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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet eines Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp.
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Hintergrund der Erfindung
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Übliche Magnetgetriebe haben eine Struktur, bei der die Zähne eines mechanischen Getriebes einfach durch Permanentmagnete ersetzt sind. Daher kann das Magnetgetriebe kontaktlos beschleunigen und verlangsamen, und es hat geringe Vibrationen und Störungen, und es wird erwartet, dass es eine Verbesserung der Wartbarkeit erzielt. Bei der Übertragung von Drehmoment mittels Permanentmagneten tragen jedoch nur einige einander zugewandte Magnete zur Drehmoment-Übertragung bei. Dann hat das Magnetgetriebe verglichen mit einem mechanischen Getriebe ein kleines Drehmoment.
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Andererseits werden Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp verwendet, die mit Folgendem ausgerüstet sind: einem Rotor auf der Innenseite, dessen Permanentmagnete auf einer Außenumfangsfläche aufgebracht sind, wobei sich deren Polaritäten abwechselnd in der Umfangsrichtung umkehren, um ein größeres Drehmoment zu erzeugen; einem Rotor auf der Außenseite, dessen Permanentmagnete auf einer Innenumfangsfläche aufgebracht sind, wobei sich deren Polaritäten abwechselnd in der Umfangsrichtung umkehren; und einer Mehrzahl von Magnetpol-Bereichen, die jeweils als Polstück bezeichnet werden und zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor angeordnet sind, und zwar in regelmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung.
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Um einen Wirbelstrom zu verringern, der auf der Innenseite eines Magneten auftritt, und um das Drehmoment wirksam zu übertragen, schlägt das Patentdokument 1 außerdem eine Struktur vor, bei der Permanentmagnete, die einen Rotor auf der Innenseite und einen Rotor auf der Außenseite bilden, auf der Innenseite von Magnetmaterialien eingebettet sind.
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Literaturverzeichnis
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Patentliteratur
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Patentdokument 1: Japanisches Patent
JP 5 526 281 B2 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Die Polstücke verwenden jedoch nichtleitende Materialien, wie z. B. Harz, und sie sind in regelmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet. Da außerdem ein magnetfreier Bereich zwischen den Polstücken angeordnet ist, wird die Reluktanz im Durchgang des magnetischen Flusses durch den freien Bereich erhöht, wo der magnetische Fluss durch die Permanentmagnete des Rotors auf der Innenseite und des Rotors auf der Außenseite geht, die der Durchmesser-Richtung eines Polstücks zugewandt sind. Dann ergibt sich die Tatsache, dass die Betriebstemperatur der Permanentmagneten verringert wird und eine Entmagnetisierung leicht auftritt.
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Insbesondere, wenn ein Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp als Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp auf der Innenseite des Antriebssystems eines Fahrzeugs verwendet wird, ist es denkbar, dass eine thermische Entmagnetisierung auftritt, wobei die thermische Entmagnetisierung durch eine Umdrehung mit hoher Drehzahl von 10 000 U/min oder mehr hervorgerufen wird, sowie durch eine Hochtemperatur-Umgebung infolge der Wärmeleitung von einem Motor. Dann ist eine Verbesserung der Entmagnetisierungs-Widerstandsfähigkeit unumgänglich. Bei dem Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp, das in dem Patentdokument 1 gezeigt ist, sind Permanentmagnete in das Magnetmaterial des Rotors eingebettet. Da die Permanentmagnete weiter von den Polstücken entfernt sind, entsteht dann das Problem, dass die Magnetkopplungskraft verringert wird und das übertragbare Drehmoment verringert wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das oben erwähnte Problem zu lösen. Die Aufgabe besteht darin, eine Verbesserung der Entmagnetisierungs-Widerstandsfähigkeit und eine Unterdrückung der Verringerung des Übertragungs-Drehmoments zugleich zu erzielen. Außerdem zielt die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung der Betriebs-Performanz bei hoher Drehzahl und in einer Hochtemperatur-Umgebung ab.
