(57)【要約】本明細書に開示されるのは、回転可能要素のための磁気駆動手段および磁気ベアリング手段の両方を提供するように構成されたステータおよびロータを有する装置である。ステータおよびロータは、協調して作動して、ロータに連結されている回転可能要素を軸まわりに回転させ、軸まわりの回転可能要素の半径方向、軸方向および傾き位置を制御するための磁力を提供するように構成されている。ロータおよびステータアセンブリは、相補的な表面形状をもって構成されて、駆動、および連結している回転可能要素の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するための付形可能な磁気駆動力および付形可能な磁気ベアリング力を生じさせる。2008528870.tif 000003
2008528870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の断面、縦軸を有する内通路、流体を受けるための入口として適合された第一の部分、および流体の放出を提供するための出口として適合された第二の部分を有するハウジングと、
中心部から半径方向に延びる複数のブレードを有する、内通路中に配置されたインペラと、
付形可能な磁場を発生させて、インペラをハウジングの縦軸まわりに軸回転状態に駆動し、ハウジングの内通路中のインペラの半径方向位置および軸方向位置を制御するように構成されたステータを有するインペラ駆動アセンブリとを含む、
流体移動装置。
【請求項２】
ステータが、円形の断面、内通路、外壁、および付形された内壁を含む、請求項1記載の流体移動装置。
【請求項３】
ステータの外壁が、付形された外壁を含む、請求項2記載の流体移動装置。
【請求項４】
付形された内壁が、多角形、凹形、または凸形から選択される形状を含む、請求項2記載の流体移動装置。
【請求項５】
ロータをさらに含む、請求項2記載の流体移動装置。
【請求項６】
ロータが、円形の断面、付形された外壁、および内壁を含む、請求項5記載の流体移動装置。
【請求項７】
ロータの内壁が、縦軸まわりに軸方向に延びる開口を含む、請求項6記載の流体移動装置。
【請求項８】
ロータの内壁が、一つまたは複数の複数のブレードの遠位部に隣接する、請求項6記載の流体移動装置。
【請求項９】
ロータの付形された外壁が、ステータの付形された内壁に相補的である形状を含む、請求項6記載の流体移動装置。
【請求項１０】
磁場の大きさの変化が、インペラに対する駆動ならびにインペラの半径方向および軸方向位置の制御を実質的に等しい分量で変化させる、請求項1記載の流体移動装置。
【請求項１１】
ステータが磁石を含む、請求項1記載の流体移動装置。
【請求項１２】
ステータが電磁石を含む、請求項1記載の流体移動装置。
【請求項１３】
磁場が内通路中のインペラの傾き位置を制御する、請求項1記載の流体移動装置。
【請求項１４】
ステータが磁気ベアリングおよび磁気駆動手段を含む、請求項1記載の流体移動装置。
【請求項１５】
円形の断面を有する回転要素と、
付形可能な磁場を発生させて、回転要素を回転軸まわりに軸回転状態に駆動し、回転軸に対する回転要素の半径方向位置および軸方向位置を制御するように構成されたステータを有する磁気アセンブリとを含む、
回転装置。
【請求項１６】
ステータが、円形の断面、内通路、外壁、および付形された内壁を含む、請求項15記載の回転装置。
【請求項１７】
ステータの外壁が、付形された外壁を含む、請求項16記載の回転装置。
【請求項１８】
付形された内壁が、多角形、凹形、または凸形から選択される形状を含む、請求項16記載の回転装置。
【請求項１９】
磁気アセンブリがロータをさらに含む、請求項18記載の回転装置。
【請求項２０】
ロータが、付形された外壁および内壁を含む、請求項19記載の回転装置。
【請求項２１】
ロータの内壁が回転要素の遠位部に隣接する、請求項20記載の回転装置。
【請求項２２】
ロータの付形された外壁が、ステータの付形された内壁に相補的である形状を含む、請求項20記載の回転装置。
【請求項２３】
