JP7216156B1 - 磁気ギアード電気機械、発電システム、及び駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能を十分に発揮できる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。【解決手段】磁気ギアード電気機械１０は、ステータ２０と、ステータ２０よりも径方向内側に配置された複数の磁極片を含む磁極片回転子３０と、複数の回転子磁石４２を含み、複数の磁極片よりも径方向内側に配置されて磁極片回転子３０よりも高速で回転するように構成された内側回転子４０と、ステータ２０、磁極片回転子３０、または、内側回転子４０の少なくとも一つを冷却するためのファン７０とを備える。磁極片回転子３０は、複数の磁極片に対して軸方向の一方側に配置され、外部機器との間で動力を伝達するための動力伝達軸３５をさらに含む。ファン７０は、軸方向において回転子磁石４２を挟んで動力伝達軸３５とは反対側で内側回転子４０に設けられる。【選択図】 図３

Description

本開示は、磁気ギアード電気機械、発電システム、及び駆動システムに関する。

特許文献１では、内部空間を冷却可能な誘導電動機としての回転電機が開示される。この回転電機は、固定子と、固定子の内径側に配置された回転子と、回転子の軸方向両端にそれぞれ設けられた内扇ファン及び外扇ファンとを備える。回転子が動力を出力するとき、内扇ファンは機内空気を循環させ、外扇ファンはハウジング外面に沿った冷却風を形成させる。

国際公開第２０１９／２３４９６７号

動力を伝達するための複数の部品が互いに非接触となる磁気ギアード回転機械が稼働すると、例えば銅損または鉄損などに起因して内部空間の温度が上昇するおそれがあるので、磁気ギアード回転機械では内部空間の温度上昇に対処できる冷却設計が望まれる。しかしながら、磁気ギアード回転機械の内部空間を冷却するための構成は、特許文献１には開示されていない。

本開示の目的は、冷却性能を十分に発揮できる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電気機械は、
ステータと、
前記ステータよりも径方向内側に配置された複数の磁極片を含む磁極片回転子と、
複数の回転子磁石を含み、前記複数の磁極片よりも径方向内側に配置されて前記磁極片回転子よりも高速で回転するように構成された内側回転子と、
前記ステータ、前記磁極片回転子、または、前記内側回転子の少なくとも一つを冷却するためのファンと、
を備え、
前記磁極片回転子は、前記複数の磁極片に対して軸方向の一方側に配置され、外部機器との間で動力を伝達するための動力伝達軸をさらに含み、
前記ファンは、前記軸方向において前記回転子磁石を挟んで前記動力伝達軸とは反対側で前記内側回転子に設けられる。

本開示の少なくとも一実施形態に係る発電システムは、
動力が入力されて発電を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、
動力が入力されるように構成された前記動力伝達軸に連結されたシャフトを含む原動機としての前記外部機器と、
を備える。

本開示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、
動力を出力するように構成された前記動力伝達軸に連結されたシャフトを含む駆動部としての前記外部機器と、
を備える。

本開示によれば、冷却性能を十分に発揮できる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。

磁気ギアード電気機械の例を示す概略図である。 磁気ギアード電気機械の他の例を示す概略図である。 一実施形態に係る磁気ギアード電気機械の径方向断面図である。 一実施形態に係る磁気ギアード電気機械の軸方向断面図である。 一実施形態に係る軸方向視における旋回防止板を示す概略図である。 一実施形態に係る軸方向視におけるハウジングを示す概略図である。

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の回転シャフト４７に平行な方向であり、「径方向」は回転シャフト４７に直交する方向である。磁気ギアード電気機械１０と外部機器７との間では、動力の伝達がなされる。
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、原動機としての外部機器７Ａ（７）から伝達（入力）される動力によって発電を行い、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から電力Ｐの供給を受けて、駆動部としての外部機器７Ｂ（７）に動力を伝達（出力）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、原動機としての外部機器７Ａに含まれるシャフト３Ａ（３）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、ステータ２０よりも径方向内側に配置された複数の磁極片３２を含む磁極片回転子３０と、複数の回転子磁石４２を含む内側回転子４０とを備える。内側回転子４０は、複数の磁極片３２の径方向内側に配置されており、磁極片回転子３０よりも高速で回転するように構成される。図１Ａに示す例では、ステータ２０は、ハウジング２１の内部に配置される。磁極片回転子３０は、軸方向において複数の磁極片３２の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレート３４と、外部機器７Ａとの間で動力を伝達するための動力伝達軸３５とを含む。本例の動力伝達軸３５は、外部機器７Ａのシャフト３Ａに連結されると共に、軸方向の一方側にあるエンドプレート３４に連結される。動力伝達軸３５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。動力が外部機器７Ａのシャフト３Ａから動力伝達軸３５に伝達（入力）されることで、磁極片回転子３０はシャフト３Ａと一体的に回転する。
内側回転子４０は、複数の回転子磁石４２が設けられるコア４６と、コア４６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。

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、外部機器７Ａ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。外部機器７Ａのシャフト３Ａとともに回転する磁極片回転子３０の磁極片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回転子磁石４２が磁力を受けて内側回転子４０が回転する。このとき、磁極片回転子３０に対する内側回転子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。内側回転子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。なお、磁極片３２の磁極数ＮＬは、回転子磁石４２の極対数ＮＨよりも多い。また、磁極片３２の磁極数ＮＬは、ステータ磁石２２の極対数ＮＳよりも多い。

図１Ｂに示す実施形態では、磁気ギアードモータ１０Ｂは、駆動システム２の一部を構成する。駆動システム２は、磁気ギアードモータ１０Ｂを駆動源として稼働する。一例として、駆動システム２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、外部機器７Ｂに含まれるシャフト３Ｂ（３）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る。
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、複数の磁極片３２を含む磁極片回転子３０と、複数の回転子磁石４２を含む内側回転子４０とを備える。内側回転子４０は、複数の磁極片３２の径方向内側に配置されており、磁極片回転子３０よりも高速で回転するように構成される。図１Ｂに示す例では、ステータ２０は、ハウジング２１の内部に配置される。磁極片回転子３０は、軸方向において複数の磁極片３２の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレート３４と、外部機器７Ｂとの間で動力を伝達するための動力伝達軸３５とを含む。本例の動力伝達軸３５は、外部機器７Ｂのシャフト３Ｂに連結されると共に、軸方向の一方側にあるエンドプレート３４に連結される。動力伝達軸３５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３５から外部機器７Ｂのシャフト３Ｂに伝達（出力）されることで、シャフト３Ｂが回転して、外部機器７Ｂは動作する。
内側回転子４０は、複数の回転子磁石４２が設けられるコア４６と、コア４６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、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内側回転子４０を回転させ、内側回転子４０から磁極片回転子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。ここで、図２において、「周方向」は、磁気ギアード電気機械１０の軸方向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。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。

