JP2007195382A - Magnetic drive mechanism - Google Patents

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俊成 前田
Katsumi Aota
克己 青田
Yasushi Murata
靖 村田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic drive mechanism that dispenses with an excitation coil, reduces energy consumption by copper loss in the excitation coil, or the like for reducing power consumption, and has a compact and thin drive mechanism regardless of a coil diameter. <P>SOLUTION: The magnetic drive mechanism comprises a rotor having a rotor magnetic flux generation source; and a stator having a stator magnetic flux generation source, and a stator magnetic induction path for directing the magnetic flux of the stator magnetic flux generation source to the rotor. The magnetic drive mechanism controls the flow of the magnetic flux in the stator magnetic flux generation source for rotating and driving the rotor to the stator. The stator magnetic induction path comprises a pole end that shunts each pole in the stator magnetic flux generation source into a plurality of portions, and is arranged with a prescribed gap to the rotor; and a displacement application section provided between the stator magnetic flux generation source and the pole end. In this case, the size of the gap can be changed by controlling the displacement application section. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a magnetic drive mechanism, and more particularly to a magnetic drive mechanism that does not require a driving force by a coil.

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)。   In a drive mechanism using a magnetic force, a current is normally supplied to an exciting coil to generate a magnetic force, and the rotor magnet is rotated by this magnetic force. When this driving mechanism is used as a driving source for a timepiece, for example, the stepping motor configured as described above is intermittently driven by a reference signal generated by a crystal resonator or the like (for example, see Patent Document 1).

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。   In the magnetic drive mechanism using the excitation coil as described above, there is a problem that it is difficult to reduce power consumption because high energy efficiency cannot be obtained because there is a copper loss for passing a drive current through the excitation coil.

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。   Further, in a magnetic drive mechanism using an excitation coil, the size of the mechanism is limited by the coil diameter. Therefore, in order to reduce the size and thickness of the magnetic drive mechanism, it is necessary to make the coil diameter small. However, if the coil diameter is reduced, the torque also decreases. There is also a problem that it must be made somewhat large.

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。   As described above, the conventional magnetic drive mechanism has problems caused by the drive part being an excitation coil, such as power consumption, restriction of the amount of magnetic flux due to magnetic saturation, miniaturization by coil diameter, restriction of thinning, etc. ing.

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)。   In view of the above problems, a drive device has been proposed in which a magnetic force control element opens and closes the magnetic force from the permanent magnet of the stator (Patent Document 2).

特開2002−90473号公報(第1頁、第1図)JP 2002-90473 A (first page, FIG. 1) 特開平10−66364号公報(第4頁、第2図)Japanese Patent Laid-Open No. 10-66364 (page 4, FIG. 2)

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。   As described above, the magnetic drive mechanism using an excitation coil as a drive source has problems due to the use of an excitation coil as the drive source, such as high power consumption, reduction in size and thickness due to the coil diameter. .

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。   In order to solve this problem and drive by magnetic on / off control by a magnetic force control element instead of coil drive is proposed in Patent Document 2 described above, the magnetic circuit is not effectively configured in this driving method, Most of the magnetic flux generated from the permanent magnet becomes a leakage magnetic flux and returns to the permanent magnet of the stator without going to the rotor. Therefore, the configuration described in Patent Document 2 has a problem that it cannot contribute to the driving of the rotor, and it is difficult to obtain high driving efficiency.

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。   Therefore, the present invention solves the conventional problems, eliminates the need for an exciting coil, reduces energy consumption due to copper loss of the exciting coil and the like, reduces power consumption, and reduces the size and thickness of the drive mechanism. The purpose is to provide. In addition to the above object, another object is to provide a magnetic drive mechanism that smoothly controls driving and increases driving efficiency.

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。   In order to achieve the above object, the magnetic drive mechanism of the present invention basically employs the following configuration.

