(57)【要約】【解決手段】ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのシステムは、各端部に正面の環状ベアリング面１２０を有し、円錐形領域１３０を規定した中央ロータリーシャフト１１０を備えたモーターモジュール１００と、一端部に正面の環状ベアリング面２２０を有し、円錐形領域２３０を規定し、正面の環状ベアリング面２２０は、モーターモジュール１００の一方の正面の環状ベアリング面１２０と共同するロータリーシャフト２１０を備えた第１の磁気ベアリングモジュール２００と、一端部に正面の環状ベアリング面３２０を有し、円錐形領域３３０を規定し、正面の環状ベアリング面３２０は、モーターモジュール１００の他方の正面の環状ベアリング面１２０と共同するロータリーシャフト３１０を備えた第２の磁気ベアリングモジュール３００とを有する。前記モーターモジュールと前記第１並びに第２磁気ベアリングモジュールとは、前記円錐形領域の共同で互いに中心合せされ、タイロッド４００による接触圧力によってしっかりと組み立てられる。【選択図】図１
2005502296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各端部に、第１の正面の環状ベアリング面（１２０）を有し、また、第１の円錐形領域（１３０）を規定した中央ロータリーシャフト（１１０）を備えたモーターモジュール（１００）と、
一端部に、第２の正面の環状ベアリング面（２２０）を有し、また、第２の円錐形領域（２３０）を規定し、この第２の正面の環状ベアリング面（２２０）が、前記モーターモジュール（１００）の前記第１の正面の環状ベアリング面（１２０）の一端部と共同するように適用された第１のロータリーシャフト（２１０）を備えた第１の磁気ベアリングモジュール（２００）と、
一端部に、第３の正面の環状ベアリング面（３２０）を有し、また、第３の円錐形領域（３３０）を規定し、この第３の正面の環状ベアリング面（３２０）が、前記モーターモジュール（１００）の前記第１の正面の環状ベアリング面（１２０）の他端部と共同するように適用された第２のロータリーシャフト（３１０）を備えた第２の磁気ベアリングモジュール（３００）とを具備し、
前記モーターモジュール（１００）と、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００、３００）とは、前記第１の円錐形領域（１３０）が、前記第２並びに第３の円錐形領域（２３０、３３０）と共同することによって、互いに中心合せされ、最初に、前記第１の正面の環状ベアリング面（１２０）間の、次に、前記第２並びに第３の正面の環状ベアリング面（２２０、３２０）間の接触圧力によってしっかりと組み立てられ、この組み立ては、ねじ付き端部（４１０）を有するタイロッド（４００）が、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００、３００）にねじ込まれ、このモーターモジュール（１００）の軸方向にアラインメントされた第１、第２、並びに第３のボア（１４０、２４０、３４０）と、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００、３００）とを夫々貫通することによって果たされることを特徴とする、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるための支持システム。
【請求項２】
前記モーターモジュール（１００）並びに、前記第１並びに第２磁気ベアリングモジュール（２００、３００）の前記第１、第２、並びに第３の正面の環状ベアリング面（１２０、２２０、３２０）は、前記中央ロータリーシャフト（１１０）の回転軸に対して垂直であることを特徴とする、請求項１に記載の支持システム。
【請求項３】
前記第１の円錐形領域（１３０）は、凹状であり、凸状の前記第２並びに第３の円錐形領域（２３０、３３０）とクランピングされるように互いに係合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の支持システム。
【請求項４】
少なくとも１つの前記第１の円錐形領域は、凸状であり、凹状の前記第２または第３の円錐形領域とクランピングされるように互いに係合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の支持システム。
【請求項５】
前記第１の円錐形領域（１３０）、前記第２の円錐形領域（２３０）並びに/または前記第３の円錐形領域（３３０）は、標準的に一体的な円錐体である請求項１ないし４のいずれか１に記載の支持システム。
【請求項６】
前記第１の円錐形領域（１３０）、前記第２の円錐形領域（２３０）並びに/または前記第３の円錐形領域（３３０）は、標準的に分割された円錐体である請求項１ないし４のいずれか１に記載の支持システム。
【請求項７】
前記第１、第２並びに第３の円錐形領域（１３０、２３０、３３０）は、約５°ないし約２０°の円錐角を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１に記載の支持システム。
