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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-28
(45)【発行日】2024-12-06
(54)【発明の名称】磁気ギアード回転機械、及び発電システム
(51)【国際特許分類】
H02K 1/28 20060101AFI20241129BHJP
H02K 7/10 20060101ALI20241129BHJP
【ＦＩ】
H02K1/28 Z
H02K7/10 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021047372
(22)【出願日】2021-03-22
(65)【公開番号】P2022146424
(43)【公開日】2022-10-05
【審査請求日】2023-07-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】池見 健
(72)【発明者】
【氏名】松下 崇俊
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 幹人
(72)【発明者】
【氏名】岡部 良次
【審査官】服部 俊樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０１９３６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１３４８１５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１３５０１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４９－０３３３０８（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ １／２８
Ｈ０２Ｋ １６／０２
Ｈ０２Ｋ ２１／１６
Ｈ０２Ｋ ７／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石を含む固定子と、前記周方向に並ぶように配置され、磁極数が前記複数の固定子磁石よりも少ない複数の回転子磁石を含む回転子と、
前記周方向に並ぶように配置さ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、
前記回転子と径方向にて対向する第１面と、
前記固定子と前記径方向にて対向し、周方向長さが、前記第１面の周方向長さよりも長い第２面と
を含み、
前記磁極片の径方向断面において前記磁極片の外側輪郭によって囲まれる領域の面積を、前記磁極片の前記径方向の長さ、および回転中心から前記磁極片の前記径方向における中点までの長さで除した値として規定される角度であるθ Ａ と、前記周方向に隣り合う２つの前記磁極片の各々について、前記回転中心を基準とした角度位置の正の差分値として規定される角度であるθ Ｂ との関係が、式（１）によって規定される
磁気ギアード回転機械。
θ Ａ ≦０．６７θ Ｂ ・・・式（１）
【請求項2】
前記磁極片回転子は、前記複数の磁極片と前記周方向に交互に配置される複数の非磁性ホルダを備え、各々の前記非磁性ホルダは、前記径方向の内側に向かうほど前記非磁性ホルダの周方向中点に近づく方向に延在するホルダ面を備え、
各々の前記磁極片は、
前記ホルダ面と対向して当接する第３面と、
前記周方向において前記第３面とは反対側にある第４面と
を含み、
前記第３面から前記第４面までの前記周方向の長さは、前記第２面の周方向長さよりも長い請求項１に記載の磁気ギアード回転機械。
【請求項3】
前記θＡと前記θＢとの関係が式（２）によって規定される請求項１に記載の磁気ギアード回転機械。θＡ≧０．５４θＢ ・・・式（２）
【請求項4】
周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石を含む固定子と、
前記周方向に並ぶように配置され、磁極数が前記複数の固定子磁石よりも少ない複数の回転子磁石を含む回転子と、
前記周方向に並ぶように配置さ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、
前記回転子と径方向にて対向する第１面と、
前記固定子と前記径方向にて対向し、周方向長さが、前記第１面の周方向長さよりも長い第２面と
を含み、
前記第１面の周方向長さであるＬ１と、前記第２面の周方向長さであるＬ２との関係が式（Ａ）によって規定される磁気ギアード回転機械。
０．７５Ｌ２＞Ｌ１ ・・・式（Ａ）
【請求項5】
前記磁極片回転子は、前記磁極片を軸方向に貫通するように設けられた軸方向孔の内側で前記軸方向に延在する連結バーを備え、前記軸方向孔の中心の径方向位置は、前記磁極片の前記径方向における中点よりも前記第２面側にある請求項１から４のいずれかに記載の磁気ギアード回転機械。
【請求項6】
前記磁極片回転子は、前記複数の磁極片の各々を前記周方向に挟む複数の非磁性ホルダを備え、各々の前記非磁性ホルダは、前記径方向の内側に向かうほど前記非磁性ホルダの周方向中点に近づく方向に延在するホルダ面を備え、
各々の前記磁極片は、
前記ホルダ面と対向して当接する第３面と、
前記周方向において前記第３面とは反対側にある第４面と
を含み、
前記第３面から前記第４面までの前記周方向の長さは、前記第２面の周方向長さよりも長く、
前記第１面と前記第２面のうち前記径方向の内側にある内側面から前記軸方向孔の中心までの径方向長さは、前記内側面とは反対側の外側面から前記第３面までの最大径方向長さよりも長い請求項５に記載の磁気ギアード回転機械。
【請求項7】
前記第１面は、前記回転子側に露出し、前記第２面は、前記固定子側に露出する
請求項１から６のいずれかに記載の磁気ギアード回転機械。
【請求項8】
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ための磁気ギアード発電機としての、請求項１から７のいずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁気ギアード回転機械、及び発電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
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に開示の磁気ギアード回転機械は、径方向外側から順に、コイルが設けられたステータ、軟磁性体である誘導磁極が設けられたアウターロータ、及び、永久磁石が設けられたインナーロータを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００８－１９３８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
磁気ギアード回転機械における伝達トルクが大きくなるには、ステータにステータ磁石が設けられることが好ましい。ステータ磁石が設けられる場合、磁気ギアード回転機械の稼働時におけるステータ磁石の磁石損失を低減する必要がある。しかしながら、上記文献には、ステータ磁石が設けられる構成の開示すらない。
【0005】
本開示は、固定子磁石における磁石損失を低減することができる磁気ギアード回転機械、及び発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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、
周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石を含む固定子と、
前記周方向に並ぶように配置され、磁極数が前記複数の固定子磁石よりも少ない複数の回転子磁石を含む回転子と、
前記周方向に並ぶように配置さ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、
前記回転子と径方向にて対向する第１面と、
前記固定子と前記径方向にて対向し、周方向長さが、前記第１面の周方向長さよりも長い第２面とを含む。
周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石を含む固定子と、
前記周方向に並ぶように配置され、磁極数が前記複数の固定子磁石よりも少ない複数の回転子磁石を含む回転子と、
前記周方向に並ぶように配置さ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、
前記回転子と径方向にて対向する第１面と、
前記固定子と前記径方向にて対向し、周方向長さが、前記第１面の周方向長さよりも長い第２面とを含む。
【0007】
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ための磁気ギアード発電機としての上記磁気ギアード回転機械と
を備える。
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ための磁気ギアード発電機としての上記磁気ギアード回転機械と
を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、固定子磁石における磁石損失を低減することができる磁気ギアード回転機械、及び発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】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。
【図1B】他の実施形態に係る磁気ギアード回転を示す概略図である。
