(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が各配置してあり、対向する第１可動子及び第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、
前記保持部材は、
前記複数の磁性体を保持する複数の保持部と、
前記特定の方向に沿って略等間隔に配置してあり、前記複数の保持部を連結する連結棒と
を備え、
前記複数の保持部は、前記複数の磁性体を介して対向し、
前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数は、前記連結棒の本数を約数として有するようにしてある
ことを特徴とする磁気ギア装置。
【請求項２】
特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が各配置してあり、対向する第１可動子及び第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、
前記保持部材は、
前記複数の磁性体を保持する複数の保持部と、
前記特定の方向に沿って略等間隔に配置してあり、前記複数の保持部を連結する連結棒と
を備え、
前記複数の保持部は、前記複数の磁性体を介して対向し、
前記連結棒の本数は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数となるようにしてある
ことを特徴とする磁気ギア装置。
【請求項３】
前記第１可動子及び第２可動子は、円筒であり、
前記第１可動子は、円周方向に沿って前記複数の磁極対が外周面に配置してあり、
前記第２可動子は、前記第１可動子の外周面と対向する内周面を有し、円周方向に沿って該内周面に前記複数の磁極対が配置してあり、
前記特定の方向は、円筒の円周方向であり、
前記保持部は、円周方向に沿って対向間に前記複数の磁性体を保持する複数の円環である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気ギア装置。
【請求項４】
外周側に円周方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある円筒の第１可動子と、該第１可動子が間隙を有して内周側に嵌合しており、内周側に円周方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記円周方向に沿って複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、
前記保持部材は、
前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して対向する複数の円環と、
該複数の円環夫々の円周方向に沿って配置してある連結位置を前記複数の円環の対向方向に沿って連結する連結棒と
を備え、
前記連結位置は、前記複数の円環夫々の円周を前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数を用いて略等間隔に分割して得た分割位置から選択して配置してある
ことを特徴とする磁気ギア装置。
【請求項５】
特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が各配置してあり、対向する第１可動子及び第２可動子間に、複数の磁性体を保持する保持部材において、
前記複数の磁性体を前記特定の方向に沿って略等間隔に保持する複数の保持部と、
前記特定の方向に沿って略等間隔に配置してあり、前記複数の保持部を連結する連結棒と
を備え、
前記複数の保持部は、前記複数の磁性体を介して対向し、
前記連結棒の本数は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数となるようにしてある
ことを特徴とする保持部材。
【請求項６】
前記第１可動子及び第２可動子は円板状をなして対向配置してあり、
前記複数の磁極対は前記第１可動子及び第２可動子夫々に放射状に配置してあり、
前記特定の方向は円板の円周方向であり、
前記保持部は前記複数の磁性体を保持する同心の複数の円環体からなる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気ギア装置。
【請求項７】
放射状に複数の磁極対が略等間隔に配置してある円板状の第１可動子と、該第１可動子と離隔対向しており、放射状に複数の磁極対が略等間隔に配置してある円板状の第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、放射状に複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、
前記保持部材は、
前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して径方向に対向する同心の複数の円環体と、
該複数の円環体夫々を径方向に沿って連結する連結棒と
を備え、
前記連結棒は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数を用いて前記複数の円環体夫々が略等間隔に円周方向に沿って分割された位置の一部又は全部を連結するようにしてある
ことを特徴とする磁気ギア装置。
【請求項８】
長手方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある矩形板状の第１可動子と、該第１可動子と離隔対向しており、長手方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある矩形板状の第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記長手方向に沿って複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の長手方向の単位長さ当たりの磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、
前記保持部材は、
前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して対向し、長手方向を前記第１可動子及び第２可動子の長手方向に略一致させた複数の保持棒と、
該複数の保持棒を対向方向に沿って連結する連結棒と
を備え、
前記連結棒は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の約数を用いて前記単位長さ当たりの前記複数の保持棒の各部分が略等間隔に長手方向に沿って分割された位置の一部又は全部を連結するようにしてある
ことを特徴とする磁気ギア装置。
【請求項９】
外周側に円筒軸方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある円筒状の第１可動子と、該第１可動子が間隙を有して内周側に嵌合しており、内周側に円筒軸方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある円筒状の第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記円筒軸方向に沿って複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の長手方向の単位長さ当たりの個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、
前記保持部材は、
前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して対向し、長手方向を前記円筒軸方向に略一致させた複数の保持棒と、
該複数の保持棒夫々を連結する複数の連結円環体と
を備え、
該複数の連結円環体は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の約数を用いて前記単位長さ当たりの前記複数の保持棒の各部分が略等間隔に長手方向に沿って分割された位置の一部又は全部を連結するようにしてある
