れた磁性流体７をリザーバタンク８に回収することができる。なお、モータ本体２にはＯリング２ｃが設けられており、空隙Ｇ内に充填された磁性流体７が空隙Ｇから漏れることが防止されている。
【００２７】
以上のように構成されたモータ１では、Ａ相〜Ｃ相のうちのいずれか一つを形成するステータ磁極３ｂが励磁された例である図３に示すように、各ステータ磁極３ｂが励磁されることにより生じた磁束ｍｆは、前記空隙Ｇに配置されて磁気抵抗の低い磁性流体７を磁路とすることにより、磁束密度を高めた状態で効率よくロータ５を形成するかご導体（バスバー５ａ）を通過する。また、各ステータ磁極３ｂを励磁させるコイル３ｃへの通電量を増やすことにより生成される磁束数を増大させても、増大した磁束ｍｆが磁路としての磁性流体７を通過する際に、隣接するステータ磁極３ｂに漏れるのが磁束遮断部材６の障壁６により遮断される。
【００２８】
本実施形態のモータ１において、磁性粒子として、針状磁性粒子７０が使用されている。図６に示すように、磁界発生時、空隙Ｇにおいて磁性流体７に含まれる多数の針状磁性粒子７０は、その長軸方向が空隙Ｇの厚み方向と平行に、互いにオーバーラップして配列する。この針状磁性粒子７０のオーバーラップした配列により、磁束ｍｆは、磁路としての磁性流体７を効率的に通過する。これにより、高磁化時の鎖交磁束線量の密度が増大する。
【００２９】
なお、磁束遮断部材６を形成するシート状部材の両端は各種接着剤や継手などにより接合してもよいし、シート状部材を単に円筒状に湾曲させた状態で前記空隙Ｇに配設するだけでもよい。また、磁束遮断部材６を形成するシート状部材の厚みは、前記空隙Ｇの間隔に応じて、適宜、設定すればよい。
【００３０】
また、各ステータ磁極３ｂが励磁されることにより生じる磁束ｍｆが、それぞれに隣接するステータ磁極３ｂに漏れるのを防止するために、磁束遮断部材６が有する複数の障壁６ａの間隔は、各ステータ磁極３ｂの間隔よりも小さくするのがよい。このように構成すると、例えば、磁束遮断部材６が高速回転するロータ５に追随して回転したり、ロータ５の回転力により磁束遮断部材６に位置ずれが生じたとしても、前記空隙Ｇおいて、各ステータ磁極３ｂ間に必ず障壁６ａが配置される。したがって、各ステータ磁極３ｂ間に配置される障壁６ａにより、各ステータ磁極３ｂが励磁されて生じる磁束ｍｆが隣接するステータ磁極３ｂに漏れるのが障壁６ａにより確実に遮断される。
【００３１】
以上のように、上記した実施形態によれば、ステータ３の各ステータ磁極３ｂと、ロータ５の各ステータ磁極３ｂとの対向面に設けられた各ロータ磁極５ｃとの間の空隙Ｇに磁束遮断部材６が配設されており、前記空隙Ｇにおけるステータ磁極３ｂとロータ磁極５ｃとの間の漏れ磁束が磁束遮断手段６により遮断される。
【００３２】
すなわち、前記空隙Ｇに磁束遮断部材６を配設するという簡易な構成で、ロータ５の外周面（ステータ３の内周面）に直交する方向に対して、該外周面に沿う方向の磁気抵抗を十分に大きくすることができるので、ステータ磁極３ｂのコイル３ｃへの通電量を増やして磁束数を増大させても、簡易な構成で各ステータ磁極３ｂ間の漏れ磁束を低減することができる。したがって、モータ１の高効率化を図ることができると共に、隣接する各ステータ磁極３ｂ間の間隔も狭くすることができるため、コイル３ｃの巻数を増やしたりステータ３およびロータ５を大径化するなどしてモータ１を大型化しなくても、軽量かつ低コストで高トルクのモータ１を提供することができる。
【００３３】
また、漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁６ａにより漏れ磁束を低減しつ
つ、各障壁６ａ間に充填された針状磁性粒子７０と潤滑油７１とを含有する磁性流体７により、針状磁性粒子７０が互いにオーバーラップしやすく、ステータ磁極３ｂおよびロータ磁極５ｃ間の磁束密度を効果的に高めることができる。これにより、スイッチドリラクタンスモータやステッピングモータなど、リラクタンス（磁気抵抗）の変動状況を用いてトルクを発生するモータにおいて、大きなトルクを発生させることができる。
【００３４】
また、各ステータ磁極３ｂ間の間隔を狭くすることができるので、同じ直径のモータ１での多磁極化を容易に図ることができ、大型化することなくモータ１の高トルク化を図ることができる。
【００３５】
また、漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁６ａにより漏れ磁束を低減しつつ、各障壁６ａ間（丸孔６ｂ内）に充填された磁性流体７により、ステータ磁極３ｂおよびロータ磁極５ｃ間の磁束密度を効果的に高めることができる。
