CN116724479A - 磁性齿轮传动电力机械及使用其的发电系统 - Google Patents
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Abstract
磁性齿轮传动电力机械具备：定子，其包括定子线圈；第一转子，其包括多个极片；第二转子，其包括多个转子磁铁，在径向上配置于隔着所述第一转子而与所述定子相反的一侧；壳体，其具有第一入口开口及第二入口开口，支承所述定子；第一入口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第一入口开口及所述定子与所述第一转子之间的第一半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定；以及第二入口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第二入口开口及所述第一转子与所述第二转子之间的第二半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定。
Description
技术领域
本公开涉及磁性齿轮传动电力机械及使用其的发电系统。
本申请基于2021年1月29日向日本专利局申请的特愿2021-012757号而主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
以往，已知有一种将用于在高速转子与低速转子之间转换转速的磁性齿轮装置与发电机或电动机组合而成的磁性齿轮传动电力机械(magneticgeared electricalmachine)。
例如，在专利文献1中记载了一种磁性齿轮传动电力机械，其具备包括支承结构的第一转子、第二转子及定子，且构成为第二转子及定子中的至少一方收容支承结构。
另外，虽然不与磁性齿轮传动电力机械相关，但在专利文献2中记载了一种磁性齿轮装置，其在沿周向排列的电磁钢制的磁路构件(极片)间设置有制冷剂流路。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第9,219,395号说明书
专利文献2：日本特开2012-246982号公报
发明内容
发明要解决的课题
例如在专利文献1所记载的磁性齿轮传动电力机械中，作为针对由定子线圈中的铜损、极片中的铁损引起的发热的对策，根据需要，进行磁性齿轮传动电力机械的各部分的冷却。
在此，以极片作为边界，在磁性齿轮传动电力机械的定子侧区域和转子侧区域中发热量不一定均等。另外，关于由热传导、热传递及放射引起的向系统外的散热量，也以极片作为边界，在磁性齿轮传动电力机械的定子侧区域和转子侧区域中不一定均等。
因此，期望与磁性齿轮传动电力机械的径向上的极片的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计。
在专利文献2所记载的磁性齿轮装置中，由于在沿周向排列的极片之间形成有制冷剂流路，因此无法进行考虑了极片的两侧的各区域中的发热量或散热量的冷却设计。
鉴于上述情况，在本发明的几个实施方式中，目的在于提供能够容易地进行与极片的径向的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计的磁性齿轮传动电力机械。
用于解决课题的方案
本发明的至少一实施方式的磁性齿轮传动电力机械具备：
定子，其包括定子线圈；
第一转子，其包括多个极片；
第二转子，其包括多个转子磁铁，在径向上配置于隔着所述第一转子而与所述定子相反的一侧；
壳体，其具有第一入口开口及第二入口开口，支承所述定子；
第一入口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第一入口开口、及所述定子与所述第一转子之间的第一半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定；以及
第二入口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第二入口开口、及所述第一转子与所述第二转子之间的第二半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，能够容易地进行与极片的径向的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计。
附图说明
图1A是示出磁性齿轮传动电力机械的例子的概要图。
图1B是示出磁性齿轮传动电力机械的其他例的概要图。
图2是一实施方式的磁性齿轮传动电力机械的径向剖视图。
图3是示出一实施方式的磁性齿轮传动电力机械的图。
图4是示出其他实施方式的磁性齿轮传动电力机械的图。
图5A是示出一实施方式的分隔构件的剖视图。
图5B是示出其他实施方式的分隔构件的剖视图。
图5C是示出其他实施方式的分隔构件的剖视图。
图6是示出一实施方式的磁性齿轮传动电力机械的图。
图7是示出一实施方式的磁性齿轮传动电力机械的图。
图8A是示出分隔构件的配置例的图。
图8B是示出分隔构件的其他配置例的图。
图9是示出分隔构件的其他配置例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式所记载的或附图中所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，而只不过是说明例。
(磁性齿轮传动电力机械的概要)
图1A及图1B分别是示出磁性齿轮传动电力机械的例子的概要图。在此，在图1A及图1B中，“轴向”是与磁性齿轮传动电力机械10的转子(30、40)的旋转轴(rotational axis)平行的方向，“径向”是与转子(30、40)的旋转轴(rotational axis)正交的方向。
在一实施方式中，如图1A所示，磁性齿轮传动电力机械10是构成为由原动机2驱动而进行发电、并将通过发电生成的电力P朝向例如也可以是电力系统的电力供给目的地4供给的磁性齿轮传动发电机10A。
在其他实施方式中，如图1B所示，磁性齿轮传动电力机械10是构成为接受来自例如也可以是电力系统的电力供给源6的电力P的供给、以对旋转机械8进行驱动的磁性齿轮传动马达10B。
在图1A所示的实施方式中，磁性齿轮传动发电机10A构成发电系统1的一部分。发电系统1例如可以是风力发电系统、海流发电系统那样的可再生能量发电系统。在发电系统1为风力发电系统的情况下，原动机2为风车转子。
磁性齿轮传动发电机10A具备：定子20，其包括定子磁铁22及定子线圈24；第一转子30，其包括极片32；以及第二转子40，其包括转子磁铁42。在图1A所示的例子中，定子20配置于经由轴承B1支承原动机2的旋转轴3的壳体21的内部。第一转子30构成为与原动机2的旋转轴3一起旋转。第一转子30包括分别设置于极片32的轴向两端的第一端板34，各个第一端板34与旋转轴3连结。第二转子40包括分别设置于转子磁铁42的轴向两端的第二端板44。各个第二端板44以容许第二转子40比旋转轴3及第一转子30更高速地旋转的方式，经由轴承B2安装于旋转轴3(或与旋转轴3一起旋转的第一转子30)。第二转子40设置于由包括极片32及第一端板34的第一转子30和旋转轴3包围的区域内。
