CN114982094A - 磁极片装置以及磁性齿轮 - Google Patents

Abstract

磁性齿轮中的配置于内径侧励磁磁铁与外径侧励磁磁铁之间的磁极片装置具备在磁性齿轮的周向上隔开间隔地配置的多个磁极片，多个磁极片分别具有多个电磁钢板，多个电磁钢板呈具有长边方向的板形状，多个电磁钢板分别以长边方向沿着磁性齿轮的轴向的状态沿着周向层叠。

Description

磁极片装置以及磁性齿轮

技术领域

本发明涉及磁极片装置以及具备该磁极片装置的磁性齿轮。

背景技术

作为齿轮装置的一种，存在如下那样的磁性齿轮，其利用磁铁的吸引力及排斥力以非接触的方式传递转矩、运动，由此能够避免因齿的接触而产生的磨损、振动、噪声等问题。该磁性齿轮中的磁通调制型(高次谐波型)磁性齿轮具备呈同心圆状(同轴)配置的内周侧的励磁磁铁、外周侧的励磁磁铁、以及磁极片装置，该磁极片装置在上述两个励磁磁铁之间分别以设置有间隙(气隙)的方式配置，且具有沿周向交替地排列的多个磁极片(极片)及多个非磁性体(参照专利文献1～2)。而且，上述的两个励磁磁铁所具有的磁铁的磁通被上述的各磁极片调制而产生高次谐波磁通，上述的两个励磁磁铁分别与该高次谐波磁通同步，从而磁通调制型磁性齿轮动作。

例如，在将该磁通调制型磁性齿轮与马达一体化而成的磁性齿轮传动马达(geared motor)中，将上述的外周侧的励磁磁铁固定而使其作为定子发挥功能，并且使上述的内周侧的励磁磁铁作为高速转子发挥功能，使上述的磁极片装置作为低速转子发挥功能。而且，通过利用线圈的磁动势使高速转子旋转，从而低速转子按照由高速转子的极对数与低速转子所具有的极对数的比确定的减速比进行旋转。需要说明的是，作为磁性齿轮传动马达，已知有在高速转子和定子设置有永磁铁的类型的磁性齿轮传动马达、仅在高速转子设置有永磁铁的类型的磁性齿轮传动马达等。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2018/0269770号说明书

专利文献2：日本专利第5286373号公报

发明内容

发明要解决的课题

如专利文献1所示，上述的磁极片装置所具备的多个磁极片通常通过在沿着磁极片装置的旋转轴的方向(轴向)上层叠钢板(电磁钢板)而形成，但存在伴随由磁极片的端部处的轴向漏磁通引起的铁损(涡流损耗)产生而效率降低的课题。

鉴于上述情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，提供一种实现了磁极片的端部处的轴向漏磁通的抑制的磁极片装置。

用于解决课题的方案

本发明的至少一实施方式的磁极片装置是磁性齿轮中的配置于内径侧励磁磁铁与外径侧励磁磁铁之间的磁极片装置，其中，

所述磁极片装置具备在所述磁性齿轮的周向上隔开间隔地配置的多个磁极片，

所述多个磁极片分别具有多个电磁钢板，所述多个电磁钢板呈具有长边方向的板形状，

所述多个电磁钢板分别以所述长边方向沿着所述磁性齿轮的轴向的状态沿着所述周向层叠。

本发明的至少一实施方式的磁性齿轮具备：

内径侧励磁磁铁；

外径侧励磁磁铁，其相对于所述内径侧励磁磁铁配置于外径侧；以及

上述的磁极片装置，其配置于所述内径侧励磁磁铁与所述外径侧励磁磁铁之间。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，提供一种实现了抑制由磁极片的端部处的轴向漏磁通引起的铁损(涡流损耗)的磁极片装置。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的磁性齿轮的与轴向正交的横截面的示意图。

图2是图1所示的磁性齿轮的截面的局部放大图。

图3是本发明的一实施方式的磁极片的示意图。

图4A是本发明的一实施方式的具备高导热板的磁极片的示意图。

图4B是示出CRFP的拉伸弹性模量与导热率的关系的图。

图5是本发明的一实施方式的具有弧形的端部的磁极片的示意图。

图6是本发明的一实施方式的具有导磁率的各向异性的磁极片的示意图。

图7是本发明的一实施方式的包含分割电磁钢板而构成的磁极片的示意图。

图8是本发明的一实施方式的包含分割电磁钢板而构成的磁极片的示意图，分割位置被分散。

图9是本发明的一实施方式的包含狭缝电磁钢板而构成的磁极片的示意图。

图10是本发明的一实施方式的包含狭缝电磁钢板而构成的磁极片的示意图，切口的位置被分散。

图11是本发明的一实施方式的通过线焊接而层叠的磁极片的示意图。

图12是本发明的一实施方式的包含倾斜部的磁极片的示意图。

图13是示出本发明的一实施方式的倾斜部的倾斜模式的示意图。

图14是示出本发明的另一实施方式的倾斜部的倾斜模式的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式所记载的或附图中所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，而只不过是说明例。

例如，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或绝对的配置的表述不仅表示严格意义上这样的配置，还表示具有公差、或者可得到相同功能的程度的角度、距离而相对位移了的状态。

例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物相等的状态的表述不仅表示严格相等的状态，也表示存在公差、或者可得到相同功能的程度的差异的状态。

例如，四边形状、圆筒形状等表示形状的表述不仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在可得到相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。

另一方面，“具备”、“含有”、“配备”、“包括”或者“具有”一个构成要素这样的表述不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表述。

(磁性齿轮9的结构)

图1是本发明的一实施方式的磁性齿轮9的与轴向b正交的横截面的示意图。另外，图2是图1所示的磁性齿轮的截面的局部放大图。图3、图4A、图5～图14是本发明的一实施方式的磁极片2的示意图。需要说明的是，在以下的说明中，将沿着磁性齿轮9(磁极片装置1)的旋转方向的方向作为周向a、将沿着磁性齿轮9(磁极片装置1)的旋转轴(轴线1)的方向作为轴向b、将与上述的周向a及轴向b正交的方向(半径方向)作为径向c来进行说明。