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のコイルエンド部２４Ａ（図３参照）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磁極片回転子３０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、周方向に配列される複数の磁極片３２を含む。各々の磁極片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に示した磁極片３２の矩形断面の各辺の寸法は、図１Ａ及び図１Ｂに示した磁極片３２の軸方向寸法よりも十分に小さい。

なお、磁極片回転子３０は、磁極片３２以外にも、非磁性体により構成されて磁極片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。

図２に示すとおり、複数の磁極片３２よりも径方向内側には、第２半径方向隙間Ｇ２を隔てて内側回転子４０が設けられる。なお、ステータ２０と磁極片回転子３０との間の第１半径方向隙間Ｇ１と、磁極片回転子３０と内側回転子４０との間の第２半径方向隙間Ｇ２とは、略同一の寸法であってもよい。

内側回転子４０は、各々が永久磁石により構成される複数の回転子磁石４２を含み、複数の回転子磁石４２は周方向に配列される。各々の回転子磁石４２は、矩形断面を有する軸方向に長尺なロッド状部材であってもよい。
図２には、回転子磁石４２がコア４６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、内側回転子４０は、回転子磁石４２がコア４６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。

内側回転子４０は、回転子磁石４２及びコア４６以外にも、図１Ａ及び図１Ｂを参照して上述した回転シャフト４７や、回転子磁石４２間の周方向隙間を埋める閉塞部材４５（図２参照）等の他の部材を含んでいてもよい。
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、コア４６からの各回転子磁石４２の突出高さよりも、コア４６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、回転子磁石４２、磁極片３２、ステータ磁石２２である。

（磁気ギアード電気機械１０の冷却構造の概要）
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、磁極片３２における鉄損に起因した発熱、または、磁気ギアード電気機械１０内部での熱の滞留などが発生し得る。従って、磁気ギアード電気機械１０では冷却構造が採用される。以下、その概要を説明する。
図３は、一実施形態に係る磁気ギアード電気機械の内部構造を示す軸方向断面図である。

幾つかの実施形態に係る磁気ギアード電気機械１０は、ステータ２０、磁極片回転子３０、または内側回転子４０の少なくとも１つを冷却するためのファン７０を備える。このファン７０は、軸方向において回転子磁石４２を挟んで動力伝達軸３５とは反対側で内側回転子４０に設けられる。すなわち、軸方向の一方側から順に、動力伝達軸３５、回転子磁石４２、およびファン７０が配置される。より具体的な一例として、ファン７０は、第１エンドプレート３４Ａより軸方向の他方側にある。なお、第１エンドプレート３４Ａは、磁極片回転子３０に含まれる一対のエンドプレート３４のうち動力伝達軸３５とは反対側（すなわち軸方向の他方側）に位置する。
ステータ２０、磁極片回転子３０、内側回転子４０、及びファン７０は、ハウジング２１に収容される。ハウジング２１は、内部空間を閉鎖する密閉型ハウジングでもよいし、ルーバまたはダクトなどの外部空間と連通する連通口を含む開放型ハウジングでもよい。
磁気ギアード電気機械１０の稼働時、内側回転子４０と共に回転するファン７０は上流側から取り込んだ空気を下流側に送出する。これにより、ハウジング２１の内部を流れる空気が、ステータ２０、磁極片回転子３０、または内側回転子４０の少なくとも一つを冷却する。なお、密閉型ハウジングが採用される一実施形態では、ハウジング２１の内部を流れる空気は循環空気である。また、開放型ハウジングが採用される他の実施形態では、外気が流入口からハウジング２１の内部に流入し、ファン７０を経由して流出口から排出されてもよい。一例として、流入口と流出口は、ハウジング２１に設けられた連通口である。流入口は軸方向の一方側に位置し、流出口は軸方向の他方側に位置してもよい。
本実施形態のハウジング２１は、上述のベアリングＢ１を介して動力伝達軸３５を回転可能に支持すると共に、上述のベアリングＢ２を介して内側回転子４０の回転シャフト４７を回転可能に支持する。
一実施形態に係るハウジング２１には、ファン７０によって送出された空気の通路であるハウジング通風路８９と、少なくとも１つの通風路８８が設けられている（詳細は後述する）。なお、他の実施形態に係るハウジング２１は、ハウジング通風路８９または通風路８８の少なくとも１つが設けられていなくてもよい。例えば開放型ハウジングが採用される場合、通風路８８が形成されなくてもよい。このとき、ハウジング通風路８９に対して径方向外側に上述の流出口が位置してもよい。

上記構成によれば、磁極片回転子３０よりも高速で回転する内側回転子４０にファン７０が設けられることで、ファン７０の回転数は増大する。また、複数の回転子磁石４２に対して軸方向の一方側では、動力伝達軸３５が配置されることなどの理由により、ファン７０を設置するためのスペースが確保しにくい制約が生じ得る。この点、本例では、複数の磁極片３２に対して動力伝達軸３５とは反対側にファン７０が設けられるので、ファン７０の設置領域に関する制約が低減し、ファン７０の径方向長さを長くできる。よって、ファン７０の回転に伴い流れる空気の流量は増大する。以上より、冷却性能を十分に発揮できる磁気ギアード電気機械１０が実現する。

なお、本開示は、ステータ２０、磁極片回転子３０、または内側回転子４０の少なくとも一つを冷却するための別のファンが回転子磁石４２に対して軸方向の一方側に追加的に配置される実施形態を除外しない。図３で例示される動力伝達軸３５、第２エンドプレート３４Ｂ、及びハウジング２１などを適宜変更することで、ファン７０とは別のファンを配置することは可能である。