ことを特徴とする磁気ギア装置。
【請求項１０】
前記保持部材は、移動可能にしてあることを特徴とする請求項１から請求項４及び請求項６から請求項９までのいずれか一つに記載の磁気ギア装置。
【請求項１１】
前記第１可動子及び第２可動子のいずれか一つは、固定可能にしてある
ことを特徴とする請求項１から請求項４及び請求項６から請求項９までのいずれか一つに記載の磁気ギア装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流損失を抑制することが可能となる磁気ギア装置及び保持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触のギア装置として磁気ギア装置がある。磁気ギア装置は、作用面側において異なる磁極を有する磁極対が等間隔に複数配置してある第１可動子及び第２可動子を備える。第１可動子及び第２可動子は、例えば、円筒状、円板状又は平板状をなす。第１可動子及び第２可動子間には、ポールピースとして機能する複数の磁性体が等間隔に配置される。第１可動子が移動した場合、第１可動子及び第２可動子夫々が有する磁極対間の磁気的相互作用により、第２可動子が移動する。第１可動子及び第２可動子夫々が有する磁極対の各個数の組み合わせに応じて第１可動子に対する第２可動子のギア比が決まる。ここでいう作用面とは、複数の磁性体を挟んで対向する第１可動子と第２可動子の対向面側のことを言う。【０００３】
第１可動子及び第２可動子として内側ロータ及び外側ロータを備える円筒回転型又は内側カラム及び外側カラムを備える円筒リニア型等の磁気ギア装置がある（例えば非特許文献１及び非特許文献３参照）。円筒回転型の磁気ギア装置は、円筒状の内側ロータと、当該内側ロータが間隙を有して内側に嵌る円筒状の外側ロータと、内側ロータ及び外側ロータ間に間隙を有して挿入される円筒状の中間ヨークとを備える。内側ロータの外周面及び外側ロータの内周面夫々には、Ｎ極及びＳ極の磁石からなる磁極対が円周方向に沿って複数配置されている。中間ヨークは、複数の強磁性の磁性体を等間隔に円周方向に沿って保持している。【０００４】
外側ロータが回転した場合、内側ロータ及び外側ロータ夫々が有する磁極対間の磁気的相互作用により内側ロータが回転する。ここで、内側ロータ及び外側ロータ夫々に配置された磁極対の個数をＰｈ及びＰｌとした場合、内側ロータ及び外側ロータの回転に伴って、交番磁界が径方向に発生する。ここで、中間ヨークが保持している磁性体の個数をＮｓとすると、交番磁界は、主にＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分を含む（例えば、非特許文献２参照）。【０００５】
この３つの調波成分を含む交番磁界に同期して内側ロータ及び外側ロータが回転するために、外側ロータに配置された磁極対の個数Ｐｌを、（Ｎｓ−Ｐｈ）又は（Ｎｓ＋Ｐｈ）とすることがある（例えば、非特許文献２参照）。言い換えると、中間ヨークが保持する磁性体の個数Ｎｓを、（Ｐｈ＋Ｐｌ）又は（Ｐｌ−Ｐｈ）とすることがある。【０００６】
図１０は、従来技術の円筒回転型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。磁気ギア装置は、内側ロータ１００と、中間ヨーク２００と、外側ロータ３００とを備える。内側ロータ１００の外周面には、厚さ方向に着磁された外周面側Ｎ極の磁石１０２ａ及びＳ極の磁石１０２ｂからなる磁極対１０２が円周方向に沿って３個配置されている。また、外側ロータ３００の内周面には、厚さ方向に着磁された内周面側Ｎ極の磁石３０２ａ及びＳ極の磁石３０２ｂからなる磁極対３０２が円周方向に沿って７個配置されている。これにより、図１０に示す磁気ギア装置は、ギア比３／７を有する。【０００７】
中間ヨーク２００は、内側ロータ１００及び外側ロータ３００夫々が有する磁極対１０２、３０２の個数３及び７の合計となる１０個の磁性体２０２を等間隔に円周方向に沿って保持している。中間ヨーク２００は、例えば円筒状に形成された樹脂に各磁性体２０２を固定して作製される（特許文献１参照）。中間ヨーク２００には、磁極対１０２、３０２により発生した３次調波成分、７次調波成分及び１３次調波成分を含む交番磁界が径方向に沿って交差する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００９／０８７４０８号パンフレット
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｋ．Ａｔａｌｌａｈ、「Ｄｅｓｉｇｎ，ａｎａｌｙｓi ｓ  ａｎｄｒｅａｌｉｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｇｅａｒ」、ＩＥＥ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ−Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、英国、２００４年３月、１５１巻、２号、１３５−１４３頁
【非特許文献２】池田哲也・中村健二・一ノ倉理、「永久磁石式磁気ギアの回転子構造に関する一考察」、磁気学会論文誌、２００９年、３３巻、２号、１３０−１３４頁
【非特許文献３】Ｋ．Ａｔａｌｌａｈ、  Ｊ．Ｗａｎｇ、Ｄ．  Ｈｏｗｅ、「Ａ  ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｌｉｎｅａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｇｅａｒ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、米国、２００５年、９７巻、１０号、１０Ｎ５１６−０１頁−０３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術では、磁性体を保持する保持部材を例えば金属として中間ヨークを形成し、中間ヨークの強度を確保しようとした場合、交番磁界が交差する導電性の閉ループが保持部材に形成されて渦電流が流れ、渦電流損失が生じる虞があった。【００１１】
本願は、斯かる事情に鑑みてなされたものである。その目的は、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数が、保持部材が有する複数の連結棒の本数を約数として有することにより、渦電流損失を抑制することが可能となる磁気ギア装置及び保持部材を提供することにある。【００１２】
また、本願の他の目的は、保持部材が有する複数の連結棒の本数を、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数とすることにより、渦電流損失を抑制することが可能となる磁気ギア装置及び保持部材を提供することにある。【００１３】
また、本願の他の目的は、保持部材が有する複数の円環夫々の円周を第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数を用いて分割することで連結棒による連結位置を配置することにより、渦電流を抑制することが可能となる磁気ギア装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願に開示する磁気ギア装置は、特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が各配置してあり、対向する第１可動子及び第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、前記保持部材は、前記複数の磁性体を保持する複数の保持部と、前記特定の方向に沿って略等間隔に配置してあり、前記複数の保持部を連結する連結棒とを備え、前記複数の保持部は、前記複数の磁性体を介して対向し、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数は、前記連結棒の本数を約数として有するようにしてあることを特徴とする。【００１５】
