特許 6442887 磁気ギア装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6442887

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】磁気ギア装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 49/10 20060101AFI20181217BHJP

【ＦＩ】

   H02K49/10 A

【請求項の数】3

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-140730(P2014-140730)

(22)【出願日】2014年7月8日

(65)【公開番号】特開2016-19365(P2016-19365A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】大橋 弘光

【審査官】 安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０１１８０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−３４０６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４５４８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ４９／１０

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ ７／１０

Ｆ１６Ｈ ４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状をなし、周方向に沿って複数の磁極対が等配されている第１磁石列と、円筒状をなし、該第１磁石列に対向するように、前記第１磁石列の外側に同軸的に配されており、前記第１磁石列よりも短ピッチで前記周方向に沿って複数の磁極対が等配されている第２磁石列と、円筒状をなし、前記第１磁石列及び第２磁石列間に配置してあり、前記周方向に沿って複数の磁性体が等配されている磁性体列とを備える磁気ギア装置において、
前記磁性体列と前記第２磁石列との対向方向における距離は、前記磁性体列と前記第１磁石列との対向方向における距離に比べて短く、
前記磁性体は、
前記第１磁石列側の方が前記第２磁石列側に比べて周方向に広がっており、
前記第２磁石列は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなる第１層と等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石からなる第２層からなり前記第２層は前記磁性体列に対向する側に配されている
ことを特徴とする磁気ギア装置。

【請求項2】

前記第１磁石列は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなる第１層と等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石からなる第２層からなり前記第２層は前記磁性体列に対向する側に配されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ギア装置。

【請求項3】

前記第１磁石列は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気ギア装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対がそれぞれ配されている第１及び第２磁石列と、第１磁石列及び第２磁石列間に配置してあり、前記特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁性体がそれぞれ配されている磁性体列とを備えた磁気ギア装置に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には磁気ギア装置が開示されている。磁気ギア装置は、周方向に沿って略等間隔に複数の磁極対がそれぞれ配されている円筒状の第１磁石列及び第２磁石列と、該第１磁石列及び第２磁石列の間に配置してあり、周方向に沿って略等間隔に複数の磁性体がそれぞれ配されている筒状の磁性体列とを備える。

【0003】

非特許文献１には磁極対を構成する磁石を周方向に積層することで渦電流損を低減する技術を開示している。
特許文献１には磁気ギア装置において渦電流損を低減するために、磁極対を構成する磁石をボンド磁石とする技術を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１７２８５号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】池田哲也・中村健二、一ノ倉理、「永久磁石式磁気ギアの効率向上に関する一考察」、磁気学会論文誌、２００９年、３３巻、２号、１３０−１３４頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

磁気ギア装置において、磁石を周方向に多層に積層することはコストアップとなり、又積層する磁石はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石のため電気抵抗が低く渦電流を低減するためには磁石の厚さを薄くする必要がある。

【0007】

特許文献１の技術は、ボンド磁石（樹脂結合磁石）を用いており、電気抵抗が大きく渦電流の低減はできるが、ボンド磁石は磁気特性が焼結磁石に比べて低く、焼結磁石と同じ能力を有する磁気ギア装置を作るためには、磁気ギア装置を大きくする必要がある。

【0008】

本発明は、このような状況に鑑みなされたものである。その目的は、渦電流損失が少なく、かつ、大型化を抑えた磁気ギア装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る磁気ギア装置は、特定の方向に沿って略等間隔に複数の磁極対が配されている第１磁石列と、前記第１磁石列に対向しており、前記第１磁石列よりも短ピッチ（又は長ピッチ）で、略等間隔に複数の磁極対が配されている第２磁石列と、前記第１磁石列及び第２磁石列間に配置してあり、略等間隔に複数の磁性体が配されている磁性体列とを備える磁気ギア装置において、前記第２磁石列（又は前記第１磁石列）は希土類焼結磁石からなる第１層と希土類ボンド磁石からなる第２層からなる積層体を有し、前記第２層は前記磁性体列に対向する側に配されていることを特徴とする。

【0010】

本発明にあっては、短ピッチ側の磁石列を２層構造からなる積層体とし、磁性体列に対向する面に希土類ボンド磁石を配置し、希土類ボンド磁石の下層に希土類焼結磁石を配置することにより、高い磁気特性と低い渦電流損失を実現できる。

【0011】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列（又は前記第２磁石列）は希土類焼結磁石からなる第１層と希土類ボンド磁石からなる第２層からなる積層体を有し、前記第２層は前記磁性体列に対向する側に配されていることを特徴とする。

【0012】

本発明にあっては、短ピッチ側の磁石列に加え、長ピッチ側の磁石列も２層構造からなる積層体としたので、高い磁気特性と低い渦電流損失を実現できる。

【0013】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列（又は前記第２磁石列）は希土類焼結磁石からなることを特徴とする。

【0014】

本発明にあっては、短ピッチ側の磁石列にのみ希土類ボンド磁石と希土類焼結磁石の積層体を用い、長ピッチ側の磁石列に希土類焼結磁石のみを用いたので、渦電流損失を抑えつつ高効率の磁気ギア装置を実現することができる。

