磁気ギア
【課題】この発明は、少なくとも一方の回転子に、周方向に隣り合う磁極間の漏れ磁束の流れと反対向きに着磁配向された永久磁石を磁極間に配設した界磁突極型回転子を用い、磁極間を流れる漏れ界磁磁束を低減して、出力トルクに寄与する界磁磁束を多くし、小型、かつ高出力トルクの磁気ギアを得る。
【解決手段】第１回転子４と第２回転子１２とが、周方向に所定のピッチで配列された複数の固定子磁極片３０の内周側に、所定のエアギャップを介して、同軸に、かつ軸方向に並んで配列されている。第１回転子４は、界磁巻線９により界磁される界磁突極型回転子により構成され、極間磁石１１が周方向に隣り合う突極頭部８間のそれぞれに配設されている。極間磁石１１のそれぞれは、隣り合う突極頭部８のＳ極の突極頭部８からＮ極の突極頭部８に向う方向に着磁配向されている。
【解決手段】第１回転子４と第２回転子１２とが、周方向に所定のピッチで配列された複数の固定子磁極片３０の内周側に、所定のエアギャップを介して、同軸に、かつ軸方向に並んで配列されている。第１回転子４は、界磁巻線９により界磁される界磁突極型回転子により構成され、極間磁石１１が周方向に隣り合う突極頭部８間のそれぞれに配設されている。極間磁石１１のそれぞれは、隣り合う突極頭部８のＳ極の突極頭部８からＮ極の突極頭部８に向う方向に着磁配向されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば風力などによるブレードが受ける回転トルクを増速して発電機に伝達する際に用いられる磁気ギアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、起磁力を変調する固定子を高速回転子と低速回転子との間に設け、外部からの回転トルクを非接触で伝達して、回転速度を変えることができる磁気ギアが、多く提案されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、異なる極対数の永久磁石対を有し、同軸に配される一対の回転軸のそれぞれに固定されて、軸方向に並んで配列された高速回転子および低速回転子と、強磁性磁極片が周方向に均一に配列され、非磁性シェル内に挿入されてエアギャップを介して高速回転子と低速回転子を囲繞するように配設された固定子と、を有する、いわゆるタンデム型の従来の磁気ギアが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Li Yong, Xing Jingwei, Peng Kerong and Lu Yongping; "Principle and Simulation Analysis of a Novel Structure Magnetic Gear", Electrical Machine and Systems, 2008. ICEMS 2008. International Conference on Publication (2008), p. 3845-3849
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の磁気ギアでは、一方の回転子に入力されるトルクが磁気ギアで発生できるトルクの上限を超えた場合、脱調をおこしてしまう。トルクを大きくするためには、大型化、あるいは両方の回転子の界磁起磁力を増加させる必要がある。従来の磁気ギアでは、両方の回転子を永久磁石により界磁しているため、トルクの上限を制御することができず、入力トルクの一時的な増加などに対しても脱調を防止するためには、発生トルクの上限に余裕を持った設計が必要となり、磁気ギアの大型化、あるいは永久磁石の起磁力の増加をまねき、コストの増加が必要となるという課題があった。
【０００６】
このような状況を鑑み、永久磁石により界磁する回転子に代えて界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子を用いると、一時的な入力トルクの増加には界磁電流の増加のみで対応が可能であり、安価に安定したギア特性を実現することができると考えられる。
【０００７】
この種の界磁突極型回転子では、界磁電流が大きくなるほど発熱量が増大し、回転子温度が過度に上昇してしまうことから、磁極の周方向幅を大きくして磁極面積の大面積化を図り、界磁電流の大電流化を抑えて、出力トルクを高めることができる。しかしながら、磁極の周方向幅を大きくすることは、周方向に隣り合う磁極間の距離が短くなり、界磁磁束の一部が磁極間を流れ、出力トルクに寄与する界磁磁束がその分少なくなってしまうことにつながる。また、従来の磁気ギアでは、長さ方向を軸方向とする強磁性磁極片が、周方向に均一に配列され、非磁性シェル内に挿入されてエアギャップを介して高速回転子と低速回転子を囲繞するように配設されているので、界磁突極型回転子を用いた場合、構造上、界磁磁束が磁極間を流れやすくなり、より多くの界磁磁束が磁極間を流れてしまい、出力トルクが低下するという課題があった。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、少なくとも一方の回転子に、周方向に隣り合う磁極間の漏れ界磁磁束の流れと反対向きに着磁配向された永久磁石を磁極間に配設した界磁突極型回転子を用い、磁極間を流れる漏れ界磁磁束を低減して、出力トルクに寄与する界磁磁束を多くし、小型、かつ高出力トルクの磁気ギアを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る磁気ギアは、それぞれ、長さ方向を軸方向として、周方向に所定のピッチで配列された複数の固定子磁極片と、上記複数の固定子磁極片に対して第１エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第１回転子と、上記複数の固定子磁極片に対して第２エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第２回転子と、を備えている。上記第１回転子および上記第２回転子の少なくとも一方の回転子が、界磁巻線により界磁される界磁突極型回転子により構成され、上記界磁突極型回転子は、極間磁石が周方向に隣り合う磁極間のそれぞれに配設され、上記極間磁石のそれぞれは、隣り合う上記磁極のＳ極の磁極からＮ極の磁極に向う方向に着磁配向されている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、少なくとも一方の回転子に、界磁巻線により界磁される界磁突極型回転子を用いているので、小型化が図られる。また、周方向に隣り合う磁極間に配設された極間磁石が、隣り合う磁極のＳ極の磁極からＮ極の磁極に向う方向に着磁配向されているので、隣り合う磁極間をＮ極の磁極からＳ極の磁極に流れる漏れ界磁磁束が低減され、出力トルクに寄与する界磁磁束が多くなり、出力トルクを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアを示す分解斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の支持構造を説明する斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の取り付け方法を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子における極間磁石の作用を説明する要部模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける界磁磁束の流れを説明する要部模式図である。
