(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ロータおよび第２ロータを備える動力伝達装置であって、
前記第１ロータは、
第１方向に延びる第１回転軸と、
前記第１回転軸に固定され、前記第１方向に直交する第２方向を径方向とする第１ロータディスクと、
前記第１ロータディスクの一方の主面の外縁部、および前記第１ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第１磁石と、
を有し、
前記第２ロータは、
磁性材料からなるとともに、前記第１方向に延び、かつ、前記第１回転軸に対して前記第２方向に間隔をあけて配置されてなる第２回転軸と、
磁性材料からなるとともに、前記第２回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第１ロータディスクと前記第１方向に間隔をあけて配置されてなる第２ロータディスクと、
磁性材料からなるとともに、前記第２回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第１方向において前記第１ロータディスクを挟んで前記第２ロータディスクとは反対側に、前記第１ロータディスクと前記第１方向に間隔をあけて配置されてなる第３ロータディスクと、
前記第２ロータディスクにおける前記第１方向の前記第１ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第２磁石と、
前記第３ロータディスクにおける前記第１方向の前記第１ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第３磁石と、
を有し、
前記複数の第１磁石の一部と、前記複数の第２磁石の一部および前記複数の第３磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記複数の第１磁石の一部と、前記複数の第２磁石の一部および前記複数の第３磁石の一部とが互いに間隔をあけた状態で対向する領域において、
対向する前記第１磁石と前記第２磁石は、一方がＳ極であって、他方がＮ極であり、かつ、前記第１ロータディスクをその厚み方向に挟んで前記第１方向に背中合わせに配置された２つの前記第１磁石は、一方がＳ極であって、他方がＮ極であり、
前記第１ロータと前記第２ロータとは、前記複数の第１磁石と、前記複数の第２磁石および前記複数の第３磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、
前記複数の第１磁石の一部と、前記複数の第２磁石の一部および前記複数の第３磁石の一部とが対向する領域における、磁石対向面積をＳ１、Ｓ２とし、
前記第２ロータディスク、および前記第３ロータディスクにおける、内部磁路面積をＳ３、Ｓ４とし、
前記第２回転軸の前記第２方向での断面積をＳ５とするとき、
Ｓ１およびＳ２に対して、Ｓ３およびＳ４およびＳ５は、同等以上である
ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記第１ロータディスクを平面視する場合における、前記複数の第１磁石の配置に係るピッチ円直径をＤ１とし、
前記第２ロータディスクを平面視する場合における、前記複数の第２磁石の配置に係るピッチ円直径をＤ２とし、
前記第３ロータディスクを平面視する場合における、前記複数の第３磁石の配置に係るピッチ円直径をＤ３とするとき、
Ｄ２およびＤ３に対して、Ｄ１は大きい
ことを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記第２ロータディスクに配置の前記複数の第２磁石、および前記第３ロータディスクに配置の前記複数の第３磁石は、それぞれが４極、６極、８極の何れかである
ことを特徴とする請求項２記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記複数の第１磁石、および前記複数の第２磁石、および前記複数の第３磁石は、それぞれが極異方性磁石である
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか記載の動力伝達装置。
【請求項５】
さらに、第３ロータおよび第４ロータを備え、
前記第３ロータは、
前記第１方向に延び、かつ、前記第１回転軸および前記第２回転軸に対して前記第２方向に間隔をあけて配置されてなる第３回転軸と、
前記第３回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第１方向において前記第２ロータディスクと前記第３ロータディスクとの間に配置されてなる第４ロータディスクと、
前記第３回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第４ロータディスクと前記第１方向に間隔をあけて配置されてなる第５ロータディスクと、
前記第３回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第１方向において前記第５ロータディスクを挟んで前記第４ロータディスクとは反対側に、前記第５ロータディスクと前記第１方向に間隔をあけて配置されてなる第６ロータディスクと、
前記第４ロータディスクの一方の主面の外縁部、および前記第４ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第４磁石と、
前記第５ロータディスクにおける前記第１方向の前記第６ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第５磁石と、
前記第６ロータディスクにおける前記第１方向の前記第５ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第６磁石と、
を有し、
前記第４ロータは、
前記第１方向に延び、かつ、前記第１回転軸および前記第３回転軸に対して前記第２方向に間隔をあけて配置されてなる第４回転軸と、
前記第４回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第１方向において前記第５ロータディスクと前記第６ロータディスクとの間に配置されてなる第７ロータディスクと、
前記第７ロータディスクの一方の主面の外縁部、および前記第７ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第７磁石と、
を有し、
前記第１ロータは、さらに、
前記第１回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第１ロータディスクと前記第１方向に間隔をあけて配置されてなる第８ロータディスクと、
前記第１回転軸に固定され、前記第２方向を径方向とし、かつ、前記第１方向において前記第７ロータディスクを挟んで前記第８ロータディスクとは反対側に、前記第８ロータディスクと前記第１方向に間隔をあけて配置されてなる第９ロータディスクと、
前記第８ロータディスクにおける前記第１方向の前記第７ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第８磁石と、
前記第９ロータディスクにおける前記第１方向の前記第７ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第９磁石と、
を有し、
前記複数の第４磁石の一部と、前記複数の第２磁石の一部および前記複数の第３磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記複数の第７磁石の一部と、前記複数の第５磁石の一部および前記複数の第６磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記複数の第７磁石の一部と、前記複数の第８磁石の一部および前記複数の第９磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、
前記第２ロータと前記第３ロータとは、前記複数の第４磁石と、前記複数の第２磁石および前記複数の第３磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、
前記第４ロータと前記第１ロータおよび前記第３ロータとは、前記複数の第７磁石と、前記複数の第５磁石および前記複数の第６磁石および前記複数の第８磁石および前記複数の第９磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、
前記第２回転軸および前記第４回転軸の一方の回転駆動力が、前記第１回転軸と前記第３回転軸に分割され、前記第２回転軸および前記第４回転軸の他方に統合されて伝達される
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか記載の動力伝達装置。
【請求項６】
回転駆動力を発生する駆動源と、
前記駆動源からの前記回転駆動力を伝達する動力伝達装置と、
を備え、
前記動力伝達装置として、請求項１から請求項５の何れかの動力伝達装置を備える