【図2】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3】一実施形態に係る磁極片回転子の斜視図である。
【図4A】一実施形態に係る磁極片回転子の径方向断面図である。
【図4B】他の実施形態に係る磁極片回転子の径方向断面図である。
【図5】一実施形態に係る第１周長及び第２周長に応じた磁極片３２の鉄損を示すグラフである。
【図6】一実施形態に係る第１周長及び第２周長に応じた固定子磁石の磁石損失を示すグラフである。
【図7】一実施形態に係る磁極片回転子の形状に応じた磁気ギアード回転機械のトルクを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
（磁気ギアード回転機械の概要）
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３２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ための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、回転機械８を駆動するように構成される磁気ギアードモータ１０Ｂである。
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３２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ための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、回転機械８を駆動するように構成される磁気ギアードモータ１０Ｂである。
【0012】
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１の一部を構成する。発電システム１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１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１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、固定子磁石２２及び固定子巻線２４を含む固定子２０と、磁極片３２を含む磁極片回転子３０と、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、軸受Ｂ１を介して原動機２の回転シャフト３を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。磁極片回転子３０の磁極片３２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３２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドリング３４を含み、各々のエンドリング３４が回転シャフト３に連結される。回転子４０は、回転子磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドプレート４４を含む。各々のエンドプレート４４は、回転子４０が回転シャフト３及び磁極片回転子３０よりも高速で回転することを許容するように、軸受Ｂ２を介して回転シャフト３（又は回転シャフト３とともに回転する磁極片回転子３０）に取り付けられる。回転子４０は、磁極片３２及びエンドリング３４を含む磁極片回転子３０と回転シャフト３とによって囲まれる領域内に設けられる。
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。この場合、円筒状の回転シャフト３の径方向内側に、回転子４０、磁極片回転子３０及び固定子２０が配置される。
磁気ギアード発電機１０Ａは、固定子磁石２２及び固定子巻線２４を含む固定子２０と、磁極片３２を含む磁極片回転子３０と、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、軸受Ｂ１を介して原動機２の回転シャフト３を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。磁極片回転子３０の磁極片３２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３２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドリング３４を含み、各々のエンドリング３４が回転シャフト３に連結される。回転子４０は、回転子磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドプレート４４を含む。各々のエンドプレート４４は、回転子４０が回転シャフト３及び磁極片回転子３０よりも高速で回転することを許容するように、軸受Ｂ２を介して回転シャフト３（又は回転シャフト３とともに回転する磁極片回転子３０）に取り付けられる。回転子４０は、磁極片３２及びエンドリング３４を含む磁極片回転子３０と回転シャフト３とによって囲まれる領域内に設けられる。
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。この場合、円筒状の回転シャフト３の径方向内側に、回転子４０、磁極片回転子３０及び固定子２０が配置される。
【0013】
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３２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３２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３２の磁極数ＮＬは、固定子磁石２２の磁極数ＮＳよりも少ない。
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３２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３２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。
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３２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３２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３２の磁極数ＮＬは、固定子磁石２２の磁極数ＮＳよりも少ない。
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３２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３２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。
【0014】
図１Ｂに示す実施形態において、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、固定子磁石２２及び固定子巻線２４を含む固定子２０と、磁極片３２を含む磁極片回転子３０と、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、軸受Ｂ１を介して回転機械８の回転シャフト９を支持するハウジング２１の内部に固定される。磁極片回転子３０の磁極片３２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３２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドリング３４を含み、各々のエンドリング３４が回転シャフト９に連結される。回転子４０は、回転子磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドプレート４４を含む。各々のエンドプレート４４は、回転子４０が回転シャフト９及び磁極片回転子３０よりも高速で回転することを許容するように、軸受Ｂ２を介して回転シャフト９（又は回転シャフト９とともに回転する磁極片回転子３０）に取り付けられる。回転子４０は、磁極片３２及びエンドリング３４を含む磁極片回転子３０と回転シャフト９とによって囲まれる領域内に設けられる。
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。この場合、円筒状の回転シャフト９の径方向内側に、回転子４０、磁極片回転子３０及び固定子２０が配置される。
すなわち、磁気ギアードモータ１０Ｂは、固定子磁石２２及び固定子巻線２４を含む固定子２０と、磁極片３２を含む磁極片回転子３０と、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、軸受Ｂ１を介して回転機械８の回転シャフト９を支持するハウジング２１の内部に固定される。磁極片回転子３０の磁極片３２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３２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドリング３４を含み、各々のエンドリング３４が回転シャフト９に連結される。回転子４０は、回転子磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられるエンドプレート４４を含む。各々のエンドプレート４４は、回転子４０が回転シャフト９及び磁極片回転子３０よりも高速で回転することを許容するように、軸受Ｂ２を介して回転シャフト９（又は回転シャフト９とともに回転する磁極片回転子３０）に取り付けられる。回転子４０は、磁極片３２及びエンドリング３４を含む磁極片回転子３０と回転シャフト９とによって囲まれる領域内に設けられる。
