磁気ギヤおよびそれを搭載した車両
【課題】この発明は、第１および第２回転体を軸方向に離間して配設された異なる軸受で片持ち支持して、ハウジングによる第１および第２回転体の支持構造を簡素化し、小型化を図るとともに、エンジンなどの出力軸を第１回転体の第１軸として兼用でき、高精度のアライメント調整を省略できる磁気ギヤを得る。
【解決手段】インナーロータ８が第１ハウジング２に保持された第１軸受３に片持ち支持された入力軸６に同軸に連結され、アウターロータ１１が第２ハウジング４に保持された第２軸受５に片持ち支持された出力軸７に同軸に連結されている。そして、第１永久磁石１０が支持体９の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、第２永久磁石１３が支持体９の外周面を囲繞する円筒部１２の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、磁性体コアが周方向に所定の間隔をもって環状に配列されて支持体９と円筒部１２との間に挿入されている。
【解決手段】インナーロータ８が第１ハウジング２に保持された第１軸受３に片持ち支持された入力軸６に同軸に連結され、アウターロータ１１が第２ハウジング４に保持された第２軸受５に片持ち支持された出力軸７に同軸に連結されている。そして、第１永久磁石１０が支持体９の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、第２永久磁石１３が支持体９の外周面を囲繞する円筒部１２の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、磁性体コアが周方向に所定の間隔をもって環状に配列されて支持体９と円筒部１２との間に挿入されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力軸から入力されたトルクを磁気的な結合状態を利用して所定の速度比で出力軸に伝達する磁気ギヤおよびそれを搭載した車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気的な結合状態を利用する磁気ギヤは、機械式ギヤにおける潤滑損失やオイルメンテナンスの問題がなく、注目を集めている。そして、永久磁石が外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された内ロータを、永久磁石が内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された外ロータの内周側に所定の空隙を介して同軸に配設し、磁極片を内ロータと外ロータとの間の空隙に同心状に配設して磁気ギヤを構成することにより、機械式ギヤに匹敵するトルク密度が得られることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
さらに、内ロータのスピンドルを複数の軸受を介してハウジングに支持させ、外ロータをスピンドルとハウジングとの間に軸受を介して回転自在に配設し、ステータを内ロータおよび外ロータの外側に配置して、磁気ギヤとモータとを一体化した従来の電気機器が提案されている(例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２５２８４号パンフレット（図６）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】K. Atallah and D. Howe, "A Novel High-Performance Magnetic Gear", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL.37, No.4, July 2001, p.2844-2846
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電気機器では、内ロータおよび外ロータが軸受により両持ち支持されているので、下記の不具合が生じる。
【０００７】
まず、内ロータと外ロータとの軸方向一側は、同心状に配された２つの軸受を介してハウジングに支持されているので、ハウジングによる内ロータと外ロータとの支持構造が複雑となる。一方、内ロータの軸方向他側は、単一の軸受を介してハウジングに支持され、外ロータの軸方向他側は、単一の軸受を介して内ロータのスピンドルに支持されているので、内ロータと外ロータとの軸方向他側の軸方向長さが長くなり、小型化が図れない。
また、従来の電気機器がモータやエンジンの出力を変速する用途に適用される場合、モータやエンジンの出力軸と内ローラのスピンドルとを同軸接続する必要があり、高精度のアライメント調整が必要となる。また、モータやエンジンの出力軸と内ローラのスピンドルとをカップリングを介して接続することによりこの高精度のアライメント調整を不要とすることができるが、大型化という新たな不具合をもたらす。
【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って、第１回転体と第２回転体とを軸方向に離間して配設された異なる軸受で片持ち支持するようにして、ハウジングによる第１回転体および第２回転体の支持構造を簡素化し、小型化を図ることができるとともに、モータやエンジンの出力軸を第１回転体の入力軸として兼用でき、高精度のアライメント調整を省略できる磁気ギヤおよびそれを搭載した車両を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による磁気ギヤは、第１軸受を保持する第１ハウジングと、上記第１軸受と軸方向一側に離間して、かつ同軸に配置された第２軸受を保持する第２ハウジングと、上記第１軸受に片持ち支持された第１軸に同軸に連結されて上記第１ハウジンに回転自在に支持された第１回転体と、上記第１回転体の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列されたＮ極対（Ｎ：正の整数）の第１永久磁石と、円筒部を有し、上記第２軸受に片持ち支持された第２軸に該円筒部が連結部を介して同軸に連結されて上記第２ハウジングに回転自在に支持され、該円筒部が上記第１回転体を囲繞するように配設された第２回転体と、上記円筒部の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列されたＭ極対（Ｍ：正の整数）の第２永久磁石と、それぞれ柱状に作製され、長手方向を上記第１軸の軸方向と平行として周方向に互いに所定の隙間を持って環状に配列され、上記第１ハウジングに該第１軸と同軸に支持されて上記第１回転体と上記第２回転体との間に挿入されるＬ個（Ｌ：正の整数）の磁性体コアと、を備え、上記第１永久磁石の極対数Ｎ、上記第２永久磁石の極対数Ｍ、および上記磁性体コアの個数Ｌが、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足している。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、第１永久磁石が第１回転体の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、第２永久磁石が第１回転体の外周面を囲繞する第２回転体の円筒部の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、磁性体コアが周方向に所定の間隔をもって環状に配列されて第１回転体と第２回転体との間に挿入され、第１永久磁石の極対数Ｎ、上記第２永久磁石の極対数Ｍ、および上記磁性体コアの個数Ｌが、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足しているので、第１軸に入力されたトルクが速度比Ｎ／Ｍで第２軸に伝達される。
【００１１】
また、第１回転体が第１ハウジングに保持された第１軸受に片持ち支持された第１軸に同軸に連結され、第２回転体が第２ハウジングに保持された第２軸受に片持ち支持された第２軸に同軸に連結されている。そこで、第１および第２ハウジングによる第１回転体および第２回転体の支持構造が簡素化され、装置の小型化を図ることができる。また、モータやエンジンの出力軸を第１回転体の第１軸として兼用できるので、高精度のアライメント調整を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る磁気ギヤを適用したハイブリッドカーを模式的に示すシステム構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図である。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態６に係る磁気ギヤの動作を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態７に係る磁気ギヤの動作を説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態８に係る磁気ギヤの構成を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を模式的に示す斜視図である。
【００１４】
図１乃至図３において、磁気ギヤ１は、第１軸受３が保持された第１ハウジング２と、第２軸受５が第１軸受３と軸方向に離間して第１軸受３と同軸に保持された第２ハウジング４と、第１軸受３に回転自在に片持ち支持された第１軸としての入力軸６と、第２軸受５に回転自在に片持ち支持された第２軸としての出力軸７と、円柱状の支持体９および支持体９の外周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして配列、固着された複数の第１永久磁石１０を有し、支持体９が入力軸６の軸方向一端に同軸に接続された第１回転体としてのインナーロータ８と、円筒状の支持体１２および支持体１２の内周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして配列、固着された複数の第２永久磁石１３を有し、支持体１２が連結部としての円盤状のディスク１４を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第２永久磁石１３と第１永久磁石１０との間に所定の隙間１５を有して、支持体１２が支持体９を囲繞するように配設された第２回転体としてのアウターロータ１１と、複数の磁性体コア１７がその他端を第１ハウジング２に固着されて周方向に所定のピッチで配列され、第１軸受３と同軸の環状に構成され、その一端側が隙間１５内に挿入された鉄心層１６と、を備えている。
【００１５】
インナーロータ８の複数の第１永久磁石１０は、着磁方向１８が、径方向外方又は径方向内方となるように着磁配向されている。そして、複数の第１永久磁石１０は、着磁方向１８が周方向に交互に逆向きとなるように配列されている。また、支持体９は鉄などの磁性体で作製されている。ここでは、８極、即ち４極対の第１永久磁石１０が支持体９の外周面上に周方向に等角ピッチで配列されている。
【００１６】
アウターロータ１１の複数の第２永久磁石１３は、着磁方向１８が、径方向外方又は径方向内方となるように着磁配向されている。そして、複数の第２永久磁石１３は、着磁方向１８が周方向に交互に逆向きとなるように配列されている。また、支持体１２は鉄などの磁性体で作製されている。ここでは、４４極、即ち２２極対の第２永久磁石１３が支持体１２の内周面上に周方向に等角ピッチで配列されている。なお、ディスク１４は磁気的な観点からステンレスなどの非磁性材料で作製することが好ましい。
【００１７】
鉄心層１６は、鉄などで柱状に作製された磁性体コア１７をその長手方向を入力軸６の軸方向と平行として周方向に等角ピッチで配列されて環状に構成されている。そして、周方向に隣り合う磁性体コア１７間は、空気層からなる非磁性体の空間１９により磁気的に分離されている。ここでは、２６個の磁性体コア１７が周方向に等角ピッチで配列されている。また、第１ハウジング２はステンレスなどの非磁性体で作製され、第１ハウジング２を介しての磁性体コア１７間の磁気的な短絡を防止している。
【００１８】
つぎに、このように構成された磁気ギヤ１における減速動作について説明する。
まず、図２に示されるように、インナーロータ８は８極の磁界を発生する。
【００１９】
そして、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６を介して入力されると、インナーロータ８が回転される。第１永久磁石１０により発生する磁石の起磁力Ｈ１は、式（１）で表される。
Ｈ１＝Ａ・sin（４θ＋４ω１ｔ） （１）
なお、Ａは磁石磁場の強度で決まる係数、θは空間の角度、ω１はインナーロータ８の回転角速度である。
鉄心層１６のパーミアンスＰは、式（２）で表される。
Ｐ＝Ｂ・sin（２６θ） （２）
なお、Ｂは鉄心層１６と第１永久磁石１０との空隙で決まる係数、θは空間の角度である。
【００２０】
そして、第１永久磁石１０が鉄心層１６を介して対向する第２永久磁石１３に対して発生する磁場Ｂ１は、起磁力Ｈ１とパーミアンスＰとの積で表される。
Ｂ１＝Ｈ１・Ｐ＝−（ＡＢ／２）｛cos（３０θ＋４ω１ｔ）−（cos（２２θ−４ω１ｔ）｝ （３）
インナーロータ８は、式（３）に示されるように、正相（インナーロータ８の回転方向）の３０極対成分と逆相（インナーロータ８の逆回転方向）の２２極対成分との磁界を発生する。
