JP7075044B2 - Magnetic gear - Google Patents

Description

本発明は、磁気を利用した歯車により非接触でトルクを伝達する磁気歯車に関する。 The present invention relates to a magnetic gear that transmits torque in a non-contact manner by a gear using magnetism.

一般的な歯車機構は複数の歯車を用い、その歯数比によって変速を行っており、歯同士の接触による振動・騒音が発生するとともに、摩耗による機械的寿命があり、しかも注油などのメンテナンスが必要となる。これに対して、磁気を利用して非接触でトルクを伝達する磁気歯車の開発および実用化が進められている。磁気歯車では非接触でトルク伝達を行うことから上記のような不都合がない。 A general gear mechanism uses multiple gears and shifts gears according to the ratio of the number of teeth. Vibration and noise are generated due to contact between teeth, and there is a mechanical life due to wear, and maintenance such as lubrication is required. You will need it. On the other hand, the development and practical application of magnetic gears that transmit torque in a non-contact manner using magnetism are being promoted. Since the magnetic gear transmits torque in a non-contact manner, it does not have the above-mentioned inconvenience.

磁気歯車の一般的構成としては、例えば特許文献１に示されるように、周方向に複数の磁石を配列したインナー歯車およびアウター歯車と、周方向に複数のポールピースを配列したセンターリングとを備え、内径側から外径側に向かってインナー歯車、センターリングおよびアウター歯車の順で同心かつ相対回転可能に構成される。インナー歯車、センターリングおよびアウター歯車のうちいずれか１つを入力部とし、いずれか１つを出力部とし、変速して回転伝達を行う。 As a general configuration of a magnetic gear, for example, as shown in Patent Document 1, an inner gear and an outer gear in which a plurality of magnets are arranged in the circumferential direction and a center ring in which a plurality of pole pieces are arranged in the circumferential direction are provided. The inner gear, center ring, and outer gear are concentrically and relatively rotatable in this order from the inner diameter side to the outer diameter side. One of the inner gear, the center ring, and the outer gear is used as an input unit, and any one of them is used as an output unit to shift gears and transmit rotation.

非特許文献１では、磁気歯車のセンターロータを固定する場合とアウター歯車を固定する場合とでは異なる変速比が得られること、およびそれらの変速比の計算式が開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses that different gear ratios can be obtained between the case where the center rotor of the magnetic gear is fixed and the case where the outer gear is fixed, and the calculation formula of the gear ratios thereof is disclosed.

特開２０１７－２２５２０９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-225209

安藤「磁気歯車の開発動向」、日本ＡＥＭ学会誌、Ｖｏｌ２４、Ｎｏ．２、２０１６年、ｐ．１５―２０Ando "Development Trends of Magnetic Gears", Journal of the Japan Society of Applied Electron, Vol24, No. 2, 2016, p. 15-20

このような磁気歯車では磁気的に非接触でトルクを伝達する構造であることからその伝達トルクに限度があり、伝達可能トルクの一層の向上が望まれている。 Since such a magnetic gear has a structure in which torque is transmitted magnetically in a non-contact manner, the transmission torque is limited, and further improvement in the transferable torque is desired.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、伝達可能トルクを増大させることのできる磁気歯車を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic gear capable of increasing a transmittable torque.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる磁気歯車は、インナーヨークの周方向に複数のインナー磁石を配列したインナー歯車と、前記インナー歯車に対して外周側に相対回転可能に設けられ、非磁性筒体の周方向に複数の軟磁性体を配列したセンターリングと、前記センターリングに対して外周側に相対回転可能に設けられ、アウターヨークの周方向に複数のアウター磁石を配列したアウター歯車と、を有し、前記アウター歯車には、同極が対向する向きで隣接する一対の前記アウター磁石に挟まれた磁極部が複数形成され、前記磁極部を挟む前記一対の前記アウター磁石は、外径側よりも内径側の方が間隔が広くなるように配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the magnetic gear according to the present invention includes an inner gear in which a plurality of inner magnets are arranged in the circumferential direction of the inner yoke and a relative rotation toward the outer peripheral side with respect to the inner gear. A center ring that is possibly provided and has a plurality of soft magnetic materials arranged in the circumferential direction of the non-magnetic cylinder, and a plurality of outers that are rotatably provided on the outer peripheral side with respect to the center ring and are rotatably provided in the circumferential direction of the outer yoke. The outer gear has an outer gear in which magnets are arranged, and the outer gear is formed with a plurality of magnetic pole portions sandwiched between a pair of the outer magnets adjacent to each other in a direction in which the same poles face each other, and the pair of magnetic pole portions sandwiching the magnetic pole portions. The outer magnet is characterized in that the outer magnet is arranged so that the interval is wider on the inner diameter side than on the outer diameter side.

前記アウターヨークは前記アウター磁石が埋め込まれるアウター磁石孔を有し、前記アウター磁石孔は、前記アウターヨークの内周面および外周面の少なくとも一方に開口部を有してもよい。 The outer yoke has an outer magnet hole in which the outer magnet is embedded, and the outer magnet hole may have an opening on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the outer yoke.

前記アウター磁石における一端の縁の少なくとも一部は、前記開口部の縁と一致していてもよい。 At least a part of the edge of one end of the outer magnet may coincide with the edge of the opening.

前記インナー歯車には、同極が対向する向きで隣接する一対の前記インナー磁石に挟まれた磁極部が複数形成され、前記磁極部を挟む前記一対の前記インナー磁石は、内径側よりも外径側の方が間隔が広くなるように配置されていてもよい。 The inner gear is formed with a plurality of magnetic pole portions sandwiched between a pair of inner magnets adjacent to each other so that the same poles face each other. It may be arranged so that the side is wider.

前記インナーヨークは前記インナー磁石が埋め込まれるインナー磁石孔を有し、前記インナー磁石孔は、前記インナーヨークの内周面または外周面の少なくとも一方に開口部を有してもよい。 The inner yoke may have an inner magnet hole in which the inner magnet is embedded, and the inner magnet hole may have an opening on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the inner yoke.

前記インナー磁石における一端の縁の少なくとも一部は、前記開口部の縁と一致していてもよい。 At least a part of the edge of one end of the inner magnet may coincide with the edge of the opening.

また、本発明にかかる磁気歯車は、インナーヨークの周方向に複数のインナー磁石を配列したインナー歯車と、前記インナー歯車に対して外周側に相対回転可能に設けられ、非磁性筒体の周方向に複数の軟磁性体を配列したセンターリングと、前記センターリングに対して外周側に相対回転可能に設けられ、アウターヨークの周方向に複数のアウター磁石を配列したアウター歯車と、を有し、前記インナー歯車には、隣接する一対の前記インナー磁石に挟まれた磁極部が複数形成され、同極が対向する向きで前記磁極部を挟む前記一対の前記インナー磁石は、内径側よりも外径側の方が間隔が広くなるように配置され、前記インナーヨークは前記インナー磁石が埋め込まれるインナー磁石孔を有し、前記インナー磁石孔は、前記インナーヨークの内周面または外周面の少なくとも一方に開口部を有することを特徴とする。 Further, the magnetic gear according to the present invention is provided with an inner gear in which a plurality of inner magnets are arranged in the circumferential direction of the inner yoke so as to be rotatable relative to the inner gear on the outer peripheral side, and is provided in the circumferential direction of the non-magnetic cylinder. It has a center ring in which a plurality of soft magnetic materials are arranged, and an outer gear which is provided so as to be relatively rotatable on the outer peripheral side with respect to the center ring and in which a plurality of outer magnets are arranged in the circumferential direction of the outer yoke. A plurality of magnetic pole portions sandwiched between a pair of adjacent inner magnets are formed in the inner gear, and the pair of inner magnets sandwiching the magnetic pole portions in a direction in which the same poles face each other has an outer diameter rather than the inner diameter side. The inner yoke is arranged so that the distance is wider on the side, the inner yoke has an inner magnet hole in which the inner magnet is embedded, and the inner magnet hole is provided on at least one of the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the inner yoke. It is characterized by having an opening.

前記インナー磁石における一端の縁は、前記開口部の縁と一致していてもよい。 The edge of one end of the inner magnet may coincide with the edge of the opening.

本発明にかかる磁気歯車では、磁極部を挟む一対のアウター磁石は、同極が対向する向きでかつ外径側よりも内径側の方が間隔が広くなるように配置され、または、磁極部を挟む一対のインナー磁石は、同極が対向する向きでかつ内径側よりも外径側の方が間隔が広くなるように配置されている。これにより、磁極部の磁力がセンターリングに指向されやすくなり、アウター歯車、センターリングおよびインナー歯車の間における磁気的作用が強まり、伝達可能トルクを増大させることができる。 In the magnetic gear according to the present invention, the pair of outer magnets sandwiching the magnetic pole portion are arranged so that the same poles face each other and the distance between the inner diameter side is wider than the outer diameter side, or the magnetic pole portions are arranged. The pair of inner magnets to be sandwiched are arranged so that the same poles face each other and the distance between them is wider on the outer diameter side than on the inner diameter side. As a result, the magnetic force of the magnetic pole portion is easily directed to the center ring, the magnetic action between the outer gear, the center ring and the inner gear is strengthened, and the transmittable torque can be increased.

図１は、第１の実施形態にかかる磁気歯車を示す分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view showing a magnetic gear according to the first embodiment. 図２－１は、第１の実施形態にかかる磁気歯車であり、インナー軸が左側の側面から突出するように組み立てられた状態を示す断面図である。FIG. 2-1 is a cross-sectional view showing a state in which the magnetic gear according to the first embodiment is assembled so that the inner shaft protrudes from the left side surface. 図２－２は、第１の実施形態にかかる磁気歯車であり、インナー軸が右側の側面から突出するように組み立てられた状態を示す断面図である。FIG. 2-2 is a cross-sectional view showing a state in which the magnetic gear according to the first embodiment is assembled so that the inner shaft protrudes from the right side surface. 図３は、第１の実施形態にかかる磁気歯車のアウター歯車、インナー歯車およびセンターリングの正面図である。FIG. 3 is a front view of the outer gear, the inner gear, and the center ring of the magnetic gear according to the first embodiment. 図４は、第１の実施形態にかかる磁気歯車のアウター歯車、インナー歯車およびセンターリングの一部拡大正面図である。FIG. 4 is a partially enlarged front view of the outer gear, the inner gear, and the center ring of the magnetic gear according to the first embodiment. 図５は、第２の実施形態にかかる磁気歯車のアウター歯車、インナー歯車およびセンターリングの一部拡大正面図である。FIG. 5 is a partially enlarged front view of the outer gear, the inner gear, and the center ring of the magnetic gear according to the second embodiment. 図６は、第３の実施形態にかかる磁気歯車のアウター歯車、インナー歯車およびセンターリングの正面図である。FIG. 6 is a front view of the outer gear, the inner gear, and the center ring of the magnetic gear according to the third embodiment. 図７は、解析の比較対象である磁気歯車のアウター歯車、インナー歯車およびセンターリングの正面図である。FIG. 7 is a front view of the outer gear, the inner gear, and the center ring of the magnetic gear to be compared in the analysis.