本願にあっては、特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある第１可動子と、前記特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある第２可動子が間隙を有して対向するよう磁気ギア装置に設けられている。また、磁気ギア装置には、第１可動子及び第２可動子間に前記特定の方向に沿って略等間隔に磁性体を保持する保持部材が設けられている。磁性体の個数Ｎｓは、第１可動子が有する磁極対の個数Ｐｈと、第２可動子が有する磁極対の個数Ｐｌとの差分（Ｐｌ−Ｐｈ）又は合計（Ｐｈ＋Ｐｌ）となるようにしてある。磁気ギア装置の第１可動子及び第２可動子間のギア比は、Ｐｈ／Ｐｌとなる。保持部材は、対向する複数の保持部を備える。複数の保持部は、対向間に複数の磁性体を保持する。また、複数の保持部は、前記特定の方向に沿って略等間隔に配置してある複数の連結棒により対向間が連結される。保持部の対向する一部と、連結棒とにより囲まれる開口部夫々に磁性体が配置してある。第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の個数Ｐｈ、Ｐｌは、連結棒の本数を約数として有する。これにより、各開口部を交差する交番磁界には、前記特定の方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が含まれることとなる。従って、各開口部の周縁をなす保持部の対向する一部と、連結棒とからなる閉ループには、渦電流が流れない。【００１６】
本願に開示する磁気ギア装置は、特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が各配置してあり、対向する第１可動子及び第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、前記保持部材は、前記複数の磁性体を保持する複数の保持部と、前記特定の方向に沿って略等間隔に配置してあり、前記複数の保持部を連結する連結棒とを備え、前記複数の保持部は、前記複数の磁性体を介して対向し、前記連結棒の本数は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数となるようにしてあることを特徴とする。【００１７】
本願にあっては、連結棒の本数は、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数にしてある。この場合、保持部材の各開口部を交差する交番磁界には、前記特定の方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が含まれる。これにより、保持部材の各開口部を交差する交番磁界には、前記特定の方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす保持部の対向する一部と、連結棒とからなる閉ループには、渦電流が流れない。【００１８】
本願に開示する磁気ギア装置は、前記第１可動子及び第２可動子は、円筒であり、前記第１可動子は、円周方向に沿って前記複数の磁極対が外周面に配置してあり、前記第２可動子は、前記第１可動子の外周面と対向する内周面を有し、円周方向に沿って該内周面に前記複数の磁極対が配置してあり、前記特定の方向は、円筒の円周方向であり、前記保持部は、円周方向に沿って対向間に前記複数の磁性体を保持する複数の円環であることを特徴とする。【００１９】
本願にあっては、第１可動子及び第２可動子として円筒状の内側ロータと、該内側ロータが間隙を有して内側に嵌る外側ロータとを備える。内側ロータの外周面及び外側ロータの内周面夫々には、複数の磁極対が円周方向に沿って配置してある。内側ロータ及び外側ロータ間には、保持部材が挿入してある。保持部材は、対向する円環を備え、円環の対向間に円周方向に沿って複数の磁性体を保持する。【００２０】
本願に開示する磁気ギア装置は、外周側に円周方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある円筒の第１可動子と、該第１可動子が間隙を有して内周側に嵌合しており、内周側に円周方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記円周方向に沿って複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、前記保持部材は、前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して対向する複数の円環と、該複数の円環夫々の円周方向に沿って配置してある連結位置を前記複数の円環の対向方向に沿って連結する連結棒とを備え、前記連結位置は、前記複数の円環夫々の円周を前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数を用いて略等間隔に分割して得た分割位置から選択して配置してあることを特徴とする。【００２１】
本願にあっては、保持部材が有する各円環の円周が、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数を用いて分割される。そして、複数の分割位置から連結位置が選択され、各連結位置が連結棒により対向間に沿って連結されている。これにより、保持部材の各開口部を交差する交番磁界には、円周方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす保持部の対向する一部と、連結棒とからなる閉ループには、渦電流が流れない。【００２２】
本願に開示する保持部材は、特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が各配置してあり、対向する第１可動子及び第２可動子間に、複数の磁性体を保持する保持部材において、前記複数の磁性体を前記特定の方向に沿って略等間隔に保持する複数の保持部と、前記特定の方向に沿って略等間隔に配置してあり、前記複数の保持部を連結する連結棒とを備え、前記複数の保持部は、前記複数の磁性体を介して対向し、前記連結棒の本数は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数となるようにしてあることを特徴とする。【００２３】
本願にあっては、保持部材が第１可動子及び第２可動子間に挿入される。保持部材が有する連結棒の本数は、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数にしてある。これにより、保持部材の各開口部を交差する交番磁界には、前記特定の方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が含まれることとなる。従って、各開口部の周縁をなす保持部の対向する一部と、連結棒とからなる閉ループには、渦電流が流れない。【００２４】
本願に開示する磁気ギア装置は、前記第１可動子及び第２可動子は円板状をなして対向配置してあり、前記複数の磁極対は前記第１可動子及び第２可動子夫々に放射状に配置してあり、前記特定の方向は円板の円周方向であり、前記保持部は前記複数の磁性体を保持する同心の複数の円環体からなることを特徴とする。【００２５】
本願にあっては、第１可動子及び第２可動子として円板状の下側ロータと、下側ロータと間隙を有して対向する上側ロータとを備える。下側ロータの上面及び上側ロータの下面夫々には、複数の磁極対が放射状に配置してある。下側ロータ及び上側ロータ間には、保持部材が挿入してある。保持部材は、径方向に対向する同心の円環体を備え、円環体の対向間に複数の磁性体を放射状に保持する。
【００２６】
