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WO2025164799A1 - 動力伝達装置 - Google Patents

動力伝達装置

Info

Publication number
WO2025164799A1
WO2025164799A1 PCT/JP2025/003322 JP2025003322W WO2025164799A1 WO 2025164799 A1 WO2025164799 A1 WO 2025164799A1 JP 2025003322 W JP2025003322 W JP 2025003322W WO 2025164799 A1 WO2025164799 A1 WO 2025164799A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnet
magnetic
magnetic gear
power transmission
gear device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/003322
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
聡士 会田
航平 神谷
新之輔 加藏
祥吾 土井田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MinebeaMitsumi Inc filed Critical MinebeaMitsumi Inc
Publication of WO2025164799A1 publication Critical patent/WO2025164799A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device.
  • a magnetic gear device in which a first magnet and a second magnet are arranged so that a portion of the outer peripheral surface of the ring-shaped first magnet overlaps a portion of the outer peripheral surface of the ring-shaped second magnet in the axial direction (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 leaves room for improvement in terms of increasing torque density.
  • the present invention was made in consideration of the above, and aims to provide a power transmission device that can increase torque density.
  • the power transmission device of the present invention comprises a magnetic gear device and a mechanical gear device connected to the magnetic gear device, and the magnetic gear device is a harmonic magnetic gear device.
  • One aspect of the power transmission device according to the present invention makes it possible to increase torque density.
  • FIG. 1 is a plan view of a power transmission device including a magnetic gear device according to a first embodiment.
  • FIG. 2-1 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 2B is a perspective view showing an electronic lock, which is an example of a power transmission device.
  • FIG. 3 is a perspective view of the magnetic gear device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of a magnetic gear device according to a first modified example of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of a magnetic gear device according to a second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a power transmission device including a magnetic gear device according to the second embodiment.
  • FIG. 7A is a perspective view of the magnetic gear device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 7B is a plan view of the second magnetic gear mechanism included in the magnetic gear device shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a power transmission device including a magnetic gear device according to a first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 9-1 is a perspective view of the magnetic gear device shown in FIG.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing the other axial side of the magnetic gear device shown in FIG.
  • FIG. 10A is a plan view of a power transmission device including a magnetic gear device according to the third embodiment.
  • FIG. 10-2 is a perspective view of the magnetic gear device shown in FIG. 10-1.
  • FIG. 11A is a plan view of a power transmission device including a magnetic gear device according to a first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 11A is a plan view of a power transmission device including a magnetic gear device according to a first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 11-2 is a perspective view of the magnetic gear device shown in FIG. 11-1.
  • FIG. 12 is a plan view of a power transmission device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a power transmission device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a power transmission device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a power transmission device according to the seventh embodiment.
  • 16 is a front view of the intermediate transmission mechanism included in the power transmission device shown in FIG. 15.
  • FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view of a power transmission device according to a first modified example of the seventh embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a power transmission device according to a second modification of the seventh embodiment.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a power transmission device according to a third modified example of the seventh embodiment.
  • 20 is a front view of the intermediate transmission mechanism included in
  • FIG. 1 is a plan view of a power transmission device 100 including a magnetic gear device 1 according to a first embodiment.
  • FIG. 2-1 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 1.
  • FIG. 2-2 is a perspective view showing an electronic lock, which is an example of the power transmission device 100.
  • FIG. 3 is a perspective view of the magnetic gear device 1 shown in FIG. 1.
  • the back yokes 112, 122 are omitted from FIG. 2-1
  • the motor 2, intermediate transmission mechanism 3, and second shaft 17 are omitted from FIG. 3.
  • the direction in which the second shaft 17 extends will be referred to as the axial direction A
  • the direction in which the first magnet 11 and second magnet 12 rotate will be referred to as the circumferential direction C
  • the direction included in a plane perpendicular to the axial direction A, passing through the axes 22o and 14o, and perpendicular to the circumferential direction C will be referred to as the radial direction R.
  • the power transmission device (transmission) 100 transmits torque from a first shaft 22, which is the input shaft, to a second shaft 17, which is the output shaft.
  • the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft are positioned in a twisted relationship.
  • the power transmission device 100 according to this embodiment is a non-intersecting shaft device in which the axis 22o of the input shaft and the axis 17o of the output shaft are positioned in a twisted relationship.
  • the power transmission device 100 includes, for example, a magnetic gear device 1, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3.
  • the power transmission device 100 amplifies the torque of the first shaft 22 of the motor 2, which is the input shaft, and outputs it at the second shaft 17, which is the output shaft.
  • the power transmission device 100 is housed, for example, in a frame (not shown).
  • the motor 2 includes, for example, a main body 21 and a first shaft 22, which is an input shaft.
  • the motor 2 is an electric motor that converts electrical energy supplied from a power source into mechanical energy, which is the rotation of the first shaft 22.
  • the motor 2 is an example of an input device in the power transmission device 100 according to this embodiment.
  • the main body 21 is fixed to the frame. Inside the main body 21, devices such as a rotor and a stator are housed.
  • the first shaft 22 is a so-called shaft, and is formed, for example, from a metal member in a columnar or cylindrical shape.
  • the first shaft 22 has an axis 22o and is rotatable about the axis 22o relative to the frame and main body 21.
  • the axis 22o of the first shaft 22 is disposed in a twisted position relative to the axis 17o of the second shaft 17.
  • the first shaft 22 also extends along the first direction D.
  • the intermediate transmission mechanism 3 transmits the driving force from the motor 2 to the magnetic gear device 1.
  • the intermediate transmission mechanism 3 includes, for example, a first gear 31 and a second gear 32.
  • the first gear 31 is, for example, a worm.
  • the first gear 31 is fixed to the tip of the first shaft 22 in the first direction D and rotates together with the rotation of the first shaft 22.
  • the second gear 32 is, for example, a worm wheel formed to rotate in the circumferential direction C together with the second magnet 12 in the magnetic gear device 1.
  • the second gear 32 meshes with the first gear 31, which is a worm.
  • the intermediate transmission mechanism 3 in this embodiment is composed of the first gear 31 (worm) and the second gear 32 (worm wheel), which are an example of a mechanical gear device.
  • the first shaft 22 rotates around the axis 22o, and in conjunction with this rotation, the first gear 31 rotates around the axis 22o. Then, in conjunction with the rotation of the first gear 31, the second gear 32, which meshes with the first gear 31, rotates together with the second magnet 12 in the circumferential direction C around the axis 17o.
  • the magnetic gear device 1 comprises a first magnet 11, a second magnet 12, a first pole piece 13, and a second shaft 17.
  • the magnetic gear device 1 according to this embodiment is a so-called flux modulation type magnetic gear (harmonic type magnetic gear device) in that, when the second magnet 12 connected to the driving side rotates around the axis 17o, the change in magnetic flux of the multiple second magnetic poles 121 is modulated by the first pole piece 13 and transmitted to the first magnetic pole 111 of the first magnet 11 connected to the driven side, causing the first magnet 11 to rotate around the axis 17o.
  • the first magnet 11, second magnet 12, and first pole piece 13 are formed separately.
  • the first space S1 may be filled with a non-magnetic material such as a resin sliding material, as long as it allows rotation of the first magnet 11 and the pole piece 13 in a vacuum state or when a fluid such as air, water, or oil is present.
  • a non-magnetic material such as a resin sliding material
  • the multiple first magnetic poles 111 are arranged so that north and south poles alternate in the circumferential direction C.
  • the multiple first magnetic poles 111 of the first magnet 11 are formed by magnetizing a magnetic material as described below.
  • the first magnet 11 has, for example, 52 first magnetic poles 111, so the number of pole pairs of the first magnet 11 is 14.
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12. Furthermore, the first magnet 11 is provided with a first back yoke 112, for example, on the inner side in the radial direction R. In the magnetic gear device 1 according to this embodiment, the first magnet 11 and the second magnet 12 are arranged so as to be rotatable about a common axis 17o.
  • the first magnet 11 is formed in a ring shape and has a downward side surface 11a and an upward side surface 11b. Furthermore, the first magnet 11 has a through hole 11c and an outer peripheral surface 11d.
  • the first magnet 11 is a rare earth iron-based magnet, and in this embodiment, it is formed by mixing magnetic powder containing neodymium (Nd-Fe-B), a magnetically isotropic rare earth iron-based magnet, with a thermosetting resin, such as epoxy resin, in a predetermined ratio.
  • the rare earth iron-based magnet before magnetization that is the material for the first magnet 11 is preferably an anisotropic rare earth iron-based magnet with an average crystal grain size of 10 nm or more and 10,000 nm or less, and more preferably an anisotropic rare earth iron-based magnet with an average crystal grain size of 10 nm or more and 6,600 nm or less.
  • the first magnet 11 is formed by magnetizing the above-mentioned rare earth iron-based magnet object to be magnetized by raising the temperature from below the Curie point to above the Curie point, and then lowering the temperature from above the Curie point to below the Curie point while a magnetizing magnetic field is applied by the field magnet section.
  • the permanent magnet to be magnetized is composed of a rare earth magnet with high magnetic properties (e.g., an Nd bonded magnet)
  • the conventional method of passing a pulse current through a coil requires a larger current, which can lead to problems such as larger and more expensive magnetization devices.
  • the first magnet 11 shown in this embodiment is formed from the object to be magnetized by heating the object to be magnetized using a heating unit and lowering the temperature from a temperature above the Curie point of the magnetic powder that makes up the object to be magnetized to a temperature below the Curie point, while continuously generating a magnetic field using the permanent magnet in the field magnet unit, thereby achieving multi-pole magnetization (see, for example, JP 2021-93521 A).
  • the first magnet 11 By forming the first magnet 11 in this manner, it is possible to achieve uniformity in the magnetization characteristics of the object to be magnetized. Furthermore, by forming the first magnet 11 in the above manner, it is possible to narrow the pitch of the multiple first magnetic poles 111 in the circumferential direction C (for example, 3 mm or less in the circumferential direction C). In particular, when the first magnet 11 with a first magnetic pole having a larger number of magnetic poles is positioned inside in the radial direction R relative to the second magnet 12 with a second magnetic pole 121 having a smaller number of magnetic poles, as in this embodiment, the pitch of the first magnetic poles 111 needs to be narrower. Note that the pitch of the first magnetic poles 111 is measured on the outer periphery of the first magnet 11.
  • the second magnet 12 is rotatably mounted around the axis 17o relative to the frame and the first pole piece 13. Furthermore, a second space S2 is formed between the second magnet 12 and the first pole piece 13 in the radial direction R. In other words, the second magnet 12 is rotatably mounted around the axis 17o without contacting the first pole piece 13.
  • the second magnet 12 is formed in the same manner as the first magnet 11. That is, the second magnet 12 has multiple (six) second magnetic poles 121 arranged in the circumferential direction C, and the multiple second magnetic poles 121 are formed integrally in a ring shape. Furthermore, the multiple second magnetic poles 121 are arranged so that north and south poles alternate in the circumferential direction C.
  • the second magnet 12 has, for example, six second magnetic poles 121, the number of pole pairs of the second magnet 12 is three. Furthermore, the second magnet 12 has, for example, a second back yoke 122 arranged on the outside in the radial direction R.
  • the second space S2 may be filled with a non-magnetic material such as a resin sliding material, as long as it allows rotation of the second magnet 12 and the first pole piece 13 in a vacuum state or when a fluid such as air, water, or oil is present.
  • the first pole piece 13 is composed of multiple (e.g., 29) first modulation pieces 131 and modulates the magnetic flux of the magnets 11 and 12.
  • the first pole piece 13 is located between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R, and magnetically connects the first magnet 11 and the second magnet 12.
  • Each of the first modulation pieces 131 is formed, for example, from a magnetic material, is arranged at equal intervals along the circumferential direction C, and is fixed to a frame (not shown).
  • the second shaft 17 is a so-called shaft, and is formed, for example, from a metal member in a columnar or cylindrical shape.
  • the second shaft 17 has an axis 17o and is rotatable about the axis 17o relative to the frame.
  • the second shaft 17 is fixed to the inner surface of the first back yoke 112 of the first magnet 11 in the radial direction R and rotates in the circumferential direction C together with the first magnet 11.
  • the magnetic gear device 1 outputs torque to the outside as the second shaft 17 rotates in the circumferential direction C about the axis 17o.
  • the power transmission device 100 of this embodiment is applied, for example, to an electronic lock, as shown in Figure 2-2.
  • one end of the second shaft 17 of the magnetic gear device 1 is connected to the rotating shaft of the lock, and the lock is locked or unlocked by rotating the rotating shaft of the lock through the operation of the motor 2.
  • the other end 17a of the second shaft 17 is attached to the frame so as to be exposed to the outside, and the second shaft 17 can also be rotated in the circumferential direction C by manual operation by an operator.
  • the second back yoke 122 and second magnet 12 fixed to the second gear 32 rotate in the circumferential direction C together with the second gear 32.
  • the change in magnetic flux of the second magnetic pole 121 in the second magnet 12 is modulated by the first pole piece 13 and transmitted to the first magnetic pole 111 of the first magnet 11 connected to the driven side.
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 arranged inside the second magnet 12 in the radial direction R is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12.
  • the first magnet 11 is ring-shaped, with multiple first magnetic poles 111 arranged in the circumferential direction C and integrally formed. Therefore, compared to a magnetic gear device 1 according to this embodiment that includes a ring-shaped first magnet formed by connecting multiple individually formed magnets (such as the device described in JP 2022-150601 A), the pitch of the multiple first magnetic poles 111 in the circumferential direction C can be narrowed, thereby increasing torque.
  • the first magnet 11 and the first pole piece 13 are not in contact with each other in the radial direction R, and the first pole piece 13 and the second magnet 12 are not in contact with each other in the radial direction R. Furthermore, in the magnetic gear device 1, the first pole piece 13 is disposed between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R, and the first magnet 11 and the second magnet 12 are magnetically coupled by the first pole piece 13.
  • the magnetic gear device 1 when a torque greater than the maximum transmission torque set by the magnetic force of the second magnetic pole 121 and the gap between the second magnet 12 and the first pole piece 13 in the radial direction R is applied to the magnetic gear device 1, the magnetic gear device 1 functions as a torque limiter, and rotation of the first magnet 11 in the circumferential direction C is stopped even when the second magnet 12 is rotating in the circumferential direction C. Therefore, the magnetic gear device 1 of this embodiment can protect the motor 2 by separating the drive side and the driven side during overload. Alternatively, if unintended torque is generated by motor 2, magnetic gear device 1 functions as a torque limiter, separating the drive side from the driven side to protect the load side.
  • magnetic gear device 1 can cut off torque from the drive side when a member on the load side comes into contact with the human body, so it can also serve as a safety device that minimizes the impact on the human body.
  • the power transmission device 100 comprises a magnetic gear device 1 and a mechanical gear device, which is an intermediate transmission mechanism 3 connected to the magnetic gear device 1, and the magnetic gear device 1 is a harmonic magnetic gear device. Therefore, as will be described later, torque density can be increased.
  • the power transmission device 100 also comprises a motor 2, which is an input device, and a magnetic gear device 1 to which the driving force of the motor 2 is indirectly transmitted, and the magnetic gear device 1 is a harmonic magnetic gear device.
  • the magnetic gear device 1 is a harmonic magnetic gear device in which one of the ring-shaped first magnet 11 and the ring-shaped second magnet 12 is positioned outside in the radial direction R and the other is positioned inside in the radial direction R, and the first magnetic poles 111 of the multiple first magnets 11 are magnetically coupled to the second magnetic poles 121 of the multiple second magnets 12 via the first pole piece 13 in the radial direction R.
  • the magnetic gear device 1 compared to a magnetic gear device (for example, JP 2011-196451 A) in which the first magnet and second magnet are arranged so that part of the outer circumferential surface of the ring-shaped first magnet overlaps part of the outer circumferential surface of the ring-shaped second magnet in the axial direction, the magnetic gear device 1 according to this embodiment can magnetically couple the first magnetic pole 111 and the second magnetic pole 121 around the entire axis, thereby increasing torque density and torque.
  • a magnetic gear device for example, JP 2011-196451 A in which the first magnet and second magnet are arranged so that part of the outer circumferential surface of the ring-shaped first magnet overlaps part of the outer circumferential surface of the ring-shaped second magnet in the axial direction
  • the magnetic gear device 1 also includes a ring-shaped first magnet 11 in which a plurality of first magnetic poles 111 are arranged in the circumferential direction C and are integrally formed with the plurality of first magnetic poles 111, a ring-shaped second magnet 12 in which a plurality of second magnetic poles 121 are arranged in the circumferential direction C, and a first pole piece 13 located between the first magnet 11 and the second magnet 12 and magnetically connecting the first magnet 11 and the second magnet 12.
  • the first magnet 11 is formed by integrally forming multiple first magnetic poles 111. Therefore, compared to a magnetic gear device including a first magnet formed by connecting individually formed magnets in the circumferential direction C, it is possible to reduce the size and weight. Furthermore, because the magnetic gear device 1 includes the first magnet 11 having the above-described configuration, the number of parts can be reduced, the shape of the back yoke 112 and/or frame can be simplified, and there is no need to provide a cover to prevent the first magnetic poles 111 from falling off. Furthermore, because the first magnet 11 has a narrow pitch in the circumferential direction C between the multiple first magnetic poles 111, torque ripple can be reduced.
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12. Therefore, the torque of the second shaft 17 connected to the first magnet 11 of the magnetic gear (output side torque) can be increased more than the torque of the first shaft 22 of the motor 2 (input side torque). Furthermore, in the magnetic gear device 1 according to this embodiment, the first magnet 11 and the first pole piece 13 are not in contact with each other in the radial direction R, and the first pole piece 13 and the second magnet 12 are not in contact with each other in the radial direction R. This reduces the noise generated during operation, prevents dust from being generated during use, and eliminates the need for lubricating oil. Furthermore, because the magnetic gear device 1 does not generate dust during use and does not require the use of lubricating oil, it does not require maintenance.
  • the magnetic gear device 1 has the above-mentioned functions and effects, it can be used, for example, in devices used in clean rooms where dust generation is undesirable, devices used in special environments such as marine or aerospace, residential equipment and home appliances that require safety measures in the event of contact with the human body and overload, and, taking advantage of its high efficiency, in generators. More specifically, the magnetic gear device 1 can be used in robot arms, semiconductor manufacturing equipment, electric opening and closing mechanisms and electronic locks in home appliances, cooling pumps and cooling fans for air conditioners, etc.
  • the intermediate transmission mechanism 3 is composed of the first gear 31, which is a worm, and the second gear 32, which is a worm wheel, it is possible to reduce the noise generated when the motor 2 is driven.
  • the first magnet 11 has a plurality of first magnetic poles 111 that are integrally formed in a ring shape
  • the second magnet has a plurality of second magnetic poles 121 that are integrally formed in a ring shape. Therefore, compared to a magnetic gear device having a first magnet and a second magnet that are formed by connecting individually formed magnets in the circumferential direction C, it can be made smaller and lighter.
  • the power transmission device 100 When the power transmission device 100 according to this embodiment is used in an electronic lock as shown in Figure 2-2, it can electrically lock or unlock via the magnetic gear device 1 by operating the motor 2.
  • the magnetic gear device 1 when a person manually operates the knob attached to the second shaft 17a of the electronic lock, the magnetic gear device 1 functions as a clutch, making it possible to directly operate the lock opening/closing shaft, allowing for manual locking or unlocking.
  • the first pole piece 13 is located between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R.
  • the first magnet 11 is arranged inside the second magnet 12 in the radial direction R.
  • the ring-shaped first magnet 11 is formed by integrally forming multiple first magnetic poles 111 by magnetizing the magnetic material as described above, so the ring-shaped first magnets 11 can be arranged even with a narrow pitch inside in the radial direction R.
  • the magnetic gear device 1 In the magnetic gear device 1 according to the embodiment described above, the first pole piece 13 is fixed, the first magnet 11 arranged on the inside in the radial direction R is non-fixed and rotates together with the second shaft 17, and the second magnet 12 arranged on the outside in the radial direction R is non-fixed and rotates together with the second gear 32.
  • the magnetic gear device 1 according to this embodiment is not limited to this.
  • one of the first magnet 11 and the second magnet 12 it is also possible for one of the first magnet 11 and the second magnet 12 to be arranged on the inside in the radial direction R, and the other to be arranged on the outside in the radial direction R.
  • the first magnet 11 has been described as having 52 first magnetic poles 111 (26 pole pairs).
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 according to this embodiment is not limited to this and can be set to any number.
  • the second magnet 12 has been described as having six second magnetic poles 121 (three pole pairs).
  • the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12 according to this embodiment is not limited to this and can be set to any number.
  • the first pole piece 13 is described as being composed of 29 modulation pieces 131.
  • the number of modulation pieces 131 constituting the first pole piece 13 according to this embodiment is not limited to this and can be set to any number. Furthermore, if any two of the number of magnetic poles of the first magnetic poles 111 of the first magnet, the number of magnetic poles of the second magnetic poles 121 of the second magnet, and the number of modulation pieces 131 of the first pole piece 13 are determined, the number of the remaining one is set appropriately depending on the numbers of the other two.
  • the intermediate transmission mechanism 3 is described as including the first gear 31, which is a worm, and the second gear 32, which is a worm wheel.
  • the intermediate transmission mechanism 3 according to this embodiment is not limited to this.
  • the intermediate transmission mechanism 3 may include a first gear, which is a screw gear, and a second gear 32, which meshes with the first gear and is also a screw gear.
  • the intermediate transmission mechanism 3 is not limited to this, and may be configured with multiple meshing gears, or may be configured using other gears.
  • a helical gear or the like may be used as the other gear.
  • the second magnet 12 has been described as having a plurality of second magnetic poles 121 arranged in the circumferential direction C, and the plurality of second magnetic poles 121 being formed integrally in a ring shape.
  • the second magnet 12 according to this embodiment can also be formed by joining a plurality of magnets each formed in an arc shape and having two second magnetic poles 121.
  • the first magnet 11 can also be formed by joining a plurality of magnets each having two first magnetic poles 111.