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。   The magnetic drive mechanism of the present invention includes a rotor having a rotor magnetic flux generation source, a stator magnetic flux generation source, and a stator having a stator magnetic induction path for guiding the magnetic flux of the stator magnetic flux generation source to the rotor; A magnetic drive mechanism for rotating the rotor relative to the stator by controlling the flow of magnetic flux of the stator magnetic flux generation source, wherein the stator magnetic induction path is provided for each of the stator magnetic flux generation sources. Each of the poles is divided into a plurality of poles, and includes a magnetic pole tip disposed with a predetermined gap with respect to the rotor, and a displacement application unit provided between the stator magnetic flux generation source and the magnetic pole tip. By controlling the portion, the size of the gap can be changed.

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。   Further, the magnetic drive mechanism of the present invention drives the rotor relative to the stator by changing the magnetic field direction with respect to the rotor by switching the balance between positive and negative magnetic poles appearing at the magnetic pole end by the displacement application unit. It is characterized by making it.

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。   The magnetic drive mechanism of the present invention is characterized in that the amount of magnetic flux at the shunt destination from the stator magnetic flux generation source is controlled by displacing the magnetic pole end controlled by the displacement applying unit in the direction of the rotor. It is.

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。   Further, the magnetic drive mechanism of the present invention is configured by the magnetostrictive material in which the magnetic pole end described above makes the magnetic characteristics variable by the displacement, and the end portion disposed on the magnetostrictive material so as to face the rotor. In addition, the displacement application unit is made of a piezoelectric material and is arranged at a position where displacement can be applied to the magnetostrictive material.

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。   The magnetic drive mechanism of the present invention is characterized in that the aforementioned magnetic pole tip is arranged so that the displacement direction of the magnetic pole tip passes through the rotation axis of the rotor.

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。   According to the present invention, it is possible to configure a drive mechanism that does not require an exciting coil in the magnetic drive mechanism.

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。   Further, according to the present invention, it is possible to reduce the power consumption by reducing the energy consumption due to copper loss of the exciting coil and the like by eliminating the need for the exciting coil.

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。   In addition, according to the present invention, the drive mechanism can be made smaller and thinner regardless of the coil diameter.

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。   Further, according to the present invention, since the magnetic circuit is effectively configured, the amount of magnetic flux in the magnetic flux emitted from the stator magnetic flux generation source can be reduced, and the amount of magnetic flux contributing to the driving of the rotor can be increased. Driving efficiency can be increased.

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。
The configuration and operation of the magnetic drive mechanism of the present invention will be described below.
In a magnetic drive mechanism using an excitation coil, the pole can be switched by switching the direction of the current flowing through the excitation coil. However, in a magnetic flux generation source such as a permanent magnet, the polarity is changed from positive to negative or negative depending on the current direction as in the excitation coil. From the positive pole to the negative pole, the magnetic pole cannot be switched. Therefore, in the magnetic drive mechanism of the present invention, the balance of the strength of each magnetic pole appearing at the magnetic pole end is switched by controlling the flow of magnetic flux from a magnetic flux generating source such as a permanent magnet instead of the conventional exciting coil as a driving source. This constitutes a drive mechanism for driving the magnetic member.

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。   Specifically, the magnetic drive mechanism of the present invention includes a rotor having a rotor magnetic flux generation source, a stator magnetic flux generation source, and a stator magnetic induction path that guides the magnetic flux of the stator magnetic flux generation source to the rotor. And a magnetic drive mechanism for rotating the rotor with respect to the stator by controlling the flow of magnetic flux of the stator magnetic flux generation source. Displacement applied between at least a pair of magnetic pole ends arranged with a predetermined gap with respect to the rotor, and between the stator magnetic flux generation source and the magnetic pole ends, by dividing each pole of the magnetic flux generation source into a plurality of And the size of the air gap can be changed by controlling the displacement application unit.

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。   By adopting the above configuration, the magnetic pole end to which displacement and stress are applied by the displacement applying unit is displaced in the rotor direction, and the magnetic resistance of the air gap is controlled to control the shunt destination from the stator magnetic flux generation source. The rotor can be driven to rotate relative to the stator by controlling the amount of magnetic flux, switching the balance between positive and negative magnetic poles appearing at the magnetic pole ends, and changing the magnetic field direction with respect to the rotor.