本願に開示する磁気ギア装置は、放射状に複数の磁極対が略等間隔に配置してある円板状の第１可動子と、該第１可動子と離隔対向しており、放射状に複数の磁極対が略等間隔に配置してある円板状の第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、放射状に複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、前記保持部材は、前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して径方向に対向する同心の複数の円環体と、該複数の円環体夫々を径方向に沿って連結する連結棒とを備え、前記連結棒は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の各個数の約数を用いて前記複数の円環体夫々が略等間隔に円周方向に沿って分割された位置の一部又は全部を連結するようにしてあることを特徴とする。
【００２７】
本願にあっては、保持部材が有する各円環体が、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数を用いて円周方向に分割された位置のうち、選択された一部又は全部が連結棒により径方向に沿って連結される。これにより、保持部材の各開口部を交差する交番磁界には、円周方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす各円環体の対向する一部と、連結棒とからなる閉ループには、渦電流が流れない。
【００２８】
本願に開示する磁気ギア装置は、長手方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある矩形板状の第１可動子と、該第１可動子と離隔対向しており、長手方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある矩形板状の第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記長手方向に沿って複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の長手方向の単位長さ当たりの磁性体の個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、前記保持部材は、前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して対向し、長手方向を前記第１可動子及び第２可動子の長手方向に略一致させた複数の保持棒と、該複数の保持棒を対向方向に沿って連結する連結棒とを備え、前記連結棒は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の約数を用いて前記単位長さ当たりの前記複数の保持棒の各部分が略等間隔に長手方向に沿って分割された位置の一部又は全部を連結するようにしてあることを特徴とする。
【００２９】
本願にあっては、第１可動子及び第２可動子として矩形状の下部プレートと、下部プレートが間隙を有して対向する矩形状の上部プレートとを備える。下部プレートの上面及び上部プレートの下面夫々には、複数の磁極対が長手方向に沿って配置してある。下部プレート及び上部プレート間には、保持部材が挿入してある。保持部材は、長手方向に延び、対向する保持棒を備え、保持棒の対向間に長手方向に沿って複数の磁性体を保持する。保持部材が有する連結棒は、下部プレート及び上部プレートに配置してある複数の磁極対の長手方向の単位長さ当たりの各個数の約数を用いて、単位長さあたりの保持棒の各部分が分割された位置のうち、一部又は全部を連結する。これにより、保持部材の各開口部を交差する交番磁界には、長手方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす保持棒の対向する一部と、連結棒とからなる閉ループには、渦電流が流れない。【００３０】
本願に開示する磁気ギア装置は、外周側に円筒軸方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある円筒状の第１可動子と、該第１可動子が間隙を有して内周側に嵌合しており、内周側に円筒軸方向に沿って複数の磁極対が略等間隔に配置してある円筒状の第２可動子と、該第１可動子及び第２可動子間に配置してあり、前記円筒軸方向に沿って複数の磁性体を保持する保持部材とを備え、該保持部材が保持する前記複数の磁性体の長手方向の単位長さ当たりの個数は、前記第１可動子及び第２可動子夫々が有する前記複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の差分又は合計となるようにしてある磁気ギア装置において、前記保持部材は、前記複数の磁性体を保持し、前記複数の磁性体を介して対向し、長手方向を前記円筒軸方向に略一致させた複数の保持棒と、該複数の保持棒夫々を連結する複数の連結円環体とを備え、該複数の連結円環体は、前記第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の前記単位長さ当たりの各個数の約数を用いて前記単位長さ当たりの前記複数の保持棒の各部分が略等間隔に長手方向に沿って分割された位置の一部又は全部を連結するようにしてあることを特徴とする。【００３１】
本願にあっては、第１可動子及び第２可動子として円筒状の内側カラムと、該内側カラムが間隙を有して嵌合する円筒状の外側カラムとを備える。内側カラムの外周面及び外側カラムの内周面夫々には、複数の磁極対が円筒軸方向に沿って配置してある。内側カラム及び外側カラム間には、保持部材が挿入してある。保持部材は、長手方向に延び、対向する保持棒を備え、保持棒の対向間に円筒軸方向に沿って複数の磁性体を保持する。連結円環体は、内側カラム及び外側カラムに配置してある複数の磁極対の円筒軸方向の単位長さ当たりの各個数の約数を用いて、保持部材が有する保持棒が分割された位置のうち、一部又は全部を連結する。これにより、保持部材の各開口部を交差する交番磁界には、円筒軸方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす保持棒の対向する一部と、連結円環体とからなる閉ループには、渦電流が流れない。【００３２】
本願に開示する磁気ギア装置は、前記保持部材は、移動可能にしてあることを特徴とする。【００３３】
本願にあっては、保持部材を回転又は移動させることによって第１可動子に対する第２可動子の相対回転速度又は相対移動速度が変更される。【００３４】
本願に開示する磁気ギア装置は、前記第１可動子及び第２可動子のいずれか一つは、固定可能にしてあることを特徴とする。【００３５】
本願にあっては、第１可動子が固定された場合、保持部材の回転又は移動に伴って第２可動子が回転又は移動する。第２可動子が固定された場合、保持部材の回転又は移動に伴って第１可動子が回転又は移動する。
【発明の効果】
【００３６】
当該装置及び部材の一観点によれば、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数が、保持部材が有する複数の連結棒の本数を約数として有することにより、渦電流損失を抑制することが可能となる。【００３７】
また、当該装置及び部材の一観点によれば、保持部材が有する複数の連結棒の本数を、第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数とすることにより、渦電流損失を抑制することが可能となる。【００３８】
また、当該装置の一観点によれば、保持部材が有する複数の円環夫々の円周を第１可動子及び第２可動子に配置してある複数の磁極対の各個数の約数を用いて分割することで連結棒による連結位置を配置することにより、渦電流を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】円筒回転型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。
【図２】円筒回転型の磁気ギア装置の例を示す模式的断面図である。
