特開 2022-166721 可変ギャップモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022166721

(43)【公開日】2022-11-02

(54)【発明の名称】可変ギャップモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/06 20060101AFI20221026BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20221026BHJP

   F16H 1/32 20060101ALI20221026BHJP

【ＦＩ】

H02K41/06

H02K7/116

F16H1/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021072124

(22)【出願日】2021-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永野 正雄

(72)【発明者】

【氏名】中村 公昭

(72)【発明者】

【氏名】上田 孝治

【テーマコード（参考）】

3J027

5H607

5H641

【Ｆターム（参考）】

3J027FA50

3J027FB34

3J027GA01

3J027GB03

3J027GC03

3J027GC13

3J027GC22

3J027GD03

3J027GD09

3J027GD12

3J027GE12

5H607BB01

5H607BB06

5H607BB14

5H607BB23

5H607CC01

5H607DD02

5H607DD03

5H607DD16

5H607EE33

5H641BB13

5H641BB17

5H641BB19

5H641GG02

5H641HH07

5H641HH10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】エネルギ効率の高い可変ギャップモータを提供する。
【解決手段】可変ギャップモータ１０は、周方向に所定の間隔で配置され、多相電流の各相の電流を通電させる界磁用コイル２４が巻回された複数の固定子突極２２を有する円環状の界磁用固定子１４と、界磁用固定子の径方向内方に界磁用固定子に対して相対回転不能にかつ相対揺動可能に配置される円環状の強磁性体製の可動子１６を有する。界磁用コイルへの通電により固定子突極２２と可動子突極２６とに互いに接近すべく作用する径方向の電磁力の方向において互いに対向する固定子突極の先端面と可動子突極の先端面とがなす径方向の隙間を１ｍｍ以下にする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に所定の間隔で配置され、多相電流の各相の電流を通電させる界磁用コイルが巻回された複数の固定子突極を有する円環状の界磁用固定子と、
前記界磁用固定子の径方向内方に前記界磁用固定子に対して相対回転不能にかつ相対揺動可能に配置され、対応する前記固定子突極との間に磁束が通過する磁気ギャップを画定する外周面及び内歯を形成された内周面を有する円環状の強磁性体製の可動子と、
前記可動子の径方向内方に前記界磁用固定子と同軸的に回動可能に配置され、前記内歯に噛み合い、且つ前記内歯より少ない歯数の外歯を外周面に有する外歯歯車とを備え、
前記固定子突極に発生させた回転磁界が前記可動子を偏心揺動させることにより、前記外歯歯車から回転出力を発生する可変ギャップモータであって、
前記内歯と前記外歯との間の噛合領域の中心と前記可動子の中心とを結んだ線分を基準線とし、前記基準線に対して９０度を超える方向から前記可動子に前記回転磁界による電磁力が作用するように前記界磁用コイルへの通電を制御するように構成され、
前記界磁用コイルへの通電により前記固定子突極と前記可動子とに互いに接近すべく作用する径方向の電磁力の方向において互いに対向する前記固定子突極の先端面と前記可動子の外面とがなす径方向の隙間が１ｍｍ以下である可変ギャップモータ。

【請求項2】

前記可動子は周方向に所定の間隔をおいて径方向外方に突出した複数の可動子突極を有し、各可動子突極の先端面が前記可動子の前記外面をなす請求項１に記載の可変ギャップモータ。

【請求項3】

前記可動子は円筒形状である請求項１に記載の可変ギャップモータ。

【請求項4】

前記可動子は金属ブロックによる無垢鉄心である請求項１～３の何れか一項に記載の可変ギャップモータ。

【請求項5】

前記界磁用固定子の内周面と前記可動子の外周面とに円弧凹面が互いに対向して形成され、
前記界磁用固定子の前記円弧凹面と前記可動子の前記円弧凹面との間に配置されたピンを有し、
前記ピンは、前記円弧凹面の内径より小さい外径を有し、前記界磁用固定子の前記円弧凹面および前記可動子の前記円弧凹面に転動可能に係合して前記界磁用固定子と前記可動子とを連結している請求項１～４の何れか一項に記載の可変ギャップモータ。