ことを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気歯車を用いた動力伝達装置および駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気歯車を用いた動力伝達装置が研究・開発されている。例えば、特許文献１には、動力伝達装置の一例である磁気歯車減速機の構造が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示の技術では、電動モータの出力軸と、ウォームギア機構部のウォーム軸との間の動力伝達に、非接触型の動力伝達装置が採用されている。具体的には、電動モータの出力軸とウォームギア機構部のウォーム軸とは、平行かつ偏心して配置されている。出力軸の端部、およびウォーム軸の端部には、それぞれ円盤形状のディスクが固着されている。ウォーム軸の側のディスクは、出力軸の側のディスクよりも大径となっている。そして、各ディスクにおける互いの対向面には、それぞれの外縁部に複数の磁石が平面視円環状に設けられている。ウォーム軸の側のディスクに設けられた磁石と、出力軸の側のディスクに設けられた磁石とは、一部同士が対向するようになっている。
【０００４】
このような磁気歯車を用いた非接触型の動力伝達装置では、直接的・物理的に接触する歯車を用いた動力伝達装置よりも、伝達ロスを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２２９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された動力伝達装置では、信頼性の観点での問題が生じる。即ち、特許文献１に開示の動力伝達装置では、ウォーム軸の側のディスクに設けられた磁石と、出力軸の側のディスクに設けられた磁石とが、互いに出力軸およびウォーム軸の軸方向に対向している。このため、特許文献１に開示の動力伝達装置では、磁石同士の引き合う力が作用し、この力により、出力軸およびウォーム軸に対して、それらの軸方向に力が連続的に作用することになる。よって、特許文献１に開示の動力伝達装置では、出力軸およびウォーム軸、さらにはこれらの軸受に対して、対向する磁石同士の引き合う力に起因する負荷が常に作用することになり、信頼性の観点で問題を生じる。
【０００７】
本発明は、伝達ロスの低減を図ることができるとともに、高い信頼性を実現することができる動力伝達装置および駆動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】
【０００８】
本発明の一態様に係る動力伝達装置は、第１ロータおよび第２ロータを備える。第１ロータは、第１方向に延びる第１回転軸と、第１回転軸に固定され、第１方向に直交する第２方向を径方向とする第１ロータディスクと、第１ロータディスクの一方の主面の外縁部、および第１ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第１磁石と、を有する。
【０００９】
第２ロータは、磁性材料からなるとともに、第１方向に延び、かつ、第１回転軸に対して第２方向に間隔をあけて配置されてなる第２回転軸と、磁性材料からなるとともに、第２回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第１ロータディスクと第１方向に間隔をあけて配置されてなる第２ロータディスクと、磁性材料からなるとともに、第２回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第１方向において第１ロータディスクを挟んで第２ロータディスクとは反対側に、第１ロータディスクと第１方向に間隔をあけて配置されてなる第３ロータディスクと、第２ロータディスクにおける第１方向の第１ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第２磁石と、第３ロータディスクにおける第１方向の第１ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第３磁石と、を有する。
【００１０】
複数の第１磁石の一部と、複数の第２磁石の一部および複数の第３磁石の一部とは、互いに間隔をあけた状態で対向し、前記複数の第１磁石の一部と、前記複数の第２磁石の一部および前記複数の第３磁石の一部とが互いに間隔をあけた状態で対向する領域において、対向する前記第１磁石と前記第２磁石は、一方がＳ極であって、他方がＮ極であり、かつ、前記第１ロータディスクをその厚み方向に挟んで前記第１方向に背中合わせに配置された２つの前記第１磁石は、一方がＳ極であって、他方がＮ極であり、前記第１ロータと前記第２ロータとは、前記複数の第１磁石と、前記複数の第２磁石および前記複数の第３磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、前記複数の第１磁石の一部と、前記複数の第２磁石の一部および前記複数の第３磁石の一部とが対向する領域における、磁石対向面積をＳ１、Ｓ２とし、前記第２ロータディスク、および前記第３ロータディスクにおける、内部磁路面積をＳ３、Ｓ４とし、前記第２回転軸の前記第２方向での断面積をＳ５とするとき、Ｓ１およびＳ２に対して、Ｓ３およびＳ４およびＳ５は、同等以上である、ことを特徴とする。
【００１１】
この態様に係る動力伝達装置では、第１方向において、第１ロータの第１ロータディスクが、第２ロータの第２ロータディスクと第３ロータディスクとの間に配置されている。そして、第１ロータディスクの一方の主面に配置された複数の第１磁石の一部と、第２ロータディスクの対向主面に配置された複数の第２磁石の一部とが間隔をあけて対向し、当該対向部分で磁力が作用する。同様に、第１ロータディスクの他方の主面に配置された複数の第１磁石の一部と、第３ロータディスクの対向主面に配置された複数の第３磁石の一部とが間隔をあけて対向し、当該対向部分でも磁力が作用する。このような構成を採用する本態様に係る動力伝達装置では、第１ロータおよび第２ロータの回転時において、対向領域において互いに対向する第１磁石と第２磁石とが引き合う力と、同じく対向領域において互いに対向する第１磁石と第３磁石とが引き合う力とが、互いに相殺する関係の向きに作用する。よって、本態様に係る動力伝達装置では、第１回転軸および第２回転軸にかかる第１方向での力の相殺を図ることができ、第１方向の一方にだけ連続的に力が発生することがない。
【００１２】
また、本態様に係る動力伝達装置は、磁気歯車を用いた非接触型の動力伝達装置であるので、直接的・物理的に接触する歯車を用いた動力伝達装置よりも、伝達ロスの低減を図ることができる。特に、入力回転数が超高回転（例えば、１０００００ｒｐｍ以上）の場合などには、高い伝達効率の実現という観点から好適である。
また、この態様に係る動力伝達装置では、対向する第１磁石と第２磁石を互いに異なる極とし、かつ、対向する第１磁石と第３磁石を互いに異なる極とし、かつ、第１ロータディスクをその厚み方向に挟んで背中合わせに配置される２つの第１磁石を互いに異なる極としている。これにより、対向する磁石同士には、引き合う力が発生し、反発しあう力は発生しない。また、第１ロータディスクの厚み方向での磁極の関係も同様となる。このため、滑らかな磁束の流れを形成しやすくなり、伝達効率の向上を図ることができる。
また、この態様に係る動力伝達装置では、上記優位性に加え、第１ロータディスクと第２ロータディスクと第２回転軸と第３ロータディスクとの各一部でのループで、磁束の流れを形成することができる。これにより伝達効率のさらなる向上を図ることができるという優位性も得ることができる。
また、この態様に係る動力伝達装置では、上記優位性に加え、形成された磁束の流れにおいて、磁束漏れを少なくすることができ、伝達効率のさらなる向上を図ることができるという優位性も得ることができる。
【００１３】
以上のように、本態様に係る動力伝達装置は、伝達ロスの低減を図ることができるとともに、高い信頼性を実現することができる。
【００２０】
また、本発明の別態様に係る動力伝達装置では、上記態様の構成において、第１ロータディスクを平面視する場合における、複数の第１磁石の配置に係るピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）をＤ１とし、第２ロータディスクを平面視する場合における、複数の第２磁石の配置に係るピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）をＤ２とし、第３ロータディスクを平面視する場合における、複数の第３磁石の配置に係るピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）をＤ３とするとき、Ｄ２およびＤ３に対して、Ｄ１が大きい、とすることもできる。
【００２１】
この態様に係る動力伝達装置では、上記優位性に加え、減速機あるいは増速機としての機能を得ることができる。この場合、特に、入力回転数が超高回転（例えば、１０００００ｒｐｍ以上）の場合などには、第１回転軸および第２回転軸、あるいはこれらの軸受に対する第１方向（軸方向）への負荷の低減を図ることで、構造的に大きな減速比または増速比を実現するのに好適である。
【００２２】
また、上記態様に係る動力伝達装置では、Ｄ２およびＤ３に対してＤ１が大きい構成としているので、第１ロータディスクに対して、第２ロータディスクおよび第３ロータディスクの直径を小径とすることができる。このため、本態様に係る動力伝達装置では、１枚の大径ディスクと２枚の小径ディスクとの組み合わせとすることで、２枚の大径ディスクと１枚の小径ディスクとの組み合わせとする場合に比べて、軽量化を図ることができる。
【００２３】
また、本発明の別態様に係る動力伝達装置では、上記態様の構成において、第２ロータディスクに配置の複数の第２磁石、および第３ロータディスクに配置の複数の第３磁石のそれぞれが、４極、６極、８極の何れかである、とすることもできる。
【００２４】