【図３】閉ループの例を示す模式的斜視図である。
【図４】開口部を交差する交番磁場に含まれる各調波成分の周期を示す図表である。
【図５】保持部材の他の例を示す模式的斜視図である。
【図６】磁性体の取付方法の例を示す模式的組立図である。
【図７】円板回転型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。
【図８】平板リニア型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。
【図９】円筒リニア型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。
【図１０】従来技術の円筒回転型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
実施の形態１
以下、実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。本願に係る磁気ギア装置は、回転型である円筒回転型及び円板回転型と、リニア型である平板リニア型及び円筒リニア型等がある。回転型の磁気ギア装置は、第１可動子の回転数に対する第２可動子の回転数の比が所定のギア比となるようにしてある。また、リニア型の磁気ギア装置は、第１可動子の移動量に対する第２可動子の移動量が所定のギア比となるようにしてある。このような磁気ギア装置は、磨耗及び騒音が少なく保守が容易な非接触式のギア装置として可動機器に用いられることがある。例えば、可動機器として風力発電機に用いられる場合、磁気ギア装置は、風車羽の回転数を商用周波数と一致するよう変換する。本実施の形態は、円筒回転型の磁気ギア装置を例に挙げて説明する。
【００４１】
図１及び図２は、円筒回転型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図及び模式的断面図である。図２は、円筒回転型の磁気ギア装置の回転軸に垂直な断面を示している。円筒回転型の磁気ギア装置は、円筒状の内側ロータ１と、内側ロータ１が間隙を有して内側に嵌る円筒状の外側ロータ３と、内側ロータ１及び外側ロータ３間に間隙を有して嵌る中間ヨーク２とを備える。内側ロータ１は、磁性体からなる円筒１１を有し、円筒１１の外周面には、厚さ方向に着磁された外周面側Ｎ極の磁石１２ａ及びＳ極の磁石１２ｂからなる磁極対１２が円周方向に沿って６個配置されている。
【００４２】
また、外側ロータ３は、磁性体からなる円筒３１を有し、円筒３１の内周面には、厚さ方向に着磁された内周面側Ｎ極の磁石３２ａ及びＳ極の磁石３２ｂからなる磁極対３２が円周方向に沿って１４個配置されている。ここで厚さ方向に着磁された磁石とは、外周面側及び内周面側が異極となるよう着磁されていることを意味する。例えば、磁石１２ａは、外周面側及び内周面側夫々がＮ極及びＳ極に着磁され、磁石１２ｂは、外周面側および内周面側夫々がＳ極及びＮ極に着磁されている。
【００４３】
外側ロータ３が回転した場合、内側ロータ１及び外側ロータ３夫々が有する磁極対１２、３２間の磁気的相互作用により、内側ロータ１が回転する。この場合、外側ロータ３よりも磁極数の少ない内側ロータ１は、外側ロータ３よりも高い回転数で、外側ロータ３の回転方向と逆方向に回転する。内側ロータ１に配置してある磁極対の個数Ｐｈと、外側ロータ３に配置してある磁極対の個数Ｐｌとの比Ｐｈ／Ｐｌが外側ロータ３に対する内側ロータ１のギア比ｎとなる。そして、外側ロータ３が左回りに１回転した場合、内側ロータ１が右回りに１／ｎ回転する。図１に示す磁気ギア装置の例では、ギア比ｎが３／７となり、例えば外側ロータ３が左回りに１回転した場合、内側ロータ１が右回りに７／３回転する。中間ヨーク２は、内側ロータ１及び外側ロータ３夫々が有する磁極対の個数６及び１４の合計となる２０個の強磁性の磁性体２２を等間隔に円周方向に沿って保持している。磁性体２２は、例えば、磁性金属、積層した複数の磁性板及び磁性粉の圧粉体等からなる軟磁性体を用いるとよい。
【００４４】
図３は、閉ループの例を示す模式的斜視図である。図中の矢印を含む太線は、保持部材２１に形成される２つの閉ループのうち、一つの閉ループを示している。保持部材２１は、内側ロータ１及び外側ロータ３の回転軸に沿って対向する一対の円環（保持部）２１ａ、２１ａと、円周方向に略等間隔に配置され、一対の円環２１ａ、２１ａを対向方向に連結する２本の連結棒２１ｂ、２１ｂとを有する。連結棒２１ｂの本数２は、内側ロータ１が有する磁極対１２の個数６と、外側ロータ３が有する磁極対３２の個数１４と、中間ヨーク２が有する磁性体２２の個数２０の約数となっている。
【００４５】
保持部材２１には、円環２１ａ、２１ａ夫々の対向する一部と、連結棒２１ｂ、２１ｂとが形成する閉ループが２つ形成されている。各閉ループにより囲まれた開口部夫々には、１０個の磁性体２２が配置されている。各円環２１ａ及び各連結棒２１ｂは、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金及び非磁性ステンレス合金、金、銀及び銅等の非磁性金属を用いるとよい。各円環２１ａは、例えば、磁気ギア装置を収納する筺体の一部であってもよく、磁気ギア装置が連結されるシャフトと一体化されていてもよい。円環２１ａ、２１ａの代わりに、対向する円板を用いて複数の磁性体２２を保持してもよい。内側ロータ１及び外側ロータ３に配置してある磁極対１２、３２により発生する交番磁界は、保持部材２１の各開口部を中間ヨーク２の径方向に沿って交差する。そして、交番磁界は、各開口部に配置された各磁性体２２に対して交差する。
【００４６】
図４は、交番磁場に含まれる各調波成分の周期を示す図表である。中間ヨークに配置された磁性体の個数Ｎｓが、内側ロータが有する磁極対の個数Ｐｈと、外側ロータが有する磁極対の個数Ｐｌとの差分（Ｐｌ−Ｐｈ）又は合計（Ｐｈ＋Ｐｌ）となる円筒回転型の磁気ギア装置の場合、交番磁界は、Ｐｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分を含むことが公知となっている（非特許文献２参照）。図４に示す調波成分φ１、φ２、φ３夫々は、Ｐｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分である。
【００４７】
各グラフの縦軸は、各調波成分の振幅を示す。横軸は、保持部材２１の開口部の開口面上の位置を、中間ヨーク２の円周方向に沿って各調波成分の周期を用いて示している。図１及び図２に示す磁気ギア装置の例では、Ｎｓ＝２０、Ｐｈ＝６、Ｐｌ＝１４であり、中間ヨーク２に配置された磁性体２２の個数２０は、内側ロータ１及び外側ロータ３に配置してある磁極対６、１４の各個数の合計となっている。この場合、図３に示した閉ループにより囲まれる開口部を交差する交番磁界には、６次調波成分と、１４次調波成分と、２６次調波成分とが含まれる。
【００４８】
図４に示す如く保持部材２１の各開口部の中間ヨーク２の円周方向の開口距離内には、６次調波成分の３周期と、１４次調波成分の７周期と、２６次調波成分の１３周期とが含まれている。すなわち、開口部の中間ヨーク２の円周方向の開口距離内には、各調波成分夫々の整数倍の周期が含まれる。従って、保持部材２１の各開口部周縁に位置する閉ループ夫々には、交番磁界による渦電流が発生しない。
【００４９】
保持部材２１は、２本の連結棒２１ｂを備える場合を示したが、これに限るものではない。例えば、内側ロータ１が有する磁極対１２の個数６と、外側ロータ３が有する磁極対３２の個数１４と、中間ヨーク２が有する磁性体２２の個数２０の約数である１を連結棒２１ｂの本数としてもよい。
【００５０】
Ｎｓ＝２０、Ｐｈ＝６、Ｐｌ＝１４とされた磁気ギア装置は、１例を示したに過ぎず、これに限るものではない。次に、所定のギヤ比を有する本願の磁気ギア装置を設計する方法を説明する。公知技術により、Ｐｈ／Ｐｌが所定のギヤ比となるよう内側ロータ１に配置する磁極対１２の個数Ｐｈと、外側ロータ３に配置する磁極対３２の個数Ｐｌとを算出し、更にＰｈ＋Ｐｌを中間ヨーク２に配置する磁性体２２の個数Ｎｓとして算出する。次に、本願の実施例を適用することにより、Ｐｈ、Ｐｌ及びＮｓの約数を保持部材２１が有する連結棒２１ｂの本数として決定する。