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。   In addition, according to the configuration of the present invention, a drive mechanism that does not require an exciting coil can be configured, so that energy consumption due to copper loss of the exciting coil or the like, which is essential in the conventional configuration, is reduced and consumed. Electric power can be reduced. The drive mechanism can be made smaller and thinner regardless of the coil diameter of the exciting coil.

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。   Further, since the magnetic circuit is effectively configured, the amount of magnetic flux in the magnetic flux emitted from the stator magnetic flux generation source is reduced, the amount of magnetic flux contributing to the driving of the rotor is increased, and the driving efficiency can be increased.

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。
In the magnetic drive mechanism of the present invention, it is not always necessary to arrange the magnetic pole end so that the displacement direction of the magnetic pole end coincides with the rotational axis of the rotor magnetic flux generation source. By configuring it so that it passes through the core, the magnetic pole tip can control the magnetic resistance of the air gap between it and the rotor magnetic flux generation source with the smallest amount of displacement, and further increase the driving efficiency. Become.
A specific configuration example will be described in detail below.

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。
First, a configuration example and operation of the magnetic drive mechanism of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a magnetic drive mechanism of the present invention.

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。   As shown in FIG. 1, the magnetic drive mechanism 1A according to the present invention includes a rotor and a stator. In addition, the rotor in a present Example was shown as 2 A of rotor magnetic flux generation sources. In the following description, this rotor will be described as the rotor magnetic flux generation source 2A. The rotor magnetic flux generation source 2A is capable of controlling rotation by applying an arbitrary rotational force based on an operation principle described later.

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。   The stator also includes a stator magnetic flux generation source 3A and stator magnetic induction paths 4An, 4As that divert the magnetic flux from each pole of the stator magnetic flux generation source 3A into a plurality of parts and guide them to the rotor magnetic flux generation source 2A, respectively. A magnetic pole tip 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd that are magnetically separated and provided at a position facing the rotor magnetic flux generation source 2A of the stator magnetic induction path 4An, 4As, and the magnetic pole tip 4Anr. 4 Anl, 4 Asu, and 4 Asd are provided with displacement application units 5 Anr, 5 Anl, 5 Asu, and 5 Asd that apply displacement to 4 Asl and 4 Asd.

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。
The magnetic pole tips 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd are provided with gaps at equally spaced angular positions around the rotor magnetic flux generation source 2A, as will be described in detail later with reference to FIGS. The gaps are arranged so that the size of the gap can be changed arbitrarily under the action of the displacement applying portions 5Anr, 5Anl, 5Asu, and 5Asd.

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。   The magnetic drive mechanism 1A configured as described above controls the size of the gap between the magnetic pole tips 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd and the rotor magnetic flux generation source 2A by the displacement application units 5Anr, 5Anl, 5Asu, 5Asd. Thus, the amount of magnetic flux at the shunt destination from the stator magnetic flux generation source 3A is controlled, and the balance of the strength of the magnetic poles at the magnetic pole ends 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd is switched. As a result, the direction of the magnetic flux flowing between the magnetic pole ends 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd is effectively switched with respect to the rotor magnetic flux generation source 2A, and the rotor magnetic flux generation source disposed between the magnetic pole ends 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd. A driving force for rotationally driving 2A is applied.

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。
Here, the steps (STEP 0 to STEP 4) for rotationally driving the rotor magnetic flux generation source 2A in the magnetic drive mechanism 1A of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
2 to 6 are drawings for explaining the operation principle of the magnetic drive mechanism 1A of the present invention. An enlarged view (top view) around the rotor of the magnetic drive mechanism and the top view on the right side are shown on the right side. A sectional view seen from above, and a sectional view seen from the lower side of this top view is shown at the lower position. 2 shows the state of STEP0, FIG. 3 shows the state of STEP1, FIG. 4 shows the state of STEP2, FIG. 5 shows the state of STEP3, and FIG. 6 shows the state of STEP4. The hatched arrows indicate the displacement direction of the magnetic pole ends, and the hollow arrows indicate the magnetic pole directions of the rotor.

