(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-24
(54)【発明の名称】磁気ギヤ式装置及び回転子
(51)【国際特許分類】
H02K 7/10 20060101AFI20240517BHJP
F16H 49/00 20060101ALI20240517BHJP
【ＦＩ】
H02K7/10 A
F16H49/00 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023572991
(86)(22)【出願日】2022-05-26
(85)【翻訳文提出日】2023-12-01
(86)【国際出願番号】 GB2022051344
(87)【国際公開番号】W WO2022258948
(87)【国際公開日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】2108117.9
(32)【優先日】2021-06-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】508317402
【氏名又は名称】マグノマティックス リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＮＯＭＡＴＩＣＳ ＬＩＭＩＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】Ｐａｒｋ Ｈｏｕｓｅ， Ｂｅｒｎａｒｄ Ｒｏａｄ， Ｓｈｅｆｆｉｅｌｄ， Ｓｏｕｔｈ Ｙｏｒｋｓｈｉｒｅ Ｓ２ ５ＢＱ Ｇｒｅａｔ Ｂｒｉｔａｉｎ
(74)【代理人】
【識別番号】110003926
【氏名又は名称】弁理士法人イノベンティア
(72)【発明者】
【氏名】コーク、 グリン
(72)【発明者】
【氏名】ドラガン、 ラドゥ－ステファン
(72)【発明者】
【氏名】パウエル、 デイヴィット
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン、 グレッグ
(72)【発明者】
【氏名】カルヴェリー、 スチュアート
【テーマコード（参考）】
5H607
【Ｆターム（参考）】
5H607AA12
5H607BB01
5H607BB07
5H607BB14
5H607DD02
5H607EE31
(57)【要約】
本開示は、磁気ギヤ式装置に関する。一例では、磁気ギヤ式装置は、複数の第１の永久磁石を備える第１の移動子と、固定子と、第２の移動子と、磁束を減衰させるために、前記複数の第１の永久磁石と整列している磁束シールドと、備える。固定子及び第２の移動子のうちの一方は、複数の磁極片を備え、第１の移動子と固定子及び第２の移動子のうちのもう一方との間に配置される。第１の移動子、固定子及び第２の移動子は、第１の方向に整列しており、磁束シールドは、非磁性領域によって、複数の第１の永久磁石から、第１の方向に垂直な第２の方向に離間しており、それにより、第２の方向の磁束を減衰させる。
【選択図】図２ａ
【選択図】図２ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気ギヤ式装置であって、複数の第１の永久磁石を備える第１の移動子と、
固定子と、
第２の移動子と、
磁束を減衰させるために、前記複数の第１の永久磁石と整列している磁束シールドと、備え、
前記固定子及び前記第２の移動子のうちの一方が、複数の磁極片を備え、前記第１の移動子と前記固定子及び前記第２の移動子のうちのもう一方との間に配置され、
前記第１の移動子、前記固定子及び前記第２の移動子が、第１の方向に整列しており、前記磁束シールドは、非磁性領域によって、前記複数の第１の永久磁石から、前記第１の方向に垂直な第２の方向に離間しており、それにより、前記第２の方向の磁束を減衰させる、
磁気ギヤ式装置。
【請求項2】
前記第１の移動子、前記固定子及び前記第２の移動子は、シャフトの周りに配列され、かつ、互いに軸方向に整列しており、前記第１の移動子及び前記第２の移動子のうちの一方が、シャフトに機械的に結合されている、請求項１に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項3】
前記第１の移動子、前記固定子及び前記第２の移動子は、金属ケーシング内に収容され、前記磁束シールドが、前記複数の第１の永久磁石と前記金属ケーシングとの間に位置している、請求項２に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項4】
前記第１の移動子、前記固定子及び前記第２の移動子は、シャフトの周りに同心円状に配列されている、請求項１に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項5】
前記第２の移動子は、前記回転可能なシャフトに機械的に結合された導電性の磁極片支持構造を備え、前記磁束シールドは、前記複数の第１の永久磁石と前記磁極片支持構造との間に位置している、請求項４に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項6】
前記複数の磁極片は、前記複数の磁極片が、磁極片スペーサによって、前記磁極片支持構造から軸方向に離間するように、電気絶縁性磁極片スペーサを介して、前記磁極片支持構造に結合されている、請求項５に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項7】
前記第１の移動子、前記固定子及び前記第２の移動子は、金属ケーシング内に収容され、前記磁束シールドが、前記複数の第１の永久磁石と前記ケーシングとの間に位置している、請求項１、２又は４のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項8】
前記第１の移動子は、永久磁石支持構造を備え、前記磁束シールドは、前記永久磁石支持構造と機械的に結合されている、請求項１～７のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項9】
前記磁束シールドが、前記磁極片支持構造に機械的に結合されている、請求項５又は請求項６に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項10】
前記非磁性領域が、非磁性の電気絶縁性スペーサである、請求項１～９のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項11】
前記非磁性領域がエアギャップを備える、請求項１～９のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項12】
前記磁束シールドが導体を備える、請求項１～１１のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項13】
前記磁束シールドが、未磁化の磁化可能材料を含む、請求項１～１２のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項14】
前記磁束シールドが、ラミネート及び軟磁性複合材料「ＳＭＣ」のうちの１つを含む、請求項１１に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項15】
前記磁束シールドが環状リングを備える、請求項１～１４のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項16】
前記磁束シールドが、前記環状リングを形成するように配列された複数の円周セグメントを備え、前記円周セグメントは、円周方向に互いに離間している、請求項１４に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項17】
前記固定子及び前記第２の移動子のうちの前記もう一方が、複数の第２の永久磁石を備える、請求項１～１６のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項18】
前記固定子が複数の巻線を備え、前記第２の移動子は、前記固定子と前記第１の移動子との間に位置しており、前記複数の磁極片を備える、請求項１～１６のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項19】
前記固定子は、複数の第２の永久磁石を更に備える、請求項１８に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項20】
前記複数の第２の永久磁石は、前記複数の巻線と前記第２の移動子との間に配列されている、請求項１９に記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項21】
前記磁束シールドは、前記複数の第１の永久磁石の第１の軸方向端部から軸方向に離間している第１の磁性シールドと、前記複数の第２の永久磁石の第２の軸方向端部から軸方向に離間している第２の磁束シールドと、を備える、請求項１～２０のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項22】
前記複数の第１の永久磁石は、前記第１の永久磁石の各々が事前定義された弧長さを占めるように円周方向に配列されており、前記磁束シールドは、前記第１の永久磁石から、前記弧長さの１０分の１から２分の１の距離だけ軸方向に離間している、請求項１～２１のいずれかに記載の磁気ギヤ式装置。
【請求項23】
磁気ギヤ式装置であって、複数の第１の永久磁石を備える第１の回転子と、
固定子と、
前記第１の回転子と前記固定子との間に配置された第２の回転子であって、前記第２の回転子が磁極片支持構造を備え、前記磁極片支持構造は、壁領域及び磁極片領域を備え、前記磁極片領域に複数の磁極片が結合されている、第２の回転子と、を備え、
