(57)【要約】【課題】その場の磁化器（１２００）または磁石挿入デバイス（３０００）を有するものを含む永久磁石ロータ取付けシステムを提供すること。【解決手段】本発明の実施形態が、全般的に、ロータ取付けシステムに関し、さらに詳細には、その場の磁化器（１２００）または磁石挿入デバイス（３０００）を有するものを含む永久磁石ロータ取付けシステムに関する。一実施形態では、本発明は、強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）を恒久的に磁化する少なくとも１つの磁化器（１２００）と、強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）を含む少なくとも１つの部分を有するロータ（２１００）を受けるアーバ（１１００）とを含む、ロータ取付けシステムを提供し、少なくとも１つの磁化器（１２００）は、アーバ（１１００）に対して配置されており、強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）の恒久的な磁化を可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）を恒久的に磁化する少なくとも１つの磁化器（１２００）と、
前記強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）を含む少なくとも１つの部分を有するロータ（２１００）を受けるアーバ（１１００）と
を備え、
前記少なくとも１つの磁化器（１２００）が、前記アーバ（１１００）に対して配置されており、前記強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）の恒久的な磁化を可能にする、
ロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項２】
発動機またはモータ（２２００）を保持する支持体（１３００）
をさらに含む、請求項１記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項３】
前記アーバ（１１００）が、前記発動機またはモータ（２２００）のステータ内に前記ロータ（２１００）を取り付けるためのものである、請求項２記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項４】
取付け後に、前記ステータ内の前記ロータ（２１００）を回転させる駆動モータ（１４００）
をさらに含む、請求項３記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項５】
前記強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）が、鉄、ニッケル、コバルト、鉄のアルミニウム合金、ニッケルのアルミニウム合金、コバルトのアルミニウム合金、鉄含有セラミック混合物、ニッケル含有セラミック混合物、コバルト含有セラミック混合物、およびネオジム−鉄−ホウ素合金からなる群から選択される、請求項１記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの磁化器（１２００）が、前記強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）の略全てを、前記強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）にある磁化の強さを与えるのに十分な磁場（１２１０）に暴露する、請求項１記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの磁化器（１２０２）が、前記ロータ（２１０２）の少なくとも一部分を実質的に取り巻いている、請求項６記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項８】
前記アーバ（１１１２）が、前記強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）にある磁化の強さを与えるのに十分な磁場（１２１２）に前記強磁性物質（２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ）の部分を徐々に暴露するように前記ロータ（２１０２）を移動させる、請求項１記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項９】
前記アーバ（１１１２）が、外周方向または軸方向のうちの少なくとも一方に前記ロータ（２１０２）を動かす、請求項８記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【請求項１０】