  • the input and output shafts can be interchanged, for example by connecting the first shaft 22 of the motor 2 to the first magnet 11 to serve as the input shaft and the second magnet 12 to serve as the output shaft.
  • torque decreases but speed can be improved.
  • the power transmission device 100 according to the above embodiment has been described as having an intermediate transmission mechanism 3 between the motor 2 and the magnetic gear device 1.
  • the power transmission device according to this embodiment is not limited to this, and the intermediate transmission mechanism 3 does not have to be provided.
  • the magnetic gear device 1 according to this embodiment is a device that receives power directly or indirectly from the motor 2, which is the drive source.
  • the drive source may be something other than the motor 2.
  • Fig. 4 is a plan view of the magnetic gear device 1A according to the first modified example of the first embodiment. Note that in the configuration of the magnetic gear device 1A according to the first modified example of the first embodiment, the same components as those in the magnetic gear device 1 according to the first embodiment are given the same reference numerals and description thereof will be omitted. Furthermore, although not shown, a motor 2 and an intermediate transmission mechanism 3 similar to those in the power transmission device 100 according to the first embodiment are arranged on the radially outer side R of the magnetic gear device 1A.
  • the magnetic gear device 1A has a first magnet 11, a second magnet 12, and a first pole piece 13.
  • the first magnet 11 is positioned radially outward of the second magnet 12 in the radial direction R, and the first back yoke 112 is fixed to the inner circumferential surface of the second gear 32.
  • the first magnet 11 is positioned on the input side (drive side) of the second magnet 12.
  • the second magnet 12 is arranged radially inward of the first magnet 11 in the R direction, and the second back yoke 122 is fixed to the outer peripheral surface of the second shaft 17.
  • the second magnet 12 is arranged on the output side (driven side) of the first magnet 11.
  • the first back yoke 112 and first magnet 11 fixed to the second gear 32 rotate in the circumferential direction C together with the second gear 32.
  • the change in magnetic flux of the first magnetic pole 111 in the first magnet 11 is modulated by the first pole piece 13 and transmitted to the second magnetic pole 121 of the second magnet 12 connected to the driven side.
  • the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12 arranged inside the first magnet 11 in the radial direction R is fewer than the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11.
  • the first magnet 11 is ring-shaped, with multiple first magnetic poles 111 arranged in the circumferential direction C and integrally formed. Therefore, compared to a magnetic gear device 1A according to this modified example that has a ring-shaped first magnet formed by connecting multiple individually formed magnets (such as the device described in JP 2022-150601 A), the pitch of the multiple first magnetic poles 111 in the circumferential direction C can be narrowed, thereby increasing speed.
  • the magnetic gear device 1A according to this modified example the first magnet 11 is arranged radially outward of the second magnet 12 in the R direction, and the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12. Therefore, the magnetic gear device 1A according to this embodiment can increase the speed of the second shaft 17 (rotational speed on the output side) of the magnetic gear device 1A more than the speed of the first shaft 22 of the motor 2 (rotational speed on the input side). Furthermore, the magnetic gear device 1A according to this modified example achieves the same functions and effects as the magnetic gear device 1 according to the first embodiment.
  • the second magnet 12 is positioned radially inward of the first magnet 11 in the R direction.
  • FIG. 5 is a perspective view of the magnetic gear device 1B according to the second modified example of the first embodiment.
  • the same components as those in the magnetic gear device 1 according to the first embodiment are given the same reference numerals and description thereof will be omitted.
  • a motor 2 and an intermediate transmission mechanism 3 similar to those in the power transmission device 100 according to the first embodiment are arranged on the outside of the magnetic gear device 1B.
  • the magnetic gear device 1B has a first magnet 11, a second magnet 12, and a first pole piece 13, with the first magnet 11 and second magnet 12 facing each other in the axial direction A with the first pole piece 13 interposed therebetween.
  • the first back yoke 112 of the first magnet 11 is fixed to the outer peripheral surface of the second shaft 17.
  • the first magnet 11 in this modified example is positioned on the output side (driven side) relative to the second magnet 12.
  • the second back yoke 122 of the second magnet 12 is fixed to the inner circumferential surface of the second gear 32.
  • the second magnet 12 in this modified example is positioned on the input side (drive side) relative to the first magnet 11.
  • the first magnet 11 and the second magnet 12 face each other in the axial direction A with the first pole piece 13 interposed therebetween.
  • the axis of the first magnet 11 and the axis of the second magnet 12 can be arranged coaxially, which facilitates modularization and improves layout freedom. Furthermore, the magnetic gear device 1B according to this modified example achieves the same functions and effects as the magnetic gear device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a power transmission device 100C equipped with a magnetic gear device 1C according to the second embodiment.
  • FIG. 7-1 is a perspective view of the magnetic gear device 1C shown in FIG. 6.
  • FIG. 7-2 is a plan view of a second magnetic gear mechanism 1 ⁇ equipped in the magnetic gear device 1C shown in FIG. 6. Note that in the configuration of the magnetic gear device 1C according to the second embodiment, the same components as those in the magnetic gear device 1 according to the first embodiment are assigned the same reference numerals and their description will be omitted. Also, for ease of explanation, the motor 2 is omitted in FIGS. 7-1 and 7-2. Furthermore, in FIG. 6, the transmission path of the driving force of the motor 2 is indicated by arrow F1.
  • the direction in which the second shaft 17 extends will be referred to as the axial direction A
  • the direction in which the first magnet 11, second magnet 12, third magnet 14, and fourth magnet 15 rotate will be referred to as the circumferential direction C
  • the direction included in a plane perpendicular to the axial direction A, passing through the axis center 17o, and perpendicular to the circumferential direction C will be referred to as the radial direction R.
  • the power transmission device (transmission) 100 transmits torque from the first shaft 22, which is the input shaft, to the second shaft 17, which is the output shaft.
  • the power transmission device 100C according to this embodiment is arranged so that the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are parallel.
  • This power transmission device 100C includes, for example, a magnetic gear device 1C and a motor 2.
  • the power transmission device 100C amplifies the torque of the first shaft 22 of the motor 2, which is the input shaft, and outputs it at the second shaft 17, which is the output shaft.
  • the power transmission device 100C is housed, for example, in a frame (not shown).
  • the motor 2 includes, for example, a main body 21 and a first shaft 22, which is an input shaft.
  • the motor 2 is an electric motor that converts electrical energy supplied from a power source into mechanical energy, which is the rotation of the first shaft 22.
  • the main body 21 is fixed to the frame. Inside the main body 21, devices such as a rotor and a stator are housed.
  • the first shaft 22 is a so-called shaft, and is formed, for example, from a metal member in a columnar or cylindrical shape.
  • the first shaft 22 has an axis 22o and is rotatable about the axis 22o relative to the frame and main body 21.
  • the first shaft 22 also extends, for example, along the axial direction A.
  • the first shaft 22 rotates around the axis 22o, and in conjunction with this rotation, the second back yoke 122 and the second magnet 12 rotate in the circumferential direction C around the axis 17o.
  • the magnetic gear device 1C includes, for example, a first magnet 11, a second magnet 12, a first pole piece 13, a third magnet 14, a fourth magnet 15, a second pole piece 16, and a second shaft 17.
  • the first magnet 11, the second magnet 12, and the first pole piece 13 form a first magnetic gear mechanism 1 ⁇
  • the third magnet 14, the fourth magnet 15, and the second pole piece 16 form a second magnetic gear mechanism 1 ⁇ .
  • this magnetic gear device 1C is a device in which two stages of magnetic gear mechanisms 1 ⁇ and 1 ⁇ are arranged in the axial direction A. More specifically, this magnetic gear device 1C is a device in which the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ and the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ are connected in the axial direction A.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ is arranged on one side of the axial direction A where the first shaft 22, which is the input shaft, is arranged.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ is arranged on the other side of the axial direction A where the second shaft 17, which is the output shaft, is arranged.
  • the first magnet 11 is mounted on the magnetic gear device 1C so as to be rotatable about the axis 17o relative to the frame and the first pole piece 13.
  • the first magnet 11 has multiple (e.g., 52) first magnetic poles 111 arranged in the circumferential direction C, and the multiple first magnetic poles 111 are integrally formed in a ring shape. Furthermore, a first space S1 is formed between the first magnet 11 and the first pole piece 13 in the radial direction R. In other words, the first magnet 11 is mounted so as to be rotatable about the axis 17o without contacting the first pole piece 13.
  • the first space S1 may be filled with a non-magnetic material such as a resin sliding material, as long as it allows rotation of the first magnet 11 and the first pole piece 13 in a vacuum state or when a fluid such as air, water, or oil is present.
  • a non-magnetic material such as a resin sliding material
  • the multiple first magnetic poles 111 are arranged so that north and south poles alternate in the circumferential direction C.
  • the first magnet 11 is formed by magnetizing a magnetic material to form the multiple first magnetic poles 111, as described below.
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12. Furthermore, the first magnet 11 is provided with a first back yoke 112, for example, on the inner side in the radial direction R. In the magnetic gear device 1C according to this embodiment, the first magnet 11 and the second magnet 12 are arranged so as to be rotatable about a common axis 17o.
  • the second magnet 12 is rotatably mounted around the axis 17o relative to the frame and the first pole piece 13. Furthermore, a second space S2 is formed between the second magnet 12 and the first pole piece 13 in the radial direction R. In other words, the second magnet 12 is rotatably mounted around the axis 17o without contacting the first pole piece 13.
  • the second magnet 12 is formed in the same manner as the first magnet 11.
  • the second magnet 12 has multiple (six) second magnetic poles 121 arranged in the circumferential direction C, and the multiple second magnetic poles 121 are ring-shaped and integrally formed. Furthermore, the multiple second magnetic poles 121 are arranged so that north and south poles alternate in the circumferential direction C.
  • a second back yoke 122 is provided on the second magnet 12 outside the second magnetic poles 121 in the radial direction R.
  • the second back yoke 122 is fixed to the first shaft 22.
  • the second space S2 may be filled with a non-magnetic material such as a resin sliding material, as long as it allows rotation of the second magnet 12 and the first pole piece 13 in a vacuum state or when a fluid such as air, water, or oil is present.
  • the first pole piece 13 is composed of multiple (e.g., 29) first modulation pieces 131.
  • the first pole piece 13 is located between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R, and magnetically connects the first magnet 11 and the second magnet 12.
  • Each of the first modulation pieces 131 is formed, for example, from a magnetic material, is arranged at equal intervals along the circumferential direction C, and is fixed to a frame (not shown).
  • This first magnetic gear mechanism 1 ⁇ is formed by separately forming a first magnet 11, a second magnet 12, and a first pole piece 13.
  • the second magnet 12 is arranged on the outside in the radial direction R, and the first magnet 11 is arranged on the inside in the radial direction R of the second magnet 12.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ is a so-called flux modulation type magnetic gear (harmonic type magnetic gear device) in which, when the second back yoke 122 and second magnet 12 connected to the driving side rotate in the circumferential direction XC around the axis 17o, the changes in the magnetic flux of the multiple second magnetic poles 121 are modulated by the first pole piece 13 and transmitted to the first magnetic pole 111 of the first magnet 11 connected to the driven side, causing the first magnet 11 to rotate around the axis 17o.
  • flux modulation type magnetic gear harmonic type magnetic gear device
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 arranged inside the second magnet 12 in the radial direction R is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12. Therefore, when the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ is operated, the rotation speed in the circumferential direction C decreases, but torque can be increased. Furthermore, in the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ , the first magnet 11 has multiple first magnetic poles 111 arranged in the circumferential direction C, and the multiple first magnetic poles 111 are integrally formed in a ring shape.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ can narrow the pitch of the multiple first magnetic poles 111 in the circumferential direction C, thereby increasing torque.
  • the first magnet 11 and the first pole piece 13 are not in contact with each other in the radial direction R, and the first pole piece 13 and the second magnet 12 are not in contact with each other in the radial direction R. Furthermore, in the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ , the first pole piece 13 is disposed between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R, and the first magnet 11 and the second magnet 12 are magnetically coupled by the first pole piece 13.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ functions as a torque limiter, and rotation of the first magnet 11 in the circumferential direction C is stopped even when the second magnet 12 is rotating in the circumferential direction C.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ can protect the motor 2 by separating the drive side from the driven side in the event of an overload.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ functions as a torque limiter, protecting the load side by separating the drive side from the driven side.
  • the magnetic gear device 1 when used in an electric opening/closing mechanism for a home appliance, it can cut off torque from the drive side when a member on the load side comes into contact with the human body, thereby serving as a safety device that minimizes impact on the human body.
  • the third magnet 14 is arranged to be rotatable around the axis 17o relative to the frame and the second pole piece 16. Furthermore, a third space S3 is formed between the third magnet 14 and the second pole piece 16 in the radial direction R. In other words, the third magnet 14 is arranged to be rotatable around the axis 17o without contacting the second pole piece 16.
  • the third magnet 14 is formed in the same manner as the first magnet 11.
  • the third magnet 14 has multiple (52) third magnetic poles 141 arranged in the circumferential direction C, and the multiple third magnetic poles 141 are formed integrally in a ring shape. Furthermore, the multiple third magnetic poles 141 are arranged so that north poles and south poles alternate in the circumferential direction C.
  • a third back yoke 142 is provided on the third magnet 14, for example, on the outside in the radial direction R.
  • the third space S3 may be filled with a non-magnetic material such as a resin sliding material, as long as it allows rotation of the third magnet 14 and second pole piece 16 in a vacuum state or when a fluid such as air, water, or oil is present.
  • the fourth magnet 15 is arranged to be rotatable around the axis 17o relative to the frame and the second pole piece 16. Furthermore, a second space S2 is formed between the fourth magnet 15 and the second pole piece 16 in the radial direction R. In other words, the fourth magnet 15 is arranged to be rotatable around the axis 17o without contacting the second pole piece 16.
  • the fourth magnet 15 is formed in the same manner as the first magnet 11.
  • the fourth magnet 15 has multiple (six) fourth magnetic poles 151 arranged in the circumferential direction C, and the multiple fourth magnetic poles 151 are formed integrally in a ring shape. Furthermore, the multiple fourth magnetic poles 151 are arranged so that north poles and south poles alternate in the circumferential direction C.
  • a fourth back yoke 152 is provided on the fourth magnet 15, for example, on the inner side in the radial direction R.
  • the third magnet 14 and the fourth magnet 15 are arranged so that they can rotate around a common axis 17o.
  • the fourth space S4 may be filled with a non-magnetic material such as a resin sliding material, as long as it allows rotation of the fourth magnet 15 and the second pole piece 16 in a vacuum state or when a fluid such as air, water, or oil is present.
  • the second pole piece 16 is composed of multiple (e.g., 29) second modulation pieces 161 and modulates the magnetic flux of the magnets 14 and 15.
  • the second pole piece 16 is located between the third magnet 14 and the fourth magnet 15 in the radial direction R, and magnetically connects the third magnet 14 and the fourth magnet 15.
  • Each of the second modulation pieces 161 is formed, for example, from a magnetic material, is arranged at equal intervals along the circumferential direction C, and is fixed to a frame (not shown).
  • the second shaft 17 is a so-called shaft, and is formed, for example, from a metal member in a columnar or cylindrical shape.
  • the second shaft 17 has an axis 17o and is rotatable about the axis 17o relative to the frame.
  • the second shaft 17 is formed, for example, integrally with the third back yoke 142, and rotates in the circumferential direction C together with the third magnet 14.
  • the magnetic gear device 1C outputs torque to the outside as the second shaft 17 rotates in the circumferential direction C about the axis 17o.
  • the first back yoke 111 and the fourth back yoke 152 are formed integrally.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are formed as a single unit.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are connected in the axial direction A, and the fourth magnet 15 rotates together with the first magnet 11.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 more specifically, by using a ring-shaped magnetic body and magnetizing the magnetic body as described above, the first magnet 11 is formed on one side in the axial direction A, and the fourth magnet 15 is formed on the other side in the axial direction A.
  • an unmagnetized intermediate portion IM1 is formed between the first magnet 11 and the fourth magnet 15 in the axial direction A.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 are arranged facing each other with a fifth space S5 in between so that they are not affected by each other's magnetic forces.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ is formed by separately forming a third magnet 14, a fourth magnet 15, and a second pole piece 16.
  • the third magnet 14 is arranged on the outside in the radial direction R, and the fourth magnet 15 is arranged on the inside in the radial direction R of the third magnet 14.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ is a so-called flux modulation type magnetic gear (harmonic type magnetic gear device) in which, when the fourth magnet 15 formed integrally with the first magnet 11 rotates together with the first magnet 11 in the circumferential direction XC around the axis 17o, the changes in the magnetic flux of the multiple fourth magnetic poles 151 are modulated by the second pole piece 16 and transmitted to the third magnetic pole 141 of the third magnet 14 connected to the driven side, causing the third magnet 14 to rotate around the axis 17o.
  • flux modulation type magnetic gear harmonic type magnetic gear device
  • the number of third magnetic poles 141 of the third magnet 14 arranged outside the fourth magnet 15 in the radial direction R is greater than the number of fourth magnetic poles 151 of the fourth magnet 15. Therefore, when the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ is operated, the rotation speed in the circumferential direction C decreases, but the torque can be increased.
  • the magnetic gear device 1C of this embodiment can increase torque using the two-stage magnetic gear mechanisms 1 ⁇ and 1 ⁇ .
  • the third magnet 14 has a ring shape in which multiple third magnetic poles 141 are arranged in the circumferential direction C and are integrally formed.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ can narrow the pitch of the multiple third magnetic poles 141 in the circumferential direction C, thereby increasing torque.
  • the third magnet 14 and the second pole piece 16 are not in contact with each other in the radial direction R, and the second pole piece 16 and the fourth magnet 15 are not in contact with each other in the radial direction R. Furthermore, in the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ , the second pole piece 16 is positioned between the third magnet 14 and the fourth magnet 15 in the radial direction R, and the third magnet 14 and the fourth magnet 15 are magnetically connected by the second pole piece 16.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ functions as a torque limiter, and rotation of the third magnet 14 in the circumferential direction C is stopped even when the fourth magnet 15 is rotating in the circumferential direction C.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ can protect the motor 2 by separating the drive side from the driven side in the event of an overload.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ can function as a torque limiter, protecting the load side by separating the drive side from the driven side.
  • the magnetic gear device 1 when used in an electric opening/closing mechanism for a home appliance, it can cut off torque from the drive side when a member on the load side comes into contact with the human body, thereby serving as a safety device that minimizes impact on the human body.
  • the magnetic gear device 1C has the following configuration.
  • the magnetic gear device 1C comprises a ring-shaped first magnet 11 having a plurality of first magnetic poles 111 arranged in the circumferential direction C, a ring-shaped second magnet 12 having a plurality of second magnetic poles 121 arranged in the circumferential direction C, a first pole piece 13 located between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R and magnetically connecting the first magnet 11 and the second magnet 12, a ring-shaped third magnet 14 having a plurality of third magnetic poles 141 arranged in the circumferential direction C, a ring-shaped fourth magnet 15 having a plurality of fourth magnetic poles 151 arranged in the circumferential direction C, and a second pole piece 16 located between the third magnet 14 and the fourth magnet 15 in the radial direction R and magnetically connecting the third magnet 14 and the fourth magnet 15.
  • the magnetic gear device 1C the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are connected in the axial direction A, the fourth magnet 15 rotates together with the first magnet 11, the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12, and the number of third magnetic poles 141 of the third magnet 14 is greater than the number of fourth magnetic poles 151 of the fourth magnet 15. Furthermore, in the magnetic gear device 1C, at least one of the four magnets, the first magnet 11 to the fourth magnet 15, is ring-shaped. Therefore, the magnetic gear device 1C according to this embodiment can increase the torque of the second shaft 17 (torque on the output side) more than the torque of the first shaft 22 (torque on the input side).
  • the first magnet 11 and the first pole piece 13 are not in contact with each other in the radial direction R
  • the first pole piece 13 and the second magnet 12 are not in contact with each other in the radial direction R
  • the third magnet 14 and the second pole piece 16 are not in contact with each other
  • the second pole piece 16 and the fourth magnet 15 are not in contact with each other in the radial direction R.
  • the magnetic gear device 1C of this embodiment magnetically couples the first magnetic poles 111 of the multiple first magnets 11 to the second magnetic poles 121 of the multiple second magnets 12 with the first pole piece 13 interposed in the radial direction R, and also magnetically couples the third magnetic poles 141 of the multiple third magnets 14 to the fourth magnetic poles 151 of the multiple fourth magnets 15 with the second pole piece 16 interposed in the radial direction R, thereby increasing torque density.
  • the first magnet 11 has a plurality of first magnetic poles 111 integrally formed
  • the third magnet 14 has a plurality of third magnetic poles 141 integrally formed. This allows for a smaller and lighter magnetic gear device compared to a magnetic gear device that includes a ring-shaped magnet formed by connecting individually formed magnets in the circumferential direction C.
  • the magnetic gear device 1C includes the first magnet 11 and third magnet 14 having the above-described configuration, the number of parts can be reduced, the shape of the back yokes 112, 122, 142, 152 and/or the frame can be simplified, and there is no need to provide a cover to prevent the first magnetic poles 111 and third magnetic poles 141 from falling off.
  • first magnet 11 has a narrow pitch between the plurality of first magnetic poles 111 in the circumferential direction C
  • torque ripple can be reduced
  • third magnet 14 has a narrow pitch between the plurality of third magnetic poles 141 in the circumferential direction C, torque ripple can also be reduced.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are formed as a single unit. Therefore, compared to magnetic gear devices in which the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are formed separately, the magnetic gear device 1C according to this embodiment can improve workability during assembly by reducing the number of parts.
  • the magnetic gear device 1 has the above-mentioned functions and effects, it can be used, for example, in devices used in clean rooms where dust generation is undesirable, devices used in special environments such as marine or aerospace, residential equipment and home appliances that require safety measures in the event of contact with the human body and overload, and, taking advantage of its high efficiency, in generators. More specifically, the magnetic gear device 1 can be used in robot arms, semiconductor manufacturing equipment, electric opening and closing mechanisms and electronic locks in home appliances, cooling pumps and cooling fans for air conditioners, etc.
