WO2023203868A1 - 磁極片ユニット、および、磁気ギアード電気機械 - Google Patents

磁極片ユニット、および、磁気ギアード電気機械 Download PDF

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WO2023203868A1
WO2023203868A1 PCT/JP2023/006628 JP2023006628W WO2023203868A1 WO 2023203868 A1 WO2023203868 A1 WO 2023203868A1 JP 2023006628 W JP2023006628 W JP 2023006628W WO 2023203868 A1 WO2023203868 A1 WO 2023203868A1
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magnetic pole
pole piece
unit
magnetic
plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/006628
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English (en)
French (fr)
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拓史 杉山
隆之 清水
良次 岡部
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三菱重工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts

Definitions

  • the magnetically geared electric machine disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of first magnets arranged so as to be lined up in the circumferential direction, and a second magnet arranged so as to be lined up in the circumferential direction on the outer circumferential side of the plurality of first magnets. Equipped with.
  • a magnetic pole piece unit which is a component of a magnetic geared electric machine, is provided between a plurality of first magnets and a plurality of second magnets.
  • a radially directed electromagnetic force acts on the magnetic pole piece unit.
  • a design that improves the strength of the magnetic pole piece unit so that the magnetic pole piece does not come off is desired.
  • An object of the present disclosure is to provide a pole piece unit and a magnetically geared electric machine with improved strength.
  • a magnetic pole piece unit includes: An annular unit extending circumferentially with respect to the axis, a plurality of magnetic pole pieces arranged at intervals in the circumferential direction; a plurality of non-magnetic bodies arranged at intervals in the circumferential direction, the plurality of non-magnetic bodies arranged alternately with the plurality of magnetic pole pieces; an annular unit including a connecting portion connected to an end of each of the magnetic pole pieces and an end of each of the non-magnetic bodies on one side in the axial direction of the axis; an inner cover disposed on the inner peripheral surface of the annular unit; an inner plate disposed on the inner circumferential surface of the inner cover, the inner plate disposed so as to overlap at least the connecting portion in the axial direction; an outer cover disposed on the outer peripheral surface of the annular unit; an outer plate disposed on the outer circumferential surface of the outer cover, the outer plate disposed so as to at least partially overlap the inner plate in the axial direction; a
  • a magnetic pole piece unit includes: An annular unit extending circumferentially with respect to the axis, a plurality of magnetic pole pieces arranged at intervals in the circumferential direction; a plurality of non-magnetic bodies arranged at intervals in the circumferential direction, the plurality of non-magnetic bodies arranged alternately with the plurality of magnetic pole pieces; an annular unit including a connecting portion connected to an end of each of the magnetic pole pieces and an end of each of the non-magnetic bodies on one side in the axial direction of the axis; an inner plate disposed on the inner circumferential surface of the annular unit, the inner plate being formed from the inner circumferential surface of the connecting portion to the inner circumferential surface of the magnetic pole piece and the inner circumferential surface of the non-magnetic body; and, an outer plate disposed on the outer circumferential surface of the annular unit, the outer plate being formed from the outer circumferential surface of the connecting portion to the outer circumferential surface of the magnetic pole
  • a magnetically geared electric machine includes: The above magnetic pole piece unit, a plurality of first magnets arranged in the circumferential direction on the outside or inside of the annular unit; and a first yoke unit that supports the plurality of first magnets; a plurality of second magnets arranged in the circumferential direction inside or outside the annular unit; and a second yoke unit that supports the plurality of second magnets; Equipped with
  • a magnetic pole piece unit and a magnetically geared electric machine with improved strength can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a magnetically geared electric machine (magnetically geared generator) according to one embodiment.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of a magnetically geared electric machine (magnetically geared generator) according to another embodiment.
  • 1 is a schematic diagram of a magnetically geared electric machine (magnetically geared motor) according to an embodiment;
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a magnetically geared electric machine (magnetically geared motor) according to another embodiment.
  • 1 is a schematic diagram illustrating a first internal structure of a magnetically geared electric machine according to an embodiment;
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a second internal structure of a magnetically geared electric machine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a magnetic pole piece unit according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a conceptual exploded view (first example) of the magnetic pole piece unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a conceptual exploded view (second example) of the magnetic pole piece unit according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a first internal structure to which a second exemplary magnetic pole piece unit is applied.
  • FIG. 2 is a conceptual exploded view of the magnetic pole piece unit according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an annular portion of a magnetic pole piece unit according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a first internal structure to which a magnetic pole piece unit according to a second embodiment is applied.
  • FIGS. 1A-1D are schematic diagrams of a magnetically geared electric machine 1 according to some embodiments of the present disclosure.
  • the "axial direction” is a direction parallel to the rotation axis (first rotation axis A1 or second rotation axis A2) of the magnetically geared electric machine 1
  • the "radial direction” is a direction parallel to the rotation axis (first rotation axis A1 or second rotation axis A2) of the magnetic geared electric machine 1.
  • This is a direction perpendicular to the rotation axis
  • the "circumferential direction” is a circumferential direction with the rotation axis of the magnetically geared electric machine 1 as a reference.
  • Each of the magnetically geared electric machines 1 illustrated in FIGS. 1A to 1D includes a first yoke unit 10, a second yoke unit 20, and a magnetic pole piece unit 30 in order from one side in the radial direction. All three units extend in the axial direction.
  • the first yoke unit 10 includes a plurality of first magnets 19 arranged in the circumferential direction, and a first yoke 15 that supports the plurality of first magnets 19.
  • the second yoke unit 20 includes a plurality of second magnets 29 arranged in the circumferential direction, and a second yoke 25 that supports the plurality of second magnets 29.
  • the magnetic pole piece unit 30 includes a plurality of magnetic pole pieces 50 arranged at intervals in the circumferential direction, and the plurality of magnetic pole pieces 50 are arranged between the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20. It faces each of the first magnet 19 and the plurality of second magnets 29 with gaps G1 and G2 (for example, see FIG. 2A).
  • Each magnetic pole piece 50 has a structure in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. Any one of the first yoke unit 10, the second yoke unit 20, or the magnetic pole piece unit 30 functions as a stator, and the remaining two function as rotors.
  • the second yoke unit 20 is arranged on the outer peripheral side of the first yoke unit 10, that is, the magnetically geared electric machine 1 is arranged in order from the inside (inner peripheral side) in the radial direction.
  • a first yoke unit 10 a magnetic pole piece unit 30, and a second yoke unit 20.
  • the second yoke unit 20 may be arranged on the inner circumferential side of the first yoke unit 10, that is, the magnetically geared electric machine 1 is arranged in order from the radially outer side (outer circumferential side) to the first yoke unit 20. It may also include a yoke unit 10, a magnetic pole piece unit 30, and a second yoke unit 20 (see FIG. 2B).
  • the magnetic geared electric machines 1A and 1B (1) illustrated in FIGS. 1A and 1B are magnetic geared generators 2A and 2B (2) that are configured to be driven by input from the prime mover 9 to generate electricity.
  • the magnetic geared generator 2 is configured to supply electric power P generated by power generation to a power supply destination 4, which may be, for example, an electric power system.
  • the magnetically geared electric machines 1C and 1D (1) illustrated in FIGS. 1C and 1D drive a rotating machine 8 by receiving power P from a power supply source 6, which may be a power system, for example.
  • These are magnetic geared motors 3A and 3B (3) configured as follows.
  • the magnetically geared generator 2A(2) illustrated in FIG. 1A includes a housing 98 that may be installed on the base 101.
  • the second yoke unit 20 supported by the housing 98 is provided with a coil 99 as a stator winding that can be electrically connected to the power supply destination 4 . That is, in the example shown in the figure, the second yoke unit 20 functions as a stator.
  • the housing 98 rotatably supports a first rotating shaft A1 as an input shaft connected to the prime mover 9 via a bearing. Both ends of the magnetic pole piece unit 30 in the axial direction are connected to a pair of end plates 97, respectively.
  • One end plate 97 is connected to the first rotation axis A1, and the other end plate 97 is connected via a bearing to a second rotation axis A2 arranged coaxially with the first rotation axis A1.
  • the magnetic pole piece unit 30 illustrated in the figure functions as a rotor that rotates together with the first rotation axis A1.
  • the second rotating shaft A2 in this example supports the first yoke unit 10 arranged between the pair of end plates 97. Therefore, the first yoke unit 10 illustrated in the figure functions as a rotor that rotates together with the second rotation axis A2.
  • the second rotating shaft A2 is rotatably supported by the housing 98 via a bearing.
  • the magnetic geared generator 2A converts mechanical input from the prime mover 9 into electric power P by utilizing the harmonic magnetic gear principle and electromagnetic induction.
  • the plurality of magnetic pole pieces 50 are attached to the plurality of first magnets 19 and the plurality of second magnets 29. relative movement in the circumferential direction.
  • the magnetic flux between the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20 is modulated, and the first magnet 19 receives magnetic force from the modulated magnetic field, causing the first yoke unit 10 to rotate.
  • Electric current is generated in the coil 99 by electromagnetic induction caused by the rotation of the magnetic pole piece unit 30 and the first yoke unit 10, and the magnetic geared generator 2A can generate electricity.
  • NL/NH is greater than 1
  • the first yoke unit 10 functions as a high-speed rotor
  • the pole piece unit 30 functions as a low-speed rotor.
  • the number NL of magnetic poles of the magnetic pole piece 50 is smaller than the number NS of magnetic poles of the second magnet 29.
  • the second rotating shaft A2 may function as the input shaft instead of the first rotating shaft A1.
  • the prime mover 9 is connected to the second rotating shaft A2.
  • the plurality of first magnets 19 move relative to the plurality of magnetic pole pieces 50 and the plurality of second magnets 29, and the magnetic pole pieces 50 modulates the magnetic flux between the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20. Therefore, the magnetic force caused by the modulation of the magnetic field causes the magnetic pole piece 50 to rotate together with the first rotation axis A1.
  • the first yoke unit 10 functions as a high-speed rotor
  • the magnetic pole piece unit 30 functions as a low-speed rotor.
  • first rotation axis A1 and the second rotation axis A2 illustrated in FIG. 1A may be a single rotation axis.
  • one rotating shaft connected to the prime mover 9 is rotatably supported by the housing 98 and rotatably connected to the first yoke unit 10.
  • a pair of end plates 97 are each fixed to the outer periphery of the rotating shaft.
  • the first yoke unit 10 rotates in response to the rotation of the magnetic pole piece unit 30 due to the drive of the prime mover 9, and current is generated in the coil 99.
  • the magnetic pole piece unit 30 functions as a stator, and the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20 function as a rotor.
  • the magnetic geared generator 2B includes a housing 96 that may be installed on the base 101, and the magnetic pole piece unit 30 is supported by the housing 96.
  • a coil 99 as a stator winding that can be electrically connected to the power supply destination 4 is provided in the plurality of magnetic pole pieces 50 arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the housing 96 rotatably supports the second rotating shaft A2 via a bearing.
  • the second rotating shaft A2 which functions as an input shaft in the example shown in the figure, supports the first yoke unit 10 and is connected to the prime mover 9. Further, the first rotation axis A1, which is arranged coaxially with the second rotation axis A2, is rotatably supported by a support unit not shown, and is connected to the second yoke unit 20 via the connection member 95. Concatenated.
  • the second yoke unit 20 may be connected to the magnetic pole piece unit 30 via a bearing.
  • the power generation principle of the magnetically geared generator 2B is also the same as that of the magnetically geared generator 2A.
  • the second rotating shaft A2 rotates together with the first yoke unit 10 as the prime mover 9 is driven, the plurality of first magnets 19 move relative to the plurality of magnetic pole pieces 50 and the plurality of second magnets 29,
  • the pole piece 50 modulates the magnetic flux between the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20. Therefore, the second yoke unit 20 rotates together with the first rotation axis A1 due to the magnetic force caused by the modulation of the magnetic field.
  • a current is generated in the coil 99 due to electromagnetic induction caused by the rotation of the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20, and the magnetic geared generator 2B can generate electricity.
  • the first rotating shaft A1 may function as the input shaft instead of the second rotating shaft A2.
  • the prime mover 9 is connected to the first rotating shaft A1.
  • the second yoke unit 20 rotates together with the first rotating shaft A1 by driving the prime mover 9, the plurality of second magnets 29 move relative to the plurality of magnetic pole pieces 50 and the plurality of first magnets 19, and the magnetic pole pieces 50 modulates the magnetic flux between the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20.
  • the first yoke unit 10 rotates together with the second rotation axis A2 due to the magnetic force caused by the modulation of the magnetic field.
  • a current is generated in the coil 99 due to electromagnetic induction caused by the rotation of the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20, and the magnetic geared generator 2B can generate electricity.
  • the magnetically geared motor 3A (3) illustrated in FIG. 1C has a similar configuration to the magnetically geared generator 2A (see FIG. 1A). More specifically, at the point where the coil 99 as a stator winding can be electrically connected to the power supply source 6, and at the point where the first rotating shaft A1 is connected to the rotating machine 8, the magnetically geared motor 3A is a magnetically geared generator. It is different from machine 2A. In other respects, the magnetic geared motor 3A has the same configuration as the magnetic geared generator 2A. That is, the magnetic geared motor 3A includes a housing 98, a first rotating shaft A1, a second rotating shaft A2, a pair of end plates 97, and the like. In the example of FIG.
  • the second yoke unit 20 functions as a stator
  • the first yoke unit 10 and pole piece unit 30 function as a rotor.
