JP7679012B2 - 磁気ギアード回転機械、発電システム、および、駆動システム - Google Patents

Description

本開示は、磁気ギアード回転機械、発電システム、および、駆動システムに関する。

従来、２つの回転子の間で回転数を変換してトルクを伝達する磁気ギアード回転機械が公知である。例えば、特許文献１で開示される磁気ギアード回転機械は、径方向内側から順に、複数の永久磁石を支持する内部回転子、複数の磁極片を含む外部回転子、および固定子を備える。固定子には、複数の巻線と複数の固定子磁石とが設けられる。巻線で流れる三相交流に応じて生じる回転磁界によって内部回転子が回転すると、内部回転子の永久磁石で生じる磁束が磁極片によって変調される。変調された磁場と固定子磁石の磁場とによって、外部回転子は回転する。

特許第５６４３８５７号公報

磁気ギアード回転機械が効率的に稼働するためには、例えば固定子及び磁極片などにおける渦電流損失が抑制されることが好ましい。

本開示の目的は、渦電流損失を抑制した磁気ギアード回転機械、発電システム、及び駆動システムを提供することである。

本発明の少なくとも一実施形態に係る磁気ギアード回転機械は、
固定子と、
複数の回転子磁石を含む回転子と、
前記固定子と前記回転子との間の径方向位置に設けられた複数の磁極片を含む磁極片回転子と、を備え、
各々の前記磁極片は、軸方向の一方側を向く磁極片端面を有し、
各々の前記回転子磁石は、前記一方側を向く回転子磁石端面を有し、
前記磁極片端面の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面に対して前記軸方向の他方側に位置する関係、または、
前記固定子のティースに設けられた固定子磁石を周方向の両側から挟んで保持する複数のフィンガーの各々が有する前記一方側を向くフィンガー端面が、前記ティースが有する前記一方側を向くティース端面に対して前記他方側に位置する関係、の少なくとも一方の関係が成立する。

本発明の少なくとも一実施形態に係る発電システムは、
原動機と、
前記原動機からの入力によって駆動されて発電するように構成された磁気ギアード発電機としての上記の磁気ギアード回転機械と
を備える。

本発明の少なくとも一実施形態に係る駆動システムは、
動力を出力するように構成された磁気ギアードモータとしての上記の磁気ギアード回転機械と、
前記磁気ギアード回転機械から出力された前記動力によって駆動するように構成された駆動部と
を備える。

本開示によれば、渦電流損失を抑制した磁気ギアード回転機械、発電システム、及び駆動システムを提供できる。

一実施形態に係る磁気ギアード回転機械を示す概略図である。 他の実施形態に係る磁気ギアード回転機械を示す概略図である。 一実施形態に係る磁気ギアード回転機械の径方向断面図である。 一実施形態に係る固定子の概略図である。 第１の実施形態に係る磁極片を含む磁気ギアード回転機械の内部構成を示す概略図である。 第２の実施形態に係る磁極片を含む磁気ギアード回転機械の内部構成を示す概略図である。 渦電流損失の低減効果を検証するために用意された各種の磁気ギアード回転機械を示す図である。 磁気ギアード回転機械の構成要素の軸方向位置を変更させた場合の渦電流損失を示す図である。 磁極片端面と回転子磁石端面の軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第１のグラフである。 磁極片端面と回転子磁石端面の軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第２のグラフである。 フィンガー端面からティース端面までの軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第１のグラフである。 フィンガー端面からティース端面までの軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第２のグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（磁気ギアード回転機械１０の概要）
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、磁気ギアード回転機械の例を示す概略図である。ここで、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、「軸方向」は磁気ギアード回転機械１０の磁極片回転子３０および回転子４０の回転軸（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ａｘｉｓ）に平行な方向であり、「径方向」は磁極片回転子３０および回転子４０の回転軸（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ａｘｉｓ）に直交する方向である。
一実施形態では、図１Ａに示すように、磁気ギアード回転機械１０は、原動機２からの入力によって駆動されて発電するように構成された磁気ギアード発電機１０Ａである。磁気ギアード発電機１０Ａは、発電により生成した電力Ｐを例えば電力系統であってもよい電力供給先４に向けて供給するように構成される。
他の実施形態では、図１Ｂに示すように、磁気ギアード回転機械１０は、例えば電力系統であってもよい電力供給源６からの電力Ｐの供給を受けて、駆動部８を駆動するように構成される磁気ギアードモータ１０Ｂである。

図１Ａに示す実施形態では、磁気ギアード発電機１０Ａは、発電システム１Ａの一部を構成する。発電システム１Ａは、例えば、風力発電システムや潮流発電システムのような再生可能エネルギー発電システムであってもよい。発電システム１Ａが風力発電システムである場合、原動機２は風車ロータである。発電システム１Ａが潮流発電システムである場合、原動機２は水車ロータである。
磁気ギアード発電機１０Ａは、複数の固定子磁石２２及び複数の固定子巻線２４を含む固定子２０と、複数の磁極片３１を含む磁極片回転子３０と、複数の回転子磁石４２を含む回転子４０とを備える。図１Ａに示す例では、固定子２０は、磁極片回転子３０と回転子４０を回転可能に支持するハウジング２１の内部に配置される。磁極片回転子３０は、原動機２の回転シャフト３とともに回転するように構成される。固定子２０と回転子４０との間の径方向位置に設けられた複数の磁極片３１は各々、軸方向に積層された複数の電磁鋼板３５を含む。磁極片回転子３０は、磁極片３１の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドプレート３０Ａと、原動機２との間で動力を伝達するための動力伝達軸３４とを含む。本例の動力伝達軸３４は、原動機２の回転シャフト３に連結されると共に、一方のエンドプレート３０Ａに連結される。動力伝達軸３４は、ベアリングＢ１を介してハウジング２１によって回転可能に支持される。動力が原動機２の回転シャフト３から動力伝達軸３４に伝達（入力）されることで、磁極片回転子３０は回転シャフト３と一体的に回転する。回転子４０は、複数の回転子磁石４２が設けられるロータコア４３と、ロータコア４３の軸方向両端にそれぞれ設けられエンドプレート４４と、ロータコア４３の径方向内側で軸方向に延在する回転シャフト４７とを含む。回転シャフト４７は、ベアリングＢ２を介してハウジング２１に回転可能に支持される。
なお、図１Ａに示す実施形態では、磁気ギアード発電機１０Ａは、径方向の内側に向かって、固定子２０、磁極片回転子３０、及び回転子４０の順に配置された構成を有する。別の実施形態では、磁気ギアード発電機１０Ａは、径方向の内側に向かって、回転子４０、磁極片回転子３０、及び固定子２０の順に配置された構成を有する。

上述の磁気ギアード発電機１０Ａは、磁気ギアと発電機とを一体化したものであり、高調波型磁気ギア原理および電磁誘導を利用することで、原動機２からの機械的入力を電力に変換するものである。
例えば、磁気ギアード発電機１０Ａにおける発電は以下の原理により行われてもよい。原動機２の回転シャフト３とともに回転する磁極片回転子（低速ロータ）３０の磁極片３１によって、固定子磁石２２の磁束が変調され、変調された磁場から回転子磁石４２が磁力を受けて回転子（高速ロータ）４０が回転する。このとき、磁極片回転子３０に対する回転子４０の回転数の比（増速比）は、回転子磁石４２の極対数ＮＨに対する磁極片３１の磁極数ＮＬの比（＝ＮＬ／ＮＨ）で表される。回転子４０が回転することで、電磁誘導によって固定子巻線２４に電流が発生する。なお、磁極片３１の磁極数ＮＬは、固定子磁石２２の極対数ＮＳよりも多い。
磁気ギアード発電機１０Ａの稼働時、磁気ギアード発電機１０Ａの内部では、ＮＨ次の磁束（主磁束）、及び、ＮＨ次よりも高次な高調波磁束（例えば、ＮＨ＋ＮＳ次の磁束）など種々の磁束が生じ得る。これらの磁束の一部は、例えば固定子磁石２２を避けるために、磁極片３１を軸方向に通過する漏れ磁束Ｌｆになる。漏れ磁束Ｌｆが生じると、各電磁鋼板３５では、面内方向に渦電流が発生し得る。磁極片３１のうち例えば軸方向両端部にある電磁鋼板３５では、比較的大きな渦電流が発生し得る。
また、磁気ギアード発電機１０Ａの稼働時、例えば固定子磁石２２に起因して発生する磁束Ｌｆ_０が、図２を用いて後述する固定子２０（より具体的な一例として後述のティース２６）を軸方向に通過し得る。これにより、固定子２０の軸方向両端部では渦電流が発生し得る。なお、固定子２０で発生する渦電流は、回転子磁石４２に起因して発生する磁束や固定子巻線２４の通電に起因して発生する磁束などがステータコア２３を通過することで発生する場合もある。

