(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガスと接触するロータ（３０）を有する回転マシン用の被覆されたアクティブ磁気ベアリングであって、
前記ロータに取着された薄層磁気材料のベアリングアーマチュア（３１）と、
前記ベアリングアーマチュア（３１）から短い距離のところに配置されているが前記ベアリングアーマチュアと接触することのない端磁極片を示す薄層磁気材料でできたヨーク（４３）に巻き付けられた電磁石巻線（４２）でできたベアリングステータ（４１）と、
前記ロータ（３０）に装着された薄層磁気材料の検出器アーマチュア（３２）と、薄層磁気材料でできたヨークに巻き付けられた電磁石巻線を有する検出器ステータ（４８）とを有する少なくとも１つの位置検出器と、
前記電磁石巻線（４２）及び検出電磁石巻線（４９）に接続された電子制御回路（５３）とを具備し、
前記ベアリングステータは、前記ベアリングステータを囲んでいる第１の耐漏性ハウジング（４０）を形成するために、挿入部（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ、４４）を有する第１のハウジング部分と協働する磁気耐食材料でできた第１のジャケット（３４）によって保護され、
前記検出器ステータは、前記検出器ステータを囲んでいる第２の耐漏性ハウジング（４７）を形成するために、第２のハウジング部分（４５、４６）と協働する非磁気耐食材料でできた第２のジャケット（３５）によって保護されている、アクティブ磁気ベアリングにおいて、
被覆されたアクティブ磁気ベアリングは、
前記挿入部を、前記第１のジャケット及びハウジング端壁部分（４４）に接続する第２の溶接部（３７Ａ、３７Ｂ）に接続するための第１の溶接部（３６Ａ、３６Ｂ）を備え、
前記第１のジャケットが、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記挿入部（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ）も、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記ハウジング端壁部分（４４）は、磁気耐食材料でできており、
前記ベアリングアーマチュア及び前記検出器アーマチュアを形成している前記薄層磁気材料は、フェライト系ステンレス鋼であることを特徴とするアクティブ磁気ベアリング。
【請求項２】
プロセスガスと接触するロータ（３０）を有する回転マシン用の被覆されたアクティブ磁気ベアリングであって、
前記ロータに取着された、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料のベアリングアーマチュア（３１）と、
前記ベアリングアーマチュア（３１）から短い距離のところに配置されているが前記ベアリングアーマチュアと接触することのない端磁極片を示す、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料でできたヨーク（４３）に巻き付けられた電磁石巻線（４２）でできたベアリングステータ（４１）と、
前記ロータ（３０）に装着された、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料の検出器アーマチュア（３２）と、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料でできたヨークに巻き付けられた電磁石巻線を有する検出器ステータ（４８）とを有する少なくとも１つの位置検出器と、
前記電磁石巻線（４２）及び検出電磁石巻線（４９）に接続された電子制御回路（５３）とを具備し、
前記ベアリングステータは、前記ベアリングステータを囲んでいる第１の耐漏性ハウジング（４０）を形成するために、挿入部（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ、４４）を有する第１のハウジング部分と協働する磁気耐食材料でできた第１のジャケット（３４）によって保護され、
前記検出器ステータは、前記検出器ステータを囲んでいる第２の耐漏性ハウジング（４７）を形成するために、第２のハウジング部分（４５、４６）と協働する非磁気耐食材料でできた第２のジャケット（３５）によって保護されている、アクティブ磁気ベアリングにおいて、
被覆されたアクティブ磁気ベアリングは、
前記挿入部を、前記第１のジャケット及びハウジング端壁部分（４４）に接続する第２の溶接部（３７Ａ、３７Ｂ）に接続するための第１の溶接部（３６Ａ、３６Ｂ）を備え、
前記第１のジャケットが、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記挿入部（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ）も、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記ハウジング端壁部分（４４）は、磁気耐食材料でできており、
