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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024002345
(43)【公開日】2024-01-11
(54)【発明の名称】動力伝達装置
(51)【国際特許分類】
F16H 49/00 20060101AFI20231228BHJP
【ＦＩ】
F16H49/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022101469
(22)【出願日】2022-06-24
(71)【出願人】
【識別番号】000002107
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(72)【発明者】
【氏名】山本 泰三
(72)【発明者】
【氏名】三成 貴浩
(72)【発明者】
【氏名】中川 博貴
(57)【要約】
【課題】動力を壁体を挟んで伝達することができ、かつ、高い動力伝達性能を有する動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置（１）は、壁体（１０）と、磁気変調ギヤ（２０）とを備え、磁気変調ギヤの一部の要素が前記壁体に位置する。
【選択図】図１
【解決手段】動力伝達装置（１）は、壁体（１０）と、磁気変調ギヤ（２０）とを備え、磁気変調ギヤの一部の要素が前記壁体に位置する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
壁体と、磁気変調ギヤとを備え、前記磁気変調ギヤの一部の要素が前記壁体に位置する動力伝達装置。
【請求項2】
前記磁気変調ギヤは、第１極対数を有する少極磁石と、前記第１極対数よりも大きな第２極対数を有する多極磁石と、周方向に沿って周期的な磁気抵抗の変化を有する変調子リングと、を有し、
前記少極磁石、前記多極磁石、又は、前記変調子リングが前記壁体に位置する、
請求項１記載の動力伝達装置。
前記少極磁石、前記多極磁石、又は、前記変調子リングが前記壁体に位置する、
請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項3】
前記少極磁石、前記多極磁石又は前記変調子リングの３つの要素のうちの第１要素が前記壁体に位置し、
前記３つの要素のうちの第２要素と第３要素とが前記壁体を挟んだ一方と他方とにそれぞれ位置する、
請求項２記載の動力伝達装置。
前記３つの要素のうちの第２要素と第３要素とが前記壁体を挟んだ一方と他方とにそれぞれ位置する、
請求項２記載の動力伝達装置。
【請求項4】
前記磁気変調ギヤは、動力の入力側から、前記少極磁石、前記変調子リング、前記多極磁石の順番で並ぶ、
請求項３記載の動力伝達装置。
請求項３記載の動力伝達装置。
【請求項5】
前記磁気変調ギヤは、前記少極磁石又は前記多極磁石が前記壁体に位置し、
前記変調子リングが、前記壁体を挟んだ一方に位置する
請求項３記載の動力伝達装置。
前記変調子リングが、前記壁体を挟んだ一方に位置する
請求項３記載の動力伝達装置。
【請求項6】
前記壁体は、前記壁体を挟んだ一方から他方への液体又は気体の通過を遮る隔壁である、
請求項１記載の動力伝達装置。
請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項7】
前記壁体は、円周に沿って複数の凹凸を有する磁性体であり、
前記複数の凹凸が前記変調子リングである、
請求項２記載の動力伝達装置。
前記複数の凹凸が前記変調子リングである、
請求項２記載の動力伝達装置。
【請求項8】
前記壁体は、非磁性体であり、前記少極磁石、前記多極磁石、又は、前記変調子リングが埋め込まれている、あるいは、前記少極磁石、前記多極磁石、又は、前記変調子リングが固定されている、
請求項２記載の動力伝達装置。
請求項２記載の動力伝達装置。
【請求項9】
前記少極磁石、前記多極磁石及び前記変調子リングが、前記磁気変調ギヤの回転軸に沿った方向に並ぶ、
請求項２記載の動力伝達装置。
請求項２記載の動力伝達装置。
【請求項10】
前記壁体は、円筒状の筒部を有し、
前記少極磁石、前記多極磁石又は前記変調子リングが前記筒部、又は、前記筒部の外面又は内面に対向するように配置され、
前記少極磁石、前記多極磁石及び前記変調子リングが、前記磁気変調ギヤの径方向に並ぶ、
請求項２記載の動力伝達装置。
前記少極磁石、前記多極磁石又は前記変調子リングが前記筒部、又は、前記筒部の外面又は内面に対向するように配置され、
前記少極磁石、前記多極磁石及び前記変調子リングが、前記磁気変調ギヤの径方向に並ぶ、
請求項２記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１から特許文献５には、マグネットカップリングを利用して隔壁を挟んだ一方から他方へ動力を伝達する装置が示されている。
【0003】
具体的には、特許文献１には、通常空間に設けられたモータから冷凍機の冷媒通路や真空槽内へ動力を伝達する装置が示されている。特許文献２には、真空チャンバの外から内へ回転動力を伝達し、真空チャンバ内で試料容器の保持機構を回転駆動する装置が示されている。
【0004】
