JP7413042B2 - 外径側磁石界磁及び磁気歯車 - Google Patents

Description

本開示は、外径側磁石界磁及び該外径側磁石界磁を備えた磁気歯車に関する。

歯車装置の一種として、磁石の吸引力及び反発力を利用し、非接触でトルクや運動を伝達することにより、歯の接触により生じる摩耗、振動、騒音等の問題を回避できるようにした磁気歯車がある。この磁気歯車のうち磁束変調型（高調波型）磁気歯車は、同心円状（同軸）に配置された内周側の磁石界磁および外周側の磁石界磁と、これら２つの磁石界磁の間にそれぞれ間隙（エアギャップ）を設けつつ配置され、周方向に交互に配列される複数の磁極片（ポールピース）および複数の非磁性体を有する磁極片装置とを備えている（特許文献１～２参照）。そして、上記の２つの磁石界磁の有する磁石の磁束が上記の各磁極片により変調されることで高調波磁束が生じ、この高調波磁束に上記の２つの磁石界磁がそれぞれ同期することで、磁束変調型磁気歯車は動作する。

例えばこの磁束変調型磁気歯車とモータとを一体化した磁気ギアードモータでは、上記の外周側の磁石界磁を固定してステータとして機能させると共に、上記の内周側の磁石界磁を高速ロータ、上記の磁極片装置を低速ロータとして機能させる。そして、コイルの起磁力により高速ロータを回転させることで、減速比に従って低速ロータが回転するようになっている。なお、磁気ギアードモータとしては、高速ロータとステータに永久磁石を設置したタイプのものや、高速ロータにのみ永久磁石を設置したタイプのものなどが知られている。

米国特許第９４２５６５５号明細書 特許第５２８６３７３号公報

上記の外径側磁石界磁にコイルが設置された磁気歯車を用いる磁気ギアードモータや発電機などでは、外径側磁石界磁が有する複数の磁極対（以下、ステータ磁石）はコイルに近接した位置にあり、コイルで生じる熱の影響を受ける。また、ステータ磁石は、上記の磁極片装置が有する複数の磁極片にも近接しており、この磁極片での鉄損などによる熱の影響も受ける。ここで、磁極片装置と、これに径方向の外側および内側でそれぞれ隣接（対向）する２つの磁石界磁との間のエアギャップには、通常、冷却媒体（例えば空気）を供給するなどして積極的な除熱が図られる。

しかしながら、通常、ステータ磁石の温度許容値（温度スペック）はコイルのものよりも厳しい。また、エアギャップに供給された冷却媒体は、エアギャップを軸方向に沿って流されるため、エアギャップが軸方向に長いほど冷却媒体の温度が流れるに従って上昇してしまい、下流側であるほど冷却性能が低下する。このため、コイルの温度が温度許容値内にあり、余裕があるにも関わらずステータ磁石の温度がスペックオーバーとなってしまう虞がある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、磁極対に対する冷却能力の向上が図られた磁気歯車の外径側磁石界磁を提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一実施形態に係る外径側磁石界磁は、
内径側磁石界磁の外周側に周方向に沿って配置される複数の磁極片の外周側に配置される磁気歯車の外径側磁石界磁であって、
前記複数の磁極片の外周側に周方向に沿って配置される複数の磁極対と、
前記複数の磁極対を外周側から支持する支持部材と、
前記支持部材に設置されるコイルと、を備え、
前記支持部材は、
ヨーク部と、
前記ヨーク部から径方向内側に突出するティース部であって、前記コイルが巻回される鉄心部を有するティース部と、
前記ティース部の径方向内側部より周方向に延在する爪部と、を含み、
前記爪部の外周面と前記コイルの径方向内側の端面との間には空間が設けられている。

本発明の少なくとも一実施形態に係る磁気歯車は、
上記の外径側磁石界磁と、
前記外径側磁石界磁に対して内径側に配置される内径側磁石界磁と、
前記外径側磁石界磁と前記内径側磁石界磁との間に周方向に沿って配置される複数の磁極片と、を備える。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、磁極対に対する冷却能力の向上が図られた磁気歯車の外径側磁石界磁が提供される。