需要说明的是，在图1A所示的实施方式中，磁性齿轮传动发电机10A具有朝向径向的内侧依次配置有定子20、第一转子30、第二转子40的结构。在另一实施方式中，磁性齿轮传动发电机10A具有朝向径向的内侧依次配置有第二转子40、第一转子30、定子20的结构。在该情况下，在圆筒状的旋转轴3的径向内侧配置有第二转子40、第一转子30及定子20。
上述的磁性齿轮传动发电机10A是将磁性齿轮与发电机一体化而成的发电机，是通过利用谐波型磁性齿轮原理及电磁感应将来自原动机2的机械输入转换为电力的发电机。
例如，也可以通过以下的原理进行磁性齿轮传动发电机10A中的发电。通过与原动机2的旋转轴3一起旋转的第一转子(低速转子)30的极片32，定子磁铁22的磁通被调制，转子磁铁42从被调制的磁场接受磁力而使第二转子(高速转子)40旋转。此时，第二转子(高速转子)40相对于第一转子(低速转子)30的转速之比(增速比)由极片32的极数NL相对于转子磁铁42的极对数NH之比(＝NL/NH)表示。通过第二转子(高速转子)40旋转，从而通过电磁感应在定子线圈24产生电流。
在图1B所示的实施方式中，磁性齿轮传动马达10B的基本结构与图1A所示的磁性齿轮传动发电机10A共通。
即，磁性齿轮传动马达10B具备：定子20，其包括定子磁铁22及定子线圈24；第一转子30，其包括极片32；以及第二转子40，其包括转子磁铁42。在图1B所示的例子中，定子20固定于经由轴承B1支承旋转机械8的旋转轴9的壳体21的内部。第一转子30包括分别设置于极片32的轴向两端的第一端板34，各个第一端板34与旋转轴9连结。第二转子40包括分别设置于转子磁铁42的轴向两端的第二端板44。各个第二端板44以容许第二转子40比旋转轴9及第一转子30更高速地旋转的方式，经由轴承B2安装于旋转轴9(或与旋转轴9一起旋转的第一转子30)。第二转子40设置于由包括极片32及第一端板34的第一转子30和旋转轴9包围的区域内。
在图1B所示的实施方式中，磁性齿轮传动马达10B具有朝向径向的内侧而依次配置有定子20、第一转子30、第二转子40的结构。在另一实施方式中，磁性齿轮传动马达10B具有朝向径向的内侧而依次配置有第二转子40、第一转子30、定子20的结构。在该情况下，在圆筒状的旋转轴9的径向内侧配置有第二转子40、第一转子30及定子20。
需要说明的是，磁性齿轮传动马达10B是将磁性齿轮与马达一体化而成的马达，是利用通过定子线圈24的通电而产生的旋转磁场使第二转子(高速转子)40旋转、且从第二转子(高速转子)40向第一转子(低速转子)30的动力传递利用了谐波磁性齿轮的原理的马达。
(磁性齿轮传动电力机械的内部结构)
接着，参照图2对上述的磁性齿轮传动电力机械10(10A、10B)的内部结构进行说明。
图2是一实施方式的磁性齿轮传动电力机械10的径向剖视图。
如图2所示，磁性齿轮传动电力机械10的定子20包括沿周向排列的多个定子磁铁22和定子线圈24。定子磁铁22及定子线圈24安装于定子铁芯23。
定子磁铁22由永磁铁构成，以沿轴向通过径向上的定子线圈24与第一转子30之间的方式沿周向设置有多个。在图2所示的例子中，各个定子磁铁22是具有矩形截面的沿轴向长条的杆状构件。即，图2所示的定子磁铁22的矩形截面的各边的尺寸与图1A及图1B所示的定子磁铁22的轴向尺寸相比足够小。
在图2中，示出了定子磁铁22安装于定子铁芯23的表面的表面磁铁型(SPM；Surface Permanent Magnet)的结构例。在其他实施方式中，定子20也可以具有定子磁铁22埋入定子铁芯23的埋入磁铁型(IPM；Interior Permanent Magnet)的结构。
定子线圈24设置于在定子铁芯23中设置的多个插槽25内。多个插槽25沿周向设置有多个，各个插槽25沿轴向延伸。各个插槽25的轴向两端敞开，在定子铁芯23的轴向的两端，未收纳于插槽25的定子线圈24的线圈端部也可以从定子铁芯23突出。
与上述结构的定子20在径向上对置的第一转子30包括多个极片32，该多个极片32与定子20之间隔开第一半径方向间隙G1而配置，沿周向排列。各个极片32例如由电磁钢板、压粉磁心等磁性体构成，是具有矩形截面(参照图2)的沿轴向长条的杆状构件。即，图2所示的极片32的矩形截面的各边的尺寸与图1A及图1B所示的极片32的轴向尺寸相比足够小。
需要说明的是，第一转子30除了极片32以外，也包括由非磁性体构成且将极片32之间沿周向连接的非磁性构件33(参照图2)、参照图1A及图1B上述的第一端板34等其他构件。
非磁性构件33可以是使强化纤维与基体树脂复合化而得的纤维强化塑料(FRP)，也可以是例如将碳纤维作为强化纤维使用的CFRP、将玻璃纤维作为强化纤维使用的GFRP。第一端板34是从与旋转轴3、9的连接位置朝向极片32沿着径向延伸的环状板。
如图2所示，在径向上隔着上述结构的第一转子30而与定子20相反的一侧，以与第一转子30之间隔开第二半径方向间隙G2的方式设置有第二转子40。如参照图1A及图1B上述的那样，第二转子40也可以配置为由包括极片32、非磁性构件33及第一端板34的第一转子30包围。
需要说明的是，定子20与第一转子30之间的第一半径方向间隙G1和第一转子30与第二转子40之间的第二半径方向间隙G2可以是大致相同的尺寸，例如也可以是0.95≤G1/G2≤1.05。
第二转子40包括分别由永磁铁构成的多个转子磁铁42，多个转子磁铁42沿周向排列。各个转子磁铁42也可以是具有矩形截面(参照图2)的沿轴向长条的杆状构件。在此，转子磁铁42“沿轴向长条”是指图2所示的转子磁铁42的矩形截面的各边的尺寸与图1A及图1B所示的转子磁铁42的轴向尺寸相比足够小。
在图2中，示出了转子磁铁42安装于转子铁芯43的表面的表面磁铁型(SPM；Surface Permanent Magnet)的结构例。在其他实施方式中，第二转子40也可以具有转子磁铁42埋入转子铁芯43的埋入磁铁型(IPM；Interior Permanent Magnet)的结构。
另外，在图2所示的例示性的实施方式中，多个转子磁铁42构成在转子铁芯43的表面上沿周向隔开间隙而配置的两个以上的磁铁组(Gr1、Gr2)。例如，各个磁铁组(Gr1、Gr2)由磁化方向相同的多个转子磁铁42构成。
参照图1A及图1B，第二转子40除了转子磁铁42及转子铁芯43以外，也可以包括上述的第二端板44、填埋转子磁铁42之间的周向间隙的闭塞构件45等其他构件。
第二端板44是从轴承B2的安装位置朝向转子铁芯43沿着径向延伸的环状板。
另外，闭塞构件45可以是使强化纤维与基体树脂复合化而成的纤维强化塑料(FRP)，例如也可以是将碳纤维作为强化纤维使用的CFRP、将玻璃纤维作为强化纤维使用的GFRP。如图2所示，闭塞构件45也可以将沿周向交替地排列的磁铁组(Gr1、Gr2)之间的周向间隙的至少一部分闭塞。在该情况下，从转子铁芯43到闭塞构件45的表面的高度也可以小于各转子磁铁42从转子铁芯43突出的突出高度。
需要说明的是，在图2所示的例示性的实施方式中，关于个数的大小关系，从较少的顺序起是定子线圈24、转子磁铁42、极片32、定子磁铁22。
(磁性齿轮传动电力机械的冷却结构)
在上述结构的磁性齿轮传动电力机械10(10A、10B)中，作为针对由定子线圈24中的铜损、极片32中的铁损引起的发热的对策，在磁性齿轮传动电力机械10的内部设置有冷却气体流路。
图3是示出一实施方式的磁性齿轮传动电力机械10的图。图4是示出其他实施方式的磁性齿轮传动电力机械10的图。
在几个实施方式中，如图3及图4所示，支承定子20的壳体21具有：第一入口开口102，其用于取入第一冷却气体；以及第二入口开口202，其用于取入第二冷却气体。第一冷却气体和第二冷却气体可以是相同的气体，也可以是不同种类的气体。