【0015】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記希土類焼結磁石は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石であり、前記希土類ボンド磁石は等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石であることを特徴とする。

【0016】

本発明にあっては、希土類焼結磁石は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素）であるため、磁気特性が高く高効率の磁気ギア装置を実現できる、また希土類ボンド磁石は等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石であるため、電気抵抗率が高く渦電流の発生を抑制できる。
また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類ボンド磁石は等方性であるため異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の配向方向に合わせ着磁できるので、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石と積層構造にした場合であっても異方性磁石とは異なり配向方向のずれによる効率の低下を少なくすることが可能となる。

【0017】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記希土類ボンド磁石は残留磁束密度０．７Ｔ超の等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石であることを特徴とする。

【0018】

本発明にあっては、希土類ボンド磁石の残留磁束密度が０．７Ｔで超あるため、ボンド磁石にしたことによる効率の低下を低く抑えることができる。

【0019】

本発明に係る磁気ギア装置は、第２層の積層方向の厚さは、第１層の積層方向の厚さの５％〜５０％の間であることを特徴とする。

【0020】

本発明にあっては、積層体の第２層（希土類ボンド磁石）の積層方向の厚さを、第１層（希土類焼結磁石）の厚さの５〜５０％としたので、磁気ギア装置の効率低下を抑えた上で渦電流損失を低減することができる。

【0021】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列のそれぞれは同軸的に配された円筒状をなし、前記特定の方向は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列の周方向であり、前記第１磁石列及び前記第２磁石列は円筒の径方向に着磁してあることを特徴とする。

【0022】

本発明にあっては、円筒状の磁気ギア装置を構成することが可能である。

【0023】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列のそれぞれは同軸的に配された円板状をなし、前記特定の方向は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列の円周方向であり、前記第１磁石列及び前記第２磁石列は円板の厚み方向に着磁してあることを特徴とする。

【0024】

本発明にあっては、円板状の磁気ギア装置を構成することが可能である。

【0025】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列のそれぞれは矩形板状をなし、前記特定の方向は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列の長手方向であり、前記第１磁石列及び第２磁石列は矩形板の厚み方向に着磁してあることを特徴とする。

【0026】

本発明にあっては、長尺板状のリニア磁気ギア装置を構成することが可能である。

【0027】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列のそれぞれは同軸的に配された円筒状をなし、前記特定の方向は、前記第１磁石列、前記第２磁石列及び前記磁性体列の中心軸に沿う方向であり、前記第１磁石列及び第２磁石列は円筒の径方向に着磁してあることを特徴とする。

【0028】

本発明にあっては、円筒状のリニア磁気ギア装置を構成することが可能である。

【0029】

本発明に係る磁気ギア装置は、円筒状をなし、周方向に沿って複数の磁極対が等配されている第１磁石列と、円筒状をなし、該第１磁石列に対向するように、前記第１磁石列の外側に同軸的に配されており、前記第１磁石列よりも短ピッチで前記周方向に沿って複数の磁極対が等配されている第２磁石列と、円筒状をなし、前記第１磁石列及び第２磁石列間に配置してあり、前記周方向に沿って複数の磁性体が等配されている磁性体列とを備える磁気ギア装置において、前記磁性体列と前記第２磁石列との対向方向における距離は、前記磁性体列と前記第１磁石列との対向方向における距離に比べて短く、前記磁性体は、前記第１磁石列側の方が前記第２磁石列側に比べて周方向に広がっており、前記第２磁石列は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなる第１層と等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石からなる第２層からなり前記第２層は前記磁性体列に対向する側に配されていることを特徴とする。

【0030】

本発明にあっては、第１磁石列が高速、第２磁石列が低速で回転する場合、複数の磁性体は、高速側の第１磁石列に比べて、低速側の第２磁石列側寄りに配されている。後述するように、複数の磁性体を、第１磁石列と、第２磁石列との間隙の略中央部に配する場合に比べて、第１磁石列と、第２磁石列との間で伝達させるトルクは大きい。
対向方向における第１磁石列と第２磁石列との間隔が同じでかつ磁性体の厚さが同じ場合、つまり該間隔及び厚さが一定の設計値に固定されている場合には、複数の磁性体は低速側寄りにあるほうが良い。
また、磁性体は、第１磁石列側の方が第２磁石列側に比べて周方向に広がっている。例えば、磁性体は、第１磁石列側の周方向の幅が第２磁石列側の周方向の幅に比べて長い。全体として円筒状をなしている磁性体列においては、磁性体列が回転し、各磁性体を径方向外側へ移動させる遠心力が働いたとしても、各磁性体には遠心力に抗する力が働く。また、磁性体例は第２磁石列側寄りに配されているため、径方向外側方向の吸引力が磁性体に働くが、該磁性体には該吸引力に抗する力が働く。
したがって、遠心力又は吸引力によって磁性体が径方向外側へ引っ張られないようにするために磁性体列の外周側にカバーのような保持層を設ける必要は無い。該保持層を設ける必要が無いため、複数の磁性体と、低速側の第２磁石列との径方向の距離をより短くすることが可能である。よって、第１磁石列と、第２磁石列との間で伝達させるトルクをより大きくすることが可能である。
さらに、磁性体列が短ピッチ側の第２磁石列側に近づくことで、渦電流の発生が大きくなるところ、短ピッチ側の第２磁石列を、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなる第１層と等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石からなる第２層からなる積層体としている。そして、第２層は磁性体列に対向する側に配している。それにより、伝達トルクを向上させることができるとともに、渦電流の発生を抑制することが可能となる。

