(57)【要約】【課題】Ｄｙ含量が低いかまたは全く含まれないにもかかわらず、十分高い固有保持力ＨｃＪを有して、風車の発電機用の磁石が使用可能な温度条件下で使用可能な、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石、これを用いたロータアセンブリ、電気機械式トランスデューサ、風車を提供する。【解決手段】２８〜３４重量％の希土類元素を含むＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）であって、希土類元素のＤｙの含量は０．１重量％未満であり、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）は、当該Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）の磁化方向に平行な、３０ｍｍ超の空間的拡がり（ｈ）を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２８〜３４重量％の希土類元素を含むＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）であって、
希土類元素のＤｙの含量は０．１重量％未満であり、
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）は、当該Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）の磁化方向に平行な、３０ｍｍ超の空間的拡がり（ｈ）を有する、
ことを特徴とするＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石。
【請求項２】
Ｄｙの含量は０．０１重量％未満である、請求項１記載のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石。
【請求項３】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）の磁化方向に平行な空間的拡がり（ｈ）は３５ｍｍ超である、請求項１または２記載のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石。
【請求項４】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の磁化方向に垂直な別の空間的拡がりは８０ｍｍ以上である、請求項１から３のいずれか１項記載のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石。
【請求項５】
２０℃でのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）の固有保磁力ＨｃＪは１２００ｋＡ／ｍ未満、有利には１０００ｋＡ／ｍ未満である、請求項１から４のいずれか１項記載のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石。
【請求項６】
６０℃でのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）の固有保磁力ＨｃＪは８００ｋＡ／ｍ未満、有利には６００ｋＡ／ｍ未満である、請求項１から５のいずれか１項記載のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石。
【請求項７】
電気機械式トランスデューサ（１４０、３４０）、有利には風車（１００）の発電機（１４０、３４０）のためのロータアセンブリであって、当該ロータアセンブリ（３５０）は、
支持構造体（３５２）と、
支持構造体（３５２）に取り付けられた、少なくとも１つの請求項１から６のいずれか１項記載のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（３５４）と、
を備える、ことを特徴とするロータアセンブリ。
【請求項８】
電気機械式トランスデューサ（１４０、３４０）、有利には風車（１００）の発電機（１４０、３４０）であって、当該電気機械式トランスデューサ（１４０、３４０）は、
ステータアセンブリ（２４５）と、
請求項７記載のロータアセンブリ（３５０）と
を有する、ことを特徴とする電気機械式トランスデューサ。
【請求項９】
発電用風車であって、当該風車（１００）は、
タワー（１２０）と、
タワー（１２０）の頂部に設けられ、少なくとも１本の翼（１１４）を有するロータ（１１０）と、
ロータに機械結合された、請求項８記載の電気機械式トランスデューサ（１４０、３４０）と、
を有する、ことを特徴とする風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類永久磁石の技術分野に関する。本発明は、さらに、少なくとも１つのこのようなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を有する、電気機械式トランスデューサのためのロータアセンブリに関する。さらに、本発明は、このようなロータアセンブリを有する電気機械式トランスデューサおよびこのような電気機械式トランスデューサを有する風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械式トランスデューサは、電気エネルギーを機械エネルギーに、またはその逆に変換する機械である。電気モータは、磁場結合を用いて電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械式トランスデューサである。発電機は、同様に磁界結合を用いて機械エネルギーを電気エネルギーに変換する電気機械式トランスデューサである。