  • the rotating machine 8 may be, for example, an electric vehicle driven by a magnetic geared motor 3A (3).
  • the first rotating shaft A1 may be connected to a drive shaft of an electric vehicle, which is a component of the rotating machine 8.
  • the magnetic geared motor 3A rotates the first yoke unit 10 together with the second rotating shaft A2 by a rotating magnetic field generated by energizing the coil 99.
  • the magnetic pole pieces 50 can be moved between the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20. modulates the magnetic flux between.
  • the magnetic force generated by the modulated magnetic field causes the magnetic pole piece 50 to rotate together with the first rotation axis A1, and the magnetic geared motor 3A can apply power to the rotating machine 8 via the first rotation axis A1.
  • the first yoke unit 10 functions as a high-speed rotor
  • the magnetic pole piece unit 30 functions as a low-speed rotor.
  • the magnetically geared motor 3B (3) illustrated in FIG. 1D has a similar configuration to the magnetically geared generator 2B (see FIG. 1B). More specifically, at the point where the coil 99 as a stator winding can be electrically connected to the power supply source 6, and at the point where the first rotating shaft A1 is connected to the rotating machine 8, the magnetic geared motor 3B performs magnetic geared power generation. It is different from machine 2B. In other respects, the magnetic geared motor 3B has the same configuration as the magnetic geared generator 2B. That is, the magnetic geared motor 3B includes a housing 96, a first rotating shaft A1, a second rotating shaft A2, a connecting member 95, and the like. In the example of FIG. 1D, the pole piece unit 30 functions as a stator, and the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20 function as a rotor.
  • the operating principle of the magnetic geared motor 3B is the same as that of the magnetic geared motor 3A. That is, the second yoke unit 20 is rotated by the rotating magnetic field generated by the energization of the coil 99. By moving the plurality of second magnets 29 relative to the plurality of magnetic pole pieces 50 and the plurality of first magnets 19 in the circumferential direction, the magnetic pole pieces 50 can be moved between the first yoke unit 10 and the second yoke unit 20. modulates the magnetic flux between. The magnetic force generated by the modulated magnetic field rotates the first yoke unit 10, and the magnetic geared motor 3A can apply power to the rotating machine 8 via the second rotating shaft A2. Note that the rotating machine 8 may be connected to the first rotating shaft A1 instead of the second rotating shaft A2. Even in this case, the magnetic geared motor 3A can apply power to the rotating machine 8 via the first rotating shaft A1 based on the same principle as described above.
  • FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams illustrating the internal structure of a magnetically geared electric machine 1 according to some embodiments of the present disclosure.
  • FIGS. 2A and 2B which are schematic diagrams, the circumferential direction is shown linearly.
  • the plurality of first magnets 19 are composed of magnets with different magnetic poles (N-pole magnets and S-pole magnets) arranged alternately in the circumferential direction.
  • the plurality of second magnets 29 are composed of magnets with different magnetic poles (N-pole magnets and S-pole magnets) arranged alternately in the circumferential direction.
  • a gap G2 between the magnetic pole piece 50 and the second yoke unit 20.
  • the magnetic pole piece unit 30 includes an annular unit 35 (see FIG. 3) in which a plurality of magnetic pole pieces 50 and the like are provided.
  • the only component of the magnetic pole piece unit 30 illustrated in FIGS. 2A and 2B is the magnetic pole piece 50 (details of the annular unit 35 will be described later).
  • 2A conceptually shows a first internal structure as an example of the internal structure of the magnetically geared electric machine 1
  • FIG. 2B conceptually shows a second internal structure as another example of the internal structure of the magnetically geared electric machine 1. show.
  • First internal structure In the first internal structure illustrated in FIG. 2A, the first yoke unit 10 is arranged on the inner circumferential side of the magnetic pole piece unit 30, and the second yoke unit 20 is arranged on the outer circumferential side.
  • a more detailed configuration is as follows.
  • the first yoke 15 includes a first body portion 11, which may be a core formed of a soft magnetic material.
  • the first main body portion 11 illustrated in FIG. 2A has an outer circumferential surface 11B that supports a plurality of first magnets 19 arranged in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface 11B is a curved surface formed over the entire length of the magnetic geared electric machine 1 in the circumferential direction.
  • the second yoke 25 includes a second body portion 21, which may be a core formed of a soft magnetic material, and a plurality of second tooth portions 21T arranged at intervals in the circumferential direction. In the example of FIG.
  • the second main body portion 21 has an inner circumferential surface 21A facing a plurality of second magnets 29, and each second tooth portion 21T protrudes from the inner circumferential surface 21A toward the magnetic pole piece 50.
  • the second tooth portion 21T is made of a soft magnetic material, and may be formed integrally with the second main body portion 21.
  • the second tooth portion 21T may be provided with a coil 99 (see FIGS. 1A and 2A) as the stator winding described above.
  • Second internal structure In the second internal structure illustrated in FIG. 2B, the second yoke unit 20 is arranged on the inner circumferential side of the magnetic pole piece unit 30, and the first yoke unit 10 is arranged on the outer circumferential side.
  • a more detailed configuration is as follows.
  • the first yoke 15 includes a first body portion 11, which may be a core formed of a soft magnetic material.
  • the first main body portion 11 illustrated in FIG. 2B has an inner circumferential surface 11A that supports a plurality of first magnets 19 arranged in the circumferential direction.
  • the inner peripheral surface 11A is a curved surface formed over the entire circumferential length of the magnetically geared electric machine 1.
  • the second yoke 25 includes a second body portion 21, which may be a core formed of a soft magnetic material, and a plurality of second tooth portions 21T arranged at intervals in the circumferential direction. In the example of FIG.
  • the second main body portion 21 has an outer circumferential surface 21B facing the plurality of second magnets 29, and the second tooth portion 21T protrudes from the outer circumferential surface 21B toward the magnetic pole piece 50 and has one or more The second magnet 29 is supported.
  • the material and other characteristics of the second tooth portion 21T are the same as those of the first internal structure, so a detailed explanation will be omitted.
  • the magnetically geared electric machine 1 may employ an internal structure that is different from the first internal structure and the second internal structure.
  • the first yoke 15 shown in FIGS. 2A and 2B may have a plurality of first teeth protruding toward the magnetic pole piece 50.
  • the first tooth protrudes from the inner peripheral surface 11A or outer peripheral surface 11B of the first main body 11 toward the magnetic pole piece 50, and the tip of the first tooth supports one or more first magnets 19.
  • the second yoke 25 shown in FIGS. 2A and 2B may not have the second tooth portion 21T.
  • the inner peripheral surface 21A or the outer peripheral surface 21B of the second main body 21 supports the plurality of second magnets 29.
  • the first yoke unit 10 may adopt an interior permanent magnet (IPM) structure in which a plurality of first magnets 19 are embedded in the first yoke 15.
  • the second yoke 25 may employ an embedded magnet type structure in which a plurality of second magnets 29 are embedded in the second yoke 25.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a pole piece unit 30 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the pole piece unit 30 includes an annular unit 35 extending circumferentially with respect to the axis O.
  • the axis O is also the axis of the magnetically geared electric machine 1. Therefore, the axial direction of the axis O (hereinafter sometimes simply referred to as the axial direction) is the axial direction of the magnetically geared electric machine 1, and the radial direction of the annular unit 35 is the radial direction of the magnetically geared electric machine 1.
  • the magnetic pole piece unit 30 illustrated in the figure has an axially symmetrical shape.
  • Both ends of the annular unit 35 in the axial direction may be supported by the above-mentioned pair of end plates 97 (see FIGS. 1A and 2A), respectively.
  • both ends of the annular unit 35 in the axial direction may be supported by a housing 98 (see FIGS. 1B and 2B).
  • the pair of end plates 97 and the housing 98 may be collectively referred to as the support body 93 (see FIG. 4A) below.
  • the annular unit 35 includes a plurality of magnetic pole pieces 50 arranged at intervals in the circumferential direction, and a plurality of non-magnetic bodies 53 arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of magnetic pole pieces 50 and the plurality of non-magnetic bodies 53 are arranged alternately in the circumferential direction, and one of the magnetic pole pieces 50 is sandwiched between two non-magnetic bodies 53 in the circumferential direction.
  • the non-magnetic material 53 is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), for example.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the magnetic pole piece 50 is shorter than the non-magnetic material 53 in the axial direction.
  • both ends of the magnetic pole piece 50 are located closer to the midpoint of the annular unit 35 than both ends of the non-magnetic body 53 .
  • the center of each magnetic pole piece 50 and the center of each nonmagnetic body 53 coincide with each other.
  • the plurality of magnetic pole pieces 50 and the plurality of non-magnetic bodies 53 are collectively referred to, they are also referred to as the annular portion 58.
  • the annular unit 35 further includes a pair of connecting portions 70 connected to both ends of the annular portion 58 in the axial direction, respectively.
  • Each connecting portion 70 has a ring shape extending in the circumferential direction, and is supported by the above-mentioned support body 93.
  • Each connecting portion 70 is fixed to the support body 93 by fastening means such as bolts, for example.
  • Each ring-shaped connecting portion 70 may be formed of one or more conductive members.
  • the conductive member is, for example, a metal such as stainless steel.
  • the connecting portion 70 may be formed of one or more non-conductive members.
  • the non-conductive member is, for example, plastic or rubber.
  • each connecting portion 70 on the annular unit 35 side has an uneven shape extending in the circumferential direction.
  • a plurality of nonmagnetic bodies 53 fit into the plurality of concave surfaces formed on the end face, and each of the plurality of convex faces formed on the end face abuts each magnetic pole piece 50 sandwiched between the two nonmagnetic bodies 53.
  • the above-mentioned end surface of the connecting portion 70 is bonded to the plurality of nonmagnetic materials 53 and the plurality of magnetic pole pieces 50 via an adhesive layer 88 (see FIG. 4A), for example.
  • the magnetic pole piece 50 and the nonmagnetic body 53 may have substantially the same length in the axial direction, and the end surface of the connecting portion 70 on the annular unit 35 side may be a flat surface.
  • a structure may be adopted in which a pair of connecting parts 70 each hold both ends of a support bar (not shown) that extends in the axial direction so as to penetrate the center of each magnetic pole piece 50.
  • the pair of connecting portions 70 and the plurality of nonmagnetic bodies 53 may be integrally configured. In this embodiment, at least a portion of adhesive layer 88 is unnecessary.
  • the annular unit 35 is fastened by the outer plate 37 (outer plate 137), the inner plate 33 (inner plate 133), and the fastening member 65.
  • the outer plate 37 outer plate 137
  • the inner plate 33 inner plate 133
  • the fastening member 65 fastened by the outer plate 37 (outer plate 137), the inner plate 33 (inner plate 133), and the fastening member 65.
  • a magnetic pole piece unit 31 (30) according to the first embodiment> A magnetic pole piece unit 31, which is the magnetic pole piece unit 30 according to the first embodiment, will be described with reference to FIGS. 4A to 4C. Below, a magnetic pole piece unit 31A (31) according to a first example and a magnetic pole piece unit 31B (31) according to a second example will be explained in order.
  • FIG. 4A is a conceptual exploded view of the magnetic pole piece unit 31A (31), and is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 3 in the arrow direction.
  • the magnetic pole piece unit 31A (31) includes an inner cover 43 disposed on the inner circumferential surface of the annular unit 35, and an outer cover 47 disposed on the outer circumferential surface of the annular unit 35.
  • Each of the inner cover 43 and the outer cover 47 is a cylinder formed of one or more members, and covers at least a portion of the annular unit 35 over the entire length in the circumferential direction.
  • the members constituting each of the inner cover 43 and the outer cover 47 may be made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), for example.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the magnetic pole piece unit 31A (31) illustrated in the figure has an inner adhesive layer 91 interposed between the inner cover 43 and the annular unit 35, and an outer adhesive layer 92 interposed between the outer cover 47 and the inner plate 33A. Equipped with In this embodiment, both the outer adhesive layer 92 and the inner adhesive layer 91 are arranged so as to overlap the connecting portion 70 and the magnetic pole piece 50 in the axial direction. In other words, both the outer adhesive layer 92 and the inner adhesive layer 91 are arranged radially on the connecting portion 70 and the magnetic pole piece 50. Further, although not shown, both adhesive layers are arranged so as to overlap with the nonmagnetic material 53 in the axial direction. Note that the inner adhesive layer 91 is preferably disposed so as to avoid the above-described support body 93 and line up with a part of the connecting portion 70 in the radial direction.
  • more than half (more preferably two-thirds or more) of the outer peripheral surface of the inner cover 43 is covered with the inner adhesive layer 91. More preferably, the entire outer peripheral surface of the inner cover 43 is covered with the inner adhesive layer 91. Further, more than half (more preferably two-thirds or more) of the inner peripheral surface of the outer cover 47 is covered with the outer adhesive layer 92. More preferably, the entire inner peripheral surface of the outer cover 47 is covered with the outer adhesive layer 92.
  • the thickness (that is, the radial dimension) of each of the outer adhesive layer 92 and the inner adhesive layer 91 is one-tenth or less of the radial dimension of each of the outer cover 47 and the inner cover 43.
  • the magnetic pole piece unit 31A (31) further includes an inner plate 33A (33) disposed on the inner circumferential surface of the inner cover 43 and an outer plate 37A (37) disposed on the outer circumferential surface of the outer cover 47. . At least a portion of the inner plate 33A is arranged to overlap a portion of the connecting portion 70 in the axial direction, and at least a portion of the outer plate 37A is arranged to overlap the inner plate 33A in the axial direction. In other words, at least a portion of the inner plate 33A and at least a portion of the outer plate 37A are arranged to line up with the connecting portion 70 in the radial direction.