磁性齿轮9是具有利用由磁铁产生的吸引力及排斥力以非接触的方式传递转矩的机构的装置。图1～图2所示的磁性齿轮9是磁通调制型(高次谐波型)，如图所示，具有：整体上具有圆筒状(环状。以下相同)的形状的外径侧励磁磁铁7(外转子)、整体上具有圆筒状或者圆柱状的形状的内径侧励磁磁铁8(内转子)、以及整体上具有圆筒状的形状的磁极片装置1(中心转子)。而且，在外径侧励磁磁铁7与内径侧励磁磁铁8之间配置有磁极片装置1时，它们具有在同一轴线1(同轴)上相互在径向c上隔开一定距离的间隔(气隙G)而配置的结构。即，外径侧励磁磁铁7相对于内径侧励磁磁铁8配置于径向外侧(外径侧)。另外，磁极片装置1配置于内径侧励磁磁铁8与外径侧励磁磁铁7之间。而且，这些外径侧励磁磁铁7、内径侧励磁磁铁8及磁极片装置1呈同心状配置。

另外，如图2所示，上述的外径侧励磁磁铁7及内径侧励磁磁铁8具有由在磁性齿轮9的沿着径向c剖切的截面中在圆周上隔开间隔(等间隔)地配置的多个N极及S极构成的永磁铁等磁极对(71、81)。具体而言，外径侧励磁磁铁7具有多个磁极对71、以及支承该多个磁极对71的支承构件72。而且，在外径侧励磁磁铁7的圆筒状的内周面，多个磁极对71以磁极朝向径向c的状态且以N极和S极沿着周向相互交替的方式在其整周上设置。同样地，上述的内径侧励磁磁铁8具有多个磁极对81、以及支承该多个磁极对81的圆柱状的支承构件82。而且，在内径侧励磁磁铁8的圆筒状的外周面，多个磁极对81与上述同样地沿着周向a在其整周上设置。另外，磁极片装置1具有在周向a的整周上相互隔开间隔(等间隔)地配置的多个磁极片2(极片)。而且，在例如使内径侧励磁磁铁8旋转时，内径侧励磁磁铁8的磁通被磁极片装置1的磁极片调制，通过调制后的磁场和外径侧励磁磁铁7的作用而在磁极片装置1产生旋转转矩。

需要说明的是，例如如图2所示，上述的磁极片装置1也可以具有以夹着上述的多个磁极片2的方式配置于径向c的外侧及内侧的外周罩构件52及内周罩构件53。外周罩构件52及内周罩构件53分别是具有圆筒状的形状的构件，内周罩构件53的直径比外周罩构件52的直径小。因此，若在外周罩构件52的内侧同轴地配置内周罩构件53，则在外周罩构件52的内周面与内周罩构件53的外周面之间在整周范围内形成圆筒状的空间。而且，在该圆筒状的空间中，多个长条的磁极片2以其各自的长边方向沿着轴向b的朝向在周向a上相互隔开间隔地配置。此时，多个磁极片2各自之间(相邻间空间54)可以是空间，也可以设置非磁性体。但是，磁极片装置1也可以不具有上述的两个罩构件，也可以构成为包含设置于多个磁极片2各自之间的非磁性体。

在图1～图2所示的实施方式中，磁性齿轮9(磁通调制型磁性齿轮)通过与马达一体化而构成磁性齿轮传动马达。更详细而言，如图2所示，在磁性齿轮传动马达中，在外径侧励磁磁铁7设置多个线圈73而作为定子(stator)，通过线圈73的磁动势使内径侧励磁磁铁8(高速转子)旋转。由此，磁极片装置1(低速转子)按照由外径侧励磁磁铁7所具有的磁极对71的极对数相对于内径侧励磁磁铁8所具有的磁极对81的极对数的比确定的减速比进行旋转。

另外，为了保护上述的构成要素免受动作时产生的热的影响，向磁性齿轮传动马达供给例如空气、水等冷却介质。在图1～图2所示的实施方式中，如图2所示，冷却介质向在磁极片装置1的内周侧及外周侧分别形成的上述的气隙G，分别以从一端侧朝向另一端侧流动的方式被供给。另外，也对形成于外径侧励磁磁铁7与位于其外周侧的外壳(未图示)之间的间隙同样地供给冷却介质。需要说明的是，可以向上述的外径侧励磁磁铁7与外壳(未图示)之间的间隙供给空气等气体，也可以设置水冷管并使冷却水等在该水冷管中流通。

需要说明的是，以磁性齿轮9为磁性齿轮传动马达的情况为例进行了说明，但磁性齿轮9也可以作为磁性齿轮传动发电机进行动作。在该情况下，伴随内径侧励磁磁铁8(内转子)的旋转，磁极片装置1(中心转子)旋转。磁极片装置1在磁性齿轮传动马达的情况和磁性齿轮传动发电机的情况下动作不同，但装置的结构相同。

(磁极片装置1的结构)

在具有上述结构的磁性齿轮9(磁通调制型磁性齿轮)中，如图3～图14所示，磁极片装置1所具备的多个磁极片2分别具有板形状的多个电磁钢板3，多个电磁钢板3具有长边方向。更详细而言，各电磁钢板3是将软质磁性材加工成板状而成的板构件，在沿长边方向延伸的规定长度的长边、沿短边方向延伸的规定长度的短边、以及与这些长边方向及短边方向均正交的厚度方向上具有规定长度(厚度)。各电磁钢板3的表面的至少一部分也可以被绝缘覆膜覆盖。

而且，如图3所示，在各磁极片2中，多个电磁钢板3分别在其长边方向沿着轴向b的状态下沿着周向a层叠。即，各磁极片2中的多个电磁钢板3的层叠方向是在配置于磁极片装置1的状态下沿着周向a的方向(电磁钢板3的厚度方向)。因此，在配置于磁极片装置1的状态下，各磁极片2的轴向b及径向c各自的端部通过层叠多个电磁钢板3而形成为狭缝状。因此，能够降低由各磁极片2的轴向b的端部处的漏磁通引起的铁损(涡流损耗)。需要说明的是，在各电磁钢板3具有上述的绝缘覆膜的情况下，在层叠状态的相邻的电磁钢板3之间存在绝缘覆膜，由此能够进一步抑制上述的铁损。