この態様に係る動力伝達装置では、上記優位性に加え、磁石同士の対向領域において、小径の第２ロータディスクおよび第３ロータディスクに各々配置の第２磁石および第３磁石をより広い面積で使うことができるという優位性も得ることができる。また、第１磁石と第２磁石および第３磁石の対向領域において、第１ロータおよび第２ロータの回転に伴う、磁石の同極同士の重なり部分の面積を小さくすることができる。これより、第１ロータディスクと第２ロータディスクおよび第３ロータディスクとの間での第１方向で作用する負の力を小さくすることができ、高トルクの伝達を実現するのに好適である。
【００２５】
また、本発明の別態様に係る動力伝達装置では、上記態様の構成において、複数の第１磁石、および複数の第２磁石、および複数の第３磁石のそれぞれが極異方性磁石である、とすることもできる。
【００２６】
この態様に係る動力伝達装置では、Ｎ極とＳ極との境界近辺の磁束交換面で磁束がより滑らかに流れ、各磁極の中心付近ではより大きな磁束が流れるようになる。よって、この態様に係る動力伝達装置では、上記優位性に加え、伝達効率のより一層の向上を図ることができるとともに、高トルクの伝達を実現するために優れる。
【００２７】
また、本発明の別態様に係る動力伝達装置では、上記態様の構成に加え、第３ロータおよび第４ロータを備える。第３ロータは、第１方向に延び、かつ、第１回転軸および第２回転軸に対して第２方向に間隔をあけて配置されてなる第３回転軸と、第３回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第１方向において第２ロータディスクと第３ロータディスクとの間に配置されてなる第４ロータディスクと、第３回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第４ロータディスクと第１方向に間隔をあけて配置されてなる第５ロータディスクと、第３回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第１方向において第５ロータディスクを挟んで第４ロータディスクとは反対側に、第５ロータディスクと第１方向に間隔をあけて配置されてなる第６ロータディスクと、第４ロータディスクの一方の主面の外縁部、および第４ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第４磁石と、第５ロータディスクにおける第１方向の第６ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第５磁石と、第６ロータディスクにおける第１方向の第５ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第６磁石と、を有する。
【００２８】
第４ロータは、第１方向に延び、かつ、第１回転軸および第３回転軸に対して第２方向に間隔をあけて配置されてなる第４回転軸と、第４回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第１方向において第５ロータディスクと第６ロータディスクとの間に配置されてなる第７ロータディスクと、第７ロータディスクの一方の主面の外縁部、および第７ロータディスクの他方の主面の外縁部に平面視円環状に配置されてなる複数の第７磁石と、を有する。
【００２９】
また、第１ロータは、上記構成に加え、第１回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第１ロータディスクと第１方向に間隔をあけて配置されてなる第８ロータディスクと、第１回転軸に固定され、第２方向を径方向とし、かつ、第１方向において第７ロータディスクを挟んで第８ロータディスクとは反対側に、第８ロータディスクと第１方向に間隔をあけて配置されてなる第９ロータディスクと、第８ロータディスクにおける第１方向の第７ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第８磁石と、第９ロータディスクにおける第１方向の第７ロータディスクの側の主面の外縁部に、平面視円環状に配置されてなる複数の第９磁石と、を有する。
【００３０】
そして、本態様に係る動力伝達装置では、複数の第４磁石の一部と、複数の第２磁石の一部および複数の第３磁石の一部とが互いに間隔をあけた状態で対向し、複数の第７磁石の一部と、複数の第５磁石の一部および複数の第６磁石の一部とが互いに間隔をあけた状態で対向し、複数の第７磁石の一部と、複数の第８磁石の一部および複数の第９磁石の一部とが互いに間隔をあけた状態で対向する。これより、第２ロータと第３ロータとは、複数の第４磁石と、複数の第２磁石および複数の第３磁石との磁力をもって同期した状態で連動し、第４ロータと第１ロータおよび第３ロータとは、複数の第７磁石と、複数の第５磁石および複数の第６磁石および複数の第８磁石および複数の第９磁石との磁力をもって同期した状態で連動する。
【００３１】
本態様に係る動力伝達装置では、上記構成により、第２ロータの第２回転軸および第４ロータの第４回転軸の一方の回転駆動力が、第１ロータの第１回転軸と第３ロータの第３回転軸に分割され、第２ロータの第２回転軸および第４ロータの第４回転軸の他方に統合されて伝達される。
【００３２】
この態様に係る動力伝達装置では、第２ロータと第４ロータとの間での動力伝達が、その動力伝達経路の途中で、第１ロータと第２ロータとに分割された状態で実行され、特に高トルクの伝達などに優位である。また、第２ロータおよび第４ロータに対する、第１ロータおよび第３ロータの配置により、対称的な配置とすることができ、装置全体としての不所望なモーメントの発生を抑制することもできる。
【００３３】
本態様に係る駆動装置は、回転駆動力を発生する駆動源と、駆動源からの回転駆動力を伝達する動力伝達装置と、を備え、動力伝達装置として、上記の何れかの態様に係る動力伝達装置を備える、ことを特徴とする。
【００３４】
この態様に係る駆動装置では、駆動源で発生した回転駆動力を、少ないロスで伝達し出力することができる。特に、駆動源として回転数が超高回転（例えば、１０００００ｒｐｍ以上）の電動モータなどを用いる場合には、高い伝達効率の実現という観点から好適である。
【００３５】
また、上記同様に、動力伝達装置における第１方向へ連続的に負荷がかかることが抑制され、高い信頼性を得ることもできる。
【発明の効果】
【００３６】
上記各態様に係る動力伝達装置および駆動装置では、伝達ロスの低減を図ることができるとともに、高い信頼性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第1実施形態に係る動力伝達装置１の構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、大径のロータディスク１１１の模式平面図であり、（ｂ）は、小径のロータディスク１０１の模式平面図である。
【図３】図１のＢ部分を抜き出して拡大した部分拡大図である。
【図４】（ａ）は、ロータディスクを示す模式斜視図であり、（ｂ）は、Ｃ部を抜き出して拡大した部分拡大図であり、（ｃ）は、磁石ＭＧ１における磁束方向を示す模式図であり、（ｄ）は、磁石ＭＧ２における磁束方向を示す模式図であり、（ｅ）は、（ｃ）のＤ１−Ｄ１断面での磁力線を示す模式図であり、（ｆ）は、（ｄ）のＤ２−Ｄ２断面での磁力線を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、極異方性磁石における磁力線を示す模式図であり、（ｂ）は、等方性磁石における磁力線を示す模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置２の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置３の構成を示す模式図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、４極構成の小径ロータディスクを採用した場合における大径ロータディスクとの関係を示す模式図であり、（ｃ）、（ｄ）は、２極構成の小径ロータディスクを採用した場合における大径ロータディスクとの関係を示す模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る駆動装置５の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい数例の実施形態について詳述する。
【００３９】
[第１実施形態]
１．全体構成
本実施形態に係る動力伝達装置１の全体構成について、図１を用い説明する。なお、図１では、骨子となる部材のみを抽出して図示しており、その他の部材（例えば、軸受などの部材）の図示を省略している。
【００４０】
図１に示すように、動力伝達装置１は、３つのロータ１０，１１，１２を備える。ロータ１０は、Ｘ軸方向に延びる回転軸１００と、回転軸１００に固定され、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とする２枚のロータディスク１０１，１０２を有する。これらロータディスク１０１，１０２は、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。また、ロータ１０には、ロータディスク１０１のＸ軸方向右側の主面１０１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石１０３、およびロータディスク１０２のＸ軸方向左側の主面１０２ａにおける外縁部に配置された複数の磁石１０４を有する。
【００４１】