特許文献３には、真空室で基板を搬送する装置において、大気中の駆動マグネットから隔壁部を介して搬送ローラの駆動力を伝達する装置が示されている。特許文献４には、プラントにおいて水槽外に配置されたモータから水槽内のインペラに回転動力を伝達する装置が示されている。特許文献５には、スクリュー圧縮機又はポンプにおいて隔壁外に配置されたモータから隔壁内の回転軸に回転動力を伝達する装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４２４７０９９号公報
【特許文献2】特許第６４７５０６２号公報
【特許文献3】特開２００８－４８９８号公報
【特許文献4】特開２０１２－２２９６８１号公報
【特許文献5】特開２０１９－１９９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の隔壁を介した動力伝達装置では動力の伝達性能が低いという課題がある。本発明は、動力を壁体を挟んで伝達することができ、かつ、高い動力伝達性能を有する動力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る動力伝達装置は、
壁体と、磁気変調ギヤとを備え、前記磁気変調ギヤの一部の要素が前記壁体に位置する。
壁体と、磁気変調ギヤとを備え、前記磁気変調ギヤの一部の要素が前記壁体に位置する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、磁気変調ギヤにより壁体を介して動力を伝達することができる。そして、磁気変調ギヤにより高い動力伝達性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態１に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
【図2】実施形態１と比較例の特性を示すグラフであり、（Ａ）は伝達トルク比率を示し、（Ｂ）はモータの体積比率を示す。
【図3】実施形態２に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
【図4】実施形態３に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
【図5】実施形態７～９に係る動力伝達装置を示す縦断面図である。
【図6】実施形態１３に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
【図7】実施形態１４に係る動力伝達装置を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。以下では、動力伝達装置１の回転軸Ａｘに沿った方向を軸方向、回転軸Ａｘに直交する方向を径方向、回転軸Ａｘを中心とする回転方向を周方向と呼ぶ。
図１は、実施形態１に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。以下では、動力伝達装置１の回転軸Ａｘに沿った方向を軸方向、回転軸Ａｘに直交する方向を径方向、回転軸Ａｘを中心とする回転方向を周方向と呼ぶ。
【0012】
＜構成＞
実施形態１に係る動力伝達装置１は、壁体１０を挟んだ一方から他方へ動力を伝達する装置である。動力伝達装置１は、壁体１０と磁気変調ギヤ２０とを備える。
実施形態１に係る動力伝達装置１は、壁体１０を挟んだ一方から他方へ動力を伝達する装置である。動力伝達装置１は、壁体１０と磁気変調ギヤ２０とを備える。
【0013】
磁気変調ギヤ２０は、少極磁石２１と、多極磁石２２と、複数の磁極片２３とを備える。以下、これらを、磁気変調ギヤ２０の「３つの要素」とも呼ぶ。複数の磁極片２３は、本発明に係る変調子リングの一例に相当する。上記３つの要素の各々は、周方向に連なる環状の構成、又は、周方向に並ぶ環状の構成を有する。３つの要素は、所定方向に順に並び、隣り合う２つの要素は当該所定方向に対向する。以下、当該方向のことを「対向方向」と呼ぶ。図１の実施形態１において、対向方向は径方向であり、磁気変調ギヤ２０の３つの要素は、内周側から外周側へ、少極磁石２１、複数の磁極片２３及び多極磁石２２の順で並ぶ。
【0014】
磁気変調ギヤ２０は、磁力を用いて動力を伝達するギヤであり、極対数が異なる２列の磁石を備え、回転数及びトルクを変化させて動力を伝達する。
【0015】
少極磁石２１は、環状の磁石（例えば永久磁石）であり、周方向において所定間隔ごとに磁極の向きが反転している。各磁極は上述した対向方向を向く。周方向において隣り合う１つのＮ極と１つのＳ極との組合せを「極対」と呼ぶ。少極磁石２１の極対数はＮｉである。「Ｎｉ」は自然数であり、本発明に係る「第１極対数」に相当する。図１では、Ｎｉ＝４である。
【0016】
多極磁石２２は、環状の磁石（例えば永久磁石）であり、周方向において所定間隔ごとに磁極の向きが反転している。各磁極は上述した対向方向を向く。多極磁石２２の極対数はＮｏであり、少極磁石２１の極対数（Ｎｉ）よりも多い。「Ｎｏ」は自然数であり、本発明に係る「第２極対数」に相当する。図１では、Ｎｏ＝１３である。
【0017】
複数の磁極片２３は、磁性体（例えば鉄系部材）であり、周方向において間隔を開けて並ぶ。周方向において、磁極片２３が位置する箇所の磁気抵抗は低く、磁極片２３が位置しない箇所（間隔の部分）の磁気抵抗は高い。すなわち、複数の磁極片２３が間隔を開けて並んだ構成は、周方向に沿って周期的に磁気抵抗が変化する構成となる。複数の磁極片２３が並んだ構成は、Ｎｐ個の磁気抵抗の周期的な変化を有する。「Ｎｐ」は自然数である。図１では、Ｎｐ＝１７である。Ｎｐは「Ｎｏ＋Ｎｉ」に設定されてもよい。あるいは、Ｎｐは「Ｎｏ－Ｎｉ」に設定されてもよい。