図１Ｂに示す実施形態において、磁気ギアードモータ１０Ｂは、駆動システム１Ｂの一部を構成する。駆動部８を含む駆動システム１Ｂは、磁気ギアードモータ１０Ｂを駆動源として駆動する。一例として、駆動システム１Ｂは磁気ギアードモータ１０Ｂを動力源として走行する車両であってもよく、この場合、駆動部８の回転シャフト９は、ホイールに動力を伝達するためのドライブシャフトであってもよい。
磁気ギアードモータ１０Ｂの基本構成は、図１Ａに示す磁気ギアード発電機１０Ａと共通する。すなわち、磁気ギアードモータ１０Ｂは、複数の固定子磁石２２及び複数の固定子巻線２４を含む固定子２０と、複数の磁極片３１を含む磁極片回転子３０と、複数の回転子磁石４２を含む回転子４０とを備える。図１Ｂに示す例では、固定子２０は、磁極片回転子３０と回転子４０を回転可能に支持するハウジング２１の内部に固定される。固定子２０と回転子４０との間の径方向位置に設けられた複数の磁極片３１の各々は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板３５を含む。磁極片回転子３０は、磁極片３１の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドプレート３０Ａと、駆動部８との間で動力を伝達するための動力伝達軸３４とを含む。本例の動力伝達軸３４は、駆動部８の回転シャフト９に連結されると共に、一方のエンドプレート３０Ａに連結される。動力伝達軸３４は、ベアリングＢ１を介してハウジング２１によって回転可能に支持される。磁気ギアードモータ１０Ｂにおいて生成された動力が動力伝達軸３４から駆動部８の回転シャフト９に伝達（出力）されることで、シャフト３Ｂが回転して、駆動部８は動作する。回転子４０は、複数の回転子磁石４２が設けられるロータコア４３と、ロータコア４３の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドプレート４４と、ロータコア４３の径方向内側で軸方向に延在する回転シャフト４７とを含む。回転シャフト４７は、ベアリングＢ２を介してハウジング２１に回転可能に支持される。
図１Ｂに示す実施形態では、磁気ギアードモータ１０Ｂは、径方向の内側に向かって、固定子２０、磁極片回転子３０、及び回転子４０の順に配置された構成を有する。別の実施形態では、磁気ギアードモータ１０Ｂは、径方向の内側に向かって、回転子４０、磁極片回転子３０、固定子２０の順に配置された構成を有する。

なお、磁気ギアードモータ１０Ｂは、磁気ギアとモータとを一体化したものであり、固定子巻線２４の通電によって発生する回転磁界によって回転子（高速ロータ）４０を回転させる。回転子４０から磁極片回転子（低速ロータ）３０への動力伝達は高調波磁気ギアの原理を利用するものである。稼働する磁気ギアードモータ１０Ｂから出力された動力が回転シャフト９に伝達することによって駆動部８は駆動する。
磁気ギアードモータ１０Ｂの稼働時、磁気ギアード発電機１０Ａと同様、磁極片３１では軸方向の漏れ磁束Ｌｆが発生し得る。この場合、各磁極片３１では、面内方向に渦電流が発生し得る。磁極片３１のうち例えば軸方向両端部にある電磁鋼板３５では、比較的大きな渦電流が発生し得る。
また、磁気ギアードモータ１０Ｂの稼働時、例えば固定子磁石２２に起因して発生する磁束Ｌｆ_０が固定子２０（より具体的な一例として後述のティース２６）を軸方向に通過し得る。これにより、固定子２０の軸方向両端部では渦電流が発生し得る。なお、固定子２０で発生する渦電流は、回転子磁石４２に起因して発生する磁束や固定子巻線２４の通電に起因して発生する磁束などが固定子２０を通過することで発生する場合もある。

（磁気ギアード電気機械の内部構造）
続けて、図２を参照して、上述した磁気ギアード回転機械１０（１０Ａ，１０Ｂ）の内部構造について説明する。
図２は、一実施形態に係る磁気ギアード回転機械の径方向断面図である。図２では、図面を見易くする都合、磁気ギアード回転機械１０の一部の構成要素にのみ、ハッチングを施している。図２において、「周方向」は、既述の「軸方向」（図１Ａ、図１Ｂ参照）を基準とした周方向である。

図２で例示されるように、磁気ギアード回転機械１０の固定子２０は、周方向に延在するステータコア２３と、ステータコア２３から磁極片回転子３０に向けて突出する複数のティース２６と、複数のティース２６の先端側に設けられる複数の固定子磁石２２を含む。周方向に並ぶように配置された複数のティース２６のうち隣接する２つの間にはそれぞれ、軸方向に延在する複数のスロット２５が設けられる。各々のスロット２５の軸方向両端は開放されており、スロット２５には上述の固定子巻線２４が巻かれている。つまり、複数のティース２６は固定子巻線２４を支持する。スロット２５に収まらない固定子巻線２４のコイルエンドはステータコア２３から突出してもよい。
また、複数の固定子磁石２２は、周方向に交互に並ぶように配置された磁極の異なる複数の固定子磁石２２Ｎ、２２Ｓを含む。

図２に示す例では、各々の固定子磁石２２は、矩形断面を有する軸方向に長尺なロッド状部材である。
図２には、固定子磁石２２がティース２６の表面に取り付けられた表面磁石型（ＳＰＭ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の構造を有する固定子２０を示している。他の実施形態では、固定子２０は、固定子磁石２２がステータコア２３に埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ；Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の構造を有していてもよい。

上記構成の固定子２０から径方向にずれた位置に設けられる回転子４０は、周方向に並ぶように配置された複数の回転子磁石４２を含む。複数の回転子磁石４２は、周方向に交互に配置された磁極が互いに異なる複数の永久磁石である。複数の回転子磁石４２の磁極数は、複数の固定子磁石２２の磁極数よりも少ない。各々の回転子磁石４２は、矩形断面を有する長尺なロッド部材であってもよい。

図２には、回転子磁石４２がロータコア４３の表面に取り付けられた表面磁石型（ＳＰＭ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の構造を有する回転子４０を示している。他の実施形態では、回転子４０は、回転子磁石４２がロータコア４３に埋め込まれた埋込磁石型（ＩＰＭ；Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）の構造を有していてもよい。

回転子４０は、回転子磁石４２及びロータコア４３以外にも、図１Ａ及び図１Ｂを参照して上述したエンドプレート４４を含んでいてもよい。エンドプレート４４は、径方向に沿って延在する環状プレートである。

磁極片回転子３０は、上記構成の固定子２０と回転子４０との間の径方向位置において周方向に並ぶように配置された複数の磁極片３１を含む。各々の磁極片３１は、軸方向に積層された既述の複数の電磁鋼板３５（図１Ａ、図１Ｂ参照）を含む。各々の磁極片３１は、第１エアギャップＧ１を隔てて回転子４０と対向し、第２エアギャップＧ２を隔てて固定子２０と対向する。例えば、回転子４０と固定子２０がいずれも表面磁石型の構造を有する実施形態では、磁極片回転子３０は、回転子磁石４２と第１エアギャップＧ１を隔てて対向し、且つ、固定子磁石２２と第２エアギャップＧ２を隔てて対向する。別の実施形態では、磁極片回転子３０は、ステータコア２３とロータコア４３のそれぞれと対向してもよい。
さらに磁極片回転子３０は、複数の磁極片３１と周方向に交互に配置される複数のホルダ３９を含む。一実施形態に係る各々のホルダ３９は非磁性材料によって形成される。別の実施形態では、ホルダ３９は磁性体材料によって形成されてもよい。各々の磁極片３１は、周方向両側にある２つのホルダ３９によって挟まれて保持される。
また、磁極片３１を構成する複数枚の電磁鋼板３５の各々の中央部に、例えば軸方向視で円形であってもよい孔３８（図３参照）が形成されてもよい。軸方向に延在するバー（図示外）がこれらの孔３８に差し込まれることで、複数枚の電磁鋼板３５が保持されてもよい。上記のバーの軸方向両端はそれぞれ、上述の一対のエンドプレート３０Ａ（図１Ａ参照）に連結されてもよい。

