JPH0191651A - 磁気駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、パルス七−夕、リニアモータ、磁気ねじ、あ
るいは磁気軸受のように、＜シ＋ｊＭ’￥゛ｑ、１配置
された多数の小磁極を有する部材を、所定の空隙をおい
て対向させて移動可能なように保持し、対向する小磁極
間に磁束を流し、これらの対向する小ｍ極間に働（磁気
力により、駆動力または拘束力を得て、部材間の相対的
位置を移動または固定するようにされた磁気駆動装置に
関する。

（従来の技術） 産業機械や民生機器等さまざまな分野で電気式パルスモ
ータやリニアモータのような磁気駆動措置が使用されて
いるが、その大部分のものは１対のくし歯状形状の小磁
極をもつ透磁材からなる磁極を一定の空隙を設けて対向
させ（配置し、小磁極間に磁束を通し、ｌ１ｉｉ極間に
働く磁気力により駆動力や拘束力が得られるように構成
されている。

第４図は、このようなくし歯型の磁極により駆動される
従来のパルスモータを示すもので、円筒状のロータ１の
外周に等ピッチでくし歯型に小（（１極Ｐが刻設されて
いる。ステータ２には８個の磁極φｌ〜φ４、φ丁′〜
φ４′が設けられでおり、これらの磁極のロータ側の対
向面にもロータに刻設された単離ＩＭＰと同形、同ピツ
チの小磁極Ｐ・が刻設され、上記磁極にはそれぞれ］イ
ル３が廻巻されている。

そして、上記磁極φ１−φ１′、φ２−φ２′、φコー
φ３′、φ４−φ４′に刻設された各単離１ＩＩｉＰ′
　はロータ１の小磁極Ｐに対して順次１／４ビツヂずつ
位相がずれている。

そこで磁極φ１−φ１′、φ２−φ２′、φ３−φ３′
、φ４−φ４′を、それらに泗巻されているコイル３に
より順次励起すると、ロータ１は小ｒ！１極の１７４ピ
ツチずつ回転し、φ１−φ１′〜φ４−φ４′で１ピッ
チ分回転する。これをくり返すことによりロータ１は回
転を続け、上記コイル３への供給パルス数を制御するこ
とにより自由に回転制御ができる。

このパルスモータの回転駆動力は、ロータ１、ステータ
２の小磁極Ｐ、　Ｐ′間に生じる磁束「による吸引磁気
力であるが、これは、ロータ１、ステータ２の小磁極ど
うしの相対変位に対する磁気抵抗の変化が大きいほど大
きい。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような従来の磁気駆動装置では、第５
図に示すように実際には小磁極Ｐ、Ｐ’間の底面や側面
に駆動力に寄与しない磁束Ｆ′が流れるため、電力に対
する駆動力、すなわち効率が悪く、また高速応答できな
い欠点があった。また、小磁極Ｐ、Ｐ’　どうしの相対
変位に対する駆動力、すなわち剛性も小さいという問題
があった。

本発明は、このような従来の欠点を、解潤すべくなされ
たもので、くし歯型の各小１４＆極間の底面や側面に流
れる磁束Ｆ′を遮断して、高い効率で、高速応答性がよ
く、また剛性も大きい磁気駆動装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成１ （問題点を解決するための手段） 本発明の磁気駆動装置は、くし歯型に配置された多数の
小磁極を有する部材の複数個を、所定の空隙を維持した
まま相対的に移動可能なように対向させて保持し、前記
対向する小磁極間に磁束を通し、上記対向する小磁極間
に働く磁気力により駆動力または拘束力を得て、前記部
材間の相対的位置を移動もしくは固定するように構成さ
れた磁気駆動装置において、前記くし歯型小磁極間の凹
部に超電導材を配置してなることを特徴としている。

本発明に使用される超電導材は超電導状態を実現できる
ものであればよく、＾Ｂａ２Ｃｕ３０７−δ系（δは酸
素欠陥を表し、通常１以下。Ａは、ＹｌＹｂ、　Ｈａ、
　Ｄｙ、　Ｅｕ、　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｌｕ等の希土類元
素の１種敗上；Ｂａの一部はＳｒ等で置換可能）等の酸
素欠陥を有する欠陥ベロアスカイト型、５ｒ−Ｌａ−Ｃ
ｕ−０系等の層状ペロブスカイト型等の広義にべロブス
力等の層状ペロブスカイト型等の広義にペロブスカイト
＠造を有する酸化物超電導体が使用可能である。また希
土類元素も広義の定義とし、Ｓｃ、Ｙ及びランタン系も
含むものとする。Ｐａ化物超電導体の代表的な系として
はＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のほかに、５ｃ−Ｂａ−Ｃｕ−
０系、５ｒ−Ｌａ−Ｃｕ−０系、さらにＳｒをＢａ、Ｃ
ａで置換した系等が挙げられる。