【0018】
磁気変調ギヤ２０の一部の要素は、壁体１０に位置する。実施形態１では、複数の磁極片２３が壁体１０に固定されている。壁体１０は、非磁性体であり、磁極片２３は、壁体１０に埋め込まれていてもよい。
【0019】
少極磁石２１の径方向内側には環状のヨーク３１が設けられてもよい。少極磁石２１及びヨーク３１は、第１回転軸４１に固定されている。第１回転軸４１は、軸受５１を介して枠体５２に回転可能に支持されている。軸受５１は、転がり軸受、すべり軸受、流体軸受など、様々な種類の軸受であってもよい。
【0020】
多極磁石２２の径方向外側には環状のヨーク３２が設けられてもよい。多極磁石２２及びヨーク３２は、第２回転軸４２に固定されている。第２回転軸４２は、軸受５３を介して枠体５４に回転可能に支持されている。軸受５３は、転がり軸受、すべり軸受、流体軸受など、様々な種類の軸受であってもよい。
【0021】
第１回転軸４１及び枠体５２と、第２回転軸４２及び枠体５４とは、壁体１０を挟んだ一方と他方とにそれぞれ配置されている。
【0022】
壁体１０は、上記の磁気変調ギヤ２０の配置を可能とするため、一部が円筒状に突出した筒部を有する。そして、複数の磁極片２３は、筒部に位置する。更に、第２回転軸４２は、一部の径が大きく広がりかつ内部が空洞の筒部を有する。そして、多極磁石２２は筒部に位置する。そして、壁体１０の筒部の径方向内方に第１回転軸４１に固定された少極磁石２１が位置し、第２回転軸４２の筒部が壁体１０の筒部の径方向外方に間隔を開けて配置される。すなわち、少極磁石２１と多極磁石２２とがそれぞれ筒部の内面と外面とに対向するように配置される。このような構造により、少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３を、径方向に対向させつつ、径方向に順に並べることができる。
【0023】
壁体１０は、当該壁体１０を挟んだ一方と他方との間で、気体又は液体の通過を遮る隔壁であってもよい。すなわち、壁体１０は、容器の一部を構成していてもよい。壁体１０を挟んだ一方の空間（「第１空間」と呼ぶ）と他方の空間（「第２空間」と呼ぶ）とで物理的な性質（圧力、温度、相状態、等々）又は化学的な性質（空間内の気相物質又は液相物質の組成等）が異なっていてもよい。第２空間が動力を発生させることが難しい性質を有し、第１空間が動力を発生させることが容易な性質を有し、さらに、第２空間において動力を要する場合がある。このような場合に、動力伝達装置１は、第１空間において容易に発生させた動力を、第２空間に伝達することができる。なお、壁体１０は、必ずしも、空間自体を遮る構成である必要はなく、上記の第１空間と第２空間とは壁体１０から外れた箇所で連通していてもよい。さらに、壁体１０は、小さな孔を有し、流体を遮るのではなく、流体の流れを弱める作用を及ぼす構成であってもよい。
【0024】
第１回転軸４１は、モータ１５に連結され、磁気変調ギヤ２０に動力を入力する駆動軸である。第１回転軸４１は、モータ１５に直接に連結されず、他の伝達機構を介してモータ１５に接続されていてもよい。第２回転軸４２は第１回転軸４１からトルクが伝達されて回転する従動軸である。第２回転軸４２には、駆動対象が連結されているか、あるいは、駆動対象が他の動力伝達機構を介して接続されている。駆動対象としては、例えばインペラ、試料の保持枠、ラックアンドピニオンのピニオン等々、様々な構成が適用されてもよい。すなわち、動力伝達装置１は、水槽内の撹拌層のポンプに動力を伝達する構成、半導体製造装置において外部から真空チャンバー内に動力を伝達する構成などに適用されてもよい。
【0025】
＜動作＞
モータ１５が駆動すると、回転動力が伝達されることで少極磁石２１が回転軸Ａｘを中心に回転する。すると、少極磁石２１の回転磁束が、複数の磁極片２３を通過することで、複数の磁極片２３の反対側（磁極片２３と多極磁石２２との間のギャップ）において、多極磁石２２の極対数と同一波数の波形成分を含んだ空間磁束に変調される。そして、当該空間磁束と多極磁石２２の磁束とが相互作用することで、多極磁石２２にトルクが伝達され、多極磁石２２が少極磁石２１よりも低い回転速度で回転する。すなわち、第１回転軸４１から第２回転軸４２へトルクが増幅されて伝達され、第１回転軸４１よりも低い回転速度で第２回転軸４２が回転する（減速運転）。このときのギヤ比は「－Ｎｏ／Ｎｉ」である。
モータ１５が駆動すると、回転動力が伝達されることで少極磁石２１が回転軸Ａｘを中心に回転する。すると、少極磁石２１の回転磁束が、複数の磁極片２３を通過することで、複数の磁極片２３の反対側（磁極片２３と多極磁石２２との間のギャップ）において、多極磁石２２の極対数と同一波数の波形成分を含んだ空間磁束に変調される。そして、当該空間磁束と多極磁石２２の磁束とが相互作用することで、多極磁石２２にトルクが伝達され、多極磁石２２が少極磁石２１よりも低い回転速度で回転する。すなわち、第１回転軸４１から第２回転軸４２へトルクが増幅されて伝達され、第１回転軸４１よりも低い回転速度で第２回転軸４２が回転する（減速運転）。このときのギヤ比は「－Ｎｏ／Ｎｉ」である。
【0026】
なお、モータ１５が第２回転軸４２に連結され、第２回転軸４２から磁気変調ギヤ２０を介して第１回転軸４１に回転動力が伝達されてもよい。この場合、第２回転軸４２よりも高い回転速度で第１回転軸４１が回転し（増速運転）、ギヤ比は「－Ｎｉ／Ｎｏ」となる。
【0027】