続いて、図３を参照し、一実施形態に係る固定子２０のさらに詳細な構成を例示する。図３は、一実施形態に係る固定子の概略図である。固定子２０は、ティース２６の先端に設けられた固定子磁石２２をそれぞれ周方向の両側から挟んで保持する複数のフィンガー２９をさらに含んでもよい。軸方向に延在する各フィンガー２９は、ティース２６の先端側の表面に、ティース２６と一体構造となって設けられている。フィンガー２９はティース２６に直接的に接続されてもよいし、フィンガー２９の少なくとも一部がホルダなどの別の部材を介してティース２６に間接的に接続されてもよい。
図３では、ティース２６の先端における周方向における長さ（以下、ティース２６の先端幅ともいう）を寸法Ｌｗによって示している。
また、ティース２６は、軸方向の一方側を向くティース端面２６Ａと、ティース端面２６Ａとは反対側のティース反対面２６Ｂを含む（図４参照）。

（第１の実施形態に係る磁極片３２と回転子４０との位置関係）
図４を参照し、磁気ギアード回転機械１０の内部構造の詳細を説明する。図４は、第１の実施形態に係る磁極片を含む磁気ギアード回転機械の内部構成を示す概略図である。

第１の実施形態に係る磁極片３２（３１）は軸方向の一方側を向く磁極片端面３２Ａを含み、回転子磁石４２は軸方向の一方側を向く回転子磁石端面４２Ａを含む。本実施形態では、磁極片端面３２Ａの少なくとも一部が、回転子磁石端面４２Ａに対して軸方向の他方側に位置する関係（以下、第１の位置関係ともいう）が成立する。
また、軸方向の他方側でも同様の位置関係が成立する。詳細には、磁極片３２は磁極片端面３２Ａとは反対側の磁極片反対面３２Ｂを含み、回転子磁石４２は回転子磁石端面４２Ａとは反対側の回転子磁石反対面４２Ｂを含む。そして、磁極片反対面３２Ｂの少なくとも一部が、回転子磁石反対面４２Ｂに対して軸方向の一方側に位置する関係（以下、第２の位置関係ともいう）が成立する。
従って、図４で例示される実施形態では、磁極片３２は、回転子磁石４２の軸方向両端の間となる軸方向位置に設けられる。つまり、本例の磁極片３２は回転子磁石４２よりも軸方向において短い。
また、図４で例示される実施形態では、磁極片３２を構成する複数枚の電磁鋼板３５は互いに同じ大きさを有する。従って、最も一方側に位置する１枚の電磁鋼板３５の片面のみが磁極片端面３２Ａを形成し、最も他方側に位置する１枚の電磁鋼板３５の片面のみが磁極片反対面３２Ｂを形成する。
なお、磁極片端面３２Ａと磁極片反対面３２Ｂはそれぞれ、複数枚の電磁鋼板３５の片面によって構成されてもよい（詳細は図５を用いて後述する）。

発明者らの知見によれば、第１の位置関係が成立することで、磁極片３２の軸方向一端部における渦電流は低減する。同様に、第２の位置関係が成立することで、磁極片３２の軸方向他端部における渦電流は低減する。よって、上記構成によれば、渦電流損失を低減した磁気ギアード回転機械１０を実現できる。第１の位置関係または第２の位置関係の少なくとも一方の位置関係は、後述の第３の位置関係が不成立のときでも成立してよい。
なお、他の実施形態では、第２の位置関係は成立しなくてもよい。つまり、磁極片反対面３２Ｂが回転子磁石反対面４２Ｂと同じ軸方向位置、または、回転子磁石反対面４２Ｂよりも軸方向の他方側に位置してもよい。この場合でも、第１の位置関係の成立により、磁気ギアード回転機械１０の渦電流損失の低減効果を享受することができる。

磁極片端面３２Ａから回転子磁石端面４２Ａまでの軸方向距離（寸法Ｌａ１）の詳細を説明する。本実施形態では、寸法Ｌａ１が、回転子磁石４２の軸方向長さ（寸法Ｌｒ）の０．５％以上、且つ、回転子磁石４２の軸方向長さの１０％以下である。
軸方向他方側でも同様の関係が成立する。詳細には、磁極片反対面３２Ｂから回転子磁石反対面４２Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌａ２）は、回転子磁石４２の軸方向長さの０．５％以上、且つ、回転子磁石４２の軸方向長さの１０％以下である。
なお、図４は概略図であるので、磁気ギアード回転機械１０に含まれる構成要素の上記のような長さの関係、および、位置関係が忠実に示されているとは限らない。これは、別途後述の長さの関係および位置関係についても同様であるし、図５についても同様である。

発明者らの知見によれば、磁極片端面３２Ａから回転子磁石端面４２Ａまでの軸方向距離が、回転子磁石４２の軸方向長さの０．５％以上、且つ、回転子磁石４２の軸方向長さの１０％以下であることで、磁極片３２の軸方向一端部における渦電流損失は顕著に低減する。同様に、磁極片反対面３２Ｂから回転子磁石反対面４２Ｂまでの軸方向距離が、回転子磁石４２の軸方向長さの０．５％以上、且つ、回転子磁石４２の軸方向長さの１０％以下であることで、磁極片３２の軸方向他端部における渦電流損失は顕著に低減する。よって、上記構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械１０が実現する。
なお、磁極片反対面３２Ｂから回転子磁石反対面４２Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌａ２）は、回転子磁石４２の軸方向長さ（寸法Ｌｒ）の０．５％未満であってもよいし、寸法Ｌｒの１０％を上回ってもよい。この場合であっても、寸法Ｌａ１と寸法Ｌｒが上記の関係を有することで、磁極片３２における渦電流損失の低減効果を享受することができる。

また、本実施形態では、磁極片端面３２Ａから回転子磁石端面４２Ａまでの軸方向距離（寸法Ｌａ１）は、磁極片３２と回転子４０との対向距離（寸法Ｌｓ）の５０％以上、且つ、この対向距離の１２００％以下である。
軸方向の他方側も同様である。詳細には、磁極片反対面３２Ｂから回転子磁石反対面４２Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌａ２）は、寸法Ｌｓの５０％以上、且つ、１２００％以下である。
なお、回転子４０が表面磁石型の構造を有する図４の例では、寸法Ｌｓは磁極片３２と回転子磁石４２との径方向距離である。他の例では、寸法Ｌｓは、磁極片３２とロータコア４３との径方向距離であってもよい。また、寸法Ｌｓは上述の第１エアギャップＧ１の径方向寸法と一致してもよい。

発明者らの知見によれば、磁極片端面３２Ａから回転子磁石端面４２Ａまでの軸方向距離（寸法Ｌａ１）が、磁極片３２と回転子４０との対向距離（寸法Ｌｓ）の５０％以上、且つ、１２００％以下であることで、磁極片３２の軸方向一端部における渦電流損失は顕著に低減する。同様に、磁極片反対面３２Ｂから回転子磁石反対面４２Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌａ２）が、磁極片３２と回転子４０との対向距離（寸法Ｌｓ）の５０％以上、且つ、１２００％以下であることで、磁極片３２の軸方向他端部における渦電流損失は顕著に低減する。よって、上記構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械１０が実現する。
なお、磁極片反対面３２Ｂから回転子磁石反対面４２Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌａ２）は、磁極片３２と回転子４０との対向距離（寸法Ｌｓ）に対して５０％未満であってもよいし、寸法Ｌｓに対して１２００％を上回ってもよい。この場合であっても、寸法Ｌａ１と寸法Ｌｓが上記の関係を有することで、磁極片３２における渦電流損失の低減効果を享受することができる。

（フィンガー２９とティース２６との位置関係）
図４で例示される実施形態では、フィンガー２９は軸方向の一方側を向くフィンガー端面２９Ａを含み、ティース２６は軸方向の一方側を向くティース端面２６Ａを含む。本例では、フィンガー端面２９Ａがティース端面２６Ａよりも軸方向の他方側に位置する関係（以下、第３の位置関係ともいう）が成立する。
また、軸方向の他方側でも同様の位置関係が成立する。詳細には、フィンガー２９はフィンガー端面２９Ａとは反対側のフィンガー反対面２９Ｂを含み、ティース２６はティース端面２６Ａとは反対側のティース反対面２６Ｂを含む。そして、フィンガー反対面２９Ｂがティース反対面２６Ｂよりも軸方向の一方側に位置する関係（以下、第４の位置関係ともいう）が成立する。