【００５１】
これにより、保持部材２１に形成される閉ループに渦電流が発生しない磁気ギア装置が設計される。例えば、Ｎｓ、Ｐｈ、Ｐｌの約数が１、３である場合、保持部材２１が有する連結棒２１ｂは、１本又は３本のいずれかに決定するとよい。また、決定した連結棒２１ｂの本数全てを保持部材２１が備える場合を示したが、これに限るものではない。Ｎｓ、Ｐｈ、Ｐｌの約数が２以上である場合、対向する保持部材２１の円周を当該約数で分割し、対向する対となる位置のうち、選択した対となる位置を当該約数よりも小なる本数の連結棒２１ｂで連結してもよい。
【００５２】
この場合、保持部材２１が複数の連結棒２１ｂを中間ヨーク２の円周方向に沿って等間隔に備えていなくてもよい。例えば、Ｎｓ、Ｐｈ、Ｐｌの約数が５である場合、対向する保持部材２１の円周を５分割し、対向する５組の対となる位置のうち、等間隔でない３組の対となる位置を連結位置として選択し、３本の連結棒２１ｂで連結してもよい。
【００５３】
次に所定の本数の連結棒２１ｂを備え、所定のギヤ比を有する本願の磁気ギア装置を設計する方法を説明する。公知技術により、内側ロータ１に配置する磁極対１２の個数Ｐｈと、外側ロータ３に配置する磁極対３２の個数Ｐｌとを算出し、更にＰｈ＋Ｐｌを中間ヨーク２に配置する磁性体２２の個数Ｎｓとして算出する。本願の実施例を適用することにより、算出した個数Ｐｈ、Ｐｌ、Ｎｓが連結棒２１ｂの所定の本数を約数として有している場合、算出した個数Ｐｈ、Ｐｌ、Ｎｓに決定する。また、算出した個数Ｐｈ、Ｐｌ、Ｎｓが連結棒２１ｂの所定の本数を約数として有していない場合、算出した個数Ｐｈ、Ｐｌ、Ｎｓ夫々に連結棒２１ｂの所定の本数を乗算して得た各個数を個数Ｐｈ、Ｐｌ、Ｎｓとして決定する。
【００５４】
図５は、保持部材２１の他の例を示す模式的斜視図である。保持部材２１は、対向する一対の円環２１ａ、２１ａを備える場合を示したが、これに限るものではなく対向する３つ以上の円環２１ａを備えていてもよい。図５に示す例では、３つの円環２１ａが同軸上に間隙を有して配置されている。隣り合う円環２１ａ、２１ａ間は、連結棒２１ｂ、２１ｂにより連結されている。この場合、保持部材２１には、隣り合う円環２１ａ、２１ａの対向する一部と、該一部と連結する連結棒２１ｂ、２１ｂとからなる４つの閉ループが形成される。
【００５５】
保持部材２１は、各閉ループで囲まれる４つの開口部を有する。各開口部の中間ヨーク２の円周方向の開口距離内には、各調波成分夫々の整数倍の周期が含まれるため、各閉ループには渦電流が流れない。また、中間ヨーク２が回転した場合であっても、各開口部の中間ヨーク２の円周方向の開口距離内には、各調波成分夫々の整数倍の周期が含まれるため、各閉ループには渦電流が流れない。
【００５６】
図６は、磁性体２２の取付方法の例を示す模式的組立図である。保持部材２１は、磁性体２２が埋め込まれた板を保持部材２１の開口部に嵌め合わせることにより、磁性体２２を保持するとよい。図６に示す例では、複数の磁性体２２が埋め込まれており、非磁性体であって非導電性の板２３が保持部材２１の開口部に嵌め合わされている。板２３の周縁には、複数の孔部２３ｂが設けられた鍔部２３ａを有する。また、保持部材２１の開口部の内周縁には、板２３の鍔部２３ａと接し、複数の孔部２１ｄが設けられた鍔部２１ｃを有する。保持部材２１の各開口部に嵌め合わされた板２３は、各孔部２３ｂ、２１ｄを貫通するリベット又はネジ等により保持部材２１に取り付けられる。
【００５７】
磁性体２２の保持部材２１への取り付けは、磁性体２２の両端を円環２１ａの周縁部にネジ留め又は接着して取り付けてもよい。また、この場合、非金属からなるスペーサを介して磁性体２２の両端を円環２１ａの周縁部に取り付けて磁性体２２に印加される回転トルクが吸収されるようにしてもよい。
【００５８】
尚、本実施例では、磁極対を二つの磁石で構成したが、この構成に限定されない。一つの磁石を回転方向にＮＳ２極で着磁し、一つの磁極対としてもよい。また同様にＮＳＮＳと着磁し二つの磁極対としてもよい。本実施例では弓形の磁石について記載したが、本発明の、構成を得ることができれば、内側および外側ロータに放射状に配向した円環状磁石を用いることができる。
【００５９】
本実施の形態では、保持部材２１に形成された閉ループで囲まれた開口部を交差する交番磁界には、円周方向に沿って各周期の整数倍を有する各調波成分が含まれる。これにより、保持部材２１に形成された閉ループには交番磁界による渦電流が流れず、渦電流損失を抑制することが可能となる。閉ループに渦電流が流れないため、保持部材２１に開口部の周縁に閉ループが形成されないよう高分子材料等を用いて電気的に絶縁する手間を省くことが可能となる。
【００６０】
また、閉ループに渦電流が流れないため、円環２１ａ及び連結棒２１ｂに非磁性であって導電性の金属材料を用いた場合、保持部材２１に開口部の周縁に導電性の閉ループが形成されないよう円環２１ａ及び連結棒２１ｂの結合部分を絶縁する手間を省くことが可能となる。また、非磁性の金属材料を用いて保持部材２１を作製し、機械的強度の高い保持部材２１を得ることが可能となる。また、加工性のよい金属材料を用いることにより、寸法精度が高い保持部材２１を得ることが可能となる。
【００６１】
本実施の形態では、所定のギア比を有する磁気ギア装置の連結棒２１ｂの本数を変更する場合、内側ロータ１及び外側ロータ３に配置してある磁極対の各個数と、中間ヨークに保持されている磁性体２２の個数とを、各個数に連結棒２１ｂの本数を乗じて算出した個数夫々に変更する。これにより、所定のギア比を有する磁気ギア装置の保持部材２１の機械的強度を、渦電流損失を抑制した状態で増大させることが可能となる。
【００６２】
本実施の形態で示した磁気ギア装置は、中間ヨーク２を回転させることによって内側ロータ１に対する外側ロータ３の相対回転速度を変更するようにしてもよい。例えば、内側ロータ１の回転数を一定とし、中間ヨーク２の回転数を変更することにより、内側ロータ１の回転方向と逆方向に回転する外側ロータ３の回転数を可変にすることが可能となる。このような中間ヨーク２の回転に伴って保持部材２１が回転する場合であっても、保持部材２１に形成された閉ループで囲まれた開口部を交差する交番磁界には、円周方向に沿って各周期の整数倍を有する各調波成分が含まれる。これにより、保持部材２１に形成された閉ループには交番磁界による渦電流が流れず、渦電流損失を抑制することが可能となる。
【００６３】
本願に係る磁気ギア装置は、開口部に磁性体２２が配置された保持部材２１を有する中間ヨーク２を用いることにより、中間ヨーク２の内周面及び内側ロータ１の外周面間の間隙と、中間ヨーク２の外周面及び外側ロータ３の内周面間の間隙とが小さくなることが可能となる。これにより、磁気ギア装置のギア効率を向上させることが可能となる。
【００６４】
外側ロータ３の回転に伴って内側ロータ１が回転する場合を示したが、これに限るものではなく外側ロータ３を固定し、中間ヨーク２の回転に伴って内側ロータ１が回転してもよい。この場合、中間ヨーク２が右回りに１回転した場合、内側ロータ１が中間ヨーク２の回転方向と一致する右回りに（１＋１／ｎ）回転する。図１に示すギア比ｎが３／７の磁気ギア装置の例では、例えば中間ヨーク２が右回りに１回転した場合、内側ロータ１が右回りに１０／３回転する。
【００６５】
また、内側ロータ１を固定し、中間ヨーク２の回転に伴って外側ロータ３が回転してもよい。この場合、中間ヨーク２が左回りに（１＋１／ｎ）回転した場合、外側ロータ３が中間ヨーク２の回転方向と一致する左回りに１／ｎ回転する。図１に示すギア比ｎが３／７の磁気ギア装置の例では、例えば中間ヨーク２が左回りに１０／３回転した場合、外側ロータ３が左回りに７／３回転する。
【００６６】