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Lösung des Problems
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Das Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp, das gemäß der vorliegenden Erfindung angegeben wird, weist Folgendes auf:
- eine Ringkomponente, die Polstücke aufweist, die in einer Torusform angeordnet sind,
- einen ersten Rotator, der konzentrisch mit der Ringkomponente und auf der Innenseite der Ringkomponente angeordnet ist, eine Mehrzahl von Magnetpolen aufweist, die jeweils mit einem ersten Permanentmagneten versehen sind, und relativ zu den Polstücken rotieren kann, wobei die Mitte der Ringkomponente als Rotationsachse vorgegeben ist, und
- einen zweiten Rotator, der konzentrisch mit der Ringkomponente und auf der Außenseite der Ringkomponente angeordnet ist und eine Mehrzahl von Magnetpolen aufweist, die jeweils mit einem zweiten Permanentmagneten versehen sind und relativ zum Polstück rotieren können, wobei die Mitte der Ringkomponente als Rotationsachse vorgegeben ist,
- wobei auf der Innenseite des ersten Rotators ein erstes Lochteil zum Aufnehmen des ersten Permanentmagneten angeordnet ist, der eine Neigung mit einem vorbestimmten Winkel bezogen auf ein Liniensegment aufweist, das ein Magnetpolzentrum zeigt, und zwar bei Betrachtung von der Rotationsachse.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Während die Verbesserung der Entmagnetisierungs-Widerstandsfähigkeit der Permanentmagnete erzielt wird, die das Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp bilden, kann die Verringerung des Übertragungs-Drehmoments unterdrückt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Schnittansicht entlang der Rotationsachse des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 1.
- 2 ist eine Schnittansicht des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 1.
- 3 ist eine teilweise Schnittansicht des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 1.
- 4 ist eine teilweise Schnittansicht des ersten Rotators gemäß Ausführungsform 1.
- 5 ist eine teilweise Schnittansicht des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 2.
- 6 ist eine teilweise Schnittansicht des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 3.
- 7 ist eine teilweise Schnittansicht des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 4.
- 8 ist eine teilweise Schnittansicht des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 5.
- 9 ist eine teilweise Schnittansicht des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 6.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsform 1
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1 ist eine Schnittansicht entlang der Rotationsachse des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 1. Es sei angemerkt, dass gleiche Bezugszeichen in den folgenden Zeichnungen gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen. 1 zeigt die schematische Ausbildung des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp, das die vorliegende Erfindung betrifft. Das Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp, das hier gezeigt ist, ist ein Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp und vom Radialtyp.
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Beim Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp und vom Radialtyp ist Folgendes vorgesehen: ein erster Rotator 1 und ein zweiter Rotator 3, deren Innendurchmesser unterschiedlich sind und die konzentrisch bezüglich des Drehzentrums der ersten Rotationsachse 2 des ersten Rotators 1 sind; Magnetkörper, die jeweils als Polstück bezeichnet werden (nachfolgend als Polstück 4 bezeichnet); und ein Stator 5, der als Ringkomponente durch eine Mehrzahl von Polstücken 4 gebildet ist, die in Torusform angeordnet sind.
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Außerdem ist der erste Rotator 1 auf der Innenseite des Stators 5 angeordnet, d. h. auf der Innenumfangsseite, und der zweite Rotator 3 ist auf der Außenseite des Stators 5 angeordnet, d. h. auf der Außenumfangsseite. Der erste Rotator 1 ist an einer ersten Rotationsachse 2 angebracht, und der zweite Rotator 3 ist an einer zweiten Rotationsachse 6 angebracht. Ein erstes Lager 7 ist zwischen dem ersten Rotator 1 und dem Stator 5 angeordnet, ein zweites Lager 8 ist zwischen dem Stator 5 und dem zweiten Rotator 3 angeordnet, und der erste Rotator 1 und der zweite Rotator 3 sind jeweils so konfiguriert, dass sie unabhängig rotieren.
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2 zeigt die Ausbildung eines Magnetkopplungsbereichs 9, der in 1 gezeigt ist, und ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1. Der Stator 5 weist Folgendes auf: vierundzwanzig Polstücke 4, die aus Magnetmaterialien gebildet sind und in regelmäßigen Intervallen in einem Torus angeordnet sind; und Statorteile 10, die aus nichtleitenden Materialien gebildet sind und die Zwischenräume zwischen den Polstücken 4 füllen, so dass die Polstücke 4 fixiert sind.
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Der erste Rotator 1, der auf der Innendurchmesserseite des Stators 5 angeordnet ist, ist bezüglich der Innendurchmesserseite der Umfangsform des Polstücks 4 über einen ersten magnetfreien Bereich 11 angeordnet. Der erste Rotator 1 wird zu einem Rotor mit kleiner Polzahl, der durch Einbetten von zweiunddreißig ersten Permanentmagneten 102 mit flacher Form auf der Innenseite des ersten Magnetmaterials 101 gebildet wird.