幾つかの実施形態では、ファン７０の少なくとも一部は、回転子磁石４２よりも径方向内側に設けられる。より具体的な一例として、径方向におけるファン７０の半分以上の部位が回転子磁石４２よりも径方向内側に位置する。また、本例のファン７０は内側回転子４０の回転シャフト４７に直接的に連結される。例えば、回転シャフト４７とファン７０の各々に設けられた穴と、これらの穴に差し込まれるボルトなどの締結部材によって、ファン７０は回転シャフト４７に直接的に連結される。
図３の例では、ファン７０の入口７１が、回転子磁石４２よりも径方向内側に配置される。図３の例では、入口７１はファン７０の軸方向の一方側の端部である。内側回転子４０と共にファン７０が回転すると、空気はファン７０の入口７１から出口７２へ流れ、一例として上述のハウジング通風路８９に送出される。なお、ファン７０の入口７１は、回転子磁石４２が設けられるコア４６よりも径方向内側に配置されてもよい。

上記構成によれば、ファン７０の少なくとも一部が回転子磁石４２よりも径方向内側にあることで、ファン７０を径方向に長くできる。また、ファン７０の入口７１が回転子磁石４２よりも径方向内側に設けられることで、ファン７０を径方向にさらに長くできる。よって、磁気ギアード電気機械１０は、ファン７０によって送出される空気の流量を増大でき、冷却性能を十分に発揮することができる。

幾つかの実施形態では、ファン７０の出口７２は、内側回転子４０の径方向における外側端４１よりも、径方向外側に位置する。より具体的な一例として、ファン７０の径方向長さ（図３の例では寸法Ｌｆに相当）は、内側回転子４０の径方向長さの半分（図３の例では寸法Ｌｉに相当）よりも長い。
図３の例では、出口７２は、ファン７０の径方向外側端であり、回転子磁石４２よりも径方向外側に設けられる。上記構成によれば、ファン７０の出口７２が内側回転子４０の外側端４１よりも径方向外側に位置するので、ファン７０を径方向に長くできる。また、寸法Ｌｆが寸法Ｌｉよりも長いので、ファン７０を径方向にさらに長くできる。よって、磁気ギアード電気機械１０は、ファン７０によって送出される空気の流量を増大でき、冷却性能を十分に発揮することができる。
なお、寸法Ｌｆが寸法Ｌｉよりも短くても、ファン７０の出口７２が内側回転子４０の外側端４１よりも径方向外側に配置され得る。このとき、ファン７０の出口７２と内側回転子４０の外側端４１との径方向距離は、０を上回り且つ回転シャフト４７の半径を下回ってもよい。

図３で例示される内側回転子４０は、図１Ａ、図１Ｂ、図２で示される上述した構成要素に加えて、回転シャフト４７から径方向外側に延びて複数の回転子磁石４２を支持する支持部４８をさらに含む。本例の支持部４８の径方向外側端は、回転子磁石４２が設けられるコア４６に連結する。一実施形態に係る支持部４８は、図３で例示されるような軸方向に沿った柱状または筒状である。他の実施形態に係る支持部４８は、軸方向に厚さを有する複数のプレート（図示外）から構成されてもよい。複数のプレートは、軸方向に沿って間隔を空けて配置される。
図３で例示される磁気ギアード電気機械１０は、第１ベアリング６１と第２ベアリング６２を備える。第１ベアリング６１は、磁極片回転子３０に含まれる一対のエンドプレート３４のうち動力伝達軸３５とは反対側（すなわち軸方向の他方側）に位置する第１エンドプレート３４Ａと、回転シャフト４７との間に設けられる。第２ベアリング６２は、一対のエンドプレート３４のうち軸方向の一方側に位置する第２エンドプレート３４Ｂと回転シャフト４７との間に設けられる。

上記構成によれば、磁極片回転子３０が第１ベアリング６１を介して回転シャフト４７によって回転可能に保持される。これにより、例えばハウジング２１に固定されるとともに磁極片回転子３０を回転可能に保持するブラケットが不要となる。従って、ハウジング２１を大型化することなく、ハウジング２１の内部における空気流路を軸方向に確保できる。例えば、ファン７０の入口７１と第１エンドプレート３４Ａとの間の軸方向位置にあるスペースＳ１が軸方向に確保されることで、入口７１へと流れる空気の圧力損失が低減し、ファン７０は効率的に空気を送出できる。

幾つかの実施形態では、軸方向において、支持部４８の他方側の端面４８Ａが、コア４６の他方側の端面であるコア端面４６Ａよりも一方側に位置する。これにより、コア端面４６Ａよりも径方向内側には空間Ｓ２が形成される。上述した第１ベアリング６１は空間Ｓ２に配置されており、第１ベアリング６１の少なくとも一部は、軸方向においてコア４６とオーバラップする。つまり、第１ベアリング６１の少なくとも一部は、コア４６と同じ軸方向位置に配置される。
具体的な構造の一例として、第１エンドプレート３４Ａは、コア端面４６Ａよりも軸方向他方側で径方向に延在する延在部６６と、延在部６６から軸方向の一方側に突出する突出部６７とを備える。突出部６７の先端部は空間Ｓ２に配置されており、この先端部と回転シャフト４７との間に第１ベアリング６１が設けられる。

上記構成によれば、コア４６と第１ベアリング６１とが軸方向にオーバラップする分だけ第１ベアリング６１が軸方向の一方側に配置されるので、磁気ギアード電気機械１０は、大型化を抑制しつつ、第１エンドプレート３４Ａとファン７０との間のスペースＳ１を軸方向に拡大できる。結果、入口７１へと流れる空気の圧力損失はさらに低減し、ファン７０はさらに効率的に空気を送出できる。

（磁気ギアード電気機械１０を冷却する空気の通路）
続いて、図３を参照し、磁気ギアード電気機械１０を冷却する空気の通路を説明する。ファン７０の入口７１よりも上流側にある上述のスペースＳ１は、径方向に延在する入口流路１５と連通する。本例の入口流路１５は、第１エンドプレート３４Ａとブラケット２７とによって画定される。入口流路１５よりもさらに上流側には、空気が軸方向の他方側に向けて流れるための流路が、内側回転子４０、磁極片回転子３０、ステータ２０の各々に形成される。以下、これらの流路を順に説明する。

内側回転子４０のコア４６は、軸方向に沿って延在する内側通風路４９を有する。内側通風路４９は、第１エンドプレート３４Ａが有する開口３９と連通する。図３の例では、延在部６６に設けられる開口３９は、内側通風路４９と径方向にオーバラップする。なお、内側通風路４９と開口３９は周方向に複数配置されてもよい。また、内側通風路４９と開口３９の各々の個数は、同一であってもよいし、異なってもよい。
内側回転子４０とファン７０が一体的に回転することに伴って、空気は内側通風路４９を軸方向の他方側へ流れ、開口３９を経由して入口流路１５に到達する。