ロータ１１は、Ｘ軸方向に延び、ロータ１０の回転軸１００に対してＺ軸方向に間隔をあけて配置された回転軸１１０を有する。回転軸１１０には、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とする３枚のロータディスク１１１，１１２，１１３が固定されている。これらのロータディスク１１１，１１２，１１３についても、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。ロータディスク１１１は、回転軸１１０に対して、Ｘ軸方向左側で固定されており、Ｘ軸方向における、ロータ１０のロータディスク１０１とロータディスク１０２との間に挟まれる位置に配置されている。
【００４２】
一方、ロータディスク１１２は、回転軸１１０に対して、ロータディスク１１１からＸ軸方向右側に間隔をあけた位置に固定され、ロータディスク１１３は、ロータディスク１１２からさらにＸ軸方向右側に間隔をあけた位置に固定されている。
【００４３】
また、ロータ１１には、ロータディスク１１１のＸ軸方向左側の主面１１１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石１１４、およびロータディスク１１１のＸ軸方向右側の主面１１１ｂにおける外縁部に配置された複数の磁石１１５、およびロータディスク１１２のＸ軸方向右側の主面１１２ａにおける外縁部に配置された複数の磁石１１６、およびロータディスク１１３のＸ軸方向左側の主面１１３ａにおける外縁部に配置された複数の磁石１１７を有する。
【００４４】
ロータ１２は、Ｘ軸方向に延び、ロータ１１の回転軸１１０に対してＺ軸方向に間隔をあけ、ロータ１０の回転軸１００に対してＸ軸方向に間隔をあけて配置された回転軸１２０を有する。回転軸１２０には、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とするロータディスク１２１が固定されている。ロータディスク１２１についても、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。ロータディスク１２１は、回転軸１２０に対して、Ｘ軸方向における、ロータ１１のロータディスク１１２とロータディスク１１３との間に挟まれる位置に配置されている。
【００４５】
また、ロータ１２には、ロータディスク１２１のＸ軸方向右側の主面１２１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石１２２、およびロータディスク１２１のＸ軸方向左側の主面１２１ｂにおける外縁部に配置された複数の磁石１２３を有する。
【００４６】
ここで、複数の磁石１０３，１０４，１１４，１１５，１１６，１１７，１２２，１２３については、各ロータディスク１０１，１０２，１１１，１１２，１１３，１２１をＸ軸方向から平面視する場合に、それぞれ円環状に配置されている（図１では、一部の磁石のみを簡略的に図示）。
【００４７】
ロータディスク１１１の主面１１１ａに配置された複数の磁石１１４の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ａ１において、ロータディスク１０１に配置された複数の磁石１０３の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。また、ロータディスク１１１の主面１１１ｂに配置された複数の磁石１１５の一部は、領域Ａ１において、ロータディスク１０２に配置された複数の磁石１０４の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【００４８】
ここで、領域Ａ１において、対向する磁石１１４と磁石１０３は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ａ１において、対向する磁石１１５と磁石１０４は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。また、ロータディスク１１１をその厚み方向に挟んでＸ軸方向に背中合わせに配置された磁石１１４と磁石１１５とは、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【００４９】
ロータディスク１２１に配置された複数の磁石１２２の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ａ２において、ロータディスク１１２に配置された複数の磁石１１６の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。同様に、ロータディスク１２１に配置された複数の磁石１２３の一部は、領域Ａ２において、ロータディスク１１３に配置された複数の磁石１１７の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【００５０】
ここで、領域Ａ２においても、対向する磁石１２２と磁石１１６は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ａ２において、対向する磁石１２３と磁石１１７は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。また、ロータディスク１２１をその厚み方向挟んでＸ軸方向に背中合わせに配置された磁石１２２と磁石１２３とは、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【００５１】
動力伝達装置１は、上記の構成を有することで、動力伝達経路ＰＷ１が形成され、磁気歯車を用いた非接触型の減速機として機能する。例えば、ロータ１０の回転軸１００に回転駆動力が入力された場合（ＩＮ１）、ロータ１１の回転軸１１０に対して低速回転化・高トルク化されて動力伝達され、さらに、ロータ１２の回転軸１２０に対して、低速回転化・高トルク化されて出力される（ＯＵＴ１）。一例として、ロータ１０の回転軸１００の回転数と、ロータ１１の回転軸１１０の回転数と、ロータ１２の回転軸１２０の回転数の比は、１０００００ｒｐｍ：１００００ｒｐｍ：１０００ｒｐｍである。
【００５２】
なお、動力伝達装置１において、回転駆動力の入力と出力を入れ替えると、増速機として機能することになる。
【００５３】
２．ロータディスク１０１，１０２，１１１，１１２，１１３，１２１に対する磁石１０３，１０４，１１４，１１５，１１６，１１７，１２２，１２３の配置形態
ロータディスク１１１，１２１に対する磁石１１４，１１５，１２２，１２３の配置形態について、図２（ａ）を用い説明する。なお、図２（ａ）では、ロータディスク１１１の主面１１１ａに対する磁石１１４の配置形態だけを図示しているが、ロータディスク１１１の主面１１１ｂに対する磁石１１５の配置形態、ロータディスク１２１の主面１２１ａ，１２１ｂに対する磁石１２２，１２３の各配置形態についても同様である。
【００５４】
図２（ａ）に示すように、平面視円盤形状のロータディスク１１１に対しては、主面１１１ａの外縁部に複数の磁石１１４が配置されている。複数の磁石１１４は、周方向にＳ極・Ｎ極が交互に並んでおり、全体として平面視円環状の配置形態をなしている。
【００５５】
なお、本実施形態では、一例として４０極の構成としている。また、本実施形態では、ロータディスク１１１の最外縁部に複数の磁石１１４を配置することとしているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００５６】
次に、ロータディスク１０１，１０２，１１２，１１３に対する磁石１０３，１０４，１１６，１１７の配置形態について、図２（ｂ）を用い説明する。なお、図２（ｂ）では、ロータディスク１０１の主面１０１ａに対する磁石１０３の配置形態だけを図示しているが、ロータディスク１０２の主面１０２ａに対する磁石１０４の配置形態、ロータディスク１１２の主面１１２ａに対する磁石１１６の配置形態、およびロータディスク１１３の主面１１３ａに対する配置形態についても同様である。
【００５７】
図２（ｂ）に示すように、小径の平面視円盤形状のロータディスク１０１に対しても、主面１０１ａの外縁部に複数の磁石１０３が配置されている。複数の磁石１０３は、周方向にＳ極・Ｎ極が交互に並んでおり、全体として平面視円環状の配置形態をなしている。本実施形態では、一例として４極の構成としているが、６極あるいは８極とすることもできる。これは、減速比との関係に基づいて設定することができる。
【００５８】
また、小径のロータディスク１０３に対しても、その最外縁部に複数の磁石１０３を配置することとしているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００５９】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、減速機としての動力伝達装置１では、領域Ａ１における動力伝達経路ＰＷ１（図１を参照。）における下流側のロータディスク１０１への複数の磁石１０３の配置に係るピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）Ｄ１０３に対して、上流側のロータディスク１１１への複数の磁石１１４の配置に係るピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ）Ｄ１１４が大きい。減速比については、ピッチ円直径Ｄ１０３および磁石１０３の数（極数）と、ピッチ円直径Ｄ１１４および磁石１１４の数（極数）との比により規定することができる。
【００６０】