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。   STEP0 shown in FIG. 2 indicates a stationary stable state in which all the displacement application units 5Anr, 5Anl, 5Asu, and 5Asd are not operated. In this state, the amount of magnetic flux at the shunt destination from the stator magnetic flux generation source 3A is equal, and the N pole, N pole, S pole, and S pole appear at the magnetic pole ends 4Anr, 4Anl, 4Asu, and 4Asd, respectively, with the same magnitude. Therefore, the rotor magnetic flux generation source 2A is balanced at the position shown in FIG. Then, after going through steps 1 to 4 to be described later, the state returns to the state of STEP 0 again, and the respective steps are repeated in order, whereby the rotor magnetic flux generating source 2A can be continuously driven.

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。   Next, by operating the displacement applying units 5Anl and 5Asd in STEP1 shown in FIG. 3, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Anl and 4Asd and the rotor magnetic flux generation source 2A is increased, and the magnetic resistance is increased. As a result, the amount of magnetic flux at the magnetic pole tips 4Anr and 4Asu, which are the other diversion destinations from the stator magnetic flux generating source 3A, is increased, the magnetic pole tip 4Anr is stronger than the magnetic pole tip 4Anl as the N pole, and the magnetic pole tip as the S pole. The magnetic pole tip 4Asu appears stronger than 4Asd. As a result, the magnetic flux at the magnetic pole ends 4Anr and 4Asu acts on the rotor magnetic flux generation source 2A to rotate the rotor magnetic flux generation source 2A to the balanced state of STEP1 shown in FIG. )

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。   Next, by operating the displacement application units 5Anl and 5Asu in STEP2 shown in FIG. 4, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Anl and 4Asu and the rotor magnetic flux generation source 2A is increased, and the magnetic resistance is increased. As a result, the amount of magnetic flux at the magnetic pole tip 4Anr, 4Asd, which is the other diversion destination from the stator magnetic flux generating source 3A, is increased, the magnetic pole tip 4Anr is stronger than the magnetic pole tip 4Anl as the N pole, and the magnetic pole tip as the S pole. Magnetic pole tip 4Asd appears stronger than 4Asu. As a result, the magnetic flux at the magnetic pole ends 4Anr and 4Asd acts on the rotor magnetic flux generation source 2A to rotate the rotor magnetic flux generation source 2A to the balanced state of STEP2 shown in FIG. 4 (rotates counterclockwise in the figure). ) This state is a state in which the rotor magnetic flux generation source 2A is rotated 180 degrees from STEP1 in FIG.

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。
Next, by operating the displacement application units 5Anr and 5Asu in STEP3 shown in FIG. 5, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Anr and 4Asu and the rotor magnetic flux generation source 2A is increased, and the magnetic resistance is increased. As a result, the amount of magnetic flux at the magnetic pole ends 4Anl and 4Asd, which are the other diversion destinations from the stator magnetic flux generating source 3A, is increased, the magnetic pole end 4Anl is stronger than the magnetic pole end 4Anr as the N pole, Magnetic pole tip 4Asd appears stronger than 4Asu. As a result, the magnetic flux at the magnetic pole ends 4Anl and 4Asd acts on the rotor magnetic flux generation source 2A to rotate the rotor magnetic flux generation source 2A to the balanced state of STEP 3 shown in FIG. 5 (rotates counterclockwise in the figure). )

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。   Next, by operating the displacement applying portions 5Anr and 5Asd in STEP4 shown in FIG. 6, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Anr and 4Asd and the rotor magnetic flux generation source 2A is increased, and the magnetic resistance is increased. As a result, the amount of magnetic flux at the magnetic pole tips 4Anl and 4Asu, which are the other diversion destinations from the stator magnetic flux generating source 3A, is increased, the magnetic pole tip 4Anl is stronger than the magnetic pole tip 4Anr as the N pole, and the magnetic pole tip as the S pole. The magnetic pole tip 4Asu appears stronger than 4Asd. As a result, the magnetic flux at the magnetic pole ends 4Anl and 4Asu acts on the rotor magnetic flux generating source 2A, and the rotor magnetic flux generating source 2A is rotated to the balanced state of STEP 4 shown in FIG. ) In this state, the rotor magnetic flux generation source 2A is rotated 360 degrees from STEP1 in FIG.