前記ベアリングアーマチュア及び前記検出器アーマチュアを形成している、前記完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料は、フェライト系ステンレス鋼であることを特徴とするアクティブ磁気ベアリング。
【請求項３】
前記フェライト系ステンレス鋼は、ＡＩＳＩ  ４３６、４４１、４４４又は４４５タイプであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクティブ磁気ベアリング。
【請求項４】
前記第１のジャケットを前記挿入部に接続している前記第１の溶接部は、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって形成されている、高温アニーリングなしの溶接部であることを特徴とする請求項３に記載のアクティブ磁気ベアリング。
【請求項５】
前記ハウジング端壁部分は、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記挿入部を前記ハウジング端壁部分に接続する前記第２の溶接部が、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって形成されている、高温アニーリングなしの溶接部であることを特徴とする請求項４に記載のアクティブ磁気ベアリング。
【請求項６】
前記ハウジング端壁部分は、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできており、
前記挿入部を前記ハウジング端壁部分に接続する前記第２の溶接部が、Ｈ１１５０Ｄ及びＨ１１５０Ｍタイプの高温アニーリングに晒されたものであることを特徴とする請求項４に記載のアクティブ磁気ベアリング。
【請求項７】
前記挿入部の少なくとも１つが、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって形成されている、高温アニーリングなしの溶接部により一緒に固定された、２つの部分でできていることを特徴とする請求項４又は６に記載のアクティブ磁気ベアリング。
【請求項８】
ラジアルベアリングを構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアクティブ磁気ベアリング。
【請求項９】
アキシャルベアリングを構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアクティブ磁気ベアリング。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の少なくとも１つのアクティブ磁気ベアリングを含む、天然ガスを処理するためのターボエキスパンダ。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の少なくとも１つのアクティブ磁気ベアリングを含む冷却コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスガスと接触するロータを有する回転マシン用の被覆されたアクティブ磁気ベアリングであって、前記ロータに取着された薄層磁気材料のベアリングアーマチュアと、前記ベアリングアーマチュアから短い距離のところに配置されているが前記ベアリングアーマチュアと接触することのない端磁極片（end pole piece）を示す薄層磁気材料でできたヨークに巻き付けられた電磁石巻線でできたベアリングステータと、前記ロータに装着された薄層磁気材料の検出器アーマチュア及び薄層磁気材料のヨークに巻き付けられた電磁石巻線を有する検出器ステータとを有する少なくとも１つの位置検出器と、前記ベアリング電磁石巻線及び前記検出器電磁石巻線に接続された電子制御回路とを具備する、被覆されたアクティブ磁気ベアリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転マシンへの磁気ベアリングの適用は、シーリングなしで、問題のマシンのプロセスガスに直接作用することができるこれらによって得られる主な効果のために、近年、かなり広範囲にわたってきている。従って、限定的ではないが、磁気ベアリングは、ターボエキスパンダ、冷却コンプレッサ、コンプレッサを駆動させるための電気モータなどで見られることができる。
【０００３】
普通に使用するアプリケーションでは、全ての磁気回路は、シリコン鉄に基づいている。従って、このような回路の薄層磁気材料を形成している磁気薄層は、明確でありこれらの供給者により保証された磁気特性、特に、その保磁力及びその残留磁束密度によって特徴付けられる制限されたヒステリシスサイクル、及び高透磁率及び高飽和を示す効果を有する。
【０００４】