３．領域Ａ１，Ａ２およびその周辺領域での磁束の流れ
本実施の形態に係る動力伝達装置１では、回転軸１００，１１０，１２０、およびロータディスク１０１，１０２，１１１，１１２，１１３，１２１が、磁性材料から構成されている。これにより、図３の破線で囲んで示すように、領域Ａ１，Ａ２およびその周辺領域での磁束の流れＭＦ１を形成することができる。なお、図３では、領域Ａ１での磁束の流れＭＦ１だけを図示しているが、領域Ａ２についても同様に磁束の流れを形成することができる。
【００６１】
さらに、図３に示すように、動力伝達装置１において、磁石１１４と磁石１０３との磁石対向面積、および磁石１１５と磁石１０４との磁石対向面積をＳＯＰとする。ロータディスク１０１の内部磁路面積をＳ１０１とし、ロータディスク１０２の内部磁路面積をＳ１０２とする。そして、回転軸１００におけるＸ軸方向に直交する平面方向での断面積をＳ１００とするとき、本実施形態では、ＳＯＰに対して、Ｓ１０１、Ｓ１０２およびＳ１００が同等以上である。
【００６２】
このように規定することにより、領域Ａ１およびその周辺領域での磁束漏れを少なくすることができる。これにより、伝達効率の向上を図ることができるとともに、大きなトルクの動力を伝達することができる。
【００６３】
４．極異方性磁石の採用
本実施形態に係る動力伝達装置１では、磁石１０３，１０４，１１４，１１５，１１６，１１７，１２２，１２３に等方性磁石を採用することもできるが、極異方性磁石を採用することが好ましい。これについて、図４および図５を用い説明する。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、ロータディスクの外縁部に、その周方向に磁石ＭＧ１と磁石ＭＧ２とが交互に配置された状態を仮定する。磁石ＭＧ１および磁石ＭＧ２は、ともに極異方性磁石であって、一方がＳ極、他方がＮ極である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ部分を拡大した図であり、紙面手前側が磁束交換面側である。
【００６５】
図４（ｃ）に示すように、磁石ＭＧ１では、平面視において、磁束方向が円弧の内側を向き、図４（ｄ）に示すように、磁石ＭＧ２では、平面視において、磁束方向が円弧の外側を向く。
【００６６】
図４（ｃ）のＤ１−Ｄ１断面を示す図４（ｅ）には、磁束が磁束交換面側に向けて収束する方向に向くことがわかる。一方、図４（ｄ）のＤ２−Ｄ２断面を示す図４（ｆ）では、磁束が磁束交換面側から反対側の面に向けて発散する方向に向くことがわかる。
【００６７】
次に、図５（ａ）に示すように、極異方性磁石を採用する場合には、磁力線は磁石表面側で密度が高くなり、大きな磁力が得られることがわかる。
【００６８】
一方、図５（ｂ）に示すように、等方性磁石を採用する場合には、極異方性磁石を採用する場合に比べて、磁石表面側での磁力線の密度が低く、相対的に低い磁力しか得られないことがわかる。
【００６９】
以上より分かるように、本実施形態に係る動力伝達装置１では、極異方性磁石からなる磁石１０３，１０４，１１４，１１５，１１６，１１７，１２２，１２３を採用することにより、Ｎ極とＳ極の境界近辺の磁束交換面側での磁束の流れがより滑らかであり、各極の中心付近でより大きな磁束の流れが形成される。よって、動力伝達装置１は、等方性磁石を採用する場合に比べて、高効率かつ高トルクに動力伝達を行うことができる。
【００７０】
５．優位性
本実施形態に係る動力伝達装置１では、Ｘ軸方向において、ロータ１１のロータディスク１１１が、ロータ１０のロータディスク１０１，１０３の間に配置されている。そして、領域Ａ１において、ロータディスク１１１の主面１１１ａに配置された複数の磁石１１４の一部と、ロータディスク１０１の主面１０１ａに配置された複数の磁石１０３の一部とが間隔をあけて対向し、当該対向部分で磁力が作用する。同様に、ロータディスク１１１の主面１１１ｂに配置された複数の磁石１１５の一部と、ロータディスク１０２の主面１０２ａに配置された複数の磁石１０４の一部とが間隔をあけて対向し、当該対向部分でも磁力が作用する。
【００７１】
このような構成を採用する動力伝達装置１では、ロータ１０およびロータ１１の回転時において、ロータディスク１０１の磁石１０３と、ロータディスク１１１の対向する磁石１１４とが引き合う力と、ロータディスク１０２の磁石１０４と、ロータディスク１１１の対向する磁石１１５とが引き合う力とが、互いに相殺する関係の向きに作用する。よって、動力伝達装置１では、回転軸１００および回転軸１１０にかかるＸ軸方向の力の相殺を図ることができる。ロータ１１とロータ１２との間での動力伝達においても、同様に、回転軸１１０および回転軸１２０にかかるＸ軸方向の力の相殺を図ることができる。なお、このような軸方向に働く力の相殺により、図示を省略している軸受けなどへの負荷も低減することができる。
【００７２】
また、動力伝達装置１は、磁気歯車を用いた非接触型の動力伝達装置であるので、直接的・物理的に接触する歯車を用いた動力伝達装置よりも、伝達ロスの低減を図ることができる。特に、入力回転数が超高回転（例えば、１０００００ｒｐｍ以上）の場合などには、高い伝達効率の実現という観点から好適である。
【００７３】
以上のように、本実施形態に係る動力伝達装置１は、伝達ロスの低減を図ることができるとともに、高い信頼性を実現することができる。
【００７４】
さらに、本実施形態に係る動力伝達装置１では、１枚の大径のロータディスク１１１のＸ軸方向両側に２枚の小径のロータディスク１０１，１０２を配置し、１枚の大径のロータディスク１２１のＸ軸方向両側に２枚の小径のロータディスク１１２，１１３を配置しているので、軽量化を図ることができる。即ち、１枚の大径ロータディスクと２枚の小径ロータディスクとの組み合わせで動力伝達することとしているので、仮に、１枚の小径ロータディスクと２枚の大径ロータディスクとの組み合わせとする場合に比べて、ロータディスクのトータルでの重量低減を図ることができる。
【００７５】
［第２実施形態］
１．全体構成
本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置２の全体構成について、図６を用い説明する。なお、図６でも、骨子となる部材のみを抽出して図示しており、その他の部材（例えば、軸受などの部材）の図示を省略している。また、上記第１実施形態と同一の構成については、説明を省略する。
【００７６】
図６に示すように、動力伝達装置２についても、３つのロータ２０，２１，２２を備える。ロータ２０は、Ｘ軸方向に延びる回転軸２００と、回転軸２００に固定され、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とするロータディスク２０１を有する。ロータディスク２０１も、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。また、ロータ２０には、ロータディスク２０１の一方の主面２０１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石２０２、およびロータディスク２０１の他方の主面２０１ｂにおける外縁部に配置された複数の磁石２０３を有する。
【００７７】
ロータ２１は、Ｘ軸方向に延び、ロータ２０の回転軸２００に対してＺ軸方向に間隔をあけて配置された回転軸２１０を有する。回転軸２１０には、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とする３枚のロータディスク２１１，２１２，２１３が固定されている。これらのロータディスク２１１，２１２，２１３についても、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。ロータディスク２１１は、回転軸２１０に対して、Ｘ軸方向左側で固定されており、Ｘ軸方向における、ロータ２０のロータディスク２０１に対し間隔をあけて左側に隣接する位置に配置されている。
【００７８】
ロータディスク２１２は、回転軸２１０に対して、ロータディスク２１１よりもＸ軸方向右側の位置で固定されており、Ｘ軸方向における、ロータ２０のロータディスク２０１に対し間隔をあけて右側に隣接する位置に配置されている。ロータ２０のロータディスク２０１は、その外周部の一部が、ロータ２１のロータディスク２１１とロータディスク２１２との間に配置されることになる。
【００７９】
一方、ロータディスク２１３は、回転軸２１０に対して、ロータディスク２１２からＸ軸方向右側に間隔をあけた位置に固定されている。
【００８０】
また、ロータ２１には、ロータディスク２１１のＸ軸方向右側の主面２１１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石２１４、およびロータディスク２１２のＸ軸方向左側の主面２１２ａにおける外縁部に配置された複数の磁石２１５、およびロータディスク２１３のＸ軸方向左側の主面２１３ａａにおける外縁部に配置された複数の磁石２１６、およびロータディスク２１３のＸ軸方向右側の主面２１３ｂにおける外縁部に配置された複数の磁石２１７を有する。
【００８１】
