JPH07107720A

JPH07107720A - 円板状のロータ部を有するモータ

Info

Publication number: JPH07107720A
Application number: JP10098894A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kuroda; 潔黒田; Takeshi Sakurai; 健桜井; Takuo Takeshita; 拓夫武下; Kiichi Komada; 紀一駒田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ロータ部の部品点数が少なく回転負荷を軽減
し、かつロータ部とステータ部の位置関係を制限しな
い。ドーナツ状の超電導体又は強磁性体を用いて回転中
の無駄なエネルギ消費をなくし、かつ磁束の拡がりを抑
える。【構成】所定の厚みを有する円板状のロータ部１１と
ステータ部１２とを備えたモータ１０に関し、ロータ部
はその中心に回転軸１３が固着され、強磁場が着磁可能
な所定厚の超電導体１６を有し、超電導体１６の表面が
Ｎ極又はＳ極により着磁されかつ裏面がＳ極又はＮ極に
着磁される。ステータ部１２はロータ部１１が回転する
軌跡に対向して環状に配置された複数の磁心１８とこれ
らの磁心１８に巻かれた励磁コイル１９とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は円板状のロータ部を有す
るモータに関する。更に詳しくは円板状のロータ部が強
磁場が着磁可能な所定厚の超電導体又は強磁性体を有
し、回転時に超電導体又は強磁性体の表面がＮ極又はＳ
極により着磁され、その裏面がＳ極又はＮ極に着磁され
るモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、超電導モータとして、図１４に示
すようにロータ部１とこのロータ部１の下方に設けられ
たステータ部２を備えた超電導モータが IEEE TRANSACT
ION ONMAGNETICS（Vol.27, No.2, March (1991),2244）
に開示されている。ロータ部１は回転軸３が中心に固着
された非磁性体からなる円板状のロータ本体４と、この
ロータ本体４の回転軸３の周囲に設けられた８個の円柱
状の軟磁性体５とこれらの軟磁性体５のそれぞれに嵌入
された８個の環状の超電導体６とを有する。またステー
タ部２は軟磁性体５がロータ本体４とともに回転する軌
跡に対向して固定円板７の上に環状に配置された２４個
の磁心８と、これらの磁心８に巻かれた３組の励磁コイ
ル９ａ，９ｂ，９ｃと、ロータ部１の回転軸３の下端を
受ける軸受７ａとを有する。励磁コイル９ａ，９ｂ，９
ｃは、連続した３個の磁心８を１ブロックとして８個の
ブロック間をそれぞれジグザグに通って図示しない電源
端子につながっている。励磁コイル９ｂは励磁コイル９
ａより磁心を１つずらして励磁コイル９ａと同様に巻か
れ、励磁コイル９ｃは励磁コイル９ｂより更に磁心を１
つずらして励磁コイル９ａと同様に巻かれる。

【０００３】ロータ部１の回転軸３の下端をステータ部
２の軸受７ａに挿入し、超電導体６を臨界温度以下に冷
却する。この状態で、先ずステータ部２の励磁コイル９
ａ，９ｂ，９ｃにそれぞれ同一方向に直流電流を流して
２４個の磁心８に磁場を発生させると、この磁場が軟磁
性体５を貫いて超電導体６の内部に永久電流を発生させ
る。次いで励磁コイル９ａ〜９ｃに流していた直流電流
を切ると、超電導体６の永久電流によりロータ部１の軟
磁性体５に磁場が発生する。次に励磁コイル９ａ〜９ｃ
に再度直流電流を流す。このとき同一方向に流していた
３組の励磁コイルのうち１組のコイルには他の２組のコ
イルと逆方向に直流電流を流す。これにより磁心８には
３組のコイルに同一方向の直流電流を流した場合とは違
った変則的な磁場が磁心毎に生じ、この磁場と超電導体
６の永久電流により生じた軟磁性体５の磁場との斥力に
よりロータ部１がステータ部２から浮上し、しかも変則
的な磁場の発生により、ロータ部１は回転軸３を中心に
回転する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の超
電導モータでは、ロータ部に８個の重い軟磁性体を用い
るため、部品点数が多いばかりか、回転負荷を増大させ
ている。また図１５に示すように軟磁性体５に磁場を発
生させたときには、軟磁性体５の全半径方向に磁束Φの
回路が存在するため、軟磁性体５の下部ではこれらの磁
束Φが磁心８の上面より拡がってしまい、軟磁性体５の
磁束Φを有効に利用できない。更にロータ部の磁場とス
テータ部の磁場との斥力がロータ部の回転駆動力である
ため、ロータ部をステータ部の下方に設けると、重力に
よりロータ部はステータ部と離反してしまう問題点があ
った。