前記第１の回転子、前記固定子及び前記第２の回転子は、シャフトの周りに同心円状に配列されており、前記磁極片支持構造の少なくとも１つの壁領域は、前記複数の第１の永久磁石から前記少なくとも１つの壁領域への軸方向の磁束漏れを最小限に抑えるように、前記複数の第１の永久磁石から軸方向に離間している、
磁気ギヤ式装置。
【請求項24】
同心円状に配列された磁気的に相互作用する構成要素を備える磁気ギヤ式装置用の回転子であって、前記回転子が、支持構造と、
前記支持構造に結合された複数の永久磁石と、
前記支持構造に結合された磁束シールドであって、前記磁束シールドは、前記複数の永久磁石と軸方向に整列しており、更に、非磁性領域によって、前記複数の永久磁石から軸方向に離間している、磁束シールドと、
を備える、回転子。
【請求項25】
軸方向に整列している磁気的に相互作用する構成要素を備える磁気ギヤ式装置用の回転子であって、前記回転子が、支持構造と、
前記支持構造に結合された複数の永久磁石と、
前記支持構造に結合された磁束シールドであって、前記磁束シールドは、前記複数の永久磁石と半径方向に整列しており、更に、非磁性領域によって、前記複数の永久磁石から半径方向に離間している、磁束シールドと、
を備える、回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁気ギヤ式装置（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ ｇｅａｒｅｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ）及び磁気ギヤ式装置のための回転子に関する。
【背景技術】
【0002】
機械的接触なしに２つ以上の可動構成要素の間でトルクを伝達するための磁気ギヤ式装置が知られている。磁気ギヤ式装置は、機械ギヤ式装置（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ ｇｅａｒｅｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ）に勝る多くの利点がある。例えば、磁気ギヤ式装置では、摩擦損失が最小限に抑えられる。したがって、磁気ギヤ式装置は、機械ギヤ式装置よりもエネルギー効率が高い。このような磁気ギヤ式装置の２つの例を図１ａから図２ｂに示す。
【0003】
図１ａ及び図１ｂは、外側固定子１０２と、第１の（内側）回転子１０４と、固定子１０２と第１の回転子１０４との間に半径方向に配置された第２の（中間）回転子１０６と、を含む磁気ギヤ式装置１００を示している。固定子１０２は、円周方向に配列された複数の導電性の巻線１０８を備え、第１の回転子１０４は、円周方向に配列された複数の永久磁石１１０を備え、第２の回転子１０６は、円周方向に配列された複数の未磁化の強磁性（典型的にはスチール）磁極片１１２を備えている。第１の回転子１０４は、入力シャフト１１８ａを介して内燃エンジン１１４に接続され、第２の回転子１０６は、出力シャフト１１８が第２の回転子１０６によって駆動されるように、出力シャフト１１８ｂに接続されている。第１の回転子１０４、第２の回転子１０６及び固定子１０２は、ケーシング（図１には示されていない）内に収容され得る。永久磁石１１０は第１の磁場を発生させ、巻線１０８は、電流が供給されると、同様に第２の磁場を発生させる。巻線１０８に供給される電流を調整することによって、第２の磁場の特性を制御することができる。結果として生じる磁場は、第１の磁場と磁極片１１２との間の相互作用によって生成される。この結果として生じる磁場は、巻線１０８によって生成される第２の磁場と結合して、トルク及び第１の回転子１０４と第２の回転子１０６との間のギヤ式相互作用（ｇｅａｒｅｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）を生成する。図１の装置は、内燃エンジン１１４、巻線１０８に電気入力を供給するバッテリ、又はこれら２つの組み合わせを使用して出力シャフト１１８ｂを駆動する能力のための、動力分割デバイスとして有用である。更に、図１ａ及び図１ｂの装置は、ギヤ式ハイブリッド変速機として使用でき、したがって、従来の機械式ギヤボックスが省略される。
【0004】
図２ａ及び図２ｂは、磁気ギヤ式装置２００を示している。装置１００と共通する構成要素には、同様の参照番号が使用される。図を見ると分かるように、図２の磁気ギヤ式装置２００は、図１ａ及び図１ｂの装置と類似している。しかしながら、固定子１０２は、円周方向に配列された複数の第２の永久磁石１２０（複数の第１の永久磁石１１０とは異なる）を更に含む。更に、入力シャフトは、第１の回転子１０４に接続されていない。固定子１０２、第１の回転子１０４、第２の回転子１０６を封入するケーシング１２２が図示されている。図１ａ～図１ｂの装置１００と同様に、第２の回転子１０６は、出力シャフト１１８に機械的に結合されており、出力シャフト１１８を駆動する。ケーシング１２２、固定子１０２、及び第１の回転子１０４は、ベアリング１２４によって出力シャフト１１８に接続されており、それによって、出力シャフト１１８はこれらの構成要素に対して回転可能である。この配列は、運転モード又は発電モードのいずれかと組み合わせてギヤ式トルク伝達を可能にすることによって、磁気ギヤ及び一般的な電気機械の機能を組み合わせる。第１の回転子１０４上の第１の永久磁石１１０によって第１の磁場が発生し、固定子１０２上の第２の永久磁石１２０によって第２の磁場が発生する。磁極片１１２は、第１の磁場と第２の磁場との間の相互作用を調整する。固定子の巻線に３相の１２０度変位電流が供給されると、装置２００内に回転磁場が生じる。この回転磁場は、第１の永久磁石１１０により発生した第１の磁場と同じ数の極対を有し得る。回転磁場と第１の磁場とは磁極片を介して互いに直接結合し、それにより、第１の回転子１０４の回転と第２の回転子１０６の回転とは、巻線１０８に供給される電流と電気機械的に結合される。第２の回転子１０６は第１の回転子１０４よりも低速で回転する。したがって、図示のように出力シャフトを第２の回転子１０６に接続することによって、非常に高いトルク能力を持つ高効率のモータ発電機が実現される。更に、図２ａ及び図２ｂの装置は、ギヤードモータ／発電機として使用でき、したがって、従来の機械式ギヤボックスが省略される。
【0005】
図１ｂ及び図２ｂに示すように、磁気ギヤ式装置が高トルクモータ／発電機２００として構成される場合、含まれる第１の磁石１１０の数は、磁気ギヤ式装置を動力分割デバイス１００として構成されるときよりも少なくなり得る。当業者には理解されるように、第１の永久磁石の具体的な数は、アプリケーションによって異なる。
【0006】
磁気ギヤ式装置の別の例は、磁気ギヤである。典型的な磁気ギヤは、複数の第１の永久磁石を備える内側回転子と、複数の第２の永久磁石を備える外側回転子と、第１の回転子と第２の回転子との間に径方向に配置され、複数の磁極片を備える磁極片回転子戸を含む。複数の第１の永久磁石は第１の磁場を生成し、複数の第２の永久磁石は第２の磁場を生成する。磁極片は、第１の磁場と第２の磁場との間の相互作用を変調し、それによって、内側回転子と外側回転子との間のギヤによる相互作用を生成する。したがって、図２Ａ及び図２Ｂの配列との主な違いは、巻線が存在せず、複数の第２の永久磁石が固定子ではなく回転子に装着されていることである。内側回転子を第１の（例えば、入力）シャフトに取り付け、外側回転子を第２の（例えば、出力）シャフトに取り付けることによって、磁気ギヤが生成される。
【0007】
しかしながら、上記段落の例のうちのいずれかに記載されているような磁気ギヤ式装置の問題は、浮遊磁束が、装置の様々な導電性構成要素内の望まれない渦電流の形成を引き起こし得ることである。このような渦電流は、オーム加熱に起因するエネルギー損失を引き起こし、次いで、効率を低下させる。この問題は、関与する磁場が実質的であり、したがって、装置の望まれない構成要素へとより浮遊しやすい、大きなトルクの適用例では悪化する。更に、重量及びサイズの低減が望まれるので、よりコンパクトな磁気ギヤ式装置の設計が追求されている。また、小型化が進むことによって、有益なことに、構造の剛性が高くなる。しかしながら、小型化を進めると、装置の構成要素間の間隔が小さくなるので、同時に浮遊磁束の問題が悪化する。したがって、このような磁気ギヤ式装置における浮遊磁束を効果的に制御する必要がある。
【発明の概要】
【0008】
第１の態様では、磁気ギヤ式装置であって、
複数の第１の永久磁石を備える第１の移動子と、
固定子と、
第２の移動子と、
磁束を減衰させるために、複数の第１の永久磁石と整列している磁束シールドと、備え、
固定子及び第２の移動子のうちの一方が、複数の磁極片を備え、第１の移動子と固定子及び第２の移動子のうちのもう一方との間に配置され、
第１の移動子、固定子及び第２の移動子が、第１の方向に整列しており、磁束シールドは、非磁性領域によって、複数の第１の永久磁石から、第１の方向に垂直な第２の方向に離間しており、それにより、第２の方向の磁束を減衰させる、磁気ギヤ式装置が提供される。
複数の第１の永久磁石を備える第１の移動子と、
固定子と、
第２の移動子と、
磁束を減衰させるために、複数の第１の永久磁石と整列している磁束シールドと、備え、
固定子及び第２の移動子のうちの一方が、複数の磁極片を備え、第１の移動子と固定子及び第２の移動子のうちのもう一方との間に配置され、
第１の移動子、固定子及び第２の移動子が、第１の方向に整列しており、磁束シールドは、非磁性領域によって、複数の第１の永久磁石から、第１の方向に垂直な第２の方向に離間しており、それにより、第２の方向の磁束を減衰させる、磁気ギヤ式装置が提供される。
【0009】