本発明の一実施形態に係る磁気歯車を径方向に沿った断面図である。 図１に示す磁気歯車の一部拡大図である。 本発明の一実施形態に係る磁気歯車の軸方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る外径側磁石界磁の一部を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る外径側磁石界磁の一部を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る外径側磁石界磁の一部を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る外径側磁石界磁の一部を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る外径側磁石界磁の一部を模式的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（磁気歯車の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気歯車９の径方向ｃに沿った断面図である。図２は、図１に示す磁気歯車９の断面の一部拡大図である。図３は、本発明の一実施形態に係る磁気歯車９の軸方向ｂに沿った断面図である。なお、以下では、磁気歯車９（磁極片装置５）の回転方向に沿った方向を周方向ａ、磁気歯車９の回転軸に沿った方向を軸方向ｂ、上記の周方向ａおよび軸方向ｂに直交する方向（半径方向）を径方向ｃとして説明する。

磁気歯車９は、磁石による吸引力および反発力を利用して、非接触でトルクを伝達する機構を有する装置である。図１～図３に示す磁気歯車９は、磁束変調型（高調波型）であり、図示されるように、全体として円筒状（環状。以下同様）の形状を有する外径側磁石界磁１（アウターロータ）と、全体として円筒状あるいは円柱状の形状を有する内径側磁石界磁７（インナーロータ）と、全体として円筒状の形状を有する磁極片装置５（センターロータ）とを有している。そして、外径側磁石界磁１と内径側磁石界磁７との間に磁極片装置５が配置されるように、これらが同一の軸線ｌ（同軸）上に、互いに径方向ｃに一定距離の間隔（エアギャップＧ）を空けて配置された構造を有する。すなわち、外径側磁石界磁１は、内径側磁石界磁７に対して径方向外側（外径側）に配置される。また、磁極片装置５は、内径側磁石界磁７と外径側磁石界磁１との間に配置される。そして、これらの外径側磁石界磁１、内径側磁石界磁７及び磁極片装置５は同心状に配置される。

また、上記の外径側磁石界磁１および内径側磁石界磁７は、図２に示すように、磁気歯車９の径方向ｃに沿って切断した断面（以下、径方向断面）において円周上に間隔（等間隔）を置いて配置された複数のＮ極およびＳ極で構成される永久磁石などの磁極対（２、７１）を有している。具体的には、外径側磁石界磁１は、複数の磁極対２と、この複数の磁極対２を支持する支持部材３とを有している。そして、外径側磁石界磁１の円筒状の内周面には、複数の磁極対２が、磁極が径方向ｃを向く状態で、かつ周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に入れ替わるようにしてその全周に渡って設置される。同様に、上記の内径側磁石界磁７は、複数の内径磁極対７１と、この複数の内径磁極対７１を支持する円柱状の内径支持部材７２とを有している。そして、内径側磁石界磁７の円筒状の外周面には、複数の内径磁極対７１が、上記と同様に周方向ａに沿ってその全周に渡って設置される。また、磁極片装置５は、周方向ａの全周に渡って互いに間隔（等間隔）を置いて配置された複数の磁極片５１（ポールピース）を有する。そして、例えば内径側磁石界磁７を回転させると、内径側磁石界磁７の磁束が磁極片装置５の磁極片５１により変調され、変調された磁場と外径側磁石界磁１の作用により磁極片装置５に回転トルクが生じる。

なお、上記の磁極片装置５は、例えば図２に示すように、上記の複数の磁極片５１を挟むようにして径方向ｃの外側および内側に配置される外周カバー部材５２および内周カバー部材５３を有しても良い。外周カバー部材５２および内周カバー部材５３は、それぞれ円筒状の形状を有する部材であり、内周カバー部材５３の径は外周カバー部材５２の径よりも小さい。このため、外周カバー部材５２の内側に内周カバー部材５３を同軸で配置すると、外周カバー部材５２の内周面と内周カバー部材５３の外周面との間に全周にわたって円筒状の空間が形成される。そして、この円筒状の空間に、複数の長尺の磁極片５１が、その各々の長手方向が軸方向ｂに沿う向きで、周方向ａに間隔を置いて配置される。この際、複数の磁極片５１の各々の間（隣接間空間５４）は、空間であっても良いし、非磁性体が設置されても良い。ただし、磁極片装置５は、上記の２つのカバー部材を有していなくても良く、複数の磁極片５１の各々の間に設置された非磁性体を含んで構成されても良い。