ステータによって発生する磁場の大きさの変化が、回転要素の駆動ならびに回転要素の半径方向および軸方向位置の制御を実質的に等しい分量で変化させる、請求項15記載の回転装置。
【請求項２４】
ステータが磁石または電磁石のいずれかを含む、請求項15記載の回転装置。
【請求項２５】
ステータによって発生する磁場が、回転軸に対する回転要素の傾き位置をさらに制御する、請求項15記載の回転装置。
【請求項２６】
ステータが磁気ベアリングおよび磁気駆動手段を含む、請求項15記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転可能要素、より具体的には、磁気ベアリングおよび駆動手段を有する非軸被駆動装置に関する。
【０００２】
関連特許出願
本出願は、2005年1月28日出願のRim-Driven Fluid Pump Systemと題する米国特許仮出願第60/593,608号および2005年12月5日出願のRotational Apparatusと題する米国特許出願第11/293982号の恩典を主張する。これらの出願の内容すべてが参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
回転装置のインペラのような回転要素を駆動するための一つの従来技術は、インペラ駆動シャフトを使用する技術である。インペラ駆動シャフトは、多くの場合、ハウジングおよび被駆動流体を貫通してインペラの中心ハブに接続する。このような構造は、インペラ駆動シャフトをポンプハウジングおよび被駆動流体に通過させ、そのせいで、シャフトがハウジングを貫通するときシャフトをシールして被駆動流体がハウジングから出る、またはシャフト貫入地点を通過するのを防ぐための、流体シールまたはシャフトハウジングのような機構を要する。
【０００４】
回転装置技術における最近の改善が、駆動シャフトが回転装置のインペラを駆動する必要性を解消し、ひいては、駆動シャフトシールおよび駆動シャフトハウジングの必要性をも解消した。一つの改善は、駆動シャフトに代えて磁石または電磁石をインペラ駆動アセンブリとして組み込むものである。しかし、磁石または電磁石駆動アセンブリは、それだけでもなお、インペラが装備されたスピンドルまたはシャフトに固定された機械的ベアリングを要する。この構成の一つの欠点は、機械的ベアリングが時間とともに磨耗する傾向があり、メンテナンス、ダウンタイムおよび遅かれ早かれ交換を要するということである。さらには、機械的ベアリングはまた、ベアリング、被駆動流体またはその両方の汚染を防ぐための一つまたは複数のシールを要し、それが時間とともに漏れを起こす傾向にある。
【０００５】
回転装置技術における他の最近の改善としては、機械的ベアリングに代わる、磁気駆動アセンブリとは別個の磁気ベアリングアセンブリがある。それでもやはり、インペラアセンブリの中心部に位置する磁気ベアリングアセンブリが、磁気ベアリングアセンブリを収容する、または回転装置の中心に位置するベアリングアセンブリを他のかたちで受け入れるためのインペラの中心部のサイズ増のせいで、回転装置中の流体運動を妨げる傾向にある。さらには、それぞれの磁気アセンブリが固有で排他的な磁場を発生させるため、磁気ベアリングアセンブリと磁気駆動アセンブリとの間の磁気干渉を避けるためには、磁気駆動アセンブリに対する磁気ベアリングアセンブリの配置が重要である。さらには、別個の磁気ベアリングアセンブリおよび別個の磁気駆動アセンブリは、多くの場合、回転装置の動作中、たとえば始動、シャットダウン、加速または減速時に磁場強さの変化を補正するための複雑な制御システムを要する。そのうえ、インペラアセンブリ回転の中心である、流体移動装置の中心に位置する磁気ベアリングアセンブリは、多くの場合、ベアリング、被駆動流体またはその両方の汚染を防ぐための一つまたは複数のシールを要する。
【０００６】
したがって、磁気駆動アセンブリおよび磁気ベアリングアセンブリを有する装置であって、被駆動流体の流れの妨害を回避し、磁気駆動アセンブリおよび磁気ベアリングアセンブリを位置設定し、制御する複雑さを回避し、ベアリング、被駆動流体またはその両方の汚染を防ぐためのシールの必要性を回避する装置が要望されている。