  • the first magnet 11 is positioned inside the second magnet 12 in the radial direction R.
  • the ring-shaped first magnet 11 is formed by integrally forming multiple first magnetic poles 111 by magnetizing the magnetic material as described above, so the ring-shaped first magnet 11 can be positioned even with a narrow pitch on the inside in the radial direction R.
  • the third magnet 14 is positioned outside the fourth magnet 15 in the radial direction R.
  • the first magnet 11 and fourth magnet 15 are integrally formed, but the magnetic gear device 1C according to this embodiment is not limited to this.
  • the first magnet 11 and fourth magnet 15 may be formed separately, and a separate ring-shaped connecting portion may be formed in place of the intermediate portion IM1, with the connecting portion interposed between the first magnet 11 and fourth magnet 15 connected in the axial direction A.
  • the input and output may be arranged in reverse.
  • the speed (the rotational speed of the output shaft in the circumferential direction C) can be increased.
  • the second magnet 12 is on the input side
  • the first pole piece 13 is fixed
  • the second pole piece 16 is fixed
  • the third magnet 14 is on the output side.
  • the magnetic gear device 1 according to this embodiment is not limited to this.
  • the input side, output side, and fixed locations can be changed as appropriate.
  • the power transmission device 100C is described as including a magnetic gear device 1C and a motor 2.
  • the power transmission device 100C according to this embodiment is not limited to this.
  • an intermediate transmission mechanism 3 made up of mechanical gears may be disposed between the motor 2 and the magnetic gear device 1C.
  • the motor 2 may be replaced with a generator.
  • the driving source may be something other than the motor 2.
  • each magnet 11, 12, 14, 15 is provided with a back yoke 112, 122, 142, 152.
  • the back yokes 112, 122, 142, 152 do not necessarily have the functionality of a back yoke, as long as they can connect (fix) the magnets 11, 12, 14, 15 to other components.
  • the first magnet 11 has been described as having 52 first magnetic poles 111 (26 pole pairs).
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 according to this embodiment is not limited to this and can be set to any number. The same applies to the third magnet 14.
  • the second magnet 12 has been described as having six second magnetic poles 121 (three pole pairs).
  • the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12 according to this embodiment is not limited to this and can be set to any number. The same applies to the fourth magnet 15.
  • the first pole piece 13 has been described as being composed of 29 first modulation pieces 131.
  • the number of first modulation pieces 131 constituting the first pole piece 13 according to this embodiment is not limited to this and can be set to any number.
  • the number of the remaining one is set appropriately depending on the numbers of the other two. The same applies to the second pole piece 16.
  • the second magnet 12 has multiple second magnetic poles 121 arranged in the circumferential direction C, and the multiple second magnetic poles 121 are formed integrally in a ring shape.
  • the second magnet 12 according to this embodiment can also be formed by joining multiple magnets each formed in an arc shape and having two second magnetic poles 121. The same applies to the first magnet 11, third magnet 14, and fourth magnet 15.
  • the magnetic gear device 1C according to the embodiment described above, two-stage magnetic gear mechanisms 1 ⁇ and 1 ⁇ are arranged in the axial direction A.
  • the magnetic gear device 1C according to this embodiment is not limited to this.
  • the magnetic gear device 1C may have three or more stages of magnetic gear mechanisms arranged in the axial direction A.
  • the input and output shafts can be interchanged, for example by connecting the first shaft 22 of the motor 2 to the third magnet 14 to serve as the input shaft and the second magnet 12 to serve as the output shaft.
  • torque decreases but speed can be improved.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a power transmission device 100D including the magnetic gear device 1D according to the first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 9-1 is a perspective view of the magnetic gear device 1D shown in FIG. 8.
  • FIG. 9-2 is a perspective view showing the other side of the magnetic gear device shown in FIG. 8 in the axial direction A.
  • the same components as those in the magnetic gear device 1C according to the second embodiment are assigned the same reference numerals and their description will be omitted.
  • the motor 2 is omitted in FIGS. 9-1 and 9-2.
  • the transmission path of the driving force of the motor 2 is indicated by arrow F2.
  • This power transmission device 100D includes, for example, a magnetic gear device 1D and a motor 2.
  • the magnetic gear device 1D includes a first magnetic gear mechanism 1 ⁇ and a second magnetic gear mechanism 1 ⁇ . Furthermore, the magnetic gear device 1D is provided with a second shaft 17. This magnetic gear device 1 is a device in which the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ and the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ are connected in the axial direction A.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ is composed of a first magnet 11, a second magnet 12, and a first pole piece 13.
  • the first magnet 11 is arranged radially outward of the second magnet 12 in the radial direction R.
  • the first back yoke 112 is arranged radially outward of the first magnet 11 in the radial direction R.
  • the first magnet 11 is arranged on the output side (driven side) of the second magnet 12.
  • the second magnet 12 is arranged radially inward of the first magnet 11 in the radial direction R, and the first shaft 22 is fixed to the tip of the second back yoke 122 in the axial direction A.
  • the second magnet 12 in this modified example is arranged on the input side (drive side) of the first magnet 11.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ is composed of a third magnet 14, a fourth magnet 15, and a second pole piece 16.
  • the third magnet 14 is arranged inside the fourth magnet 15 in the radial direction R.
  • the third back yoke 142 is arranged inside the third magnet 14 in the radial direction R.
  • the third back yoke 142 is then connected to the second shaft 17.
  • the third magnet 14 in this modified example is arranged on the output side (driven side) of the fourth magnet 15.
  • the third back yoke 142 is then connected to the second shaft 17.
  • the fourth magnet 15 is arranged radially outward of the third magnet 14 in the R direction, and the fourth back yoke 152 is arranged radially outward of the fourth magnet 15 in the R direction. Furthermore, the fourth magnet 15 in this modified example is arranged on the input side (drive side) of the third magnet 14.
  • the second back yoke 122 and the second magnet 12 fixed to the first shaft 22 rotate in the circumferential direction C together with the first shaft 22.
  • the change in magnetic flux of the second magnetic pole 121 in the second magnet 12 is modulated by the first pole piece 13 and transmitted to the first magnetic pole 111 of the first magnet 11. Therefore, as the second magnet 12 rotates in the circumferential direction C, the first magnet 11 rotates in the circumferential direction C. Since the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are integrally formed, the fourth magnet 15 rotates in the circumferential direction C as the first magnet 11 rotates in the circumferential direction C.
  • the change in magnetic flux of the fourth magnetic pole 151 in the fourth magnet 15 is modulated by the second pole piece 16 and transmitted to the third magnetic pole 141 of the third magnet 14. Furthermore, because the second shaft 17 is fixed to the third magnet 14, the second shaft 17 rotates in the circumferential direction C as the third magnet 14 rotates in the circumferential direction C.
  • the magnetic gear device 1D according to this modification achieves the same functions and effects as the magnetic gear device 1 according to the second embodiment.
  • the magnetic gear device 1D according to the above-described modified example two stages of magnetic gear mechanisms 1 ⁇ and 1 ⁇ are arranged in the axial direction A.
  • the magnetic gear device 1D according to this modified example is not limited to this.
  • the magnetic gear device 1D may have three or more stages of magnetic gear mechanisms arranged in the axial direction A.
  • the second magnet 12 is on the input side
  • the first pole piece 13 is fixed
  • the second pole piece 16 is fixed
  • the third magnet 14 is on the output side.
  • the magnetic gear device 1D according to this modified example is not limited to this.
  • the input side, output side, and fixing points can be changed as appropriate.
  • FIG. 10-1 is a plan view of a power transmission device 100E including the magnetic gear device 1E according to the third embodiment.
  • FIG. 10-2 is a perspective view of the magnetic gear device 1E shown in FIG. 10-1. Note that in the configuration of the power transmission device 100E according to the third embodiment, the same components as those in the power transmission device 100 according to the second embodiment are assigned the same reference numerals and their description will be omitted. Also, the motor 2 and intermediate transmission mechanism 3E are omitted in FIG. 10-2.
  • the power transmission device 100E includes a motor 2, an intermediate transmission mechanism 3E, and a magnetic gear device 1E.
  • the intermediate transmission mechanism 3E includes, for example, a first gear 31E, which is a worm, and a second gear 32E, which is a worm wheel.
  • the first gear 31B is fixed to the tip of the first shaft 22 in the first direction D and rotates together with the rotation of the first shaft 22.
  • the second gear 32E is connected to the outer peripheral surface of the second back yoke 122 of the second magnet 12 so as to rotate in the circumferential direction C together with the second magnet 12 in the magnetic gear device 1E.
  • the second gear 32E meshes with the first gear 31E.
  • the intermediate transmission mechanism 3E in this embodiment is composed of a mechanical first gear 31E and second gear 32E.
  • the magnetic gear device 1E includes a first magnetic gear mechanism 1 ⁇ and a second magnetic gear mechanism 1 ⁇ .
  • the magnetic gear device 1E is also provided with a second shaft 17.
  • This magnetic gear device 1 is a device in which the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ and the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ are connected in the radial direction R.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ is composed of a first magnet 11, a second magnet 12, and a first pole piece 13.
  • the first magnet 11 is arranged radially inward of the second magnet 12 in the R direction.
  • the first magnet 11 in this embodiment does not have a back yoke.
  • the first magnet 11 in this embodiment is arranged on the output side (driven side) of the second magnet 12.
  • the second magnet 12 is arranged radially outward of the first magnet 11 in the radial direction R.
  • the second back yoke 122 is also arranged radially outward of the second magnet 12, and the outer peripheral surface of the second back yoke 122 is fixed to the inner peripheral surface of the second gear 32E in the radial direction R.
  • the second magnet 12 in this embodiment is arranged on the input side (drive side) relative to the first magnet 11.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ is composed of a third magnet 14, a fourth magnet 15, and a second pole piece 16.
  • the third magnet 14 is arranged radially inward of the fourth magnet 15 in the R direction.
  • the third back yoke 142 is also arranged radially inward of the third magnet 14, and the inner circumferential surface of the third back yoke 142 is fixed to the outer circumferential surface of the second shaft 17 in the R direction.
  • the third magnet 14 in this embodiment is arranged on the output side (driven side) relative to the fourth magnet 15.
  • the fourth magnet 15 is arranged radially inward of the third magnet 14 in the R direction.
  • the fourth magnet 15 in this embodiment does not have a back yoke.
  • the fourth magnet 15 in this embodiment is arranged on the input side (drive side) of the third magnet 14.
  • the first magnet 11, second magnet 12, third magnet 14, and fourth magnet 15 are arranged so that they can rotate around a common axis 17o.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are formed integrally.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are connected in the radial direction R, and the fourth magnet 15 rotates together with the first magnet 11.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 more specifically, by using a ring-shaped magnetic body and magnetizing the magnetic body as described above, the first magnet 11 is formed on the outside in the radial direction R, and the fourth magnet 15 is formed on the inside in the radial direction R.
  • an unmagnetized intermediate portion IM2 is formed between the first magnet 11 and the fourth magnet 15 in the radial direction R.
  • the second back yoke 122 and second magnet 12 fixed to the second gear 32E rotate in the circumferential direction C together with the second gear 32E.
  • the change in magnetic flux of the second magnetic pole 121 in the second magnet 12 is modulated by the first pole piece 13 and transmitted to the first magnetic pole 111 of the first magnet 11. Therefore, as the second magnet 12 rotates in the circumferential direction C, the first magnet 11 rotates in the circumferential direction C.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are formed integrally, as the first magnet 11 rotates in the circumferential direction C, the fourth magnet 15 rotates in the circumferential direction C.
  • the change in magnetic flux of the fourth magnetic pole 151 in the fourth magnet 15 is modulated by the second pole piece 16 and transmitted to the third magnetic pole 141 of the third magnet 14. Therefore, as the fourth magnet 15 rotates in the circumferential direction C, the third magnet 14 also rotates in the circumferential direction C. Furthermore, because the second shaft 17 is fixed to the third magnet 14, as the third magnet 14 rotates in the circumferential direction C, the second shaft 17 also rotates in the circumferential direction C.
  • the magnetic gear device 1E of the power transmission device 100E has the following configuration.
  • the magnetic gear device 1E comprises a ring-shaped first magnet 11 having a plurality of first magnetic poles 111 arranged in the circumferential direction C, a ring-shaped second magnet 12 having a plurality of second magnetic poles 121 arranged in the circumferential direction C, a first pole piece 13 located between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R and magnetically connecting the first magnet 11 and the second magnet 12, a ring-shaped third magnet 14 having a plurality of third magnetic poles 141 arranged in the circumferential direction C, a ring-shaped fourth magnet 15 having a plurality of fourth magnetic poles 151 arranged in the circumferential direction C, and a second pole piece 16 located between the third magnet 14 and the fourth magnet 15 and magnetically connecting the third magnet 14 and the fourth magnet 15.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are connected in the radial direction R of the magnetic gear device 1E, the fourth magnet 15 rotates together with the first magnet 11, the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12, the number of third magnetic poles 141 of the third magnet 14 is greater than the number of fourth magnetic poles 151 of the fourth magnet 15, the first magnet 11 has a plurality of first magnetic poles 111 integrally formed therewith, the third magnet 14 has a plurality of third magnetic poles 141 integrally formed therewith, and at least one of the four first magnets 11 to 15 is ring-shaped.
  • the power transmission device 100E according to this embodiment can increase the torque of the second shaft 17 (torque on the output side) more than the torque of the first shaft 22 (torque on the input side). Furthermore, the power transmission device 100E according to this embodiment achieves the same functions and effects as the power transmission device 100 according to the second embodiment.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are formed as a single unit. This reduces the number of parts and improves workability during assembly compared to a power transmission device in which the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are formed separately.
  • the first magnet 11 is positioned inside the second magnet 12 in the radial direction R
  • the third magnet 14 is positioned inside the fourth magnet 15 in the radial direction R.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 are described as being integrally formed, but the power transmission device 100E according to this embodiment is not limited to this.
  • the first magnet 11 and the fourth magnet 15 may be formed separately, and a separate ring-shaped connecting portion may be formed in place of the intermediate portion IM2, with the connecting portion interposed between the first magnet 11 and the fourth magnet 15 in the radial direction R.
  • the magnetic gear device 1E according to this embodiment is not limited to this.
  • the magnetic gear device 1E can have three or more stages of magnetic gear mechanisms arranged in the radial direction R.
  • a three-stage magnetic gear device can also be configured by combining the magnetic gear device 1E according to the embodiment described above with the magnetic gear device 1D.
  • the second magnet 12 is on the input side
  • the first pole piece 13 is fixed
  • the second pole piece 16 is fixed
  • the third magnet 14 is on the output side.
  • the magnetic gear device 1B according to this embodiment is not limited to this.
  • the input side, output side, and fixed locations can be changed as appropriate.
  • FIG. 11-1 is a plan view of a power transmission device 100F including the magnetic gear device 1F according to the first modified example of the third embodiment.
  • FIG. 11-2 is a perspective view of the magnetic gear device 1F shown in FIG. 11-1. Note that in the configuration of the power transmission device 100F according to the first modified example of the third embodiment, the same components as those of the power transmission devices 100 and 100E described above are assigned the same reference numerals and their description will be omitted. Also, the motor 2 and intermediate transmission mechanism 3E are omitted in FIG. 11-2.
  • the power transmission device 100F of this modified example includes a motor 2, an intermediate transmission mechanism 3E, and a magnetic gear device 1F.
  • the magnetic gear device 1F includes a first magnetic gear mechanism 1 ⁇ and a second magnetic gear mechanism 1 ⁇ .
  • the magnetic gear device 1F is also provided with a second shaft 17.
  • This magnetic gear device 1 is a device in which the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ and the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ are connected in the radial direction R.
  • the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ is composed of a first magnet 11, a second magnet 12, and a first pole piece 13.
  • the first magnet 11 is arranged radially outward of the second magnet 12 in the radial direction R.
  • the first back yoke 112 is arranged radially outward of the first magnet 11 in the radial direction R.
  • the first magnet 11 is arranged on the input side (drive side) of the second magnet 12.
  • the second magnet 12 is arranged inside the first magnet 11 in the radial direction R.
  • the second magnet 12 in this modified example does not have a back yoke.
  • the second magnet 12 in this modified example is arranged on the output side (driven side) of the first magnet 11.
  • the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ is composed of a third magnet 14, a fourth magnet 15, and a second pole piece 16.
  • the third magnet 14 is positioned radially outward of the fourth magnet 15 in the R direction.
  • the third magnet 14 in this modified example does not have a back yoke.
  • the third magnet 14 in this modified example is positioned on the input side (drive side) of the fourth magnet 15.
  • the fourth magnet 15 is arranged outside the third magnet 14 in the radial direction R, and the fourth back yoke 152 is arranged inside the fourth magnet 15 in the radial direction R.
  • the fourth back yoke 152 is then connected to the second shaft 17.
  • the fourth magnet 15 in this modified example is arranged on the output side (driven side) relative to the third magnet 14.
  • the first magnet 11, second magnet 12, third magnet 14, and fourth magnet 15 are arranged so that they can rotate around a common axis 17o.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 are formed integrally.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 are connected in the radial direction R, and the third magnet 14 rotates together with the second magnet 12.
  • a ring-shaped magnetic body is used and magnetized as described above, so that the second magnet 12 is formed on the outside in the radial direction R, and the third magnet 14 is formed on the inside in the radial direction R.
  • an unmagnetized intermediate portion IM2 is formed between the second magnet 12 and the third magnet 14 in the radial direction R.
  • the first back yoke 112 and first magnet 11 fixed to the second gear 32E rotate in the circumferential direction C together with the second gear 32E.
  • the change in magnetic flux of the first magnetic pole 111 in the first magnet 11 is modulated by the first pole piece 13 and transmitted to the second magnetic pole 121 of the second magnet 12. Therefore, as the first magnet 11 rotates in the circumferential direction C, the second magnet 12 also rotates in the circumferential direction C.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 are integrally formed, as the second magnet 12 rotates in the circumferential direction C, the third magnet 14 also rotates in the circumferential direction C.
  • the change in magnetic flux of the third magnetic pole 141 in the third magnet 14 is modulated by the second pole piece 16 and transmitted to the fourth magnetic pole 151 of the fourth magnet 15. Therefore, as the third magnet 14 rotates in the circumferential direction C, the fourth magnet 15 also rotates in the circumferential direction C. Furthermore, because the second shaft 17 is fixed to the fourth magnet 15, as the fourth magnet 15 rotates in the circumferential direction C, the second shaft 17 also rotates in the circumferential direction C.
  • the magnetic gear device 1F of the power transmission device 100F has the following configuration.
  • the magnetic gear device 1F comprises a ring-shaped first magnet 11 having a plurality of first magnetic poles 111 arranged in the circumferential direction C, a ring-shaped second magnet 12 having a plurality of second magnetic poles 121 arranged in the circumferential direction C, a first pole piece 13 located between the first magnet 11 and the second magnet 12 in the radial direction R and magnetically connecting the first magnet 11 and the second magnet 12, a ring-shaped third magnet 14 having a plurality of third magnetic poles 141 arranged in the circumferential direction C, a ring-shaped fourth magnet 15 having a plurality of fourth magnetic poles 151 arranged in the circumferential direction C, and a second pole piece 16 located between the third magnet 14 and the fourth magnet 15 and magnetically connecting the third magnet 14 and the fourth magnet 15.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 are connected in the radial direction R of the power transmission device 100F according to this modification.
  • the third magnet 14 rotates together with the second magnet 12.
  • the number of first magnetic poles 111 of the first magnet 11 is greater than the number of second magnetic poles 121 of the second magnet 12.
  • the number of third magnetic poles 141 of the third magnet 14 is greater than the number of fourth magnetic poles 151 of the fourth magnet 15.
  • the first magnet 11 is integrally formed with a plurality of first magnetic poles 111
  • the third magnet 14 is integrally formed with a plurality of third magnetic poles 141.
  • the power transmission device 100F according to this modification can increase the speed of the second shaft 17 (the rotational speed of the output side) more than the speed of the first shaft 22 (the rotational speed of the input side). Furthermore, the power transmission device 100F according to this embodiment achieves the same functions and effects as the power transmission device 100 according to the second embodiment.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 are formed as a single unit, which reduces the number of parts and improves workability during assembly compared to power transmission devices in which the second magnet 12 and the third magnet 14 are formed separately.
  • the first magnet 11 is positioned outside the second magnet 12 in the radial direction R
  • the third magnet 14 is positioned outside the fourth magnet 15 in the radial direction R.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 are integrally formed, but the power transmission device 100F according to this modified example is not limited to this.
  • the second magnet 12 and the third magnet 14 may be formed separately, and a separate ring-shaped connecting portion may be formed in place of the intermediate portion IM2, with the connecting portion interposed between the second magnet 12 and the third magnet 14 connecting in the radial direction R.
  • a three-stage magnetic gear device can be constructed by combining the magnetic gear device 1F according to the modified example described above with a magnetic gear device 1D in which the input and output are reversed.
  • the first magnet 11 is on the input side
  • the first pole piece 13 is fixed
  • the second pole piece 16 is fixed
  • the fourth magnet 15 is on the output side.
  • the magnetic gear device 1C according to this modified example is not limited to this.
  • the input side, output side, and fixing points can be changed as appropriate.
  • a power transmission device 100G according to a fourth embodiment will be described with reference to Fig. 12.
  • Fig. 12 is a plan view of the power transmission device 100G according to the fourth embodiment. Note that in the configuration of the power transmission device 100G according to the fourth embodiment, the same components as those in the power transmission device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the power transmission device 100G according to this embodiment includes a magnetic gear device 1, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3.
  • the power transmission device 100G according to this embodiment is arranged so that the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are parallel.
  • the power transmission device 100G according to this embodiment is a parallel-axis device in which the axis 22o of the input shaft and the axis 17o of the output shaft are parallel.
  • the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are arranged so that they are parallel to each other. Therefore, the power transmission device 100G according to this embodiment can be easily modularized and allows for greater freedom in layout.
  • the power transmission device 100G described above includes a magnetic gear device 1, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3.