【０００５】本発明の目的は、ロータ部の部品点数が少
なく、回転負荷を軽減し、かつロータ部とステータ部の
位置関係に制限のない、円板状のロータ部を有するモー
タを提供することにある。本発明の別の目的は、ドーナ
ツ状の超電導体又は強磁性体を用いて磁心の磁場を発生
する面積より超電導体又は強磁性体の面積を広げること
により、ロータ部の回転中の無駄なエネルギ消費をなく
し、かつ磁束の拡がりを抑える、円板状のロータ部を有
するモータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、図１又は図１３に示すように、本発明のモータ１
０，４０は所定の厚みを有する円板状のロータ部１１，
４１とステータ部１２，４２とを備える。ロータ部１
１，４１はその中心に回転軸１３，４３が固着され、強
磁場が着磁可能な所定厚の超電導体１６又は強磁性体４
６を有し、超電導体１６又は強磁性体４６の表面がＮ極
又はＳ極により着磁されかつ裏面がＳ極又はＮ極に着磁
される。ステータ部１２，４２はロータ部１１，４１が
回転する軌跡に対向して環状に配置された複数の磁心１
８，４８とこれらの磁心１８，４８に巻かれた励磁コイ
ル１９，４９とを有する。本発明のロータ部１１又は４
１を構成する超電導体１６又は強磁性体４３は、その表
面がＮ極又はＳ極により着磁されかつその裏面がＳ極又
はＮ極に着磁されるために、少なくとも厚みが４ｍｍで
あることが好ましい。図１に示すように、ロータ部１１
は回転軸１３の中心に固着された非磁性体からなるロー
タ本体１４とこのロータ本体１４の回転軸１３の周囲に
設けられた磁束ピン止め可能な超電導体１６とを有し、
複数の磁心１８を超電導体１６の回転する軌跡に対向し
て環状に配置することもできる。

【０００７】超電導体１６又は強磁性体４６の着磁方向
と逆向きに生じた磁束を打ち消すためにこの着磁方向と
同方向の磁場を発生するソレノイド１５又は４５を超電
導体１６又は強磁性体４６の周囲に間隔をあけて設ける
ことが好ましい。これはソレノイド１５又は４５により
上記磁束を消磁すると、励磁コイル１９又は４９から発
生する磁場に対する斥力が高まり、回転速度が増加する
ためである。このことを超電導体１６を代表して図２及
び図３により具体的に説明する。図２（ａ）に示すよう
な磁束ピン止め可能な超電導体１６の上面に図２（ｂ）
に示すように一定の距離Ｄをあけて２つの約３，３００
Ｏｅの永久磁石２１，２１を置き、超電導体１６を着磁
すると、超電導体１６に着磁部１６ａが生じ、図２
（ｃ）に示すように磁石２１，２１を除いても超電導体
１６のピン止め効果により超電導体上面の着磁部１６ａ
には着磁方向に７５０Ｏｅの磁束Φ₁を生じる。一方、
超電導体上面の着磁部の間の非着磁部１６ｂには着磁方
向と逆向きの２００Ｏｅの磁束Φ₂を生じる。図２
（ｄ）は超電導体１６の着磁部１６ａとその間の非着磁
部１６ｂの各上面部分の着磁の様子をグラフ化したもの
である。超電導体１６の長さ方向はグラフの横軸に対応
する。図３（ａ）に示すようにこの超電導体１６に逆方
向の磁束Φ₂を打ち消す程度の例えば永久磁石２２を置
き、磁場を再度かけた後、図３（ｂ）に示すように磁石
２２を除くと、図３（ｃ）に示すように非着磁部１６ｂ
の上面部分は完全反磁性を示し、マイスナ効果を奏する
ようになる。