発明者らの知見によれば、第３の位置関係が成立することで、固定子２０の軸方向一端部における渦電流損失は低減する。同様に、第４の位置関係が成立することで、固定子２０の軸方向他端部における渦電流損失は低減する。よって、上記構成によれば、渦電流損失を低減した磁気ギアード回転機械１０を実現できる。第３の位置関係または第４の位置関係の少なくとも一方の位置関係は、上述の第１の位置関係と共に成立してもよいし、第１の位置関係が不成立のときでも成立してよい。
なお、他の実施形態では、第４の位置関係は成立しなくてもよい。つまり、フィンガー反対面２９Ｂがティース反対面２６Ｂと同じ軸方向位置、または、ティース反対面２６Ｂよりも軸方向の他方側に位置してもよい。この場合でも、第３の位置関係の成立により、磁気ギアード回転機械１０の渦電流損失の低減効果を享受することができる。

フィンガー端面２９Ａからティース端面２６Ａまでの軸方向距離（寸法Ｌｔ１）の詳細を説明する。本実施形態では、寸法Ｌｔ１が、ティース２６の軸方向長さ（寸法Ｌｅ）の０．５％以上、且つ、ティース２６の軸方向長さの４％以下である。
軸方向の他方側でも同様の関係が成立する。詳細には、フィンガー反対面２９Ｂからティース反対面２６Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌｔ２）は、ティース２６の軸方向長さの０．５％以上、且つ、４％以下である。

発明者らの知見によれば、フィンガー端面２９Ａからティース端面２６Ａまでの軸方向距離が、ティース２６の軸方向長さの０．５％以上、且つ、４％以下であることで、固定子２０の軸方向一端部における渦電流損失は顕著に低減する。同様に、フィンガー反対面２９Ｂからティース反対面２６Ｂまでの軸方向距離が、ティース２６の軸方向長さの０．５％以上、且つ、４％以下であることで、固定子２０の軸方向他端部における渦電流損失は顕著に低減する。よって、上記構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械１０が実現する。
なお、フィンガー反対面２９Ｂからティース反対面２６Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌｔ２）は、ティース２６の軸方向長さ（寸法Ｌｅ）の０．５％未満でもよいし、寸法Ｌｅの４％を上回ってもよい。この場合でも、寸法Ｌｔ１と寸法Ｌｅが上記の関係を有することで、固定子２０における渦電流損失の低減効果を享受することができる。

また、図４で例示される実施形態では、フィンガー端面２９Ａからティース端面２６Ａまでの軸方向距離（寸法Ｌｔ１）は、ティース２６の先端幅（図３の寸法Ｌｗ）の３％以上、且つ、ティース２６の先端幅の２５％以下である。また、フィンガー反対面２９Ｂからティース反対面２６Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌｔ２）も、ティース２６の先端幅の３％以上、且つ、２５％以下である。

発明者らの知見によれば、フィンガー端面２９Ａからティース端面２６Ａまでの軸方向距離が、ティース２６の先端幅の３％以上、且つ、ティース２６の先端幅の２５％以下であることで、固定子２０の軸方向一端部における渦電流損失は顕著に低減する。同様に、フィンガー反対面２９Ｂからティース反対面２６Ｂまでの軸方向距離が、ティース２６の先端幅の３％以上、且つ、ティース２６の先端幅の２５％以下であることで、固定子２０の軸方向他端部における渦電流損失は顕著に低減する。よって、上記構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械１０が実現する。
なお、他の実施形態では、フィンガー反対面２９Ｂからティース反対面２６Ｂまでの軸方向距離（寸法Ｌｔ２）が、ティース２６の先端幅（図３の寸法Ｌｗ）の３％未満でもよいし、寸法Ｌｗの２５％を上回ってもよい。この場合でも、寸法Ｌｔ１と寸法Ｌｗが上記の関係を有することで、固定子２０における渦電流損失の低減効果を享受することができる。

（固定子磁石２２、回転子磁石４２、および磁極片３２の位置関係）
図４で例示される実施形態では、固定子磁石２２は、軸方向の一方側を向く固定子磁石端面２２Ａと、固定子磁石端面２２Ａとは反対側の固定子磁石反対面２２Ｂとを有する。固定子磁石端面２２Ａは、回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向において他方側に位置する。また、固定子磁石反対面２２Ｂは、回転子磁石反対面４２Ｂよりも軸方向において一方側に位置する。従って、固定子磁石２２は回転子磁石４２よりも軸方向において短い。
なお、図４では、図面を見やすくする都合、フィンガー２９よりも径方向長さの短い固定子磁石２２を概略的に図示するが、固定子磁石２２はフィンガー２９と同一の径方向長さを有してもよいし、フィンガー２９よりも径方向に長くてもよい。

発明者らの知見によれば、固定子磁石端面２２Ａが回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に位置することで、磁極片３２の軸方向一方側における渦電流損失を低減できる。また、固定子磁石２２の軸方向長さは低減できる。さらに、固定子磁石反対面２２Ｂは、回転子磁石反対面４２Ｂよりも軸方向の一方側に位置することで、磁極片３２と固定子２０の各々の軸方向他方側における渦電流損失を低減でき、固定子２０の軸方向長さを低減できる。よって、上記構成によれば、渦電流損失を低減と低コスト化とを両立した磁気ギアード回転機械１０を実現できる。
なお、固定子磁石反対面２２Ｂは、回転子磁石反対面４２Ｂと同じ軸方向位置、または、回転子磁石反対面４２Ｂよりも軸方向他方側に位置してもよい。この場合でも、固定子磁石端面２２Ａが回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向他方側に位置するので、渦電流損失の低減と磁気ギアード回転機械１０の低コスト化とを実現できる。

図４で例示される実施形態では、固定子磁石端面２２Ａは、磁極片端面３２Ａと同じ軸方向位置、または、磁極片端面３２Ａと回転子磁石端面４２Ａとの間の軸方向位置に設けられる。軸方向他方側でも同様に、固定子磁石反対面２２Ｂは、磁極片反対面３２Ｂと同じ軸方向位置、または、磁極片反対面３２Ｂと回転子磁石反対面４２Ｂとの間の軸方向位置に設けられる。

発明者らの知見によれば、磁極片端面３２Ａよりも一方側にある固定子磁石２２の部位は、磁気ギアード回転機械１０における磁気的な伝達トルクの発生に殆ど寄与しない。従って、上記構成によれば、余分な固定子磁石２２を低減でき、磁気ギアード回転機械１０を低コスト化できる。
なお、固定子磁石反対面２２Ｂは、磁極片反対面３２Ｂよりも軸方向の他方側に位置してもよい。この場合でも、固定子磁石端面２２Ａと磁極片端面３２Ａとの位置関係が上述の通りであれば、磁気ギアード回転機械１０の低コスト化を達成できる。

（第２の実施形態に係る磁極片３３と回転子４０との位置関係）
図５は、第２の実施形態に係る磁極片を含む磁気ギアード回転機械の内部構成を示す概略図である。
第２の実施形態に係る磁極片３３（３１）は、軸方向一方側の端部である第１磁極片端部３３１と、第１磁極片端部３３１とは反対側の第２磁極片端部３３２とを有する。第１磁極片端部３３１には、軸方向の一方側を向く磁極片３３の端面である磁極片端面３３Ａが形成され、第２磁極片端部３３２には、磁極片端面３３Ａとは反対側の端面である磁極片反対面３３Ｂが形成される。

そして、第１磁極片端部３３１と第２磁極片端部３３２のそれぞれにおいて、磁極片３３を構成する複数枚の電磁鋼板３５は、磁極片３３の軸方向中心側から順に、第１電磁鋼板３５Ａ、第２電磁鋼板３５Ｂ、及び第３電磁鋼板３５Ｃを含む。これら電磁鋼板３５の径方向長さは、軸方向外側に位置する電磁鋼板３５であるほど短い。また、第１電磁鋼板３５Ａ、第２電磁鋼板３５Ｂ、及び第３電磁鋼板３５Ｃの各々の固定子２０側の端部３５５Ａ、３５５Ｂ、３５５Ｃは、径方向位置が揃えられている。つまり、これらの電磁鋼板３５は、固定子２０側の端部の径方向位置が揃うよう積層されている。
上記の第１磁極片端部３３１では、第１電磁鋼板３５Ａ、第２電磁鋼板３５Ｂ、及び第３電磁鋼板３５Ｃの各々の片面が磁極片端面３３Ａを形成する。同様に、第２磁極片端部３３２では、第１電磁鋼板３５Ａ、第２電磁鋼板３５Ｂ、及び第３電磁鋼板３５Ｃの各々の片面が磁極片反対面３３Ｂを形成する。
電磁鋼板３５に形成される孔３８（図３参照）のうち、第１電磁鋼板３５Ａに形成される孔３８は軸方向視で円形状である。他方、第２電磁鋼板３５Ｂと第３電磁鋼板３５Ｃの各々に形成される孔３８は半円形状である。例えば、第３電磁鋼板３５Ｃに形成される孔３８は、軸方向視において、バー（図示外）の周面の半分以上を囲むことが好ましい。これにより、第３電磁鋼板３５Ｃがバーに対して径方向外側に外れにくい構成が実現する。