在图3～图14所示的实施方式中，电磁钢板3的长边方向与短边方向正交，成为四边形状的板构件。而且，各电磁钢板3的长边方向的长度成为与外径侧励磁磁铁7及内径侧励磁磁铁8的轴向b的长度对应的长度。另外，各电磁钢板3的短边方向的长度成为如下那样的长度：在以各电磁钢板3的短边方向沿着径向c的状态配置于外径侧励磁磁铁7与内径侧励磁磁铁8之间时，能够在磁极片装置1的内周侧及外周侧各自的整周范围内形成适当的气隙G。另外，各电磁钢板3的厚度比其长边方向及短边方向的长度短。而且，将该多个电磁钢板3在层叠的状态下通过例如焊接、粘接剂等一体化而构成各磁极片2。

根据上述结构，磁极片装置1所具备的各磁极片2由在其长边方向沿着磁性齿轮9(磁极片装置1)的轴向的状态下沿着磁性齿轮9的周向层叠的多个电磁钢板3形成。由此，能够降低由各磁极片2的轴向b的端部处的漏磁通引起的铁损(涡流损耗)，能够提高具备这样的磁极片装置1的磁性齿轮9的效率。

另外，与将多个电磁钢板3沿着轴向层叠的情况相比，能够减少形成磁极片2所需的电磁钢板3的层叠张数。因此，能够提高磁极片2的层叠后的尺寸精度(层叠后的尺寸误差＝各电磁钢板的层叠方向的长度的误差×层叠张数)。另外，与像这样电磁钢板3的层叠张数较少相应地，能够减小在制造磁极片2时使多个电磁钢板3重叠时的各电磁钢板3的端面的偏移，例如在进行加压夹紧而进行基于线焊接的固定的情况下等，能够容易地进行线焊接固定的应用。在将多个电磁钢板3沿着轴向层叠的情况下，使用钛合金等非磁性体长条紧固螺栓，但由于也不需要这样的螺栓，还能够减少部件个数及成本。

接着，使用图4A～图14分别对与上述的磁极片2(极片)相关的其他几个实施方式进行说明。需要说明的是，在图4A、图5～图14、磁极片装置1中，各磁极片2的各电磁钢板3的长边方向、短边方向及厚度方向分别沿着轴向b、径向c、周向a配置。

图4A是本发明的一实施方式的具有高导热板4的磁极片2的示意图。图4B是示出CRFP的拉伸弹性模量与导热率的关系的图。

在几个实施方式中，如图4A所示，多个磁极片2也可以分别还具有配置于层叠的多个电磁钢板3中的至少相邻的一对电磁钢板3之间的、具有比电磁钢板3高的导热率的高导热板4。如图4A所示，高导热板4具有板形状，该板形状具有长边方向。该高导热板4例如可以由导热率比铁高的铝、铜、氮化硅等高导热率的陶瓷、或者沥青系或PAN(聚丙烯腈)系的碳纤维强化塑料(以下为CFRP)等材料制造。

在图4A所示的实施方式中，高导热板4的长边方向与短边方向正交，成为具有与电磁钢板3相同的长度的长边及短边的四边形状的板构件。另外，高导热板4的厚度为电磁钢板3的厚度以下。但是，本发明并不限定于本实施方式，高导热板4的尺寸(长边及短边的长度、厚度)任意设定即可。

另外，在图4A所示的实施方式中，高导热板4由沥青系的CFRP形成。如图4B所示，CFRP的导热率具有对拉伸弹性模量(杨氏模量)的依赖性，具有拉伸弹性模量越大则导热率越高的倾向。具体而言，在拉伸弹性模量约为400GPa(吉帕斯卡)时，沥青系的CFRP的导热率比铁大。在约400GPa～约600GPa的范围内，与PAN系的CFRP没有大的差别，导热率相对于拉伸弹性模量的增加率(倾斜度)具有大致恒定的大小。但是，发现了沥青系的CFRP的导热率的增加率在拉伸弹性模量为约600GPa～约800GPa之间变得更大，从超过约800GPa开始到至少约950GPa为止进一步急剧地变大。例如，沥青系的CFRP的导热率在拉伸弹性模量约为800GPa时与铝同等，在拉伸弹性模量为约900GPa时超过铜。

因此，在几个实施方式中，高导热板4也可以由沥青系的CFRP形成。更具体而言，高导热板4也可以由拉伸弹性模量例如为700GPa～950GPa或者850GPa以上等700GPa以上的沥青系的CFRP形成。需要说明的是，在使用沥青系及PAN系的CFRP作为高导热板4的情况下，只要具有例如400GPa以上的拉伸弹性模量等、具有能够得到比电磁钢板3高的导热率的拉伸弹性模量即可。

如已经说明的那样，存在在磁性齿轮9中向磁极片装置1与外径侧励磁磁铁7及内径侧励磁磁铁8各自之间的各气隙G供给冷却空气等冷却介质的情况。在该情况下，供给到气隙G的冷却介质在气隙G中沿着轴向流动，因此发热的磁极片2从与气隙G接触的磁极片2的径向c的两端被冷却，但若磁极片2内部的导热率低，则在磁极片2的内部会滞留热，结果冷却性能降低。但是，通过设置于多个电磁钢板3之间的高导热板4，使电磁钢板3的热积极地在径向c上进行热传导，由此能够提高基于上述的两个气隙G的冷却效果。

根据上述结构，在多个磁极片2的各自中，多个电磁钢板3夹着至少一张高导热板4而层叠。由此，通过设置于多个电磁钢板3之间的高导热板4，能够更均匀且高效地冷却磁极片2，能够更高效地进行通过磁极片装置1的内周侧及外周侧各自的气隙G的冷却介质对各磁极片2的冷却。