【０００８】

【作用】図１に示す超電導体１６を臨界温度以下に冷却
した状態で、先ずステータ部１２の複数の励磁コイル１
９に同一方向に直流電流を流して環状に配置された複数
の磁心１８全てに同一方向の磁場を発生させると、図７
（ａ）及び図７（ｂ）に示すようにこの磁場により超電
導体１６の下面の着磁部には磁束Φ₁がピン止めされ
る。このとき超電導体１６の下面の着磁部間の非着磁部
には着磁磁場と逆方向に磁束Φ₂がピン止めされる。次
いで励磁コイル１９に流していた直流電流を切って、図
１に示すソレノイド１５によりこの磁束Φ₂を打ち消す
磁場を一時的にかければ、図８（ａ）及び図９（ｂ）に
示すように磁束Φ₂が消磁し、超電導体１６の下面部分
には磁束Φ₁のみがピン止めされるようになる。次に複
数のコイル１９に電流を流すことにより、好ましくは複
数の磁心１８を３の倍数にし、３個の磁心を１ブロック
としてこのブロック毎のコイル１９に３相交流電流を流
すことにより、ステータ部１２に回転磁場を発生させ
る。この回転磁場と超電導体１６のピン止めされた磁束
Φ₁の斥力及び引力によりロータ部１１は回転する。

【０００９】超電導体１６を図４に示すドーナツ状に形
成すれば、図９に示すように超電導体１６の周縁の半径
方向において磁束Φ₃が閉回路を構成するけれども、超
電導体１６のその他の部分においては磁束は閉回路を構
成しない。特に超電導体１６の周方向の着磁部間の非着
磁部は完全反磁性を示すマイスナ効果のため、磁場排斥
効果を生じ、その領域には超電導体に着磁した磁束Φ₁
を吸収する磁束は入り込めない。図９において、１６ｂ
は非着磁部を示す。この結果、図１５に示した従来の超
電導モータの超電導体６が磁束の漏れが多かったもの
が、図４に示すドーナツ状の超電導体１６を用いれば、
超電導体の磁束の漏れを軽減でき、励磁コイル１９の磁
場により超電導体１６に生じるピン止めされた磁束を有
効利用してロータ部１１の回転力を増加させることがで
きる。また、超電導体１６の磁束ピン止め効果のため
に、超電導体の着磁部はそれ自体が磁石として振る舞
い、この着磁部と磁心とは磁心に生じた磁極に応じて斥
力のみならず互いに引力を生じるため、例えロータ部１
１をステータ部１２の下方に配置してもロータ部１１は
落下しない。これにより回転軸１３を所望の方向に制限
なく設けることができ、かつ回転軸１３から回転力を取
出すことができる。図１３に示すモータ４０では、強磁
性体４６を臨界温度以下に冷却することなく、励磁コイ
ル４９に励磁コイル１９と同様に電流を流して磁心４８
全てに同一方向の磁場を発生させると、この磁場により
強磁性体４６が磁石となって強磁性体４６の下面の着磁
部に第１磁束を生じる。このとき強磁性体４６の下面の
着磁部間の非着磁部には着磁磁場と逆方向に別の第２磁
束を生じる。次いで励磁コイル４９に流していた直流電
流を切って、ソレノイド４５によりこの第２磁束を打ち
消す磁場を一時的にかければ、強磁性体４６の下面部分
には第１磁束に相応する磁束のみが発生するようにな
る。以下、コイル４９にコイル１９と同様の電流を流せ
ば、ロータ部４１は回転する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。＜実施例１＞図１、図４及び図５に示すように、この例
では超電導体１６は磁束ピン止め可能なＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ
_7-xからなり、ドーナツ状をなし、その内周部分には非
磁性体であるアルミニウムからなる円板状のロータ本体
１４が固着される。超電導体１６は外径が０．０５ｍ〜
０．２ｍ、外径：内径：厚み＝１：０．５〜０．７：
０．０８〜０．１２の寸法を有する。このロータ本体１
４の中心には回転軸１３が固着され、超電導体１６の外
周部分にはロータ本体１４と同じ材質の環状フレーム１
４ａが固着される。回転軸１３の下端は円錐状に形成さ
れる。回転軸１３、ロータ本体１４、超電導体１６及び
フレーム１４ａによりロータ部１１が構成される。