【発明の開示】
【０００７】
発明の概要
本発明は、回転可能要素、磁気駆動アセンブリおよび磁気ベアリングアセンブリを有する装置に伴う上記課題に取り組む。本発明は、付形されたステータアセンブリおよび付形されたロータアセンブリによって装置の回転可能要素を駆動し、支持するための手法を提供する。ステータアセンブリは、ステータアセンブリの内壁の周面に沿って付形可能な磁場を発生させて、磁力を使用して回転可能要素を回転軸まわりに駆動し、磁力を使用して回転軸まわりの回転可能要素の半径方向、軸方向および傾き位置を制御するように構成されている。ステータアセンブリは、一つまたは複数の電磁石、一つまたは複数の磁石もしくは磁石と電磁石との任意の組み合わせを含むように構成可能である。ロータアセンブリは、回転可能要素の遠位部を形成するように構成可能でもあるし、回転可能要素の遠位部に固着するように構成可能でもあるし、回転要素の外面に固着するように構成可能でもある。さらには、ロータアセンブリは、回転可能要素の製造中に形成可能である。
【０００８】
本発明の一つの態様では、回転装置が開示される。回転装置は、円形の断面を有する回転要素およびステータを有する磁気アセンブリを含む。ステータは、内壁部分の周面に沿って付形可能な磁場を発生させて、回転要素を回転軸まわりに軸回転状態に駆動し、回転軸に対する回転要素の半径方向位置および軸方向位置を制御するように構成されている。
【０００９】
ステータは、円形の断面、内通路、外壁および付形された内壁を含むように構成可能である。本発明の一つの局面では、ステータの外壁は凸形を有する。本発明の一つの局面では、ステータの付形された内壁は凹形を有する。本発明の他の局面では、ステータの付形された内壁は多角形または凸形のいずれかを有する。
【００１０】
磁気アセンブリはロータを含むことができる。ロータは、付形された外壁および回転要素に取付け可能である内壁を有するように構成可能である。ロータの外壁の形状はステータの付形された内壁の形状に相補的である。
【００１１】
磁気アセンブリは、ステータによって発生する付形可能な磁場の大きさの変化が回転要素の駆動ならびに回転要素の半径方向および軸方向位置の制御を実質的に等しい分量で変化させるように構成されている。ステータによって発生する付形可能な磁場は、回転軸に対する回転要素の傾き位置を制御することができる。
【００１２】
回転装置のステータは、磁気ベアリングおよび磁気駆動手段の部分を形成する。回転装置のステータは、磁石、電磁石または両方であることができる。
【００１３】
本発明のもう一つの態様では、流体移動装置が開示される。流体移動装置は、ハウジング、インペラおよびインペラ駆動アセンブリを含む。ハウジングは、円形の断面、縦軸を有する内通路、流体を受けるための入口として適合された第一の部分および流体の放出を提供するための出口として適合された第二の部分を有する。インペラは、内通路中に配置され、インペラの中心部から半径方向に延びる多数のインペラを有する。インペラ駆動アセンブリは、付形可能な磁場を発生させて、インペラをハウジングの縦軸まわりに軸回転状態に駆動し、ハウジングの内通路中のインペラの半径方向位置および軸方向位置を制御するように構成されたステータを含む。ステータは、円形の断面、内通路、外壁および付形された内壁を有する。本発明の一つの態様では、ステータの外壁は凸形を有する。本発明の一つの態様では、ステータの付形された内壁は凹形を有する。本発明の他の態様では、ステータの付形された内壁は多角形または凸形のいずれかを有する。
【００１４】
流体移動装置はロータをさらに含むことができる。ロータは、円形の断面、付形された外壁および内壁を有する。ロータの外壁の形状はステータの付形された内壁の形状に相補的である。ロータの内壁は、縦軸まわりに軸方向に延びる開口を含むことができる。ロータの内壁は、インペラの一つまたは複数のブレードの遠位部に隣接するように構成可能である。
【００１５】
流体移動装置は、磁場の大きさの変化がインペラに対する駆動ならびにインペラの半径方向および軸方向位置の制御を実質的に等しい分量で変化させることを可能にする構造を有する。
