JP2022116536A - 磁気ギアード電気機械及び発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素な構造により、冷却ジャケットによる冷却が難しい磁気ギアード電気機械の発熱部からの放熱を促進可能とした磁気ギアード電気機械を提供する。【解決手段】磁気ギアード電気機械１０は、ステータコイル２４を含むステータ２０と、前記第１半径方向隙間Ｇ１を含む第１冷却通路６０が前記ステータ２０との間に形成される第１ロータ３０と、前記第２半径方向隙間Ｇ２を含む第２冷却通路６２が前記第１ロータ３０との間に形成される第２ロータ４０と、前記ステータ２０、前記第１ロータ３０及び前記第２ロータ４０に対して軸方向の一端側に形成される冷却気体の入口キャビティ５０と、前記ステータ２０、前記第１ロータ３０及び前記第２ロータ４０に対して前記軸方向の他端側に形成され、前記第１冷却通路６０および前記第２冷却通路６２の各々を通過した前記冷却気体を受け入れるための出口キャビティ７０と、を備える。【選択図】図３
Description
本開示は、磁気ギアード電気機械及びこれを用いた発電システムに関する。
従来から、高速ロータと低速ロータとの間で回転数を変換するための磁気ギア装置と、発電機又は電動機とを組み合わせた磁気ギアード電気機械（magnetic geared electrical machine）が知られている。
例えば、特許文献１には、支持構造を含む第１ロータと、第２ロータおよびステータを備え、第２ロータおよびステータの少なくとも一方が支持構造を収容するように構成した磁気ギアード電気機械が記載されている。
また、磁気ギアード電気機械に関するものではないが、特許文献２には、周方向に配列された電磁鋼製の磁気経路部材（ポールピース）間に冷媒流路を設けた磁気ギア装置が記載されている。
例えば特許文献１に記載される磁気ギアード電気機械では、ステータコイルにおける銅損やポールピースにおける鉄損による発熱が課題になり得る。
発熱部としてのステータコイルの周辺部位については、ステータに設けられた冷却ジャケットにより冷却可能である。これに対し、他の発熱部の例であるポールピースについては、ポールピースが回転部材であることから、冷却ジャケットの設置が難しい。特に、ステータのうちステータコイルよりもポールピース側の部位については、ステータコイル及びポールピースという２つの発熱源からの入熱によって他の部位に比べて温度上昇リスクが高いにもかかわらず、冷却ジャケットからの距離に起因して、冷却ジャケットによる高い冷却効果は期待できない。
発熱部としてのステータコイルの周辺部位については、ステータに設けられた冷却ジャケットにより冷却可能である。これに対し、他の発熱部の例であるポールピースについては、ポールピースが回転部材であることから、冷却ジャケットの設置が難しい。特に、ステータのうちステータコイルよりもポールピース側の部位については、ステータコイル及びポールピースという２つの発熱源からの入熱によって他の部位に比べて温度上昇リスクが高いにもかかわらず、冷却ジャケットからの距離に起因して、冷却ジャケットによる高い冷却効果は期待できない。
なお、特許文献２記載の磁気ギア装置では、磁気ギア装置の基部に固設される磁気経路部材ホルダにおいてポールピース間に冷媒流路が形成され、圧縮機の抽気空気を冷媒流路に外部から導入する構成になっている。
しかし、ポールピースを含む磁気経路部材ホルダが回転部材である磁気ギアード電気機械の場合、回転部品であるポールピース間に冷媒流路を形成することは構造の複雑化を招く。
しかし、ポールピースを含む磁気経路部材ホルダが回転部材である磁気ギアード電気機械の場合、回転部品であるポールピース間に冷媒流路を形成することは構造の複雑化を招く。
上述の事情に鑑みて、本発明の幾つかの実施形態では、簡素な構造により、冷却ジャケットによる冷却が難しい磁気ギアード電気機械の発熱部からの放熱を促進可能とした磁気ギアード電気機械を提供することを目的とする。
本発明の少なくとも一実施形態に係る磁気ギアード電気機械は、
ステータコイルを含むステータと、
前記ステータとの間に第１半径方向隙間を有して配置される複数のポールピースを含み、前記第１半径方向隙間を含む第１冷却通路が前記ステータとの間に形成される第１ロータと、
複数のロータ磁石を含み、径方向において前記第１ロータを挟んで前記ステータとは反対側にて、前記ポールピースとの間に第２半径方向隙間を有して配置され、前記第２半径方向隙間を含む第２冷却通路が前記第１ロータとの間に形成される第２ロータと、
前記ステータ、前記第１ロータ及び前記第２ロータに対して軸方向の一端側に形成される冷却気体の入口キャビティと、
前記ステータ、前記第１ロータ及び前記第２ロータに対して前記軸方向の他端側に形成され、前記第１冷却通路および前記第２冷却通路の各々を通過した前記冷却気体を受け入れるための出口キャビティと、
を備え、
前記第１半径方向隙間の寸法Ｗ１は、前記第２半径方向隙間の寸法Ｗ２よりも大きい。
ステータコイルを含むステータと、
前記ステータとの間に第１半径方向隙間を有して配置される複数のポールピースを含み、前記第１半径方向隙間を含む第１冷却通路が前記ステータとの間に形成される第１ロータと、
複数のロータ磁石を含み、径方向において前記第１ロータを挟んで前記ステータとは反対側にて、前記ポールピースとの間に第２半径方向隙間を有して配置され、前記第２半径方向隙間を含む第２冷却通路が前記第１ロータとの間に形成される第２ロータと、
前記ステータ、前記第１ロータ及び前記第２ロータに対して軸方向の一端側に形成される冷却気体の入口キャビティと、
前記ステータ、前記第１ロータ及び前記第２ロータに対して前記軸方向の他端側に形成され、前記第１冷却通路および前記第２冷却通路の各々を通過した前記冷却気体を受け入れるための出口キャビティと、
を備え、
前記第１半径方向隙間の寸法Ｗ１は、前記第２半径方向隙間の寸法Ｗ２よりも大きい。
本発明の少なくとも一実施形態によれば、簡素な構造により、冷却ジャケットによる冷却が難しい磁気ギアード電気機械の発熱部からの放熱を促進できる。
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。
（磁気ギアード電気機械の概要）
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、磁気ギアード電気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」は磁気ギアード電気機械１０のロータ（３０，４０）の回転軸（rotational axis）に平行な方向であり、「径方向」はロータ（３０，４０）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、磁気ギアード電気機械１０は、原動機２によって駆動されて発電を行い、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磁気ギアード発電機１０Ａである。
他の実施形態では、図１Ｂに示すように、磁気ギアード電気機械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、磁気ギアード電気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」は磁気ギアード電気機械１０のロータ（３０，４０）の回転軸（rotational axis）に平行な方向であり、「径方向」はロータ（３０，４０）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、磁気ギアード電気機械１０は、原動機２によって駆動されて発電を行い、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磁気ギアード発電機１０Ａである。
他の実施形態では、図１Ｂに示すように、磁気ギアード電気機械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。
磁気ギアード発電機１０Ａは、ステータ磁石２２及びステータコイル２４を含むステータ２０と、ポールピース３２を含む第１ロータ３０と、ロータ磁石４２を含む第２ロータ４０とを備える。図１Ａに示す例では、ステータ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。第１ロータ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。第１ロータ３０は、ポールピース３２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第１エンドプレート３４を含み、各々の第１エンドプレート３４が回転シャフト３に連結される。第２ロータ４０は、ロータ磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第２エンドプレート４４を含む。各々の第２エンドプレート４４は、第２ロータ４０が回転シャフト３及び第１ロータ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とともに回転する第１ロータ３０）に取り付けられる。第２ロータ４０は、ポールピース３２及び第１エンドプレート３４を含む第１ロータ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、ステータ２０、第１ロータ３０、第２ロータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０、ステータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０及びステータ２０が配置される。