【００３６】
また、各障壁６ａ間に充填されて前記空隙Ｇ内に確実に保持される磁性流体７により、各ステータ磁極３ｂ→空隙Ｇ（磁性流体７）→各ロータ磁極５ｃ→空隙Ｇ（磁性流体７）→各ステータ磁極３ｂと巡回する磁路の磁気抵抗が低減されるため、ロータ５側の２次損失に起因する損失を低減することができる。
【００３７】
また、例えば、高トルク化が達成されたモータ１を電動車両の駆動モータとして用いることで、減速機などを介さずにモータ１を電動車両の駆動輪に直結することができ、減速機が不要になることからモータ１の動力伝達効率が向上すると共に、電動車両を低コストで提供することができる。また、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）のアシストモータとして用いれば、同様にＥＰＳの減速機が不要となり、低コスト化が図れる。
【００３８】
次に、磁束遮断部材の変形例について図７〜図１２を参照して説明する。以下、上記した磁束遮断部材６と異なる点についてのみ説明を行い、その他の構成についてはその説明を省略する。
【００３９】
図７に示す磁束遮断部材６１の変形例では、非磁性体のシート状部材に磁性流体７が充填される長孔６１ｂが形成されることにより、複数の障壁６ａが形成されている。
【００４０】
図８に示す磁束遮断部材６２の変形例では、短冊状の障壁６２ａの２つの長辺に、互いに反対方向に延出された延出部６２ｂが設けられた非磁性体の複数のクランク状部材が一体的に連結されて形成されている。また、各延出部６２ｂには磁性流体が充填される長孔６２ｃが形成されている。
【００４１】
また、磁束遮断部材６２は、そのクランク状部材のクランク形状が、アコーディオン状に多少の伸縮性を有するように形成されている。このように構成すると、ロータ５が回転することによる遠心力や熱膨張により、ロータ５の体積が増大して前記空隙Ｇの体積が減少したときに、空隙Ｇの体積が減少した分、すなわち、ロータ５の体積の増大分を前記クランク形状が伸縮することにより吸収することができる。
【００４２】
図９に示す磁束遮断部材６３の変形例では、非磁性体のシート状部材に磁性流体７が充填される長孔６３ｂが形成されることにより、複数の障壁６３ａが形成されている。また、この変形例では、同図（ａ）の正面図に示すように、シート状部材に長孔６３ｂがくり貫かれる際に生じる切片６３ｃは、長手方向における両端が長孔６３ｂの内周面に連結されており、同図（ｂ）の上面図に示すように、切片６３ｃは、長孔６３ｂの内周面との連結部分を揺動軸として長孔６３ｂ内において揺動可能に配置されている。
【００４３】
したがって、ロータ５が回転することによる遠心力や熱膨張により、ロータ５の体積が増大して前記空隙Ｇの体積が減少したときに、空隙Ｇの体積が減少した分、すなわち、ロータ５の体積の増大分を切片６３ｃが揺動することにより吸収することができる。
【００４４】
図１０に示す磁束遮断部材６４の変形例では、同図（ａ）の磁束遮断部材６４の成形前の状態に示すように、互い違いに切込６４ｃが形成された非磁性体のシート状部材を矢印方向に伸長することで、同図（ｂ）の正面図に示すように、網飾り状に形成されて、複数の障壁６４ａおよび磁性流体７が充填される孔６４ｂが形成されている。このように構成すると、各障壁６４ａにはねじりが生じているため、ロータ５が回転することによる遠心力や熱膨張により、ロータ５の体積が増大して前記空隙Ｇの体積が減少したときに、空隙Ｇの体積が減少した分、すなわち、ロータ５の体積の増大分を各障壁６４ａのねじりにより吸収することができる。
【００４５】
図１１に示す磁束遮断部材６５の変形例では、非磁性体のテープ状部材がつづら折りにされることで各障壁６５ａが形成されており、各障壁６ａ間に磁性流体７が充填される。このように構成すると、ロータ５が回転することによる遠心力や熱膨張により、ロータ５の体積が増大して前記空隙Ｇの体積が減少したときに、空隙Ｇの体積が減少した分、すなわち、ロータ５の体積の増大分を各障壁６５ａがねじれることにより吸収することができる。
【００４６】
図１２に示す磁束遮断部材６６の変形例では、同図（ａ）の磁束遮断部材６６の成形前の状態に示すように、成形型６６ｃ内に充填された非磁性体の樹脂材料６６ｄに空泡流入手段６６ｅから空泡６６ｆが流入されて内部に空泡を有する非磁性体のシート状部材が形成される。そして、シート状部材の両面が、同図（ｂ）の成形方法に示すように、研削装置６６ｇで研削されることにより、複数の障壁６６ａおよび磁性流体７が充填される孔６６ｂが形成されている。