しかし、より特定のアプリケーションに関して、特に、天然ガスの処理に関して、及び、酸、粒子輸送、又は湿った硫化水素（Ｈ２Ｓ）又は湿った二酸化炭素（ＣＯ２）のような腐食性の環境中のアプリケーションに関して、これらがこのような環境と互換性がないので、このような磁気薄層を使用することは不可能である。これらが周囲環境からシールされないので、同じことが、ベアリングの、及びこのようなアクティブ磁気ベアリング中の検出器のステータコイルに当てはまる。
【０００５】
このため、特許文献１では、その出願人は、アクティブ磁気ベアリングを提案している。ベアリングのステータは、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼のジャケットで保護されており、検出器のステータは、オーステナイト鋼のジャケットで保護されている。ロータの薄層磁気材料もまた、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできている。
【０００６】
図１は、上述の特許に記載されるようなコンプレッサのラジアルアクティブ磁気ベアリングの一例を示している。プロセスガスと接触するように設計された回転マシンのロータ２が見られることができ、プロセスガスは、酸性であり、腐食性であり、あるいは、粒子状物質のキャリアであることができる。
【０００７】
薄層磁気材料のベアリングアーマチュア３が、ロータ２に適用される。このアーマチュア３は、１７−４ＰＨ析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできている。
【０００８】
検出器アーマチュア４は、１７−４ＰＨ析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼と同様に、ベアリングアーマチュア３に隣接して、ロータ２に取り付けられている。
【０００９】
例えば、０．３ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ｍｍの範囲にある厚さを示すエアギャップ５は、第１に、ベアリングアーマチュア３と係合されたロータ２の周縁部分と検出器アーマチュア４との間に設けられ、第２に、ベアリングジャケットを構成する第１のジャケット６と、検出器ジャケットを構成する第２のジャケット７との間に設けられている。
【００１０】
第１のジャケット６は、磁気ベアリング１１のステータを構成する要素、即ち、シリコン鉄の薄層磁気材料でできたヨーク１３に巻き付けられた電磁石巻線１２を含む耐漏性（leaktight）ハウジング１０を構成するように、漏れに耐えるようにして前記第１のジャケットと協働する（co-operating）部分８、９に溶接される。第１のジャケット６は、１７−４ＰＨ析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできている。
【００１１】
埋込用樹脂１４は、ベアリング電磁石巻線１２のまわりのその空の空間を完全に満たし、かつその機械的強度を改良するために、耐漏性ハウジングの内部に取り込まれる。
【００１２】
電磁石タイプの位置検出器１５は、第１のハウジング１０とは異なる第２のハウジング１６に配置され、漏れに耐えるようにして第２のハウジングの部分１７、１８に溶接された第２のジャケット７によって閉じられたステータを有する。位置検出器のステータは、シリコン鉄の薄層磁気材料でできたヨーク２０に巻き付けられた電磁石巻線１９を有する。
【００１３】
第２のジャケット７は、米国鉄鋼研究所（ＡＩＳＩ）の３０４、３０４Ｌ、３１６又は３１６Ｌタイプのオーステナイト鋼でできている。
【００１４】
ベアリングステータに関してと同じようにして、埋込用樹脂２１が、その空の空間を満たし、かつその機械的強度を改良するために、検出器ハウジング１６の内部に取り込まれる。
【００１５】
好ましくは、ベアリングステータを含む第１の耐漏性ハウジング１０と、検出器ステータを含む第２の耐漏性ハウジング１６とが、第１及び第２のジャケット６、７から離れたゾーンでの漏れに耐えるようにして互いに接続されている。
【００１６】
ベアリングの、及び検出器の電磁石巻線１２、１９は、図示されるように、ベアリングのハウジングの外部に置かれることができる電子制御回路２２に接続されている。
【００１７】
このようにして適所に置かれたジャケットは、気体環境からステータの磁気回路を分離し、これにより、前記回路用のシリコン鉄に基づいた通常の磁気薄層を使用することを可能にする。ロータでは、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできた薄層の使用は、他のいかなる保護もなく、気体環境に対するこの耐性を直接得る。
【００１８】
しかし、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼の磁気特性は、理想からは程遠く、磁気ベアリングの性能を低減させる。飽和でのその低磁束密度は、制限された磁束密度によりベアリングの静的及び動的負荷容量に制限を課し、同じ負荷容量のために増加されるベアリングの長さを必要とし、その幅広いヒステリシスサイクルは、シリコン鉄の磁気薄層が装備された通常のロータで引き起こされる鉄損よりも約１０倍の大きな鉄損を引き起こし、かなり加熱された磁気ベアリングをもたらし、前記ベアリングがかなり冷却されることを必要とする。
