JP2007221990A - 磁気ドライブ機構 - Google Patents

Abstract

【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、低コストな構成の磁気ドライブ機構を提供する。
【解決手段】回転子と、固定子磁束発生源と、当該固定子磁束発生源から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させる磁気ドライブ機構であって、固定子磁気誘導路の回転子側の先端部と、当該先端部と第１の空隙を設けて、回転子の周囲に所定の角度位置で配設された磁極端部とを、それぞれ積層して架橋する磁束制御手段を有し、磁束制御手段が、第１の空隙によって遮断された磁束の流れを制御した上で、磁極端部に磁気的に再結合する機能を有する構成とした。
【選択図】図１

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駆動機構に関する。

磁気力を用いた磁気ドライブ駆動機構では、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。このような磁気ドライブ駆動機構として、例えばステッピングモータが知られている。この磁気ドライブ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）。

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ことにより銅損が発生する。この銅損により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。

また、励磁コイルを用いる磁気ドライブ機構では、機構の大きさはコイル径や磁路の磁気飽和等により制限を受ける。そのため、磁気ドライブ機構を小型化、薄型化するには、コイル径を小径としたり、磁路の断面積を小さくする必要があるが、コイル径を小さくするとトルクが低下し、また、磁路の断面積を小さくすると磁気飽和して磁束量が制限されることになる。磁気ドライブ機構では、所定の大きさの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。

したがって、磁気ドライブ機構では、所定の大きさのトルクの確保と、小型化および薄型化の両立させることは困難である。

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。

そこで、上記の問題に鑑み、磁気抵抗スイッチング素子によって永久磁石の磁束のステータへの流れを開閉する駆動装置が提案された（特許文献２）。
特開２００２−９０４７３号公報（第１頁、第１図） 特開昭５４−１２６９１７公報（第３頁、第２図）

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。

この問題を解決し、コイル駆動に代えて磁気抵抗スイッチング素子による磁束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抵抗スイッチング素子としてコイルを用いているため、十分な省電、小型化、薄型化の効果を得ることができないという問題がある。

また、仮に、コイルを用いない磁気抵抗スイッチング素子を用いたとしても、特許文献２に提案されている構成は、永久磁石の磁束をステータに対して流すか、または流さないかを制御するオンオフ制御であるため、ロータへの磁束の流れは、単に２つの方向を切り換えるに過ぎない。

ロータを回転させるには、ロータに加える磁束方向を回転方向に応じて順次制御する必要がある。しかしながら、上記したように、磁束のオンオフを単に切り替える制御では、ロータの駆動方向を自在に変更することが困難であるという問題があり、円滑な駆動制御を行う点で困難があるという問題がある。

また、磁束の切り替え時には、磁束はロータに行かずに永久磁石自身に戻るため、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もある。

また、永久磁石や磁歪材などの強磁性材は加工により寸法精度を出し難く、磁気回路に組み込んで構成する場合、微小な隙間でもモレ磁束が増えてしまうため、強磁性材に対して厳しい寸法精度が要求され加工や組立費用が高価になってしまうという問題もある。

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。また、加工により寸法精度の出し難い材料を用いても厳しい寸法精度を要求する必要がなく、低コストな磁気ドライブ機構を提供することを目的とする。

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。

本発明の磁気ドライブ機構は、磁気誘導路を流れる磁束量を制御することによって回転子に印加する磁束方向の切り替えを行う。この磁気誘導路における磁束量の制御は、磁気誘導路の透磁率を制御することで行うことができ、この透磁率の制御は励磁コイルを用いることなく行うことができるため、励磁コイル等の銅損によるエネルギー消費を減少し、消費電力を低減することができる。また、透磁率の制御は磁歪材の透磁率が低下する逆磁歪効果等を利用することができ、容積を要する励磁コイル等の部材と比較して、駆動機構を小型化し薄型化することが可能となる。

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、固定子磁束発生源およびこの固定子磁束発生源からの磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路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させる磁気ドライブ機構であり、固定子磁気誘導路を流れる磁束量を制御することによって回転子に対する磁束方向を制御する磁束制御手段を備える。この磁束制御手段は、固定子磁気誘導路に直列に、又は、固定子磁気誘導路と並列して設けられる。

磁気ドライブ機構の第１の態様は、この磁束制御手段を固定子磁気誘導路に直列接続する態様である。この第１の態様では、磁束制御手段は固定子磁気誘導路の磁路中の透磁率を低下させて磁束量を低減させる。同じ固定子磁束発生源に接続される複数の固定子磁気誘導路に流れる磁束量は、各磁路の磁気抵抗に応じて平衡して分配されるため、この固定子磁気誘導路の磁束量の低下は、同じ固定子磁束発生源に接続される他の固定子磁気誘導路に流れる磁束量の分配量を増加させる。

これによって、回転子の周囲に配置される固定子磁気誘導路に流れる磁束量のバランスが変化し、回転子に対して駆動力が加えられる。この磁束量のバランスを順次変えることによって回転子は回転する。

磁気ドライブ機構の第２の態様は、この磁束制御手段を固定子磁気誘導路に並列接続する態様である。この第２の態様では、磁束制御手段は固定子磁気誘導路と並列接続することで、固定子磁束発生源に対して並列接続された磁路を形成する。並列接続した磁束制御手段の透磁率を低下させて磁束量を低減させる。並列接続された固定子磁気誘導路と磁束制御手段とに流れる磁束量は、各磁路の磁気抵抗に応じて平衡して分配されるため、この磁束制御手段を流れる磁束量の低下は、同じ固定子磁束発生源に対して並列接続される固定子磁気誘導路に流れる磁束量の分配量を増加させる。

これによって、回転子の周囲に配置される固定子磁気誘導路に流れる磁束量のバランスが変化し、回転子に対して駆動力が加えられる。この磁束量のバランスを順次変えることによって回転子は回転する。

第１の態様において、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、固定子磁束発生源およびこの固定子磁束発生源からの磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路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させる。

固定子磁気誘導路の回転子側の先端部と、回転子の周囲に所定の角度位置で配設された磁極端部との間には第１の空隙が開けられ、この第１の空隙の間を架橋するように磁束制御手段を備える。この磁束制御手段は、先端部と磁極端部のそれぞれと積層させることで取り付けられる。本発明の構成によれば、磁束制御手段の一端を先端部に積層させ、他端を磁極端部に積層させることで磁束制御手段を固定子磁気誘導路に取り付けることができるため、空隙の間隙の寸法と磁束制御手段の寸法を合わせるといった操作を不要することができ、磁束制御手段の固定子磁気誘導路への取り付けを容易に行うことができる。

磁束制御手段は、第１の空隙によって遮断された磁束の流れを制御した上で、磁極端部に磁気的に再結合する機能を有することを特徴とするものである。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した固定子磁気誘導路が、固定子磁束発生源の一方の磁束を回転子に導く第１の固定子磁気誘導路と、固定子磁束発生源の他方の磁束を回転子に導く第２の固定子磁気誘導路とにより構成され、固定子磁束発生源が、第１と第２の固定子磁気誘導路の間に設けられた第２の空隙を架橋して設けられていることを特徴とするものである。

本発明の構成によれば、第１と第２の固定子磁気誘導路の間の第２の空隙を固定子磁束発生源によって架橋する構成とすることで、磁束制御手段を固定子磁気誘導路に取り付ける構成と同様に、空隙の間隙の寸法と固定子磁束発生源の寸法を合わせるといった操作を不要することができ、固定子磁束発生源の固定子磁気誘導路への取り付けを容易に行うことができる。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した第１の固定子磁気誘導路が、固定子磁束発生源の一方の磁束を途中で複数に分流した、単一磁極の各磁極端部を介して、一方の磁束を回転子に導く様に構成され、第２の固定子磁気誘導路が、固定子磁束発生源の他方の磁束を途中で複数に分流した、単一磁極の各磁極端部を介して、他方の磁束を回転子に導く様に構成されることを特徴とするものである。

第１の固定子磁気誘導路および第２の固定子磁気誘導路は、磁束を途中で複数に分流する構成とし、この分流磁束を単一磁極の各磁極端部から回転子に導き、磁束を導く磁極端部を分流の切り替えによって切り替え、これによって回転子を回転駆動する。

磁束を分流し、回転子に導く分流磁束を切り替えることで、固定子磁束発生源の数量を低減させることができる。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した第２の空隙（固定子磁束発生源が設けられる第１と第２の固定子磁気誘導路の間の空隙）に、非磁性材が設けられていることを特徴とするものである。

第２の空隙に非磁性材を設けることによって、磁路中の磁気抵抗のばらつきを低減させることができる。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した第２の空隙が、第１、第２の固定子磁気誘導路に導かれる磁束が、飽和する様に構成されていることを特徴とするものである。

第２の空隙の磁束を飽和させることで、磁路中の磁気抵抗のばらつきを低減させることができる。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した磁束制御手段が、固定子磁気誘導路の磁気特性を制御することによって磁極端部に対する磁束の流れを制御して、磁極端部に現れる各磁極の正負の強弱のバランスを切り替えて、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。

この磁束制御手段は、固定子磁気誘導路の磁気特性を制御するものであり、励磁コイルに電流が流れることで生じる銅損によるエネルギー損は発生せず、高いエネルギー効率を得ることができる。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した磁束制御手段が、応力の印加により磁気特性を可変とする磁歪材と、磁歪材に隣接し応力を印加する圧電材とより成ることを特徴とするものである。