図１～図３に示す実施形態では、磁気歯車９（磁束変調型磁気歯車）は、モータと一体化されることで、磁気ギアードモータを構成している。より詳細には、この磁気ギアードモータにおいては、外径側磁石界磁１に複数のコイル４（図２参照）を設置してステータ（固定子）とし、コイル４の起磁力により内径側磁石界磁７（高速ロータ）を回転させる。これによって、内径側磁石界磁７の有する内径磁極対７１の極対数に対する外径側磁石界磁１の有する磁極対２の極対数の比で定まる減速比に従って、磁極片装置５（低速ロータ）が回転するようになっている。

なお、この磁気歯車９は、磁束変調型磁気歯車と発電機とを一体化した磁気ギアード発電機にも適用可能である。磁気ギアード発電機は、高速ロータの回転に伴って低速ロータが回転する点が磁気ギアードモータと異なるが、低速ロータ、高速ロータ、及びステータの構成については、磁気ギアードモータと同様である。

また、磁気ギアードモータには、動作時に生じる熱から上記の構成要素を保護するために例えば空気や水などの冷却媒体Ｃが供給される。図１～図３に示す実施形態では、図３に示すように、内径側磁石界磁７と磁極片装置５との間、および、外径側磁石界磁１と磁極片装置５との間にそれぞれエアギャップＧが形成されている。そして、これらの円筒状のエアギャップＧには、それぞれ、一端側から他端側に向かって流れるように冷却媒体Ｃとして供給されるようになっている。また、外径側磁石界磁１とその外周側に位置するハウジングＨとの間に形成される間隙に対しても冷却媒体Ｃが同様に供給されるようになっている。なお、上記の外径側磁石界磁１とハウジングＨとの間の間隙には、空気などの気体を供給しても良いし、水冷管を設置し、この水冷管に冷却水などを流通させても良い。

上述した構成を有する磁気歯車９（磁束変調型磁気歯車）において、上述した外径側磁石界磁１は、外径側磁石界磁にコイルが設置されたタイプの磁気歯車９では、外径側磁石界磁１が有する複数の磁極対２（以下、ステータ磁石）は、近接して配置されたコイル４や磁極片装置５（複数の磁極片５１）などから生じる熱の影響を受ける。しかしながら、例えばステータ磁石の温度許容値の上限が１１０℃であり、コイルのそれが１８０℃などというように、ステータ磁石の温度許容値はコイル４のものよりも厳しい。また、エアギャップＧに供給された冷却媒体Ｃは、エアギャップＧを軸方向ｂに沿って流れるため、エアギャップＧが軸方向ｂに長いほど冷却媒体Ｃの温度が流れるに従って上昇してしまい、下流側であるほど冷却性能が低下する。このため、エアギャップＧに冷却媒体Ｃを供給して冷却を行ったとしても、コイル４の温度が温度許容値内で余裕があるにも関わらずステータ磁石の温度がスペックオーバーとなってしまう虞がある。そこで、外径側磁石界磁１を次のように構成した。

（外径側磁石界磁１の共通構成）
以下、外径側磁石界磁１について、図２および図４～図８を用いて詳細に説明する。
図４～図８は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る外径側磁石界磁１の一部を模式的に示す断面図である。

上述したように、外径側磁石界磁１は、円筒状の内径側磁石界磁７の外周側に周方向ａに沿って配置される複数の磁極片５１（磁極片装置５）のさらに外周側に配置される磁石界磁（ステータ部材）である。図２および図４～図８に示すように、外径側磁石界磁１は、複数の磁極片５１を有する磁極片装置５の外周側に周方向ａに沿って配置（環状に配置）される複数の磁極対２と、これら複数の磁極対２を外周側から支持する支持部材３と、この支持部材３に設置されるコイル４と、を備える。