【0031】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなる第１層と等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石からなる第２層からなり前記第２層は前記磁性体列に対向する側に配されていることを特徴とする。

【0032】

本発明にあっては、短ピッチ側の第２磁石列に加え、長ピッチ側の第１磁石列も２層構造からなる積層体としたので、高い磁気特性と低い渦電流損失を実現できる。

【0033】

本発明に係る磁気ギア装置は、前記第１磁石列は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなることを特徴とする。

【0034】

本発明にあっては、短ピッチ側の第２磁石列にのみ希土類ボンド磁石と希土類焼結磁石の積層体を用い、長ピッチ側の第１磁石列に希土類焼結磁石のみを用いたので、渦電流損失を抑えつつ高効率の磁気ギア装置を実現することができる。

【発明の効果】

【0035】

本発明にあっては、高い磁気特性と低い渦電流損失を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】実施の形態１に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図2】積層体の２つの構成例を示す説明図である。

【図3】実施の形態２に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図4】実施の形態３に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図5】実施の形態４に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図6】実施の形態５に係る磁気ギア装置の一構成例を示す分解斜視図である。

【図7】実施の形態５に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図8】実施の形態６に係る磁気ギア装置の一構成例を示す分解斜視図である。

【図9】実施の形態６に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図10】実施の形態７に係る磁気ギア装置の一構成例を示す分解斜視図である。

【図11】実施の形態７に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図12】実施の形態８に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【図13】実施の形態９に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、実施の形態をその図面を参照して具体的に説明する。

【0038】

（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。本発明の実施の形態１に係る磁気ギア装置は、回転円筒型である。磁気ギア装置は、円筒状の第１磁石列１と、該第１磁石列の外側に間隙を有して同軸に配された円筒状の第２磁石列３と、第１磁石列１と第２磁石列３の間に間隙を有して同軸に配された円筒状の磁性体列２とを備える。

【0039】

第１磁石列１は、磁性材料からなる内側円筒部１１を有し、内側円筒部１１の外周面には、厚さ方向に着磁された外周面側Ｎ極の磁石１２ａ及び外周面側Ｓ極の磁石１２ｂからなる磁極対１２が円周方向に沿って略等間隔に３組配置されている。
ここで略等間隔とは設計上は等間隔を意味している。構造物を製作する過程で必要な加工や組み立てに伴う公差を含むため等間隔の前に略を付記している。この点は、以降の記載においても、同様である。

【0040】

磁石１２ａ及び磁石１２ｂは、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、粉末冶金法によって作られる磁石である。

【0041】

第２磁石列３は、磁性材料からなる外側円筒部３１を有している。外側円筒部３１の内周面には、厚み方向（円筒の径方向）に着磁された内周面側Ｎ極の磁石３２ａ及び内周面側Ｓ極の磁石３２ｂからなる磁極対３２が円周方向に沿って略等間隔に７組配置されている。磁極対３２を構成する磁石３２ａ及び磁石３２ｂは、積層体である。磁石３２ａ（３２ｂ）は、外側円筒部３１の内周側に位置する異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石３２ａ１（３２ｂ１）とその内周側に位置する等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石３２ａ２（３２ｂ２）とを含む積層体である。上述のように磁石３２ａ（３２ｂ）は全体として厚み方向に着磁して構成するから、積層体を構成する磁石３２ａ１（３２ｂ１）及び磁石３２ａ２（３２ｂ２）も厚み方向に着磁してある。ここで厚さ方向に着磁された積層体とは、外周面側と内周面側が異極となるように着磁されていることを意味する。

【0042】

積層体を構成する磁石３２ａ１（３２ｂ１）は、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、粉末冶金法によって作られる磁石である。

【0043】

積層体を構成する磁石３２ａ２（３２ｂ２）は、等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石である。等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石は、微小な磁石粒ないし微粉を樹脂等のバインダーと混ぜ合わせて、射出成形や圧縮成形等の方法で成形したものである。磁石３２ａ（３２ｂ２）は、公知技術、例えば国際公開ＷＯ２０１２／１１８００１号に記載の方法によって製造される。

【0044】

磁性体列２は、円筒状の隔壁２１及び隔壁に保持された複数の磁性体２２を含む。磁性体２２は円周方向に沿って略等間隔に配されている。磁性体列２は第１磁石列１が有する磁極対１２の組数３、及び第２磁石列３が有する磁極対３２の組数７の合計と等しい１０個の磁性体２２を有する。