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。   As described above, by repeating STEP0 to STEP4, the rotor magnetic flux generation source 2A can be rotated.

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。
Next, regarding the action of the magnetic pole tips 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd and the displacement applying portions 5Anr, 5Anl, 5Asu, 5Asd in the magnetic drive mechanism 1A of the present invention, the magnetic pole tips 4Anr, 4Anl and the displacement applying portions 5Anr, 5Anl An example will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation principle of the stator magnetic guide path, the magnetic pole end, the displacement applying unit, and the rotor magnetic flux generation source. This drawing shows a sectional view of only the stator magnetic guide path 4An around the rotor of the magnetic drive mechanism, the magnetic pole tips 4Anl and 4Anr, the displacement applying portions 5Anl and 5Anr, and the rotor magnetic flux generation source 2A. The upper diagram shows before operation of the displacement application unit 5Anl, and the lower diagram shows after operation. The magnetic pole tips 4Asu, 4Asd and the displacement applying portions 5Asu, 5Asd not shown in the drawing have the same configuration as the magnetic pole tips 4Anl, 4Anr, and the displacement applying portions 5Anl, 5Anr. The detailed explanation about is omitted.

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。   The magnetic pole tips 4Anl, 4Anr and the stator magnetic guide path 4An are made of a soft magnetic material such as permalloy, and form a magnetic path through which magnetic flux flows. And this magnetic pole end 4Anl is contact-fixed so that operation | movement is possible in the direction of the arrow shown to this drawing. The same applies to the magnetic pole tip 4Anr. Further, the displacement applying portions 5Anr and 5Anl are made of a material that can be displaced by an electric field or a temperature field such as a piezoelectric material or a shape memory alloy. Then, by compressing and displacing as shown in this drawing, the magnetic pole ends 4Anr and 4Anl are relatively in the direction of the arrow (in the drawing, the direction away from the rotor magnetic flux generation source 2A) relative to the stator magnetic guide path 4An. Operate.

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。   With the above configuration, the magnetic pole ends 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd applied with displacement by the displacement applying units 5Anr, 5Anl, 5Asu, 5Asd are displaced in the direction of the rotor magnetic flux generation source 2A, and control the magnetic resistance of the air gap. Thus, it is possible to control the amount of magnetic flux at the shunt destination from the stator magnetic flux generation source 3A, and it is possible to configure a drive mechanism that does not require an excitation coil in the magnetic drive mechanism 1A of the present invention. Energy consumption due to copper loss can be reduced to reduce power consumption.

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。
Also, the drive mechanism can be made smaller and thinner regardless of the coil diameter. Further, when the magnetic circuit is effectively configured, the amount of magnetic flux in the magnetic flux emitted from the stator magnetic flux generation source 3A is reduced, and the amount of magnetic flux contributing to driving the rotor magnetic flux generation source 2A is increased. Can be increased.

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。
Next, another configuration example and operation of the magnetic drive mechanism of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a perspective view showing another configuration example of the magnetic drive mechanism of the present invention.

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。   As shown in FIG. 8, the magnetic drive mechanism 1B according to the present invention includes a rotor and a stator. In addition, the rotor in a present Example was shown as the rotor magnetic flux generation source 2B. In the following description, this rotor will be described as the rotor magnetic flux generation source 2B. The rotor magnetic flux generation source 2B is capable of controlling rotation by applying an arbitrary rotational force based on an operation principle described later.

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。   The stator also splits the magnetic flux from the stator magnetic flux generation source 3B and the magnetic flux from each pole of the stator magnetic flux generation source 3B into a plurality of stator magnetic induction paths 4Bn and 4Bs that respectively guide the magnetic flux to the rotor magnetic flux generation source 2B. Magnetic pole ends 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, 4Bsd, which are magnetically separated single magnetic poles, and magnetic pole ends 4Bnr, which are provided at positions facing the rotor magnetic flux generation source 2B of the stator magnetic induction paths 4Bn, 4Bs. 4Bnl, 4Bsu, and 4Bsd are provided with displacement applying sections 5Bnr, 5Bnl, 5Bsu, and 5Bsd.