【請求項８】
前記第１の磁気ベアリングモジュール（２００）の前記第１のロータリーシャフト（２１０）の一端にある前記第２のボア（２４０）の部分には、前記タイロッド（４００）を受けるようにねじが形成され、この第１のロータリーシャフトの他端部（２６０）は、ホイールのような機能的な部材を固定するための手段を収容するように適用された自由端部であることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１に記載の支持システム。
【請求項９】
前記第２の磁気ベアリングモジュール（３００）の前記第２のロータリーシャフト（３１０）の一端にある前記第３のボア（３４０）の部分には、前記タイロッド（４００）を受けるようにねじが形成され、この第２のロータリーシャフトの他端部（３６０）は、ホイールのような機能的な部材を固定するための手段を収容するように適用された自由端部であることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか１に記載の支持システム。
【請求項１０】
前記モーターモジュール（１００）の前記中央ロータリーシャフト（１１０）は、これの少なくとも一端部に、このモーターモジュール（１００）と、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００、３００）とを組み合わせるためのツール（５００）を位置付けるための周溝（１５０）を有していることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１に記載の支持システム。
【請求項１１】
前記タイロッド（４００）は、各端部に、前記モーターモジュール（１００）と前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００、３００）とを組み合わせるためのツール（５００）を受けるように適用されたねじ（４２０）を有していることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか１に記載の支持システム。
【請求項１２】
軸方向のボア（２４０；３４０）と、少なくとも一端部に正面の環状ベアリング面（２２０；３２０）とを有し、また、円錐形領域（２３０；３３０）を規定し、ロータリーシャフト（１１０）の補足的な他端部に、磁気ベアリングモジュール（２００；３００）のロータリーシャフト（２１０；３１０）のこれらボア（２４０；３４０）にねじ込まれるタイロッド（４００）によって、しっかりと組み合わされるように適用されるこれらロータリーシャフト（２１０;３１０）を有することを特徴とする、支持並びに回転システムのための磁気ベアリング（２００；３００）。
【請求項１３】
軸方向のボア（１４０）と、各端部に正面の環状ベアリング面（１２０）とを有し、この軸方向のボアの円錐形領域（１３０）を規定し、また、少なくともロータリーシャフト（１１０）の一端部に周溝（１５０）を有していることを特徴とする、支持並びに回転システムのためのモーターモジュール（１００）。
【請求項１４】
請求項１に記載のロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのシステムを組み立てるための方法であって、
ａ）前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００；３００）に対して、前記タイロッド（４００）が貫通するような前記モーターモジュール（１００）を、このモーターモジュール（１００）の端部の補足的な円錐形領域（１３０；２３０；３３０）と、これら第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００；３００）の各々の一端部との補助によって中心合せする工程と、
ｂ）円錐形のクランピングを生じさせ、また、前記モーターモジュール（１００）の一端部の環状ベアリング面（１２０、２２０）と、前記タイロッド（４００）の他端部と共同する前記第１の磁気ベアリングモジュールの一端部とが接するように、このモーターモジュール（１００）を動けなくし、このタイロッド（４００）の第１の端部に、このモーターモジュール（１００）の軸００’の方向に外からの牽引力を加える工程と、
ｃ）第２のモジュールの前記円錐形領域（３３０）と、前記モーターモジュール（１００）の前記円錐形領域（１３０）とが接するように、前記外からの牽引力を維持し、前記第２の、クランプされていない磁気ベアリングモジュール（３００）を、前記タイロッド（４００）の第１の端部にねじ込む工程と、
ｄ）前記モーターモジュール（１００）と、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール（２００、３００）とが、前記タイロッド（４００）によって作られた軸方向のテンションが加えられたことによる、環状ベアリング面（１２０、２２０、３２０）間の接触圧力、によってしっかりと組み合わされるように、前記外からの牽引力を排除する工程と
