(57)【要約】【課題】渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギア装置を提供する。【解決手段】  ロータは、軟磁性体よりなるロータヨークを有し、ロータヨークには回転軸方向に貫通する貫通孔がロータの回転軸を中心として放射状に複数個設けられ、複数個の貫通孔には永久磁石がそれぞれ埋め込まれ、各々の永久磁石は貫通孔に埋め込まれた状態で放射方向に垂直となる方向に着磁されており、隣接する永久磁石の対向する面が同極となるように配置されている。これによりロータの磁束量を大きくできる。  軟磁性体であるロータヨークに設けられた貫通孔の、ステータと対向する側の端面にはステータ側に延びる空隙部を有し、貫通孔のステータと対向する側と反対側の端面部には非磁性体よりなるロータホルダが露出する構成としたので、磁束の短絡が回避でき磁気ギアの効率をより高められる。【選択図】図１
2019017188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる数の複数個の永久磁石を有する径の異なる２つの円環状のロータと、複数個の磁極片を有する円環状のステータとを有し、２つの前記ロータの間に前記ステータを配し、前記ロータの複数個の前記永久磁石からの磁束を前記ステータの前記磁極片により変調して回転を伝達する磁気ギア装置において、
２つの前記ロータの少なくとも一方は、軟磁性体よりなるロータヨークを有し、前記ロータヨークには回転軸方向に貫通する貫通孔が前記ロータの回転軸を中心として放射状に複数個設けられ、複数個の前記貫通孔には前記永久磁石がそれぞれ埋め込まれ、各々の前記永久磁石は前記貫通孔に埋め込まれた状態で放射方向に垂直となる方向に着磁されており、隣接する前記永久磁石の対向する面が同極となるように配置されていることを特徴とする磁気ギア装置。
【請求項２】
前記永久磁石が埋め込まれる前記ロータは径方向に２重構造となっており、前記ステータと対向する側の円環形状領域は軟磁性体よりなる前記ロータヨークであり、前記ステータと対向する側と反対側の円環形状領域は非磁性体よりなるロータホルダであり、前記貫通孔は前記ロータヨークに設けられ、前記貫通孔は前記ステータと対向する側の端面に前記ステータ側に延びる空隙部を有するとともに前記ステータと対向する側とは反対側の端面部には前記ロータホルダが露出することを特徴とする、請求項１に記載された磁気ギア装置。
【請求項３】
前記永久磁石が埋め込まれる前記ロータの前記貫通孔の円周方向の幅は前記ロータの外周側より内周側の方が広く、前記貫通孔に埋め込まれた前記永久磁石と前記貫通孔の内側壁の間に軟磁性体よりなる楔部材が前記ロータの内周側から外周側に向けて挿入されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された磁気ギア装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石の磁気吸引、反発によってトルクを伝達する磁気ギア装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ギア装置の従来の構造として、例えば非特許文献１に記載されているものがある。
この非特許文献１に記載された磁気ギア装置は、いずれも円筒状で内周側に配置されるハイスピードロータ及び外周側に配置されるロースピードロータを有し、ハイスピードロータの外周面はロースピードロータの内周面と対向し、ハイスピードロータとロースピードロータの中間位置に軟磁性体製のポールピースが配置される。
【０００３】
非特許文献１に記載された磁気ギア装置では、ハイスピードロータのバックヨークの外周面には４極対の磁石片が取り付けられ、ロースピードロータのバックヨークの内周面には２２極対の磁石片が取り付けられ、２６個のポールピースが環状に配置されている。
【０００４】
ハイスピードロータの磁石片とロースピードロータの磁石片の間を流れる磁束は中間に配置されたポールピースにより変調され、ハイスピードロータとロースピードロータは各々の磁石片の極対数の比率により定まる速度比で回転する。