磁気ギアード発電機１０Ａは、ステータ磁石２２及びステータコイル２４を含むステータ２０と、ポールピース３２を含む第１ロータ３０と、ロータ磁石４２を含む第２ロータ４０とを備える。図１Ａに示す例では、ステータ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。第１ロータ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。第１ロータ３０は、ポールピース３２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第１エンドプレート３４を含み、各々の第１エンドプレート３４が回転シャフト３に連結される。第２ロータ４０は、ロータ磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第２エンドプレート４４を含む。各々の第２エンドプレート４４は、第２ロータ４０が回転シャフト３及び第１ロータ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とともに回転する第１ロータ３０）に取り付けられる。第２ロータ４０は、ポールピース３２及び第１エンドプレート３４を含む第１ロータ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、ステータ２０、第１ロータ３０、第２ロータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０、ステータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０及びステータ２０が配置される。
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とともに回転する第１ロータ（低速ロータ）３０のポールピース３２によって、ステータ磁石２２の磁束が変調され、変調された磁場からロータ磁石４２が磁力を受けて第２ロータ（高速ロータ）４０が回転する。このとき、第１ロータ（低速ロータ）３０に対する第２ロータ（高速ロータ）４０の回転数の比（増速比）は、ロータ磁石４２の極対数ＮＨに対するポールピース３２の極数ＮＬの比（＝ＮＬ／ＮＨ）で表される。第２ロータ（高速ロータ）４０が回転することで、電磁誘導によってステータコイル２４に電流が発生する。
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とともに回転する第１ロータ（低速ロータ）３０のポールピース３２によって、ステータ磁石２２の磁束が変調され、変調された磁場からロータ磁石４２が磁力を受けて第２ロータ（高速ロータ）４０が回転する。このとき、第１ロータ（低速ロータ）３０に対する第２ロータ（高速ロータ）４０の回転数の比（増速比）は、ロータ磁石４２の極対数ＮＨに対するポールピース３２の極数ＮＬの比（＝ＮＬ／ＮＨ）で表される。第２ロータ（高速ロータ）４０が回転することで、電磁誘導によってステータコイル２４に電流が発生する。
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、ステータ磁石２２及びステータコイル２４を含むステータ２０と、ポールピース３２を含む第１ロータ３０と、ロータ磁石４２を含む第２ロータ４０とを備える。図１Ｂに示す例では、ステータ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。第１ロータ３０は、ポールピース３２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第１エンドプレート３４を含み、各々の第１エンドプレート３４が回転シャフト９に連結される。第２ロータ４０は、ロータ磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第２エンドプレート４４を含む。各々の第２エンドプレート４４は、第２ロータ４０が回転シャフト９及び第１ロータ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とともに回転する第１ロータ３０）に取り付けられる。第２ロータ４０は、ポールピース３２及び第１エンドプレート３４を含む第１ロータ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、ステータ２０、第１ロータ３０、第２ロータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０、ステータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０及びステータ２０が配置される。
すなわち、磁気ギアードモータ１０Ｂは、ステータ磁石２２及びステータコイル２４を含むステータ２０と、ポールピース３２を含む第１ロータ３０と、ロータ磁石４２を含む第２ロータ４０とを備える。図１Ｂに示す例では、ステータ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。第１ロータ３０は、ポールピース３２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第１エンドプレート３４を含み、各々の第１エンドプレート３４が回転シャフト９に連結される。第２ロータ４０は、ロータ磁石４２の軸方向両端にそれぞれ設けられる第２エンドプレート４４を含む。各々の第２エンドプレート４４は、第２ロータ４０が回転シャフト９及び第１ロータ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とともに回転する第１ロータ３０）に取り付けられる。第２ロータ４０は、ポールピース３２及び第１エンドプレート３４を含む第１ロータ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、ステータ２０、第１ロータ３０、第２ロータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０、ステータ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、第２ロータ４０、第１ロータ３０及びステータ２０が配置される。
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、ステータコイル２４の通電によって発生する回転磁界によって第２ロータ（高速ロータ）４０を回転させ、第２ロータ（高速ロータ）４０から第１ロータ（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電気機械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電気機械１０の径方向断面図である。
図２に示すように、磁気ギアード電気機械１０のステータ２０は、周方向に配列された複数のステータ磁石２２とステータコイル２４とを含む。ステータ磁石２２及びステータコイル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電気機械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電気機械１０の径方向断面図である。
図２に示すように、磁気ギアード電気機械１０のステータ２０は、周方向に配列された複数のステータ磁石２２とステータコイル２４とを含む。ステータ磁石２２及びステータコイル２４は、ステータコア２３に取り付けられる。
ステータ磁石２２は、永久磁石により構成され、径方向においてステータコイル２４と第１ロータ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。図２に示す例では、各々のステータ磁石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。すなわち、図２に示したステータ磁石２２の矩形断面の各辺の寸法は、図１Ａ及び図１Ｂに示したステータ磁石２２の軸方向寸法よりも十分に小さい。
図２には、ステータ磁石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）の構造例を示している。他の実施形態では、ステータ２０は、ステータ磁石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、ステータ磁石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）の構造例を示している。他の実施形態では、ステータ２０は、ステータ磁石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。
ステータコイル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に収まらないステータコイル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。
上記構成のステータ２０に径方向にて対向する第１ロータ３０は、周方向に配列される複数のポールピース３２を含む。各々のポールピース３２は、例えば電磁鋼板や圧粉磁心等の磁性体により構成され、矩形断面（図２参照）を有する軸方向に長尺なロッド状部材である。すなわち、図２に示したポールピース３２の矩形断面の各辺の寸法は、図１Ａ及び図１Ｂに示したポールピース３２の軸方向寸法よりも十分に小さい。