を具備することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのモジュラーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、多くの効果を有している。全体的に電気で回転する機械の均一性は、油もしくはガスの存在によって生じる危険を排除する。このような機械は、クリーンであり、環境を汚染しない。また、このような形式の機械の信頼性、効率、並びに出力は、互いに相対的に動いている構成要素間での接触がないことと、流体がないことと、磁気ベアリングの非常に少ないエネルギー損失とによって改良されている。
【０００３】
電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、図６に示されたような形式のロータリーシャフトと、支持かつ駆動システム６００とを使用しており、このシステム６００は、電気モーターに関連したローター部分６１０を有している一体的なロータリーシャフト６１１と、磁気ベアリングに関連したローター部分６２０並びに６３０とを有している。簡素化のために、図６は、電気モーターの固定されたステーターの部品と磁気ベアリングとを示していない。
【０００４】
このような電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、空気圧縮と、空気またはフレオンのサイクル冷凍と、ヒートポンプと、ガスの膨張によるエネルギー回復とにおいて使用されている。
【０００５】
上記を適用した状況では、機械の出力を最大にするように、機械を最適化することは重要である。この最適化は、このようなモーターシステムだけではなく、モーターと１つ以上の磁気ベアリングとを有するシステム全体も考慮しなくてはならない。また、通気損失、ベアリングの磁気損失、冷却手法等をも考慮する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の全てのパラメーターを考慮して、一般的に、各要件に対して特定のデザインが作られると、非常に費用が増える。
【０００７】
従って、特に、シャフトが、モーター並びに磁気ベアリングに共通していると、一体的なシャフト６1１の製造は難しくまた費用がかかる。また、ロータリーシャフト６１１のデザインは、モーターが誘導モーターであるか、同期永久磁石モーターであるかに応じて異なる。更に、ロータリーシャフト６１１の両端部６２６は、各適用によって異なり得る。これは、この適用の一機能であるこれら端部に装着されるホイール等のためである。これらの一端部を変更するためには、この一体的なシャフトの全体を交換する必要がある。
【０００８】
同じ理由により、一体的なシャフト６１１のメンテナンスと修理とは、ツールと時間との点から複雑で費用がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の欠点を克服するために、本発明は、非常に容易な組み立て並びに分解を可能にするような、支持並びに回転システムのためのモジュラーデザインのロータリーシャフトを採用することを提案している。修理を必要とするただ１つのモジュールのみを、一体的なシャフトにかかる費用よりも非常に安い費用で取り替えることが可能である。
【００１０】
本発明のもう１つの目的は、モジュラーシャフトの動作が、一体的なシャフトと同じになるように、モジュール間の高品質の適合を達成することである。
【００１１】
上述の目的は、本発明に従えば、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるための以下のシステムによって達成される。このシステムは、
各端部に第１の正面の環状ベアリング面を有し、また、第１の円錐形領域を規定している中央ロータリーシャフトを備えたモーターモジュールと、
一端部に第２の正面の環状ベアリング面を有し、また、第２の円錐形領域を規定している第１のロータリーシャフトを備え、この第２の正面の環状ベアリング面は、前記モーターモジュールの第１の正面の環状ベアリング面の１つと共同するように適用された第１の磁気ベアリングモジュールと、
一端部に第３の正面の環状ベアリング面を有し、また、第３の円錐形領域を規定している第２のロータリーシャフトを備え、この第３の正面の環状ベアリング面は、前記モーターモジュールの他の第１の正面の環状ベアリング面と共同するように適用された第２の磁気ベアリングモジュールとを有している。また、前記モーターモジュールと、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールとは、前記第２並びに第３の円錐形領域と前記第１の円錐形領域とが、共同することによって互いに中心合せされ、また、これらモジュールは、最初に、前記第１の正面の環状ベアリング面との間の、そして次に、第２並びに第３の正面の環状ベアリング面との間の接触圧力によってしっかりと組み立てられている。この接触圧力は、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールにねじ込まれ、前記モーターモジュールの軸方向にアラインメントされた第１、第２、並びに第３のボアと、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールとを貫通するようなねじ付き端部を有したタイロッドによって、加えられていることを特徴としている。