このような酸化物超電導体は、例えば以下のような方法
により製造される。

すなわち、まずＹ、　Ｂａ、　Ｃｕなどのペロブスカイ
ト型酸化物超電導体の構成元素を充分混合する。この場
合各々の原料としてはＹ２Ｏ３，ＢａＣＯ３，ＣｕＯ等
の酸化物が通常用いられる。また、これらの酸化物のほ
かに、焼成後酸化物に転化する炭酸塩、硝酸塩、シュウ
酸塩、水酸化物等の化合物を用いてもよい。ペロブスカ
イト型酸化物超電導体を構成する元素は、基本的に化学
量論比の組成となるように混合するが、多少製造条件等
との関係等でずれていても構わない。例えばＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−０系ではＹ　Ｉｍｏｌに対しＢａ　２ｍｏｌ　、
Ｃｕ　３ｍｏｌが標準組成であるが、実用上はＹ　Ｏ，
６〜１．４　ｍｏ１％、Ｂａ　ｉ、５〜３、、Ｏｍｏ１
％、Ｃｕ　２．０〜４．０　ｍｏ１％程度のずれは問題
ない。

前述の原料を混合した後、仮焼・粉砕し所望の形状にし
た後、焼成する。仮焼は必ずしも必要ではない。焼成・
仮焼は十分な酸素が供給できるような酸素含有雰囲気で
８００〜１０００℃の温度で数時問〜３日程度焼成し反
応させて結晶化させ、次いで１００〜３５０℃の酸素雰
囲気中で数時間アニーリングして結晶の酸素空席に酸素
を導入して超電導材が得られる。

本発明の磁気駆動装置において、くし歯型の小ｌａ極間
の凹部に超電導材を配置するには、通常、このような超
電導材のブロックを上記凹部に充填して固定づ“るが、
超電導材またはその出発原料を用いて、塗装法またはス
パッタリング法により被覆し熱処理ににり被膜を固定さ
せて行なうことも可能である。

くし歯型の小磁極間の凹部に、超電導材被膜を塗装法に
より形成する場合には、上記の超電導材の焼成物または
所定のモル比で均一に混合された超電導材の出発原料を
、ボールミル、その他公知の手段により粉砕してセルロ
ースおよびターピネオールのようなバインダ成分と分散
媒と混合した任意の粘度のペーストが使用される。

そして、この被膜は、Ｍｆｆｉ含有雰囲気で８００〜１
０００℃の温度で数時間焼成される。ペーストとして超
電導材の出発原料を用いた場合には、この焼成工程で出
発原料は反応して酸化物超電導体が生成する。次いで１
００〜３５０℃の酸素雰囲気中で数時間アニーリングが
行われ、被膜の酸化物超電導体の酸素空席に酸素が導入
される。

また、超電導材被膜をスパッタリングにより形成づる場
合には、公知の方法により酸化物超電導体を小磁極間の
底部および側面にスパッタリングし、次いでスクリーン
印刷法の場合と同様の酸素導入のためのアニーリングを
行えばよい、。

本発明は、上述したパルスモータの他、リニアモータ、
磁気ねじ、磁気軸受等のように、くし歯型に配置された
多数の小ｔａ極を右ｊる部材を対向させて保持し、対向
するくし歯型の小磁極間に磁束を通し、これらの間に働
く磁気力により駆動力または拘束力を１！７で、相対的
位置を移動らしくは固定するように構成された全ての磁
気駆動装置に適用可能である。

本発明の磁気駆動装置は、超電導材の臨界温度より低い
温度で使用に供される。予定される使用温度が超電導材
の臨界温度より低い場合には、そのまま使用することが
できるが、使用温度が臨界温度を越える場合には、冷却
液体または冷ｆＪＩ気体を用いた公知の冷７．１１手段
を用いて超電導材を臨界温度、にり低い温度にして使用
される。

（作用） 本発明においては、くし歯型の小磁極間の凹部に配置さ
れた超電導材が、臨界温度以下の温１１Ｉで超ｒｉｆｅ
、　７９状態となってマイスナー効果により磁束を完全
に遮断リーるので、小磁極間のくし爾信゛！磁極の底面
や側面に駆動力に寄与しない磁束が流れることがなくな
る。

（実施例） 次に図面を参照して本発明の実施例について説明する。

第１図は、ロータ１　ａ３よびステータ２の小磁極Ｐ、
Ｐ’　間に、ブロック状に焼結された超電導材４を充填
して固定した点を除いて、第４図に示したパルスモータ
と同一の構造に構成されており、このパルスモータは全
体を、このｒｆ１電脣月の臨界温度以下の温度において
使用される。