【０００３】
電気機械式トランスデューサは、ステータおよびロータを有する。ステータは、電気機械式トランスデューサの固定部分に相当するアセンブリである。ロータは電気機械式トランスデューサの可動部分に相当するアセンブリである。上述の磁場結合がステータとロータとを結合する。
【０００４】
近年、特に、希土類磁性材料の導入以来、永久磁石（ＰＭ）型電気機械式トランスデューサは一般的なものとなった。というのも、ＰＭ型電気機械式トランスデューサでは、従来の直流電気機械式トランスデューサに通常用いられていた、整流子およびブラシが必要なくなるからである。外部電気ロータの励磁がないことによって、ロータ側の損失がなくなり、ＰＭ型電気機械式トランスデューサはより効率的となる。さらに、ＰＭ型電気機械式トランスデューサのブラシレス設計によって、導電体コイルを固定ステータのみに配置することができる。これに関して、整流子およびブラシを備える非ＰＭ型電気機械式トランスデューサは、維持コストが非常に高い。
【０００５】
ＰＭ型電気機械式トランスデューサは、耐久性、制御性および電気火花が発生しないことについても知られている。この利点のため、ＰＭ型電気機械式トランスデューサは、多くの用途、たとえば電気自動車（すなわち電気機械式トランスデューサがモータである）や、風車などの発電システム（すなわち電気機械式トランスデューサが発電機である）において広く用いられている。ＰＭ型電気機械式トランスデューサは、特に、発電機が主軸を介して直接駆動（ＤＤ）型風車のロータ（のハブ）に直接接続されている、いわゆるＤＤ型風車において用いられている。
【０００６】
こんにち、非常に効率的なＰＭ型電気機械式トランスデューサは、多くの場合、強い磁界を形成して、ロータとステータとの強い磁界結合を保証するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類ＰＭを有している。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭは現代の風車の発電機、特にＤＤ型風車の発電機にも用いられている。すなわち、永久磁石励磁同期型発電機を備えた（直接駆動型）風車発電機を実現するため、ＰＭ材料としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系が用いられている。
【０００７】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの消磁場への抵抗力を向上させるため、元素ジスプロシウム（Ｄｙ）を磁石等級（magnet grade）に加えることが知られている。換言すれば、Ｄｙの添加により、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭのいわゆる固有保磁力ＨｃＪが向上する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
需要が高いものの資源が少ないことから、元素Ｄｙは近年非常に高価である。現在、Ｄｙのコスト水準は特に風車メーカーにとって厳しいものとなっている。さらに、世界中で開発されたすべての新規鉱山はＤｙを供給し得ない。これらの鉱山は元素ネオジム（Ｎｄ）を供給するのみである。したがって、専門家の予測によれば、今後数年間はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの需要が増大する一方で、Ｄｙの価格はさらに上昇し、Ｎｄの価格はおそらく低下する。
【０００９】
Ｄｙ価格がさらに上昇すると、直接駆動型発電機用のＰＭのコストが上昇し、風車の全体コストの上昇につながる。
【００１０】
Ｄｙ含量が低いかまたは全く含まれないにもかかわらず、十分高い固有保持力ＨｃＪを有して、風車の発電機用の磁石が使用可能な温度条件下で使用可能な、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の提供に対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記ニーズは、独立請求項に記載の発明により満たされる。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石が提供される。このＮｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石は、２８〜３４重量％の希土類元素を含み、希土類元素のＤｙ含量は０．１重量％未満である。さらに、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石は、当該Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の磁化方向に平行な、３０ｍｍ超の空間的拡がりを有する。
【００１３】
ＰＭの磁化に平行な少なくとも所定の厚みを有する形を目的としたＰＭの形状を採用することにより、消磁に関して許容される値を維持しつつ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの元素Ｄｙの含量を大きく低減できる、という着想に本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ＰＭ）は基づいている。すなわち、本ＰＭは消磁場に対する十分な抵抗力を示す。
【００１４】