【００１１】ロータ部１１の下方にはステータ部１２が
配置される。ステータ部１２は基台となる円板１７と、
この円板１７の中心に設けられた軸受２３と、軸受２３
の周囲に設けられた２４個の磁心１８と、これらの磁心
１８に巻かれた励磁コイル１９とを有する。円板１７の
周縁には取付孔１７ａが、またその中心には円錐状の凹
部１７ｂがそれぞれ設けられる。軸受２３にはロータ部
１１の回転軸１３を回転可能に支持するローラベアリン
グ２３ａが設けられる。ベアリング２３ａを設けなくて
も回転軸１３は回転するが、ベアリング２３ａを設ける
ことにより、回転軸１３はより円滑に回転するようにな
る。２４個の磁心１８は軟磁性体からなり、超電導体１
６に対向して環状にかつ櫛歯状に円板１７に固着され
る。具体的には超電導体１６の外周が磁心１８の外周
に、また超電導体１６の内周が磁心１８の内周にそれぞ
れ相対するように配置される。磁心１８に巻かれる励磁
コイル１９は、３相交流電流を流せるように３組のコイ
ル１９ａ，１９ｂ及び１９ｃにより構成される。コイル
１９ａは２４個の磁心のうち２個おきに８個の磁心にそ
れぞれ多数回巻かれ、コイル１９ｂはコイル１９ａを巻
いた磁心より１つずらした８個の磁心にそれぞれ多数回
巻かれ、コイル１９ｃはコイル１９ｂを巻いた磁心より
更に１つずらした８個の磁心にそれぞれ多数回巻かれ
る。図１及び図５に示すように、ロータ部１１の回転軸
１３を軸受２３に挿入し、回転軸１３の下端を円板１７
の凹部１７ｂに着座させる。これにより超電導体１６は
磁心１８と僅かな間隔を有するようになる。この状態で
環状フレーム１４ａの外周に間隔をあけてソレノイド１
５が設けられる。図５にはソレノイド１５は省略してあ
る。

【００１２】このような構成の超電導モータ１０を超電
導体１６の臨界温度以下に冷却する。例えば、図１に示
すフレーム１４ａと超電導体１６とロータ本体１４で形
成される凹部１１ａに液体窒素を満たす。この状態で励
磁コイル１９ａ〜１９ｃ全てに同一方向に直流電流を流
し、全ての磁心１８に図６に示すように磁場を発生さ
せ、その磁場でロータ部１１の冷却された超電導体１６
に磁束をピン止めさせる。図７（ａ）及び（ｂ）に示す
ようにピン止め効果により、超電導体１６の下面の着磁
部に７５０Ｏｅの磁束Φ₁が発生する一方、超電導体１
６の下面の着磁部間の非着磁部には着磁方向と逆向きに
２００Ｏｅの磁束Φ₂が発生する。ここで、図１に示す
ソレノイド１５に電流を流してこの磁束Φ₂を打ち消す
磁場を超電導体１６の着磁方向と同方向にかける。これ
により、実際に超電導体１６の下面にピン止めされてい
る磁束の超電導体の各部分における状況は図８（ａ）及
び（ｂ）に示すようになる。

【００１３】次いで、コイル１９ａ〜１９ｃに流してい
た直流電流を切った後、コイル１９ａ〜１９ｃに３相交
流電流を流し、櫛歯状の２４個の磁心１８に回転磁場を
生じさせる。この状況を図１０及び図１１に基づいて説
明する。図５、図６及び図１１では磁心１８及びコイル
１９の配置及び各磁場の発生状況を分かり易くするため
に、便宜的にロータ部１１をステータ部１２から上方に
浮かせた状態を示す。また図１１ではコイルを省略して
いる。

【００１４】図１０の上部に２４個の磁心のうち９個の
磁心１８ａ〜１８ｉと各磁心に巻かれたコイル１９ａ、
１９ｂ及び１９ｃを示す。前述したようにコイル１９ａ
は磁心１８ａ、１８ｄ及び１８ｇに巻かれ、コイル１９
ｂは磁心１８ｂ、１８ｅ及び１８ｈに巻かれ、コイル１
９ｃは磁心１８ｃ、１８ｆ及び１８ｉに巻かれる。コイ
ル１９ａには３相交流電流のうちＵ−相が、コイル１９
ｂにはＶ−相が、コイル１９ｃにはＷ−相がそれぞれ流
れる。Ｕ−相、Ｖ−相及びＷ−相は互いに１２０度位相
を異にする。図１０のこれらのコイル１９ａ〜１９ｃ及
び磁心１８ａ〜１８ｉの下方にはこれらのコイル及び磁
心によって生じる磁場のタイムチャートを磁心に対応さ
せて示す。タイムチャートのそれぞれの波形のたて軸は
磁場を、よこ軸は磁心の位置をそれぞれ示す。このタイ
ムチャートの波形（ａ）は図１１（ａ）に、波形（ｂ）
は図１１（ｂ）にそれぞれ対応する。