第一入口开口102与至少由壳体21划定的第一入口空腔104连通。第一入口空腔104与定子20和第一转子30之间的第一半径方向间隙G1连通。
同样地，第二入口开口202与至少由壳体21划定的第二入口空腔204连通。第二入口空腔204与第一转子30和第二转子40之间的第二半径方向间隙G2连通。
需要说明的是，在图3及图4所示的例子中，定子线圈24从定子铁芯23沿轴向突出而形成的线圈端部面向第一入口空腔104。
这样，在磁性齿轮传动电力机械10的内部形成有相互独立的两种冷却气体流(即，从第一入口开口102经由第一入口空腔104的第一冷却气体的流动、以及从第二入口开口202经由第二入口空腔204的第二冷却气体的流动)。
因此，能够容易地进行与磁性齿轮传动电力机械10的极片32的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计。
在图3及图4所示的实施方式中，在第一入口空腔104与第二入口空腔204之间设置有分隔构件70A。
通过利用分隔构件70A将入口空腔(104、204)进行分割，能够容易地实现磁性齿轮传动电力机械10的内部的相互独立的两种流动(即，通过第一半径方向间隙G1的第一流动、以及通过第二半径方向间隙G2的第二流动)。
图5A是示出一实施方式的分隔构件70的剖视图。图5B是示出其他实施方式的分隔构件70的剖视图。图5C是示出其他实施方式的分隔构件70的剖视图。
如图5A～图5C所示，分隔构件70A固定于壳体21和第一转子30的第一端板34中的至少一方。
在几个实施方式中，分隔构件70A包括从壳体21朝向第一转子30的第一端板34突出、或者从第一转子30的第一端板34朝向壳体21突出的挡板72。在该情况下，通过挡板72这样简单的结构，能够阻止入口空腔(104、204)之间的冷却气体的流通，提高磁性齿轮传动电力机械10的内部的两种流动的独立性。
在图5A所示的例示性的实施方式中，挡板72设置为从壳体21沿着轴向朝向第一转子30的第一端板34突出。
在几个实施方式中，分隔构件70A是包括设置于壳体21侧的静止翅片75A、77A、以及设置于第一转子30侧的旋转翅片75B、77B的迷宫式密封件74、76。
在该情况下，能够通过迷宫式密封件74、76有效地阻止入口空腔(104、204)之间的冷却气体的流通，提高磁性齿轮传动电力机械10的内部的两种流动的独立性。
在图5B所示的迷宫式密封件74中，从壳体21沿着轴向朝向第一端板34突出的静止翅片75A和从第一端板34朝向壳体21突出的旋转翅片75B在径向上交替地配置。
图5C所示的迷宫式密封件76包括从壳体21沿着轴向朝向第一端板34突出的支撑件78、以及从第一端板34朝向壳体21突出的支撑件79，静止翅片77A和旋转翅片77B分别设置于这些支撑件78、79。具体而言，静止翅片77A从支撑件78朝向支撑件79沿着径向突出。与静止翅片77A在轴向上交替地配置的旋转翅片77B从支撑件79朝向支撑件78沿着径向突出。
如图3及图4所示，第一入口空腔104也可以由壳体21的径向壁21A、以及与径向壁21A对置的定子20的轴向端面及第一转子30的第一端板34A、与可以为上述的挡板72、迷宫式密封件74、76的分隔构件70A一起划定。
同样地，关于第二入口空腔204，也可以由壳体21的径向壁21A、以及与径向壁21A对置的第一转子30的第一端板34A、与分隔构件70A一起划定。
在几个实施方式中，如图3及图4所示，第二入口空腔204经由一方的第一端板34A的入口开口54与形成于第一转子30的内部的上游侧中间空腔56连通。
上游侧中间空腔56是形成于第一转子30的一方的第一端板34A与和其对置的第二转子40的一方的第二端板44A之间的环状空间。第二半径方向间隙G2的上游端与上游侧中间空腔56流体地连接，第二入口空腔204内的第二冷却气体经由上游侧中间空腔56被向第二半径方向间隙G2导入。
在图3所示的实施方式中，壳体21具有第一出口开口112及第二出口开口212。
第一出口开口112与至少由壳体21划定的第一出口空腔114连通。第一出口空腔114与定子20和第一转子30之间的第一半径方向间隙G1连通。
同样地，第二出口开口212与至少由壳体21划定的第二出口空腔214连通。第二出口空腔214与第一转子30和第二转子40之间的第二半径方向间隙G2连通。
需要说明的是，在图3所示的例子中，定子线圈24从定子铁芯23沿轴向突出而形成的线圈端部面向第一出口空腔114。
这样，在磁性齿轮传动电力机械10的内部，分别设置有至通过各半径方向间隙G1、G2后的冷却气体从各出口开口(112、212)排出为止的路径，由此进一步提高与磁性齿轮传动电力机械10的极片32的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计的自由度。
在图3所示的实施方式中，在第一出口空腔114与第二出口空腔214之间设置有分隔构件70B。
通过利用分隔构件70B将出口空腔(114、214)进行分割，能够容易地实现磁性齿轮传动电力机械10的内部的相互独立的两种流动(即，通过第一半径方向间隙G1的第一流动、以及通过第二半径方向间隙G2的第二流动)。
分隔构件70B也可以与分隔构件70A同样地，由参照图5A～图5C上述的挡板72、迷宫式密封件74、76构成。
如图3所示，第一出口空腔114也可以由壳体21的径向壁21B、以及对径向壁21B对置的定子20的轴向端面及第一转子30的第一端板34B、与可以为挡板72、迷宫式密封件74、76的分隔构件70B一起划定。
同样地，关于第二出口空腔214，也可以由壳体21的径向壁21B、以及与径向壁21B对置的第一转子30的第一端板34B、与分隔构件70B一起划定。
如图3所示，第二出口空腔214经由另一方的第一端板34B的出口开口74与形成于第一转子30的内部的下游侧中间空腔58连通。
下游侧中间空腔58是形成于第一转子30的另一方的第一端板34B与和其对置的第二转子40的另一方的第二端板44B之间的环状空间。第二半径方向间隙G2的下游端与下游侧中间空腔58流体地连接，通过第二半径方向间隙G2后的第二冷却气体经由下游侧中间空腔58流入第二出口空腔214内。
在几个实施方式中，如图3所示，磁性齿轮传动电力机械10包括：第一循环通路120，其用于使从第一出口开口112排出的第一冷却气体向第一入口开口102返回；以及第一风扇122，其设置于第一循环通路120上。另外，磁性齿轮传动电力机械10包括：第二循环通路220，其用于使从第二出口开口212排出的第二冷却气体向第二入口开口202返回；以及第二风扇222，其设置于第二循环通路220上。
第一风扇122及第二风扇222分别能够进行容量控制。因此，通过第一风扇122及第二风扇222的容量控制，能够对通过第一半径方向间隙G1的第一冷却气体的流量、以及通过第二半径方向间隙G2的第二冷却气体的流量相互独立地进行调节。由此，能够与磁性齿轮传动电力机械10的极片32的两侧的各区域的发热量或散热量对应地适当进行冷却。
需要说明的是，如图3所示，在第一循环通路120及第二循环通路220中，也可以分别设置用于通过热交换对高温化后的第一冷却气体及第二冷却气体进行却的热交换器124、224。