ポールピース３２は、ステータ２０との間に第１半径方向隙間Ｇ１を隔てて配置される。第１半径方向隙間Ｇ１は、径方向における寸法Ｗ１を有し、第１ロータ３０とステータ２０との間に形成される後述の第１冷却通路６０の一部である。
ポールピース３２は、ステータ２０との間に第１半径方向隙間Ｇ１を隔てて配置される。第１半径方向隙間Ｇ１は、径方向における寸法Ｗ１を有し、第１ロータ３０とステータ２０との間に形成される後述の第１冷却通路６０の一部である。
なお、第１ロータ３０は、ポールピース３２以外にも、非磁性体により構成されてポールピース３２間を周方向に接続する非磁性部材３３（図２参照）や、図１Ａ及び図１Ｂを参照して上述した第１エンドプレート３４等の他の部材を含んでいてもよい。
非磁性部材３３は、マトリックス樹脂に強化繊維を複合化させた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であってもよく、例えば、炭素繊維を強化繊維として用いたＣＦＲＰや、ガラス繊維を強化繊維として用いたＧＦＲＰであってもよい。第１エンドプレート３４は、回転シャフト３，９との接続位置からポールピース３２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。
非磁性部材３３は、マトリックス樹脂に強化繊維を複合化させた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であってもよく、例えば、炭素繊維を強化繊維として用いたＣＦＲＰや、ガラス繊維を強化繊維として用いたＧＦＲＰであってもよい。第１エンドプレート３４は、回転シャフト３，９との接続位置からポールピース３２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。
図２に示すとおり、径方向において上記構成の第１ロータ３０を挟んでステータ２０の反対側には、第１ロータ３０のポールピース３２との間に第２半径方向隙間Ｇ２を隔てて第２ロータ４０が設けられる。第２半径方向隙間Ｇ２は、径方向における寸法Ｗ２を有し、第１ロータ３０とステータ２０との間に形成される後述の第２冷却通路６２の一部である。第２半径方向隙間Ｇ２の寸法Ｗ２を第１半径方向隙間Ｇ１の寸法Ｗ１と比較すれば、Ｗ１＞Ｗ２の関係が成立する。
第２ロータ４０は、図１Ａ及び図１Ｂを参照して上述したとおり、ポールピース３２、非磁性部材３３及び第１エンドプレート３４を含む第１ロータ３０によって囲まれるように配置されてもよい。
第２ロータ４０は、図１Ａ及び図１Ｂを参照して上述したとおり、ポールピース３２、非磁性部材３３及び第１エンドプレート３４を含む第１ロータ３０によって囲まれるように配置されてもよい。
第２ロータ４０は、各々が永久磁石により構成される複数のロータ磁石４２を含み、複数のロータ磁石４２は周方向に配列される。各々のロータ磁石４２は、矩形断面（図２参照）を有する軸方向に長尺なロッド状部材であってもよい。ここで、ロータ磁石４２が「軸方向に長尺」であるとは、図２に示したロータ磁石４２の矩形断面の各辺の寸法が、図１Ａ及び図１Ｂに示したロータ磁石４２の軸方向寸法よりも十分に小さいことを意味する。
図２には、ロータ磁石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）の構造例を示している。他の実施形態では、第２ロータ４０は、ロータ磁石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。
また、図２に示す例示的な実施形態では、複数のロータ磁石４２が、ロータコア４３の表面上に周方向に隙間を空けて配置される２以上の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）を構成する。例えば、各々の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）は、磁化方向が同一である複数のロータ磁石４２によって構成される。
図２には、ロータ磁石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）の構造例を示している。他の実施形態では、第２ロータ４０は、ロータ磁石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。
また、図２に示す例示的な実施形態では、複数のロータ磁石４２が、ロータコア４３の表面上に周方向に隙間を空けて配置される２以上の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）を構成する。例えば、各々の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）は、磁化方向が同一である複数のロータ磁石４２によって構成される。
第２ロータ４０は、ロータ磁石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第２エンドプレート４４や、ロータ磁石４２間の周方向隙間を埋める閉塞部材４５等の他の部材を含んでいてもよい。
第２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。
また、閉塞部材４５は、マトリックス樹脂に強化繊維を複合化させた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であってもよく、例えば、炭素繊維を強化繊維として用いたＣＦＲＰや、ガラス繊維を強化繊維として用いたＧＦＲＰであってもよい。閉塞部材４５は、図２に示すように、周方向に交互に並ぶ磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）間の周方向隙間の少なくとも一部を閉塞してもよい。この場合、ロータコア４３からの各ロータ磁石４２の突出高さよりも、ロータコア４３からの閉塞部材４５の表面までの高さは小さくてもよい。
第２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。
また、閉塞部材４５は、マトリックス樹脂に強化繊維を複合化させた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であってもよく、例えば、炭素繊維を強化繊維として用いたＣＦＲＰや、ガラス繊維を強化繊維として用いたＧＦＲＰであってもよい。閉塞部材４５は、図２に示すように、周方向に交互に並ぶ磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）間の周方向隙間の少なくとも一部を閉塞してもよい。この場合、ロータコア４３からの各ロータ磁石４２の突出高さよりも、ロータコア４３からの閉塞部材４５の表面までの高さは小さくてもよい。
なお、図２に示す例示的な実施形態では、個数の大小関係は、少ない順から、ステータコイル２４、ロータ磁石４２、ポールピース３２、ステータ磁石２２である。
（磁気ギアード電気機械の冷却構造）
上記構成の磁気ギアード電気機械１０（１０Ａ，１０Ｂ）では、ステータコイル２４における銅損やポールピース３２における鉄損に起因した発熱への対策として、磁気ギアード電気機械１０の内部に冷却気体流路が設けられる。
上記構成の磁気ギアード電気機械１０（１０Ａ，１０Ｂ）では、ステータコイル２４における銅損やポールピース３２における鉄損に起因した発熱への対策として、磁気ギアード電気機械１０の内部に冷却気体流路が設けられる。
図３は、一実施形態に係る磁気ギアード電気機械１０を示す軸方向断面図である。
同図に示すように、幾つかの実施形態では、磁気ギアード電気機械１０は、冷却気体が導入される入口キャビティ５０と、ステータ２０と第１ロータ３０との間の第１冷却通路６０及び第１ロータ３０と第２ロータ４０との間の第２冷却通路６２の各々を通過した冷却気体を受け入れるための出口キャビティ７０とを含む。
入口キャビティ５０は、ステータ２０、第１ロータ３０及び第２ロータ４０に対して軸方向の一端側に形成される。これに対し、出口キャビティ７０は、ステータ２０、第１ロータ３０及び第２ロータ４０に対して軸方向の他端側に形成される。換言すれば、出口キャビティ７０は、軸方向において、ステータ２０、第１ロータ３０及び第２ロータ４０を挟んで入口キャビティ５０の反対側に位置する。
同図に示すように、幾つかの実施形態では、磁気ギアード電気機械１０は、冷却気体が導入される入口キャビティ５０と、ステータ２０と第１ロータ３０との間の第１冷却通路６０及び第１ロータ３０と第２ロータ４０との間の第２冷却通路６２の各々を通過した冷却気体を受け入れるための出口キャビティ７０とを含む。
入口キャビティ５０は、ステータ２０、第１ロータ３０及び第２ロータ４０に対して軸方向の一端側に形成される。これに対し、出口キャビティ７０は、ステータ２０、第１ロータ３０及び第２ロータ４０に対して軸方向の他端側に形成される。換言すれば、出口キャビティ７０は、軸方向において、ステータ２０、第１ロータ３０及び第２ロータ４０を挟んで入口キャビティ５０の反対側に位置する。
図３に示す例示的な実施形態では、入口キャビティ５０は、軸受Ｂ１を介して回転シャフト（３，９）に取り付けられるハウジング２１の一方の径方向壁２１Ａと、これに対向するステータ２０の軸方向端面および第１ロータ３０の第１エンドプレート３４Ａとによって画定される。すなわち、入口キャビティ５０は、軸方向において、ハウジング２１の一方の径方向壁２１Ａと、ステータ２０の軸方向端面及び第１ロータ３０の一方の第１エンドプレート３４Ａとの間に形成され、回転シャフト（３，９）を取り囲む環状空間である。入口キャビティ５０は、ハウジング２１の軸方向の一端側に設けられた冷却気体入口５２を介して入口ダクト（不図示）と連通しており、入口ダクトから冷却気体入口５２を介して冷却気体が導入されるようになっている。冷却気体入口５２は、ハウジング２１の軸方向の一端側において、周方向における複数箇所に設けられていてもよい。