前記アーバ（１１００）が、略水平方向および略垂直方向のどちらにも移動可能である、請求項１記載のロータ取付けシステム（１０００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態が、全般的に、ロータ取付けシステムに関し、さらに詳細には、その場の（ｉｎ  ｓｉｔｕ）磁化器または磁石挿入デバイスを有するものを含む永久磁石ロータ取付けシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を含む発電機、モータおよび他の電気機械の組立てには、磁石の大きさおよび／または強度が増大するにつれて、特別な取扱いシステムおよび安全措置が必要になる。すなわち、そのような機械に使用される大きな永久磁石は、それらの取扱いが機械の組立てに関与する人にとって危険である程の強度の磁力および磁場を示す。そのような組立ての取扱いシステムおよび安全措置は、そのコストおよび複雑さの増大を要す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態では、本発明は、強磁性物質を恒久的に磁化する少なくとも１つの磁化器と、強磁性物質を含む少なくとも１つの部分を有するロータを受けるアーバとを備え、少なくとも１つの磁化器が、アーバに対して配置されており、強磁性物質の恒久的な磁化を可能にする、ロータ取付けシステムを提供する。
【０００４】
本発明の別の実施形態は、ロータを受けるアーバと、ロータ内に複数の永久磁石を挿入する磁石挿入デバイスとを含むロータ取付けシステムを提供する。
【０００５】
本発明のさらに別の実施形態は、アーバと、アーバに連結されておりかつ管状部材の内部に挿入可能な細長い部材と、管状部材内に少なくとも１つの溶接接続部を形成する、細長い部材に連結されている溶接デバイスとを含むロータ取付けシステムを提供する。
【０００６】
本発明のこれらおよび他の特徴は、本発明の種々の態様の以下の詳細な説明を、本発明の種々の実施形態を描写している添付図面と併せ読めば、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態によるロータ取付けシステムの図である。
【図２】本発明の実施形態によるロータ取付けシステムの図である。
【図３】本発明の実施形態によるロータ取付けシステムの図である。
【図４】本発明の実施形態によるロータ取付けシステムの図である。
【図５】本発明の実施形態によるロータ取付けシステムの図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｂは、本発明の別の実施形態によるロータ取付けシステムの図である。
【図７】ロータの正面図である。
【図８】本発明の別の実施形態に使用されており、図７のロータ内に１つまたは複数の磁石を挿入するようになっている磁石挿入デバイスの図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｄは、電気機械の構成要素間に溶接接続部を形成する際に有用な、本発明のさらに別の実施形態によるロータ取付けシステムの構成要素の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様を描写することのみを目的としており、したがって、本発明の範囲を限定していると見なされるべきではない。図面においては、諸図面間で同様の番号が同様の要素を表している。
【０００９】
図１〜図５は、本発明の一実施形態によるシステムを使用してロータを磁化し取り付ける例示的な操作方法を示す。ここで図１を参照すると、本発明の一実施形態によるロータ取付けシステム１０００が示されている。ロータ取付けシステム１０００は、ロータを受け、固定するアーバ１１００と、そのようなロータ内の強磁性物質を磁化する磁化器１２００と、ステータを有しかつロータが中に取り付けられることになる発動機、モータまたは同様のデバイスのための支持体１３００と、取り付けられた後、ステータ内でロータを回転させることができる駆動モータ１４００とを含む。ロータの取付けを容易にするために、システム１０００は、アーバ１１００が沿って（すなわち経路Ａに沿って）移動するレール１１１０Ａ〜Ｂをさらに含む。システム１０００の他の構成要素および／または修正形態が当業者には理解され、それらは本発明の範囲内である。例えば、アーバ１１００自体またはその一部分が、独立して移動可能であり、レール１１１０Ａ〜Ｂが不要になってもよい。
【００１０】
図２では、ロータ２１００がアーバ１１００に取り付けられて示されており、ステータを有しているモータ２２００が、支持体１３００に取り付けられている。図示の通り、ロータ２１００は、その外周に沿って複数の強磁性物質２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎを含む。強磁性物質２１１０Ａ〜ｎは、例えば、１つまたは複数の鉄、ニッケル、コバルト、鉄のアルミニウム合金、ニッケルのアルミニウム合金、コバルトのアルミニウム合金、鉄含有セラミック混合物、ニッケル含有セラミック混合物、コバルト含有セラミック混合物、およびネオジム−鉄−ホウ素合金を含んでいてもよい。これらの物質は、例示目的で提供されているに過ぎず、限定することを目的としていない。他の強磁性物質が当業者には理解され、それらは本発明の範囲内である。
【００１１】
図３では、磁化器１２００により磁場１２１０が生成されており、磁場１２１０は、強磁性物質２１１０Ａ〜ｎにある磁化の強さ（ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｍａｇｎｅｔｉｓｍ）を与えるのに十分に強力である。例えば、図３の実施形態では、アーバ１１００は、経路Ｂに沿って（すなわち外周方向に）ロータを動かし、強磁性物質２１１０Ａ〜ｎの部分を磁場１２１０に徐々に暴露する。すなわち、アーバ１１００は、磁場１２１０の中を通してロータ２１００を回転させて、強磁性物質２１１０Ａ〜ｎを磁化する。いくつかの実施形態では、アーバ１１００はまた、経路Ｃに沿って（すなわち略垂直方向に）移動可能であり、磁化の間にロータ２１００の同心性を実現することが望ましい。以下に詳細に記載される通り、経路Ｃに沿ったそのような移動はまた、ロータ２１００をモータ２２００のステータ内に取り付ける際に助けとなり得る。