非特許文献１に記載された磁気ギア装置では５．５倍の変速比にて逆方向に回転する。
【０００５】
このような構造の磁気ギア装置は非接触で回転を伝達することができるので、変速動作に伴う騒音が発生せず潤滑の必要もないという優れた特性を有する。
【０００６】
しかしながら、この構造の磁気ギア装置では２つのロータが回転すると磁石片やバックヨークは相対的に変化する磁界にさらされ、特に磁気ギア装置の回転が高速であると磁界の相対変化も高速になり、電磁誘導効果によって磁石片やバックヨークに大きな渦電流が発生する。
発生した大きな渦電流は大きな渦電流損を生じ、伝達効率の著しい低下や発熱による部材の劣化の一因となっていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】K.Atallah and D.Howe, 「A Novel High-Performance Magnetic Gear」, IEEE Transactions on Magnetics, JULY 2001, Vol.37. No.4, p.2844-2846
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、回転伝達の際に生じる渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギア装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の磁気ギアにおける請求項１に係る発明は、
それぞれ異なる数の複数個の永久磁石を有する径の異なる２つの円環状のロータと、複数個の磁極片を有する円環状のステータとを有し、２つの前記ロータの間に前記ステータを配し、前記ロータの複数個の前記永久磁石からの磁束を前記ステータの前記磁極片により変調して回転を伝達する磁気ギア装置において、
２つの前記ロータの少なくとも一方は、軟磁性体よりなるロータヨークを有し、前記ロータヨークには回転軸方向に貫通する貫通孔が前記ロータの回転軸を中心として放射状に複数個設けられ、複数個の前記貫通孔には前記永久磁石がそれぞれ埋め込まれ、各々の前記永久磁石は前記貫通孔に埋め込まれた状態で放射方向に垂直となる方向に着磁されており、隣接する前記永久磁石の対向する面が同極となるように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
隣接する２つの永久磁石は対向する磁極面が同極となる様に配置されるので、２つの永久磁石にはさまれるロータヨークの外周部には２つの永久磁石からの磁束が流れ、この磁路の磁石断面積は永久磁石の磁極面の面積の２倍となり、多くの磁束量を得ることができる。
また本発明のような磁石埋め込み型ロータでは、磁極の数が増えてもひとつの磁極当たりの磁路の磁石断面積は変化しないので、磁極の数が多い場合にも高い伝達効率の磁気ギア装置を提供することが可能となる。
【００１１】
また本発明による磁気ギア装置では、軟磁性体よりなるロータヨークに設けた貫通孔に永久磁石を埋め込む構造としたので、渦電流はほとんどがロータヨークに発生し、磁石には渦電流はほとんど発生しない。したがって、ロータヨークを一般的な渦電流対策構造とする、例えばケイ素鋼板の積層構造とする、又は圧粉磁心とする等の構造とすることにより、ロータヨークでの渦電流を低減することができ回転伝達の際に生じる渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギア装置を提供することが可能となる。
【００１２】
また、本発明による磁気ギア装置の磁石埋め込み型ロータ構造では、ロータヨークに設けた貫通孔に永久磁石を埋め込む構造としたのでロータの組立てが容易になり、安価で特性が安定した磁気ギア装置を提供することが可能となる。
【００１３】
これらにより、本発明によれば、回転伝達の際に生じる渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギア装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る発明は、