【００１９】
さらに、「石油及びガス」の環境中では、ＡＮＳＩ／ＮＡＣＥ  ＭＲ０１７５／ＩＳＯ１５１５６基準の「石油及び天然ガス産業−石油及びガス生産の環境を含むＨ２Ｓ中での使用のための材料」と適合するために必要とされるアプリケーションに関して、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼の使用は、代表的には（Ｈ１１５０Ｄ又はＨ１１５０Ｍタイプの）５００℃〜８００℃の範囲で果される高温アニーリングにより加熱処理された溶接を必要とし、このような加熱処理は、通常、２５０℃よりも高い温度に耐えることができないベアリングステータ１２の巻線の材料と互換性がない。
【００２０】
このような互換性を達成するために、特許文献２は、非磁気挿入部が固定される両側で、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできた磁気中心部分でできた２つの材料のベアリングジャケットを使用することを提案している。従って、非磁気挿入部をハウジングに装備することによって、これら挿入部がジャケットとハウジングとの両方にいったん溶接されると、及び、全てのこれら溶接部が高温アニーリングをいったん受けると、ハウジングの耐漏性を与えるために、特定の加熱処理を適用することなく、巻線の材料と互換性のある温度で、ハウジングに巻線を置いて、非磁気挿入部を一緒に溶接することが可能である。
【００２１】
不運にも、これらの溶接動作は、長く、複雑で、従って、高価である。これらはまた、非常に薄い厚さであり、挿入部に溶接されることが特に困難であるので、特に、２つの材料のベアリングスリーブで、漏れ又は製造の欠陥の主な原因である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】欧州特許第１８３００８１号公報
【特許文献２】米国特許第７８４７４５４号公報
【発明の概要】
【００２３】
本発明の目的は、上述の欠点を改善すること、特に、石油及びガス環境中で可能な動作を与え、一方、被覆されたベアリングの原理の効果を保つことである。
【００２４】
これらの目的は、プロセスガスと接触するロータを有する回転マシン用の被覆されたアクティブ磁気ベアリングであって、前記磁気ベアリングは、前記ロータに取着された薄層磁気材料のベアリングアーマチュアと、前記ベアリングアーマチュアから短い距離のところに配置されている前記ベアリングアーマチュアと接触することのない端磁極片を示す薄層磁気材料でできたヨークに巻き付けられた電磁石巻線でできたベアリングステータと、前記ロータに装着された薄層磁気材料の検出器アーマチュアと、薄層磁気材料でできたヨークに巻き付けられた電磁石巻線を有する検出器ステータとを有する少なくとも１つの位置検出器と、前記ベアリング電磁石巻線及び前記検出電磁石巻線に接続された電子制御回路とを具備し、前記ベアリングステータは、前記ベアリングステータを囲んでいる第１の耐漏性ハウジングを形成するために、第１のハウジング部分と協働する磁気耐食材料でできた第１のジャケットによって保護され、前記検出器ステータは、前記検出器ステータを囲んでいる第２の耐漏性ハウジングを形成するために、第２のハウジング部と協働する非磁気耐食材料でできた第２のジャケットによって保護されている、アクティブ磁気ベアリングにおいて、被覆されたアクティブ磁気ベアリングは、前記第１のジャケットが、フェライト系ステンレス鋼でできており、前記第１のハウジング部分は、フェライト系ステンレス鋼ででき、かつ前記第１のジャケットに第１の溶接部によって接続された挿入部を有し、前記挿入部は、前記電磁石巻線及び前記ベアリングステータのヨークが所定の位置に置かれる前に、第２の溶接部によって、磁気耐食材料でできたハウジング端壁部分に接続され、前記ベアリングアーマチュア及び前記検出器アーマチュアを形成している前記薄層磁気材料は、フェライト系ステンレス鋼であることを特徴とする。
【００２５】
従って、フェライト系ステンレス鋼でできたステータジャケットを使用することによって、通常のエアギャップ及びベアリングの寸法を維持することが可能となり、また、溶接動作の間、ベアリングステータの巻線を破壊するリスクなく、簡単かつ安価であるようにして、「石油及びガス」の環境中でアクティブ磁気ベアリングを用いることが可能となる。フェライト系ステンレス鋼の使用は、さらに、このようなアプリケーションに通常使用される析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼を使用することに関する数多くの好ましくない側面を補うことを可能にする（ロータ中の鉄損を減少させ、従って、ロータの加熱を減少させ、ベアリングの負荷容量を最適化し、システムをよりコンパクトにする）。