在几个实施方式中，如图4所示，壳体21具有共通出口开口312。共通出口开口312与至少由壳体21划定的共通出口空腔314连通。共通出口空腔314与定子20和第一转子30之间的第一半径方向间隙G1、以及第一转子30和第二转子40之间的第二半径方向间隙G2双方连通。
使通过各半径方向间隙G1、G2后的冷却气体的流动在共通出口空腔314中合流并将其从共通出口开口312排出，由此能够简化磁性齿轮传动电力机械10的内部的流路结构。
需要说明的是，在图4所示的例子中，定子线圈24从定子铁芯23沿轴向突出而形成的线圈端部面向共通出口空腔314。
在图4所示的实施方式中，磁性齿轮传动电力机械10包括：循环通路320，其用于使从共通出口开口312排出的冷却气体向第一入口开口102及第二入口开口202返回；以及共通风扇322，其设置于循环通路320上。
循环通路320在共通风扇322的下游侧被划分为第一分支流路330和第二分支流路332，分别与第一入口开口102及第二入口开口202连接。另外，在第一分支流路330上设置有第一风挡340，在第二分支流路332上设置有第二风挡342。
通过第一风挡340及第二风挡342的开度控制，能够对通过第一半径方向间隙G1的第一冷却气体的流量和通过第二半径方向间隙G2的第二冷却气体的流量相互独立地进行调节。由此，能够与磁性齿轮传动电力机械10的极片32的两侧的各区域的发热量或散热量对应地适当进行冷却。
需要说明的是，如图4所示，也可以在循环通路320中设置用于通过热交换对高温化后的冷却气体进行冷却的共通热交换器324。
在图3及图4所示的实施方式中，在第一半径方向间隙G1中流动的第一冷却气体与在第二半径方向间隙G2中流动的第二冷却气体的流动方向一致，但也可以采用第一冷却气体与第二冷却气体相互相反地流动的结构。
图6是示出一实施方式的磁性齿轮传动电力机械10的图。
如该图所示，壳体21在轴向上的一端侧具有第一入口开口102及第二出口开口212，在轴向上的另一端侧具有第一出口开口112及第二入口开口202。另外，在壳体21的轴向上的一端侧形成有相对于第一入口空腔104及第一入口空腔104在径向上相邻的第二出口空腔214，第一入口开口102与第一入口空腔104连通，第二出口开口212与第二出口空腔214连通。与此相对，在壳体21的轴向上的另一端侧形成有相对于第一出口空腔114及第一出口空腔114在径向上相邻的第二入口空腔204，第一出口开口112与第一出口空腔114连通，第二入口开口202与第二入口空腔204连通。并且，从第一入口空腔104朝向第一出口空腔114通过第一半径方向间隙G1的第一冷却气体的流动方向与从第二入口空腔204朝向第二出口空腔214通过第二半径方向间隙G2的第二冷却气体的流动方向相反。通过使第一冷却气体与第二冷却气体以对流流动，从而无论轴向位置如何均能够适当地抑制极片32的温度上升。
需要说明的是，在图6所示的例示性的实施方式中，在第一入口空腔104与第二出口空腔214之间设置有分隔构件70C，在第一出口空腔114与第二入口空腔204之间设置有分隔构件70D。分隔构件70C、70D也可以与分隔构件70A同样地，由参照图5A～图5C上述的挡板72、迷宫式密封件74、76构成。
(磁性齿轮传动单元的串联配置)
在图3、图4及图6所示的实施方式中，磁性齿轮传动电力机械10具有一组定子20、第一转子30及第二转子40，但磁性齿轮传动电力机械10也可以具备多个由定子20、第一转子30及第二转子40构成的磁性齿轮传动单元。
图7是示出一实施方式的磁性齿轮传动电力机械10的图。
如该图所示，磁性齿轮传动电力机械10具备分别由定子20、第一转子30及第二转子40构成的多个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)。多个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)沿轴向排列配置。各个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)的第一半径方向间隙G1相互并联地流体连接，且构成为第一冷却气体向相互相反方向通过各个磁性齿轮传动单元400的第一半径方向间隙G1。
需要说明的是，在图7所示的例子中，在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B之间配置有第一入口开口102及第一入口空腔104。在该情况下，流入第一入口空腔104的第一冷却气体向轴向两侧分流，向相互相反方向通过各个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)的第一半径方向间隙G1。在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B之间形成的第一冷却气体的流路可以是图7的例子那样的第一冷却气体的流路入口部(第一入口开口102及第一入口空腔104)，也可以是第一冷却气体的流路出口部(第一出口开口112及第一出口空腔114)。即，在其他实施方式中，在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B之间配置有第一出口开口112及第一出口空腔114。在该情况下，向相互相反方向通过了各个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)的第一半径方向间隙G1的第一冷却气体流入位于磁性齿轮传动单元400A、400B之间的第一出口空腔114，从位于磁性齿轮传动单元400A、400B之间的第一出口开口112排出。
需要说明的是，在图7所示的例子中，与两个磁性齿轮传动单元400A、400B对应的第一入口开口102设置于轴向上的两个部位，但也可以将用于两个磁性齿轮传动单元400A、400B的第一入口开口102设置于轴向上的一个部位。同样地，对于在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B之间配置第一出口开口112及第一出口空腔114的其他实施方式，也可以将用于两个磁性齿轮传动单元400A、400B的第一出口开口112设置于轴向上的一个部位或多个部位。
在磁性齿轮传动电力机械10中的隔着极片32而定子20一侧，除了极片32本身的发热之外，也存在定子线圈24中的发热的影响，通过磁性齿轮传动电力机械10的规格谋求相对高的冷却性能。在将多个磁性齿轮传动单元400沿轴向配置的情况下，若采用第一冷却气体依次通过多个磁性齿轮传动单元400的第一半径方向间隙G1那样的流路结构，则最下游的磁性齿轮传动单元400的第一半径方向间隙G1中的第一冷却气体的温度上升，有可能无法发挥充分的冷却性能。
关于这一点，如上所述，通过采用各个磁性齿轮传动单元400的第一半径方向间隙G1相互并联地流体连接的流路结构，与第一冷却气体依次通过多个磁性齿轮传动单元400的第一半径方向间隙G1的流路结构相比，能够降低第一冷却气体的供给温度。由此，能够改善磁性齿轮传动电力机械10中的隔着极片32而定子20一侧的冷却性能。
与此相对，在磁性齿轮传动电力机械10中的隔着极片32而第二转子40一侧，也有时不需要那么高的冷却性能。
因此，在图7所示的实施方式中，构成为，在磁性齿轮传动电力机械10的轴向上的一方的端部配置第二入口开口202及第二入口空腔204，使取入到第二入口空腔204的第二冷却气体依次通过多个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)的第二半径方向间隙G2。