ロータ２２は、Ｘ軸方向に延び、ロータ２１の回転軸２１０に対してＺ軸方向に間隔をあけ、ロータ２０の回転軸２００に対してＸ軸方向に間隔をあけて配置された回転軸２２０を有する。回転軸２２０には、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とし、互いにＸ軸方向に間隔をあけて配置されるロータディスク２２１，２２２が固定されている。ロータディスク２２１，２２２についても、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。ロータディスク２２１は、回転軸２２０に対して、Ｘ軸方向における、ロータ２１のロータディスク２１３に対し間隔をあけて左側に隣接する位置に配置されている。ロータディスク２２２は、回転軸２２０に対して、Ｘ軸方向における、ロータ２１のロータディスク２１３に対し間隔をあけて右側に隣接する位置に配置されている。
【００８２】
また、ロータ２２には、ロータディスク２２１のＸ軸方向右側の主面２２１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石２２３、およびロータディスク２２２のＸ軸方向左側の主面２２２ａにおける外縁部に配置された複数の磁石２２４を有する。
【００８３】
ここで、本実施の形態においても、複数の磁石２０２，２０３，２１４，２１５，２１６，２１７，２２３，２２４については、各ロータディスク２０１，２１１，２１２，２１３，２２１，２２２をＸ軸方向から平面視する場合に、それぞれ円環状に配置されている（図２を参照）。
【００８４】
ロータディスク２０１の主面２０１ａに配置された複数の磁石２０２の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ｅ１において、ロータディスク２１１に配置された複数の磁石２１４の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。また、ロータディスク２０１の主面２０１ｂに配置された複数の磁石２０３の一部は、領域Ｅ１において、ロータディスク２１２に配置された複数の磁石２１５の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【００８５】
ここで、領域Ｅ１において、対向する磁石２０２と磁石２１４は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ｅ１において、対向する磁石２０３と磁石２１５は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。また、ロータディスク２０１をその厚み方向に挟んでＸ軸方向に背中合わせに配置された磁石２０２と磁石２０３とは、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【００８６】
ロータディスク２２１に配置された複数の磁石２２３の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ｅ２において、ロータディスク２１３の主面２１３ａに配置された複数の磁石２１６の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。同様に、ロータディスク２２２に配置された複数の磁石２２４の一部は、領域Ｅ２において、ロータディスク２１３の主面２１３ｂに配置された複数の磁石２１７の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【００８７】
ここで、領域Ｅ２においても、対向する磁石２２３と磁石２１６は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ｅ２において、対向する磁石２２４と磁石２１７は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。また、ロータディスク２１３をその厚み方向挟んでＸ軸方向に背中合わせに配置された磁石２１６と磁石２１７とは、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【００８８】
動力伝達装置２についても、上記の構成を有することで、動力伝達経路ＰＷ２が形成され、磁気歯車を用いた非接触型の減速機として機能する。例えば、ロータ２０に回転駆動力が入力された場合（ＩＮ２）、ロータ２１に対して低速回転化・高トルク化されて動力伝達され、さらに、ロータ２２に対して、低速回転化・高トルク化されて出力される（ＯＵＴ２）。本実施形態に係る動力伝達装置２においても、回転駆動力の入力と出力を入れ替えると、増速機として機能することになる。
【００８９】
２．優位性
本実施形態に係る動力伝達装置２でも、ロータ２０およびロータ２１の回転時において、ロータディスク２０１の磁石２０２と、ロータディスク２１１の対向する磁石２１４とが引き合う力と、ロータディスク２０１の磁石２０３と、ロータディスク２１２の対向する磁石２１５とが引き合う力とが、互いに相殺する関係の向きに作用する。よって、動力伝達装置２でも、回転軸２００および回転軸２１０にかかるＸ軸方向の力の相殺を図ることができる。ロータ２１とロータ２２との間での動力伝達においても、同様に、回転軸２１０および回転軸２２０にかかるＸ軸方向の力の相殺を図ることができる。なお、このような軸方向に働く力の相殺により、図示を省略している軸受けなどへの負荷も低減することができる。
【００９０】
また、動力伝達装置２についても、磁気歯車を用いた非接触型の動力伝達装置であるので、直接的・物理的に接触する歯車を用いた動力伝達装置よりも、伝達ロスの低減を図ることができる。
【００９１】
以上より、本実施形態に係る動力伝達装置２でも、伝達ロスの低減を図ることができるとともに、高い信頼性を実現することができる。
【００９２】
［第３実施形態］
１．構成
本実施形態に係る動力伝達装置３の全体構成について、図７を用い説明する。なお、図７においても、骨子となる部材のみを抽出して図示しており、その他の部材（例えば、軸受などの部材）の図示を省略している。
【００９３】
図７に示すように、動力伝達装置３は、４つのロータ３０，３１，３２，３３を備える。ロータ３０は、Ｘ軸方向に延びる回転軸３００と、回転軸３００に固定され、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とする２枚のロータディスク３０１，３０２を有する。これらロータディスク３０１，３０２も、上記第１実施形態および第２実施形態などと同様に、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。
【００９４】
また、ロータ３０には、ロータディスク３０１のＸ軸方向右側の主面３０１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３０３、およびロータディスク３０２のＸ軸方向左側の主面３０２ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３０４を有する。
【００９５】
ロータ３１は、Ｘ軸方向に延び、ロータ３０の回転軸３００に対してＺ軸方向に間隔をあけて配置された回転軸３１０を有する。回転軸３１０には、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とする３枚のロータディスク３１１，３１２，３１３が固定されている。これらのロータディスク３１１，３１２，３１３についても、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。ロータディスク３１１は、回転軸３１０に対して、Ｘ軸方向左側で固定されており、Ｘ軸方向における、ロータ３０のロータディスク３０１とロータディスク３０２との間に挟まれる位置に配置されている。
【００９６】
一方、ロータディスク３１２は、回転軸３１０に対して、ロータディスク３１１からＸ軸方向右側に間隔をあけた位置に固定され、ロータディスク３１３は、ロータディスク３１２からさらにＸ軸方向右側に間隔をあけた位置に固定されている。
【００９７】
また、ロータ３１には、ロータディスク３１１の一方の主面３１１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３１４、およびロータディスク３１１の他方の主面３１１ｂにおける外縁部に配置された複数の磁石３１５、およびロータディスク３１２の主面３１２ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３１６、およびロータディスク３１３の主面３１３ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３１７を有する。
【００９８】
ロータ３２は、Ｘ軸方向に延び、ロータ３０の回転軸３００およびロータ３１の回転軸３１０の双方に対してＺ軸方向に間隔をあけて配置された回転軸３２０を有する。回転軸３２０には、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とする３枚のロータディスク３２１，３２２，３２３が固定されている。これらのロータディスク３２１，３２２，３２３についても、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。ロータディスク３２１は、回転軸３２０に対して、Ｘ軸方向左側で固定されており、Ｘ軸方向における、ロータ３０のロータディスク３０１とロータディスク３０２との間に挟まれる位置に配置されている。この配置を実現するために、動力伝達装置３では、Ｘ軸方向において、ロータ３１のロータディスク３１１とロータ３２のロータディスク３２１とが略同一の位置に配置されている。
【００９９】
一方、ロータディスク３２２は、回転軸３２０に対して、ロータディスク３２１からＸ軸方向右側に間隔をあけた位置に固定され、ロータディスク３２３は、ロータディスク３２２からさらにＸ軸方向右側に間隔をあけた位置に固定されている。