以下に、本発明にかかる磁気歯車の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。以下、方向を識別するために、図１における軸方向を基準として右上方向をＸ１方向、左下方向をＸ２方向とし、各図に方向を示す矢印を表記する。また、内側および内径方向とは回転軸中心を向く方向で、外側または外径方向とはその逆方向とする。さらに、ボルトについてはサイズおよびタイプに拘わらず全てボルトＢと呼ぶ。 Hereinafter, embodiments of the magnetic gear according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. Hereinafter, in order to identify the direction, the upper right direction is the X1 direction and the lower left direction is the X2 direction with respect to the axial direction in FIG. 1, and an arrow indicating the direction is shown in each figure. Further, the inner and inner diameter directions are directions toward the center of the rotation axis, and the outer and outer diameter directions are opposite to each other. Furthermore, all bolts are referred to as bolts B regardless of size and type.

図１、図２－１に示すように、第１の実施形態にかかる磁気歯車１０ａは、アウター歯車体１２と、インナー歯車１４と、センター体１６と、アウター軸１８と、インナー軸２０と、ベース２２とを有する。 As shown in FIGS. 1 and 2-1 the magnetic gear 10a according to the first embodiment includes an outer gear body 12, an inner gear 14, a center body 16, an outer shaft 18, and an inner shaft 20. It has a base 22 and.

アウター歯車体１２はケーシング２４と、アウター歯車２６と、アウター側面部２８とを有する。ケーシング２４は筒体であって、磁気歯車１０ａにおいてベース２２を除く本体部の外枠を形成する。 The outer gear body 12 has a casing 24, an outer gear 26, and an outer side surface portion 28. The casing 24 is a tubular body, and forms the outer frame of the main body of the magnetic gear 10a except for the base 22.

アウター歯車２６はアウターヨーク２６ａと、ＮＬ＝３１極対に対応したアウター磁石２６ｂとを有する。アウター歯車２６では１極対あたり４つの磁石が使用され、全部で１２４（＝３１×４）個のアウター磁石２６ｂが用いられている（図３参照）。つまり、アウター磁石２６ｂの個数は４の倍数になる。アウター歯車２６は低速ロータとも呼ばれる。アウター歯車２６のさらに詳細な構成については後述する。 The outer gear 26 has an outer yoke 26a and an outer magnet 26b corresponding to NL = 31 pole pairs. In the outer gear 26, four magnets are used per pair of poles, and a total of 124 (= 31 × 4) outer magnets 26b are used (see FIG. 3). That is, the number of outer magnets 26b is a multiple of 4. The outer gear 26 is also called a low speed rotor. A more detailed configuration of the outer gear 26 will be described later.

アウター側面部２８は磁気歯車１０ａのＸ１方向側を覆う蓋体であり、複数のボルトＢによりケーシング２４のＸ１方向端面に固定され、アウター歯車２６に対して回転不能で一体的に回転する。アウター側面部２８はインナー軸２０が挿通可能な中心孔２８ａと、等角度に配置された６つのボルト孔である軸固定部２８ｂと、６つのボルト孔であるベース固定部２８ｃとを有する。軸固定部２８ｂはボルトＢによりアウター軸１８を固定可能である。ベース固定部２８ｃは軸固定部２８ｂよりも外径側に配置されており、ボルトＢによりベース２２に固定可能である（図２－２参照）。軸固定部２８ｂとベース固定部２８ｃとの間にはＸ１方向に突出する環状突起２８ｄが設けられ、該環状突起２８ｄよりも内径側は浅い嵌合溝２８ｅが形成されている。軸固定部２８ｂは嵌合溝２８ｅの底部に設けられている。 The outer side surface portion 28 is a lid covering the X1 direction side of the magnetic gear 10a, is fixed to the X1 direction end surface of the casing 24 by a plurality of bolts B, and is non-rotatable and integrally rotates with respect to the outer gear 26. The outer side surface portion 28 has a central hole 28a through which the inner shaft 20 can be inserted, a shaft fixing portion 28b which is six bolt holes arranged at equal angles, and a base fixing portion 28c which is six bolt holes. The shaft fixing portion 28b can fix the outer shaft 18 by the bolt B. The base fixing portion 28c is arranged on the outer diameter side of the shaft fixing portion 28b, and can be fixed to the base 22 by the bolt B (see FIG. 2-2). An annular protrusion 28d protruding in the X1 direction is provided between the shaft fixing portion 28b and the base fixing portion 28c, and a fitting groove 28e shallower on the inner diameter side than the annular protrusion 28d is formed. The shaft fixing portion 28b is provided at the bottom of the fitting groove 28e.

インナー歯車１４はインナーヨーク１４ａと、ＮＨ＝３極対に対応したインナー磁石１４ｂとを有する。インナー歯車１４では１極対あたり４つの磁石が使用され、全部で１２（＝３×４）個のインナー磁石１４ｂが用いられている（図３参照）。つまり、インナー磁石１４ｂの個数は４の倍数になる。インナー歯車１４の中心にはインナー軸２０が挿通して固定されるインナー軸固定孔１５が設けられている。インナー歯車１４は高速ロータとも呼ばれる。インナー歯車１４のさらに詳細な構成については後述する。 The inner gear 14 has an inner yoke 14a and an inner magnet 14b corresponding to NH = 3-pole pair. In the inner gear 14, four magnets are used per pair of poles, and a total of 12 (= 3 × 4) inner magnets 14b are used (see FIG. 3). That is, the number of inner magnets 14b is a multiple of 4. An inner shaft fixing hole 15 through which the inner shaft 20 is inserted and fixed is provided at the center of the inner gear 14. The inner gear 14 is also called a high-speed rotor. A more detailed configuration of the inner gear 14 will be described later.

センター体１６はセンターリング３０と、センター側面部３２とを有する。センターリング３０はポールホルダ３０ａと、ＮＳ＝３４個のポールピース３０ｂとを有する。ポールホルダ３０ａは非磁性体の筒体である。ポールピース３０ｂは軟磁性体であって、ポールホルダ３０ａに対して周方向に等角度に配列されている。インナーヨーク１４ａ、インナー磁石１４ｂ、アウターヨーク２６ａ、アウター磁石２６ｂおよびポールピース３０ｂは、それぞれ軸方向位置と軸方向長さが略等しくなるように設定されている（図２－１参照）。 The center body 16 has a center ring 30 and a center side surface portion 32. The center ring 30 has a pole holder 30a and NS = 34 pole pieces 30b. The pole holder 30a is a non-magnetic cylinder. The pole piece 30b is a soft magnetic material and is arranged at an equal angle in the circumferential direction with respect to the pole holder 30a. The inner yoke 14a, the inner magnet 14b, the outer yoke 26a, the outer magnet 26b, and the pole piece 30b are set so that their axial positions and axial lengths are substantially equal to each other (see FIG. 2-1).

なお、アウター歯車２６におけるアウター磁石２６ｂの極対数ＮＬ、インナー歯車１４におけるインナー磁石１４ｂの極対数ＮＨおよびセンターリング３０におけるポールピース３０ｂの個数ＮＳは、
ＮＳ＝ＮＬ±ＮＨ
という関係が成立するように選定される。
磁気歯車１０ａではＮＳ＝３４、ＮＬ＝３１、ＮＨ＝３であり、
３４＝３１＋３
という関係が成立している。 The pole logarithm NL of the outer magnet 26b in the outer gear 26, the pole logarithm NH of the inner magnet 14b in the inner gear 14, and the number NS of the pole pieces 30b in the center ring 30 are determined.
NS = NL ± NH
Is selected so that the relationship is established.
In the magnetic gear 10a, NS = 34, NL = 31, NH = 3, and so on.
34 = 31 + 3
The relationship is established.

センター側面部３２は磁気歯車１０ａのＸ２方向側を覆う蓋体である。センターリング３０とセンター側面部３２とは一体成形されて相対回転不能であり、センター側面部３２の外周部がセンターリング３０のＸ２方向端面と接続されている。センター側面部３２はインナー軸２０が挿通可能な中心孔３２ａと、等角度に配置された６つのボルト孔である軸固定部３２ｂと、等角度に配置された６つのボルト孔であるベース固定部３２ｃとを有する。軸固定部３２ｂはボルトＢによりアウター軸１８を固定可能である。ベース固定部３２ｃは軸固定部３２ｂよりも外径側に配置されており、ボルトＢによりベース２２に固定される。軸固定部３２ｂとベース固定部３２ｃとの間にはＸ２方向に突出する環状突起３２ｄが設けられ、該環状突起３２ｄよりも内径側は浅い嵌合溝３２ｅが形成されている。軸固定部３２ｂは嵌合溝３２ｅの底部に設けられている。 The center side surface portion 32 is a lid that covers the X2 direction side of the magnetic gear 10a. The center ring 30 and the center side surface portion 32 are integrally molded and cannot rotate relative to each other, and the outer peripheral portion of the center side surface portion 32 is connected to the X2 direction end surface of the center ring 30. The center side surface portion 32 includes a center hole 32a through which the inner shaft 20 can be inserted, a shaft fixing portion 32b which is six bolt holes arranged at equal angles, and a base fixing portion which is six bolt holes arranged at equal angles. It has 32c and. The shaft fixing portion 32b can fix the outer shaft 18 by the bolt B. The base fixing portion 32c is arranged on the outer diameter side of the shaft fixing portion 32b, and is fixed to the base 22 by the bolt B. An annular protrusion 32d protruding in the X2 direction is provided between the shaft fixing portion 32b and the base fixing portion 32c, and a fitting groove 32e shallower on the inner diameter side than the annular protrusion 32d is formed. The shaft fixing portion 32b is provided at the bottom of the fitting groove 32e.

６つの軸固定部３２ｂおよび上記の６つの軸固定部２８ｂは、軸方向から見て同形状かつ同配置であり、それぞれアウター軸１８が固定可能である。６つのベース固定部３２ｃおよび上記の６つのベース固定部２８ｃは、軸方向から見て同形状かつ同配置であり、それぞれベース２２が固定可能である。 The six shaft fixing portions 32b and the above six shaft fixing portions 28b have the same shape and arrangement when viewed from the axial direction, and the outer shaft 18 can be fixed to each of them. The six base fixing portions 32c and the above six base fixing portions 28c have the same shape and the same arrangement when viewed from the axial direction, and the base 22 can be fixed respectively.