換言すれば、本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの発明者らは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの形状、有利には形状寸法が、消磁に対する抵抗力に影響することを見いだした。詳細には、本発明者らは、既知のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭと比較してＤｙが非常に低減されている場合においても、不所望の消磁に対する十分高いイミュニティまたは抵抗力を有するために、ＰＭの磁化方向に平行なＰＭの空間寸法、たとえば高さは、所定の閾値３０ｍｍを越えるべきであることを見いだした。
【００１５】
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの高さを増大させることによってＰＭの全体体積およびさらに全体の塊が大きくなっても、Ｄｙの量を低減することにより（風車発電機用に用いられる既知のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭはたとえば、１５重量％以下のＤｙ含量を有する）、ＰＭの全体コストが低減可能である。これは、本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭを実現するには、より多量のＮｄが必要であることを意味する。しかし、Ｄｙの価格上昇が大きくかついっそうの上昇が予測され、Ｎｄの価格上昇が比較的小さくかついっそうの低下が予測されることを鑑みて、本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭは１５重量％以下の範囲のＤｙ含量を有する既知のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭよりもはるかに低廉に製造可能である。
【００１６】
ネオジム（Ｎｄ）以外の、上述の希土類元素には、有利には、少なくとも１つの希土類元素または以下の希土類元素、すなわち、プラセオジム（Ｐｒ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）が含まれる。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、Ｄｙの含量は０．０１重量％未満である。これには、元素Ｄｙの非常に高い価格に鑑みて、Ｄｙ含量がいっそう低減され、本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの実現のための全体コストがいっそう低減可能である、という利点がある。
【００１８】
本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭはＤｙ含量がゼロでも実現可能であるが、ここで、不純物は考慮しない。同様の化学的挙動を示すために、異なる希土類元素は典型的には１００％の信頼性で分離可能ではないことから、このような不純物が含まれうる。
【００１９】
（ｉ）ＰＭの磁化方向に平行な高さと、（ｉｉ）Ｄｙ含量がゼロであるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭおよび所定のＤｙ重量含量を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭについてのＰＭの固有保磁力ＨｃＪとの間の関係は、以下の現象式（Ｉ）で記述できる。
ＨｃＪ（０％Ｄｙ）・ｈ＿Ｍａｇ（０％Ｄｙ）≧ＨｃＪ（ｘ％Ｄｙ）・ｈ＿Ｍａｇ（ｘ％Ｄｙ）      （Ｉ）
【００２０】
式中、ＨｃＪ（０％Ｄｙ）は、０％Ｄｙの磁石等級かつ定格磁石温度についての磁石固有保磁力であり、この定格磁石温度は、各発電機の特定の冷却コンセプトによるが、たとえば５０℃〜１４０℃の範囲内にある。ｈ＿Ｍａｇ（０％Ｄｙ）は、その磁化方向に平行な、Ｄｙを含まないＰＭの高さである。対応して、ＨｃＪ（ｘ％Ｄｙ）は、ｘ％Ｄｙの磁石等級、同じ定格磁石温度についての磁石固有保磁力である。さらに、ｈ＿Ｍａｇ（ｘ％Ｄｙ）は、Ｄｙ方向を含むＰＭの高さである。また、高さｈ＿Ｍａｇ（ｘ％Ｄｙ）は、磁化方向に平行に測定される。
【００２１】
これは、磁石固有保磁力ＨｃＪと磁石高さｈ＿Ｍａｇとの乗算が磁石の強さの測定値ならびに磁化に対する測定値であることを意味する。本明細書中に記載の実施形態では、この測定値は、所定の（ｘ）重量％の元素Ｄｙを有するより小さい磁石に関するよりも、０重量％のＤｙを有するより大きい磁石に対するものの方がより大きい。もちろん、この測定値は、各磁石の最大定格動作温度（典型的な風車用途についてたとえば５０℃〜１４０℃である）においてより高くなければならない。
【００２２】
記述的記載：既知のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭに比べて、磁化方向における磁石高さは増大し、その結果、０％Ｄｙの、結果的により大型のＰＭは、定格動作温度において、所定のＤｙ％量を有する既知のＰＭと、（たとえば発電機の短絡の場合の）消磁に関して同じ挙動を示す。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の磁化方向に平行な空間的拡がりは３５ｍｍ超である。これにより、磁化方向に平行な高さの増大によって、本ＰＭの不所望の消磁に対する抵抗力は、さらに向上されるという利点が提供される。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の磁化方向に垂直な別の空間的拡がりは８０ｍｍ以上である。これにより、ごくわずかのまたはゼロのＤｙ含量を有する本ＰＭが、このＰＭを風車発電機用途に適したものにする形状寸法でもって実現可能であるという利点が提供される。
【００２５】