【図８】比較例の同期機における界磁磁束の流れを説明する要部模式図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る磁気ギアの第１回転子の構成を説明する要部模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る磁気ギアを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の磁気ギアの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアの構成を模式的に示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアを示す分解斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の支持構造を説明する斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の取り付け方法を説明する図、図６はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子における極間磁石の作用を説明する要部模式図、図７はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける界磁磁束の流れを説明する要部模式図、図８は比較例の同期機における界磁磁束の流れを説明する要部模式図である。
【００１４】
図１乃至図５において、磁気ギア１は、第１回転軸２に固着された第１回転子４と、第１回転軸２と同軸の第２回転軸３に固着され、第１回転子４と軸方向に並んで配設される第２回転子１２と、軸方向に並設された第１回転子４と第２回転子１２との外周側に所定のエアギャップを有するように配設された固定子１５と、を備えたタンデム型の磁気ギアである。
【００１５】
第１回転軸２は、円柱状の第１ボス部２ａと、第１ボス部２ａの一端に同軸に一体成形された円筒状の軸受収納部２ｂと、第１ボス部２ａの他端に同軸に一体成形された円柱状の第１軸部２ｃと、を備えている。第２回転軸３は、円柱状の第２ボス部３ａと、第２ボス部３ａの他端に同軸に一体成形された円柱状の第２軸部３ｂと、を備えている。
【００１６】
第１回転子４は、第１軸挿通穴５ａが軸心位置に形成された円環状の基部６、それぞれ基部６の外周面から径方向外方に突設されて、周方向に等角ピッチで８つ配列された突極胴部７、および突極胴部７の先端に突極胴部７より幅広に形成され、磁極を構成する突極頭部８からなる第１ヨーク部５と、それぞれ導体線を突極胴部７に巻回して作製された集中巻コイル１０からなる界磁巻線９と、周方向に隣り合う突極頭部８間のそれぞれに突極頭部８に接するように配設された極間磁石１１と、を備えている。
【００１７】
界磁巻線９の各集中巻コイル１０には、図３中矢印で示されるように、突極頭部８の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように通電され、４極対の磁極が第１ヨーク部５の外周面に周方向に配列される。極間磁石１１は、図３中矢印で示されるように、隣り合う突極頭部８のＳ極の突極頭部８からＮ極の突極頭部８に向う方向に着磁配向されている。すなわち、極間磁石１１は、界磁された突極頭部８の極性と同じ極性が向き合うように突極頭部８間に配設される。この第１回転子４は、第１軸挿通穴５ａに圧入された第１ボス部２ａに固着されて高速回転子として動作する。
【００１８】
第２回転子１２は、第２軸挿通穴１３ａが軸心位置に形成された円環状の第２ヨーク部１３と、それぞれ第２ヨーク部１３の外周面に固着されて等角ピッチで配列された９０個の永久磁石１４と、を備えている。周方向に配列された永久磁石１４は、その外周面の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように着磁配向され、４５極対の永久磁石１４が第２ヨーク部１３の外周面に周方向に配列されている。この第２回転子１２は、第２軸挿通穴１３ａに圧入された第２ボス部３ａに固着されて低速回転子として動作する。
【００１９】
固定子１５は、それぞれアルミニウム、ステンレスなどの非磁性材料を用いて円板状に作製され、軸方向に所定距離離れて同軸に配設される一対の磁極片支持板１６と、それぞれ電磁鋼板などの磁性薄板を積層して直方体に作製され、長さ方向を軸方向に揃えて一対の磁極片支持板１６間に渡され、その両端側を一対の磁極片支持板１６に保持されて、同心円上に等角ピッチで配列された４９本の固定子磁極片３０と、を備えている。
【００２０】
磁極片支持板１６の外周面には、固定子磁極片３０の断面形状に略等しい長方形断面の溝形状を有する磁極片収納溝１７が、それぞれ外径側に開口して、等角ピッチで周方向に４９個形成されている。そして、ねじ穴１８が、磁極片支持板１６の各磁極片収納溝１７の周方向両側に、径方向に離間して２個ずつ形成されている。架台１９が、磁極片支持板１６の各磁極片収納溝１７の径方向内側から軸方向に延設されている。さらに、エアギャップ調整ボルト２０が、軸方向を径方向として架台１９に回転可能に装着されている。
【００２１】
磁極片取付板２１は、穴形状を固定子磁極片３０の断面形状に略等しい長方形とする磁極片挿通穴２２を有する長方形の枠状に作製され、細長穴２３が、磁極片挿通穴２２の短辺方向の両側に、長辺方向に離間して、穴の長軸方向を長辺方向として、２個ずつ形成されている。また、支持腕２４が、磁極片取付板２１の長方形枠状の一方の短辺側から磁極片挿通穴２２の断面と直交する方向に延設されている。さらに、ねじ穴２５が、穴方向を細長穴２３の長軸方向として支持腕２４に形成されている。そして、第２軸受２８が磁極片支持板１６の軸心位置に形成された軸受保持穴２６に圧入保持されている。なお、磁極片収納溝１７の底面の内接円の直径は、第１および第２回転子４，１２の外径より僅かに大径となっている。
【００２２】
そして、第１回転子４が、第１回転軸２の第１軸部２ｃを一方の磁極片支持板１６の軸受保持穴２６内に保持された第２軸受２８内に圧入して、一方の磁極片支持板１６に回転可能に支持されている。同様に、第２回転子１２が、第２回転軸３の第２軸部３ｂを他方の磁極片支持板１６の軸受保持穴２６内に保持された第２軸受２８内に圧入して、他方の磁極片支持板１６に回転可能に支持されている。そして、一対の磁極片支持板１６が、同軸に、かつ軸方向に離間して配設され、第１回転子４および第２回転子１２が、同軸に、かつ軸方向に並んで、互いに回転可能に配設される。さらに、第２ボス部３ａの一端側が軸受収納部２ｂに第１軸受２７を介して回転可能に連結され、軸方向に並設される第１回転子４および第２回転子１２の組立体の剛性を高めている。