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Das heißt, zwei Permanentmagnete bilden einen Magnetpol. Der zweite Rotator 3, der auf der Außendurchmesserseite des Stators 5 angeordnet ist, ist bezüglich der Außendurchmesserfläche der Umfangsform des Polstücks 4 über einen zweiten magnetfreien Bereich 12 angeordnet. Der zweite Rotator 3 wird zu einem Rotor mit großer Polzahl, der durch Einbetten von zweiunddreißig zweiten Permanentmagneten 302 mit flacher Form im zweiten Magnetmaterial 301 gebildet wird. Das heißt, ein Permanentmagnet bildet einen Magnetpol.
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3 ist eine vergrößerte Ansicht hinsichtlich des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp, das in 2 gezeigt ist, wobei die vergrößerte Ansicht Folgendes enthält: einen Rotor mit kleiner Polzahl, d. h. zwei Magnetpole des ersten Rotators 1; einen Rotor mit großer Polzahl, d. h. vier Magnetpole des zweiten Rotators 3; und einen Stator 5. Was den ersten Permanentmagneten 102 des ersten Rotators 1 betrifft, bilden zwei Permanentmagnete, die aneinander angrenzen, einen Magnetpol. Außerdem ist der erste Permanentmagnet in der Richtung magnetisiert, in der der magnetische Fluss in Richtung des ersten magnetfreien Bereichs 11 weist, und außerdem sind, was den Magnetismus anbelangt, die Magnetisierungsrichtungen so angeordnet, dass sie sich für jeden angrenzenden Magnetpol umkehren.
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Der erste Permanentmagnet 102 hat eine flache Plattenform. In einem Magnetpol befinden sich die Permanentmagnete in einer symmetrischen Anordnung bezüglich des Liniensegments (die gestrichelte Linie in 3), das das Magnetpolzentrum bei Betrachtung von der Mitte der ersten Rotationsachse 2 aus zeigt. Wenn der Winkel, der sich zwischen der Richtung des ersten Permanentmagneten 102 und des Liniensegments (gestrichelte Linie in 3) ergibt, das das Magnetpolzentrum bei Betrachtung von der Mitte der ersten Rotationsachse 2 aus zeigt, als θ vorgegeben ist, ist außerdem der Winkel, der die Relation θ < 90° erfüllt, vorbestimmt.
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Hinsichtlich des zweiten Permanentmagneten 302 des zweiten Rotators 3 bildet ein Permanentmagnet einen Magnetpol. Außerdem ist der zweite Permanentmagnet in der Richtung magnetisiert, in der der magnetische Fluss in Richtung des zweiten magnetfreien Bereichs 12 weist, und außerdem sind die Magnetisierungsrichtungen so angeordnet, dass sie sich für jeden angrenzenden Magnetpol umkehren.
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Was den ersten Permanentmagneten 102 anbelangt, ist ein Permanentmagnet in der Richtung weiter weg von einem magnetfreien Bereich angeordnet, und zwar eher als ein Kreisbogen X der ersten Permanentmagneten 102, die einen Magnetpol des ersten Rotators 1 bilden, wobei der Kreisbogen durch den nächsten Punkt B zum ersten magnetfreien Bereich 11 geht, und hat das Drehzentrum des ersten Rotators 1 (die Mitte der ersten Rotationsachse 2 entspricht diesem) als Ursprung. Mit anderen Worten: Die ersten Permanentmagneten 102 sind eingebettet, und zwar in der Richtung von der Außenumfangsfläche des ersten Rotators 1 aus in Richtung der ersten Rotationsachse 2, statt an der Position des Punkts B.
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Außerdem sind am Endbereich der Longitudinalrichtung des ersten Permanentmagneten 102 des ersten Rotators 1 erste hohle Teile 103 ausgebildet, die einen Kurzschluss des magnetischen Flusses verhindern, und am Endbereich des zweiten Permanentmagneten 302 des zweiten Rotators 3 sind zweite hohle Teile 303 ausgebildet, die einen Kurzschluss des magnetischen Flusses verhindern. Mit anderen Worten: Im ersten Rotator 1 ist das erste Lochteil 104 ausgebildet, das den ersten Permanentmagneten 102 aufnimmt. Zusätzlich verbleibt, was den ersten Permanentmagneten 102 anbelangt, der auf der Innenseite dieses ersten Lochteils 104 aufgenommen ist, ein Freiraum des ersten hohlen Teils 103 am Endbereich. Auf ähnliche Weise hat der zweite Rotator 3 auch eine zweites Lochteil 304, und der zweite Permanentmagnet 302 ist im zweiten Lochteil 304 aufgenommen. Außerdem verbleibt am Endbereich des zweiten Permanentmagneten 302 ein Freiraum des zweiten hohlen Teils 303.