【0045】

磁性体列２は例えば円筒状に形成された樹脂に各磁性体を固定して作製される（例えば、国際公開ＷＯ２００９／０８７４０８号参照）。磁性体列２には第１磁石列の磁極対１２および第２磁石列３の磁極対３２により発生した３次調波成分、７次調波成分及び１３次調波成分を含む交番磁界が径方向に沿って交差する。磁性体２２には、例えば、磁性金属、積層した複数の磁性板からなる積層鋼板及び磁性粉の圧粉体からなる軟磁性体を用いるとよい。渦電流損を抑えるため磁性体は、積層鋼板が望ましい。

【0046】

磁気ギア装置は、それぞれ円筒状をなす第１磁石列１、第２磁石列３及び磁性体列２を同軸的に配している。磁性体列２は、第１磁石列１と第２磁石列３とを隔てる位置にある。磁気ギア装置は、第２磁石列３が回転した場合、第１磁石列１及び第２磁石列３それぞれが有する磁極対の磁気的相互作用により、第１磁石列１が回転する。この場合第２磁石列３より磁極数が少ない第１磁石列１は、第２磁石列３より高い回転数で、第２磁石列３の回転方向と逆方向に回転する（非特許文献１を参照）。第１磁石列１に配置してある磁極対１２の組数Ｐｈと、第２磁石列３に配置してある磁極対３２の組数Ｐｌとの比Ｐｈ／Ｐｌが第２磁石列３に対する第１磁石列１のギア比となる。そして、第２磁石列３が左回りに１回転した場合、第１磁石列１が右回りに７／３回転する。

【0047】

次に、渦電流損について説明する。上述したように、第２磁石列３の磁石対３２は積層体をなしている。積層体の一層を構成する磁石３２ａ１（３２ｂ１）は、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は、粉末冶金法によって作られる磁石であり、磁気特性は高いが、金属であるため電気抵抗率が低く（１．５μΩ・ｍ程度）渦電流による損失が大きい。積層体の他層を構成する磁石３２ａ２（３２ｂ２）は、等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石である。等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石は、微小な磁石粒ないし微粉を樹脂等のバインダーと混ぜ合わせて、射出成形や圧縮成形等の方法で成形したもので、樹脂を含有しており焼結磁石に比べて磁気特性は低いが、電気抵抗率が高く（１６μΩ・ｍ以上）渦電流による損失は小さい。

【0048】

渦電流は表皮効果によって、磁石の表面近傍に発生し、磁石の内部に向かい減衰するという特性を有している。磁石３２ａ（３２ｂ）の表面側に電気抵抗率の高い等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石３２ａ２（３２ｂ２）を配置している。また、磁石３２ａ（３２ｂ）の下層側に磁気特性の高い異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石３２ａ１（３２ｂ１）を配置している。それにより、磁石３２ａ（３２ｂ）の全体としては、磁気特性が高く、渦電流損失を抑えた積層体とすることができる。

【0049】

なお積層体において、積層体全体の厚さに対する、等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石の厚さの割合は５％以上５０％以下にするのが望ましい。
等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石の厚さが５％未満では渦電流の発生を十分に抑えることができない。また５０％を超えると異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の割合が減ることで磁気特性が低下し、十分な伝達トルクを得ることができない。

【0050】

また、渦電流は、第２磁石列３での発生が多いため、第２磁石列３にのみ異方性焼結磁石と等方性ボンド磁石の積層体を配置している。第２磁石列３側で渦電流の発生が多い理由については、第２磁石列３側の磁石が小さいため第１磁石列１側の磁石の磁場の影響をより多く受けるためと考えられる。

【0051】

次に、等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石を使用する利点について説明する。図２は積層体の２つの構成例を示す説明図である。図２Ａは積層体を等方性磁石及び異方性磁石で構成した場合を示す。図２Ｂは積層体を異方性磁石及び異方性磁石で構成した場合を示す。

【0052】

異方性磁石は、磁石となる磁粉（磁石粒）の向きが磁石を成形する際の磁場の向きに倣う。そのことから、磁石成形時の成形条件によっては、成形時に図２Ｂの様に磁石の配向の向きが積層体のそれぞれでずれてしまう場合がある。しかし、その後の着磁工程によっても配向を矯正することはできない。そして、磁石の配向の向きが図２Ｂのようにずれてしまった場合には、それぞれの磁石の配向の向きがそろっていないため（例えば図２Ｂにおける内側の異方性磁石は配向の向きが厚さ方向からずれ）、磁石の持つ特性を十分生かすことができない。