センター側面部３２はアウター側面部２８の外周近傍を除く内径側部分と同一の対称構造となっており、中心孔２８ａと中心孔３２ａ、軸固定部２８ｂと軸固定部３２ｂ、ベース固定部２８ｃとベース固定部３２ｃ、環状突起２８ｄと環状突起３２ｄ、および嵌合溝２８ｅと嵌合溝３２ｅはそれぞれ同一形状で同配置となっている。 The center side surface portion 32 has the same symmetrical structure as the inner diameter side portion excluding the vicinity of the outer peripheral side surface portion 28, and includes the center hole 28a and the center hole 32a, the shaft fixing portion 28b and the shaft fixing portion 32b, and the base fixing portion 28c. The base fixing portion 32c, the annular protrusion 28d and the annular protrusion 32d, and the fitting groove 28e and the fitting groove 32e have the same shape and are arranged in the same manner.

アウター軸１８およびインナー軸２０は、駆動機構および従動機構が接続される入出力部である。アウター軸１８はフランジ１８ａと、該フランジ１８ａから一方に突出した軸部１８ｂと、フランジ１８ａに設けられた等間隔で６つの孔１８ｃとを有する。ボルトＢが孔１８ｃを通って軸固定部２８ｂに螺合されると、アウター軸１８はアウター側面部２８に固定され、軸部１８ｂはＸ１方向に突出する。フランジ１８ａは嵌合溝２８ｅに嵌合して安定する。アウター軸１８はアウター側面部２８およびセンター側面部３２のいずれにも固定可能でありアウター／センター兼用軸または低速軸とも呼ばれ得るものだが、ここでは単にアウター軸１８と称する。 The outer shaft 18 and the inner shaft 20 are input / output units to which a drive mechanism and a driven mechanism are connected. The outer shaft 18 has a flange 18a, a shaft portion 18b protruding from the flange 18a on one side, and six holes 18c provided in the flange 18a at equal intervals. When the bolt B is screwed into the shaft fixing portion 28b through the hole 18c, the outer shaft 18 is fixed to the outer side surface portion 28, and the shaft portion 18b projects in the X1 direction. The flange 18a is fitted into the fitting groove 28e and is stabilized. The outer shaft 18 can be fixed to either the outer side surface portion 28 or the center side surface portion 32 and can also be called an outer / center combined shaft or a low speed shaft, but here, it is simply referred to as an outer shaft 18.

インナー軸２０は長尺な円柱軸形状であって、インナー軸固定孔１５に対して機械的（例えば、キー、スプライン、Ｄカット構造）に接続され、インナー歯車１４に対して回転不能で一体的に回転する。インナー軸２０はインナー軸固定孔１５に対して着脱可能で、軸方向逆向きに組み替え可能な構成となっている。インナー軸２０のＸ１方向端部近傍はアウター側面部２８の中心孔２８ａに対してベアリング３４ａで軸支されている。インナー軸２０のほぼ中心部はセンター側面部３２の中心孔３２ａに対してベアリング３４ｂで軸支されている。ベアリング３４ａ，３４ｂの内輪とインナー歯車１４との間にはそれぞれスペーサ３６ａ，３６ｂが介挿されている。ベアリング３４ａ，３４ｂはスナップリング３８ａ，３８ｂにより抜け止め処理されている。インナー歯車１４はベアリング３４ａ、３４ｂによりアウター歯車体１２およびセンター体１６に対して相対回転可能となっている。インナー軸２０は高速軸とも呼ばれ得る。 The inner shaft 20 has a long cylindrical shaft shape, is mechanically connected to the inner shaft fixing hole 15 (for example, a key, a spline, and a D-cut structure), and is non-rotatable and integral with the inner gear 14. Rotate to. The inner shaft 20 is removable from the inner shaft fixing hole 15 and can be rearranged in the opposite direction in the axial direction. The vicinity of the end portion of the inner shaft 20 in the X1 direction is pivotally supported by a bearing 34a with respect to the central hole 28a of the outer side surface portion 28. A substantially central portion of the inner shaft 20 is pivotally supported by a bearing 34b with respect to the central hole 32a of the center side surface portion 32. Spacers 36a and 36b are interposed between the inner ring of the bearings 34a and 34b and the inner gear 14, respectively. The bearings 34a and 34b are treated with snap rings 38a and 38b to prevent them from coming off. The inner gear 14 can rotate relative to the outer gear body 12 and the center body 16 by the bearings 34a and 34b. The inner shaft 20 may also be referred to as a high speed shaft.

アウター側面部２８の一部とセンターリング３０のＸ１方向端内周面との間にはベアリング４０ａが設けられている。センター側面部３２のＸ２方向端外周面とケーシング２４のＸ２方向端内周面との間にはベアリング４０ｂが設けられている。ベアリング４０ａ，４０ｂによりアウター歯車体１２とセンター体１６とは相対回転可能となっている。 A bearing 40a is provided between a part of the outer side surface portion 28 and the inner peripheral surface of the X1 direction end of the center ring 30. A bearing 40b is provided between the outer peripheral surface of the X2 direction end of the center side surface portion 32 and the inner peripheral surface of the X2 direction end of the casing 24. The bearings 40a and 40b allow the outer gear body 12 and the center body 16 to rotate relative to each other.

ベース２２は固定台としての機能を備え、側面視でＬ字形状であって側板２２ａとベース板２２ｂとを有する。側板２２ａは、ベース板２２ｂと直交して立設している。側板２２ａは、中心に設けられた軸挿通孔２２ｃと、該軸挿通孔２２ｃの周囲で等角度に設けられた６つの孔２２ｄとを有する。ボルトＢが孔２２ｄを通ってベース固定部３２ｃに螺合されると、ベース２２はセンター側面部３２に固定される。軸挿通孔２２ｃはアウター軸１８、フランジ１８ａおよびインナー軸２０が挿通可能な径となっている。軸挿通孔２２ｃの一端には浅い環状切欠２２ｅが設けられ、該環状切欠２２ｅには環状突起２８ｄまたは環状突起３２ｄが嵌合可能となっている。軸挿通孔２２ｃと嵌合溝２８ｅ，３２ｅとは同径となっている。 The base 22 has a function as a fixed base, is L-shaped in a side view, and has a side plate 22a and a base plate 22b. The side plate 22a stands orthogonal to the base plate 22b. The side plate 22a has a shaft insertion hole 22c provided in the center and six holes 22d provided at equal angles around the shaft insertion hole 22c. When the bolt B is screwed into the base fixing portion 32c through the hole 22d, the base 22 is fixed to the center side surface portion 32. The shaft insertion hole 22c has a diameter through which the outer shaft 18, the flange 18a and the inner shaft 20 can be inserted. A shallow annular notch 22e is provided at one end of the shaft insertion hole 22c, and the annular protrusion 28d or the annular protrusion 32d can be fitted into the annular notch 22e. The shaft insertion hole 22c and the fitting grooves 28e and 32e have the same diameter.

図２－１に示すように、アウター軸１８はアウター歯車体１２のアウター側面部２８に固定されて軸部１８ｂはＸ１方向に突出する。インナー軸２０はインナー歯車１４のインナー軸固定孔１５に固定され、中心孔３２ａおよび軸挿通孔２２ｃを通ってＸ２方向に突出するように組み立てられている。アウター軸１８とインナー軸２０とは同軸構造となる。ベース２２はセンター体１６のセンター側面部３２に固定される。磁気歯車１０ａはこのように組み立てられることにより、アウター軸１８が一体固定されたアウター歯車体１２が低速側入出力部となり、インナー軸２０が一体固定されたインナー歯車１４が高速側入出力部となる。アウター軸１８とインナー軸２０との間は、アウター歯車体１２、インナー歯車１４およびセンターリング３０の磁気的作用によって変速されて回転のトルクが伝達される。 As shown in FIG. 2-1 the outer shaft 18 is fixed to the outer side surface portion 28 of the outer gear body 12, and the shaft portion 18b projects in the X1 direction. The inner shaft 20 is fixed to the inner shaft fixing hole 15 of the inner gear 14, and is assembled so as to project in the X2 direction through the center hole 32a and the shaft insertion hole 22c. The outer shaft 18 and the inner shaft 20 have a coaxial structure. The base 22 is fixed to the center side surface portion 32 of the center body 16. By assembling the magnetic gear 10a in this way, the outer gear body 12 to which the outer shaft 18 is integrally fixed becomes the low speed side input / output unit, and the inner gear 14 to which the inner shaft 20 is integrally fixed becomes the high speed side input / output unit. Become. The torque of rotation is transmitted between the outer shaft 18 and the inner shaft 20 by shifting gears by the magnetic action of the outer gear body 12, the inner gear 14, and the center ring 30.

このとき、アウター軸１８を入力側、インナー軸２０を出力側とした場合の変速比Ｇｒは以下の式で求められる。
Ｇｒ＝－ＮＬ／ＮＨ＝－３１／３＝－１０．３３
つまり、変速比Ｇｒの絶対値は１０．３３であり、マイナス符号であるから回転方向は逆向きとなる。 At this time, the gear ratio Gr when the outer shaft 18 is on the input side and the inner shaft 20 is on the output side can be obtained by the following equation.
Gr = -NL / NH = -31/3 = -10.33
That is, the absolute value of the gear ratio Gr is 10.33, which is a minus sign, so that the rotation direction is opposite.

一方、図２－２に示すように、アウター軸１８はセンター体１６のセンター側面部３２にも固定可能であり、この場合には軸部１８ｂはＸ２方向に突出する。インナー軸２０はインナー歯車１４のインナー軸固定孔１５に固定され、中心孔２８ａおよび軸挿通孔２２ｃを通ってＸ１方向に突出するように組み立てられる。この場合もアウター軸１８とインナー軸２０とは同軸構造となる。ベース２２はアウター歯車体１２のアウター側面部２８に固定される。磁気歯車１０ａはこのように組み立てられることにより、アウター軸１８が一体固定されたセンター体１６が低速側入出力部となり、インナー軸２０が一体固定されたインナー歯車１４が高速側入出力部となる。アウター軸１８とインナー軸２０との間は、アウター歯車体１２、インナー歯車１４およびセンターリング３０の磁気的作用によって変速されて回転のトルクが伝達される。 On the other hand, as shown in FIG. 2-2, the outer shaft 18 can also be fixed to the center side surface portion 32 of the center body 16, and in this case, the shaft portion 18b protrudes in the X2 direction. The inner shaft 20 is fixed to the inner shaft fixing hole 15 of the inner gear 14, and is assembled so as to project in the X1 direction through the center hole 28a and the shaft insertion hole 22c. Also in this case, the outer shaft 18 and the inner shaft 20 have a coaxial structure. The base 22 is fixed to the outer side surface portion 28 of the outer gear body 12. By assembling the magnetic gear 10a in this way, the center body 16 to which the outer shaft 18 is integrally fixed becomes the low speed side input / output unit, and the inner gear 14 to which the inner shaft 20 is integrally fixed becomes the high speed side input / output unit. .. The torque of rotation is transmitted between the outer shaft 18 and the inner shaft 20 by shifting gears by the magnetic action of the outer gear body 12, the inner gear 14, and the center ring 30.