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。この場合、円筒状の回転シャフト９の径方向内側に、回転子４０、磁極片回転子３０及び固定子２０が配置される。
【0015】
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。
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３２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３２では、面内方向に渦電流が発生し得る。磁極片３２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。
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３２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３２では、面内方向に渦電流が発生し得る。磁極片３２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。
【0016】
（磁気ギアード回転機械の内部構造）
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１０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に示すように、磁気ギアード回転機械１０の固定子２０は、周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石２２と固定子巻線２４とを含む。固定子磁石２２及び固定子巻線２４は、ステータコア２３に取り付けられる。
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１０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に示すように、磁気ギアード回転機械１０の固定子２０は、周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石２２と固定子巻線２４とを含む。固定子磁石２２及び固定子巻線２４は、ステータコア２３に取り付けられる。
【0017】
固定子磁石２２は、永久磁石により構成され、径方向において固定子巻線２４と磁極片回転子３０との間を軸方向に通過するように周方向に複数設けられる。本例の複数の固定子磁石２２は、周方向に交互に配置される磁極の異なる複数の固定子磁石２２Ｎ、２２Ｓによって構成される。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がステータコア２３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。
図２には、固定子磁石２２がステータコア２３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。
【0018】
固定子巻線２４は、ステータコア２３に設けられた複数のスロット２５内に設けられる。複数のスロット２５は周方向に複数設けられ、各々のスロット２５は軸方向に延在する。各々のスロット２５の軸方向両端は開放されており、ステータコア２３の軸方向の両端において、スロット２５に収まらない固定子巻線２４のコイルエンドがステータコア２３から突出してもよい。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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、軸受Ｂ２の取付け位置からロータコア４３に向かって径方向に沿って延在する環状プレートである。
【0022】
上記構成の固定子２０と回転子４０との間の径方向位置に設けられた磁極片回転子３０は、周方向に交互に並ぶように配置された複数の磁極片３２、及び、複数の磁極片３２を保持する少なくとも１つの非磁性ホルダ３９を含む。各々の磁極片３２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。非磁性ホルダ３９は、例えば樹脂材料によって形成される。
図２で例示される実施形態では、複数の非磁性ホルダ３９と複数の磁極片３２が周方向に交互に配置される。各々の磁極片３２は、第１エアギャップＧ１を隔てて回転子４０と対向し、且つ、第２エアギャップＧ２を隔てて固定子２０と対向する。
他の実施形態では、非磁性ホルダ３９が、複数の磁極片３２を保持してもよい（図４Ｂ参照）。この場合、非磁性ホルダ３９は周方向に延在してもよい。より具体的な一例として、非磁性ホルダ３９に設けられた複数の開口部の各々の内側で、複数の磁極片３２が軸方向に延在してもよく、各々の磁極片３２の外表面は非磁性ホルダ３９によって覆われてもよい。周方向に延在する非磁性ホルダ３９は１つであってもよい。この場合、１つの非磁性ホルダ３９が、磁極片回転子３０の全周に亘って周方向に連続的に延在する。あるいは、周方向に延在する非磁性ホルダ３９は複数であってもよい。この場合、複数の非磁性ホルダ３９が各々複数の磁極片３２を保持し、複数の非磁性ホルダ３９が、軸方向視で円環状を形成してもよい。いずれの実施形態であっても、各々の磁極片３２は、非磁性ホルダ３９の開口部の内側に配置される。従って、磁極片３２は、第１エアギャップＧ１と非磁性ホルダ３９の一部を隔てて回転子４０と対向し、且つ、第２エアギャップＧ２と非磁性ホルダ３９の他部を隔てて固定子２０と対向する。
図２で例示される実施形態では、複数の非磁性ホルダ３９と複数の磁極片３２が周方向に交互に配置される。各々の磁極片３２は、第１エアギャップＧ１を隔てて回転子４０と対向し、且つ、第２エアギャップＧ２を隔てて固定子２０と対向する。
他の実施形態では、非磁性ホルダ３９が、複数の磁極片３２を保持してもよい（図４Ｂ参照）。この場合、非磁性ホルダ３９は周方向に延在してもよい。より具体的な一例として、非磁性ホルダ３９に設けられた複数の開口部の各々の内側で、複数の磁極片３２が軸方向に延在してもよく、各々の磁極片３２の外表面は非磁性ホルダ３９によって覆われてもよい。周方向に延在する非磁性ホルダ３９は１つであってもよい。この場合、１つの非磁性ホルダ３９が、磁極片回転子３０の全周に亘って周方向に連続的に延在する。あるいは、周方向に延在する非磁性ホルダ３９は複数であってもよい。この場合、複数の非磁性ホルダ３９が各々複数の磁極片３２を保持し、複数の非磁性ホルダ３９が、軸方向視で円環状を形成してもよい。いずれの実施形態であっても、各々の磁極片３２は、非磁性ホルダ３９の開口部の内側に配置される。従って、磁極片３２は、第１エアギャップＧ１と非磁性ホルダ３９の一部を隔てて回転子４０と対向し、且つ、第２エアギャップＧ２と非磁性ホルダ３９の他部を隔てて固定子２０と対向する。
【0023】
続いて、図３を参照し、磁極片回転子３０の更なる構成の詳細を説明する。図３は、一実施形態に係る磁極片回転子３０の斜視図である。図３で例示される実施形態では、複数の磁極片３２と複数の非磁性ホルダ３９が周方向に交互に配置される。
図３に示すように、磁極片回転子３０の構成要素である複数の連結バー３６が、磁極片３２を軸方向に貫通するように設けられた軸方向孔８６の内側で軸方向に延在する。連結バー３６は、例えば、チタンまたはステンレス鋼などの非磁性材料によって形成される。また、複数の連結バー３６は、一対のエンドリング３４によって保持される。一対のエンドリング３４は、複数の磁極片３２と複数の非磁性ホルダ３９を挟んで軸方向の両側にそれぞれ位置する。なお、図３では、一対のエンドリング３４の一方を二点鎖線によって仮想的に図示する。
複数の連結バー３６が配置されることで、磁極片回転子３０は複数の磁極片３２の集合体を形成することができる。また、複数の連結バー３６が各々、複数の軸方向孔８６の内側で軸方向に延在することで、磁極片回転子３０の回転時に磁極片３２が遠心力によって径方向外側にずれるのを抑制できる。
他の実施形態では、磁極片回転子３０は、複数の連結バー３６を備えなくてもよい。この場合、磁極片３２には軸方向孔８６が形成されなくてもよい。このような実施形態であっても、磁極片回転子３０は複数の磁極片３２の集合体を形成することができる。
また、図３で例示される磁極片３２の軸方向視の形状は一例として６角形状である。別の実施形態では、磁極片３２の軸方向視の形状は、例えば、４角形状または８角形状などの多角形形状であってもよい。磁極片３２の軸方向視の形状に応じて、非磁性ホルダ３９の軸方向視の形状も変更されてよい。
図３に示すように、磁極片回転子３０の構成要素である複数の連結バー３６が、磁極片３２を軸方向に貫通するように設けられた軸方向孔８６の内側で軸方向に延在する。連結バー３６は、例えば、チタンまたはステンレス鋼などの非磁性材料によって形成される。また、複数の連結バー３６は、一対のエンドリング３４によって保持される。一対のエンドリング３４は、複数の磁極片３２と複数の非磁性ホルダ３９を挟んで軸方向の両側にそれぞれ位置する。なお、図３では、一対のエンドリング３４の一方を二点鎖線によって仮想的に図示する。
複数の連結バー３６が配置されることで、磁極片回転子３０は複数の磁極片３２の集合体を形成することができる。また、複数の連結バー３６が各々、複数の軸方向孔８６の内側で軸方向に延在することで、磁極片回転子３０の回転時に磁極片３２が遠心力によって径方向外側にずれるのを抑制できる。