より詳細には、上記の支持部材３は、全体として円筒状の形状を有するヨーク部３１と、このヨーク部３１から径方向内側に突出すると共に、コイル４が巻回される鉄心部３２ｐを有するティース部３２と、このティース部３２から周方向ａの両側にそれぞれ延在する爪部３３と、を含んでいる。そして、支持部材３の内周面３ｓは、ティース部３２および爪部３３の各々の内周面により形成されており、この内周面３ｓに複数の磁極対２が保持されている。

具体的には、図２および図４～図８に示す実施形態では、図４～図８に示すように、支持部材３は、その内周面３ｓから径方向内側に突出する複数の突出部３４を有している。この突出部３４は、軸方向ｂに沿って連続あるいは離散して設けられていても良い。そして、各磁極対２は、複数の突出部３４のうちの隣り合う２つの突出部３４の間のいずれかに嵌め込まれることで、支持（保持）されている。
（第１実施形態）

上述した構成を備える外径側磁石界磁１において、幾つかの実施形態では、図２、図４～図５に示すように、上記の爪部３３の径方向外側を向く表面（外周面３３ｓ）と、上記のコイル４の径方向内側を向く端部の表面（端面４ｓ）との間には空間（コイル端空間Ｓｃ）が設けられている。このコイル端空間Ｓｃは、幾つかの実施形態では、図示されるように、爪部３３の外周面３３ｓの全域にわたって設けられても良い。図２、図４～図５に示す実施形態では、図示されるように、径方向断面視において、コイル４は、周方向ａを向く面であって支持部材３（鉄心部３２ｐ）と対面する内面４ｉで囲まれる内側空間に爪部３３の外周面３３ｓが入ることのないように、爪部３３から離されて設置されている。これにより、爪部３３の外周面３３ｓの全域にわたって、コイル４の上記の端面４ｓが離間されている。

ただし、本実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、図４の破線で示すように、径方向断面視においてコイル４の上記の内側空間に爪部３３の外周面３３ｓの一部が収まるように爪部３３に設置されているなど、爪部３３の外周面３３ｓの一部のみがコイル４の上記の端面４ｓから離間されていても良い。例えば、図４の破線は、径方向断面視において、コイル４の内側空間には、爪部３３の根本から外周面の径方向ｃの長さの中央付近までの部分が収まっている。

上記の構成によれば、外径側磁石界磁１は、複数の磁極対２と、この複数の磁極対２（ステータ磁石）の支持部材３とを備えており、支持部材３が有する爪部３３の外周面３３ｓとコイル４の径方向内側を向く端面４ｓとの間には空間（コイル端空間Ｓｃ）が設けられている。これによって、コイル４と爪部３３との接触面積を低減あるいは無くすことができ、コイル４→爪部３３→磁極対２という経路で伝わる伝熱量を抑制することができる。言い換えると、主な伝熱経路がコイル４→ティース部３２（鉄心部３２ｐ）→爪部３３→磁極対２となるため、コイル４と磁極対２との間の熱伝導抵抗が大きくなり、コイル４から磁極対２へ伝わる伝熱量を低減することができる。また、冷却媒体Ｃが上記の空間を流れることができるようになるので、コイル４および支持部材３における冷却媒体Ｃに接する面（冷却面）を増大させることができ、外径側磁石界磁１をより冷却し易い構造にすることができる。よって、外径側磁石界磁１の磁極対２の温度が上限値を超えて上昇するような事態をより確実に防止することが可能になるなど、信頼性が向上された外径側磁石界磁１を提供することができる。

上述した実施形態において、幾つかの実施形態では、図４～図５に示すように、上述したヨーク部３１と支持部材３の内周面３ｓとの間に周囲よりも熱伝導率が小さい低熱伝導層Ｌが形成されても良い。上記のコイル４と上記の複数の磁極対２とは支持部材３を介して接続されているため、支持部材３を介して、コイル４と複数の磁極対２との間で熱が伝達される。そこで、支持部材３における上記の間に、この熱の伝達経路に交差するように低熱伝導層Ｌを設ける。換言すれば、コイル４と複数の磁極対２との間で伝達される熱が低熱伝導層Ｌを必ず通過するように、低熱伝導層Ｌを支持部材３に対して設ける。