【請求項6】

前記界磁用固定子及び前記可動子の前記円弧凹面及び／又は前記ピンの外周面に微粒子ショットピーニング処理によるマイクロディンプルを有する硬質薄膜が設けられている請求項５に記載の可変ギャップモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可変ギャップモータに関し、さらに詳細には、内接式遊星歯車機構が組み込まれた可変ギャップモータに関する。

【背景技術】

【0002】

内接式遊星歯車機構が組み込まれた可変ギャップモータとして、円環状の界磁用固定子と、界磁用固定子の径方向内方に界磁用固定子に対して相対回転不能にかつ相対揺動可能に配置され、内周面に形成された内歯を有する円環状の可動子と、可動子の径方向内方に配置され、内歯に噛み合う外歯を外周面に有する外歯歯車と、外歯歯車と同軸に回転する出力軸とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

【0003】

界磁用固定子は、周方向に所定の間隔で配置され、多相電流の各相の電流を通電させるコイルが巻回された複数の固定子突極（磁極）を有する。可動子は、対応する固定子突極との間に磁束が通過する磁気ギャップ（エアギャップ）を画定するべく外周面に形成された複数の可動子突極を有する。外歯歯車は可動子の偏心揺動によって回転し、出力トルク（回転出力）が発生する。このとき、可動子を偏心揺動させるために、回転磁界による電磁力が可動子の中心から内歯と外歯との噛合領域の中心への向きに対して平均して９０度～１８０度の角度をなすように、コイルへの通電を制御するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４－３１７５５２号公報

【特許文献2】特開２０１７－２８８０８号公報

【特許文献3】特許６７６１７７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような可変ギャップモータにおいて、入力電力に対する出力トルクの割合、すなわちエネルギ効率を高める一つの要因として可動子に作用する電磁力の大きさがある。可動子に作用する電磁力は、磁束が通過する磁気ギャップの径方向の間隙の大きさ、つまり、固定子突極と可動子突極との径方向の間隙の大きさに関係する。

【0006】

発明者らは、可動子に有効に作用する電磁力と磁気ギャップとの相関について実験的研究を行ったところ、可動子に永久磁石が設けられている可変ギャップモータでは、可動子に作用する電磁力は磁気ギャップの減少に概ね比例して大きくなり、臨界的特性を示さないことが分かった。これに対し、可動子突極に永久磁石が設けられていない磁石レスの可変ギャップモータにおいては、回転磁界による電磁力が可動子の中心から内歯と外歯との噛合領域の中心への向きに対して９０度～１８０度の角度をなすように、固定子突極のコイルへの通電を制御した場合、磁気ギャップが１ｍｍより小さくなると、可動子に作用する電磁力が劇的に増大する臨界的特性を示すことを見出した。

【0007】

発明が解決しようとする課題は、この認識のもとにエネルギ効率の高い可変ギャップモータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一つの実施形態による可変ギャップモータは、周方向に所定の間隔で配置され、多相電流の各相の電流を通電させる界磁用コイル（２４）が巻回された複数の固定子突極（２２）を有する円環状の界磁用固定子（１４）と、前記界磁用固定子の径方向内方に前記界磁用固定子に対して相対回転不能にかつ相対揺動可能に配置され、対応する前記固定子突極との間に磁束が通過する磁気ギャップを画定する外周面及び内歯（４０）を形成された内周面を有する円環状の強磁性体製の可動子（１６）と、前記可動子の径方向内方に前記界磁用固定子と同軸的に回動可能に配置され、前記内歯に噛み合い、かつ前記内歯より少ない歯数の外歯（４２）を外周面に有する外歯歯車（１８）とを備え、前記固定子突極に発生させた回転磁界が前記可動子を偏心揺動させることにより、前記外歯歯車から回転出力を発生する可変ギャップモータ（１０）であって、前記内歯と前記外歯との間の噛合領域の中心と前記可動子の中心とを結んだ線分を基準線とし、前記基準線に対して９０度を超える方向から前記可動子に前記回転磁界による電磁力が作用するように前記界磁用コイルへの通電を制御するように構成され、前記界磁用コイルへの通電により前記固定子突極と前記可動子とに互いに接近すべく作用する径方向の電磁力の方向において互いに対向する前記固定子突極の先端面と前記可動子の外面とがなす径方向の隙間（Ｇ）が１ｍｍ以下である。