【００２６】
代わりの実施の形態では、前記アーマチュア又は前記ヨークを形成している前記薄層磁気材料は、完全に、又はほぼ完全に連続した（uninterrupted）磁気材料と取り替えられる。
【００２７】
好ましくは、前記フェライト系ステンレス鋼は、米国鉄鋼研究所（ＡＩＳＩ）の４３６、４４１、４４４又は４４５タイプである。
【００２８】
効果的には、前記第１のジャケットを前記挿入部に接続する前記溶接部は、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接によって、高温アニーリングなしで形成されている。
【００２９】
フェライト系ステンレス鋼又は析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼で前記ハウジング端壁部分が作られているかどうかに応じて、前記挿入部は、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって、高温アニーリングなしで前記ハウジング端壁部分に溶接されている。あるいは、これらは、Ｈ１１５０Ｄ及びＨ１１５０Ｍタイプの高温アニーリングに晒された溶接部によって前記ハウジング端壁部分に固定されている。
【００３０】
本発明は、ラジアルベアリングとアキシャルベアリングとの両方に適用可能か、あるいは、円錐形タイプのベアリングのような、ラジアルベアリング及びアキシャルベアリングを組み合わせたベアリングに適用可能である。
【００３１】
本発明はまた、このようなアクティブ磁気ベアリングが装備されたターボエキスパンダ又はコンプレッサを提供する。
【００３２】
本発明の他の特徴並びに効果が、添付図面を参照して例によって与えられる本発明の特定の実施の形態の以下の説明から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、従来技術のラジアルアクティブ磁気ベアリングの一例の軸方向の半断面図である。
【図２】図２は、本発明に従うラジアルアクティブ磁気ベアリングの第１の例の軸方向の半断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明に従うラジアルアクティブ磁気ベアリングの第２の例の軸方向の半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図２を参照すると、プロセスガスと接触するように設計された回転マシンのロータ３０が見られることができる。プロセスガスは、酸性であり、腐食性であり、あるいは、粒子状物質のキャリアであることができる。
【００３５】
例えば、回転マシンは、天然ガスを処理するためのターボエキスパンダ、又は冷却コンプレッサであることができる。
【００３６】
薄層磁気材料でできたベアリングアーマチュア３１が、ロータ３０に適用されている。このアーマチュア３１は、ＡＩＳＩ  ４３６、４４１、４４４又は４４５タイプのフェライト系ステンレス鋼のような磁気耐食材料でできており、代表的には、５０マイクロメートル（μｍ）〜３ｍｍの範囲で、特に、０．２ｍｍの厚さを示す、薄い厚さの薄層で入手可能（利用可能）である。
【００３７】
検出器アーマチュア３２は、薄層磁気材料と同様に、ベアリングアーマチュア３１に隣接して、ロータ３０に取り付けられている。アーマチュア３１のように、このアーマチュア３２は、ＡＩＳＩ  ４３６、４４１、４４４又は４４５タイプのフェライト系ステンレス鋼のような磁気耐食材料でできている。
【００３８】
例えば、０．３ｍｍ〜１ｍｍの範囲にある厚さを示すエアギャップ３３が、第１に、ベアリングアーマチュア３１と係合されるロータ３０の周縁部分と検出器アーマチュア３２との間に設けられ、第２に、ベアリングステータジャケットを構成する第１のジャケット３４と、検出器ステータジャケットを構成する第２のジャケット３５との間に設けられている。
【００３９】
ベアリングステータジャケット３４は、ＡＩＳＩ  ４３６、４４１、４４４又は４４５タイプのフェライト系ステンレス鋼のような磁気耐食材料でできており、効果的には０．１ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にある厚さを示す。これは、磁気ベアリング４１のステータを構成する構成要素、即ち、薄層磁気材料でできたヨーク４３に巻き付けられた電磁石巻線４２を含む耐漏性ハウジング４０を構成するようにして、（ジャケットの材料と互換例を有する材料でできた、あるいはジャケットの材料と全く同一の）挿入部３８Ａ、３９に、溶接部３６Ａ、３６Ｂによって漏れに耐えるようにして溶接されている。
【００４０】
ベアリングステータジャケットの溶接部は、高温アニーリングなしで、通常、電子衝撃溶接によって、レーザ溶接によって、又はＴＩＧ溶接によって、２５０ＨＶのビッカース硬さ限界内で、温度又はプロセスガスの塩化物の濃度にかかわらず、１０キロパスカル（ｋＰａ）のＨ２Ｓの圧力まで、果される。