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。   Further, the magnetic pole tips 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, 4Bsd are subjected to the action of the displacement applying portions 5Bnr, 5Bnl, 5Bsu, 5Bsd and the like around the rotor magnetic flux generating source 2B as shown in FIGS. A space is provided at the angular position of the interval, and the size of the space is arranged to be arbitrarily variable.

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。   The magnetic drive mechanism 1B configured in this way controls the size of the gap between the magnetic pole tips 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, 4Bsd and the rotor magnetic flux generation source 2B by the displacement applying portions 5Bnr, 5Bnl, 5Bsu, 5Bsd. As a result, the amount of magnetic flux at the shunt destination from the stator magnetic flux generation source 3B is controlled, and the balance of the strength of the magnetic poles at the magnetic pole ends 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, 4Bsd is switched.

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。   As a result, the direction of the magnetic flux flowing between the magnetic pole ends 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, and 4Bsd is effectively switched with respect to the rotor magnetic flux generation source 2B, and the rotor magnetic flux generation source disposed between the magnetic pole ends 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, and 4Bsd. A driving force for rotationally driving 2B can be applied.

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。   Thus, in the magnetic drive mechanism 1B of the present invention, a drive mechanism that does not require an exciting coil can be configured as in the conventional configuration. Also, by eliminating the need for the exciting coil in this mechanism, it is possible to reduce the power consumption by reducing the energy consumption due to copper loss of the exciting coil or the like. Further, by eliminating the need for the excitation coil, the drive mechanism can be made smaller and thinner regardless of the coil diameter.

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。   Further, since the magnetic circuit is effectively configured, the amount of magnetic flux in the magnetic flux emitted from the stator magnetic flux generation source 3B is reduced, the amount of magnetic flux contributing to driving the rotor magnetic flux generation source 2B is increased, and the driving efficiency is increased. I can do it.

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。
9 to 13 are drawings for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism 1B of the present invention. An enlarged view (bottom view) around the rotor of the magnetic drive mechanism and the bottom view on the right side are shown on the right side. A sectional view seen from above, and a sectional view seen from the upper side of this bottom view is shown in the upper position. Note that FIG.
Shows the state of STEP0, FIG. 10 shows the state of STEP1, FIG. 11 shows the state of STEP2, FIG. 12 shows the state of STEP3, and FIG. 13 shows the state of STEP4. The hatched arrows indicate the displacement direction of the magnetic pole ends, and the hollow arrows indicate the magnetic pole directions of the rotor.

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。   STEP0 shown in FIG. 9 is a stationary stable state in which all the displacement application units 5Bnr, 5Bnl, 5Bsu, and 5Bsd are not operated, and the rotor magnetic flux generation source 2B is balanced at the position shown in FIG. Then, after going through steps 1 to 4 to be described later, the state returns to the state of STEP 0 again, and the respective steps are repeated in order, so that the rotor magnetic flux generation source 2B can be continuously driven.

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。   Next, by operating the displacement applying portions 5Bnl and 5Bsd in STEP1 shown in FIG. 10, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Bnl and 4Bsd and the rotor magnetic flux generation source 2B is increased, and the magnetic pole tips 4Bnl and 4Bsd are increased. 14 also changes the magnetic permeability at the same time by the action described with reference to FIG. As a result, the rotor magnetic flux generation source 2B can be rotated (rotated clockwise in the drawing) by a larger torque until the balanced state of STEP1 shown in FIG.

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。   Next, by operating the displacement applying sections 5Bnl and 5Bsu in STEP2 shown in FIG. 11, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Bnl and 4Bsu and the rotor magnetic flux generation source 2B is increased, and the magnetic pole tips 4Bnl and 4Bsu are expanded. 14 also changes the magnetic permeability at the same time by the action described with reference to FIG. As a result, the rotor magnetic flux generation source 2B can be rotated (clockwise in the drawing) to the balanced state of STEP2 shown in FIG.