  • the magnetic pole piece unit 31A further includes a fastening member 65.
  • the shaft portion 61 which is a component of the fastening member 65, is arranged to radially penetrate the outer plate 37A, the outer cover 47, the connecting portion 70, the inner cover 43, and the inner plate 33A.
  • the shaft portion 61 of this example is further arranged to penetrate the inner adhesive layer 91 and the outer adhesive layer 92.
  • the fastening member 65 may be a bolt or a screw.
  • the fastening member 65 illustrated in the figure is a bolt, and a nut 68 is inserted into a shaft portion 61 that projects from the inner plate 33 in the radial direction.
  • the nut 68 and the head 65A of the fastening member 65 sandwich the inner plate 33A and the outer plate 37A in the radial direction.
  • the fastening member 65 and the nut 68 constitute a fastening unit, and a plurality of fastening units are arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the inner cover 43, the annular unit 35, and the outer cover 47 are sandwiched and reinforced in the radial direction by the fastening structure composed of the inner plate 33A, the outer plate 37A, and the fastening member 65.
  • the strength of the magnetic pole piece unit 31 (30) can be improved.
  • an electromagnetic force directed outward in the radial direction and an electromagnetic force directed inward in the radial direction alternately and repeatedly act on each of the plurality of magnetic pole pieces 50, so that the magnetic pole pieces 50 There is a possibility that it will peel off from the connecting portion 70 (or the adhesive layer 88 bonded to the connecting portion 70).
  • centrifugal force is further applied to the pole piece unit 30, so there is a further concern that separation may occur.
  • the magnetic pole piece 50 is more firmly sandwiched between the inner cover 43 and the outer cover 47, so that the magnetic pole piece 50 is reinforced. Therefore, separation of the magnetic pole piece 50 from the connecting portion 70 (or the adhesive layer 88 adhered to the connecting portion 70) can be suppressed. This can also prevent the magnetic pole piece 50 that has come off the coupling portion 70 from hitting the first yoke unit 10 or the second yoke unit 20, which are other components of the magnetically geared electric machine 1.
  • the connecting portion 70 and the magnetic pole piece 50 may be connected by a support bar instead of being connected by the adhesive layer 88. Even in this case, an advantage can be obtained that the magnetic pole piece 50 can be prevented from coming off from the connecting portion 70 by improving the strength of the magnetic pole piece unit 31 (30).
  • the magnetic pole piece unit 30 does not have to have a symmetrical shape in the axial direction. More specifically, a fastening structure including the inner plate 33A, the outer plate 37A, and the fastening member 65 may be provided only on one side of the annular unit 35 in the axial direction. Even in this case, the above advantages can be obtained. The above advantages can also be obtained in embodiments in which the pole piece unit 30 functions as a stator (see FIGS. 1B and 2B).
  • At least one of the inner plate 33A and the outer plate 37A is a conductor that is spaced apart from the plurality of magnetic pole pieces 50 on one side in the axial direction.
  • the conductor may be a metal such as stainless steel.
  • both the inner plate 33A and the outer plate 37A are arranged at intervals on one side of the plurality of magnetic pole pieces 50.
  • the inner plate 33A and the outer plate 37A are arranged so as to be lined up in the radial direction only with respect to the coupling part 70 of the coupling part 70 or the magnetic pole piece 50.
  • the inner plate 33A or the outer plate 37A is arranged to overlap the non-magnetic material 53 in the axial direction.
  • the inner plate 33A or the outer plate 37A may be arranged to line up with one end of the non-magnetic material 53 in the radial direction.
  • the inner plate 33A and the outer plate 37A as conductors are separated from the plurality of magnetic pole pieces 50 in the axial direction. Thereby, it is possible to suppress the eddy current generated in the magnetic pole piece 50 due to the operation of the magnetically geared electric machine 1 from flowing through the conductor, and it is possible to suppress the eddy current loss in the magnetically geared electric machine 1.
  • either the inner plate 33A or the outer plate 37A may be a conductor arranged to be aligned with the magnetic pole piece 50 in the radial direction. Even in this case, the above advantages can be obtained.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing a magnetic pole piece unit 31B (31) according to the second example, and is a sectional view taken along the line AA shown in FIG. 3 in the arrow direction.
  • the magnetic pole piece unit 31B includes an inner plate 33B (33) and an outer plate 37B (37) instead of the inner plate 33A and the outer plate 37A.
  • the magnetic pole piece unit 31B has the same configuration as the magnetic pole piece unit 31A.
  • At least one of the inner plate 33B and the outer plate 37B is arranged so as to overlap the connecting portion 70 and the magnetic pole piece 50 in the axial direction.
  • both the inner plate 33B and the outer plate 37B are arranged so as to overlap the connecting portion 70 and the magnetic pole piece 50 in the axial direction.
  • the inner plate 33B and the outer plate 37B are arranged so as to be aligned in the radial direction in the connecting portion 70 and the magnetic pole piece 50.
  • the inner plate 33B and the outer plate 37B also extend in the circumferential direction, and are arranged so as to be aligned in the radial direction with respect to the non-magnetic body 53 as well.
  • the inner plate 33B and the outer plate 37B are fastened together by a fastening member 65, as in the first example.
  • the magnetic pole piece 50 is located between the inner plate 33 and the outer plate 37, the force generated by the sandwiching between the inner plate 33 and the outer plate 37 is easily transmitted to the magnetic pole piece 50. Since the reinforcing effect of the magnetic pole piece 50 is improved, detachment of the magnetic pole piece 50 from the connecting portion 70 can be further suppressed.
  • either the inner plate 33B or the outer plate 37B may be arranged with a space between them on one side in the axial direction with respect to the magnetic pole piece 50. Even in this case, the above advantages can be obtained.
  • FIG. 4C is a schematic diagram of the second example magnetic pole piece unit 31B (31) applied to the first internal structure (inner adhesive layer 91 and outer adhesive layer 92 are not shown). Referring to the figure, a more detailed configuration of the magnetic pole piece unit 31B will be described.
  • the inner plate 33B (33) may include an inner contact surface 333 that contacts the inner cover 43, and a first opposite surface 331 on the opposite side of the inner contact surface 333. Furthermore, the first opposite surface 331 has a first tapered surface 339 that extends so that the distance from the inner abutment surface 333 decreases toward the opposite side (the other side) from one side in the axial direction.
  • the first tapered surface 339 may be a flat surface as shown in the figure, or may be a curved surface not shown. In the example shown in the figure, the first tapered surface 339 faces the first yoke unit 10 with a gap G1 in between.
  • the pole piece unit 31B may be applied to the second internal structure, and the first tapered surface 339 may face the second yoke unit 20 with a gap G2 in between.
  • the stress is dispersed in the first tapered surface 339 of the inner plate 33B. .
  • the inner plate 33B has the first tapered surface 339, the distance between the magnetic pole piece unit 31B and other components of the magnetically geared electric machine 1 (the first yoke unit 10 or the second yoke unit 20) The gap (gap G1 or gap G2) can be suppressed from becoming excessively small, and contact between the magnetic pole piece unit 31B and other components can be suppressed.
  • the first tapered surface 339 may be provided in the magnetic pole piece unit 31A according to the first example. Even in this case, the above advantages can be obtained.
  • the outer plate 37B (37) includes an outer contact surface 377 that contacts the outer cover 47, and a second opposite surface 372 on the opposite side of the outer contact surface 377.
  • the second opposite surface 372 has a second tapered surface 379 that extends so that the distance from the outer contact surface 377 decreases toward the opposite side (the other side) of the one side in the axial direction.
  • the second tapered surface 379 may be a flat surface as shown in the figure, or may be a curved surface not shown. In the example shown in the figure, the second tapered surface 379 faces the second yoke unit 20 with a gap G2 in between.
  • the pole piece unit 31B may be applied to the second internal structure, and the second tapered surface 379 may face the first yoke unit 10 with a gap G1 therebetween.
  • the stress is dispersed in the second tapered surface 379 of the outer plate 37B. .
  • the outer plate 37B has the second tapered surface 379, the distance between the magnetic pole piece unit 31B and other components of the magnetically geared electric machine 1 (the second yoke unit 20 or the first yoke unit 10) It is possible to suppress the gap (gap G2 or gap G1) from becoming excessively small, and it is possible to suppress contact between the magnetic pole piece unit 31B and other components.
  • the second tapered surface 379 may be provided in the magnetic pole piece unit 31A according to the first example. Even in this case, the above advantages can be obtained.
  • FIG. 5A is a conceptual exploded view of the magnetic pole piece unit 32 (30) according to the second embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 3 in the arrow direction.
  • FIG. 5B is a schematic diagram showing the annular portion 58 of the pole piece unit 32 according to the second embodiment. In the same figure, the annular portion 58 is shown as viewed along the radial direction, and the circumferential direction is shown linearly.
  • FIG. 5C shows a schematic diagram of the first internal structure to which the magnetic pole piece unit according to the second embodiment is applied.
  • the outer cover 47, outer adhesive layer 92, inner cover 43, and inner adhesive layer 91 are not provided.
  • the magnetic pole piece unit 32 according to the second embodiment includes an inner plate 133 and an outer plate 137 instead of the inner plate 33 and the outer plate 37.
  • the inner plate 133 is disposed on the inner circumferential surface of the annular unit 35 and is formed from the inner circumferential surface of the magnetic pole piece 50 and the non-magnetic body 53 to the inner circumferential surface of the connecting portion 70.
  • the magnetic pole piece unit 32 of this embodiment includes a plurality of inner plates 133 arranged in the circumferential direction, and the plurality of inner plates 133 have an annular shape.
  • the arrangement range of one inner plate 133 is, for example, an area indicated by a two-dot chain line J1 shown in FIG. 5B.
  • the inner plate 133 may have a ring shape formed by a single member.
  • the outer plate 137 is arranged on the outer circumferential surface of the annular unit 35 and is formed from the outer circumferential surface of the magnetic pole piece 50 and the outer circumferential surface of the non-magnetic body 53 to the outer circumferential surface of the connecting portion 70.
  • the magnetic pole piece unit 32 of this embodiment includes a plurality of outer plates 137 arranged in the circumferential direction, and the plurality of outer plates 137 have an annular shape.
  • the arrangement range of one outer plate 137 is, for example, an area indicated by a two-dot chain line J1 shown in FIG. 5B.
  • the outer plate 137 may have a ring shape formed of a single member.
  • the fastening member 65 illustrated in FIG. 5A includes a shaft portion 61, and the shaft portion 61 is arranged to penetrate the outer plate 137, the connecting portion 70, and the inner plate 133 in the radial direction.
  • the fastening member 65 is a bolt, and a nut 68 is inserted into the shaft portion 61 that projects from the inner plate 133 in the radial direction.
  • the fastening member 65, the outer plate 137, and the inner plate 133 sandwich the connecting portion 70 and the annular portion 58 in the radial direction.
  • fastening member 65 may be a screw.
  • the annular unit 35 is sandwiched and reinforced in the radial direction by the fastening structure including the inner plate 133, the outer plate 137, and the fastening member 65.
  • the strength of the magnetic pole piece unit 32 (30) can be improved.
  • an electromagnetic force directed outward in the radial direction and an electromagnetic force directed inward in the radial direction alternately and repeatedly act on each of the plurality of magnetic pole pieces 50, so that the magnetic pole pieces 50 There is a possibility that it will peel off from the connecting portion 70 (or the adhesive layer 88 bonded to the connecting portion 70).
  • the pole piece unit 30 functions as a rotor (see FIGS.
  • centrifugal force is further applied to the pole piece unit 30, so there is a further concern that separation may occur.
  • the magnetic pole piece 50 is firmly sandwiched between the inner plate 133 and the outer plate 137, and reinforcement of the magnetic pole piece 50 is realized. Therefore, separation of the magnetic pole piece 50 from the connecting portion 70 (or the adhesive layer 88 adhered to the connecting portion 70) can be suppressed. This can also prevent the magnetic pole piece 50 that has come off the coupling portion 70 from hitting the first yoke unit 10 or the second yoke unit 20, which are other components of the magnetically geared electric machine 1.
  • the connecting portion 70 and the magnetic pole piece 50 may be connected by a support bar instead of being connected by the adhesive layer 88. Even in this case, an advantage can be obtained that the magnetic pole piece 50 can be prevented from coming off from the connecting portion 70 by improving the strength of the magnetic pole piece unit 32.
  • the above advantages can also be obtained in embodiments in which the pole piece unit 30 functions as a stator (see FIGS. 1B and 2B).
  • At least one of the inner plate 133 and the outer plate 137 is an insulator.
  • the insulator may be carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or ceramic.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the inner plate 133 or the outer plate 137 may be a conductor. Even in this case, the above advantages can be obtained because either the inner plate 133 or the outer plate 137 is an insulator.
  • the inner plate 133 includes the same components as the inner plate 33B (see FIG. 4C) according to the first embodiment. That is, the inner plate 133 includes an inner abutment surface 333 and a first opposite surface 331 , and the first opposite surface 331 has a first tapered surface 339 . Details of the above components are as described above.
  • the stress is dispersed in the first tapered surface 339 of the inner plate 133 . By suppressing stress concentration on the inner plate 133, damage to the inner plate 133 can be suppressed.