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Die Ausbildung eines Magnetpols des ersten Rotators 1 in 3 ist in der vergrößerten Ansicht in 4 gezeigt. Das erste Lochteil 104 ist ein hohles Teil, das auf der Innenseite des ersten Rotators 1 aufgenommen ist. Das heißt, es wird ein Brückenbereich 105 gebildet, der die Dicke von der Außenumfangsfläche des ersten Rotators 1 zur Innenwandfläche des ersten Lochteils 104 hat. Wie in 4 gezeigt, ist das erste Lochteil 104 auf der Innenseite des Kreisbogens X mit einer Länge Lm ausgebildet. Hier ist die Länge Lm ein Minimalwert zum Verringern bzw. Entspannen der Belastungskonzentration, entsprechend der auf den ersten Permanentmagneten 102 ausgeübten Zentrifugalkraft. Was die Länge des Brückenbereichs 105 in Radialrichtung anbelangt, wird es daher zufriedenstellend sein, wenn diese Länge größer als die Minimallänge Lm ist. In 4 ist der Fall gezeigt, in dem die Länge Lm und die Länge L1 gleich sind.
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Das Ausbilden des Brückenbereichs 105 in der Radialrichtung bedeutet, dass der erste Permanentmagnet 102 des ersten Rotators 1 in der Richtung eingebettet ist, die weiter vom ersten magnetfreien Bereich 11 entfernt ist. Was den zweiten Rotator 3 anbelangt, ist auch in der Relation zwischen dem zweiten Permanentmagneten 302 und dem zweiten magnetfreien Bereich 12 ein Brückenbereich in der Radialrichtung vorhanden. Die Zentrifugalkraft, die auf den zweiten Permanentmagneten 302 ausgeübt wird, wirkt jedoch in Richtung der Außenseite, und zwar vom zweiten magnetfreien Bereich 12 aus. Dadurch kann im zweiten Rotator 3 die Dicke des Brückenbereichs in Radialrichtung so vorgegeben werden, dass sie klein ist.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, ist außerdem der Brückenbereich in Umfangsrichtung durch Magnetmaterialien gebildet, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen und einen Kurzschluss des magnetischen Flusses verhindern und in Freiraum-Bereiche (ein erstes hohles Teil 103 und ein zweites hohles Teil 303) eingeführt sind. Außerdem ist die Breite W1 des Brückenbereichs in Umfangsrichtung des ersten Rotators 1 so vorgegeben, dass sie größer ist als die Breite W2 des Brückenbereichs in Umfangsrichtung des zweiten Rotators 3. Durch diese Konfiguration wird es möglich, ein Verhindern vom Zerstreuen oder Zersetzen von Permanentmagneten, bedingt durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, zu verbessern.
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Gemäß dieser Ausführungsform 1 kann die Entmagnetisierungs-Widerstandsfähigkeit dadurch verbessert werden, dass eine tiefere Einbettungsposition des ersten Permanentmagneten 102 erhalten wird. Außerdem wird die Verringerung des Drehmoments kleiner gemacht, da der erste Permanentmagnet 102 auf der Innenseite des ersten Rotators aufgenommen ist, wo der erste Permanentmagnet mit dem vorbestimmten Winkel geneigt bzw. gekippt ist, und zwar bezüglich des Liniensegments, das das Magnetpolzentrum zeigt, und zwar bei Betrachtung von der ersten Rotationsachse 2 aus.
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Das heißt, die verwendete Menge von Permanentmagneten, die einen Magnetpol des ersten Rotators 1 bilden, wird erhöht, was dazu beiträgt, eine Verringerung des Drehmoments zu unterdrücken. Außerdem werden Permanentmagnete mit einer flachen Plattenform verwendet, und die Relation bezüglich des Winkels θ wird so getroffen, dass sie die Relation θ < 90° erfüllt, wobei der Winkel θ zwischen der Richtung des flachen Plattenmagneten und dem Liniensegment gebildet wird, das das Magnetpolzentrum zeigt, und zwar bei Betrachtung vom Rotationsachsen-Zentrum aus. Dadurch wird es möglich, Magnete mit einer flachen Plattenform bei geringen Herstellungskosten zu verwenden, während der Ausnutzungswert des Magneten erhöht wird, und es kann erwartet werden, dass die Herstellungskosten niedrig gehalten werden.