他の実施形態では、磁極片回転子３０は、複数の連結バー３６を備えなくてもよい。この場合、磁極片３２には軸方向孔８６が形成されなくてもよい。このような実施形態であっても、磁極片回転子３０は複数の磁極片３２の集合体を形成することができる。
また、図３で例示される磁極片３２の軸方向視の形状は一例として６角形状である。別の実施形態では、磁極片３２の軸方向視の形状は、例えば、４角形状または８角形状などの多角形形状であってもよい。磁極片３２の軸方向視の形状に応じて、非磁性ホルダ３９の軸方向視の形状も変更されてよい。
【0024】
図４Ａ、図４Ｂを参照し、磁極片３２と非磁性ホルダ３９の更なる構成の詳細を説明する。図４Ａ、図４Ｂは、一実施形態に係る磁極片回転子３０Ａ、３０Ｂ（３０）の径方向断面図である。図４Ａ、図４Ｂでは図面を見やすくする都合、図示される構成要素にハッチングを施していない。
図４Ａ、図４Ｂに示すように、磁極片３２Ａ、３２Ｂ（３２）は、回転子磁石４２と径方向にて対向する第１面５１Ａ、５１Ｂ（５１）と、固定子磁石２２と径方向にて対向する第２面５２Ａ、５２Ｂ（５２）とを含む。一実施形態では、第２面５２の周方向における長さ（以下、第２周長ともいう）は、第１面５１の周方向における長さ（以下、第１周長ともいう）よりも長い。第１周長は寸法Ｌ１に該当し、第２周長は寸法Ｌ２に該当する。第２周長が第１周長よりも長いことで、固定子磁石２２における磁石損失を低減できる（詳細は後述する）。
磁極片３２Ａ、３２Ｂ（３２）において、第１周長（寸法Ｌ１）と第２周長（寸法Ｌ２）との関係は式（３）によって規定されてもよい。
０．２５Ｌ２＜Ｌ１＜０．７５Ｌ２ ・・・式（３）
Ｌ１が０．２５Ｌ２よりも大きいことで、回転子磁石４２から生じる径方向に流れる磁束の磁路が磁極片において確保される。また、０．７５Ｌ２がＬ１よりも大きいことで、第２周長を十分に長くできる。
図４Ａ、図４Ｂに示すように、磁極片３２Ａ、３２Ｂ（３２）は、回転子磁石４２と径方向にて対向する第１面５１Ａ、５１Ｂ（５１）と、固定子磁石２２と径方向にて対向する第２面５２Ａ、５２Ｂ（５２）とを含む。一実施形態では、第２面５２の周方向における長さ（以下、第２周長ともいう）は、第１面５１の周方向における長さ（以下、第１周長ともいう）よりも長い。第１周長は寸法Ｌ１に該当し、第２周長は寸法Ｌ２に該当する。第２周長が第１周長よりも長いことで、固定子磁石２２における磁石損失を低減できる（詳細は後述する）。
磁極片３２Ａ、３２Ｂ（３２）において、第１周長（寸法Ｌ１）と第２周長（寸法Ｌ２）との関係は式（３）によって規定されてもよい。
０．２５Ｌ２＜Ｌ１＜０．７５Ｌ２ ・・・式（３）
Ｌ１が０．２５Ｌ２よりも大きいことで、回転子磁石４２から生じる径方向に流れる磁束の磁路が磁極片において確保される。また、０．７５Ｌ２がＬ１よりも大きいことで、第２周長を十分に長くできる。
【0025】
また、図４Ａ、図４Ｂで例示されるように、磁極片３２Ａ、３２Ｂ（３２）の周方向長さは、径方向位置に応じて変化する。この周方向の長さの平均値を求めるためには、磁極片３２の径方向断面において、磁極片３２の外側輪郭６０によって囲まれる領域の面積（Ｓとする）を、磁極片３２の径方向長さ（寸法Ｌｒ）で割ればよい。なお、外側輪郭６０の内側に磁極片３２を軸方向に貫通する孔（例えば軸方向孔８６）が設けられる実施形態では（図４Ａ参照）、該孔の面積も上記の面積（Ｓ）に含まれる。該孔が磁極片３２の径方向の一端面または周方向の一端面に開口する場合も同様である。
周方向長さの平均値（＝Ｓ／Ｌｒ）を、磁極片３２の回転中心Ｏから磁極片３２の径方向における中点Ｃｒまでの長さ（寸法Ｌｓ）で割ることで得られる角度（θＡ）は、磁極片３２の周方向長さの平均値と相関する値として扱うことができる。まとめると、θＡは、以下の式（４）によって規定される。以下ではθＡを磁極片平均角度という場合がある。
θＡ＝Ｓ／（Ｌｒ×Ｌｓ） ・・・式（４）
式（４）から判る通り、磁極片平均角度（θＡ）は、磁極片３２の径方向断面において外側輪郭６０によって囲まれる領域の面積（Ｓ）を、磁極片の径方向の長さ（Ｌｒ）、および回転中心Ｏから磁極片３２の径方向における中点までの長さ（Ｌｒ）で除した値である。
さらに、周方向に隣り合う２つの磁極片３２の各々について、回転中心Ｏを基準とした角度位置の正の差分値として規定される角度をθＢ（寸法θＢ）とする。以下では、θＢを差分角度という場合がある。
磁極片３２Ａ、３２Ｂでは、磁極片平均角度（θＡ）と差分角度（θＢ）との関係が、式（１）によって規定されてもよい。
θＡ≦０．６７θＢ ・・・式（１）
また、磁極片平均角度（θＡ）と差分角度（θＢ）との関係が、式（２）によって規定されてもよい。
θＡ≧０．５４θＢ ・・・式（２）
後述するように、式（１）または式（２）の少なくとも一方が成立することにより、磁気ギアード回転機械１０の高い伝達トルクが実現する。また、式（２）が成立する代わりに、式（５）が成立してもよい。
θＡ≧０．４θＢ ・・・式（５）
磁気ギアード回転機械１０として、磁気ギアードモータ１０Ｂが採用された他の実施形態では、式（２）または式（５）が成立する代わりに、式（６）が成立してもよい。
θＡ＞０．２θＢ ・・・式（６）
後述するように、θＡが０．２θＢ以下になると、磁気ギアード回転機械１０の負荷トルクが最大伝達トルクを超えてしまうので、磁気ギアード回転機械１０の脱調を回避するために式（６）が成立する必要がある。
周方向長さの平均値（＝Ｓ／Ｌｒ）を、磁極片３２の回転中心Ｏから磁極片３２の径方向における中点Ｃｒまでの長さ（寸法Ｌｓ）で割ることで得られる角度（θＡ）は、磁極片３２の周方向長さの平均値と相関する値として扱うことができる。まとめると、θＡは、以下の式（４）によって規定される。以下ではθＡを磁極片平均角度という場合がある。
θＡ＝Ｓ／（Ｌｒ×Ｌｓ） ・・・式（４）
式（４）から判る通り、磁極片平均角度（θＡ）は、磁極片３２の径方向断面において外側輪郭６０によって囲まれる領域の面積（Ｓ）を、磁極片の径方向の長さ（Ｌｒ）、および回転中心Ｏから磁極片３２の径方向における中点までの長さ（Ｌｒ）で除した値である。
さらに、周方向に隣り合う２つの磁極片３２の各々について、回転中心Ｏを基準とした角度位置の正の差分値として規定される角度をθＢ（寸法θＢ）とする。以下では、θＢを差分角度という場合がある。
磁極片３２Ａ、３２Ｂでは、磁極片平均角度（θＡ）と差分角度（θＢ）との関係が、式（１）によって規定されてもよい。
θＡ≦０．６７θＢ ・・・式（１）
また、磁極片平均角度（θＡ）と差分角度（θＢ）との関係が、式（２）によって規定されてもよい。
θＡ≧０．５４θＢ ・・・式（２）
後述するように、式（１）または式（２）の少なくとも一方が成立することにより、磁気ギアード回転機械１０の高い伝達トルクが実現する。また、式（２）が成立する代わりに、式（５）が成立してもよい。
θＡ≧０．４θＢ ・・・式（５）
磁気ギアード回転機械１０として、磁気ギアードモータ１０Ｂが採用された他の実施形態では、式（２）または式（５）が成立する代わりに、式（６）が成立してもよい。
θＡ＞０．２θＢ ・・・式（６）
後述するように、θＡが０．２θＢ以下になると、磁気ギアード回転機械１０の負荷トルクが最大伝達トルクを超えてしまうので、磁気ギアード回転機械１０の脱調を回避するために式（６）が成立する必要がある。
【0026】
図４Ａに示すように、磁極片回転子３０Ａ（３０）は、複数の磁極片３２Ａ（３２）の各々を周方向に挟む複数の非磁性ホルダ３９Ａ（３９）を備える。
各々の非磁性ホルダ３９Ａ（３９）は、径方向の内側に向かうほど非磁性ホルダ３９の周方向の中点に近づく方向に延在するホルダ面３７を含み、磁極片３２Ａ（３２）は、ホルダ面３７と対向して当接する第３面５３を含んでもよい。ホルダ面３７が径方向に対して上述のように傾斜し、且つ第３面５３がホルダ面３７に対向して当接するので、磁極片回転子３０の回転時に磁極片３２が遠心力によって非磁性ホルダ３９Ａから外れるのを抑制できる。
また、非磁性ホルダ３９Ａ（３９）は、周方向において第３面と反対側にある第４面５４を含んでもよい。第４面５４は、別の非磁性ホルダ３９Ａと対向して当接する。第４面５４は、径方向の内側に向かうほど、別の非磁性ホルダ３９Ａの周方向の中点に近づくように延在してもよい。径方向に対してこのように傾斜する第４面５４が、別の非磁性ホルダ３９に対向して当接することで、磁極片回転子３０の回転時に磁極片３２が遠心力によって非磁性ホルダ３９Ａから外れるのをさらに抑制できる。
第３面５３から第４面５４までの周方向長さ（寸法Ｌｃ）は、第２周長（寸法Ｌ２）よりも長い。これにより、固定子２０側の磁極片３２Ａの大きさが確保される。よって、磁極片３２Ａ内部で形成される磁束の磁路が整い易い。また、磁気ギアード回転機械１０が磁気ギアードモータ１０Ｂである実施形態においては、上記の寸法関係によって、固定子磁石２２から生じる周方向を流れる磁束の磁路が磁極片３２Ａにおいて適正に変調され、磁気ギアードモータ１０Ｂの出力トルクの低下を抑制できる。
なお、他の実施形態では、第４面５４は、径方向と平行に延在してもよい。この場合、第４面５４は、第１面５１と第２面５２の各々に接続される。
各々の非磁性ホルダ３９Ａ（３９）は、径方向の内側に向かうほど非磁性ホルダ３９の周方向の中点に近づく方向に延在するホルダ面３７を含み、磁極片３２Ａ（３２）は、ホルダ面３７と対向して当接する第３面５３を含んでもよい。ホルダ面３７が径方向に対して上述のように傾斜し、且つ第３面５３がホルダ面３７に対向して当接するので、磁極片回転子３０の回転時に磁極片３２が遠心力によって非磁性ホルダ３９Ａから外れるのを抑制できる。