以上のように、実施形態１の動力伝達装置１によれば、壁体１０を挟んだ一方から他方へ動力を伝達することができる。さらに、磁気変調ギヤ２０を介して回転運動を伝達するため、マグネットカップリングを用いた従来の構成（特許文献１～５を参照）と比較して、大きなトルクの伝達が可能である。さらに、別途、減速装置を付加しなくても、磁気変調ギヤ２０で増幅したトルクを伝達できる。さらに、小型のモータ１５でも磁気変調ギヤ２０がトルクを増幅し伝達できるので、伝達トルクを抑制することなく動力伝達装置１の総合的な体積のコンパクト化を図ることができる。
【0028】
さらに、マグネットカップリングを用いた従来の構成（特許文献１～５を参照）では、駆動軸と従動軸との間の結合力が、壁体１０の磁気抵抗により弱まるので、壁体１０を厚くすることが困難である。また、強度の高い金属系の材料を壁体１０に適用すると、マグネットカップリングを用いた従来の構成では、壁体１０に渦電流が発生し、伝達トルク及び効率が低下してしまう。したがって、上記従来の構成では、壁体１０の強度を確保することが困難である。一方、実施形態１の動力伝達装置１によれば、壁体１０が厚くても、磁極片２３が磁束を通すので、大きなトルクの伝達が可能である。例えば、壁体１０の厚さに応じて、各磁極片２３の厚さを大きくすればよい。さらに、壁体１０を厚くして壁体１０の強度を容易に確保できることから、壁体１０の強度確保のために渦電流が発生しやすい金属系の材料を使う必要もない。したがって、実施形態１の動力伝達装置１によれば、上記従来の構成と比較して、壁体１０の強度確保が容易であり、かつ、大きなトルク伝達、並びに、高効率な動力伝達が可能となる。
【0029】
ここで、実施形態１の動力伝達装置１を適用した場合と、比較例の動力伝達装置を適用した場合とについて定量的に比較する。図２は、実施形態１と比較例の特性を示すグラフであり、（Ａ）は伝達トルク比率を示し、（Ｂ）はモータの体積比率を示す。各グラフの縦軸は、基準値に対する比率を示す。ここで、「比較例の動力伝達装置」とは、壁体１０に磁極片２３を設けず、壁体１０を挟んだ一方と他方とに同一磁極数の回転磁石を配置した装置、すなわち、マグネットカップリングを介してトルクを伝達する装置に相当する。
【0030】
実施形態１の動力伝達装置１によれば、図２（Ａ）に示すように、比較例よりも大きなトルクを伝達することができ、かつ、図２（Ｂ）に示すように、比較例よりも顕著に小さなモータ１５を採用することができる。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）のグラフは、伝達トルクをほぼ同等にした場合の構成を比較した例である。
【0031】
（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
図３は、実施形態２に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
【0032】
実施形態２の動力伝達装置１Ａは、磁気変調ギヤ２０Ａ、２０Ｂの３つの要素（少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３）の並び順が、主に、実施形態１と異なる。加えて、上記３つの要素のうち、回転する要素と壁体１０に固定される要素とが、実施形態１と異なる。
【0033】
すなわち、実施形態２の磁気変調ギヤ２０Ａは、内周側から外周側にかけて、少極磁石２１、多極磁石２２、複数の磁極片２３が、この順で並ぶ。そして、多極磁石２２が壁体１０に固定され、複数の磁極片２３が第２回転軸４２に固定されている。少極磁石２１は、実施形態１と同様に、ヨーク３１を介して第１回転軸４１に固定されている。
【0034】
壁体１０は、非磁性体であり、多極磁石２２は、壁体１０に埋め込まれていてもよい。壁体１０が磁性体であると、磁気変調ギヤ２０Ａの機能として要求される磁束の流れが乱れてしまうが、壁体１０が非磁性体であることで、上記のような磁束の乱れを抑制できる。
【0035】
当該構成によっても、モータ１５が駆動して少極磁石２１が回転軸Ａｘを中心に回転することで、少極磁石２１の回転磁束が多極磁石２２をまたいで複数の磁極片２３に作用する。そして、複数の磁極片２３と多極磁石２２との間のギャップに、多極磁石２２の極対数と同一波数の波形成分を含んだ空間磁束を発生させる。そして、当該空間磁束と壁体１０の多極磁石２２とが相互作用することで、多極磁石２２から複数の磁極片２３にトルクが伝達され、複数の磁極片２３が少極磁石２１よりも低い回転速度で回転する。すなわち、第１回転軸４１から第２回転軸４２へトルクが増幅されて伝達され、第１回転軸４１よりも低い回転速度で第２回転軸４２が回転する（減速運転）。このときのギヤ比は「Ｎｐ／Ｎｉ」である。
【0036】
なお、モータ１５が第２回転軸４２に連結され、第２回転軸４２から磁気変調ギヤ２０Ａを介して第１回転軸４１に回転動力が伝達されてもよい。この場合、第２回転軸４２よりも高い回転速度で第１回転軸４１が回転し（増速運転）、ギヤ比は「Ｎｉ／Ｎｐ」となる。
【0037】
実施形態２の動力伝達装置１Ａによれば、壁体１０を挟んだ一方の空間に複数の磁極片２３を配置できる。したがって、上記一方の空間の性質と磁石との適性が低い場合に、当該一方の空間から、少極磁石２１と多極磁石２２とを離して配置できる。例えば、磁石は、水素あるいは高温媒体により性質が劣化することがある。具体的には、ネオジウム磁石は水素に弱い。したがって、壁体１０を挟んだ一方の空間が水素又は高温媒体を多く含むような場合、当該空間に配置される要素を複数の磁極片２３とすることで、信頼性の高い動力伝達を実現できるという効果が得られる。