本実施の形態は、円筒回転型の磁気ギア装置を示したが、これに限るものではなく円板回転型の磁気ギア装置であってもよい。円板回転型の磁気ギア装置は、放射線状に略等間隔に複数の磁極対が配置してある円板状の第１可動子と、放射線状に略等間隔に複数の磁極対が配置してある円板状の第２可動子とが間隙を有して同軸上に対向する。第１可動子及び第２可動子間には、放射線状に略等間隔に磁性体を保持する円板の保持部材が同軸上に設けられる。保持部材は、内周側及び外周側に配置され、同心軸上に配置された径の異なる円環状の複数の保持部を備え、複数の保持部は、径方向の対向間に複数の磁性体を保持する。
【００６７】
また、複数の保持部は、放射状に略等間隔に配置してある連結棒により径方向の対向間が連結される。保持部の対向する一部と、連結棒とにより囲まれる開口部夫々に磁性体が取り付けられる。このような円板型の磁気ギア装置であっても、第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の個数を、連結棒の本数を約数として有することにより、渦電流損失を抑制することが可能となる。
【００６８】
本願に係る磁気ギア装置は、平板リニア型の磁気ギア装置であってもよい。平板リニア型の磁気ギア装置は、一方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある平板状の第１可動子と、前記一方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配置してある第２可動子とが間隙を有して対向する。第１可動子及び第２可動子間には、前記一方向に沿って略等間隔に磁性体を保持する平板状の保持部材が設けられる。保持部材は、前記一方向に沿って延び、対向する複数の保持部を備え、複数の保持部は、対向間に複数の磁性体を保持する。
【００６９】
また、複数の保持部は、前記一方向に沿って略等間隔に配置してある連結棒により対向間が連結される。保持部の対向する一部と、連結棒とにより囲まれる開口部夫々に磁性体が取り付けられる。このような平板リニア型の磁気ギア装置であっても、第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の個数を、連結棒の本数を約数として有することにより、渦電流損失を抑制することが可能となる。
【００７０】
本願に係る磁気ギア装置は、円筒リニア型の磁気ギア装置であってもよい。円筒リニア型の磁気ギア装置は、中心軸方向に沿って外周面に略等間隔に複数の磁極対が配置してある円筒状の第１可動子と、該第１可動子が内側に間隙を有して嵌り、中心軸方向に沿って内周面に略等間隔に複数の磁極対が配置してある円筒状の第２可動子とを備える。第１可動子及び第２可動子間には、中心軸方向に沿って略等間隔に磁性体を保持する円筒状の保持部材が設けられる。保持部材は、中心軸方向に対向する円環状の複数の保持部を備え、複数の保持部は、中心軸方向に沿って等間隔に配置された複数の磁性体を対向間に保持する。
【００７１】
また、複数の保持部は、中心軸方向に沿って略等間隔に配置してある連結棒により中心軸方向の対向間が連結される。保持部の対向する一部と、連結棒とにより囲まれる開口部夫々に磁性体が取り付けられる。このような円筒リニア型の磁気ギア装置であっても、第１可動子及び第２可動子が有する複数の磁極対の個数を、連結棒の本数を約数として有することにより、渦電流損失を抑制することが可能となる。
【００７２】
実施の形態２
実施の形態２は、実施の形態１が円筒回転型の磁気ギア装置の渦電流損失を抑制するのに対して、円板回転型の磁気ギア装置の渦電流損失を抑制する。図７は、円板回転型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。円板回転型の磁気ギア装置は、円板状の下側ロータ４と、下側ロータ４に対して同軸上に間隙を有して配された上側ロータ６と、下側ロータ４及び上側ロータ６間に間隙を有して同軸上に配された円板状の中間ヨーク５とを備える。下側ロータ４は、磁性体からなる円板４１を有し、円板４１の上面には、厚さ方向に着磁された上側Ｎ極の磁石４２ａ及びＳ極の磁石４２ｂからなる磁極対４２が放射状に６個配置されている。
【００７３】
また、上側ロータ６は、磁性体からなる円板６１を有し、円板６１の下面には、厚さ方向に着磁された下側Ｎ極の磁石６２ａ及びＳ極の磁石６２ｂからなる磁極対６２が放射状に１４個配置されている。ここで厚さ方向に着磁された磁石とは、上側及び下側が異極となるよう着磁されていることを意味する。例えば、磁石４２ａは、上側及び下側がＮ極及びＳ極に着磁され、磁石４２ｂは、上側及び下側夫々がＳ極及びＮ極に着磁されている。
【００７４】
上側ロータ６が回転した場合、下側ロータ４及び上側ロータ６夫々が有する磁極対４２、６２間の磁気的相互作用により、下側ロータ４が回転する。この場合、上側ロータ６よりも磁極数の少ない下側ロータ４は、上側ロータ６よりも高い回転数で、上側ロータ６の回転方向と逆方向に回転する。下側ロータ４に配置してある磁極対の個数Ｐｈと、上側ロータ６に配置してある磁極対の個数Ｐｌとの比Ｐｈ／Ｐｌが上側ロータ６に対する下側ロータ４のギア比となる。図７に示す磁気ギア装置の例では、ギア比３／７となる。中間ヨーク５は、下側ロータ４及び上側ロータ６夫々が有する磁極対の個数６及び１４の合計となる２０個の強磁性の磁性体５２を放射状に保持している。
【００７５】
保持部材５１は、下側ロータ４及び上側ロータ６の径方向に沿って対向した一対の大径及び小径の円環（円環体、保持部）５１ａ、５１ａを有する。小径の円環５１ａは大径の円環５１ａの内側に位置し、小径の円環５１ａの外周面と大径の円環５１ａの内周面とが対向する。また円周方向に略等間隔に配置され、一対の円環５１ａ、５１ａを対向方向に連結する２本の連結棒５１ｂ、５１ｂを有する。連結棒５１ｂの本数２は、下側ロータ４が有する磁極対４２の個数６と、上側ロータ６が有する磁極対６２の個数１４と、中間ヨーク５が有する磁性体５２の個数２０の約数となっている。これにより、保持部材５１の各開口部を交差する交番磁界には、円周方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす円環５１ａ、５１ａの対向する一部と、連結棒５１ｂとからなる閉ループには、渦電流が流れない。なお２０個の磁性体５２は、小径の円環５１ａを中央にして放射状に配置してある。
【００７６】
本実施の形態で示した磁気ギア装置は、中間ヨーク５を回転させることによって下側ロータ４に対する上側ロータ６の相対回転速度を変更するようにしてもよい。また、上側ロータ６を固定し、中間ヨーク５の回転に伴って下側ロータ４が回転してもよい。更に下側ロータ４を固定し、中間ヨーク５の回転に伴って上側ロータ６が回転してもよい。
【００７７】
実施の形態３
実施の形態３は、実施の形態２が円板回転型の磁気ギア装置の渦電流損失を抑制するのに対して、平板リニア型の磁気ギア装置の渦電流損失を抑制する。図８は、平板リニア型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。また、図８は、長手方向に延びる平板リニア型の磁気ギア装置の長手方向の単位長さΔＬ当たりの一部を示している。平板リニア型の磁気ギア装置は、矩形板状の下部プレート７と、下部プレート７に対して略平行に延び、間隙を有して配された矩形板状の上部プレート９とを備える。下部プレート７及び上部プレート９夫々は、長手方向に延びる側面が図示しない案内部材により、案内支持されており、長手方向に沿って移動自在にしてある。
【００７８】
また、平板リニア型の磁気ギア装置は、下部プレート７及び上部プレート９に対して略平行に延び、下部プレート７及び上部プレート９間に間隙を有して配された矩形板状の中間ヨーク８を備える。下部プレート７は、磁性体からなる板７１を有し、板７１の上面には、厚さ方向に着磁された上側Ｎ極の磁石７２ａ及びＳ極の磁石７２ｂからなる磁極対７２が長手方向に沿って単位長さΔＬ当たり６個配置されている。また、上部プレート９は、磁性体からなる板９１を有し、板９１の下面には、厚さ方向に着磁された下側Ｎ極の磁石９２ａ及びＳ極の磁石９２ｂからなる磁極対９２が長手方向に沿って単位長さΔＬ当たり１４個配置されている。