  • the power transmission device 100G according to this embodiment is not limited to this.
  • the intermediate transmission mechanism 3 can be modified as appropriate, and any one of magnetic gear devices 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F can be applied in place of the magnetic gear device 1.
  • a power transmission device 100H according to a fifth embodiment will be described with reference to Fig. 13.
  • Fig. 13 is a cross-sectional view of the power transmission device 100H according to the fifth embodiment. Note that in the configuration of the power transmission device 100H according to the fifth embodiment, the same components as those in the power transmission device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the power transmission device 100H comprises a magnetic gear device 1, a motor 2 (not shown), and a transmission mechanism 3H.
  • the motor 2 is connected to the axis 17o of the input shaft, which is arranged perpendicular to the output shaft of the transmission mechanism 3H.
  • the power transmission device 100H according to this embodiment is an orthogonal-axis device in which the axis 17o of the input shaft and the output shaft of the transmission mechanism 3H are arranged perpendicular to each other.
  • the transmission mechanism 3H includes a pinion gear 313 and a rack gear 312.
  • the pinion gear 313 is, for example, cylindrical and has multiple teeth.
  • the inner peripheral surface of the pinion gear 313 is fixed to the outer peripheral surface of the second back yoke 122.
  • the rack gear 312 extends, for example, perpendicular to the direction in which the axis 17o extends.
  • the rack gear 312 has multiple teeth.
  • the transmission mechanism 3H has the teeth of the rack gear 312 meshing with the teeth of the pinion gear 311.
  • the motor output shaft (not shown) is fixed to the axis 17o. Therefore, when the motor of this power transmission mechanism 1H is driven, the first magnet 11 is driven, which causes the second magnet 12 to rotate in the circumferential direction C via the first pole piece 13. This causes the pinion gear 313 to rotate in the circumferential direction C together with the second magnet 12 and second back yoke 122. As a result, the rack gear 312, which meshes with the teeth of the pinion gear 313, moves in a direction perpendicular to the axial direction A and the radial direction R. The direction of movement of the rack gear 312 at this time becomes the output axial direction of the power transmission mechanism 1H. In other words, the rack gear 312 becomes the output shaft of the transmission mechanism 3H.
  • the magnetic gear device 1 also serves as an intermediate transmission mechanism.
  • the power transmission device 100H described above includes a magnetic gear device 1, a motor 2, and a transmission mechanism 3H.
  • the power transmission device 100H according to this embodiment is not limited to this.
  • the transmission mechanism 3H can be modified as appropriate, and any one of magnetic gear devices 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F can be applied in place of the magnetic gear device 1.
  • a power transmission device 100I according to a sixth embodiment will be described with reference to Fig. 14.
  • Fig. 14 is a cross-sectional view of the power transmission device 100I according to the sixth embodiment. Note that in the configuration of the power transmission device 100I according to the sixth embodiment, the same components as those of the power transmission device 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the power transmission device 100I according to this embodiment includes a magnetic gear device 1, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3I.
  • the power transmission device 100I according to this embodiment is arranged so that the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are perpendicular to each other.
  • the power transmission device 100I according to this embodiment is an orthogonal-axis device in which the axis 22o of the input shaft and the axis 17o of the output shaft are perpendicular to each other.
  • the intermediate transmission mechanism 3I includes a first bevel gear 321 and a second bevel gear 322.
  • the first bevel gear 321 is fixed to the first shaft 22 and has multiple teeth.
  • the second bevel gear 322 has multiple teeth.
  • the second bevel gear 322 is fixed to the outer peripheral surface of the second back yoke 122 of the second magnet 12 in the radial direction R.
  • the intermediate transmission mechanism 3I has teeth of the first bevel gear 321 meshed with teeth of the second bevel gear 322.
  • the power transmission device 100I described above includes a magnetic gear device 1, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3.
  • the power transmission device 100I according to this embodiment is not limited to this.
  • the intermediate transmission mechanism 3 can be modified as appropriate, and any one of magnetic gear devices 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F can be applied in place of the magnetic gear device 1.
  • Figure 15 is a cross-sectional view of the power transmission device 100J according to the seventh embodiment.
  • Figure 16 is a front view of an intermediate transmission mechanism 3J included in the power transmission device 100J shown in Figure 15. Note that in the configuration of the power transmission device 100J according to the seventh embodiment, the same components as those in the power transmission device 100C according to the second embodiment are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the power transmission device 100J according to this embodiment includes a magnetic gear device 1C, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3J. Furthermore, the power transmission device 100J according to this embodiment is arranged so that the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are coaxial. In other words, the power transmission device 100J according to this embodiment is a device in which the axis 22o of the input shaft and the axis 17o of the output shaft are coaxial.
  • the intermediate transmission mechanism 3J shown in this embodiment is a planetary gear mechanism.
  • the intermediate transmission mechanism 3J which is a planetary gear mechanism, includes a sun gear 301, a ring gear 302, multiple planet gears 303 (three in this embodiment), and a planet carrier 304.
  • the sun gear 301 is formed, for example, in a cylindrical shape and has teeth on its outer circumferential surface.
  • the teeth of the sun gear 301 mesh with the teeth of the planetary gears 303.
  • the sun gear 301 is also fixed to the outer circumferential surface of the first shaft 22 of the motor 2.
  • the ring gear 302 is formed in an annular shape and has teeth on its inner circumferential surface.
  • the ring gear 302 is fixed to a frame (not shown).
  • the intermediate transmission mechanism 3J according to this embodiment is a planetary type in which the ring gear 302 is fixed to the frame, the sun gear 301 is not fixed, and the planet carrier 304 is not fixed.
  • Each planetary gear 303 is formed, for example, in a cylindrical shape, and has teeth formed on its outer circumferential surface and a planetary shaft 303a.
  • the planetary gears 303 are mounted on the intermediate transmission mechanism 3J so that they can rotate around the axis 303o of the planetary shaft 303a.
  • the teeth of the planetary gears 303 mesh with the teeth of the ring gear 302 and also with the teeth of the sun gear 301.
  • the planetary carrier 304 is connected to each of the planetary shafts 303a of the planetary gears 303.
  • the planetary carrier 304 is provided in the intermediate transmission mechanism 3J so that it can rotate around the axis 22o as the planetary gears 303 revolve. Furthermore, in the intermediate transmission mechanism 3J according to this embodiment, the planetary carrier 304 is connected to the back yoke 122 of the second magnet 12.
  • the multiple planetary gears 303 rotate around the axis 303o of the planetary shaft 303a while meshing with the ring gear 302 due to the rotation of the sun gear 301, and also revolve around the sun gear 301.
  • the planetary gears 303 revolve, because the planetary shaft 303a is connected to the planetary carrier 304, the planetary carrier 304 rotates around the axis 22o in conjunction with the revolution of the planetary gears 303.
  • the planet carrier 304 is connected to the second back yoke 122 of the second magnet 12, the second magnet 12 rotates about the axis 17o as the planet carrier 304 rotates about the axis 22o. Therefore, similar to the power transmission device 100 according to the first embodiment, the first magnet 11, third magnet 14, fourth magnet 15, and second shaft 17 rotate as the second magnet 12 rotates.
  • the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are arranged so that they are coaxial. Therefore, the power transmission device 100J according to this embodiment can be easily modularized and allows for greater freedom in layout. Furthermore, this power transmission device 100J can increase torque in the intermediate transmission mechanism 3J, which is a planetary gear mechanism. Therefore, when this intermediate transmission mechanism 3J is combined with a magnetic gear mechanism that increases torque, torque can be further increased.
  • the power transmission device 100J described above includes a magnetic gear device 1C, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3J.
  • the power transmission device 100J according to this embodiment is not limited to this.
  • any one of magnetic gear devices 1, 1A, 1B, 1D, 1E, and 1F can be applied in place of the magnetic gear device 1C.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the power transmission device 100K according to the first modified example of the seventh embodiment. Note that in the configuration of the power transmission device 100K according to the first modified example of the seventh embodiment, the same components as those of the power transmission devices 100, 100D, and 100J described above are assigned the same reference numerals and their description will be omitted. FIG. 17 also shows a portion of the first magnetic gear mechanism 1 ⁇ in the magnetic gear device 1D connected to the intermediate transmission mechanism 3K.
  • the power transmission device 100K includes a first magnetic gear mechanism 1 ⁇ of the magnetic gear device 1D, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3K.
  • the intermediate transmission mechanism 3K shown in this embodiment is a planetary gear mechanism.
  • the intermediate transmission mechanism 3K which is a planetary gear mechanism, includes a sun gear 301, a ring gear 302, multiple planet gears 303, and a planet carrier 304.
  • the planetary carrier 304 is connected to the second back yoke 122.
  • the multiple planetary gears 303 rotate around the axis 303o of the planetary shaft 303a while meshing with the ring gear 302 due to the rotation of the sun gear 301, and also revolve around the sun gear 301.
  • the planetary gears 303 revolve, because the planetary shaft 303a is connected to the planetary carrier 304, the planetary carrier 304 rotates around the axis 22o in conjunction with the revolution of the planetary gears 303.
  • the planetary carrier 304 is connected to the second back yoke 122 of the magnetic gear device 1D, as the planetary carrier 304 rotates about the axis 22o, the second back yoke 122 and the second magnet 12 rotate about the axis 17o. Therefore, similar to the power transmission device 100D according to the first modified example of the second embodiment, as the second magnet 12 rotates, the first magnet 11, third magnet 14, fourth magnet 15, and second shaft 17 also rotate.
  • the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are arranged so that they are coaxial. Therefore, the power transmission device 100K according to this embodiment can be easily modularized and can improve layout freedom. Furthermore, this power transmission device 100K can increase torque in the intermediate transmission mechanism 3K, which is a planetary gear mechanism. Therefore, when this intermediate transmission mechanism 3K is combined with a magnetic gear mechanism 1 ⁇ , which can increase torque, torque can be further increased.
  • the power transmission device 100K described above includes a magnetic gear device 1D, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3K.
  • the power transmission device 100K according to this embodiment is not limited to this.
  • any one of magnetic gear devices 1, 1A, 1B, 1C, 1E, and 1F can be applied in place of the magnetic gear device 1D.
  • a power transmission device 100L according to a second modified example of the seventh embodiment will be described with reference to Fig. 18.
  • Fig. 18 is a cross-sectional view of the power transmission device 100L according to the second modified example of the seventh embodiment. Note that in the configuration of the power transmission device 100L according to the second modified example of the seventh embodiment, the same components as those of the above-described power transmission devices 100 and 100J are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the power transmission device 100L includes a magnetic gear device 1C, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3L.
  • the intermediate transmission mechanism 3L shown in this embodiment is a planetary gear mechanism.
  • the intermediate transmission mechanism 3L which is a planetary gear mechanism, includes a sun gear 301, a ring gear 302, multiple planet gears 303, and a planet carrier 304.
  • the planetary carrier 304 is fixed to a frame (not shown).
  • the ring gear 302 is connected to the back yoke 122 of the second magnet 12.
  • the intermediate transmission mechanism 3L of this embodiment is a star type in which the planetary carrier 304 is fixed to the frame, the sun gear 301 is not fixed, and the ring gear 302 is not fixed.
  • the multiple planetary gears 303 rotate around the axis 303o of the planetary shaft 303a while meshing with the ring gear 302 due to the rotation of the sun gear 301.
  • the ring gear 302 rotates around the axis 22o in conjunction with the rotation of the planetary gears 303, as the planet carrier 304 is connected to the frame.
  • the second magnet 12 rotates about the axis 17o as the ring gear 302 rotates about the axis 22o. Therefore, similar to the power transmission device 100 according to the first embodiment, the first magnet 11, third magnet 14, fourth magnet 15, and second shaft 17 rotate as the second magnet 12 rotates.
  • the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are arranged so that they are coaxial. Therefore, the power transmission device 100L according to this embodiment can be easily modularized and allows for greater freedom in layout. Furthermore, this power transmission device 100L can also increase torque in the intermediate transmission mechanism 3L, which is a planetary gear mechanism, thereby further increasing torque.
  • the power transmission device 100L described above includes a magnetic gear device 1C, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3L.
  • the power transmission device 100L according to this embodiment is not limited to this.
  • any one of magnetic gear devices 1, 1A, 1B, 1D, 1E, and 1F can be applied in place of the magnetic gear device 1C.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the power transmission device 100M according to the third modified example of the seventh embodiment.
  • FIG. 20 is a front view of an intermediate transmission mechanism 3M included in the power transmission device 100M shown in FIG. 19. Note that in the configuration of the power transmission device 100M according to the third modified example of the seventh embodiment, the same components as those of the power transmission devices 100, 100D, and 100J described above are assigned the same reference numerals and their description will be omitted.
  • FIG. 19 also shows a portion of the second magnetic gear mechanism 1 ⁇ in the magnetic gear device 1D connected to the intermediate transmission mechanism 3M.
  • the power transmission device 100M includes a second magnetic gear mechanism 1 ⁇ of the magnetic gear device 1D, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3M.
  • the intermediate transmission mechanism 3M shown in this embodiment is a planetary gear mechanism.
  • the intermediate transmission mechanism 3M which is a planetary gear mechanism, includes a sun gear 301, a ring gear 302, multiple planet gears 303, and a planet carrier 304.
  • the first shaft 22 is connected to the planet carrier 304.
  • the sun gear 301 is connected to the second shaft 17 via a shaft 305.
  • the ring gear 302 is fixed to a frame (not shown).
  • the multiple planetary gears 303 rotate around the axis 303o of the planet shaft 303a while meshing with the ring gear 302, and revolve around the sun gear 301.
  • the sun gear 301 rotates around the axis 22o.
  • the sun gear 301 in this modified example is connected to the second shaft 17 via the axis 305, the third back yoke 142 rotates around the axis 17o as the sun gear 301 rotates.
  • the third magnet 14 rotates along with the rotation of the sun gear 301, and this rotation causes the fourth magnet 15 to rotate.
  • the axis 22o of the first shaft 22, which is the input shaft, and the axis 17o of the second shaft 17, which is the output shaft, are arranged so that they are coaxial. Therefore, the power transmission device 100M according to this embodiment can be easily modularized and allows for greater freedom in layout. Furthermore, this power transmission device 100M can increase speed in the intermediate transmission mechanism 3M, which is a planetary gear mechanism. Therefore, when the power transmission device 100M is connected to a magnetic gear mechanism 1 ⁇ , which increases speed, speed can be further increased.
  • the power transmission device 100M described above includes a magnetic gear device 1D, a motor 2, and an intermediate transmission mechanism 3M.
  • the power transmission device 100M according to this embodiment is not limited to this.
  • any one of magnetic gear devices 1, 1A, 1B, 1C, 1E, and 1F can be applied in place of the magnetic gear device 1D.
  • the intermediate transmission mechanisms 3J, 3K, and 3M according to the seventh embodiment and the modified examples have been described as planetary types in which the ring gear 302 is fixed to the frame, the sun gear 301 is not fixed, and the planet carrier 304 is not fixed, while the intermediate transmission mechanism 3L has been described as a star-type planetary gear mechanism in which the planet carrier 304 is fixed, the sun gear 301 is not fixed, and the ring gear 302 is not fixed.
  • the intermediate transmission mechanisms 3J, 3K, 3L, and 3M according to this embodiment and the modified examples are not limited to these.
  • the intermediate transmission mechanisms can be applied to solar-type planetary gear mechanisms in which the sun gear 301 is fixed, the ring gear 302 is not fixed, and the planet carrier 304 is not fixed.
  • First magnet 111. First magnetic pole, 12. Second magnet, 121. Second magnetic pole, 13. First pole piece, 14. Third magnet, 141. Third magnetic pole, 15. Fourth magnet, 151. Fourth magnetic pole, 16. Second pole piece, 100, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, 100H, 100I, 100J, 100K, 100L, 100M. Power transmission device.