【００２１】
アウターロータ１１は、２２極対の第２永久磁石１３が装着されているので、磁場Ｂ１と結合して逆回転する。その時のアウターロータ１１のスピードは、インナーロータ８の回転速度４ω１ｔと同期するように、４／２２（＝１／５．５）と減速される。つまり、インナーロータ８の第１永久磁石１０の極数とアウターロータ１１の第２永久磁石１３の極数との比で減速が行われる。
【００２２】
一方、アウターロータ１１の第２永久磁石１３が発生する起磁力Ｈ２は式（４）で表される。
Ｈ２＝Ｃ・sin（２２θ−２２ω２ｔ） （４）
なお、Ｃは磁石磁場の強度で決まる係数、θは空間の角度、ω２はアウターロータ１１の回転角速度である。
ここで、インナーロータ８とアウターロータ１１との同期条件、ω２＝（４／２２）ω１から、式（４）は式（５）となる。
Ｈ２＝Ｃ・sin（２２θ−４ω１ｔ） （５）
【００２３】
そして、第２永久磁石１３が鉄心層１６を介して対向する第１永久磁石１０に対して発生する磁場Ｂ２は、起磁力Ｈ２とパーミアンスＰとの積で表される。
Ｂ２＝Ｈ２・Ｐ＝−（ＢＣ／２）｛cos（４８θ−４ω１ｔ）−（cos（−４０θ＋４ω１ｔ）｝ （６）
式（６）に示されるように、アウターロータ１１は４極対成分の磁界を発生し、回転角速度がインナーロータ８と同一方向であるので、同期条件が成立し、動力が伝達される。
【００２４】
このように、磁気ギヤ１は、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００２５】
この実施の形態１によれば、インナーロータ８が連結される入力軸６が第１軸受３を介して第１ハウジング２に片持ち支持され、アウターロータ１１が連結される出力軸７が第２軸受５を介して第２ハウジング４に片持ち支持されている。そこで、特許文献１のように２つの軸受を同心状に配した二重軸受構造が不要となり、インナーロータ８とアウターロータ１１との支持構造が簡易となる。また、特許文献１にようにインナーロータ８とアウターロータ１１との軸方向の一側で２つの軸受を軸方向に併設する必要がなく、磁気ギヤ１の軸方向の小型化が図られる。
【００２６】
また、入力軸６と出力軸７とが、それぞれ第１軸受３と第２軸受５、即ち軸方向に離間する異なる片持ち軸受を介して、独立した第１ハウジング２と第２ハウジング４とに支持されているので、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント誤差は第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間の隙間１５により吸収される。
そこで、外部動力源と入力軸６との同軸度誤差を吸収する為のカップリング、出力軸７と出力軸７に接続される負荷との同軸度誤差を吸収するためのカップリング、さらには第１軸受３と第２軸受５とのアライメント調整を不要にできる。また、同軸度誤差に起因する第１軸受３と第２軸受５への過大な負荷をなくすことができ、効率の高い磁気ギヤを得ることができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態１では、周方向に配列された磁性体コア１７間の空間１９が、空気層で構成されているものとしているが、空間１９は空気層に限らず非磁性体であればよく、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）でもよい。
また、上記実施の形態１では、第１ハウジングがステンレスなどの非磁性体で作製されているものとしているが、鉄心層が非磁性体を介して磁気的に絶縁されて第１ハウジングに取り付けられていれば、第１ハウジングを磁性体で作製してもよい。
【００２８】
また、上記実施の形態１では、第１永久磁石が４極対（８極）、第２永久磁石が２２極対（４４極）、磁性体コアが２６個としているが、第１および第２永久磁石の極数および磁性体コアの個数はこれに限定されるものではなく、磁気ギヤの変速比に応じて、適宜設定すればよい。すなわち、第１永久磁石の極対数をＮ（但し、Ｎは正の整数）、第２永久磁石の極対数をＭ（但し、Ｍは正の整数）、磁性体コアの個数をＬ（但し、Ｌは正の整数）としたとき、Ｎ，Ｍ，Ｌを、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足するように設定すれば、入力軸に入力されたトルクを速度比Ｎ／Ｍで出力軸に伝達することができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ矢視断面図、図７はこの発明の実施の形態２に係る磁気ギヤを適用したハイブリッドカーを模式的に示すシステム構成図である。
【００３０】
図４乃至図６において、第２回転体としてのアウターロータ２０は、鉄などの磁性体で作製された円筒状の支持体２１、支持体２１を軸方向に２分割するように支持体２１の内周面に固着された連結部としての円盤状のディスク２２、支持体２１の内周面上の軸方向他側に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された２２極対の第２永久磁石１３、および支持体２１の内周面上の軸方向一側に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された４極対の第３永久磁石２３を有している。そして、アウターロータ２０は、支持体２１がディスク２２を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間に所定の隙間１５を有して、支持体２１の軸方向他側が支持体９を囲繞するように配設されている。なお、ディスク２２は磁気的な観点からステンレスなどの非磁性材料で作製することが好ましい。
【００３１】
固定子２５は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部２６ａ、それぞれコアバック部２６ａの外周面から径方向外方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１２本のティース部２６ｂ、およびそれぞれ周方向に隣り合うティース部２６ｂ間に形成される１２個のスロット２６ｃからなる固定子鉄心２６と、各ティース部２６ｂに集中巻きに巻回された１２個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル２７と、を備えている。そして、固定子２５は、固定子鉄心２６のコアバック部２６ａを取付ねじ２８により第２ハウジング２に締着固定されて、第３永久磁石２３と固定子鉄心２６との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体２１の軸方向一側の部位に囲繞されるように、第２軸受５と同軸に配設されている。そして、第３永久磁石２３は、着磁方向１８が、径方向外方又は径方向内方となるように着磁配向されている。固定子コイル２７はアウターロータ２０にトルクを発生させるトルク発生コイルとして作用する。
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。
【００３２】
このように構成された磁気ギヤ１Ａは、ディスク２２の他側が磁気ギヤ部３０を構成し、ディスク２２の一側がモータ部３１を構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、ディスク２２の他側に構成される磁気ギヤ部３０は、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００３３】
また、ディスク２２の一側に構成されるモータ部３１は、固定子コイル２７に３相電流を通電することにより、第３永久磁石２３との磁気的相互作用によりアウターロータ２０に対してトルクを発生する、第３永久磁石２３が８極、固定子鉄心２６のスロット２６ｃが１２個の、即ち２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０で増幅され、さらにモータ部３１のトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００３４】
ここで、本磁気ギヤ１Ａがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合を図７に示す。図７では、磁気ギヤ部３０は、エンジン３２の出力軸であるクランク軸が入力軸６と兼用として構成され、エンジントルクを増幅する。一方、モータ部３１は、バッテリ３３の電力がインバータ３４を介して固定子コイル２７に供給されて駆動される。そこで、エンジントルクが磁気ギヤ部３０で増幅されつつ、モータ部３１によってアシストされ、エンジン３２単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。出力軸７から出力されたトルクは、車両の車輪軸に伝達される。
【００３５】
この実施の形態２においても、インナーロータ８が連結される入力軸６が第１軸受３を介して第１ハウジング２に片持ち支持され、アウターロータ２０が連結される出力軸７が第２軸受５を介して第２ハウジング４に片持ち支持されているので、上記実施の形態１と同様に、インナーロータ８とアウターロータ２０との支持構造が簡易となるとともに、磁気ギヤ１Ａの軸方向の小型化が図られる。
【００３６】
また、入力軸６および出力軸７とが、それぞれ第１軸受３と第２軸受５、即ち軸方向に離間する異なる片持ち軸受を介して、独立した第１ハウジング２と第２ハウジング４とに支持されている。そこで、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント誤差は、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間の隙間１５により吸収され、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント調整を不要にできる。また、外部動力源の出力軸を入力軸６と共用でき、外部動力源の出力軸と入力軸６との同軸度誤差を吸収する為のカップリングを不要にできる。さらに、出力軸７と変速機やタイヤなどの駆動機器の軸受との取り付け誤差は、第３永久磁石２３と固定子鉄心２６との間の隙間２９により吸収される。
【００３７】
このように、入力軸６に接続される外部動力源と出力軸７に接続される負荷との間の同軸度誤差を吸収するためのカップリングを不要にできるとともに、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント調整を不要にできる。また、同軸度誤差に起因する第１軸受３と第２軸受５への過大な負荷をなくすことができ、効率の高いモータ一体形磁気ギヤを得ることができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態２では、固定子鉄心が１２個のスロットを有するものとしているが、固定子鉄心のスロットの個数はこれに限定されるものではなく、第３永久磁石の極に応じて適宜設定される。
【００３９】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【００４０】
図８乃至図１０において、第２回転体としてのアウターロータ３５は、鉄などの磁性体で作製された円筒状の支持体３６、支持体２１の内周面上の軸方向他側に周方向に極性を互いに逆向きとして等角ピッチで配列、固着された２２極対の第２永久磁石１３、および支持体２１の内周面上の軸方向一側に、第２永久磁石１３と軸方向に離間して、周方向に極性を互いに逆向きとして等角ピッチで配列、固着された４極対の第３永久磁石２３を備えている。アウターロータ３５は、支持体３６が連結部としての円盤状のディスク３７を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間に所定の隙間１５を有して、支持体３６の軸方向他側が支持体９を囲繞するように配設されている。なお、ディスク３７は磁気的な観点からステンレスなどの非磁性材料で作製することが好ましい。
【００４１】
固定子３８は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部３９ａ、それぞれコアバック部３９ａの外周面から径方向外方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１２本のティース部３９ｂ、およびそれぞれ周方向に隣り合うティース部３９ｂにより形成される１２個のスロット３９ｃからなる固定子鉄心３９と、各ティース部３９ｂに集中巻きに巻回された１２個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル４０と、を備えている。そして、固定子３８は、固定子鉄心３９のティース部３９ｂの先端をステンレス等からなる非磁性スペーサ４１を介装させて磁性体コア１７を挿通する取付ねじ２８により第１ハウジング２に締着固定されて、第３永久磁石２３と固定子鉄心２６との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体３６の軸方向一側の部位に囲繞されるように、第２軸受５と同軸に配設されている。そして、第３永久磁石２３は、着磁方向１８が径方向外方又は径方向内方を向くように着磁配向されている。
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。