【0053】

それに対して、実施の形態１で採用する図２Ａの構成では、ボンド磁石は等方性であるため着磁条件（着磁ヨークの条件）によって、異方性焼結磁石の着磁の向きに等方性ボンド磁石の着磁の向きをそろえることができる。そのことから磁石の特性を有効に活用することが容易となる。
さらに残留磁束密度が０．７Ｔ〜０．９Ｔ（７００〜９００ｍＴ）の異方性ボンド磁石並みの残留磁束密度を有する等方性ボンド磁石（たとえばＮＥＯＭＡＸエンジニアリング社製 ＨＩＤＥＮＳＥ（登録商標）−５００、残留磁束密度 ８３０〜９００（ｍＴ）、固有保磁力 ４５０〜５５０（ｋＡ／ｍ）、最大エネルギー積 ９７〜１０７（ｋＪ／ｍ３））を使用することで高い磁気特性と大きな電気抵抗率による渦電流損失の低減を実現可能である。

【0054】

実施の形態１では、次のような効果を奏する。渦電流の発生が多い第２磁石列３を、電気抵抗率の高い等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石と、磁気特性が高い異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石との積層体とすることにより、渦電流損を低減するとともに、磁気特性の低下を防ぐことが可能となる。また、ボンド磁石は等方性、焼結磁石は異方性とするため、ボンド磁石の着磁の向きは、焼結磁石の着磁の向きに容易に揃えられるため、２つの磁石の特性を有効に活用することが可能となる。

【0055】

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。実施の形態２に係る磁気ギア装置は、第１磁石列１が低速回転、第２磁石列３が高速回転するように構成されている。それに伴い、第１磁石列１を積層体とし、第２磁石列３は単層としている。以下の説明においては、実施の形態１と同様である構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0056】

第１磁石列１は、磁性材料からなる内側円筒部１１を有し、内側円筒部１１の外周面には、厚さ方向に着磁された外周面側Ｎ極の磁石１２ａ及び外周面側Ｓ極の磁石１２ｂからなる磁極対１２が、円周方向に沿って略等間隔に７組配置されている。磁極対１２を構成する磁石１２ａ及び磁石１２ｂは、積層体である。磁石１２ａ（１２ｂ）は、内側円筒部１１の外周側に位置する異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石１２ａ１（１２ｂ１）とその外周側に位置する等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石１２ａ２（１２ｂ２）とを含む積層体である。上述のように磁石１２ａ（１２ｂ）は全体として厚み方向に着磁して構成するから、積層体を構成する磁石１２ａ１（１２ｂ１）及び磁石１２ａ２（１２ｂ２）も厚み方向に着磁してある。

【0057】

実施の形態１と同様に、積層体を構成する磁石１２ａ１（１２ｂ１）は、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。積層体を構成する磁石１２ａ２（１２ｂ２）は、等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石である。

【0058】

第２磁石列３は、磁性材料からなる外側円筒部３１を有し、外側円筒部３１の内周面には、厚さ方向に着磁された内周面側Ｎ極の磁石３２ａ及び内周面側Ｓ極の磁石３２ｂからなる磁極対３２が円周方向に沿って略等間隔に３組配置されている。磁石３２ａ及び磁石３２ｂは、異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。

【0059】

磁性体列２は、円筒状の隔壁２１及び隔壁に保持された複数の磁性体２２を含む。磁性体２２は円周方向に沿って略等間隔に配されている。磁性体列２は第１磁石列１が有する磁極対１２の組数７、及び第２磁石列３が有する磁極対３２の組数３の合計と等しい１０個の磁性体２２を有する。磁性体列２のその他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0060】

磁気ギア装置は、それぞれ円筒状をなす第１磁石列１、第２磁石列３及び磁性体列２を同軸的に配している。磁性体列２は、第１磁石列１と第２磁石列３とを隔てる位置にある。磁気ギア装置は、第２磁石列３が回転した場合、第１磁石列１及び第２磁石列３それぞれが有する磁極対の磁気的相互作用により、第１磁石列１が回転する。この場合第２磁石列３より磁極対数が多い第１磁石列１は、第２磁石列３より低い回転数で、第２磁石列３の回転方向と逆方向に回転する（非特許文献１を参照）。第１磁石列１に配置してある磁極対１２の組数Ｐｈと、第２磁石列３に配置してある磁極対３２の組数Ｐｌとの比Ｐｈ／Ｐｌが第２磁石列３に対する第１磁石列１のギア比となる。そして、第２磁石列３が左回りに１回転した場合、第１磁石列１が右回りに３／７回転する。

【0061】

実施の形態２では、次のような効果を奏する。渦電流の発生が多い第１磁石列１を、電気抵抗率の高い等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石と、磁気特性が高い異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石との積層体とすることにより、渦電流損を低減するとともに、磁気特性の低下を防ぐことが可能となる。また、ボンド磁石は等方性、焼結磁石は異方性とするため、ボンド磁石の着磁の向きは、焼結磁石の着磁の向きに揃えられるため、２つの磁石の特性を有効に活用することが可能となる。

【0062】

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。実施の形態３に係る磁気ギア装置は、実施の形態１において第１磁石列１も積層体となっている。以下の説明においては、実施の形態１、２と同様である構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0063】