【0038】
（実施形態３）
図４は、実施形態３に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
図４は、実施形態３に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
【0039】
実施形態３の動力伝達装置１Ｂは、磁気変調ギヤ２０Ａ、２０Ｂの３つの要素（少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３）の並び順が、主に、実施形態１と異なる。加えて、上記３つの要素のうち、回転する要素と壁体１０に固定される要素とが、実施形態１と異なる。
【0040】
すなわち、実施形態３の磁気変調ギヤ２０Ｂは、内周側から外周側にかけて、複数の磁極片２３、少極磁石２１、多極磁石２２が、この順で並ぶ。そして、少極磁石２１が壁体１０に固定され、複数の磁極片２３が第１回転軸４１に固定されている。多極磁石２２は、実施形態１と同様にヨーク３２を介して第２回転軸４２に固定されている。
【0041】
壁体１０は、非磁性体であり、少極磁石２１は、壁体１０に埋め込まれていてもよい。壁体１０が磁性体であると、磁気変調ギヤ２０Ｂの機能として要求される磁束の流れが乱れてしまうが、壁体１０が非磁性体であることで、上記のような磁束の乱れを抑制できる。
【0042】
当該構成によっても、モータ１５が駆動して複数の磁極片２３が回転軸Ａｘを中心に回転することで、少極磁石２１の磁束を受けた複数の磁極片２３の回転運動により、複数の磁極片２３の外周側に多極磁石２２の極対数と同一波数の波形成分を含んだ空間磁束を発生させる。そして、当該空間磁束が少極磁石２１をまたいで多極磁石２２に作用することで、多極磁石２２にトルクが伝達され、多極磁石２２が複数の磁極片２３よりも低い回転速度で回転する。すなわち、第１回転軸４１から第２回転軸４２へトルクが伝達され、第１回転軸４１よりも高い回転速度で第２回転軸４２が回転する（増速運転）。このときのギヤ比は「－Ｎｏ／Ｎｐ」である。なお、Ｎｐ＝Ｎｏ－Ｎｉの設定では、減速運転となり、第１回転軸４１よりも低い回転速度で第２回転軸４２が回転する。
【0043】
なお、モータ１５が第２回転軸４２に連結され、第２回転軸４２から磁気変調ギヤ２０Ｂを介して第１回転軸４１に回転動力が伝達されてもよい。この場合、第２回転軸４２よりも低い回転速度で第１回転軸４１が回転し（減速運転）、ギヤ比は「－Ｎｐ／Ｎｏ」となる。なお、Ｎｐ＝Ｎｏ－Ｎｉの設定では、増速運転となり、第２回転軸４２よりも高い回転速度で第１回転軸４１が回転する。
【0044】
実施形態３の動力伝達装置１Ｂによれば、壁体１０を挟んだ一方の空間に複数の磁極片２３を配置できる。したがって、上記一方の空間の性質と磁石との適性が低い場合に、当該一方の空間から、少極磁石２１と多極磁石２２とを離して配置できる。例えば、磁石は、水素あるいは高温媒体により性質が劣化することがある。具体的には、ネオジウム磁石は水素に弱い。したがって、壁体１０を挟んだ一方の空間が水素又は高温媒体を多く含むような場合、当該空間に配置される要素を複数の磁極片２３とすることで、信頼性の高い動力伝達を実現できるという効果が得られる。
【0045】
なお、図示は省略するが、磁気変調ギヤの３つの要素（少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３）の並び順は、上記の例に限られず、次の［構成表１］の各行に示す並び順であってもよい。すなわち、上記３つの要素のうち、いずれか１つである第１要素が壁体１０に位置し、残りの第２要素と第３要素とが壁体１０を挟んだ一方と他方とにそれぞれ位置するように並んでもよい。［構成表１］のタイプ１～３が、上述した実施形態１～３にそれぞれ対応する。
【0046】
【表1】
【0047】
（実施形態４）
図示を省略するが、実施形態４の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ４に示すように、内周側から外周側にかけて、複数の磁極片２３、多極磁石２２、少極磁石２１が、この順で並ぶ。そして、多極磁石２２が壁体１０に固定され、複数の磁極片２３が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
図示を省略するが、実施形態４の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ４に示すように、内周側から外周側にかけて、複数の磁極片２３、多極磁石２２、少極磁石２１が、この順で並ぶ。そして、多極磁石２２が壁体１０に固定され、複数の磁極片２３が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
【0048】
実施形態４の動力伝達装置によれば、変速比をＮｉ／Ｎｐにすることができる。
【0049】
（実施形態５）
図示を省略するが、実施形態５の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、内周側から外周側にかけて、多極磁石２２、複数の磁極片２３、少極磁石２１が、この順で並ぶ。そして、複数の磁極片２３が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