前記永久磁石が埋め込まれる前記ロータは径方向に２重構造となっており、前記ステータと対向する側の円環形状領域は軟磁性体よりなる前記ロータヨークであり、前記ステータと対向する側と反対側の円環形状領域は非磁性体よりなるロータホルダであり、前記貫通孔は前記ロータヨークに設けられ、前記貫通孔は前記ステータと対向する側の端面に前記ステータ側に延びる空隙部を有するとともに前記ステータと対向する側とは反対側の端面部には前記ロータホルダが露出することを特徴とする。
【００１５】
永久磁石を軟磁性体に設けた貫通穴に埋め込むと、永久磁石周囲の軟磁性体による磁路の短絡という不都合が生じるが、貫通孔のステータと対向する側の端面にステータ側に延びる空隙部を設けたので、ステータと対向する側の永久磁石の端面での磁束の短絡が回避できる。また、軟磁性体のロータヨークに設けた貫通穴のステータと対向する側と反対側の端面には非磁性体であるロータホルダが露出するようにしたので、永久磁石のステータと対向する側と反対側の端面での磁束の短絡が回避できる。
以上により永久磁石の磁極面以外の端面での磁路の短絡が回避できるので、磁気ギア装置の効率をより良くすることが可能となる。
【００１６】
また、本発明による磁気ギア装置では、ロータヨークに設けた貫通孔のステータと対向する側の端面では、ステータ側に延びる空隙部より外側に接続部を設けたので、ロータヨークが貫通孔で分離することは回避され、ロータヨークを一体で製作することが可能となる。これにより組立て性のよい磁気ギア装置を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に係る発明は、
前記永久磁石が埋め込まれる前記ロータの前記貫通孔の円周方向の幅は前記ロータの外周側より内周側の方が広く、前記貫通孔に埋め込まれた前記永久磁石と前記貫通孔の内側壁の間に軟磁性体よりなる楔部材が前記ロータの内周側から外周側に向けて挿入されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、断面が直方形の永久磁石の磁極面と貫通孔の内側面の間に内周側が広い傾斜した隙間ができ、この隙間に軟磁性体の楔部材を押し込むことにより、永久磁石を貫通孔の内側面に確実に密着させ固定するとともに、永久磁石磁極面からの磁束を無駄なくロータに流すことが可能となる。
また、楔部材をロータの内周側から外周側に向けて挿入するようにしたので、ロータが回転したとき、楔部材は傾斜した隙間にさらに押し込まれる方向の遠心力をうけるので永久磁石はより確実に固定され、回転時にも安定性のよい磁気式ギア装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上により、本発明による磁気ギア装置では回転伝達の際に生じる渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギア装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態の構成を示す平面図で（ａ）は全体図、（ｂ）は部分詳細図である。
【図２】本実施の形態の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本実施の形態の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る磁気ギアの実施の形態を、図１および図２を参照に、詳細に説明する。
図1（ａ）に示すように、本実施の形態による磁気ギア１００は平面視にて、最内周側に高速ロータ２０が図示せぬ筐体に回転自在に保持され、高速ロータ２０の外周側にはわずかなギャップを介して図示せぬ筐体に固定されたステータ１０が配される。また、ステータ１０の外周側には低速ロータ３０がステータ１０とわずかなギャップを介して図示せぬ筐体に回転自在に保持される。
【００２２】