【0009】

この構成によれば、径方向の隙間が１ｍｍよりも大きい場合に比してエネルギ効率が高くなる。

【0010】

上記可変ギャップモータにおいて、好ましくは、前記可動子は周方向に所定の間隔をおいて径方向外方に突出した複数の可動子突極（２６）を有し、各可動子突極の先端面が前記可動子の前記外面をなす。

【0011】

この構成によれば、界磁用コイルによる回転磁界の磁束が可動子突極に集中し、エネルギ効率が高くなる。

【0012】

上記可変ギャップモータにおいて、好ましくは、前記可動子は円筒形状である。

【0013】

この構成によれば、可動子が円筒形状であることにより、高い寸法精度を容易に確保でき、これに伴い磁気ギャップを高精度に維持できる。

【0014】

上記可変ギャップモータにおいて、好ましくは、前記可動子は金属ブロックによる無垢鉄心である。

【0015】

この構成によれば、可動子の寸法精度を容易に確保でき、これに伴い磁気ギャップを高精度に維持できる。

【0016】

上記可変ギャップモータにおいて、好ましくは、前記界磁用固定子の内周面と前記可動子の外周面とに円弧凹面（３２、３４）が互いに対向して形成され、前記界磁用固定子の前記円弧凹面と前記可動子の前記円弧凹面との間に配置されたピン（３６）を有し、前記ピンは、前記円弧凹面の内径より小さい外径を有し、前記界磁用固定子の前記円弧凹面および前記可動子の前記円弧凹面に転動可能に係合して前記界磁用固定子と前記可動子とを連結している。

【0017】

この構成によれば、界磁用固定子に対する可動子の偏心揺動が高精度に規定され、これに伴い磁気ギャップを高精度に維持できる。

【0018】

上記可変ギャップモータにおいて、好ましくは、前記界磁用固定子及び前記可動子の前記円弧凹面及び／又は前記ピンの外周面に微粒子ショットピーニング処理によるマイクロディンプルを有する硬質薄膜（３８）が設けられている。

【0019】

この構成によれば、円弧凹面とピンとの転動面の耐摩耗性が向上する。

【発明の効果】

【0020】

本発明による可変ギャップモータによれば、エネルギ効率が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態に係る可変ギャップモータを示す正面図

【図2】実施形態に係る可変ギャップモータの連結機構の作動状態を示す説明図

【図3】実施形態に係る可変ギャップモータの作動状態における変化を示す説明図

【図4】実施形態に係る可変ギャップモータにおける、電磁力の径方向分力による楔効果を示す模式的説明図

【図5】可変ギャップモータの磁気ギャップと電磁力との関係を示すグラフ

【図6】他の実施形態に係る可変ギャップモータを示す正面図

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、本発明による可変ギャップモータの実施形態を、図を参照して説明する。

【0023】

図１に示されているように、本実施形態の可変ギャップモータ１０は、３相交流リラクタンス型のものであり、アウターケース（固定部材）１２と、アウターケース１２内に固定された円環状の界磁用固定子１４と、界磁用固定子１４の内方に配置されて偏心揺動する円環状の可動子１６と、可動子１６の内方に配置されて可動子１６の偏心揺動によって回転する外歯歯車１８と、外歯歯車１８に固定されて外歯歯車１８と同軸に回転する出力軸２０とを備える。

【0024】

界磁用固定子１４は、鉄系金属等の強磁性金属により構成され、円環状主部２１から周方向に所定の間隔をおいて各々径方向内方に突出した６個の固定子突極（ティース）２２を有する。各固定子突極２２の外周には界磁用コイル２４が巻回されている。各界磁用コイル２４には３相交流の各相の電流が通電される。界磁用固定子１４は、隣り合う固定子突極２２を互いに繋ぐように固定子突極２２に固定された固定部材２８を含む。