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Abstract

動力伝達装置(100)は、磁気歯車装置(1)と、磁気歯車装置(1)に接続する機械式歯車装置(3)と、を備え、磁気歯車装置(1)は高調波型磁気歯車装置である。

Description

動力伝達装置
 本発明は、動力伝達装置に関する。
 従来、リング状の第1マグネットの外周面の一部と、リング状の第2マグネットの外周面の一部とが軸方向において重なるように、第1マグネットと第2マグネットとが配置された磁気歯車装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011-196451号公報
 しかしながら、特許文献1に記載された技術には、トルク密度を高くすることについて改良の余地がある。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トルク密度を高くすることができる動力伝達装置を提供することにある。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る動力伝達装置は、磁気歯車装置と、前記磁気歯車装置に接続する機械式歯車装置と、を備え、前記磁気歯車装置は高調波型磁気歯車装置である。
 本発明に係る動力伝達装置の一態様によれば、トルク密度を高くすることができる。
図1は、第1実施形態に係る磁気歯車装置を備える動力伝達装置の平面図である。 図2-1は、図1の矢視A-Aにおける断面図である。 図2-2は、動力伝達装置の一例である電子錠を示す斜視図である。 図3は、図1に示す磁気歯車装置の斜視図である。 図4は、第1実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置の斜視図である。 図5は、第1実施形態の第2変形例に係る磁気歯車装置の斜視図である。 図6は、第2実施形態に係る磁気歯車装置を備える動力伝達装置の断面図である。 図7-1は、図6に示す磁気歯車装置の斜視図である。 図7-2は、図6に示す磁気歯車装置が備える第2磁気歯車機構の平面図である。 図8は、第2実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置を備える動力伝達装置の断面図である。 図9-1は、図8に示す磁気歯車装置の斜視図である。 図9-2は、図8に示す磁気歯車装置の軸方向の他方側を示す断面図である。 図10-1は、第3実施形態に係る磁気歯車装置を備える動力伝達装置の平面図である。 図10-2は、図10-1に示す磁気歯車装置の斜視図である。 図11-1は、第2実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置を備える動力伝達装置の平面図である。 図11-2は、図11-1に示す磁気歯車装置の斜視図である。 図12は、第4実施形態に係る動力伝達装置の平面図である。 図13は、第5実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。 図14は、第6実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。 図15は、第7実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。 図16は、図15に示す動力伝達装置が備える中間伝達機構の正面図である。 図17は、第7実施形態の第1変形例に係る動力伝達装置の断面図である。 図18は、第7実施形態の第2変形例に係る動力伝達装置の断面図である。 図19は、第7実施形態の第3変形例に係る動力伝達装置の断面図である。 図20は、図19に示す動力伝達装置が備える中間伝達機構の正面図である。
 以下に、実施形態に係る動力伝達装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
[第1実施形態]
 図1は、第1実施形態に係る磁気歯車装置1を備える動力伝達装置100の平面図である。図2-1は、図1の矢視A-Aにおける断面図である。図2-2は、動力伝達装置100の一例である電子錠を示す斜視図である。図3は、図1に示す磁気歯車装置1の斜視図である。なお、説明の便宜のため、図2-1において、バックヨーク112、122を省略してあり、図3において、モータ2、中間伝達機構3、および、第2軸17を省略してある。
 実施形態に係る図1、図2-1、図2-2、図3に示す磁気歯車装置1を備える動力伝達装置100の説明において、方向の理解を容易にするため、第2軸17が延びる方向を軸方向Aと呼び、第1マグネット11および第2マグネット12が回転する方向を周方向Cと呼び、軸方向Aに対して直交する平面に含まれ、かつ、軸心22o、14oを通過し、周方向Cに対して直交する方向を径方向Rと呼ぶ。
 実施形態に係る図1、図2-1、図2-2に示す動力伝達装置(トランスミッション)100は、入力軸である第1軸22のトルクを、出力軸である第2軸17に伝達するものである。本実施形態に係る動力伝達装置100は、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとがねじれの位置に配置される。換言すると、本実施形態に係る動力伝達装置100は、入力軸の軸心22oと出力軸の軸心17oとがねじれの位置に配置される食い違い軸の装置である。動力伝達装置100は、例えば、磁気歯車装置1と、モータ2と、中間伝達機構3と、を備える。
 第1実施形態に係る動力伝達装置100は、例えば、入力軸であるモータ2の第1軸22のトルクを、出力軸である第2軸17で増大して出力する。動力伝達装置100は、例えば、図示しないフレームに収容される。
 モータ2は、例えば、本体21と、入力軸である第1軸22と、を備える。モータ2は、電源から供給された電気エネルギーを、第1軸22の回転である機械エネルギーに変換する電動機である。モータ2は、本実施形態に係る動力伝達装置100において、入力側装置の一例である。
 本体21は、フレームに固定される。また、本体21の内部には、例えば、ロータおよびステータ等の機器が収容される。
 第1軸22は、いわゆるシャフトであって、例えば、金属部材で円柱状または円筒状に形成される。第1軸22は、軸心22oを有し、フレームおよび本体21に対して、軸心22oを中心に回転可能に設けられる。第1軸22の軸心22oは、第2軸17の軸心17oに対してねじれの位置に配置される。また、第1軸22は、第1方向Dに沿って延在する。
 中間伝達機構3は、モータ2からの駆動力を磁気歯車装置1に伝達するものである。中間伝達機構3は、例えば、第1ギヤ31と、第2ギヤ32と、を備える。
 第1ギヤ31は、例えば、ウォームである。第1ギヤ31は、第1方向Dにおいて、第1軸22の先端部に固定され、第1軸22の回転と共に回転する。
 第2ギヤ32は、例えば、磁気歯車装置1における第2マグネット12と共に周方向Cに回転するように形成されたウォームホイールである。第2ギヤ32は、ウォームである第1ギヤ31に噛み合う。本実施形態に係る中間伝達機構3は、機械式歯車装置の一例である第1ギヤ31(ウォーム)および第2ギヤ32(ウォームホイール)によって構成される。
 上記の構成を有する中間伝達機構3、モータ2を駆動した場合、第1軸22が軸心22oを中心に回転し、その回転に伴い、第1ギヤ31が軸心22oを中心に回転する。そして、第1ギヤ31に噛み合う第2ギヤ32は、第1ギヤ31の回転に伴い、軸心17oを中心に第2マグネット12と共に周方向Cへ回転する。
 磁気歯車装置1は、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13と、第2軸17と、を備える。本実施形態に係る磁気歯車装置1は、駆動側に連結された第2マグネット12が軸心17oを中心に回転すると、複数の第2磁極121の磁束の変化を第1ポールピース13で変調して被駆動側に連結された第1マグネット11の第1磁極111に伝達し、第1マグネット11を、軸心17oを中心に回転させる、いわゆる磁束変調型磁気歯車(高調波型磁気歯車装置)である。また、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13と、を個別に形成してある。
 第1マグネット11は、フレームおよび第1ポールピース13に対して、軸心17oを中心に回転可能なように設けられる。第1マグネット11は、複数(例えば52個)の第1磁極111が周方向Cに配置され、かつ、複数の第1磁極111がリング状であって一体に形成される。第1マグネット11は、フレームおよび第1ポールピース13に対して、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。その上、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第1ポールピース13との間には、第1空間S1が形成される。換言すると、第1マグネット11は、第1ポールピース13に対して非接触の状態で、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。なお、第1空間S1については、真空状態である場合、空気、水、油などの流体が存在している場合等において、第1マグネット11とポールピース13の回転を許容するものであれば、樹脂性摺動材など非磁性の材料が充填されていてもよい。
 複数の第1磁極111は、周方向Cにおいて、N極とS極とが交互になるように配置される。また、第1マグネット11は、複数の第1磁極111を、後述するように磁性体を磁化することで形成する。第1マグネット11は、例えば52個の第1磁極111を有するため、第1マグネット11の極対数は14である。
 第1マグネット11の第1磁極111の数は、第2マグネット12の第2磁極121の数よりも多い。また、第1マグネット11には、例えば、径方向Rの内側に第1バックヨーク112が設けられる。本実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11と第2マグネット12とは、共通の軸心17oを中心に回転可能なように配置される。
 ここで、第1マグネット11は、図2-1、図3に示すように、リング状に形成されており、下方向側面11aと、上方向側面11bと、を有する。さらに、第1マグネット11は、貫通孔11cと、外周面11dとを有する。第1マグネット11は、希土類鉄系磁石であり、本実施形態では、例えば、磁気的に等方性の希土類鉄系磁石であるネオジム(Nd-Fe-B)を含む磁粉と熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂を所定比率で混合して形成したものである。
 第1マグネット11の材料となる着磁前の希土類鉄系磁石は、平均結晶粒径が10nm以上10000nm以下である異方性希土類鉄系磁石であることが好ましく、平均結晶粒径が10nm以上6600nm以下である異方性希土類鉄系磁石であることがより好ましい。
 第1マグネット11は、上述した着磁前の希土類鉄系磁石被着磁物をキュリー点未満からキュリー点以上に昇温し、界磁部により着磁磁界を印加された状態のまま、キュリー点以上からキュリー点未満に降温することで、被着磁物に対して着磁を行うことによって形成する。
 また、使用する機器(例えば、磁気エンコーダ)の小型化や高分解能化に対応して、被着磁物である永久磁石が高磁気特性を有する希土類磁石(例えば、Ndボンド磁石)で構成されている場合、従来のパルス電流を流したコイル通電方式では、より大きな電流を流す必要があり、着磁装置の大型化、高価格化を招くという問題が考えられる。これに対して、本実施形態に示す第1マグネット11は、加熱部により被着磁物に対する加熱を行い、被着磁物を構成する磁粉のキュリー点以上の温度からキュリー点未満の温度まで降温させつつ、その間、界磁部が有する永久磁石によって磁界を発生し続けることによって、多極着磁を行うことで被着磁物から形成する(例えば、特開2021-93521号公報参照)。
 このように第1マグネット11を形成することによって、被着磁物の着磁特性の均一性を図ることができる。その上、上記のように第1マグネット11を形成することによって、周方向Cにおいて複数の第1磁極111のピッチ(例えば、周方向Cにおいて3mm以下)を狭くすることができる。特に、本実施形態のように、磁極数の少ない第2磁極121の第2マグネット12に対し、磁極数の多い第1磁極の第1マグネット11を径方向Rの内側に配置する場合、第1磁極111のピッチはより狭くする必要がある。なお、第1磁極111のピッチは、第1マグネット11の外周で測定する。
 第2マグネット12は、フレームおよび第1ポールピース13に対して、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。その上、径方向Rにおいて、第2マグネット12と第1ポールピース13との間には、第2空間S2が形成される。換言すると、第2マグネット12は、第1ポールピース13に対して非接触の状態で、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。第2マグネット12は、第1マグネット11と同様に形成される。つまり、第2マグネット12は、複数(6個)の第2磁極121が周方向Cに配置され、かつ、複数の第2磁極121がリング状であって一体に形成される。また、複数の第2磁極121は、周方向Cにおいて、N極とS極とが交互になるように配置される。第2マグネット12は、例えば6個の第2磁極121を有するため、第2マグネット12の極対数は3である。また、第2マグネット12には、例えば、径方向Rの外側に第2バックヨーク122が設けられる。なお、第2空間S2については、真空状態である場合、空気、水、油などの流体が存在している場合等において、第2マグネット12と第1ポールピース13の回転を許容するものであれば、樹脂性摺動材など非磁性の材料が充填されていてもよい。
 第1ポールピース13は、複数(例えば、29個)の第1変調片131によって構成され、マグネット11、12の磁束を変調する。第1ポールピース13は、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に位置し、第1マグネット11と第2マグネット12とを磁気的に連結する。第1変調片131のそれぞれは、例えば、磁性体によって形成してあり、周方向Cに沿って等間隔に配置され、不図示のフレームに固定されている。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1では、第1マグネット11の極対数11Mが26であり、第2マグネット12の極対数12Mが3であり、第1ポールピース13の変調片131の数13Mが29である。そのため、径方向Rの外側の第2マグネット12を入力とし、径方向Rの内側の第1マグネット11を出力とし、第1ポールピース13を固定した場合、減速比X1は、以下のように求めることができる。
 X1=11M÷12M=26÷3=8.67
 あるいは、第2マグネット12を入力とし、第1ポールピース13を出力とし、第1マグネット11を固定し、第2マグネット12を入力側に配置した場合、減速比X2は、以下のように求めることができる。
 X2=13M÷12M=29÷3=9.67
 第2軸17は、いわゆるシャフトであって、例えば、金属部材で円柱状または円筒状に形成される。第2軸17は、軸心17oを有し、フレームに対して、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。第2軸17は、径方向Rにおいて、第1マグネット11の第1バックヨーク112の内周面に固定され、第1マグネット11と共に周方向Cに回転する。そして、磁気歯車装置1は、第2軸17が軸心17oを中心に周方向Cへ回転することによって、外部にトルクを出力する。本実施形態に係る動力伝達装置100は、図2-2に示すように例えば電子錠に適用される。電子錠においては、例えば、磁気歯車装置1の第2軸17の一方の端部が錠の回転軸に連結し、モータ2の動作により錠の回転軸を回動することで、施錠または開錠する。また、第2軸17の他方の端部17aは、外部に露出するようにフレームに設けられ、操作者の手動操作で、第2軸17を周方向Cへ回動することもできる。
 本実施形態に係る動力伝達装置100において、モータ2を駆動することによって、第2ギヤ32を周方向Cへ回転すると、第2ギヤ32に固定された第2バックヨーク122および第2マグネット12が、第2ギヤ32と共に周方向Cへ回転する。そして、第2マグネット12における第2磁極121の磁束の変化を第1ポールピース13で変調して被駆動側に連結された第1マグネット11の第1磁極111に伝達する。この際、本実施形態に係る磁気歯車装置1では、第2マグネット12の第2磁極121の数より、当該第2マグネット12の径方向Rの内側に配置された第1マグネット11の第1磁極111の数が多いため、周方向Cへの回転速度は低下するものの、トルクを増大することができる。その上、本実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11は、複数の第1磁極111が周方向Cに配置され、かつ、複数の第1磁極111が一体に形成されたリング状である。そのため、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、例えば、個別に形成されたマグネットを、複数連結することによって形成されたリング状の第1マグネットを備える磁気歯車装置(例えば、特開2022-150601号公報に記載された装置)と比較して、周方向Cにおける複数の第1磁極111のピッチを狭くすることができるため、トルクを増大することができる。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1は、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第1ポールピース13とが非接触であると共に、径方向Rにおいて、第1ポールピース13と第2マグネット12とが非接触である。その上、磁気歯車装置1は、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に第1ポールピース13を配置し、当該第1ポールピース13によって第1マグネット11と第2マグネット12と磁気的に連結する。そのため、第2磁極121の磁力と、径方向Rにおける第2マグネット12と第1ポールピース13とのギャップによって設定される最大伝達トルク以上のトルクが磁気歯車装置1に加えられた場合、磁気歯車装置1がトルクリミッターとして機能し、第2マグネット12が周方向Cへ回転している状態においても、、第1マグネット11の周方向Cへの回転が停止する。このため、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、過負荷時に、駆動側と従動側とを分断することによって、モータ2を保護することができる。もしくは、モータ2より意図しないトルクが発生した場合、磁気歯車装置1がトルクリミッターとして機能し、駆動側と従動側とを分断することによって、負荷側を保護することができる。また、磁気歯車装置1を家電製品の電動開閉機構などに利用した場合、負荷側の部材が人体に接触した際に駆動側からのトルクを遮断できるため、人体への影響を最低限にとどめる安全装置としての役割を果たすこともできる。
 以上に説明したように、本実施形態に係る動力伝達装置100は、磁気歯車装置1と、当該磁気歯車装置1に接続する中間伝達機構3である機械式歯車装置と、を備え、磁気歯車装置1は高調波型磁気歯車装置である。そのため、後述するようにトルク密度を高くすることができる。また、動力伝達装置100は、入力側装置であるモータ2と、モータ2の駆動力が間接的に伝達される磁気歯車装置1と、を備え、磁気歯車装置1は高調波型である。より具体的に説明すると、この磁気歯車装置1は、リング状の第1マグネット11およびリング状の第2マグネット12の一方を径方向Rの外側に配置し、かつ、他方を径方向Rの内側に配置した状態で、径方向Rにおいて第1ポールピース13を介在さて、複数の第1マグネット11の第1磁極111と、複数の第2マグネット12の第2磁極121と磁気的に連結する高調波型磁気歯車装置である。そのため、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、リング状の第1マグネットの外周面との一部と、リング状の第2マグネットの外周面の一部とが軸方向において重なるように第1マグネットと第2マグネットとを配置した磁気歯車装置(例えば、特開2011-196451号公報)と比較した場合、軸心の全周囲で第1磁極111と第2磁極121とを磁気的に連結することができるため、トルク密度を高くすることができ、トルクを増大することができる。
 また、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、複数の第1磁極111が周方向Cに配置され、かつ、複数の第1磁極111が一体に形成されたリング状の第1マグネット11と、複数の第2磁極121が周方向Cに配置されたリング状の第2マグネット12と、第1マグネット11と第2マグネット12との間に位置し、第1マグネット11と第2マグネット12とを磁気的に連結する第1ポールピース13と、を備える。
 また、本実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11は、複数の第1磁極111が一体に形成される。そのため、個別に形成されたマグネットを周方向Cに連結して形成した第1マグネットを備える磁気歯車装置と比較して、小型化、軽量化することができる。その上、磁気歯車装置1は、上記構成を有する第1マグネット11を備えるため、部品点数を減少することができると共に、バックヨーク112および/またはフレームの形状を簡略化することができる上に、第1磁極111の脱落防止用のカバーを設ける必要もない。また、第1マグネット11では、複数の第1磁極111の周方向Cのピッチが狭いため、トルクリップルを減少することができる。さらに、本実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11の第1磁極111の数は、第2マグネット12の第2磁極121の数よりも多いため、モータ2の第1軸22のトルク(入力側のトルク)よりも、磁気歯車の第1マグネット11に連結された第2軸17のトルク(出力側のトルク)を増大することができる。その上、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第1ポールピース13とが非接触であると共に、径方向Rにおいて、第1ポールピース13と第2マグネット12とが非接触であるため、駆動時に発生する音を小さくするこができると共に、使用によって塵が発生することを防止することができ、かつ、潤滑油を用いる必要もない。そして、磁気歯車装置1は、使用によって塵が発生することもなく、使用のための潤滑油を用いる必要もないため、メンテナンスを行う必要がない。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1は、上述した作用・効果を有するため、例えば、発塵などを嫌うクリーンルームで使用する装置、海洋または航空宇宙などの特殊な環境下で使用する装置、人体との接触時の安全確保や過負荷時の対策が必要な住宅設備や家電、高効率を生かして発電機などに適用することができる。より具体的に説明すると、磁気歯車装置1は、ロボットアームや半導体製造装置、家電製品の電動開閉機構や電子錠、エアコンなどの冷却ポンプ、冷却用ファン等に適用することができる。
 また、本実施形態に係る中間伝達機構3は、ウォームである第1ギヤ31と、ウォームホイールである第2ギヤ32とによって構成されるため、モータ2の駆動時において発生する音を小さくすることができる。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11の複数の第1磁極111が一体に形成されたリング状であり、かつ、第2マグネットの複数の第2磁極121が一体に形成されたリング状である。そのため、個別に形成されたマグネットを周方向Cに連結して形成した第1マグネットおよび第2マグネットを備える磁気歯車装置と比較して、小型化、軽量化することができる。
 本実施形態に係る動力伝達装置100は、図2-2に示すように電子錠に利用した場合、モータ2の動作により磁気歯車装置1を介し、電動で施錠または開錠することができる。一方、人が手動で電子錠の第2軸17aに取り付けられたツマミを操作した場合、磁気歯車装置1がクラッチの機能を果たすことで、直接、錠の開閉軸を操作することが可能となり、手動で施錠または開錠することができる。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1ポールピース13は、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に位置する。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11は、第2マグネット12の径方向Rの内側に配置される。本実施形態に係る磁気歯車装置1は、上述したように磁性体を着磁することによって、複数の第1磁極111が一体に形成されたリング状の第1マグネット11が形成されるため、径方向Rにおける内側における狭いピッチでもリング状の第1マグネット11を配置することができる。
 なお、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1では、第1ポールピース13を固定し、径方向Rの内側に配置された第1マグネット11は、第2軸17と共に回転する非固定とし、径方向Rの外側に配置された第2マグネット12は、第2ギヤ32と共に回転する非固定とするものを説明した。しかし、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、それに限られない。例えば、表1に示すように、第1マグネット11、第2マグネット12、および、第1ポールピース13のうち、いずれか1つを固定し、かつ、残りの2つを非固定としても構わない。また、第1マグネット11および第2マグネット12は、いずれか一方を径方向Rの内側に配置し、かつ、他方を径方向Rの外側に配置することができる。
 
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11は、52個(26極対数)の第1磁極111を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第1マグネット11の第1磁極111の数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。
 さらに、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1において、第2マグネット12は、6個(3極対数)の第2磁極121を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第2マグネット12の第2磁極121の数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1ポールピース13は、29個の変調片131によって構成されるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第1ポールピース13を構成する変調片131の数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。なお、第1マグネットの第1磁極111の磁極数と第2マグネットの第2磁極121の磁極数、第1ポールピース13の変調片131の個数について、このうちの2つを任意の数に決定した場合、残りの一つの数は他2つの数に応じて適切に設定する。