【００４２】
このように構成された磁気ギヤ１Ｂは、支持体３６の軸方向他側が磁気ギヤ部３０Ａを構成し、支持体３６の軸方向一側がモータ部３１Ａを構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、支持体３６の軸方向他側に構成される磁気ギヤ部３０Ａは、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００４３】
また、支持体３６の軸方向一側に構成されるモータ部３１Ａは、固定子コイル２７に３相電流を通電することにより、第３永久磁石２３との磁気的相互作用によりアウターロータ３５に対してトルクを発生する２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０Ａで増幅され、さらにモータ部３１Ａのトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００４４】
そこで、本磁気ギヤ１Ｂがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合、上記実施の形態２と同様に、エンジントルクが磁気ギヤ部３０Ａで増幅されつつ、モータ部３１Ａによってアシストされ、エンジン単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。
したがって、この実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００４５】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図、図１３は図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。
【００４６】
図１１乃至図１３において、第１回転体としてのインナーロータ４２は、鉄などの磁性体で作製された円柱状の支持体４３と、支持体４３の外周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された４極対の第１永久磁石４４と、を備えている。そして、インナーロータ４２は、支持体４３が第１ハウジング２の第１軸受３に保持された入力軸６の軸方向一端に同軸に接続されている。そして、第１永久磁石４４は、着磁方向１８が径方向外方又は径方向内方を向くように着磁配向されている。
【００４７】
固定子４５は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部４６ａ、それぞれコアバック部４６ａの内周面から径方向内方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１２本のティース部４６ｂ、およびそれぞれ周方向に隣り合うティース部４６ｂにより形成される１２個のスロット４６ｃからなる固定子鉄心４６と、各ティース部４６ｂに集中巻きに巻回された１２個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル４７と、を備えている。そして、固定子４５は、固定子鉄心４６のティース部４６ｂの先端部をステンレス等からなる非磁性スペーサ４１を介装させて取付ねじ２８により第１ハウジング２に締着固定されて、第１永久磁石４４と固定子鉄心２６との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体３６の軸方向他側の部位に囲繞するように、第１軸受３と同軸に配設されている。
【００４８】
アウターロータ１１は、支持体１２がディスク１４を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第２永久磁石１３と第１永久磁石４４との間に所定の隙間１５を有して、支持体１２が支持体４３の軸方向他側を囲繞するように配設されている。
鉄心層４８は、周方向に互いに空間１９を開けて、かつ等角ピッチで環状に配列された２６本の磁性体コア１７をＦＲＰなどに非磁性連結体５４により一体化して作製された円筒体に構成されている。そして、鉄心層４８は、非磁性スペーサ４１を介して取付ねじ２８により固定子鉄心４６とともに第２ハウジング２に共締めされて第１軸受３と同軸に配設され、隙間１５内に挿入されている。
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。
【００４９】
このように構成された磁気ギヤ１Ｃは、支持体４３の軸方向一側が磁気ギヤ部３０Ｂを構成し、支持体４３の軸方向他側がモータ部３１Ｂを構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、支持体４３の軸方向一側に構成される磁気ギヤ部３０Ｂは、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００５０】
また、支持体４３の軸方向他側に構成されるモータ部３１Ｂは、固定子コイル４７に３相電流を通電することにより、第３永久磁石２３との磁気的相互作用によりアウターロータ１１に対してトルクを発生する２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０Ｂで増幅され、さらにモータ部３１Ｂのトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００５１】
そこで、本磁気ギヤ１Ｃがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合、上記実施の形態２と同様に、エンジントルクが磁気ギヤ部３０Ｂで増幅されつつ、モータ部３１Ｂによってアシストされ、エンジン単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。
したがって、この実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００５２】
また、この実施の形態４によれば、固定子鉄心４６がスロット開口を内周側とするように作製され、インナーロータ４２の支持体４３の外周面上に配設された第１永久磁石４４の軸方向他側の部位が固定子鉄心４６に所定の隙間２９を確保して囲繞されるようにしているので、第１永久磁石４４の軸方向他側が固定子４５と磁気的相互作用する第３永久磁石として機能する。したがって、支持体４３および第１永久磁石４４の軸方向長さを長くするだけで、第１永久磁石４４と第３永久磁石とを共用化でき、部品点数を削減でき、構成の簡素化が図られる。
【００５３】
実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図である。
【００５４】
図１４および図１５において、第２回転体としてのアウターロータ４９は、円筒状の支持体１２、支持体１２の内周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された２２極対の第２永久磁石１３、および支持体１２の外周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された６極対の第３永久磁石５０を有し、支持体１２が円盤状のディスク１４を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間に所定の隙間１５を有して、支持体１２が支持体９を囲繞するように配設されている。
【００５５】
固定子５１は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部５２ａ、それぞれコアバック部５２ａの内周面から径方向内方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１８本のティース部５２ｂ、それぞれ周方向に隣り合うティース部４２ｂにより形成される１８個のスロット５２ｃからなる固定子鉄心５２と、各ティース部５２ｂに集中巻きに巻回された１８個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル５３と、を備えている。そして、固定子５１は、固定子鉄心５２のコアバック部５２ａを第１ハウジング２Ａの円筒状のフランジ部２ａに嵌着固定されて、第３永久磁石５０と固定子鉄心５２との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体１２を囲繞するように、第１軸受３と同軸に配設されている。
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。
【００５６】
このように構成された磁気ギヤ１Ｄは、支持体１２の内径側が磁気ギヤ部３０Ｃを構成し、支持体１２の外径側がモータ部３１Ｃを構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、支持体１２の内径側に構成される磁気ギヤ部３０Ｃは、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００５７】
また、支持体１２の外径側に構成されるモータ部３１Ｃは、固定子コイル５３に３相電流を通電することにより、第３永久磁石５０との磁気的相互作用によりアウターロータ４９に対してトルクを発生する２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０Ｃで増幅され、さらにモータ部３１Ｃのトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００５８】
そこで、本磁気ギヤ１Ｄがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合、上記実施の形態２と同様に、エンジントルクが磁気ギヤ部３０Ｃで増幅されつつ、モータ部３１Ｃによってアシストされ、エンジン単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。
したがって、この実施の形態５においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００５９】
この実施の形態５によれば、第２永久磁石１３と第３永久磁石５０とがアウターロータ４９の円筒状の支持体１２の内周面と外周面とに配設されているので、第２永久磁石１３と第３永久磁石５０との支持部材が共用化でき、部品点数を削減でき、構成の簡素化が図られる。
【００６０】
実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６に係る磁気ギヤの動作を説明する図であり、図１６の（ａ）は磁気結合状態を示し、図１６の（ｂ）は磁気結合解除状態を示している。
【００６１】
この実施の形態６による磁気ギヤ１Ｅは、上記実施の形態１による磁気ギヤ１の構成にクラッチ機構５５を備えたものである。
図１６において、クラッチ機構５５は、支点５６周りに回動可能に配設された作動レバー５７と、作動レバー５７を磁気結合位置に位置させるように作動レバー５７の一端を付勢するばね５８と、磁気結合位置に位置する作動レバー５７の他端側に当接するように出力軸７に突設された出力軸リング５９と、を備えている。
【００６２】
つぎに、磁気ギヤ１Ｅにおけるクラッチ機構５５の動作について説明する。
まず、ばね５８の付勢力Ｆ１が、作動レバー５７の一端に作用し、作動レバー５７が支点５６周りに図１６の（ａ）中時計回りに回動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。このとき、出力軸７が第２永久磁石１３と鉄心層１６の磁性体コア１７との間の磁気吸引力Ｆ２によりアウターロータ１１とともに図１６の（ａ）中左方向（軸方向他側）に移動し、出力軸リング５９が作動レバー５７の他端側に当接して停止する。これにより、図１６の（ａ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ８の支持体９を囲繞し、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３とが鉄心層１６を介して対向する磁気結合状態となる。そこで、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００６３】
ついで、力Ｆ３が作動レバー５７の一端に作用すると、作動レバー５７がばね５８の付勢力Ｆ１および磁気吸引力Ｆ２に抗して支点５６周りに図１６の（ａ）中反時計回りに回動する。そして、作動レバー５７の回動力が出力軸リング５９に作用し、出力軸７が図１６の（ａ）中右方向（軸方向一側）に移動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。これにより、図１６の（ｂ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ８の支持体９および鉄心層１６に対して軸方向にオフセットされ、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との磁気結合状態が解除される。そこで、入力軸６に入力された動力が出力軸７に伝達されなくなる。
【００６４】