【００４７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について、図１３および図１４を参照して説明する。図１３は本発明のモータの第２実施形態の横断面図である。図１４は図１３のモータの側断面図である。なお、図１３および図１４では、説明を容易にするため、主要な構成のみ図示されている。
【００４８】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、モータ１０１が備える磁束遮断部材１０６の構成が異なる点であり、その他の構成および動作は上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号を付すことによりその構成および動作の説明は省略し、以下では上記した第１実施形態と異なる点を中心に説明を行う。
【００４９】
図１３および図１４に示すように、この実施形態の磁束遮断部材１０６が有する各障壁１０６ａは短冊状に形成されており、短冊状の一方の長辺側が、回転軸４の方向にロータ５の外周面に沿うように配設されている。すなわち、各障壁１０６ａは、ステータ３の各ステータ磁極３ｂ間であって絶縁摺動材３ｄにより蓋をされた複数の空間３ｅ内に配設されており、各障壁１０６ａの短冊状の一方の長辺側が、絶縁摺動材３ｄに回転軸４の方向に形成されたスリットを介して空間３ｅから出没自在に配設されている。
【００５０】
また、各空間３ｅ内にはそれぞれ、コイルばねや弾性ゴムなどにより形成される付勢部材１０６ｂが配設されている。そして、付勢部材１０６ｂは、短冊状の障壁１０６ａの一方の長辺側が絶縁摺動材３ｄから突出するように、短冊状の他方の長辺側から障壁１０６ａを付勢する。したがって、各障壁１０６ａは、絶縁摺動材３ｄから突出した一方の長辺側がロータ５の外周面に当接することにより、回転するロータ５の外周面を摺接する。な
お、障壁１０６ａの摺動面またはロータ５の外周面には必要に応じて絶縁材を設け、かご形導体内の電流の流れの漏洩を防ぐようにしてもよい。
【００５１】
このように構成すると、前記空隙Ｇにおける各ステータ磁極３ｂ間に障壁１０６ａが配置されるため、各ステータ磁極３ｂが励磁されることによる漏れ磁束が各障壁１０６ａにより遮断される。また、ロータ５が回転することによる遠心力や熱膨張により、ロータ５の体積が増大して前記空隙Ｇの体積が減少したときには、付勢部材１０６ｂの付勢力に抗して障壁１０６ａが空間３ｅ内に没することで、前記空隙Ｇの体積が減少した分、すなわち、ロータ５の体積の増大分を吸収することができる。
【００５２】
以上のように、この実施形態でも上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５３】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について、図１５および図１６を参照して説明する。図１５は本発明のモータの第３実施形態の横断面図である。図１６は図１５のモータの側断面図である。なお、図１５および図１６では、説明を容易にするため、主要な構成のみ図示されている。
【００５４】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、モータ２０１が備える磁束遮断部材２０６の構成が異なる点であり、その他の構成および動作は上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号を付すことによりその構成および動作の説明は省略し、以下では上記した第１実施形態と異なる点を中心に説明を行う。
【００５５】
図１６に示すように、この実施形態の磁束遮断部材２０６が有する各障壁２０６ａは、短冊状の本体部２０６ａ１と本体部２０６ａ１の両端に形成されたばね足部２０６ａ２とを有し、各障壁２０６ａの両端の各ばね足部２０６ａ２がそれぞれバスリング２０６ｂにより固定されている。そして、この実施形態の磁束遮断部材２０６は、銅やアルミニウムなどの非磁性導体により形成されて、ロータ５のかご形導体を構成するバスバーとして機能している。
【００５６】
また、図１５に示すように、ロータ５の鉄心５ｂには回転軸４の方向に形成された複数のスリット５ｄが、回転軸４を中心として径方向に放射状に配置されている。また、磁束遮断部材２０６の各障壁２０６ａは、その本体部２０６ａ１が各スリット５ｄに挿入されて配設されている。また、各障壁２０６ａは、短冊状の本体部２０６ａ１の一方の長辺側がスリット５ｄから出没自在に各スリット５ｄ内に配設されている。