また、非磁性ホルダ３９Ａ（３９）は、周方向において第３面と反対側にある第４面５４を含んでもよい。第４面５４は、別の非磁性ホルダ３９Ａと対向して当接する。第４面５４は、径方向の内側に向かうほど、別の非磁性ホルダ３９Ａの周方向の中点に近づくように延在してもよい。径方向に対してこのように傾斜する第４面５４が、別の非磁性ホルダ３９に対向して当接することで、磁極片回転子３０の回転時に磁極片３２が遠心力によって非磁性ホルダ３９Ａから外れるのをさらに抑制できる。
第３面５３から第４面５４までの周方向長さ（寸法Ｌｃ）は、第２周長（寸法Ｌ２）よりも長い。これにより、固定子２０側の磁極片３２Ａの大きさが確保される。よって、磁極片３２Ａ内部で形成される磁束の磁路が整い易い。また、磁気ギアード回転機械１０が磁気ギアードモータ１０Ｂである実施形態においては、上記の寸法関係によって、固定子磁石２２から生じる周方向を流れる磁束の磁路が磁極片３２Ａにおいて適正に変調され、磁気ギアードモータ１０Ｂの出力トルクの低下を抑制できる。
なお、他の実施形態では、第４面５４は、径方向と平行に延在してもよい。この場合、第４面５４は、第１面５１と第２面５２の各々に接続される。
【0027】
図４Ａで示すように、非磁性ホルダ３９Ａ（３９）は、第３面５３に接続される第５面５５と、第４面５４に接続される第６面５６を含んでもよい。第６面５６は周方向において第５面５５と反対側にある。第５面５５と第６面５６はいずれも、径方向の内側に向かうほど、磁極片３２Ａの周方向の中点に近づく方向に延在する。別の実施形態では、第５面５５と第６面５６の少なくとも一方は、径方向と平行に延在してもよい。
磁極片３２Ａのうちで、第３面５３と第５面５５との接続位置に形成される角部と、第４面５４と第６面５６との接続位置に形成される角部は、いずれも尖っている。別の実施形態では、２つの角部の少なくとも一方は、丸みを帯びてもよい。
磁極片３２Ａのうちで、第３面５３と第５面５５との接続位置に形成される角部と、第４面５４と第６面５６との接続位置に形成される角部は、いずれも尖っている。別の実施形態では、２つの角部の少なくとも一方は、丸みを帯びてもよい。
【0028】
図４Ａに示すように、非磁性ホルダ３９Ａ（３９）は、回転子４０と第１エアギャップＧ１を隔てて径方向にて対向する第１ホルダ周面１１と、固定子２０と第２エアギャップＧ２を隔てて径方向にて対向する第２ホルダ周面１２とを備えてもよい。第１ホルダ周面１１は、非磁性ホルダ３９Ａのうちで径方向の一方側の端面である。第２ホルダ周面１２は、非磁性ホルダ３９Ａのうちで第１ホルダ周面１１とは反対側に位置する端面である。
図４Ａで例示される実施形態では、第１ホルダ周面１１は非磁性ホルダ３９Ａの内周面であり、第２ホルダ周面１２は非磁性ホルダ３９Ａの外周面である。
なお、径方向外側から順に回転子４０、磁極片回転子３０、及び固定子２０が配置される既述の構造が採用された別の実施形態では、第１ホルダ周面１１は磁極片３２Ａの外周面であり、第２ホルダ周面１２は磁極片３２Ａの内周面である。
図４Ａで例示される実施形態では、第１ホルダ周面１１は非磁性ホルダ３９Ａの内周面であり、第２ホルダ周面１２は非磁性ホルダ３９Ａの外周面である。
なお、径方向外側から順に回転子４０、磁極片回転子３０、及び固定子２０が配置される既述の構造が採用された別の実施形態では、第１ホルダ周面１１は磁極片３２Ａの外周面であり、第２ホルダ周面１２は磁極片３２Ａの内周面である。
【0029】
図４Ａで示すように、磁極片３２Ａ（３２）は、上述の軸方向孔８６を備えてもよい。この場合、軸方向孔８６の中心８６Ｃの径方向位置は、磁極片３２Ａ（３２）の径方向における中点Ｃｒよりも第２面５２Ａ（５２）側にある。
第２周長が第１周長よりも長いので、固定子磁石２２に近い位置でより多くの磁極片３２が配置される傾向にある。この点、軸方向孔８６の中心８６Ｃの径方向位置が、磁極片３２Ａ（３２）の径方向における中点Ｃｒよりも第２面５２Ａ側にあることで、固定子磁石２２に近い位置にある磁極片３２の量が低減する。これにより、磁極片３２Ａの径方向における中点Ｃｒに対して回転子磁石４２側と固定子磁石２２側とにおいて、磁極片３２Ａの配置量が均等化される。
また、軸方向孔８６が設けられる実施形態において、第３面５３から第４面５４までの周方向長さ（寸法Ｌｃ）が第２周長（寸法Ｌ２）よりも長い場合、磁極片３２Ａを通過する磁束の磁路が軸方向孔８６の近くで周方向に狭まることが抑制される。これにより、磁気ギアード回転機械１０が磁気ギアードモータ１０Ｂである実施形態においては、固定子磁石２２から生じる周方向を流れる磁束の磁路が磁極片３２Ａにおいて適正に変調され、出力トルクの低下を抑制できる。
また、第１面５１Ａと第２面５２Ａのうち径方向内側にある面である内側面５７から、軸方向孔８６の中心８６Ｃまでの径方向長さは、寸法Ｍｉに該当する。第１面５１Ａと第２面５２Ａのうち内側面５７とは反対側にある面である外側面５８から第３面５３までの最大径方向長さは、寸法Ｍｗに該当する。図４Ａで例示される実施形態では、内側面５７は第１面５１Ａであり、外側面５８は第２面５２Ｂである。寸法Ｍｉは寸法Ｍｗよりも長い。上述のように第３面５３から第４面５４までの周方向長さ（寸法Ｌｃ）が第２周長（寸法Ｌ２）よりも長いので、第３面５３と第４面５４との間にはより多くの磁極片３２が配置される傾向にある。この点、寸法Ｍｉが寸法Ｍｗよりも長いので、軸方向孔８６の径方向位置は、第３面５３と第４面５４との間にある領域の近くに配置される。これにより、第３面５３と第４面５４との間にある磁極片３２の量が低減する。従って、磁極片３２の径方向における中点Ｃｒに対して回転子磁石４２側と固定子磁石２２側とにおいて、磁極片３２Ａの配置量が均等化される。よって、磁極片３２Ａの内部で形成される磁路は整い易い。
なお、径方向外側から順に回転子４０、磁極片回転子３０、及び固定子２０が配置される既述の構造が採用された別の実施形態では、内側面５７は第２面５２Ａであり、外側面５８は第１面５１Ａである。この実施形態においても、内側面５７から軸方向孔８６の中心８６Ｃまでの径方向長さが、外側面５８から第３面５３までの最大径方向長さよりも長くてもよい。
第２周長が第１周長よりも長いので、固定子磁石２２に近い位置でより多くの磁極片３２が配置される傾向にある。この点、軸方向孔８６の中心８６Ｃの径方向位置が、磁極片３２Ａ（３２）の径方向における中点Ｃｒよりも第２面５２Ａ側にあることで、固定子磁石２２に近い位置にある磁極片３２の量が低減する。これにより、磁極片３２Ａの径方向における中点Ｃｒに対して回転子磁石４２側と固定子磁石２２側とにおいて、磁極片３２Ａの配置量が均等化される。
また、軸方向孔８６が設けられる実施形態において、第３面５３から第４面５４までの周方向長さ（寸法Ｌｃ）が第２周長（寸法Ｌ２）よりも長い場合、磁極片３２Ａを通過する磁束の磁路が軸方向孔８６の近くで周方向に狭まることが抑制される。これにより、磁気ギアード回転機械１０が磁気ギアードモータ１０Ｂである実施形態においては、固定子磁石２２から生じる周方向を流れる磁束の磁路が磁極片３２Ａにおいて適正に変調され、出力トルクの低下を抑制できる。
また、第１面５１Ａと第２面５２Ａのうち径方向内側にある面である内側面５７から、軸方向孔８６の中心８６Ｃまでの径方向長さは、寸法Ｍｉに該当する。第１面５１Ａと第２面５２Ａのうち内側面５７とは反対側にある面である外側面５８から第３面５３までの最大径方向長さは、寸法Ｍｗに該当する。図４Ａで例示される実施形態では、内側面５７は第１面５１Ａであり、外側面５８は第２面５２Ｂである。寸法Ｍｉは寸法Ｍｗよりも長い。上述のように第３面５３から第４面５４までの周方向長さ（寸法Ｌｃ）が第２周長（寸法Ｌ２）よりも長いので、第３面５３と第４面５４との間にはより多くの磁極片３２が配置される傾向にある。この点、寸法Ｍｉが寸法Ｍｗよりも長いので、軸方向孔８６の径方向位置は、第３面５３と第４面５４との間にある領域の近くに配置される。これにより、第３面５３と第４面５４との間にある磁極片３２の量が低減する。従って、磁極片３２の径方向における中点Ｃｒに対して回転子磁石４２側と固定子磁石２２側とにおいて、磁極片３２Ａの配置量が均等化される。よって、磁極片３２Ａの内部で形成される磁路は整い易い。
なお、径方向外側から順に回転子４０、磁極片回転子３０、及び固定子２０が配置される既述の構造が採用された別の実施形態では、内側面５７は第２面５２Ａであり、外側面５８は第１面５１Ａである。この実施形態においても、内側面５７から軸方向孔８６の中心８６Ｃまでの径方向長さが、外側面５８から第３面５３までの最大径方向長さよりも長くてもよい。
【0030】
図４Ａで示すように、第１面５１Ａ（５１）は、非磁性ホルダ３９Ａ（３９）の第１ホルダ周面１１と同じ径方向位置に配置され、第２面５２Ａ（５２）は、第２ホルダ周面１２と同じ径方向位置に配置されてもよい。なお、第１面５１Ａと第１ホルダ周面１１とが、例えば製造誤差などにより、径方向において互いにずれる場合であっても、第１面５１Ａと第１ホルダ周面１１とは実質的に同じ径方向位置に配置されている。第２面５２Ａと第２ホルダ周面１２とが、例えば製造誤差などにより、径方向において互いにずれる場合も同様である。
さらに、第１面５１Ａ（５１）は回転子４０側に露出し、第２面５２Ａ（５２）は固定子２０側に露出してもよい。より具体的な一例として、第１面５１は回転子磁石４２と第１エアギャップＧ１を隔てて対向し、第２面５２は固定子磁石２２と第２エアギャップＧ２を隔てて対向してもよい。第１面５１と第２面５２がいずれも露出することによって、磁極片３２による磁束の変調効果を増大させることができる。