由此，能够在磁性齿轮传动电力机械10的轴向上的一方的端部配置第二入口开口202及第二入口空腔204，从而使用于从外部导入第二冷却气体的配管的连接结构简化。
需要说明的是，在第二冷却气体依次通过多个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)的第二半径方向间隙G2的情况下，在下游侧的磁性齿轮传动单元400B的第二半径方向间隙G2的出口侧处第二冷却气体的温度上升，有可能引起极片32的冷却变得不充分的情况。关于这一点，如果采用通过了各个第一半径方向间隙G1的第一冷却气体流入位于在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B之间的第一出口空腔114那样的第一冷却气体的流路结构，则关于磁性齿轮传动单元400B，第一冷却气体和第二冷却气体成为对流。因此，在第二冷却气体的温度上升可能成为问题的磁性齿轮传动单元400B中，能够适当地抑制极片32的温度上升。
另外，在几个实施方式中，磁性齿轮传动电力机械10具备分隔壁420，该分隔壁420以将第一冷却气体的流路与第二冷却气体的流路(中央空腔410)隔开的方式，将在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B的第一转子30的第一端板34之间连接。
在图7所示的例示性的实施方式中，被分隔壁420从中央空腔410隔开的第一冷却气体的流路是配置于在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B之间的第一入口空腔104。在其他实施方式中，被分隔壁420从中央空腔410隔开的第一冷却气体的流路是配置于在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B之间的第一出口空腔114。
在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元400A、400B的第一转子30的转速相同，因此通过连接第一转子30之间的分隔壁420这样简单的结构，能够容易地将第一冷却气体的流路(第一入口空腔104或第一出口空腔114)与第二冷却气体的流路(中央空腔410)分离。
(与分隔构件相关的追加的设计)
图8A及图8B是示出分隔构件70的配置例的图。
对第二入口空腔204和第二出口空腔214中的任一方即第二空腔(204、214)相对于第一入口空腔104和第一出口空腔114中的任一方即第一空腔(104、114)位于径向内侧的情况进行考虑。在该情况下，如图8A所示，若将分隔第一空腔(104、114)和第二空腔(204、214)的分隔构件70在径向上配置于第一半径方向间隙G1的附近，则由于离心力的影响，在比第二空腔(204、214)的入口开口54及出口开口74靠径向外侧的区域中第二冷却气体形成涡旋而滞留。
与此相对，在图8B所示的例子中，分隔第一空腔(104、114)和第二空腔(204、214)的分隔构件70配置于比第一半径方向间隙G1靠近入口开口54、出口开口74的位置。即，分隔构件70以第一半径方向间隙G1与入口开口54或出口开口74之间的径向上的距离L的中点为基准，配置于比该中点靠径向外侧的内侧的区域。由此，能够抑制第二空腔(204、214)中的第二冷却气体的滞留。需要说明的是，在第一空腔(104、114)中，在比第一半径方向间隙G1靠径向内侧的部分形成涡旋，但伴随从第一入口空腔104经由第一半径方向间隙G1及第一出口空腔114从第一出口开口112排出的第一冷却气体的主流而向下游侧流动，因此不易滞留。
图9使示出其他实施方式的分隔构件70的配置例的图。
如该图所示，在几个实施方式中，分隔第一空腔(104、114)和第二空腔(204、214)的分隔构件70与第一端板34的开口(54、74)之间的距离d比开口(54、74)的径向尺寸D小。
将进行分隔的分隔构件70与端板(34A、34B)的开口(54、74)的径向距离d设定为比较小的值，因此能够抑制第二空腔(204、214)中的第二冷却气体的滞留。
(总结)
以下，对几个实施方式的磁性齿轮传动电力机械10及使用其的发电系统1记载概要。
(1)本发明的几个实施方式的磁性齿轮传动电力机械(10)具备：
定子(20)，其包括定子线圈(24)；
第一转子(30)，其包括多个极片(32)；
第二转子(40)，其包括多个转子磁铁(42)，在径向上配置于隔着所述第一转子(30)而与所述定子(20)相反的一侧；
壳体(21)，其具有第一入口开口(102)及第二入口开口(202)，支承所述定子(20)；
第一入口空腔(104)，其以与设置于所述壳体(21)的所述第一入口开口(102)、及所述定子(20)与所述第一转子(30)之间的第一半径方向间隙(G1)连通的方式，至少由所述壳体(21)划定；以及
第二入口空腔(204)，其以与设置于所述壳体(21)的所述第二入口开口(202)、及所述第一转子(30)与所述第二转子(40)之间的第二半径方向间隙(G2)连通的方式，至少由所述壳体(21)划定。
在上述(1)的结构中，与设置于支承定子(20)的壳体(21)的两种入口开口(第一入口开口(102)及第二入口开口(202))分别连通的两种入口空腔(第一入口空腔(104)及第二入口空腔(204))形成于壳体(21)的内侧。
由此，在磁性齿轮传动电力机械(10)的内部，能够形成通过第一半径方向间隙(G1)的冷却气体的第一流动、以及通过第二半径方向间隙(G2)的冷却气体的第二流动这样的相互独立的两种冷却气体流。在此，“相互独立”是指，冷却气体从入口到各半径方向间隙为止实质上在不同的路径中流动。具体而言，第一流动是指，从第一入口开口(102)经由第一入口空腔(104)通过第一半径方向间隙(G1)的冷却气体的流动。与此相对，第二流动是指，从第二入口开口(202)经由第二入口空腔(204)通过第二半径方向间隙(G2)的冷却气体的流动。这两种冷却气体流是从入口开口到各半径方向间隙为止实质上不同的路径，因此为“相互独立”。
这样，通过在磁性齿轮传动电力机械(10)的内部形成相互独立的两种冷却气体流，能够容易地进行与磁性齿轮传动电力机械(10)的极片(32)的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计。与此相对，例如，在从共通的入口开口取入的冷却气体在中途被分流而分别通过第一半径方向间隙(G1)及第二半径方向间隙(G2)的情况下，第一半径方向间隙(G1)与第二半径方向间隙(G2)的冷却气体的流量分配比依赖于两个间隙的流路截面积的大小关系，因此与磁性齿轮传动电力机械(10)的隔着极片(32)而位于径向的两侧的各区域的发热量或散热量对应地进行自由度高的冷却设计。
(2)在几个实施方式中，上述(1)的结构的基础上，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)具备分隔构件(70)，该分隔构件(70)设置于所述第一入口空腔(104)与所述第二入口空腔(204)之间。
根据上述(2)的结构，通过分隔构件(70)分割入口空腔，能够容易地实现磁性齿轮传动电力机械(10)的内部中的相互独立的两种流动(即，通过第一半径方向间隙(G1)的冷却气体的第一流动、以及通过第二半径方向间隙(G2)的冷却气体的第二流动)。
(3)在几个实施方式中，上述(2)的结构的基础上，