固定子及び第２の移動子のうちのもう一方は、複数の第２の永久磁石を備える。この場合、本装置は、磁気ギヤを構成し得る。
【0010】
固定子は、複数の巻線を備えてもよく、任意選択で、複数の第２の永久磁石も備え得る。このような例では、第２の移動子は、磁極片を備えてもよく、固定子と第１の移動子との間に配置され得る。固定子が、複数の巻線と複数の第２の永久磁石の両方を備える場合、装置はモータ／発電機を構成し得る。固定子が複数の巻線のみを備える場合、装置は動力分割デバイスを構成し得る。固定子が複数の永久磁石と複数の巻線とを備える場合、複数の第２の永久磁石は、巻線と第２の移動子との間に配列され得る。
【0011】
読者には理解されるように、移動子は、回転子又は並進子のいずれかとすることができる。すなわち、移動子は、固定子に対して回転すること、固定子に対して実質的に軸方向に平行移動することのいずれかが可能である。以下の説明の各項及び添付図面を読むと読者には理解されるように、本発明は、半径方向に配列され、かつ軸方向に配列された磁気ギヤ式装置（移動子が回転子を構成する）、並びに線形に配列された磁気ギヤ式装置（移動子が並進子を構成する）に適用可能である。以下の説明では、簡潔性及び一貫性のために「回転子」という単語を全般的に使用する。しかしながら、読者には理解されるように、並進子は回転子に代えて等価に使用することができ（その逆も同様）、したがって、本明細書に開示する概念は、いずれのタイプの移動子にも等価に当てはまる。
【0012】
第２の態様では、同心円状に配列された磁気的に相互作用する構成要素を備える磁気ギヤ式装置用の回転子であって、回転子が、
支持構造（例えば、永久磁石支持構造）と、
支持構造に結合された複数の永久磁石（例えば、第１の永久磁石）と、
支持構造に結合された磁束シールドであって、磁束シールドは、複数の永久磁石と軸方向に整列しており、更に、非磁性領域によって、複数の永久磁石から軸方向に離間している、磁束シールドと、を備える、回転子が提供される。
支持構造（例えば、永久磁石支持構造）と、
支持構造に結合された複数の永久磁石（例えば、第１の永久磁石）と、
支持構造に結合された磁束シールドであって、磁束シールドは、複数の永久磁石と軸方向に整列しており、更に、非磁性領域によって、複数の永久磁石から軸方向に離間している、磁束シールドと、を備える、回転子が提供される。
【0013】
第３の態様では、軸方向に離間している磁気的に相互作用する構成要素を備える磁気ギヤ式装置用の回転子であって、回転子が、
支持構造と、
支持構造に結合された複数の永久磁石と、
支持構造に結合された磁束シールドであって、磁束シールドは、複数の永久磁石と半径方向に整列しており、更に、非磁性領域によって、複数の永久磁石から半径方向に離間している、磁束シールドと、を備える、回転子が提供される。
支持構造と、
支持構造に結合された複数の永久磁石と、
支持構造に結合された磁束シールドであって、磁束シールドは、複数の永久磁石と半径方向に整列しており、更に、非磁性領域によって、複数の永久磁石から半径方向に離間している、磁束シールドと、を備える、回転子が提供される。
【0014】
上述のような磁束シールドを含むことによって、第１の永久磁石からの望まれない磁束漏れは、同様に第１の永久磁石と整列されている磁気ギヤ式装置の構成要素内の望まれない渦電流を回避するように減衰又は方向転換される。これによって、オーム損失が低減される。更に、磁束シールドは、第１の永久磁石から離間しているので、第１の永久磁石と磁束シールドとの間の磁気短絡が防止又は低減される。このような短絡は、磁束シールドが磁束漏れを効果的に低減するのを妨げ、漏れ方向に磁束をアクティブに引き込み、したがって、性能を低下させることさえあり得る。
【0015】
更に、固定子、第１の回転子及び第２の回転子が同心円状に配列されている（すなわち、互いに半径方向に整列している）場合、磁束シールドは、軸方向の磁束を減衰し、半径方向の磁束強化するように、第１の永久磁石から軸方向に離間している。それによって、浮遊軸方向磁束による問題となる渦電流を低減しながら、半径方向に整列している固定子と第１の回転子と第２の回転子と間の磁気結合が強化される。同様に、固定子、第１の回転子及び第２の回転子が軸方向に整列している場合、磁束シールドは、半径方向の磁束を減衰し、軸方向の磁束を強化するように、第１の永久磁石から半径方向に離間している。それによって、浮遊半径方向磁束による問題となる渦電流を低減しながら、軸方向に整列している固定子と第１の回転子と第２の回転子と間の磁気結合が強化される。
【0016】
例えば、第１の方向は半径方向であってもよく（固定子、第１の回転子及び第２の回転子が、同心円状に配列され得る）、第２の方向は軸方向であってもよい。代替的には、第１の方向が軸方向であってもよく、第２の方向が半径方向であってもよい。
【0017】
本開示において、材料又は領域が非磁性であると言われる場合、その材料又は領域は強磁性ではないと理解すべきである。非磁性領域は、空気と同様の透磁率を有し得る。例えば、非磁性領域の相対透磁率は、実質的に１であり得る。したがって、非磁性領域は、実質的に磁化不可能である。これは、（例えば、複数の第１の永久磁石からの）大きな外部磁場を受けた場合であっても、その領域が磁束経路として機能しないことを保証するのに役立つ。
【0018】
非磁性領域は、電気絶縁性であり得る（例えば、電気絶縁体を備え得る）。これは更に、非磁性領域における損失の多い渦電流の形成を防止することによって、エネルギー効率の向上に役立ち得る。
【0019】
磁束シールドは、磁束（例えば、浮遊磁束）を減衰及び／又は方向転換するように配列された構造を備え得る。
【0020】
磁束シールドは、導体を備え得る。例えば、磁束シールドは銅を含んでもよい。銅は非磁性材料であるが、時間変動する磁場（第１の回転子と第２の回転子とが互いに異なる速度で回転することによって引き起こされる、時間変動する磁場など）を受ける場合、渦電流をサポートする。誘導された渦電流は、（レンツの法則にしたがって）渦電流を引き起こした磁場とは反対の、渦電流自体の磁場を生成する。つまり、銅製の磁束シールドを使用すると、永久磁石からのいかなる浮遊磁束も減衰される。更に、銅の電気抵抗は比較的低いので、内部のオーム損失は高くはならない。
【0021】
磁束シールドは、未磁化の磁化可能な材料（例えば、未磁化の強磁性材料）を備え得る。例えば、磁束シールドはスチールを含んでもよい。磁束シールドは、未磁化の磁化可能材料を含んでいる場合、円周方向、半径方向、及び軸方向のうちの１つにラミネートすることができる。加えて、又は代替的に、軟磁性複合材料「ＳＭＣ（ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）」を含んでもよい。ＳＭＣは、電気絶縁フィルム中に埋め込まれた強磁性粉末を含む。ラミネート又はＳＭＣを使用すると、使用しない場合に問題のあるオーム損失につながる磁束シールドにおける渦電流を低減するのに役立ち得る。
【0022】
磁束シールドは、未磁化の磁化可能料を含む場合、渦電流を低減するように成形され得る。例えば、磁束シールドは内部に円周方向又は径方向のスリットを備えてもよい。磁束シールドは、半径方向に、面取りされた又は丸みを帯びたプロファイルを有し得る。磁束シールドは、内部に形成された貫通孔を有してもよい。
【0023】
磁束シールドは、第１の回転子及び第２の回転子の各々から電気的に絶縁され得る。すなわち、磁束シールドは、第１の回転子及び第２の回転子のうちの一方に、それらの間に絶縁材料がある状態で取り付けられ得る。絶縁材料は、いくつかの例では、非導電性接着剤を含み得る。
【0024】
非磁性領域は、エアギャップを備え得る。代替的には、非磁性領域は、ガラス繊維、炭素繊維、エンジニアリングプラスチック、又は木材などのスペーサを備えてもよい。これらの全ての材料の相対透磁率は、実質的に１である。いくつかの例では、第１の永久磁石の各々は、それぞれ対応するスペーサセグメントによって磁束シールドから離間され得る。空気と同様の透磁率を有する非磁性スペーサを提供することにより、望まれない浮遊方向に移動するいかなる磁束も磁束シールドが方向転換又は減衰することを可能にすると同時に、望まれない浮遊方向に磁束が引かれることを防止する。エアギャップではなくスペーサを使用することによって、スペーサに磁束シールドを装着することができるので構造が単純化され得る。
【0025】
第１の回転子、固定子及び第２の回転子の各々は、シャフト（例えば、回転可能なシャフト、あるいは、回転子の代わりに並進子が使用される場合には、並進可能なシャフト）の周りに配列され得る。第１の回転子及び第２の回転子のうちの一方は、シャフトに機械的に結合され得る。例えば、第１の回転子及び第２の回転子のうちの一方は、シャフトを駆動するように構成され得る。シャフトは、固定子並びに第１の回転子及び第２の回転子のうちのもう一方に対して移動するように構成され得る。例えば、固定子並びに第１の回転子及び第２の回転子のうちのもう一方は、ベアリングを介してシャフトに結合され得る。
【0026】
第１の回転子、固定子及び第２の回転子は、回転可能なシャフトの周りに実質的に同心円状に配列され得る。第２の回転子は、回転可能なシャフトに回転的に結合され得る。例えば、第２の回転子は、回転可能なシャフトを駆動するように構成され得る。回転可能なシャフトは、固定子及び第１の回転子に対して回転するように構成され得る。例えば、回転可能なシャフトは、固定子及び第１の回転子の回転を引き起こすことなくシャフトが回転できるように、ベアリングを介して、固定子及び第１の回転子に結合され得る。
【0027】