【００１５】図８（ａ）の磁束Φ₁に示される超電導体
１６のピーク磁場（７５０Ｏｅ）は本来Ｎ極とＳ極の両
磁極が一体となって超電導体１６にピン止めされた磁束
を意味するが、説明を簡単にするために、このピーク磁
場、即ち図８（ｂ）に示す超電導体１６の下面の各着磁
部の磁極の上向きを例えばＮ極とし、図１０の波形
（ａ）に示すコイル１９ａが巻かれる磁心１８ａ，１８
ｄ，１８ｇにＳ極が生じると仮定すると、コイル１９ｂ
が巻かれる磁心１８ｂ，１８ｅ，１８ｈ及びコイル１９
ｃが巻かれる磁心１８ｃ，１８ｆ，１８ｉはＮ極にな
る。従って、図１１（ａ）の状態では磁心１８ａ，１８
ｄ，１８ｇとこれらに対向する超電導体１６とは引力
（図１１（ａ）の実線矢印及び図８（ｂ）参照）を生
じ、それ以外の磁心１８ｂ，１８ｃ，１８ｅ，１８ｆ，
１８ｈ及び１８ｉと対向する超電導体１６とは斥力（図
１１（ａ）の破線矢印及び図８（ｂ）参照）を生じる。
時間の経過により、図１０の波形（ｂ）に示すコイル１
９ｃが巻かれる磁心１８ｃ，１８ｆ，１８ｉにＮ極が生
じ、それ以外の磁心にＳ極が生じると、図１１（ｂ）に
示すように磁心１８ｃ，１８ｆ，１８ｉとこれらに対向
する超電導体１６とは斥力（図１１（ｂ）の破線矢印）
を生じ、それ以外の磁心と対向する超電導体１６とは引
力（図１１（ｂ）の実線矢印）を生じる。図１０の符号
Ｐの破線に示すように、時間の経過とともに引力を生じ
る磁心の位置が変化するため、図１１（ｂ）に示すよう
にロータ部１１は矢印の方向に回転する。この例ではス
テータ部１２に生じた回転磁場と超電導体１６にピン止
めされた磁束の斥力及び引力によりロータ部１１は約４
００ｒｐｍの回転数で回転する。

【００１６】＜実施例２＞磁心の数を９個にした以外
は、実施例１と同様にロータ部及びステータ部を構成し
た。この超電導モータは実施例１と比して同じ電源周波
数で回転数が約２．６倍増加した。

【００１７】＜実施例３＞磁心の数を４８個にした以外
は、実施例１と同様にロータ部及びステータ部を構成し
た。この超電導モータは実施例１と比して同じ電源周波
数で回転数が約半分に減少した。

【００１８】＜実施例４＞図１２に示すロータ部３１を
用いた以外は実施例１と同一のステータ部（図示せず）
を用いて、実施例１と同様にしてロータ部３１を回転さ
せた。このロータ部３１は円板状のロータ本体３４とこ
のロータ本体と一体的に設けられた環状フレーム３４ａ
とロータ本体３４の中心に貫通して設けられた回転軸３
３を備える。この例では超電導体３６は小円板状に形成
され、ロータ本体３４の軸３３の周囲にあけられた８個
の円形の貫通孔３４ｂにそれぞれ丁度埋め込まれる。実
施例１のドーナツ状の超電導体１６と異なって、ロータ
本体３４の周方向にも磁束の漏れがみられたため、この
ロータ部３１を用いた超電導モータは実施例と比して同
じ電源周波数で回転トルクが約半分に減少した。