所述分隔构件(70)包括迷宫式密封件(74、76)，该迷宫式密封件(74、76)由设置于所述壳体(21)侧的静止翅片、以及设置于所述第一转子(30)侧的旋转翅片形成。
根据上述(3)的结构，能够通过迷宫式密封件(74、76)有效地阻止入口空腔间的冷却气体的流通，提高磁性齿轮传动电力机械(10)的内部的两种流动的独立性。
(4)在几个实施方式中，上述(2)的结构的基础上，
所述分隔构件(70)包括挡板(72)，该挡板(72)从所述壳体(21)朝向所述第一转子(30)突出、或者从所述第一转子(30)朝向所述壳体(21)突出。
根据上述(4)的结构，能够通过挡板(72)这样简单的结构，阻止入口空腔间的冷却气体的流通，提高磁性齿轮传动电力机械(10)的内部的两种流动的独立性。
(5)在几个实施方式中，上述(1)至(4)中任一结构的基础上，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)具备多个磁性齿轮传动单元(400)，该多个磁性齿轮传动单元(400)以在轴向上排列的方式配置，分别由所述定子(20)、所述第一转子(30)及第二转子(40)构成，
各个所述磁性齿轮传动单元(400)的所述第一半径方向间隙(G1)相互并联地流体连接，以使第一冷却气体向相互相反方向通过各个所述磁性齿轮传动单元(400)的所述第一半径方向间隙(G1)。
在磁性齿轮传动电力机械(10)中的隔着极片(32)而定子(20)一侧，除了极片(32)本身的发热之外，还存在定子线圈(24)中的发热的影响，通过磁性齿轮传动电力机械(10)的规格谋求相对高的冷却性能。在将多个磁性齿轮传动单元沿轴向配置的情况下，若采用第一冷却气体依次通过多个磁性齿轮传动单元的第一半径方向间隙(G1)那样的流路结构(即，多个第一半径方向间隙G1串联连接的流路结构)，则最下游的磁性齿轮传动单元的第一半径方向间隙(G1)的第一冷却气体的温度上升，有可能无法发挥充分的冷却性能。
关于这一点，根据上述(5)的结构，采用了多个磁性齿轮传动单元的第一半径方向间隙(G1)相互并联地连接的流路结构，因此与第一冷却气体依次通过第一半径方向间隙(G1)的流路结构相比，能够降低第一冷却气体的供给温度。由此，能够改善磁性齿轮传动电力机械(10)中的隔着极片(32)而定子(20)一侧的冷却性能。
(6)在几个实施方式中，上述(5)的结构的基础上，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)构成为，在所述磁性齿轮传动电力机械(10)的所述轴向上的一方的端部配置所述第二入口开口(202)及所述第二入口空腔(204)，被取入到所述第二入口空腔(204)的第二冷却气体依次通过所述多个磁性齿轮传动单元(400)的所述第二半径方向间隙(G2)。
根据上述(6)的结构，能够在磁性齿轮传动电力机械(10)的轴向上的一方的端部配置第二入口开口(202)及第二入口空腔(204)，使用于从外部导入第二冷却气体的配管的连接结构简化。
(7)在几个实施方式中，上述(6)的结构的基础上，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)具备分隔壁(420)，该分隔壁(420)以将所述第一冷却气体的流路与所述第二冷却气体的流路隔开的方式，将在所述轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元(400)的所述第一转子(30)之间连接。
根据上述(7)的结构，在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元(400)的第一转子(30)的转速相同，因此能够通过将第一转子(30)之间连接的分隔壁这样简单的结构，容易地分离第一冷却气体的流路和第二冷却气体的流路。
(8)在几个实施方式中，上述(1)至(7)中任一结构的基础上，
所述壳体(21)具有第一出口开口(112)及第二出口开口(212)，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)具备：
第一出口空腔(114)，其以与设置于所述壳体(21)的所述第一出口开口(112)及所述第一半径方向间隙(G1)连通的方式，至少由所述壳体(21)划定；以及
第二出口空腔(214)，其以与设置于所述壳体(21)的所述第二出口开口(212)及所述第二半径方向间隙(G2)连通的方式，至少由所述壳体(21)划定。
根据上述(8)的结构，在磁性齿轮传动电力机械(10)的内部，分别设置至通过各半径方向间隙后的冷却气体从各出口开口排出为止的路径，由此进一步提高与磁性齿轮传动电力机械(10)的极片(32)的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计的自由度。
例如，针对至通过各半径方向间隙后的冷却气体从各出口开口排出为止的各路径，也可以通过节流件的有无、调节节流件的开口面积这样的设计参数，对通过第一半径方向间隙(G1)的第一冷却气体的流量和通过第二半径方向间隙(G2)的第二冷却气体的流量相互独立地进行调整。
(9)在几个实施方式中，上述(8)的结构的基础上，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)具备多个磁性齿轮传动单元(400)，该多个磁性齿轮传动单元(400)以沿轴向排列的方式配置，分别由所述定子(20)、所述第一转子(30)及第二转子(40)构成，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)构成为，在所述轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元(400)之间配置所述第一出口开口(112)及所述第一出口空腔(114)，向相互相反方向通过了各个所述磁性齿轮传动单元(400)的所述第一半径方向间隙(G1)的第一冷却气体流入所述第一出口空腔(114)。
在第二冷却气体依次通过多个磁性齿轮传动单元400(400A、400B)的第二半径方向间隙(G2)的情况下，在下游侧的磁性齿轮传动单元(400B)的第二半径方向间隙(G2)的出口侧处第二冷却气体的温度上升，有可能引起冷却变得不充分的情况。
关于这一点，如上述(9)那样，如果采用通过各个第一半径方向间隙(G1)后的第一冷却气体流入位于在轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元(400A、400B)之间的第一出口空腔(114)的流路结构，则对于第二冷却气体的流动中的下游侧的磁性齿轮传动单元(400B)，第一冷却气体和第二冷却气体成为对流。因此，在第二冷却气体的温度上升可能成为问题的下游侧的磁性齿轮传动单元(400B)中，能够适当地抑制极片(32)的温度上升。
(10)在几个实施方式中，上述(8)或(9)的结构的基础上，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)具备：
第一循环通路，其用于使从所述第一出口开口(112)排出的第一冷却气体向所述第一入口开口(102)返回；
第二循环通路，其用于使从所述第二出口开口(212)排出的第二冷却气体向所述第二入口开口(202)返回；
第一风扇，其设置于所述第一循环通路上，能够进行容量控制；以及
第二风扇，其设置于所述第二循环通路上，能够进行容量控制。