代替的には、第１の回転子、固定子及び第２の回転子は、シャフトの周りに配列され、互いに軸方向に整列して（すなわち、回転可能なシャフトに平行な方向に整列して）いてもよい。例えば、固定子は、第１の回転子から軸方向に離間していてもよく、第２の回転子は、固定子と第１の回転子との間に軸方向に配置され得る。第２の回転子は、回転可能なシャフトに回転的に結合され得る。例えば、第２の回転子は、回転可能なシャフトを駆動するように構成され得る。回転可能なシャフトは、固定子及び第１の回転子の回転を引き起こすことなく回転可能なシャフトが回転できるように、ベアリングを介して、固定子及び第１の回転子に結合され得る。
【0028】
代替的には、第１の態様の移動子が並進子を備える場合、第１の並進子、固定子及び第２の並進子は、並進可能なシャフトの周りに配列され得る。例えば、第１の並進子、固定子及び第２の回転子は、並進可能なシャフトの周りに実質的に同心円状に配列され得る。第１の並進子及び第２の並進子の各々が、固定子に対して並進可能であり得る。第１の並進子は、並進可能なシャフトの並進を駆動するように、並進可能なシャフトに結合され得る。
【0029】
また、上記の例の各々は、更なるシャフトを備えてもよく、第１の回転子／並進子は、更なるシャフトの移動を駆動するように、更なるシャフトに固定される。更なるシャフトは、第２の回転子／並進子及び固定子に対して移動するように構成され得る。
【0030】
複数の第１の永久磁石は、円周方向に配列され得る。同様に、複数の磁極片は、円周方向に配列され得る。同様に、複数の巻線は、円周方向に配列され得る。第１の永久磁石の各々は、第１の回転子の外周の周りに事前定義された弧長さを占めてもよく、磁束シールドは、第１の永久磁石から、事前定義された弧長さの１０分の１から２分の１の距離だけ離間し得る。発明者らは、この離間距離が性能及び効率を最適化し得ることを発見した。任意のより小さい離間距離である場合は、磁束は、第１の永久磁石から磁束シールドへと励起され、機械の性能が低下し得る。任意のより大きい離間距離である場合、磁束シールドと第２の回転子との間には小さい空間しかなく、磁束シールドから第２の回転子への磁束の漏れを引き起こし得る。
【0031】
第２の回転子は、回転可能なシャフトに機械的に結合された磁極片支持構造を備え得る。磁極片は、磁極片支持構造に結合され得る。磁極片支持構造は、導体であってもよい。例えば、磁極片支持構造は、金属を含んでもよい。例えば、磁極片支持構造は、金属で形成されていてもよい。磁束シールドは、複数の第１の永久磁石と磁極片支持構造との間に軸方向に位置し、それによって、軸方向の磁束が磁極片支持構造へと漏れることを防止し得る。それによって、磁極片構造における渦電流及びオーム損失が低減又は防止され得る。
【0032】
磁極片支持構造は、第２の回転子の第１の軸方向端部にある第１の支持部材と、任意選択で、第２の回転子の第２の軸方向端部にある第２の支持部材と、任意選択で、第１の支持部材と第２の支持部材との間に軸方向にある第３の支持部材と、を備え得る。支持部材の各々は、中心で回転可能なシャフトに接続されたディスク、又は回転可能なシャフトから半径方向に延びる複数のスポークを備え得る。装置は、複数の磁束シールドを備えてもよく、各磁束シールドは、第１の磁極片と支持部材のうちのそれぞれ対応する支持部材との間に軸方向に位置している。
【0033】
装置又は回転子は、第１の永久磁石の第１の軸方向端部から軸方向に離間している第１の磁性シールドを備えてもよく、かつ／又は、第１の永久磁石の第２の軸方向端部から軸方向に離間している第２の磁束シールドを備えてもよい。磁極片支持構造が第３の支持部材も備える場合、装置は、第３の支持部材の第１の側部から軸方向に離間している第３の磁束シールドと、第３の支持部材の第２の側部から軸方向に離間している第４の磁束シールドと、を更に備える。
【0034】
いくつかの例では、各磁束シールドは、第１の永久磁石と軸方向に整列し、第１の永久磁石から軸方向に離間するように、支持部材のうちのそれぞれ対応する支持部材に取り付けられ得る。各磁束シールドとそれぞれ対応する支持部材との間には、非磁性の電気絶縁性スペーサが提供され得る。
【0035】
複数の磁極片は、複数の磁極片が支持部材（単数又は複数）から軸方向に離間するように、非磁性の（かつ任意選択で、電気絶縁性の）磁極片スペーサを介して、支持部材（単数又は複数）に結合され得る。磁極片の各々は、それぞれ対応する磁極片スペーサによって支持部材（単数又は複数）から軸方向に離間していてもよい。これは、磁極片と磁束シールドとの間の間隙を大きくし、磁束のための経路のリラクタンスを増加させる働きをし、したがって、シールドの磁束密度が低減することによって、磁束シールドが向上する。非磁性の磁極片スペーサは、第１の態様のスペーサと同じ材料を含み得る。例えば、非磁性の磁極片スペーサは、ガラス繊維、炭素繊維、エンジニアリングプラスチック、又は木材を含み得る。
【0036】
第１の回転子、固定子及び第２の回転子は、ケーシング内に収容され得る。ケーシングは、金属、例えば、スチール又はアルミニウムであり得る。磁束シールドは、複数の第１の永久磁石とケーシングとの間に軸方向に位置し得る。したがって、ケーシングにおける渦電流、したがってオーム損失は、それにより低減され得る、又は防止され得る。
【0037】
第１の回転子は永久磁石支持構造を備え得る。第１の永久磁石は、永久磁石支持構造に結合され得る。磁束シールドは、永久磁石支持構造に結合され得る。例えば、磁束シールドは、永久磁石支持構造と、それらの間に非磁性領域がある状態で結合され得る。
【0038】
磁束シールドは、第１の永久磁石からの軸方向の磁束漏れ経路と一致するように配列され得る。例えば、スペーサの半径方向外縁を少なくとも部分的に取り囲むように配置され得る。
【0039】
磁束シールドは、複数の第１の永久磁石と軸方向に整列するように配列された環状リングを備え得る。磁束シールドは、環状リングを形成するように配列された複数の円周セグメントを備え得る。円周セグメントは、例えば、小さなエアギャップによって、互いに円周方向に離間していてもよい。したがって、渦電流は更に低減され得る。
【0040】
固定子は、巻線と第２の回転子との間に配列された複数の第２の永久磁石を更に備え得る。複数の第２の永久磁石は、固定子に、例えば固定子の内面に装着され得る。
【0041】
磁束シールドは、面取りされた半径方向内面及び面取りされた半径方向外面を備え得る。代替的には、磁束シールドは、丸みを帯びた断面プロファイルを有してもよい。いくつかの例では、磁束シールドは、スペーサの半径方向外縁に少なくとも部分的に沿って延びていてもよい。これらの配列は更に、軸方向浮遊磁束を方向転換して第１の永久磁石及び磁極片に戻すのに役立つことができ、それによって、オーム損失が低減される。
【0042】
第１の永久磁石は、第１の永久磁石の各々が半径方向内縁よりも半径方向外縁において軸方向に短くなるように面取りされていてもよい。磁極片は、第１の永久磁石の各々が、半径方向外縁よりも、半径方向内縁において軸方向に短くなるように面取りされていてもよい。これは、第１の永久磁石の半径方向外縁と磁極片の半径方向外縁との間の磁束経路のリラクタンスを増加させるのに役立つことができ、これは、軸方向浮遊磁束を時間的に低減するのに役立ち得る。
【0043】
また、本明細書では、磁気ギヤ式装置であって、
複数の第１の永久磁石を備える第１の回転子と、
固定子と、
第１の回転子と固定子との間に配置された第２の回転子であって、第２の回転子が磁極片支持構造を備え、磁極片支持構造は、壁領域及び磁極片領域を備え、磁極片領域に複数の磁極片が結合されている、第２の回転子と、を備え、
第１の回転子、固定子及び第２の回転子は、シャフトの周りに同心円状に配列されており、磁極片支持構造の少なくとも１つの壁領域は、複数の第１の永久磁石から少なくとも１つの壁領域への軸方向の磁束漏れを最小限に抑えるように、複数の第１の永久磁石から軸方向に離間している、磁気ギヤ式装置も開示する。
複数の第１の永久磁石を備える第１の回転子と、
固定子と、
第１の回転子と固定子との間に配置された第２の回転子であって、第２の回転子が磁極片支持構造を備え、磁極片支持構造は、壁領域及び磁極片領域を備え、磁極片領域に複数の磁極片が結合されている、第２の回転子と、を備え、
第１の回転子、固定子及び第２の回転子は、シャフトの周りに同心円状に配列されており、磁極片支持構造の少なくとも１つの壁領域は、複数の第１の永久磁石から少なくとも１つの壁領域への軸方向の磁束漏れを最小限に抑えるように、複数の第１の永久磁石から軸方向に離間している、磁気ギヤ式装置も開示する。
【0044】
磁極片支持構造は、エアギャップによって、複数の第１の永久磁石から軸方向に離間していてもよい。
【0045】
第１の永久磁石の各々が、第１の回転子の外周の周りに事前定義された弧長さを占める場合、磁束シールドは、第１の永久磁石から、事前定義された弧長さの１０分の１から２分の１の距離だけ離間し得る。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1a】先行技術による第１の磁気ギヤ式装置を概略的に示す。
【図2a】先行技術による第２の磁気ギヤ式装置を概略的に示す。
【図3a】本開示による第２の磁気ギヤ式装置を示す。
【図4】本開示による第３の磁気ギヤ式装置を示す。
【図5】本開示による第４の磁気ギヤ式装置を示す。
【図6】本開示による第５の磁気ギヤ式装置を示す。
【図7】本開示による第６の磁気ギヤ式装置を示す。
【図8a】本開示による第７の磁気ギヤ式装置を示す。
【図9】本開示による第８の磁気ギヤ式装置を示す。
【図10】本開示による第９の磁気ギヤ式装置を示す。
【図11】本開示による第１０の磁気ギヤ式装置を示す。
【図12】本開示による第１１の磁気ギヤ式装置を示す。
【図13】本開示による回転子を示す。
【図14】本開示による磁気ギヤ式装置内における軸方向の磁束漏れの例示図を示す。
【図15】（ａ）は、先行技術による磁気ギヤ式装置内の支持部材における磁束密度を示し、（ｂ）は、本開示による磁気ギヤ式装置内の支持部材における磁束密度を示す。