詳細には、上記別の空間的拡がり（本ＰＭの幅ともいう）は、対応する発電機の磁極が発電機に対して円周方向、放射方向および軸方向にある１つ以上のＰＭ片から構成可能である。これに関して、現代の直接駆動型風車の典型的な発電機に関して、ＰＭが設けられたロータアセンブリは、たとえば、約３〜８ｍの直径、約１〜３ｍの長さを有する。これは、複数のＰＭのアレイで覆われるべき所定の面積Ａ（＝２π・直径／２・長さ）である。
【００２６】
本発明の別の実施形態では、２０℃でのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の固有保磁力ＨｃＪは１２００ｋＡ／ｍ未満、有利には１０００ｋＡ／ｍ未満である。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、６０℃でのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の固有保磁力ＨｃＪは８００ｋＡ／ｍ未満、有利には６００ｋＡ／ｍ未満である。
【００２８】
これに関して、非常に低いまたはゼロのＤｙ含量を有する本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭは、所定のＤｙ含量を有する既知のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭと比べて、固有保持力ＨｃＪがより低い。しかし、このより低い固有保持力ＨｃＪも、本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭを（直接駆動型）風車の発電機のロータに対して用いるには依然として十分大きい。
【００２９】
本発明の別の態様では、電気機械式トランスデューサ、有利には風車の発電機のためのロータアセンブリが提供される。本ロータアセンブリは、（ａ）支持構造体と、（ｂ）支持構造体に取り付けられた、少なくとも１つの上述のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石と、を備える。
【００３０】
Ｖ：低いまたはゼロのＤｙ含量に関わらず、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの不所望の消磁を避けることにより信頼性ある動作を可能とする、上述の本Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を有する電気機械式トランスデューサ用のロータアセンブリが構築可能である、という着想に本ロータアセンブリは基づいている。
【００３１】
上述の支持構造体は、たとえば、ＰＭ型電気機械式トランスデューサに搭載されたときに、ＰＭ型機械式トランスデューサの回転軸のまわりに回転可能ないわゆるロータケーシングにより実現可能である。
【００３２】
本発明の別の実施形態では、電気機械式トランスデューサ、有利には風車の発電機のためのロータアセンブリが提供される。本電気機械式トランスデューサは、（ａ）ステータアセンブリと、（ｂ）上述のロータアセンブリとを有する。
【００３３】
低いＤｙ量しか有さずとも、消磁場に対する抵抗力が十分高く、したがって、電気機械式トランスデューサの信頼性ある動作が保証可能な、ＰＭ型電気機械式トランスデューサが上述のロータアセンブリを用いて設計可能である、という着想に本電気機械式トランスデューサは基づいている。
【００３４】
提案される電気機械式トランスデューサは、異なる設計により実現可能である。共通の設計オプションは、ロータアセンブリがステータアセンブリの内側に配置されるという事により特徴づけられる。より共通しない設計オプションは、ロータアセンブリがステータアセンブリの外側に配置されるという事により特徴づけられる。後者のオプションでは、ＰＭ型電気機械式トランスデューサの動作の間、ステータコイルとＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石成分との間で相互作用する磁束は、たとえば、ステータから半径方向外側に方向付けられている。
【００３５】
本発明の別の態様では、発電用風車が提供される。本風車は、（ａ）タワーと、（ｂ）タワーの頂部に設けられ、少なくとも１本の翼を有するロータと、（ｃ）ロータに機械結合された、上述の電気機械式トランスデューサとを有する。
【００３６】
本風車は、発電機のロータアセンブリに用いられるＰＭの所定の形状寸法に起因して、多量の非常に高額な元素Ｄｙが既知のＰＭと比べて節約可能であることから、風車用発電機に相当する上述の電気機械式トランスデューサがより低廉なやり方で風車を実現可能とする、という着想に基づいている。
【００３７】
本発明の実施形態について、種々の対象に関して記載した。しかし、当業者は上記および下記の記載から、他に言及しない限り、１つの種類の発明に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる発明に関する特徴の任意の組み合わせも本願書類に記載されたものとみなされることは理解するであろう。
【００３８】
本発明の上記および他の態様は、以下に記載される実施形態の例から明らかであり、実施形態の例を参照して説明される。本発明は実施形態の例を参照して以下により詳細に記載されるが、本発明はこれに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態にかかる風車を示す。
【図２】所定のＤｙ含量を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を備えたロータアセンブリを有する既知の電気機械式トランスデューサと、Ｄｙを含まないＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が用いられた本発明の実施形態にかかる電気機械式トランスデューサとの比較を示す。