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。   Next, by operating the displacement applying units 5Bnr and 5Bsu in STEP 3 shown in FIG. 12, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Bnr and 4Bsu and the rotor magnetic flux generation source 2B is increased, and the magnetic pole tips 4Bnr and 4Bsu are expanded. 14 also changes the magnetic permeability at the same time by the action described with reference to FIG. 14, and the magnetic resistance increases more than in the first embodiment. As a result, the rotor magnetic flux generation source 2B can be rotated (clockwise in the figure) to the balanced state of STEP3 shown in FIG.

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。   Next, by operating the displacement applying portions 5Bnr and 5Bsd in STEP4 shown in FIG. 13, the size of the gap between the magnetic pole tips 4Bnr and 4Bsd and the rotor magnetic flux generation source 2B is increased, and the magnetic pole tips 4Bnr and 4Bsd are The magnetic permeability is also changed at the same time by the action described with reference to FIG. As a result, the rotor magnetic flux generation source 2B can be rotated (clockwise in the figure) to the balanced state of STEP4 shown in FIG.

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。   As described above, the rotor magnetic flux generation source 2B can be rotated by repeatedly applying STEP0 to STEP4.

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。
Next, the action of the magnetic pole tips 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, 4Bsd in the magnetic drive mechanism 1B of the present invention will be described by taking the magnetic pole tips 4Bnr, 4Bnl as an example.
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation principle of the stator magnetic guide path, the magnetic pole end, the displacement applying unit, and the rotor magnetic flux generation source. In this drawing, a sectional view of only the stator magnetic guide path 4Bn around the rotor of the magnetic drive mechanism 1B, the magnetic pole ends 4Bnl and 4Bnr, and the rotor magnetic flux generation source 2B is shown. Before the operation of 5Bnl, the following figure shows the after operation. Note that the magnetic pole tips 4Bsu and 4Bsd not shown in this drawing have the same configuration as the magnetic pole tips 4Bnl and 4Bnr, and thus detailed description of the operation of each member is omitted.

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。   The magnetic pole ends 4Bnr and 4Bnl are composed of magnetostrictive materials 6Bnr and 6Bnl whose magnetic characteristics are variable by applying stress and displacement, and end portions 7Bnr and 7Bnl facing the rotor magnetic flux generation source 2B. Further, the end portions 7Bnr and 7Bnl are made of a soft magnetic material such as permalloy, and together with the stator magnetic induction path 4Bn and the magnetostrictive materials 6Bnr and 6Bnl form a magnetic path through which magnetic flux flows. In this direction, the magnetostrictive members 6Bnr and 6Bnl, which will be described later, are fixed so as to be operable in accordance with dimensional changes.

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。   The displacement applying portions 5Bnr, 5Bnl, 5Bsu, and 5Bsd are made of a material that can be displaced by an electric field or a temperature field such as a piezoelectric material or a shape memory alloy, and are so-called inverse magnetostrictive effect by being compressed and displaced as shown in the drawing. As a result, a compressive force acts on the magnetostrictive materials 6Bnr and 6Bnl, and the magnetic permeability changes with the dimensional change, and the magnetic resistance of the magnetic path passing through the magnetostrictive materials 6Bnr and 6Bnl increases. The end portions 7Bnr and 7Bnl operate in the direction of the arrow (in the drawing, the direction away from the rotor magnetic flux generation source 2B) relative to the stator magnetic guide path 4Bn.

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。   With the above configuration, the magnetic pole ends 4Bnr and 4Bnl to which displacement is applied by the displacement applying units 5Bnr and 5Bnl are displaced in the direction of the rotor magnetic flux generation source 2B to control the magnetic resistance of the air gap, and the magnetostrictive materials 6Bnr and 6Bnl By controlling the resistance at the same time, it is possible to control the amount of magnetic flux at the shunt destination from the stator magnetic flux generation source 3B. Therefore, in the magnetic drive mechanism 1B of the present invention, a drive mechanism that does not require an excitation coil can be configured, and energy consumption due to copper loss of the excitation coil or the like can be reduced, thereby reducing power consumption.

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。   Also, the drive mechanism can be made smaller and thinner regardless of the coil diameter. Further, when the magnetic circuit is effectively configured, the amount of magnetic flux in the magnetic flux emitted from the stator magnetic flux generation source 3B is reduced, and the amount of magnetic flux contributing to driving of the rotor magnetic flux generation source 2B is increased. Can be increased.