圧電材に電圧を印加すると、圧電材は伸縮して隣接する磁歪材に応力を印加する。応力が印加された磁歪材は磁気特性が変化する。例えば、磁歪材に圧縮応力が印加されると、逆磁歪効果によって透磁率が低下し磁気抵抗が高まる。これによって、この磁路を通る磁束量が低下する。したがって、圧電材に印加する電圧を制御することによって、磁路を通る磁束量を制御することができる。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した第１の空隙（固定子磁気誘導路の回転子側の先端部と、回転子の周囲に所定の角度位置で配設された磁極端部との間の空隙）に、非磁性材が設けられていることを特徴とするものである。

第１の空隙に非磁性材を設けることによって、磁路中の磁気抵抗のばらつきを低減させることができる。

また、本発明の磁気ドライブ機構は、前述した第１の空隙が、固定子磁気誘導路における先端部に導かれる磁束が、飽和する様に構成されていることを特徴とするものである。第２の空隙の磁束を飽和させることで、磁路中の磁気抵抗のばらつきを低減させることができる。

第２の態様において、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、固定子磁束発生源および当該固定子磁束発生源からの磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路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させる。

固定子磁束発生源の両端に接続された両固定子磁気誘導路間には、この固定子磁気誘導路間と並列して架橋するように磁束制御手段を備える。固定子磁束発生源からの磁束量は、並列接続された固定子磁気誘導路間と磁束制御手段とで分配される。このとき、磁束制御手段を流れる磁束量が変わると、並列接続された固定子磁気誘導路に分配される磁束量も変化する。これにより、磁束制御手段を流れる磁束量を制御することによって、固定子磁気誘導路に分配される磁束量を制御することができる。

この磁束制御手段は、両固定子磁気誘導路のそれぞれと積層させることで取り付けてもよい。この構成によれば、磁束制御手段の端部を固定子磁気誘導路に積層させることで磁束制御手段を固定子磁気誘導路に取り付けることができるため、固定子磁束発生源や固定子磁気誘導路の寸法と磁束制御手段の寸法を合わせるといった操作を不要することができ、磁束制御手段の固定子磁気誘導路への取り付けを容易に行うことができる。

本発明の第２の態様の磁束制御手段は、磁気特性を制御することによって、並列接続される固定子磁気誘導路との間で分配される磁束量を制御して、回転子側に対向して設けた固定子磁気誘導路の磁極端部に現れる各磁極の強度を変更して、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。

ここで、回転子は、径方向に突極を有する軟磁性材とし、固定子磁気誘導路は、両磁極端部を回転子の軸方向に配置する構成とすることができる。この構成によれば、磁路を軸方向の面内で形成することができ、径方向の寸法を抑制することができる。

また、本発明の第２の態様の磁束制御手段においても、第１の態様と同様に、応力の印加により磁気特性を可変とする磁歪材と、磁歪材に隣接して応力を印加する圧電材とによって構成することができる。

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。

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。

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。

また、本発明によれば、加工により寸法精度の出し難い材料を用いても厳しい寸法精度を要求する必要がなく、加工や組立費用を低く抑えることが出来る。

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。以下、磁束制御手段を固定子磁気誘導路に直列に接続する第１の態様について図１〜図２２を用いて説明し、磁束制御手段を固定子磁気誘導路に並列に接続する第２の態様について図２６〜図３２を用いて説明する。

なお、第１の態様について、１個の固定子磁束発生源を用いた構成例を図１〜図１２を用いて説明し、複数の固定子磁束発生源を用いた構成例を図１３〜図２２を用いて説明する。

また、第２の態様について、磁路を軸方向の面内に形成する構成例を図２６〜２８を用いて説明し、磁路を径方向の面内に形成する構成例において４極の例について図２９，３０を用いて説明し、多極の例について図３１，３２を用いて説明する。

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、変位発生磁極端部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。

本発明は上記構成として、回転子磁束発生源を有する回転子と、固定子磁束発生源およびこの固定子磁束発生源からの磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路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させる磁気ドライブ機構とし、固定子磁気誘導路を流れる磁束量を制御することによって回転子に対する磁束方向を制御する磁束制御手段を備える構成とする。磁束制御手段は、固定子磁気誘導路に直列に設ける第１の態様の他に、固定子磁気誘導路と並列に設ける第２の構成とすることができる。

磁気ドライブ機構の第１の態様は、磁束制御手段を固定子磁気誘導路に直列接続する態様である。この第１の態様では、磁束制御手段は固定子磁気誘導路の磁路中の透磁率を低下させて磁束量を低減させることによって、他の固定子磁気誘導路に流れる磁束量の分配量を増加させ、回転子の周囲に配置される固定子磁気誘導路に流れる磁束量のバランスが変化させて回転子を回転させる。

磁気ドライブ機構の第２の態様は、磁束制御手段を固定子磁気誘導路に並列接続する態様である。この第２の態様では、磁束制御手段は固定子磁気誘導路と並列接続することで、固定子磁束発生源に対して並列接続された磁路を形成する。並列接続した磁束制御手段の透磁率を低下させて磁束量を低減させることによって、並列接続される固定子磁気誘導路に流れる磁束量の分配量を増加させ、回転子の周囲に配置される固定子磁気誘導路に流れる磁束量のバランスが変化させて回転子を回転させる。

より、具体的には、本発明の磁気ドライブ機構の第１の態様は、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から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させる磁気ドライブ機構であって、固定子磁気誘導路の回転子側の先端部と、当該先端部と第１の空隙を設けて、回転子の周囲に所定の角度位置で配設された磁極端部とを、それぞれ積層して架橋する磁束制御手段を有し、磁束制御手段が、第１の空隙によって遮断された磁束の流れを制御した上で、磁極端部に磁気的に再結合する機能を有する様に構成されている。

上記構成を採用することにより、磁束制御手段は、各固定子磁気誘導路の磁気特性を制御することによって磁極端部に対する磁束の流れを制御して当該磁極端部に現れる各磁極の正負の強弱のバランスを切り替え、当該磁極の正負の強弱のバランスの切り替えにより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。

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。

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。

また、一般に磁束制御手段は、加工により寸法精度の出し難い材料とされている軟磁性材にて構成された固定子磁気誘導路と磁極端部と、異なる平面上で架橋するよう配置されるとともに、固定子磁気誘導路と磁極端部とを磁気的に結合する形態としたので、厳しい寸法精度をこの磁束制御手段に対して要求する必要がなくなる。そのため、加工や組立費用を低く抑えることが出来る。

以下に、第１の態様の具体的な構成例について詳細に説明をする。

［実施例１］
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〜図１２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図である。図２は磁気ドライブ機構の構成例の固定子磁気誘導路を示す概略図であり、図３は磁気ドライブ機構の構成例による駆動状態を示す概略図である。また、図４〜図８は、この磁気ドライブ機構の回転子周りの拡大上面図（ａ）、及び右位置に本機構を右側からみた断面図（ｂ）、下位置に本機構を下側からみた断面図（ｃ）を示している。

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として、回転子磁束発生源２Ａを示した。以下の説明ではこの回転子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。

また、固定子は、固定子磁束発生源３Ａと、固定子磁束発生源３Ａの各極からの磁束を回転子磁束発生源２Ａに導く固定子磁気誘導路４Ａと、固定子磁気誘導路４Ａの磁束量を制御する磁束制御手段とを備える。

より詳細には、固定子は、固定子磁束発生源３Ａと、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の先端に設け、回転子磁束発生源２Ａの周囲に所定の角度位置で磁気的に分離し配置された単一磁極の磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄと、各固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓの途中に設け、同一平面上で磁気的に分離する第１の空隙部８Ａｎｒ、８Ａｎｌ、８Ａｓｕ、８Ａｓｄと、各第１の空隙部８Ａｎｒ、８Ａｎｌ、８Ａｓｕ、８Ａｓｄとは異なる平面上に配置され、この第１の空隙部を架橋することで磁気的に再結合する磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄとを備えた構成となっている。

なお、図１に示す構成例は、１つの固定子磁束発生源を備える構成であって、固定子磁束発生源３Ａの一方の磁極から延びる固定子磁気誘導路４Ａｓを２つの固定子磁気誘導路４ＡｓＵ，４ＡｓＤに分岐させ、固定子磁束発生源の他方の磁極から延びる固定子磁気誘導路４Ａｎを２つの固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＬ，４ＡｎＲに分岐させる構成例である。分岐した固定子分岐磁気誘導路４ＡｓＵ，４ＡｓＤには、それぞれ磁束制御手段４Ａｓｕ、４Ａｓｄが設けられ、分岐した固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＬ，４ＡｎＲには、それぞれ磁束制御手段４Ａｎｌ，４Ａｎｒが設けられている。

図２は固定子磁気誘導路部分を示し、一つの固定子磁束発生源３Ａの両極（Ｓ極およびＮ極）の内、Ｓ極は固定子磁気誘導路４Ａｓから分岐した２つの固定子分岐磁気誘導路４ＡｓＵ，４ＡｓＤに導かれ、Ｎ極は固定子磁気誘導路４Ａｎから分岐した２つの固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＬ，４ＡｎＲに導かれる。

固定子分岐磁気誘導路４ＡｓＵ，４ＡｓＤに導かれる磁束の磁束量は、それぞれ磁束制御手段４Ａｓｕ、４Ａｓｄによって制御され分配される。また、固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＬ，４ＡｎＲに導かれる磁束の磁束量は、それぞれ磁束制御手段４Ａｎｌ、４Ａｎｒによって制御され分配される。

この磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄは、各固定子分岐磁気誘導路において磁束の流れる磁路を構成し、応力の印加により磁気特性を可変とする、後段で説明をする磁歪材６Ａｎｒ、６Ａｎｌ、６Ａｓｕ、６Ａｓｄと、各磁歪材に隣接して応力を印加する圧電材５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄとにより構成される。