なお、入口キャビティ５０には、ステータコイル２４の一部がステータコア２３から軸方向に突出して形成されるコイルエンド２４Ａが露出している。
なお、入口キャビティ５０には、ステータコイル２４の一部がステータコア２３から軸方向に突出して形成されるコイルエンド２４Ａが露出している。
入口キャビティ５０は、第１半径方向隙間Ｇ１を含む第１冷却通路６０に連通する。第１冷却通路６０は、軸方向に延在するように、径方向においてステータ２０と第１ロータ３０との間に形成される環状流路である。第１冷却通路６０の上流端は入口キャビティ５０に流体的に接続され、入口キャビティ５０内の冷却気体が第１冷却通路６０に導入される。
また、入口キャビティ５０は、入口キャビティ５０に面する第１ロータ３０の第１エンドプレート３４Ａに設けられる入口開口５４を介して、第２半径方向隙間Ｇ２を含む第２冷却通路６２に連通する。第２冷却通路６２は、軸方向に延在するように、径方向において第１ロータ３０と第２ロータ４０との間に形成される環状流路である。
図３に示す例示的な実施形態では、入口キャビティ５０は、一方の第１エンドプレート３４Ａの入口開口５４を介して、第１ロータ３０の内部に形成される上流側中間キャビティ５６に連通する。上流側中間キャビティ５６は、第１ロータ３０の一方の第１エンドプレート３４Ａと、これに対向する第２ロータ４０の一方の第２エンドプレート４４Ａとの間に形成される環状空間である。第２冷却通路６２の上流端は上流側中間キャビティ５６に流体的に接続され、入口キャビティ５０内の冷却気体が上流側中間キャビティ５６を経由して第２冷却通路６２に導入される。
図３に示す例示的な実施形態では、入口キャビティ５０は、一方の第１エンドプレート３４Ａの入口開口５４を介して、第１ロータ３０の内部に形成される上流側中間キャビティ５６に連通する。上流側中間キャビティ５６は、第１ロータ３０の一方の第１エンドプレート３４Ａと、これに対向する第２ロータ４０の一方の第２エンドプレート４４Ａとの間に形成される環状空間である。第２冷却通路６２の上流端は上流側中間キャビティ５６に流体的に接続され、入口キャビティ５０内の冷却気体が上流側中間キャビティ５６を経由して第２冷却通路６２に導入される。
また、第１冷却通路６０及び第２冷却通路６２をそれぞれ通過した冷却気体は、ステータ２０、第１ロータ３０及び第２ロータ４０を挟んで軸方向の他端側に位置する出口キャビティ７０に導かれる。
図３に示す例示的な実施形態では、出口キャビティ７０は、軸受Ｂ１を介して回転シャフト（３，９）に取り付けられるハウジング２１の他方の径方向壁２１Ｂと、これに対向するステータ２０の軸方向端面および第１ロータ３０の第１エンドプレート３４Ｂとによって画定される。すなわち、出口キャビティ７０は、軸方向において、ハウジング２１の他方の径方向壁２１Ｂと、ステータ２０及び第１ロータ３０の他方の第１エンドプレート３４Ｂとの間に形成され、回転シャフト（３，９）を取り囲む環状空間である。出口キャビティ７０は、ハウジング２１の軸方向の他端側に設けられた冷却気体出口７２を介して出口ダクト（不図示）と連通しており、出口キャビティ７０から冷却気体出口７２を介して出口ダクトへと冷却気体が排出されるようになっている。冷却気体出口７２は、ハウジング２１の軸方向の他端側において、周方向における複数箇所に設けられていてもよい。
なお、出口キャビティ７０には、ステータコイル２４の一部がステータコア２３から軸方向に突出して形成されるコイルエンド２４Ａが露出している。
図３に示す例示的な実施形態では、出口キャビティ７０は、軸受Ｂ１を介して回転シャフト（３，９）に取り付けられるハウジング２１の他方の径方向壁２１Ｂと、これに対向するステータ２０の軸方向端面および第１ロータ３０の第１エンドプレート３４Ｂとによって画定される。すなわち、出口キャビティ７０は、軸方向において、ハウジング２１の他方の径方向壁２１Ｂと、ステータ２０及び第１ロータ３０の他方の第１エンドプレート３４Ｂとの間に形成され、回転シャフト（３，９）を取り囲む環状空間である。出口キャビティ７０は、ハウジング２１の軸方向の他端側に設けられた冷却気体出口７２を介して出口ダクト（不図示）と連通しており、出口キャビティ７０から冷却気体出口７２を介して出口ダクトへと冷却気体が排出されるようになっている。冷却気体出口７２は、ハウジング２１の軸方向の他端側において、周方向における複数箇所に設けられていてもよい。
なお、出口キャビティ７０には、ステータコイル２４の一部がステータコア２３から軸方向に突出して形成されるコイルエンド２４Ａが露出している。
出口キャビティ７０は、第１半径方向隙間Ｇ１を含む第１冷却通路６０に連通する。第１冷却通路６０の下流端は出口キャビティ７０に流体的に接続され、第１冷却通路６０を通過して高温化した冷却気体が出口キャビティ７０へと流出する。
また、出口キャビティ７０は、出口キャビティ７０に面する他方の第１エンドプレート３４Ｂに設けられる出口開口７４を介して、第２半径方向隙間Ｇ２を含む第２冷却通路６２に連通する。
図３に示す例示的な実施形態では、出口キャビティ７０は、他方の第１エンドプレート３４Ｂの出口開口７４を介して、第１ロータ３０の内部に形成される下流側中間キャビティ５８に連通する。下流側中間キャビティ５８は、第１ロータ３０の他方の第１エンドプレート３４Ｂと、これに対向する第２ロータ４０の他方の第２エンドプレート４４Ｂとの間に形成される環状空間である。第２冷却通路６２の下流端は下流側中間キャビティ５８に流体的に接続され、第２冷却通路６２を通過して高温化した冷却気体は、下流側中間キャビティ５８を経由して出口キャビティ７０へと導かれる。
図３に示す例示的な実施形態では、出口キャビティ７０は、他方の第１エンドプレート３４Ｂの出口開口７４を介して、第１ロータ３０の内部に形成される下流側中間キャビティ５８に連通する。下流側中間キャビティ５８は、第１ロータ３０の他方の第１エンドプレート３４Ｂと、これに対向する第２ロータ４０の他方の第２エンドプレート４４Ｂとの間に形成される環状空間である。第２冷却通路６２の下流端は下流側中間キャビティ５８に流体的に接続され、第２冷却通路６２を通過して高温化した冷却気体は、下流側中間キャビティ５８を経由して出口キャビティ７０へと導かれる。
なお、図３に示す実施形態では、磁気ギアード電気機械１０は、ステータ２０を冷却するための冷却ジャケット２６を備える。冷却ジャケット２６は、径方向においてステータコア２３とハウジング２１との間に設けられてもよいし、ステータコア２３の内部に設けられてもよい。
冷却ジャケット２６には、冷却ジャケット２６に接続される不図示の冷媒供給管を介して冷媒（例えば、冷却水や冷却空気）が供給される。ステータ２０から熱を奪って高温になった冷媒は、冷却ジャケット２６に接続される不図示の冷媒排出管から排出される。
冷却ジャケット２６には、冷却ジャケット２６に接続される不図示の冷媒供給管を介して冷媒（例えば、冷却水や冷却空気）が供給される。ステータ２０から熱を奪って高温になった冷媒は、冷却ジャケット２６に接続される不図示の冷媒排出管から排出される。
上記磁気ギアード電気機械１０において、入口キャビティ５０から第１冷却通路６０を経由して出口キャビティ７０に至る第１流れＦ１と、入口キャビティ５０から第２冷却通路６２を経由して出口キャビティ７０に至る第２流れＦ２とが形成される。すなわち、入口キャビティ５０内の冷却気体は、第１冷却通路６０に向かう第１流れＦ１と、第２冷却通路６２に向かう第２流れＦ２とに分かれ、第１冷却通路６０を通過後の第１流れＦ１と、第２冷却通路６２を通過後の第２流れＦ２とは、出口キャビティ７０において再び合流する。
第１冷却通路６０を経由する第１流れＦ１と、第２冷却通路６２を経由する第２流れＦ２は、共通の入口キャビティ５０から分流して、共通の出口キャビティ７０に合流するものであるから、両方の流れの圧力損失が一致するように各流れの流量は決定される。
ここで、第１流れＦ１の圧力損失は、入口キャビティ５０と第１冷却通路６０の上流端との接続部における圧力損失と、第１冷却通路６０における圧力損失と、第１冷却通路６０の下流端と出口キャビティ７０との接続部における圧力損失との和で表される。これに対し、第２流れＦ２の圧力損失は、第１エンドプレート３４Ａの入口開口５４における圧力損失と、上流側中間キャビティ５６における圧力損失と、第２冷却通路６２における圧力損失と、下流側中間キャビティ５８における圧力損失と、第１エンドプレート３４Ｂの出口開口７４における圧力損失との和で表される。
よって、第１流れＦ１と第２流れＦ２との流量分配比は、第１流れＦ１の圧力損失に関与する上述の各流路部分の流路断面積、および、第２流れＦ２の圧力損失に関与する上述の各流路部分の流路断面積の相対的な関係を変更することによって調節可能である。
ここで、第１流れＦ１の圧力損失は、入口キャビティ５０と第１冷却通路６０の上流端との接続部における圧力損失と、第１冷却通路６０における圧力損失と、第１冷却通路６０の下流端と出口キャビティ７０との接続部における圧力損失との和で表される。これに対し、第２流れＦ２の圧力損失は、第１エンドプレート３４Ａの入口開口５４における圧力損失と、上流側中間キャビティ５６における圧力損失と、第２冷却通路６２における圧力損失と、下流側中間キャビティ５８における圧力損失と、第１エンドプレート３４Ｂの出口開口７４における圧力損失との和で表される。
よって、第１流れＦ１と第２流れＦ２との流量分配比は、第１流れＦ１の圧力損失に関与する上述の各流路部分の流路断面積、および、第２流れＦ２の圧力損失に関与する上述の各流路部分の流路断面積の相対的な関係を変更することによって調節可能である。