なお、他の実施形態では、磁極片３２Ａと非磁性ホルダ３９Ａは、他の部品によって覆われてもよい。この場合、第１面５１Ａまたは第２面５２Ａの少なくとも一方は露出しなくてもよく、同様に、第１ホルダ周面１１または第２ホルダ周面１２の少なくとも一方は露出しなくてもよい。例えば、第２面５２Ａと第２ホルダ周面１２はいずれも、他の部品と第２エアギャップＧ２とを隔てて固定子２０に対向してもよい。
さらに、第１面５１Ａ（５１）は回転子４０側に露出し、第２面５２Ａ（５２）は固定子２０側に露出してもよい。より具体的な一例として、第１面５１は回転子磁石４２と第１エアギャップＧ１を隔てて対向し、第２面５２は固定子磁石２２と第２エアギャップＧ２を隔てて対向してもよい。第１面５１と第２面５２がいずれも露出することによって、磁極片３２による磁束の変調効果を増大させることができる。
なお、他の実施形態では、磁極片３２Ａと非磁性ホルダ３９Ａは、他の部品によって覆われてもよい。この場合、第１面５１Ａまたは第２面５２Ａの少なくとも一方は露出しなくてもよく、同様に、第１ホルダ周面１１または第２ホルダ周面１２の少なくとも一方は露出しなくてもよい。例えば、第２面５２Ａと第２ホルダ周面１２はいずれも、他の部品と第２エアギャップＧ２とを隔てて固定子２０に対向してもよい。
【0031】
図４Ｂで示すように、磁極片回転子３０Ｂ（３０）は、複数の磁極片３２Ｂ（３２）を保持する単一の非磁性ホルダ３９Ｂ（３９）を含む。非磁性ホルダ３９Ｂは周方向に延在する。
この場合、第１面５１Ｂ（５１）と第２面５２Ｂ（５２）は、単一の非磁性ホルダ３９Ｂ（３９）によって覆われる。より具体的には一例として、第１面５１Ｂは、非磁性ホルダ３９と第１エアギャップＧ１を隔てて、回転子磁石４２と対向し、第２面５２Ｂ（５２）は、非磁性ホルダ３９と第２エアギャップＧ２を隔てて回転子磁石４２と対向する。
図４Ｂで示すように、各々の磁極片３２Ｂの軸方向視の形状は台形状である。
別の実施形態では、各々の磁極片３２Ｂ（３２）に、軸方向孔８６（図４Ａ参照）が設けられ、軸方向孔８６の内側で連結バー３６が軸方向に延在してもよい。
この場合、第１面５１Ｂ（５１）と第２面５２Ｂ（５２）は、単一の非磁性ホルダ３９Ｂ（３９）によって覆われる。より具体的には一例として、第１面５１Ｂは、非磁性ホルダ３９と第１エアギャップＧ１を隔てて、回転子磁石４２と対向し、第２面５２Ｂ（５２）は、非磁性ホルダ３９と第２エアギャップＧ２を隔てて回転子磁石４２と対向する。
図４Ｂで示すように、各々の磁極片３２Ｂの軸方向視の形状は台形状である。
別の実施形態では、各々の磁極片３２Ｂ（３２）に、軸方向孔８６（図４Ａ参照）が設けられ、軸方向孔８６の内側で連結バー３６が軸方向に延在してもよい。
【0032】
図５及び図６を参照し、磁極片３２の形状と、磁極片３２の鉄損及び固定子磁石２２の磁石損失の関係を説明する。
図５は、一実施形態に係る第１周長及び第２周長に応じた磁極片３２の鉄損を示すグラフである。磁極片３２の鉄損（Pole piece iron losses）は、磁極片３２のヒステリシス損失と渦電流損失を含む。
図６は、一実施形態に係る第１周長及び第２周長に応じた固定子磁石２２の磁石損失を示すグラフである。固定子磁石２２の磁石損失（Stator magnet losses）は渦電流損失を含む。
図５と図６は一例として、磁極片回転子３０Ｂ（図４Ｂ参照）が磁気ギアードモータ１０Ｂ（図１Ｂ参照）に適用されたときのシミュレーションデータである。図５、図６のグラフでは、横軸が第１周長（寸法Ｌ１）を示し、第２周長（寸法Ｌ２）に応じてシミュレーションデータがプロットされている。また、グラフの縦方向における１目盛りあたりの損失量は、図５と図６とにおいて同じである。
図５は、一実施形態に係る第１周長及び第２周長に応じた磁極片３２の鉄損を示すグラフである。磁極片３２の鉄損（Pole piece iron losses）は、磁極片３２のヒステリシス損失と渦電流損失を含む。
図６は、一実施形態に係る第１周長及び第２周長に応じた固定子磁石２２の磁石損失を示すグラフである。固定子磁石２２の磁石損失（Stator magnet losses）は渦電流損失を含む。
図５と図６は一例として、磁極片回転子３０Ｂ（図４Ｂ参照）が磁気ギアードモータ１０Ｂ（図１Ｂ参照）に適用されたときのシミュレーションデータである。図５、図６のグラフでは、横軸が第１周長（寸法Ｌ１）を示し、第２周長（寸法Ｌ２）に応じてシミュレーションデータがプロットされている。また、グラフの縦方向における１目盛りあたりの損失量は、図５と図６とにおいて同じである。
【0033】
図５に示すように、第１周長と第２周長が各々短いほど、磁極片３２Ｂの鉄損は低減することが判る。これは、磁束の通過対象である磁極片３２Ｂ自体が小さくなることで、漏れ磁束Ｌｆ（図１Ａ、図１Ｂ参照）が低減し、電磁鋼板３５を流れる渦電流が低減することが理由であると推定される。
図６に示すように、第１周長の長短は、固定子磁石２２の磁石損失に殆ど影響を与えないことが判る。一方、第２周長が長いほど固定子磁石２２の磁石損失は低減することが判った。これは、第２周長が長いほど、磁極片回転子３０の回転時に特定の磁極片３２Ｂが特定の固定子磁石２２と対向している時間が長くなり、固定子磁石２２を通過する磁束の単位時間当たりの変化量が抑制されたためだと推定される。
なお、上記で推定した理由に基づけば、磁極片回転子３０Ｂの代わりに磁極片回転子３０Ａ（図４Ａ参照）が設けられた磁気ギアードモータ１０Ｂにおいても、図５、図６と同様の結果が得られることが了解される。また、磁気ギアード発電機１０Ａと磁気ギアードモータ１０Ｂとの間で共通の構成が採用されていることを踏まえれば、磁極片回転子３０Ｂが設けられた磁気ギアード発電機１０Ａ（図１Ａ参照）においても、図５、図６と同様の結果が得られることが了解される。
図６に示すように、第１周長の長短は、固定子磁石２２の磁石損失に殆ど影響を与えないことが判る。一方、第２周長が長いほど固定子磁石２２の磁石損失は低減することが判った。これは、第２周長が長いほど、磁極片回転子３０の回転時に特定の磁極片３２Ｂが特定の固定子磁石２２と対向している時間が長くなり、固定子磁石２２を通過する磁束の単位時間当たりの変化量が抑制されたためだと推定される。
なお、上記で推定した理由に基づけば、磁極片回転子３０Ｂの代わりに磁極片回転子３０Ａ（図４Ａ参照）が設けられた磁気ギアードモータ１０Ｂにおいても、図５、図６と同様の結果が得られることが了解される。また、磁気ギアード発電機１０Ａと磁気ギアードモータ１０Ｂとの間で共通の構成が採用されていることを踏まえれば、磁極片回転子３０Ｂが設けられた磁気ギアード発電機１０Ａ（図１Ａ参照）においても、図５、図６と同様の結果が得られることが了解される。
【0034】
図５、図６の結果から判る通り、磁極片３２の鉄損の増減傾向と固定子磁石２２の磁石損失の増減傾向は、第２周長の長短に応じて互いに反対である。即ち、第２周長が短いほど、磁極片３２の鉄損は低減し、固定子磁石２２の磁石損失は増大する。一方、第２周長が長いほど、磁極片３２の鉄損は増大し、固定子磁石２２の磁石損失は低減する。
磁気ギアード回転機械１０の効率的な稼働を実現するには、固定子磁石２２の磁石損失を磁極片３２の鉄損よりも重視して、第２周長を長くする方が好ましいと発明者らは考える。なぜなら、固定子磁石２２を含む固定子２０には、固定子巻線２４が設けられており、固定子巻線２４の通電に伴い固定子磁石２２の温度は上昇し易い傾向を有するからである。固定子磁石２２が温度上昇すると、固定子磁石２２は減磁され、磁極片回転子３０の回転は阻害される（例えば、磁気ギアードモータ１０Ｂでは、出力トルクが低減する）。
特に固定子磁石２２が希土類磁石である実施形態では、固定子磁石２２が例えばネオジウム磁石である実施形態に比べ、固定子磁石２２の減磁が著しい。この点、第２周長が長いことで、固定子磁石２２の磁石損失が抑制される結果、固定子磁石２２の温度上昇が抑制される。これにより、磁気ギアード回転機械１０の稼働時における効率低下は抑制される。
磁気ギアード回転機械１０の効率的な稼働を実現するには、固定子磁石２２の磁石損失を磁極片３２の鉄損よりも重視して、第２周長を長くする方が好ましいと発明者らは考える。なぜなら、固定子磁石２２を含む固定子２０には、固定子巻線２４が設けられており、固定子巻線２４の通電に伴い固定子磁石２２の温度は上昇し易い傾向を有するからである。固定子磁石２２が温度上昇すると、固定子磁石２２は減磁され、磁極片回転子３０の回転は阻害される（例えば、磁気ギアードモータ１０Ｂでは、出力トルクが低減する）。
特に固定子磁石２２が希土類磁石である実施形態では、固定子磁石２２が例えばネオジウム磁石である実施形態に比べ、固定子磁石２２の減磁が著しい。この点、第２周長が長いことで、固定子磁石２２の磁石損失が抑制される結果、固定子磁石２２の温度上昇が抑制される。これにより、磁気ギアード回転機械１０の稼働時における効率低下は抑制される。
【0035】
図７を参照し、磁極片回転子３０の形状と磁気ギアード回転機械１０におけるトルクの関係を説明する。
図７は、一実施形態に係る磁極片回転子３０の形状に応じた磁気ギアード回転機械１０のトルクを示すグラフである。該グラフは一例として、磁極片回転子３０Ｂ（図４Ｂ参照）が磁気ギアードモータ１０Ｂ（図１Ｂ）に適用されたときのシミュレーションに基づくデータを示す。
図７は、差分角度（θＢ）に対する磁極片平均角度（θＡ）の比（θＡ／θＢ）と、磁気ギアードモータ１０Ｂの最大伝達トルク（Max. pull out torque）及び定格トルク(Rated torque)との関係を示すグラフである。最大伝達トルクは、磁気ギアードモータ１０Ｂの回転子４０から磁極片３２へと伝達される磁気的なトルクの最大値である。定格トルクは、磁気ギアード回転機械１０が定格運転をするときに求められる出力トルクである。この定格トルクが最大伝達トルクを上回ると、磁気ギアードモータ１０Ｂにおける負荷トルクが最大伝達トルクを超えるため、脱調が生じる。