【００２３】
固定子磁極片３０は、その両端側を磁極片収納溝１７内に挿入されて一対の磁極片支持板１６間に渡されている。そして、磁極片取付板２１が磁極片挿通穴２２内に固定子磁極片３０を挿入して磁極片支持板１６から延出する固定子磁極片３０の両端部に装着されている。さらに、取付ボルト２９を細長穴２３に差し込んでねじ穴１８に締着し、固定子磁極片３０の両端が一対の磁極片支持板１６に固定されている。また、架台１９に回転可能に装着されているエアギャップ調整ボルト２０が、磁極片取付板２１の支持腕２４に形成されたねじ穴２５に螺合されている。そこで、取付ボルト２９を締着するに先だって、エアギャップ調整ボルト２０を回転させて、磁極片取付板２１を細長穴２３の長軸方向に移動させ、固定子磁極片３０と第１回転子４および第２回転子１２の間のエアギャップが調整される。
【００２４】
このように構成された磁気ギア１は、例えば風力などによるブレード（図示せず）が受ける回転トルクが第２軸部３ｂに伝達され、第２回転子１２が回転駆動される。そして、第２回転子１２の永久磁石１４が発生する多極の起磁力が、第２回転子１２の外周側にエアギャップを介して周方向に配列された固定子磁極片３０により第１回転子４の極成分を同じくする起磁力に変換される。これにより、固定子磁極片３０の内周側にエアギャップを介して配設された第１回転子４が回転駆動される。
【００２５】
ここで、この種の磁気ギアにおいては、第１回転子４の極対数をＮＨ、第２回転子１２の極対数をＮＬとしたとき、固定子磁極片３０の数ＮＳが式（１）を満たしていれば、第１回転子４の速度は第２回転子１２の速度のＮＬ／ＮＨ倍となる。
ＮＳ＝ＮＬ±ＮＨ・・・式（１）
なお、式（１）において、＋は第１回転子４と第２回転子１２の回転方向が逆方向の場合であり、−は第１回転子４と第２回転子１２の回転方向が同方向の場合である。
【００２６】
この磁気ギア１では、第１回転子４が４極対であり、第２回転子１２が４５極対であり、固定子磁極片３０の数が４９個（＝４５＋４）であるので、式（１）を満たし、第１回転子４は１１．２５（＝４５／４）倍に増速されて、第２回転子１２と逆の回転方向に回転駆動される。
【００２７】
ここで、磁気ギア１と突極形の同期機１００（比較例）との構造上の差異について図７および図８を参照しつつ説明する。
【００２８】
同期機１００は、図８に示されるように、固定子１０１と、界磁巻線１０６がヨーク部１０７の突極胴部１０８に巻回されてなり、固定子１０１の内周側に配設される界磁突極型回転子１０５と、を備えている。固定子１０１は、ティース部１０３がそれぞれ円筒状のコアバック部１０２の内周面から径方向内方に延設されて周方向に等角ピッチに配列されて構成されている。このように構成された同期機１００では、突極頭部１０９と固定子１０１との間のエアギャップが周方向に隣り合う突極頭部１０９間の隙間より小さく、かつ周方向の磁路を構成するコアバック部１０２が存在している。
【００２９】
そこで、同期機１００では、界磁磁束が、図８中実線の矢印で示されるように、Ｎ極に界磁された突極頭部１０９からエアギャップを介してティース部１０３に入り、ティース部１０３内を径方向外方に流れてコアバック部１０２に入り、コアバック部１０２内を周方向に流れ、Ｓ極に界磁された突極頭部１０９に対向するティース部１０３内を径方向内方に流れ、エアギャップを介してＳ極に界磁された突極頭部１０９に戻るように流れ、出力トルクに寄与する。そして、図８中点線の矢印で示されるＮ極に界磁された突極頭部１０９からＳ極に界磁された突極頭部１０９に直接流れる界磁磁束は、極めて少ない。すなわち、界磁アンペアターンに対して磁路の磁気抵抗が小さく、大きな磁束を発生するため、突極頭部１０９および突極胴部１０８などで磁気飽和が発生しやすく、出力トルクに寄与する界磁磁束を少なくする。
【００３０】
磁気ギア１では、比較例の同期機１００におけるコアバック部１０２に相当する構成がないので、図７中点線の矢印で示される界磁磁束の流れはない。そこで、界磁磁束の一部が、図７中実線の矢印で示されるように、Ｎ極に界磁された突極頭部８からＳ極に界磁された突極頭部８に流れる。すなわち、界磁アンペアターンに対して磁路の磁気抵抗が大きく、突極胴部７での磁気飽和は小さくなるが、漏れ界磁磁束が周方向に隣り合う突極頭部８間に流れる割合が大きく、出力トルクに寄与する界磁磁束が少なくなる。
【００３１】
このように、磁気ギア１と突極形の同期機１００は、類似の界磁突極型回転子を用いているが、界磁磁束が周方向に隣り合う突極頭部８間を流れて、高出力トルク化が図れなくなるという課題は、磁気ギア１固有の課題である。
【００３２】
つぎに、突極頭部８間に配設された極間磁石１１の作用について図６を参照しつつ説明する。
極間磁石１１は、Ｎ極がＮ極に界磁された突極頭部８に接し、Ｓ極がＳ極に界磁された突極頭部８に接するように突極頭部８間に配設されている。そこで、極間磁石１１は、Ｓ極に界磁された突極頭部８からＮ極に界磁された突極頭部８に向う方向、すなわち漏れ界磁磁束Ａと逆向きの磁束Ｂを発生し、突極頭部８間を流れる漏れ界磁磁束Ａを低減させるように作用する。
【００３３】
この実施の形態１によれば、第１回転子４が界磁巻線９により界磁される界磁突極型回転子であり、極間磁石１１がＮ極をＮ極に界磁された突極頭部８に対向させ、Ｓ極をＳ極に界磁された突極頭部８に対向させるように突極頭部８間に配設されているので、突極頭部８の周方向幅を広くしても、突極頭部８間を流れる漏れ界磁磁束を低減できる。そこで、界磁電流を過度に大きくすることなく、高出力トルク化に寄与する界磁磁束を多くでき、小型、かつ高出力トルクの磁気ギア１を実現できる。
【００３４】
第１回転子４および第２回転子１２が、周方向に所定のピッチで配列された固定子磁極片３０の内周側に同軸に、かつ軸方向に並設されているので、周方向に所定のピッチで配列される固定子磁極片３０の固定が容易となる。
【００３５】
磁極片支持板１６に対する磁極片取付板２１の径方向位置が調整可能になっているので、各固定子磁極片３０と第１回転子４および第２回転子１２との間のエアギャップを高精度に調整できる。そこで、エアギャップの周方向における均一性を確保できるので、固定子磁極片３０と第１回転子４および第２回転子１２との間に発生する磁気吸引力が周方向に関して均一となる。これにより、偏荷重が第１回転子４および第２回転子１２に作用することがなく、磁気ギア１の機械的信頼性が高められる。
【００３６】
なお、上記実施の形態１では、第１回転軸を出力軸とし、第２回転軸を入力軸として説明しているが、第１回転軸を入力軸とし、第２回転軸を出力軸としてもよい。