【００１９】＜実施例５＞図１３に示すように、この例
では強磁性体４６はストロンチウムフェライト（ＳｒＦ
ｅ₁₂Ｏ₁₉）からなり円板状をなす。強磁性体４６は外径
が０．０５ｍ〜０．２ｍ、外径：厚み＝１：０．０８〜
１：０．１２の寸法を有する。この強磁性体４６の中心
には回転軸４３が固着され、強磁性体４６の外周部分に
は実施例１と同様にソレノイド４５が強磁性体４６と間
隔をあけて設けられる。回転軸４３の下端は円錐状に形
成される。回転軸４３及び強磁性体４６によりロータ部
４１が構成される。ロータ部４１の下方にはステータ部
４２が配置される。ステータ部４２は磁心４８の幅を磁
心１８の幅より広くした以外は実施例１と同様に構成さ
れる。この例では、ステータ部４２の各符号は実施例１
の各符号に３０を加えて示す。磁心４８に巻かれる励磁
コイル４９は、３相交流電流を流せるように実施例１と
同様に３組のコイルにより構成される。

【００２０】このような構成のモータ４０では、強磁性
体４６を臨界温度以下に冷却することなく、先ず励磁コ
イル４９に励磁コイル１９と同様に電流を流して磁心４
８全てに同一方向の磁場を発生させると、この磁場によ
り強磁性体４６が磁石となって強磁性体４６の下面の着
磁部に図７（ａ）に示した磁束Φ₁に相応する磁束を生
じる。このとき強磁性体４６の下面の着磁部間の非着磁
部には着磁磁場と逆方向に図７（ａ）に示した磁束Φ₂
に相応する磁束を生じる。次いで励磁コイル４９に流し
ていた直流電流を切って、ソレノイド４５によりこの磁
束Φ₂に相応する磁束を打ち消す磁場を一時的にかけれ
ば、強磁性体４６の下面部分には磁束Φ₁に相応する磁
束のみが発生するようになる。以下、コイル４９にコイ
ル１９と同様の電流を流せば、ロータ部４１は約４００
ｒｐｍの回転数で回転する。

【００２１】なお、上記例では超電導体として、ＹＢａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xからなるＹ系の超電導体を挙げたが、磁束
ピン止め可能な超電導体であれば、これに限らず、Ｂｉ
系（例えばＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）又はＴｌ系
（Ｔｌ−Ｂａ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ）の超電導体でも
よい。この超電導体はドーナツ状に限らず、図１３に示
すように円板状に形成してもよい。また、ロータ本体の
材質としてアルミニウムを挙げたが、ロータ本体にはア
ルミニウム合金の他、マグネシウム、ベリリウム、チタ
ンなどの非磁性体の低比重金属の単体又は合金を用いる
こともできる。また、超電導体の冷却について、上記例
ではロータ部の上部に液体窒素を貯えたが、ロータ部の
超電導体を液体窒素中に浸漬してその上方にステータ部
を配置し、かつロータ部の回転軸をステータ部を貫通し
て設けるようにしてもよい。更に、上記例では強磁性体
として、ストロンチウムフェライトを例示したが、アル
ニコ磁石、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、
バリウムフェライトやいわゆるフェライト（Ｆｅ₃Ｏ₄）
材でもよい。この強磁性体を図４に示すようにドーナツ
状に形成し、このドーナツ状の強磁性体に対向するよう
に磁心を配置してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のモータは、
図１４に示した従来のものに比べて、磁束ピン止め効果
を利用するためにロータ部に重い軟磁性体を使う必要が
なく、また超電導体を環状に加工する必要もない。ロー
タ本体、環状フレーム及び回転軸に軽金属を用いれば、
ロータ部の重量を従来のものより約５５％軽減できる。
これにより部品点数を僅かにしてロータ部の軽量化をは
かることができ、同時にロータ部の回転力を増加させる
ことができる。本発明のロータ部の超電導体又は強磁性
体はステータ部の磁心に対して引力と斥力が働くため、
ロータ部とステータ部の位置関係に制限のない優れたモ
ータが得られる。特に、超電導体又は強磁性体をドーナ
ツ状にすることにより、磁場の引力と斥力の働く有効な
面積が広くなり、回転中の無駄なエネルギ消費をなく
し、かつ磁束の拡がりを抑えて大幅に回転力を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの中央縦断面図。

【図２】（ａ）その超電導体の初期状態の断面図。（ｂ）その超電導体の上面に磁石を配置して磁場をかけ
ている状態を示す断面図。（ｃ）その着磁した超電導体の断面図。（ｄ）その超電導体の着磁上面の磁束を示す図。