第１磁石列１は、磁性材料からなる内側円筒部１１を有し、内側円筒部１１の外周面には、厚さ方向に着磁された外周面側Ｎ極の磁石１２ａ及び外周面側Ｓ極の磁石１２ｂからなる磁極対１２が円周方向に沿って略等間隔に３組配置されている。磁極対１２を構成する磁石１２ａ及び磁石１２ｂは、積層体である。第１磁石列１の構成は、磁極対の数を除いて、実施の形態２と同様である。また、磁性体列２については、実施の形態１及び実施の形態２と同様である。

【0064】

磁気ギア装置の動作は、実施の形態１と同様であるから、説明を省略する。

【0065】

実施の形態３では、実施の形態１が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。第１磁石列１及び第２磁石列３を積層体とすることにより、渦電流損をより低減することが可能となる。

【0066】

（実施の形態４）
図５は、実施の形態４に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。実施の形態４に係る磁気ギア装置は、実施の形態２において第２磁石列３も積層体となっている。以下の説明においては、実施の形態１ないし３と同様である構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0067】

第２磁石列３は、磁性材料からなる外側円筒部３１を有している。外側円筒部３１の内周面には、厚み方向（円筒の径方向）に着磁された内周面側Ｎ極の磁石３２ａ及び内周面側Ｓ極の磁石３２ｂからなる磁極対３２が円周方向に沿って略等間隔に３組配置されている。磁極対３２を構成する磁石３２ａ及び磁石３２ｂは、積層体である。第２磁石列３の構成は、磁極対の数を除いて、実施の形態１と同様である。また、磁性体列２については、実施の形態１ないし実施の形態３と同様である。

【0068】

磁気ギア装置の動作は、実施の形態２と同様である。

【0069】

実施の形態４では、実施の形態２が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。第１磁石列１及び第２磁石列３を積層体とすることにより、渦電流損をより低減することが可能となる。

【0070】

（実施の形態５）
図６は、実施の形態５に係る磁気ギア装置の一構成例を示す分解斜視図である。図７は、実施の形態５に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。実施の形態５に係る磁気ギア装置は円板形であり、円板状の第１磁石列３００１と、該第１磁石列３００１の上方に間隙を有して同軸に配された円板状の第２磁石列３００３と、第１磁石列３００１及び第２磁石列３００３の間に間隙を有して同軸に配された円板状の磁性体列３００２とを備える。

【0071】

第１磁石列３００１は、磁性体材料からなる第１円板３０１１を有し、第１円板３０１１の上面には、上側Ｎ極の磁石３０１２ａ及び上側Ｓ極の磁石３０１２ｂからなる磁極対３０１２が円周方向に沿って略等間隔に６組配置されている。
第２磁石列３００３は、磁性体材料からなる第２円板３０３１を有し、第２円板３０３１の下面には、下側Ｎ極の磁石３０３２ａ及び下側Ｓ極の磁石３０３２ｂからなる磁極対３０３２が円周方向に沿って略等間隔に１４組配置されている。

【0072】

磁石３０３２ａ及び磁石３０３２ｂは厚み方向に２層構造としてある。磁石３０３２ａは磁石３０３２ａ１、磁石３０３２ａ２の２層構造としてあり、磁性体列３００２に対向する磁石３０３２ａ２は、磁石３０３２ａ１より薄くしてある。磁石３０３２ａ２は等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石である。磁石３０３２ａ１は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。磁石３０３２ｂも磁石３０３２ａと磁極が異なるだけで、同様な構成である。

【0073】

磁性体列３００２は、第１磁石列３００１及び第２磁石列３００３それぞれが有する磁極対３０１２及び磁極対３０３２の組数６及び１４の合計と等しい２０個の磁性体３０２２を保持する円板状の保持部材３０２１を備え、保持部材３０２１には、２０個の磁性体３０２２が円周方向に沿って略等間隔に配されている。また、保持部材３０２１は、各磁性体３０２２と第２磁石列３００３との回転軸方向における距離が、各磁性体３０２２と第１磁石列３００１との距離に比べて短くなるように磁性体３０２２を保持している。
この場合、伝達トルクの向上が期待できる。
保持部材３０２１は、各磁性体３０２２と第２磁石列３００３との回転軸方向における距離が、各磁性体３０２２と第１磁石列３００１との距離と等しくなるように磁性体３０２２を保持しても良く、必要な伝達トルクや磁気ギア装置の寸法等を考慮し設定すれば良い。

【0074】

実施の形態５のように構成された磁気ギア装置においても実施の形態１と同様の効果を奏する。また、実施の形態２〜４の技術的思想を実施の形態５に係る磁気ギア装置に適用することも可能である。例えば、第２磁性体列３００３に加えて、第１磁石列３００１を構成する磁石３０１２ａ及び３０１２ｂも積層体としても良い。