磁極片回転子３０は、複数の回転子磁石４２の径方向外側で軸方向に沿って延在する磁極片通風路３７を含む。一例として、磁極片通風路３７は、上述した複数の非磁性部材３３（図２参照）の各々に設けられる。別の例として、磁極片通風路３７は、上述した複数の磁極片３２（図２参照）の各々に設けられてもよい。ステータ２０は、軸方向に延在するステータ通風路２９を含む。一例として、ステータ通風路２９は、スロット２５（図２参照）によって画定される。従って、ステータ通風路２９は複数設けられる。別の例として、ステータ通風路２９は、ステータコア２３（図２参照）に設けられた、スロット２５とは異なる孔であってもよい。
磁極片回転子３０が磁気ギアード電気機械１０の稼働時に回転すると、磁極片通風路３７を空気が軸方向の他方側へ流れ、このときステータ通風路２９においても別の空気が軸方向他方側へ流れる。これらの空気は、内側通風路４９と開口３９を順に流れた空気と入口流路１５で合流し、スペースＳ１を経由してファン７０の入口７１まで流れる。

入口７１に到達した空気は、ファン７０の回転によって出口７２から送出され、ハウジング通風路８９を径方向外側に流れた後、通風路８８を軸方向一方側へ流れる。その後、空気は、上述した内側通風路４９、磁極片通風路３７、またはステータ通風路２９に到達する。
なお、ハウジング２１が開放型ハウジングである実施形態では、流入口からハウジング２１に流入する空気が、内側通風路４９、磁極片通風路３７、またはステータ通風路２９を流れた後、ファン７０とハウジング通風路８９を順に経由して流出口から外部に排出されてもよい。

（旋回防止板８０の構成）
幾つかの実施形態では、磁気ギアード電気機械１０は旋回防止板８０をさらに備える。上述した通り、ファン７０に向かって入口流路１５を流れる空気には、回転する内側通風路４９または回転する磁極片通風路３７から排出された空気が含まれ、入口流路１５をファン７０に向かって流れる空気は旋回成分を有する。旋回防止板８０がこの旋回成分を抑制することによって、回転するファン７０に対するこの空気の相対的な速さは増加する。結果、ファン７０は十分な旋回力を空気に付与でき、空気を勢いよく出口７２から送出できるので、ハウジング２１内部における空気の流れが促進される。以下、旋回防止板８０の詳細を例示する。

図３で例示されるように、径方向に沿って延在する旋回防止板８０は、内側通風路４９とファン７０との間の軸方向位置においてブラケット２７に固定される。旋回防止板８０がこの軸方向位置に配置されることで、内側回転子４０の内側通風路４９と第１エンドプレート３４Ａの開口３９とを順に流れた空気は旋回防止板８０に当たり、この空気の旋回成分を低減することができる。図３の例では、旋回防止板８０は、ファン７０の入口７１よりも径方向外側に配置される。

上記構成によれば、内側回転子４０が磁極片回転子３０よりも高速で回転するように構成されているので、内側通風路４９からファン７０に流れる空気が有する旋回成分は大きい。旋回防止板８０がこの空気の旋回成分を低減することで、入口７１においては、回転するファン７０に対する空気の相対的な速さを増大できる。よって、ファン７０は十分な旋回力を付与し空気を出口７２から送出することができ、ファン７０の回転に伴う空気の流れが促進される。
なお、旋回防止板８０には上記の空気の他に、磁極片通風路３７から排出された空気とステータ通風路２９から排出された空気とが当たってもよい。特に、磁極片通風路３７から排出される旋回成分を有する空気が旋回防止板８０に当たることで、ファン７０に向かう空気の旋回成分をさらに低減できる。

幾つかの実施形態では、旋回防止板８０の少なくとも一部は、ステータコイル２４が軸方向の両端にそれぞれ有する一対のコイルエンド部２４Ａのうちで、ファン７０側のコイルエンド部２４Ａと軸方向においてオーバラップする。上記構成によれば、旋回防止板８０とステータコイル２４とのオーバラップ量だけ、旋回防止板８０の設置スペースが軸方向に大きくなることを抑制できる。よって、磁気ギアード電気機械１０は大型化を抑制できる。

幾つかの実施形態では、旋回防止板８０の径方向の内側端８１は、第１エンドプレート３４Ａの開口３９の内側端３９Ａよりも、径方向内側に位置する。換言すると、第１エンドプレート３４Ａが有する開口３９は、旋回防止板８０の径方向における内側端８１よりも径方向外側において内側通風路４９と連通する。上記構成によれば、旋回防止板８０の少なくとも一部は第１エンドプレート３４Ａの開口３９よりも径方向内側に位置するので、旋回防止板８０の径方向長さを長くできる。また、旋回防止板８０と開口３９が上記の位置関係にあることで、内側通風路４９と開口３９を順に流れた空気が旋回防止板８０をより確実に通過することができる。これにより、内側通風路４９と開口３９を順に流れた空気に含まれる旋回成分を、より確実かつ十分に低減できる。

幾つかの実施形態では、旋回防止板８０の径方向の外側端８２は、第１エンドプレート３４Ａの開口３９の外側端３９Ｂよりも、径方向外側に位置する。換言すると、第１エンドプレート３４Ａが有する開口３９は、旋回防止板８０の径方向における外側端８２よりも径方向内側において、内側通風路４９と連通する。上記構成によれば、旋回防止板８０の少なくとも一部は、第１エンドプレート３４Ａの開口３９よりも径方向内側に位置するので、旋回防止板８０の径方向長さを長くできる。これにより、内側通風路４９と開口３９を順に流れた空気に含まれる旋回成分を十分に低減できる。
なお、図３で例示される実施形態では、旋回防止板８０の外側端８２は、径方向において、磁極片回転子３０の外側端よりも径方向内側に設けられる。他の実施形態に係る外側端８２は、磁極片回転子３０よりも径方向外側に位置してもよい。