【００１２】
図４は、その強磁性物質が現在磁化されている状態で、モータ２２００のステータ内に取り付けられているロータ２１００を示す。そのような取付けは、本明細書に示されている実施形態では、ロータ２１００とステータとを正確に位置合わせするために、レール１１１０Ａ〜Ｂを使用して経路Ａに沿って（すなわち略水平方向に）、かつ必要であれば経路Ｃに沿って、アーバ１１００を移動させることにより達成される。当業者には理解されるように、経路Ａおよび経路Ｃのどちらかまたは両方に沿った移動は、例えば油圧デバイス、空気圧デバイス、電気デバイス、および／または他のデバイスを使用して円滑に行うことができる。使用されている特定の機構（単数または複数）は、当然ながら、必要不可欠ではなく、経路Ａおよび経路Ｃ（または以下に記載されている任意の他の経路）に沿った移動を容易にする任意の機構（単数または複数）が使用されてもよい。
【００１３】
図５では、ロータ２１００は、モータ２２００の内部に取り付けられている。その取付けは、駆動モータ１４００を使用してモータ２２００のステータ内のロータ２１００を回転させて、特に、ロータ２１００の平衡が適正に保たれていることを確認して試験されてもよい。いくつかの実施形態では、駆動モータ１４００は、極低速から動作速度までロータ２１００を回転させることができる変速モータである。
【００１４】
当然ながら、ロータ、強磁性物質、ステータ等の大きさ、種類等に応じて、図１〜図５のシステム１０００に対する修正またはその変形形態が必要であるかまたは望ましい。例えば、図１〜図５に示されているものより細長い形状を有するロータは、その軸の長さに沿った様々な点で、そのようなロータの外周の全部または一部を実質的に取り巻く「通過」磁化器を使用して、より容易に磁化することができる。そのような実施形態が、図６Ａ〜Ｂに示されている。図６Ａでは、ロータ２１０２が、やはりアーバ１１１２に取り付けられており、これは、経路Ａおよび経路Ｃに沿って（すなわち略水平方向および略垂直方向に）移動可能である。しかし、磁化器１２０２は、ロータ２１０２を取り巻くようになっており、磁場を誘導したとき、ロータ２１０２の内部の強磁性物質（図示せず）を磁化する。
【００１５】
図６Ｂは、ロータ２１０２に磁化器１２０２を通過させているアーバ１１１２を示す。磁場１２１２は強磁性物質を磁化して、ロータ２１０２の磁化部分２１０２Ｂを生じる。ロータ２１０２の非磁化部分２１０２Ａは、磁化器１２０２をこれから通過しなければならず、ロータ２１０２全体の強磁性物質が磁化されるまで、磁化器１２０２を徐々に通過する。
【００１６】
図６Ａ〜Ｂに示されているものなどの「通過」磁化器を有する実施形態は、その高回転速度および付随する高遠心力のために保持リングまたは類似のデバイスを使用して強磁性物質をロータ内に固定することが多い高速電気機械（ＨＳＥＭ：ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｍａｃｈｉｎｅ）用のロータを磁化する際に有用である可能性がある。したがって、強磁性物質に所望の磁化の強さを与えるには、強力な磁場が必要であることが多い。そのような強力な磁場を生成し、かつそれをロータへ均一に付与することは、図６Ａ〜Ｂに示されているものなどの「通過」磁化器を使用してより容易に達成される。
【００１７】
別の態様では、本発明は、事前に磁化された強磁性物質をロータ内に挿入する磁石挿入デバイスを有するロータ取付けシステムを提供する。したがって、前述のロータ取付けシステムと同様に、そのようなシステムにより、大きな永久磁石により生成された強い磁力および磁場に組立て人員を暴露することなく、磁石の挿入およびロータの取付けが可能になる。
【００１８】
例えば、図７は、その外周の周りに間隔を置いて配置されている複数のスロット２１２０Ａ、２１２０Ｂ．．．２１２０ｎを有するロータ２１００の正面図を示す。永久磁石がスロット２１２０Ａ〜ｎ内に挿入され、その後に、ロータの平衡をとり、ロータを発動機、モータまたは他の電気機械のステータ内に挿入することができる。
【００１９】
図８は、本発明の一実施形態による磁石挿入デバイス３０００を示す。磁石挿入デバイス３０００は、磁石が含まれていてもよい本体３１００と、複数の通路３１１０、３１１２、３１１４、３１１６と、通路（例えば、３１１４）を通過して、本体３１００の内部からの磁石をロータのスロット内に挿入することができるロッド３２００Ａ〜Ｂとを含む。通路３１１０〜３１１６は、本体に対して角度が付けられて示されているが、このことは必要不可欠ではない。図８に示されている例示的実施形態では、ロータのスロット（例えば、２１２０Ｂ）が磁石挿入デバイス３０００の通路（例えば、３１１２）と合致するまでアーバ（例えば、図１の１１００）が磁石挿入デバイス３０００に対してロータ２１００を回転させることにより、磁石の挿入が容易になる。他の実施形態では、ロータ２１００ではなく、またはそれに加えて、磁石挿入デバイス３０００は回転してもよい。次いで、ロッド（例えば、３２００Ａ）が、通路３１１２を通過して（すなわち、経路Ｅに沿って）、スロット２１２０Ｂ内に磁石を挿入する。次いで、ロッド３２００Ａは引き出され、アーバ１１００は、空のスロット（例えば、２１２０Ａ）が磁石挿入デバイス３０００の通路と合致するまでロータ２１００を回転させる。上記の通り、ロータ２１００を回転させかつ／またはロッド３２００Ａ〜Ｂを経路Ｅに沿って移動させる際に、油圧、空気圧、電気および／または他のデバイスならびに機構を使用してもよい。スロット２１２０Ａ〜ｎの各々内に磁石が挿入されると、図４〜図５を参照して前述した通り、ロータの平衡をとり、ロータがステータ内に挿入される。