この様に構成された磁気ドライブ機構１Ａは、磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄにより各固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓの磁気特性を制御する。この磁気特性の制御は、磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄに対する磁束の流れを制御する。さらに、この磁束流れの制御は、磁極端部に現れる各磁極の正負の強弱のバランスを切り替えるとともに、正負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を介して、各磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄ間に流れる磁束方向が有効に切り替わる。これによりの磁束方向の切り替えにより、回転子磁極発生源２Ａの周囲に所定の角度位置で配設された磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄから、これらの磁極端部間に配置した回転子磁束発生源２Ａに流れる磁束方向が変わり、回転子を回転駆動する駆動力が働く。

図３は、この駆動状態を示している。図３（ａ）では、固定子磁束発生源３ＡのＳ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｓＵを通して一方のＳ極に導き、固定子磁束発生源３ＡのＮ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＲを通して一方のＮ極に導く。

図３（ｂ）では、固定子磁束発生源３ＡのＳ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｓＤを通して他方のＳ極に導き、固定子磁束発生源３ＡのＮ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＲを通して一方のＮ極に導く。

図３（ｃ）では、固定子磁束発生源３ＡのＳ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｓＤを通して他方のＳ極に導き、固定子磁束発生源３ＡのＮ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＬを通して他方のＮ極に導く。

図３（ｄ）では、固定子磁束発生源３ＡのＳ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｓＵを通して一方のＳ極に導き、固定子磁束発生源３ＡのＮ極を固定子分岐磁気誘導路４ＡｎＬを通して他方のＮ極に導く。

回転子磁束発生源２Ａを備えた回転子は、上記の各Ｓ極とＮ極とで形成される磁束方向により定まる方向に応じて移動し回転する。

ここで、図４〜図８を用いて、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおいて、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）を順に説明する。

図４〜図８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、各図面（図４〜図８）において、中央部に磁気ドライブ機構の回転子周りの拡大図（ａ）を示し、右位置に本機構を右側からみた断面図（ｂ）を示し、下位置に本機構を下側からみた断面図（ｃ）を示している。なお、図４は下記に説明するＳＴＥＰ０の状態を示し、図５はＳＴＥＰ１の状態を、図６はＳＴＥＰ２の状態を、図７はＳＴＥＰ３の状態を、図８はＳＴＥＰ４の状態を示している。また、図中のハッチングを施した矢印は磁束制御手段の応力印加方向を、中抜きの矢印は回転子磁極発生源２Ａの磁極方向を示している。

図４に示すＳＴＥＰ０は、全ての磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄ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（図示していない）から分流された分流先の磁束量は等しく、磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄには、それぞれＮ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｓ極の各磁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４に示す位置においてつり合って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。

次に、図５に示すＳＴＥＰ１で磁束制御手段４Ａｎｌ、４Ａｓｄが備える圧電材５Ａｎｌ、５Ａｓｄを動作させることで、磁歪材６Ａｎｌ、６Ａｓｄに応力を印加する。磁歪材６Ａｎｌ、６Ａｓｄは、印加された応力によって磁気特性の透磁率が変化し、磁極端部７Ａｎｌ、７Ａｓｄから回転子磁束発生源２Ａに到る磁路の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部７Ａｎｒ、７Ａｓｕの磁束量が増える。これにより、Ｎ極としては磁極端部７Ａｎｌより磁極端部７Ａｎｒが強く、Ｓ極としては磁極端部７Ａｓｄより磁極端部７Ａｓｕが強く現れる。その結果、磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｓｕの磁束が回転子磁束発生源２Ａに作用して、図５に示すＳＴＥＰ１のつり合い状態まで、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。

次に、図６に示すＳＴＥＰ２で磁束制御手段４Ａｎｌ、４Ａｓｕが備える圧電材５Ａｎｌ、５Ａｓｕを動作させることで、磁歪材６Ａｎｌ、６Ａｓｕに応力を印加する。磁歪材６Ａｎｌ、６Ａｓｕは、印加された応力によって磁気特性の透磁率が変化し、磁極端部７Ａｎｌ、７Ａｓｕから回転子磁束発生源２Ａに到る磁路の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部７Ａｎｒ、７Ａｓｄの磁束量が増える。これにより、Ｎ極としては磁極端部７Ａｎｌより磁極端部７Ａｎｒが強く、Ｓ極としては磁極端部７Ａｓｕより磁極端部７Ａｓｄが強く現れる。その結果、磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｓｄの磁束が回転子磁束発生源２Ａに作用して、図６に示すＳＴＥＰ２のつり合い状態まで、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４のＳＴＥＰ０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。

次に、図７に示すＳＴＥＰ３で磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｓｕが備える圧電材５Ａｎｒ、５Ａｓｕを動作させることで、磁歪材６Ａｎｒ、６Ａｓｕに応力を印加する。磁歪材６Ａｎｒ、６Ａｓｕは印加された応力によって磁気特性の透磁率が変化し、磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｓｕから回転子磁束発生源２Ａに到る磁路の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部７Ａｎｌ、７Ａｓｄの磁束量が増える。これにより、Ｎ極としては磁極端部７Ａｎｒより磁極端部７Ａｎｌが強く、Ｓ極としては磁極端部７Ａｓｕより磁極端部７Ａｓｄが強く現れる。その結果、磁極端部７Ａｎｌ、７Ａｓｄの磁束が回転子磁束発生源２Ａに作用して、図７に示すＳＴＥＰ３のつり合い状態まで、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。

次に、図８に示すＳＴＥＰ４で磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｓｄが備える圧電材５Ａｎｒ、５Ａｓｄを動作させることで、磁歪材６Ａｎｒ、６Ａｓｄに応力を印加する。磁歪材６Ａｎｒ、６Ａｓｄは印加された応力によって磁気特性の透磁率が変化し、磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｓｄから回転子磁束発生源２Ａに到る磁路の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部７Ａｎｌ、７Ａｓｕの磁束量が増える。これにより、Ｎ極としては磁極端部７Ａｎｒより磁極端部７Ａｎｌが強く、Ｓ極としては磁極端部７Ａｓｄより磁極端部７Ａｓｕが強く現れる。その結果、磁極端部７Ａｎｌ、７Ａｓｕの磁束が回転子磁束発生源２Ａに対して作用して、図８に示すＳＴＥＰ４のつり合い状態まで、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４のＳＴＥＰ０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。

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。

次に、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおける磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄの構成要素である圧電材５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄと磁歪材６Ａｎｒ、６Ａｎｌ、６Ａｓｕ、６Ａｓｄの構成と作用について、磁束制御手段４Ａｎｒを例に挙げて説明する。

図９は、磁極端部７Ａｎｒと、固定子磁気誘導路４Ａｎと、磁束制御手段４Ａｎｒの構成例とその動作原理を説明するための図である。本図面における上図（図９（ａ））は圧電材５Ａｎｒが動作する前の状態を示し、下図（図９（ｂ））は圧電材５Ａｎｒが動作した後の状態を示している。なお、本図面に示していない磁束制御手段４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄは、磁束制御手段４Ａｎｒと全て同じ構成となっているので、ここでの説明は割愛する。

図９に示す磁極端部７Ａｎｒと固定子磁気誘導路４Ａｎは、ともにパーマロイなどの軟磁性体に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、磁束制御手段４Ａｎｒは、磁極端部７Ａｎｒおよび固定子磁気誘導路４Ａｎに対して積層して接触して固定され、本図面に示す矢印の方向に動作可能としている。また、磁束制御手段４Ａｎｒは、圧電材５Ａｎｒと磁歪材６Ａｎｒとを積層して貼り合わして構成される。圧電材５Ａｎｒは、電場の印加により変位可能な材料により構成されている。そして、本図面に示す様にこの圧電材５Ａｎｒを圧縮変位させることにより、隣接する磁歪材６Ａｎｒに圧縮応力が印加される。磁歪材６Ａｎｒは、圧縮応力が印加されると逆磁歪効果により透磁率が変化する。

図９（ａ）に示す圧電材５Ａｎｒが動作する前の状態では、磁歪材６Ａｎｒは圧縮応力が印加されていないため、透磁率の低下は見られず、所定の磁束量が流れる。

一方、図９（ｂ）に示す圧電材５Ａｎｒが動作した後の状態では、磁歪材６Ａｎｒは圧縮応力が印加されるため、透磁率が低下して磁束量が減少する。

上記動作によって、磁束制御手段４Ａｎｒは磁極端部７Ａｎｒに流れる磁束量を制御することができる。

本発明の磁気ドライブ機構では、磁路を構成する固定子磁気誘導路に対して、固定子磁束発生源と磁束制御手段との組み込む際に、固定子磁気誘導路の途中に空隙を形成し、この空隙を固定子磁束発生源や磁束制御手段によって架橋する構成とする。この架橋によって空隙間を繋ぐ構成とすることによって、固定子磁気誘導路、固定子磁束発生源、磁束制御手段等の寸法に高い加工精度が不要となり、固定子磁束発生源や磁束制御手段を容易に固定子磁気誘導路に取り付けることができる。

次に、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおける固定子磁束発生源３Ａにより固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓを架橋する構成例と、磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄにより、固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓと磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄとを架橋する構成例について図１０、図１１を用いて説明する。

まず、図１０を用いて、固定子磁束発生源３Ａを固定子磁気誘導路に架橋によって取り付ける構成例について説明する。

図１０は、固定子磁束発生源３Ａにより、２つの分離された固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓを第２の空隙部１２Ａを介して架橋する構成例を示しており、図１０（ａ）は、この第２の空隙部１２Ａに固定子磁束発生源３Ａを１個配した構成例を示している。図１０（ｂ）は、第２の空隙部１２Ａに固定子磁束発生源３Ａを２個配した構成例を示している。図１０（ｃ）は、第２の空隙部１２Ａに設けた固定子磁束発生源３Ａの端部を磁性体１３Ａで覆う構成例を示している。