また、上記実施の形態１では、第１回転子と第２回転子とが等しいエアギャップを介して周方向に所定のピッチで配列された磁極片の内周側に配設されているものとしているが、第１回転子と第２回転子とは異なるエアギャップを介して周方向に所定のピッチで配列された磁極片の内周側に配設されてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２に係る磁気ギアの第１回転子の構成を説明する要部模式図である。
図９において、突起３１が、突極頭部８の先端側部から周方向の両側に突設され、突極頭部８間に配設されている極間磁石１１の外周側に延在している。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３８】
この第１回転子４Ａでは、突起３１が極間磁石１１の外周側に延在しているので、磁気ギアの動作時に極間磁石１１に作用する遠心力は極間磁石１１を介して突起３１で受けられ、極間磁石１１の飛散が阻止される。
【００３９】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３に係る磁気ギアを示す断面図である。
【００４０】
図１０において、磁気ギア４０は、長さ方向を軸方向とする固定子磁極片３０を周方向に所定のピッチで１４個配列して構成された固定子１５と、固定子１５の固定子磁極片３０の内周側に所定のエアギャップを介して固定子１５と同軸に配設される第１回転子４１と、固定子１５の固定子磁極片３０の外周側に所定のエアギャップを介して固定子１５と同軸に配設される第２回転子５０と、を備えたラジアル型の磁気ギアである。ここで、固定子１５の固定子磁極片３０と第１回転子４１との間のエアギャップと、固定子１５の固定子磁極片３０と第２回転子５０との間のエアギャップとは、必ずしも一致させる必要はない。
【００４１】
第１回転子４１は、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板を積層して作製され、第１軸挿通穴４２ａが軸心位置に形成された円環状の基部４３、それぞれ基部４３の外周面から径方向外方に突設されて、周方向に等角ピッチで４つ配列された突極胴部４４、および突極胴部４４の先端に形成された突極胴部４４より幅広の突極頭部４５からなる第１ヨーク部４２と、それぞれ導体線を突極胴部４４に巻回して作製された集中巻コイル４７からなる界磁巻線４６と、周方向に隣り合う突極頭部４５間のそれぞれに突極頭部４５に接するように配設された極間磁石４８と、を備えている。界磁巻線４６の各集中巻コイル４７には、突極頭部４５の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように通電され、２極対の磁極が第１ヨーク部４２の外周面に周方向に配列される。極間磁石４８は、隣り合う突極頭部４５のＳ極の突極頭部４５からＮ極の突極頭部４５に向う方向に着磁配向されている。すなわち、極間磁石４８は、界磁された突極頭部４５の極性と同じ極性が向き合うように突極頭部４５間に配設される。この第１回転子４１は、第１軸挿通穴４２ａに圧入された第１回転軸４９に固着されて高速回転子として動作する。
【００４２】
第２回転子５０は、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板を積層して作製され、円環状の第２ヨーク部５１と、それぞれ第２ヨーク部５１の内周面に固着されて等角ピッチで配列された２４個の永久磁石５２と、を備えている。周方向に配列された永久磁石５２は、その内周面の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように着磁配向され、１２極対の永久磁石５２が第２ヨーク部５１の内周面に周方向に配列されている。この第２回転子５０は、低速回転子として動作する。
【００４３】
この磁気ギア４０では、第１回転子４１が２極対であり、第２回転子５０が１２極対であり、固定子磁極片３０の数が１４個（＝１２＋２）であるので、式（１）を満たし、第１回転子４１は６（＝１２／２）倍に増速されて、第２回転子５０と逆方向に回転駆動される。
【００４４】
この実施の形態３においても、極間磁石４８がＮ極をＮ極に界磁された突極頭部４５に対向させ、Ｓ極をＳ極に界磁された突極頭部４５に対向させるように突極頭部４５間に配設されているので、上記実施の形態１と同様に、小型、かつ高出力トルクの磁気ギア４０を実現できる。
【００４５】
なお、上記各実施の形態では、高速回転子に相当する第１回転子を界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子で構成するものとしているが、低速回転子に相当する第２回転子を界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子で構成してもよく、高速および低速回転子に相当する第１および第２回転子を界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子で構成してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１，４０ 磁気ギア、４、４Ａ，４１ 第１回転子、８，４５ 突極頭部（磁極）、９，４６ 界磁巻線、１１，４８ 極間磁石、１２，５０ 第２回転子、３０ 固定子磁極片、３１ 突起。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば風力などによるブレードが受ける回転トルクを増速して発電機に伝達する際に用いられる磁気ギアに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、起磁力を変調する固定子を高速回転子と低速回転子との間に設け、外部からの回転トルクを非接触で伝達して、回転速度を変えることができる磁気ギアが、多く提案されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、異なる極対数の永久磁石対を有し、同軸に配される一対の回転軸のそれぞれに固定されて、軸方向に並んで配列された高速回転子および低速回転子と、強磁性磁極片が周方向に均一に配列され、非磁性シェル内に挿入されてエアギャップを介して高速回転子と低速回転子を囲繞するように配設された固定子と、を有する、いわゆるタンデム型の従来の磁気ギアが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Li Yong, Xing Jingwei, Peng Kerong and Lu Yongping; "Principle and Simulation Analysis of a Novel Structure Magnetic Gear", Electrical Machine and Systems, 2008. ICEMS 2008. International Conference on Publication (2008), p. 3845-3849