このように、この実施の形態６によれば、簡易なクラッチ機構５５を装備することで、動力の伝達／非伝達を簡易に行える磁気ギヤ１Ｅを得ることができる。そこで、ハイブリッドカーのエンジンの動力を本磁気ギヤ１Ｅの入力軸に入力するようにすれば、エンジンを停止状態でモータ単独走行を行ったり、車両停止時にアイドリング状態を維持したりする際に必要となるエンジンとギヤと間に配置されるクラッチを不要とすることができ、全体システムをコンパクトに構成できる。
【００６５】
実施の形態７．
図１７はこの発明の実施の形態７に係る磁気ギヤの動作を説明する図であり、図１７の（ａ）は磁気結合状態を示し、図１７の（ｂ）は磁気結合解除状態を示している。
【００６６】
この実施の形態７による磁気ギヤ１Ｆは、上記実施の形態４による磁気ギヤ１Ｃの構成にクラッチ機構５５を備えたものである。
【００６７】
つぎに、磁気ギヤ１Ｆにおけるクラッチ機構５５の動作について説明する。
まず、ばね５８の付勢力Ｆ１が、作動レバー５７の一端に作用し、作動レバー５７が支点５６周りに図１６の（ａ）中時計回りに回動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。このとき、出力軸７が第２永久磁石１３と鉄心層１６の磁性体コア１７との間の磁気吸引力Ｆ２によりアウターロータ１１とともに図１７の（ａ）中左方向（軸方向他側）に移動し、出力軸リング５９が作動レバー５７の他端側に当接して停止する。これにより、図１７の（ａ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ４２の支持体４３の軸方向一側を囲繞し、第１永久磁石４４と第２永久磁石１３とが鉄心層１６を介して対向する磁気結合状態となる。そこで、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００６８】
ついで、力Ｆ３が作動レバー５７の一端に作用すると、作動レバー５７がばね５８の付勢力Ｆ１および磁気吸引力Ｆ２に抗して支点５６周りに図１７の（ａ）中反時計回りに回動する。そして、作動レバー５７の回動力が出力軸リング５９に作用し、出力軸７が図１７の（ａ）中右方向（軸方向一側）に移動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。これにより、図１７の（ｂ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ４２の支持体４３および鉄心層１６に対して軸方向にオフセットされ、第１永久磁石１０と第２永久磁石４４との磁気結合状態が解除される。そこで、入力軸６に入力された動力が出力軸７に伝達されなくなる。
【００６９】
このように、この実施の形態７においても、簡易なクラッチ機構５５を装備することで、動力の伝達／非伝達を簡易に行える磁気ギヤ１Ｆを得ることができる。そこで、ハイブリッドカーのエンジンの動力を本磁気ギヤ１Ｆの入力軸に入力するようにすれば、エンジンを停止状態でモータ単独走行を行ったり、車両停止時にアイドリング状態を維持したりする際に必要となるエンジンとギヤと間に配置されるクラッチを不要とすることができ、全体システムをコンパクトに構成できる。
【００７０】
なお、上記実施の形態６，７では、実施の形態１，４による磁気ギヤにクラッチ機構を装備するものとしているが、実施の形態３，５による磁気ギヤにクラッチ機構を装備してもよい。
【００７１】
実施の形態８．
図１８はこの発明の実施の形態８に係る磁気ギヤの構成を説明する斜視図である。
【００７２】
図１８において、鉄心層１６は、２６個の磁性体コア１７を周方向に等角ピッチで配列して環状に構成されている。そして、環状に配列された磁性体コア１７の他端がＦＲＰなどの連結体６１により連結、一体化されている。第１ハウジング２には、２６個の挿入穴６２が軸受３と同心状に等角ピッチで穿設されている。そして、鉄心層１６は、各磁性体コア１７の一端側を挿入穴６２に挿通させて、軸方向に移動可能に装着されている。
クラッチ機構５５Ａは、支点５６周りに回動可能に配設された作動レバー５７と、作動レバー５７を磁気結合位置に位置させるように作動レバー５７の一端を付勢するばね５８と、磁気結合位置に位置する作動レバー５７の他端側に当接するように鉄心層１６の他端から径方向外方に延設されたフランジ６０と、を備えている。
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。
【００７３】
つぎに、このように構成された磁気ギヤ１Ｇにおけるクラッチ機構５５Ａの動作について説明する。
まず、ばね５８の付勢力が、作動レバー５７の一端に作用し、作動レバー５７が支点５６周りに図１８中反時計回りに回動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。このとき、鉄心層１６が第１永久磁石１０および第２永久磁石１３と磁性体コア１７との間の磁気吸引力により軸方向一端側に移動し、フランジ６０が作動レバー５７の他端側に当接して停止する。これにより、磁性体コア１７が第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間の隙間１５に挿入され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３とが鉄心層１６を介して対向する磁気結合状態となる。そこで、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００７４】
ついで、磁気結合解除力が作動レバー５７の一端に作用すると、作動レバー５７がばね５８の付勢力および第１永久磁石１０および第２永久磁石１３の磁気吸引力に抗して支点５６周りに図１８中時計回りに回動する。そして、作動レバー５７の回動力がフランジ６０に作用し、鉄心層１６が軸方向他側に移動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。これにより、鉄心層１６が第１永久磁石１０および第２永久磁石１３に対して軸方向にオフセットされる。そこで、第１永久磁石１０と第２永久磁石４４との各基本波成分同士が鉄心層１６によって変調されて成立していた磁気結合状態が失われ、かつ、第１永久磁石１０と第２永久磁石４４との間の磁気ギャップも大幅に拡大し、入力軸６に入力された動力が出力軸７に伝達されなくなる。
【００７５】
このように、この実施の形態８においても、簡易なクラッチ機構５５Ａを装備することで、動力の伝達／非伝達を簡易に行える磁気ギヤ１Ｇを得ることができる。そこで、ハイブリッドカーのエンジンの動力を本磁気ギヤ１Ｇの入力軸に入力するようにすれば、エンジンを停止状態でモータ単独走行を行ったり、車両停止時にアイドリング状態を維持したりする際に必要となるエンジンとギヤと間に配置されるクラッチを不要とすることができ、全体システムをコンパクトに構成できる。
【００７６】
なお、上記実施の形態８では、実施の形態１による磁気ギヤにクラッチ機構を装備するものとしているが、実施の形態２，５による磁気ギヤにクラッチ機構を装備してもよい。
また、上記各実施の形態では、高速側の第１軸を入力軸とし、低速側の第２軸を出力軸として、磁気ギヤを第１軸から第２軸に動力を伝達する減速機として動作させるものとしているが、高速側の第１軸を出力軸とし、低速側の第２軸を入力軸として、磁気ギヤを第２軸から第１軸に動力を伝達する増速機として動作させても、同様の効果を奏することはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ 磁気ギヤ、２，２Ａ 第１ハウジング、３ 第１軸受、４ 第２ハウジング、５ 第２軸受、６ 入力軸（第１軸）、７ 出力軸（第２軸）、８ インナーロータ(第１回転体）、９ 支持体、１０ 第１永久磁石、１１ アウターロータ（第２回転体）、１２ 円筒部、１３ 第２永久磁石、１４ ディスク（連結部）、１７ 磁性体コア、２０ アウターロータ（第２回転体）、２１ 円筒部、２２ ディスク（連結部）、２３ 第３永久磁石、２６ 固定子鉄心、２７ 固定子コイル（トルク発生トルク）、３２ エンジン、３５ アウターロータ（第２回転体）、３６ 円筒部、３７ ディスク（連結部）、３９ 固定子鉄心、４０ 固定子コイル（トルク発生トルク）、４２ インナーロータ(第１回転体）、４３ 支持体、４４ 第１永久磁石、４６ 固定子鉄心、４７ 固定子コイル（トルク発生トルク）、４９ インナーロータ(第１回転体）、５０ 第３永久磁石、５２ 固定子鉄心、５３ 固定子コイル（トルク発生トルク）、５５ クラッチ機構。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入力軸から入力されたトルクを磁気的な結合状態を利用して所定の速度比で出力軸に伝達する磁気ギヤおよびそれを搭載した車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気的な結合状態を利用する磁気ギヤは、機械式ギヤにおける潤滑損失やオイルメンテナンスの問題がなく、注目を集めている。そして、永久磁石が外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された内ロータを、永久磁石が内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された外ロータの内周側に所定の空隙を介して同軸に配設し、磁極片を内ロータと外ロータとの間の空隙に同心状に配設して磁気ギヤを構成することにより、機械式ギヤに匹敵するトルク密度が得られることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
さらに、内ロータのスピンドルを複数の軸受を介してハウジングに支持させ、外ロータをスピンドルとハウジングとの間に軸受を介して回転自在に配設し、ステータを内ロータおよび外ロータの外側に配置して、磁気ギヤとモータとを一体化した従来の電気機器が提案されている(例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／１２５２８４号パンフレット（図６）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】K. Atallah and D. Howe, "A Novel High-Performance Magnetic Gear", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL.37, No.4, July 2001, p.2844-2846
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電気機器では、内ロータおよび外ロータが軸受により両持ち支持されているので、下記の不具合が生じる。
【０００７】
まず、内ロータと外ロータとの軸方向一側は、同心状に配された２つの軸受を介してハウジングに支持されているので、ハウジングによる内ロータと外ロータとの支持構造が複雑となる。一方、内ロータの軸方向他側は、単一の軸受を介してハウジングに支持され、外ロータの軸方向他側は、単一の軸受を介して内ロータのスピンドルに支持されているので、内ロータと外ロータとの軸方向他側の軸方向長さが長くなり、小型化が図れない。
また、従来の電気機器がモータやエンジンの出力を変速する用途に適用される場合、モータやエンジンの出力軸と内ローラのスピンドルとを同軸接続する必要があり、高精度のアライメント調整が必要となる。また、モータやエンジンの出力軸と内ローラのスピンドルとをカップリングを介して接続することによりこの高精度のアライメント調整を不要とすることができるが、大型化という新たな不具合をもたらす。
【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って、第１回転体と第２回転体とを軸方向に離間して配設された異なる軸受で片持ち支持するようにして、ハウジングによる第１回転体および第２回転体の支持構造を簡素化し、小型化を図ることができるとともに、モータやエンジンの出力軸を第１回転体の入力軸として兼用でき、高精度のアライメント調整を省略できる磁気ギヤおよびそれを搭載した車両を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による磁気ギヤは、第１軸受を保持する第１ハウジングと、上記第１軸受と軸方向一側に離間して、かつ同軸に配置された第２軸受を保持する第２ハウジングと、上記第１軸受に片持ち支持された第１軸に同軸に連結されて上記第１ハウジンに回転自在に支持された第１回転体と、上記第１回転体の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列されたＮ極対（Ｎ：正の整数）の第１永久磁石と、円筒部を有し、上記第２軸受に片持ち支持された第２軸に該円筒部が連結部を介して同軸に連結されて上記第２ハウジングに回転自在に支持され、該円筒部が上記第１回転体を囲繞するように配設された第２回転体と、上記円筒部の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列されたＭ極対（Ｍ：正の整数）の第２永久磁石と、それぞれ柱状に作製され、長手方向を上記第１軸の軸方向と平行として周方向に互いに所定の隙間を持って環状に配列され、上記第１ハウジングに該第１軸と同軸に支持されて上記第１回転体と上記第２回転体との間に挿入されるＬ個（Ｌ：正の整数）の磁性体コアと、を備え、上記第１永久磁石の極対数Ｎ、上記第２永久磁石の極対数Ｍ、および上記磁性体コアの個数Ｌが、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足している。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、第１永久磁石が第１回転体の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、第２永久磁石が第１回転体の外周面を囲繞する第２回転体の円筒部の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配設され、磁性体コアが周方向に所定の間隔をもって環状に配列されて第１回転体と第２回転体との間に挿入され、第１永久磁石の極対数Ｎ、上記第２永久磁石の極対数Ｍ、および上記磁性体コアの個数Ｌが、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足しているので、第１軸に入力されたトルクが速度比Ｎ／Ｍで第２軸に伝達される。