図１０（ａ）に示す様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおける固定子磁束発生源３Ａは、図面上の左右方向に磁化されており、さらに、固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓが第２の空隙部１２Ａを介して分離されているため、固定子磁束発生源３Ａの下面よりＮ極から発生した磁束が固定子磁気誘導路４Ａｎに導かれ、固定子磁気誘導路４Ａｓからの磁束が固定子磁束発生源３Ａの下面からＳ極へ導かれる。この様にして、固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓの間の第２の空隙部１２Ａは、固定子磁束発生源３Ａにより架橋される。

この構成において、固定子磁束発生源３Ａは、固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓ上に積層させて接触させることで固定することが出来るため、固定子磁束発生源３Ａの寸法を第２の空隙部１２Ａの間隙寸法に合わせる加工、あるいは、第２の空隙部１２Ａの間隙寸法を固定子磁束発生源３Ａの寸法に合わせる加工といった加工が不要である。

また、図１０（ｂ）に示す様に、共に図面上で左右方向に磁化された、同じ構成の２個の固定子磁束発生源３Ａを、固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓ間に設けた第２の空隙１２Ａを介して挟む様に架橋して、Ｎ極から発生した磁束を固定子磁気誘導路４Ａｎに導き、固定子磁気誘導路４Ａｓの磁束をＳ極に導く様に構成しても構わない。

この様に構成された図１０（ｂ）に示す構成では、図１０（ａ）に示す構成より２倍の磁束量を発生させることが出来るため、ここでは図示していない回転子磁束発生源２Ａをより大きなトルクで回転駆動させることが可能となる。

なお、図１０（ａ），（ｂ）に示す本構成の場合、固定子磁束発生源３Ａの各極から固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓに導かれる磁束は、主に、固定子磁束発生源３Ａと固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓとの接触面を通して流れ、固定子磁束発生源３Ａの他の面からの磁束はほとんどが回転子２Ａ側へ導かれない漏れ磁束となってしまうこととなる。そこで、より効率良く磁束の流れを固定子磁束誘導路４Ａｎ、４Ａｓに導くために、図１０（ｃ）に示すように、固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓと同じような軟磁性体で、それぞれの極を覆うような部材１３Ａｎ，１３Ａｓを新たに設けることで、漏れ磁束を減らし、かつ回転子２Ａへの有効な磁束を増やす構成としても良い。

次に、図１１を用いて、磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄを固定子磁気誘導路に架橋によって取り付ける構成例について、磁束制御手段４Ａｎｒを例に挙げて説明をする。なお、先と同様に、他の磁束制御手段４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄは、磁束制御手段４Ａｎｒと同じ構成となっているので、ここでの他の磁束制御手段についての説明は割愛する。

図１１は、固定子磁気誘導路４Ａｎの途中に設けた第１の空隙部８Ａｎｒを介して、磁束制御手段４Ａｎｒによって、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとの間を架橋する構成例を示した図面である。

なお、図１１（ａ）はこの第１の空隙部８Ａｎｒに磁束制御手段４Ａｎｒを１個配した構成例を示し、図１１（ｂ）は第１の空隙部８Ａｎｒに磁束制御手段４Ａｎｒを２個配した構成例を示している。

図１１（ａ）に示す様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおいて、磁束制御手段４Ａｎｒは磁歪材６Ａｎｒと圧電材５Ａｎｒとを隣接させて接合して構成される。磁束制御手段４Ａｎｒによる第１の空隙部８Ａｎｒの架橋は、磁歪材６Ａｎｒの下面を固定子磁気誘導路４Ａｎの先端部の上面と接触させるとともに、磁歪材６Ａｎｒの下面を固定子磁気誘導路４Ａｎの先端部と第１の空隙８Ａｎｒを開けた位置に設けた磁極端部７Ａｎｒの上面とを接触する構成によって行う。この架橋構成によって、固定子磁気誘導路４Ａｎからの磁束を磁歪材６Ａｎｒを介して磁極端部７Ａｎｒに導くことが出来る。この様にして、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとの間に設けた第１の空隙８Ａｎｒを、磁束制御手段４Ａｎｒで架橋することができる。

また、図１１（ｂ）に示す様に、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとの間に設けた第１の空隙８Ａｎｒを介して、２個の磁束制御手段４Ａｎｒによって固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとを両側から架橋する構成としてもよい。この構成においても、固定子磁束発生源３Ａから固定子磁気誘導路４Ａｎを流れてきた磁束は、２つの磁歪材６Ａｎｒを介して磁極端部７Ａｎｒに導かれ、磁気的に再結合される。

この様に、図１１（ｂ）に示した構成とすれば、図１１（ａ）に示した構成に比べて磁束の流れる量をより細かく制御することが可能となる。また、固定子磁束発生源３Ａの場合（図１０（ｃ）参照）と同様に、磁歪材６Ａｎｒの両端に軟磁性材により覆う部材を設けることで、漏れ磁束を減らす構成としても構わない。

次に、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおける第１の空隙部８Ａｎｒ、８Ａｎｌ、８Ａｓｕ、８Ａｓｄの構成例について説明する。なお、下記の説明では、第１の空隙部８Ａｎｒを例に挙げて説明をするが、この第１の空隙部８Ａｎｒと、他の第１の空隙部８Ａｎｌ、８Ａｓｕ、８Ａｓｄとは同じ構成となっているので、ここでの他の第１の空隙部についての説明は割愛する。

図１２は、本発明の磁気ドライブ機構１Ａにおける第１の空隙部８Ａｎｒの構成例を示した図面であり、各図面の下図は第１の空隙部８Ａｎｒ近傍の上部平面図を示し、上図はその断面図を示している。なお、図１２（ａ），（ｂ）は、同一平面上で空隙を設けた構成例（先に示した形態）を示し、図１２（ｃ），（ｄ）は、第１の空隙部８Ａｎｒに非磁性材を配し、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとの間をこの非磁性材で溶接した構成例を示し、図１２（ｅ），（ｆ）は、第１の空隙部８Ａｎｒとして磁束飽和部分を設けた構成例を示している。

図１２（ｃ），（ｄ）に示す構成において、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒの両部材を図面に示す様に非磁性材で溶接したものを用意しておけば、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとを一体部品として扱うことができる。そのため、磁気ドライブ機構１Ａを大量生産する際に、本図１２（ａ），（ｂ）の構成に比べて組み立て工程を減らすことが可能となる。

また、図１２（ｅ），（ｆ）に示す構成によれば、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとを同時加工が可能となるため、磁気ドライブ機構１Ａの部品点数を減らすことが可能となる。また、固定子磁気誘導路４Ａｎと磁極端部７Ａｎｒとの位置決め精度は加工精度のみで決まるため、図１２（ａ）〜（ｄ）に示す構成よりもより高精度で容易に各部材を配置可能となる。そのため、本磁気ドライブ機構１Ａのように第１の空隙部８Ａｎｒ、８Ａｎｌ、８Ａｓｕ、８Ａｓｄが複数ある場合、これらの各第１の空隙部８Ａｎｒの間のばらつきを減らすことが可能となり好ましい。

なお、図１２（ａ）から図１２（ｆ）の構成は、磁束制御手段による第１の空隙部間の架橋、および、固定子磁束発生源３Ａによる第２の空隙部の架橋の何れに適用しても構わない。

上記構成により、固定子磁束発生源３Ａからの分流先である磁極端部７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄへ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る。これにより、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、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漏れ磁束量が減り、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。

そして上記構成では、一般に固定子磁束発生源３Ａや磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄは、加工により寸法精度が出難い材料とされている軟磁性材で構成された固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓの分離部分である第１の空隙部や第２の空隙部に、固定子磁束発生源３Ａや、磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄを、固定子磁気誘導路４Ａｎ、４Ａｓとは異なる平面上で架橋するよう配置するとともに、これら第１、第２の空隙部を磁気的に結合した形態としたので、厳しい寸法精度を、固定子磁束発生源３Ａや磁束制御手段４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄに対して要求する必要がなくなる。そのため、加工や組立費用を低く抑えることが出来る。

また、上記構成により、第１の空隙部８Ａｎｒ、８Ａｎｌ、８Ａｓｕ、８Ａｓｄを磁気的に分離することが出来、部品点数を減らし、磁気ドライブ機構を組み立て易い構成とすることが出来る。

［実施例２］
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１３〜１５を用いて説明をする。この構成例は、２個の固定磁束発生源を備える構成であり、図１３〜１５は本発明の磁気ドライブ機構の他の構成例の説明するための概略図、動作図、および斜視図である。

図１３〜図１５に示す様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ｂは、先の実施例に示した磁気ドライブ機構１Ａと同様に、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として、回転子磁束発生源２Ｂと示した。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。

また、固定子は、複数個（本例では２個）の固定子磁束発生源３Ｂ１，３Ｂ２と、各固定子磁束発生源３Ｂ１，３Ｂ２における各極からの磁束を複数に分流し、そのそれぞれを回転子磁束発生源２Ｂに導く固定子磁気誘導路４Ｂｎ、４Ｂｎ´、４Ｂｓ、４Ｂｓ´と、当該固定子磁気誘導路４Ｂｎ、４Ｂｎ´、４Ｂｓ、４Ｂｓ´の先端に設け、回転子磁束発生源２Ｂの周囲に所定の角度位置で磁気的に分離し配置された単一磁極の磁極端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌ、７Ｂｓｕ、７Ｂｓｄと、磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄとを備える構成である。磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄは、実施例１と同様にして、各固定子磁気誘導路４Ｂｎ、４Ｂｎ´、４Ｂｓ、４Ｂｓ´の途中に設け、同一平面上で磁気的に分離する第１の空隙部と、この各第１の空隙部とは異なる平面上に配置されて、固定子磁気誘導路とは異なる平面状で架橋することで磁気的に再結合する磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄとを備えた構成となっている。