このとき、変速比Ｇｒは以下の式で求められる。
Ｇｒ＝ＮＳ／ＮＨ＝３４／３＝＋１１．３３
つまり、変速比Ｇｒの絶対値は１１．３３であり、プラス符号であるから回転方向は順向きとなる。なお、磁気歯車１０ａ～１０ｃの磁気作用で変速動作が得られる原理については、例えば特許文献１や非特許文献１に示されているように公知であるからここでは説明を省略する。 At this time, the gear ratio Gr is calculated by the following equation.
Gr = NS / NH = 34/3 = + 11.33
That is, the absolute value of the gear ratio Gr is 11.33, and since it is a plus sign, the rotation direction is forward. The principle of obtaining a speed change operation by the magnetic action of the magnetic gears 10a to 10c is known, for example, as shown in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, and thus description thereof will be omitted here.

インナー歯車１４およびアウター歯車２６の構造について図３および図４を参照しながらさらに詳細に説明する。 The structures of the inner gear 14 and the outer gear 26 will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.

図３および図４に示すように、アウターヨーク２６ａおよびインナーヨーク１４ａは筒体であることから、それぞれの内周面および外周面は回転軸中心の円周面であって無駄な凹凸がない。したがって、インナーヨーク１４ａの外周面とセンターリング３０の内周面との隙間は十分に狭く、またアウターヨーク２６ａの内周面とセンターリング３０の外周面との隙間は十分に狭い。特に後述する磁極部２６ｄおよび磁極部１４ｄとセンターリング３０との隙間が狭く、それぞれ磁気の力を作用させやすい。 As shown in FIGS. 3 and 4, since the outer yoke 26a and the inner yoke 14a are tubular bodies, their inner peripheral surfaces and outer peripheral surfaces are circumferential surfaces at the center of the rotation axis, and there is no useless unevenness. Therefore, the gap between the outer peripheral surface of the inner yoke 14a and the inner peripheral surface of the center ring 30 is sufficiently narrow, and the gap between the inner peripheral surface of the outer yoke 26a and the outer peripheral surface of the center ring 30 is sufficiently narrow. In particular, the gap between the magnetic pole portion 26d and the magnetic pole portion 14d, which will be described later, and the center ring 30 is narrow, and it is easy to apply a magnetic force to each of them.

アウター歯車２６のアウターヨーク２６ａは軟磁性体であり、ケーシング２４の内周面に固定された筒体である。アウターヨーク２６ａは、アウター磁石孔２６ｃと、磁極部２６ｄと、ブリッジ２６ｅと、挟持部２６ｆとを有する。 The outer yoke 26a of the outer gear 26 is a soft magnetic material, and is a tubular body fixed to the inner peripheral surface of the casing 24. The outer yoke 26a has an outer magnet hole 26c, a magnetic pole portion 26d, a bridge 26e, and a holding portion 26f.

磁極部２６ｄは、内径側のセンターリング３０に対して磁束を指向させる疑似的な磁極として作用する部分であり、ＮＬ＝３１極対に対応して６２か所設けられている。このうち１つおきの３２か所がＮ極であり、他の３２か所がＳ極である。図４では磁極部２６ｄのうちＮ極となる所を符号２６ｄｎで識別し、Ｓ極となる所を符号２６ｄｓで識別している。なお、図４、図５では理解が容易となるようにアウター磁石２６ｂおよびインナー磁石１４ｂにおいてＮ極をドット地、Ｓ極を白地として識別している。 The magnetic pole portions 26d are portions that act as pseudo magnetic poles that direct the magnetic flux with respect to the center ring 30 on the inner diameter side, and are provided at 62 locations corresponding to NL = 31 pole pairs. Of these, every other 32 locations are N poles, and the other 32 locations are S poles. In FIG. 4, the portion of the magnetic pole portion 26d that becomes the N pole is identified by the reference numeral 26dn, and the portion that becomes the S pole is identified by the reference numeral 26ds. In FIGS. 4 and 5, the N pole is identified as a dot ground and the S pole is identified as a white background in the outer magnet 26b and the inner magnet 14b for easy understanding.

アウター磁石孔２６ｃはアウター磁石２６ｂが埋め込まれて収容される孔であり、アウターヨーク２６ａの内周面側に開口部２６ｇを有する。アウター磁石２６ｂはアウター磁石孔２６ｃと同形状であって、開口部２６ｇ以外の３辺はアウター磁石孔２６ｃと隙間なく接しており、その内側端部は開口部２６ｇの縁２６ｈと一致している。 The outer magnet hole 26c is a hole in which the outer magnet 26b is embedded and accommodated, and has an opening 26g on the inner peripheral surface side of the outer yoke 26a. The outer magnet 26b has the same shape as the outer magnet hole 26c, and the three sides other than the opening 26g are in contact with the outer magnet hole 26c without a gap, and the inner end thereof coincides with the edge 26h of the opening 26g. ..

アウター磁石２６ｂおよびアウター磁石孔２６ｃは矩形で、アウターヨーク２６ａに対して径方向に対してやや傾斜した向きに長尺で、かつ外径側よりも内径側の方が間隔が広くなるような略Ｖ字形状に配置されている。個々の磁極部２６ｄは周方向両側をアウター磁石２６ｂで挟まれており、かつ外径側よりも内径側の方が間隔が広くなるような狭い略扇形状である。 The outer magnet 26b and the outer magnet hole 26c are rectangular, are long in a direction slightly inclined with respect to the outer yoke 26a in the radial direction, and are abbreviated so that the distance is wider on the inner diameter side than on the outer diameter side. It is arranged in a V shape. The individual magnetic pole portions 26d are sandwiched between outer magnets 26b on both sides in the circumferential direction, and have a narrow substantially fan shape such that the distance between the inner diameter side is wider than the outer diameter side.

アウター磁石２６ｂは短尺方向に着磁されており、磁極部２６ｄを挟んで同極が対向する向きとなっている。図４ではＮ極の磁極部２６ｄｎを挟んでいるアウター磁石２６ｂのＮ極側部分を符号２６ｂｎで識別し、Ｓ極の磁極部２６ｄｓを挟んでいるアウター磁石２６ｂのＳ極側部分を符号２６ｂｓで識別している。すなわち、一対のアウター磁石２６ｂｎは磁極部２６ｄｎを挟んでＮ極同士が対向しており、一対のアウター磁石２６ｂｓは磁極部２６ｄｓを挟んでＳ極同士が対向している。 The outer magnet 26b is magnetized in the short direction, and the same poles face each other with the magnetic pole portion 26d interposed therebetween. In FIG. 4, the N-pole side portion of the outer magnet 26b sandwiching the N-pole magnetic pole portion 26dn is identified by the reference numeral 26bn, and the S-pole side portion of the outer magnet 26b sandwiching the S-pole magnetic pole portion 26ds is designated by the reference numeral 26bs. I have identified. That is, the pair of outer magnets 26bn have N poles facing each other with the magnetic pole portion 26dn interposed therebetween, and the pair of outer magnets 26bs have the S poles facing each other with the magnetic pole portions 26ds interposed therebetween.

アウター磁石２６ｂｎ同士またはアウター磁石２６ｂｓ同士で挟まれる部分が磁極部２６ｄであり、アウター磁石２６ｂｎとアウター磁石２６ｂｓで挟まれる三角部分が挟持部２６ｆとなる。隣り合う磁極部２６ｄと挟持部２６ｆは外側でブリッジ２６ｅにより相互に接続されている。 The portion sandwiched between the outer magnets 26bn or the outer magnets 26bs is the magnetic pole portion 26d, and the triangular portion sandwiched between the outer magnets 26bn and the outer magnets 26bs is the holding portion 26f. The adjacent magnetic pole portions 26d and the sandwiching portion 26f are connected to each other by a bridge 26e on the outside.

このように、磁極部２６ｄは、両側を同極のアウター磁石２６ｂで挟まれており、しかも内径側が広がるような形状であることから強い磁力をセンターリング３０に作用させることができ、伝達トルクが増大する。また、磁極部２６ｄは外径側が十分に狭く形成されており、外側への磁力の漏れが少なく、内径側へ作用する磁力を強めることができる。 As described above, since the magnetic pole portion 26d is sandwiched between the outer magnets 26b having the same poles on both sides and has a shape such that the inner diameter side expands, a strong magnetic force can be applied to the center ring 30 and the transmission torque is increased. Increase. Further, the magnetic pole portion 26d is formed so that the outer diameter side is sufficiently narrow, the leakage of the magnetic force to the outside is small, and the magnetic force acting on the inner diameter side can be strengthened.

上記のように、アウター磁石孔２６ｃは内周面側に開口部２６ｇを有している。アウター磁石孔２６ｃを形成する３辺のうち長尺方向の二辺は平行線であり、平行線のまま内側に開口していて開口部２６ｇには凹凸がない。また、アウター磁石孔２６ｃはアウター磁石２６ｂは径方向に対してやや傾斜していることから、開口部２６ｇも周方向に対してやや傾斜している。これにより、アウターヨーク２６ａの内周面で、磁極部２６ｄ以外の部分は２つの開口部２６ｇを二辺とする低い略二等辺三角形の凹部２６ｉが形成されている。 As described above, the outer magnet hole 26c has an opening 26g on the inner peripheral surface side. Of the three sides forming the outer magnet hole 26c, two sides in the long direction are parallel lines, and the parallel lines are opened inward, and the opening 26g has no unevenness. Further, since the outer magnet 26b of the outer magnet hole 26c is slightly inclined with respect to the radial direction, the opening 26g is also slightly inclined with respect to the circumferential direction. As a result, on the inner peripheral surface of the outer yoke 26a, a recess 26i having a low substantially isosceles triangle having two openings 26g as two sides is formed in a portion other than the magnetic pole portion 26d.