【0025】

可動子１６は、鉄系金属等の強磁性を有する金属ブロックによる無垢鉄心として構成され、永久磁石及び電磁コイルを有さない磁石レスの可動子である。可動子１６は、固定子突極２２に対向すべく、外周部から周方向に所定の間隔をおいて各々径方向外方に突出した６個の可動子突極（ティース）２６を有する。各可動子突極２６は、径方向に対向する固定子突極２２の互いの先端面間に、界磁用コイル２４による磁束が通過する磁気ギャップ（エアギャップ）Ｇが構成される。磁気ギャップＧｍは界磁用固定子１４に対する可動子１６の偏心揺動によって変化する。

【0026】

界磁用固定子１４と可動子１６との間には、可動子１６が界磁用固定子１４に対して相対回転不能にかつ相対揺動可能となるように、連結機構３０が設けられている。連結機構３０は、各固定部材２８の内周面及び可動子１６の外周面に互いに対向するように形成された複数の円弧凹面３２、３４と、対応する円弧凹面３２、３４間に配置されたピン３６とを有する。ピン３６は、円弧凹面３２、３４の内径より小さい外径を有し、円弧凹面３２、３４に転動可能に係合して界磁用固定子１４と可動子１６とを連結している。尚、ピン３６は、両端をアウターケース１２に形成されたピン３６の外径よりも大きい内径の孔（不図示）に遊嵌合し、アウターケース１２より支持されている。

【0027】

ここで云う「相対回転不能かつ相対揺動可能」とは、可動子１６が界磁用固定子１４に対して転動することはできず（相対回転不能）、可動子１６上の任意の点が後述する偏心量Ｅを半径とする円軌道を描くように可動子１６が界磁用固定子１４に対して偏心揺動可能な状態を意味する。

【0028】

図２（Ｉ）～（Ｖ）は、可動子１６の１回の偏心揺動における連結機構３０の動きを示している。図２の（Ｉ）および（Ｖ）は、可動子１６の偏心揺動において界磁用固定子１４と可動子１６とが最も径方向に離れた位置にある連結機構３０の状態を示している。この状態の時には、円弧凹面３２、３４の双方がピン３６の外周面より離間している。図２の（ＩＩＩ）は、可動子１６の偏心揺動において界磁用固定子１４と可動子１６とが最も径方向に近付いた位置にある連結機構３０の状態を示している。この状態の時には、ピン３６は正対した円弧凹面３２、３４によって径方向の両側から挟まれる。図２の（ＩＩ）および（ＩＶ）は、上述した二つの状態の中間的な位置にある連結機構３０の状態を示している。この状態では、円弧凹面３２、３４は正対ではないものの、ピン３６は周方向に互いに偏倚している円弧凹面３２、３４によって径方向の両側から挟まれる。

【0029】

これにより、界磁用固定子１４に対する可動子１６の偏心揺動が高精度に規定される。尚、（ＩＩ）～（ＩＶ）の区間では、ピン３６は転動しながら円弧凹面３２、３４に径方向の両側から挟まれるだけであり、ピン３６には圧縮力が作用するが、剪断力が作用することはない。

【0030】

尚、連結機構３０について、より詳細な説明が必要ならば、特開２０１７－２５９７９号公報を参照されたい。

【0031】

図１に示されているように、円弧凹面３２、３４及びピン３６の外周面には微粒子ショットピーニング処理によるマイクロディンプルを有する膜厚０．１～２．０μｍ程度の硬質薄膜３８が設けられている。これにより、円弧凹面３２、３４とピン３６との転動面の耐摩耗性が向上し、連結機構３０の作用が長期間に亘って適切に維持される。