第１流れＦ１と第２流れＦ２との流量分配比を調節するために、幾つかの実施形態では、図２を参照して上述したとおり、第１半径方向隙間Ｇ１の寸法Ｗ１は、第２半径方向隙間Ｇ２の寸法Ｗ２よりも大きい値に設定される。
この場合、両寸法Ｗ１，Ｗ２が同一である場合に比べて、第１半径方向隙間Ｇ１を通過する冷却気体の第１流れＦ１の流量が増加する。その結果、第１冷却通路６０の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇を抑制可能となり、冷却ジャケット２６による冷却が難しい発熱部であるポールピース３２及びステータ磁石２２から冷却気体への放熱を促進することができる。
また、ポールピース３２を含む第１ロータ３０とステータ２０との間の第１冷却通路６０、および、ポールピース３２を含む第１ロータ３０と第２ロータ４０との間の第２冷却通路６２を形成することで、冷却構造の簡素化を図れる。
この場合、両寸法Ｗ１，Ｗ２が同一である場合に比べて、第１半径方向隙間Ｇ１を通過する冷却気体の第１流れＦ１の流量が増加する。その結果、第１冷却通路６０の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇を抑制可能となり、冷却ジャケット２６による冷却が難しい発熱部であるポールピース３２及びステータ磁石２２から冷却気体への放熱を促進することができる。
また、ポールピース３２を含む第１ロータ３０とステータ２０との間の第１冷却通路６０、および、ポールピース３２を含む第１ロータ３０と第２ロータ４０との間の第２冷却通路６２を形成することで、冷却構造の簡素化を図れる。
また、第１ロータ３０の第１エンドプレート３４（３４Ａ，３４Ｂ）に設けられる入口開口５４又は出口開口７４を絞りとして利用することで、第１流れＦ１と第２流れＦ２との流量分配比を調節することも可能である。
そこで、幾つかの実施形態では、第１ロータ３０の第１エンドプレート３４（３４Ａ，３４Ｂ）に設けられる入口開口５４又は出口開口７４の少なくとも一方は、第２冷却通路６２の流路断面積よりも小さい開口面積を有する。
これにより、入口開口５４又は出口開口７４の少なくとも一方が絞りとして機能し、入口キャビティ５０から第２冷却通路６２を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が絞られる。その結果、入口キャビティ５０から第１冷却通路６０を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が増加する。
そこで、幾つかの実施形態では、第１ロータ３０の第１エンドプレート３４（３４Ａ，３４Ｂ）に設けられる入口開口５４又は出口開口７４の少なくとも一方は、第２冷却通路６２の流路断面積よりも小さい開口面積を有する。
これにより、入口開口５４又は出口開口７４の少なくとも一方が絞りとして機能し、入口キャビティ５０から第２冷却通路６２を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が絞られる。その結果、入口キャビティ５０から第１冷却通路６０を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が増加する。
図４は、一実施形態に係る第１エンドプレート３４を軸方向から視た図である。
同図に示すように、第１エンドプレート３４Ａは、周方向に複数の入口開口５４を有していてもよい。同様に、第１エンドプレート３４Ｂは、周方向に複数の出口開口７４を有していてもよい。
第１エンドプレート３４の入口開口５４又は出口開口７４の「開口面積」とは、図４に示すように、複数の開口（入口開口５４又は出口開口７４）を有する第１エンドプレート３４の場合、複数の開口（５４，７４）の合計面積である。また、第２冷却通路６２の「流路断面積」とは、図３に示すような径方向断面において、第２冷却通路６２が占める総面積である。
同図に示すように、第１エンドプレート３４Ａは、周方向に複数の入口開口５４を有していてもよい。同様に、第１エンドプレート３４Ｂは、周方向に複数の出口開口７４を有していてもよい。
第１エンドプレート３４の入口開口５４又は出口開口７４の「開口面積」とは、図４に示すように、複数の開口（入口開口５４又は出口開口７４）を有する第１エンドプレート３４の場合、複数の開口（５４，７４）の合計面積である。また、第２冷却通路６２の「流路断面積」とは、図３に示すような径方向断面において、第２冷却通路６２が占める総面積である。
第１流れＦ１と第２流れＦ２との流量分配比を調整する観点から、第２冷却通路６２の流路断面積を上述の閉塞部材４５により調節してもよい。
図５は、ロータ磁石４２および閉塞部材４５の周辺構造を示す径方向断面図である。
幾つかの実施形態では、図５に示されるように、複数のロータ磁石４２は、ロータコア４３の表面上に周方向に隙間Ｇｃを空けて配置される２以上の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）を構成する。例えば、各々の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）は、磁化方向が同一である複数のロータ磁石４２によって構成される。この周方向隙間Ｇｃの少なくとも一部を閉塞するように閉塞部材４５が設けられる。
これにより、ポールピース３２からの放熱促進に寄与する第２半径方向隙間Ｇ２は維持したまま、第２冷却通路６２の流路断面積を減少させることができる。その結果、入口キャビティ５０から第１冷却通路６０を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が増加し、第１冷却通路６０の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇をより効果的に抑制できる。よって、冷却ジャケット２６による冷却が難しい発熱部であるポールピース３２及びステータ磁石２２から冷却気体への放熱をより一層促進することができる。
幾つかの実施形態では、図５に示されるように、複数のロータ磁石４２は、ロータコア４３の表面上に周方向に隙間Ｇｃを空けて配置される２以上の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）を構成する。例えば、各々の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）は、磁化方向が同一である複数のロータ磁石４２によって構成される。この周方向隙間Ｇｃの少なくとも一部を閉塞するように閉塞部材４５が設けられる。
これにより、ポールピース３２からの放熱促進に寄与する第２半径方向隙間Ｇ２は維持したまま、第２冷却通路６２の流路断面積を減少させることができる。その結果、入口キャビティ５０から第１冷却通路６０を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が増加し、第１冷却通路６０の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇をより効果的に抑制できる。よって、冷却ジャケット２６による冷却が難しい発熱部であるポールピース３２及びステータ磁石２２から冷却気体への放熱をより一層促進することができる。
図５に示す例示的な実施形態では、閉塞部材４５は、第２ロータ４０のロータコア４３の表面上に設けられ、ロータ磁石４２の径方向寸法Ｈよりも小さな径方向寸法ｈを有する。
これにより、磁気ギアード電気機械１０の運転中における閉塞部材４５とポールピース３２との接触を防止できる。
また、第２ロータ４０のロータコア４３の表面上に設けた閉塞部材４５によって、ポールピース３２からの放熱への寄与が小さい領域（ポールピース３２から遠い領域）を閉塞することで、第２冷却通路６２におけるポールピース３２からの放熱促進効果を損なわずに、第２冷却通路６２の流路断面積を減少させることができる。これにより、入口キャビティ５０から第１冷却通路６０を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が増加し、冷却ジャケット２６による冷却が難しい発熱部であるポールピース３２及びステータ磁石２２から第１冷却通路６０への放熱が促進される。
これにより、磁気ギアード電気機械１０の運転中における閉塞部材４５とポールピース３２との接触を防止できる。
また、第２ロータ４０のロータコア４３の表面上に設けた閉塞部材４５によって、ポールピース３２からの放熱への寄与が小さい領域（ポールピース３２から遠い領域）を閉塞することで、第２冷却通路６２におけるポールピース３２からの放熱促進効果を損なわずに、第２冷却通路６２の流路断面積を減少させることができる。これにより、入口キャビティ５０から第１冷却通路６０を介して出口キャビティ７０へと流れる冷却気体の流量が増加し、冷却ジャケット２６による冷却が難しい発熱部であるポールピース３２及びステータ磁石２２から第１冷却通路６０への放熱が促進される。
また、第１流れＦ１と第２流れＦ２との流量分配比を調整する観点から、第１ロータ３０における非磁性部材３３の形状を工夫してもよい。
図６Ａは、一実施形態に係るポールピース３２及び非磁性部材３３の構成を示す径方向断面図である。図６Ｂは、他の実施形態に係るポールピース３２及び非磁性部材３３の構成を示す径方向断面図である。図６Ｃは、他の実施形態に係るポールピース３２及び非磁性部材３３の構成を示す径方向断面図である。図６Ｄは、さらに別の実施形態に係るポールピース３２及び非磁性部材３３の構成を示す径方向断面図である。