【００１６】
本発明の一つの態様では、ステータは磁石を含む。本発明のもう一つの態様では、ステータは電磁石を含む。
【００１７】
本発明の一つの態様では、ステータによって発生する磁場が内通路中のインペラの傾き位置を制御する。
【００１８】
流体移動装置のステータは磁気ベアリングおよび磁気駆動手段を形成する。
【００１９】
本発明の前記および他の目的、特徴および利点は、以下の説明および添付図面から明らかになるであろう。各図を通じて、同じ符号が同じ部品を指すものとする。図面は、本発明の原理を例示するものであり、一定の比率で拡大縮小されてはいないが、相対寸法を示す。
【００２０】
簡単な説明
本発明は、内壁部の周部に沿って付形可能な磁場を発生させるステータアセンブリを開示する。ステータアセンブリによって発生した付形可能な磁場は、回転可能要素を回転軸まわりに駆動し、回転軸まわりの回転可能要素の半径方向、軸方向および傾き位置を制御するための磁力を有する。本発明のステータアセンブリは、実質的に円形の断面および凹形の内壁を含むがこれに限定されない多数の物理的形状を有して、凹形の内壁の周面に沿って付形可能な磁場を発生させて、回転可能要素を回転軸まわりに駆動し、回転軸まわりの回転可能要素の半径方向、軸方向および傾き位置を制御するための起磁力を提供することができる。ステータアセンブリの物理的形状が、ロータアセンブリの磁場と相互作用するようなやり方で付形可能な磁場を投射して、ロータアセンブリを回転軸まわりに回転状態に駆動するための磁気トルクを生じさせ、付形可能な磁場の存在で、回転軸に対するロータアセンブリの軸方向位置、半径方向位置および傾き位置を制御するための磁力を生じさせる。ステータアセンブリの他の物理的形状は以下さらに詳細に論じる。
【００２１】
本発明のステータアセンブリは、回転可能要素を回転状態に駆動するための磁気駆動手段を提供し、回転可能要素を支持し、回転軸に対する回転可能要素の位置を制御するための磁気ベアリング手段を提供するための一つまたは複数の磁石を含むことができる。さらには、本発明のステータアセンブリは、回転可能要素の軸方向、半径方向および傾き位置を駆動し、支持し、制御するための磁力を生じさせるための一つまたは複数の電磁石を含むことができる。
【００２２】
本発明のステータアセンブリは、磁気ベアリングまたは機械的ベアリングが、回転可能要素の回転の中心となる装置の中央縦軸に沿ってセンタリングされる必要性を回避し、さらに、別個の磁気駆動および磁気ベアリングアセンブリの必要性を回避する。そのようなものとして、本発明の教示に準じるステータアセンブリは、乱流を減らし、流体移動装置の頭部圧を増大することにより、他の物理的および構造的特徴の中でも、流体移動装置中の流体移動を改善する。さらには、本発明の教示に準じるステータアセンブリは、有利にも、別個の磁気駆動手段と磁気ベアリング手段との間の磁気干渉を回避し、有利にも、回転可能要素を回転状態に駆動し、回転軸に対する回転可能要素の位置を制御するための磁力を発生させる単一ステータアセンブリを提供する。
【００２３】
本発明のステータおよびロータアセンブリは、流体移動装置、モータ、発電機または回転可能要素を有する他の装置としての使用に十分に適している。
【００２４】
以下の説明を続ける前に、まず、本明細書で使用するいくつかの用語を定義することが有用である。
【００２５】
用語「流体」とは、流れる傾向またはその容器もしくは流路の外形に適合する傾向のある物質、たとえば液体または気体をいう。
【００２６】
用語「回転可能要素」とは、軸または中心まわりに回転可能な機械的要素をいう。
【００２７】
図1は、本発明の教示に準じる流体移動装置10の端面図を示す。流体移動装置10は、本発明の教示に準じる一つの例示的な回転装置である。本発明の教示に準じる他の例示的な回転装置は以下さらに詳細に論じる。加えて、本発明の教示に準じるステータアセンブリおよびロータアセンブリは、以下さらに詳細に論じるように、多数の異なる物理的形状、多数の異なる構造および多数の異なる磁性を有することができる。
【００２８】