ブリッジ２６ｅは隣り合う磁極部２６ｄと挟持部２６ｆをアウターヨーク２６ａの外周部で接続する幅の狭い部分である。ブリッジ２６ｅにより各磁極部２６ｄと挟持部２６ｆが相互に接続され、アウターヨーク２６ａは一体構成になるとともに強度が確保される。ブリッジ２６ｅの幅は十分に狭く形成されていることからＮ極からＳ極への磁束の短絡的導通を抑制し、磁極部２６ｄの磁束強度が維持される。アウター磁石２６ｂがアウターヨーク２６ａに対してこのように埋め込まれているアウター歯車２６はＩＰＭ型（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ、磁石埋め込み型）である。 The bridge 26e is a narrow portion that connects the adjacent magnetic pole portions 26d and the sandwiching portion 26f at the outer peripheral portion of the outer yoke 26a. The magnetic pole portions 26d and the sandwiching portions 26f are connected to each other by the bridge 26e, and the outer yoke 26a is integrally formed and the strength is secured. Since the width of the bridge 26e is formed to be sufficiently narrow, the short-circuit conduction of the magnetic flux from the N pole to the S pole is suppressed, and the magnetic flux strength of the magnetic pole portion 26d is maintained. The outer gear 26 in which the outer magnet 26b is embedded in the outer yoke 26a in this way is an IPM type (Interior Permanent Magnet, magnet embedded type).

インナー歯車１４のインナーヨーク１４ａは軟磁性体であって、円盤形状である。インナーヨーク１４ａは、インナー磁石孔１４ｃと、磁極部１４ｄと、ブリッジ１４ｅと、挟持部１４ｆとを有する。 The inner yoke 14a of the inner gear 14 is a soft magnetic material and has a disk shape. The inner yoke 14a has an inner magnet hole 14c, a magnetic pole portion 14d, a bridge 14e, and a holding portion 14f.

磁極部１４ｄは、外径側のセンターリング３０に対して磁束を指向させる疑似的な磁極として作用する部分であり、ＮＨ＝３極対に対応して６か所設けられている。このうち１つおきの３か所がＮ極であり、他の３か所がＳ極である。図４では磁極部１４ｄのうちＮ極となる所を符号１４ｄｎで識別し、Ｓ極となる所を符号１４ｄｓで識別している。 The magnetic pole portions 14d are portions that act as pseudo magnetic poles that direct the magnetic flux with respect to the center ring 30 on the outer diameter side, and are provided at six locations corresponding to NH = 3 pole pairs. Of these, every other three places are N poles, and the other three places are S poles. In FIG. 4, the portion of the magnetic pole portion 14d that becomes the N pole is identified by the reference numeral 14dn, and the portion that becomes the S pole is identified by the reference numeral 14ds.

インナー磁石孔１４ｃはインナー磁石１４ｂが埋め込まれて収容される孔であり、インナーヨーク１４ａの外周面側に開口部１４ｇを有する。インナー磁石１４ｂはインナー磁石孔１４ｃと同形状であって、開口部１４ｇ以外の３辺はインナー磁石孔１４ｃと隙間なく接しており、その外側端部は開口部１４ｇの縁１４ｈと一致している。 The inner magnet hole 14c is a hole in which the inner magnet 14b is embedded and accommodated, and has an opening 14g on the outer peripheral surface side of the inner yoke 14a. The inner magnet 14b has the same shape as the inner magnet hole 14c, and the three sides other than the opening 14g are in contact with the inner magnet hole 14c without a gap, and the outer end thereof coincides with the edge 14h of the opening 14g. ..

インナー磁石１４ｂおよびインナー磁石孔１４ｃは矩形で、インナーヨーク１４ａに対して径方向に対して４５°傾斜した向きに長尺で、かつ内径側よりも外径側の方が間隔が広くなるような略Ｖ字形状に配置されている。個々の磁極部１４ｄは周方向両側をインナー磁石１４ｂで挟まれており、かつ内径側よりも外径側の方が間隔が広くなるようなやや広い略扇形状である。 The inner magnet 14b and the inner magnet hole 14c are rectangular, are long in a direction inclined by 45 ° with respect to the inner yoke 14a, and have a wider interval on the outer diameter side than on the inner diameter side. It is arranged in a substantially V shape. The individual magnetic pole portions 14d are sandwiched by inner magnets 14b on both sides in the circumferential direction, and have a slightly wide substantially fan shape such that the outer diameter side has a wider interval than the inner diameter side.

インナー磁石１４ｂは短尺方向に着磁されており、磁極部１４ｄを挟んで同極が対向する向きとなっている。図４ではＮ極の磁極部１４ｄｎを挟んでいるインナー磁石１４ｂのＮ極側部分を符号１４ｂｎで識別し、Ｓ極の磁極部１４ｄｓを挟んでいるインナー磁石１４ｂのＳ極側部分を符号１４ｂｓで識別している。すなわち、一対のインナー磁石１４ｂｎは磁極部１４ｄｎを挟んでＮ極同士が対向しており、一対のインナー磁石１４ｂｓは磁極部１４ｄｓを挟んでＳ極同士が対向している。 The inner magnet 14b is magnetized in the short direction, and the same poles face each other with the magnetic pole portion 14d interposed therebetween. In FIG. 4, the N-pole side portion of the inner magnet 14b sandwiching the N-pole magnetic pole portion 14dn is identified by the reference numeral 14bn, and the S-pole side portion of the inner magnet 14b sandwiching the S-pole magnetic pole portion 14ds is designated by the reference numeral 14bs. I have identified. That is, the pair of inner magnets 14bn have N poles facing each other with the magnetic pole portion 14dn interposed therebetween, and the pair of inner magnets 14bs have the S poles facing each other with the magnetic pole portions 14ds interposed therebetween.

一対のインナー磁石１４ｂｎは直交する向きであり、同様に一対のインナー磁石１４ｂｓは直交する向きとなっている。この様に一対のインナー磁石１４ｂｎ，１４ｂｓを直交する向きに配置することにより、磁極部１４ｄに磁束を指向させながら、インナー磁石１４ｂｎ，１４ｂｓの体積を最大にすることが可能となる。 The pair of inner magnets 14bn are in orthogonal directions, and similarly, the pair of inner magnets 14bs are in orthogonal directions. By arranging the pair of inner magnets 14bn and 14bs in the orthogonal directions in this way, it is possible to maximize the volume of the inner magnets 14bn and 14bs while directing the magnetic flux to the magnetic pole portion 14d.

インナー磁石１４ｂｎ同士またはインナー磁石１４ｂｓ同士で挟まれる部分が磁極部１４ｄであり、インナー磁石１４ｂｎとインナー磁石１４ｂｓで挟まれる三角部分が挟持部１４ｆとなる。隣り合う磁極部１４ｄと挟持部１４ｆは内側でブリッジ１４ｅにより相互に接続されている。 The portion sandwiched between the inner magnets 14bn or the inner magnets 14bs is the magnetic pole portion 14d, and the triangular portion sandwiched between the inner magnets 14bn and the inner magnets 14bs is the holding portion 14f. The adjacent magnetic pole portions 14d and the sandwiching portion 14f are internally connected to each other by a bridge 14e.

このように、磁極部１４ｄは、両側を同極のインナー磁石１４ｂで挟まれており、しかも外径側が広がるような形状であることから強い磁力をセンターリング３０に作用させることができ、伝達トルクが増大する。また、磁極部１４ｄは内径側が十分に狭く形成されており、内側への磁力の漏れが少なく、外径側へ作用する磁力を強めることができる。 As described above, since the magnetic pole portion 14d is sandwiched between the inner magnets 14b having the same poles on both sides and has a shape such that the outer diameter side expands, a strong magnetic force can be applied to the center ring 30 and the transmission torque. Will increase. Further, the magnetic pole portion 14d is formed so that the inner diameter side is sufficiently narrow, so that the magnetic force leaks inward is small, and the magnetic force acting on the outer diameter side can be strengthened.

上記のように、インナー磁石孔１４ｃは外周面側に開口部１４ｇを有している。インナー磁石孔１４ｃを形成する３辺のうち長尺方向の二辺は平行線であり、平行線のまま外側に開口していて開口部１４ｇには凹凸がない。また、インナー磁石孔１４ｃは径方向に対して傾斜していることから、開口部１４ｇも周方向に対してやや傾斜している。これにより、インナーヨーク１４ａの外周面で、磁極部１４ｄ以外の部分は２つの開口部１４ｇが傾斜対辺となる低い略台形の凹部１４ｉが形成されている。 As described above, the inner magnet hole 14c has an opening 14g on the outer peripheral surface side. Of the three sides forming the inner magnet hole 14c, two sides in the long direction are parallel lines, and the parallel lines are opened to the outside, and the opening 14g has no unevenness. Further, since the inner magnet hole 14c is inclined in the radial direction, the opening 14g is also slightly inclined in the circumferential direction. As a result, on the outer peripheral surface of the inner yoke 14a, a low substantially trapezoidal concave portion 14i is formed in which the two openings 14g are opposite sides of the inclination in the portion other than the magnetic pole portion 14d.

ブリッジ１４ｅは隣り合う磁極部１４ｄと挟持部１４ｆをインナーヨーク１４ａの内周部で相互に接続する幅の狭い部分である。ブリッジ１４ｅにより磁極部１４ｄと挟持部１４ｆが相互に接続され、インナーヨーク１４ａは一体構成になるとともに強度が確保される。ブリッジ１４ｅの幅は十分に狭く形成されていることからＮ極からＳ極への磁束の短絡的導通を抑制し、磁極部１４ｄの磁束強度が維持される。インナー磁石１４ｂがインナーヨーク１４ａに対してこのように埋め込まれているインナー歯車１４はＩＰＭ型である。 The bridge 14e is a narrow portion that connects the adjacent magnetic pole portions 14d and the sandwiching portions 14f to each other at the inner peripheral portion of the inner yoke 14a. The magnetic pole portion 14d and the sandwiching portion 14f are connected to each other by the bridge 14e, and the inner yoke 14a is integrally formed and the strength is secured. Since the width of the bridge 14e is formed to be sufficiently narrow, the short-circuit conduction of the magnetic flux from the N pole to the S pole is suppressed, and the magnetic flux strength of the magnetic pole portion 14d is maintained. The inner gear 14 in which the inner magnet 14b is embedded in the inner yoke 14a in this way is an IPM type.

このように、磁気歯車１０ａはそれぞれＩＰＭ型構造のアウター歯車２６とインナー歯車１４とを有する。ＩＰＭ型構造では、磁石が各ロータの表面に配置され、磁石の着磁方向が径方向となるＳＰＭ型（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ、表面磁石型）と比較して高トルクが得られる。また渦電流損が少ないため高効率となる。さらに、インナー磁石１４ｂおよびアウター磁石２６ｂは埋め込み構造であるため、遠心力の作用によって外側に剥がされてしまう懸念がなく、高速回転に適する。また、インナー歯車１４およびアウター歯車２６の少なくとも一方をＩＰＭ型構造にすれば、上記の効果が相応に得られる。 As described above, the magnetic gear 10a has an outer gear 26 and an inner gear 14 having an IPM type structure, respectively. In the IPM type structure, a magnet is arranged on the surface of each rotor, and a higher torque can be obtained as compared with the SPM type (Surface Permanent Magnet, surface magnet type) in which the magnetizing direction of the magnet is the radial direction. In addition, high efficiency is achieved because the eddy current loss is small. Further, since the inner magnet 14b and the outer magnet 26b have an embedded structure, there is no concern that they will be peeled off due to the action of centrifugal force, and they are suitable for high-speed rotation. Further, if at least one of the inner gear 14 and the outer gear 26 has an IPM type structure, the above effect can be obtained accordingly.