  • the magnetic pole piece unit 32 is connected to the other components of the magnetically geared electric machine 1 (the first yoke unit 10 or the second yoke unit 20). It is possible to suppress the gap (gap G1 or gap G2) from becoming excessively small, and it is possible to suppress contact between the magnetic pole piece unit 32 and other components.
  • the outer plate 137 includes the same components as the outer plate 37B (37) according to the first embodiment. That is, the outer plate 137 includes an outer abutment surface 377 and a second opposite surface 372 , and the second opposite surface 372 has a second tapered surface 379 . Details of the above components are as described above.
  • the stress is dispersed in the second tapered surface 379 of the outer plate 137 .
  • the outer plate 137 has the second tapered surface 379, the distance between the magnetic pole piece unit 31B and other components of the magnetically geared electric machine 1 (the second yoke unit 20 or the first yoke unit 10) It is possible to prevent the gap (gap G2 or gap G1) from becoming excessively small, and it is possible to suppress contact between the pole piece unit 32 and other components.
  • a pole piece unit (30) for a magnetically geared electric machine comprises: An annular unit (35) extending in the circumferential direction with respect to the axis (O), a plurality of magnetic pole pieces (50) arranged at intervals in the circumferential direction; a plurality of non-magnetic bodies (53) arranged at intervals in the circumferential direction, the plurality of non-magnetic bodies (53) arranged alternately with the plurality of magnetic pole pieces (50), and an annular connecting portion (70) connected to an end of each of the magnetic pole pieces (50) and an end of each of the non-magnetic bodies (53) on one side in the axial direction of the axis (O); Unit (35) and an inner cover (43) disposed on the inner peripheral surface of the annular unit (35); an inner plate (33) disposed on the inner circumferential surface of the inner cover (43), the inner plate (33) being disposed so as to overlap at least the connecting portion (70) in the axial direction; an outer cover
  • the inner cover (43), the annular unit (35), and the outer cover (47) have a diameter of It is reinforced by being sandwiched in the direction. Thereby, the strength of the magnetic pole piece unit (30) can be improved. Therefore, during operation of the magnetically geared electric machine (1), it is possible to suppress the magnetic pole piece (50) from coming off from the connecting portion (70) due to the electromagnetic force acting on the magnetic pole piece (50). Further, it is also possible to prevent the magnetic pole piece (50) that has come off from the connecting portion (70) from hitting other components of the magnetically geared electric machine (1).
  • the magnetic pole piece unit (30) described in 1) above, At least one of the inner plate (33) and the outer plate is a conductor that is spaced apart from the plurality of magnetic pole pieces (50) on the one side in the axial direction.
  • the conductor is separated from the plurality of magnetic pole pieces (50). Thereby, it is possible to suppress the eddy current generated in the magnetic pole piece (50) due to the operation of the magnetically geared electric machine (1) from flowing through the conductor, and it is possible to suppress eddy current loss.
  • the inner plate (33) includes an inner contact surface (333) that contacts the inner cover (43), and a first opposite surface (331) opposite to the inner contact surface (333).
  • the first opposite surface (331) is a first tapered surface (339) that extends so that the distance from the inner contact surface (333) decreases toward the opposite side of the one side in the axial direction. ).
  • the magnetic pole piece unit (30) according to any one of 1) to 4) above,
  • the outer plate includes an outer contact surface (377) that contacts the outer cover (47), and a second opposite surface (372) opposite to the outer contact surface (377),
  • the second opposite surface (372) is a second tapered surface (379) that extends so that the distance from the outer contact surface (377) decreases toward the opposite side from the one side in the axial direction. ).
  • a pole piece unit (30) for a magnetically geared electric machine comprises: An annular unit (35) extending in the circumferential direction with respect to the axis (O), a plurality of magnetic pole pieces (50) arranged at intervals in the circumferential direction; a plurality of non-magnetic bodies (53) arranged at intervals in the circumferential direction, the plurality of non-magnetic bodies (53) arranged alternately with the plurality of magnetic pole pieces (50), and an annular connecting portion (70) connected to an end of each of the magnetic pole pieces (50) and an end of each of the non-magnetic bodies (53) on one side in the axial direction of the axis (O); Unit (35) and An inner plate (133) disposed on the inner circumferential surface of the annular unit (35), the inner plate (133) extending from the inner circumferential surface of the connecting portion (70) to the inner circumferential surface of the magnetic pole piece (50) and the non-magnetic material.
  • the annular unit (35) is radially sandwiched and reinforced by the fastening structure consisting of the inner plate (133), the outer plate (137), and the fastening member (65).
  • the strength of the magnetic pole piece unit (30) can be improved. Therefore, during operation of the magnetically geared electric machine (1), it is possible to suppress the magnetic pole piece (50) from coming off from the connecting portion (70) due to the electromagnetic force acting on the magnetic pole piece (50). Further, it is also possible to prevent the magnetic pole piece (50) that has come off from the connecting portion (70) from hitting other components of the magnetically geared electric machine (1).
  • the vortex communication generated in the magnetic pole piece (50) is prevented from flowing through at least one of the inner plate (133) and the outer plate (137). eddy current loss.
  • the inner plate (133) includes an inner contact surface (333) that contacts the annular unit (35), and a first opposite surface (331) opposite to the inner contact surface (333).
  • the first opposite surface (331) is a first tapered surface (339) that extends so that the distance from the inner contact surface (333) decreases toward the opposite side of the one side in the axial direction. ).
  • the outer plate (137) includes an outer contact surface (377) that contacts the annular unit (35), and a second opposite surface (372) opposite to the outer contact surface (377).
  • the second opposite surface (372) is a second tapered surface (379) that extends so that the distance from the outer contact surface (377) decreases toward the opposite side from the one side in the axial direction. ).
  • a magnetic geared electric machine (1) includes: The magnetic pole piece unit (30) according to any one of 1) to 9) above, A first magnet including a plurality of first magnets arranged in the circumferential direction on the outside or inside of the annular unit (35), and a first yoke (15) that supports the plurality of first magnets (19).