高速ロータ２０は径方向に２重構造となっており、内周側は非磁性材料よりなるロータホルダ２３であり、その外周側には軟磁性の磁性材料よりなるロータヨーク２２となっている。ロータヨーク２２には、図1（ｂ）に示すように、高速ロータ２０の回転軸を中心として径方向に細長い矩形の貫通孔２２ａが放射状に複数個設けられている。
複数個の貫通孔２２ａにはそれぞれ永久磁石２１が埋め込まれるが、各々の永久磁石２１は埋め込まれた状態で磁極の方向が径方向に垂直な方向となるように着磁されており、また隣接する２つの永久磁石２１の対向する磁極面は同極となるように配される。
【００２３】
低速ロータ３０も径方向に２重構造となっており、低速ロータ３０の場合は外周側が非磁性材料よりなるロータホルダ３３であり、その内周側が軟磁性の磁性材料よりなるロータヨーク３２となっている。ロータヨーク３２には低速ロータ３０の回転軸を中心として径方向に細長い矩形の貫通孔３２ａが放射状に複数個設けられている。
複数個の貫通孔３２ａにはそれぞれ永久磁石３１が埋め込まれるが、各々の永久磁石３１は埋め込まれた状態で磁極の方向が径方向に垂直な方向となるように着磁されており、また隣接する２つの永久磁石３１の対向する磁極面は同極となるように配される。
なお、高速ロータ２０の回転軸と低速ロータ３０の回転軸は同一で、以降この同一の回転軸を単に回転軸と記載する。
【００２４】
ステータ１０は磁気的に独立した略同一形状の複数個の磁極片１１が回転軸から等距離に等角度間隔で配置され、ステータホルダ１２により図示せぬ筐体に固定される。これにより複数個の磁極片１１は高速ロータ２０のロータヨーク２２の外周壁面および低速ロータ３０のロータヨーク３２の内周壁面に、それぞれ所定のギャップを介して対向する。
【００２５】
本実施の形態の磁気ギア１００では高速ロータ２０および低速ロータ３０を、ロータヨーク２２，３２に回転軸方向に貫通する貫通孔２２ａ，３２ａを回転軸を中心として放射状に複数個設け、貫通孔２２ａ，３２ａには永久磁石２１，３１を隣接する２つの永久磁石の対向する面が同極となるように埋め込む構成とした。
この構成における高速ロータ２０および低速ロータ３０での磁極構築挙動を以下に記述する。ただし、記述を理解容易とするため、以下では高速ロータ２０のみを例に記述する。
【００２６】
高速ロータ２０の磁極構築挙動を記載するにあたり、ロータヨーク２２の各部位を以下のごとく呼称する。
ロータヨークに埋め込まれた複数個の永久磁石のうちの２つの永久磁石に挟まれた部分円環形状のロータヨークの一部分を「磁極接続部」と記述する。この部分円環形状である磁極接続部の外周側は円環状のロータヨークの外壁部の一部分で、これを「円弧壁」と記述する。また、この円弧壁の両端部の側面はそれぞれ円弧壁と直交する平面で、この側面を「側面壁」と記述する。なお、側壁面は貫通孔の内側面の一部である。
また、ロータヨークに設けた貫通孔の外周側は貫通孔で隔てられた２つの磁極接続部の円弧壁をつなぐ壁部となっており、この部分を「ブリッジ部」と記述する。
【００２７】
図１（ｂ）に示すように、磁極接続部２２ｂの２つの側面壁２２ｄには隣接する２つの永久磁石２１の一方の磁極面がそれぞれ接するが、隣接する２つの永久磁石２１の対向する磁極面は同極となる様に配置されるので、例えば接する磁極面がN極である場合、２つの側面壁２２ｄには永久磁石２１のN極の磁極面からそれぞれ磁束が流れ込む。側面壁２２ｄに流れ込んだ磁束は磁極接続部２２ｂの円弧壁２２ｃから流れ出すので、この円弧壁２２ｃはN極の磁極となる。
【００２８】
また上記のように、例えば隣接する２つの永久磁石２１の対向する磁極面がいずれもN極である場合、この隣接する２つの永久磁石２１の更に隣の永久磁石２１では、対向する磁極面がN極である永久磁石２１の裏側のS極の磁極面と、更に隣の永久磁石２１のS極の磁極面が対向し、この対向する２つのS極の磁極面ではさまれる磁極接続部２２ｂの円弧壁２２ｃはS極の磁極となる。
【００２９】
以上より、対向する磁極面がいずれもN極である２つの永久磁石２１に挟まれる磁極接続部２２ｂの円弧壁２２ｃはN極の磁極となり、その隣の、対向する磁極面がいずれもS極である２つの永久磁石２１に挟まれる磁極接続部２２ｂの円弧壁２２ｃはS極の磁極となる。同様にして隣接する磁極接続部２２ｂの隣接する円弧壁２２ｃは順次N極、S極、N極、S極と、極性が順次反転する磁極となる。