【００５７】
また、各スリット５ｄ内にはそれぞれ、コイルばねや弾性ゴムなどにより形成される付勢部材２０６ｃが配設されている。そして、付勢部材２０６ｃは、障壁２０６ａの短冊状の本体部２０６ａ１の一方の長辺側がスリット５ｄから突出するように、短冊状の本体部２０６ａ１の他方の長辺側から障壁２０６ａを付勢する。したがって、各障壁２０６ａは、スリット５ｄから突出した本体部２０６ａ１の一方の長辺側が回転軸４の方向にステータ３の内周面に当接するため、障壁２０６ａは、ロータ５が回転することによりステータ３の内周面を摺接する。
【００５８】
このように構成すると、前記空隙Ｇにおける各ステータ磁極３ｂ間に障壁２０６ａが配置されるため、各ステータ磁極３ｂが励磁されることによる漏れ磁束が各障壁２０６ａにより遮断される。また、ロータ５が回転することによる遠心力や熱膨張により、ロータ５の体積が増大して前記空隙Ｇの体積が減少したときには、付勢部材２０６ｃの付勢力に抗して障壁２０６ａがスリット５ｄ内に没することで、前記空隙Ｇの体積が減少した分、す
なわち、ロータ５の体積の増大分を吸収することができる。
【００５９】
以上のように、この実施形態でも上記した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態について、図１７および図１８を参照して説明する。図１７は本発明のモータの第４実施形態の側断面図である。図１８（ａ）および（ｂ）は、図１７のモータの製造工程を模式的に示す図である。
【００６１】
この実施形態が上記した第１実施形態と異なるのは、モータ３０１が備える磁束遮断部材として磁性シート３０６を使用している点である。その他の構成および動作は上記した第１実施形態と同様であるため、同一符号を付すことによりその構成および動作の説明は省略し、以下では上記した第１実施形態と異なる点を中心に説明を行う。
【００６２】
図１７に示すように、磁性シート３０６は、漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁３０６ａを有し、各障壁３０６ａ間に針状磁性材３０６ｂが配置されている。この磁性シート３０６中において、針状磁性材３０６ｂは、針状磁性材３０６ｂの長軸方向が磁性シート３０６の厚み方向と平行になるように配置されている。すなわち、針状磁性材３０６ｂは、磁性シート３０６中で、立った状態で、埋め込まれている。
【００６３】
針状磁性材３０６ｂは、フェライトやマグネタイト、アモルファス磁性体などを用いて製造される針形状をした磁性体である。一方で、磁性シート３０６の母材としては、具体的には、たとえば、フッ素樹脂やポリアセタール（ＰＯＭ）などの樹脂のほか、銅、アルミ、錫、鉛などの金属やその合金が挙げられる。これらの材料は、非磁性で針状磁性材３０６ｂより融点が低く、引張強度が適度にあり、摺動性を有する材料であることが好ましい。
【００６４】
次に、図１８（ａ）および図１８（ｂ）を参照して、モータ３０１の製造工程を説明する。
先ず、針状磁性材３０６ｂを図１８（ａ）に示すシート成形型８に入れ、コイルに直流電流を流すことにより、磁性シート３０６の沿面垂直方向に磁界を与え、針状磁性材３０６ｂを立たせた状態で、シート母材となる溶けた材料（非磁性材料）を流し入れた後、硬化させることにより、磁性シート３０６が製造される。この手順は、針状磁性材３０６ｂと非磁性材料とを混ぜた状態で型に入れ、励磁して立たせてから硬化する順としてもよい。なお、シート母材となる非磁性材料としては、上記したものが用いられる。
【００６５】
樹脂を母材として磁性シート３０６を製作する場合、摺動性をさらに改善するために、潤滑性物質を含浸させてもよい。また、金属を母材として磁性シート３０６を製作する場合、摺動性をさらに改善するために、窒化やＤＬＣ(ダイヤモンドライクカーボン) などの表面処理を行うことが好ましい。これらの表面処理は、ステータ３またはロータ５と硬度差をつけて、摺動抵抗を低減するために行われる。
【００６６】
さらに、導電性材料を母材として磁気シート３０６を製作する場合、針状磁性材３０６ｂの周囲の渦電流損失が懸念される場合は、絶縁性材料やボイドセル（気泡）などを母材に混ぜ、電気抵抗を調節し、損失を低減させることができる。
【００６７】
次に、図１８（ｂ）に示すように、磁性シート３０６をロータ５の外周部５０に巻き付け、ステータ３の開口部３０に挿入することにより、モータ３０１が組み立てられる。
【００６８】