另外，例如，在如上述那样高导热板4由CFRP形成的情况下，在几个实施方式中，如图4A所示，高导热板4也可以在至少一部分具有在CFRP的纤维的取向方向上(以下为纤维方向D)沿着径向c的部分。在图4A所示的实施方式中，高导热板4在轴向b的任一方向上，纤维方向D都沿着径向c从高导热板4的径向c的端部到端部进行取向，全部的CFRP的纤维沿着径向c进行取向。

但是，本发明并不限定于本实施方式。在其他几个实施方式中，高导热板4的至少包含长边方向的中央的部分的纤维方向D也可以沿着径向c取向。例如，在从高导热板4的轴向b上的被供给冷却介质的一侧的端部等至少一端部起沿着轴向b的规定的范围内，纤维方向D也可以沿着轴向b。由此，能够实现使磁极片2的热容易沿着轴向b传导。

根据上述结构，构成高导热板4的CFRP的纤维在至少一部分中沿着径向c取向。热沿着纤维方向D被更好地传导。因此，通过在高导热板4中CFRP的纤维方向D沿着径向，与纤维方向D沿着径向c以外的方向取向的情况相比，能够高效地冷却磁极片2。

但是，本发明并不限定于本实施方式。在其他几个实施方式中，由CFRP形成的高导热板4的纤维方向D也可以是径向c以外的方向。例如，纤维也可以呈网状地取向。

图5是本发明的一实施方式的具有弧形的端部的磁极片2的示意图。

在几个实施方式中，如图5所示，构成磁极片2的多个电磁钢板3也可以分别包括：主体部31，其具有规定的径向高度H1；以及端部(以下，小高度端部32)，其设置于电磁钢板3的长边方向上的上述主体部31的至少一侧，具有比上述的主体部31的径向高度H1小的径向高度H2(H1＞H2)。若这样构成，则来自多个电磁钢板3的小高度端部32层叠而形成的磁极片2的端部的磁通线向外部的鼓起变小，能够减少轴向b的漏磁通。

在图5所示的实施方式中，各电磁钢板3的主体部31的径向高度H1恒定，另外，长边方向上的与主体部31的两侧分别相连的两端部成为上述的小高度端部32。更详细而言，各电磁钢板3的两端部分别在从周向a侧观察时，具有具有规定的曲率半径的圆弧状的形状(弧形)。而且，通过层叠这些各电磁钢板3，磁极片2的两端部形成为圆弧状。

但是，本发明并不限定于本实施方式。在其他几个实施方式中，各电磁钢板3的小高度端部32在假定从周向a侧观察到的形状为长方形的情况时，也可以具有将其端部的角直线地切除那样的形状。在其他几个实施方式中，在从周向a侧观察时，也可以朝向轴向b形成为凸状，通过减小前端的面积，能够减少轴向的磁通泄漏。

根据上述结构，各电磁钢板3的长边方向(轴向b)的至少一侧的端部(小高度端部32)的径向高度H2比主体部31的径向高度H1小。由此，能够减少磁极片2的端部处的漏磁通，能够抑制磁极片2的端部处的铁损(涡流损耗)。

在上述的实施方式中，在几个实施方式中，多个磁极片2中的至少一个也可以是由具有上述的小高度端部32的多个电磁钢板3构成的第一磁极片2a。而且，如图5所示，也可以在该第一磁极片2a的小高度端部32装配具有比电磁钢板3高的导热率的罩构件33。由于罩构件33的导热率高，电磁钢板3的热容易传导到罩构件33，能够实现磁极片2(电磁钢板3)的冷却的促进。

在图5所示的实施方式中，上述的罩构件33具有无论从周向a、轴向b及径向c中的任一方向观察装配有第一磁极片2a的磁极片2时都成为四边形的形状。另外，罩构件33由沥青系的CFRP制造，另外，以在向第一磁极片2a装配时纤维方向D沿着径向c的方式制造。

但是，本发明并不限定于本实施方式。在其他几个实施方式中，罩构件33的形状只要能够装配于第一磁极片2a的小高度端部32则是任意的，也可以是第一磁极片2a的端部不如上述那样被观察为四角状的形状。另外，罩构件33的材料也只要具有比电磁钢板3高的导热率即可，例如可以使用与上述的高导热板4的材料相同的材料，在CFRP的情况下，纤维方向D也可以是径向c以外的方向。

根据上述结构，在由具有小高度端部32的多个电磁钢板3构成的磁极片2的小高度端部32侧的端部，装配有具有比该电磁钢板3高的导热率的例如由沥青系CFRP块等形成的罩构件33。由此，能够进一步提高磁极片2的冷却性。

图6是本发明的一实施方式的具有导磁率的各向异性的磁极片2的示意图。

在几个实施方式中，如图6所示，构成磁极片2的多个电磁钢板3各自的导磁率也可以具有各向异性。具体而言，在将多个电磁钢板3各自的沿着长边方向的导磁率设为P1、将沿着短边方向的导磁率设为P2的情况下，满足P1＜P2的关系。

根据上述结构，各电磁钢板3在作为磁极片2的构成构件而设置于磁性齿轮9时，具有如下那样的各向异性：在径向c上具有良好的磁特性(高导磁率)，在轴向b上具有较低的导磁率。位于磁极片装置1的外周侧的外径侧励磁磁铁7及位于内周侧的内径侧励磁磁铁8的磁场的方向均为径向c，但通过各电磁钢板3以沿着该磁场的方向的方式具有导磁率的各向异性，能够进一步减少向轴向b的漏磁通。因此，能够进一步提高磁性齿轮9的转矩、效率。

图7是本发明的一实施方式的包含分割电磁钢板3a而构成的磁极片2的示意图。另外，图8是本发明的一实施方式的包含分割电磁钢板3a而构成的磁极片2的示意图，分割位置被分散开。

在几个实施方式中，如图7～图8所示，构成磁极片2的多个电磁钢板3中的至少一个也可以是具有沿着轴向b排列的板状的多个电磁钢板片的分割电磁钢板3a。即，分割电磁钢板3a由多个电磁钢板片3p构成。构成该分割电磁钢板3a的电磁钢板片3p的数量可以是任意的。