【００３０】
したがって、例えば図１（ａ）に示す磁気ギア装置１００の高速ロータ２０の場合、ロータヨーク２２には８つの永久磁石２１が埋め込まれているので、ロータヨーク２２は８つの磁極接続部２２ｂを有するが、８つの磁極接続部２２ｂの８つの円弧壁２２ｃは８つの永久磁石２１により隣接する円弧壁２２ｃが互いに異極である８つの磁極となる。したがって、ロータヨーク２２の外周全体としては８極の磁石、すなわち４極対の磁石となる。
【００３１】
ところで、ロータヨーク２２の外周の円弧壁２２ｃを通過する磁束は、磁極接続部２２ｂの側壁部２２ｄに接する２つの永久磁石２１からの磁束であるから、この磁路の磁石断面積は永久磁石２１の磁極面の面積の２倍となる。
【００３２】
ロータの外周に複数の瓦状の永久磁石を貼り付ける一般的な表面磁石型のロータの場合には、磁路をながれる磁束の磁石断面積は最大でもロータ外周の面積を磁石数で割った面積にしかならない。したがって磁極の数が多くなると、一般的な表面磁石型の場合には、１極当たりの磁石断面積は永久磁石の数の増加に反比例して減少する。これに対し磁石埋め込み型の場合には埋め込む永久磁石の数が増加しても磁石の着磁面の面積は減少しないので、特に磁極の数が増えた場合、本実施の形態のような磁石埋め込み型では表面磁石型の場合より更に多くの磁束量を得ることができる。
【００３３】
加えて、本発明のような磁石埋め込み型ロータでは磁路の磁石断面積は永久磁石の着磁面の面積の２倍となるので、磁石埋め込み型ロータを用いた磁気ギア装置では、より多くの磁束量を得ることができ、高い伝達効率の磁気ギア装置を提供することが可能となる。
【００３４】
以上高速ロータ２０を磁石埋め込み型ロータ構造とした場合の磁極構築挙動を記述したが、低速ロータ３０を磁石埋め込み型ロータ構造とした場合でも同様の磁極構築挙動となる。
【００３５】
ところで一般的に、磁気ギア装置では一方側のロータの永久磁石からの磁束がステータの磁極片を経由して他方側のロータの永久磁石に流れるが、ロータが回転すると磁束が時間的に変化する。この磁束の時間的変化により渦電流が発生し磁気ギア装置の効率を低下させる。
【００３６】
本実施の形態による磁気ギア装置１００は、複数の永久磁石２１，３１を軟磁性体のロータヨーク２２，３２に回転軸を中心として放射状に埋め込み、隣接する２つの永久磁石２１，３１の対向する面が同極となるように配置する磁石埋め込み型ロータとしたので、ステータ１０の磁極片１１を経由して流れる、例えば低速ロータ３０の永久磁石３１からの磁束は、大半が高速ロータ２０のロータヨーク２２の円弧壁２２ｃを通り磁極接続部２２ｂを通過して永久磁石２１に向かい、残りの一部の磁束は低速ロータ３０の永久磁石３１から高速ロータ２０のロータヨーク２２の貫通孔２２ａの外周側のブリッジ部２２ｅを通過して永久磁石２１に向かう。
【００３７】
この渦電流は時間的に変化する磁束により発生するため、特に磁束が短い時間に多く変化する磁束、すなわち周波数の高い交流磁束の場合、表皮効果により渦電流は磁束が通過する軟磁性体の表面部分に多く発生する。
このため、高速ロータ２０のロータヨーク２２の円弧壁２２ｃを通り磁極接続部２２ｂを通過して永久磁石２１に向かう磁束による渦電流は、ほぼ全てがロータヨーク２２の磁極接続部２２ｂで発生する。したがってロータヨーク２２に一般的な渦電流対策、すなわち例えばケイ素鋼板の積層構造とする、又は圧粉磁心とする等の対策構造を施すことによりロータヨーク２２での渦電流を大幅に低減することができる。
【００３８】
これに対し、高速ロータ２０のロータヨーク２２の貫通孔２２ａの外周側のブリッジ部２２ｅを通過して永久磁石２１に向かう磁束による渦電流は、ブリッジ部２２ｅの幅が渦電流の表皮効果深さより大きければ、渦電流はほとんどがロータヨーク２２で発生し、永久磁石２１で発生する渦電流はごくわずかとなる。
【００３９】