図４は、一実施形態に係る旋回防止板の軸方向視における概略図を示す。図４で例示されるように、旋回防止板８０は、軸方向を基準とした周方向に沿って複数配置される。図４の例では、各々の旋回防止板８０が径方向に沿って直線状に延びる。
旋回防止板８０によって旋回成分を低減された空気は、依然として矢印Ａ方向の旋回成分を含んでもよいし、矢印Ａ方向とは反対方向の旋回成分を含んでもよい。
上記構成によれば、複数の旋回防止板８０が設けられることによって、内側通風路４９（図２参照）からファン７０に流れる空気に含まれる旋回成分をより効果的に低減できる。

他の実施形態では、旋回防止板８０は、径方向に沿って湾曲して延在してもよい。具体な一例として、旋回防止板８０は、径方向内側に向かうほど、内側回転子４０およびファン７０の回転方向（矢印Ａ）とは反対方向に向かうように湾曲して延在してもよい。他の実施形態に係る旋回防止板８０は、図４において二点鎖線によって例示される。内側通風路４９から排出される空気は、内側回転子４０と同じ回転方向に旋回しながら旋回防止板８０に到達する。この空気が、上記のように湾曲する旋回防止板８０に沿って径方向の内側に流れるにしたがい、その旋回成分は旋回防止板８０によって効果的に低減される。

（ファン７０によって送出される空気の通路）
図３に戻り、ファン７０によって送出される空気の通路を詳説する。上述した通り、ハウジング２１は、ファン７０によって送出される空気の通路であるハウジング通風路８９と少なくとも１つの通風路８８とを画定する。ファン７０の出口７２と通風路８８とに連通するハウジング通風路８９は、ブラケット２７の壁面２７Ａとハウジング２１の壁面２１Ａとによって画定される。

幾つかの実施形態では、磁気ギアード電気機械１０は、ハウジング通風路８９に設けられた絞り９９を備える。絞り９９は、ハウジング通風路８９において圧力降下を発生させるように構成された機構である。具体的な絞り９９として、オリフィス絞りまたはチョーク絞りなどが採用されてもよい。
磁気ギアード電気機械１０が稼働するときに内側回転子４０の回転速度が過剰になると、内側回転子４０の回転角位相と磁極片回転子３０の回転角位相とによって定まる相差角が過剰になり、磁気ギアード電気機械１０で脱調が生じるおそれがある。この点、上記構成によれば、内側回転子４０の回転速度が過剰になるほど、ハウジング通風路８９を流れる空気の流量が増大し、絞り９９における圧力損失が増大する。結果、ファン７０に対するエアブレーキ作用が増大し、内側回転子４０は減速できる。よって、内側回転子４０の回転速度が過剰になるのを抑制できるので、磁気ギアード電気機械１０の脱調を抑制できる。

なお、絞り９９は、プロセッサを含むコントローラと接続されておらず、絞り９９における圧力降下量の電子的な制御は実行されない。つまり、ハウジング通風路８９を空気が流れると、絞り９９において常に圧力降下が発生する。しかしながら、絞り９９における圧力損失は、空気の流量の２乗に比例し、空気の流量はファン７０の回転数に比例する。従って、ファン７０の回転数が比較的低い場合には、エアブレーキ作用は非常に小さく、内側回転子４０の回転に与える影響は小さい。

ハウジング通風路８９の下流側には、ステータ２０よりも径方向外側で軸方向に延在する少なくとも一つの通風路８８を含む。通風路８８は、ファン７０の回転に伴いハウジング２１内を流れる空気の流路を構成する。図３の例では、ハウジング通風路８９を流れた空気が通風路８８を軸方向の一方側に流れる。通風路８８を流れた空気は、通風路８８よりも径方向内側に流れ、一例として、ステータ通風路２９、磁極片通風路３７、または内側通風路４９を軸方向の他方側に流れる。

上記構成によれば、ファン７０によって送出される空気が、ステータ２０よりも径方向外側にある通風路８８を流れることで、ハウジング２１の内部において空気は、ステータ２０よりも径方向外側と、通風路８８よりも径方向内側との間を流れることができる。これにより、ハウジング２１の内部において空気の流れは促進され、磁気ギアード電気機械１０は冷却性能を向上できる。特に、密閉型ハウジングが採用される実施形態では、ハウジング２１での循環空気の流れが促進されるため、ハウジング２１の内部の密閉空間において熱が溜まりづらくなるという利点が得られる。

図５は、一実施形態に係る軸方向視におけるハウジング２１の概略図を示す。図５で例示される磁気ギアード電気機械１０は、ハウジング２１を径方向外側から覆う外側カバー１１０をさらに備える。
図５の例では、ハウジング２１には、上述の通風路８８が周方向に沿って複数配置される。本例の通風路８８は、ハウジング２１に設けられた軸方向に沿って延在する溝であり、内側カバー２８によって覆われている。さらに、ハウジング２１は、複数の通風路８８とそれぞれ交互に並ぶ複数の外気通路７３を含む。本例の外気通路７３は、ハウジング２１に設けられた軸方向に沿って延在する溝であり、外側カバー１１０によって覆われている。外気通路７３の軸方向両端と外側カバー１１０の軸方向両端はいずれも軸方向に開放されており、外気は軸方向に沿って外気通路７３を流れることができる。外気通路７３を流れる外気が、通風路８８を流れる空気と熱交換することにより、通風路８８を流れる空気は冷却される。この冷却された空気がハウジング２１の内部を流れることで、ステータ２０、磁極片回転子３０、または回転子の少なくとも１つは冷却される。

なお、図３の例では、ハウジング２１と外側カバー１１０がいずれも軸方向に延びる円筒状であるが、他の実施形態では軸方向に沿った角筒状であってもよい。また、磁気ギアード電気機械１０は外側カバー１１０を備えなくてもよい。この場合、外気通路７３は軸方向に開放されると共に径方向外側に向けて開放される。

上記構成によれば、複数の通風路８８と複数の外気通路７３とが周方向に交互に配置されるので、外気通路７３を流れる外気と通風路８８を流れる空気との伝熱面積が増大する。よって、磁気ギアード電気機械１０は、複数の通風路８８を流れる空気をより効果的に冷却でき、冷却性能を向上できる。

幾つかの実施形態に係るハウジング２１は、内部空間を閉鎖する閉塞型ハウジングである。この場合、通風路８８を流れる空気は外気を殆ど含まない。上記構成によれば、ステータ２０、磁極片回転子３０、内側回転子４０、及びファン７０が外気に晒されるのを抑制できるので、これらの構成要素における腐食などの劣化を抑制できる。