【００１１】
また、第１回転体が第１ハウジングに保持された第１軸受に片持ち支持された第１軸に同軸に連結され、第２回転体が第２ハウジングに保持された第２軸受に片持ち支持された第２軸に同軸に連結されている。そこで、第１および第２ハウジングによる第１回転体および第２回転体の支持構造が簡素化され、装置の小型化を図ることができる。また、モータやエンジンの出力軸を第１回転体の第１軸として兼用できるので、高精度のアライメント調整を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る磁気ギヤを適用したハイブリッドカーを模式的に示すシステム構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図である。
【図１３】図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態６に係る磁気ギヤの動作を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態７に係る磁気ギヤの動作を説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態８に係る磁気ギヤの構成を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係る磁気ギヤの構成を模式的に示す斜視図である。
【００１４】
図１乃至図３において、磁気ギヤ１は、第１軸受３が保持された第１ハウジング２と、第２軸受５が第１軸受３と軸方向に離間して第１軸受３と同軸に保持された第２ハウジング４と、第１軸受３に回転自在に片持ち支持された第１軸としての入力軸６と、第２軸受５に回転自在に片持ち支持された第２軸としての出力軸７と、円柱状の支持体９および支持体９の外周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして配列、固着された複数の第１永久磁石１０を有し、支持体９が入力軸６の軸方向一端に同軸に接続された第１回転体としてのインナーロータ８と、円筒状の支持体１２および支持体１２の内周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして配列、固着された複数の第２永久磁石１３を有し、支持体１２が連結部としての円盤状のディスク１４を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第２永久磁石１３と第１永久磁石１０との間に所定の隙間１５を有して、支持体１２が支持体９を囲繞するように配設された第２回転体としてのアウターロータ１１と、複数の磁性体コア１７がその他端を第１ハウジング２に固着されて周方向に所定のピッチで配列され、第１軸受３と同軸の環状に構成され、その一端側が隙間１５内に挿入された鉄心層１６と、を備えている。
【００１５】
インナーロータ８の複数の第１永久磁石１０は、着磁方向１８が、径方向外方又は径方向内方となるように着磁配向されている。そして、複数の第１永久磁石１０は、着磁方向１８が周方向に交互に逆向きとなるように配列されている。また、支持体９は鉄などの磁性体で作製されている。ここでは、８極、即ち４極対の第１永久磁石１０が支持体９の外周面上に周方向に等角ピッチで配列されている。
【００１６】
アウターロータ１１の複数の第２永久磁石１３は、着磁方向１８が、径方向外方又は径方向内方となるように着磁配向されている。そして、複数の第２永久磁石１３は、着磁方向１８が周方向に交互に逆向きとなるように配列されている。また、支持体１２は鉄などの磁性体で作製されている。ここでは、４４極、即ち２２極対の第２永久磁石１３が支持体１２の内周面上に周方向に等角ピッチで配列されている。なお、ディスク１４は磁気的な観点からステンレスなどの非磁性材料で作製することが好ましい。
【００１７】
鉄心層１６は、鉄などで柱状に作製された磁性体コア１７をその長手方向を入力軸６の軸方向と平行として周方向に等角ピッチで配列されて環状に構成されている。そして、周方向に隣り合う磁性体コア１７間は、空気層からなる非磁性体の空間１９により磁気的に分離されている。ここでは、２６個の磁性体コア１７が周方向に等角ピッチで配列されている。また、第１ハウジング２はステンレスなどの非磁性体で作製され、第１ハウジング２を介しての磁性体コア１７間の磁気的な短絡を防止している。
【００１８】
つぎに、このように構成された磁気ギヤ１における減速動作について説明する。
まず、図２に示されるように、インナーロータ８は８極の磁界を発生する。
【００１９】
そして、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６を介して入力されると、インナーロータ８が回転される。第１永久磁石１０により発生する磁石の起磁力Ｈ１は、式（１）で表される。
Ｈ１＝Ａ・sin（４θ＋４ω１ｔ） （１）
なお、Ａは磁石磁場の強度で決まる係数、θは空間の角度、ω１はインナーロータ８の回転角速度である。
鉄心層１６のパーミアンスＰは、式（２）で表される。
Ｐ＝Ｂ・sin（２６θ） （２）
なお、Ｂは鉄心層１６と第１永久磁石１０との空隙で決まる係数、θは空間の角度である。
【００２０】
そして、第１永久磁石１０が鉄心層１６を介して対向する第２永久磁石１３に対して発生する磁場Ｂ１は、起磁力Ｈ１とパーミアンスＰとの積で表される。
Ｂ１＝Ｈ１・Ｐ＝−（ＡＢ／２）｛cos（３０θ＋４ω１ｔ）−（cos（２２θ−４ω１ｔ）｝ （３）
インナーロータ８は、式（３）に示されるように、正相（インナーロータ８の回転方向）の３０極対成分と逆相（インナーロータ８の逆回転方向）の２２極対成分との磁界を発生する。
【００２１】
アウターロータ１１は、２２極対の第２永久磁石１３が装着されているので、磁場Ｂ１と結合して逆回転する。その時のアウターロータ１１のスピードは、インナーロータ８の回転速度４ω１ｔと同期するように、４／２２（＝１／５．５）と減速される。つまり、インナーロータ８の第１永久磁石１０の極数とアウターロータ１１の第２永久磁石１３の極数との比で減速が行われる。
【００２２】
一方、アウターロータ１１の第２永久磁石１３が発生する起磁力Ｈ２は式（４）で表される。
Ｈ２＝Ｃ・sin（２２θ−２２ω２ｔ） （４）
なお、Ｃは磁石磁場の強度で決まる係数、θは空間の角度、ω２はアウターロータ１１の回転角速度である。
ここで、インナーロータ８とアウターロータ１１との同期条件、ω２＝（４／２２）ω１から、式（４）は式（５）となる。
Ｈ２＝Ｃ・sin（２２θ−４ω１ｔ） （５）
【００２３】
そして、第２永久磁石１３が鉄心層１６を介して対向する第１永久磁石１０に対して発生する磁場Ｂ２は、起磁力Ｈ２とパーミアンスＰとの積で表される。
Ｂ２＝Ｈ２・Ｐ＝−（ＢＣ／２）｛cos（４８θ−４ω１ｔ）−（cos（−４０θ＋４ω１ｔ）｝ （６）
式（６）に示されるように、アウターロータ１１は４極対成分の磁界を発生し、回転角速度がインナーロータ８と同一方向であるので、同期条件が成立し、動力が伝達される。
【００２４】
このように、磁気ギヤ１は、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００２５】
この実施の形態１によれば、インナーロータ８が連結される入力軸６が第１軸受３を介して第１ハウジング２に片持ち支持され、アウターロータ１１が連結される出力軸７が第２軸受５を介して第２ハウジング４に片持ち支持されている。そこで、特許文献１のように２つの軸受を同心状に配した二重軸受構造が不要となり、インナーロータ８とアウターロータ１１との支持構造が簡易となる。また、特許文献１にようにインナーロータ８とアウターロータ１１との軸方向の一側で２つの軸受を軸方向に併設する必要がなく、磁気ギヤ１の軸方向の小型化が図られる。
【００２６】
また、入力軸６と出力軸７とが、それぞれ第１軸受３と第２軸受５、即ち軸方向に離間する異なる片持ち軸受を介して、独立した第１ハウジング２と第２ハウジング４とに支持されているので、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント誤差は第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間の隙間１５により吸収される。
そこで、外部動力源と入力軸６との同軸度誤差を吸収する為のカップリング、出力軸７と出力軸７に接続される負荷との同軸度誤差を吸収するためのカップリング、さらには第１軸受３と第２軸受５とのアライメント調整を不要にできる。また、同軸度誤差に起因する第１軸受３と第２軸受５への過大な負荷をなくすことができ、効率の高い磁気ギヤを得ることができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態１では、周方向に配列された磁性体コア１７間の空間１９が、空気層で構成されているものとしているが、空間１９は空気層に限らず非磁性体であればよく、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）でもよい。
また、上記実施の形態１では、第１ハウジングがステンレスなどの非磁性体で作製されているものとしているが、鉄心層が非磁性体を介して磁気的に絶縁されて第１ハウジングに取り付けられていれば、第１ハウジングを磁性体で作製してもよい。
【００２８】
また、上記実施の形態１では、第１永久磁石が４極対（８極）、第２永久磁石が２２極対（４４極）、磁性体コアが２６個としているが、第１および第２永久磁石の極数および磁性体コアの個数はこれに限定されるものではなく、磁気ギヤの変速比に応じて、適宜設定すればよい。すなわち、第１永久磁石の極対数をＮ（但し、Ｎは正の整数）、第２永久磁石の極対数をＭ（但し、Ｍは正の整数）、磁性体コアの個数をＬ（但し、Ｌは正の整数）としたとき、Ｎ，Ｍ，Ｌを、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足するように設定すれば、入力軸に入力されたトルクを速度比Ｎ／Ｍで出力軸に伝達することができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ矢視断面図、図７はこの発明の実施の形態２に係る磁気ギヤを適用したハイブリッドカーを模式的に示すシステム構成図である。
【００３０】
図４乃至図６において、第２回転体としてのアウターロータ２０は、鉄などの磁性体で作製された円筒状の支持体２１、支持体２１を軸方向に２分割するように支持体２１の内周面に固着された連結部としての円盤状のディスク２２、支持体２１の内周面上の軸方向他側に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された２２極対の第２永久磁石１３、および支持体２１の内周面上の軸方向一側に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された４極対の第３永久磁石２３を有している。そして、アウターロータ２０は、支持体２１がディスク２２を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間に所定の隙間１５を有して、支持体２１の軸方向他側が支持体９を囲繞するように配設されている。なお、ディスク２２は磁気的な観点からステンレスなどの非磁性材料で作製することが好ましい。
【００３１】
固定子２５は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部２６ａ、それぞれコアバック部２６ａの外周面から径方向外方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１２本のティース部２６ｂ、およびそれぞれ周方向に隣り合うティース部２６ｂ間に形成される１２個のスロット２６ｃからなる固定子鉄心２６と、各ティース部２６ｂに集中巻きに巻回された１２個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル２７と、を備えている。そして、固定子２５は、固定子鉄心２６のコアバック部２６ａを取付ねじ２８により第２ハウジング２に締着固定されて、第３永久磁石２３と固定子鉄心２６との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体２１の軸方向一側の部位に囲繞されるように、第２軸受５と同軸に配設されている。そして、第３永久磁石２３は、着磁方向１８が、径方向外方又は径方向内方となるように着磁配向されている。固定子コイル２７はアウターロータ２０にトルクを発生させるトルク発生コイルとして作用する。