また、この磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄは、本図面には図示していないが、実施例１と同様に、磁束の流れる磁路を構成し応力の印加により磁気特性を可変とする磁歪材と、各磁歪材に隣接し応力を印加する圧電材とにより構成される。本構成は、実施例１と同様であるため、ここでの詳細な説明は割愛する。

この様に構成された磁気ドライブ機構１Ｂは、磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄにより各固定子磁気誘導路４Ｂｎ、４Ｂｎ´、４Ｂｓ、４Ｂｓ´の磁気特性を制御することによって、磁極端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌ、７Ｂｓｕ、７Ｂｓｄに対する磁束の流れを制御して、各磁極端部に現れる各磁極の正負の強弱のバランスを切り替え、正負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２Ｂに対して有効に各磁極端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌ、７Ｂｓｕ、７Ｂｓｄ間に流れる磁束方向が切り替わり、磁極端部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。

なお、回転子磁束発生源２Ｂを回転駆動するための各ＳＴＥＰは、実施例１と同様であるので、ここでの詳細な説明は割愛するが、図１４（ａ）〜図１４（ｄ）に示すように、磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄを制御することによって、磁極端部７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌ、７Ｂｓｕ、７Ｂｓｄに対する磁束の流れを制御する。

図１４（ａ）は、磁束制御手段４Ｂｎｌ、４Ｂｓｄを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｂｎｒ、７Ｂｓｕに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１４（ｂ）は、磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｓｄを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｂｎｌ、７Ｂｓｕに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１４（ｃ）は、磁束制御手段４Ｂｎｒ、４Ｂｓｕを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｂｎｌ、７Ｂｓｄに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１４（ｄ）は、磁束制御手段４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｂｎｒ、７Ｂｓｄに対する磁束量を増す制御状態を示している。回転子磁束発生源２Ｂは、これらの回転する磁束状態に応じて回転する。

なお、図１４（ｂ）、（ｄ）の段階では慣性力によって次に段階に回転させることができ、この慣性力を利用する場合には、固定子磁気誘導路４Ｂｎ´４Ｂｓ´を用いることなく駆動することができる。

また、２つの固定磁束発生源の同極をつなぐ構成とすることによって、各固定磁束発生源の磁力のばらつきによる磁力バランスのずれを緩和することができる。

この様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ｂでは、２個の固定子磁束発生源を有しているが、実施例１と同様に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。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。また、本構成は、２個の固定磁束発生源の同極をつないでいるために、各固定磁束発生源の磁力バランスを容易に合わせることが出来る。

次に、図１６〜図２２を用いて４個の固定子磁束発生源を有する構成例について説明する。なお、図１６，１７は４個の固定子磁束発生源を有する第１の構成例を示し、図１８〜図２０は４個の固定子磁束発生源を有する第２の構成例を示し、図２１，２２は４個の固定子磁束発生源を有する第３の構成例を示している。

［実施例３］
４個の固定子磁束発生源を有する第１の構成例は、図１６に示すように、同じ磁極を対向させて配置した４個の固定子磁束発生源３Ｃと、これらの固定子磁束発生源３Ｃ間を繋いで主磁路を形成する４個の固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓ、４Ｃｎ、４Ｃｓとを備え、各固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓ、４Ｃｎ、４Ｃｓにおいて、回転子磁束発生源２Ｃへの主磁路の途中に磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄを配置する。

この構成によれば、磁気ドライブ機構を小型化することができる。また、磁気ドライブ機構の外側を固定子磁気誘導路および固定子磁束発生源によって固定することができる。

第１の構成例によれば、磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄを制御することによって、回転子磁束発生源２Ｃに対して有効に各磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄ間に流れる磁束方向を切り替え、磁極端部間に配置した回転子磁束発生源２Ｃ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。

なお、回転子磁束発生源２Ｃを回転駆動するための各ＳＴＥＰは、実施例１と同様であるので、ここでの詳細な説明は割愛するが、図１７（ａ）〜図１７（ｄ）に示すように、磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄを制御することによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄに対する磁束の流れを制御する。

図１７（ａ）は、磁束制御手段４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｓｄに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１７（ｂ）は、磁束制御手段４Ｃｎｌ、４Ｃｓｄを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｓｕに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１７（ｃ）は、磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｓｄを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１７（ｄ）は、磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｓｕを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｌ、７Ｃｓｄに対する磁束量を増す制御状態を示している。回転子磁束発生源２Ｃは、これらの回転する磁束状態に応じて回転する。

［実施例４］
４個の固定子磁束発生源を有する第２の構成例は、図１８に示すように、同じ磁極を対向させて配置した４個の固定子磁束発生源３Ｃと、これらの固定子磁束発生源３Ｃ間を繋いで主磁路を形成する４個の固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓ、４Ｃｎ、４Ｃｓ、および漏れ磁路を形成する固定子磁気誘導路１４とを備え、各固定子磁気誘導路１４の漏れ磁路の途中に磁束制御手段ａ〜ｈを配置する。

この構成によれば、外周部から磁束制御手段ａ〜ｈへの配線を容易とすることができる。また、磁気ドライブ機構の内側を固定子磁気誘導路および固定子磁束発生源によって固定することができる。

第２の構成例によれば、磁束制御手段ａ〜ｈを制御することによって、回転子磁束発生源３Ｃに対して有効に各磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄ間に流れる磁束方向を切り替え、磁極端部間に配置した回転子磁束発生源３Ｃ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。

なお、回転子磁束発生源２Ｃを回転駆動するための各ＳＴＥＰは、実施例１と同様であるので、ここでの詳細な説明は割愛するが、図１９（ａ）〜図１９（ｄ）に示すように、磁束制御手段ａ〜ｈを制御することによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄに対する磁束の流れを制御する。

図１９（ａ）は、磁束制御手段４ａ、ｂを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｓｄに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１９（ｂ）は、磁束制御手段ｇ、ｈを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｓｕに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１９（ｃ）は、磁束制御手段ｅ、ｆを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕに対する磁束量を増す制御状態を示し、図１９（ｄ）は、磁束制御手段ｃ、ｄを制御して磁束量を低減させることによって、磁極端部７Ｃｎｌ，７Ｃｓｄに対する磁束量を増す制御状態を示している。回転子磁束発生源２Ｃは、これらの回転する磁束状態に応じて回転する。

なお、漏れ磁路に配置する磁束制御手段は、図１８に示す配置の他に、図２０に示す配置としてもよい。図２０の構成では、固定磁束発生源３Ｃに対して１個の磁束制御手段ｉによって構成することができる。この構成によれば、図１８の配置構成と比較して磁束制御手段の個数を半減させることができる。

［実施例５］
４個の固定子磁束発生源を有する第３の構成例は、図２１、図２２に示すように、第１の構成例と第２の構成例とを組み合わせた構成例であり、同じ磁極を対向させて配置した４個の固定子磁束発生源３Ｃと、これらの固定子磁束発生源３Ｃ間を繋いで主磁路を形成する４個の固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓ、４Ｃｎ、４Ｃｓと、漏れ磁路を形成する固定子磁気誘導路１４とを備え、各固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓ、４Ｃｎ、４Ｃｓにおいて、回転子磁束発生源２Ｃへの主磁路の途中に磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄを配置するとともに、各固定子磁気誘導路１４の漏れ磁路の途中に磁束制御手段ａ〜ｈを配置する。

第３の構成例によれば、磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄを制御することによって、回転子磁束発生源２Ｃに対して有効に各磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７ｃｓｕ、７Ｃｓｄ間に流れる磁束方向を切り替え、磁極端部間に配置した回転子磁束発生源２Ｃを回転駆動する駆動力を働かせ、また、磁束制御手段ａ〜ｈを制御することによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄに対する磁束の流れを制御して、ステータ側の各磁極の磁力バランスを調整することができる。

図２２は、本実施例の磁気ドライブ機構１Ｃの構成例を示す斜視図である。ここに示す本発明の磁気ドライブ機構１Ｃは、実施例２と同様に、固定子磁束発生源３Ｃを複数個（本図では４個）設ける場合となっている。

図２２に示す様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ｃは、先の実施例と同様に、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として、回転子磁束発生源２Ｃを示した。以下の説明ではこの回転子を回転子磁束発生源２Ｃとして説明をする。この回転子磁束発生源２Ｃ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。

また、固定子は、４つの固定子磁束発生源３Ｃと、各固定子磁束発生源３Ｃ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２Ｃに導く固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓ、及びもう一方の回転子磁束発生源２Ｃには導かれない調整用磁気誘導路１０Ｃｎ、１０Ｃｓと、固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓの先端に設け、回転子磁束発生源２Ｃの周囲に所定の角度位置で磁気的に分離し配置された単一磁極の磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄと、各調整用磁気誘導路１０Ｃｎ、１０Ｃｓの先端に設けた調整用磁極端部１１Ｃｎｒ、１１Ｃｎｌ、１１Ｃｓｕ、１１Ｃｓｄとを備える。

また、実施例１と同様にして、この固定子は、各固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓの途中に設け、同一平面上で磁気的に分離する第１の空隙部と、この各第１の空隙部とは異なる平面上に配置されて、固定子磁気誘導路とは異なる平面状で架橋することで磁気的に再結合する磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄとを備える。