図４～図５に示す実施形態では、鉄心部３２ｐを含むように低熱伝導層Ｌが形成されている。より詳細には、低熱伝導層Ｌは、鉄心部３２ｐの表面における、コイル４の内側空間（前述）に収容されていない位置同士を結ぶように設けられている。これによって、低熱伝導層Ｌの面積が小さくなるように図ることが可能となる。

ただし、この実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、鉄心部３２ｐ以外に低熱伝導層Ｌが設けられても良い。具体的には、低熱伝導層Ｌを、ティース部３２における鉄心部３２ｐを含む部分あるいは鉄心部３２ｐ以外を含む部分と爪部３３との両方に渡って設けても良い。例えば、図４の破線のようにコイル４が設置されている場合には、低熱伝導層Ｌは、爪部３３におけるコイル端空間Ｓｃを形成する外周面３３ｓを結ぶように設けられる。

上記の構成によれば、コイル４と各磁極対２との間の熱経路上には、低熱伝導層Ｌが設けられている。これによって、支持部材３を介したコイル４の熱が磁極対２に伝わりにくくすることができ、温度許容値が相対的に緩やかなコイル４よりも、温度許容値が相対的に厳しい磁極対２を優先して保護することで、外径側磁石界磁１の磁極対２の熱に対する保護をより確実に行うことができる。

上述した低熱伝導層Ｌは、支持部材３を例えば２つなどの複数に分割し、その接合面に形成しても良い。具体的には、幾つかの実施形態では、図４～図５に示すように、支持部材３は、少なくとも上記のヨーク部３１を有する外周側支持部材３ａと、この外周側支持部材３ａの内周側に支持される内周側支持部材３ｂであって、少なくとも爪部３３の一部を有する内周側支持部材３ｂと、を接合して構成するようになっていても良い。この場合において、低熱伝導層Ｌは、上記の外周側支持部材３ａと上記の内周側支持部材３ｂとの間に形成される。

図４～図５に示す実施形態では、支持部材３は、鉄心部３２ｐにおけるコイル４の内側空間（前述）に収容されていない位置で２つに分割された外周側支持部材３ａと内周側支持部材３ｂとを接合して形成されている。
そして、図４に示す実施形態では、外周側支持部材３ａと内周側支持部材３ｂとが、低熱伝導層Ｌを構成することが可能な接着剤で接合されることで、支持部材３に低熱伝導層Ｌが形成されている。他方、図５に示す実施形態では、外周側支持部材３ａと内周側支持部材３ｂとがそれぞれ嵌合部を有しており、低熱伝導層Ｌを構成することが可能な部材を介在させた状態で嵌合されることで、支持部材３に低熱伝導層Ｌが形成されている。

上記の構成によれば、支持部材３は、外周側支持部材３ａと内周側支持部材３ｂとで形成されており、低熱伝導層Ｌはこれらの接合部の間に設けられる。これによって、外径側磁石界磁１に対して低熱伝導層Ｌを、容易に適切に形成することができる。
（第２実施形態）

また、上述した構成を備える外径側磁石界磁１において、幾つかの実施形態では、図６～図８に示すように、外径側磁石界磁１が有する複数の磁極対２の各々の外周面２ｓと、支持部材３の内周面３ｓにおける、上記の複数の磁極対２の各々の外周面２ｓに対向する対向面３ｃとの間の少なくとも一部には、軸方向ｂに沿った空間（磁石側空間Ｓｍ）が形成されている。この磁石側空間Ｓｍは、外径側磁石界磁１の軸方向ｂの全長に渡って形成されている。