若像这样构成，则能够减小在与通过沿周向a层叠的电磁钢板3的磁通(径向c)正交的任意的面(端面及截面)内产生的涡电流的环路(涡旋)，能够降低电磁钢板3的面内的铁损(涡流损耗)。即，根据沿着径向c的磁通的变化，在磁极片2中的与磁通正交的各面内产生涡电流，但通过电磁钢板3的层叠方向为周向a，在各磁极片2中形成涡电流的环路，因此能够减小该涡电流的各环路，能够降低上述的铁损。

更详细而言，在几个实施方式中，如图7～图8所示，构成任意的磁极片2的全部电磁钢板3也可以是分割电磁钢板3a。

此时，在几个实施方式中，如图7所示，各分割电磁钢板3a中的各电磁钢板片3p的边界的位置(以下为分割位置)可以全部相同。在图7所示的实施方式中，构成一张分割电磁钢板3a的多个(在图7中为四个)电磁钢板片3p通过焊接或者粘接材等一体化。换言之，各分割电磁钢板3a具有分别设置于在轴向b上相邻的两个电磁钢板片3p之间、将相邻的两个电磁钢板片3p连接的连接部。

在其他几个实施方式中，如图8所示，磁极片2也可以包括长边方向上的分割位置相互不同的至少两个分割电磁钢板3a。换言之，磁极片2包括具有第一分割电磁钢板3a的长边方向上的分割位置与第二分割电磁钢板3a的长边方向上的分割位置不同那样的关系的至少两个分割电磁钢板3a。需要说明的是，多个分割电磁钢板3a中的至少一个分割电磁钢板3a的分割位置只要与其他分割电磁钢板3a的分割位置不同即可。这样，通过使分割位置不成为分割电磁钢板3a的轴向b上的特定的位置，能够减小层叠的磁极片2的刚性的降低。在图8所示的实施方式中，在相邻的分割电磁钢板3a之间使上述的分割位置不同。需要说明的是，各分割电磁钢板3a中的分割位置也可以随机确定。

在其他几个实施方式中，也可以是构成任意的磁极片2的电磁钢板3的一部分是分割电磁钢板3a。即，磁极片2包括由多个电磁钢板片3p构成的一个以上的分割电磁钢板3a、以及不由一张电磁钢板片3p构成的一个以上的电磁钢板3(以下为通常的电磁钢板3)。而且，也可以在相邻的分割电磁钢板3a之间使上述的分割位置不同。需要说明的是，也可以以在相邻的两个通常的电磁钢板3之间夹着一张以上的分割电磁钢板3a的方式进行层叠。在该情况下，若将各分割电磁钢板3a固定于通常的电磁钢板3，则能够在构成各分割电磁钢板3a的电磁钢板片3p之间不通过焊接等连接的情况下作为磁极片2而一体化。

根据上述结构，构成磁极片2的至少一个电磁钢板3由在长边方向上的一个以上的位置被分割的多个电磁钢板片3p构成。由此，通过减小在电磁钢板3的面内产生的涡电流的环路，能够降低涡流损耗。

图9是本发明的一实施方式的包含狭缝电磁钢板3b而构成的磁极片2的示意图。另外，图10是本发明的一实施方式的包含狭缝电磁钢板3b而构成的磁极片2的示意图，切口3n的位置被分散开。

在几个实施方式中，构成磁极片2的多个电磁钢板3中的至少一个也可以不如上述的分割电磁钢板3a那样将一张电磁钢板3分割成多个电磁钢板片3p，而是如图9～图10所示那样，设置沿着径向c的一个以上的切口3n(狭缝)。

即，在几个实施方式中，如图9～图10所示，构成磁极片2的多个电磁钢板3中的至少一个是沿着短边方向形成有切口3n的狭缝电磁钢板3b。而且，在几个实施方式中，如图10所示，磁极片2也可以包括长边方向上的上述的切口3n的位置相互不同的至少两个狭缝电磁钢板3b。换言之，磁极片2包括具有第一狭缝电磁钢板3b的长边方向上的上述的切口3n的位置与第二狭缝电磁钢板3b的长边方向上的上述的切口3n的位置不同那样的关系的至少两个分割电磁钢板3a。

详细内容与上述的分割电磁钢板3a的情况相同，只要将其说明中的分割电磁钢板3a及分割位置分别置换为狭缝电磁钢板3b及切口3n的位置即可，省略详细内容。由此，切口3n的位置不会成为狭缝电磁钢板3b的轴向b上的特定的位置，因此能够减小层叠的磁极片2的刚性的降低。

根据上述结构，在构成磁极片2的至少一个电磁钢板3上，在长边方向上的一个以上的位置形成有沿着短边方向的切口3n。由此，通过减小在电磁钢板3的面内产生的涡电流的环路，能够降低涡流损耗。另外，通过使用狭缝电磁钢板3b，电磁钢板3不会在轴向b上被分割，因此能够提高层叠的作业性、实现部件个数的削减，能够降低成本。

图11是本发明的一实施方式的通过线焊接层叠的磁极片2的示意图。

在几个实施方式中，如图11所示，多个磁极片2中的至少一个也可以还具有设置于该磁极片2的外周面及内周面中的至少一方的、沿着短边方向延伸的线状的焊接部22。即，构成磁极片2的多个电磁钢板3通过沿着厚度方向(周向a)的线状的焊接部22而一体化。

在图11所示的实施方式中，将多个电磁钢板重叠配置，并且以在厚度方向上施加有压力的状态进行保持(加压夹紧)，在该状态下将磁极片2的外周面及内周面这两者分别在长边方向(轴向b)上的多个位置处呈线状地焊接，从而在磁极片2上形成有多个(在图11中合计为六个)线状的焊接部22。这些多个线状的焊接部22分别在长边方向上隔开间隔地设置。该线状的焊接部22越细越好，其粗细、数量可以在满足与固定相关的要求的范围内以焊接部22的整体的面积最小的方式形成。