第１磁極片端部３３１では、第３電磁鋼板３５Ｃの片面によって形成される磁極片端面３３Ａは回転子磁石端面４２Ａと同じ軸方向位置にあるが、上述の第１の位置関係は成立する。なぜなら、第１電磁鋼板３５Ａ及び第２電磁鋼板３５Ｂの各々の片面によって形成される磁極片端面３３Ａは、回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に位置するからである。
同様に、第２磁極片端部３３２においても、磁極片反対面３３Ｂを形成する第１電磁鋼板３５Ａと第２電磁鋼板３５Ｂの各々の片面が、回転子磁石反対面４２Ｂよりも軸方向の一方側に位置しているため、第２の位置関係は成立する。
発明者らの知見によれば、磁極片端面３３Ａの一部のみが回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に位置する第１の位置関係が成立する場合でも、磁極片３３の軸方向一端部における渦電流損失は低減する。同様に、磁極片反対面３３Ｂの一部のみが回転子磁石反対面４２Ｂよりも軸方向の一方側に位置する第２の位置関係が成立する場合でも、磁極片３３の軸方向他端部における渦電流損失は低減する。よって、磁気ギアード回転機械１０の渦電流損失を低減できる。

図５で例示される実施形態では、磁極片端面３３Ａと回転子磁石端面４２Ａとの軸方向距離は、磁極片端面３３Ａの回転子４０側の端部（つまり、第１電磁鋼板３５Ａが形成する磁極片端面３３Ａ）と回転子磁石端面４２Ａとの軸方向距離であり、図５の寸法Ｌｂ１に該当する。例えば、寸法Ｌｂ１が、回転子磁石４２の軸方向長さの０．５％以上かつ回転子磁石４２の軸方向長さの１０％以下であれば、磁極片３３の軸方向一方側における渦電流損失の顕著な低減効果を享受できる。また、寸法Ｌｂ１が、磁極片３３と回転子４０（図５では回転子磁石４２）との対向距離の５０％以上、且つ、１２００％以下であれば、磁極片３３の軸方向一方側における渦電流損失の顕著な低減効果を享受できる。

図５で例示される実施形態では、磁極片３３は、固定子２０（図５の例では固定子磁石２２）と対向する固定子側対向面３６と、回転子４０（図５の例では回転子磁石４２）と対向する回転子側対向面３７とを有する。固定子側対向面３６と回転子側対向面３７はいずれも軸方向に延在する。
図５の例では、第１電磁鋼板３５Ａ、第２電磁鋼板３５Ｂ、及び第３電磁鋼板３５Ｃの各々の端部３５５Ａ、３５５Ｂ、３５５Ｃが固定子側対向面３６の一部を構成する。他方、これらの電磁鋼板３５のうち第１電磁鋼板３５Ａの回転子４０側の端部のみが、回転子側対向面３７の一部を構成し、第２電磁鋼板３５Ｂと第３電磁鋼板３５Ｃは回転子側対向面３７よりも固定子２０側の径方向位置に設けられる。
従って、固定子側対向面３６は、回転子側対向面３７よりも軸方向において長い。

磁気ギアード回転機械１０の稼働時の磁気的な伝達トルク（より詳細には磁極片回転子３０と回転子４０との間で伝達される磁気的なトルク）は、固定子側対向面３６の軸方向長さが長いほど、大きくなる傾向にある。上記構成によれば、固定子側対向面３６が回転子側対向面３７によりも長いので、磁極片端面３２Ａの少なくとも一部を回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に位置させつつ、固定子側対向面３６の軸方向長さを確保できる。よって、渦電流損失を低減すると共に、磁気的な伝達トルクを確保することができる磁気ギアード回転機械１０が実現する。
また、固定子側対向面３６が回転子側対向面３７よりも軸方向に長い構成を、径方向長さの互いに異なる第１電磁鋼板３５Ａ、第２電磁鋼板３５Ｂ、及び第３電磁鋼板３５Ｃが積層される簡易な構成によって、実現することができる。よって、径方向長さの互いに異なる複数枚の電磁鋼板３５が積層された簡易な構成によって、磁気ギアード回転機械１０における渦電流損失の低減と磁気的な伝達トルクの確保とを両立させることができる。

また、図５の実施形態では、固定子磁石端面２２Ａは、固定子側対向面３６の軸方向の一方側の端３６６Ａと同じ軸方向位置、または、固定子側対向面３６の端３６６Ａと、回転子側対向面３７の一方側の端３７７Ａとの間の軸方向位置に設けられる。また、固定子磁石反対面２２Ｂは、固定子側対向面３６の軸方向の他方側の端３６６Ｂと同じ位置、または、固定子側対向面３６の端３６６Ｂと、回転子側対向面３７の他方側の端３７７Ｂとの間の軸方向位置に設けられる。
上述した通り、固定子磁石２２のうち磁極片３３よりも軸方向の外側に位置する部位は、磁気ギアード回転機械１０の磁気的な伝達トルクの発生に殆ど寄与しない。上記構成によれば、磁気的な伝達トルクに殆ど寄与しない固定子磁石２２の部位を低減することができるので、磁気ギアード回転機械１０の低コスト化を実現することができる。
なお、固定子磁石反対面２２Ｂが、固定子側対向面３６の端３６６Ｂよりも軸方向の他方側に位置してもよい。この場合であっても、例えば固定子磁石端面２２Ａが固定子側対向面３６の端３６６Ａと同じ軸方向位置にあれば、磁気ギアード回転機械１０の低コスト化は実現する。

（実施例１）
図６、図７を参照し、磁気ギアード回転機械１０の構成要素の軸方向における位置関係と、渦電流損失の低減効果との関係を説明する。図６は、渦電流損失の低減効果を検証するために用意された各種の磁気ギアード回転機械を示す。図７は、磁気ギアード回転機械の構成要素の軸方向位置を変更させた場合の渦電流損失を示す。

発明者らは、第１の実施形態に係る磁極片３２を含む磁気ギアード回転機械１０ついて、構成要素の軸方向位置を変更することによる渦電流損失の低減効果をシミュレーションによって特定した。より具体的には、以下の（Ａ）～（Ｄ）で示す構成要素の軸方向位置を変更し、解析によって求まる渦電流損失を比較した。
（Ａ）磁極片端面３２Ａ
（Ｂ）固定子磁石端面２２Ａ
（Ｃ）フィンガー端面２９Ａ
（Ｄ）ティース端面２６Ａ

より詳細な解析条件を説明する。上記の（Ａ）～（Ｄ）の軸方向位置が揃えられた磁気ギアード回転機械１０を基準（Ｎｏ．１）として、いずれかの構成要素を軸方向の他方側に変位させた（該構成要素の軸方向長さを短くした）磁気ギアード回転機械１０をＮｏ．２～Ｎｏ．６として想定した。例えば、図６、図７に示すように、Ｎｏ．２の磁気ギアード回転機械１０は、磁極片端面３２Ａが軸方向の他方側に基準よりも変位している。また、Ｎｏ．３の磁気ギアード回転機械１０は、磁極片端面３２Ａと固定子磁石端面２２Ａが軸方向の他方側に基準よりも変位している。そして、Ｎｏ．１～Ｎｏ．６の各々の磁気ギアード回転機械１０が磁気ギアード発電機１０Ａとして機能したときの渦電流損失をシミュレーションにより特定した結果が図７の上段のグラフに示されている。グラフで示される渦電流損失は、磁極片３２の軸方向一方側における渦電流損失と、固定子２０の軸方向一方側における渦電流損失との合計である。
なお、図７の下段にある表の”ＰＰ”は、“Ｐｏｌｅ Ｐｉｅｃｅ”の略であり、磁極片端面３２Ａを示す。”ＨＳＲ Ｍａｇ”は、“Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｒｏｔｏｒ Ｍａｇｎｅｔ”の略であり、回転子磁石端面４２Ａを示す（本解析では、回転子磁石端面４２Ａの軸方向位置は変更されていない）。”ＳＴ Ｍａｇ”は、“Ｓｔａｔｏｒ Ｍａｇｎｅｔ”の略であり、固定子磁石端面２２Ａを示す。”ＳＴ Ｆｉｎｇｅｒ”は、“Ｓｔａｔｏｒ Ｆｉｎｇｅｒ”の略であり、フィンガー端面２９Ａを示す。”ＳＴ Ｔｅｅｔｈ”は、“Ｓｔａｔｏｒ Ｔｅｅｔｈ”の略であり、ティース端面２６Ａを示す。
Ｎｏ．２～Ｎｏ．６で示される構成要素が軸方向の他方側に基準に対して変位している量は、いずれも同じ値（一定値）である。