図６Ａ～図６Ｃに示すように、幾つかの実施形態では、周方向においてポールピース３２と交互に配置される非磁性部材３３の各々は、第１冷却通路６０に面する第１表面３７Ａが、ポールピース３２の表面３６Ａに対して径方向において凹んでいる。また、図６Ａ～図６Ｃに示すように、径方向断面において、各々の非磁性部材３３の図心３９は、各々のポールピース３２の図心３８に対して第２冷却通路６２側に位置する。これにより、第１冷却通路６０の流路断面積の確保が容易になり、第１冷却通路６０における冷却気体の流量を増加させることができる。
また、図６Ｃ及び図６Ｄに示す例では、周方向においてポールピース３２と交互に配置される非磁性部材３３の各々は、第１冷却通路６０に面する第１表面３７Ａ及び第２冷却通路６２に面する第２表面３７Ｂが、それぞれ、ポールピース３２の表面３６Ａ及び３６Ｂに対して径方向において凹んでいる。この場合、磁気作用に影響するエアギャップを維持したまま、径方向断面において非磁性部材３３が占める面積を減らして第１冷却通路６０及び第２冷却通路６２の流路断面積を増加させることができる。これにより、冷却気体の流路における圧力損失を低減し、冷却気体の供給に必要な動力を低減することができる。
なお、図６Ｄに示す例では、各々の非磁性部材３３の図心３９と各々のポールピース３２の図心３８とが同一の径方向位置に存在する。
なお、図６Ｄに示す例では、各々の非磁性部材３３の図心３９と各々のポールピース３２の図心３８とが同一の径方向位置に存在する。
なお、図６Ｂ及び図６Ｃの例では、非磁性部材３３の第１表面３７Ａは、周方向に関する第１表面３７Ａの中央部においてポールピース３２の表面３６Ａに対する凹み量が最大となるように、ポールピース３２からの距離の増加に伴いポールピース３２の表面３６Ａに対する凹み量が増加する。
これにより、ポールピース３２の表面３６Ａと表面位置が一致するように非磁性部材３３を形成した後、ポールピース３２への損傷を回避しながら非磁性部材３３を切削することで、非磁性部材３３の第１表面３７Ａの凹み形状を実現できる。
なお、図６Ｃに示すように、非磁性部材３３の第２表面３７Ｂについても、周方向に関する第２表面３７Ｂの中央部においてポールピース３２の表面３６Ｂに対する凹み量が最大となるように、ポールピース３２からの距離の増加に伴いポールピース３２の表面３６Ｂに対する凹み量が増加する凹み形状であってもよい。
これにより、ポールピース３２の表面３６Ａと表面位置が一致するように非磁性部材３３を形成した後、ポールピース３２への損傷を回避しながら非磁性部材３３を切削することで、非磁性部材３３の第１表面３７Ａの凹み形状を実現できる。
なお、図６Ｃに示すように、非磁性部材３３の第２表面３７Ｂについても、周方向に関する第２表面３７Ｂの中央部においてポールピース３２の表面３６Ｂに対する凹み量が最大となるように、ポールピース３２からの距離の増加に伴いポールピース３２の表面３６Ｂに対する凹み量が増加する凹み形状であってもよい。
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。
例えば、図２及び図３に示した磁気ギアード電気機械１０は、径方向の内側に向かって、ステータ２０、第１ロータ３０、第２ロータ４０の順に配置された構成を有するが、第１ロータ３０の径方向外側に第２ロータ４０が位置し、第１ロータ３０の径方向内側にステータ２０が位置する構成であってもよい。この場合、円筒状の回転シャフト３，９の径方向内側に、第２ロータ４０、第１ロータ３０及びステータ２０が配置される。
例えば、図２及び図３に示した磁気ギアード電気機械１０は、径方向の内側に向かって、ステータ２０、第１ロータ３０、第２ロータ４０の順に配置された構成を有するが、第１ロータ３０の径方向外側に第２ロータ４０が位置し、第１ロータ３０の径方向内側にステータ２０が位置する構成であってもよい。この場合、円筒状の回転シャフト３，９の径方向内側に、第２ロータ４０、第１ロータ３０及びステータ２０が配置される。
（まとめ）
以下、幾つかの実施形態に係る磁気ギアード電気機械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電気機械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。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る磁気ギアード電気機械（１０）は、
ステータコイル（２４）を含むステータ（２０）と、
前記ステータ（２０）との間に第１半径方向隙間（Ｇ１）を有して配置される複数のポールピース（３２）を含み、前記第１半径方向隙間（Ｇ１）を含む第１冷却通路（６０）が前記ステータ（２０）との間に形成される第１ロータ（３０）と、
複数のロータ磁石（４２）を含み、径方向において前記第１ロータ（３０）を挟んで前記ステータ（２０）とは反対側にて、前記ポールピース（３２）との間に第２半径方向隙間（Ｇ２）を有して配置され、前記第２半径方向隙間（Ｇ２）を含む第２冷却通路（６２）が前記第１ロータ（３０）との間に形成される第２ロータ（４０）と、
前記ステータ（２０）、前記第１ロータ（３０）及び前記第２ロータ（４０）に対して軸方向の一端側に形成される冷却気体の入口キャビティ（５０）と、
前記ステータ（２０）、前記第１ロータ（３０）及び前記第２ロータ（４０）に対して前記軸方向の他端側に形成され、前記第１冷却通路（６０）および前記第２冷却通路（６２）の各々を通過した前記冷却気体を受け入れるための出口キャビティ（７０）と、
を備え、
前記第１半径方向隙間（Ｇ１）の寸法Ｗ１は、前記第２半径方向隙間（Ｇ２）の寸法Ｗ２よりも大きい。
ステータコイル（２４）を含むステータ（２０）と、
前記ステータ（２０）との間に第１半径方向隙間（Ｇ１）を有して配置される複数のポールピース（３２）を含み、前記第１半径方向隙間（Ｇ１）を含む第１冷却通路（６０）が前記ステータ（２０）との間に形成される第１ロータ（３０）と、
複数のロータ磁石（４２）を含み、径方向において前記第１ロータ（３０）を挟んで前記ステータ（２０）とは反対側にて、前記ポールピース（３２）との間に第２半径方向隙間（Ｇ２）を有して配置され、前記第２半径方向隙間（Ｇ２）を含む第２冷却通路（６２）が前記第１ロータ（３０）との間に形成される第２ロータ（４０）と、
前記ステータ（２０）、前記第１ロータ（３０）及び前記第２ロータ（４０）に対して軸方向の一端側に形成される冷却気体の入口キャビティ（５０）と、
前記ステータ（２０）、前記第１ロータ（３０）及び前記第２ロータ（４０）に対して前記軸方向の他端側に形成され、前記第１冷却通路（６０）および前記第２冷却通路（６２）の各々を通過した前記冷却気体を受け入れるための出口キャビティ（７０）と、
を備え、
前記第１半径方向隙間（Ｇ１）の寸法Ｗ１は、前記第２半径方向隙間（Ｇ２）の寸法Ｗ２よりも大きい。
上記（１）の構成によれば、ステータ（２０）と第１ロータ（３０）との間の第１半径方向隙間（Ｇ１）を第１ロータ（３０）と第２ロータ（４０）との間の第２方向隙間（Ｇ２）よりも広くしたので（Ｗ１＞Ｗ２）、両隙間の寸法が同一である場合に比べて、第１半径方向隙間（Ｇ１）を通過する冷却気体の流量が増加する。その結果、第１冷却通路（６０）の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇を抑制可能となり、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から冷却気体への放熱を促進することができる。
また、ポールピース（３２）を含む第１ロータ（３０）とステータ（２０）との間の第１冷却通路（６０）、および、ポールピース（３２）を含む第１ロータ（３０）と第２ロータ（４０）との間の第２冷却通路（６２）を形成することで、冷却構造の簡素化を図れる。
また、ポールピース（３２）を含む第１ロータ（３０）とステータ（２０）との間の第１冷却通路（６０）、および、ポールピース（３２）を含む第１ロータ（３０）と第２ロータ（４０）との間の第２冷却通路（６２）を形成することで、冷却構造の簡素化を図れる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記第１ロータ（３０）は、前記入口キャビティ（５０）及び前記出口キャビティ（７０）にそれぞれ面するように前記ポールピース（３２）の軸方向の両端に設けられる一対のエンドプレート（３４Ａ，３４Ｂ）を含み、
前記入口キャビティ（５０）は、一方の前記エンドプレート（３４Ａ）に設けられた入口開口（５４）を介して前記第２冷却通路（６２）に連通し、
前記出口キャビティ（７０）は、他方の前記エンドプレート（３４Ｂ）に設けられた出口開口（７４）を介して前記第２冷却通路（６２）に連通し、
前記入口開口（５４）又は前記出口開口（７４）の少なくとも一方は、前記第２冷却通路（６２）の流路断面積よりも小さい開口面積を有する。
前記第１ロータ（３０）は、前記入口キャビティ（５０）及び前記出口キャビティ（７０）にそれぞれ面するように前記ポールピース（３２）の軸方向の両端に設けられる一対のエンドプレート（３４Ａ，３４Ｂ）を含み、
前記入口キャビティ（５０）は、一方の前記エンドプレート（３４Ａ）に設けられた入口開口（５４）を介して前記第２冷却通路（６２）に連通し、
前記出口キャビティ（７０）は、他方の前記エンドプレート（３４Ｂ）に設けられた出口開口（７４）を介して前記第２冷却通路（６２）に連通し、
前記入口開口（５４）又は前記出口開口（７４）の少なくとも一方は、前記第２冷却通路（６２）の流路断面積よりも小さい開口面積を有する。