【図16a】本開示の例のうちのいずれかにおいて使用するため磁束シールド構造を示す。
【図16b】本開示の例のうちのいずれかにおいて使用するため磁束シールド構造を示す。
【図16c】本開示の例のうちのいずれかにおいて使用するため磁束シールド構造を示す。
【図16d】本開示の例のうちのいずれかにおいて使用するため磁束シールド構造を示す。
【図17】本開示による、軸方向に配列された第１の磁気ギヤ式装置を示す。
【図18】本開示による、軸方向に配列された第２の磁気ギヤ式装置を示す。
【図19】本開示による、軸方向に配列された第３の磁気ギヤ式装置を示す。
【図20】本開示による、線形の磁気ギヤ式装置を示す。
【図21】本開示による第１の磁気ギヤを示す。
【図22】本開示による第２の磁気ギヤを示す。
【図23】本開示による第３の磁気ギヤを示す。
【図24】本開示による第４の磁気ギヤを示す。
【発明を実施するための形態】
【0047】
図面において、同様の構成要素には、同様の参照番号が使用される。
【0048】
本明細書で、「軸方向（ａｘｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」とは、図１ａ及び図２ａに示される方向Ａ－Ａを指す。２つの構成要素は、「軸方向に整列している（ａｘｉａｌｌｙ ａｌｉｇｎｅｄ）」と言われる場合、互いに軸Ａ－Ａに平行な方向に整列している。同様に、２つの構成要素が「互いに軸方向に離間している（ａｘｉａｌｌｙ ｓｐａｃｅｄ ｆｒｏｍ ｏｎｅ ａｎｏｔｈｅｒ）」と言われる場合、それらの間には、軸Ａ－Ａに平行な方向に間隙がある。「半径方向（ｒａｄｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」は、軸Ａ－Ａに垂直であることを定義する。「円周方向（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」は、軸Ａ－Ａと同心円状であることを定義する。
【0049】
図１ａを参照すると、第１の磁気ギヤ式装置１００の第２の回転子１０６は、磁極片１１２が、磁極片１１２の第１の軸方向端部にある単一のスチール支持部材１２６を含む磁極片支持構造によって支持される「オープンカップ（ｏｐｅｎ ｃｕｐ）」構成を有する。磁極片１１２の第２の軸方向端部は支持部材がない。スチールは剛性が高いので支持部材として使用され、それによって、第２の回転子１０６の変形が防止される。
【0050】
対照的に、図２ａを参照すると、第２の磁気ギヤ式装置２００の第２の回転子１０６は、磁極片１１２が、磁極片１１２の第１の軸方向端部にある第１のスチール支持部材１２６ａ（本明細書では、壁領域と呼ばれることもある）と、磁極片１１２の第２の軸方向端部にある第２のスチール支持部材１２６ｂ（本明細書では、壁領域と呼ばれることもある）と、を含む磁極片支持構造によって支持される「クローズドカップ（ｃｌｏｓｅｄ ｃｕｐ）」構成を有することが分かる。壁領域の間に、磁極片１１２を備える磁極片領域が画定される。また、図２ａには、アルミニウムケーシング１２２も示されている。ケーシング１２２の内面に固定子１０２が装着されている。ケーシング１２２は、装置２００の可動構成要素を隠す。アルミニウムは軽量で耐久性があり、したがって、好適なケーシング材料である。
【0051】
読者には理解されるように、第１の磁気ギヤ式装置１００が、図２ａに示すようなクローズドカップ構成を有してもよく、第２の磁気ギヤ式装置２００が、図１ａに示すようなオープンカップ構成を有してもよい。更に、図１ａには示されていないが、装置１００もまた、アルミニウムケーシング１２２を含み得る。
【0052】
読者には理解されるように、複数の第２の永久磁石１２０を備える更なる回転子と固定子を置き換え、巻線を省略することによって、巻線を含まない、固定ギヤ比の磁気ギヤが形成される。これは、例えば、図４～図７にも当てはまる。
【0053】
発明者らは、磁束が第１の永久磁石１１０の軸方向端部から軸方向に、かｔ、スチール支持部材（単数又は複数）１２６及びケーシング１２２へと浮遊し得ることを発見した。浮遊が起こると、これらの構成要素において渦電流が誘導され、これは、第１の磁気ギヤ式装置１００及び第２の磁気ギヤ式装置２００におけるオーム損失につながる。スチール支持部材（単数又は複数）は、渦電流を低減するように、フライス加工、ドリル加工、又は成形され得る。しかしながら、このようにすると、支持部材（単数又は複数）の構造的な剛性又は堅牢性に悪影響を及ぼす。スチールは、全体を通じて選択される金属として言及されているが、他の金属を使用してもよく、本明細書で開示する特徴は、浮遊軸方向磁束に起因して意図せずに渦電流が誘導され得る任意の磁気ギヤ式装置において使用するのに適している。
【0054】
本開示は、浮遊軸方向磁束の関するこの問題に対処する。図３■図１２の各々には、浮遊軸方向磁束が、スチール支持部材１２６（単数又は複数）又はアルミニウムケーシング１２２において渦電流を生じさせることを防止または低減するように、磁束シールドが配列されている、本開示による磁気ギヤ式装置が示されている。図１３には、第１の磁気ギヤ式装置における第１の回転子１０４として使用するための、又は第２の磁気ギヤ式装置における第１の回転子１０４として使用するための、本開示よる回転子が開示されている。読者には理解されるように、本明細書に開示されている原理は、磁気ギヤ（例えば、以下で図２１～図２４を参照）、磁気モータ／発電機（例えば、以下で図４～図７及び図１７～図２０を参照）、及び磁気動力分割デバイス（例えば、以下で図３ａ、図３ｂ、図３ｃを参照）適用することができる。
【0055】
以下の例の各々において、磁束シールドは、接着剤、ボルト、リベット又はクリップによって、あるいは実際には任意の他の固定手段を使用して装置に取り付けることができる。読者には理解されるように、以下の例の各々における磁束シールドは、性能と効率を向上させるために、図１ａ～図１ｂによる第１の磁気ギヤ式装置１００と組み合わせて使用しても、あるいは、図２ａ～図２ｂによる第２の磁気ギヤ式装置と組み合わせ使用してもよい。以下により詳細に記載するように、磁束シールド（又は各磁束シールド）は、非磁性の電気絶縁性領域によって第１の永久磁石から離間している。非磁性の電気絶縁性領域は、スペーサ構成要素であり得る（例えば、図３ａのスペーサ３０４ａ、３０４ｂを参照）。代替的には、エアギャップであってもよい（例えば、図６を参照）。
【0056】
以下の例では、未磁化の軟磁性複合材料で磁束シールドが形成されている。ただし、いくつかの例では、ラミネートされたスチールシートで形成されていてもよい。他の例では、銅で形成されていてもよい。
【0057】
図３ａは、本開示による第３の磁気ギヤ式装置３００を示している。磁気ギヤ式装置３００は、複数の第１の永久磁石１１０のみを含む。つまり、固定子に結合された複数の第２の永久磁石は含まない。したがって、図１ａ～図１ｂと同様に、動力分割デバイスとしての使用に特に適している。第３の磁気ギヤ式装置３００は、第１の回転子１０４の第１の軸方向端部にある第１の環状磁束シールド３０２ａと、第１の回転子１０４の第２の軸方向端部にある第２の環状磁束シールド３０２ｂ、とを含む。磁束シールド３０２ａ、３０２ｂの各々は、第１の永久磁石１１０と軸方向に整列しており、それぞれ対応する環状スペーサ３０４ａ、３０４ｂによって、第１の永久磁石１１０から離間している。つまり、各スペーサ３０４ａ／３０４ｂは、第１の永久磁石１１０の軸方向端部と、それぞれ対応する磁束シールド３０２ａ／３０２ｂとの間に挟まれている。代替的な例では、各磁束シールド３０２ａ／３０２ｂは、スペーサの代わりに又はスペーサに加えて、それぞれ対応するエアギャップによって、第１の永久磁石１１０のそれぞれ対応する軸方向端部から離間していてもよい。
【0058】
磁束シールド３０２ａ、３０２ｂの位置及び材料に起因して、磁束シールド３０２ａ、３０２ｂは、第１の永久磁石１１０からの浮遊軸方向磁束線が、スチール支持部材１２６に到達することを低減又は実質的に防止し、更に、浮遊軸方向磁束線が金属ケーシング１２２に到達することを低減又は実質的に防止する。
【0059】
図３ａでは、半径方向Ｒ及び軸方向Ａとラベル付けされている。半径方向Ｒは、軸方向Ａに垂直である。図を見ると分かるように、固定子１０２、第１の回転子１０４及び第２の回転子１０６は、同心円状に配列されている。つまり、それらは半径方向に整列している。一方、磁束シールド３０２ａは、第１の永久磁石１１０と軸方向に整列しており、第１の永久磁石１１０から軸方向に離間している。したがって、磁束シールド３０２ａは、軸方向に浮遊している磁束を減衰させ、半径方向に、すなわち、磁極片１１２及び固定子１０２に向かって半径方向に伝播するように磁束を励起する。
【0060】
図３ａには、入力シャフト１１８ａ及び出力シャフト１１８ｂも示されている。入力シャフト１１８ａは、入力シャフト１１８ａが第１の回転子１０４を駆動するように、第１の回転子１０４に機械的に結合されている。出力シャフト１１８ｂは、第２の回転子が出力シャフト１１８ｂを駆動するように、第２の回転子１０６に機械的に結合されている。入力シャフト１１８ａは、磁気ギヤ式装置３００の第１の軸方向端部から延びており、出力シャフト１１８ｂは、磁気ギヤ式装置３００の第２の軸方向端部から延びている。第２の回転子１０６はオープンカップ構造を有し、入力シャフト１１８ａを収容するために第１の軸方向端部で開口している。第１の回転子１０４もまたオープンカップ構造を有し、出力シャフト１１８ｂを収容するために第２の軸方向端部で開口している。入力シャフト１１８ａは、ベアリング１２４を介してケーシング１２２に結合されている。出力シャフト１１８ｂは、ベアリング１２４を介してケーシング１２２及び第１の回転子１０４に結合されている。第１の回転子１０４は、半径方向に最も内側の回転子である。第２の回転子１０６は、第１の回転子１０４と固定子１０２との間に半径方向に配列されている。