  • a yoke unit (10) A second yoke unit including a plurality of second magnets (29) arranged in the circumferential direction inside or outside of the annular unit (35), and a second yoke (25) that supports the plurality of second magnets. (20) and.
  • expressions expressing shapes such as a square shape or a cylindrical shape do not only mean shapes such as a square shape or a cylindrical shape in a strict geometric sense, but also within the range where the same effect can be obtained. , shall also represent shapes including uneven parts, chamfered parts, etc.
  • the expressions "comprising,””including,” or “having" one component are not exclusive expressions that exclude the presence of other components.
  • Magnetic geared electric machine 10 First yoke unit 11A : Inner peripheral surface 11B : Outer peripheral surface 15 : First yoke 19 : First magnet 20 : Second yoke unit 21A : Inner peripheral surface 21B : Outer peripheral surface 25 : Second yoke 29 : Second magnet 31, 32 (30) : Pole piece unit 33, 133 : Inner plate 35 : Annular unit 37, 137 : Outer plate 43 : Inner cover 47 : Outer cover 50 : Pole piece 53 : Non-magnetic material 61 : Shaft part 65 : Fastening member 70 : Connecting part 331 : First opposite surface 333 : Inner contact surface 339 : First tapered surface 372 : Second opposite surface 377 : Outer contact surface 379 : Second taper Surface O: Axis

Landscapes

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Abstract

磁極片ユニットは、環状ユニットと、環状ユニットを内周面上に配置される内カバーと、内カバーの内周面上に配置される内プレートであって、軸方向において少なくとも連結部と重なるように配置される内プレートと、環状ユニットの外周面上に配置される外カバーと、外カバーの外周面上に配置される外プレートであって、軸方向において内プレートと少なくとも一部が重なるように配置される外プレートと、外プレート、外カバー、環状ユニットの連結部、内カバー、および、内プレートを環状ユニットの径方向に貫通するように配置される軸部を含む締結部材を備える。

Description

磁極片ユニット、および、磁気ギアード電気機械
　本開示は、磁極片ユニット、および、磁気ギアード電気機械に関する。
　本願は、２０２２年４月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－０７０７３５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１に開示される磁気ギアード電気機械は、周方向に並ぶように配置される複数の第１磁石と、複数第１磁石の外周側にて周方向に並ぶように配置される第２磁石とを備える。磁気ギアード電気機械の構成要素である磁極片ユニットは、複数の第１磁石と複数の第２磁石との間に設けられる。
米国特許第９４２５６５５号明細書
　磁気ギアード電気機械の動作時、磁極片ユニットには径方向を向く電磁力が作用する。このときに磁極片ユニットの磁極片が外れないよう強度を向上させる設計が望まれる。
　本開示の目的は、強度を向上した磁極片ユニット、および、磁気ギアード電気機械を提供することである。
　本開示の一実施形態に係る磁極片ユニットは、
　軸線に対して周方向に延在する環状ユニットであって、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の非磁性体であって、前記複数の磁極片と交互に並ぶ複数の非磁性体、および、
　　前記軸線の軸方向の一方側における各々の前記磁極片の端部と各々の前記非磁性体の端部とに連結される連結部、を含む環状ユニットと、
　前記環状ユニットの内周面上に配置される内カバーと、
　前記内カバーの内周面上に配置される内プレートであって、前記軸方向において少なくとも前記連結部と重なるように配置される内プレートと、
　前記環状ユニットの外周面上に配置される外カバーと、
　前記外カバーの外周面上に配置される外プレートであって、前記軸方向において前記内プレートと少なくとも一部が重なるように配置される外プレートと、
　前記外プレート、前記外カバー、前記連結部、前記内カバー、および、前記内プレートを前記環状ユニットの径方向に貫通するように配置される軸部を含む締結部材と、
を備える。
　本開示の一実施形態に係る磁極片ユニットは、
　軸線に対して周方向に延在する環状ユニットであって、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の非磁性体であって、前記複数の磁極片と交互に並ぶ複数の非磁性体、および、
　　前記軸線の軸方向の一方側における各々の前記磁極片の端部と各々の前記非磁性体の端部とに連結される連結部、を含む環状ユニットと、
　前記環状ユニットの内周面上に配置される内プレートであって、前記連結部の内周面から前記磁極片の内周面および前記非磁性体の内周面に亘って形成される内プレートと、
　前記環状ユニットの外周面上に配置される外プレートであって、前記連結部の外周面から前記磁極片の外周面および前記非磁性体の外周面に亘って形成される外プレートと、
　前記外プレート、前記連結部、および前記内プレートを前記環状ユニットの径方向に貫通するように配置される軸部を含む締結部材と、
を備える。
　本開示の一実施形態に係る磁気ギアード電気機械は、
　上記磁極片ユニットと、
　前記環状ユニットの外側または内側において前記周方向に並ぶ複数の第１磁石、および、前記複数の第１磁石を支持する第１継鉄ユニットと、
　前記環状ユニットの内側または外側において前記周方向に並ぶ複数の第２磁石、および、前記複数の第２磁石を支持する第２継鉄ユニットと、
を備える。
　本開示によれば、強度を向上した磁極片ユニット、および、磁気ギアード電気機械を提供できる。
一実施形態に係る磁気ギアード電気機械（磁気ギアード発電機）の概略図。 他の実施形態に係る磁気ギアード電気機械（磁気ギアード発電機）の概略図。 一実施形態に係る磁気ギアード電気機械（磁気ギアードモータ）の概略図。 他の実施形態に係る磁気ギアード電気機械（磁気ギアードモータ）の概略図。 一実施形態に係る磁気ギアード電気機械の第１内部構造を示す概略図。 一実施形態に係る磁気ギアード電気機械の第２内部構造を示す概略図。 一実施形態に係る磁極片ユニットの概略図。 第１実施形態に係る磁極片ユニットの概念的な分解図（第１の例示）。 第１実施形態に係る磁極片ユニットの概念的な分解図（第２の例示）。 第２の例示に係る磁極片ユニットが適用された第１内部構造の概略図。 第１実施形態に係る磁極片ユニットの概念的な分解図。 第２実施形態に係る磁極片ユニットの環状部を示す概略図。 第２実施形態に係る磁極片ユニットが適用された第１内部構造の概略図。
　以下、添付図面を参照して本開示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、本開示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。
＜１．磁気ギアード電気機械１の概要＞
　図１Ａ～図１Ｄは、本開示の幾つかの実施形態に係る磁気ギアード電気機械１の概略図である。以下の説明においては、「軸方向」は磁気ギアード電気機械１の回転軸（第１回転軸Ａ１または第２回転軸Ａ２）に平行な方向であり、「径方向」は磁気ギアード電気機械１の回転軸と直交する方向であり、「周方向」は、磁気ギアード電気機械１の回転軸を基準とした周方向である。
　図１Ａ～図１Ｄで例示される磁気ギアード電気機械１はいずれも、径方向の一方側から順に、第１継鉄ユニット１０、第２継鉄ユニット２０、および、磁極片ユニット３０を備える。これら３つのユニットはいずれも軸方向に延在する。第１継鉄ユニット１０は、周方向に並ぶ複数の第１磁石１９、および、複数の第１磁石１９を支持する第１継鉄１５を含む。第２継鉄ユニット２０は、周方向に並ぶ複数の第２磁石２９、および、複数の第２磁石２９を支持する第２継鉄２５を含む。そして、磁極片ユニット３０は周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片５０を含み、複数の磁極片５０は、第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０との間において、複数の第１磁石１９および複数の第２磁石２９のそれぞれと隙間Ｇ１、Ｇ２（例えば図２Ａ参照）を空けて対向する。各磁極片５０は、複数の電磁鋼板が軸方向に積層された構造を有する。第１継鉄ユニット１０、第２継鉄ユニット２０、または、磁極片ユニット３０のいずれか１つは固定子として機能し、残る２つは回転子として機能する。
　図１Ａ～図１Ｄの例では、第２継鉄ユニット２０は第１継鉄ユニット１０の外周側に配置されており、即ち、磁気ギアード電気機械１は径方向の内側（内周側）から順に、第１継鉄ユニット１０、磁極片ユニット３０、および、第２継鉄ユニット２０を備える。他の例では、第２継鉄ユニット２０は第１継鉄ユニット１０の内周側に配置されてもよく、即ち、磁気ギアード電気機械１は径方向の外側（外周側）から順に、第１継鉄ユニット１０、磁極片ユニット３０、および、第２継鉄ユニット２０を備えてもよい（図２Ｂ参照）。
　図１Ａ、図１Ｂで例示される磁気ギアード電気機械１Ａ、１Ｂ（１）は、原動機９からの入力によって駆動されて発電するように構成された磁気ギアード発電機２Ａ、２Ｂ（２）である。磁気ギアード発電機２は、発電により生成された電力Ｐを例えば電力系統であってもよい電力供給先４に向けて供給するように構成される。図１Ｃ、図１Ｄで例示される磁気ギアード電気機械１Ｃ、１Ｄ（１）は、例えば電力系統であってもよい電力供給源６からの電力Ｐの供給を受けて、回転機械８を駆動するように構成される磁気ギアードモータ３Ａ、３Ｂ（３）である。
＜１－１．磁気ギアード発電機２＞
　図１Ａで例示される磁気ギアード発電機２Ａ（２）は、ベース１０１に設置されてもよいハウジング９８を備える。同図の例では、ハウジング９８によって支持される第２継鉄ユニット２０に、電力供給先４と導通可能な固定子巻線としてのコイル９９が設けられる。つまり同図の例では、第２継鉄ユニット２０が固定子として機能する。ハウジング９８は、原動機９に連結される入力軸としての第１回転軸Ａ１を、ベアリングを介して回転可能に支持する。磁極片ユニット３０の軸方向の両端はそれぞれ一対のエンドプレート９７に連結される。そして、一方のエンドプレート９７は第１回転軸Ａ１に連結されており、他方のエンドプレート９７は、第１回転軸Ａ１と同軸となるように配置される第２回転軸Ａ２にベアリングを介して連結される。従って、同図で例示される磁極片ユニット３０は、第１回転軸Ａ１と共に回転する回転子として機能する。本例の第２回転軸Ａ２は、一対のエンドプレート９７の間に配置される第１継鉄ユニット１０を支持する。従って、同図で例示される第１継鉄ユニット１０は、第２回転軸Ａ２と共に回転する回転子として機能する。第２回転軸Ａ２は、ベアリングを介してハウジング９８によって回転可能に支持される。
　磁気ギアード発電機２Ａは、高調波型磁気ギア原理および電磁誘導を利用することで、原動機９からの機械的入力を電力Ｐに変換する。より具体的な一例として、原動機９の駆動に伴って、第１回転軸Ａ１が磁極片ユニット３０と共に回転すると、複数の磁極片５０は、複数の第１磁石１９および複数の第２磁石２９に対して周方向に相対移動する。これにより、第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の間の磁束が変調され、変調された磁場から第１磁石１９が磁力を受けて第１継鉄ユニット１０が回転する。磁極片ユニット３０と第１継鉄ユニット１０の回転に伴って起こる電磁誘導によってコイル９９に電流が発生し、磁気ギアード発電機２Ａは発電することができる。なお、磁極片ユニット３０に対する第１継鉄ユニット１０の回転数の比は、第１磁石１９の極対数ＮＨに対する磁極片５０の磁極数ＮＬの比（＝ＮＬ／ＮＨ）で表される。本例では、ＮＬ／ＮＨが１よりも大きく、第１継鉄ユニット１０は高速ロータとして機能し、磁極片ユニット３０は低速ロータとして機能する。なお、磁極片５０の磁極数ＮＬは、第２磁石２９の磁極数ＮＳよりも少ない。
　図１Ａで例示される磁気ギアード発電機２Ａでは、第１回転軸Ａ１に代えて第２回転軸Ａ２が入力軸として機能してもよい。詳細な図示は省略するがこの場合、原動機９は第２回転軸Ａ２に連結される。原動機９の駆動によって、第１継鉄ユニット１０が第２回転軸Ａ２と共に回転すると、複数の第１磁石１９が複数の磁極片５０および複数の第２磁石２９に対して相対移動し、磁極片５０は第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の間の磁束を変調する。従って、磁場の変調に起因した磁力により、磁極片５０は第１回転軸Ａ１と共に回転する。結果、第１継鉄ユニット１０と磁極片ユニット３０の回転に伴って起こる電磁誘導によりコイル９９にて電流が発生し、磁気ギアード発電機２Ａは発電することができる。この場合もＮＬ／ＮＨが１よりも大きい構成が採用されているため、第１継鉄ユニット１０は高速ロータとして機能し、磁極片ユニット３０は低速ロータとして機能する。
　さらに、図１Ａで例示される第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２は単一の回転軸であってもよい。詳細な図示は省略するがこの場合、原動機９に連結される１本の回転軸がハウジング９８により回転可能に支持されると共に、第１継鉄ユニット１０に回転可能に連結される。そして、該回転軸の外周部に、一対のエンドプレート９７がそれぞれ固定される。該構成においても、原動機９の駆動により磁極片ユニット３０が回転することに応じて、第１継鉄ユニット１０は回転し、コイル９９にて電流が発生する。