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種の磁気ギアでは、一方の回転子に入力されるトルクが磁気ギアで発生できるトルクの上限を超えた場合、脱調をおこしてしまう。トルクを大きくするためには、大型化、あるいは両方の回転子の界磁起磁力を増加させる必要がある。従来の磁気ギアでは、両方の回転子を永久磁石により界磁しているため、トルクの上限を制御することができず、入力トルクの一時的な増加などに対しても脱調を防止するためには、発生トルクの上限に余裕を持った設計が必要となり、磁気ギアの大型化、あるいは永久磁石の起磁力の増加をまねき、コストの増加が必要となるという課題があった。
【０００６】
このような状況を鑑み、永久磁石により界磁する回転子に代えて界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子を用いると、一時的な入力トルクの増加には界磁電流の増加のみで対応が可能であり、安価に安定したギア特性を実現することができると考えられる。
【０００７】
この種の界磁突極型回転子では、界磁電流が大きくなるほど発熱量が増大し、回転子温度が過度に上昇してしまうことから、磁極の周方向幅を大きくして磁極面積の大面積化を図り、界磁電流の大電流化を抑えて、出力トルクを高めることができる。しかしながら、磁極の周方向幅を大きくすることは、周方向に隣り合う磁極間の距離が短くなり、界磁磁束の一部が磁極間を流れ、出力トルクに寄与する界磁磁束がその分少なくなってしまうことにつながる。また、従来の磁気ギアでは、長さ方向を軸方向とする強磁性磁極片が、周方向に均一に配列され、非磁性シェル内に挿入されてエアギャップを介して高速回転子と低速回転子を囲繞するように配設されているので、界磁突極型回転子を用いた場合、構造上、界磁磁束が磁極間を流れやすくなり、より多くの界磁磁束が磁極間を流れてしまい、出力トルクが低下するという課題があった。
【０００８】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、少なくとも一方の回転子に、周方向に隣り合う磁極間の漏れ界磁磁束の流れと反対向きに着磁配向された永久磁石を磁極間に配設した界磁突極型回転子を用い、磁極間を流れる漏れ界磁磁束を低減して、出力トルクに寄与する界磁磁束を多くし、小型、かつ高出力トルクの磁気ギアを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る磁気ギアは、それぞれ、長さ方向を軸方向として、周方向に所定のピッチで配列された複数の固定子磁極片と、上記複数の固定子磁極片に対して第１エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第１回転子と、上記複数の固定子磁極片に対して第２エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第２回転子と、を備えている。上記第１回転子および上記第２回転子の少なくとも一方の回転子が、界磁巻線により界磁される界磁突極型回転子により構成され、上記界磁突極型回転子は、極間磁石が周方向に隣り合う磁極間のそれぞれに配設され、上記極間磁石のそれぞれは、隣り合う上記磁極のＳ極の磁極からＮ極の磁極に向う方向に着磁配向されている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、少なくとも一方の回転子に、界磁巻線により界磁される界磁突極型回転子を用いているので、小型化が図られる。また、周方向に隣り合う磁極間に配設された極間磁石が、隣り合う磁極のＳ極の磁極からＮ極の磁極に向う方向に着磁配向されているので、隣り合う磁極間をＮ極の磁極からＳ極の磁極に流れる漏れ界磁磁束が低減され、出力トルクに寄与する界磁磁束が多くなり、出力トルクを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアを示す分解斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の支持構造を説明する斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の取り付け方法を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子における極間磁石の作用を説明する要部模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける界磁磁束の流れを説明する要部模式図である。
【図８】比較例の同期機における界磁磁束の流れを説明する要部模式図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る磁気ギアの第１回転子の構成を説明する要部模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る磁気ギアを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の磁気ギアの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアの構成を模式的に示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアを示す分解斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の支持構造を説明する斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける固定子磁極片の取り付け方法を説明する図、図６はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアの第１回転子における極間磁石の作用を説明する要部模式図、図７はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギアにおける界磁磁束の流れを説明する要部模式図、図８は比較例の同期機における界磁磁束の流れを説明する要部模式図である。
【００１４】
図１乃至図５において、磁気ギア１は、第１回転軸２に固着された第１回転子４と、第１回転軸２と同軸の第２回転軸３に固着され、第１回転子４と軸方向に並んで配設される第２回転子１２と、軸方向に並設された第１回転子４と第２回転子１２との外周側に所定のエアギャップを有するように配設された固定子１５と、を備えたタンデム型の磁気ギアである。
【００１５】
第１回転軸２は、円柱状の第１ボス部２ａと、第１ボス部２ａの一端に同軸に一体成形された円筒状の軸受収納部２ｂと、第１ボス部２ａの他端に同軸に一体成形された円柱状の第１軸部２ｃと、を備えている。第２回転軸３は、円柱状の第２ボス部３ａと、第２ボス部３ａの他端に同軸に一体成形された円柱状の第２軸部３ｂと、を備えている。
【００１６】