【0061】
第２の回転子１０６はオープン構造を有し、第１の軸方向端部で開口しており、単一の（第２の）スチール支持部材１２６ｂのみを含む。この配列がオープンカップ構造を画定する。このオープンカップ構造を理由に、第１の永久磁石１１０の第１の軸方向端部にある第１の磁束シールド３０２ａは、浮遊軸方向磁束がケーシング１２２に到達することを防止するように作用する。第２の磁束シールド３０２ｂは、浮遊軸方向磁束がスチール支持部材１２６ｂに到達することを防止するように作用する。いくつかの例では、第１の永久磁石１１０と装置の第１の軸方向端部（すなわち、スチール支持部材１２６ｂから遠位にある端部）にあるケーシング１２２との間に十分に大きな間隙がある場合、第１の磁束シールド３０２ａを省略してもよい。
【0062】
図３ｂは、図３ａに示される磁気ギヤ式装置３００の変形形態３００’を示している。図３ａと同様に、図３ｂの磁気ギヤ式装置３００’は、入力シャフト１１８ａ及び出力シャフト１１８ｂを備える。入力シャフト１１８ａは、入力シャフト１１８ａが第１の回転子１０４’を駆動するように、第１の回転子１０４’に機械的に結合されている。出力シャフト１１８ｂは、第２の回転子１０６’が出力シャフト１１８ｂを駆動するように、第２の回転子１０６’に機械的に結合されている。実際には、出力シャフト１１８ｂは、第１のスチール支持部材１２６ａに直接結合された中空シャフト１１８ｂを備える。入力シャフト１１８ａと出力シャフト１１８ｂの両方が、磁気ギヤ式装置３００’の同じ（第１の）軸方向端部から延びており、互いに同心円状である。入力シャフト１１８ａは、中空の出力シャフト１１８ｂ内に同心円状に配列されている。入力シャフト１１８ａは、ベアリングを介してケーシング１２２及び第２の回転子１０６’に結合されている。出力シャフト１１８ｂは、ベアリングを介してケーシング１２２及び第１の回転子１０４’に結合されている。
【0063】
図４は、本開示による第４の磁気ギヤ式装置４００を示している。磁気ギヤ式装置４００は、複数の第１の永久磁石１１０と複数の第２の永久磁石１２０の両方を含む。したがって、図２ａ～図２ｂと同様に、高トルクモータ／発電機としての使用に特に適している。第４の磁気ギヤ式装置４００は、第３の磁気ギヤ式装置３００に含まれているものと同じ磁束シールド３０２ａ、３０２ｂ及びスペーサ３０４ａ、３０４ｂを含む。図４の磁束シールド３０２ａ、３０２ｂは、図３ａ～図３ｃの磁束シールドと同じ利点を提供する。
【0064】
図５は、本開示による第５の磁気ギヤ式装置５００を示している。第５の磁気ギヤ式装置５００は、図４の第４の磁気ギヤ式装置４００と同様であるが、複数の第１の永久磁石１１０は、サブ複数の永久磁石へと２つに分割される。したがって、第２の回転子１０６は、２つの半体へと分割され、第１の半体にある複数の第１の磁極片１１２ａと、第２の反対にある複数の第２の磁極片１１２ｂとを備える。更に、第２の回転子１０６は、第１の半体の第１の軸方向端部に第１のスチール支持部材１２６ａと、第２の半体の第２の軸方向端部にある第２のスチール支持部材１２６ｂと、第１の支持部材１２６ａと第２の支持部材１２６ｂとの間に軸方向にある第３のスチール支持部材１２６ｃと、を備える。第３のスチール支持部材１２６ｃは、複数の第１の磁極片１１２ａと複数の第２の磁極片１１２ｂの間に挟まれている。更に、複数の第１の永久磁石１１０は、第１の回転子１０４の第１の半体にある第１のサブ複数の第１の永久磁石１１０ａと、第１の回転子１０４の第２の半体にある第２のサブ複数の第１の永久磁石１１０ｂとを備える。第２の回転子１０６の複数の第１の磁極片１１２ａは、第１の回転子１０４の第１のサブ複数の永久磁石１１０ａに対応しており（それらと半径方向に整列しており）、同様に、第２の回転子１０６の複数の第２の磁極片１１２ｂは、第１の回転子１０４の第２のサブ複数の永久磁石１１０ｂに対応している（それらと半径方向に整列している）。
【0065】
第１の回転子１０４は、第１のスペーサ３０４ａによって、第１のサブ複数の永久磁石１１０ａの第１の軸方向端部から軸方向に離間している第１の環状磁束シールド３０２ａと、第２のスペーサ３０４ｂによって、第２のサブ複数の永久磁石１１０ｂの第２の軸方向端部から軸方向に離間している第２の環状磁束シールド３０２ｂと、第３のスペーサ３０４ｃによって、第１のサブ複数の第１の永久磁石１１０ａの第２の軸方向端部から軸方向に離間している第３の環状磁束シールド３０２ｃと、第４のスペーサ３０４ｄによって、第２のサブ複数の第１の永久磁石１１０ｂの第１の軸方向端部から軸方向に離間している第４の環状磁束シールド３０２ｄと、を備える。したがって、第３の磁束シールド３０２ｃ及び第４の磁束シールド３０２ｄは、軸方向磁束が、第３のスチール支持部材１２６ｃへの漏れることを低減又は実質的に防止し、第１の軸方向磁束シールド３０２ａは、第１のスチール支持部材１２６ａへの漏れを低減又は実質的に防止し、第２の軸方向磁束シールド３０２ｂは、第２のスチール支持部材１２６ｂへの漏れを低減又は実質的に防止する。
【0066】
図６は、本開示による第６の磁気ギヤ式装置６００を示している。第６の磁気ギヤ式装置６００は、第４の磁気ギヤ式装置４００と同様であるが、スペーサ３０４ａ、３０４ｂは存在しない。したがって、第６の磁気ギヤ式装置６００は、複数の第１の永久磁石１１０の第１の軸方向端部と整列し、そこから軸方向に離間している第１の環状磁束シールド３０２ａと、複数の第１の永久磁石１１０の第２の軸方向端部と整列し、そこから軸方向に離間している第２の環状磁束シールド３０２ｂと、を含む。しかしながら、前述の例とは対照的に、複数の第１の永久磁石１１０と磁束シールド３０２ａ、３０２ｂの各々とのスペースには、代わりにエアギャップが含まれる。特に、第１の回転子１０４に取り付けられる代わりに、磁束シールド３０２ａ、３０２ｂは、第１の支持部材１２６ａ及び第２の支持部材１２６ｂのうちの対応する支持部材の内面に取り付けられ、エアギャップによって、複数の第１の永久磁石１１０から軸方向に離間している。したがって、複数の永久磁石の軸方向端部とそれぞれ対応する磁束シールドとの間に非磁性の電気絶縁性領域が提供される限り、スペーサは必ずしも必要ではないことが分かる。この領域は、前述のように、スペーサによって、エアギャップによって、又はこれら２つの組み合わせによって提供され得る。
【0067】
図７は、本開示による第７の磁気ギヤ式装置を示している。第７の磁気ギヤ式装置７００は、図６の磁気ギヤ式装置６００の軽微な変形形態を表している。特に、第７の磁気ギヤ式装置７００内の第１の磁束シールド３０２ａは、第１の支持部材１２６ａに、それらの間に第１のスペーサ３０４ａがある状態で取り付けられ、第７の磁気ギヤ式装置７００内の第２の磁束スペーサ３０２ｂは、第２の支持部材１２６ｂに、それらの間に第２のスペーサ３０４ｂがある状態で取り付けられている。したがって、第１の磁束シールド３０２ａは、エアギャップを備える電気絶縁領域によって複数の第１の永久磁石１１０から、かつ、第１のスペーサ３０４ａによって第１の支持部材１２６ａから軸方向に離間している。同様に、第２の磁束シールド３０２ｂは、エアギャップを備える電気絶縁領域によって複数の第１の永久磁石１１０から、かつ、第２のスペーサ３０４ｂによって第２の支持部材１２６ｂから軸方向に離間している。
【0068】
図３～図７に示すように、磁束シールド３０２は、長方形の断面プロファイルを有し得る。しかしながら、図８ａ、図８ｂ及び図９に示すように、磁束シールド３０２は長方形の断面プロファイルを有しなくてもよい。図８ａ、図８ｂ、及び図９には、このような２つの長方形でない断面プロファイルが示されている。
【0069】
図８ａの磁気ギヤ式装置８００内の第１の磁束シールド３０２ａは、第１の磁束シールド３０２ａがその断面の半径方向中心において最も厚くなるように、実質的に三角形の断面を有する、具体的には、面取りされた半径方向内縁及び面取りされた半径方向外縁を有する。他の例では、第１の磁束シールド３０２ａは、丸みを帯びた断面プロファイルを有し得る。例えば、図８ｂの磁気ギヤ式装置８０１では、第１の磁束シールド３０２ａは、磁束シールド３０２ａがその断面の半径方向中心において最も厚くなるように、湾曲したセグメントとして成形され得る。磁気ギヤ式装置の磁束漏れの経路に応じて、該当の断面プロファイルが選択され得る。図８ａに示すような面取りされた断面プロファイル、又は図８ｂに示すような丸みを帯びた断面プロファイルは、軸方向浮遊磁束の大部分が第１の永久磁石１１０の各々の半径方向中点から延びる磁気ギヤ式装置において特に有用であり得る。このような例では、面取りされたプロファイル又は丸みを帯びたプロファイルは、渦電流を防止する、すなわち、磁極片支持部材におけるオーム損失を低減又は実質的に防止するのに更に役立ち得る。
【0070】
更に他の例では、磁束シールドは、内部に形成された、スリット、孔、ポケット、及び／又は溝を含み得る。スリットは、半径方向又は円周方向に形成され得る。このような特徴は、磁束シールド自体における、渦電流を防止する、すなわちオーム損失を低減するのに役立ち得る。これに関する詳細は、以下の図１６Ａ～図１６Ｄに示す。
【0071】
図９は、本開示による第９の磁気ギヤ式装置９００を示している。図９の磁気ギヤ式装置９００では、第１の磁束シールド３０２ａは、第１のスペーサ３０４ａの半径方向外縁に部分的に沿って延びている。したがって、複数の第１の永久磁石１１０の半径方向外縁から延びる少なくともいくつかの浮遊磁束線は、磁束シールドによって捕捉される。
【0072】