図７のＮｏ．１とＮｏ．２を比較することで、磁極片端面３２Ａが回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に位置すれば、渦電流損失（特に磁極片３２における渦電流損失）が低下することが了解される。つまり、第１の位置関係が成立すると、磁気ギアード回転機械１０の渦電流損失が低下することが了解される。そして、上記した（Ｂ）～（Ｄ）の構成要素が軸方向の他方側に変位しているかに関わらず、第１の位置関係が成立すれば、渦電流損失（特に磁極片３２における渦電流損失）が低下することが、Ｎｏ．１と、Ｎｏ３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６とを比較することで了解される。
発明者らの知見によれば、磁極片３２の渦電流損失が低下する理由は以下の通りである。磁極片３２で生じる漏れ磁束Ｌｆは、磁極片３２を軸方向に通過して、回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の一方側へ流れる（図６のＮｏ．１）。この点、磁極片端面３２Ａが回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に位置することで、磁極片端面３２Ａから回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向一方側へ磁束が流れにくくなる結果、磁極片３２で生じる漏れ磁束Ｌｆが抑制され、磁極片３２の渦電流損失が低下する。
上記の理由によれば、第２の位置関係が成立する場合も、磁極片３２の軸方向他端部における渦電流損失は低下することが結論付けられる。また、磁極片３２の固定子側対向面３６が回転子側対向面３７よりも長い構成が採用されても、第１の位置関係の成立により渦電流損失の低減効果を享受できることが結論付けられる。さらに、磁気ギアード回転機械１０が磁気ギアードモータ１０Ｂとして機能した場合も、同様の渦電流損失効果を享受できることが結論付けられる。

また、図７のＮｏ．１と、Ｎｏ．４とを比較することで、フィンガー端面２９Ａが、ティース端面２６Ａに対して軸方向の他方側に位置すれば、渦電流損失（特に固定子２０における渦電流損失）が低下することが了解される。つまり、第３の位置関係が成立すると、磁気ギアード回転機械１０の渦電流損失が低下することが了解される。そして、上記した（Ａ）、（Ｃ）の構成要素が軸方向の他方側に変位しても、第３の位置関係が成立すれば、渦電流損失（特に磁極片３２における渦電流損失）が低下することが、Ｎｏ．１とＮｏ．５とを比較することで了解される。
発明者らの知見によれば、ティース２６の渦電流損失が低下する理由は以下の通りである。固定子２０における渦電流損失の一因は、フィンガー２９の間を軸方向に沿って流れる磁束が、軸方向の一方側からティース２６に流入することにある（図６のＮｏ．１）。フィンガー２９の間を流れる上記磁束は、固定子磁石２２に起因する磁束Ｌｆ_０（図６のＮｏ．１）、回転子磁石４２に起因する磁束、または固定子巻線２４の通電に起因する磁束の少なくともいずれかを含む。この点、フィンガー端面２９Ａがティース端面２６Ａよりも軸方向の他方側に位置することで、フィンガー２９の間を流れる上記磁束は、ティース端面２６Ａよりも軸方向の一方側で種々の方向に流れることが可能となる。結果、軸方向の一方側からティース端面２６Ａに流入する磁束が抑制され、ティース２６を流れる渦電流が低下する。これにより、固定子２０における渦電流損失のうち少なくともティース２６における渦電流損失が低下する。
上記の理由によれば、フィンガー反対面２９Ｂがティース反対面２６Ｂよりも軸方向の一方側に位置する場合も（第４の位置関係が成立する場合も）、渦電流損失の低減効果を享受できることが結論付けられる。さらに、磁気ギアード回転機械１０が磁気ギアードモータ１０Ｂとして機能した場合も、同様の渦電流損失効果を享受できることが結論付けられる。

また、図７のＮｏ．１と、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６とを比較することで、固定子磁石端面２２Ａが回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に位置する場合、磁極片３２における渦電流損失が低減することが判った。
さらに、上記の解析結果によれば、Ｎｏ．５で示される、磁極片端面３２Ａ、フィンガー端面２９Ａ、及び固定子磁石端面２２Ａが、回転子磁石端面４２Ａおよびティース端面２６Ａに対して軸方向の他方側に変位している磁気ギアード回転機械１０が渦電流損失の低減効果を最も高く発揮することが判った。
また、Ｎｏ．６で示される、磁極片端面３２Ａ、固定子磁石端面２２Ａ、フィンガー端面２９Ａ、およびティース端面２６Ａが、回転子磁石端面４２Ａよりも軸方向の他方側に変位している磁気ギアード回転機械１０も、渦電流損の低減効果を高く発揮することが判った。

（実施例２）
図８、図９を参照し、磁極片端面３２Ａと回転子磁石端面４２Ａの軸方向距離に応じた磁極片３１における渦電流損失の低減効果について説明する。図８は、磁極片端面と回転子磁石端面の軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第１のグラフである。図９は、磁極片端面と回転子磁石端面の軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第２のグラフである。

発明者らは、図６のＮｏ．２で示される磁気ギアード回転機械１０の寸法Ｌａ１と、Ｎｏ．２で示される磁極片３２での渦電流損失との関係をシミュレーションによって特定した。
図８のグラフの横軸は、回転子磁石４２の軸方向長さ（図４の寸法Ｌｒ）に対する寸法Ｌａ１の割合を示す。また同グラフの縦軸は、図７のＮｏ．１で示される磁極片３２での渦電流損失を基準とした、Ｎｏ．２で示される磁極片３２での渦電流損失の割合を示す（図９の縦軸も同様である）。つまり、縦軸での値が小さいほど、磁極片３２での渦電流損失の低減効果が高く発揮されることを意味する。図９のグラフの横軸は、磁極片３１と回転子４０との対向距離（図６の寸法Ｌｓ）に対する寸法Ｌａ１の割合を示す。なお、本解析では、寸法Ｌａ１の変化量分、磁極片３２の軸方向長さを変更させている。
また、図８、図９のグラフにおけるプロット点が、シミュレーションにより求めた渦電流損失である（後述の図１０、図１１のグラフにおいても同様である）。

図８のグラフで示される通り、回転子磁石４２の軸方向長さに対する寸法Ｌａ１の割合が０．５％以上になると、渦電損失がおよそ８０％以下となり、渦電流損失の顕著な低減効果が確認された。また、上記割合が１０％を上回っても、渦電流損失の低減効果は向上しないことが判った。よって、回転子磁石４２の軸方向長さに対する寸法Ｌａ１の割合が０．５％以上、且つ、１０％以下であると、渦電流損失の顕著な低減効果が発揮されることが判った。

次に、図９のグラフで示される通り、磁極片３１と回転子４０との対向距離に対する寸法Ｌａ１の割合が５０％以上になると、渦電損失がおよそ８０％以下となり、渦電流損失の顕著な低減効果が確認された。また、上記割合が１２００％を上回っても、渦電流損失の低減効果は向上しないことが判った。よって、磁極片３１と回転子４０との対向距離に対する寸法Ｌａ１の割合が５０％以上、且つ、１２００％以下であると、渦電流損失の顕著な低減効果が発揮されることが判った。

（実施例３）
図１０、図１１を参照し、フィンガー端面２９Ａからティース端面２６Ａまでの軸方向距離に応じたティース２６の渦電流損失の低減効果について説明する。図１０は、フィンガー端面からティース端面までの軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第１のグラフである。図１１は、フィンガー端面からティース端面までの軸方向距離に応じた渦電流損失を示す第２のグラフである。

発明者らは、図６のＮｏ．４で示される磁気ギアード回転機械１０の寸法Ｌｔ１と、Ｎｏ．４で示される固定子２０での渦電流損失との関係をシミュレーションによって特定した。
図１０のグラフの横軸は、ティース２６の軸方向長さ（図４の寸法Ｌｅ）に対する寸法Ｌｔ１の割合を示す。また同グラフの縦軸は、図６のＮｏ．１で示される固定子２０での渦電流損失を基準とした、Ｎｏ．４で示される固定子２０での渦電流損失の割合を示す（図１１の縦軸も同様である）。つまり、縦軸での値が小さいほど、固定子２０での渦電流損失の低減効果が高く発揮されることを意味する。図１１のグラフの横軸は、磁極片３１と回転子４０との対向距離（図６の寸法Ｌｓ）に対する寸法Ｌｗの割合を示す。なお、本解析では、寸法Ｌｔの変化量分、フィンガー２９の軸方向長さを変更させている。