本実施形態によれば、空隙Ｇにおけるステータ磁極３ｂとロータ磁極５ｃとの間の漏れ磁束が磁性シート３０６により遮断される。通電量を増やして磁束数を増大させても、空隙Ｇに磁性シート３０６を配設するという簡易な構成で漏れ磁束を低減することができるので、ステータ３とロータ５との両方に鎖交する磁束を増大することができると共に、隣接する各ステータ磁極３ｂ間の間隔も狭くすることができるため、大型化することなく軽量かつ低コストで高トルクのモータを提供することができる。
【００６９】
また、漏れ磁束を遮断する非磁性体から成る複数の障壁３０６ａにより漏れ磁束を低減しつつ、各障壁３０６ａ間に配置された針状磁性材３０６ｂにより、ステータ磁極３ｂとロータ磁極５ｃとの間の磁束密度を効果的に高めることができる。また、特別な計測装置が無くても、磁性シート３０６の厚みを測定することで漏れ磁束障壁性能の劣化を計測できるので、メンテナンスを容易にすることができる。
【００７０】
また、空隙Ｇ沿面と空隙Ｇ沿面垂直方向の比透磁率の比が大きくなり、空隙Ｇ内フラックスバリア（磁束障壁）と高比透磁率媒体の機能を一つの手段で両立できる。
【００７１】
また、磁性流体を備蓄するためのリザーバタンクと流体封入構造とが不要になり、摺動抵抗による損失の改善ができるとともに、製造コストの低減を図ることもできる。
【００７２】
また、磁性シート３０６を追加することにより、従来の汎用モータにそのまま適用できるので、低いコストで高トルクモータが実現できる。
【００７３】
また、モータ３０１を電気自動車に適用する場合、必要なトルクを減速ギアなしで得ることができる。これにより、電気自動車の軽量化、製造コストの低減を実現することができる。
【００７４】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。例えば、モータの種類は上記した誘電モータに限られるものではなく、ステータおよびロータ間に空隙Ｇを有するアキシャルギャップ構造のモータや、インナーロータ型またはアウターロータ型のラジアル構造のモータなどを採用してもよい。また、ロータ側にロータ磁極を形成する励磁コイルを設けた構造や、ロータの円筒表面に磁気ヒステリシスを有する磁性材を形成したヒステリシスモータのような構造であってもよい。
【００７５】
また、上記した第３実施形態において、磁束遮断部材２０６をバスバーとして機能させているが、必ずしも磁束遮断部材２０６をバスバーとして機能させる必要はなく、この場合、上記した第１実施形態と同構造のロータ５にスリット５ｄを形成し、形成したスリット５ｄ内に磁束遮断部材２０６を挿入して配設すればよい。
【００７６】
また、上記した実施形態において、回転数が約０〜４０００ｒｐｍ程度の低回転であるときに最高トルクを出力するようにモータを設計するとよい。
【００７７】
そして、本発明は、電気自動車の駆動モータ等の種々の用途のモータに適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１，１０１，２０１，３０１  モータ
３  ステータ
３ｂ  ステータ磁極
３０６  磁性シート（磁束遮断部材）
３０６ｂ  針状磁性材
５  ロータ
５ｃ  ロータ磁極
６，６１，６２，６３，６４，６５，６６，１０６，２０６  磁束遮断部材
６ａ，６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ，６６ａ，１０６ａ，２０６ａ，３０６ａ  障壁
７  磁性流体
７０  針状磁性粒子
Ｇ  空隙
ｍｆ  磁束
【図１】
2013215022.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013215022.tif 000007
【図６】
2013215022.tif 000008
【図７】
2013215022.tif 000009
【図８】
2013215022.tif 000010
【図９】
2013215022.tif 000011
【図１０】
2013215022.tif 000012
【図１１】
2013215022.tif 000013
【図１２】
2013215022.tif 000014
【図１３】
2013215022.tif 000015
【図１４】
2013215022.tif 000016
【図１５】
2013215022.tif 000017
【図１６】
2013215022.tif 000018
【図１７】
2013215022.tif 000019
【図１８】
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