 さらに、上述した実施形態に係る動力伝達装置100では、中間伝達機構3が、ウォームである第1ギヤ31と、ウォームホイールである第2ギヤ32とを備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る中間伝達機構3は、それに限られない。例えば、中間伝達機構3は、ネジ歯車である第1ギヤと、第1ギヤと噛み合い、かつ、ネジ歯車である第2ギヤ32とを備えてもよい。もちろん、中間伝達機構3は、それに限られず、複数の噛み合う歯車で構成してもよいし、他のギヤを用いて構成してもよい。例えば、他のギヤとして、ハスバギヤ(ヘリカルギヤ)等を用いることができる。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1において、第2マグネット12は、複数の第2磁極121が周方向Cに配置され、かつ、複数の第2磁極121がリング状であって一体に形成されるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第2マグネット12は、2つの第2磁極121を有する弧状にそれぞれ形成された複数のマグネットを接合することによって形成することもできる。また、同様に、第1マグネット11は、2つの第1磁極111を有する複数のマグネットを接合することによって形成することもできる。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1において、例えば、モータ2の第1軸22を第1マグネット11に連結して入力軸とし、第2マグネット12を出力軸とすることで、入力軸と出力軸とを入れ換えることもできる。この場合、トルクは減少する一方、スピードを向上することができる。また、この場合において、径方向Rの内側の第1マグネット11を入力とし、径方向Rの外側の第2マグネット12を出力とし、第1ポールピース13を固定した場合、増速比X3は、以下のように求めることができる。
 X3=11M÷12M=26÷3=8.67
 あるいは、第1ポールピース13を出力とし、第1マグネット11を入力とし、第2マグネット12を固定した場合、増速比X4は、以下のように求めることができる。
 X4=13M÷12M=29÷3=9.67
 また、例えば、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1において、第1マグネット11と第2マグネット12を入れ替え、第1マグネット11を径方向Rの外側、第2マグネット12を径方向Rの内側とし、モータ2の第1軸22を第2マグネット12に連結して入力軸とし、第1マグネット11を出力軸とし、第1ポールピース13を固定した場合、減速比X5は、以下のように求めることができる。
 X5=11M÷12M=26÷3=8.67
 あるいは、第1ポールピース13を出力とし、第1マグネット11を固定し、第2マグネット12を入力とした場合、減速比X6は、以下のように求めることができる。
 X6=13M÷12M=29÷3=9.67
 また、上述した実施形態に係る動力伝達装置100には、モータ2と磁気歯車装置1との間に、中間伝達機構3を設けるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置はそれに限られず、中間伝達機構3を設けなくてもよい。つまり、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、駆動源であるモータ2からの動力を直接的または間接的に入力される装置である。また、駆動源はモータ2以外のものでも良い。
 [第1実施形態の第1変形例]
 次に、第1実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Aに関して図4を用いて説明する。図4は、第1実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Aの平面図である。なお、第1実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Aの構成において、第1実施形態に係る磁気歯車装置1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図示省略するが、磁気歯車装置1Aの径方向Rの外側には、第1実施形態に係る動力伝達装置100と同様のモータ2および中間伝達機構3が配置される。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1Aは、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13と、を有する。
 第1マグネット11は、磁気歯車装置1Aにおいて、第2マグネット12の径方向Rの外側に配置され、第1バックヨーク112が第2ギヤ32の内周面に固定される。本変形例に係る第1マグネット11は、第2マグネット12に対して入力側(駆動側)に配置される。
 第2マグネット12は、磁気歯車装置1Aにおいて、第1マグネット11の径方向Rの内側に配置され、第2バックヨーク122が第2軸17の外周面に固定される。本変形例に係る第2マグネット12は、第1マグネット11に対して出力側(被駆動側)に配置される。
 本変形例に係る動力伝達装置において、モータ2を駆動することによって、第2ギヤ32を周方向Cへ回転すると、第2ギヤ32に固定された第1バックヨーク112および第1マグネット11が、第2ギヤ32と共に周方向Cへ回転する。そして、第1マグネット11における第1磁極111の磁束の変化を第1ポールピース13で変調して被駆動側に連結された第2マグネット12の第2磁極121に伝達する。この際、本変形例に係る磁気歯車装置1では、第1マグネット11の第1磁極111の数より、当該第1マグネット11の径方向Rの内側に配置された第2マグネット12の第2磁極121の数が少ないため、トルクは減少するものの、周方向Cへの回転速度を増加することができる。その上、本変形例に係る磁気歯車装置1Aにおいて、第1マグネット11は、複数の第1磁極111が周方向Cに配置され、かつ、複数の第1磁極111が一体に形成されたリング状である。そのため、本変形例に係る磁気歯車装置1Aは、例えば、個別に形成されたマグネットを、複数連結することによって形成されたリング状の第1マグネットを備える磁気歯車装置(例えば、特開2022-150601号公報に記載された装置)と比較して、周方向Cにおける複数の第1磁極111のピッチを狭くすることができるため、スピードを増大することができる。
 以上に説明したように、本変形例に係る磁気歯車装置1Aにおいて、第1マグネット11は、第2マグネット12の径方向Rの外側に配置され、第1マグネット11の第1磁極111の数は、第2マグネット12の第2磁極121の数よりも多い。そのため、本実施形態に係る磁気歯車装置1Aは、モータ2の第1軸22の速度(入力側の回転速度)よりも、磁気歯車装置1Aの第2軸17の速度(出力側の回転速度)を増大することができる。また、本変形例に係る磁気歯車装置1Aは、第1実施形態に係る磁気歯車装置1と、同様の作用・効果を奏する。
 本変形例に係る磁気歯車装置1Aにおいて、第2マグネット12は、第1マグネット11の径方向Rの内側に配置される。
 [第1実施形態の第2変形例]
 次に、第1実施形態の第2変形例に係る磁気歯車装置1Bに関して図5を用いて説明する。図5は、第1実施形態の第2変形例に係る磁気歯車装置1Bの斜視図である。なお、第1実施形態の第2変形例に係る磁気歯車装置1Bの構成において、第1実施形態に係る磁気歯車装置1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図示省略するが、磁気歯車装置1Bの外側には、第1実施形態に係る動力伝達装置100と同様のモータ2および中間伝達機構3が配置される。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1Bは、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13と、を有し、第1マグネット11および第2マグネット12は、第1ポールピース13を介在させて軸方向Aにおいて対向する。
 第1マグネット11の第1バックヨーク112は、第2軸17の外周面に固定される。つまり、本変形例に係る第1マグネット11は、第2マグネット12に対して出力側(被駆動側)に配置される。
 第2マグネット12の第2バックヨーク122は、第2ギヤ32の内周面に固定される。つまり、本変形例に係る第2マグネット12は、第1マグネット11に対して入力側(駆動側)に配置される。
 以上に説明したように、本変形例に係る磁気歯車装置1Bにおいて、第1マグネット11および第2マグネット12は、第1ポールピース13を介在させて軸方向Aにおいて対向する。
 また、本実施形態に係る磁気歯車装置1Bは、第1マグネット11の軸心と、第2マグネット12の軸心とを同軸に配置することができるため、モージュール化を容易にすることができると共に、レイアウトの自由度を向上することができる。また、本変形例に係る磁気歯車装置1Bは、第1実施形態に係る磁気歯車装置1と、同様の作用・効果を奏する。
[第2実施形態]
 図6は、第2実施形態に係る磁気歯車装置1Cを備える動力伝達装置100Cの断面図である。図7-1は、図6に示す磁気歯車装置1Cの斜視図である。図7-2は、図6に示す磁気歯車装置1Cが備える第2磁気歯車機構1βの平面図である。なお、第2実施形態に係る磁気歯車装置1Cの構成において、第1実施形態に係る磁気歯車装置1と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、説明の便宜のため、図7-1、図7-2において、モータ2を省略してある。さらに、図6において、モータ2の駆動力の伝達経路を矢印F1で示してある。
 実施形態に係る図6、図7-1、図7-2に示す磁気歯車装置1Cを備える動力伝達装置100Cの説明において、方向の理解を容易にするため、第2軸17が延びる方向を軸方向Aと呼び、第1マグネット11、第2マグネット12、第3マグネット14、および、第4マグネット15が回転する方向を周方向Cと呼び、軸方向Aに対して直交する平面に含まれ、かつ、軸心17oを通過し、周方向Cに対して直交する方向を径方向Rと呼ぶ。
 本実施形態に係る図6、図7-1、図7-2に示す動力伝達装置(トランスミッション)100は、入力軸である第1軸22のトルクを、出力軸である第2軸17に伝達するものである。本実施形態に係る動力伝達装置100Cは、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oが平行となるように配置される。この動力伝達装置100Cは、例えば、磁気歯車装置1Cと、モータ2と、を備える。
 第2実施形態に係る動力伝達装置100Cは、例えば、入力軸であるモータ2の第1軸22のトルクを、出力軸である第2軸17で増大して出力する。動力伝達装置100Cは、例えば、図示しないフレームに収容される。
 モータ2は、例えば、本体21と、入力軸である第1軸22と、を備える。モータ2は、電源から供給された電気エネルギーを、第1軸22の回転である機械エネルギーに変換する電動機である。
 本体21は、フレームに固定される。また、本体21の内部には、例えば、ロータおよびステータ等の機器が収容される。
 第1軸22は、いわゆるシャフトであって、例えば、金属部材で円柱状または円筒状に形成される。第1軸22は、軸心22oを有し、フレームおよび本体21に対して、軸心22oを中心に回転可能に設けられる。また、第1軸22は、例えば軸方向Aに沿って延在する。
 上記の構成を有するモータ2を駆動した場合、第1軸22が軸心22oを中心に回転し、その回転に伴い、軸心17oを中心に第2バックヨーク122および第2マグネット12と共に周方向Cへ回転する。
 磁気歯車装置1Cは、例えば、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13と、第3マグネット14と、第4マグネット15と、第2ポールピース16と、第2軸17と、を備える。本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、第1マグネット11、第2マグネット12、および、第1ポールピース13によって第1磁気歯車機構1αを構成し、第3マグネット14、第4マグネット15、および、第2ポールピース16によって第2磁気歯車機構1βを構成する。つまり、この磁気歯車装置1Cは、2段の磁気歯車機構1α、1βが軸方向Aに配置された装置である。より具体的に説明すると、この磁気歯車装置1Cは、第1磁気歯車機構1αと、第2磁気歯車機構1βとが軸方向Aに連結された装置である。
 第1磁気歯車機構1αは、入力軸である第1軸22が配置された軸方向Aの一方側に配置される。第2磁気歯車機構1βは、出力軸である第2軸17が配置された軸方向Aの他方側に配置される。
 第1マグネット11は、フレームおよび第1ポールピース13に対して、軸心17oを中心に回転可能なように磁気歯車装置1Cに設けられる。第1マグネット11は、複数(例えば52個)の第1磁極111が周方向Cに配置され、かつ、複数の第1磁極111がリング状であって一体に形成される。その上、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第1ポールピース13との間には、第1空間S1が形成される。換言すると、第1マグネット11は、第1ポールピース13に対して非接触の状態で、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。なお、第1空間S1については、真空状態である場合、空気、水、油などの流体が存在している場合等において、第1マグネット11と第1ポールピース13の回転を許容するものであれば、樹脂性摺動材など非磁性の材料が充填されていてもよい。
 複数の第1磁極111は、周方向Cにおいて、N極とS極とが交互になるように配置される。また、第1マグネット11は、複数の第1磁極111を、後述するように磁性体を磁化することで形成する。
 第1マグネット11の第1磁極111の数は、第2マグネット12の第2磁極121の数よりも多い。また、第1マグネット11には、例えば、径方向Rの内側に第1バックヨーク112が設けられる。本実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12とは、共通の軸心17oを中心に回転可能なように配置される。
 第2マグネット12は、フレームおよび第1ポールピース13に対して、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。その上、径方向Rにおいて、第2マグネット12と第1ポールピース13との間には、第2空間S2が形成される。換言すると、第2マグネット12は、第1ポールピース13に対して非接触の状態で、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。第2マグネット12は、第1マグネット11と同様に形成される。つまり、第2マグネット12は、複数(6個)の第2磁極121が周方向Cに配置され、かつ、複数の第2磁極121がリング状であって一体に形成される。また、複数の第2磁極121は、周方向Cにおいて、N極とS極とが交互になるように配置される。また、第2マグネット12には、第2磁極121の径方向Rの外側に第2バックヨーク122が設けられる。そして、第2バックヨーク122が第1軸22に固定される。なお、第2空間S2については、真空状態である場合、空気、水、油などの流体が存在している場合等において、第2マグネット12と第1ポールピース13の回転を許容するものであれば、樹脂性摺動材など非磁性の材料が充填されていてもよい。
 第1ポールピース13は、複数(例えば、29個)の第1変調片131によって構成される。第1ポールピース13は、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に位置し、第1マグネット11と第2マグネット12とを磁気的に連結する。第1変調片131のそれぞれは、例えば、磁性体によって形成してあり、周方向Cに沿って等間隔に配置され、不図示のフレームに固定されている。
 本実施形態に係る磁気歯車機構1αでは、第1マグネット11の極対数11Mが26であり、第2マグネット12の極対数12Mが3であり、第1ポールピース13の変調片131の数13Mが29である。そのため、径方向Rの外側の第2マグネット12を入力とし、径方向Rの内側の第1マグネット11を出力とし、第1ポールピース13を固定した場合、減速比X1は、以下のように求めることができる。
 X1=11M÷12M=26÷3=8.67
 あるいは、磁気歯車機構1αにおいて、第2マグネット12を入力とし、第1ポールピース13を出力とし、第1マグネット11を固定し、第2マグネット12を入力側に配置した場合、減速比X2は、以下のように求めることができる。
 X2=13M÷12M=29÷3=9.67
 この第1磁気歯車機構1αは、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13と、を個別に形成してある。
 第1磁気歯車機構1αにおいて、第2マグネット12は、径方向Rの外側に配置され、第2マグネット12の径方向Rの内側に第1マグネット11が配置される。
 第1磁気歯車機構1αは、駆動側に連結された連結された第2バックヨーク122および第2マグネット12が軸心17oを中心に周方向XCへ回転すると、複数の第2磁極121の磁束の変化を第1ポールピース13で変調して被駆動側に連結された第1マグネット11の第1磁極111に伝達し、第1マグネット11を、軸心17oを中心に回転させる、いわゆる磁束変調型磁気歯車(高調波型磁気歯車装置)である。
 そして、第1磁気歯車機構1αにおいて、第2マグネット12の第2磁極121の数より、当該第2マグネット12の径方向Rの内側に配置された第1マグネット11の第1磁極111の数が多いため、第1磁気歯車機構1αを動作させた場合において、周方向Cへの回転速度は低下するものの、トルクを増大することができる。その上、第1磁気歯車機構1αにおいて、第1マグネット11は、複数の第1磁極111が周方向Cに配置され、かつ、複数の第1磁極111が一体に形成されたリング状である。そのため、第1磁気歯車機構1αは、例えば、個別に形成されたマグネットを、複数連結することによって形成されたリング状の第1マグネットを備える磁気歯車装置(例えば、特開2022-150601号公報に記載された装置)と比較して、周方向Cにおける複数の第1磁極111のピッチを狭くすることができるため、トルクを増大することができる。
 さらに、第1磁気歯車機構1αは、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第1ポールピース13とが非接触であると共に、径方向Rにおいて、第1ポールピース13と第2マグネット12とが非接触である。その上、第1磁気歯車機構1αは、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に第1ポールピース13を配置し、当該第1ポールピース13によって第1マグネット11と第2マグネット12と磁気的に連結する。そのため、第2磁極121の磁力と、径方向Rにおける第2マグネット12と第1ポールピース13とのギャップによって設定される最大伝達トルク以上のトルクが第1磁気歯車機構1αに加えられた場合、第1磁気歯車機構1αがトルクリミッターとして機能し、第2マグネット12が周方向Cへ回転している状態においても、第1マグネット11の周方向Cへの回転が停止する。このため、第1磁気歯車機構1αは、過負荷時に、駆動側と従動側とを分断することによって、モータ2を保護することができる。もしくは、モータ2より意図しないトルクが発生した場合、第1磁気歯車機構1αがトルクリミッターとして機能し、駆動側と従動側とを分断することによって、負荷側を保護することができる。また、磁気歯車装置1を家電製品の電動開閉機構などに利用した場合、負荷側の部材が人体に接触した際に駆動側からのトルクを遮断できるため、人体への影響を最低限にとどめる安全装置としての役割を果たすこともできる。
 第3マグネット14は、フレームおよび第2ポールピース16に対して、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。その上、径方向Rにおいて、第3マグネット14と第2ポールピース16との間には、第3空間S3が形成される。換言すると、第3マグネット14は、第2ポールピース16に対して非接触の状態で、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。第3マグネット14は、第1マグネット11と同様に形成される。つまり、第3マグネット14は、複数(52個)の第3磁極141が周方向Cに配置され、かつ、複数の第3磁極141がリング状であって一体に形成される。また、複数の第3磁極141は、周方向Cにおいて、N極とS極とが交互になるように配置される。また、第3マグネット14には、例えば、径方向Rの外側に第3バックヨーク142が設けられる。なお、第3空間S3については、真空状態である場合、空気、水、油などの流体が存在している場合等において、第3マグネット14と第2ポールピース16の回転を許容するものであれば、樹脂性摺動材など非磁性の材料が充填されていてもよい。
 第4マグネット15は、フレームおよび第2ポールピース16に対して、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。その上、径方向Rにおいて、第4マグネット15と第2ポールピース16との間には、第2空間S2が形成される。換言すると、第4マグネット15は、第2ポールピース16に対して非接触の状態で、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。第4マグネット15は、第1マグネット11と同様に形成される。つまり、第4マグネット15は、複数(6個)の第4磁極151が周方向Cに配置され、かつ、複数の第4磁極151がリング状であって一体に形成される。また、複数の第4磁極151は、周方向Cにおいて、N極とS極とが交互になるように配置される。また、第4マグネット15には、例えば、径方向Rの内側に第4バックヨーク152が設けられる。本実施形態に係る磁気歯車機構1βにおいて、第3マグネット14と第4マグネット15とは、共通の軸心17oを中心に回転可能なように配置される。なお、第4空間S4については、真空状態である場合、空気、水、油などの流体が存在している場合等において、第4マグネット15と第2ポールピース16の回転を許容するものであれば、樹脂性摺動材など非磁性の材料が充填されていてもよい。
 第2ポールピース16は、複数(例えば、29個)の第2変調片161によって構成され、マグネット14、15の磁束を変調する。第2ポールピース16は、径方向Rにおいて、第3マグネット14と第4マグネット15との間に位置し、第3マグネット14と第4マグネット15とを磁気的に連結する。第2変調片161のそれぞれは、例えば、磁性体によって形成してあり、周方向Cに沿って等間隔に配置され、不図示のフレームに固定されている。
 第2軸17は、いわゆるシャフトであって、例えば、金属部材で円柱状または円筒状に形成される。第2軸17は、軸心17oを有し、フレームに対して、軸心17oを中心に回転可能に設けられる。第2軸17は、例えば、第3バックヨーク142と一体に形成され、第3マグネット14と共に周方向Cに回転する。そして、磁気歯車装置1Cは、第2軸17が軸心17oを中心に周方向Cへ回転することによって、外部にトルクを出力する。
 また、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、第1バックヨーク111と第4バックヨーク152とが、一体に形成される。
 その上、磁気歯車装置1Cは、第1マグネット11と第4マグネット15とが、一体に形成される。換言すると、この磁気歯車装置1Cは、軸方向Aにおいて、第1マグネット11と第4マグネット15とが連結され、第4マグネット15は、第1マグネット11と共に回動する。より具体的に第1マグネット11および第4マグネット15を説明すると、リング状の磁性体を用い、上述したように磁性体を磁化することによって、軸方向Aの一方側に第1マグネット11を形成し、軸方向Aの他方側に第4マグネット15を形成する。この際、結果的に、軸方向Aにおける第1マグネット11と第4マグネット15との間に、着磁されていない中間部IM1が形成される。
 また、この磁気歯車装置1Cの軸方向Aにおいて、第2マグネット12および第3マグネット14は、相互に磁力の影響を受けないように、第5空間S5を介在させて対向して配置される。
 第2磁気歯車機構1βは、第3マグネット14と、第4マグネット15と、第2ポールピース16と、を個別に形成してある。
 第2磁気歯車機構1βにおいて、第3マグネット14は、径方向Rの外側に配置され、第3マグネット14の径方向Rの内側に第4マグネット15が配置される。
 第2磁気歯車機構1βは、第1マグネット11と一体に形成された第4マグネット15が、第1マグネット11と共に軸心17oを中心に周方向XCへ回転すると、複数の第4磁極151の磁束の変化を第2ポールピース16で変調して被駆動側に連結された第3マグネット14の第3磁極141に伝達し、第3マグネット14を、軸心17oを中心に回転させる、いわゆる磁束変調型磁気歯車(高調波型磁気歯車装置)である。
 そして、第2磁気歯車機構1βでは、第4マグネット15の第4磁極151の数より、当該第4マグネット15の径方向Rの外側に配置された第3マグネット14の第3磁極141の数が多いため、第2磁気歯車機構1βを動作させた場合において、周方向Cへの回転速度は低下するものの、トルクを増大することができる。つまり、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、2段の磁気歯車機構1α、1βによって、トルクを増大することができる。その上、第2磁気歯車機構1βにおいて、第3マグネット14は、複数の第3磁極141が周方向Cに配置され、かつ、複数の第3磁極141が一体に形成されたリング状である。そのため、第2磁気歯車機構1βは、例えば、個別に形成されたマグネットを、複数連結することによって形成されたリング状の第1マグネットを備える磁気歯車装置(例えば、特開2022-150601号公報に記載された装置)と比較して、周方向Cにおける複数の第3磁極141のピッチを狭くすることができるため、トルクを増大することができる。
 第2磁気歯車機構1βは、径方向Rにおいて、第3マグネット14と第2ポールピース16とが非接触であると共に、径方向Rにおいて、第2ポールピース16と第4マグネット15とが非接触である。その上、第2磁気歯車機構1βは、径方向Rにおいて、第3マグネット14と第4マグネット15との間に第2ポールピース16を配置し、当該第2ポールピース16によって第3マグネット14と第4マグネット15と磁気的に連結する。そのため、第4磁極151の磁力と、径方向Rにおける第4マグネット15と第2ポールピース16とのギャップによって設定される最大伝達トルク以上のトルクが第2磁気歯車機構1βに加えられた場合、第2磁気歯車機構1βがトルクリミッターとして機能し、第4マグネット15が周方向Cへ回転している状態においても、第3マグネット14の周方向Cへの回転が停止する。このため、第2磁気歯車機構1βは、過負荷時に、駆動側と従動側とを分断することによって、モータ2を保護することができる。もしくは、モータ2より意図しないトルクが発生した場合、第2磁気歯車機構1βがトルクリミッターとして機能し、駆動側と従動側とを分断することによって、負荷側を保護することができる。また、磁気歯車装置1を家電製品の電動開閉機構などに利用した場合、負荷側の部材が人体に接触した際に駆動側からのトルクを遮断できるため、人体への影響を最低限にとどめる安全装置としての役割を果たすこともできる。
 本実施形態に係る第1磁気歯車機構1αにおいて、入力側に位置する第2マグネット12の第2磁極121の個数が6個であり、かつ、出力側に位置する第1マグネット11の第2磁極121の個数が52個である。そのため、第1磁気歯車機構1αの減速比X1は、以下のように算出される。
 X1=(52÷2)/(6÷2)=8.67
 本実施形態に係る第2磁気歯車機構1βにおいて、入力側に位置する第4マグネット15の第4磁極151の個数が6個であり、かつ、出力側に位置する第3マグネット14の第3磁極141の個数が52個である。そのため、第2磁気歯車機構1βの減速比X2は、以下のように算出される。
 X2=(52÷2)/(6÷2)=8.67
 従って、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cの減速比は、以下のように算出される。
8.67×8.67=75.2