したがってこの実施例のパルスモータは、超電導材４の
マイスナー効果により、磁束が小磁極Ｐ、Ｐ′間にのみ
生じるようになり、不要な磁束が遮断されて、モータの
効率が改善され、同時に駆動力、高速応答性、剛性が向
上する。

第２図は、ハイブリット形リニアモータに本発明を適用
した例を示づもので、固定側の永久磁石１１ａとその上
に配置された透磁部材１１ｂからなる平板状の固定部材
１１上に、等ピッチでくし歯型に小磁極Ｐ′が刻設され
ている。平板状の移動部材１２には１ｉｆｉ極φ１〜φ
。が設けられてＪ５す、これらの磁極の移動部材１１と
の対向面にし小磁極Ｐ′と同形、同ピツチの小磁極Ｐが
刻Ｉ没され、上記磁極にはそれぞれコイル１３が６３さ
れている。

また、固定部材１１と移動部材１２の各小磁極Ｐ、Ｐ’
　間にも、ブロック状に焼結された超電導材１４が充填
されている。

このリニアモータは、超電導材１４の臨界温度以下の温
度下で上記磁極φ１〜φ。を、それらに旧券されている
コイル１３により順次励起すると、移動部材１２は固定
部材１１上を移動する。このとき、固定部材１１と移動
部材１２の各小磁極Ｐ、Ｐ′間に、ブロック状に焼結さ
れた超電導材１４が充填されているので、小磁極間に流
れる磁束は、超電導材１４のマイスナー効果により、小
磁極Ｐ、Ｐ′間にのみ生じ、不要な磁束が遮断されて、
モータの効率が改善され、同時に駆動力、高速応答性、
剛性が向上する。

第３図には、矩形ねじ山２１ａをもつねじ軸２１と、そ
れに対向した面に同じピッチの矩形めねじ山２２ａをも
つナツト片２３とそれらの間に磁束を発生させるための
コイル２４を有するナツトから構成される磁気ねじに本
発明を適用した実施例である。２５は、ねじ軸２１とナ
ツト片２３ａのねじ溝に充填された超電導材である。

この実施例でも臨界温度以下の温度で、超電導材２５の
マイスナー効果により該部への磁束が遮断される。

また、第４図はねじ山部を螺旋とした磁気ねじであるが
、ねじ山部をリング状の矩形山とした磁気軸受にも同様
に適用可能である。

なお以上の実施例では、超電￥Ｊ月の臨界温度以下の温
度で使用される磁気駆動装置に本発明を適用した例につ
いて説明したが、本発明はこのような実施例に限定され
るものではなく、必要に応じて、内部に冷却液あるいは
冷却ガスを封入あるいは導入して、臨界温度を越える環
境温Ｐ（Ｆで使用可能どすることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、くし歯型の小磁
極間の凹部に配置された超電導材のマイスナー効果にに
す、くし歯を磁極の底面や側面における駆動力や拘束力
に寄与しない磁束が遮断され、電力効率が改善され、１
１速応答性、剛性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための敷部断面図
、第２図および第３図は、それぞれ本発明の伯の実施例
を示す断面図、第４図は従来のパルスモータを示す断面
図、第５図はその問題点を説明するための部分断面図で
ある。 １・・・・・・・・・・・・ロータ ２・・・・・・・・・・・・ステータ ３．１３．２４・・・コイル １１・・・・・・・・・・・・固定部材１１ａ・・・・
・・・・・永久磁石 １１ｂ・・・・・・・・・透磁部材 １２・・・・・・・・・・・・移動部材１４．２５・・
・超電導材 ２１・・・・・・・・・・・・ねじ軸 ２１ａ・・・・・・・・・矩形ねじ山 ２２ａ・・・・・・・・・矩形めねじ山２３・・・・・
・・・・・・・ナツト片Ｐ、　Ｐ’・・・小ｔＩ１１極 Ｆ、Ｆ’　・・・磁束 φ１〜φ。・・・磁極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）くし歯型に配置された多数の小磁極を有する部材
   の複数個を、所定の空隙を維持したまま相対的に移動可
   能なように対向させて保持し、前記対向する小磁極間に
   磁束を通し、上記対向する小磁極間に働く磁気力により
   駆動力または拘束力を得て、前記部材間の相対的位置を
   移動もしくは固定するように構成された磁気駆動装置に
   おいて、前記くし歯型小磁極間の凹部に超電導材を配置
   してなることを特徴とする磁気駆動装置。
2. （２）パルスモータ、リニアモータ、磁気ねじ、または
   磁気軸受である特許請求の範囲第１項記載の磁気駆動装
   置。