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。
Moreover, the following matters can be mentioned as specific effects of the above-described embodiment.
In the magnetic drive mechanism 1B of the present invention, the magnetostrictive members 6Bnr and 6Bnl change the magnetic permeability and change the magnetic resistance due to the inverse magnetostrictive effect. Therefore, together with the change in the magnetic resistance of the air gap, It is possible to switch the balance between positive and negative in each magnetic pole appearing at 7Bnl by a larger amount as compared with the case of only the change in the magnetic resistance of the air gap. Therefore, the magnetic drive mechanism 1B of this embodiment can drive the rotor magnetic flux generation source 2B to the stator more efficiently than the mechanism of the first embodiment.

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)It is a perspective view which shows the structural example of the magnetic drive mechanism of this invention. Example 1 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)It is the enlarged view around the rotor of the magnetic drive mechanism of this invention, and sectional drawing. Example 1 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. Example 1 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. Example 1 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. Example 1 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. Example 1 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)It is drawing for demonstrating the effect | action in the magnetic drive mechanism of this invention. Example 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2)It is a perspective view which shows the structural example of the magnetic drive mechanism of this invention. (Example 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2)It is the enlarged view around the rotor of the magnetic drive mechanism of this invention, and sectional drawing. (Example 2) 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. (Example 2) 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. (Example 2) 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. (Example 2) 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)3 is a diagram for explaining the operating principle of the magnetic drive mechanism of the present invention. (Example 2) 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)It is drawing for demonstrating the effect | action in the magnetic drive mechanism of this invention. (Example 2)

符号の説明Explanation of symbols

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
1A, 1B Magnetic drive mechanism 2A, 2B Rotor magnetic flux generation source 3A, 3B Stator magnetic flux generation source 4An, 4As, 4Bn, 4Bs Stator magnetic induction path 4Anr, 4Anl, 4Asu, 4Asd, 4Bnr, 4Bnl, 4Bsu, 4Bsd
Magnetic pole tip 5 Anr, 5 Anl, 5 Asu, 5 Asd, 5 Bnr, 5 Bnl, 5 Bsu, 5 Bsd
Displacement application section 6Bnr, 6Bnl magnetostrictive material 7Bnr, 7Bnl end

Claims (5)

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。
A rotor having a rotor magnetic flux source;
A stator having a stator magnetic flux generation source and a stator magnetic induction path for guiding the magnetic flux of the stator magnetic flux generation source to the rotor;
A magnetic drive mechanism for rotating the rotor relative to the stator by controlling a flow of magnetic flux of the stator magnetic flux generation source;
The stator magnetic guiding path is
Magnetic pole tips arranged with a predetermined gap with respect to the rotor, each of the poles of the stator magnetic flux generation source is divided into a plurality of branches,
A displacement application unit provided between the stator magnetic flux generation source and the magnetic pole end,
A magnetic drive mechanism characterized in that the size of the gap can be changed by controlling the displacement application section.
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。   The rotor is driven to rotate with respect to the stator by changing the magnetic field direction with respect to the rotor by switching the balance between positive and negative magnetic poles appearing at the magnetic pole end by the displacement application unit. The magnetic drive mechanism according to claim 1. 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。   3. The magnetism according to claim 2, wherein a magnetic flux amount at a shunt destination from the stator magnetic flux generation source is controlled by displacing the magnetic pole end controlled by the displacement application unit in a rotor direction. Drive mechanism. 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。
The magnetic pole end is composed of a magnetostrictive material whose magnetic characteristics are variable by the displacement, and an end portion which is disposed on the magnetostrictive material so as to face the rotor,
The magnetic drive mechanism according to claim 3, wherein the displacement applying unit is made of a piezoelectric material, and is disposed at a position where the displacement can be applied to the magnetostrictive material.
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。   5. The magnetic drive mechanism according to claim 1, wherein the magnetic pole end is arranged so that a displacement direction of the magnetic pole end passes through a rotation axis of the rotor. 6.
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