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Ausführungsform 2
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5 ist eine teilweise Schnittansicht, die die Ausbildung des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Bei dieser Ausführungsform 2 ist die Anordnung des zweiten Permanentmagneten 302 des zweiten Rotators 3 gemäß Ausführungsform 1 geändert. Wie in dieser 5 gezeigt, sind zweite Permanentmagneten 302 so eingebettet, dass sie eine Magnetisierung in Umfangsrichtung haben. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1. Eine Mehrzahl von zweiten Permanentmagneten 302 sind so angeordnet, dass die Magnetisierungsrichtung die Umfangsrichtung des zweiten Rotators 3 annehmen kann.
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Dadurch wird ein Magnetpfad ausgebildet, der den magnetischen Fluss auf dem zweiten magnetfreien Bereich 12 ausbildet. Durch diese Konfiguration wird die Ausnutzungsrate für den magnetischen Fluss verbessert, und außerdem wird der Abstand zum angrenzenden Permanentmagneten verbessert. Da ein Permanentmagnet mit einem großen Volumen verwendet werden kann, kann dadurch der Anstieg des Ausnutzungswerts der Magnete frei vorgegeben werden, und die Flexibilität des Designs kann verbessert werden.
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Ausführungsform 3
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6 ist eine teilweise Schnittansicht, die die Ausbildung des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 3 zeigt. In dieser Ausführungsform 3 ist der zweite Permanentmagnet 302 des zweiten Rotators 3 gemäß Ausführungsform 1 geändert. In den zweiten Permanentmagneten 302 des zweiten Rotators 3 wird eine Konfiguration verwendet, bei der zwei Permanentmagnete pro Magnetpol verwendet werden.
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Außerdem sind zwei zweite Permanentmagnete 302, die einen Magnetpol bilden, beide in der Richtung des zweiten magnetfreien Bereichs 12 magnetisiert, und angrenzende Magnetpole haben umgekehrte Magnetisierungsrichtungen. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1. Der Magnet-Ausnutzungswert der zweiten Permanentmagneten 302 des zweiten Rotators 3 kann erhöht werden, wie beim ersten Rotator 1. Außerdem wird auch eine Verbesserung der Entmagnetisierungs-Widerstandsfähigkeit der zweiten Permanentmagneten 302 des zweiten Rotators 3 erzielt.
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Ausführungsform 4
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7 ist eine teilweise Schnittansicht, die die Ausbildung des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 4 zeigt. Im ersten Permanentmagneten 102 des ersten Rotators 1 wird eine Konfiguration verwendet, bei der jeder Magnetpol einen Magneten aufweist. Außerdem hat der erste Permanentmagnet eine Struktur, bei der er nahe dem Zentrum eines Magnetpols einen Biegungsbereich 106 in Richtung der Richtung weiter weg vom ersten magnetfreien Bereich 11 aufweist.
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Mit dieser Konfiguration des Biegungsbereichs 106 kann die gleiche Wirkung wie bei der Ausführungsform 1 erzielt werden, während die Anzahl der verwendeten Permanentmagneten klein gehalten wird. Als Permanentmagnet-Material des ersten Rotors 1 kann ein Verbindungsmagnet mit einem hohen Design-Freiheitsgrad verwendet werden. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1. Außerdem kann eine synergistische Wirkung erwartet werden, indem die Konfiguration des ersten Rotors 1 in Kombination mit der Konfiguration des zweiten Rotors 3 gemäß Ausführungsform 2 oder Ausführungsform 3 durchgeführt wird.
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Ausführungsform 5
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8 ist eine teilweise Schnittansicht, die die Ausbildung des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 5 zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird bei der ersten Permanentmagneten 102 des ersten Rotators 1 eine Konfiguration verwendet, bei der jeder Magnetpol drei Magnete mit flacher Plattenform aufweist. Unter diesen sind zwei Magnete symmetrisch eingebettet, und zwar unter einem Winkel unterhalb von 90° bezogen auf ein Magnetpolzentrum, und ein verbleibender Magnet ist eingebettet, und zwar senkrecht und zugleich symmetrisch bezogen auf das Magnetpolzentrum.