図示を省略するが、実施形態５の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、内周側から外周側にかけて、多極磁石２２、複数の磁極片２３、少極磁石２１が、この順で並ぶ。そして、複数の磁極片２３が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
【0050】
実施形態５の動力伝達装置によれば、変速比を－Ｎｉ／Ｎｏにすることができる。
【0051】
（実施形態６）
図示を省略するが、実施形態６の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、内周側から外周側にかけて、多極磁石２２、少極磁石２１、複数の磁極片２３が、この順で並ぶ。そして、少極磁石２１が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、複数の磁極片２３が第２回転軸４２に固定されている。
図示を省略するが、実施形態６の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、内周側から外周側にかけて、多極磁石２２、少極磁石２１、複数の磁極片２３が、この順で並ぶ。そして、少極磁石２１が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、複数の磁極片２３が第２回転軸４２に固定されている。
【0052】
実施形態６の動力伝達装置によれば、変速比を－Ｎｐ／Ｎｏにすることができる。
【0053】
以上のように、実施形態１～実施形態６の動力伝達装置によれば、磁気変調ギヤの３つの要素の並び順を適宜選定することで、要求されるトルク又は動力に合わせた変速比を適用できるなど、動力の高い伝達性能が得られる。また、実施形態２、３、４、６のように、壁体１０を挟んだ一方の空間又はもう一方の空間に複数の磁極片２３が配置される構成によれば、当該空間内の性質と磁石との適性が低い場合に対応して、当該空間から少極磁石２１又は多極磁石２２を離して配置することができる。したがって、上記のような空間を対象とする場合でも、実施形態の動力伝達装置を適用できる。例えば、磁石は、水素あるいは高温媒体により性質が劣化することがある。具体的には、ネオジウム磁石は水素に弱い。したがって、壁体１０を挟んだ一方の空間が水素又は高温媒体を多く含むような場合、当該空間に配置される要素を複数の磁極片２３とすることで、信頼性の高い動力伝達を実現できるという効果が得られる。
【0054】
（実施形態７～９）
図５（Ａ）～（Ｃ）は、実施形態７～９に係る動力伝達装置を示す縦断面図である。当該図は、動力伝達装置１Ｃ～１Ｅの回転軸Ａｘに沿った縦断面を示す。
図５（Ａ）～（Ｃ）は、実施形態７～９に係る動力伝達装置を示す縦断面図である。当該図は、動力伝達装置１Ｃ～１Ｅの回転軸Ａｘに沿った縦断面を示す。
【0055】
実施形態７～９の動力伝達装置１Ｃ～１Ｅは、磁気変調ギヤ２０Ｃ～２０Ｅの３つの要素（少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３）が並ぶ方向（隣り合う一対の要素の対向方向）が、主に、実施形態１～３と異なる。以下では、実施形態１～３と異なる箇所についてのみ詳細に説明する。
【0056】
実施形態７～９では、磁気変調ギヤ２０Ｃ～２０Ｅの３つの要素（少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３）の対向方向が軸方向であり、３つの要素が軸方向の一方から他方へ順に並ぶ。
【0057】
少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３は、対向方向が軸方向である点を除いて、実施形態１の構成と同様の構造を有する。少極磁石２１及び多極磁石２２の磁極は、軸方向を向く。
【0058】
実施形態７～９において、壁体１０は軸方向に直交する方向に延びる平板状であってもよい。
【0059】
図５（Ａ）に示すように、実施形態７の磁気変調ギヤ２０Ｃは、第１回転軸４１側から第２回転軸４２側に、少極磁石２１、複数の磁極片２３、多極磁石２２が、この順で並ぶ。複数の磁極片２３が壁体１０に位置し、少極磁石２１が第１回転軸４１に固定され、多極磁石２２が第２回転軸４２に固定される。少極磁石２１と多極磁石２２とはそれぞれヨーク３１、３２を介して第１回転軸４１と第２回転軸４２とに固定されてもよい。ヨーク３１は、少極磁石２１の軸方向（磁極片２３の反対側）に設けられる。ヨーク３２は、多極磁石２２の軸方向（磁極片２３の反対側）に設けられる。
【0060】
実施形態７の動力伝達装置１Ｃは、実施形態１の動力伝達装置１と同様の作用により、同様のギヤ比で動力を伝達できる。さらに、実施形態７の動力伝達装置１Ｃによれば、実施形態１と比較して、壁体１０、第１回転軸４１、並びに、第２回転軸４２の形状を単純化できる。
【0061】
図５（Ｂ）に示すように、実施形態６の磁気変調ギヤ２０Ｄは、第１回転軸４１側から第２回転軸４２側に、複数の磁極片２３、少極磁石２１、多極磁石２２が、この順で並ぶ。少極磁石２１が壁体１０に位置し、複数の磁極片２３が第１回転軸４１に固定され、多極磁石２２が第２回転軸４２に固定される。多極磁石２２は、実施形態７と同様に、ヨーク３２を介して第２回転軸４２に固定されてもよい。
【0062】