第１回転子４は、第１軸挿通穴５ａが軸心位置に形成された円環状の基部６、それぞれ基部６の外周面から径方向外方に突設されて、周方向に等角ピッチで８つ配列された突極胴部７、および突極胴部７の先端に突極胴部７より幅広に形成され、磁極を構成する突極頭部８からなる第１ヨーク部５と、それぞれ導体線を突極胴部７に巻回して作製された集中巻コイル１０からなる界磁巻線９と、周方向に隣り合う突極頭部８間のそれぞれに突極頭部８に接するように配設された極間磁石１１と、を備えている。
【００１７】
界磁巻線９の各集中巻コイル１０には、図３中矢印で示されるように、突極頭部８の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように通電され、４極対の磁極が第１ヨーク部５の外周面に周方向に配列される。極間磁石１１は、図３中矢印で示されるように、隣り合う突極頭部８のＳ極の突極頭部８からＮ極の突極頭部８に向う方向に着磁配向されている。すなわち、極間磁石１１は、界磁された突極頭部８の極性と同じ極性が向き合うように突極頭部８間に配設される。この第１回転子４は、第１軸挿通穴５ａに圧入された第１ボス部２ａに固着されて高速回転子として動作する。
【００１８】
第２回転子１２は、第２軸挿通穴１３ａが軸心位置に形成された円環状の第２ヨーク部１３と、それぞれ第２ヨーク部１３の外周面に固着されて等角ピッチで配列された９０個の永久磁石１４と、を備えている。周方向に配列された永久磁石１４は、その外周面の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように着磁配向され、４５極対の永久磁石１４が第２ヨーク部１３の外周面に周方向に配列されている。この第２回転子１２は、第２軸挿通穴１３ａに圧入された第２ボス部３ａに固着されて低速回転子として動作する。
【００１９】
固定子１５は、それぞれアルミニウム、ステンレスなどの非磁性材料を用いて円板状に作製され、軸方向に所定距離離れて同軸に配設される一対の磁極片支持板１６と、それぞれ電磁鋼板などの磁性薄板を積層して直方体に作製され、長さ方向を軸方向に揃えて一対の磁極片支持板１６間に渡され、その両端側を一対の磁極片支持板１６に保持されて、同心円上に等角ピッチで配列された４９本の固定子磁極片３０と、を備えている。
【００２０】
磁極片支持板１６の外周面には、固定子磁極片３０の断面形状に略等しい長方形断面の溝形状を有する磁極片収納溝１７が、それぞれ外径側に開口して、等角ピッチで周方向に４９個形成されている。そして、ねじ穴１８が、磁極片支持板１６の各磁極片収納溝１７の周方向両側に、径方向に離間して２個ずつ形成されている。架台１９が、磁極片支持板１６の各磁極片収納溝１７の径方向内側から軸方向に延設されている。さらに、エアギャップ調整ボルト２０が、軸方向を径方向として架台１９に回転可能に装着されている。
【００２１】
磁極片取付板２１は、穴形状を固定子磁極片３０の断面形状に略等しい長方形とする磁極片挿通穴２２を有する長方形の枠状に作製され、細長穴２３が、磁極片挿通穴２２の短辺方向の両側に、長辺方向に離間して、穴の長軸方向を長辺方向として、２個ずつ形成されている。また、支持腕２４が、磁極片取付板２１の長方形枠状の一方の短辺側から磁極片挿通穴２２の断面と直交する方向に延設されている。さらに、ねじ穴２５が、穴方向を細長穴２３の長軸方向として支持腕２４に形成されている。そして、第２軸受２８が磁極片支持板１６の軸心位置に形成された軸受保持穴２６に圧入保持されている。なお、磁極片収納溝１７の底面の内接円の直径は、第１および第２回転子４，１２の外径より僅かに大径となっている。
【００２２】
そして、第１回転子４が、第１回転軸２の第１軸部２ｃを一方の磁極片支持板１６の軸受保持穴２６内に保持された第２軸受２８内に圧入して、一方の磁極片支持板１６に回転可能に支持されている。同様に、第２回転子１２が、第２回転軸３の第２軸部３ｂを他方の磁極片支持板１６の軸受保持穴２６内に保持された第２軸受２８内に圧入して、他方の磁極片支持板１６に回転可能に支持されている。そして、一対の磁極片支持板１６が、同軸に、かつ軸方向に離間して配設され、第１回転子４および第２回転子１２が、同軸に、かつ軸方向に並んで、互いに回転可能に配設される。さらに、第２ボス部３ａの一端側が軸受収納部２ｂに第１軸受２７を介して回転可能に連結され、軸方向に並設される第１回転子４および第２回転子１２の組立体の剛性を高めている。
【００２３】
固定子磁極片３０は、その両端側を磁極片収納溝１７内に挿入されて一対の磁極片支持板１６間に渡されている。そして、磁極片取付板２１が磁極片挿通穴２２内に固定子磁極片３０を挿入して磁極片支持板１６から延出する固定子磁極片３０の両端部に装着されている。さらに、取付ボルト２９を細長穴２３に差し込んでねじ穴１８に締着し、固定子磁極片３０の両端が一対の磁極片支持板１６に固定されている。また、架台１９に回転可能に装着されているエアギャップ調整ボルト２０が、磁極片取付板２１の支持腕２４に形成されたねじ穴２５に螺合されている。そこで、取付ボルト２９を締着するに先だって、エアギャップ調整ボルト２０を回転させて、磁極片取付板２１を細長穴２３の長軸方向に移動させ、固定子磁極片３０と第１回転子４および第２回転子１２の間のエアギャップが調整される。
【００２４】
このように構成された磁気ギア１は、例えば風力などによるブレード（図示せず）が受ける回転トルクが第２軸部３ｂに伝達され、第２回転子１２が回転駆動される。そして、第２回転子１２の永久磁石１４が発生する多極の起磁力が、第２回転子１２の外周側にエアギャップを介して周方向に配列された固定子磁極片３０により第１回転子４の極成分を同じくする起磁力に変換される。これにより、固定子磁極片３０の内周側にエアギャップを介して配設された第１回転子４が回転駆動される。
【００２５】
ここで、この種の磁気ギアにおいては、第１回転子４の極対数をＮＨ、第２回転子１２の極対数をＮＬとしたとき、固定子磁極片３０の数ＮＳが式（１）を満たしていれば、第１回転子４の速度は第２回転子１２の速度のＮＬ／ＮＨ倍となる。
ＮＳ＝ＮＬ±ＮＨ・・・式（１）
なお、式（１）において、＋は第１回転子４と第２回転子１２の回転方向が逆方向の場合であり、−は第１回転子４と第２回転子１２の回転方向が同方向の場合である。
【００２６】
この磁気ギア１では、第１回転子４が４極対であり、第２回転子１２が４５極対であり、固定子磁極片３０の数が４９個（＝４５＋４）であるので、式（１）を満たし、第１回転子４は１１．２５（＝４５／４）倍に増速されて、第２回転子１２と逆の回転方向に回転駆動される。
【００２７】
ここで、磁気ギア１と突極形の同期機１００（比較例）との構造上の差異について図７および図８を参照しつつ説明する。
【００２８】