より具体的には、上記の磁石側空間Ｓｍは、幾つかの実施形態では、図６に示すように、支持部材３の対向面３ｃに軸方向ｂに沿って延在する支持部材側凹部３ｄによって形成されても良い。他の幾つかの実施形態では、図７に示すように、上記の磁石側空間Ｓｍは、支持部材３の対向面３ｃに軸方向ｂに沿って延在する磁極対側凹部２ｄによって形成されても良い。その他の幾つかの実施形態では、上記の磁石側空間Ｓｍは、上記の支持部材側凹部３ｄおよび磁極対側凹部２ｄの両方によって形成されても良い。

あるいは、その他の幾つかの実施形態では、図８に示すように、上記の磁石側空間Ｓｍは、支持部材３によって、外径側磁石界磁１の磁極対２が、支持部材３の対向面３ｃ（内周面３ｓ）から周方向ａに亘って一定距離だけ離間して保持されることによって形成されても良い。図８に示す実施形態では、各磁極対２の径方向ｃの長さが、図６～図７のものよりも短くなっている。そして、各磁極対２が、上述したように互いに隣接する２つの突出部３４で保持される際に、磁極片装置５側に寄せた状態で保持されることで、上記の磁石側空間Ｓｍが形成されている。

上記の構成によれば、外径側磁石界磁１の磁極対２（磁石）と、この磁極対２を支持する支持部材３との間に空間（磁石側空間Ｓｍ）を設ける。これによって、コイル４と磁極対２と間の熱伝導抵抗をより大きくすることができ、コイル４から磁極対２へ伝わる伝熱量を低減することができる。また、例えば冷却空気などの冷却媒体Ｃが上記の空間を通るようにすることができるので、外径側磁石界磁１の磁極対２の冷却面を増大させることができ、その冷却能力を向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、外径側磁石界磁１は、上述したコイル端空間Ｓｃおよび磁石側空間Ｓｍを備えても良い。
（付記）

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る外径側磁石界磁（１）は、
内径側磁石界磁（７）の外周側に周方向（ａ）に沿って配置される複数の磁極片（５１）の外周側に配置される磁気歯車（９）の外径側磁石界磁（１）であって、
前記複数の磁極片（５１）の外周側に周方向（ａ）に沿って配置される複数の磁極対（２）と、
前記複数の磁極対（２）を外周側から支持する支持部材（３）と、
前記支持部材（３）に設置されるコイル（４）と、を備え、
前記支持部材（３）は、
ヨーク部（３１）と、
前記ヨーク部（３１）から径方向（ｃ）内側に突出するティース部（３２）であって、前記コイル（４）が巻回される鉄心部（３２ｐ）を有するティース部（３２）と、
前記ティース部（３２）の径方向（ｃ）内側部より周方向（ａ）に延在する爪部（３３）と、を含み、
前記爪部（３３）の外周面と前記コイル（４）の径方向（ｃ）内側の端面との間には空間が設けられている。

上記（１）の構成によれば、外径側磁石界磁（１）は、複数の磁極対（２）（ステータ磁石）と、この複数の磁極対（２）の支持部材（３）とを備えており、支持部材（３）が有する爪部（３３）の外周面とコイル（４）の径方向（ｃ）内側を向く端面との間には空間が設けられている。これによって、コイル（４）と爪部（３３）との接触面積を低減あるいは無くすことができ、コイル（４）→爪部（３３）→磁極対（２）という経路で伝わる伝熱量を抑制することができる。言い換えると、主な伝熱経路がコイル（４）→ティース部（３２）（鉄心部（３２ｐ））→爪部（３３）→磁極対（２）となるため、コイル（４）と磁極対（２）との間の熱伝導抵抗が大きくなり、コイル（４）から磁極対（２）へ伝わる伝熱量を低減することができる。また、冷却媒体（Ｃ）が上記の空間を流れることができるようになるので、コイル（４）および支持部材（３）における冷却媒体（Ｃ）に接する面（冷却面）を増大させることができ、外径側磁石界磁（１）をより冷却し易い構造にすることができる。よって、外径側磁石界磁（１）の磁極対（２）の温度が上限値を超えて上昇するような事態をより確実に防止することが可能になるなど、信頼性が向上された外径側磁石界磁（１）を提供することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ヨーク部（３１）と前記支持部材（３）の内周面との間に周囲よりも熱伝導率が小さい低熱伝導層（Ｌ）が形成される。