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。
【００３２】
このように構成された磁気ギヤ１Ａは、ディスク２２の他側が磁気ギヤ部３０を構成し、ディスク２２の一側がモータ部３１を構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、ディスク２２の他側に構成される磁気ギヤ部３０は、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００３３】
また、ディスク２２の一側に構成されるモータ部３１は、固定子コイル２７に３相電流を通電することにより、第３永久磁石２３との磁気的相互作用によりアウターロータ２０に対してトルクを発生する、第３永久磁石２３が８極、固定子鉄心２６のスロット２６ｃが１２個の、即ち２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０で増幅され、さらにモータ部３１のトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００３４】
ここで、本磁気ギヤ１Ａがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合を図７に示す。図７では、磁気ギヤ部３０は、エンジン３２の出力軸であるクランク軸が入力軸６と兼用として構成され、エンジントルクを増幅する。一方、モータ部３１は、バッテリ３３の電力がインバータ３４を介して固定子コイル２７に供給されて駆動される。そこで、エンジントルクが磁気ギヤ部３０で増幅されつつ、モータ部３１によってアシストされ、エンジン３２単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。出力軸７から出力されたトルクは、車両の車輪軸に伝達される。
【００３５】
この実施の形態２においても、インナーロータ８が連結される入力軸６が第１軸受３を介して第１ハウジング２に片持ち支持され、アウターロータ２０が連結される出力軸７が第２軸受５を介して第２ハウジング４に片持ち支持されているので、上記実施の形態１と同様に、インナーロータ８とアウターロータ２０との支持構造が簡易となるとともに、磁気ギヤ１Ａの軸方向の小型化が図られる。
【００３６】
また、入力軸６および出力軸７とが、それぞれ第１軸受３と第２軸受５、即ち軸方向に離間する異なる片持ち軸受を介して、独立した第１ハウジング２と第２ハウジング４とに支持されている。そこで、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント誤差は、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間の隙間１５により吸収され、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント調整を不要にできる。また、外部動力源の出力軸を入力軸６と共用でき、外部動力源の出力軸と入力軸６との同軸度誤差を吸収する為のカップリングを不要にできる。さらに、出力軸７と変速機やタイヤなどの駆動機器の軸受との取り付け誤差は、第３永久磁石２３と固定子鉄心２６との間の隙間２９により吸収される。
【００３７】
このように、入力軸６に接続される外部動力源と出力軸７に接続される負荷との間の同軸度誤差を吸収するためのカップリングを不要にできるとともに、第１軸受３と第２軸受５とのアライメント調整を不要にできる。また、同軸度誤差に起因する第１軸受３と第２軸受５への過大な負荷をなくすことができ、効率の高いモータ一体形磁気ギヤを得ることができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態２では、固定子鉄心が１２個のスロットを有するものとしているが、固定子鉄心のスロットの個数はこれに限定されるものではなく、第３永久磁石の極に応じて適宜設定される。
【００３９】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ矢視断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【００４０】
図８乃至図１０において、第２回転体としてのアウターロータ３５は、鉄などの磁性体で作製された円筒状の支持体３６、支持体２１の内周面上の軸方向他側に周方向に極性を互いに逆向きとして等角ピッチで配列、固着された２２極対の第２永久磁石１３、および支持体２１の内周面上の軸方向一側に、第２永久磁石１３と軸方向に離間して、周方向に極性を互いに逆向きとして等角ピッチで配列、固着された４極対の第３永久磁石２３を備えている。アウターロータ３５は、支持体３６が連結部としての円盤状のディスク３７を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間に所定の隙間１５を有して、支持体３６の軸方向他側が支持体９を囲繞するように配設されている。なお、ディスク３７は磁気的な観点からステンレスなどの非磁性材料で作製することが好ましい。
【００４１】
固定子３８は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部３９ａ、それぞれコアバック部３９ａの外周面から径方向外方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１２本のティース部３９ｂ、およびそれぞれ周方向に隣り合うティース部３９ｂにより形成される１２個のスロット３９ｃからなる固定子鉄心３９と、各ティース部３９ｂに集中巻きに巻回された１２個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル４０と、を備えている。そして、固定子３８は、固定子鉄心３９のティース部３９ｂの先端をステンレス等からなる非磁性スペーサ４１を介装させて磁性体コア１７を挿通する取付ねじ２８により第１ハウジング２に締着固定されて、第３永久磁石２３と固定子鉄心２６との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体３６の軸方向一側の部位に囲繞されるように、第２軸受５と同軸に配設されている。そして、第３永久磁石２３は、着磁方向１８が径方向外方又は径方向内方を向くように着磁配向されている。
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。
【００４２】
このように構成された磁気ギヤ１Ｂは、支持体３６の軸方向他側が磁気ギヤ部３０Ａを構成し、支持体３６の軸方向一側がモータ部３１Ａを構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、支持体３６の軸方向他側に構成される磁気ギヤ部３０Ａは、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００４３】
また、支持体３６の軸方向一側に構成されるモータ部３１Ａは、固定子コイル２７に３相電流を通電することにより、第３永久磁石２３との磁気的相互作用によりアウターロータ３５に対してトルクを発生する２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０Ａで増幅され、さらにモータ部３１Ａのトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００４４】
そこで、本磁気ギヤ１Ｂがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合、上記実施の形態２と同様に、エンジントルクが磁気ギヤ部３０Ａで増幅されつつ、モータ部３１Ａによってアシストされ、エンジン単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。
したがって、この実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００４５】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図、図１３は図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視断面図である。
【００４６】
図１１乃至図１３において、第１回転体としてのインナーロータ４２は、鉄などの磁性体で作製された円柱状の支持体４３と、支持体４３の外周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された４極対の第１永久磁石４４と、を備えている。そして、インナーロータ４２は、支持体４３が第１ハウジング２の第１軸受３に保持された入力軸６の軸方向一端に同軸に接続されている。そして、第１永久磁石４４は、着磁方向１８が径方向外方又は径方向内方を向くように着磁配向されている。
【００４７】
固定子４５は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部４６ａ、それぞれコアバック部４６ａの内周面から径方向内方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１２本のティース部４６ｂ、およびそれぞれ周方向に隣り合うティース部４６ｂにより形成される１２個のスロット４６ｃからなる固定子鉄心４６と、各ティース部４６ｂに集中巻きに巻回された１２個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル４７と、を備えている。そして、固定子４５は、固定子鉄心４６のティース部４６ｂの先端部をステンレス等からなる非磁性スペーサ４１を介装させて取付ねじ２８により第１ハウジング２に締着固定されて、第１永久磁石４４と固定子鉄心２６との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体３６の軸方向他側の部位に囲繞するように、第１軸受３と同軸に配設されている。
【００４８】
アウターロータ１１は、支持体１２がディスク１４を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第２永久磁石１３と第１永久磁石４４との間に所定の隙間１５を有して、支持体１２が支持体４３の軸方向他側を囲繞するように配設されている。
鉄心層４８は、周方向に互いに空間１９を開けて、かつ等角ピッチで環状に配列された２６本の磁性体コア１７をＦＲＰなどに非磁性連結体５４により一体化して作製された円筒体に構成されている。そして、鉄心層４８は、非磁性スペーサ４１を介して取付ねじ２８により固定子鉄心４６とともに第２ハウジング２に共締めされて第１軸受３と同軸に配設され、隙間１５内に挿入されている。
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。
【００４９】
このように構成された磁気ギヤ１Ｃは、支持体４３の軸方向一側が磁気ギヤ部３０Ｂを構成し、支持体４３の軸方向他側がモータ部３１Ｂを構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、支持体４３の軸方向一側に構成される磁気ギヤ部３０Ｂは、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００５０】
また、支持体４３の軸方向他側に構成されるモータ部３１Ｂは、固定子コイル４７に３相電流を通電することにより、第３永久磁石２３との磁気的相互作用によりアウターロータ１１に対してトルクを発生する２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０Ｂで増幅され、さらにモータ部３１Ｂのトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００５１】
そこで、本磁気ギヤ１Ｃがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合、上記実施の形態２と同様に、エンジントルクが磁気ギヤ部３０Ｂで増幅されつつ、モータ部３１Ｂによってアシストされ、エンジン単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。
したがって、この実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００５２】
また、この実施の形態４によれば、固定子鉄心４６がスロット開口を内周側とするように作製され、インナーロータ４２の支持体４３の外周面上に配設された第１永久磁石４４の軸方向他側の部位が固定子鉄心４６に所定の隙間２９を確保して囲繞されるようにしているので、第１永久磁石４４の軸方向他側が固定子４５と磁気的相互作用する第３永久磁石として機能する。したがって、支持体４３および第１永久磁石４４の軸方向長さを長くするだけで、第１永久磁石４４と第３永久磁石とを共用化でき、部品点数を削減でき、構成の簡素化が図られる。
【００５３】