【0032】

可動子１６の内周面には内歯４０が形成されている。これにより、可動子１６は内接式遊星歯車装置の内歯部材を兼ねており、内接式遊星歯車装置の入力部材をなす。

【0033】

外歯歯車１８は、界磁用固定子１４と同軸的に回動可能に配置され、出力軸２０を介してアウターケース１２に回転可能に支持されている。外歯歯車１８の外周には複数の外歯４２が形成されている。外歯４２は、内歯４０と同一ピッチで設けられ、外歯４２の歯数は、内歯４０の歯数より少なくとも１つ以上少ない。外歯歯車１８は、出力軸２０に対して同軸であり、且つ一体に回転する。可動子１６の中心Ｃ２は、外歯歯車１８の回転中心Ｃ１に対して軸線方向に直交する方向に偏心量Ｅだけ偏倚しており、偏心量Ｅは、内歯４０及び外歯４２の歯丈より大きい。可動子１６は、回転位相が変化しない（周方向に沿って転動しない）ように、且つ、その中心Ｃ２が外歯歯車１８の軸線回りに偏心量Ｅを半径とする円軌道を描くように変位すること、すなわち、偏心揺動が可能である。外歯４２のうち、外歯歯車１８の回転中心Ｃ１に対する可動子１６の中心Ｃ２とは反対側の所定の範囲の外歯４２は、所定の範囲の内歯４０と噛合している。

【0034】

可動子１６の回転位相が変化せず、且つ内歯４０と外歯４２とが噛み合っていることにより、可動子１６の偏心揺動によって外歯歯車１８が回転する。内歯４０及び外歯４２の歯形は、インボリュート歯形であるが、楔形若しくは台形、又はこれに類する先細形状の歯形に変更してもよい。

【0035】

上述の構成により、界磁用固定子１４と可動子１６とが可変ギャップ方式のモータをなす。各界磁用コイル２４に対する通電は制御部５０により制御され、この制御のもとに回転磁界が発生する。この回転磁界によって、可動子１６の中心Ｃ２が円軌道を描いて変位すべく可動子１６が偏心揺動することにより、内歯４０と外歯４２との噛合のもとに外歯歯車１８が回転し、出力軸２０に回転出力が発生する。

【0036】

可動子１６の偏心揺動において、界磁用固定子１４は、可動子１６の偏心揺動を阻害することなく、可動子１６から反力を受け止める反力部材をなす。外歯４２の歯数をＺａ、内歯４０の歯数をＺｂとした場合、減速比Ｇ＝Ｚａ／（Ｚａ－Ｚｂ）をもって外歯歯車１８が可動子１６の揺動回転数に対し減速回転する。外歯４２の歯数は、内歯４０の歯数より少なくとも１つ以上少ないため、回転磁界を時計廻り方向に発生させて可動子１６を時計廻り方向に偏心揺動させると、外歯歯車１８及び出力軸２０は、反時計廻り方向に回転する。

【0037】

次に、図３を参照して、制御部５０（図１参照）による界磁用コイル２４の通電の制御と、この制御によってもたらされる作用効果について説明する。以下の説明において、６個の界磁用コイル２４を、それぞれ区別するときは、図３の各図の紙面の上部のものから時計廻り方向に、符号２４にａ～ｆの添え字を付して説明する。また、以下の説明における向きは、可動子１６の中心Ｃ２から紙面の真上に向かう向きに対する時計廻り方向の角度で示す。尚、図３では、連結機構３０の図示を省略している。

【0038】

図３（１）に示されているように、可動子１６の内歯４０と外歯歯車１８の外歯４２とが、紙面の下部の一定の領域で噛み合っており（以下、「噛合領域」という）、可動子の中心Ｃ２から噛合領域の中心への向きＰは、１８０度である。可動子１６の中心Ｃ２から噛合領域の中心への向きＰが、１５０度～２１０度のときは、互いに隣接する２つの界磁用コイル２４ｆ，２４ａに通電し、３３０度の向きＱの電磁力を発生させる。すると、可動子１６に電磁力が作用し、外歯歯車１８は反時計廻り方向に回転する。電磁力と外歯歯車１８の噛合領域からの反力により、６０度の向きの可動子突極２６が界磁用固定子１４に近接するように可動子１６が偏心揺動する。また、噛合領域が時計廻り方向に変位する。可動子１６の中心Ｃ２から噛合領域の中心への向きＰと電磁力の向きＱとがなす角度θは、１２０度～１８０度であり、その平均値は、１５０度である。