【0075】

（実施の形態６）
図８は、実施の形態６に係る磁気ギア装置の一構成例を示す分解斜視図である。図９は、実施の形態６に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。実施の形態６に係る磁気ギア装置は各構成部材が長尺板状（矩形板状）のリニア型であり、長尺板状の第１磁石列４００１と、該第１磁石列４００１の上方に間隙を有して配された長尺板状の第２磁石列４００３と、第１磁石列４００１及び第２磁石列４００３の間に間隙を有して配された長尺板状の磁性体列４００２とを備える。第１磁石列４００１、第２磁石列４００３及び磁性体列４００２の長手方向は略一致している。

【0076】

第１磁石列４００１は、磁性体材料からなる第１長尺板部４０１１を有し、第１長尺板部４０１１の上面には、上側Ｎ極の磁石４０１２ａ及び上側Ｓ極の磁石４０１２ｂからなる磁極対４０１２が長手方向に沿って、単位距離（ΔＬとする）当たり略等間隔に６個配置されている。
第２磁石列４００３は、磁性体材料からなる第２長尺板部４０３１を有し、第２長尺板部４０３１の下面には、下側Ｎ極の磁石４０３２ａ及び下側Ｓ極の磁石４０３２ｂからなる磁極対４０３２が長手方向に沿って、単位距離ΔＬ当たり略等間隔に１４個配置されている。

【0077】

磁石４０３２ａ及び磁石４０３２ｂは厚み方向に２層構造としてある。磁石４０３２ａは磁石４０３２ａ１、磁石４０３２ａ２の２層構造としてあり、磁性体列４００２に対向する磁石４０３２ａ２は、磁石４０３２ａ１より薄くしてある。磁石４０３２ａ２は等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石である。磁石４０３２ａ１は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。磁石４０３２ｂも磁石４０３２ａと磁極が異なるだけで、同様な構成である。

【0078】

磁性体列４００２は、第１磁石列４００１及び第２磁石列４００３それぞれが有する磁極対４０１２及び磁極対４０３２の組数６及び１４の合計と等しい２０個の磁性体４０２２を保持する長尺板状の保持部材４０２１を備え、保持部材４０２１には、単位距離ΔＬ当たり２０個の磁性体４０２２が長手方向に沿って略等間隔に配されている。また、保持部材４０２１は、各磁性体４０２２と第２磁石列４００３との離隔方向における距離が、各磁性体４０２２と第１磁石列４００１との距離に比べて短くなるように磁性体４０２２を保持している。この場合伝達トルクの向上が期待できる。
また保持部材４０２１は、各磁性体４０２２と第２磁石列４００３との距離との離隔方向における距離が、各磁性体４０２２と第１磁石列４００１との距離と等しくなるように磁性体４０２２を保持しても良く、必要な伝達トルクや磁気ギア装置の寸法等を考慮し設定すれば良い。

【0079】

実施の形態６のように構成された磁気ギア装置においても実施の形態１と同様の効果を奏する。また、実施の形態２〜４の技術的思想を実施の形態６に係る磁気ギア装置に適用することも可能である。例えば、第２磁性体列４００３に加えて、第１磁石列４００１を構成する磁石４０１２ａ及び４０１２ｂを積層体としても良い。

【0080】

（実施の形態７）
図１０は、実施の形態７に係る磁気ギア装置の一構成例を示す分解斜視図である。図１１は、実施の形態７に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。実施の形態７に係る磁気ギア装置は各構成部材が円筒状のリニア型であり、円筒状の第１磁石列５００１と、該第１磁石列５００１の外周側に間隙を有して同軸に配された円筒状の第２磁石列５００３と、第１磁石列５００１及び第２磁石列５００３の間に間隙を有して同軸に配された円筒状の磁性体列５００２とを備える。

【0081】

第１磁石列５００１は、磁性体材料からなる内側円筒部５０１１を有し、内側円筒部５０１１の外周面には、外側Ｎ極の磁石５０１２ａ及び外側Ｓ極の磁石５０１２ｂからなる磁極対５０１２が中心軸方向に沿って、単位距離ΔＬ当たり略等間隔に６組配置されている。
第２磁石列５００３は、磁性体材料からなる外側円筒部５０３１を有し、外側円筒部５０３１の内周面には、内周面Ｎ極の磁石５０３２ａ及び内周面Ｓ極の磁石５０３２ｂからなる磁極対５０３２が中心軸方向に沿って、単位距離ΔＬ当たり略等間隔に１４組配置されている。

【0082】

磁石５０３２ａ及び磁石５０３２ｂは厚み方向に２層構造としてある。磁石５０３２ａは磁石５０３２ａ１、磁石５０３２ａ２の２層構造としてあり、磁性体列５００２に対向する磁石５０３２ａ２は、磁石５０３２ａ１より薄くしてある。磁石５０３２ａ２は等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石である。磁石５０３２ａ１は異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石である。磁石５０３２ｂも磁石５０３２ａと磁極が異なるだけで、同様な構成である。