需要说明的是，在上述的分割电磁钢板3a、狭缝电磁钢板3b的情况下，上述的线状的焊接部22可以设置于分割位置或者切口3n的位置，也可以设置于与这些位置不同的位置。

根据上述结构，构成磁极片2的多个电磁钢板3例如通过将层叠的多个电磁钢板3在压缩的状态下等分成多个部位进行线焊接而固定。通过利用线焊接而减小焊接面积，能够减小焊接对铁损(涡流损耗)的影响。

图12是本发明的一实施方式的包括倾斜部21的磁极片2的示意图。图13是示出本发明的一实施方式的倾斜部21的倾斜模式的示意图。另外，图14是示出本发明的另一实施方式的倾斜部21的倾斜模式的示意图。

在上述的实施方式中，磁极片2沿着轴向b配置成直线状，但在其他几个实施方式中，如图12～图14所示，磁极片装置1所具备的多个(全部)磁极片2也可以分别包括相对于轴向b倾斜的倾斜部21。

在图12～图13所示的实施方式中，磁极片装置I所具备的多个磁极片2分别相对于轴向b(轴线1)向一个方向倾斜规定的倾斜角度θ(偏斜角。以下相同。)。即，各磁极片2的整体成为倾斜部21。因此，各磁极片2的轴向b上的两端部在周向a上的位置相互不同。

另一方面，在图14所示的实施方式中，各磁极片2的磁极片装置1所具备的多个磁极片2分别包括相对于轴向b(轴线1)彼此反向地向一个方向倾斜的倾斜部21。即，各磁极片2具有：第一倾斜部21a，其从轴向b上的一个端部到磁极片2的中央附近为止，相对于轴向b(轴线1)向一个方向倾斜规定的角度(倾斜角度θ₁)；以及第二倾斜部21b，其从该中央附近到另一个端部为止反向地向一个方向倾斜相同的角度(倾斜角度θ₂(θ₁＝θ₁))。因此，各磁极片2的轴向b上的两端部在周向a上的位置彼此相同。

但是，本发明并不限定于本实施方式。在其他几个实施方式中，第一倾斜部21a的倾斜角度θ₁及第二倾斜部21b的倾斜角度θ₂的绝对值也可以不同。

另外，关于上述的倾斜角度θ，如图13所示，可以是，在将磁极片装置1的轴向b的长度设为L、将磁极片装置1中的磁极片2的间隔(间距)设为P、将轴向b与倾斜部21(第一倾斜部21a或者第二倾斜部21b)的延伸方向所成的角度(倾斜角度)设为θ的情况下，满足θ≤tan^-1(P/L)的关系。另外，若考虑倾斜角度θ大于0，则也可以满足0＜θ≤tan^-1(P/L)的关系。

更详细而言，磁极片装置1的周向a的长度在设定距轴线1的距离(半径r)时为2πr，因此在将磁极片装置1所具备的多个磁极片2的数量设为N时，成为P＝2πr/N。因此，成为θ≤tan^-1(2πr/N/L)。需要说明的是，在图14所示的实施方式中，第一倾斜部21a及第二倾斜部21b双方的倾斜角度θ(θ₁、θ₂)也可以分别满足上述的关系。

根据上述结构，倾斜部21相对于轴向b的倾斜角度θ(偏斜角)最大为与沿着周向a隔开间隔地配置的多个磁极片2的间隔(1间距)相应的量。由此，能够更有效地进行高次谐波的抑制。

本发明并不限定于上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加变形而得的方式、将这些方式适当组合而得的方式。

(附注)

(1)本发明的至少一实施方式的磁极片装置(1)是磁性齿轮(9)中的配置于内径侧励磁磁铁(8)与外径侧励磁磁铁(7)之间的磁极片装置(1)，其中，

所述磁极片装置(1)具备在所述磁性齿轮(9)的周向(a)上隔开间隔地配置的多个磁极片(2)，

所述多个磁极片(2)分别具有多个电磁钢板(3)，所述多个电磁钢板(3)呈具有长边方向的板形状，

所述多个电磁钢板(3)分别以所述长边方向沿着所述磁性齿轮(9)的轴向(b)的状态沿着所述周向(a)层叠。

根据上述(1)的结构，磁极片装置(1)所具备的各磁极片(2)(极片)由多个电磁钢板(3)在其长边方向沿着磁性齿轮(9)(磁极片装置(1))的轴向(b)的状态下沿着磁性齿轮(9)的周向(a)层叠而形成。由此，在配置于磁极片装置(1)的状态下，各磁极片(2)的轴向(b)及径向(c)各自的端部通过多个电磁钢板(3)重叠而形成为狭缝状。因此，能够降低由各磁极片(2)的轴向(b)的端部处的漏磁通引起的铁损(涡流损耗)。因此，能够提高具备这样的磁极片装置(1)的磁性齿轮(9)(磁通调制型)的效率。

另外，与沿着轴向(b)层叠多个电磁钢板(3)的情况相比，能够减少形成磁极片(2)所需的电磁钢板(3)的层叠张数。因此，能够提高磁极片(2)的层叠后的尺寸精度(层叠后的尺寸误差＝板厚误差×层叠张数)。另外，与像这样电磁钢板(3)的层叠张数较少相应地，能够减小在制造磁极片(2)时使多个电磁钢板(3)重叠时的各电磁钢板(3)的端面的偏移，例如在进行加压夹紧而进行基于线焊接的固定的情况下等，能够容易地进行线焊接固定的应用。在将多个电磁钢板(3)沿着轴向(b)层叠的情况下，使用钛合金等非磁性体长条紧固螺栓，但由于也不需要这样的螺栓，还能够减少部件个数及成本。

(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，

所述多个磁极片(2)分别还具有高导热板(4)，所述高导热板(4)配置于所述多个电磁钢板(3)中的至少相邻的一对电磁钢板(3)之间，具有比所述电磁钢板(3)高的导热率。

根据上述(2)的结构，在多个磁极片(2)各自中，多个电磁钢板(3)夹着至少一张高导热板(4)而层叠。通过这样的高导热板(4)，在上述的两个气隙(G)间进行热传导，由此能够更均匀且高效地冷却磁极片(2)。因此，能够更高效地进行向磁极片装置(1)的内周侧及外周侧各自的气隙(G)供给的冷却介质对各磁极片(2)的冷却。