【図３】所定のＤｙ含量を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を備えたロータアセンブリを有する既知の電気機械式トランスデューサと、Ｄｙを含まないＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が用いられた本発明の実施形態にかかる電気機械式トランスデューサとの比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図面中の記載は概略的なものである。異なる図面中、同様のまたは同一の要素は同一の参照符号、または、対応する参照符号と最初の一桁のみ異なる参照符号が付される。前に記載された実施形態に関してすでに明らかにされた要素または特徴の不要な繰り返しを避けるため、後の明細書中の位置においては再度繰り返さない。
【００４１】
図１は、本発明の実施の形態にかかる風車１００を示す。風車１００は、図示しない基礎の上に設けられたタワー１２０を有する。タワー１２０の頂部には、ナセル１２２が設けられている。タワー１２０とナセル１２２との間には、タワー１２０の長手方向に延びる図示しない垂直軸の回りにナセル１２２を回転可能なヨー角度調整装置１２１が設けられている。ヨー角度調整装置１２１を適切に制御することにより、風車１００の通常動作の間、ナセル１２２を常に確実に現在の風向きに適切に配向させることができる。しかし、ヨー角度調整装置１２１を、意図的に、ナセル１２２が現在の風向きに完全に配向されない位置にヨー角度を調整することもできる。
【００４２】
風車１００は、さらに、３本の翼１１４を有するロータ１１０を有する。図１の透視図では、２本の翼１１４のみが示されている。ロータ１１０は、回転軸１１０ａの回りに回転可能である。ハブ１１２に取り付けられた翼１１４は、回転軸１１０ａに対して半径方向に延在している。
【００４３】
ハブ１１２と翼１１４との間には、それぞれ翼調整装置１１６が、各翼１１４の長手方向に実質的に平行に延びる図示しない軸の回りに各翼１１４を回転させることにより、各翼１１４の翼ピッチ角を調整するために設けられている。翼調整装置１１６を制御することにより、各翼１１４の翼ピッチ角度は、少なくとも風が強すぎない場合に、最大風力が利用可能風力から得られるように調整可能である。しかし、意図的に、低い風力しか得られない位置に翼ピッチ角度を調整されてもよい。
【００４４】
図１からわかるように、ナセル１２２の内側にギアボックス１２４が設けられている。ギアボックス１２４は、ロータ１１０の回転数を軸１２５のより高い回転数に変換するために用いられ、軸１２５は、既知のやり方で電気機械式トランスデューサ１４０に結合されている。電気機械式トランスデューサは、発電機１４０である。
【００４５】
ここで、ギアボックス１２４はオプションであり、発電機１４０は回転数を変更することなく、軸１２５によってロータ１１０に直接結合されていても良い。この場合、風車は、いわゆる直接駆動（ＤＤ）型風車である。
【００４６】
さらに、（ａ）非常の場合に、（ｂ）風車１００を損傷させるおそれがある、風が強すぎる条件の場合、および／または、（ｃ）風車１００の少なくとも１つの構造部品の消費耐用年数および／または耐用年数消費速度を意図的に抑える場合に、風車１００の動作を停止するために、または、ロータ１１０の回転速度を低下させるためにブレーキ１２６が設けられている。
【００４７】
さらに、風車１００は、非常に効率的なやり方で風車１００を動作させるための制御システム１５３を有する。たとえば、ヨー角度調整装置１２１の制御とは別に、記載される制御システム１５３は、最適なやり方でロータ翼１１４の翼ピッチ角度を調整するために同様に用いることができる。
【００４８】
電気エンジニアリングの基本原理に従って、発電機１４０は、ステータアセンブリ１４５とロータ１５０とを有する。ステータアセンブリ１４５は、時間交番磁束に応じて電流を生成する複数の図示しないコイルを有する。ロータアセンブリ１５０は、ロータアセンブリ１５０の曲面状表面のまわりに配置されたアレイとして設けられた複数のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石片を有する。本発明の実施形態では、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石片は元素Ｄｙを含まない。それにもかかわらず確実に十分に高い固有保磁力を有するように、これらのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石片は、磁化方向に平行な方向に沿って比較的大きい物理的拡がりを有する。詳細には、この物理的拡がり（本明細書ではＰＭ片の高さともいう）は、３０ｍｍ超である。詳細には、本明細書中に記載の具体的な実施形態では、この高さは約３７ｍｍである。
【００４９】
ロータアセンブリ１５０は必ずしもステータアセンブリ１４５の内側になくともよい。ロータアセンブリはステータアセンブリを包囲するものであってもよい。
【００５０】
図２および３は、（ａ）所定含量のＤｙを含むＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石片２５４を有するロータアセンブリ２５０を備えた既知の電気機械式トランスデューサ２４０と、（ｂ）（非常に高価な）元素Ｄｙを含まない組成を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石片３５４が用いられた本発明の実施形態による電気機械式トランスデューサ３４０とを比較した断面を示す。
【００５１】