図１０のグラフで示される通り、ティース２６の軸方向長さに対する寸法Ｌｔ１の割合が０．５％以上になると、渦電損失が９０％以下となり、渦電流損失の顕著な低減効果が確認された。また、上記割合が４％を上回っても、渦電流損失の低減効果は向上しないことが判った。よって、ティース２６の軸方向長さに対する寸法Ｌｔ１の割合が０．５％以上、且つ、４％以下であると、固定子２０での渦電流損失の顕著な低減効果が発揮されることが判った。

次に、図１１のグラフで示される通り、磁極片３２と回転子４０との対向距離に対する寸法Ｌｗの割合が３％以上になると、渦電損失が９０％以下となり、渦電流損失の顕著な低減効果が確認された。また、上記割合が２５％を上回っても、渦電流損失の低減効果は向上しないことが判った。よって、磁極片３１と回転子４０との対向距離に対する寸法Ｌｗの割合が３％以上、且つ、２５％以下であると、固定子２０での渦電流損失の顕著な低減効果が発揮されることが判った。

（まとめ）
以下、幾つかの実施形態に係る磁気ギアード回転機械１０、発電システム１Ａ、および駆動システム１Ｂの概要を記載する。

１）本開示の少なくとも一実施形態に係る磁気ギアード回転機械（１０）は、
固定子（２０）と、
複数の回転子磁石（４２）を含む回転子（４０）と、
前記固定子（２０）と前記回転子（４０）との間の径方向位置に設けられた複数の磁極片（３１）を含む磁極片回転子（３０）と、を備え、
各々の前記磁極片（３１）は、軸方向の一方側を向く磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）を有し、
各々の前記回転子磁石（４２）は、前記一方側を向く回転子磁石端面（４２Ａ）を有し、
前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面（４２Ａ）に対して前記軸方向の他方側に位置する、または、
前記固定子（２０）のティース（２６）に設けられた固定子磁石（２２）を周方向の両側から挟んで保持する複数のフィンガー（２９）の各々が有する前記一方側を向くフィンガー端面（２９Ａ）が、前記ティース（２６）が有する前記一方側を向くティース端面（２６Ａ）に対して前記他方側に位置する。

発明者らの知見によれば、磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）が回転子磁石端面（４２Ａ）に対して軸方向の他方側に位置することで、磁極片（３１）の軸方向一方側における渦電流損失は低減する。また、フィンガー端面（２９Ａ）がティース端面（２６Ａ）よりも軸方向の他方側に位置することで、固定子（２０）の軸方向一方側における渦電流損失は低減する。よって、上記１）の構成によれば、渦電流損失を低減した磁気ギアード回転機械（１０）を実現できる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記固定子（２０）は、複数の前記固定子磁石（２２）を含み、
各々の前記固定子磁石（２２）は、前記一方側を向く固定子磁石端面（２２Ａ）を有し、
前記固定子磁石端面（２２Ａ）は、前記回転子磁石端面（４２Ａ）よりも前記他方側に位置する。

発明者らの知見によれば、固定子磁石端面（２２Ａ）が回転子磁石端面（４２Ａ）よりも軸方向において他方側に位置することで、磁極片（３１）における渦電流損失を低減できる。また、固定子磁石（２２）の軸方向長さを低減できるので、低コスト化が実現する。よって、上記２）の構成によれば、渦電流損失を低減と低コスト化を両立した磁気ギアード回転機械（１０）を実現できる。

３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記固定子磁石端面（２２Ａ）は、前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）と同じ軸方向位置、または、前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）と前記回転子磁石端面（４２Ａ）との間の軸方向位置に設けられる。

発明者らの知見によれば、磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）よりも一方側にある固定子磁石（２２）の部位は、磁気ギアード回転機械（１０）における磁気的な伝達トルクの発生に殆ど寄与しない。従って、上記３）の構成によれば、磁気的な伝達トルクの発生に殆ど寄与しない余分な固定子磁石（２２）を低減でき、磁気ギアード回転機械（１０）を低コスト化できる。

４）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面（４２Ａ）に対して前記他方側に位置し、
前記磁極片（３１）は、
前記軸方向に延在し、前記固定子（２０）と対向する固定子側対向面（３６、３６０）と、
前記軸方向に延在し、前記回転子（４０）と対向する回転子側対向面（３７、３７０）とを含み、
前記固定子側対向面（３６、３６０）は、前記回転子側対向面（３７、３７０）よりも前記軸方向において長い。

上記４）の構成によれば、固定子側対向面（３６、３６０）が回転子側対向面（３７、３７０）によりも軸方向に長いので、磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）の少なくとも一部を回転子磁石端面（４２Ａ）に対して軸方向の他方側に位置させつつ、固定子側対向面（３６、３６０）の軸方向長さを長くできる。従って、磁極片（３１）における渦電流損失を抑制しつつ、磁気ギアード回転機械（１０）における伝達トルクの低下を抑制できる。よって、渦電流損失を低減すると共に、磁気的な伝達トルクを確保することができる磁気ギアード回転機械（１０）が実現する。

５）幾つかの実施形態では、上記４）に記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
各々の前記磁極片（３１）は、前記一方側の端部である第１磁極片端部（３３１）を含み、
前記第１磁極片端部（３３１）は、前記固定子（２０）側の端部（３５５Ａ、３５５Ｂ）の径方向位置が揃うよう積層された複数枚の電磁鋼板（３５）を有し、
前記複数枚の電磁鋼板（３５）は、
前記回転子側対向面（３７、３７０）の一部を形成する第１電磁鋼板（３５Ａ）と、
前記回転子側対向面（３７、３７０）よりも前記固定子（２０）側の径方向位置に設けられた第２電磁鋼板（３５Ｂ）と、を有する。

上記５）の構成によれば、径方向長さの互いに異なる複数枚の電磁鋼板（３５）が積層された簡易な構成によって、渦電流損失の低減と磁気的な伝達トルクの確保とを両立させることができる。

６）幾つかの実施形態では、上記４）または５）に記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記固定子（２０）は、複数の前記固定子磁石（２２）を含み、
各々の前記固定子磁石（２２）は、前記一方側を向く固定子磁石端面（２２Ａ）を有し、
前記固定子磁石端面（２２Ａ）は、前記固定子側対向面（３６、３６０）の前記一方側の端（３６６Ａ）と同じ軸方向位置、または、前記固定子側対向面（３６、３６０）の前記一方側の前記端（３６６Ａ）と、前記回転子側対向面（３７、３７０）の前記一方側の端（３７７Ａ）との間の軸方向位置に設けられる。

上記６）の構成によれば、磁気的な伝達トルクに殆ど寄与しない固定子磁石（２２）の部位を低減することができるので、磁気ギアード回転機械（１０）の低コスト化を実現することができる。

７）幾つかの実施形態では、上記１）から６）のいずれかに記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面（４２Ａ）に対して前記他方側に位置し、
前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）から前記回転子磁石端面（４２Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌａ１、Ｌｂ１）は、前記回転子磁石（４２）の軸方向長さ（寸法Ｌｒ）の０．５％以上、且つ、前記回転子磁石（４２）の軸方向長さ（寸法Ｌｒ）の１０％以下である。

発明者らの知見によれば、磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）から回転子磁石端面（４２Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌａ１、Ｌｂ１）が、前記回転子磁石（４２）の軸方向長さ（寸法Ｌｒ）の０．５％以上、且つ、１０％以下であることで、磁極片（３１）における渦電流損失の低減効果を向上できる。よって、上記７）の構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械（１０）が実現する。

８）幾つかの実施形態では、上記１）から７）のいずれかに記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面（４２Ａ）に対して前記軸方向の前記他方側に位置し、
各々の前記磁極片（３１）は、エアギャップ（第２エアギャップＧ２）を隔てて前記回転子（４０）と対向し、
前記磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）から前記回転子磁石端面（４２Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌａ１、Ｌｂ１）は、前記磁極片（３１）と前記回転子（４０）との対向距離（寸法Ｌｓ）の５０％以上、且つ、前記対向距離（寸法Ｌｓ）の１２００％以下である。