【００１２】
前記モーターモジュールの前記第１、第２、並びに第３の正面の環状ベアリング面と、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールとは、中央ロータリーシャフトの回転軸に対して効果的には垂直である。
【００１３】
ある特別の実施形態では、前記第１の円錐形領域は、凹状であり、凸状である第２並びに第３の円錐形領域と、クランピングされるように互いに係合されている。
【００１４】
他の特別の実施形態では、少なくとも１つの第１の円錐形領域は、凸状であり、凹状である第２並びに第３の円錐形領域と、クランピングされるように互いに係合されている。
【００１５】
第１の特別の実施形態では、前記第１の円錐形領域、第２の円錐形領域、並びに/または第３の円錐形領域は、標準的に一体的な円錐体である。
【００１６】
第２の特別の実施形態では、第１の円錐形領域、第２の円錐形領域、並びに/または第３の円錐形領域は、標準的な分割された円錐体である。
【００１７】
前記第１、第２、並びに第３の円錐形領域は、約５°ないし約２０°の円錐角を有することができる。
【００１８】
前記第１の磁気ベアリングモジュールの第１のロータリーシャフトの一端部にあるボアの部分、または、前記第２の磁気ベアリングモジュールの第２のロータリーシャフトの一端部にあるボアの部分は、タイロッドを受けるためにねじが形成される。また、当該のロータリーシャフトの他の端部は、ホイールのような機能的な部材を固定するための手段を収容するように適用された自由端部である。
【００１９】
少なくとも一端部では、前記モーターモジュールの中央ロータリーシャフトは、このモーターモジュールと、第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールとを組み立てるためのツールを位置付けるための周溝を有している。
【００２０】
前記タイロッドは、各々の端部に、モーターモジュールと、第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールとを組み立てるためのツール受けるように適用されたねじを有している。
【００２１】
本発明は、また、支持並びに回転システムのための磁気ベアリングモジュールを提供しており、この磁気ベアリングモジュールは、軸方向のボアと、少なくとも一端部で正面の環状ベアリング面とを有する、ロータリーシャフトを備えていることを特徴としている。このシャフトは、円錐形の領域を規定しており、磁気ベアリングモジュールのロータリーシャフトのボアにねじ込まれたタイロッドによって、もう一方のロータリーシャフトの補足的な端部にしっかりと組み立てられるように適用されている。
【００２２】
本発明は、更に、支持並びに回転システムのためのモーターモジュールを提供しており、このモーターモジュールは、軸方向のボアと、各端部の正面の環状ベアリング面とを有し、また、この軸方向のボアの円錐形の領域を規定し、少なくともロータリーシャフトの一端部に周溝を備えたロータリーシャフトを有していることを特徴としている。
【００２３】
本発明の特定の態様によると、ロータリーシャフトを支持並びに回転するためのシステムを組み立てる方法は、以下の工程を有することを特徴としている。
【００２４】
ａ）  第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールに対して、タイロッドが貫通するようなモーターモジュールを、このモーターモジュールの端部の補足的な円錐形領域と、これら第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールの各々の一端部との補助によって、中心合せする。
【００２５】
ｂ）  円錐形のクランピングを生じさせ、また、前記モーターモジュールの一端部の環状ベアリング面と、前記タイロッドの他端部と共同する前記第１の磁気ベアリングモジュールの一端部とが接するように、このモーターモジュールを動けなくし、このタイロッドの第１の端部に、このモーターモジュールの軸００’の方向に、外からの牽引力を加える。
【００２６】
ｃ）  前記第２のモジュールの円錐形領域と、前記モーターモジュールの円錐形領域とが接するように、前記外からの牽引力を維持し、前記第２の、クランプされていない磁気ベアリングモジュールを、前記タイロッドの第１の端部にねじ込む。
【００２７】
ｄ）  前記モーターモジュールと、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュールとが、前記タイロッドによって作られた軸方向のテンションが加えられたことによる、環状ベアリング面の間の接触圧力、によってしっかりと組み合わされるように、前記外からの牽引力を排除する。