【００４１】
ヨーク４３及びその巻線４２を所定の位置（適所）に置く前に、ハウジング部分４４に挿入部３８Ａ、３８Ｂを溶接することが注意される。これは、耐漏性ハウジング４０の端壁を形成するように機能し、通常、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできている。前述の溶接部とは異なり、ＡＮＳＩ／ＮＡＣＥ  ＭＲ０１７５／ＩＳＯ１５１５６基準に従って、これら溶接部３７Ａ、３７Ｂは、これらが晒される残留応力を緩和するための高温アニーリングを含む、Ｈ１１５０Ｄ又はＨ１１５０Ｍタイプの加熱処理を受ける。当然ながら、このハウジング端壁部分が、それ自体ＡＩＳＩ  ４３６、４４１、４４４又は４４５タイプのフェライト系ステンレス鋼でできているとき、前記アニーリングは必要でなく、また、溶接は、巻線の材料と互換性を有する温度で果されることができる。
【００４２】
ヨーク４３及びその巻線４２を装着させるために、２つの挿入部の少なくとも一方が、高温アニーリングなしで、溶接によって一緒に溶接された２つの部分３８Ｂ、３９でできており、第２の部分３９はチークプレートを形成していることが言及されるべきである。図２Ａでは、両方の挿入部が、２つの部分３８Ａと３９Ａ及び３８Ｂと３９Ｂでできており、各挿入部の２つの部分が、高温アニーリングなしで一緒に溶接される。
【００４３】
検出器ステータジャケット３５は、通常、ＡＩＳＩ  ３０４、３０４Ｌ、３１６又は３１６Ｌタイプのオーステナイト鋼でできている。これは、通常、薄層磁気材料でできたヨーク５０に巻き付けられた電磁石巻線４９を有する位置検出器のステータ４８を囲んでいる第２の耐漏性ハウジング４７を形成するようにして、漏れに耐えるようにして部分４５、４６に溶接されている。
【００４４】
ヨーク４３、５０は、これらのそれぞれのステータジャケット３４、３５と接触する端磁極片を有し、従って、これらは、これらと接触することのなく、アーマチュア３１、３２から短い距離にある。
【００４５】
埋込用樹脂５１、５２は、ベアリング及び検出器ステータ電磁石巻線４２、４９のまわりのこれらの空の空間を満たし、かつ、これらの機械的強度を改良するために、第１及び第２の耐漏性ハウジング４０、４７の内部に取り込まれる。空の空間を満たす埋込用樹脂は、通常、全体の完全な充填を保証するように、真空圧力タイプの方法を使用して取り込まれることができる。
【００４６】
ベアリングステータ電磁石巻線４２及び検出器ステータ電磁石巻線４９は、耐漏性エンクロージャ４０、４７の外部に配置されることができる電子制御回路５３に接続されている。これは、これら自身、プロセスガスと接触するロータ３０を囲んでいる耐漏性エンクロージャを構成するケーシングの残りの部分に、漏れに耐えるようにして接続されることができる。
【００４７】
従って、本発明によれば、同じ材料でできており、フェライト系ステンレス鋼でできたステータジャケットと、同じ材料ででき、かつステータハウジングに予め溶接された挿入部とを使用することによって、簡単で、それ故、安価であるようにして、「石油及びガス」の環境中でアクティブ磁気ベアリングを用いることが可能になる。さらに、フェライト系ステンレス鋼が、いかなる特定の保護も必要とすることなく、腐食性の環境と互換性があるので、互いに電気絶縁された薄層のスタックの形態の位置検出器ロータの磁気回路で、及び互いに電気絶縁された薄層のスタックの形態のベアリングロータの磁気回路で使用されることができる。
【００４８】
フェライト系ステンレス鋼の機械特性及び磁気特性は、従来技術の析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼よりもかなりよい。なぜならば、以下の理由による。
【００４９】
これらの磁気ヒステリシスサイクルは、狭く、ベアリングのロータ部分の損失を制限することを可能にし、また、マシンの効率が改良されること及びマシンの冷却がそれほど重要でないことを可能にする。特に、マシンが析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼の薄層でできており、ロータの損失をなくすために加圧された周囲環境を必要とするときと異なり、周囲圧力でマシンをテストすることが可能となる。従って、磁束密度が１．１テスラ（Ｔ）まで調節されたとき、ＡＩＳＩ  ４４４タイプのフェライト系ステンレス鋼の薄層の保磁力が、１メートル当たり１５００ａｍｐ（Ａ／ｍ）未満で測定され、その一方、１７−４ＰＨのような析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼は、５０００Ａ／ｍよりも高い、高い保磁力を有する。
【００５０】