図８ａ、図８ｂ及び図９には磁気ギヤ式装置８００、９００の第２の軸方向が示されていないが、これらの例の各々における磁気ギヤ式装置は、前述の例のように、第２の磁束シールド３０２ｂ及び第２のスペーサ３０４ｂが含まれ得ることが読者には理解されよう。各例における第２の磁束シールド３０２ｂ及び第２のスペーサ３０４ｂは、第１の磁束シールド３０２ａ及び第１のスペーサ３０４ａと同じ断面プロファイルを有してもよく、あるいは、異なる断面プロファイルを有してもよい。
【0073】
図１０の第１０の磁気ギヤ式装置１０００に示されるように、第１の非磁性の電気絶縁性磁極片スペーサ１００２ａ（第１のスペーサ３０４ａとは区別される）が、第１の支持部材１２６ａと磁極片１１２との間に提供され得る。図１０には示されていないが、第２の支持部材１２６ｂと磁極片１１２との間に、第２の非磁性の電気絶縁性磁極片スペーサ１００２ｂを提供してもよい。これは、磁極片から第１の支持部材への磁束経路を破壊するのに役立ち、それによって、磁束シールドの効果が強化される。
【0074】
図１１の第１１の磁気ギヤ式装置１１００に示されるように、複数の第１の永久磁石１１０は、第１の永久磁石の各々の半径方向外縁が、第１の永久磁石の各々の半径方向内縁よりも短くなるように、それらの第１の軸方向端部で面取りされ得る。有利なことに、これにより、磁極片１１２に最も近い経路のリラクタンスが増加する。スペーサ３０４ａはくさび形であり、同様に、第１の永久磁石１１０の面取り部を占めて対応するように面取りされている。特に、スペーサ３０４ａの半径方向内縁は、スペーサ３０４ａの半径方向外縁よりも短い。図１１には示されていないが、第２のスペーサ３０４ｂもくさび形であってもよく、第２のスペーサ３０４ｂの半径方向外縁は、半径方向内縁よりも長い軸方向長さを有する。
【0075】
図１２は、本開示による第１２の磁気ギヤ式装置１２００を示している。第１２の例の磁極片１１２は、複数の磁極片１１２の半径方向内縁が、その半径方向外縁よりも長い軸長さを有するように、面取りされている１２０２。加えて、半径方向外縁の長さは、複数の永久磁石１１０の半径方向外縁の長さと同様又は同じである。有利なことに、これにより、第１の永久磁石１１０に最も近い経路のリラクタンスが増加する。第１の支持部材１２６ａは、磁極片１１２のテーパに適合するように、同様にテーパが付けられていてもよい。図１２には示されていないが、磁極片１１２のうちの他方の軸方向端部も同様に面取りされ得る。
【0076】
図１３は、第１の磁気ギヤ式装置１００における第１の回転子１０４として使用するための、又は第２の磁気ギヤ式装置２００における第１の回転子１０４として使用するための、本開示よる回転子１０４を示している。回転子１０４は、第１の永久磁石支持構造１３００に装着されている、円周方向に配列された複数の第１の永久磁石１１０を含む。第１の永久磁石１１０の各々は、軸方向にラミネートされ、円周方向にセグメント化されている。図示の例では、第１の永久磁石１１０の各々は、６個の軸方向にラミネートされた円周セグメント１１０ａ～１１０ｆを含み、各セグメントは、軸方向にラミネートされた永久磁石１１０の軸方向列である。このようにして永久磁石を構成することによって、渦電流に起因する損失が最小限に抑えられる。第１の永久磁石１１０は、円周方向に互いに離間している。
【0077】
図１３の回転子１０４は、前述の磁束シールド及び電気絶縁領域の概念を利用する。第１の環状磁束シールド３０２ａは、第１の回転子１０４の第１の軸方向端部にボルト留め又は他の方法で取り付けられ、第２の環状磁束シールド３０２ｂは、第１の回転子１０４の第２の軸方向端部にボルト留め又は他の方法で取り付けられる。ボルトがスチールである場合、ボルトは、絶縁材料によって、例えば絶縁コーティング又はスペーサによって、磁束シールド３０２ａ、３０２ｂから電気的に絶縁され得る。スチールボルトは非磁性である。磁束シールド３０２ａ、３０２ｂの各々は、例えば、第１の回転子１０４と同じ直径を有し、円周方向に配列された第１の永久磁石１１０と軸方向に整列している環状リングを備える。磁束シールド３０２ａ、３０２ｂの各々は、複数の第１の永久磁石１１０の外径とほぼ一致する又はそれよりも大きい外径を有し、複数の第１の永久磁石１１０の内径とほぼ一致する内径を有する。いくつかの例では、磁束シールドは、複数の第１の永久磁石の外径から半径方向外向きに延び、かつ／又は、複数の第１の永久磁石の内径から半径方向内向きに突出し得る。
【0078】
磁束シールド３０２ａ、３０２ｂの各々は、円周方向にセグメント化されている。図示の例では、第１の永久磁石１１０の数は、磁束シールドセグメント１３０２の数と等しく、各磁束シールドセグメント１３０２は、第１の永久磁石１１０のうちの１つのそれぞれ対応する軸方向端部と軸方向に整列している。磁束シールドセグメント１３０２は、ボルト１３０４によって第１の回転子１０４に固定されている。磁束シールドセグメントは、構造を単純にするために、（小さな）エアギャップによって互いから離れている。加えて、磁束シールドが電気導体を備える場合、エアギャップは、磁束シールドにおける渦電流を低減するのに役立ち得る。
【0079】
第１の永久磁石１１０と第１の磁束シールド３０２ａとの間に、電気絶縁性領域が、この場合は第１のスペーサ３０４ａが配置される。第１の永久磁石１１０と第２の磁束シールド３０２ｂとの間に、別の電気絶縁性領域が、この場合は第２のスペーサ３０４ｂが配置される。磁束シールド３０２ａ、３０２ｂと同様に、第１のスペーサ３０４ａ及び第２のスペーサ３０４ｂは、円周方向にセグメント化されている。つまり、各磁束シールドセグメント１３０２とその対応する第１の永久磁石１１０との間に、それぞれ対応するスペーサセグメント１３０６がある。言い換えれば、各円周スペーサセグメント１３０６は、それぞれ対応する第１の永久磁石１１０と磁束シールドセグメント１３０２との対に挟まれている。スペーサセグメント１３０６もまた、ボルト１３０４によって第１の回転子に固定されている。
【0080】
図１４は、磁束シールド３０２がどのように、複数の第１の永久磁石１１０の軸方向端部から延びる軸方向磁束線を妨害して、これらの磁束線を第１の永久磁石１１０及び磁極片１１２に向かって方向転換し、それによって、支持部材１２６に到達する軸方向磁束の量を実質的に低減するか、を示している。実際には、磁束シールド３０２は、永久磁石回転子に戻るように軸方向漏れ磁場のための磁気経路を提供し、周囲の構造に伝播する磁場の大きさを低減させる。これは、次に、周囲の構造における渦電流を低減する。
【0081】
図１５の（ａ）は、図１又は図２による磁気ギヤ式装置内の支持部材１２６における磁束密度を示す。図１５の（ｂ）は、本開示による磁気ギヤ式装置内の支持部材１２６における磁束密度を示し、磁束シールド３０２を存在する。図を見ると分かるように、磁束シールド３０２が使用される場合、支持部材１２６における磁束密度が実質的に低減される。それによって、渦電流もまた低減される。
【0082】
上述したように、磁束シールドは、磁気ギヤ式装置内の損失を更に防止するために、スリット、孔及び／又はポケットを含み得る。これは、磁束シールドが銅などの導体を備える場合に特に重要であり得る。このような例では、磁束シールドにおける、オーム損失につながり得る渦電流がサポートされ得る。スリット、孔及び／又はポケットを含むことによって、任意のそのような電流は、磁束シールドを通る蛇行経路に従わなければならない。渦電流が移動しなければならない経路の長さが増大するので、オーム損失が低減される。
【0083】
図１６ａは、スリット、孔、又はポケットがない磁極片セグメント１６００を示している。軸方向磁束Ｆに応答して、楕円形の渦電流経路１６０２を形成される。
【0084】
図１６ｂは、ポケット１６０６が内部に形成されている磁極片セグメント１６０４を示している。ポケットは、磁束シールドセグメント１６０４全体に延びているわけでない。図示のように、ポケット１６０６の周りに渦電流経路１６０８が形成されている。
【0085】
図１６ｃは、スリット１６１２ａ、１６１２ｂが内部に形成されている磁極片セグメント１６１０を示している。スリット１６１２ａは、磁極片セグメント１６１０へと半径方向に延びている。スリット１６１２ｂは、磁極片セグメント１６１０へと円周方向に延びている。スリット１６１２ａ、１６１２ｂの周りに、渦電流経路１６１４が形成されている。
【0086】
図１６ｄは、孔１６２２が貫通して形成されている磁極片セグメント１６２０を示している。孔１６２２は、セグメント１６２０を貫通して軸方向に延びている。スリット孔１６２２の周りに、渦電流経路１６２４、１６２６が形成されている。
【0087】
上記の例では、磁気装置の半径方向配列に注目してきた。しかし、読者には理解されるように、軸方向配列を代替的に使用してもよい。図１７は、第１の軸方向配列を示し、図１８は、第２の軸方向配列を示し、図１９は、第３の軸方向配列を示している。図２０は、半径方向配列を示しているが、装置は回転移動ではなく、線形軸方向移動するように構成されている。
【0088】
図１７では、固定子１０２、第１の回転子１０４、及び第２の回転子１０６は各々、回転可能な出力シャフト１１８の周りに配列されている。しかしながら、前述の例のように互いに対して同心円状に配列されるのではなく、固定子１０２は、装置の第１の軸方向端部に向かって位置しており、第１の回転子１０４は、装置の第２の軸方向端部に向かって位置しており、第２の回転子１０６は、固定子１０２と第１の回転子１０４との間に軸方向に位置している。したがって、第１の回転子１０４、第２の回転子１０６、及び固定子１０２は軸方向に離れている。この配列では、軸方向磁束が望ましいが、半径方向磁束は望まれない。したがって、磁束シールド３０２は、複数の第１の永久磁石１１０とケーシング１２２との間に位置するように、複数の第１の永久磁石１１０と半径方向に整列している。磁束シールド３０２は、スペーサ３０４によって、複数の第１の永久磁石１１０から半径方向に離間している。しかしながら、読者には理解されるように、磁束シールド３０２は代替的には、エアギャップによって、複数の第１の永久磁石１１０から離間していてもよい。