【００２８】
本発明は、以下の説明的であり制限的でない例を挙げることによって示された説明を読むことによって、また、添付の図面を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
これら図面、特に、図１が参照される。図1は、本発明のシステムの完全に組み立てられたローター部分の一例を示しており、このシステムは、支持並びに回転軸００’を中心として回転するためのシステムであり、ローターは、モジュラーロータリーシャフトを有している。このローターは、モーターモジュール１００と、第１の磁気ベアリングモジュール２００と、第２の磁気ベアリングモジュール３００とを更に有している。
【００３０】
このモーターモジュール１００の長さ並びに直径は、標準的なモジュールの一群の長さ並びに直径から、適用に対する特定の要求の関数として選択される。このモーターモジュール１００は、軸方向のボア１４０と、各端部に第１の正面の環状ベアリング面１２０とを有し、第１の円錐形領域１３０を規定しているロータリーシャフト１１０を有している。
【００３１】
前記２つの磁気ベアリングモジュール２００、３００は、同一もしくは異なり得る。各モジュールの長さと直径とは、前記モーターモジュール１００の大きさと、システムの動力と、ホイールまたは他の機能的な部材のサイズと、適用に対する特定の要求の関数として規定される。これら磁気ベアリングモジュール２００、３００は、標準的なモジュールの一群から選ばれる。
【００３２】
前記第１の磁気ベアリングモジュール２００は、ボア２４０と、一端に第２の正面の環状ベアリング面２２０とを有し、このモーターモジュール１００の第１の正面の環状ベアリング面１２０の１つと共同するように適用された、第２の環状の円錐形領域２３０を規定している第１のロータリーシャフト２１０を有している。
【００３３】
上記と全く同じ様に、前記第２の磁気ベアリングモジュール３００は、ボア３４０と、一端に第３の正面の環状ベアリング面３２０とを有し、このモーターモジュール１００の第１の正面の環状ベアリング面１２０の１つと共同するように適用された、第３の環状の円錐形領域３３０を規定している第２のロータリーシャフト３１０を有している。
【００３４】
このモーターモジュール１００と、前記第２並びに第３の磁気ベアリングモジュール２００、３００とは、第１の円錐形領域１３０と、第２並びに第３の円錐形領域２３０、３３０と共同することによって、互いに中心合せされている。
【００３５】
図１には、凹状の円錐形領域１３０と、凸状の円錐形領域２３０、３３０とを示している。しかし、これら凸部と凹部とは、円錐形領域２３０、３３０が、円錐形領域１３０に対して補足的であれば、交換可能である。これら２つの円錐形領域１３０は、異なった凹状形を有することが可能で、この場合、これら２つの円錐形領域１３０に対して補足的な円錐形領域２３０、３３０は、異なった凹形状を有する。
【００３６】
これら円錐形領域１３０、２３０、３３０、特に凸状の円錐形領域は、標準的に一体的なまたは分割された円錐体の形状をとり得る。分割された円錐体は、モジュール間のより優れた適合を提供する。
【００３７】
概して、円錐形領域１３０、２３０、３３０のテーパーは、いかなる形態のものでも良いが、好ましくは、一連の標準的なテーパーに属している。これら円錐形の円錐角は、好ましくは約５°ないし約２０°である。例えば、１１°のオーダであり得る。（１対５のテーパー）前記モジュール１００、２００、３００は、システムの正しい動作にとって充分な均衡を与えている円錐形領域１３０、２３０、３３０によって、互いに中心合せされる。しかし、前記磁気ベアリングモジュール２００、３００は、おおよそ５０マイクロメーターまでの高い不均衡性を問題がなく許容することができる。
【００３８】
このモーターモジュール１００と、第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール２００、３００とは、軸方向のテンションを加えることによって得られる前記環状ベアリング面１２０、２２０、３２０間の接触圧力で、しっかりと組み立てられている。この接触圧力は、スピード、温度、または動作状態に関わらず、これら３つのモジュール１００、２００、３００間の、永久的な対向面接触を保証しているピンまたはタイロッド４００により果たされる。このタイロッド４００は、このモーターモジュール１００の前記ボア１４０を貫通し、また、第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール２００、３００のボア２４０、３４０のねじ部２５０、３５０の中へねじ込まれるねじ付き端部４１０を有している。
【００３９】
モジュール１００、２００、３００の前記環状ベアリング面１２０、２２０、３２０は、補足的であり、湾曲しているか平坦であり得る。しかし、これらの面は、好ましくは機械加工によって平坦にされ、回転軸００’に対して垂直である。これらベアリング面１２０、２２０、３２０間の接触圧力は、モジュール１００、２００、３００間の剛性の連続性を確実にしている。かくして、ロータリーシャフトの動力は、一体式のシャフトの動力と同じに維持され、この動力が、ロータリーシャフトの重さを減少させるので、モジュール１００、２００、３００の中を通る軸方向の前記ボア１４０、２４０、３４０によって、改善される。