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Was die ersten Permanentmagnete 102 des ersten Rotators 1 anbelangt, ist jeder von diesen in Richtung der Kurzseite des Magnets mit flacher Plattenform magnetisiert, und deren angrenzende Magnetisierungsrichtungen sind zueinander umgekehrt. Wenn der Winkel, der zwischen der Richtung jedes flachen Plattenmagneten und dem Liniensegment (der gestrichelten Linie C in der Zeichnung) ausgebildet wird, das das Magnetpolzentrum angibt, und zwar bei Betrachtung vom Rotationsachsen-Zentrum aus, als θ vorgegeben ist, erfüllen zwei Magnete die Relation θ < 90°, und ein verbleibender Magnet erfüllt die Relation θ = 90°, und außerdem ist er so eingebettet, dass er symmetrisch zu dem Liniensegment wird, das das Magnetpolzentrum angibt.
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Durch diese Konfiguration kann der Magnetmaterial-Bereich zwischen dem ersten Permanentmagneten 102 des ersten Rotators 1 und dem ersten magnetfreien Bereich 11 weiter ausgedehnt werden, und es können eine weitere Verbesserung der Entmagnetisierungs-Widerstandsfähigkeit und eine Verringerung von Verlusten durch Wirbelströme erzielt werden. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1. Außerdem kann eine synergistische Wirkung erwartet werden, indem die Konfiguration des ersten Rotors 1 in Kombination mit der Konfiguration des zweiten Rotors 3 gemäß Ausführungsform 2 oder Ausführungsform 3 durchgeführt wird.
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Ausführungsform 6
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9 ist eine teilweise Schnittansicht, die die Ausbildung des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp gemäß Ausführungsform 6 zeigt. Bei dieser Ausführungsform 6 ist das Polstück 4 so konfiguriert, dass es mit einer gewissen externen Kraft gedreht wird, und außerdem ist der zweite Rotator 3 fixiert. Da der zweite Rotator 3 nicht rotiert, wird hierdurch entschieden, dass der zweite Rotator als Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite bezeichnet wird.
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Da die Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite fixiert ist, wird es auf diese Weise leicht, dort einen Kühlmechanismus anzubringen, und das Risiko einer thermischen Entmagnetisierung der Magnete kann verringert werden. Während die Permanentmagnete des ersten Rotators 1 sechs Pole haben, hat die Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite zweiundzwanzig Pole. Was das Polstück 4 anbelangt, sind vierzehn Stücke enthalten. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei der Ausführungsform 1.
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Wenn die Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite auf diese Weise fixiert ist, wird aus dem Prinzip des Magnetgetriebes vom Magnetfluss-Modulationstyp die folgende Gleichung erhalten: (Drehzahl-Verringerungsverhältnis) = (Anzahl von Polstücken 4) / (Polzahl des ersten Rotators 1). Das heißt, das Drehzahl-Verringerungsverhältnis gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt 14/3 = 4,67, und es kann einen größeren Wert erzielen, statt des Drehzahl-Verringerungsverhältnisses 22/6 = 3,67, was zu dem Fall gehört, in dem die Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite in Rotation ist und das Polstück 4 fixiert ist.
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Außerdem wird das Verhältnis der Polzahl des ersten Rotators 1 zur Polzahl der Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite keine Ganzzahl, und sie wird als ein unkürzbarer Bruch dargestellt. Zu dieser Zeit wird aus dem Prinzip von Magnetgetrieben der Grad des Rastmoments infolge der Interaktion der magnetomotorischen Kraft zwischen dem ersten Rotator 1 und der Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite als das kleinste gemeinsame Vielfache der Polzahl des ersten Rotators 1 und der Polzahl der Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite ausgedrückt.
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Daraus ist Folgendes ersichtlich: Wenn das Verhältnis der Polzahlen als ein unkürzbarer Bruch ausgedrückt wird, wird der Grad des Rastmoments groß (beispielsweise gilt in der vorliegenden Ausführungsform Folgendes: Die Polzahlen haben den größten gemeinsamen Teiler GCD (6, 22) = 2, und der Grad des Rastmoments ist das kleinste gemeinsame Vielfache LCM (6, 22) = 66.