　図１Ｂで例示される磁気ギアード発電機２Ｂ（２）では、磁極片ユニット３０が固定子として機能し、第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０が回転子として機能する。磁気ギアード発電機２Ｂは、ベース１０１に設置されてもよいハウジング９６を備え、ハウジング９６によって磁極片ユニット３０は支持される。そして、周方向に間隔を空けて配置される複数の磁極片５０には、電力供給先４と導通可能な固定子巻線としてのコイル９９が設けられる。ハウジング９６はベアリングを介して第２回転軸Ａ２を回転可能に支持する。同図の例で入力軸として機能する第２回転軸Ａ２は、第１継鉄ユニット１０を支持すると共に原動機９に連結される。また、第２回転軸Ａ２と同軸となるように配置される第１回転軸Ａ１は、図示外の支持ユニットによって回転可能に支持されると共に、連結部材９５を介して第２継鉄ユニット２０に連結される。第２継鉄ユニット２０は磁極片ユニット３０にベアリングを介して連結されてもよい。
　磁気ギアード発電機２Ｂの発電原理も、磁気ギアード発電機２Ａと同様である。原動機９の駆動に伴って、第２回転軸Ａ２が第１継鉄ユニット１０と共に回転すると、複数の第１磁石１９が複数の磁極片５０および複数の第２磁石２９に対して相対移動し、磁極片５０は第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の間の磁束を変調する。従って、磁場の変調に起因した磁力により第２継鉄ユニット２０は第１回転軸Ａ１と共に回転する。第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の回転に伴って起こる電磁誘導によりコイル９９にて電流が発生し、磁気ギアード発電機２Ｂは発電することができる。
　図１Ｂで例示される磁気ギアード発電機２Ｂでは、第２回転軸Ａ２に代えて第１回転軸Ａ１が入力軸として機能してもよい。詳細な図示は省略するがこの場合、原動機９は第１回転軸Ａ１に連結される。原動機９の駆動によって、第２継鉄ユニット２０が第１回転軸Ａ１と共に回転すると、複数の第２磁石２９が複数の磁極片５０および複数の第１磁石１９に対して相対移動し、磁極片５０は第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の間の磁束を変調する。磁場の変調に起因した磁力により第１継鉄ユニット１０は第２回転軸Ａ２と共に回転する。第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の回転に伴って起こる電磁誘導によりコイル９９にて電流が発生し、磁気ギアード発電機２Ｂは発電することができる。
＜１－２．磁気ギアードモータ３＞
　図１Ｃで例示される磁気ギアードモータ３Ａ（３）は、磁気ギアード発電機２Ａ（図１Ａ参照）と類似の構成を有する。より詳細には、固定子巻線としてのコイル９９が電力供給源６と導通可能な点と、第１回転軸Ａ１が回転機械８に連結される点とにおいて、磁気ギアードモータ３Ａは磁気ギアード発電機２Ａとは異なる。その他の点においては、磁気ギアードモータ３Ａは、磁気ギアード発電機２Ａと同じ構成を有する。即ち、磁気ギアードモータ３Ａは、ハウジング９８、第１回転軸Ａ１、第２回転軸Ａ２、および、一対のエンドプレート９７などを備える。図１Ｃの例では、第２継鉄ユニット２０が固定子として機能し、第１継鉄ユニット１０と磁極片ユニット３０が回転子として機能する。なお、回転機械８は、例えば、磁気ギアードモータ３Ａ（３）の駆動によって走行する電動車両であってもよい。この場合、第１回転軸Ａ１は、回転機械８の構成要素となる、電動車両のドライブシャフトに連結されてもよい。
　磁気ギアードモータ３Ａは、コイル９９の通電によって発生する回転磁界によって第１継鉄ユニット１０を第２回転軸Ａ２と共に回転させる。複数の第１磁石１９が複数の磁極片５０と複数の第２磁石２９に対して周方向に相対移動することで、磁極片５０は、第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の間の磁束を変調させる。そして変調した磁場によって生じる磁力が磁極片５０を第１回転軸Ａ１と共に回転させ、磁気ギアードモータ３Ａは第１回転軸Ａ１を経由して回転機械８に動力を付与することができる。図１Ｃの例においては、上述のＮＬ／ＮＨが１よりも大きい構成が採用されているため、第１継鉄ユニット１０は高速ロータとして機能し、磁極片ユニット３０は低速ロータとして機能する。
　図１Ｄで例示される磁気ギアードモータ３Ｂ（３）は、磁気ギアード発電機２Ｂ（図１Ｂ参照）と類似の構成を有する。より詳細には、固定子巻線としてのコイル９９が電力供給源６と導通可能な点と、第１回転軸Ａ１が回転機械８に連結される点とにおいて、磁気ギアードモータ３Ｂは磁気ギアード発電機２Ｂとは異なる。その他の点においては、磁気ギアードモータ３Ｂは、磁気ギアード発電機２Ｂと同じ構成を有する。即ち、磁気ギアードモータ３Ｂは、ハウジング９６、第１回転軸Ａ１、第２回転軸Ａ２、および、連結部材９５などを備える。図１Ｄの例では、磁極片ユニット３０が固定子として機能し、第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０が回転子として機能する。
　磁気ギアードモータ３Ｂの動作原理は、磁気ギアードモータ３Ａと同様である。即ち、コイル９９の通電によって発生する回転磁界によって第２継鉄ユニット２０は回転する。複数の第２磁石２９が複数の磁極片５０と複数の第１磁石１９に対して周方向に相対移動することで、磁極片５０は、第１継鉄ユニット１０と第２継鉄ユニット２０の間の磁束を変調させる。そして変調した磁場によって生じる磁力が第１継鉄ユニット１０を回転させ、磁気ギアードモータ３Ａは第２回転軸Ａ２を経由して回転機械８に動力を付与することができる。なお、回転機械８は、第２回転軸Ａ２に代えて第１回転軸Ａ１に連結されてもよい。この場合であっても、上記と同様の原理によって、磁気ギアードモータ３Ａは第１回転軸Ａ１を経由して回転機械８に動力を付与することができる。
＜２．磁気ギアード電気機械１の内部構造の例示＞
　図２Ａ、図２Ｂは、本開示の幾つかの実施形態に係る磁気ギアード電気機械１の内部構造を示す概略図である。概略図としての図２Ａ、図２Ｂでは、周方向を直線的に図示している。複数の第１磁石１９は、周方向に交互に配置される磁極の異なる磁石（Ｎ極磁石およびＳ極磁石）によって構成される。同様に複数の第２磁石２９は、周方向に交互に配置される磁極の異なる磁石（Ｎ極磁石およびＳ極磁石）によって構成される。磁極片５０と第１継鉄ユニット１０との間には隙間Ｇ１があり、磁極片５０と第２継鉄ユニット２０との間には隙間Ｇ２がある。
　磁極片ユニット３０は、複数の磁極片５０などが設けられる環状ユニット３５（図３参照）などを備える。但し、図２Ａ、図２Ｂで例示される磁極片ユニット３０の構成要素は、磁極片５０のみである（環状ユニット３５の詳細は後述する）。図２Ａは磁気ギアード電気機械１の内部構造の一例としての第１内部構造を概念的に示し、図２Ｂは磁気ギアード電気機械１の内部構造の他の例としての第２内部構造を概念的に示す。
＜２－１．第１内部構造＞
　図２Ａで例示される第１内部構造では、磁極片ユニット３０の内周側に第１継鉄ユニット１０が配置され、外周側に第２継鉄ユニット２０が配置される。より詳細な構成は以下の通りである。
　第１継鉄１５は、軟磁性材料によって形成されるコアであってもよい第１本体部１１を含む。図２Ａで例示される第１本体部１１は、周方向に並ぶ複数の第１磁石１９を支持する外周面１１Ｂを有する。外周面１１Ｂは、磁気ギアード電気機械１の周方向の全長に亘って形成される湾曲面である。第２継鉄２５は、軟磁性材料によって形成されるコアであってもよい第２本体部２１と、周方向に間隔を空けて配置される複数の第２歯部２１Ｔとを含む。図２Ａの例では、第２本体部２１は複数の第２磁石２９に対向する内周面２１Ａを有し、各第２歯部２１Ｔは内周面２１Ａから磁極片５０に向かって突出すると共に１以上の第２磁石２９を支持する。第２歯部２１Ｔは、軟磁性材料によって形成されており、第２本体部２１と一体的に形成されてもよい。第２歯部２１Ｔには、上述の固定子巻き線としてのコイル９９（図１Ａ、図２Ａ参照）が設けられてもよい。
＜２－２．第２内部構造＞
　図２Ｂで例示される第２内部構造では、磁極片ユニット３０の内周側に第２継鉄ユニット２０が配置され、外周側に第１継鉄ユニット１０が配置される。より詳細な構成は以下の通りである。
　第１継鉄１５は、軟磁性材料によって形成されるコアであってもよい第１本体部１１を含む。図２Ｂで例示される第１本体部１１は、周方向に並ぶ複数の第１磁石１９を支持する内周面１１Ａを有する。内周面１１Ａは、磁気ギアード電気機械１の周方向の全長に亘って形成される湾曲面である。第２継鉄２５は、軟磁性材料によって形成されるコアであってもよい第２本体部２１と、周方向に間隔を空けて配置される複数の第２歯部２１Ｔとを含む。図２Ｂの例では、第２本体部２１は複数の第２磁石２９に対向する外周面２１Ｂを有し、第２歯部２１Ｔは外周面２１Ｂから磁極片５０に向かって突出すると共に１以上の第２磁石２９を支持する。第２歯部２１Ｔの材質などの特性は第１内部構造と同様であるので詳説を割愛する。
＜２－３．他の内部構造の例示＞
　磁気ギアード電気機械１は、第１内部構造および第２内部構造とは異なる内部構造を採用してもよい。例えば、図２Ａ、図２Ｂで示される第１継鉄１５は、磁極片５０に向かって突出する複数の第１歯部を有してもよい。この場合、第１歯部は、第１本体部１１の内周面１１Ａまたは外周面１１Ｂから磁極片５０に向かって突出し、第１歯部の先端部が１以上の第１磁石１９を支持する。あるいは、図２Ａ、図２Ｂで示される第２継鉄２５は、第２歯部２１Ｔを有さなくてもよい。この場合、第２本体部２１の内周面２１Ａまたは外周面２１Ｂが複数の第２磁石２９を支持する。また、第１継鉄ユニット１０では、複数の第１磁石１９が第１継鉄１５に埋め込まれる埋込磁石型（ＩＰＭ；Ｉｎｔｅｒｉｏｒ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ）の構造が採用されてもよい。同様に、第２継鉄２５では、複数の第２磁石２９が第２継鉄２５に埋め込まれる埋込磁石型の構造が採用されてもよい。
＜３．磁極片ユニット３０の概要＞
　図３は、本開示の一実施形態に係る磁極片ユニット３０の概略図である。磁極片ユニット３０は、軸線Ｏに対して周方向に延在する環状ユニット３５を備える。軸線Ｏは、磁気ギアード電気機械１の軸線でもある。従って、軸線Ｏの軸方向（以下、単に軸方向という場合がある）は、磁気ギアード電気機械１の軸方向であり、環状ユニット３５の径方向は磁気ギアード電気機械１の径方向である。同図で例示される磁極片ユニット３０は、軸方向に対称な形状を有する。
　環状ユニット３５の軸方向の両端部は、それぞれ、上述の一対のエンドプレート９７（図１Ａ、図２Ａ参照）によって支持されてもよい。あるいは、環状ユニット３５の軸方向の両端部は、ハウジング９８（図１Ｂ、図２Ｂ参照）によって支持されてもよい。以下では説明の都合、一対のエンドプレート９７とハウジング９８を総称して支持体９３（図４Ａ参照）という場合がある。
　環状ユニット３５は、周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片５０、および、周方向に間隔を空けて並ぶ複数の非磁性体５３を含む。複数の磁極片５０と複数の非磁性体５３は周方向に交互に並んでおり、いずれかの磁極片５０は周方向において２つの非磁性体５３によって挟まれる。非磁性体５３は、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）によって形成される。同図の例では、磁極片５０は非磁性体５３よりも軸方向において短い。より具体的には、軸方向において、磁極片５０の両端部は非磁性体５３の両端部よりも環状ユニット３５の中点側に位置する。なお軸方向において、各磁極片５０の中心と各非磁性体５３の中心は、互いに一致する。以下、複数の磁極片５０と複数の非磁性体５３を総称する場合、環状部５８ともいう。
　環状ユニット３５は、環状部５８の軸方向の両端部にそれぞれ連結される一対の連結部７０をさらに含む。各連結部７０は周方向に延在するリング状であり、上述の支持体９３によって支持される。各連結部７０は、例えばボルトなどの締結手段によって支持体９３に固定される。リング状の各連結部７０は、１または複数の導電部材によって構成されてよい。導電部材は例えばステンレス鋼などの金属である。なお、連結部７０は１または複数の非導電部材によって構成されもよい。非導電部材は、例えばプラスチックまたはゴムなどである。
　図３で例示される実施形態では、各連結部７０のうちで環状ユニット３５側の端面は、周方向に延在する凸凹形状を有している。該端面に形成される複数の凹面には複数の非磁性体５３がそれぞれ嵌り、該端面に形成される複数の凸面の各々は、２つの非磁性体５３によって挟まれる各磁極片５０に当接する。連結部７０の上記の端面は、一例として接着層８８（図４Ａ参照）を介して、複数の非磁性体５３と複数の磁極片５０とに接着されている。
　なお他の実施形態においては、磁極片５０と非磁性体５３は軸方向において略同一の長さを有してもよく、連結部７０の環状ユニット３５側の端面は平面であってもよい。この場合、例えば、各磁極片５０の中心部を貫通するように軸方向に延びる支持バー（図示外）の両端部を、一対の連結部７０がそれぞれ保持する構造が採用されてもよい。さらに、一対の連結部７０と複数の非磁性体５３が一体的に構成されてもよい。当該実施形態においては、接着層８８の少なくとも一部は不要となる。
　図３で例示される磁極片ユニット３０では、外プレート３７（外プレート１３７）、内プレート３３（内プレート１３３）、および、締結部材６５によって環状ユニット３５が締結される。より詳細な構造を以下では、第１実施形態と第２実施形態とに分けて順に説明する。なお以下では説明の重複を避けるべく、軸方向に対称な形状を有する磁極片ユニット３０のうちで、同ユニットの中心よりも軸方向の一方側の部位の構造を説明し、他方側の構造の説明を割愛する。
＜４．第１実施形態に係る磁極片ユニット３１（３０）の詳細＞
　図４Ａ～図４Ｃを参照して、第１実施形態に係る磁極片ユニット３０である磁極片ユニット３１を説明する。以下では、第１の例示に係る磁極片ユニット３１Ａ（３１）と、第２の例示に係る磁極片ユニット３１Ｂ（３１）とを順に説明する。
＜４－１．第１の例示に係る磁極片ユニット３１Ａ（３１）＞
　図４Ａは、磁極片ユニット３１Ａ（３１）の概念的な分解図であり、図３で示されるＡ－Ａ線の矢視方向における断面図である。磁極片ユニット３１Ａ（３１）は、環状ユニット３５の内周面上に配置される内カバー４３、および、環状ユニット３５の外周面上に配置される外カバー４７を備える。内カバー４３と外カバー４７の各々は、１または複数の部材によって形成される円筒であり、環状ユニット３５の少なくとも一部を周方向の全長に亘って覆う。内カバー４３と外カバー４７の各々を構成する部材は、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）であってもよい。
　同図で例示される磁極片ユニット３１Ａ（３１）は、内カバー４３および環状ユニット３５の間に介在する内接着層９１と、外カバー４７および内プレート３３Ａの間に介在する外接着層９２とを備える。本実施形態では、外接着層９２と内接着層９１はいずれも、軸方向において、連結部７０と磁極片５０とに重なるように配置される。換言すると、外接着層９２と内接着層９１はいずれも、連結部７０と磁極片５０とに径方向に並ぶように配置される。また、図示は省略するが両接着層は、非磁性体５３とも軸方向において重なるように配置される。なお、内接着層９１は、上述の支持体９３を避けるようにして、連結部７０の一部と径方向に並ぶように配置されることが好ましい。
　本実施形態では、内カバー４３の外周面の半分以上（より好ましくは３分の２以上）が内接着層９１によって覆われる。さらに好ましくは、内カバー４３の外周面の全てが内接着層９１によって覆われる。また、外カバー４７の内周面の半分以上（より好ましくは３分の２以上）が外接着層９２によって覆われる。さらに好ましくは、外カバー４７の内周面の全てが外接着層９２によって覆われる。外接着層９２と内接着層９１の各々の厚さ（即ち径方向寸法）は、外カバー４７と内カバー４３の各々の径方向寸法に対して１０分の１以下である。
　磁極片ユニット３１Ａ（３１）は、内カバー４３の内周面上に配置される内プレート３３Ａ（３３）と、外カバー４７の外周面上に配置される外プレート３７Ａ（３７）とをさらに備える。内プレート３３Ａの少なくとも一部は、軸方向において連結部７０の一部と重なるように配置され、外プレート３７Ａの少なくとも一部は、軸方向において内プレート３３Ａと重なるよう配置される。換言すると、内プレート３３Ａの少なくとも一部と、外プレート３７Ａの少なくとも一部は、連結部７０と径方向に並ぶように配置される。