【００４０】
更に、前記モジュラーデザインは、前記磁気ベアリング２００、３００の回転シャフト２１０、３１０の２つの自由端部、即ち、前記モーターモジュール１００に接続されていない端部、を避けるものでは全くない。かくして、これら端部は、適用の特定な要求に適用された磁気ベアリング、ホイール、または他の機能的なユニットに一般的に関連されたバックアップベアリングのレース２７０、３７０に加えて、収容可能である。磁気ベアリング２００、３００の回転シャフト２１０、３１０の他端部は、前記タイロッド４００を受けるようにねじが形成された前記ボア２４０、３４０の部分２５０、３５０を有し、また、このモーターモジュール１００の前記ロータリーシャフト１１０に完全に取着されている。
【００４１】
図１に例示された特別なシステムでは、前記ベアリング面は、回転軸００’に対して垂直であり、前記第１の円錐形領域１３０は、凹状であり、前記第２並びに第３の円錐形領域２３０、３３０は、凸状である。また、テーパーは、1対５である。
【００４２】
図２が参照されると、この図には、前記モジュール１００、２００、３００を組み立てる第１の工程が示されている。まず第１に、前記タイロッド４００は、このモーターモジュール１００のロータリーシャフト１１０の前記ボア１４０の中に滑り込まされる。次に、前記第１並びに第２の磁気ベアリングモジュール２００、３００は、このモーターモジュール１００の端部に装着される。これは、これら磁気ベアリングモジュール２００、３００の凸状の円錐形領域２３０、３３０が、同時に、このモーターモジュール１００の凹状の円錐形領域１３０と共同するように、また、このタイロッド４００のねじ付き端部４１０が、これら磁気ベアリングモジュール２００、３００のねじ部２５０、３５０と共同するように、なされる。この段階では、この凸状の円錐形領域２３０、３３０は、環状のベアリング面１２０、２２０、３２０が接触することなく、凹状の円錐形領域１３０に係合される。このような係合は、優れた中心合せと、結果的には優れた均衡（例えば、２.５の均衡品質ファクター）と、円錐形のクランピングが、このタイロッド４００によって作られたテンションによって、連続して加えられるとき、前記モジュール１００、２００、３００間の対向するベアリングの優れた係合とを保証する。
【００４３】
前記円錐形領域１３０が、凸状であり、前記円錐形領域２３０、３３０が凹状であるとき、これらモジュールを組み立て、また、適合させる原理は、上述したものと同様である。
【００４４】
前記凸状の円錐体２３０、３３０が、分割された円錐体であるとき、これら円錐体は、高速機械加工スピンドルで使用されるような、ツールキャリアーを装着するのと同様に、装着される。
【００４５】
図３に示されるように、ツール５００が、前記システムの一端部、例えば、第２の磁気ベアリングモジュール３００を有する端部、に装着される。
【００４６】
前記モーターモジュール１００のロータリーシャフト１１０は、少なくとも一端部に、また、好ましくは各端部に、このツール５００を位置付けるために周溝１５０を有している。また、前記タイロッド４００は、各端部に、このツール５００を受けるように適用された内ねじ４２０を有している。
【００４７】
このツール５００のクランプ、即ちチャック５１０は、第２の磁気ベアリングモジュール３００近くの、前記モーターモジュール１００の端部の周溝１５０に、フック留めもしくは位置付けられている。明らかに、このツール５００は、もし２つの周溝１５０があれば、両端部に配置され得る。
【００４８】
このツール５００のロッド５２０は、前記第２の磁気ベアリングモジュール３００に係合された、前記タイロッド４００の前記ねじ４２０にねじ込まれる。前記タイロッド４００は、前記第１の磁気ベアリングモジュール２００にねじ込まれた後、このツール５００は、油圧手段５５０を使用して、このタイロッド４００に牽引力を働かせる。このタイロッド４００は、円錐形のクランピング効果をもたらすために、また、前記第１の磁気ベアリングモジュール２００と前記モーターモジュール１００との間のベアリング面１２０、２２０、即ち、このツール５００と対向した端部にあるベアリング面、を接触させるために、引っ張られる。
【００４９】
図４は、このツール５００が依然として所定の位置にあるとき、前記第２の磁気ベアリングモジュール３００が、どのようにして、前記タイロッド４００に手動、もしくは他のいずれかの手段によって、前記第２の磁気ベアリングモジュール３００と前記モーターモジュール１００との間の、円錐形領域１３０と３３０とが接触されるまでねじ込まれるのかを示している。そして最後に、このツール５００によって作られたテンションが、解除されて、このツール５００を取り外したとき、このタイロッド４００は、依然としてテンションを受けたままの状態であり、図１に示されたように、前記モーターモジュール１００に、前記２つの磁気ベアリングモジュール２００、３００の円錐形のクランピングを与える。