また、本構成における固定子は、各調整用磁気誘導路１０Ｃｎ、１０Ｃｓの途中に設け、同一平面上で磁気的に分離する第１の空隙部と、この各第１の空隙部とは異なる平面上に配置されて、固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓとは異なる平面状で架橋することで磁気的に再結合する調整用磁束制御手段９Ｃｎｒ、９Ｃｎｌ、９Ｃｓｕ、９Ｃｓｄとを備えた構成となっている。

そして、固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓと、調整用磁気誘導路１０Ｃｎ、１０Ｃｓと、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄと、調整用磁極端部１１Ｃｎｒ、１１Ｃｎｌ、１１Ｃｓｕ、１１Ｃｓｄとが同一の平面上に配置され、複数個の固定子磁束発生源３Ｃと磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄと、調整用磁束制御手段９Ｃｎｒ、９Ｃｎｌ、９Ｃｓｕ、９Ｃｓｄとが同一の平面上に配置された構成となっている。なお、図２２の調整用磁束制御手段９Ｃｎｒ、９Ｃｎｌ、９Ｃｓｕ、９Ｃｓは図２１中の磁束制御手段ａ〜ｈに対応する。

また、この磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄ、及び調整用磁束制御手段９Ｃｎｒ、９Ｃｎｌ、９Ｃｓｕ、９Ｃｓｄは、本図面には図示していないが、実施例１と同様に、磁束の流れる磁路を構成し応力の印加により磁気特性を可変とする磁歪材と、各磁歪材に隣接し応力を印加する圧電材とにより構成される。本構成は、実施例１と同様であるため、ここでの詳細な説明は割愛する。

この様に構成された磁気ドライブ機構１Ｃは、磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄにより各固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓの磁気特性を制御することによって、磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄに対する磁束の流れを制御して、この磁極端部に現れる各磁極の正負の強弱のバランスを切り替え、正負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２Ｃに対して有効に各磁極端部７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄ間に流れる磁束方向が切り替わり、この磁極端部間に配置した回転子磁束発生源２Ｃ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。

なお、回転子磁束発生源２Ｃを回転駆動するための各ＳＴＥＰは、調整用磁束制御手段９Ｃｎｒ、９Ｃｎｌ、９Ｃｓｕ、９Ｃｓｄをそれぞれ磁束制御手段４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄと対応させて、同時に駆動すれば実施例１と同様であるので、ここでの説明は割愛する。

ところが、この様に構成された磁気ドライブ機構１Ｃは、複数ある各固定子磁束発生源３Ｃからの磁束の発生量に製造工程でばらつきが生じてしまう場合がある。例えば、図では左側に設置されている固定子磁束発生源３Ｃからの磁束発生量が他の上側、右側、下側にある固定子磁束発生源３Ｃからの磁束発生量より少ないまま構成されてしまった場合、このままでは左側の固定子磁束発生源３Ｃから固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓへの磁束量が減るため、回転子磁束発生源２Ｃに作用する磁界にばらつきが生じ、回転駆動が困難になる可能性がある。

そこで、左側の固定子磁束発生源３Ｃと同じ側にある調整用磁束発生源９Ｃｎｒ、９Ｃｓｕを他箇所にある調整用磁束制御手段より、大きく磁束量を制御出来るよう、図１２には図示していない圧電材をより大きく変位駆動させる。そうすることで、左側の固定子磁束発生源３Ｃからの固定子磁気誘導路４Ｃｎ、４Ｃｓへの磁束量を増やすことが出来るため、回転子磁束発生源２Ｃに作用する磁界のばらつきを減らし、実施例１と同様に駆動可能となる。

この様に、本発明の磁気ドライブ機構１Ｃでは、４個の固定子磁束発生源３Ｃを有しているが、実施例１と同様に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。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３Ｃから出た磁束内のモレ磁束量が減り、回転子磁束発生源２Ｃ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。

また、本形態では全体が平面的に構成されるため、実施例１、実施例２に示した構成と比較して更に薄型に構成出来る。また、本形態では製造工程で発生した固定子磁束発生源３Ｃからの磁束の発生量のばらつきを調整用磁束制御手段９Ｃｎｒ、９Ｃｎｌ、９Ｃｓｕ、９Ｃｓｄの駆動により減らすことが可能となる。

次に、図２３〜図２５を用いて、回転子の構成例について説明する。回転子の構成は、磁石による構成、突極を有した軟磁性材による構成、磁石と突極付軟磁性材による構成等とすることができる。

図２３は、磁石によって構成する回転子２ａを示している。この構成によって得られるトルクＴはマグネットトルクであり、固定磁束発生源による磁界Ｈとロータと磁石の磁化Ｍとの積（Ｔ＝Ｍ＊Ｈ）で表される。また、この構成では保持トルクは有さない。

図２４は、突極を有した軟磁性材による構成する回転子２ｂを示している。この突極付軟磁性材からなる回転子構成で得られるトルクＴはリラクタンストルクであり、Ｔ＝（１／２）＊Φ２＊（dＲ／dθ）で表される。なお、ここで、Φは磁束、Ｒは磁気抵抗、θは回転角である。

この突極付軟磁性材の回転子構成によれば、回転子２ｂは鉄心のみで形成することができるため、磁石を組み込む工程が不要とすることができ、低コスト化を図ることができる。突起により保持トルクを有することができ、また、回転子２ｂの突起は歯車を兼ねる構成とすることもできる。

図２５の示す回転子２ｃは、図２３の磁石によって構成する回転子２ａと、図２４の突極付軟磁性材からなる回転子２ｂとを組み合わせた構成である。なお、図２５（ｂ）は回転子２ｃのみを示し、磁石部分２ｃ１と軟磁性材部分２ｃ２とを備えている。

この構成によれば、マグネットトルクとリラクタンストルクの両トルクを有し、保持トルクを持たせることもできる。

次に、磁束制御手段を固定子磁気誘導路に並列に接続する第２の態様について図２６〜図３２を用いて説明する。

はじめに、第２の態様について、磁路を軸方向の面内に形成する構成例を図２６〜２８を用いて説明する。

［実施例６］
図２６は、磁気ドライブ機構について、回転子２ｄの軸方向の断面分を示している。なお、ここでは、固定子側は一部のみを示している。

図２６において、固定子側には、回転子２ｄの軸方向と同方向に固定子磁束発生源３Ｄを配置し、この固定子磁束発生源３Ｄの両磁極端に固定子磁気誘導路４Ｄｕおよび４Ｄｄを設け、固定子磁気誘導路４Ｄｕおよび４Ｄｄの端部を回転子２ｄの側面と対向させて突出させ、この突出部を磁極端としている。

さらに、固定子磁束発生源３Ｄの両磁極端間には磁束制御手段４Ｄｎｓが設けられる。この磁束制御手段４Ｄｎｓを通る磁路は、固定子磁気誘導路４Ｄｕ、回転子２ｄ、および固定子磁気誘導路４Ｄｄを通る磁路と、固定子磁束発生源３Ｄに対して並列に接続される。固定子磁束発生源３ＤのＮ極から出た磁束のうち、一方の磁束は、固定子磁気誘導路４Ｄｕ、回転子２ｄ、および固定子磁気誘導路４Ｄｄを通って固定子磁束発生源３ＤのＳ極に戻る経路をたどり、他方の磁束は、磁束制御手段４Ｄｎｓを通って固定子磁束発生源３ＤのＳ極に戻る経路をたどる。この２つの経路を通る磁束の磁束量は、各経路の磁気抵抗に基づいて分配される。

ここで、磁束制御手段４Ｄｎｓは、前記した態様の各構成例と同様に、圧電材５Ｄと磁歪材６Ｄとを積層して貼り合わして構成される。圧電材５Ｄは、電場の印加により変位可能な材料により構成され、この圧電材５Ｄを圧縮変位させることにより、隣接する磁歪材６Ｄに圧縮応力が印加される。磁歪材６Ｄは、圧縮応力が印加されると逆磁歪効果により透磁率が変化する。

磁束制御手段４Ｄｎｓはステータ側の固定子磁束発生源３Ｄと一部で固定され、固定子磁気誘導路４Ｄｕおよび固定子磁気誘導路４Ｄｄとは固定されていない。したがって、磁束制御手段４Ｄｎｓと固定子磁気誘導路４Ｄｕおよび固定子磁気誘導路４Ｄｄとの間は、固定されずに単に接触するのみであり、この接触面を通して磁路が形成される。この構成とすることで、圧電材５Ｄの圧縮変位によって磁歪材６Ｄに圧縮応力が印加された場合であっても、この圧縮応力が固定子磁束発生源３Ｄに影響することはなく、圧縮応力による磁石への影響を避けることができる。

また、圧縮応力が固定子磁気誘導路を構成するステータ側の軟磁性材への影響も避けることができる。

なお、図２６では、磁束制御手段４Ｄｎｓを固定子磁束発生源３Ｄの軸方向の中心位置において固定部１５で固定する例を示しているが、固定位置は必ずしも軸方向の中心位置でなくともよい。また、磁束制御手段４Ｄｎｓの固定を固定子磁束発生源３Ｄに代えて、固定子磁気誘導路４Ｄｕあるいは固定子磁気誘導路４Ｄｄの何れか一方に対して行ってもよい。

図２６（ａ）は、磁束制御手段４Ｄｎｓを動作させない状態を示している。この状態では、固定子磁束発生源３Ｄからの磁束は、磁束制御手段４Ｄｎｓを通る磁路と固定子磁気誘導路４Ｄｕ，４Ｄｄと回転子２ｄを通る磁路の各磁気抵抗に応じて分配されている。一方、図２６（ｂ）は、磁束制御手段４Ｄｎｓを動作させた状態を示している。この状態では、磁束制御手段４Ｄｎｓを通る磁路の磁気抵抗が大きくなるために流れる磁束量が減少し、この減少に応じて固定子磁気誘導路４Ｄｕ，４Ｄｄと回転子２ｄを通る磁路を流れる磁束量が増加する。