アウター歯車２６では、アウター磁石孔２６ｃが内周側に開口部２６ｇを有していることから、アウター磁石２６ｂは最大限内側に寄った配置が可能となっており、その内側端部は開口部２６ｇの縁２６ｈと一致していてセンターリング３０の外周面に極めて近い。また、開口部２６ｇが設けられていることから、アウター歯車２６の内周側ではアウター磁石２６ｂの磁極部２６ｄｎまたは磁極部２６ｄｓにそれぞれ接する磁極部２６ｄと挟持部２６ｆが接続されてなく、この部分でのＮ極からＳ極への磁束の短絡的導通がない。したがって、磁極部２６ｄは内側方向に特に強い磁束を指向させることができる。 In the outer gear 26, since the outer magnet hole 26c has an opening 26g on the inner peripheral side, the outer magnet 26b can be arranged as close to the inner side as possible, and the inner end thereof has an opening. It coincides with the edge 26h of 26g and is very close to the outer peripheral surface of the center ring 30. Further, since the opening portion 26g is provided, the magnetic flux portion 26d and the holding portion 26f in contact with the magnetic flux portion 26dn or the magnetic pole portion 26ds of the outer magnet 26b are not connected to each other on the inner peripheral side of the outer gear 26, and this portion. There is no short-circuit conduction of the magnetic flux from the N pole to the S pole at. Therefore, the magnetic pole portion 26d can direct a particularly strong magnetic flux in the inward direction.

インナー歯車１４では、インナー磁石孔１４ｃが外周側に開口部１４ｇを有していることから、インナー磁石１４ｂは最大限外側に寄った配置が可能となっており、その外側端部は開口部１４ｇの縁１４ｈと一致していてセンターリング３０の内周面に極めて近い。また、開口部１４ｇが設けられていることから、インナー歯車１４の外周側ではインナー磁石１４ｂの磁極部１４ｄｎまたは磁極部１４ｄｓにそれぞれ接する磁極部１４ｄと挟持部１４ｆが接続されてなく、この部分でのＮ極からＳ極への磁束の短絡的導通がない。したがって、磁極部１４ｄは外側方向に特に強い磁束を指向させることができる。このような構成によりインナー歯車１４およびアウター歯車２６は、センターリング３０を介し相手側に対して相互に強い磁力を作用させることができる。 In the inner gear 14, since the inner magnet hole 14c has an opening 14g on the outer peripheral side, the inner magnet 14b can be arranged as close to the outside as possible, and the outer end thereof has an opening 14g. It coincides with the edge 14h of the center ring 30 and is very close to the inner peripheral surface of the center ring 30. Further, since the opening portion 14g is provided, the magnetic flux portion 14d and the holding portion 14f in contact with the magnetic flux portion 14dn or the magnetic pole portion 14ds of the inner magnet 14b are not connected to each other on the outer peripheral side of the inner gear 14, and this portion is used. There is no short-circuit conduction of the magnetic flux from the N pole to the S pole. Therefore, the magnetic pole portion 14d can direct a particularly strong magnetic flux in the outward direction. With such a configuration, the inner gear 14 and the outer gear 26 can exert a strong magnetic force on each other with respect to the mating side via the center ring 30.

また、アウター磁石２６ｂをアウター磁石孔２６ｃに挿入する際には軸方向から挿入してもよいし、または開口部２６ｇから径方向に挿入してもよい。同様にインナー磁石１４ｂをインナー磁石孔１４ｃに挿入する際には軸方向から挿入してもよいし、または開口部１４ｇから径方向に挿入してもよく、それぞれ組立の自由度が増す。 Further, when the outer magnet 26b is inserted into the outer magnet hole 26c, it may be inserted from the axial direction or may be inserted in the radial direction from the opening 26g. Similarly, when the inner magnet 14b is inserted into the inner magnet hole 14c, it may be inserted from the axial direction or from the opening 14g in the radial direction, which increases the degree of freedom in assembly.

なお、アウター磁石２６ｂの内側端部は開口部２６ｇの縁２６ｈと一致し、インナー磁石１４ｂの外側端部は開口部１４ｇの縁１４ｈと一致しているが、ここでいう一致とは厳密な意味ではなくおおよそ等しい位置にあればよい。例えば、アウター磁石２６ｂおよびインナー磁石１４ｂは、アウターヨーク２６ａの内周面およびインナーヨーク１４ａの外周面から突出してしまうとセンターリング３０に干渉する懸念があることから、寸法誤差や組立誤差を考慮し余裕をみてやや短めに設定するということも、ここでいう一致と同義である。また、例えば図４の仮想線で示すように、インナー磁石孔１４ｃが矩形でない場合には、インナー磁石１４ｂの端部のうち一部が縁１４ｈに一致していればよい。アウター磁石孔２６ｃ、アウター磁石２６ｂ、縁２６ｈについても同様である。 The inner end of the outer magnet 26b coincides with the edge 26h of the opening 26g, and the outer end of the inner magnet 14b coincides with the edge 14h of the opening 14g. It suffices if they are in approximately equal positions. For example, if the outer magnet 26b and the inner magnet 14b protrude from the inner peripheral surface of the outer yoke 26a and the outer peripheral surface of the inner yoke 14a, there is a concern that they may interfere with the center ring 30, so dimensional error and assembly error are taken into consideration. Setting a little shorter with a margin is also synonymous with the agreement here. Further, for example, as shown by the virtual line in FIG. 4, when the inner magnet hole 14c is not rectangular, it is sufficient that a part of the end portion of the inner magnet 14b coincides with the edge 14h. The same applies to the outer magnet hole 26c, the outer magnet 26b, and the edge 26h.

次に、第２の実施形態にかかる磁気歯車１０ｂについて図５を参照しながら説明する。磁気歯車１０ｂおよび後述する磁気歯車１０ｃ，１００について、上記の磁気歯車１０ａと同様の構成要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。 Next, the magnetic gear 10b according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Regarding the magnetic gear 10b and the magnetic gears 10c and 100 described later, the same components as those of the above magnetic gear 10a are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図５に示すように、磁気歯車１０ｂは上記のアウター歯車２６に代えてアウター歯車４２が設けられるとともに、上記のインナー歯車１４に代えてインナー歯車４４が設けられている。アウター歯車４２はアウターヨーク４２ａと、アウター磁石２６ｂとを有する。アウター磁石２６ｂは上記の磁気歯車１０ａにおけるものと同じであり、該アウター磁石２６ｂの配置によって磁極部２６ｄおよび挟持部２６ｆが形成されている。アウターヨーク４２ａは、上記のアウターヨーク２６ａにおけるアウター磁石孔２６ｃおよびブリッジ２６ｅに代えてアウター磁石孔４２ｃおよびブリッジ４２ｅが設けられている。アウター磁石孔４２ｃはアウター磁石２６ｂが埋め込まれて収容される孔であり、アウターヨーク４２ａの外周面側に開口部４２ｇを有する。アウター磁石２６ｂはアウター磁石孔４２ｃと同形状であって、開口部４２ｇ以外の３辺はアウター磁石孔４２ｃと隙間なく接しており、その外側端部は開口部４２ｇの縁４２ｈと一致している。このような構成によりアウター磁石２６ｂを大きくすることができ、強い磁力が得られて伝達トルクを増大させることができる。また、開口部４２ｇが設けられていることから、アウター歯車４２の外周側ではアウター磁石２６ｂの磁極部２６ｄｎまたは磁極部２６ｄｓにそれぞれ接する磁極部２６ｄと挟持部２６ｆが接続されてなく、この部分でのＮ極からＳ極への磁束の短絡的導通がない。 As shown in FIG. 5, the magnetic gear 10b is provided with an outer gear 42 in place of the outer gear 26, and an inner gear 44 is provided in place of the inner gear 14. The outer gear 42 has an outer yoke 42a and an outer magnet 26b. The outer magnet 26b is the same as that in the magnetic gear 10a described above, and the magnetic pole portion 26d and the sandwiching portion 26f are formed by the arrangement of the outer magnet 26b. The outer yoke 42a is provided with an outer magnet hole 42c and a bridge 42e in place of the outer magnet hole 26c and the bridge 26e in the outer yoke 26a. The outer magnet hole 42c is a hole in which the outer magnet 26b is embedded and accommodated, and has an opening 42g on the outer peripheral surface side of the outer yoke 42a. The outer magnet 26b has the same shape as the outer magnet hole 42c, and the three sides other than the opening 42g are in contact with the outer magnet hole 42c without a gap, and the outer end thereof coincides with the edge 42h of the opening 42g. .. With such a configuration, the outer magnet 26b can be enlarged, a strong magnetic force can be obtained, and the transmission torque can be increased. Further, since the opening portion 42g is provided, the magnetic flux portion 26d and the holding portion 26f in contact with the magnetic flux portion 26dn or the magnetic pole portion 26ds of the outer magnet 26b are not connected to each other on the outer peripheral side of the outer gear 42. There is no short-circuit conduction of the magnetic flux from the N pole to the S pole.

ブリッジ４２ｅは隣り合う磁極部２６ｄと挟持部２６ｆをアウターヨーク４２ａの内周部で接続する幅の狭い部分である。ブリッジ４２ｅにより各磁極部２６ｄと挟持部２６ｆが相互に接続され、アウターヨーク４２ａは一体構成になるとともに強度が確保される。ブリッジ４２ｅの幅は十分に狭く形成されていることからＮ極からＳ極への磁束の短絡的導通を抑制し、磁極部２６ｄの磁束強度が維持される。 The bridge 42e is a narrow portion that connects the adjacent magnetic pole portions 26d and the sandwiching portion 26f at the inner peripheral portion of the outer yoke 42a. The magnetic pole portions 26d and the sandwiching portions 26f are connected to each other by the bridge 42e, and the outer yoke 42a is integrally formed and the strength is secured. Since the width of the bridge 42e is formed to be sufficiently narrow, the short-circuit conduction of the magnetic flux from the N pole to the S pole is suppressed, and the magnetic flux strength of the magnetic pole portion 26d is maintained.