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Im Gegensatz dazu gilt im vorherigen Beispiel Folgendes: Die Polzahlen haben den größten gemeinsamen Teiler GCD (6, 24) = 6, und der Grad des Rastmoments ist LCM (6, 24) = 24), verglichen mit dem Fall, in dem die Polzahlen die Kombination der Polzahlen sind, die nahe dem Verhältnis der Polzahlen sind und als Ganzzahl ausgedrückt werden (beispielsweise wird in dem Fall, in dem die Polzahl der Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite als vierundzwanzig vorgegeben ist und die Polzahl des ersten Rotators 1 als sechs vorgegeben ist, das Verhältnis der Polzahlen 24/6 = 4), da die Polzahl des ersten Rotators 1 und die Polzahl der Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite kein gemeinsames Maß haben, das größer als zwei ist.
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Was das Rastmoment anbelangt, gilt Folgendes: Da der Grad groß ist, wird die Amplitude im Allgemeinen klein. Dadurch können - wie in der vorliegenden Ausführungsform - wenn die Zahl, die als ein unkürzbarer Bruch ausgedrückt wird und keine Ganzzahl wird, als das Verhältnis der Polzahl des ersten Rotators 1 zur Polzahl der Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite gewählt wird, die Vibration und die Störungen infolge des Rastmoments verringert werden.
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Das heißt, wenn der größte gemeinsame Teiler der Polzahl des ersten Rotators und der Polzahl des zweiten Rotators zwei beträgt, kann das Rastmoment klein gemacht werden. Außerdem bedeutet die Tatsache, dass der Grad des Rastmoments groß ist, dass der Grad der Variation der magnetischen Energie groß ist, d. h. die äußere Eindringtiefe des harmonischen magnetischen Flusses, der das Eisenkernmaterial infolge des Skin-Effekts durchdringt, wird klein. Dadurch kann der Wert des harmonischen magnetischen Flusses, der einen Magneten über den Eisenkern passiert, verringert werden, und die Entmagnetisierungs-Widerstandsfähigkeit kann durch die synergistische Wirkung mit dem Einbetten des Permanentmagneten in den Eisenkern verbessert werden.
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Es sei angemerkt, dass in den obigen Ausführungsformen 1 bis 5 der Fall gezeigt ist, in dem die Anzahl von Magnetpolen des ersten Rotators 1 sechzehn Pole beträgt, die Anzahl von Magnetpolen des zweiten Rotators 3 zweiunddreißig Pole beträgt und das Polstück 4 vierundzwanzig ist. Eine ähnliche Wirkung wird jedoch auch in dem Fall erzielt, in dem die Kombination aus Polzahl und Anzahl des Polstücks 4 von diesem Beispiel verschieden ist. Auf ähnliche Weise ist bei der Ausführungsform 6 der Fall gezeigt, in dem die Anzahl von Magnetpolen des ersten Rotators 1 sechs Pole beträgt und die Anzahl von Magnetpolen des zweiten Rotators 3 zweiundzwanzig Pole beträgt und die Anzahl des Polstücks 4 vierzehn beträgt.
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Die gleiche Wirkung wird jedoch sogar in einem Fall erzielt, in dem das Verhältnis der Polzahl des ersten Rotators 1 zur Polzahl der Magnetpol-Struktur 31 auf der Außenseite nicht eine Ganzzahl wird und als ein unkürzbarer Bruch ausgedrückt wird, und außerdem ist die Kombination aus der Polzahl und der Anzahl des Polstücks 4 von diesem Fall verschieden. Obwohl in den obigen Ausführungsformen der Fall gezeigt ist, in dem die Anzahl von Magneten pro einem Magnetpol eins, zwei und drei beträgt, wird außerdem die gleiche Wirkung auch in dem Fall von vier oder mehr Magneten erhalten.
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Außerdem ist in den obigen Ausführungsformen 1 bis 5 der Fall gezeigt, in dem die Ringkomponente durch das Polstück 4 als ein Stator angeordnet ist und an diesem Stator ein Rotor mit kleiner Polzahl als der erste Rotator 1 auf der Innendurchmesserseite angeordnet ist und ein Rotor mit großer Polzahl als der zweite Rotator 3 auf der Außendurchmesserseite angeordnet ist. Die gleiche Wirkung kann jedoch auch erzielt werden, wenn der Rotor mit kleiner Polzahl auf der Außendurchmesserseite angeordnet ist und der Rotor mit großer Polzahl auf der Innendurchmesserseite angeordnet ist. Außerdem ist in den obigen Ausführungsformen 1 bis 5 der Fall gezeigt, in dem ein Rotor mit kleiner Polzahl und ein Rotor mit großer Polzahl, die Permanentmagneten aufweisen, frei rotierbar sind und außerdem das Polstück 4 fixiert ist.