(3)在几个实施方式中，在上述(2)的结构的基础上，

所述高导热板(4)由碳纤维强化塑料形成，

所述高导热板(4)具有所述碳纤维强化塑料的纤维的取向方向沿着所述磁性齿轮(9)的径向(c)的部分。

根据上述(3)的结构，构成高导热板(4)的碳纤维强化塑料(CFRP)的纤维在至少一部分中沿着径向(c)取向。热沿着纤维的取向方向(纤维方向(D))被更好地传导。因此，通过使纤维方向(D)沿着径向(c)，与沿着径向(c)以外的方向的情况相比，能够高效地冷却磁极片(2)。

(4)在几个实施方式中，在上述(3)的结构的基础上，

所述碳纤维强化塑料使用沥青系碳纤维。

根据上述(4)的结构，通过由沥青系的碳纤维强化塑料(CFRP)形成高导热板(4)，能够得到适当的高导热板(4)。

(5)在几个实施方式中，在上述(1)至(4)的结构的基础上，

所述多个电磁钢板(3)分别包括：

主体部(31)，其具有规定的径向(c)高度；以及

小高度端部(32)，其设置于所述长边方向上的所述主体部(31)的至少一侧，具有比所述主体部(31)的所述径向(c)高度小的径向(c)高度。

根据上述(5)的结构，各电磁钢板(3)的长边方向(轴向b)的至少一侧的端部(32)的径向(c)高度比主体部(31)的径向(c)高度小。由此，能够减少磁极片(2)的端部处的轴向的漏磁通，能够抑制铁损(涡流损耗)。

(6)在几个实施方式中，在上述(5)的结构的基础上，

所述多个磁极片(2)中的至少一个是由具有所述小高度端部(32)的所述多个电磁钢板(3)构成的第一磁极片(2a)，

在所述第一磁极片(2a)的所述小高度端部(32)装配有具有比所述电磁钢板(3)高的导热率的罩构件(33)。

根据上述(6)的结构，在由具有小高度端部(32)的多个电磁钢板(3)构成的磁极片(2)的小高度端部(32)侧的端部，装配有具有比该电磁钢板(3)高的导热率的例如由沥青系CFRP块等形成的罩构件(33)。由此，能够进一步提高磁极片(2)的冷却性。

(7)在几个实施方式中，在上述(1)至(6)的结构的基础上，

在将所述多个电磁钢板(3)各自的沿着所述长边方向的导磁率设为P1、将沿着与所述长边方向正交的短边方向的导磁率设为P2的情况下，满足P1＜P2的关系。

根据上述结构，各电磁钢板(3)在作为磁极片(2)的构成构件而设置于磁性齿轮(9)时，具有在径向(c)上具有良好的磁特性(高导磁率)、在轴向(b)上具有较低的导磁率那样的各向异性。位于磁极片装置(1)的外周侧的外径侧励磁磁铁(7)及位于内周侧的内径侧励磁磁铁(8)的磁场的方向均为径向(c)，但各电磁钢板(3)以沿着该磁场的方向的方式具有导磁率的各向异性，由此能够进一步减少向轴向(b)的漏磁通。因此，能够进一步提高磁性齿轮(9)的转矩、效率。

(8)在几个实施方式中，在上述(1)至(7)的结构的基础上，

所述多个电磁钢板(3)中的至少一个是具有沿着所述轴向(b)排列的板状的多个电磁钢板(3)片的分割电磁钢板(3a)。

根据上述(8)的结构，构成磁极片(2)的至少一个电磁钢板(3)由在长边方向上的一个以上的位置被分割的多个电磁钢板(3)片构成。由此，能够降低在电磁钢板(3)的面内产生的涡流损耗。

(9)在几个实施方式中，在上述(8)的结构的基础上，

至少一个所述分割电磁钢板(3a)包括第一分割电磁钢板(3a)和第二分割电磁钢板(3a)，

所述第一分割电磁钢板(3a)的所述长边方向上的分割位置与所述第二分割电磁钢板(3a)的所述长边方向上的分割位置不同。

根据上述(9)的结构，分割位置不会成为分割电磁钢板(3a)的轴向(b)上的特定的位置，因此能够减小层叠的磁极片(2)的刚性的降低。

(10)在几个实施方式中，在上述(1)至(9)的结构的基础上，

所述多个电磁钢板(3)中的至少一个是沿着与所述长边方向正交的短边方向形成有切口的狭缝电磁钢板(3b)。

根据上述(10)的结构，在构成磁极片(2)的至少一个电磁钢板(3)上，在长边方向上的一个以上的位置处形成有沿着短边方向的切口。由此，能够降低在电磁钢板(3)的面内产生的涡流损耗。

(11)在几个实施方式中，在上述(10)的结构的基础上，

至少一个所述狭缝电磁钢板(3b)包括第一狭缝电磁钢板(3b)和第二狭缝电磁钢板(3b)，

所述第一狭缝电磁钢板(3b)的所述长边方向上的所述切口的位置与所述第二狭缝电磁钢板(3b)的所述长边方向上的所述切口的位置不同。

根据上述(11)的结构，切口的位置不会成为狭缝电磁钢板(3b)的轴向(b)上的特定的位置，因此能够减小层叠的磁极片(2)的刚性的降低。

(12)在几个实施方式中，在上述(1)至(11)的结构的基础上，

所述多个磁极片(2)中的至少一个还具有设置于外周面及内周面中的至少一方的线状的焊接部(22)，所述线状的焊接部(22)沿着与所述长边方向正交的短边方向延伸。

根据上述(12)的结构，构成磁极片(2)的多个电磁钢板(3)例如通过将层叠的多个电磁钢板(3)在压缩的状态下等分成多个部位进行线焊接而固定。通过线焊接能够减小焊接面积，能够减小焊接对铁损(涡流损耗)的影响。