【0083】

磁性体列５００２は、第１磁石列５００１及び第２磁石列５００３夫々が有する磁極対５０１２及び磁極対５０３２の組数６及び１４の合計と等しい２０個の磁性体５０２２を保持する筒状の保持部材５０２１を備え、保持部材５０２１には、単位距離ΔＬ当たり２０個の磁性体５０２２が中心軸方向に沿って略等間隔に配されている。また、保持部材５０２１は、各磁性体５０２２と第２磁石列５００３との径方向における距離が、各磁性体５０２２と第１磁石列５００１との距離に比べて短くなるように磁性体５０２２を保持している。この場合伝達トルクの向上が期待できる。
保持部材５０２１は、各磁性体５０２２と第２磁石列５００３の径方向における距離が、各磁性体５０２２と第１磁石列５００１の距離と等しくなるように磁性体５０２２を保持しても良く、必要な伝達トルクや磁気ギア装置の寸法等を考慮し設定すれば良い。

【0084】

実施の形態７のように構成された磁気ギア装置においても実施の形態１と同様の効果を奏する。また、実施の形態２〜４の技術的思想を実施の形態７に係る磁気ギア装置に適用することも可能である。例えば、第２磁性体列５００３に加えて、第１磁石列５００１を構成する磁石５０１２ａ及び５０１２ｂを積層体としても良い。

【0085】

（実施の形態８）
図１２は、実施の形態８に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。磁性体列２と第２磁石列３との距離が、磁性体列２と第１磁石列１との距離に比べて小さくなっている。また、磁性体列２の磁性体２２の断面が台形状になっている。すなわち、磁性体２２の第２磁石列側の幅が、第１磁石列側の幅に比べて小さくなっている。以下の説明においては、実施の形態１と同様である構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0086】

実施の形態８に係る磁気ギア装置は、実施の形態１に係る磁気ギア装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。
磁性体列２が第２磁石列３に近いことから、伝達トルクが向上する。
これは次の理由による。高速回転側の第１磁石列１の磁極対１２は、低速回転側の第２磁石列３に比べて長ピッチである。高速回転側の長ピッチで配された磁石１２ａ、１２ｂからの磁束は、低速回転側の磁石３２ａ、３２ｂに比べてより大きく広がって、強い磁力が第２磁石列３まで達するが、短ピッチで配された低速回転側の磁石３２ａ、３２ｂからの磁束は第２磁石列３の近傍で閉じてしまい、強い磁力が第１磁石列１まで達しない傾向がある。
従って、磁性体列２の磁性体２２によって、第１磁石列１側及び第２磁石列３側の磁石からの磁束に変調をかける場合、低速回転側の磁石３２ａ、３２ｂ（第２磁石列側）に寄せて磁性体列２を配して磁束の変調を行った方が、近傍で閉じてしまう低速回転側の磁石３２ａ、３２ｂに起因する磁束と、遠くに達する高速回転側（第１磁石列）の磁石１２ａ、１２ｂに起因する磁束との両方の作用を受けて、より強力に磁束の変調がかけられ、その結果、より大きなトルク伝達が可能になると考えられる。

【0087】

次に磁性体列２の磁性体２２の第２磁石列３側の幅が、第１磁石列１側の幅に対して小さくなっている効果について説明する。
この場合、磁性体列２が回転し、各磁性体に遠心力が働くことで、径方向外側に力が働いたとしても、遠心力に抗する力が働く。また磁性体列２は第２磁石列３側に近いため第２磁石列３との吸引力が働くが、この構成により第２磁石列３との吸引力に抗する力が働く。
このため、磁性体列２の外周面側に、磁性体２２を保持する保持構造を設けなくても磁性体２が遠心力又は吸引力によって磁性体２２を保持する部材（隔壁）から外れることを防止することができる。また保持構造を設ける場合にも強固な構造にする必要は無い。

【0088】

（実施の形態９）
図１３は、実施の形態９に係る磁気ギア装置の一構成例を示す側断面図である。実施の形態９に係る磁気ギア装置は、実施の形態８において第１磁石列１も構成する磁石が積層体である。以下の説明においては、実施の形態８と同様である構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0089】

第１磁石列１を構成する磁石１２ａ、１２ｂは２層構造をしている。第１磁石列１の構成は、実施の形態３と同様である。

【0090】

実施の形態９に係る磁気ギア装置は、実施の形態８に係る磁気ギア装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。第２磁石列３を構成する磁石３２ａ、３２ｂに加えて、第１磁石１を構成する磁石１２ａ、１２ｂも積層体とすることで、より渦電流損を低減させることが可能となる。

【0091】

各実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0092】

１ 第１磁石列
１１ 内側円筒部
１２ 磁極対
１２ａ 磁石
１２ａ１ 異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石
１２ａ２ 等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石
１２ｂ 磁石
１２ｂ１ 異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石
１２ｂ２ 等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石
２ 磁性体列
２１ 隔壁
２２ 磁性体
３ 第２磁石列
３１ 外側円筒部
３２ 磁極対
３２ａ 磁石
３２ａ１ 異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石
３２ａ２ 等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石
３２ｂ 磁石
３２ｂ１ 異方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石
３２ｂ２ 等方性Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系ボンド磁石

【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】