図２に示される既知の電気機械式トランスデューサ２４０と、図３に示される本発明の実施形態による電気機械式トランスデューサ３４０はいずれも、同じステータアセンブリ２４５を有する。図からわかるように、ステータアセンブリ２４５は、複数の積層シートの積層体を含むステータ支持構造体２４７と、ステータ支持構造体２４７の内側に収容された複数のステータ巻線２４９とを有する。巻線２４９同士は、図示しない電気接続によって、既知の方法で相互接続されている。
【００５２】
ステータアセンブリから空隙ａｇ分離間された既知の電気機械式トランスデューサ２４０のロータアセンブリ２５０は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片２５４を取り付けるための機械ベースを提供するロータ支持構造体２５２を有する。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片２５４および図２に示さない他のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片により生成される磁界を最適化するため、支持構造体２５２は磁性材料を含んで構成されている。これにより、電気機械式トランスデューサの設計において既知の原理にしたがって、ステータアセンブリ２４５とロータアセンブリ２５０との間の磁界結合が最大化されるように、磁界が最適化される。
【００５３】
電気機械式トランスデューサ３４０のロータアセンブリ３５０は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片３５４を取り付けるための機械ベースを提供するロータ支持構造体３５２を有する。また、ステータアセンブリ２４５とロータアセンブリ３５０との間の磁界結合を最適化するため、支持構造体３５２は磁性材料を含んでなる。
【００５４】
本明細書に記載の実施形態では、ロータアセンブリ３５０とステータアセンブリ２４５との間の空隙ａｇは、特にステータアセンブリ２４５のステータコイル２４９により動作時に生成される廃熱を除くために、電気機械式トランスデューサ３４０を通る冷却流体をガイドするために用いられても良い。
【００５５】
複数のＰＭ片が支持構造体３５２に設けられても良い。ＰＭ片は好適には、基本的にシリンダ状形状を有する支持構造体３５２の曲面状表面領域のまわりにマトリクス状構造で配置される。図３では、理解を容易なものとするため、１つのＰＭ片２５４のみが示されている。
【００５６】
図２と図３の比較からわかるように、Ｄｙが０％のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片３５４の高さｈは、好適には、Ｄｙがｘ％のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片３５４の高さと比べてほぼ２倍大きい。これにより、図２および３中の高さは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片２５４、３５４の磁化方向に平行に配向された垂直方向に沿って延びている。磁化方向に沿って磁石の高さを大きくし、磁石の組成からＤｙをなくすことにより、高さがより低く、所定のＤｙ含量がより小さい磁石と比較して、同じかまたは少なくとも同等の消磁特性を維持することが可能である。
【００５７】
換言すれば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの組成および寸法の両方を変化させることにより、磁石の挙動は少なくともほぼ同一に維持可能である。磁石の組成中のＤｙの量を減らす場合、その磁化方向に平行な磁石の高さは、少なくともほぼ同一の磁石片特性に至るまで高めなければならない。
【００５８】
元素Ｄｙ価格の高さを鑑みて、Ｄｙの量を減らすことにより、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭの高さを大きくすることによりＰＭの全体の容積および結果的に全体の塊ならびにＮｄの必要量が増大するとしても、ＰＭの全体コスト減らすことができる。
【００５９】
「〜を含む」の語はそれ以外の要素またはステップを含むことを除外するものではなく、また「１つの」の語はその要素が複数設けられることを除外するものではない。異なる実施形態に関連させて説明した構成要素を組み合わせることもできる。また、特許請求の範囲の記載にされている参照番号は請求の範囲を限定するものではない。
【符号の説明】
【００６０】
１００  風車、  １１０  ロータ、  １１０ａ  回転軸、  １１２  ハブ、  １１４  翼、  １１６  翼調整装置、  １２０  タワー、  １２１  ヨー角度調整装置、  １２２  ナセル、  １２４  ギアボックス、  １２５  軸、  １２６  ブレーキ、  １４０  発電機、  １４５  ステータアセンブリ、  １５０  ロータアセンブリ、  １５３  制御システム、  ２４５  ステータアセンブリ、  ２４７  ステータ支持構造体、  ２４９  ステータ巻線、  ２５０  ロータアセンブリ、  ２５２  ロータ支持構造体、  ２５４  Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片、  ３４０  電気機械式トランスデューサ、  ３５０  ロータアセンブリ、  ３５２  支持構造体、  ３５４  Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系ＰＭ片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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