（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。

１）本開示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（２０）と、
前記ステータ（２０）よりも径方向内側に配置された複数の磁極片（３２）を含む磁極片回転子（３０）と、
複数の回転子磁石（４２）を含み、前記複数の磁極片（３２）よりも径方向内側に配置されて前記磁極片回転子（３０）よりも高速で回転するように構成された内側回転子（４０）と、
前記ステータ（２０）、前記磁極片回転子（３０）、または、前記内側回転子（４０）の少なくとも一つを冷却するためのファン（７０）と、
を備え、
前記磁極片回転子（３０）は、前記複数の磁極片（３２）に対して軸方向の一方側に配置され、外部機器（７）との間で動力を伝達するための動力伝達軸（３５）をさらに含み、
前記ファン（７０）は、前記軸方向において前記回転子磁石（４２）を挟んで前記動力伝達軸（３５）とは反対側で前記内側回転子（４０）に設けられる。

上記１）の構成によれば、磁極片回転子（３０）よりも高速で回転する内側回転子（４０）にファン（７０）が設けられることで、ファン（７０）の回転数は増大する。また、複数の磁極片（３２）に対して動力伝達軸（３５）とは反対側にファン（７０）が設けられるので、ファン（７０）の設置領域に関する制約が低減し、ファン（７０）の径方向長さを長くできる。よって、ファン（７０）の回転に伴い流れる空気の流量は増大し、冷却性能を十分に発揮できる磁気ギアード電気機械（１０）が実現する。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ファン（７０）の少なくとも一部は、前記回転子磁石（４２）よりも径方向内側に設けられる。

上記２）の構成によれば、ファン（７０）の少なくとも一部が回転子磁石（４２）よりも径方向内側にあることで、ファン（７０）を径方向に長くできる。よって、磁気ギアード電気機械（１０）は、ファン（７０）によって送出される空気の流量を増大でき、冷却性能を十分に発揮することができる。

３）幾つかの実施形態では、上記１）または２）に記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ファン（７０）の入口（７１）が、前記回転子磁石（４２）よりも径方向内側に設けられる。

上記３）の構成によれば、ファン（７０）の入口（７１）が回転子磁石（４２）よりも径方向内側に設けられることで、ファン（７０）を径方向に長くできる。よって、磁気ギアード電気機械（１０）は、ファン（７０）によって送出される空気の流量を増大でき、冷却性能を十分に発揮することができる。

４）幾つかの実施形態では、上記１）から３）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ファン（７０）の出口（７２）は、前記内側回転子（４０）の径方向の外側端（４１）よりも、径方向外側に位置する。

上記４）の構成によれば、ファン（７０）を径方向に長くできるので、ファン（７０）によって送出される空気の流量を増大でき、冷却性能を十分に発揮できる。

５）幾つかの実施形態では、上記１）から４）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ファン（７０）の径方向長さ（寸法Ｌｆ）は、前記内側回転子（４０）の径方向長さの半分（寸法Ｌｉ）よりも長い。

上記５）の構成によれば、ファン（７０）を径方向に長くでき、ファン（７０）によって送出される空気の流量をさらに増大できる。

６）幾つかの実施形態では、上記１）から５）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記内側回転子（４０）は、
回転シャフト（４７）と、
前記回転シャフト（４７）から径方向外側に延びて前記複数の回転子磁石（４２）を支持する支持部（４８）と、
をさらに含み、
前記磁極片回転子（３０）は、
前記軸方向において前記複数の磁極片（３２）の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレート（３４）と、をさらに含み、
前記一対のエンドプレート（３４）のうち前記動力伝達軸（３５）とは反対側に位置する第１エンドプレート（３４Ａ）と前記回転シャフト（４７）との間に設けられる第１ベアリング（６１）をさらに備える。

上記６）の構成によれば、磁気ギアード電気機械（１０）の内部に固定されるとともに磁極片回転子（３０）を回転可能に保持するブラケットが不要となる。よって、磁気ギアード電気機械（１０）は、大型化をすることなく、内部における空気の流路を軸方向に確保できる。

７）幾つかの実施形態では、上記６）に記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記内側回転子（４０）は、複数の回転子磁石（４２）が設けられたコア（４６）を含み、
前記第１ベアリング（６１）の少なくとも一部は、前記軸方向において前記コア（４６）とオーバラップする。

上記７）の構成によれば、コア（４６）と第１ベアリング（６１）とがオーバラップする分だけ、第１ベアリング（６１）が軸方向の一方側に配置されるので、磁気ギアード電気機械（１０）は、大型化を抑制しつつ、第１エンドプレート（３４Ａ）とファン（７０）との間のスペース（Ｓ１）を軸方向に拡大できる。

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電気機械（１０）であって、
前記内側回転子（４０）は、複数の回転子磁石（４２）が設けられたコア（４６）を含み、
前記コア（４６）は、前記軸方向に沿って延在する内側通風路（４９）を有し、
前記ステータ（２０）、前記磁極片回転子（３０）、前記内側回転子（４０）、及び前記ファン（７０）を収容するハウジング（２１）と、
前記内側通風路（４９）と前記ファン（７０）との間の軸方向位置において前記ハウジング（２１）に固定され、径方向に沿って延在する旋回防止板（８０）と、をさらに備える。

上記８）の構成によれば、内側回転子（４０）が磁極片回転子（３０）よりも高速で回転するように構成されているので、内側通風路（４９）からファン（７０）に流れる空気が有する旋回成分は大きい。内側通風路（４９）から排出される空気と当たる旋回防止板（８０）がこの旋回成分を低減することで、回転するファン（７０）に対する空気の相対的な速さを増大できる。よって、ファン（７０）は十分な旋回力を付与した空気を送出することができ、空気の流れが促進される。

９）幾つかの実施形態では、上記８）に記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記軸方向を基準とした周方向に沿って配置された複数の前記旋回防止板（８０）をさらに備える。

上記９）の構成によれば、内側通風路（４９）からファン（７０）に流れる空気に含まれる旋回成分をより効果的に低減できる。

１０）幾つかの実施形態では、上記８）または９）に記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記旋回防止板（８０）は、前記径方向の内側に向かうほど、前記内側回転子（４０）の回転方向とは反対方向に向かうよう湾曲して延在する。