根据上述(10)的结构，通过对第一风扇及第二风扇分别独立地进行容量控制，由此能够相互独立地调节通过第一半径方向间隙(G1)的第一冷却气体的流量和通过第二半径方向间隙(G2)的第二冷却气体的流量。由此，能够与磁性齿轮传动电力机械(10)的极片(32)的两侧的各区域的发热量或散热量对应地适当地进行冷却。
(11)在几个实施方式中，上述(8)至(10)中任一结构的基础上，
所述壳体(21)相对于所述定子(20)、所述第一转子(30)及所述第二转子(40)，在轴向上的一端侧具有所述第一入口开口(102)及所述第二出口开口(212)，在所述轴向上的另一端侧具有所述第一出口开口(112)及所述第二入口开口(202)。
根据上述(11)的结构，第一半径方向间隙(G1)中的第一冷却气体的流动方向和第二半径方向间隙(G2)中的第二冷却气体的流动方向相反(对流)，从而无论轴向位置如何均能够适当地抑制极片(32)的温度上升。
(12)在几个实施方式中，上述(8)至(11)中任一结构的基础上，
所述定子(20)相对于所述第二转子(40)隔着所述第一转子(30)而位于所述径向的外侧，
所述第一转子(30)包括一对端板，该一对端板位于所述多个极片(32)的轴向两端，具有与所述第二半径方向间隙(G2)连通的开口，
具备分隔构件(70)，该分隔构件(70)设置于作为所述第一入口空腔(104)和所述第一出口空腔(114)中的任一方的第一空腔、与所述第二入口空腔(204)和所述第二出口空腔(214)中的相对于所述第一空腔而位于所述径向的内侧的第二空腔之间，
所述分隔构件(70)位于比所述第一半径方向间隙(G1)与所述开口之间的所述径向上的中心位置靠所述径向的内侧的位置。
根据上述(12)的结构，在比第一半径方向间隙(G1)和端板的开口之间的中心位置靠径向内侧的位置设置用于分隔第一空腔和第二空腔的分隔构件(70)，因此能够抑制第二空腔中的第二冷却气体的滞留。
(13)在几个实施方式中，上述(8)至(12)中任一结构的基础上，
所述定子(20)相对于所述第二转子(40)隔着所述第一转子(30)而位于所述径向的外侧，
所述第一转子(30)包括一对端板，该一对端板位于所述多个极片(32)的轴向两端，具有与所述第二半径方向间隙(G2)连通的开口，
具备分隔构件(70)，该分隔构件(70)设置于作为所述第一入口空腔(104)和所述第一出口空腔(114)中的任一方的第一空腔、与所述第二入口空腔(204)和所述第二出口空腔(214)中的相对于所述第一空腔而位于所述径向的内侧的第二空腔之间，
所述分隔构件(70)与所述开口的所述径向上的距离比所述开口的径向尺寸小。
根据上述(13)的结构，将用于分隔第一空腔和第二空腔的分隔构件(70)与端板的开口间的径向距离设定为比较小的值，因此能够抑制第二空腔中的第二冷却气体的滞留。
(14)在几个实施方式中，上述(1)至(4)中任一结构的基础上，
所述壳体(21)具有共通出口开口(312)，
所述磁性齿轮传动电力机械(10)具备共通出口空腔(314)，该共通出口空腔(314)以与设置于所述壳体(21)的所述共通出口开口(312)以及所述第一半径方向间隙(G1)和所述第二半径方向间隙(G2)双方连通的方式，至少由所述壳体(21)划定。
根据上述(14)的结构，通过使通过各半径方向间隙后的冷却气体的流动在共通出口空腔中合流而从共通出口开口(312)排出，能够简化磁性齿轮传动电力机械(10)的内部的流路结构。另外，在减少与共通出口开口(312)连接的冷却气体的出口配管的根数、或者能够实现紧凑的出口配管的布局的方面，是有利的。
(15)本发明的几个实施方式的发电系统(1)具备：
原动机(2)；以及
磁性齿轮传动发电机(10)，其由所述原动机(2)驱动，
所述磁性齿轮传动发电机由上述(1)至(14)中任一个磁性齿轮传动电力机械(10)构成。
根据上述(15)的结构，如上述(1)所述，与设置于支承定子(20)的壳体(21)的两种入口开口(第一入口开口(102)及第二入口开口(202))分别连通的两种入口空腔(第一入口空腔(104)及第二入口空腔(204))形成于壳体(21)的内侧，因此能够容易地进行与磁性齿轮传动电力机械(10)的极片(32)的两侧的各区域的发热量或散热量对应的冷却设计。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加变形而得的方式、将这些方式适当组合而得的方式。
例如，磁性齿轮传动电力机械10也可以具备用于冷却定子20的冷却套。冷却套可以在径向上设置于定子铁芯23与壳体21之间，也可以设置于定子铁芯23的内部。制冷剂(例如，冷却水、冷却空气)经由与冷却套连接的未图示的制冷剂供给管向冷却套供给。从定子20夺取热而成为高温的制冷剂从与冷却套连接的未图示的制冷剂排出管排出。
在本说明书中，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或绝对的配置的表述不仅表示严格意义上这样的配置，还表示具有公差、或者可得到相同功能的程度的角度、距离而相对位移了的状态。
例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物相等的状态的表述不仅表示严格相等的状态，也表示存在公差、或者可得到相同功能的程度的差异的状态。
另外，在本说明书中，四边形状、圆筒形状等表示形状的表述不仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在可得到相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。
另外，在本说明书中，“具备”、“含有”、“配备”、“包括”或者“具有”一个构成要素这样的表述不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表述。
附图标记说明：
1…发电系统；
2…原动机；
3、9…旋转轴；
4…电力供给目的地；
6…电力供给源；
8…旋转机械；
10…磁性齿轮传动电力机械；
10A...磁性齿轮传动发电机；
10B…磁性齿轮传动马达；
20…定子；
21…壳体；
21A、21B…径向壁；
22…定子磁铁；
23…定子铁芯；
24…定子线圈；
25…插槽；
30…第一转子；
32…极片；
33…非磁性构件；
34、34A、34B…第一端板；
40…第二转子；
42…转子磁铁；
43…转子铁芯；
44、44A、44B…第二端板；
45…闭塞构件；
54、74、212…开口；
56…上游侧中间空腔；
58…下游侧中间空腔；
70、70A、70B、70C、70D...分隔构件；
72…挡板；
74…迷宫式密封件；
74、76…迷宫式密封件；
75A、77A...静止翅片；
75B、77B…旋转翅片；
78、79…支撑件；
102…第一入口开口；
104…第一入口空腔；
112…第一出口开口；
114…第一出口空腔；
120…第一循环通路；
122…第一风扇；
124、224…热交换器；
202…第二入口开口；
204…第二入口空腔；
212…第二出口开口；
214…第二出口空腔；
220…第二循环通路；
222…第二风扇；
312…共通出口开口；
314…共通出口空腔；
320…循环通路；
322…共通风扇；
324…共通热交换器；
330…第一分支流路；
332…第二分支流路；
340…第一风挡；
342…第二风挡；