 以上に説明したように、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、以下の構成を有する。磁気歯車装置1Cは、複数の第1磁極111が周方向Cに配置されたリング状の第1マグネット11と、複数の第2磁極121が周方向Cに配置されたリング状の第2マグネット12と、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に位置し、第1マグネット11と第2マグネット12とを磁気的に連結する第1ポールピース13と、複数の第3磁極141が周方向Cに配置されたリング状の第3マグネット14と、複数の第4磁極151が周方向Cに配置されたリング状の第4マグネット15と、径方向Rにおいて、第3マグネット14と第4マグネット15との間に位置し、第3マグネット14と第4マグネット15とを磁気的に連結する第2ポールピース16と、を備える。磁気歯車装置1Cは、軸方向Aにおいて、第1マグネット11と第4マグネット15とが連結され、第4マグネット15は、第1マグネット11と共に回動し、第1マグネット11の第1磁極111の数は、第2マグネット12の第2磁極121の数よりも多く、第3マグネット14の第3磁極141の数は、第4マグネット15の第4磁極151の数よりも多い。その上、磁気歯車装置1Cは、第1マグネット11から第4マグネット15の4つのうち、少なくとも1つはリング状である。そのため、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、第1軸22のトルク(入力側のトルク)よりも、第2軸17のトルク(出力側のトルク)を増大することができる。その上、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第1ポールピース13とが非接触であると共に、径方向Rにおいて、第1ポールピース13と第2マグネット12とが非接触であり、かつ、第3マグネット14と第2ポールピース16とが非接触であると共に、径方向Rにおいて、第2ポールピース16と第4マグネット15とが非接触であるため、駆動時に発生する音を小さくするこができると共に、使用によって塵が発生することを防止することができ、かつ、潤滑油を用いる必要もない。そして、磁気歯車装置1Cは、使用によって塵が発生することもなく、使用のための潤滑油を用いる必要もないため、メンテナンスを行う必要がない。さらに、リング状の第1マグネットの外周面と、リング状の第2マグネットの外周面とを対向させ、対向したマグネットのみで磁気的に連結される磁気歯車装置と比較した場合、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、径方向Rにおいて第1ポールピース13を介在さて、複数の第1マグネット11の第1磁極111と、複数の第2マグネット12の第2磁極121と磁気的に連結し、かつ、径方向Rにおいて第2ポールピース16を介在さて、複数の第3マグネット14の第3磁極141と、複数の第4マグネット15の第4磁極151と磁気的に連結するため、トルク密度を高くすることができる。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第1マグネット11は、複数の第1磁極111が一体に形成され、かつ、第3マグネット14は、複数の第3磁極141が一体に形成される。そのため、個別に形成されたマグネットを周方向Cに連結して形成されたリング状のマグネットを備える磁気歯車装置と比較して、小型化、軽量化することができる。その上、磁気歯車装置1Cは、上記構成を有する第1マグネット11および第3マグネット14を備えるため、部品点数を減少することができると共に、バックヨーク112、122、142、152および/またはフレームの形状を簡略化することができる上に、第1磁極111および第3磁極141の脱落防止用のカバーを設ける必要もない。また、第1マグネット11では、複数の第1磁極111の周方向Cのピッチが狭いため、トルクリップルを減少することができ、第3マグネット14では、複数の第3磁極141の周方向Cのピッチが狭いため、トルクリップルを減少することができる。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第1マグネット11と第4マグネット15とが、一体に形成される。そのため、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、第1マグネット11と第4マグネット15とを別個に形成した磁気歯車装置と比較して、部品点数を減少することによって組み立て時における作業性を向上することができる。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1は、上述した作用・効果を有するため、例えば、発塵などを嫌うクリーンルームで使用する装置、海洋または航空宇宙などの特殊な環境下で使用する装置、人体との接触時の安全確保や過負荷時の対策が必要な住宅設備や家電、高効率を生かして発電機などに適用することができる。より具体的に説明すると、磁気歯車装置1は、ロボットアームや半導体製造装置、家電製品の電動開閉機構や電子錠、エアコンなどの冷却ポンプ、冷却用ファン等に適用することができる。
 本実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第1マグネット11は、径方向Rにおいて第2マグネット12の内側に配置される。本実施形態に係る磁気歯車装置1は、上述したように磁性体を着磁することによって、複数の第1磁極111が一体に形成されたリング状の第1マグネット11が形成されるため、径方向Rにおける内側における狭いピッチでもリング状の第1マグネット11を配置することができる。また、第3マグネット14は、径方向Rにおいて第4マグネット15の外側に配置される。
 なお、上述した磁気歯車装置1Cは、第1マグネット11と第4マグネット15とが、一体に形成されるものを説明したが、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cはそれに限られない。例えば、第1マグネット11と第4マグネット15とを個別に形成し、別途のリング状の結合部を中間部IM1の代わりに形成し、結合部を介在させて、第1マグネット11と第4マグネット15とを軸方向Aに連結してもよい。
 また、上述した磁気歯車装置1Cにおいて、入力と出力とを逆に配置してもよい。この場合、出力側において、トルクは減少するものの、スピード(出力軸における周方向Cの回転速度)を増加することができる。
 さらに、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Cの第1磁気歯車機構1αでは、第2マグネット12を入力側とし、第1ポールピース13を固定し、第2ポールピース16を固定し、第3マグネット14を出力側とするものを説明した。しかし、本実施形態に係る磁気歯車装置1は、それに限られない。例えば、表2に示すように、入力側、出力側、および、固定する箇所を適宜変更することができる。
 
 また、上述した実施形態では、動力伝達装置100Cが、磁気歯車装置1Cと、モータ2と、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Cは、それに限られない。例えば、モータ2と磁気歯車装置1Cとの間に、機械式のギヤで構成された中間伝達機構3を配置してもよい。さらに、モータ2を発電機に置き換えてもよい。また、駆動源はモータ2以外のものでも良い。
 さらに、各マグネット11、12、14、15には、バックヨーク112、122、142、152が設けられるものを説明した。しかし、バックヨーク112、122、142、152は、必ずしもバックヨークの機能を持ったものでなくともよく、マグネット11、12、14、15と他の部品とを接続(固定)できていればよい。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第1マグネット11は、52個(26極対数)の第1磁極111を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第1マグネット11の第1磁極111の数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。第3マグネット14についても同様である。
 さらに、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第2マグネット12は、6個(3極対数)の第2磁極121を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第2マグネット12の第2磁極121の数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。第4マグネット15についても同様である。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第1ポールピース13は、29個の第1変調片131によって構成されるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第1ポールピース13を構成する第1変調片131の数は、それに限られず、任意の個数に設定することができる。なお、第1マグネットの第1磁極111の磁極数と第2マグネットの第2磁極121の磁極数、第1ポールピース13の変調片131の個数について、このうちの2つを任意の数に決定した場合、残りの一つの数は他2つの数に応じて適切に設定する。第2ポールピース16についても同様である。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、第2マグネット12は、複数の第2磁極121が周方向Cに配置され、かつ、複数の第2磁極121がリング状であって一体に形成されるものを説明した。しかし、本実施形態に係る第2マグネット12は、2つの第2磁極121を有する弧状にそれぞれ形成された複数のマグネットを接合することによって形成することもできる。また、第1マグネット11、第3マグネット14、および、第4マグネット15についても同様である。
 さらに、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Cでは、2段の磁気歯車機構1α、1βが軸方向Aに配置されるものを説明した。しかし、本実施形態に係る磁気歯車装置1Cは、それに限られない。例えば、磁気歯車装置1Cは、3段以上の磁気歯車機構を軸方向Aに配置してもよい。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Cにおいて、例えば、モータ2の第1軸22を第3マグネット14に連結して入力軸とし、第2マグネット12を出力軸とすることで、入力軸と出力軸とを入れ換えることもできる。この場合、トルクは減少する一方、スピードを向上することができる。また、この場合の第1磁気歯車機構1αにおいて、径方向Rの内側の第1マグネット11を入力とし、径方向Rの外側の第2マグネット12を出力とし、第1ポールピース13を固定した場合、増速比X3は、以下のように求めることができる。
 X3=11M÷12M=26÷3=8.67
 あるいは、この場合の第1磁気歯車機構1αにおいて、第1ポールピース13を出力とし、第1マグネット11を入力とし、第2マグネット12を固定した場合、増速比X4は、以下のように求めることができる。
 X4=13M÷12M=29÷3=9.67
 また、例えば、上述した実施形態に係る磁気歯車機構1αにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12を入れ替え、第1マグネット11を径方向Rの外側、第2マグネット12を径方向Rの内側とし、モータ2の第1軸22を第2マグネット12に連結して入力軸とし、第1マグネット11を出力軸とし、第1ポールピース13を固定した場合、減速比X5は、以下のように求めることができる。
 X5=11M÷12M=26÷3=8.67
 あるいは、この場合の第1磁気歯車機構1αにおいて、第1ポールピース13を出力とし、第1マグネット11を固定し、第2マグネット12を入力とした場合、減速比X6は、以下のように求めることができる。
 X6=13M÷12M=29÷3=9.67
 [第2実施形態の第1変形例]
 次に、第2実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Dに関して図8、図9-1、図9-2を用いて説明する。図8は、第2実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Dを備える動力伝達装置100Dの断面図である。図9-1は、図8に示す磁気歯車装置1Dの斜視図である。図9-2は、図8に示す磁気歯車装置の軸方向Aの他方側を示す斜視図である。なお、第2実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Dの構成において、第2実施形態に係る磁気歯車装置1Cと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、説明の便宜のため、図9-1、図9-2において、モータ2を省略してある。さらに、図8において、モータ2の駆動力の伝達経路を矢印F2で示してある。
 この動力伝達装置100Dは、例えば、磁気歯車装置1Dと、モータ2と、を備える。
 磁気歯車装置1Dは、第1磁気歯車機構1αと、第2磁気歯車機構1βと、を備える。さらに、磁気歯車装置1Dには、第2軸17が設けられる。この磁気歯車装置1は、第1磁気歯車機構1αと、第2磁気歯車機構1βとが軸方向Aに連結された装置である。
 第1磁気歯車機構1αは、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13で構成される。
 第1マグネット11は、第1磁気歯車機構1αにおいて、第2マグネット12の径方向Rの外側に配置される。第1バックヨーク112は、第1マグネット11の径方向Rの外側に配置される。本変形例に係る第1マグネット11は、第2マグネット12に対して出力側(被駆動側)に配置される。
 第2マグネット12は、第1磁気歯車機構1αにおいて、第1マグネット11の径方向Rの内側に配置され、第2バックヨーク122の軸方向Aの先端に第1軸22が固定される。つまり、本変形例に係る第2マグネット12は、第1マグネット11に対して入力側(駆動側)に配置される。
 第2磁気歯車機構1βは、第3マグネット14と、第4マグネット15と、第2ポールピース16とで構成される。
 第3マグネット14は、第2磁気歯車機構1βにおいて、第4マグネット15の径方向Rの内側に配置される。第3バックヨーク142は、第3マグネット14の径方向Rの内側に配置される。そして、第3バックヨーク142が第2軸17に連結される。つまり、本変形例に係る第3マグネット14は、第4マグネット15に対して出力側(被駆動側)に配置される。そして、第3バックヨーク142が第2軸17に連結される。
 第4マグネット15は、第2磁気歯車機構1βにおいて、第3マグネット14の径方向Rの外側に配置され、第4バックヨーク152は、第4マグネット15の径方向Rの外側に配置される。また、本変形例に係る第4マグネット15は、第3マグネット14に対して入力側(駆動側)に配置される。
 本変形例に係る動力伝達装置100Dにおいて、モータ2を駆動することによって、第1軸22を周方向Cへ回転すると、第1軸22に固定された第2バックヨーク122および第2マグネット12が、第1軸22と共に周方向Cへ回転する。そして、第2マグネット12における第2磁極121の磁束の変化を第1ポールピース13で変調して第1マグネット11の第1磁極111に伝達する。そのため、第2マグネット12の周方向Cへの回動と共に、第1マグネット11が周方向Cへ回動する。そして、第1マグネット11と第4マグネット15とが一体に形成されるため、第1マグネット11の周方向Cへの回動と共に、第4マグネット15が周方向Cへ回動する。そして、第4マグネット15における第4磁極151の磁束の変化を第2ポールピース16で変調して第3マグネット14の第3磁極141に伝達する。そして、第3マグネット14に第2軸17が固定されているため、第3マグネット14の周方向Cへの回動と共に、第2軸17が周方向Cへ回動する。
 本変形例に係る磁気歯車装置1Dにおいて、第1マグネット11は、径方向Rにおいて第2マグネット12の外側に配置され、第3マグネット14は、径方向Rにおいて第4マグネット15の内側に配置される。また、本変形例に係る磁気歯車装置1Dは、第2実施形態に係る磁気歯車装置1と、同様の作用・効果を奏する。
 なお、上述した変形例に係る磁気歯車装置1Dでは、2段の磁気歯車機構1α、1βが軸方向Aに配置されるものを説明した。しかし、本変形例に係る磁気歯車装置1Dは、それに限られない。例えば、磁気歯車装置1Dは、3段以上の磁気歯車機構を軸方向Aに配置してもよい。
 さらに、上述した変形例に係る磁気歯車装置1Dでは、第2マグネット12を入力側とし、第1ポールピース13を固定し、第2ポールピース16を固定し、第3マグネット14を出力側とするものを説明した。しかし、本変形例に係る磁気歯車装置1Dは、それに限られない。例えば、表3に示すように、入力側、出力側、および、固定する箇所を適宜変更することができる。
 
 [第3実施形態]
 次に、第3実施形態に係る磁気歯車装置1Eに関して図10-1、図10-2を用いて説明する。図10-1は、第3実施形態に係る磁気歯車装置1Eを備える動力伝達装置100Eの平面図である。図10-2は、図10-1に示す磁気歯車装置1Eの斜視図である。なお、第3実施形態に係る動力伝達装置100Eの構成において、第2実施形態に係る動力伝達装置100と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図10-2において、モータ2および中間伝達機構3Eを省略してある。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Eは、モータ2と、中間伝達機構3Eと、磁気歯車装置1Eと、を備える。
 中間伝達機構3Eは、例えば、ウォームである第1ギヤ31Eと、ウォームホイールである第2ギヤ32Eと、を備える。
 第1ギヤ31Bは、第1方向Dにおいて、第1軸22の先端部に固定され、第1軸22の回転と共に回転する。
 第2ギヤ32Eは、磁気歯車装置1Eにおける第2マグネット12と共に周方向Cに回転するように、第2マグネット12の第2バックヨーク122の外周面に連結される。第2ギヤ32Eは、第1ギヤ31Eに噛み合う。本実施形態に係る中間伝達機構3Eは、機械式の第1ギヤ31Eおよび第2ギヤ32Eによって構成される。
 磁気歯車装置1Eは、第1磁気歯車機構1αと、第2磁気歯車機構1βと、を備える。また、磁気歯車装置1Eには、第2軸17が設けられる。この磁気歯車装置1は、第1磁気歯車機構1αと、第2磁気歯車機構1βとが径方向Rに連結された装置である。
 第1磁気歯車機構1αは、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13で構成される。
 第1マグネット11は、第1磁気歯車機構1αにおいて、第2マグネット12の径方向Rの内側に配置される。本実施形態に係る第1マグネット11には、バックヨークが設けられていない。本実施形態に係る第1マグネット11は、第2マグネット12に対して出力側(被駆動側)に配置される。
 第2マグネット12は、第1磁気歯車機構1αにおいて、第1マグネット11の径方向Rの外側に配置される。また、第2バックヨーク122は、第2マグネット12の径方向Rの外側に配置され、径方向Rにおいて第2バックヨーク122の外周面が第2ギヤ32Eの内周面に固定される。また、本実施形態に係る第2マグネット12は、第1マグネット11に対して入力側(駆動側)に配置される。
 第2磁気歯車機構1βは、第3マグネット14と、第4マグネット15と、第2ポールピース16とで構成される。
 第3マグネット14は、第2磁気歯車機構1βにおいて、第4マグネット15の径方向Rの内側に配置される。また、第3バックヨーク142は、第3マグネット14の径方向Rの内側に配置され、径方向Rにおいて第3バックヨーク142の内周面が第2軸17の外周面に固定される。つまり、本実施形態に係る第3マグネット14は、第4マグネット15に対して出力側(被駆動側)に配置される。
 第4マグネット15は、第2磁気歯車機構1βにおいて、第3マグネット14の径方向Rの内側に配置される。本実施形態に係る第4マグネット15には、バックヨークが設けられていない。本実施形態に係る第4マグネット15は、第3マグネット14に対して入力側(駆動側)に配置される。本実施形態に係る磁気歯車装置1Eにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12と第3マグネット14と第4マグネット15とは、共通の軸心17oを中心に回転可能なように配置される。
 また、本実施形態に係る動力伝達装置100Eにおいて、第1マグネット11と第4マグネット15とが、一体に形成される。換言すると、この磁気歯車装置1は、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第4マグネット15とが連結され、第4マグネット15は、第1マグネット11と共に回動する。より具体的に第1マグネット11および第4マグネット15を説明すると、リング状の磁性体を用い、上述したように磁性体を磁化することによって、径方向Rの外側に第1マグネット11を形成し、径方向Rの内側に第4マグネット15を形成する。この際、結果的に、径方向Rにおける第1マグネット11と第4マグネット15との間に、着磁されていない中間部IM2が形成される。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Eにおいて、モータ2を駆動することによって、第2ギヤ32Eを周方向Cへ回転すると、第2ギヤ32Eに固定された第2バックヨーク122および第2マグネット12が、第2ギヤ32Eと共に周方向Cへ回転する。そして、第2マグネット12における第2磁極121の磁束の変化を第1ポールピース13で変調して第1マグネット11の第1磁極111に伝達する。そのため、第2マグネット12の周方向Cへの回動と共に、第1マグネット11が周方向Cへ回動する。そして、第1マグネット11と第4マグネット15とが一体に形成されるため、第1マグネット11の周方向Cへの回動と共に、第4マグネット15が周方向Cへ回動する。そして、第4マグネット15における第4磁極151の磁束の変化を第2ポールピース16で変調して第3マグネット14の第3磁極141に伝達する。そのため、第4マグネット15の周方向Cへの回動と共に、第3マグネット14が周方向Cへ回動する。そして、第3マグネット14に第2軸17が固定されているため、第3マグネット14の周方向Cへの回動と共に、第2軸17が周方向Cへ回動する。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Eの磁気歯車装置1Eは、以下の構成を有する。磁気歯車装置1Eは、複数の第1磁極111が周方向Cに配置されたリング状の第1マグネット11と、複数の第2磁極121が周方向Cに配置されたリング状の第2マグネット12と、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に位置し、第1マグネット11と第2マグネット12とを磁気的に連結する第1ポールピース13と、複数の第3磁極141が周方向Cに配置されたリング状の第3マグネット14と、複数の第4磁極151が周方向Cに配置されたリング状の第4マグネット15と、第3マグネット14と第4マグネット15との間に位置し、第3マグネット14と第4マグネット15とを磁気的に連結する第2ポールピース16と、を備える。また、この磁気歯車装置1Eの径方向Rにおいて、第1マグネット11と第4マグネット15とが連結され、第4マグネット15は、第1マグネット11と共に回動し、第1マグネット11の第1磁極111の数は、第2マグネット12の第2磁極121の数よりも多く、第3マグネット14の第3磁極141の数は、第4マグネット15の第4磁極151の数よりも多く、第1マグネット11は、複数の第1磁極111が一体に形成され、第3マグネット14は、複数の第3磁極141が一体に形成され、第1マグネット11から第4マグネット15の4つのうち、少なくとも1つはリング状である。そのため、本実施形態に係る動力伝達装置100Eは、第1軸22のトルク(入力側のトルク)よりも、第2軸17のトルク(出力側のトルク)を増大することができる。その上、本実施形態に係る動力伝達装置100Eは、第2実施形態に係る動力伝達装置100と、同様の作用・効果を奏する。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Eにおいて、第1マグネット11と第4マグネット15とが、一体に形成されるため、第1マグネット11と第4マグネット15とを別個に形成した動力伝達装置と比較して、部品点数を減少することによって組み立て時における作業性を向上することができる。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Eにおいて、第1マグネット11は、径方向Rにおいて第2マグネット12の内側に配置され、第3マグネット14は、径方向Rにおいて第4マグネット15の内側に配置される。
 なお、上述した動力伝達装置100Eは、第1マグネット11と第4マグネット15とが、一体に形成されるものを説明したが、本実施形態に係る動力伝達装置100Eはそれに限られない。例えば、第1マグネット11と第4マグネット15とを個別に形成し、別途のリング状の結合部を中間部IM2の代わりに形成し、結合部を介在させて、第1マグネット11と第4マグネット15とを径方向Rに連結してもよい。
 また、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Eでは、2段の磁気歯車機構1α、1βが径方向Rに配置されるものを説明した。しかし、本実施形態に係る磁気歯車装置1Eは、それに限られない。例えば、磁気歯車装置1Eは、3段以上の磁気歯車機構を径方向Rに配置することができる。さらに、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Eと、磁気歯車装置1Dとを組み合わせて、3段の磁気歯車装置を構成することもできる。
 さらに、上述した実施形態に係る磁気歯車装置1Bでは、第2マグネット12を入力側とし、第1ポールピース13を固定し、第2ポールピース16を固定し、第3マグネット14を出力側とするものを説明した。しかし、本実施形態に係る磁気歯車装置1Bは、それに限られない。例えば、表4に示すように、入力側、出力側、および、固定する箇所を適宜変更することができる。
 
 [第3実施形態の第1変形例]
 次に、第3実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Fに関して図11-1、図11-2を用いて説明する。図11-1は、第3実施形態の第1変形例に係る磁気歯車装置1Fを備える動力伝達装置100Fの平面図である。図11-2は、図11-1に示す磁気歯車装置1Fの斜視図である。なお、第3実施形態の第1変形例に係る動力伝達装置100Fの構成において、上述した動力伝達装置100、100Eと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図11-2において、モータ2および中間伝達機構3Eを省略してある。
 本変形例に係る動力伝達装置100Fは、モータ2と、中間伝達機構3Eと、磁気歯車装置1Fと、を備える。
 磁気歯車装置1Fは、第1磁気歯車機構1αと、第2磁気歯車機構1βと、を備える。また、磁気歯車装置1Fには、第2軸17が設けられる。この磁気歯車装置1は、第1磁気歯車機構1αと、第2磁気歯車機構1βとが径方向Rに連結された装置である。
 第1磁気歯車機構1αは、第1マグネット11と、第2マグネット12と、第1ポールピース13で構成される。
 第1マグネット11は、第1磁気歯車機構1αにおいて、第2マグネット12の径方向Rの外側に配置される。第1バックヨーク112は、第1マグネット11の径方向Rの外側に配置される。本変形例に係る第1マグネット11は、第2マグネット12に対して入力側(駆動側)に配置される。
 第2マグネット12は、第1磁気歯車機構1αにおいて、第1マグネット11の径方向Rの内側に配置される。本変形例に係る第2マグネット12には、バックヨークが設けられていない。また、本変形例に係る第2マグネット12は、第1マグネット11に対して出力側(被駆動側)に配置される。
 第2磁気歯車機構1βは、第3マグネット14と、第4マグネット15と、第2ポールピース16とで構成される。