図２７は、第２の態様による回転子２ｄの回転動作を説明するための図である。ここでは、回転子２ｄの周囲に３個の磁極（＃１〜＃３）を配置した例を示している。各磁極は、図２６で示した構成からなる。

各磁極が備える磁束制御手段４Ｄｎｓのいずれも動作させない場合には、回転子２ｄの周囲の磁束は平衡状態となるため、回転子２ｄには回転力は作用しない。これに対して、各磁極が備える磁束制御手段４Ｄｎｓのいずれかを動作させた場合には、その磁束制御手段４Ｄｎｓが設けられた磁極の固定子磁気誘導路に流れる磁束の磁束量が増加し、回転子２ｄの周囲の磁束は不平衡状態となり、回転子２ｄには回転力が作用することになる。

図２７（ａ）は＃１の磁束制御手段４Ｄｎｓを動作させた状態を示している。これによって、回転子２ｄは、＃１の磁極に向かう移動に回転する。図２７（ｂ）は＃２の磁束制御手段４Ｄｎｓを動作させた状態を示している。これによって、回転子２ｄは、＃２の磁極に向かう移動に回転する。また、図２７（ｃ）は＃３の磁束制御手段４Ｄｎｓを動作させた状態を示している。これによって、回転子２ｄは、＃３の磁極に向かう移動に回転する。

図２８は、磁束制御手段４Ｄｎｓの別の構成例を説明するための図である。図２８（ａ）に示す構成例は、磁束制御手段４Ｄｎｓが備える圧電材６Ｄａを積層素子で構成した例であり、図２８（ｂ）に示す構成例は、磁束制御手段４Ｄｎｓが備える圧電材６Ｄｂをモノモルフの圧電素子で構成した例である。

図２８（ａ）の構成によれば、圧電材６Ｄａを積層素子で構成することによって、磁歪材５Ｄａを軸方向に縮小する。一方、図２８（ｂ）の構成によれば、圧電材６Ｄｂをモノモルフの圧電素子で構成することによって、磁歪材５Ｄｂを湾曲させて縮小する。図２８（ｂ）の構成の場合には、磁束制御手段４Ｄｎｓが湾曲した場合には、固定子磁束発生源３Ｄと磁歪材５Ｄｂとの間隔が大きくなり、磁歪材５Ｄｂと固定子磁束発生源３Ｄとの固定が外れるおそれがある。そこで、磁歪材５Ｄａを固定子磁束発生源３Ｄに固定する固定部材１５は弾性体によって構成し、湾曲した場合に磁歪材５Ｄｂが固定子磁束発生源３Ｄから外れないよう構成する。

［実施例７］
次に、第２の態様について、磁路を径方向の面内に形成する構成例において４極の例について図２９，３０を用いて説明する。

図２９に示す構成は、４個の固定子磁束発生源３Ｅを互いに同極を対向させるとともに各磁極間を４個の固定子磁気誘導路４Ｅによって連結し、この固定子磁気誘導路４Ｅの一部を回転子２Ｅ側に向かって突出させた磁極を有した固定子を構成し、この固定子の４つの磁極の中心に回転子２Ｅを配置する。固定子には、固定子磁束発生源３Ｅを挟む両固定子磁気誘導路４Ｅ間を架橋して磁束制御手段４Ｅｎｓを設ける。また、回転子２Ｅは２極としている。

この磁束制御手段４Ｅｎｓを通る磁路は、固定子磁気誘導路４Ｅおよび回転子２Ｅを通る磁路と、固定子磁束発生源３Ｅに対して並列に接続される。固定子磁束発生源３ＥのＮ極から出た磁束のうち、一方の磁束は、固定子磁気誘導路４Ｅ、回転子２Ｅ、および固定子磁気誘導路４Ｅを通って固定子磁束発生源３ＥのＳ極に戻る経路をたどり、他方の磁束は、磁束制御手段４Ｅｎｓを通って固定子磁束発生源３ＥのＳ極に戻る経路をたどる。この２つの経路を通る磁束の磁束量は、各経路の磁気抵抗に基づいて分配される。

ここで、磁束制御手段４Ｅｎｓは、前記した態様の各構成例と同様に、圧電材５Ｅと磁歪材６Ｅとを積層して貼り合わして構成される。圧電材５Ｅは、電場の印加により変位可能な材料により構成され、この圧電材５Ｅを圧縮変位させることにより、隣接する磁歪材６Ｅに圧縮応力が印加される。磁歪材６Ｅは、圧縮応力が印加されると逆磁歪効果により透磁率が変化する。

図３０は動作例を示している。図３０（ａ）は軸方向の断面を示し、図３０（ｂ）〜（ｅ）は軸方向と直交する方向の断面を示している。

図３０（ｂ）は、図中の左方に位置する磁束制御手段４Ｅｎｓを駆動して、磁歪材５Ｅに圧縮応力を印加して磁歪材６Ｅを通る磁束量を低減させ、これによって図中の左方側の磁極端から回転子２Ｅに流れる磁束量を増加させる。このとき、図中の右方に位置する磁束制御手段４Ｅｎｓは駆動させない。これによって、図中の右方側の磁極端から回転子２Ｅに流れる磁束量は変化しない。

これによって、回転子２Ｅに対して、左方側に流れる磁束量が右方側に流れる磁束量よりも大きくなる。回転子２Ｅは、この磁束量の不均衡によって図３０（ｂ）から図３０（ｃ）に示すように、半時計方向に回転する。

回転した後、図中の左方に位置する磁束制御手段４Ｅｎｓの駆動を止め、図中の左方側の磁極端から回転子２Ｅに流れる磁束量と、右方側の磁極端から回転子２Ｅに流れる磁束量とを平衡させると、回転子はその回転位置に保持される（図３０（ｄ））。さらに、回転させる場合には、図中の上方に位置する磁束制御手段４Ｅｎｓを駆動して、図中の上方側の磁極端から回転子２Ｅに流れる磁束量を増加させる。このとき、図中の下方に位置する磁束制御手段４Ｅｎｓは駆動させずにおくことで、磁極端から回転子２Ｅに流れる磁束量は変化しない。

これによって、回転子２Ｅに対して、上方側に流れる磁束量が下方側に流れる磁束量よりも大きくなり、回転子２Ｅはこの磁束量の不均衡によって図３０（ｄ）から図３０（ｅ）に示すように、半時計方向に回転する。

［実施例８］
次に、第２の態様について、磁路を径方向の面内に形成する構成例において多極の例（ここでは６極）について図３１，３２を用いて説明する。

図３１に示す構成は、６個の固定子磁束発生源３Ｆを互いに同極を対向させるとともに各磁極間を６個の固定子磁気誘導路４Ｆによって連結し、この固定子磁気誘導路４Ｆの一部を回転子２Ｆ側に向かって突出させた磁極を有した固定子を構成し、この固定子の６つの磁極の中心に回転子２Ｆを配置する。なお、回転子２Ｆは４極の場合を示している。

また、固定子には、固定子磁束発生源３Ｆを挟む両固定子磁気誘導路４Ｆ間を架橋して磁束制御手段４Ｆｎｓを設ける。

この磁束制御手段４Ｆｎｓを通る磁路は、固定子磁気誘導路４Ｆおよび回転子２Ｆを通る磁路と、固定子磁束発生源３Ｆに対して並列に接続される。固定子磁束発生源３ＦのＮ極から出た磁束のうち、一方の磁束は、固定子磁気誘導路４Ｆ、回転子２Ｆ、および固定子磁気誘導路４Ｆを通って固定子磁束発生源３ＦのＳ極に戻る経路をたどり、他方の磁束は、磁束制御手段４Ｆｎｓを通って固定子磁束発生源３ＦのＳ極に戻る経路をたどる。この２つの経路を通る磁束の磁束量は、各経路の磁気抵抗に基づいて分配される。

ここで、磁束制御手段４Ｆｎｓは、前記した態様の各構成例と同様に、圧電材５Ｆと磁歪材６Ｆとを積層して貼り合わして構成される。圧電材５Ｆは、電場の印加により変位可能な材料により構成され、この圧電材５Ｆを圧縮変位させることにより、隣接する磁歪材６Ｆに圧縮応力が印加される。磁歪材６Ｆは、圧縮応力が印加されると逆磁歪効果により透磁率が変化する。

図３２は動作例を示している。図３２（ａ）〜（ｆ）は軸方向と直交する方向の断面を示している。なお、図３２では、６個の磁束制御手段および磁極の位置をそれぞれ“Ａ”〜“Ｆ”で表すものとする。

図３２（ａ）は、各磁束制御手段４Ｆｎｓを動作させない状態である。この動作状態では、回転子２Ｆの周りの磁束は平衡している。回転子２Ｆは、この平衡した磁束で安定する位置に保持されている。図では、回転子２Ｆの固定軸を挟んで対向する２つの磁極が、１８０度反対側に対向配置された磁極位置“Ｃ”と“Ｆ”と対向する位置で保持されている。

図３２（ｂ）は、磁極位置“Ａ”の磁束制御手段４Ｆｎｓを動作させた状態を示している。この状態では、磁極位置“Ａ”の磁束量が増加するため、回転子２Ｆは磁極位置“Ａ”が形成する磁束に安定する方向に回転する（図では半時計方向）。回転子２Ｆが磁極位置“Ａ”に回転した後、磁束制御手段４Ｆｎｓを動作させると、回転子２Ｆの周囲の磁束は再び平衡状態となる。回転子２Ｆは、この平衡した磁束で安定する位置に保持される（図３２（ｃ）。