上記（２）の構成によれば、コイル（４）と各磁極対（２）との間の熱経路上には、低熱伝導層（Ｌ）が設けられている。これによって、支持部材（３）を介したコイル（４）の熱が磁極対（２）に伝わりにくくすることができ、温度許容値が相対的に緩やかなコイル（４）よりも、温度許容値が相対的に厳しい磁極対（２）を優先しつつ、熱に対する保護することで、外径側磁石界磁（１）の磁極対（２）の熱に対する保護をより確実に行うことができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記支持部材（３）は、
少なくとも前記ヨーク部（３１）を有する外周側支持部材（３ａ）と、
前記外周側支持部材（３ａ）の内周側に支持される内周側支持部材（３ｂ）であって、少なくとも前記爪部（３３）の一部を有する内周側支持部材（３ｂ）と、を含み、
前記低熱伝導層（Ｌ）は、前記外周側支持部材（３ａ）と前記内周側支持部材（３ｂ）との間に形成される。

上記（３）の構成によれば、支持部材（３）は、外周側支持部材（３ａ）と内周側支持部材（３ｂ）とで形成されており、低熱伝導層（Ｌ）はこれらの接合部の間に設けられる。これによって、外径側磁石界磁（１）に対して低熱伝導層（Ｌ）を、容易に適切に形成することができる。

（４）本発明の少なくとも一実施形態に係る外径側磁石界磁（１）は、
内径側磁石界磁（７）の外周側に周方向（ａ）に沿って配置される複数の磁極片（５１）の外周側に配置される磁気歯車（９）の外径側磁石界磁（１）であって、
前記複数の磁極片（５１）の外周側に周方向（ａ）に沿って配置される複数の磁極対（２）と、
前記複数の磁極対（２）を外周側から支持する支持部材（３）と、を備え、
前記複数の磁極対（２）の各々の外周面と、前記支持部材（３）の内周面における、前記複数の磁極対（２）の各々の外周面に対向する対向面との間の少なくとも一部には、軸方向（ｂ）に沿った空間が形成されている。

上記（４）の構成によれば、外径側磁石界磁（１）の磁極対（２）と、この磁極対（２）を支持する支持部材（３）との間に空間を設ける。これによって、コイル（４）と磁極対（２）と間の熱伝導抵抗をより大きくすることができ、コイル（４）から磁極対（２）へ伝わる伝熱量を低減することができる。また、例えば冷却空気などの冷却媒体（Ｃ）が上記の空間を通るようにすることができるので、外径側磁石界磁（１）の磁極対（２）の冷却面を増大させることができ、その冷却能力を向上させることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記空間は、前記支持部材（３）の前記対向面に軸方向（ｂ）に沿って延在する支持部材（３）側凹部によって形成されている。
上記（５）の構成によれば、上記の空間は、支持部材（３）側に形成された凹部溝によって設けられる。これによって、上記の空間を適切に設けることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（４）～（５）の構成において、
前記空間は、前記磁極対（２）の各々の前記外周面に軸方向（ｂ）に沿って延在する磁極対（２）側凹部によって形成されている。
上記（６）の構成によれば、上記の空間は、外径側磁石界磁（１）の磁極対（２）側に形成された凹部によって設けられる。これによって、上記の空間を適切に設けることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記空間は、前記支持部材（３）によって、前記磁極対（２）が、前記支持部材（３）の前記対向面から周方向（ａ）に亘って一定距離だけ離間して保持されることによって形成されている。
上記（７）の構成によれば、上記の空間は、保持部によって、互いに対向する保持部の内周面と外径側磁石界磁（１）の磁極対（２）の外周面とが離間して保持されることで設けられる。これによって、上記の空間を適切に設けることができる。

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る磁気歯車（９）は、
上記（１）～（７）のいずれか１項に記載の外径側磁石界磁（１）と、
前記外径側磁石界磁（１）に対して内径側に配置される内径側磁石界磁（７）と、
前記外径側磁石界磁（１）と前記内径側磁石界磁（７）との間に周方向（ａ）に沿って配置される複数の磁極片（５１）と、を備える。