流体移動装置10は、ステータアセンブリ12および回転可能要素、たとえばインペラアセンブリ14を含む。インペラアセンブリ14は、中心点18から半径方向に延びる多数のインペラブレード16A〜16Dを含む。中心点18は、インペラアセンブリ14が回転するときの中心の点を表し、インペラアセンブリ14が回転するときの中心である、機械的ベアリングまたは磁気ベアリングを有する軸またはシャフトを表すものではない。そのようなものとして、インペラアセンブリ14は、流体移動装置10内の中心に位置する流れ障害または流れ妨害を最小限にし、それが他方で、その中の乱流を減らす。当業者は、インペラアセンブリ14が、単なる例示目的のために4枚のインペラブレードを有する状態で示されており、流体移動装置10の用途および使用に依存して4枚よりも少ないまたは4枚よりも多いインペラブレードを含むことができるということを理解するであろう。さらには、当業者は、インペラアセンブリ14のインペラブレードが、取り扱われている流体材料および流体移動装置10が作動する用途に依存して、カーブした形状を有することもできるし、ねじれていることもできることを理解するであろう。
【００２９】
図1Aは、流体移動装置10中の流体移動を容易にするための開口19を含むように構成された流体移動装置10の端面図を示す。開口19は、流体移動装置10中の流体のキャビテーションを減らす。
【００３０】
図2は、流体移動装置10のもう一つの例示的な端面図を示す。ステータアセンブリ12は、磁場発生要素12A〜12Hの列として形成することができる。磁場発生要素12A〜12Hは、磁石の列、電磁石の列または磁石と電磁石との列を含むことができる。磁場発生要素12A〜12Hの列は、隣接する要素に当接するように形成可能でもあるし、磁場発生要素12A〜12Hのうち、いくつかが当接する、またはいずれも当接しないように形成可能でもある。
【００３１】
多数の磁石、電磁石または磁石と電磁石との組み合わせを使用してステータアセンブリ12のための磁場発生要素の列を形成することにより、材料性質および磁石タイプのばらつきを許容することができる。このように、ステータアセンブリ12は、ステータアセンブリ12の様々な位置で発生する磁場強さを変化または付形して、回転軸まわりのインペラアセンブリ14の駆動に伴う磁力を増減させ、インペラアセンブリの半径方向位置の制御に伴う磁力を増減させ、インペラアセンブリ14の軸方向位置の制御に伴う磁力を増減させ、またはインペラアセンブリ14の傾き位置の制御に伴う磁力を増減させる必要性に対応するように構成可能である。したがって、ステータアセンブリ12の特定のセグメントまたは区域は、インペラアセンブリ14のための磁気駆動手段および磁気ベアリング手段として働くための磁力を発生させるために必要な磁場強さを提供するために、増加した数の磁極を有することもできるし、ステータアセンブリ12の他の部分とは異なる磁性を有する磁性材料を有することもできる。本発明のこのような特徴は、図6〜13に関連して以下さらに詳細に論じる。
【００３２】
図3は、本発明の教示に準じる流体移動装置10の部分断面図を示す。流体移動装置10は、ロータアセンブリ22およびハウジング40を含む。ロータアセンブリ22は、異なる磁極を有する異なる部分、たとえばN極を有する第一の部分およびS極を有する第二の部分を含む。ハウジング40は、円形の断面、インペラアセンブリ14が回転するときの中心の縦軸20、流体伝達のための入口として適合可能な第一の部分42および流体伝達のための出口として適合可能な第二の部分44を有する。ステータアセンブリ12は、付形されたステータ内壁26、たとえば凹形様形状または多角形様形状およびたとえば凸形様形状または多角形様形状に付形することができるステータ外壁28を含む。ロータアセンブリ22は、付形されたロータ外壁30を含む。ロータ外壁30の形状は、ロータ外壁30の形状が付形されたステータ内壁26の形状に相補的である限り、多数の形状をとるように構成可能または形成可能である。たとえば、付形されたロータ外壁30は凸形様形状または多角形様形状を有することができる。