また、アウターヨーク４２ａの外周面はケーシング２４の内周面に固定されていることから強度が確保されている。したがって、アウターヨーク４２ａは内周面側の強度がブリッジ４２ｅで確保されるとともに外周面側の強度がケーシング２４で確保されることになり、高速回転に適するとともに耐振動性に優れる。 Further, since the outer peripheral surface of the outer yoke 42a is fixed to the inner peripheral surface of the casing 24, the strength is secured. Therefore, the strength of the outer yoke 42a on the inner peripheral surface side is secured by the bridge 42e, and the strength on the outer peripheral surface side is secured by the casing 24, which is suitable for high-speed rotation and excellent in vibration resistance.

インナー歯車４４はインナーヨーク４４ａと、インナー磁石１４ｂとを有する。インナー磁石１４ｂは上記の磁気歯車１０ａにおけるものと同じであり、該インナー磁石１４ｂの配置によって磁極部１４ｄおよび挟持部１４ｆが形成されている。インナーヨーク４４ａは、上記のインナーヨーク１４ａにおけるインナー磁石孔１４ｃおよびブリッジ１４ｅに代えてインナー磁石孔４４ｃおよびブリッジ４４ｅが設けられている。インナー磁石孔４４ｃはインナー磁石１４ｂが埋め込まれて収容される孔であり、インナーヨーク４４ａの内周面側に開口部４４ｇを有する。インナー磁石１４ｂはインナー磁石孔４４ｃと同形状であって開口部４４ｇ以外の３辺はインナー磁石孔４４ｃと隙間なく接している。このような構成によりインナー磁石１４ｂを大きくすることができ、強い磁力が得られて伝達トルクを増大させることができる。また、開口部４２ｇが設けられていることから、インナー歯車４４の内周側ではインナー磁石１４ｂの磁極部１４ｄｎまたは磁極部１４ｄｓにそれぞれ接する磁極部１４ｄと挟持部１４ｆが接続されてなく、この部分でのＮ極からＳ極への磁束の短絡的導通がない。インナー磁石１４ｂの内径側はインナーヨーク４４ａの内周面よりもやや外径側に寄った位置に設定される。これにより、インナー磁石１４ｂの内径側端面を直線形状としてもインナーヨーク４４ａの内周側に設けられたコア４６との干渉を回避することができる。 The inner gear 44 has an inner yoke 44a and an inner magnet 14b. The inner magnet 14b is the same as that in the magnetic gear 10a described above, and the magnetic pole portion 14d and the sandwiching portion 14f are formed by the arrangement of the inner magnet 14b. The inner yoke 44a is provided with an inner magnet hole 44c and a bridge 44e in place of the inner magnet hole 14c and the bridge 14e in the inner yoke 14a. The inner magnet hole 44c is a hole in which the inner magnet 14b is embedded and accommodated, and has an opening 44g on the inner peripheral surface side of the inner yoke 44a. The inner magnet 14b has the same shape as the inner magnet hole 44c, and the three sides other than the opening 44g are in contact with the inner magnet hole 44c without a gap. With such a configuration, the inner magnet 14b can be enlarged, a strong magnetic force can be obtained, and the transmission torque can be increased. Further, since the opening 42g is provided, the magnetic flux portion 14d and the holding portion 14f in contact with the magnetic flux portion 14dn or the magnetic pole portion 14ds of the inner magnet 14b are not connected to each other on the inner peripheral side of the inner gear 44, and this portion. There is no short-circuit conduction of the magnetic flux from the N pole to the S pole at. The inner diameter side of the inner magnet 14b is set at a position slightly closer to the outer diameter side than the inner peripheral surface of the inner yoke 44a. As a result, even if the inner diameter side end surface of the inner magnet 14b has a linear shape, it is possible to avoid interference with the core 46 provided on the inner peripheral side of the inner yoke 44a.

上記の磁気歯車１０ａおよび磁気歯車１０ｂでは、磁石が埋め込まれる磁石孔は内径側か外径側のいずれか一方に開口が設けられているが、条件によってはこのような開口は設けなくてもよい。つまり、アウター歯車２６，４２において外周側のブリッジ２６ｅ（図４参照）と、内周側のブリッジ４２ｅ（図５参照）の両方が設けられていてもよい。またインナー歯車１４，４４において内周側のブリッジ１４ｅ（図４参照）と、外周側のブリッジ４２ｅ（図５参照）の両方が設けられていてもよい。 In the magnetic gear 10a and the magnetic gear 10b, the magnet hole in which the magnet is embedded is provided with an opening on either the inner diameter side or the outer diameter side, but such an opening may not be provided depending on the conditions. .. That is, both the outer peripheral side bridge 26e (see FIG. 4) and the inner peripheral side bridge 42e (see FIG. 5) may be provided on the outer gears 26 and 42. Further, the inner gears 14 and 44 may be provided with both the inner peripheral side bridge 14e (see FIG. 4) and the outer peripheral side bridge 42e (see FIG. 5).

上記の磁気歯車１０ａおよび磁気歯車１０ｂでは、磁石が埋め込まれる磁石孔は内径側か外径側のいずれか一方に開口が設けられているが、条件によってはこのような開口は内径側と外径側の両側に設けられていてもよい。図示は省略するが、磁石孔の開口部が各ヨークの外側と内側の両方に設けることにより、アウター磁石やインナー磁石を一層大きくすることができる。この場合、磁極部同士、挟持部同士を周方向に接続する部材がないので、軸方向端部で各磁極部を接続し固定するとよい。 In the above magnetic gear 10a and magnetic gear 10b, the magnet hole in which the magnet is embedded is provided with an opening on either the inner diameter side or the outer diameter side, but such an opening is provided on either the inner diameter side or the outer diameter side depending on the conditions. It may be provided on both sides of the side. Although not shown, the outer magnet and the inner magnet can be made larger by providing the openings of the magnet holes on both the outside and the inside of each yoke. In this case, since there is no member that connects the magnetic pole portions and the sandwiching portions in the circumferential direction, it is preferable to connect and fix each magnetic pole portion at the axial end portion.

また、埋め込み磁石をＶ字配置にして扇型の磁極部を形成するのはアウター歯車２６，４２かインナー歯車１４，４４のいずれか一方だけでもよく、例えば、図６に示すような、第３の実施形態にかかる磁気歯車１０ｃのような形態でもよい。 Further, only one of the outer gears 26 and 42 or the inner gears 14 and 44 may form the fan-shaped magnetic pole portion by arranging the embedded magnets in a V shape. For example, as shown in FIG. 6, the third It may be in the form of the magnetic gear 10c according to the embodiment of.

磁気歯車１０ｃでは、インナー歯車１４およびセンターリング３０は上記の磁気歯車１０ａにおけるものと同じであり、アウター歯車２６に代えてアウター歯車５０が設けられている。磁気歯車１０ｃは磁気歯車１０ａと同様にＮＳ＝３４、ＮＬ＝３１、ＮＨ＝３の構成である。アウター歯車５０は、アウターヨーク５０ａと、ＮＬ＝３１極対（６２個）のアウター磁石５０ｂとを有する。アウター磁石５０ｂはアウター磁石孔５０ｃに埋め込まれている。アウター磁石５０ｂは６２個が径方向に長尺な向きで、等間隔で放射状に配置されている。アウター磁石５０ｂは周接線方向つまり短尺方向に着磁されており、隣り合う磁石は着磁方向が逆となる向きに配置され、周方向でＳ極同士が向かい合い、Ｎ極同士が向かい合っている。アウター磁石５０ｂの総体積は上記のアウター磁石２６ｂの総体積とほぼ等しい。アウター歯車５０では一対のアウター磁石５０ｂで挟み込まれる領域が磁極部５０ｄとなり、疑似的な磁極として作用する。アウター歯車５０はＩＰＭ型であるが、上記のアウター歯車２６のようにアウター磁石２６ｂをＶ字配置にして扇型の磁極部２６ｄを形成する形態ではない。 In the magnetic gear 10c, the inner gear 14 and the center ring 30 are the same as those in the magnetic gear 10a described above, and the outer gear 50 is provided in place of the outer gear 26. Like the magnetic gear 10a, the magnetic gear 10c has a configuration of NS = 34, NL = 31, and NH = 3. The outer gear 50 has an outer yoke 50a and an outer magnet 50b having NL = 31 pole pairs (62 pieces). The outer magnet 50b is embedded in the outer magnet hole 50c. Sixty-two outer magnets 50b are arranged radially at equal intervals in a long radial direction. The outer magnet 50b is magnetized in the circumferential tangential direction, that is, in the short direction, and the adjacent magnets are arranged in directions in which the magnetizing directions are opposite to each other. In the circumferential direction, the S poles face each other and the N poles face each other. The total volume of the outer magnet 50b is substantially equal to the total volume of the outer magnet 26b described above. In the outer gear 50, the region sandwiched between the pair of outer magnets 50b becomes the magnetic pole portion 50d, which acts as a pseudo magnetic pole. The outer gear 50 is an IPM type, but unlike the outer gear 26 described above, the outer magnets 26b are arranged in a V shape to form a fan-shaped magnetic pole portion 26d.

このようなアウター歯車５０は、アウター磁石５０ｂおよびアウター磁石孔５０ｃが適度に大きく、しかも個数が比較的少ないため製造・組立が容易であり低コストである。また、磁気歯車１０ｃは、上記の磁気歯車１０ａと同様のインナー歯車１４を備えていることから、相応の伝達トルク増大効果が得られる。 Such an outer gear 50 is easy to manufacture and assemble and low in cost because the outer magnet 50b and the outer magnet hole 50c are appropriately large and the number is relatively small. Further, since the magnetic gear 10c includes the inner gear 14 similar to the magnetic gear 10a described above, a corresponding transmission torque increasing effect can be obtained.

本願発明者は、例として磁気歯車１０ａおよび磁気歯車１０ｃにおけるアウター磁石２６ｂ、インナー磁石１４ｂのＶ字配置特性を調べるため、図７に示す磁気歯車１００に対して比較解析を行った。磁気歯車１００では、センターリング３０は上記の磁気歯車１０ａにおけるものと同じであり、アウター歯車２６に代えてアウター歯車５０が設けられ、さらにインナー歯車１４に代えてインナー歯車５２が設けられている。アウター歯車５０は磁気歯車１０ｃ（図６参照）におけるものと同じである。 The inventor of the present application performed a comparative analysis on the magnetic gear 100 shown in FIG. 7 in order to investigate the V-shaped arrangement characteristics of the outer magnet 26b and the inner magnet 14b in the magnetic gear 10a and the magnetic gear 10c as an example. In the magnetic gear 100, the center ring 30 is the same as that in the magnetic gear 10a, and the outer gear 50 is provided in place of the outer gear 26, and the inner gear 52 is provided in place of the inner gear 14. The outer gear 50 is the same as that in the magnetic gear 10c (see FIG. 6).