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Es ist jedoch auch zulässig, dass das Polstück 4 so konfiguriert ist, dass es von einer gewissen externen Kraft gedreht wird, wie bei der Ausführungsform 6. In diesem Fall kann - wenn die Umlaufdrehzahl-Relation zwischen den zwei Rotoren auf der Innenseite und der Außenseite und die Ringkomponente von Polstücken vorgegeben wird, die Relation von mechanischen Planetengetrieben erzielt werden. Außerdem kann der Rotor mit kleiner Polzahl oder der Rotor mit großer Polzahl fixiert sein.
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Ein beispielhafter Fall, in dem ein Magnetpol des zweiten Rotators 3 durch zwei Permanentmagnete gebildet wird, die in der Reihenfolge in der Radialrichtung gesetzt werden, wird bei der Ausführungsform 3 erläutert. Eine Kombination der Verwendung von zwei oder mehr Permanentmagneten und der Anordnung in der Achsenrichtung kann jedoch eine Ausführungsform bilden. Wenn zwei oder mehr Permanentmagnete verwendet werden, werden z. B. Permanentmagnete mit einer flachen Plattenform verwendet, die Standardprodukte konstanter Größe sind. Durch Kombinieren dieser Magnete in der Radialrichtung und auch in der Achsenrichtung wird ein erstes Lochteil zum Einbetten eines Magneten entworfen, so dass ein Magnetpol ausgebildet werden kann.
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Dadurch kann zusätzlich zur obigen Wirkung die Wirkung erzielt werden, dass die Herstellungskosten niedrig gehalten werden. Die vorliegende Wirkung wird beachtenswert, wenn das Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp insbesondere ein Multipol-Magnetgetriebe oder ein Magnetgetriebe mit Hochdrehzahl-Verringerungsverhältnis bildet, beispielsweise wenn das Magnetgetriebe für den Verlangsamungsmechnismus eines Hauptmotors für eine zur Fahrzeug-Verwendung eingesetzt wird.
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Außerdem ist in den obigen Ausführungsformen nur gezeigt, wenn die Magnetstruktur pro Pol symmetrisch bezüglich des Zentrums der Magnetpole ist. Eine asymmetrische Magnetstruktur ist jedoch auch bezogen auf das Zentrum der Magnetpole zulässig, und die gleiche Wirkung kann auch dann erzielt werden, wenn die Magnetstruktur Eigenschaften aufweist, die in der Rotationsrichtung verschieden sind. Außerdem ist in den obigen Ausführungsformen der Fall gezeigt, in dem das Magnetgetriebe vom Magnetfluss-Modulationstyp und vom Radialtyp verwendet wird, dessen magnetfreier Bereich parallel zur Rotationsachse ist. Die gleiche Wirkung kann jedoch auch erzielt werden, wenn ein Axialtyp verwendet wird, dessen magnetfreier Bereich senkrecht zur Rotationsachse ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung oben in Form von verschiedenartigen beispielhaften Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben ist, versteht es sich, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die bei einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, in deren Anwendbarkeit nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt sind, bei der sie beschrieben sind, sondern stattdessen - allein oder in verschiedenen Kombinationen - mit einer oder mehreren der Ausführungsformen angewendet werden können.
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Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen ersonnen werden können, die nicht beispielhaft beschrieben wurden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann mindestens eine der Komponenten modifiziert, hinzugefügt oder weggelassen werden. Zumindest eine der Komponenten, die in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben ist, kann ausgewählt werden und mit den Komponenten kombiniert werden, die bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform erläutert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Rotator
- 2
- erste Rotationsachse
- 3
- zweiter Rotator
- 4
- Polstück
- 5
- Stator
- 6
- zweite Rotationsachse
- 7
- erstes Lager
- 8
- zweites Lager
- 9
- Magnetkopplungsbereich
- 10
- Statorteil
- 11
- erster magnetfreier Bereich
- 12
- zweiter magnetfreier Bereich
- 31
- Magnetpol-Struktur auf der Außenseite
- 101
- erstes Magnetmaterial
- 102
- erster Permanentmagnet
- 103
- erstes hohles Teil
- 104
- erstes Lochteil
- 105
- Brückenbereich
- 106
- Biegungsbereich
- 301
- zweites Magnetmaterial
- 302
- zweiter Permanentmagnet
- 303
- zweites hohles Teil
- 304
- zweites Lochteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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