【0089】
また、図１７では、半径方向Ｒ及び軸方向Ａとラベル付けされている。半径方向Ｒは、軸方向Ａに垂直である。図を見ると分かるように、固定子１０２、第１の回転子１０４、及び第２の回転子１０６は、軸方向Ａに互いに離間している。言い換えると、固定子１０２、第１の回転子１０４、及び第２の回転子１０６は、互いに軸方向Ａに整列している。一方、磁束シールド３０２は、第１の永久磁石１１０と半径方向に整列しており、第１の永久磁石１１０から半径方向に離間している。したがって、磁束シールド３０２は、半径方向に浮遊している磁束を減衰させ、軸方向に、すなわち、磁極片１１２及び固定子１０２に向かって軸方向に伝播するように磁束を励起する。
【0090】
図１８の第２の軸方向配列は、図１７における軸方向配列の修正形態ある。この装置は、第１の軸方向端部にある第１の固定子部分１０２ａと、第２の軸方向端部にある第２の固定子部分１０２ｂと、を含む固定子１０２を含む。第１の回転子１０４は、装置の軸方向中心に位置する。第２の回転子１０６は、複数の第１の磁極片１１２ａが、第１の固定子部分１０２ａと第１の回転子１０４との間に軸方向に配列されるように、かつ、複数の第２の磁極片１１２ｂが、第２の固定子部分１０２ｂと第１の回転子１０４との間に軸方向に配列されるように、配列される。磁極片支持部材１２６は、複数の第１の磁極片１１２ａを複数の第２の磁極片１１２ｂと機械的に結合する。やはり、軸方向磁束が望ましいが、半径方向磁束は望まれない。したがって、磁束シールド３０２は、複数の第１の永久磁石１１０と磁極片支持部材１２６との間に位置するように、複数の第１の永久磁石１１０と半径方向に整列している。磁束シールド３０２は、スペーサ３０４によって、複数の第１の永久磁石１１０から半径方向に離間している。しかしながら、読者には理解されるように、磁束シールド３０２は代替的には、エアギャップによって、複数の第１の永久磁石１１０から離間していてもよい。
【0091】
読者には理解されるように、第２の固定子部分１０２ｂ及び複数の第２の磁極片１１２ｂは、省略されてもよく、それ自体は必須ではない。
【0092】
図１９の第３の軸方向配列は、図１７における軸方向配列の代替修正形態ある。この装置は、第１の軸方向端部にある第１の永久磁石回転子１０４ａと、第２の軸方向端部にある第２の永久磁石回転子１０４ｂと、を含む。固定子１０２は、装置の軸方向中心に位置する。第１の磁極片回転子１０６ａは、複数の第１の磁極片１１２ａが、第１の永久磁石回転子１０４ａと固定子１０２との間に軸方向に配列されるように配列され、かつ、第２の磁極片回転子１０６ｂは、複数の第２の磁極片１１２ｂが、第２の永久磁石回転子１０４ｂと固定子１０２との間に軸方向に配列されるように、配列される。やはり、軸方向磁束が望ましいが、半径方向磁束は望まれない。したがって、第１の磁束シールド３０２ａは、第１の回転子１０４ａの永久磁石１１０と半径方向に整列しており、第２の磁束シールド３０２ｂは、第２の回転子１０４ｂの永久磁石１１０と半径方向に整列している。磁束シールド３０２ａ、３０２ｂは各々、それぞれ対応するスペーサ３０４ａ、３０４ｂによって、複数の第１の永久磁石１１０から半径方向に離間している。しかしながら、読者には理解されるように、各磁束シールド３０２ａ、３０２ｂは代替的には、それぞれ対応するエアギャップによって、複数の第１の永久磁石１１０から離間していてもよい。
【0093】
図２０は、線形配列を示す。図２０では、固定子１０２、第１の並進子１０４及び第２の並進子１０６は、固定子１０２が第１の並進子１０４から半径方向外側に位置するように、かつ、第２の並進子１０６が固定子１０２と第１の並進子１０４との間に半径方向に配列されるように、並進可能な出力シャフト１１８の周りに同心円状に配列される。図示のように、第２の並進子１０６は、出力シャフト１１８に結合されている。出力シャフト１１８、第１の並進子１０４及び第２の並進子１０６の各々は、固定子１０２に対して軸方向に並進するように構成される。巻線１０８は固定子１０２の周りにトロイダルに巻かれている。前述の例のように、第１の並進子１０４は、複数の第１の永久磁石１１０を備え、固定子１０２は、複数の第２の永久磁石１２０及び複数の巻線１０８を備え、第２の並進子１０６は、複数の磁極片１１２及び支持部材１２６ａ、１２６ｂを備える。この配列では、半径方向磁束が望ましく、軸方向磁束は望まれない。したがって、第１の磁束シールド３０２ａは、複数の第１の永久磁石１１０と第１の支持部材１２６ａとの間に位置するように、複数の第１の永久磁石１１０と軸方向に整列しており、第２の磁束シールド３０２ｂは、複数の第１の永久磁石１１０と第２の支持部材１２６ｂとの間に位置するように、複数の第１の永久磁石１１０と軸方向に整列している。磁束シールド３０２ａ、３０２ｂは各々、それぞれ対応するスペーサ３０４ａ、３０４ｂによって、複数の第１の永久磁石１１０から軸方向に離間している。しかしながら、読者には理解されるように、各磁束シールド３０２ａ、３０２ｂは代替的には、それぞれ対応するエアギャップによって、複数の第１の永久磁石１１０から離間していてもよい。
【0094】
図２１は、本開示による第６の磁気ギヤ２１００を示している。磁気ギヤ２１００は、重要な１つの違いを除いて、図３ａの磁気ギヤ３００とほとんど点において同じである。特に、磁気ギヤ式装置３００は、固定子１０２上に巻線１０８のみを備えるが、磁気ギヤ２１００は、固定子１０２の第２の永久磁石１２０のみを備えている。図２１の固定子１０２上に（巻線ではなく）第２の永久磁石１２０が存在することにより、装置２１００は、動力分割装置としてではなく、磁気ギヤとしての使用に好適になり得る。
【0095】
同様に、図２２は、磁気ギヤ２２００を示しており、これは、重要な１つの違いを除いて、図３ｂの磁気ギヤ３００’とほとんど点において同じである。特に、磁気ギヤ式装置３００’は、固定子１０２上に巻線１０８のみを備えるが、磁気ギヤ２２００は、固定子１０２の第２の永久磁石１２０のみを備えている。装置２２００を動力分割装置としてではなく、磁気ギヤとしての使用に好適にするのは、図２２の固定子１０２上に（巻線ではなく）第２の永久磁石１２０が存在することである。
【0096】
図２３は、本開示による更なる磁気ギヤ２３００を示している。磁気ギヤ２３００では、磁極片１１２は、（次にケーシング１２２に結合される）固定子２３０２に装着され、複数の第２の永久磁石１２０は、第２の回転子２３０４に装着される。磁極片１０６を担持する固定子２３０２は、第１の回転子１０４と第２の回転子２３０４との間に位置する。第２の回転子２３０４は、第１の軸方向端部で開口しており、第２の軸方向端部にスチール支持部材２３０６を備える（つまり、オープンカップ構造を有する）。第１の回転子１０４は同様にオープンカップ構造を有し、第２の軸方向端部で開口している。第１の回転子１０４は、入力シャフト１１８ａによって駆動されるように、入力シャフト１１８ａに結合されている。第２の回転子２３０４は、出力シャフト１１８ｂを駆動するように、出力シャフト１１８ｂに結合されている。入力シャフト１１８ａは、磁気ギヤ２３００の第１の軸方向端部から延びている。第１の永久磁石１１０の第１の軸方向端部にある第１の磁束シールド３０２ａは、浮遊軸方向磁束がケーシング１２２に到達することを防止するように作用する。第２の磁束シールド３０２ｂは、浮遊軸方向磁束がスチール支持部材２３０６に到達することを防止するように作用する。
【0097】
最後に、図２４は、図２３に示される磁気ギヤ２３００の変形形態２４００を示している。図２３のように、第１の軸方向端部から延びる入力シャフト１１８ａ及び第２の軸方向から延びる出力シャフト１１８ｂを有するのでなく、図２４の磁気ギヤ２４００は、磁気ギヤ２４００の第１の軸方向端部から両方とも延びる入力シャフト１１８ａ及び出力シャフト１１８ｂを有する。更に、第１の回転子１０４に機械的に結合されている入力シャフト１１８ａは、中空の出力シャフト１１８ｂと同心円状に配列されている。中空の出力シャフト１１８ｂは、スチール支持部材２３０６に機械的に結合されている。
【0098】
「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「を含むが、これに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」という意味と解釈すべきであり、したがって、列挙されていない特徴の存在を除外するものではない。説明され、添付の図面に示される例は、本発明が実施され得る方法の例として提供され、本発明の範囲を限定することを意図するものでない。本開示から逸脱することなく、修正を行うことができ、機能的かつ構造的に同等の部品で要素を置換することができ、異なる実施形態の特徴を組み合わせることができる。特に、上述の例で説明した特徴は、組み合わせが技術的に可能である限り、互いに組み合わせることができる。例えば、上述の例のいずれか１つは、図８ａ、図８ｂ又は図９に示したような形状の磁束シールドを使用してもよく、あるいは、図９に示したようなスペーサの外縁取り囲んでもよい。上述の例のうちのいずれにおいても、図１０に示したようなスペーサ１００２ａが含まれ得る。上述の例のうちのいずれにおいても、複数の第１の永久磁石１１０の軸方向端部を図１１に示すように面取りしてもよく、かつ／あるいは、磁極片１１２の軸方向端部を図１２に示すように面取りしてもよい。
【図1a】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16a】
【図16b】
【図16c】
【図16d】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【国際調査報告】