上記（８）の構成によれば、例えば磁気ギアードモータなど、磁気歯車（９）は上述した外径側磁石界磁（１）を備える。これによって、上記（１）～（７）と同様の効果を奏する。

１ 外径側磁石界磁
２ 磁極対
２ｓ 磁極対の外周面
２ｄ 磁極対側凹部
３ 支持部材
３ｓ 支持部材の内周面
３ｃ 支持部材の磁極対に対する対向面
３１ ヨーク部
３２ ティース部
３２ｐ 鉄心部
３３ 爪部
３３ｓ 爪部の外周面
３４ 突出部
３ａ 外周側支持部材
３ｂ 内周側支持部材
３ｄ 支持部材側凹部
４ コイル
４ｓ コイルの端面
４ｉ コイルの内面
５ 磁極片装置
５１ 磁極片
５２ 外周カバー部材
５３ 内周カバー部材
５４ 隣接間空間
７ 内径側磁石界磁
７１ 内径磁極対
７２ 内径支持部材
９ 磁気歯車
Ｓｃ コイル端空間
Ｓｍ 磁石側空間
Ｌ 低熱伝導層
Ｃ 冷却媒体
Ｇ エアギャップ
Ｈ ハウジング
ｌ 軸線
ａ 周方向
ｂ 軸方向
ｃ 径方向

Claims (6)

1. 内径側磁石界磁の外周側に周方向に沿って配置される複数の磁極片の外周側に配置される磁気歯車の外径側磁石界磁であって、
   前記複数の磁極片の外周側に周方向に沿って配置される複数の磁極対と、
   前記複数の磁極対を外周側から支持する支持部材と、
   前記支持部材に設置されるコイルと、を備え、
   前記支持部材は、
   ヨーク部と、
   前記ヨーク部から径方向内側に突出するティース部であって、前記コイルが巻回される鉄心部を有するティース部と、
   前記ティース部の径方向内側部より周方向に延在する爪部と、を含み、
   前記爪部の外周面と前記コイルの径方向内側の端面との間には空間が設けられ、
   前記支持部材は、
   少なくとも前記ヨーク部を有する外周側支持部材と、
   前記外周側支持部材の内周側に支持されると共に前記外周側支持部材とは別体の内周側支持部材であって、少なくとも前記爪部の一部を有する内周側支持部材と、
   を含み、
   前記外周側支持部材と前記内周側支持部材の間に介在すると共に、周囲よりも熱伝導率が小さい低熱伝導層が形成され、
   前記低熱伝導層は、前記コイルの少なくとも一部よりも径方向内側に位置する
   外径側磁石界磁。
2. 内径側磁石界磁の外周側に周方向に沿って配置される複数の磁極片の外周側に配置される磁気歯車の外径側磁石界磁であって、
   前記複数の磁極片の外周側に周方向に沿って配置される複数の磁極対と、
   前記複数の磁極対を外周側から支持する支持部材と、を備え、
   前記複数の磁極対の各々の外周面と、前記支持部材の内周面における、前記複数の磁極対の各々の外周面に対向する対向面との間の少なくとも一部には、軸方向に沿った空間が形成されており、前記磁気歯車に供給された冷却媒体が前記空間に流通可能となっている外径側磁石界磁。
3. 前記空間は、前記支持部材の前記対向面に軸方向に沿って延在する支持部材側凹部によって形成されている請求項２に記載の外径側磁石界磁。
4. 前記空間は、前記磁極対の各々の前記外周面に軸方向に沿って延在する磁極対側凹部によって形成されている請求項２または３に記載の外径側磁石界磁。
5. 前記空間は、前記支持部材によって、前記磁極対が、前記支持部材の前記対向面から周方向に亘って一定距離だけ離間して保持されることによって形成されている請求項２に記載の外径側磁石界磁。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の外径側磁石界磁と、
   前記外径側磁石界磁に対して内径側に配置される内径側磁石界磁と、
   前記外径側磁石界磁と前記内径側磁石界磁との間に周方向に沿って配置される複数の磁極片と、を備える磁気歯車。

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