以下同様にして、順に駆動する磁束制御手段４Ｆｎｓを切り替えることによって、回転子２Ｆを回転させることができるとともに、磁束制御手段４Ｆｎｓの駆動を停止した場合には、回転子２Ｆは、そのときの平衡した磁束おいて安定する位置に保持される。

また、駆動する磁束制御手段４Ｆｎｓの順を反対方向とすることで、回転方向を切り替えることができる。

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） 本発明の磁気ドライブ機構の構成例の固定子磁気誘導路を示す概略図である。（実施例１） 本発明の磁気ドライブ機構の構成例による駆動状態を示す概略図である。（実施例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） 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） 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） 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） 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） 本発明の磁気ドライブ機構の作用を説明するための断面図である。（実施例１） 本発明の磁気ドライブ機構の構成例を示す断面図である。（実施例１） 本発明の磁気ドライブ機構の構成例を示す断面図である。（実施例１） 本発明の磁気ドライブ機構における第１の空隙部の構成例を示す上面図と断面図である。（実施例１） 本発明の磁気ドライブ機構の他の構成例の説明するための概略図である。（実施例２） 本発明の磁気ドライブ機構の他の構成例の説明するための動作図である。（実施例２） 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。（実施例２） 本発明の磁気ドライブ機構の４個の固定子磁束発生源を有する第１の構成例を示す図である。（実施例３） 本発明の磁気ドライブ機構の４個の固定子磁束発生源を有する第１の構成例の動作図である。（実施例３） 本発明の磁気ドライブ機構の４個の固定子磁束発生源を有する第２の構成例を示す図である。（実施例４） 本発明の磁気ドライブ機構の４個の固定子磁束発生源を有する第２の構成例を示す動作図である。（実施例４） 本発明の磁気ドライブ機構の４個の固定子磁束発生源を有する第２の構成例を示す図である。（実施例４） 本発明の磁気ドライブ機構の４個の固定子磁束発生源を有する第３の構成例を示す図である。（実施例５） 本発明の磁気ドライブ機構の４個の固定子磁束発生源を有する第３の構成例を示す斜視図である。（実施例５） 本発明の磁気ドライブ機構の回転子の構成例を説明するための図である。 本発明の磁気ドライブ機構の回転子の構成例を説明するための図である。 本発明の磁気ドライブ機構の回転子の構成例を説明するための図である。 本発明の第２の態様において磁路を軸方向の面内に形成する構成例を説明するための図である。（実施例６） 本発明の第２の態様において回転子の回転動作を説明するための図である。（実施例６） 本発明の第２の態様において磁束制御手段の別の構成例を説明するための図である。（実施例６） 本発明の第２の態様において磁路を径方向の面内に形成する４極の構成例を説明するための図である。（実施例７） 本発明の第２の態様において磁路を径方向の面内に形成する４極の構成例の動作を説明するための図である。（実施例７） 本発明の第２の態様において磁路を径方向の面内に形成する多極の構成例を説明するための図である。（実施例８） 本発明の第２の態様において磁路を径方向の面内に形成する多極の構成例の動作を説明するための図である。（実施例８）

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 磁気ドライブ機構
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 回転子磁束発生源
２ａ〜２ｄ ２Ｄ〜２Ｆ 回転子
３Ａ〜３Ｆ、３Ｂ１、３Ｂ２、３Ｃｕ、３Ｃｄ、３Ｃｒ、３Ｃｌ 固定子磁束発生源
４Ａｎ、４Ａｓ、４Ｂｎ、４Ｂｓ、４Ｃｎ、４Ｃｓ、４ＡｓＵ、４ＡｓＤ、４ＡｎＲ、４ＡｎＬ、４Ｂｎ´、４Ｂｓ´、４Ｄｕ、４Ｄｄ、４Ｅ、４Ｆ 固定子磁気誘導路
４Ａｎｒ、４Ａｎｌ、４Ａｓｕ、４Ａｓｄ、４Ｂｎｒ、４Ｂｎｌ、４Ｂｓｕ、４Ｂｓｄ、４Ｃｎｒ、４Ｃｎｌ、４Ｃｓｕ、４Ｃｓｄ、４Ｄｎｓ、４Ｄｎｓａ、４Ｄｎｓｂ、４Ｅｎｓ、４Ｆｎｓ、ａ〜ｉ 磁束制御手段
５Ａｎｒ、５Ａｎｌ、５Ａｓｕ、５Ａｓｄ、５Ｄ、５Ｄａ、５Ｄｂ、５Ｅ、５Ｆ 圧電材
６Ａｎｒ、６Ａｎｌ、６Ａｓｕ、６Ａｓｄ、６Ｄ、６Ｄａ、６Ｄｂ 磁歪材
７Ａｎｒ、７Ａｎｌ、７Ａｓｕ、７Ａｓｄ、７Ｂｎｒ、７Ｂｎｌ、７Ｂｓｕ、７Ｂｓｄ、７Ｃｎｒ、７Ｃｎｌ、７Ｃｓｕ、７Ｃｓｄ 磁極端部
８Ａｎｒ、８Ａｎｌ、８Ａｓｕ、８Ａｓｄ 第１の空隙部
９Ｃｎｒ、９Ｃｎｌ、９Ｃｓｕ、９Ｃｓｄ 調整用磁束制御手段
１０Ｃｎ、１０Ｃｓ 調整用磁気誘導路
１１Ｃｎｒ、１１Ｃｎｌ、１１Ｃｓｕ、１１Ｃｓｄ 調整用磁極端部
１２ 第２の空隙部
１３ 磁性体
１４ 固定子磁気誘導路
１５ 固定部材

Claims (14)

1. 回転子磁束発生源を有する回転子と、
   固定子磁束発生源および当該固定子磁束発生源からの磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路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させる磁気ドライブ機構であって、
   前記固定子磁気誘導路に直列に、又は、前記固定子磁気誘導路と並列して設けられ、前記固定子磁気誘導路を流れる磁束量を制御する磁束制御手段を有し、
   前記磁束制御手段による磁束量制御によって、回転子に対する磁束方向を制御することを特徴とする磁気ドライブ機構。
2. 回転子磁束発生源を有する回転子と、
   固定子磁束発生源および当該固定子磁束発生源からの磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路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させる磁気ドライブ機構であって、
   前記固定子磁気誘導路の前記回転子側の先端部と、前記回転子の周囲に所定の角度位置で配設された磁極端部との間の第１の空隙を、先端部および磁極端部とそれぞれ積層部分を有して架橋する磁束制御手段を有し、
   前記磁束制御手段は、前記第１の空隙によって遮断された磁束の流れを制御した上で、前記磁極端部に磁気的に再結合する機能を有することを特徴とする磁気ドライブ機構。
3. 前記固定子磁気誘導路は、前記固定子磁束発生源の一方の磁束を前記回転子に導く第１の固定子磁気誘導路と、前記固定子磁束発生源の他方の磁束を前記回転子に導く第２の固定子磁気誘導路とにより構成され、
   前記固定子磁束発生源は、前記第１と第２の固定子磁気誘導路の間に設けられた第２の空隙を架橋して設けられてい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。
4. 前記第１の固定子磁気誘導路は、前記固定子磁束発生源の一方の磁束を途中で複数に分流した、単一磁極の前記各磁極端部を介して、前記一方の磁束を前記回転子に導く様に構成され、
   前記第２の固定子磁気誘導路は、前記固定子磁束発生源の他方の磁束を途中で複数に分流した、単一磁極の前記各磁極端部を介して、前記他方の磁束を前記回転子に導く様に構成され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。
5. 前記第２の空隙に、非磁性材が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の磁気ドライブ機構。
6. 前記第２の空隙は、前記第１、第２の固定子磁気誘導路に導かれる磁束が、飽和する様に構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の磁気ドライブ機構。
7. 前記磁束制御手段は、前記固定子磁気誘導路の磁気特性を制御することによって前記磁極端部に対する磁束の流れを制御して、前記磁極端部に現れる各磁極の正負の強弱のバランスを切り替えて、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２から６のいずれか一項に記載の磁気ドライブ機構。
8. 前記磁束制御手段は、応力の印加により磁気特性を可変とする磁歪材と、当該磁歪材に隣接して応力を印加する圧電材とより成ることを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の磁気ドライブ機構。
9. 前記第１の空隙に、非磁性材が設けられていることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の磁気ドライブ機構。
10. 前記第１の空隙は、前記固定子磁気誘導路における前記先端部に導かれる磁束が、飽和する様に構成されていることを特徴とする請求項２から８のいずれか一項に記載の磁気ドライブ機構。
11. 回転子磁束発生源を有する回転子と、
    固定子磁束発生源および当該固定子磁束発生源からの磁束を前記回転子に導く固定子磁気誘導路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させる磁気ドライブ機構であって、
    固定子磁束発生源の両端に接続された両固定子磁気誘導路間を並列に架橋する磁束制御手段を有し、
    前記磁束制御手段は、当該磁束制御手段を流れる磁束量を制御することによって、固定子磁気誘導路に流れる磁束量を制御することを特徴とする磁気ドライブ機構。
12. 前記磁束制御手段は、磁気特性を制御することによって、並列接続される固定子磁気誘導路との間で分配される磁束量を制御して、回転子側に対向して設けた固定子磁気誘導路の磁極端部に現れる各磁極の強度を変更して、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１１に記載の磁気ドライブ機構。
13. 前記回転子は、径方向に突極を有する軟磁性材であり、
    前記固定子磁気誘導路は、両磁極端部を前記回転子の軸方向に配置することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気ドライブ機構。
14. 前記磁束制御手段は、応力の印加により磁気特性を可変とする磁歪材と、当該磁歪材に隣接して応力を印加する圧電材とより成ることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の磁気ドライブ機構。

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