【００５０】
また、これらモジュール１００、２００、３００に関連された前記ステーターは、モジュラー様式で組み立てられる。
【００５１】
明らかに、前記システムは、この組み立て工程を逆の順序で実行することで分解できる。かくして、いかなる標準的なモーターモジュール１００も、標準的な磁気ベアリングモジュール２００、３００に装着されたり、取り外しされたりできる。
【００５２】
図５は、一例として、モジュラーロータリーシャフトを支持並びに回転させるための、本発明のシステムを備えたモジュラー空気圧縮機を示している。
【００５３】
この空気圧縮機のモジュラーローター部分は、図１ないし４、特に、穴の空いたロータリーシャフト１１０と、各々が穴の空いたロータリーシャフト２１０、３１０を有した磁気ベアリングモジュール２００、３００を備えたモーターモジュール１００とを参照して説明されたローター部分と全く同様であり得る。また、タイロッド４００は、前記中央のモーターモジュール１００に対する端部に、これら磁気ベアリングモジュール２００、３００を支持している。正面ベアリング面と、これらモジュール１００、２００、３００の補足的な円錐形領域との共同は、図１ないし４を参照して説明されたものと全く同じである。かくして、図５を参照した再度の説明は省略する。
【００５４】
図５は、片持ち式で装着されたホイール４０を示しており、このホイールのシャフト４１は、タイロッド４００の一端部を受けるようなねじ部とは反対側の第１の磁気ベアリングモジュール２００の端部でボア２４０に係合されている。
【００５５】
前記モーターモジュール１００は、モーターのローターを構成しており、磁化巻線１１２０と、フレーム１１３０に装着された積層コア１１１０とを有するステーター１１００と共同する。
【００５６】
磁気ベアリングモジュール２００並びに３００と共同する磁気ベアリングステーター１２００並びに１３００は、取り外し可能であり、また、一般的には、ナットとボルトとのような接続手段によって前記フレーム１１３０に装着され得る。
【００５７】
ベアリングのローター部分を構成しているこれら磁気ベアリングモジュール２００並びに３００は、ラジアル磁気ベアリングのための積層コア２８０、３８０と、関連されたセンサーのための積層コア２９０、３９０とを有しており、更に、バックアップボールベアリングのための支持リング２７０、３７０を有している。
【００５８】
磁気ベアリングの前記ステーター部分１２００並びに１３００は、ローターコア２８０、３８０と共同する励起電磁石１２１０、１３１０と、ローターコア２９０、３９０と共同するラジアル変位センサー１２２０、１３２０を有している。また、軸方向の磁気スラストベアリング１２３０、１３３０と、アクシアルセンサー１２４０、１３４０とが、磁気ベアリングのステーター部分１２００並びに１３００中に組込まれ、前記磁気ベアリングモジュール２００並びに３００と共同する。
【００５９】
かくして、図５に示されたような空気圧縮機、または、本発明の支持並びに回転システムを備えた同様の他のいずれかの装置は、完全にモジュール式となる。なぜならば、各構成要素（電気モーター、第１の磁気ベアリングアッセンブリー、第２の磁気ベアリングアッセンブリー）の各ローター並びにステーター部分が、別々に、設計、製造、並びに組み立てられ得るため、前記機械の設計、製造、組み立て、並びにメンテナンスを全体的に特に融通がきくようにしている。
【００６０】
本発明は、上記に説明した例に制限される訳では全く無い。これらの例は、特に既に組み立てられたモジュールの数と、ベアリング面の形状と、モジュラーローターの構成要素における円錐形領域の形状とに関して、多くの変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】モジュラーロータリーシャフトを使用した本発明の支持並びに回転システムの一実施形態に係る、完全に組み立てられたローター部分の軸方向の断面図。
【図２】図１の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、モジュールを中心合せする工程を示している。
【図３】図１の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、ツールを取り付ける工程を示している。
【図４】図１の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、第２の磁気ベアリングモジュールをモーターモジュールへ組み立てる完成までの工程を示している。
【図５】モジュラーロータリーシャフトを使用した本発明の支持並びに回転システムを備えた、モジュラー空気圧縮機の一例の軸方向の断面図。
【図６】一体的なロータリーシャフトを使用した先行技術の支持並びに回転システムのローター部分の軸方向の断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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