ロータアセンブリ22は、一つまたは複数のインペラブレード16A〜16Dの遠位部に取付け可能であり、一つまたは複数のインペラブレード16A〜16Dの遠位部と整合する内壁32を含むことができる。当業者は、ロータアセンブリ22が、インペラブレードまたは他の回転可能要素の一部として形成されている場合、内壁32を有してもよいし、有しなくてもよいということを理解するであろう。ロータアセンブリ22はまた、開口36を含むことができる。ステータアセンブリ12とロータアセンブリ22との間にエアギャップ24が位置している。当業者は、図1〜15に関して論じたステータアセンブリおよびロータアセンブリの物理的形状、構造および磁性が単なる例示であり、本発明の教示の説明を容易にすることを意図したものであることを理解するであろう。
【００３３】
エアギャップ24中に示す矢印は、ステータアセンブリ12によって発生した付形可能な磁場を表す。ステータアセンブリ12によって発生した付形可能な磁場は、ロータアセンブリ22によって発生した磁場と相互作用して、ロータアセンブリ22に連結されている回転可能要素を軸まわりに回転状態に駆動し、回転可能要素の軸方向、半径方向および傾き位置を制御する。このように、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22はいずれも、ロータアセンブリ22に連結されている回転可能要素のための磁気駆動手段および磁気ベアリング手段を提供する。
【００３４】
本発明の一つの態様では、ロータアセンブリ22は、インペラアセンブリ14の一つまたは複数のインペラブレード16A〜16Dの遠位部に固定されている。本発明のもう一つの態様では、ロータアセンブリ22は、インペラアセンブリ14の一部として、たとえば各インペラブレード16A〜16Dの遠位部として形成されている。ロータアセンブリ22をインペラアセンブリの一部として形成するのに適した一つの方法は、射出成型による方法である。あるいはまた、ロータアセンブリ22は、インペラアセンブリ14の一つまたは複数のインペラブレード16A〜16Dの遠位部に取付け可能である。ロータアセンブリ22は、磁性を有する材料で形成されている。ロータ22を形成する磁性材料の強さまたは密度は、ロータ22の面にかけて変化させることができる。ロータアセンブリ22の磁性がステータアセンブリ12の磁場と相互作用して、インペラアセンブリ14を駆動し、始動、シャットダウン、加速、減速時および縦軸20まわりの定常状態動作中にインペラアセンブリの軸方向位置、半径方向位置、振れおよび傾きを制御する。ロータアセンブリ22の磁性を変化させると、ステータアセンブリ12によって発生する付形可能な磁場を補償または相殺して、インペラアセンブリ14を支持し、インペラアセンブリ14を駆動し、インペラアセンブリ14の半径方向位置、軸方向位置および傾き位置を制御することを支援することができる。
【００３５】
付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30は、ステータアセンブリ12が付形可能な磁場を発生させ、付形された磁場を多数の方向に投射してロータアセンブリの磁場と相互作用させて、インペラアセンブリ14を駆動するための磁気駆動手段ならびにインペラアセンブリ14の半径方向、軸方向および傾き位置を支持し、制御するための磁気ベアリング手段を提供することを可能にする。ステータアセンブリ12によって発生する付形可能な磁場の存在における磁力は、ロータアセンブリ22に対し、ロータアセンブリ22をステータアセンブリ12の内周内の所望の位置に位置付けるように働く。ステータアセンブリ12によって発生する付形可能な磁場の存在における磁力と、付形されたステータ内壁26の形状とが協働して、ロータアセンブリ22の位置および回転を制御し、ひいてはインペラアセンブリ14の回転、軸方向位置、半径方向位置および傾きを制御する。付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30は、ステータアセンブリ12が磁気駆動を比例的に増減させて、インペラアセンブリ14を縦軸20まわりに回転状態に駆動し、エアギャップ24内のインペラアセンブリ14の軸方向、半径方向および傾き位置を制御することを可能にする。