同期機１００は、図８に示されるように、固定子１０１と、界磁巻線１０６がヨーク部１０７の突極胴部１０８に巻回されてなり、固定子１０１の内周側に配設される界磁突極型回転子１０５と、を備えている。固定子１０１は、ティース部１０３がそれぞれ円筒状のコアバック部１０２の内周面から径方向内方に延設されて周方向に等角ピッチに配列されて構成されている。このように構成された同期機１００では、突極頭部１０９と固定子１０１との間のエアギャップが周方向に隣り合う突極頭部１０９間の隙間より小さく、かつ周方向の磁路を構成するコアバック部１０２が存在している。
【００２９】
そこで、同期機１００では、界磁磁束が、図８中実線の矢印で示されるように、Ｎ極に界磁された突極頭部１０９からエアギャップを介してティース部１０３に入り、ティース部１０３内を径方向外方に流れてコアバック部１０２に入り、コアバック部１０２内を周方向に流れ、Ｓ極に界磁された突極頭部１０９に対向するティース部１０３内を径方向内方に流れ、エアギャップを介してＳ極に界磁された突極頭部１０９に戻るように流れ、出力トルクに寄与する。そして、図８中点線の矢印で示されるＮ極に界磁された突極頭部１０９からＳ極に界磁された突極頭部１０９に直接流れる界磁磁束は、極めて少ない。すなわち、界磁アンペアターンに対して磁路の磁気抵抗が小さく、大きな磁束を発生するため、突極頭部１０９および突極胴部１０８などで磁気飽和が発生しやすく、出力トルクに寄与する界磁磁束を少なくする。
【００３０】
磁気ギア１では、比較例の同期機１００におけるコアバック部１０２に相当する構成がないので、図７中点線の矢印で示される界磁磁束の流れはない。そこで、界磁磁束の一部が、図７中実線の矢印で示されるように、Ｎ極に界磁された突極頭部８からＳ極に界磁された突極頭部８に流れる。すなわち、界磁アンペアターンに対して磁路の磁気抵抗が大きく、突極胴部７での磁気飽和は小さくなるが、漏れ界磁磁束が周方向に隣り合う突極頭部８間に流れる割合が大きく、出力トルクに寄与する界磁磁束が少なくなる。
【００３１】
このように、磁気ギア１と突極形の同期機１００は、類似の界磁突極型回転子を用いているが、界磁磁束が周方向に隣り合う突極頭部８間を流れて、高出力トルク化が図れなくなるという課題は、磁気ギア１固有の課題である。
【００３２】
つぎに、突極頭部８間に配設された極間磁石１１の作用について図６を参照しつつ説明する。
極間磁石１１は、Ｎ極がＮ極に界磁された突極頭部８に接し、Ｓ極がＳ極に界磁された突極頭部８に接するように突極頭部８間に配設されている。そこで、極間磁石１１は、Ｓ極に界磁された突極頭部８からＮ極に界磁された突極頭部８に向う方向、すなわち漏れ界磁磁束Ａと逆向きの磁束Ｂを発生し、突極頭部８間を流れる漏れ界磁磁束Ａを低減させるように作用する。
【００３３】
この実施の形態１によれば、第１回転子４が界磁巻線９により界磁される界磁突極型回転子であり、極間磁石１１がＮ極をＮ極に界磁された突極頭部８に対向させ、Ｓ極をＳ極に界磁された突極頭部８に対向させるように突極頭部８間に配設されているので、突極頭部８の周方向幅を広くしても、突極頭部８間を流れる漏れ界磁磁束を低減できる。そこで、界磁電流を過度に大きくすることなく、高出力トルク化に寄与する界磁磁束を多くでき、小型、かつ高出力トルクの磁気ギア１を実現できる。
【００３４】
第１回転子４および第２回転子１２が、周方向に所定のピッチで配列された固定子磁極片３０の内周側に同軸に、かつ軸方向に並設されているので、周方向に所定のピッチで配列される固定子磁極片３０の固定が容易となる。
【００３５】
磁極片支持板１６に対する磁極片取付板２１の径方向位置が調整可能になっているので、各固定子磁極片３０と第１回転子４および第２回転子１２との間のエアギャップを高精度に調整できる。そこで、エアギャップの周方向における均一性を確保できるので、固定子磁極片３０と第１回転子４および第２回転子１２との間に発生する磁気吸引力が周方向に関して均一となる。これにより、偏荷重が第１回転子４および第２回転子１２に作用することがなく、磁気ギア１の機械的信頼性が高められる。
【００３６】
なお、上記実施の形態１では、第１回転軸を出力軸とし、第２回転軸を入力軸として説明しているが、第１回転軸を入力軸とし、第２回転軸を出力軸としてもよい。
また、上記実施の形態１では、第１回転子と第２回転子とが等しいエアギャップを介して周方向に所定のピッチで配列された磁極片の内周側に配設されているものとしているが、第１回転子と第２回転子とは異なるエアギャップを介して周方向に所定のピッチで配列された磁極片の内周側に配設されてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２に係る磁気ギアの第１回転子の構成を説明する要部模式図である。
図９において、突起３１が、突極頭部８の先端側部から周方向の両側に突設され、突極頭部８間に配設されている極間磁石１１の外周側に延在している。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３８】
この第１回転子４Ａでは、突起３１が極間磁石１１の外周側に延在しているので、磁気ギアの動作時に極間磁石１１に作用する遠心力は極間磁石１１を介して突起３１で受けられ、極間磁石１１の飛散が阻止される。
【００３９】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３に係る磁気ギアを示す断面図である。
【００４０】
図１０において、磁気ギア４０は、長さ方向を軸方向とする固定子磁極片３０を周方向に所定のピッチで１４個配列して構成された固定子１５と、固定子１５の固定子磁極片３０の内周側に所定のエアギャップを介して固定子１５と同軸に配設される第１回転子４１と、固定子１５の固定子磁極片３０の外周側に所定のエアギャップを介して固定子１５と同軸に配設される第２回転子５０と、を備えたラジアル型の磁気ギアである。ここで、固定子１５の固定子磁極片３０と第１回転子４１との間のエアギャップと、固定子１５の固定子磁極片３０と第２回転子５０との間のエアギャップとは、必ずしも一致させる必要はない。
【００４１】
第１回転子４１は、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板を積層して作製され、第１軸挿通穴４２ａが軸心位置に形成された円環状の基部４３、それぞれ基部４３の外周面から径方向外方に突設されて、周方向に等角ピッチで４つ配列された突極胴部４４、および突極胴部４４の先端に形成された突極胴部４４より幅広の突極頭部４５からなる第１ヨーク部４２と、それぞれ導体線を突極胴部４４に巻回して作製された集中巻コイル４７からなる界磁巻線４６と、周方向に隣り合う突極頭部４５間のそれぞれに突極頭部４５に接するように配設された極間磁石４８と、を備えている。界磁巻線４６の各集中巻コイル４７には、突極頭部４５の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように通電され、２極対の磁極が第１ヨーク部４２の外周面に周方向に配列される。極間磁石４８は、隣り合う突極頭部４５のＳ極の突極頭部４５からＮ極の突極頭部４５に向う方向に着磁配向されている。すなわち、極間磁石４８は、界磁された突極頭部４５の極性と同じ極性が向き合うように突極頭部４５間に配設される。この第１回転子４１は、第１軸挿通穴４２ａに圧入された第１回転軸４９に固着されて高速回転子として動作する。