　磁極片ユニット３１Ａは締結部材６５をさらに備える。締結部材６５の構成要素である軸部６１は、外プレート３７Ａ、外カバー４７、連結部７０、内カバー４３、および、内プレート３３Ａを径方向に貫通するように配置される。本例の軸部６１は、さらに、内接着層９１と外接着層９２を貫通するように配置される。締結部材６５はボルトであってもネジであってもよい。同図で例示される締結部材６５はボルトであり、内プレート３３から径方向に突出する軸部６１にはナット６８が差し込まれている。ナット６８と締結部材６５の頭部６５Ａが、内プレート３３Ａと外プレート３７Ａを径方向に挟み込んでいる。本例では、締結部材６５およびナット６８によって締結ユニットが構成され、複数の締結ユニットが周方向に間隔を空けて配置される。
　上記構成によれば、内プレート３３Ａ、外プレート３７Ａ、および締結部材６５からなる締結構造によって、内カバー４３、環状ユニット３５、および外カバー４７が径方向において挟み込まれて補強される。これにより磁極片ユニット３１（３０）の強度を向上できる。また、磁気ギアード電気機械１の動作時、複数の磁極片５０の各々には、径方向の外側を向く電磁力と径方向の内側を向く電磁力が交互に繰り返し作用するため、磁極片５０が連結部７０（または連結部７０に接着される接着層８８）から剥離するおそれがある。さらに、磁極片ユニット３０が回転子として機能する実施形態においては（図１Ａ、図１Ｃ参照）、磁極片ユニット３０に遠心力がさらに作用するため、剥離の発生がさらに懸念される。この点、上記構成によれば、内カバー４３と外カバー４７によって、磁極片５０はより強固に挟み込まれるので、磁極片５０の補強が実現される。従って、磁極片５０が連結部７０（または連結部７０に接着される接着層８８）から剥離するのを抑制できる。これにより、連結部７０から外れた磁極片５０が磁気ギアード電気機械１の他の構成要素である第１継鉄ユニット１０または第２継鉄ユニット２０に当たるのを併せて抑制できる。
　なお上述したように、連結部７０と磁極片５０は、接着層８８によって連結される代わりに、支持バーによって連結されてもよい。この場合であっても、磁極片ユニット３１（３０）の強度向上により磁極片５０が連結部７０から外れるのを抑制できるという利点は得られる。また、磁極片ユニット３０は軸方向において対称な形状を有さなくてもよい。より具体的には、環状ユニット３５の軸方向の一方側においてのみ、内プレート３３Ａ、外プレート３７Ａ、および締結部材６５からなる締結構造が設けられてもよい。この場合であっても、上記利点は得られる。また、磁極片ユニット３０が固定子として機能する実施形態（図１Ｂ、図２Ｂ参照）においても、上記利点は得られる。
　図４Ａの例では、内プレート３３Ａまたは外プレート３７Ａの少なくとも一方は、複数の磁極片５０よりも軸方向において一方側に間隔を空けて配置される導電体である。導電体はステンレス鋼などの金属であってもよい。同図の例では、内プレート３３Ａと外プレート３７Ａがいずれも、複数の磁極片５０よりも一方側に間隔を空けて配置される。換言すると、内プレート３３Ａと外プレート３７Ａは、連結部７０または磁極片５０のうちで連結部７０に対してのみ径方向に並ぶように配置される。なお、非磁性体５３が磁極片５０よりも軸方向において長い構成が採用される本実施形態では、内プレート３３Ａまたは外プレート３７Ａは、軸方向において、非磁性体５３と重なるように配置されてもよい。換言すると、内プレート３３Ａまたは外プレート３７Ａは、非磁性体５３の一端部と径方向に並ぶように配置されてもよい。
　上記構成によれば、導電体としての内プレート３３Ａおよび外プレート３７Ａが、複数の磁極片５０から軸方向に離れる。これにより、磁気ギアード電気機械１の動作に伴い磁極片５０において発生する渦連流が導電体を流れるのを抑制でき、磁気ギアード電気機械１における渦電流損失を抑制できる。
　なお、内プレート３３Ａまたは外プレート３７Ａのいずれか一方は、磁極片５０と径方向に並ぶように配置された導電体であってもよい。この場合であっても上記利点は得られる。
＜４－２．第２の例示に係る磁極片ユニット３１Ｂ（３１）＞
　図４Ｂは、第２の例示に係る磁極片ユニット３１Ｂ（３１）を示す概略図であり、図３で示されるＡ－Ａ線の矢視方向における断面図である。磁極片ユニット３１Ｂは、内プレート３３Ａおよび外プレート３７Ａに代えて、内プレート３３Ｂ（３３）および外プレート３７Ｂ（３７）を備える。その他において、磁極片ユニット３１Ｂは磁極片ユニット３１Ａと同じ構成を有する。
　内プレート３３Ｂと外プレート３７Ｂの少なくとも一方は、軸方向において連結部７０および磁極片５０と重なるように配置される。同図の例では、内プレート３３Ｂと外プレート３７Ｂがいずれも、軸方向において連結部７０および磁極片５０と重なるように配置される。換言すると、内プレート３３Ｂと外プレート３７Ｂは、連結部７０および磁極片５０に径方向に並ぶように配置される。また、内プレート３３Ｂと外プレート３７Ｂは周方向にも延在しており、非磁性体５３に対しても径方向に並ぶよう配置される。内プレート３３Ｂと外プレート３７Ｂは、第１の例示と同様、締結部材６５によって締結されている。
　上記構成によれば、磁極片５０が内プレート３３と外プレート３７の間に位置するので、内プレート３３と外プレート３７の挟み込みによって生じる力が磁極片５０に伝わりやすい。磁極片５０の補強効果が向上するので、磁極片５０が連結部７０から外れるのをさらに抑制できる。
　なお、内プレート３３Ｂまたは外プレート３７Ｂのいずれか一方は、磁極片５０に対して軸方向の一方側に間隔を空けて配置されてもよい。この場合であっても上記利点は得られる。ただし、内プレート３３Ｂまたは外プレート３７Ｂのうち少なくとも内プレート３３Ｂが磁極片５０と軸方向において重なるように配置されることが好ましい。内プレート３３Ｂが磁極片５０を間接的に支持できるからである。
　図４Ｃは、第２の例示に係る磁極片ユニット３１Ｂ（３１）が第１内部構造に適用された概略図である（内接着層９１と外接着層９２の図示は省略している）。同図を参照し、磁極片ユニット３１Ｂのより詳細な構成を説明する。
　内プレート３３Ｂ（３３）は、内カバー４３と当接する内当接面３３３と、内当接面３３３とは反対側の第１反対面３３１とを含んでもよい。さらに、第１反対面３３１は、軸方向の一方側とは反対側（他方側）に向かうにしたがい内当接面３３３との距離が小さくなるように延在する第１テーパ面３３９を有する。第１テーパ面３３９は、同図で示されるような平面であってもよいし、図示外の湾曲面であってもよい。同図の例では、第１テーパ面３３９は、第１継鉄ユニット１０と隙間Ｇ１を空けて対向する。他の実施形態では、磁極片ユニット３１Ｂが第２内部構造に適用されてもよく、第１テーパ面３３９は第２継鉄ユニット２０と隙間Ｇ２を空けて対向してもよい。
　上記構成によれば、磁気ギアード電気機械１の動作時、磁極片５０において発生する径方向を向く力が内プレート３３Ｂに伝わっても、内プレート３３Ｂの第１テーパ面３３９において応力が分散される。内プレート３３Ｂにおける応力集中が抑制されることで、内プレート３３Ｂの破損を抑制できる。また、内プレート３３Ｂが第１テーパ面３３９を有することで、磁極片ユニット３１Ｂと、磁気ギアード電気機械１の他の構成要素（第１継鉄ユニット１０または第２継鉄ユニット２０）との間の隙間（隙間Ｇ１または隙間Ｇ２）が過剰に小さくなるのを抑制でき、磁極片ユニット３１Ｂと他の構成要素との接触を抑制することができる。
　なお、第１テーパ面３３９は第１の例示に係る磁極片ユニット３１Ａに設けられてもよい。この場合であっても上記利点は得られる。
　図４Ｃで例示されるように、外プレート３７Ｂ（３７）は、外カバー４７と当接する外当接面３７７と、外当接面３７７とは反対側の第２反対面３７２とを含む。第２反対面３７２は、軸方向の一方側とは反対側（他方側）に向かうにしたがい外当接面３７７との距離が小さくなるように延在する第２テーパ面３７９を有する。第２テーパ面３７９は、同図で示されるような平面であってもよいし、図示外の湾曲面であってもよい。同図の例では、第２テーパ面３７９は、第２継鉄ユニット２０と隙間Ｇ２を空けて対向する。他の実施形態では、磁極片ユニット３１Ｂが第２内部構造に適用されてもよく、第２テーパ面３７９は第１継鉄ユニット１０と隙間Ｇ１を空けて対向してもよい。
　上記構成によれば、磁気ギアード電気機械１の動作時、磁極片５０において発生する径方向を向く力が外プレート３７Ｂに伝わっても、外プレート３７Ｂの第２テーパ面３７９において応力が分散される。外プレート３７Ｂにおける応力集中が抑制されることで、外プレート３７Ｂの破損を抑制できる。また、外プレート３７Ｂが第２テーパ面３７９を有することで、磁極片ユニット３１Ｂと、磁気ギアード電気機械１の他の構成要素（第２継鉄ユニット２０または第１継鉄ユニット１０）との間の隙間（隙間Ｇ２または隙間Ｇ１）が過剰に小さくなるのを抑制でき、磁極片ユニット３１Ｂと他の構成要素との接触を抑制することができる。
　なお、第２テーパ面３７９は第１の例示に係る磁極片ユニット３１Ａに設けられてもよい。この場合であっても上記利点は得られる。
＜５．第２実施形態に係る磁極片ユニット３２の詳細＞
　図５Ａは、第２実施形態に係る磁極片ユニット３２（３０）の概念的な分解図であり、図３で示されるＡ－Ａ線の矢視方向における断面図である。図５Ｂは、第２実施形態に係る磁極片ユニット３２の環状部５８を示す概略図である。同図では、径方向に沿って視た環状部５８が図示されており、周方向が直線的に図示されている。図５Ｃは、第２実施形態に係る磁極片ユニットが適用された第１内部構造の概略図を示す。
　図５Ａで例示される第２実施形態では、外カバー４７、外接着層９２、内カバー４３、および内接着層９１（図４Ａ、図４Ｂ参照）は設けられない。また、第２実施形態に係る磁極片ユニット３２は、内プレート３３および外プレート３７に代えて、内プレート１３３および外プレート１３７を備える。
　内プレート１３３は、環状ユニット３５の内周面上に配置されており、磁極片５０の内周面および非磁性体５３の内周面から連結部７０の内周面に亘って形成される。本実施形態の磁極片ユニット３２は、周方向に並ぶ複数の内プレート１３３を備えており、複数の内プレート１３３は環状を呈する。１枚の内プレート１３３の配置範囲は、例えば図５Ｂで示される二点鎖線Ｊ１によって示される領域である。なお、内プレート１３３は単一の部材によって形成されるリング状であってもよい。
　外プレート１３７は、環状ユニット３５の外周面上に配置されており、磁極片５０の外周面および非磁性体５３の外周面から連結部７０の外周面に亘って形成される。本実施形態の磁極片ユニット３２は、周方向に並ぶ複数の外プレート１３７を備えており、複数の外プレート１３７は環状を呈する。１枚の外プレート１３７の配置範囲は、例えば図５Ｂで示される二点鎖線Ｊ１によって示される領域である。なお、外プレート１３７は、単一の部材によって形成されるリング状であってもよい。
　図５Ａで例示される締結部材６５は軸部６１を含み、軸部６１は、外プレート１３７、連結部７０、内プレート１３３を径方向に貫通するように配置される。同図の例では、締結部材６５はボルトであり、内プレート１３３から径方向に突出する軸部６１にナット６８が差し込まれる。締結部材６５、外プレート１３７、および内プレート１３３は、連結部７０および環状部５８を径方向に挟み込む。他の実施形態では、締結部材６５はネジであってもよい。
　上記構成によれば、内プレート１３３、外プレート１３７、および締結部材６５からなる締結構造によって、環状ユニット３５が径方向において挟み込まれて補強される。これにより磁極片ユニット３２（３０）の強度を向上できる。また、磁気ギアード電気機械１の動作時、複数の磁極片５０の各々には、径方向の外側を向く電磁力と径方向の内側を向く電磁力が交互に繰り返し作用するため、磁極片５０が連結部７０（または連結部７０に接着される接着層８８）から剥離するおそれがある。さらに、磁極片ユニット３０が回転子として機能する実施形態においては（図１Ａ、図１Ｃ参照）、磁極片ユニット３０に遠心力がさらに作用するため、剥離の発生がさらに懸念される。この点、上記構成によれば、磁極片５０は内プレート１３３と外プレート１３７によって強固に挟み込まれて、磁極片５０の補強が実現される。従って、磁極片５０が連結部７０（または連結部７０に接着される接着層８８）から剥離するのを抑制できる。これにより、連結部７０から外れた磁極片５０が磁気ギアード電気機械１の他の構成要素である第１継鉄ユニット１０または第２継鉄ユニット２０に当たるのを併せて抑制できる。
　なお上述したように、連結部７０と磁極片５０は、接着層８８によって連結される代わりに、支持バーによって連結されてもよい。この場合であっても、磁極片ユニット３２の強度向上により磁極片５０が連結部７０から外れるのを抑制できるという利点は得られる。また、磁極片ユニット３０が固定子として機能する実施形態（図１Ｂ、図２Ｂ参照）においても、上記利点は得られる。
　第２実施形態において、内プレート１３３または外プレート１３７の少なくとも一方は、絶縁体である。絶縁体は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）またはセラミックなどであってもよい。上記構成によれば、磁気ギアード電気機械１の動作時、磁極片５０において発生する渦連流が内プレート１３３または外プレート１３７の少なくとも一方を流れるのを抑制でき、渦電流損失を抑制できる。
　なお、内プレート１３３または外プレート１３７のいずれ一方は導電体であってもよい。この場合であっても、内プレート１３３または外プレート１３７のいずれ他方が絶縁体であることで、上記利点は得られる。
　図５Ｃで例示されるように、内プレート１３３は、第１実施形態に係る内プレート３３Ｂ（図４Ｃ参照）と同様の構成要素を備える。即ち、内プレート１３３は内当接面３３３および第１反対面３３１を備え、第１反対面３３１は第１テーパ面３３９を有する。上記の構成要素の詳細は既述した通りである。磁気ギアード電気機械１の動作時、磁極片５０において発生する径方向を向く力が内プレート１３３に伝わっても、内プレート１３３の第１テーパ面３３９において応力が分散される。内プレート１３３における応力集中が抑制されることで、内プレート１３３の破損を抑制できる。また、内プレート１３３が第１テーパ面３３９を有することで、磁極片ユニット３２と、磁気ギアード電気機械１の他の構成要素（第１継鉄ユニット１０または第２継鉄ユニット２０）との間の隙間（隙間Ｇ１または隙間Ｇ２）が過剰に小さくなるのを抑制でき、磁極片ユニット３２と他の構成要素との接触を抑制することができる。
　図５Ｃで例示されるように、外プレート１３７は、第１実施形態に係る外プレート３７Ｂ（３７）と同様の構成要素を備える。即ち、外プレート１３７は外当接面３７７および第２反対面３７２を備え、第２反対面３７２は第２テーパ面３７９を有する。上記の構成要素の詳細は既述した通りである。磁気ギアード電気機械１の動作時、磁極片５０において発生する径方向を向く力が外プレート１３７に伝わっても、外プレート１３７の第２テーパ面３７９において応力が分散される。外プレート１３７における応力集中が抑制されることで、外プレート１３７の破損を抑制できる。また、外プレート１３７が第２テーパ面３７９を有することで、磁極片ユニット３１Ｂと、磁気ギアード電気機械１の他の構成要素（第２継鉄ユニット２０または第１継鉄ユニット１０）との間の隙間（隙間Ｇ２または隙間Ｇ１）が過剰に小さくなるのを抑制でき、磁極片ユニット３２と他の構成要素との接触を抑制することができる。
＜６．まとめ＞
　上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。
１）本開示の少なくとも一実施形態に係る磁気ギアード電気機械用の磁極片ユニット（３０）は、
　軸線（Ｏ）に対して周方向に延在する環状ユニット（３５）であって、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片（５０）、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の非磁性体（５３）であって、前記複数の磁極片（５０）と交互に並ぶ複数の非磁性体（５３）、および、