 第3マグネット14は、第2磁気歯車機構1βにおいて、第4マグネット15の径方向Rの外側に配置される。本変形例に係る第3マグネット14には、バックヨークが設けられていない。本変形例に係る第3マグネット14は、第4マグネット15に対して入力側(駆動側)に配置される。
 第4マグネット15は、第2磁気歯車機構1βにおいて、第3マグネット14の径方向Rの外側に配置され、第4バックヨーク152は、第4マグネット15の径方向Rの内側に配置される。そして、第4バックヨーク152が第2軸17に連結される。つまり、本変形例に係る第4マグネット15は、第3マグネット14に対して出力側(被駆動側)に配置される。本実施形態に係る磁気歯車装置1Fにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12と第3マグネット14と第4マグネット15とは、共通の軸心17oを中心に回転可能なように配置される。
 また、本変形例に係る動力伝達装置100Fにおいて、第2マグネット12と第3マグネット14とが、一体に形成される。換言すると、この磁気歯車装置1Fは、径方向Rにおいて、第2マグネット12と第3マグネット14とが連結され、第3マグネット14は、第2マグネット12と共に回動する。より具体的に第2マグネット12および第3マグネット14を説明すると、リング状の磁性体を用い、上述したように磁性体を磁化することによって、径方向Rの外側に第2マグネット12を形成し、径方向Rの内側に第3マグネット14を形成する。この際、結果的に、径方向Rにおける第2マグネット12と第3マグネット14との間に、着磁されていない中間部IM2が形成される。
 本変形例に係る動力伝達装置100Fにおいて、モータ2を駆動することによって、第2ギヤ32Eを周方向Cへ回転すると、第2ギヤ32Eに固定された第1バックヨーク112および第1マグネット11が、第2ギヤ32Eと共に周方向Cへ回転する。そして、第1マグネット11における第1磁極111の磁束の変化を第1ポールピース13で変調して第2マグネット12の第2磁極121に伝達する。そのため、第1マグネット11の周方向Cへの回動と共に、第2マグネット12が周方向Cへ回動する。そして、第2マグネット12と第3マグネット14とが一体に形成されるため、第2マグネット12の周方向Cへの回動と共に、第3マグネット14が周方向Cへ回動する。そして、第3マグネット14における第3磁極141の磁束の変化を第2ポールピース16で変調して第4マグネット15の第4磁極151に伝達する。そのため、第3マグネット14の周方向Cへの回動と共に、第4マグネット15が周方向Cへ回動する。そして、第4マグネット15に第2軸17が固定されているため、第4マグネット15の周方向Cへの回動と共に、第2軸17が周方向Cへ回動する。
 本変形例に係る動力伝達装置100Fの磁気歯車装置1Fは、以下の構成を有する。磁気歯車装置1Fは、複数の第1磁極111が周方向Cに配置されたリング状の第1マグネット11と、複数の第2磁極121が周方向Cに配置されたリング状の第2マグネット12と、径方向Rにおいて、第1マグネット11と第2マグネット12との間に位置し、第1マグネット11と第2マグネット12とを磁気的に連結する第1ポールピース13と、複数の第3磁極141が周方向Cに配置されたリング状の第3マグネット14と、複数の第4磁極151が周方向Cに配置されたリング状の第4マグネット15と、第3マグネット14と第4マグネット15との間に位置し、第3マグネット14と第4マグネット15とを磁気的に連結する第2ポールピース16と、を備える。また、本変形例に係る動力伝達装置100Fの径方向Rにおいて、第2マグネット12と第3マグネット14とが連結され、第3マグネット14は、第2マグネット12と共に回動し、第1マグネット11の第1磁極111の数は、第2マグネット12の第2磁極121の数よりも多く、第3マグネット14の第3磁極141の数は、第4マグネット15の第4磁極151の数よりも多く、第1マグネット11は、複数の第1磁極111が一体に形成され、第3マグネット14は、複数の第3磁極141が一体に形成される。そのため、本変形例に係る動力伝達装置100Fは、第1軸22の速度(入力側の回転速度)よりも、第2軸17の速度(出力側の回転速度)を増大することができる。その上、本実施形態に係る動力伝達装置100Fは、第2実施形態に係る動力伝達装置100と、同様の作用・効果を奏する。
 本変形例に係る動力伝達装置100Fにおいて、第2マグネット12と第3マグネット14とが、一体に形成されるため、第2マグネット12と第3マグネット14とを別個に形成した動力伝達装置と比較して、部品点数を減少することによって組み立て時における作業性を向上することができる。
 本変形例に係る動力伝達装置100Fにおいて、第1マグネット11は、径方向Rにおいて第2マグネット12の外側に配置され、第3マグネット14は、径方向Rにおいて第4マグネット15の外側に配置される。
 なお、上述した動力伝達装置100Fは、第2マグネット12と第3マグネット14とが、一体に形成されるものを説明したが、本変形例に係る動力伝達装置100Fはそれに限られない。例えば、第2マグネット12と第3マグネット14とを個別に形成し、別途のリング状の結合部を中間部IM2の代わりに形成し、結合部を介在させて、第2マグネット12と第3マグネット14とを径方向Rに連結してもよい。さらに、上述した変形例に係る磁気歯車装置1Fと、入力および出力を逆にした磁気歯車装置1Dとを組み合わせて、3段の磁気歯車装置を構成することもできる。
 さらに、上述した変形例に係る磁気歯車装置1Cでは、第1マグネット11を入力側とし、第1ポールピース13を固定し、第2ポールピース16を固定し、第4マグネット15を出力側とするものを説明した。しかし、本変形例に係る磁気歯車装置1Cは、それに限られない。例えば、表5に示すように、入力側、出力側、および、固定する箇所を適宜変更することができる。
 
 [第4実施形態]
 次に、第4実施形態に係る動力伝達装置100Gに関して図12を用いて説明する。図12は、第4実施形態に係る動力伝達装置100Gの平面図である。なお、第4実施形態に係る動力伝達装置100Gの構成において、第1実施形態に係る動力伝達装置100と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Gは、磁気歯車装置1と、モータ2と、中間伝達機構3と、を備える。そして、本実施形態に係る動力伝達装置100Gは、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが平行となるように配置される。換言すると、本実施形態に係る動力伝達装置100Gは、入力軸の軸心22oと出力軸の軸心17oとが平行に配置される平行軸の装置である。
 以上に説明したように、本実施形態に係る動力伝達装置100Gにおいて、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが平行となるように配置される。そのため、本実施形態に係る動力伝達装置100Gは、モージュール化を容易にすることができると共に、レイアウトの自由度を向上することができる。
 なお、上述した動力伝達装置100Gには、磁気歯車装置1と、モータ2と、中間伝達機構3と、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Gは、それに限られない。例えば、中間伝達機構3を適宜に変更すると共に、磁気歯車装置1に代えて、磁気歯車装置1A、1B、1C、1D、1E、1Fのいずれか1つを適用することができる。
 [第5実施形態]
 次に、第5実施形態に係る動力伝達装置100Hに関して図13を用いて説明する。図13は、第5実施形態に係る動力伝達装置100Hの断面図である。なお、第5実施形態に係る動力伝達装置100Hの構成において、第1実施形態に係る動力伝達装置100と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Hは、図13に示すように、磁気歯車装置1と、モータ2(不図示)と、伝達機構3Hと、を備える。そして、本実施形態に係る動力伝達装置100Hは、モータ2が、入力軸である軸心17oに連結し、伝達機構3Hの出力軸と直交に配置される。換言すると、本実施形態に係る動力伝達装置100Hは、入力軸の軸心17oと伝達機構3Hの出力軸とが直交に配置される、直交軸の装置である。
 伝達機構3Hは、ピニオンギヤ313と、ラックギヤ312と、を備える。ピニオンギヤ313は、例えば、円筒状に形成され、複数の歯部を有する。また、ピニオンギヤ313の内周面が、第2バックヨーク122の外周面に固定される。
 ラックギヤ312は、例えば、軸心17oが延出する方向と、直交するように延出する。ラックギヤ312は、複数の歯部を有する。そして、伝達機構3Hは、ラックギヤ312の歯部と、ピニオンギヤ311の歯部とが噛み合う。
 そして、モータの出力軸(不図示)が、軸心17oに固定される。そのため、この動力伝達機構1Hのモータを駆動した場合、第1マグネット11が駆動し、それによって第1ポールピース13を介在させて第2マグネット12が周方向Cへ回転する。それにより、第2マグネット12及び第2バックヨーク122と共にピニオンギヤ313が周方向Cへ回転する。それにより、ピニオンギヤ313の歯部と噛み合うラックギヤ312が、軸方向Aおよび径方向Rと直交する方向へ移動する。この時のラックギヤ312の移動方向が、動力伝達機構1Hの出力軸方向となる。換言すると、ラックギヤ312が伝達機構3Hの出力軸となる。また、本実施形態においては、磁気歯車装置1が中間伝達機構の役割を果たす。
 なお、上述した動力伝達装置100Hには、磁気歯車装置1と、モータ2と、伝達機構3Hと、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Hは、それに限られない。例えば、伝達機構3Hを適宜に変更すると共に、磁気歯車装置1に代えて、磁気歯車装置1A、1B、1C、1D、1E、1Fのいずれか1つを適用することができる。
 [第6実施形態]
 次に、第6実施形態に係る動力伝達装置100Iに関して図14を用いて説明する。図14は、第6実施形態に係る動力伝達装置100Iの断面図である。なお、第6実施形態に係る動力伝達装置100Iの構成において、第1実施形態に係る動力伝達装置100と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Iは、磁気歯車装置1と、モータ2と、中間伝達機構3Iと、を備える。そして、本実施形態に係る動力伝達装置100Iは、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが直交するように配置される。換言すると、本実施形態に係る動力伝達装置100Iは、入力軸の軸心22oと出力軸の軸心17oとが直交する直交軸の装置である。
 中間伝達機構3Iは、第1ベベルギヤ321と、第2ベベルギヤ322と、を備える。第1ベベルギヤ321は、第1軸22に固定され、複数の歯部を有する。
 第2ベベルギヤ322は、複数の歯部を有する。また、第2ベベルギヤ322は、径方向Rにおいて、第2マグネット12の第2バックヨーク122の外周面に固定される。そして、中間伝達機構3Iは、第1ベベルギヤ321の歯部と、第2ベベルギヤ322の歯部とが噛み合う。
 なお、上述した動力伝達装置100Iには、磁気歯車装置1と、モータ2と、中間伝達機構3と、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Iは、それに限られない。例えば、中間伝達機構3を適宜に変更すると共に、磁気歯車装置1に代えて、磁気歯車装置1A、1B、1C、1D、1E、1Fのいずれか1つを適用することができる。
 [第7実施形態]
 次に、第7実施形態に係る動力伝達装置100Jに関して図15、図16を用いて説明する。図15は、第7実施形態に係る動力伝達装置100Jの断面図である。図16は、図15に示す動力伝達装置100Jが備える中間伝達機構3Jの正面図である。なお、第7実施形態に係る動力伝達装置100Jの構成において、第2実施形態に係る動力伝達装置100Cと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
 本実施形態に係る動力伝達装置100Jは、磁気歯車装置1Cと、モータ2と、中間伝達機構3Jと、を備える。そして、本実施形態に係る動力伝達装置100Jは、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが同軸となるように配置される。換言すると、本実施形態に係る動力伝達装置100Jは、入力軸の軸心22oと出力軸の軸心17oとが同軸に配置される装置である。
 本実施形態に示す中間伝達機構3Jは、遊星歯車機構である。遊星歯車機構である中間伝達機構3Jは、太陽歯車301と、リングギヤ302と、複数(本実施形態では3個)の遊星歯車303と、遊星キャリア304と、を備える。
 太陽歯車301は、例えば円柱状に形成され、外周面に歯部を有する。そして、太陽歯車301の歯部は、遊星歯車303の歯部と噛み合う。また、太陽歯車301は、モータ2の第1軸22の外周面に固定される。
 リングギヤ302は、環状に形成され、内周面に歯部を有する。また、リングギヤ302は、不図示のフレームに固定される。つまり、本実施形態に係る中間伝達機構3Jは、リングギヤ302をフレームに固定し、太陽歯車301を非固定とし、かつ、遊星キャリア304を非固定としたプラネタリー型である。
 遊星歯車303のそれぞれは、例えば円柱状に形成され、外周面に形成された歯部と、遊星軸303aと、を有する。また、遊星歯車303は、遊星軸303aの軸心303oを中心に回転可能なように、中間伝達機構3Jに設けられる。そして、遊星歯車303の歯部は、リングギヤ302の歯部と噛み合うと共に太陽歯車301の歯部と噛み合う。
 遊星キャリア304は、遊星歯車303の遊星軸303aのそれぞれに連結される。そして、遊星キャリア304は、遊星歯車303の公転に伴って軸心22oを中心に回転可能なように中間伝達機構3Jに設けられる。その上、本実施形態に係る中間伝達機構3Jにおいて、遊星キャリア304は、第2マグネット12のバックヨーク122に連結される。
 次に、本実施形態に係る動力伝達装置100Jにおいて、モータ2を駆動した場合について説明する。動力伝達装置100Jにおいて、モータ2を駆動した場合には、太陽歯車301は、第1軸22の回転と共に、軸心22oを中心に回転する。
 そして、複数の遊星歯車303は、太陽歯車301の回転によって、リングギヤ302と噛み合いながら遊星軸303aの軸心303oを中心に回転すると共に、太陽歯車301の周囲を公転する。そして、遊星歯車303が公転すると、遊星軸303aが遊星キャリア304に連結されているため、遊星キャリア304は遊星歯車303の公転に伴って、軸心22oを中心に回転する。
 また、遊星キャリア304は、第2マグネット12の第2バックヨーク122に連結されるため、遊星キャリア304における軸心22oを中心とする回転と共に、第2マグネット12が、軸心17oを中心に回転する。そのため、第1実施形態に係る動力伝達装置100と同様、第2マグネット12の回転と共に、第1マグネット11、第3マグネット14、第4マグネット15、および、第2軸17が回転する。
 以上に説明したように、本実施形態に係る動力伝達装置100Jにおいて、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが同軸となるように配置される。そのため、本実施形態に係る動力伝達装置100Jは、モージュール化を容易にすることができると共に、レイアウトの自由度を向上することができる。また、この動力伝達装置100Jは、遊星歯車機構である中間伝達機構3Jにおいて、トルクを増大することができる。そのため、この中間伝達機構3Jと、トルクを増大する磁気歯車機構とを組み合わせた場合には、一層、トルクを増大することができる。
 なお、上述した動力伝達装置100Jには、磁気歯車装置1Cと、モータ2と、中間伝達機構3Jと、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Jは、それに限られない。例えば、磁気歯車装置1Cに代えて、磁気歯車装置1、1A、1B、1D、1E、1Fのいずれか1つを適用することができる。
 [第7実施形態の第1変形例]
 次に、第7実施形態の第1変形例に係る動力伝達装置100Kに関して図17を用いて説明する。図17は、第7実施形態の第1変形例に係る動力伝達装置100Kの断面図である。なお、第7実施形態の第1変形例に係る動力伝達装置100Kの構成において、上述した動力伝達装置100、100D、100Jと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図17において、中間伝達機構3Kに接続される磁気歯車装置1Dにおける第1磁気歯車機構1αの一部を示す。
 本変形例に係る動力伝達装置100Kは、磁気歯車装置1Dの第1磁気歯車機構1αと、モータ2と、中間伝達機構3Kと、を備える。
 本実施形態に示す中間伝達機構3Kは、遊星歯車機構である。遊星歯車機構である中間伝達機構3Kは、太陽歯車301と、リングギヤ302と、複数の遊星歯車303と、遊星キャリア304と、を備える。
 本変形例に係る中間伝達機構3Kにおいて、遊星キャリア304は、第2バックヨーク122に連結される。
 次に、本実施形態に係る動力伝達装置100Kにおいて、モータ2を駆動した場合について説明する。動力伝達装置100Kにおいて、モータ2を駆動した場合には、太陽歯車301は、第1軸22の回転と共に、軸心22oを中心に回転する。
 そして、複数の遊星歯車303は、太陽歯車301の回転によって、リングギヤ302と噛み合いながら遊星軸303aの軸心303oを中心に回転すると共に、太陽歯車301の周囲を公転する。そして、遊星歯車303が公転すると、遊星軸303aが遊星キャリア304に連結されているため、遊星キャリア304は遊星歯車303の公転に伴って、軸心22oを中心に回転する。
 また、遊星キャリア304は、磁気歯車装置1Dの第2バックヨーク122に連結されているため、軸心22oを中心とする回転と共に、第2バックヨーク122および第2マグネット12が、軸心17oを中心に回転する。そのため、第2実施形態の第1変形例に係る動力伝達装置100Dと同様、第2マグネット12の回転と共に、第1マグネット11、第3マグネット14、第4マグネット15、および、第2軸17が回転する。
 以上に説明したように、本変形例に係る動力伝達装置100Kにおいて、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが同軸となるように配置される。そのため、本実施形態に係る動力伝達装置100Kは、モージュール化を容易にすることができると共に、レイアウトの自由度を向上することができる。また、この動力伝達装置100Kは、遊星歯車機構である中間伝達機構3Kにおいて、トルクを増大することができる。そのため、この中間伝達機構3Kと、トルクを増大することができる磁気歯車機構1αとを組み合わせた場合には、一層、トルクを増大することができる。
 なお、上述した動力伝達装置100Kには、磁気歯車装置1Dと、モータ2と、中間伝達機構3Kと、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Kは、それに限られない。例えば、磁気歯車装置1Dに代えて、磁気歯車装置1、1A、1B、1C、1E、1Fのいずれか1つを適用することができる。
 [第7実施形態の第2変形例]
 次に、第7実施形態の第2変形例に係る動力伝達装置100Lに関して図18を用いて説明する。図18は、第7実施形態の第2変形例に係る動力伝達装置100Lの断面図である。なお、第7実施形態の第2変形例に係る動力伝達装置100Lの構成において、上述した動力伝達装置100、100Jと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
 本変形例に係る動力伝達装置100Lは、磁気歯車装置1Cと、モータ2と、中間伝達機構3Lと、を備える。
 本実施形態に示す中間伝達機構3Lは、遊星歯車機構である。遊星歯車機構である中間伝達機構3Lは、太陽歯車301と、リングギヤ302と、複数の遊星歯車303と、遊星キャリア304と、を備える。
 本変形例に係る中間伝達機構3Lにおいて、遊星キャリア304は、不図示のフレームに固定される。また、リングギヤ302は、第2マグネット12のバックヨーク122に連結される。本実施形態に係る中間伝達機構3Lは、遊星キャリア304をフレームに固定し、太陽歯車301を非固定とし、かつ、リングギヤ302を非固定としたスター型である。
 次に、本実施形態に係る動力伝達装置100Lにおいて、モータ2を駆動した場合について説明する。動力伝達装置100Lにおいて、モータ2を駆動した場合には、太陽歯車301は、第1軸22の回転と共に、軸心22oを中心に回転する。
 そして、複数の遊星歯車303は、太陽歯車301の回転によって、リングギヤ302と噛み合いながら遊星軸303aの軸心303oを中心に回転する。そして、遊星歯車303が回転すると、遊星キャリア304がフレームに連結されているため、リングギヤ302は遊星歯車303の回転に伴って、軸心22oを中心に回転する。
 また、リングギヤ302は、磁気歯車装置1Cの第2バックヨーク122に連結されるため、リングギヤ302における軸心22oを中心とする回転と共に、第2マグネット12が、軸心17oを中心に回転する。そのため、第1実施形態に係る動力伝達装置100と同様、第2マグネット12の回転と共に、第1マグネット11、第3マグネット14、第4マグネット15、および、第2軸17が回転する。
 以上に説明したように、本実施形態に係る動力伝達装置100Lにおいて、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが同軸となるように配置される。そのため、本実施形態に係る動力伝達装置100Lは、モージュール化を容易にすることができると共に、レイアウトの自由度を向上することができる。また、この動力伝達装置100Lは、遊星歯車機構である中間伝達機構3Lにおいても、トルクを増大することができるため、一層、トルクを増大することができる。
 なお、上述した動力伝達装置100Lには、磁気歯車装置1Cと、モータ2と、中間伝達機構3Lと、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Lは、それに限られない。例えば、磁気歯車装置1Cに代えて、磁気歯車装置1、1A、1B、1D、1E、1Fのいずれか1つを適用することができる。
 [第7実施形態の第3変形例]
 次に、第7実施形態の第3変形例に係る動力伝達装置100Mに関して図19、図20を用いて説明する。図19は、第7実施形態の第3変形例に係る動力伝達装置100Mの断面図である。図20は、図19に示す動力伝達装置100Mが備える中間伝達機構3Mの正面図である。なお、第7実施形態の第3変形例に係る動力伝達装置100Mの構成において、上述した動力伝達装置100、100D、100Jと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図19において、中間伝達機構3Mに接続される磁気歯車装置1Dにおける第2磁気歯車機構1βの一部を示す。
 本変形例に係る動力伝達装置100Mは、磁気歯車装置1Dの第2磁気歯車機構1βと、モータ2と、中間伝達機構3Mと、を備える。
 本実施形態に示す中間伝達機構3Mは、遊星歯車機構である。遊星歯車機構である中間伝達機構3Mは、太陽歯車301と、リングギヤ302と、複数の遊星歯車303と、遊星キャリア304と、を備える。
 本変形例に係る中間伝達機構3Mにおいて、第1軸22は、遊星キャリア304に連結される。また、太陽歯車301は、軸305を介して第2軸17に連結される。また、リングギヤ302は、不図示のフレームに固定される。
 次に、本実施形態に係る動力伝達装置100Mにおいて、モータ2を駆動した場合について説明する。動力伝達装置100Mにおいて、モータ2を駆動した場合には、遊星キャリア304は、軸心22oを中心に回転する。
 そして、複数の遊星歯車303は、遊星キャリア304の回転によって、リングギヤ302と噛み合いながら遊星軸303aの軸心303oを中心に回転すると共に、太陽歯車301の周囲を公転する。そして、遊星歯車303が公転すると、太陽歯車301は、軸心22oを中心に回転する。本変形例に係る太陽歯車301は、軸305を介して第2軸17に連結されているため、太陽歯車301の回転に伴って、第3バックヨーク142が軸心17oを中心に回転する。
 そのため、太陽歯車301の回転と共に第3マグネット14が回転し、その回転によって、第4マグネット15が回転する。
 以上に説明したように、本変形例に係る動力伝達装置100Mにおいて、入力軸である第1軸22の軸心22oと、出力軸である第2軸17の軸心17oとが同軸となるように配置される。そのため、本実施形態に係る動力伝達装置100Mは、モージュール化を容易にすることができると共に、レイアウトの自由度を向上することができる。また、この動力伝達装置100Mは、遊星歯車機構である中間伝達機構3Mにおいて、スピードを増大することができる。そのため、動力伝達装置100Mに、スピードを増大する磁気歯車機構1βに連結した場合には、一層、スピードを増大することができる。
 なお、上述した動力伝達装置100Mには、磁気歯車装置1Dと、モータ2と、中間伝達機構3Mと、を備えるものを説明した。しかし、本実施形態に係る動力伝達装置100Mは、それに限られない。例えば、磁気歯車装置1Dに代えて、磁気歯車装置1、1A、1B、1C、1E、1Fのいずれか1つを適用することができる。
 なお、第7実施形態および変形例に係る中間伝達機構3J、3K、3Mは、リングギヤ302をフレームに固定し、太陽歯車301を非固定とし、かつ、遊星キャリア304を非固定としたプラネタリー型であるものを説明し、中間伝達機構3Lは、遊星キャリア304を固定し、太陽歯車301を非固定とし、かつ、リングギヤ302を非固定としたスター型の遊星歯車機構であるものを説明した。しかし、本実施形態および本変形例に係る中間伝達機構3J、3K、3L、3Mは、それらに限られない。例えば、中間伝達機構は、太陽歯車301を固定し、リングギヤ302を非固定とし、かつ、遊星キャリア304を非固定としたソーラー型の遊星歯車機構に適用することができる。
 以上、本発明に係る動力伝達装置100、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I、100J、100K、100L、100Mの実施形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であることも言うまでもない。上述した各実施形態の構成要素および変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって請求の範囲の記載から明らかである。
 11 第1マグネット、 111 第1磁極、 12 第2マグネット、 121 第2磁極、 13 第1ポールピース、 14 第3マグネット、 141 第3磁極、 15 第4マグネット、 151 第4磁極、 16 第2ポールピース、 100、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I、100J、100K、100L、100M 動力伝達装置、 A 軸方向、 C 周方向、 R 径方向

Claims (4)

  1.  磁気歯車装置と、
     前記磁気歯車装置に接続する機械式歯車装置と、
     を備え、
     前記磁気歯車装置は高調波型磁気歯車装置である、動力伝達装置。
  2.  前記磁気歯車装置または前記機械式歯車装置のいずれかに入力側装置が接続される請求項1に記載の動力伝達装置。
  3.  磁気歯車装置または前記機械式歯車装置のいずれかに出力側装置が接続される請求項1に記載の動力伝達装置。
  4.  前記磁気歯車装置は、少なくとも、
     複数の第1磁極が周方向に配置された第1マグネットと、
     複数の第2磁極が周方向に配置された第2マグネットと、
     前記第1マグネットと前記第2マグネットとの間に位置し、前記第1マグネットと前記第2マグネットとを磁気的に連結するポールピースと、
     を備え、
     前記第1マグネットと前記第2マグネットの少なくともひとつはリング状である、請求項1に記載の動力伝達装置。
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