上記１０）の構成によれば、内側通風路（４９）から旋回防止板（８０）に到達した空気が径方向の内側に向かって流れるにしたがい、その旋回成分は低減する。よって、内側通風路（４９）からファン（７０）に流れる空気に含まれる旋回成分をより効果的に低減できる。

１１）幾つかの実施形態では、上記８）から１０）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ステータ（２０）は、前記軸方向の両端にそれぞれ一対のコイルエンド部（２４Ａ）を有するステータコイル（２４）を含み、
前記旋回防止板（８０）の少なくとも一部は、前記ファン（７０）側の前記コイルエンド部（２４Ａ）と前記軸方向においてオーバラップする。

上記１１）の構成によれば、旋回防止板（８０）とステータコイル（２４）とのオーバラップ量だけ、旋回防止板（８０）の設置スペースが軸方向に大きくなるのを抑制できる。よって、磁気ギアード電気機械（１０）は大型化を抑制できる。

１２）幾つかの実施形態では、上記８）から１１）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記磁極片回転子（３０）は、前記軸方向において前記複数の磁極片（３２）の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレート（３４）をさらに含み、
前記一対のエンドプレート（３４）のうち前記動力伝達軸（３５）とは反対側に位置する第１エンドプレート（３４Ａ）は、前記旋回防止板（８０）の前記径方向における内側端（８１）よりも径方向外側において、前記内側通風路（４９）と連通する開口（３９）を有する。

上記１２）の構成によれば、旋回防止板（８０）の少なくとも一部は、第１エンドプレート（３４Ａ）の開口（３９）よりも径方向内側に位置するので、旋回防止板（８０）の径方向長さを長くできる。また、旋回防止板（８０）と開口（３９）が上記の位置関係にあることで、内側通風路（４９）と開口（３９）を順に流れた空気が旋回防止板（８０）をより確実に通過することができる。これにより、内側流路（４９）と開口（３９）を順に流れた空気に含まれる旋回成分を、より確実かつ十分に低減できる。

１３）幾つかの実施形態では、上記８）から１２）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記磁極片回転子（３０）は、前記軸方向において前記複数の磁極片（３２）の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレート（３４）をさらに含み、
前記一対のエンドプレート（３４）のうち前記動力伝達軸（３５）とは反対側に位置する第１エンドプレート（３４Ａ）は、前記旋回防止板（８０）の前記径方向における外側端（８２）よりも径方向内側において、前記内側通風路（４９）と連通する開口（３９）を有する。

上記１３）の構成によれば、旋回防止板（８０）の少なくとも一部は、第１エンドプレート（３４Ａ）の開口（３９）よりも径方向外側に位置するので、旋回防止板（８０）の径方向長さを長くできる。これにより、内側通風路（４９）と開口（３９）とを順に流れた空気に含まれる旋回成分を十分に低減できる。

１４）幾つかの実施形態では、上記１）から１３）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ステータ（２０）、前記磁極片回転子（３０）、前記内側回転子（４０）、及び前記ファン（７０）を収容し、前記ファン（７０）の出口（７２）に連通するハウジング通風路（８９）を画定する壁面（２１Ａ）を含むハウジング（２１）と、
前記ハウジング通風路（８９）に設けられた絞り（９９）と、
をさらに備える。

上記１４）の構成によれば、内部回転子の回転速度が過剰になると、絞り（９９）における圧力損失が増大し、ファン（７０）に対するエアブレーキ作用が増大する。よって、内部回転子の回転速度が過剰になるのを抑制できるので、磁気ギアード電気機械（１０）の脱調を抑制できる。

１５）幾つかの実施形態では、上記１）から１４）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ステータ（２０）、前記磁極片回転子（３０）、前記内側回転子（４０）、及び前記ファン（７０）を収容するハウジング（２１）をさらに備え、
前記ハウジング（２１）は、前記ステータ（２０）よりも径方向外側で前記軸方向に延在し、前記ファン（７０）の回転に伴い前記ハウジング（２１）の内を流れる空気の流路を構成する少なくとも１つの通風路（８８）を含む。

上記１５）の構成によれば、ファン（７０）によって送出される空気が、ステータ（２０）よりも径方向外側にある通風路（８８）を流れることで、ハウジング（２１）内部において空気は、ステータ（２０）よりも径方向外側と通風路（８８）よりも径方向内側との間を流れることができる。よって、磁気ギアード電気機械（１０）は冷却性能を向上できる。

１６）幾つかの実施形態では、上記１５）に記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ハウジング（２１）は、前記軸方向を基準とした周方向において複数の前記通風路（８８）とそれぞれ交互に並ぶ複数の外気通路（７３）を含む。

上記１６）の構成によれば、複数の通風路（８８）と複数の外気通路（７３）とが周方向に交互に配置されるので、通風路（８８）を流れる空気と外気通路（７３）を流れる外気との伝熱面積が増大する。よって、磁気ギアード電気機械（１０）は、複数の通風路（８８）を流れる空気をより効果的に冷却でき、冷却性能を向上きる。

１７）幾つかの実施形態では、上記１）から１６）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）であって、
前記ステータ（２０）、前記磁極片回転子（３０）、前記内側回転子（４０）、及び前記ファン（７０）を収容し、内部空間を閉鎖するハウジング（２１）をさらに備える。

上記１７）の構成によれば、ステータ（２０）、磁極片回転子（３０）、内側回転子（４０）、及びファン（７０）が外気に晒されるのを抑制できるので、これら構成要素における腐食などの劣化を抑制できる。

１８）本開示の少なくとも一実施形態に係る発電システム（１）は、
動力が入力されて発電を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）乃至１７）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）と、
動力が入力されるように構成された前記動力伝達軸（３５）に連結されたシャフト（３）を含む原動機としての前記外部機器（７）と、
を備える。

上記１８）の構成によれば、上記１）と同様の理由によって、冷却性能を十分に発揮できる発電システム（１）が実現する。

１９）本開示の少なくとも一実施形態に係る駆動システム（２）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）乃至１７）のいずれかに記載の磁気ギアード電気機械（１０）と、
動力を出力するように構成された前記動力伝達軸（３５）に連結されたシャフト（３）を含む駆動部としての前記外部機器（７）と、
を備える。