上記（２）の構成によれば、入口開口（５４）又は出口開口（７４）の少なくとも一方が絞りとして機能し、入口キャビティ（５０）から第２冷却通路（６２）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が絞られる。その結果、入口キャビティ（５０）から第１冷却通路（６０）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が増加し、第１冷却通路（６０）の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇をより効果的に抑制できる。よって、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（３０）から冷却気体への放熱をより一層促進することができる。
（３）幾つかの実施形態において、上記（１）又は（２）の構成において、
前記複数のロータ磁石（４２）は、前記第２ロータ（４０）のロータコア（４３）の表面に周方向に隙間を空けて配置される２以上の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）を構成し、
前記磁気ギアード電気機械（１０）は、少なくとも一つの前記隙間に設けられる閉塞部材（４５）を備える。
前記複数のロータ磁石（４２）は、前記第２ロータ（４０）のロータコア（４３）の表面に周方向に隙間を空けて配置される２以上の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）を構成し、
前記磁気ギアード電気機械（１０）は、少なくとも一つの前記隙間に設けられる閉塞部材（４５）を備える。
ロータ磁石（４２）がロータコア（４３）の表面に配置される構成の場合、ロータ磁石（４２）とポールピース（３２）との間の第２半径方向隙間（Ｇ２）だけでなく、周方向に隣り合うロータ磁石（４２）の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）間の隙間（周方向隙間Ｇｃ）も第２冷却通路（６２）を形成し得る。ポールピース（３２）に面する第２半径方向隙間（Ｇ２）は、ポールピース（３２）からの放熱促進に寄与する。これに対し、ポールピース（３２）から離れた位置にある上述の周方向隙間（Ｇｃ）は、ポールピース（３２）からの放熱促進への寄与が相対的に小さい。
この点、上記（３）の構成によれば、周方向に隣り合う磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）間の隙間（周方向隙間Ｇｃ）のうち少なくとも一つに閉塞部材（４５）を設けたので、ポールピース（３２）からの放熱促進に寄与する第２半径方向隙間（Ｇ２）は維持したまま、第２冷却通路（６２）の流路断面積を減少させることができる。その結果、入口キャビティ（５０）から第１冷却通路（６０）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が増加し、第１冷却通路（６０）の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇をより効果的に抑制できる。よって、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から冷却気体への放熱をより一層促進することができる。
この点、上記（３）の構成によれば、周方向に隣り合う磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）間の隙間（周方向隙間Ｇｃ）のうち少なくとも一つに閉塞部材（４５）を設けたので、ポールピース（３２）からの放熱促進に寄与する第２半径方向隙間（Ｇ２）は維持したまま、第２冷却通路（６２）の流路断面積を減少させることができる。その結果、入口キャビティ（５０）から第１冷却通路（６０）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が増加し、第１冷却通路（６０）の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇をより効果的に抑制できる。よって、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から冷却気体への放熱をより一層促進することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記閉塞部材（４５）は、前記第２ロータ（４０）の前記ロータコア（４３）の前記表面上に設けられ、前記ロータ磁石（４２）の径方向寸法（Ｈ）よりも小さな径方向寸法（ｈ）を有する。
前記閉塞部材（４５）は、前記第２ロータ（４０）の前記ロータコア（４３）の前記表面上に設けられ、前記ロータ磁石（４２）の径方向寸法（Ｈ）よりも小さな径方向寸法（ｈ）を有する。
周方向に隣り合うロータ磁石（４２）の磁石グループ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）間の隙間（周方向隙間Ｇｃ）のうち、第２ロータ（４０）のロータコア（４３）表面近傍の領域はポールピース（３２）からの距離が大きいため、ポールピース（３２）からの放熱への寄与は小さい。
この点、上記（４）の構成によれば、第２ロータ（４０）のロータコア（４３）の表面上に設けた閉塞部材（４５）によって、ポールピース（３２）からの放熱への寄与が小さい領域を閉塞することで、第２冷却通路（６２）におけるポールピース（３２）からの放熱促進効果を損なわずに、第２冷却通路（６２）の流路断面積を減少させることができる。これにより、入口キャビティ（５０）から第１冷却通路（６０）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が増加し、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から第１冷却通路（６０）への放熱が促進される。
また、上記（４）の構成によれば、閉塞部材（４５）の径方向寸法（Ｈ）がロータ磁石（４２）の径方向寸法（ｈ）よりも小さいため、磁気ギアード電気機械（１０）の運転中における閉塞部材（４５）とポールピース（３２）との接触を防止できる。
この点、上記（４）の構成によれば、第２ロータ（４０）のロータコア（４３）の表面上に設けた閉塞部材（４５）によって、ポールピース（３２）からの放熱への寄与が小さい領域を閉塞することで、第２冷却通路（６２）におけるポールピース（３２）からの放熱促進効果を損なわずに、第２冷却通路（６２）の流路断面積を減少させることができる。これにより、入口キャビティ（５０）から第１冷却通路（６０）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が増加し、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から第１冷却通路（６０）への放熱が促進される。
また、上記（４）の構成によれば、閉塞部材（４５）の径方向寸法（Ｈ）がロータ磁石（４２）の径方向寸法（ｈ）よりも小さいため、磁気ギアード電気機械（１０）の運転中における閉塞部材（４５）とポールピース（３２）との接触を防止できる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れかの構成において、
前記第１ロータ（３０）は、周方向において前記複数のポールピース（３２）と交互に配置される複数の非磁性部材（３３）を含み、
各々の前記非磁性部材（３３）の前記第１冷却通路（６０）に面する第１表面（３７Ａ）は、前記ポールピース（３２）の表面（３６Ａ）に対して前記径方向において凹んでいる。
前記第１ロータ（３０）は、周方向において前記複数のポールピース（３２）と交互に配置される複数の非磁性部材（３３）を含み、
各々の前記非磁性部材（３３）の前記第１冷却通路（６０）に面する第１表面（３７Ａ）は、前記ポールピース（３２）の表面（３６Ａ）に対して前記径方向において凹んでいる。
上記（５）の構成によれば、第１冷却通路（６０）に面する非磁性部材（３３）の第１表面（３７Ａ）が、ポールピース（３２）の表面（３６Ａ）を基準として凹んでいるため、第１冷却通路（６０）の流路断面積が増大する。これに伴い、入口キャビティ（５０）から第１冷却通路（６０）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が増加し、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から第１冷却通路（６０）への放熱が促進される。
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
各々の前記非磁性部材（３３）の前記第２冷却通路（６２）に面する第２表面（３７Ｂ）は、前記ポールピース（３２）の表面（３６Ｂ）に対して前記径方向において凹んでいる。
各々の前記非磁性部材（３３）の前記第２冷却通路（６２）に面する第２表面（３７Ｂ）は、前記ポールピース（３２）の表面（３６Ｂ）に対して前記径方向において凹んでいる。
上記（６）の構成によれば、非磁性部材（３３）の第１表面（３７Ａ）だけでなく第２表面（３７Ｂ）についても、ポールピース（３２）の表面（３６Ｂ）に対して径方向に凹んだ形状であるため、エアギャップを維持したまま、第１冷却通路（６０）及び第２冷却通路（６２）の流路断面積を増加させることができる。これにより、冷却気体の流路における圧力損失を低減し、冷却気体の供給に必要な動力を低減することができる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）の構成において、