飽和での高磁束密度及び高透磁率は、従来の磁気ベアリングのコンパクトさ（compactness）に匹敵するコンパクトさで、通常のシリコン鉄のベアリングの静的及び動的負荷容量に近い静的及び動的負荷容量を維持することを可能にする。従って、上述のタイプのフェライト系ステンレス鋼薄層の飽和は、１．４Ｔよりも高いところで測定され、その一方、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼は、約１．１Ｔのより低い飽和を有する。１．１Ｔでの磁気励起は、シリコン鉄に関して約１０００Ａ／ｍで測定され、ＡＩＳＩ  ４４４フェライト系ステンレス鋼に関して５０００Ａ／ｍで測定され、１７−４ＰＨタイプの析出硬化ステンレス鋼に関して２０，０００Ａ／ｍで測定される。
【００５１】
高い電気抵抗率もまた、鉄損を制限し、かくして、マシンの加熱を制限し、マシンの温度を制御するのを容易にする。析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼の抵抗率よりも１０倍高い抵抗率がフェライト系ステンレス鋼の特徴である（ＡＩＳＩ  ４４４フェライト系ステンレス鋼に関して１メートル当たり約０．８オーム平方ミリメートル（Ωｍｍ２／ｍ）、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼に関して約０．０７Ωｍｍ２／ｍ、及びにシリコン鉄に関して約０．０４Ωｍｍ２／ｍ）。
【００５２】
従って、このタイプの材料の使用は、特に、ＡＮＳＩ／ＮＡＣＥ  ＭＲ０１７５／ＩＳＯ  １５１５６標準に従って、湿ったＨ２Ｓ及び湿ったＣＯ２の存在で、腐食性の周囲環境で使用されるのに適したベアリングのシステムを用いることを可能にし、一方、シリコン鉄の磁気薄層を使用した従来技術で、及び従来のシリコン鉄のベアリングの寸法と同一の寸法で得られた性能に非常に近い性能を維持する。さらに、より簡単な結晶構造によって得られる磁気特性の同質性は、ロータで発生され、かつ、その位置の検出の質、従ってそのサーボ制御の質を低下させる変化をかなり減少させることを可能にする。
【００５３】
上の説明は、ラジアルタイプの磁気ベアリングを参照してなされる。しかし、当然ながら、同様にして、アキシャルタイプの磁気ベアリング、又はラジアルベアリングの機能とアキシャルベアリングの機能とを組み合わせた円錐形のタイプの磁気ベアリングに適用されることができる。
【００５４】
同じようにして、アーマチュア３１、３２及びヨーク４３、５０を形成するために薄層磁気材料を使用することが参照されるが、前記アーマチュア又は選択的な前記ヨークもまた、完全に、又はほぼ完全に連続した形態で、構成要素の磁気薄層の間の電気絶縁なしで、ＡＩＳＩ  ４３６、４４１、４４４又は４４５タイプのフェライト系ステンレス鋼でできていることができる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］  プロセスガスと接触するロータ（３０）を有する回転マシン用の被覆されたアクティブ磁気ベアリングであって、
前記ロータに取着された薄層磁気材料のベアリングアーマチュア（３１）と、
前記ベアリングアーマチュア（３１）から短い距離のところに配置されているが前記ベアリングアーマチュアと接触することのない端磁極片を示す薄層磁気材料でできたヨーク（４３）に巻き付けられた電磁石巻線（４２）でできたベアリングステータ（４１）と、
前記ロータ（３０）に装着された薄層磁気材料の検出器アーマチュア（３２）と、薄層磁気材料でできたヨークに巻き付けられた電磁石巻線を有する検出器ステータ（４８）とを有する少なくとも１つの位置検出器と、
前記ベアリング電磁石巻線（４２）及び前記検出電磁石巻線（４９）に接続された電子制御回路（５３）とを具備し、
前記ベアリングステータは、前記ベアリングステータを囲んでいる第１の耐漏性ハウジング（４０）を形成するために、第１のハウジング部分（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ、４４）と協働する磁気耐食材料でできた第１のジャケット（３４）によって保護され、
前記検出器ステータは、前記検出器ステータを囲んでいる第２の耐漏性ハウジング（４７）を形成するために、第２のハウジング部分（４５、４６）と協働する非磁気耐食材料でできた第２のジャケット（３５）によって保護されている、アクティブ磁気ベアリングにおいて、
被覆されたアクティブ磁気ベアリングは、
前記第１のジャケットが、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記第１のハウジング部分は、フェライト系ステンレス鋼ででき、かつ前記第１のジャケットに第１の溶接部（３６Ａ、３６Ｂ）によって接続された挿入部（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ）を有し、
前記挿入部は、前記電磁石巻線及び前記ベアリングステータのヨークが所定の位置に置かれる前に、第２の溶接部（３７Ａ、３７Ｂ）によって、磁気耐食材料でできたハウジング端壁部分（４４）に接続され、
前記ベアリングアーマチュア及び前記検出器アーマチュアを形成している前記薄層磁気材料は、フェライト系ステンレス鋼であることを特徴とするアクティブ磁気ベアリング。