【００３６】
流体移動装置10は、ステータアセンブリ12によって発生する磁力の量を制御して、インペラアセンブリ14を駆動し、ステータアセンブリ12の内通路内に位置付けるために、付形されたステータ内壁26に対する付形されたロータ外壁30の位置を感知する際に使用するための一つまたは複数のセンサ34A〜34Dを含むことができる。流体移動装置10とで使用するための一つの適した位置センサは、磁場密度の変化に応答するホール効果センサである。流体移動装置10は、流体移動装置10が使用されていないときインペラアセンブリ14を支持するためのタッチダウンベアリング38を含むことができる。
【００３７】
図4は、流体移動装置10との使用に適したもう一つの例示的なハウジング48を示す。ハウジング48は、円形の断面、縦軸20、流体伝達の入口として適合された第一の部分42および流体伝達の出口として適合された第二の部分44を含む。ハウジング48は、ステータアセンブリ12を囲い込む構造を有する。ハウジング48のうち、ステータアセンブリ12を囲い込む部分は、固着されていてもよいし、流体移動装置10の部品へのアクセスを可能にするために脱着可能であってもよい。
【００３８】
図5は、インペラアセンブリ14を縦軸20まわりに回転状態に駆動し、縦軸20まわりにインペラアセンブリ14の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するための磁気ベアリング手段を提供するために付形可能な磁場を発生させるのに使用するための、第一のコイルアセンブリ46Aおよび第二のコイルアセンブリ46Bを含むように構成された流体移動装置10の態様を示す。第一のコイルアセンブリ46Aおよび第二のコイルアセンブリ46Bは、ステータアセンブリ12の円寸法に近い円寸法を有する。第一のコイルアセンブリ46Aを通過する電流および第二のコイルアセンブリ46Bを通過する電流は、インペラアセンブリ14の傾き、軸方向および半径方向位置を駆動し、制御するために使用される磁力を制御するためにステータアセンブリ12によって発生する磁場の付形を実施するために、個別にまたは集合的に制御することができる。
【００３９】
当業者は、第一のコイルアセンブリ46Aおよび第二のコイルアセンブリ46Bの位置が単なる例示であり、一つまたは複数のコイルをステータ外壁28の周面沿いの他の位置に置くことができることを理解するであろう。さらには、当業者は、一つまたは複数のコイルを、ステータ外壁28沿いの通路または溝の中に置くこともできるし、ステータアセンブリ12に埋め込むこともできるし、その組み合わせにすることもできることを認識するであろう。さらには、当業者は、流体移動装置10が、3個以上のコイルアセンブリ、たとえば、第一のコイルアセンブリ46Aおよび第二のコイルアセンブリ46Bとともに作動して、ステータアセンブリ12をして、インペラアセンブリ14を駆動し、ステータアセンブリ12内でのインペラアセンブリの位置を制御するための磁力を発生させるように構成された円形の断面を有する第三のコイルアセンブリ48Aを含むことができることを理解するであろう。そのうえ、当業者は、流体移動装置10が1個のコイルアセンブリ、たとえば、ステータアセンブリ12のステータ外壁28の外周に巻き付くことができるコイルアセンブリ48Aを含むことができることを理解するであろう。なおさらには、当業者は、コイル46A、46Bまたは48Aの一つ又は複数の性質および特性が、ステータアセンブリ12によって発生する所望の磁力を得るように構成可能であることを理解するであろう。
【００４０】