【００２０】
さらに別の態様では、本発明は、ロータ、およびロータが中に取り付けられる電気機械内に溶接接続部を形成する溶接装置を有するロータ取付けシステムを提供する。図９Ａ〜Ｄは、そのようなシステムおよびその応用例の一実施形態を示す。図９Ａには、ロータ取付けシステム４０００が示されている。前述のシステムの場合と同様に、システム４０００は、経路Ａ、ＢおよびＣに沿って移動可能なアーバ１１１４を含む。アーバ１１１４には、細長い部材１５１０と溶接デバイス１５３０とを含む溶接システム１５００が連結されている。いくつかの実施形態では、溶接デバイス１５３０は、細長い部材１５１０の外周の周囲を（すなわち経路Ｆに沿って）移動可能である。いくつかの実施形態では、溶接デバイス１５３０自体は、細長い部材１５１０の外周の周囲で溶接デバイス１５３０を移動させる回転ユニット１５３２と、溶接接続部を形成する溶接トーチ１５３４とを含む。本発明のそのような実施形態での使用に適した溶接デバイスには、例えば、Ｄ  Ｗｅｌｄ  Ｈｅａｄモデル４２０などの軌道溶接ヘッドを含むＭａｇｎａｔｅｃｈ  ＬＬＣ社（Ｅａｓｔ  Ｇｒａｎｂｙ、ＣＴ）から入手可能なものが含まれる。そのようなデバイスの使用では、例えば、溶接トーチ１５３４を細長い部材１５１０の方へ内側にではなく外側に向けるように再配向する必要がある場合がある。そのようなデバイスは、いくつかの実施形態において、ビデオカメラを含める能力を備えることが多く、これは作製された溶接接続部を検査するために有用である可能性がある。
【００２１】
図９Ｂは、システム４０００が適用されてもよい種類のロータまたは電気機械構成要素２４００の横断面図を示す。ここで、構成要素２４００は、管状部材２４１０とベロー２４２０とを含む。本実施形態では、ベロー２４２０は、管状部材の内側上の溶接接続部により管状部材２４１０に固定されることになる。他の種類の構成要素および他の種類の溶接接続部もまた、システム４０００を受け入れ易く、本発明の範囲内である。本明細書に示されている例は、例示のために過ぎない。
【００２２】
図９Ｃでは、溶接システム１５００は、溶接トーチ１５３４が管状部材２４１０の内面上に第１の溶接部Ｗ１を形成するように配置されるように、管状部材２４１０内に挿入されている。次いで、溶接システム１５００を経路Ｂに沿って回転させ、かつ／または溶接デバイス１５３０を経路Ｆに沿って回転させ、第１の溶接部Ｗ１を延長する、かつ／または管状部材２４１０の内面に沿って追加の溶接部を形成することができる。図９Ｄでは、溶接システム１５００は、経路Ｂに沿ってそのように回転して、後続の溶接部Ｗｎを形成している。
【００２３】
前述の溶接システム１５００は、例えば、ロータの構成要素間に、ロータの構成要素とステータの構成要素との間に、または電機機械の任意の構成要素間に溶接接続部を形成するのに使用されてもよい。上記記述は、例示のために示されているに過ぎない。
【００２４】
本明細書は、例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、また、任意のデバイスまたはシステムを作製することおよび使用することならびに任意の関連する方法または援用されている方法を実施することを含めて、当業者による本発明の実践を可能にしている。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲により定められており、当業者に思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言とごく僅かにしか異ならない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２５】
１０００  ロータ取付けシステム
１１００、１１１２、１１１４  アーバ
１１１０Ａ〜Ｂ  レール
１２００、１２０２  磁化器
１２１０、１２１２  磁場
１３００  支持体
１４００  駆動モータ
１５００  溶接システム
１５１０  細長い部材
１５３０  溶接デバイス
１５３２  回転ユニット
１５３４  溶接トーチ
２１００、２１０２  ロータ
２１０２Ａ  非磁化部分
２１０２Ｂ  磁化部分
２１１０Ａ、２１１０Ｂ．．．２１１０ｎ  強磁性物質
２１２０Ａ、２１２０Ｂ．．．２１２０ｎ  スロット
２２００  モータ
２４００  ロータまたは電気機械構成要素
２４１０  管状部材
２４２０  ベロー
３０００  磁石挿入デバイス
３１００  本体
３１１０、３１１２、３１１４、３１１６  複数の通路
３２００Ａ〜Ｂ  ロッド
４０００  ロータ取付けシステム
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ  経路
Ｗ１  第１の溶接部
Ｗｎ  後続の溶接部
【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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【図７】
2011142807.tif 000009
【図８】
2011142807.tif 000010
【図９】
2011142807.tif 000011
【外国語明細書】
2011142807000001.pdf