実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５に係る磁気ギヤの構成を説明する縦断面図、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ矢視断面図である。
【００５４】
図１４および図１５において、第２回転体としてのアウターロータ４９は、円筒状の支持体１２、支持体１２の内周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された２２極対の第２永久磁石１３、および支持体１２の外周面上に周方向に極性を交互に逆向きにして等角ピッチで配列、固着された６極対の第３永久磁石５０を有し、支持体１２が円盤状のディスク１４を介して出力軸７の軸方向他端に同軸に接続され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間に所定の隙間１５を有して、支持体１２が支持体９を囲繞するように配設されている。
【００５５】
固定子５１は、磁性鋼板の積層体であり、環状のコアバック部５２ａ、それぞれコアバック部５２ａの内周面から径方向内方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１８本のティース部５２ｂ、それぞれ周方向に隣り合うティース部４２ｂにより形成される１８個のスロット５２ｃからなる固定子鉄心５２と、各ティース部５２ｂに集中巻きに巻回された１８個のコイルを３相結線して構成された固定子コイル５３と、を備えている。そして、固定子５１は、固定子鉄心５２のコアバック部５２ａを第１ハウジング２Ａの円筒状のフランジ部２ａに嵌着固定されて、第３永久磁石５０と固定子鉄心５２との間に所定の隙間２９を有して、かつ支持体１２を囲繞するように、第１軸受３と同軸に配設されている。
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。
【００５６】
このように構成された磁気ギヤ１Ｄは、支持体１２の内径側が磁気ギヤ部３０Ｃを構成し、支持体１２の外径側がモータ部３１Ｃを構成しているモータ一体型磁気ギヤである。
そして、支持体１２の内径側に構成される磁気ギヤ部３０Ｃは、基本的に実施の形態１における磁気ギヤ１と同等に構成されており、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００５７】
また、支持体１２の外径側に構成されるモータ部３１Ｃは、固定子コイル５３に３相電流を通電することにより、第３永久磁石５０との磁気的相互作用によりアウターロータ４９に対してトルクを発生する２極３スロットのアウターロータ形モータとして動作する。これにより、入力軸６に入力されトルクは、磁気ギヤ部３０Ｃで増幅され、さらにモータ部３１Ｃのトルクが重畳されて、出力軸７から出力される。
【００５８】
そこで、本磁気ギヤ１Ｄがエンジンとモータとの双方を有するいわゆるハイブリッドカーに適用された場合、上記実施の形態２と同様に、エンジントルクが磁気ギヤ部３０Ｃで増幅されつつ、モータ部３１Ｃによってアシストされ、エンジン単独の場合に比べて、高トルクを出力することができる。
したがって、この実施の形態５においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００５９】
この実施の形態５によれば、第２永久磁石１３と第３永久磁石５０とがアウターロータ４９の円筒状の支持体１２の内周面と外周面とに配設されているので、第２永久磁石１３と第３永久磁石５０との支持部材が共用化でき、部品点数を削減でき、構成の簡素化が図られる。
【００６０】
実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６に係る磁気ギヤの動作を説明する図であり、図１６の（ａ）は磁気結合状態を示し、図１６の（ｂ）は磁気結合解除状態を示している。
【００６１】
この実施の形態６による磁気ギヤ１Ｅは、上記実施の形態１による磁気ギヤ１の構成にクラッチ機構５５を備えたものである。
図１６において、クラッチ機構５５は、支点５６周りに回動可能に配設された作動レバー５７と、作動レバー５７を磁気結合位置に位置させるように作動レバー５７の一端を付勢するばね５８と、磁気結合位置に位置する作動レバー５７の他端側に当接するように出力軸７に突設された出力軸リング５９と、を備えている。
【００６２】
つぎに、磁気ギヤ１Ｅにおけるクラッチ機構５５の動作について説明する。
まず、ばね５８の付勢力Ｆ１が、作動レバー５７の一端に作用し、作動レバー５７が支点５６周りに図１６の（ａ）中時計回りに回動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。このとき、出力軸７が第２永久磁石１３と鉄心層１６の磁性体コア１７との間の磁気吸引力Ｆ２によりアウターロータ１１とともに図１６の（ａ）中左方向（軸方向他側）に移動し、出力軸リング５９が作動レバー５７の他端側に当接して停止する。これにより、図１６の（ａ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ８の支持体９を囲繞し、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３とが鉄心層１６を介して対向する磁気結合状態となる。そこで、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００６３】
ついで、力Ｆ３が作動レバー５７の一端に作用すると、作動レバー５７がばね５８の付勢力Ｆ１および磁気吸引力Ｆ２に抗して支点５６周りに図１６の（ａ）中反時計回りに回動する。そして、作動レバー５７の回動力が出力軸リング５９に作用し、出力軸７が図１６の（ａ）中右方向（軸方向一側）に移動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。これにより、図１６の（ｂ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ８の支持体９および鉄心層１６に対して軸方向にオフセットされ、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との磁気結合状態が解除される。そこで、入力軸６に入力された動力が出力軸７に伝達されなくなる。
【００６４】
このように、この実施の形態６によれば、簡易なクラッチ機構５５を装備することで、動力の伝達／非伝達を簡易に行える磁気ギヤ１Ｅを得ることができる。そこで、ハイブリッドカーのエンジンの動力を本磁気ギヤ１Ｅの入力軸に入力するようにすれば、エンジンを停止状態でモータ単独走行を行ったり、車両停止時にアイドリング状態を維持したりする際に必要となるエンジンとギヤと間に配置されるクラッチを不要とすることができ、全体システムをコンパクトに構成できる。
【００６５】
実施の形態７．
図１７はこの発明の実施の形態７に係る磁気ギヤの動作を説明する図であり、図１７の（ａ）は磁気結合状態を示し、図１７の（ｂ）は磁気結合解除状態を示している。
【００６６】
この実施の形態７による磁気ギヤ１Ｆは、上記実施の形態４による磁気ギヤ１Ｃの構成にクラッチ機構５５を備えたものである。
【００６７】
つぎに、磁気ギヤ１Ｆにおけるクラッチ機構５５の動作について説明する。
まず、ばね５８の付勢力Ｆ１が、作動レバー５７の一端に作用し、作動レバー５７が支点５６周りに図１６の（ａ）中時計回りに回動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。このとき、出力軸７が第２永久磁石１３と鉄心層１６の磁性体コア１７との間の磁気吸引力Ｆ２によりアウターロータ１１とともに図１７の（ａ）中左方向（軸方向他側）に移動し、出力軸リング５９が作動レバー５７の他端側に当接して停止する。これにより、図１７の（ａ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ４２の支持体４３の軸方向一側を囲繞し、第１永久磁石４４と第２永久磁石１３とが鉄心層１６を介して対向する磁気結合状態となる。そこで、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００６８】
ついで、力Ｆ３が作動レバー５７の一端に作用すると、作動レバー５７がばね５８の付勢力Ｆ１および磁気吸引力Ｆ２に抗して支点５６周りに図１７の（ａ）中反時計回りに回動する。そして、作動レバー５７の回動力が出力軸リング５９に作用し、出力軸７が図１７の（ａ）中右方向（軸方向一側）に移動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。これにより、図１７の（ｂ）に示されるように、アウターロータ１１の支持体１２がインナーロータ４２の支持体４３および鉄心層１６に対して軸方向にオフセットされ、第１永久磁石１０と第２永久磁石４４との磁気結合状態が解除される。そこで、入力軸６に入力された動力が出力軸７に伝達されなくなる。
【００６９】
このように、この実施の形態７においても、簡易なクラッチ機構５５を装備することで、動力の伝達／非伝達を簡易に行える磁気ギヤ１Ｆを得ることができる。そこで、ハイブリッドカーのエンジンの動力を本磁気ギヤ１Ｆの入力軸に入力するようにすれば、エンジンを停止状態でモータ単独走行を行ったり、車両停止時にアイドリング状態を維持したりする際に必要となるエンジンとギヤと間に配置されるクラッチを不要とすることができ、全体システムをコンパクトに構成できる。
【００７０】
なお、上記実施の形態６，７では、実施の形態１，４による磁気ギヤにクラッチ機構を装備するものとしているが、実施の形態３，５による磁気ギヤにクラッチ機構を装備してもよい。
【００７１】
実施の形態８．
図１８はこの発明の実施の形態８に係る磁気ギヤの構成を説明する斜視図である。
【００７２】
図１８において、鉄心層１６は、２６個の磁性体コア１７を周方向に等角ピッチで配列して環状に構成されている。そして、環状に配列された磁性体コア１７の他端がＦＲＰなどの連結体６１により連結、一体化されている。第１ハウジング２には、２６個の挿入穴６２が軸受３と同心状に等角ピッチで穿設されている。そして、鉄心層１６は、各磁性体コア１７の一端側を挿入穴６２に挿通させて、軸方向に移動可能に装着されている。
クラッチ機構５５Ａは、支点５６周りに回動可能に配設された作動レバー５７と、作動レバー５７を磁気結合位置に位置させるように作動レバー５７の一端を付勢するばね５８と、磁気結合位置に位置する作動レバー５７の他端側に当接するように鉄心層１６の他端から径方向外方に延設されたフランジ６０と、を備えている。
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。
【００７３】
つぎに、このように構成された磁気ギヤ１Ｇにおけるクラッチ機構５５Ａの動作について説明する。
まず、ばね５８の付勢力が、作動レバー５７の一端に作用し、作動レバー５７が支点５６周りに図１８中反時計回りに回動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。このとき、鉄心層１６が第１永久磁石１０および第２永久磁石１３と磁性体コア１７との間の磁気吸引力により軸方向一端側に移動し、フランジ６０が作動レバー５７の他端側に当接して停止する。これにより、磁性体コア１７が第１永久磁石１０と第２永久磁石１３との間の隙間１５に挿入され、第１永久磁石１０と第２永久磁石１３とが鉄心層１６を介して対向する磁気結合状態となる。そこで、エンジンなどの外部動力源の動力が入力軸６に入力され、速度が１／５．５倍に減速され、トルクが５．５倍に増大されて、出力軸７から出力される。
【００７４】
ついで、磁気結合解除力が作動レバー５７の一端に作用すると、作動レバー５７がばね５８の付勢力および第１永久磁石１０および第２永久磁石１３の磁気吸引力に抗して支点５６周りに図１８中時計回りに回動する。そして、作動レバー５７の回動力がフランジ６０に作用し、鉄心層１６が軸方向他側に移動し、ストッパ（図示せず）に当接して停止する。これにより、鉄心層１６が第１永久磁石１０および第２永久磁石１３に対して軸方向にオフセットされる。そこで、第１永久磁石１０と第２永久磁石４４との各基本波成分同士が鉄心層１６によって変調されて成立していた磁気結合状態が失われ、かつ、第１永久磁石１０と第２永久磁石４４との間の磁気ギャップも大幅に拡大し、入力軸６に入力された動力が出力軸７に伝達されなくなる。
【００７５】
このように、この実施の形態８においても、簡易なクラッチ機構５５Ａを装備することで、動力の伝達／非伝達を簡易に行える磁気ギヤ１Ｇを得ることができる。そこで、ハイブリッドカーのエンジンの動力を本磁気ギヤ１Ｇの入力軸に入力するようにすれば、エンジンを停止状態でモータ単独走行を行ったり、車両停止時にアイドリング状態を維持したりする際に必要となるエンジンとギヤと間に配置されるクラッチを不要とすることができ、全体システムをコンパクトに構成できる。
【００７６】
なお、上記実施の形態８では、実施の形態１による磁気ギヤにクラッチ機構を装備するものとしているが、実施の形態２，５による磁気ギヤにクラッチ機構を装備してもよい。