磁気歯車１００は磁気歯車１０ａと同様にＮＳ＝３４、ＮＬ＝３１、ＮＨ＝３の構成である。インナー歯車５２は、インナーヨーク５２ａと、ＮＨ＝３極対（６個）のインナー磁石５２ｂを有する。インナー磁石５２ｂはインナー磁石孔５２ｃに埋め込まれている。インナー磁石５２ｂは６個が径方向に長尺な向きで、等間隔で放射状に配置されている。インナー磁石５２ｂは周接線方向つまり短尺方向に着磁されており、隣り合う磁石は着磁方向が逆となる向きに配置され、周方向でＳ極同士が向かい合い、Ｎ極同士が向かい合っている。インナー磁石５２ｂの総体積は上記のインナー磁石１４ｂの総体積とほぼ等しい。インナー歯車５２では一対のインナー磁石５２ｂで挟み込まれる領域が磁極部５２ｄとなり、疑似的な磁極として作用する。インナー歯車５２はＩＰＭ型であるが、上記のインナー歯車１４のようにインナー磁石１４ｂをＶ字配置にして扇型の磁極部１４ｄを形成する形態ではない。 Like the magnetic gear 10a, the magnetic gear 100 has a configuration of NS = 34, NL = 31, and NH = 3. The inner gear 52 has an inner yoke 52a and an inner magnet 52b having NH = 3 pole pairs (6 pieces). The inner magnet 52b is embedded in the inner magnet hole 52c. Six inner magnets 52b are arranged radially at equal intervals in a long radial direction. The inner magnet 52b is magnetized in the circumferential tangential direction, that is, in the short direction, and the adjacent magnets are arranged in directions in which the magnetizing directions are opposite to each other. In the circumferential direction, the S poles face each other and the N poles face each other. The total volume of the inner magnet 52b is substantially equal to the total volume of the inner magnet 14b described above. In the inner gear 52, the region sandwiched between the pair of inner magnets 52b becomes the magnetic pole portion 52d, which acts as a pseudo magnetic pole. The inner gear 52 is an IPM type, but unlike the inner gear 14 described above, the inner magnets 14b are arranged in a V shape to form a fan-shaped magnetic pole portion 14d.

比較解析の結果によれば、第１の実施形態にかかる磁気歯車１０ａ（図３参照）は磁気歯車１００に対して最大伝達トルクが２４％大きくなり、第３の実施形態にかかる磁気歯車１０ｃ（図６参照）でも磁気歯車１００に対して最大伝達トルクが１７％大きくなることが確認された。 According to the results of the comparative analysis, the magnetic gear 10a (see FIG. 3) according to the first embodiment has a maximum transmission torque 24% larger than that of the magnetic gear 100, and the magnetic gear 10c according to the third embodiment (see FIG. 3). (See FIG. 6) also confirmed that the maximum transmission torque is 17% larger than that of the magnetic gear 100.

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention can be freely changed without departing from the gist of the present invention.

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１００ 磁気歯車
１２ アウター歯車体
１４，４４，５２ インナー歯車
１４ａ，４４ａ，５２ａ インナーヨーク
１４ｂ，１４ｂｎ，１４ｂｓ，５２ｂ インナー磁石
１４ｃ，４４ｃ，５２ｃ インナー磁石孔
１４ｄ，１４ｄｎ，１４ｄｓ，２６ｄ，２６ｄｎ，２６ｄｓ，５０ｄ，５２ｄ 磁極部
１４ｅ，２６ｅ，４２ｅ ブリッジ
１４ｆ，２６ｆ 挟持部
１４ｇ，２６ｇ，４２ｇ，４４ｇ 開口部
１４ｈ，２６ｈ，４２ｈ 縁
１４ｉ，２６ｉ 凹部
１６ センター体
２４ ケーシング
２６，４２，５０ アウター歯車
２６ａ，４２ａ，５０ａ アウターヨーク
２６ｂ，２６ｂｎ，２６ｂｓ，５０ｂ アウター磁石
２６ｃ，４２ｃ，５０ｃ アウター磁石孔
３０ センターリング
３０ａ ポールホルダ（非磁性筒体）
３０ｂ ポールピース（軟磁性体） 10a, 10b, 10c, 100 Magnetic gear 12 Outer gear body 14,44,52 Inner gear 14a, 44a, 52a Inner yoke 14b, 14bn, 14bs, 52b Inner magnet 14c, 44c, 52c Inner magnet holes 14d, 14dn, 14ds, 26d, 26dn, 26ds, 50d, 52d Magnetic poles 14e, 26e, 42e Bridges 14f, 26f Holding parts 14g, 26g, 42g, 44g Openings 14h, 26h, 42h Edges 14i, 26i Recesses 16 Center body 24 Casing 26, 42, 50 Outer gear 26a, 42a, 50a Outer yoke 26b, 26bn, 26bs, 50b Outer magnet 26c, 42c, 50c Outer magnet hole 30 Center ring 30a Pole holder (non-magnetic cylinder)
30b Pole piece (soft magnetic material)

Claims (8)

インナーヨークの周方向に複数のインナー磁石を配列したインナー歯車と、
前記インナー歯車に対して外周側に相対回転可能に設けられ、非磁性筒体の周方向に
複数の軟磁性体を配列したセンターリングと、
前記センターリングに対して外周側に相対回転可能に設けられ、アウターヨークの周
方向に複数のアウター磁石を配列したアウター歯車と、
を有し、
前記アウター歯車には、同極が対向する向きで隣接する一対の前記アウター磁石に
挟まれた磁極部が複数形成され、
前記磁極部を挟む前記一対の前記アウター磁石は、外径側よりも内径側の方が間隔が
広くなるように配置されていることを特徴とする磁気歯車。 An inner gear with multiple inner magnets arranged in the circumferential direction of the inner yoke,
A center ring that is rotatably provided on the outer peripheral side of the inner gear and has a plurality of soft magnetic materials arranged in the circumferential direction of the non-magnetic cylinder.
An outer gear that is rotatably provided on the outer peripheral side of the center ring and has a plurality of outer magnets arranged in the circumferential direction of the outer yoke.
Have,
The outer gear is formed with a plurality of magnetic pole portions sandwiched between a pair of outer magnets adjacent to each other so that the same poles face each other.
The pair of outer magnets sandwiching the magnetic pole portion is a magnetic gear characterized in that the outer diameter side is arranged so that the distance is wider on the inner diameter side than the outer diameter side. 請求項１に記載の磁気歯車において、
前記アウターヨークは前記アウター磁石が埋め込まれるアウター磁石孔を有し、
前記アウター磁石孔は、前記アウターヨークの内周面および外周面の少なくとも一方に開口部を有することを特徴とする磁気歯車。 In the magnetic gear according to claim 1,
The outer yoke has an outer magnet hole in which the outer magnet is embedded.
The outer magnet hole is a magnetic gear having an opening on at least one of an inner peripheral surface and an outer peripheral surface of the outer yoke. 請求項２に記載の磁気歯車において、
前記アウター磁石における一端の縁の少なくとも一部は、前記開口部の縁と一致していることを特徴とする磁気歯車。 In the magnetic gear according to claim 2,
A magnetic gear characterized in that at least a part of the edge of one end of the outer magnet coincides with the edge of the opening. 請求項１～３のいずれか１項に記載の磁気歯車において、
前記インナー歯車には、同極が対向する向きで隣接する一対の前記インナー磁石に挟まれた磁極部が複数形成され、
前記磁極部を挟む前記一対の前記インナー磁石は、内径側よりも外径側の方が間隔が広くなるように配置されていることを特徴とする磁気歯車。 In the magnetic gear according to any one of claims 1 to 3, the magnetic gear
The inner gear is formed with a plurality of magnetic pole portions sandwiched between the pair of inner magnets adjacent to each other so that the same poles face each other.
The pair of inner magnets sandwiching the magnetic pole portion is a magnetic gear characterized in that the outer diameter side is arranged so that the distance is wider than the inner diameter side. 請求項４に記載の磁気歯車において、
前記インナーヨークは前記インナー磁石が埋め込まれるインナー磁石孔を有し、
前記インナー磁石孔は、前記インナーヨークの内周面または外周面の少なくとも一方に開口部を有することを特徴とする磁気歯車。 In the magnetic gear according to claim 4,
The inner yoke has an inner magnet hole in which the inner magnet is embedded.
The inner magnet hole is a magnetic gear having an opening on at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the inner yoke. 請求項５に記載の磁気歯車において、
前記インナー磁石における一端の縁の少なくとも一部は、前記開口部の縁と一致していることを特徴とする磁気歯車。 In the magnetic gear according to claim 5,
A magnetic gear characterized in that at least a part of the edge of one end of the inner magnet coincides with the edge of the opening. インナーヨークの周方向に複数のインナー磁石を配列したインナー歯車と、
前記インナー歯車に対して外周側に相対回転可能に設けられ、非磁性筒体の周方向に複 数の軟磁性体を配列したセンターリングと、
前記センターリングに対して外周側に相対回転可能に設けられ、アウターヨークの周方 向に複数のアウター磁石を配列したアウター歯車とを有し、
前記インナー歯車には、同極が対向する向きで隣接する一対の前記インナー磁石に挟まれたインナーヨークの磁極部が複数形成され、
前記磁極部を挟む前記一対の前記インナー磁石は、長尺方向が対向する態様で且つ、内径側よりも外径側の方が間隔が広くなるように配置され、
前記インナーヨークは前記インナー磁石が埋め込まれるインナー磁石孔を有し、前記インナー磁石孔は、前記インナーヨークの内周面または外周面の少なくとも一方に開口部を有することを特徴とする磁気歯車。 An inner gear with multiple inner magnets arranged in the circumferential direction of the inner yoke,
A center ring that is rotatably provided on the outer peripheral side of the inner gear and has multiple soft magnetic materials arranged in the circumferential direction of the non-magnetic cylinder.
It has an outer gear that is rotatably provided on the outer peripheral side with respect to the center ring and has a plurality of outer magnets arranged in the circumferential direction of the outer yoke.
The inner gear is formed with a plurality of magnetic pole portions of an inner yoke sandwiched between a pair of inner magnets adjacent to each other so that the same poles face each other.
The pair of inner magnets that sandwich the magnetic pole portion are arranged so that the long directions face each other and the outer diameter side is wider than the inner diameter side.
The inner yoke has an inner magnet hole in which the inner magnet is embedded, and the inner magnet hole has an opening in at least one of an inner peripheral surface or an outer peripheral surface of the inner yoke. 請求項７に記載の磁気歯車において、
前記インナー磁石における一端の縁は、前記開口部の縁と一致していることを特徴とする磁気歯車。 In the magnetic gear according to claim 7,
A magnetic gear characterized in that the edge of one end of the inner magnet coincides with the edge of the opening.

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