前記非磁性部材（３３）の前記第１表面（３７Ａ）は、前記周方向に関する前記第１表面（３７Ａ）の中央部において前記ポールピース（３２）の前記表面（３６Ａ）に対する凹み量が最大となるように、前記ポールピース（３２）からの距離の増加に伴い前記ポールピース（３２）の前記表面（３６Ａ）に対する凹み量が増加する。
前記非磁性部材（３３）の前記第１表面（３７Ａ）は、前記周方向に関する前記第１表面（３７Ａ）の中央部において前記ポールピース（３２）の前記表面（３６Ａ）に対する凹み量が最大となるように、前記ポールピース（３２）からの距離の増加に伴い前記ポールピース（３２）の前記表面（３６Ａ）に対する凹み量が増加する。
上記（７）の構成によれば、ポールピース（３２）の表面（３６Ａ）と表面位置が一致するように非磁性部材（３３）を形成した後、ポールピース（３２）への損傷を回避しながら非磁性部材（３３）を切削することで、非磁性部材（３３）の第１表面（３７Ａ）の凹み形状を実現できる。
なお、第１表面（３７Ａ）と同様に、非磁性部材（３３）の第２表面（３７Ｂ）についても、上記（７）で述べた凹み形状を有していてもよい。
なお、第１表面（３７Ａ）と同様に、非磁性部材（３３）の第２表面（３７Ｂ）についても、上記（７）で述べた凹み形状を有していてもよい。
（８）幾つかの実施形態において、上記（１）～（７）の何れかの構成において、
前記第１ロータ（３０）は、周方向において前記複数のポールピース（３２）と交互に配置される複数の非磁性部材（３３）を含み、
前記径方向に沿った断面において、各々の前記非磁性部材（３３）の図心（３９）が、各々の前記ポールピース（３２）の図心（３８）に対して前記第２冷却通路（６２）側に位置する。
前記第１ロータ（３０）は、周方向において前記複数のポールピース（３２）と交互に配置される複数の非磁性部材（３３）を含み、
前記径方向に沿った断面において、各々の前記非磁性部材（３３）の図心（３９）が、各々の前記ポールピース（３２）の図心（３８）に対して前記第２冷却通路（６２）側に位置する。
上記（８）の構成によれば、非磁性部材（３３）を第２冷却通路（６２）寄りに配置して、非磁性部材（３３）の設置による第１冷却通路（６０）の流路断面積の減少量を、第２冷却通路（６２）の流路断面積の減少量に対して相対的に小さくすることができる。これにより、入口キャビティ（５０）から第１冷却通路（６０）を介して出口キャビティ（７０）へと流れる冷却気体の流量が増加し、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から第１冷却通路（６０）への放熱が促進される。
（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（２）によって駆動される磁気ギアード発電機（１０Ａ）と、
を備え、
前記磁気ギアード発電機（１０Ａ）は、上記（１）～（８）の何れかの構成を有する磁気ギアード電気機械（１０）により構成される。
原動機（２）と、
前記原動機（２）によって駆動される磁気ギアード発電機（１０Ａ）と、
を備え、
前記磁気ギアード発電機（１０Ａ）は、上記（１）～（８）の何れかの構成を有する磁気ギアード電気機械（１０）により構成される。
上記（９）の構成によれば、上記（１）に関して上述したとおり、ステータ（２０）とポールピース（３２）との間の第１半径方向隙間（Ｇ１）をポールピース（３２）と第２ロータ（４０）との間の第２方向隙間（Ｇ２）よりも広くしたので（Ｗ１＞Ｗ２）、両隙間の寸法が同一である場合に比べて、第１半径方向隙間（Ｇ１）を通過する冷却気体の流量が増加する。その結果、第１冷却通路（６０）の出口付近においても冷却気体の過度な温度上昇を抑制可能となり、冷却ジャケット（２６）による冷却が難しい発熱部であるポールピース（３２）及びステータ磁石（２２）から冷却気体への放熱を促進することができる。
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。
１ 発電システム
２ 原動機
３，９ 回転シャフト
４ 電力供給先
６ 電力供給源
８ 回転機械
１０ 磁気ギアード電気機械
１０Ａ 磁気ギアード発電機
１０Ｂ 磁気ギアードモータ
２０ ステータ
２１ ハウジング
２１Ａ，２１Ｂ 径方向壁
２２ ステータ磁石
２３ ステータコア
２４ ステータコイル
２４Ａ コイルエンド
２５ スロット
２６ 冷却ジャケット
３０ 第１ロータ
３２ ポールピース
３３ 非磁性部材
３４，３４Ａ，３４Ｂ 第１エンドプレート
３６Ａ，３６Ｂ 表面
３７Ａ 第１表面
３７Ｂ 第２表面
３８，３９ 図心
４０ 第２ロータ
４２ ロータ磁石
４３ ロータコア
４４，４４Ａ，４４Ｂ 第２エンドプレート
４５ 閉塞部材
５０ 入口キャビティ
５２ 冷却気体入口
５４ 入口開口
５６ 上流側中間キャビティ
５８ 下流側中間キャビティ
６０ 第１冷却通路
６２ 第２冷却通路
７０ 出口キャビティ
７２ 冷却気体出口
７４ 出口開口
Ｂ１，Ｂ２ 軸受
Ｆ１ 第１流れ
Ｆ２ 第２流れ
Ｇ１ 第１半径方向隙間
Ｇ２ 第２半径方向隙間
Ｇｃ 隙間
Ｈ，ｈ 径方向寸法
Ｐ 電力
２ 原動機
３，９ 回転シャフト
４ 電力供給先
６ 電力供給源
８ 回転機械
１０ 磁気ギアード電気機械
１０Ａ 磁気ギアード発電機
１０Ｂ 磁気ギアードモータ
２０ ステータ
２１ ハウジング
２１Ａ，２１Ｂ 径方向壁
２２ ステータ磁石
２３ ステータコア
２４ ステータコイル
２４Ａ コイルエンド
２５ スロット
２６ 冷却ジャケット
３０ 第１ロータ
３２ ポールピース
３３ 非磁性部材
３４，３４Ａ，３４Ｂ 第１エンドプレート
３６Ａ，３６Ｂ 表面
３７Ａ 第１表面
３７Ｂ 第２表面
３８，３９ 図心
４０ 第２ロータ
４２ ロータ磁石
４３ ロータコア
４４，４４Ａ，４４Ｂ 第２エンドプレート
４５ 閉塞部材
５０ 入口キャビティ
５２ 冷却気体入口
５４ 入口開口
５６ 上流側中間キャビティ
５８ 下流側中間キャビティ
６０ 第１冷却通路
６２ 第２冷却通路
７０ 出口キャビティ
７２ 冷却気体出口
７４ 出口開口
Ｂ１，Ｂ２ 軸受
Ｆ１ 第１流れ
Ｆ２ 第２流れ
Ｇ１ 第１半径方向隙間
Ｇ２ 第２半径方向隙間
Ｇｃ 隙間
Ｈ，ｈ 径方向寸法
Ｐ 電力
Claims (9)
- ステータコイルを含むステータと、
前記ステータとの間に第１半径方向隙間を有して配置される複数のポールピースを含み、前記第１半径方向隙間を含む第１冷却通路が前記ステータとの間に形成される第１ロータと、
複数のロータ磁石を含み、径方向において前記第１ロータを挟んで前記ステータとは反対側にて、前記ポールピースとの間に第２半径方向隙間を有して配置され、前記第２半径方向隙間を含む第２冷却通路が前記第１ロータとの間に形成される第２ロータと、
前記ステータ、前記第１ロータ及び前記第２ロータに対して軸方向の一端側に形成される冷却気体の入口キャビティと、
前記ステータ、前記第１ロータ及び前記第２ロータに対して前記軸方向の他端側に形成され、前記第１冷却通路および前記第２冷却通路の各々を通過した前記冷却気体を受け入れるための出口キャビティと、
を備え、
前記第１半径方向隙間の寸法は、前記第２半径方向隙間の寸法よりも大きい
磁気ギアード電気機械。 - 前記第１ロータは、前記入口キャビティ及び前記出口キャビティにそれぞれ面するように前記ポールピースの軸方向の両端に設けられる一対のエンドプレートを含み、
前記入口キャビティは、一方の前記エンドプレートに設けられた入口開口を介して前記第２冷却通路に連通し、
前記出口キャビティは、他方の前記エンドプレートに設けられた出口開口を介して前記第２冷却通路に連通し、
前記入口開口又は前記出口開口の少なくとも一方は、前記第２冷却通路の流路断面積よりも小さい開口面積を有する
請求項１に記載の磁気ギアード電気機械。 - 前記複数のロータ磁石は、前記第２ロータのロータコアの表面に周方向に隙間を空けて配置される２以上の磁石グループを構成し、
少なくとも一つの前記隙間に設けられる閉塞部材を備える
請求項１又は２に記載の磁気ギアード電気機械。 - 前記閉塞部材は、前記第２ロータの前記ロータコアの前記表面上に設けられ、前記ロータ磁石の径方向寸法よりも小さな径方向寸法を有する
請求項３に記載の磁気ギアード電気機械。 - 前記第１ロータは、周方向において前記複数のポールピースと交互に配置される複数の非磁性部材を含み、
各々の前記非磁性部材の前記第１冷却通路に面する第１表面は、前記ポールピースの表面に対して前記径方向において凹んでいる
請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気ギアード電気機械。 - 各々の前記非磁性部材の前記第２冷却通路に面する第２表面は、前記ポールピースの表面に対して前記径方向において凹んでいる
請求項５に記載の磁気ギアード電気機械。 - 前記非磁性部材の前記第１表面は、前記周方向に関する前記第１表面の中央部において前記ポールピースの前記表面に対する凹み量が最大となるように、前記ポールピースからの距離の増加に伴い前記ポールピースの前記表面に対する凹み量が増加する
請求項５又は６に記載の磁気ギアード電気機械。 - 前記第１ロータは、周方向において前記複数のポールピースと交互に配置される複数の非磁性部材を含み、
前記径方向に沿った断面において、各々の前記非磁性部材の図心が、各々の前記ポールピースの図心に対して前記第２冷却通路側に位置する
請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気ギアード電気機械。 - 原動機と、
前記原動機によって駆動される磁気ギアード発電機と、
を備え、
前記磁気ギアード発電機は、請求項１乃至８の何れか一項に記載の磁気ギアード電気機械により構成される
発電システム。
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