また、上記各実施の形態では、高速側の第１軸を入力軸とし、低速側の第２軸を出力軸として、磁気ギヤを第１軸から第２軸に動力を伝達する減速機として動作させるものとしているが、高速側の第１軸を出力軸とし、低速側の第２軸を入力軸として、磁気ギヤを第２軸から第１軸に動力を伝達する増速機として動作させても、同様の効果を奏することはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ 磁気ギヤ、２，２Ａ 第１ハウジング、３ 第１軸受、４ 第２ハウジング、５ 第２軸受、６ 入力軸（第１軸）、７ 出力軸（第２軸）、８ インナーロータ(第１回転体）、９ 支持体、１０ 第１永久磁石、１１ アウターロータ（第２回転体）、１２ 円筒部、１３ 第２永久磁石、１４ ディスク（連結部）、１７ 磁性体コア、２０ アウターロータ（第２回転体）、２１ 円筒部、２２ ディスク（連結部）、２３ 第３永久磁石、２６ 固定子鉄心、２７ 固定子コイル（トルク発生トルク）、３２ エンジン、３５ アウターロータ（第２回転体）、３６ 円筒部、３７ ディスク（連結部）、３９ 固定子鉄心、４０ 固定子コイル（トルク発生トルク）、４２ インナーロータ(第１回転体）、４３ 支持体、４４ 第１永久磁石、４６ 固定子鉄心、４７ 固定子コイル（トルク発生トルク）、４９ インナーロータ(第１回転体）、５０ 第３永久磁石、５２ 固定子鉄心、５３ 固定子コイル（トルク発生トルク）、５５ クラッチ機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸受を保持する第１ハウジングと、
上記第１軸受と軸方向一側に離間して、かつ同軸に配置された第２軸受を保持する第２ハウジングと、
上記第１軸受に片持ち支持された第１軸に同軸に連結されて上記第１ハウジンに回転自在に支持され、Ｎ極対（Ｎ：正の整数）の第１永久磁石が外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された第１回転体と、
円筒部を有し、上記第２軸受に片持ち支持された第２軸に該円筒部が連結部を介して同軸に連結されて上記第２ハウジングに回転自在に支持され、該円筒部が上記第１回転体を囲繞するように配設され、Ｍ極対（Ｍ：正の整数）の第２永久磁石が該円筒部の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された第２回転体と、
それぞれ柱状に作製され、長手方向を上記第１軸の軸方向と平行として周方向に互いに所定の隙間を持って環状に配列され、上記第１ハウジングに該第１軸と同軸に支持されて上記第１回転体と上記第２回転体との間に挿入されるＬ個（Ｌ：正の整数）の磁性体コアと、を備え、
上記第１永久磁石の極対数Ｎ、上記第２永久磁石の極対数Ｍ、および上記磁性体コアの個数Ｌが、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足していることを特徴とする磁気ギヤ。
【請求項２】
上記連結部が上記円筒部の内周面の軸方向中央部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域が上記第１回転体を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域に周方向に配列され、
第３永久磁石が上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に周方向に極性を交互に逆向きにして複数極対配列され、
固定子鉄心が上記第３永久磁石を介して上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に対向するように上記第２ハウジングに固着され、
上記第２回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項３】
上記連結部が上記円筒部の軸方向一端部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域が上記第１回転体を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域に周方向に配列され、
第３永久磁石が上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に周方向に極性を交互に逆向きにして複数極対配列され、
固定子鉄心が上記第３永久磁石を介して上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に対向するように上記磁性体コアに磁気的に絶縁されて固着され、
上記第２回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項４】
上記連結部が上記円筒部の軸方向一端部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面が上記第１回転体の軸方向一端側の領域を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面に周方向に配列され、
上記第１永久磁石が上記第１回転体の外周面に軸方向の全域に延在して周方向に配列され、
固定子鉄心が上記第１永久磁石を介して上記第１回転体の外周面の軸方向他側の領域に対向するように上記第１ハウジングに固着され、
上記第１回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項５】
上記連結部が上記円筒部の軸方向一端部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面が上記第１回転体を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面に周方向に配列され、
第３永久磁石が上記円筒部の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして複数極対配列され、
固定子鉄心が上記第３永久磁石を介して上記円筒部の外周面に対向するように上記第１ハウジングに固着され、
上記第２回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項６】
上記第２回転体が、上記第２永久磁石が上記磁性体コアを介して上記第１永久磁石と対向する磁気結合位置と、上記第２永久磁石が上記磁性体コアを介して上記第１永久磁石と対向する領域から外れた磁気結合解除位置との間を軸方向に往復移動可能に構成され、
作動時、上記第２回転体を磁気結合解除位置に移動させるクラッチ機構を備えていることを特徴とする請求項１、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁気ギヤ。
【請求項７】
上記磁性体コアが、上記第１永久磁石と上記第２永久磁石との間に挿入された磁気結合位置と、上記第１永久磁石と上記第２永久磁石との間から引き出された磁気結合解除位置との間を軸方向に往復移動可能に構成され、
作動時、上記磁性体コアを磁気結合解除位置に移動させるクラッチ機構を備えていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、および請求項５のいずれか１項に記載の磁気ギヤ。
【請求項８】
上記請求項６又は請求項７に記載の磁気ギヤを搭載し、
エンジンの出力軸が上記第１軸を兼用し、上記磁気ギヤの上記第２軸からの出力トルクが車輪軸に伝達されるように構成されている車両。
【請求項１】
第１軸受を保持する第１ハウジングと、
上記第１軸受と軸方向一側に離間して、かつ同軸に配置された第２軸受を保持する第２ハウジングと、
上記第１軸受に片持ち支持された第１軸に同軸に連結されて上記第１ハウジンに回転自在に支持され、Ｎ極対（Ｎ：正の整数）の第１永久磁石が外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された第１回転体と、
円筒部を有し、上記第２軸受に片持ち支持された第２軸に該円筒部が連結部を介して同軸に連結されて上記第２ハウジングに回転自在に支持され、該円筒部が上記第１回転体を囲繞するように配設され、Ｍ極対（Ｍ：正の整数）の第２永久磁石が該円筒部の内周面に周方向に極性を交互に逆向きにして配列された第２回転体と、
それぞれ柱状に作製され、長手方向を上記第１軸の軸方向と平行として周方向に互いに所定の隙間を持って環状に配列され、上記第１ハウジングに該第１軸と同軸に支持されて上記第１回転体と上記第２回転体との間に挿入されるＬ個（Ｌ：正の整数）の磁性体コアと、を備え、
上記第１永久磁石の極対数Ｎ、上記第２永久磁石の極対数Ｍ、および上記磁性体コアの個数Ｌが、｜Ｍ±Ｌ｜＝Ｎを満足していることを特徴とする磁気ギヤ。
【請求項２】
上記連結部が上記円筒部の内周面の軸方向中央部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域が上記第１回転体を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域に周方向に配列され、
第３永久磁石が上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に周方向に極性を交互に逆向きにして複数極対配列され、
固定子鉄心が上記第３永久磁石を介して上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に対向するように上記第２ハウジングに固着され、
上記第２回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項３】
上記連結部が上記円筒部の軸方向一端部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域が上記第１回転体を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面の軸方向他側の領域に周方向に配列され、
第３永久磁石が上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に周方向に極性を交互に逆向きにして複数極対配列され、
固定子鉄心が上記第３永久磁石を介して上記円筒部の内周面の軸方向一側の領域に対向するように上記磁性体コアに磁気的に絶縁されて固着され、
上記第２回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項４】
上記連結部が上記円筒部の軸方向一端部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面が上記第１回転体の軸方向一端側の領域を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面に周方向に配列され、
上記第１永久磁石が上記第１回転体の外周面に軸方向の全域に延在して周方向に配列され、
固定子鉄心が上記第１永久磁石を介して上記第１回転体の外周面の軸方向他側の領域に対向するように上記第１ハウジングに固着され、
上記第１回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項５】
上記連結部が上記円筒部の軸方向一端部に接続され、
上記第２回転体は、上記円筒部の内周面が上記第１回転体を囲繞するように配設され、
上記第２永久磁石が上記第１回転体を囲繞する上記円筒部の内周面に周方向に配列され、
第３永久磁石が上記円筒部の外周面に周方向に極性を交互に逆向きにして複数極対配列され、
固定子鉄心が上記第３永久磁石を介して上記円筒部の外周面に対向するように上記第１ハウジングに固着され、
上記第２回転体にトルクを発生させるトルク発生コイルが上記固定子鉄心に巻装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ギヤ。
【請求項６】
上記第２回転体が、上記第２永久磁石が上記磁性体コアを介して上記第１永久磁石と対向する磁気結合位置と、上記第２永久磁石が上記磁性体コアを介して上記第１永久磁石と対向する領域から外れた磁気結合解除位置との間を軸方向に往復移動可能に構成され、
作動時、上記第２回転体を磁気結合解除位置に移動させるクラッチ機構を備えていることを特徴とする請求項１、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁気ギヤ。
【請求項７】
上記磁性体コアが、上記第１永久磁石と上記第２永久磁石との間に挿入された磁気結合位置と、上記第１永久磁石と上記第２永久磁石との間から引き出された磁気結合解除位置との間を軸方向に往復移動可能に構成され、
作動時、上記磁性体コアを磁気結合解除位置に移動させるクラッチ機構を備えていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４、および請求項５のいずれか１項に記載の磁気ギヤ。
【請求項８】
上記請求項６又は請求項７に記載の磁気ギヤを搭載し、
エンジンの出力軸が上記第１軸を兼用し、上記磁気ギヤの上記第２軸からの出力トルクが車輪軸に伝達されるように構成されている車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−３３１６６（Ｐ２０１１−３３１６６Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８２３０１（Ｐ２００９−１８２３０１）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
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