【００４２】
第２回転子５０は、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板を積層して作製され、円環状の第２ヨーク部５１と、それぞれ第２ヨーク部５１の内周面に固着されて等角ピッチで配列された２４個の永久磁石５２と、を備えている。周方向に配列された永久磁石５２は、その内周面の極性がＮ極とＳ極とが交互になるように着磁配向され、１２極対の永久磁石５２が第２ヨーク部５１の内周面に周方向に配列されている。この第２回転子５０は、低速回転子として動作する。
【００４３】
この磁気ギア４０では、第１回転子４１が２極対であり、第２回転子５０が１２極対であり、固定子磁極片３０の数が１４個（＝１２＋２）であるので、式（１）を満たし、第１回転子４１は６（＝１２／２）倍に増速されて、第２回転子５０と逆方向に回転駆動される。
【００４４】
この実施の形態３においても、極間磁石４８がＮ極をＮ極に界磁された突極頭部４５に対向させ、Ｓ極をＳ極に界磁された突極頭部４５に対向させるように突極頭部４５間に配設されているので、上記実施の形態１と同様に、小型、かつ高出力トルクの磁気ギア４０を実現できる。
【００４５】
なお、上記各実施の形態では、高速回転子に相当する第１回転子を界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子で構成するものとしているが、低速回転子に相当する第２回転子を界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子で構成してもよく、高速および低速回転子に相当する第１および第２回転子を界磁巻線により界磁する界磁突極型回転子で構成してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１，４０ 磁気ギア、４、４Ａ，４１ 第１回転子、８，４５ 突極頭部（磁極）、９，４６ 界磁巻線、１１，４８ 極間磁石、１２，５０ 第２回転子、３０ 固定子磁極片、３１ 突起。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ、長さ方向を軸方向として、周方向に所定のピッチで配列された複数の固定子磁極片と、
上記複数の固定子磁極片に対して第１エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第１回転子と、
上記複数の固定子磁極片に対して第２エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第２回転子と、を備え、
上記第１回転子および上記第２回転子の少なくとも一方の回転子が、界磁巻線により界磁される界磁突極型回転子により構成され、
上記界磁突極型回転子は、極間磁石が周方向に隣り合う磁極間のそれぞれに配設され、上記極間磁石のそれぞれは、隣り合う上記磁極のＳ極の磁極からＮ極の磁極に向う方向に着磁配向されていることを特徴とする磁気ギア。
【請求項２】
上記第１回転子が、上記複数の固定子磁極片の外周側に上記第１エアギャップを介して該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、
上記第２回転子が、上記複数の固定子磁極片の内周側に上記第２エアギャップを介して該複数の固定子磁極片と同軸に配設されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギア。
【請求項３】
上記第１回転子が、上記複数の固定子磁極片の内周側に上記第１エアギャップを介して該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、
上記第２回転子が、上記複数の固定子磁極片の内周側に上記第２エアギャップを介して、上記第１回転子と軸方向に並んで、該複数の固定子磁極片と同軸に配設されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギア。
【請求項４】
突起が、上記磁極のそれぞれから上記極間磁石の外周側に突設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の磁気ギア。
【請求項１】
それぞれ、長さ方向を軸方向として、周方向に所定のピッチで配列された複数の固定子磁極片と、
上記複数の固定子磁極片に対して第１エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第１回転子と、
上記複数の固定子磁極片に対して第２エアギャップを介して、かつ該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、多極の起磁力を持つ第２回転子と、を備え、
上記第１回転子および上記第２回転子の少なくとも一方の回転子が、界磁巻線により界磁される界磁突極型回転子により構成され、
上記界磁突極型回転子は、極間磁石が周方向に隣り合う磁極間のそれぞれに配設され、上記極間磁石のそれぞれは、隣り合う上記磁極のＳ極の磁極からＮ極の磁極に向う方向に着磁配向されていることを特徴とする磁気ギア。
【請求項２】
上記第１回転子が、上記複数の固定子磁極片の外周側に上記第１エアギャップを介して該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、
上記第２回転子が、上記複数の固定子磁極片の内周側に上記第２エアギャップを介して該複数の固定子磁極片と同軸に配設されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギア。
【請求項３】
上記第１回転子が、上記複数の固定子磁極片の内周側に上記第１エアギャップを介して該複数の固定子磁極片と同軸に配設され、
上記第２回転子が、上記複数の固定子磁極片の内周側に上記第２エアギャップを介して、上記第１回転子と軸方向に並んで、該複数の固定子磁極片と同軸に配設されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギア。
【請求項４】
突起が、上記磁極のそれぞれから上記極間磁石の外周側に突設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の磁気ギア。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５９１７８（Ｐ２０１３−５９１７８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５２２０（Ｐ２０１１−１９５２２０）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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