上記１９）の構成によれば、上記１）と同様の理由によって、冷却性能を十分に発揮できる駆動システム（２）が実現する。

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。

１ ：発電システム
２ ：駆動システム
３ ：シャフト
７ ：外部機器
１０ ：磁気ギアード電気機械
２０ ：ステータ
２１ ：ハウジング
２４ ：ステータコイル
２４Ａ ：コイルエンド部
２６Ａ，２７Ａ ：壁面
３０ ：磁極片回転子
３２ ：磁極片
３４ ：エンドプレート
３４Ａ ：第１エンドプレート
３５ ：動力伝達軸
３９ ：開口
３９Ａ ：内側端
３９Ｂ ：外側端
４０ ：内側回転子
４１ ：外側端
４２ ：回転子磁石
４６ ：コア
４７ ：回転シャフト
４８ ：支持部
４９ ：内側通風路
６１ ：第１ベアリング
７０ ：ファン
７１ ：入口
７２ ：出口
７３ ：外気通路
８０ ：旋回防止板
８１ ：内側端
８２ ：外側端
８８ ：通風路
８９ ：ハウジング通風路
９９ ：絞り

Claims (19)

1. ステータと、
   前記ステータよりも径方向内側に配置された複数の磁極片を含む磁極片回転子と、
   複数の回転子磁石を含み、前記複数の磁極片よりも径方向内側に配置されて前記磁極片回転子よりも高速で回転するように構成された内側回転子と、
   前記ステータ、前記磁極片回転子、または、前記内側回転子の少なくとも一つを冷却するためのファンと、
   を備え、
   前記磁極片回転子は、前記複数の磁極片に対して軸方向の一方側に配置され、外部機器との間で動力を伝達するための動力伝達軸をさらに含み、
   前記ファンは、前記軸方向において前記回転子磁石を挟んで前記動力伝達軸とは反対側で前記内側回転子に設けられる、
   磁気ギアード電気機械。
2. 前記ファンの少なくとも一部は、前記回転子磁石よりも径方向内側に設けられる、
   請求項１に記載の磁気ギアード電気機械。
3. 前記ファンの入口は、前記回転子磁石よりも径方向内側に設けられる、
   請求項１または２に記載の磁気ギアード電気機械。
4. 前記ファンの出口は、前記内側回転子の径方向の外側端よりも、径方向外側に位置する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
5. 前記ファンの径方向長さは、前記内側回転子の径方向長さの半分よりも長い、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
6. 前記内側回転子は、
   回転シャフトと、
   前記回転シャフトから径方向外側に延びて前記複数の回転子磁石を支持する支持部と、
   をさらに含み、
   前記磁極片回転子は、
   前記軸方向において前記複数の磁極片の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレートと、をさらに含み、
   前記一対のエンドプレートのうち前記動力伝達軸とは反対側に位置する第１エンドプレートと前記回転シャフトとの間に設けられる第１ベアリングをさらに備える、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
7. 前記内側回転子は、複数の回転子磁石が設けられたコアを含み、
   前記第１ベアリングの少なくとも一部は、前記軸方向において前記コアとオーバラップする、
   請求項６に記載の磁気ギアード電気機械。
8. 前記内側回転子は、複数の回転子磁石が設けられたコアを含み、
   前記コアは、前記軸方向に沿って延在する内側通風路を有し、
   前記ステータ、前記磁極片回転子、前記内側回転子、及び前記ファンを収容するハウジングと、
   前記内側通風路と前記ファンとの間の軸方向位置において前記ハウジングに固定され、径方向に沿って延在する旋回防止板と、をさらに備える、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
9. 前記軸方向を基準とした周方向に沿って配置された複数の前記旋回防止板をさらに備える、請求項８に記載の磁気ギアード電気機械。
10. 前記旋回防止板は、前記径方向の内側に向かうほど、前記内側回転子の回転方向とは反対方向に向かうよう湾曲して延在する
    請求項８または９に記載の磁気ギアード電気機械。
11. 前記ステータは、前記軸方向の両端にそれぞれ一対のコイルエンド部を有するステータコイルを含み、
    前記旋回防止板の少なくとも一部は、前記ファン側の前記コイルエンド部と前記軸方向においてオーバラップする、
    請求項８乃至１０の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
12. 前記磁極片回転子は、前記軸方向において前記複数の磁極片の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレートをさらに含み、
    前記一対のエンドプレートのうち前記動力伝達軸とは反対側に位置する第１エンドプレートは、前記旋回防止板の前記径方向における内側端よりも径方向外側において、前記内側通風路と連通する開口を有する、
    請求項８乃至１１の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
13. 前記磁極片回転子は、前記軸方向において前記複数の磁極片の両側にそれぞれ設けられる一対のエンドプレートをさらに含み、
    前記一対のエンドプレートのうち前記動力伝達軸とは反対側に位置する第１エンドプレートは、前記旋回防止板の前記径方向における外側端よりも径方向内側において、前記内側通風路と連通する開口を有する、
    請求項８乃至１２の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
14. 前記ステータ、前記磁極片回転子、前記内側回転子、及び前記ファンを収容し、前記ファンの出口に連通するハウジング通風路を画定する壁面を含むハウジングと、
    前記ハウジング通風路に設けられた絞りと、をさらに備える、
    請求項１乃至１３の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
15. 前記ステータ、前記磁極片回転子、前記内側回転子、及び前記ファンを収容するハウジングをさらに備え、
    前記ハウジングは、前記ステータよりも径方向外側で前記軸方向に延在し、前記ファンの回転に伴い前記ハウジング内を流れる空気の流路を構成する少なくとも１つの通風路を含む、
    請求項１乃至１４の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
16. 前記ハウジングは、前記軸方向を基準とした周方向において複数の前記通風路とそれぞれ交互に並ぶ複数の外気通路を含む、
    請求項１５に記載の磁気ギアード電気機械。
17. 前記ステータ、前記磁極片回転子、前記内側回転子、及び前記ファンを収容し、内部空間を閉鎖するハウジングをさらに備える、
    請求項１乃至１６の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械。
18. 動力が入力されて発電を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１７の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械と、
    動力が入力されるように構成された前記動力伝達軸に連結されたシャフトを含む原動機としての前記外部機器と、
    を備える発電システム。
19. 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１７の何れか１項に記載の磁気ギアード電気機械と、
    動力を出力するように構成された前記動力伝達軸に連結されたシャフトを含む駆動部としての前記外部機器と、
    を備える駆動システム。
    
    

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