　　前記軸線（Ｏ）の軸方向の一方側における各々の前記磁極片（５０）の端部と各々の前記非磁性体（５３）の端部とに連結される連結部（７０）、を含む環状ユニット（３５）と、
　前記環状ユニット（３５）の内周面上に配置される内カバー（４３）と、
　前記内カバー（４３）の内周面上に配置される内プレート（３３）であって、前記軸方向において少なくとも前記連結部（７０）と重なるように配置される内プレート（３３）と、
　前記環状ユニット（３５）の外周面上に配置される外カバー（４７）と、
　前記外カバー（４７）の外周面上に配置される外プレートであって、前記軸方向において前記内プレート（３３）と少なくとも一部が重なるように配置される外プレートと、
　前記外プレート、前記外カバー（４７）、前記連結部（７０）、前記内カバー（４３）、および、前記内プレート（３３）を前記環状ユニット（３５）の径方向に貫通するように配置される軸部（６１）を含む締結部材（６５）と、
を備える。
　上記１）の構成によれば、内プレート（３３）、外プレート、および締結部材（６５）からなる締結構造によって、内カバー（４３）、環状ユニット（３５）、および外カバー（４７）が径方向において挟み込まれて補強される。これにより磁極片ユニット（３０）の強度を向上できる。従って、磁気ギアード電気機械（１）の動作時、磁極片（５０）に作用する電磁力に起因して磁極片（５０）が連結部（７０）から外れるのを抑制できる。また、連結部（７０）から外れた磁極片（５０）が磁気ギアード電気機械（１）の他の構成要素に当たるのを併せて抑制することができる。
２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の磁極片ユニット（３０）であって、
　前記内プレート（３３）または前記外プレートの少なくとも一方は、前記複数の磁極片（５０）よりも前記軸方向において前記一方側に間隔を空けて配置される導電体である。
　上記２）の構成によれば、導電体が複数の磁極片（５０）から離れる。これにより、磁気ギアード電気機械（１）の動作に伴い磁極片（５０）において発生する渦連流が導電体を流れるのを抑制でき、渦電流損失を抑制できる。
３）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の磁極片ユニット（３０）であって、
　前記内プレート（３３）または前記外プレートの少なくとも一方は、前記軸方向において、前記連結部（７０）および前記磁極片（５０）と重なるように配置される。
　上記３）の構成によれば、磁極片（５０）が内プレート（３３）と外プレートの間に位置するので、内プレート（３３）と外プレートの挟み込みによって生じる力が磁極片（５０）に伝わりやすい。磁極片（５０）の補強効果が向上するので、磁極片（５０）が連結部（７０）から外れるのをさらに抑制できる。
４）幾つかの実施形態では、上記１）から３）のいずれかに記載の磁極片ユニット（３０）であって、
　前記内プレート（３３）は、前記内カバー（４３）と当接する内当接面（３３３）と、前記内当接面（３３３）とは反対側の第１反対面（３３１）と、を含み、
　前記第１反対面（３３１）は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記内当接面（３３３）との距離が小さくなるように延在する第１テーパ面（３３９）を有する。
　上記４）の構成によれば、磁気ギアード電気機械（１）の動作時、磁極片（５０）において発生する径方向を向く力が内プレート（３３）に伝わっても、内プレート（３３）の第１テーパ面（３３９）において応力が分散される。内プレート（３３）における応力集中が抑制されることで、内プレート（３３）の破損を抑制できる。また、内プレート（３３）が第１テーパ面（３３９）を有することで、磁極片ユニット（３０）と、磁気ギアード電気機械（１）の他の構成要素との間の隙間が過剰に小さくなるのを抑制でき、磁極片ユニット（３０）と他の構成要素との接触を抑制することができる。
５）幾つかの実施形態では、上記１）から４）のいずれかに記載の磁極片ユニット（３０）であって、
　前記外プレートは、前記外カバー（４７）と当接する外当接面（３７７）と、前記外当接面（３７７）とは反対側の第２反対面（３７２）と、を含み、
　前記第２反対面（３７２）は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記外当接面（３７７）との距離が小さくなるように延在する第２テーパ面（３７９）を有する。
　上記５）の構成によれば、磁気ギアード電気機械（１）の動作時、磁極片（５０）において発生する径方向を向く力が外プレートに伝わっても、外プレートの第２テーパ面（３７９）において応力が分散される。外プレートにおける応力集中が抑制されることで、外プレートの破損を抑制できる。また、外プレートが第２テーパ面（３７９）を有することで、磁極片ユニット（３０）と、磁気ギアード電気機械（１）の他の構成要素との間の隙間が過剰に小さくなるのを抑制でき、磁極片ユニット（３０）と他の構成要素との接触を抑制することができる。
６）本開示の少なくとも一実施形態に係る磁気ギアード電気機械用の磁極片ユニット（３０）は、
　軸線（Ｏ）に対して周方向に延在する環状ユニット（３５）であって、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片（５０）、
　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の非磁性体（５３）であって、前記複数の磁極片（５０）と交互に並ぶ複数の非磁性体（５３）、および、
　　前記軸線（Ｏ）の軸方向の一方側における各々の前記磁極片（５０）の端部と各々の前記非磁性体（５３）の端部とに連結される連結部（７０）、を含む環状ユニット（３５）と、
　前記環状ユニット（３５）の内周面上に配置される内プレート（１３３）であって、前記連結部（７０）の内周面から前記磁極片（５０）の内周面および前記非磁性体（５３）の内周面に亘って形成される内プレート（１３３）と、
　前記環状ユニット（３５）の外周面上に配置される外プレート（１３７）であって、前記連結部（７０）の外周面から前記磁極片（５０）の外周面および前記非磁性体（５３）の外周面に亘って形成される外プレート（１３７）と、
　前記外プレート（１３７）、前記連結部（７０）、および前記内プレート（１３３）を前記環状ユニット（３５）の径方向に貫通するように配置される軸部（６１）を含む締結部材（６５）と、
を備える。
　上記６）の構成によれば、内プレート（１３３）、外プレート（１３７）、および締結部材（６５）からなる締結構造によって、環状ユニット（３５）が径方向において挟み込まれて補強される。これにより磁極片ユニット（３０）の強度を向上できる。従って、磁気ギアード電気機械（１）の動作時、磁極片（５０）に作用する電磁力に起因して磁極片（５０）が連結部（７０）から外れるのを抑制できる。また、連結部（７０）から外れた磁極片（５０）が磁気ギアード電気機械（１）の他の構成要素に当たるのを併せて抑制することができる。
７）幾つかの実施形態では、上記６）に記載の磁極片ユニット（３０）であって、
　前記内プレート（１３３）または前記外プレート（１３７）の少なくとも一方は、絶縁体である。
　上記７）の構成によれば、磁気ギアード電気機械（１）の動作時、磁極片（５０）において発生する渦連流が内プレート（１３３）または外プレート（１３７）の少なくとも一方を流れるのを抑制でき、渦電流損失を抑制できる。
８）幾つかの実施形態では、上記６）または７）に記載の磁極片ユニット（３０）であって、
　前記内プレート（１３３）は、前記環状ユニット（３５）と当接する内当接面（３３３）と、前記内当接面（３３３）とは反対側の第１反対面（３３１）と、を含み、
　前記第１反対面（３３１）は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記内当接面（３３３）との距離が小さくなるように延在する第１テーパ面（３３９）を有する。
　上記８）の構成によれば、上記４）と同様の利点が得られる。
９）幾つかの実施形態では、上記６）から８）のいずれかに記載の磁極片ユニット（３０）であって、
　前記外プレート（１３７）は、前記環状ユニット（３５）と当接する外当接面（３７７）と、前記外当接面（３７７）とは反対側の第２反対面（３７２）と、を含み、
　前記第２反対面（３７２）は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記外当接面（３７７）との距離が小さくなるように延在する第２テーパ面（３７９）を有する。
　上記９）の構成によれば、上記５）と同様の利点が得られる。
１０）本開示の少なくとも一実施形態に係る磁気ギアード電気機械（１）は、
　上記１）から９）の何れかに記載の磁極片ユニット（３０）と、
　前記環状ユニット（３５）の外側または内側において前記周方向に並ぶ複数の第１磁石、（１９）および、前記複数の第１磁石（１９）を支持する第１継鉄（１５）を含む第１継鉄ユニット（１０）と、
　前記環状ユニット（３５）の内側または外側において前記周方向に並ぶ複数の第２磁石（２９）、および、前記複数の第２磁石を支持する第２継鉄（２５）を含む第２継鉄ユニット（２０）と、を備える。
　上記１０）の構成によれば、上記１）と同様の理由により、磁気ギアード電気機械（１）
が得られる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示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。
　本明細書において、「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。
　また、本明細書において、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。
　また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「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。
１　　　：磁気ギアード電気機械
１０　　：第１継鉄ユニット
１１Ａ　：内周面
１１Ｂ　：外周面
１５　　：第１継鉄
１９　　：第１磁石
２０　　：第２継鉄ユニット
２１Ａ　：内周面
２１Ｂ　：外周面
２５　　：第２継鉄
２９　　：第２磁石
３１、３２（３０）　　：磁極片ユニット
３３、１３３　　：内プレート
３５　　：環状ユニット
３７、１３７　　：外プレート
４３　　：内カバー
４７　　：外カバー
５０　　：磁極片
５３　　：非磁性体
６１　　：軸部
６５　　：締結部材
７０　　：連結部
３３１　：第１反対面
３３３　：内当接面
３３９　：第１テーパ面
３７２　：第２反対面
３７７　：外当接面
３７９　：第２テーパ面
Ｏ　　　：軸線

 

Claims (10)

  1. 　軸線に対して周方向に延在する環状ユニットであって、
    　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片、
    　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の非磁性体であって、前記複数の磁極片と交互に並ぶ複数の非磁性体、および、
    　　前記軸線の軸方向の一方側における各々の前記磁極片の端部と各々の前記非磁性体の端部とに連結される連結部、を含む環状ユニットと、
    　前記環状ユニットの内周面上に配置される内カバーと、
    　前記内カバーの内周面上に配置される内プレートであって、前記軸方向において少なくとも前記連結部と重なるように配置される内プレートと、
    　前記環状ユニットの外周面上に配置される外カバーと、
    　前記外カバーの外周面上に配置される外プレートであって、前記軸方向において前記内プレートと少なくとも一部が重なるように配置される外プレートと、
    　前記外プレート、前記外カバー、前記連結部、前記内カバー、および、前記内プレートを前記環状ユニットの径方向に貫通するように配置される軸部を含む締結部材と、
    を備える磁極片ユニット。
  2. 　前記内プレートまたは前記外プレートの少なくとも一方は、前記複数の磁極片よりも前記軸方向において前記一方側に間隔を空けて配置される導電体である、
    請求項１に記載の磁極片ユニット。
  3. 　前記内プレートまたは前記外プレートの少なくとも一方は、前記軸方向において、前記連結部および前記磁極片と重なるように配置される、
    請求項１に記載の磁極片ユニット。
  4. 　前記内プレートは、前記内カバーと当接する内当接面と、前記内当接面とは反対側の第１反対面と、を含み、
    　前記第１反対面は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記内当接面との距離が小さくなるように延在する第１テーパ面を有する、
    請求項１乃至３の何れか１項に記載の磁極片ユニット。
  5. 　前記外プレートは、前記外カバーと当接する外当接面と、前記外当接面とは反対側の第２反対面と、を含み、
    　前記第２反対面は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記外当接面との距離が小さくなるように延在する第２テーパ面を有する、
    請求項１乃至３の何れか１項に記載の磁極片ユニット。
  6. 　軸線に対して周方向に延在する環状ユニットであって、
    　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の磁極片、
    　　前記周方向に間隔を空けて並ぶ複数の非磁性体であって、前記複数の磁極片と交互に並ぶ複数の非磁性体、および、
    　　前記軸線の軸方向の一方側における各々の前記磁極片の端部と各々の前記非磁性体の端部とに連結される連結部、を含む環状ユニットと、
    　前記環状ユニットの内周面上に配置される内プレートであって、前記連結部の内周面から前記磁極片の内周面および前記非磁性体の内周面に亘って形成される内プレートと、
    　前記環状ユニットの外周面上に配置される外プレートであって、前記連結部の外周面から前記磁極片の外周面および前記非磁性体の外周面に亘って形成される外プレートと、
    　前記外プレート、前記連結部、および前記内プレートを前記環状ユニットの径方向に貫通するように配置される軸部を含む締結部材と、
    を備える磁極片ユニット。
  7. 　前記内プレートまたは前記外プレートの少なくとも一方は、絶縁体である、
    請求項６に記載の磁極片ユニット。
  8. 　前記内プレートは、前記環状ユニットと当接する内当接面と、前記内当接面とは反対側の第１反対面と、を含み、
    　前記第１反対面は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記内当接面との距離が小さくなるように延在する第１テーパ面を有する、
    請求項６または７に記載の磁極片ユニット。
  9. 　前記外プレートは、前記環状ユニットと当接する外当接面と、前記外当接面とは反対側の第２反対面と、を含み、
    　前記第２反対面は、前記軸方向の前記一方側とは反対側に向かうにしたがい前記外当接面との距離が小さくなるように延在する第２テーパ面を有する、
    請求項６または７に記載の磁極片ユニット。
  10. 　請求項１または６に記載の磁極片ユニットと、
    　前記環状ユニットの外側または内側において前記周方向に並ぶ複数の第１磁石、および、前記複数の第１磁石を支持する第１継鉄を含む第１継鉄ユニットと、
    　前記環状ユニットの内側または外側において前記周方向に並ぶ複数の第２磁石、および、前記複数の第２磁石を支持する第２継鉄を含む第２継鉄ユニットと、
    を備える磁気ギアード電気機械。

     
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WO2013186551A2 (en) * 2012-06-11 2013-12-19 Magnomatics Limited Improved pole-piece structure
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