実施形態８の動力伝達装置１Ｄは、実施形態２の動力伝達装置１Ａと同様の作用により、同様のギヤ比で動力を伝達できる。さらに、実施形態８の動力伝達装置１Ｄによれば、実施形態２と比較して、壁体１０、第１回転軸４１、並びに、第２回転軸４２の形状を単純化できる。
【0063】
図５（Ｃ）に示すように、実施形態７の磁気変調ギヤ２０Ｅは、第１回転軸４１側から第２回転軸４２側に、少極磁石２１、多極磁石２２、複数の磁極片２３が、この順で並ぶ。多極磁石２２が壁体１０に位置し、少極磁石２１が第１回転軸４１に固定され、複数の磁極片２３が第２回転軸４２に固定される。少極磁石２１は、実施形態７と同様に、ヨーク３１を介して第１回転軸４１に固定されてもよい。
【0064】
実施形態６の動力伝達装置１Ｅは、実施形態３の動力伝達装置１Ｂと同様の作用により、同様のギヤ比で動力を伝達できる。さらに、実施形態６の動力伝達装置１Ｅによれば、実施形態３と比較して、壁体１０、第１回転軸４１、並びに、第２回転軸４２の形状を単純化できる。
【0065】
なお、磁気変調ギヤの３つの要素（少極磁石２１、多極磁石２２及び複数の磁極片２３）が軸方向に並ぶ構成においても、３つの要素の並び順は、上記の例に限られず、上記［構成表１］の各行に示す並び順であってもよい。［構成表１］のタイプ１～３が、上述した実施形態７～９にそれぞれ対応する。
【0066】
（実施形態１０）
図示を省略するが、実施形態１０の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ４に示すように、動力の入力側から出力側にかけて、複数の磁極片２３、多極磁石２２、少極磁石２１が、この順で軸方向に並ぶ。そして、多極磁石２２が壁体１０に固定され、複数の磁極片２３が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
図示を省略するが、実施形態１０の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ４に示すように、動力の入力側から出力側にかけて、複数の磁極片２３、多極磁石２２、少極磁石２１が、この順で軸方向に並ぶ。そして、多極磁石２２が壁体１０に固定され、複数の磁極片２３が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
【0067】
実施形態１０の動力伝達装置によれば、変速比をＮｉ／Ｎｐにすることができる。
【0068】
（実施形態１１）
図示を省略するが、実施形態１１の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、動力の入力側から出力側にかけて、多極磁石２２、複数の磁極片２３、少極磁石２１が、この順で軸方向に並ぶ。そして、複数の磁極片２３が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
図示を省略するが、実施形態１１の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、動力の入力側から出力側にかけて、多極磁石２２、複数の磁極片２３、少極磁石２１が、この順で軸方向に並ぶ。そして、複数の磁極片２３が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、少極磁石２１が第２回転軸４２に固定されている。
【0069】
実施形態１１の動力伝達装置によれば、変速比を－Ｎｉ／Ｎｏにすることができる。
【0070】
（実施形態１２）
図示を省略するが、実施形態１２の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、動力の入力側から出力側にかけて、多極磁石２２、少極磁石２１、複数の磁極片２３が、この順で軸方向に並ぶ。そして、少極磁石２１が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、複数の磁極片２３が第２回転軸４２に固定されている。
図示を省略するが、実施形態１２の磁気変調ギヤは、上記構成表１のタイプ５に示すように、動力の入力側から出力側にかけて、多極磁石２２、少極磁石２１、複数の磁極片２３が、この順で軸方向に並ぶ。そして、少極磁石２１が壁体１０に固定され、多極磁石２２が第１回転軸４１に固定され、複数の磁極片２３が第２回転軸４２に固定されている。
【0071】
実施形態１２の動力伝達装置によれば、変速比を－Ｎｐ／Ｎｏにすることができる。
【0072】
以上のように、実施形態７～実施形態１２の動力伝達装置によれば、磁気変調ギヤの３つの要素の並び順を適宜選定することで、要求されるトルク又は動力に合わせた変速比を適用できるなど、動力の高い伝達性能が得られる。また、実施形態８、９、１０、１２のように、壁体１０を挟んだ一方の空間又はもう一方の空間に複数の磁極片２３が配置される構成によれば、当該空間内の性質と磁石との適性が低い場合に対応して、当該空間から少極磁石２１又は多極磁石２２を離して配置することができる。したがって、上記のような空間を対象とする場合でも、実施形態の動力伝達装置を適用できる。例えば、磁石は、水素あるいは高温媒体により性質が劣化することがある。具体的には、ネオジウム磁石は水素に弱い。したがって、壁体１０を挟んだ一方の空間が水素又は高温媒体を多く含むような場合、当該空間に配置される要素を複数の磁極片２３とすることで、信頼性の高い動力伝達を実現できるという効果が得られる。
【0073】