渦電流の表皮効果深さは、材質の導電率および透磁率が大きいほど浅くなり、また交流磁束の周波数が高いほど浅くなる。例えば2.4kHzで変化する交流磁束がケイ素鋼板を通過する場合、渦電流の表皮効果厚さは約0.12mm程度となる。
したがって、ロータヨーク２２をケイ素鋼板製として、ロータヨーク２２の表面から0.2mm程度以上離れた位置に貫通孔２２ａを設ける、すなわちブリッジ部２２ｅの幅を0.2mm程度以上とすれば、貫通孔２２ａに埋め込まれた磁石２１での渦電流の発生を抑制できる。
【００４０】
以上により、本実施の形態による磁気ギア装置１００では、軟磁性体よりなるロータヨーク２２に設けた貫通孔２２ａに、隣接する２つの永久磁石２１の対向する面が同極となるように永久磁石２１を埋め込む事により、渦電流はほとんどがロータヨーク２２に発生し、永久磁石２１には渦電流はほとんど発生しない。したがって、ロータヨーク２２を、例えばケイ素鋼板の積層構造とする又は圧粉磁心とする等の一般的な渦電流対策構造とすることによりロータヨーク２２での渦電流を低減することができ、回転伝達の際に生じる渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギア装置を提供することが可能となる。
【００４１】
以上、低速ロータ３０から高速ロータ２０に流れる磁束に関して本実施の形態での構造による渦電流抑制効果を記述したが、高速ロータ２０から低速ロータ３０に流れる磁束に関しても同様の効果が得られる。
【００４２】
また、本実施の形態による磁気ギア装置１００では、ロータヨーク２２，３２に設けた貫通孔２２ａ，３２ａに永久磁石２１，３１を埋め込む構成としたので、ロータの組立てが容易になり安価で特性が安定した磁気ギア装置を提供することが可能となる。
これらにより、本発明によれば回転伝達の際に生じる渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギア装置を提供することができる。
【００４３】
また、本実施の形態の磁気ギア装置１００では高速ロータ２０および低速ロータ３０は径方向に２重構造とし、ステータ１０と対向する側の円環形状領域は軟磁性体のロータヨーク２２，３２とし、永久磁石２１，３１を埋め込む貫通孔２２ａ，３２ａをロータヨーク２２，３２に設けた。
【００４４】
永久磁石を軟磁性体に設けた貫通穴に埋め込むと、永久磁石の磁極面以外の端面付近では永久磁石のN極側の磁極面からS極側の磁極面に向かう磁束が貫通孔周囲の軟磁性体を通過して外部に磁束が取り出せなくなる、磁路の短絡という現象が生じる。
【００４５】
この永久磁石周囲の軟磁性体による磁路の短絡という不都合を避けるため、本実施の形態の磁気ギア装置１００の高速ロータ２０および低速ロータ３０では、貫通孔２２ａ，３２ａのステータ１０と対向する側の内側面にはステータ１０側に延びる空隙部２２ｆ，３２ｆを設けた。これによりステータ１０と対向する側の永久磁石２１，３１の端面からの磁束は軟磁性体中ではなく空隙部を通過するので、磁束の短絡が回避できる。
【００４６】
また、ロータヨーク２２，３２に設けた貫通穴２２ａ，３２ａのステータ１０と対向する側と反対側の内側面は開放し、非磁性体であるロータホルダ２３，３３が貫通穴２２ａ，３２ａのステータ１０と対向する側と反対側の内側面に露出するようにした。これにより、永久磁石２１，３１のステータ１０と対向する側と反対側の端面の磁束は、非磁性体であるロータホルダ２３，３３を通過するので磁束の短絡を回避できる。
【００４７】
以上により永久磁石２１，３１の磁極面以外の端面での磁路の短絡が回避できるので、磁気ギア装置１００の効率をより良くすることが可能となる。
【００４８】
ところで上記では、貫通穴２２ａ，３２ａのステータ１０と対向する側と反対側の内側面を開放し、非磁性体であるロータホルダ２３，３３が露出するようにしたが、同様に貫通穴２２ａ，３２ａのステータ１０と対向する側の内側面も開放して磁路の短絡を回避する事は可能である。
【００４９】