【０１００】
また、ロータ３２には、ロータディスク３２１の一方の主面３２１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３２４、およびロータディスク３２１の他方の主面３２１ｂにおける外縁部に配置された複数の磁石３２５、およびロータディスク３２２の主面３２２ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３２６、およびロータディスク３２３の主面３２３ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３２７を有する。
【０１０１】
ロータ３３は、Ｘ軸方向に延び、Ｚ軸方向においてロータ３１の回転軸３１０とロータ３２の回転軸３２０との間に双方の回転軸３１０，３２０と間隔をあけ、ロータ３０の回転軸３００に対してＸ軸方向に間隔をあけて配置された回転軸３３０を有する。回転軸３３０には、Ｘ軸方向に直交する平面方向を径方向とするロータディスク３３１が固定されている。ロータディスク３３１についても、Ｘ軸方向からの平面視で円盤形状を有する。ロータディスク３３１は、回転軸３２０に対して、Ｘ軸方向における、ロータ３１のロータディスク３１２とロータディスク３１３との間、およびロータ３２のロータディスク３２２とロータディスク３２３との間、に挟まれる位置に配置されている。この配置を実現するため、動力伝達装置３では、Ｘ軸方向において、ロータ３１のロータディスク３１２とロータ３３のロータディスク３２２とが略同一の位置に配置され、ロータ３１のロータディスク３１３とロータ３２のロータディスク３２３とが略同一の位置に配置されている。
【０１０２】
また、ロータ３３には、ロータディスク３３１の一方の主面３３１ａにおける外縁部に配置された複数の磁石３３２、およびロータディスク３３１の他方の主面３３１ｂにおける外縁部に配置された複数の磁石３３３を有する。
【０１０３】
ここで、複数の磁石３０３，３０４，３１４，３１５，３１６，３１７，３２４，３２５，３２６，３２７，３３２，３３３については、各ロータディスク３０１，３０２，３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１をＸ軸方向から平面視する場合に、それぞれ円環状に配置されている（図７でも、一部の磁石のみを簡略的に図示）。
【０１０４】
ロータディスク３１１の主面３１１ａに配置された複数の磁石３１４の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ｆ１において、ロータディスク３０１に配置された複数の磁石３０３の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。また、ロータディスク３１１の主面３１１ｂに配置された複数の磁石３１５の一部は、領域Ｆ１において、ロータディスク３０２に配置された複数の磁石３０４の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【０１０５】
ここで、領域Ｆ１において、対向する磁石３１４と磁石３０３は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ｆ１において、対向する磁石３１５と磁石３０４は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。また、ロータディスク３１１をその厚み方向に挟んでＸ軸方向に背中合わせに配置された磁石３１４と磁石３１５とは、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【０１０６】
ロータディスク３２１の主面３２１ａに配置された複数の磁石３２４の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ｆ２において、ロータディスク３０１に配置された複数の磁石３０３の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。また、ロータディスク３２１の主面３２１ｂに配置された複数の磁石３２５の一部は、領域Ｆ２において、ロータディスク３０２に配置された複数の磁石３０４の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【０１０７】
ここで、領域Ｆ２において、対向する磁石３２４と磁石３０３は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ｆ２において、対向する磁石３２５と磁石３０４は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。また、ロータディスク３２１をその厚み方向に挟んでＸ軸方向に背中合わせに配置された磁石３２４と磁石３２５とは、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【０１０８】
ロータディスク３３１に配置された複数の磁石３３２の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ｆ３において、ロータディスク３１２に配置された複数の磁石３１６の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。同様に、ロータディスク３３１に配置された複数の磁石３３３の一部は、領域Ｆ３において、ロータディスク３１３に配置された複数の磁石３１７の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【０１０９】
ここで、領域Ｆ３においても、対向する磁石３３２と磁石３１６は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ｆ３において、対向する磁石３３３と磁石３１７は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。また、ロータディスク３３１をその厚み方向挟んでＸ軸方向に背中合わせに配置された磁石３３２と磁石３３３とは、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【０１１０】
また、ロータディスク３３１に配置された複数の磁石３３２の一部は、二点鎖線で囲んで示す領域Ｆ４において、ロータディスク３２２に配置された複数の磁石３２６の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。同様に、ロータディスク３３１に配置された複数の磁石３３３の一部は、領域Ｆ４において、ロータディスク３２３に配置された複数の磁石３２７の一部に対して、Ｘ軸方向に間隔をあけた状態で対向する。
【０１１１】
ここで、領域Ｆ４においても、対向する磁石３３２と磁石３２６は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。同様に、領域Ｆ４において、対向する磁石３３３と磁石３２７は、一方がＳ極であって、他方がＮ極である。
【０１１２】
動力伝達装置３は、上記の構成を有することで、動力伝達経路ＰＷ３０が、動力伝達経路ＰＷ３１と動力伝達経路ＰＷ３２に一旦分割され、ロータ３３で動力伝達経路ＰＷ３３に統合される。そして、本実施形態に係る動力伝達装置３も、磁気歯車を用いた非接触型の減速機として機能する。例えば、ロータ３０に回転駆動力が入力された場合（ＩＮ３）、ロータ３１およびロータ３２に対して低速回転化・高トルク化されて動力伝達され、さらに、ロータ３３に対して、低速回転化・高トルク化されて出力される（ＯＵＴ３）。
【０１１３】
なお、動力伝達装置３においても、回転駆動力の入力と出力を入れ替えると、増速機として機能することになる。
【０１１４】
２．優位性
本実施形態に係る動力伝達装置３では、ロータ３０の回転軸３００の回転駆動力が、一旦、ロータ３１の回転軸３１０とロータ３２の回転軸３２０とに分割された状態で実行され（動力伝達経路ＰＷ３１と動力伝達経路ＰＷ３２に分割）、再度、ロータ３３の回転軸３３０で統合される（動力伝達経路ＰＷ３３に統合）。よって、上記第１実施形態と同様の優位性を有するとともに、高トルクの伝達にさらに優位である。また、ロータ３０およびロータ３３に対する、ロータ３１およびロータ３２の配置により、対称的な配置とすることができ、動力伝達に起因する装置全体での不所望なモーメントの発生を抑制することもできる。
【０１１５】
なお、動力伝達装置３において、回転駆動力の入力と出力を入れ替え、増速機として用いる場合にあっても、その動力伝達経路の途中で、一旦、ロータ３１の回転軸３１０とロータ３２の回転軸３２０とに分割されることは同様である。この場合にも、上記同様の優位性が得られる。
【０１１６】
［小径のロータディスクへの磁石の配置数についての考察］
上記第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態では、小径のロータディスク１０１，１０２，１１２，１１３，２０１，２１３，３０１，３０２，３１２，３１３，３２２，３２３へ配置の磁石数を、一例としてＳ極が２つ、Ｎ極が２つの合計４つ、即ち、４極としている。上述のように、６極とすることや８極とすることも可能であるが、２極とすることは高信頼性を実現する上で好ましくない。これについて、図８を用い説明する。
【０１１７】
先ず、４極構成のロータディスクを採用する場合について説明する。
【０１１８】