図７は、一実施形態に係る磁極片回転子３０の形状に応じた磁気ギアード回転機械１０のトルクを示すグラフである。該グラフは一例として、磁極片回転子３０Ｂ（図４Ｂ参照）が磁気ギアードモータ１０Ｂ（図１Ｂ）に適用されたときのシミュレーションに基づくデータを示す。
図７は、差分角度（θＢ）に対する磁極片平均角度（θＡ）の比（θＡ／θＢ）と、磁気ギアードモータ１０Ｂの最大伝達トルク（Max. pull out torque）及び定格トルク(Rated torque)との関係を示すグラフである。最大伝達トルクは、磁気ギアードモータ１０Ｂの回転子４０から磁極片３２へと伝達される磁気的なトルクの最大値である。定格トルクは、磁気ギアード回転機械１０が定格運転をするときに求められる出力トルクである。この定格トルクが最大伝達トルクを上回ると、磁気ギアードモータ１０Ｂにおける負荷トルクが最大伝達トルクを超えるため、脱調が生じる。
【0036】
図７から判るように、θＡ／θＢが０．６７以下である場合に、高い水準の最大伝達トルクが達成されることが判った。従って、上述の式（１）が成立すれば、磁気ギアードモータ１０Ｂにおいて高い水準の伝達トルクが確保されることが了解される。
また、θＡ／θＢが０．４以上である場合、θＡ／θＢが０．６７であるときの最大伝達トルクと同等またはそれ以上の最大伝達トルクが達成されることが判った。従って、上述の式（５）が成立すれば、磁気ギアードモータ１０Ｂにおいて高い水準の伝達トルクが確保されることが了解される。
さらに、θＡ／θＢが０．５３である場合には、最大伝達トルクが最大になることが判った。従って、上述の式（２）が成立すれば、磁気ギアードモータ１０Ｂの伝達トルクが高水準で達成されることが了解される。
なお、磁極片回転子３０Ｂに代えて磁極片回転子３０Ａが磁気ギアードモータ１０Ｂに適用されたときも同様のデータが得られると予想される。なぜなら、磁気ギアードモータ１０Ｂの出力トルクの高低は、複数の固定子磁石２２から生じる磁束が、磁極片３２のうち固定子２０側の部位をどれだけ流れるかに応じて主に決まるからである。つまり、連結バー３６が挿入されている軸方向孔８６が設けられた磁極片回転子３０Ａにおいても、図７と同様のデータが取得されることが了解される。
また、磁気ギアードモータ１０Ｂと共通の構成を有する磁気ギアード発電機１０Ａにおいても、図７と同様のデータが得られると予想される。
また、θＡ／θＢが０．４以上である場合、θＡ／θＢが０．６７であるときの最大伝達トルクと同等またはそれ以上の最大伝達トルクが達成されることが判った。従って、上述の式（５）が成立すれば、磁気ギアードモータ１０Ｂにおいて高い水準の伝達トルクが確保されることが了解される。
さらに、θＡ／θＢが０．５３である場合には、最大伝達トルクが最大になることが判った。従って、上述の式（２）が成立すれば、磁気ギアードモータ１０Ｂの伝達トルクが高水準で達成されることが了解される。
なお、磁極片回転子３０Ｂに代えて磁極片回転子３０Ａが磁気ギアードモータ１０Ｂに適用されたときも同様のデータが得られると予想される。なぜなら、磁気ギアードモータ１０Ｂの出力トルクの高低は、複数の固定子磁石２２から生じる磁束が、磁極片３２のうち固定子２０側の部位をどれだけ流れるかに応じて主に決まるからである。つまり、連結バー３６が挿入されている軸方向孔８６が設けられた磁極片回転子３０Ａにおいても、図７と同様のデータが取得されることが了解される。
また、磁気ギアードモータ１０Ｂと共通の構成を有する磁気ギアード発電機１０Ａにおいても、図７と同様のデータが得られると予想される。
【0037】
なお、θＡ／θＢが０．２以下になると、最大伝達トルクが定格トルクを下回ること、図７のグラフから予測される。従って、磁気ギアード回転機械１０が脱調することなく稼働するためには、上述の式（３）が成立することが前提となる。
【0038】
（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及びこれを用いた発電システム１について概要を記載する。
以下、幾つかの実施形態に係る磁気ギアード回転機械１０及びこれを用いた発電システム１について概要を記載する。
【0039】
（１）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（１０）は、
周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石（２２）を含む固定子（２０）と、
前記周方向に並ぶように配置され、磁極数が前記複数の固定子磁石（２２）よりも少ない複数の回転子磁石（４２）を含む回転子（４０）と、
前記周方向に並ぶように配置された複数の磁極片（３２）を含む磁極片回転子（３０）と
を備え、
各々の前記磁極片（３２）は、
前記回転子（４０）と径方向にて対向する第１面（５１）と、
前記固定子（２０）と前記径方向にて対向し、周方向長さ（寸法Ｌ２）が、前記第１面（５１）の周方向長さ（寸法Ｌ１）よりも長い第２面（５２）と
を含む。
周方向に並ぶように配置された複数の固定子磁石（２２）を含む固定子（２０）と、
前記周方向に並ぶように配置され、磁極数が前記複数の固定子磁石（２２）よりも少ない複数の回転子磁石（４２）を含む回転子（４０）と、
前記周方向に並ぶように配置された複数の磁極片（３２）を含む磁極片回転子（３０）と
を備え、
各々の前記磁極片（３２）は、
前記回転子（４０）と径方向にて対向する第１面（５１）と、
前記固定子（２０）と前記径方向にて対向し、周方向長さ（寸法Ｌ２）が、前記第１面（５１）の周方向長さ（寸法Ｌ１）よりも長い第２面（５２）と
を含む。
【0040】
上記（１）の構成によれば、第２面（５２）の周方向長さである第２周長（寸法Ｌ２）が、第１面（５１）の周方向長さである第１周長（寸法Ｌ１）よりも長い。これにより、磁極片回転子（３０）が回転することに起因する、固定子磁石（２２）を通過する磁束の単位時間当たりの変化量が抑制される。よって、固定子磁石（２２）の磁石損失を低減することができる磁気ギアード回転機械（１０）が実現する。
【0041】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記磁極片回転子（３０）は、前記複数の磁極片（３２）と前記周方向に交互に配置される複数の非磁性ホルダ（３９）を備え、
各々の前記非磁性ホルダ（３９）は、前記径方向の内側に向かうほど前記非磁性ホルダ（３９）の周方向中点に近づく方向に延在するホルダ面（３７）を備え、
各々の前記磁極片（３２）は、
前記ホルダ面（３７）と対向して当接する第３面（５３）と、
前記周方向において前記第３面（５３）とは反対側にある第４面（５４）と
を含み、
前記第３面（５３）から前記第４面（５４）までの前記周方向の長さ（寸法Ｌｃ）は、前記第２面（５２）の周方向長さ（寸法Ｌ２）よりも長い。
前記磁極片回転子（３０）は、前記複数の磁極片（３２）と前記周方向に交互に配置される複数の非磁性ホルダ（３９）を備え、
各々の前記非磁性ホルダ（３９）は、前記径方向の内側に向かうほど前記非磁性ホルダ（３９）の周方向中点に近づく方向に延在するホルダ面（３７）を備え、
各々の前記磁極片（３２）は、
前記ホルダ面（３７）と対向して当接する第３面（５３）と、
前記周方向において前記第３面（５３）とは反対側にある第４面（５４）と
を含み、
前記第３面（５３）から前記第４面（５４）までの前記周方向の長さ（寸法Ｌｃ）は、前記第２面（５２）の周方向長さ（寸法Ｌ２）よりも長い。
【0042】
上記（２）の構成によれば、磁極片（３２）の第３面（５３）が非磁性ホルダ（３９）のホルダ面（３７）に対向して当接するので、磁極片回転子（３０）の回転時において磁極片（３２）が遠心力によって磁極片回転子（３０）から外れるのを抑制できる。また、第３面（５３）から第４面（５４）までの周方向の長さ（寸法Ｌｃ）が第２面（５２）の周方向の長さ（寸法Ｌ２）よりも長いことで、固定子磁石（２２）側における磁極片（３２）の大きさが確保される。これにより、磁極片（３２）の内部で形成される磁束の磁路が整い易い。また、磁気ギアード回転機械（１０）が磁気ギアードモータ（１０Ｂ）である実施形態において、第３面（５３）から第４面（５４）までの周方向の長さ（寸法Ｌｃ）が第２面（５２）の周方向の長さ（寸法Ｌ２）よりも長いことで、固定子磁石（２２）から生じる周方向を流れる磁束の磁路が磁極片（３２）において適正に変調され、磁気ギアードモータ（１０Ｂ）の出力トルクの低下を抑制できる。
【0043】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）または（２）の構成において、
前記磁極片（３２）の径方向断面において前記磁極片（３２）の外側輪郭（６０）によって囲まれる領域の面積（Ｓ）を、前記磁極片（３２）の前記径方向の長さ（寸法Ｌｒ）、および回転中心（Ｏ）から前記磁極片（３２）の前記径方向における中点（Ｃｒ）までの長さ（寸法Ｌｓ）で除した値として規定される角度であるθＡと、前記周方向に隣り合う２つの前記磁極片（３２）の各々について、前記回転中心（Ｏ）を基準とした角度位置の正の差分値として規定される角度であるθＢとの関係が、式（１）によって規定される。
θＡ≦０．６７θＢ ・・・式（１）