(13)在几个实施方式中，在上述(1)至(12)的结构的基础上，

所述多个磁极片(2)分别包括相对于所述轴向(b)倾斜的倾斜部(21)。

根据上述(13)的结构，能够消除将磁性齿轮(9)与发电机(马达)一体化而成的磁性齿轮传动发电机(马达)所特有的高次谐波，能够降低振动、噪声。

(14)在几个实施方式中，在上述(13)的结构的基础上，

在将所述磁极片装置(1)中的所述多个磁极片(2)彼此的间隔设为P、

将所述磁极片装置(1)的所述轴向(b)的长度设为L、

将所述轴向(b)与所述倾斜部(21)的延伸方向所成的角度设为θ的情况下，

满足θ≤tan^-1(P/L)的关系。

根据上述(14)的结构，倾斜部(21)相对于轴向(b)的倾斜角度(偏斜角)最大为与沿着周向(a)隔开间隔地配置的多个磁极片(2)的间隔(1间距)相应的量。由此，能够更有效地进行高次谐波的抑制。

(15)本发明的至少一实施方式的磁性齿轮(9)具备：

内径侧励磁磁铁(8)；

外径侧励磁磁铁(7)，其相对于所述内径侧励磁磁铁(8)配置于外径侧；以及

上述(1)至(14)中任一项所述的磁极片装置(1)，其配置于所述内径侧励磁磁铁(8)与所述外径侧励磁磁铁(7)之间。

根据上述(15)的结构，磁性齿轮(9)具备上述的磁极片装置(1)。由此，能够提供起到与上述(1)至(14)相同的效果的磁性齿轮(9)。

附图标记说明：

1...磁极片装置；

2...磁极片；

2a...第一磁极片；

21...倾斜部；

21a...第一倾斜部；

21b...第二倾斜部；

22...焊接部；

3...电磁钢板；

31...主体部；

32...小高度端部；

33...罩构件；

3a...分割电磁钢板；

3p...电磁钢板片；

3b...狭缝电磁钢板；

4...高导热板；

52...外周罩构件；

53...内周罩构件；

54...相邻间空间；

7...外径侧励磁磁铁；

71...磁极对；

72...支承构件；

73...线圈；

8...内径侧励磁磁铁；

81...磁极对；

82...支承构件；

9...磁性齿轮；

G...气隙；

a...周向；

b...轴向；

c...径向；

1...轴线；

D...纤维方向(CFRP)。

Claims (15)

1.一种磁极片装置，其是磁性齿轮中的配置于内径侧励磁磁铁与外径侧励磁磁铁之间的磁极片装置，其中，

所述磁极片装置具备在所述磁性齿轮的周向上隔开间隔地配置的多个磁极片，

所述多个磁极片分别具有多个电磁钢板，所述多个电磁钢板呈具有长边方向的板形状，

所述多个电磁钢板分别以所述长边方向沿着所述磁性齿轮的轴向的状态沿着所述周向层叠。

2.根据权利要求1所述的磁极片装置，其中，

所述多个磁极片分别还具有高导热板，所述高导热板配置于所述多个电磁钢板中的至少相邻的一对电磁钢板之间，具有比所述电磁钢板高的导热率。

3.根据权利要求2所述的磁极片装置，其中，

所述高导热板由碳纤维强化塑料形成，

所述高导热板具有所述碳纤维强化塑料的纤维的取向方向沿着所述磁性齿轮的径向的部分。

4.根据权利要求3所述的磁极片装置，其中，

所述碳纤维强化塑料使用沥青系碳纤维。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁极片装置，其中，

所述多个电磁钢板分别包括：

主体部，其具有规定的径向高度；以及

小高度端部，其设置于所述长边方向上的所述主体部的至少一侧，具有比所述主体部的所述径向高度小的径向高度。

6.根据权利要求5所述的磁极片装置，其中，

所述多个磁极片中的至少一个是由具有所述小高度端部的所述多个电磁钢板构成的第一磁极片，

在所述第一磁极片的所述小高度端部装配有具有比所述电磁钢板高的导热率的罩构件。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁极片装置，其中，

在将所述多个电磁钢板各自的沿着所述长边方向的导磁率设为P1、将沿着与所述长边方向正交的短边方向的导磁率设为P2的情况下，满足P1＜P2的关系。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁极片装置，其中，

所述多个电磁钢板中的至少一个是具有沿着所述轴向排列的板状的多个电磁钢板片的分割电磁钢板。

9.根据权利要求8所述的磁极片装置，其中，

至少一个所述分割电磁钢板包括第一分割电磁钢板和第二分割电磁钢板，

所述第一分割电磁钢板的所述长边方向上的分割位置与所述第二分割电磁钢板的所述长边方向上的分割位置不同。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的磁极片装置，其中，

所述多个电磁钢板中的至少一个是沿着与所述长边方向正交的短边方向形成有切口的狭缝电磁钢板。

11.根据权利要求10所述的磁极片装置，其中，

至少一个所述狭缝电磁钢板包括第一狭缝电磁钢板和第二狭缝电磁钢板，

所述第一狭缝电磁钢板的所述长边方向上的所述切口的位置与所述第二狭缝电磁钢板的所述长边方向上的所述切口的位置不同。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的磁极片装置，其中，

所述多个磁极片中的至少一个还具有设置于外周面及内周面中的至少一方的线状的焊接部，所述线状的焊接部沿着与所述长边方向正交的短边方向延伸。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的磁极片装置，其中，

所述多个磁极片分别包括相对于所述轴向倾斜的倾斜部。

14.根据权利要求13所述的磁极片装置，其中，

在将所述磁极片装置中的所述多个磁极片彼此的间隔设为P、

将所述磁极片装置的所述轴向的长度设为L、

将所述轴向与所述倾斜部的延伸方向所成的角度设为θ的情况下，

满足θ≤tan^-1(P/L)的关系。

15.一种磁性齿轮，其中，

所述磁性齿轮具备：

内径侧励磁磁铁；

外径侧励磁磁铁，其相对于所述内径侧励磁磁铁配置于外径侧；以及

权利要求1至14中任一项所述的磁极片装置，其配置于所述内径侧励磁磁铁与所述外径侧励磁磁铁之间。

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