［２］  プロセスガスと接触するロータ（３０）を有する回転マシン用の被覆されたアクティブ磁気ベアリングであって、
前記ロータに取着された、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料のベアリングアーマチュア（３１）と、
前記ベアリングアーマチュア（３１）から短い距離のところに配置されているが前記ベアリングアーマチュアと接触することのない端磁極片を示す、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料でできたヨーク（４３）に巻き付けられた電磁石巻線（４２）でできたベアリングステータ（４１）と、
前記ロータ（３０）に装着された、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料の検出器アーマチュア（３２）と、完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料でできたヨークに巻き付けられた電磁石巻線を有する検出器ステータ（４８）とを有する少なくとも１つの位置検出器と、
前記ベアリング電磁石巻線（４２）及び前記検出電磁石巻線（４９）に接続された電子制御回路（５３）とを具備し、
前記ベアリングステータは、前記ベアリングステータを囲んでいる第１の耐漏性ハウジング（４０）を形成するために、第１のハウジング部分（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ、４４）と協働する磁気耐食材料でできた第１のジャケット（３４）によって保護され、
前記検出器ステータは、前記検出器ステータを囲んでいる第２の耐漏性ハウジング（４７）を形成するために、第２のハウジング部分（４５、４６）と協働する非磁気耐食材料でできた第２のジャケット（３５）によって保護されている、アクティブ磁気ベアリングにおいて、
被覆されたアクティブ磁気ベアリングは、
前記第１のジャケットが、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記第１のハウジング部分は、フェライト系ステンレス鋼ででき、かつ前記第１のジャケットに第１の溶接部（３６Ａ、３６Ｂ）によって接続された挿入部（３８Ａ、３８Ｂ、３９、３９Ａ、３９Ｂ）を有し、
前記挿入部は、前記磁気石巻線及び前記ベアリングステータのヨークが所定の位置に置かれる前に、第２の溶接部（３７Ａ、３７Ｂ）によって、磁気耐食材料でできたハウジング端壁部分（４４）に接続され、
前記ベアリングアーマチュア及び前記検出器アーマチュアを形成している、前記完全に、又はほぼ完全に連続した磁気材料は、フェライト系ステンレス鋼であることを特徴とするアクティブ磁気ベアリング。
［３］  前記フェライト系ステンレス鋼は、ＡＩＳＩ  ４３６、４４１、４４４又は４４５タイプであることを特徴とする［１］又は［２］のアクティブ磁気ベアリング。
［４］  前記第１のジャケットを前記挿入部に接続している前記第１の溶接部は、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって、高温アニーリングなしで形成されていることを特徴とする［３］のアクティブ磁気ベアリング。
［５］  前記ハウジング端壁部分は、フェライト系ステンレス鋼でできており、
前記挿入部が、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって、高温アニーリングなしで前記ハウジング端壁部分に溶接されていることを特徴とする［４］のアクティブ磁気ベアリング。
［６］  前記ハウジング端壁部分は、析出硬化マルテンサイト系ステンレス鋼でできており、
前記挿入部が、Ｈ１１５０Ｄ及びＨ１１５０Ｍタイプの高温アニーリングに晒される前記第２の溶接部によって、前記ハウジング端壁部分に固定されていることを特徴とする［４］のアクティブ磁気ベアリング。
［７］  前記挿入部の少なくとも１つが、電子衝撃溶接、レーザ溶接又はＴＩＧ溶接によって、高温アニーリングなしで、一緒に溶接された２つの部分でできていることを特徴とする［４］又は［６］のアクティブ磁気ベアリング。
［８］  ラジアルベアリングを構成することを特徴とする［１］乃至［７］のいずれか１のアクティブ磁気ベアリング。
［９］  アキシャルベアリングを構成することを特徴とする［１］乃至［７］のいずれか１のアクティブ磁気ベアリング。
［１０］  ［１］乃至［９］のいずれか１の少なくとも１つのアクティブ磁気ベアリングを含む、天然ガスを処理するためのターボエキスパンダ。
［１１］  ［１］乃至［９］のいずれか１の少なくとも１つのアクティブ磁気ベアリングを含む冷却コンプレッサ。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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