しかしながら、貫通穴２２ａ，３２ａのステータ１０と対向する側の内側面とステータ１０と対向する側と反対側の内側面の両方の内側面を開放すると、ロータヨーク２２，３２の複数の磁極接続部２２ｂ，３２ｂを接続するブリッジ部２２ｅ，３２ｅがなくなり、隣接する２つの磁極接続部２２ｂ，３２ｂが分離してしまい、分離した複数の磁極接続部２２ｂ，３２ｂを一体に組立てて固定するという作業が必要となる。
【００５０】
これに対し、本実施の形態による磁気ギア装置１００では、ロータヨーク２２，３２に設けた貫通孔２２ａ，３２ａのステータ１０と対向する側の内側面には、ステータ１０側に延びる空隙部２２ｆ，３２ｆの外側にブリッジ部２２ｅ，３２ｅを設けたので、ロータヨーク２２，３２の隣接する磁極接続部２２ｂ，３２ｂが分離することは回避され、ロータヨーク２２，３２を一体で製作することが可能となる。これは特に渦電流対策でロータヨーク２２，３２をケイ素鋼板の積層構造としたときに有効である。
【００５１】
例えばケイ素鋼板の部品を１００層積層してロータヨーク２２，３２を構成する場合、隣接する磁極接続部２２ｂ，３２ｂが分離すると、例えば図１（ａ）に示す８つの磁極接続部２２ｂを有する高速ロータ２０ではロータヨーク２２は８００個の部品を組み立てなければならなくなり、２６の磁極接続部３２ｂを有する低速ロータ３０にいたっては２６００個の部品の組み立てが必要となる。
これに対し、本実施の形態による磁気ギア装置１００ではロータヨーク２２，３２を一体としたので、上記のケイ素鋼板の部品を１００層積層する場合でも部品数は１００個にとどまり、組立て性のよい磁気ギア装置を提供することができる。
【００５２】
〔発明を実施するための形態の変形例〕
本発明に係る磁気ギアの実施の形態の変形例（以下「本変形例」と記述）を、図３（ａ）を参照に、詳細に説明する。
本変形例では、図３（ａ）に示すように、高速ロータ４０および低速ロータ５０のロータヨーク４２，５２に設けた貫通孔４２ａ，５２ａの円周方向の幅を外周側より内周側の方が広い形状とした。
【００５３】
貫通孔４２ａ，５２ａの円周方向の幅を外周側より内周側の方が広くなるようにすると、永久磁石４１，５１の２つの磁極面と対向する貫通孔４２ａ，５２ａの２つの内側面は平行ではなく傾斜するので、断面が直方形の永久磁石４１，５１の磁極面と貫通孔４２ａ，５２ａの内側面の間に内周側の方が広い傾斜した隙間ができる。この隙間に軟磁性体の楔部材４４，５４を入れ、内周側から外周方向に挿入することにより、永久磁石４１，５１の磁極面と楔部材４４，５４、及び楔部材４４，５４と貫通孔４２ａ，５２ａの内側面が密着し、永久磁石４１，５１が貫通孔４２ａ，５２ａに確実に固定される。これにより、軟磁性体の楔部材４４，５４により永久磁石４１，５１の磁極面からの磁束を無駄なくロータヨーク４２，５２に流すことができる。
【００５４】
ところで、内側面が傾斜した貫通孔４２ａ，５２ａに、断面が直方形ではなく磁極面が傾斜した永久磁石を埋め込み、貫通孔４２ａ，５２ａ内で永久磁石を外周方向に付勢することで、永久磁石の傾斜した磁極面を貫通孔４２ａ，５２ａの傾斜した２つの内側面に密着させることは可能である。
【００５５】
しかしながらこのような構成とした場合、永久磁石を貫通孔内で外周方向に移動可能とする必要があるため、永久磁石の外周方向の長さ、すなわち磁極面の長さは貫通孔の外周方向の長さより短くしなければならない。このため永久磁石の体積が減少し総磁束数も減少するので、磁気ギアの効率が低下する。
【００５６】
これに対し、本変形例では楔部材４４，５４を永久磁石４１，５１の磁極面と貫通孔４２ａ，５２ａの内側面の間に挿入する構造としたので、永久磁石４１，５１は貫通孔４２ａ，５２ａ内を移動する必要がない。従って永久磁石４１，５１の外周方向の長さは貫通孔４２ａ，５２ａの外周方向の長さと略同一とできるため、永久磁石の体積は減少せず総磁束数が維持できるので、磁気ギアの効率低下を回避できるという効果を奏する。
【００５７】
くわえて、本変形例の永久磁石の断面は直方形であるので製作しやすく寸法管理も容易にかつ確実に行えるので、生産性のよい磁気ギア装置を提供することができる。
【００５８】