【図３】（ａ）図２（ｃ）の超電導体の着磁方向と逆向
きに生じた磁束を打ち消すために磁石を配置して磁場を
かけている状態を示す断面図。（ｂ）その磁束が打ち消された超電導体の断面図。（ｃ）その超電導体の着磁上面の磁束を示す図。

【図４】本発明実施例のモータのロータ部及びステータ
部の分解斜視図。

【図５】そのロータ部及びステータ部を組合せた斜視
図。

【図６】そのロータ部の超電導体の初期着磁状態を示す
斜視図。

【図７】（ａ）その超電導体下面に最初に磁場をかけた
ときの着磁下面の磁束を示す図。（ｂ）その超電導体下面に最初に磁場をかけたときの磁
心とコイルと超電導体の展開断面図。

【図８】（ａ）図７の超電導体の着磁方向と逆向きに生
じた磁束が打ち消された着磁下面の磁束を示す図。（ｂ）その逆方向に生じた磁束を打ち消すときの磁心と
コイルと超電導体の展開断面図。

【図９】その超電導体の周縁に生じた磁束を示す図。

【図１０】その励磁コイルを巻いた磁心に生じる磁場を
展開して示すタイムチャート。

【図１１】そのステータ部に回転磁場が生じる状況を示
すロータ部及びステータ部の斜視図。

【図１２】別の実施例のモータのロータ部の斜視図。

【図１３】更に別の実施例のモータの中央縦断面図。

【図１４】従来例のモータのロータ部及びステータ部の
斜視図。

【図１５】その超電導体に生じた磁束を示す図。

【符号の説明】

１０，４０モータ１１，３１，４１ロータ部１２，４２ステータ部１３，３３，４３回転軸１４，３４ロータ本体１５，４５ソレノイド１６，３６超電導体１８，４８磁心１９，４９励磁コイル４６強磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者駒田紀一埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸(13,33,43)が中心に固着され、強
磁場が着磁可能な所定厚の超電導体(16,36)又は強磁性
体(46)を有し、前記超電導体(16,36)又は強磁性体(46)
の表面がＮ極又はＳ極により着磁されかつ裏面がＳ極又
はＮ極に着磁される円板状のロータ部(11,31,41)と、前記ロータ部(11,31,41)が回転する軌跡に対向して環状
に配置された複数の磁心(18,48)と前記磁心(18,48)に巻
かれた励磁コイル(19,49)とを有するステータ部(12,42)
とを備えた円板状のロータ部を有するモータ。
【請求項２】ロータ部(11,31)が回転軸(13,33)の中心
に固着された非磁性体からなるロータ本体(14,34)と前
記ロータ本体の回転軸(13,33)の周囲に設けられた磁束
ピン止め可能な超電導体(16,36)又は強磁性体とを有
し、複数の磁心(18)が前記超電導体(16,36)又は強磁性
体の回転する軌跡に対向して環状に配置された請求項１
記載のモータ。
【請求項３】超電導体(16)又は強磁性体(46)の着磁方
向と逆向きに着磁された磁束(Φ₂)を打ち消すために前
記着磁方向と同方向の磁場を発生するソレノイド(15,4
5))が前記超電導体(16)又は強磁性体(46)の周囲に間隔
をあけて設けられた請求項１記載のモータ。
【請求項４】ロータ本体(14)の回転軸(13)の周囲にド
ーナツ状の超電導体(16)又は強磁性体が設けられた請求
項２記載のモータ。
【請求項５】ドーナツ状の超電導体(16)又は強磁性体
に対向して環状に複数の磁心(18)を配置し、前記環状の
磁心(18)は前記超電導体(16)又は強磁性体の外周及び内
周に相応する外周及び内周をそれぞれ有する請求項４記
載のモータ。
【請求項６】ロータ本体(34)の回転軸(33)の周囲に小
円板状の超電導体(36)が複数個環状に配設された請求項
２記載のモータ。
【請求項７】磁心(18,48)が３の整数倍環状に配置さ
れ、前記３の整数倍の磁心に３組の励磁コイル(19a,19
b,19c,49)が磁心毎に複数回巻かれ、かつ前記３組の励
磁コイルに３相交流電流を流すように構成された請求項
１記載のモータ。
【請求項８】ロータ本体(14,34)が軽金属からなる請
求項２記載のモータ。