【００７９】
ここで厚さ方向に着磁された磁石とは、下側及び上側が異極となるよう着磁されていることを意味する。例えば、磁石７２ａは、上側及び下側がＮ極及びＳ極に着磁され、磁石７２ｂは、上側及び下側夫々がＳ極及びＮ極に着磁されている。上部プレート９が長手方向に直線移動した場合、下部プレート７及び上部プレート９夫々が有する磁極対７２、９２間の磁気的相互作用により、下部プレート７が長手方向に移動する。下部プレート７に配置してある磁極対の単位長さΔＬ当たりの個数Ｐｈと、上部プレート９に配置してある磁極対の単位長さΔＬ当たりの個数Ｐｌとの比Ｐｈ／Ｐｌが上部プレート９に対する下部プレート７のギア比となる。
【００８０】
図８に示す磁気ギア装置の例では、ギア比３／７となる。中間ヨーク８は、下部プレート７及び上部プレート９夫々が有する磁極対の単位長さΔＬ当たりの個数６及び１４の合計となる２０個の強磁性の磁性体８２を等間隔に長手方向に沿って単位長さΔＬ毎に保持している。保持部材８１は、下部プレート７及び上部プレート９の長手方向に沿って対向する一対の保持棒（保持部）８１ａ、８１ａと、長手方向に略等間隔に配置され、一対の保持棒８１ａ、８１ａを対向方向に連結する単位長さΔＬ当たり２本の連結棒８１ｂとを有する。
【００８１】
連結棒８１ｂの単位長さΔＬ当たりの本数２は、下部プレート７が有する磁極対７２の単位長さΔＬ当たりの個数６と、上部プレート９が有する磁極対９２の単位長さΔＬ当たりの個数１４と、中間ヨーク８が有する磁性体８２の単位長さΔＬ当たりの個数２０の約数となっている。これにより、保持部材８１の各開口部を交差する交番磁界には、長手方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす保持棒８１ａ、８１ａの対向する一部と、連結棒８１ｂとからなる閉ループには、渦電流が流れない。
【００８２】
本実施の形態で示した磁気ギア装置は、中間ヨーク８を移動させることによって下部プレート７に対する上部プレート９の相対移動速度を変更するようにしてもよい。また、上部プレート９を固定し、中間ヨーク８の移動に伴って下部プレート７が移動してもよい。更に下部プレート７を固定し、中間ヨーク８の移動に伴って上部プレート９が移動してもよい。
【００８３】
実施の形態４
実施の形態４は、実施の形態３が平板リニア型の磁気ギア装置の渦電流損失を抑制するのに対して、円筒リニア型の磁気ギア装置の渦電流損失を抑制する。図９は、円筒リニア型の磁気ギア装置の例を示す模式的組立図である。また、図９は、円筒軸方向に延びる円筒リニア型の磁気ギア装置の円筒軸方向の単位長さΔＬ当たりの一部を示している。円筒リニア型の磁気ギア装置は、円筒状の内側カラム７００と、内側カラム７００が間隙を有して内側に嵌る円筒状の外側カラム９００と、内側カラム７００及び外側カラム９００間に間隙を有して嵌る中間ヨーク８００とを備える。内側カラム７００は、磁性体からなる円筒７０１を有し、円筒７０１の外周面には、厚さ方向に着磁された外周面側Ｎ極の磁石７０２ａ及びＳ極の磁石７０２ｂからなる磁極対７０２が円筒軸方向に沿って単位長さΔＬ当たり６個配置されている。
【００８４】
また、外側カラム９００は、磁性体からなる円筒９０１を有し、円筒９０１の内周面には、厚さ方向に着磁された内周面側Ｎ極の磁石９０２ａ及びＳ極の磁石９０２ｂからなる磁極対９０２が円筒軸方向に沿って単位長さΔＬ当たり１４個配置されている。ここで厚さ方向に着磁された磁石とは、外周面側及び内周面側が異極となるよう着磁されていることを意味する。例えば、磁石７０２ａは、外周面側及び内周面側夫々がＮ極及びＳ極に着磁され、磁石７０２ｂは、外周面側および内周面側夫々がＳ極及びＮ極に着磁されている。
【００８５】
内側カラム７００及び外側カラム９００夫々は、円筒軸方向に延びる側面が図示しない案内部材により、案内支持されており、円筒軸方向に沿って移動自在にしてある。外側カラム９００が円筒軸方向に直線移動した場合、内側カラム７００及び外側カラム９００夫々が有する磁極対７０２、９０２間の磁気的相互作用により、内側カラム７００が円筒軸方向に移動する。内側カラム７００に配置してある磁極対の単位長さΔＬ当たりの個数Ｐｈと、外側カラム９００に配置してある磁極対の単位長さΔＬ当たりの個数Ｐｌとの比Ｐｈ／Ｐｌが外側カラム９００に対する内側カラム７００のギア比となる。
【００８６】
図９に示す磁気ギア装置の例では、ギア比３／７となる。中間ヨーク８００は、内側カラム７００及び外側カラム９００夫々が有する磁極対の単位長さΔＬ当たりの個数６及び１４の合計となる２０個の強磁性の磁性体８０２を等間隔に円筒軸方向に沿って単位長さΔＬ毎に保持している。保持部材８０１は、内側カラム７００及び外側カラム９００の円筒軸方向に沿って対向する一対の保持棒（保持部）８０１ａ、８０１ａと、円筒軸方向に略等間隔に配置され、一対の保持棒８０１ａ、８０１ａを対向方向に連結する単位長さΔＬ当たり２個の連結円環（連結円環体）８０１ｂとを有する。
【００８７】
連結円環８０１ｂの単位長さΔＬ当たり個数２は、内側カラム７００が有する磁極対７０２の単位長さΔＬ当たりの個数６と、外側カラム９００が有する磁極対９０２の単位長さΔＬ当たりの個数１４と、中間ヨーク８００が有する磁性体８０２の単位長さΔＬ当たりの個数２０の約数となっている。これにより、保持部材８０１の各開口部を交差する交番磁界には、円筒軸方向に沿ってＰｈ次調波成分、（Ｎｓ―Ｐｈ）次調波成分及び（Ｎｓ＋Ｐｈ）次調波成分の各周期の整数倍を有する各調波成分が常に含まれることとなる。そして各開口部の周縁をなす保持棒８０１ａ、８０１ａの対向する一部と、連結円環８０１ｂとからなる閉ループには、渦電流が流れない。
【００８８】
本実施の形態で示した磁気ギア装置は、中間ヨーク８００を移動させることによって内側カラム７００に対する外側カラム９００の相対移動速度を変更するようにしてもよい。また、外側カラム９００を固定し、中間ヨーク８００の移動に伴って内側カラム７００が移動してもよい。更に内側カラム７００を固定し、中間ヨーク８００の移動に伴って外側カラム９００が移動してもよい。
【００８９】
以上説明した実施の形態は本発明の例示であり、本発明は請求の範囲に記載された事項及び請求の範囲の記載に基づいて定められる範囲内において種々変更した形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１、１００  内側ロータ
２、５、８、２００、８００  中間ヨーク
３、３００  外側ロータ
４  下側ロータ
６  上側ロータ
７  下部プレート
９  上部プレート
７００  内側カラム
９００  外側カラム
１１、３１、７０１、９０１  円筒
１２、３２、４２、６２、７２、９２、７０２、９０２、１０２、３０２  磁極対
１２ａ、１２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂ、９２ａ、９２ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、９０２ａ、９０２ｂ  磁石
２１、５１、８１  保持部材
２１ａ、５１ａ  円環
２１ｂ、５１ｂ、８１ｂ  連結棒
２１ｃ、２３ａ  鍔部
２１ｄ、２３ｂ  孔部
２２、５２、８０２  磁性体
２３、７１、９１  板
４１、６１  円板
８１ａ、８０１ａ  保持棒
８０１ｂ  連結円環
【図１】
0005408355.tif 000002
【図２】
0005408355.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005408355.tif 000006
【図６】
0005408355.tif 000007
【図７】
0005408355.tif 000008
【図８】
0005408355.tif 000009
【図９】
0005408355.tif 000010
【図１０】
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