また、楔部材４４，５４は高速ロータ４０および低速ロータ５０の内周側から外周側に向けて挿入されるようにした。したがって、高速ロータ４０および低速ロータ５０が回転したとき楔部材４４，５４は外周に向かう方向の遠心力をうけ、楔部材４４，５４は傾斜した隙間にさらに押し込まれ、永久磁石４１，５１はより確実に固定される。これにより本変形例によれば、回転時にも安定した特性が得られる磁気式ギア装置を提供することができる。
【００５９】
〔発明を実施するための形態の変形例２〕
なお、上記の実施の形態の変形例では、高速ロータおよび低速ロータの各貫通孔に埋め込む永久磁石は１つとしたが、各貫通孔に埋め込む永久磁石は２つとしてもよい。各貫通孔に２つの永久磁石を埋め込む構造を、図３（ｂ）を参照に、以下に「変形例２」として記載する。
【００６０】
変形例２では、図３（ｂ）に示すように、高速ロータ６０および低速ロータ７０のロータヨーク６２，７２に設けた貫通孔６２ａ，７２ａの円周方向の幅を外周側より内周側の方を広い形状とし、各貫通孔６２ａ，７２ａに永久磁石６１，７１をそれぞれ２つずつ埋め込み、２つの永久磁石６１，７１の間に楔部材６４，７４を入れる構成とした。
【００６１】
上記の構成において楔部材６４，７４を内周側から外周方向に挿入すると、２つの永久磁石６１，７１の内側の磁極面と楔部材６４，７４、及び２つの永久磁石６１，７１の外側の磁極面と貫通孔６２ａ，７２ａの内側面が密着し、２つの永久磁石６１，７１からの磁束は軟磁性体の楔部材６４，７４を経由してロータヨーク６２，７２に流すことができる。
【００６２】
また、変形例２では各貫通孔６２ａ，７２ａに永久磁石６１，７１をそれぞれ２つずつ埋め込み、２つの永久磁石６１，７１の間に楔部材６４，７４を入れる構成としたので、高速ロータ６０および低速ロータ７０が回転したとき、楔部材６４，７４は外周に向かう方向の遠心力をうけ永久磁石６１，７１により強く押し当てられるとともに、永久磁石６１，７１も外周に向かう方向の遠心力をうけ、２つの永久磁石６１，７１の外側の磁極面は貫通孔６２ａ，７２ａの内側面により強く押し当てられる。これにより、変形例２による磁気式ギア装置は回転時に、より安定した特性が得られる。
【００６３】
なお、上記の説明では高速ロータおよび低速ロータの両方を磁石埋め込み型ロータとして記載したが、高速ロータまたは低速ロータの一方だけを磁石埋め込み型ロータとし、他方は従来の表面磁石型のロータとしてもよい。
【００６４】
また、上記では高速ロータ及び低速ロータが筐体に回転自在に保持され、ステータが筐体に固定される構成としたが、例えば低速ロータを筐体に固定し、高速ロータ及びステー筐体筐体に回転自在に保持される構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明により、回転伝達の際に生じる渦電流の発生を抑制し伝達効率を高めた磁気ギアの提供が可能となる。
【符号の説明】
【００６６】
１０    ステータ
１１    磁極片
１２    ステータホルダ
２０    高速ロータ
２１    永久磁石
２２    ロータヨーク
２２ａ  貫通孔
２２ｂ  磁極接続部
２２ｃ  円弧壁
２２ｄ  側面壁
２２ｅ  ブリッジ部
２２ｆ  空隙部
２３    ロータホルダ
３０    低速ロータ
３１    永久磁石
３２    ロータヨーク
３２ａ  貫通孔
３２ｂ  磁極接続部
３２ｅ  ブリッジ部
３２ｆ  空隙部
３３    ロータホルダ
４０    高速ロータ
４１    永久磁石
４２    ロータヨーク
４２ａ  貫通孔
４３    ロータホルダ
５０    低速ロータ
５１    永久磁石
５２    ロータヨーク
５２ａ  貫通孔
５３    ロータホルダ
６０    高速ロータ
６１    永久磁石
６２    ロータヨーク
６２ａ  貫通孔
６３    ロータホルダ
７０    低速ロータ
７１    永久磁石
７２    ロータヨーク
７２ａ  貫通孔
７３    ロータホルダ
【図１】
2019017188.tif 000003
【図２】
2019017188.tif 000004
【図３】
2019017188.tif 000005