発明者らの知見によれば、磁極片端面（３２Ａ、３３Ａ）から回転子磁石端面（４２Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌａ１、Ｌｂ１）が、磁極片（３１）と前記回転子（４０）との対向距離（寸法Ｌｓ）の５０％以上、且つ、１２００％以下であることで、磁極片（３１）における渦電流損失の低減効果を向上できる。よって、上記８）の構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械（１０）が実現する。

９）幾つかの実施形態では、上記１）から８）のいずれかに記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記フィンガー端面（２９Ａ）が、前記ティース端面（２６Ａ）に対して前記他方側に位置し、
前記フィンガー端面（２９Ａ）から前記ティース端面（２６Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌｔ１）は、前記ティース（２６）の軸方向長さ（寸法Ｌｅ）の０．５％以上、且つ、前記ティース（２６）の前記軸方向長さ（寸法Ｌｅ）の４％以下である。

発明者らの知見によれば、フィンガー端面（２９Ａ）からティース端面（２６Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌｔ１）が、ティース（２６）の軸方向長さ（寸法Ｌｅ）の０．５％以上、且つ、４％以下であることで、固定子（２０）における渦電流損失を低減できる。よって、上記９）の構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械（１０）が実現する。

１０）幾つかの実施形態では、上記１）から９）のいずれかに記載の磁気ギアード回転機械（１０）であって、
前記フィンガー端面（２９Ａ）が、前記ティース端面（２６Ａ）に対して前記他方側に位置し、
前記フィンガー端面（２９Ａ）から前記ティース端面（２６Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌｔ１）は、前記ティース（２６）の先端の周方向長さ（寸法Ｌｗ）の３％以上、且つ、前記周方向長さ（寸法Ｌｗ）の２５％以下である。

発明者らの知見によれば、フィンガー端面（２９Ａ）からティース端面（２６Ａ）までの軸方向距離（寸法Ｌｔ１）が、ティース（２６）の先端の周方向長さ（寸法Ｌｗ）の３％以上、且つ、先端の周方向長さ（寸法Ｌｗ）の２５％以下であることで、固定子（２０）における渦電流損失を低減できる。よって、上記１０）の構成によれば、渦電流損失をより効果的に低減した磁気ギアード回転機械（１０）が実現する。

１１）本開示の少なくとも一実施形態に係る発電システム（１Ａ）は、
原動機（２）と、
前記原動機（２）からの入力によって駆動されて発電するように構成された磁気ギアード発電機（１０Ａ）としての、上記１）から１０）の何れかの磁気ギアード回転機械（１０）と
を備える。

上記１１）の構成によれば、上記１）と同様の理由によって、渦電流損失を低減した発電システム（１Ａ）を実現できる。

１２）本開示の少なくとも一実施形態に係る駆動システム（１Ｂ）は、
動力を出力するように構成された磁気ギアードモータ（１０Ｂ）としての、上記１）から１０）の何れかの磁気ギアード回転機械（１０）と、
前記磁気ギアード回転機械（１０）から出力された前記動力によって駆動するように構成された駆動部（８）と
を備える。

上記１２）の構成によれば、上記１）と同様の理由によって、渦電流損失を低減した駆動システム（１Ｂ）を実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１Ａ ：発電システム
１Ｂ ：駆動システム
２ ：原動機
８ ：駆動部
１０ ：磁気ギアード回転機械
１０Ａ ：磁気ギアード発電機
１０Ｂ ：磁気ギアードモータ
２０ ：固定子
２２ ：固定子磁石
２２Ａ ：固定子磁石端面
２６ ：ティース
２６Ａ ：ティース端面
２９ ：フィンガー
２９Ａ ：フィンガー端面
３０ ：磁極片回転子
３１ ：磁極片
３２Ａ、３３Ａ ：磁極片端面
３５ ：電磁鋼板
３５Ａ ：第１電磁鋼板
３５Ｂ ：第２電磁鋼板
３６、３６０ ：固定子側対向面
３７、３７０ ：回転子側対向面
４０ ：回転子
４２ ：回転子磁石
４２Ａ ：回転子磁石端面
３３１ ：第１磁極片端部
３５５Ａ、３５５Ｂ ：端部
３７７Ａ、３７７Ｂ ：端
Ｇ２ ：第２エアギャップ

Claims (12)

1. 固定子と、
   複数の回転子磁石を含む回転子と、
   前記固定子と前記回転子との間の径方向位置に設けられた複数の磁極片を含む磁極片回転子と、を備え、
   各々の前記磁極片は、軸方向の一方側を向く磁極片端面を有し、
   各々の前記回転子磁石は、前記一方側を向く回転子磁石端面を有し、
   前記磁極片端面の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面に対して前記軸方向の他方側に位置する関係、または、
   前記固定子のティースに設けられた固定子磁石を周方向の両側から挟んで保持する複数のフィンガーの各々が有する前記一方側を向くフィンガー端面が、前記ティースが有する前記一方側を向くティース端面に対して前記他方側に位置する関係、の少なくとも一方の関係が成立する
   磁気ギアード回転機械。
2. 前記固定子は、複数の前記固定子磁石を含み、
   各々の前記固定子磁石は、前記一方側を向く固定子磁石端面を有し、
   前記固定子磁石端面は、前記回転子磁石端面よりも前記他方側に位置する
   請求項１に記載の磁気ギアード回転機械。
3. 前記固定子磁石端面は、前記磁極片端面と同じ軸方向位置、または、前記磁極片端面と前記回転子磁石端面との間の軸方向位置に設けられる
   請求項２に記載の磁気ギアード回転機械。
4. 前記磁極片端面の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面に対して前記他方側に位置し、
   前記磁極片は、
   前記軸方向に延在し、前記固定子と対向する固定子側対向面と、
   前記軸方向に延在し、前記回転子と対向する回転子側対向面とを含み、
   前記固定子側対向面は、前記回転子側対向面よりも前記軸方向において長い
   請求項１に記載の磁気ギアード回転機械。
5. 各々の前記磁極片は、前記一方側の端部である第１磁極片端部を含み、
   前記第１磁極片端部は、前記固定子側の端部の径方向位置が揃うよう積層された複数枚の電磁鋼板を有し、
   前記複数枚の電磁鋼板は、
   前記回転子側対向面の一部を形成する第１電磁鋼板と、
   前記回転子側対向面よりも前記固定子側の径方向位置に設けられた第２電磁鋼板と、を有する
   請求項４に記載の磁気ギアード回転機械。
6. 前記固定子は、複数の前記固定子磁石を含み、
   各々の前記固定子磁石は、前記一方側を向く固定子磁石端面を有し、
   前記固定子磁石端面は、前記固定子側対向面の前記一方側の端と同じ軸方向位置、または、前記固定子側対向面の前記一方側の前記端と、前記回転子側対向面の前記一方側の端との間の軸方向位置に設けられる
   請求項４または５に記載の磁気ギアード回転機械。
7. 前記磁極片端面の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面に対して前記他方側に位置し、
   前記磁極片端面から前記回転子磁石端面までの軸方向距離は、前記回転子磁石の軸方向長さの０．５％以上、且つ、前記回転子磁石の前記軸方向長さの１０％以下である
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の磁気ギアード回転機械。
8. 前記磁極片端面の少なくとも一部が、前記回転子磁石端面に対して前記他方側に位置し、
   各々の前記磁極片は、エアギャップを隔てて前記回転子と対向し、
   前記磁極片端面から前記回転子磁石端面までの軸方向距離は、前記磁極片と前記回転子との対向距離の５０％以上、且つ、前記対向距離の１２００％以下である
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の磁気ギアード回転機械。
9. 前記フィンガー端面が、前記ティース端面に対して前記他方側に位置し、
   前記フィンガー端面から前記ティース端面までの軸方向距離は、前記ティースの軸方向長さの０．５％以上、且つ、前記ティースの前記軸方向長さの４％以下である
   請求項１乃至８の何れか１項に記載の磁気ギアード回転機械。
10. 前記フィンガー端面が、前記ティース端面に対して前記他方側に位置し、
    前記フィンガー端面から前記ティース端面までの軸方向距離は、前記ティースの先端の周方向長さの３％以上、且つ、前記周方向長さの２５％以下である
    請求項１乃至９の何れか１項に記載の磁気ギアード回転機械。
11. 原動機と、
    前記原動機からの入力によって駆動されて発電するように構成された磁気ギアード発電機としての、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の磁気ギアード回転機械と
    を備える発電システム。
12. 動力を出力するように構成された磁気ギアードモータとしての、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の磁気ギアード回転機械と、
    前記磁気ギアード回転機械から出力された前記動力によって駆動するように構成された駆動部と
    を備える駆動システム。
    
    

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