前記磁極片（３２）の径方向断面において前記磁極片（３２）の外側輪郭（６０）によって囲まれる領域の面積（Ｓ）を、前記磁極片（３２）の前記径方向の長さ（寸法Ｌｒ）、および回転中心（Ｏ）から前記磁極片（３２）の前記径方向における中点（Ｃｒ）までの長さ（寸法Ｌｓ）で除した値として規定される角度であるθＡと、前記周方向に隣り合う２つの前記磁極片（３２）の各々について、前記回転中心（Ｏ）を基準とした角度位置の正の差分値として規定される角度であるθＢとの関係が、式（１）によって規定される。
θＡ≦０．６７θＢ ・・・式（１）
【0044】
上記（３）の構成によれば、θＡが０．６７θＢ以下であることで、磁気ギアード回転機械（１０）の高い伝達トルクが実現する。
【0045】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記θＡと前記θＢとの関係が式（２）によって規定される。
θＡ≧０．５４θＢ ・・・式（２）
前記θＡと前記θＢとの関係が式（２）によって規定される。
θＡ≧０．５４θＢ ・・・式（２）
【0046】
上記（４）の構成によれば、θＡが０．５４θＢ以上であることで、磁気ギアード回転機械（１０）の高い伝達出力トルクが実現する。
【0047】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）から（４）のいずれかの構成において、
前記第１面（５１）の周方向長さであるＬ１と、前記第２面（５２）の周方向長さであるＬ２との関係が式（３）によって規定される。
０．２５Ｌ２＜Ｌ１＜０．７５Ｌ２ ・・・式（３）
前記第１面（５１）の周方向長さであるＬ１と、前記第２面（５２）の周方向長さであるＬ２との関係が式（３）によって規定される。
０．２５Ｌ２＜Ｌ１＜０．７５Ｌ２ ・・・式（３）
【0048】
上記（５）の構成によれば、Ｌ１が０．２５Ｌ２よりも大きいことで、回転子磁石（４２）から生じる径方向に流れる磁束の磁路が磁極片（３２）において確保される。磁極片（３２）の内部において磁束が整い易い。また、０．７５Ｌ２がＬ１よりも大きいことで、第２周長（寸法Ｌ２）を十分に長くでき、固定子磁石（２２）における磁石損失を低減することができる。
【0049】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれかの構成において、
前記磁極片回転子（３０）は、前記磁極片（３２）を軸方向に貫通するように設けられた軸方向孔（８６）の内側で前記軸方向に延在する連結バー（３６）を備え、
前記軸方向孔（８６）の中心（８６Ｃ）の径方向位置は、前記磁極片（３２）の前記径方向における中点（Ｃｒ）よりも前記第２面（５２）側にある。
前記磁極片回転子（３０）は、前記磁極片（３２）を軸方向に貫通するように設けられた軸方向孔（８６）の内側で前記軸方向に延在する連結バー（３６）を備え、
前記軸方向孔（８６）の中心（８６Ｃ）の径方向位置は、前記磁極片（３２）の前記径方向における中点（Ｃｒ）よりも前記第２面（５２）側にある。
【0050】
上記（６）の構成によれば、軸方向孔（８６）の内側で軸方向に延在する連結バー（３６）は、磁極片回転子（３０）の回転時に磁極片（３２）が遠心力によって径方向外側にずれるのを抑制できる。また、第２周長（寸法Ｌ２）が、第１周長（寸法Ｌ１）よりも長いので、固定子磁石（２２）に近い位置でより多くの磁極片（３２）が配置される傾向がある。この点、軸方向孔（８６）の中心（８６Ｃ）の径方向位置が、磁極片（３２）の径方向における中点（Ｃｒ）よりも第２面（５２）側にあることで、固定子磁石（２２）に近い位置にある磁極片（３２）の量が低減する。これにより、磁極片（３２）の径方向における中点（Ｃｒ）に対して回転子磁石（４２）側と固定子磁石（２２）側とにおいて、磁極片（３２）の配置量が均等化される。従って、磁極片（３２）内部で形成される磁路は整い易い。
【0051】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記磁極片回転子（３０）は、前記複数の磁極片（３２）の各々を前記周方向に挟む複数の非磁性ホルダ（３９）を備え、
各々の前記非磁性ホルダ（３９）は、前記径方向の内側に向かうほど前記非磁性ホルダ（３９）の周方向中点に近づく方向に延在するホルダ面（３７）を備え、
各々の前記磁極片（３２）は、
前記ホルダ面（３７）と対向して当接する第３面（５３）と、
前記周方向において前記第３面（５３）とは反対側にある第４面（５４）と
を含み、
前記第３面（５３）から前記第４面（５４）までの前記周方向の長さ（寸法Ｌｃ）は、前記第２面（５２）の周方向長さ（寸法Ｌ２）よりも長く、
前記第１面（５１）と前記第２面（５２）のうち前記径方向の内側にある内側面（５７）から前記軸方向孔（８６）の中心（８６Ｃ）までの径方向長さ（寸法Ｍｉ）は、前記内側面（５７）とは反対側の外側面（５８）から前記第３面（５３）までの最大径方向長さ（寸法Ｍｗ）よりも長い。
前記磁極片回転子（３０）は、前記複数の磁極片（３２）の各々を前記周方向に挟む複数の非磁性ホルダ（３９）を備え、
各々の前記非磁性ホルダ（３９）は、前記径方向の内側に向かうほど前記非磁性ホルダ（３９）の周方向中点に近づく方向に延在するホルダ面（３７）を備え、
各々の前記磁極片（３２）は、
前記ホルダ面（３７）と対向して当接する第３面（５３）と、
前記周方向において前記第３面（５３）とは反対側にある第４面（５４）と
を含み、
前記第３面（５３）から前記第４面（５４）までの前記周方向の長さ（寸法Ｌｃ）は、前記第２面（５２）の周方向長さ（寸法Ｌ２）よりも長く、
前記第１面（５１）と前記第２面（５２）のうち前記径方向の内側にある内側面（５７）から前記軸方向孔（８６）の中心（８６Ｃ）までの径方向長さ（寸法Ｍｉ）は、前記内側面（５７）とは反対側の外側面（５８）から前記第３面（５３）までの最大径方向長さ（寸法Ｍｗ）よりも長い。
【0052】
上記（７）の構成によれば、軸方向孔（８６）の内側で軸方向に延在する連結バー（３６）は、磁極片回転子（３０）の回転時に磁極片（３２）が遠心力によって非磁性ホルダ（３９）から外れるのを抑制できる。第３面（５３）から前記第４面（５４）までの周方向長さ（寸法Ｌｃ）が、第２周長（寸法Ｌ２）よりも長いので、第３面（５３）と第４面（５４）との間にはより多くの磁極片（３２）が配置される傾向にある。この点、内側面（５７）から軸方向孔（８６）の中心（８６Ｃ）までの径方向長さ（寸法Ｍｉ）が、外側面（５８）から第３面（５３）までの最大径方向長さ（寸法Ｍｗ）よりも長いので、軸方向孔（８６）の径方向位置は第３面（５３）と第４面（５４）の間にある領域の近くに配置される。これにより、第３面（５３）と第４面（５４）との間にある磁極片（３２）の量が低減する。従って、磁極片（３２）の径方向における中点（Ｃｒ）に対して回転子磁石（４２）側と固定子磁石（２２）側とにおいて、磁極片（３２）の配置量が均等化される。よって、磁極片（３２）内部で形成される磁路は整い易い。
【0053】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）から（７）のいずれかの構成において、
前記第１面（５１）は、前記回転子（４０）側に露出し、
前記第２面（５２）は、前記固定子（２０）側に露出する。
前記第１面（５１）は、前記回転子（４０）側に露出し、
前記第２面（５２）は、前記固定子（２０）側に露出する。
【0054】
上記（８）の構成によれば、第１面（５１）と第２面（５２）がいずれも露出することによって、磁極片（３２）による磁束の変調効果を増大させることができる。
【0055】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る発電システム（１）は、
原動機（２）と、
前記原動機からの入力によって駆動されて発電するための磁気ギアード発電機（１０Ａ）としての、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）と
を備える。
原動機（２）と、
前記原動機からの入力によって駆動されて発電するための磁気ギアード発電機（１０Ａ）としての、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）と
を備える。
【0056】
上記（９）の構成によれば、上記（１）と同様の理由によって、固定子磁石（２２）の磁石損失を低減することができる発電システム（１）が実現する。
【0057】
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。
【0058】
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。
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。
【符号の説明】
【0059】
１ ：発電システム
２ ：原動機
１０ ：磁気ギアード回転機械
１０Ａ ：磁気ギアード発電機
２０ ：固定子
２２ ：固定子磁石
３０ ：磁極片回転子
３２ ：磁極片
３７ ：ホルダ面
３９ ：非磁性ホルダ
４０ ：回転子
４２ ：回転子磁石
５１ ：第１面
５２ ：第２面
５３ ：第３面
５４ ：第４面
５７ ：内側面
５８ ：外側面
６０ ：外側輪郭
８６ ：軸方向孔
８６Ｃ ：中心
Ｃｒ ：中点
２ ：原動機
１０ ：磁気ギアード回転機械
１０Ａ ：磁気ギアード発電機
２０ ：固定子
２２ ：固定子磁石
３０ ：磁極片回転子
３２ ：磁極片
３７ ：ホルダ面
３９ ：非磁性ホルダ
４０ ：回転子
４２ ：回転子磁石
５１ ：第１面
５２ ：第２面
５３ ：第３面
５４ ：第４面
５７ ：内側面
５８ ：外側面
６０ ：外側輪郭
８６ ：軸方向孔
８６Ｃ ：中心
Ｃｒ ：中点
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】