なお、実施形態１～１２においては、磁気変調ギヤの３つの要素のうち、第１要素（少極磁石２１、多極磁石２２、又は、複数の磁極片２３）が壁体１０に埋め込まれた例を示した。しかしながら、上記第１要素は、壁体１０に埋め込まれるのではなく、壁体１０から第１要素の一端又は両端が露出するように壁体１０に固定されてもよい。当該構成によれば、第１要素を壁体１０に容易に設けることができる。さらに、壁体１０が薄い場合でも、第１要素を壁体１０に設けることができる。
【0074】
（実施形態１３）
図６は、実施形態１３に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
図６は、実施形態１３に係る動力伝達装置を示す図であり、（Ａ）は動力伝達装置の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。
【0075】
実施形態１３の動力伝達装置１Ｆは、磁気変調ギヤ２０Ｆの変調子リング２３Ａ（複数の磁極片として機能する構成要素）が、壁体１０と一体化された例であり、その他の構成要素は、実施形態１と同様である。
【0076】
実施形態１３において、壁体１０は磁性体であり、少極磁石２１と多極磁石２２とに挟まれた部位において、壁体１０は円周に沿って複数の凹凸（複数の凹部１０ａ及び複数の凸部１０ｂ）を有する。複数の凹部１０ａと凸部１０ｂとは、周方向において等間隔に並んでいてもよい（図６（Ｂ）及び図８を参照）。そして、当該複数の凹部１０ａと凸部１０ｂが変調子リング２３Ａに相当する。
【0077】
図６では、磁気変調ギヤ２０Ｆの３つの要素が径方向に並ぶ構成であるので、壁体１０の凸部１０ｂは径方向に突出している。図６において、凸部１０ｂは多極磁石２２側に突出しているが、少極磁石２１側に突出していてもよいし、多極磁石２２側と少極磁石２１側との両方に突出していてもよい。
【0078】
上記のように変調子リング２３Ａが構成されることで、凸部１０ｂが位置する箇所の磁気抵抗は低く、凹部１０ａが位置する箇所の磁気抵抗は高いというように、変調子リング２３Ａは、周方向に沿って周期的な磁気抵抗の変化を有する構成となる。
【0079】
壁体１０は、全体が磁性体であってもよいし、変調子リング２３Ａが設けられる箇所及びその周辺のみが磁性体であってもよい。
【0080】
実施形態１３の動力伝達装置１Ｆによれば、壁体１０を磁性体から構成することができ、壁体１０の設計自由度が増す。また、実施形態１のように壁体１０に複数の磁極片を固定する構成と比較して、動力伝達装置１Ｆ、１Ｇの組立工数の削減を図ることができる。
【0081】
【0082】
実施形態１４の動力伝達装置１Ｇは、磁気変調ギヤ２０Ｇの変調子リング２３Ａ（複数の磁極片として機能する構成要素）が、壁体１０と一体化された例であり、その他の構成要素は、実施形態７と同様である。
【0083】
実施形態１４において、壁体１０は磁性体であり、少極磁石２１と多極磁石２２とに挟まれた部位において、壁体１０は円周に沿って複数の凹凸（複数の凹部１０ａ及び複数の凸部１０ｂ）を有する。複数の凹部１０ａと凸部１０ｂとは、周方向において等間隔に並んでいてもよい（図８を参照）。そして、当該複数の凹部１０ａと凸部１０ｂが変調子リング２３Ａに相当する。
【0084】
図７では、磁気変調ギヤ２０Ｇの３つの要素が軸方向に並ぶ構成であるので、壁体１０の凸部１０ｂは軸方向に突出している。図７において、凸部１０ｂは多極磁石２２側に突出しているが、少極磁石２１側に突出していてもよいし、多極磁石２２側と少極磁石２１側との両方に突出していてもよい。
【0085】
上記のように変調子リング２３Ａが構成されることで、凸部１０ｂが位置する箇所の磁気抵抗は低く、凹部１０ａが位置する箇所の磁気抵抗は高いというように、変調子リング２３Ａは、周方向に沿って周期的な磁気抵抗の変化を有する構成となる。
【0086】
壁体１０は、全体が磁性体であってもよいし、変調子リング２３Ａが設けられる箇所及びその周辺のみが磁性体であってもよい。
【0087】
実施形態１４の動力伝達装置１Ｇによれば、壁体１０を磁性体から構成することができ、壁体１０の設計自由度が増す。また、実施形態７のように壁体１０に複数の磁極片を固定する構成と比較して、動力伝達装置１Ｇの組立工数の削減を図ることができる。
【0088】
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、例えば、実施形態１～１２において、変調子リングとして、複数の磁極片２３を示した。しかし、複数の磁極片２３は、１つの環状の磁性体に凹凸を有する構成に代替されてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【0089】
１、１Ａ～１Ｇ 動力伝達装置
１０ 壁体
１０ａ 凹部
１０ｂ 凸部
１５ モータ
２０、２０Ａ～２０Ｇ 磁気変調ギヤ
２１ 少極磁石
２２ 多極磁石
２３ 磁極片
２３Ａ 変調子リング
３１、３２ ヨーク
４１ 第１回転軸
４２ 第２回転軸
５１、５３ 軸受
５２、５４ 枠体
Ａｘ 回転軸
１０ 壁体
１０ａ 凹部
１０ｂ 凸部
１５ モータ
２０、２０Ａ～２０Ｇ 磁気変調ギヤ
２１ 少極磁石
２２ 多極磁石
２３ 磁極片
２３Ａ 変調子リング
３１、３２ ヨーク
４１ 第１回転軸
４２ 第２回転軸
５１、５３ 軸受
５２、５４ 枠体
Ａｘ 回転軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】