図８（ａ）に示すように、小径ロータディスクＲＤ２がある位相状態にあるとき、そのＮ極磁石ＭＧＮ２は、大径ロータディスクＲＤ１のＳ極磁石ＭＧＳ１と紙面垂直方向に対向する。この位相状態では、大径ロータディスクＲＤ１のＮ極磁石ＭＧＮ１は、小径ロータディスクＲＤ２のＮ極磁石ＭＧＮ２とは対向していない状態となっている。
【０１１９】
小径ロータディスクＲＤ２を４５°左回転させると、大径ロータディスクＲＤ１が所定角度だけ連動して回転する。回転後の状態を示すのが図８（ｂ）である。図８（ｂ）に示すように、小径ロータディスクＲＤ２が４５°回転し終わった状態では、大径ロータディスクＲＤ１との対向領域における中間部分に、Ｎ極磁石ＭＧＮ２とＳ極磁石ＭＧＳ２との境界が存在することになる。これに対して、大径ロータディスクＲＤ１も同期して回転しているため、小径ロータディスクＲＤ２のＮ極磁石ＭＧＮ２には大径ロータディスクＲＤ１のＳ極磁石ＭＧＳ１が対向し、小径ロータディスクＲＤ２のＳ極磁石ＭＧＳ２には大径ロータディスクＲＤ１のＮ極磁石ＭＧＮ１が対向した状態となる。
【０１２０】
以上より、小径ロータディスクＲＤ２を４極構成とする場合には、小径ロータディスクＲＤ２の磁石ＭＧＳ２、ＭＧＮ２を広い面積で使用することができ、かつ、大径ロータディスクＲＤ１との間で磁石の同極同士が対向する部分の面積を小さくすることができる。よって、対向領域における負の力を小さくすることができ、大きなトルク伝達に好適である。
【０１２１】
次に、２極構成のロータディスクを採用する場合について説明する。
【０１２２】
図８（ｃ）に示すように、小径ロータディスクＲＤ３が所定の位相状態にあるとき、そのＮ極磁石ＭＧＮ４は、大径ロータディスクＲＤ３のＳ極磁石ＭＧＳ３と紙面垂直方向に対向する。この位相状態では、大径ロータディスクＲＤ３のＮ極磁石ＭＧＮ３は、小径ロータディスクＲＤ４のＮ極磁石ＭＧＮ４とは対向していない状態となっている。
【０１２３】
小径ロータディスクＲＤ４を４５°左回転させると、大径ロータディスクＲＤ３が所定角度だけ連動して回転する。回転後の状態を示すのが図８（ｄ）である。図８（ｄ）に示すように、小径ロータディスクＲＤ４が４５°回転し終わった状態では、大径ロータディスクＲＤ３との対向領域において、破線で示す箇所に、Ｎ極磁石ＭＧＮ４とＳ極磁石ＭＧＳ４との境界が存在することになる。これに対して、大径ロータディスクＲＤ３も所定の角度だけ回転しているため、小径ロータディスクＲＤ４のＮ極磁石ＭＧＮ４の一部に対し、大径ロータディスクＲＤ３のＮ極磁石ＭＧＮ３の一部が対向した状態となる。これにより、Ｎ極磁石ＭＧＮ４の一部とＮ極磁石ＭＧＮ３の一部が対向する領域では、互いに反発する力が働くことになる。
【０１２４】
以上より、２極構成の小径ロータディスクＲＤ４を採用する場合には、回転位相によって小径ロータディスクＲＤ４と大径ロータディスクＲＤ３との間で、引き合う力と反発する力とが交互に作用することになる。よって、高い信頼性を実現する上では望ましくない。
【０１２５】
なお、図８（ａ）、（ｂ）では、４極構成の小径ロータディスクＲＤ２を採用したが、６極構成および８極構成でも、高い信頼性を実現することができる。
【０１２６】
［第４実施形態］
第４実施形態に係る駆動装置５について、図９を用い説明する。
【０１２７】
図９に示すように、本実施形態に係る駆動装置５は、上記第１実施形態に係る動力伝達装置１と、駆動モータ５１と、モータ制御器５２と、回転角センサ５３とを備える。このうち、動力伝達装置１については、上述の通りであり、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１２８】
ただし、動力伝達装置１におけるロータ１２の回転軸１２０に対しては、回転角センサ５３が付設されており、回転角信号をモータ制御器５２に送出するための信号路Ｓ１が設けられている。なお、信号路Ｓ１については、有線信号路および無線信号路の何れであってもよい。
【０１２９】
また、駆動モータ５１とモータ制御器５２との間には、モータ制御器５２から電流制御信号を駆動モータ５１に送出するための信号路Ｓ２が設けられている。信号路Ｓ２についても、有線信号路および無線信号路の何れであってもよい。
【０１３０】
ここで、駆動モータ５１には、例えば、リラクタンスモータが採用されている。
【０１３１】
駆動装置５の駆動においては、回転軸１２０に付設された回転角センサからの回転角情報がモータ制御器５２にフィードバックされ、モータ制御器５２は、脱調が発生しないように駆動モータ５１への電流信号を制御する。
【０１３２】
本実施形態に係る駆動装置５では、上記第１実施形態に係る動力伝達装置１をそのまま具備しているので、上記効果を奏することができる。なお、動力伝達装置として、上記第２実施形態に係る動力伝達装置２や、上記第３実施形態に係る動力伝達装置３を採用することもできる。また、回転角センサについては、ロータ１２の回転軸１２０に付設するだけでなく、ロータ１１の回転軸１１０に付設することもできるし、回転軸１１０，１２０の両方に付設することもできる。また、駆動軸である回転軸１００にも付設することとしてもよい。
【０１３３】
［変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態では、それぞれ３つのロータを構成要素として具備することとし、上記第３実施形態では、４つのロータを構成要素として具備することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、２つのロータからなる動力伝達装置や、５つ以上のロータからなる動力伝達装置などとすることなどが可能である。
【０１３４】
また、上記第３実施形態では、動力伝達経路を２分割とする構成を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。３つ以上の動力伝達経路に分割することができる。また、上記第３実施形態では、分割した動力伝達経路を、最終的に一つの動力伝達経路に統合することとしたが、必ずしも最終的に一つの動力伝達経路に統合する必要はない。即ち、２系統の出力取り出しの構成を採用することにしてもよい。
【０１３５】
また、上記第１実施形態から第３実施形態では、１枚のロータディスク１１１，１２１，２０１，２１３，３１１，３２１，３３１を、２枚のロータディスク１０１，１０２，１１２，１１３，２１１，２１２，２２１，２２２，３０１，３０２，３１２，３１３，３２２，３２３で挟み込んだ形態を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、第１ロータに２枚のロータディスクを設け、これに対応する第２ロータに３枚のロータディスクを設けることとしてもよい。この場合、第１ロータの２枚のロータディスクの各間に第２ロータのロータディスクが挿入された形態とすることができる。そして、第１ロータの２枚のロータディスクには、各々の両主面に複数の磁石を配置する。また、第２ロータの端側の２枚のロータディスクには、対向主面側に複数の磁石を配置し、間に配置されるロータディスクには、その両主面に複数の磁石を配置する。これにより、より高トルクの動力伝達が必要な場合にも対応が可能である。そして、組み合わせるロータディスクの枚数については、さらに増やすことも可能である。
【０１３６】
また、上記第１実施形態では、一例として、大径のロータディスク１１１，１２１を４０極とし、小径のロータディスク１０１，１０２，１１２，１１３を４極としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。大径のロータディスクに配置する磁石の極数と、小径のロータディスクに配置する磁石の極数とは、減速比（増速比）により適宜変更が可能である。
【０１３７】
また、上記第４実施形態では、駆動源の一例としてリラクタンスモータを採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ＤＣモータ、誘導モータ、永久磁石式動機モータ（埋め込み磁石型、表面磁石型）、スイッチトリラクタンスモータ、シンクロナスリラクタンスモータなどを採用することもできる。また、駆動源として、電動モータ以外にも、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を採用することもできる。さらに、空圧あるいは油圧のロータリーアクチュエータなどを採用することもできる。
【符号の説明】
【０１３８】
１，２，３  動力伝達装置
５  駆動装置
１０−１２，２０−２２，３０−３３  ロータ
５１  駆動モータ
５２  モータ制御器
５３  回転角センサ
１００，１１０，１２０、２００，２１０，２２０，３００，３１０，３２０，３３０  回転軸
１０１−１０２．１１１−１１３，１２１，２０１，２１１−２１３，２２１−２２２，３０１−３０２，３１１−３１３，３２１−３２３，３３１  ロータディスク
１０３−１０４，１１４−１１７，１２２−１２３，２０２−２０３，２１４−２１７，２２３−２２４，３０３−３０４，３１４−３１７，３２４−３２７，３３２−３３３  磁石
【図１】
0006330844.tif 000002
【図２】
0006330844.tif 000003
【図３】
0006330844.tif 000004
【図４】
0006330844.tif 000005
【図５】
0006330844.tif 000006
【図６】
0006330844.tif 000007
【図７】
0006330844.tif 000008
【図８】
0006330844.tif 000009
【図９】
0006330844.tif 000010