【0039】

可動子１６の中心Ｃ２から噛合領域の中心への向きＰが、２１０度になると、界磁用コイル２４ｆへの通電を停止するとともに、界磁用コイル２４ｂへの通電を開始する。すなわち、互いに隣接する２つの界磁用コイル２４ａ，２４ｂに通電し、電磁力の向きＱを、図３（２）に示されているように３０度にする。可動子１６の中心Ｃ２から噛合領域の中心への向きＰが２７０度になるまで、界磁用コイル２４ｃ，２４ｄに通電する（図３（２）では、向きＰが２４０度の状態を示している）。この区間における、可動子１６の中心Ｃ２から噛合領域の中心への向きＰと電磁力の向きＱとがなす角度関係（角度θ）は、図２（１）に代表される、界磁用コイル２４ｆ，２４ａに通電したときと同様である。従って、可動子１６に電磁力が作用し、外歯歯車１８は反時計廻り方向に回転し、電磁力と外歯歯車１８の噛合領域からの反力によって可動子１６は１２０度の向きの可動子突極２６が界磁用固定子１４に近接するように偏心揺動し、噛合領域が時計廻り方向に変位する。

【0040】

以下、同様に、向きＰが２７０度～３３０度の時は、互いに隣接する２つの界磁用コイル２４ｂ，２４ｃに通電し、電磁力の向きＱを、図３（３）に示されているように９０度にする。向きＰが３３０度～３９０度（３０度）の時は、互いに隣接する２つの界磁用コイル２４ｃ，２４ｄに通電し、電磁力の向きＱを、図３（４）に示されているように１５０度にする。向きＰが３０度～９０度の時は、互いに隣接する２つの界磁用コイル２４ｄ，２４ｅに通電し、電磁力の向きＱを、図３（５）に示されているように２１０度にする。向きＰが９０度～１５０度の時は、互いに隣接する２つの界磁用コイル２４ｅ，２４ｆに通電し、電磁力の向きＱを、図３（６）に示されているように２１０度にする。向きＰが１５０度になると、図２（１）に示されているように再び互いに隣接する２つの界磁用コイル２４ｆ，２４ａに通電する。このような通電の制御を繰り返すことにより、回転磁界が発生して可動子１６の偏心揺動が継続し、それにより外歯歯車１８及び出力軸２０が回転する。

【0041】

本実施形態では、電磁力の向きＱが、向きＰに対してなす角度θの平均値を１５０度としたが、この角度の平均値は、９０度より大きく１８０度より小さい範囲で変更可能である。つまり、内歯４０と外歯４２との間の噛合領域の中心と可動子１６の中心Ｃ２とを結んだ線分を基準線（向きＰの線分）とし、基準線に対して９０度を超える方向から可動子１６に回転磁界による電磁力が作用するように界磁用コイル２４への通電を制御する。

【0042】

電磁力は、噛合領域の中心から可動子１６の中心Ｃ２に向かう向き（向きＰと同一方向であって逆向き）の径方向分力と、これに直交する向きの周方向分力とに分解できる。周方向分力だけでなく、径方向分力も、可動子１６を介して外歯歯車１８を回転させるように作用する。

【0043】

図４を参照して、径方向分力が可動子１６を介して外歯歯車１８を回転させるように作用することを説明する。内歯４０及び外歯４２の歯形は先細となっている。図３に図示したように、時計廻り方向に回転磁界を発生させ、外歯歯車１８を時計廻り方向に回転させる場合、噛合領域では内歯４０の反時計廻り方向側の歯面と外歯４２の時計廻り方向側の歯面とが接している。電磁力の径方向分力が可動子１６は径方向内側に吸引する。この時、内歯４０及び外歯４２の歯形は先細になっているため、内歯４０の反時計廻り方向側の歯面が外歯４２の時計廻り方向側の歯面を径方向内側に向かって摺動すると、内歯４０が外歯４２を反時計廻り方向の周方向に押し出す。このような楔効果により、電磁力の径方向分力が外歯歯車１８を回転させる力として作用する。すなわち、噛合領域に径方向分力を作用させることによって、可変ギャップモータ１０の出力トルクが増大する。