400、400A、400B…磁性齿轮传动单元；
410…中央空腔；
420…分隔壁；
B1、B2…轴承；
G1…第一半径方向间隙；
G2…第二半径方向间隙。
Claims (15)
1.一种磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述磁性齿轮传动电力机械具备：
定子，其包括定子线圈；
第一转子，其包括多个极片；
第二转子，其包括多个转子磁铁，在径向上配置于隔着所述第一转子而与所述定子相反的一侧；
壳体，其具有第一入口开口及第二入口开口，支承所述定子；
第一入口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第一入口开口、及所述定子与所述第一转子之间的第一半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定；以及
第二入口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第二入口开口、及所述第一转子与所述第二转子之间的第二半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定。
2.根据权利要求1所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述磁性齿轮传动电力机械具备分隔构件，所述分隔构件设置于所述第一入口空腔与所述第二入口空腔之间。
3.根据权利要求2所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述分隔构件包括迷宫式密封件，所述迷宫式密封件由设置于所述壳体侧的静止翅片以及设置于所述第一转子侧的旋转翅片形成。
4.根据权利要求2所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述分隔构件包括挡板，所述挡板从所述壳体朝向所述第一转子突出、或者从所述第一转子朝向所述壳体突出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述磁性齿轮传动电力机械具备多个磁性齿轮传动单元，所述多个磁性齿轮传动单元以沿轴向排列的方式配置，分别由所述定子、所述第一转子及第二转子构成，
各个所述磁性齿轮传动单元的所述第一半径方向间隙相互并联地流体连接，以使第一冷却气体向相互相反方向通过各个所述磁性齿轮传动单元的所述第一半径方向间隙。
6.根据权利要求5所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述磁性齿轮传动电力机械构成为，在所述磁性齿轮传动电力机械的所述轴向上的一方的端部配置有所述第二入口开口及所述第二入口空腔，被取入到所述第二入口空腔的第二冷却气体依次通过所述多个磁性齿轮传动单元的所述第二半径方向间隙。
7.根据权利要求6所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述磁性齿轮传动电力机械具备分隔壁，所述分隔壁以将所述第一冷却气体的流路与所述第二冷却气体的流路隔开的方式，将在所述轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元的所述第一转子之间连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述壳体具有第一出口开口及第二出口开口，
所述磁性齿轮传动电力机械具备：
第一出口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第一出口开口及所述第一半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定；以及
第二出口空腔，其以与设置于所述壳体的所述第二出口开口及所述第二半径方向间隙连通的方式，至少由所述壳体划定。
9.根据权利要求8所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述磁性齿轮传动电力机械具备多个磁性齿轮传动单元，所述多个磁性齿轮传动单元以沿轴向排列的方式配置，分别由所述定子、所述第一转子及第二转子构成，
所述磁性齿轮传动电力机械构成为，在所述轴向上相邻的一对磁性齿轮传动单元之间配置有所述第一出口开口及所述第一出口空腔，向相互相反方向通过了各个所述磁性齿轮传动单元的所述第一半径方向间隙的第一冷却气体流入所述第一出口空腔。
10.根据权利要求8或9所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述磁性齿轮传动电力机械具备：
第一循环通路，其用于使从所述第一出口开口排出的第一冷却气体向所述第一入口开口返回；
第二循环通路，其用于使从所述第二出口开口排出的第二冷却气体向所述第二入口开口返回；
第一风扇，其设置于所述第一循环通路上，能够进行容量控制；以及
第二风扇，其设置于所述第二循环通路上，能够进行容量控制。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述壳体相对于所述定子、所述第一转子及所述第二转子，在轴向上的一端侧具有所述第一入口开口及所述第二出口开口，在所述轴向上的另一端侧具有所述第一出口开口及所述第二入口开口。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述定子相对于所述第二转子隔着所述第一转子而位于所述径向的外侧，
所述第一转子包括一对端板，所述一对端板位于所述多个极片的轴向两端，具有与所述第二半径方向间隙连通的开口，
所述磁性齿轮传动电力机械具备分隔构件，所述分隔构件设置于作为所述第一入口空腔和所述第一出口空腔中的任一方的第一空腔、与所述第二入口空腔和所述第二出口空腔中的相对于所述第一空腔而位于所述径向的内侧的第二空腔之间，
所述分隔构件位于比所述第一半径方向间隙与所述开口之间的所述径向上的中心位置靠所述径向的内侧的位置。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述定子相对于所述第二转子隔着所述第一转子而位于所述径向的外侧，
所述第一转子包括一对端板，所述一对端板位于所述多个极片的轴向两端，具有与所述第二半径方向间隙连通的开口，
所述磁性齿轮传动电力机械具备分隔构件，所述分隔构件设置于作为所述第一入口空腔和所述第一出口空腔中的任一方的第一空腔、与所述第二入口空腔和所述第二出口空腔中的相对于所述第一空腔而位于所述径向的内侧的第二空腔之间，
所述分隔构件与所述开口的所述径向上的距离比所述开口的径向尺寸小。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性齿轮传动电力机械，其中，
所述壳体具有共通出口开口，
所述磁性齿轮传动电力机械具备共通出口空腔，所述共通出口空腔以与设置于所述壳体的所述共通出口开口、以及所述第一半径方向间隙和所述第二半径方向间隙双方连通的方式，至少由所述壳体划定。
15.一种发电系统，其中，
所述发电系统具备：
原动机；以及
磁性齿轮传动发电机，其由所述原动机驱动，
所述磁性齿轮传动发电机由权利要求1至14中任一项所述的磁性齿轮传动电力机械构成。
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