【0044】

本実施形態では、上述の界磁用コイル２４への通電により固定子突極２２と可動子突極２６とに互いに接近すべく作用する径方向の電磁力の方向において互いに対向する固定子突極２２の先端面と可動子突極２６の先端面とがなす径方向の隙間、つまり磁気ギャップＧｍが１ｍｍ以下である。

【0045】

図５は固定子突極２２と可動子突極２６との間に作用するモータ回転に有効な電磁力Ｐｍと磁気ギャップＧｍとの関係を示している。図５において、特性線Ａは永久磁石及び電磁コイルを有さない磁石レスの可動子の特性を、特性線Ｂは永久磁石を有する可動子の特性を示している。

【0046】

可動子に永久磁石を有する可変ギャップモータでは、特性線Ｂによって示されているように、可動子１６に作用する電磁力Ｐｍは磁気ギャップＧｍの減少に概ね比例して大きくなり、臨界的特性を示さない。

【0047】

可動子突極に永久磁石が設けられていない磁石レスの可変ギャップモータ１０においては、特性線Ａにより示されているように、磁気ギャップＧｍが１ｍｍ程度のところに変曲点を有し、磁気ギャップＧｍが１ｍｍより小さくなると、可動子１６に作用する電磁力Ｐｍが劇的に増大する臨界的特性を示す。

【0048】

永久磁石は、自ら磁束を発生するが、電磁コイルによる磁束を通し難い物性がある。このため、可動子に永久磁石を有する可変ギャップモータでは、磁気ギャップＧｍを小さくしても可動子１６に作用する電磁力Ｐｍが飛躍的に増大することはないが、可動子１６に永久磁石を有さない可変ギャップモータ１０では、界磁用コイル２４の磁束が永久磁石による磁気的影響を受けないので、界磁用コイル２４による磁気ギャップＧｍが１ｍｍより小さくなると、可動子１６に作用する電磁力Ｐｍが劇的に増大すると考えられる。

【0049】

これにより、磁石レスの可変ギャップモータ１０において、磁気ギャップＧｍが１ｍｍ以下であることにより、可動子１６に作用する電磁力Ｐｍが大きくなり、これに伴い可変ギャップモータ１０の出力トルクが増大する。

【0050】

この小さい磁気ギャップＧｍは、連結機構３０の作用のもとに高精度に維持されるから、可変ギャップモータ１０の出力トルクの増大が保証される。

【0051】

可動子１６が、無垢鉄心とであることにより、積層鉄心よりも高い寸法精度を容易に得ることができので、このことによっても小さい磁気ギャップＧｍが高精度に維持され、可変ギャップモータ１０の出力トルクの増大が保証される。

【0052】

また、可動子突極２６を有する可動子１６では、界磁用コイル２４による回転磁界の磁束が可動子突極２６に集中し、エネルギ効率が高くなる。

【0053】

図６は、本発明による可変ギャップモータ１０の他の実施形態を示している。尚、図６において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

【0054】

本実施形態では、上述した実施形態における可動子突極２６は省略され、可動子１６は、鉄系金属等の強磁性を有する金属ブロックによる無垢鉄心として円筒形状に構成されている。この実施形態では、磁気ギャップＧｍは可動子１６の外周面と固定子突極２２との間に形成される。

【0055】

可動子１６が突極レスの単純な円筒形状であることにより、高い寸法精度を容易に確保でき、これに伴い１ｍｍ以下の適正な磁気ギャップＧｍを高精度に維持でき、可変ギャップモータ１０の出力トルクの増大効果が安定して得られる。

【0056】

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

【符号の説明】

【0057】

１０ ：可変ギャップモータ
１２ ：アウターケース
１４ ：界磁用固定子
１６ ：可動子
１８ ：外歯歯車
２０ ：出力軸
２１ ：円環状主部
２２ ：固定子突極
２４ ：界磁用コイル
２６ ：可動子突極
２８ ：固定部材
３０ ：連結機構
３２ ：円弧凹面
３４ ：円弧凹面
３６ ：ピン
３８ ：硬質薄膜
４０ ：内歯
４２ ：外歯
５０ ：制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】