図6は、本発明の教示に準じる回転要素を有する例示的な回転装置を示す。回転装置60は、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22を含む。さらには、回転装置60は、ロータアセンブリ22に結合されたシャフト部材65を含む。このように、回転アセンブリ60は、ステータアセンブリ12とロータアセンブリ22とが組み合わさって作用してシャフト65を縦軸20まわりに回転させ、シャフト65の軸方向、半径方向および傾き位置を制御することを可能にする。回転装置60は、電気モータまたは中空もしくは中実のシャフトを回転状態に駆動するための他の手段としての使用に十分に適している。当業者は、シャフトの一つまたは複数の端部を他のアセンブリに接続して、シャフトに伴うトルク、力または慣性を、取り付けられたアセンブリに駆動または伝達することができることを理解するであろう。回転装置60は、上記で論じた他の特徴、たとえば一つまたは複数のセンサ34A〜34D、タッチダウンベアリング38などを含むことができる。本発明に関連して使用される任意の回転要素の軸方向位置、半径方向位置および傾き位置を制御することを支援するため、一つまたは複数の平衡化技術を用いて回転要素を平衡させることができる。たとえば、重りを加えるか、または回転要素の部分から除去するかして回転要素を平衡させることができる。
【００４１】
図7は、本発明の教示に準じるもう一つの例示的な回転装置を示す。回転装置70は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素75を含む。回転要素75は、ステータアセンブリ12がロータアセンブリ22と組み合わさって回転要素75を縦軸20まわりに回転状態に磁気的に駆動し、ステータアセンブリ12の内径内で回転可能要素75の軸方向、半径方向および傾き位置を制御することを可能にするのに適切な方法でロータアセンブリ22に結合されている。回転要素75は、粒子を選別するためのスクリーンとして使用するための多数の開口76A〜76Dを含むこともできるし、回転中に回転要素75の表面に露呈される材料または物体をスライスまたは切削するための一つまたは複数の隆起したエッジ78A〜78Gを有することもできる。ステータアセンブリ12とロータアセンブリ22とは、図1〜5に関して先に論じたように組み合わさって作用して、回転可能要素75を縦軸20まわりに回転状態に駆動し、縦軸に対する回転可能要素75の半径方向、軸方向および傾き位置を制御する。回転装置70は、一つまたは複数のセンサ34A〜34Dおよび作動していないときにロータアセンブリ22を支持するためのタッチダウンベアリング38または他の適した要素をはじめとする、図1〜5に関連して先に論じた他の機構を含むことができる。
【００４２】
図8は、本発明の教示に準じる回転装置の部分断面図を示す。回転装置80は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素84を含む。ロータアセンブリ22と回転要素84とは適したやり方で結合されている。本発明のステータアセンブリ12は、第一の磁性を有する第一の部分82Aおよび第二の磁性を有する第二の部分82Bを含むように構成可能または形成可能である。このように、ステータアセンブリ12は、ステータアセンブリ12によって発生する磁場を有利に付形するために、異なる磁性を有する異なる部分を含むように構成可能または形成可能である。ステータアセンブリ12によって発生する磁場の形状が、付形されたステータ内壁26の周面沿いの磁力を有利に増減させて、回転要素84に対する駆動力を変えさせ、回転軸に対する回転要素84の軸方向、半径方向および傾き位置を制御する力を変えさせることができる。
【００４３】
たとえば、ステータアセンブリ12の第二の部分82Bは、第一の部分82Aと比較して増加した数の磁極対を有して、ステータアセンブリ12が、付形されたステータ内壁26の周面に沿って変化した磁場を生じさせるようにすることができる。変化または付形された磁場は、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、ステータアセンブリ部82Bに対応する周面沿いの磁場矢印の数が、エアギャップ24中、付形された内壁26の、ステータアセンブリ部82Aに対応する周面沿いの磁場矢印の数と比較して多いことによって表される。このような構造により、変化した磁場が、付形されたステータ内壁26と組み合わさって、回転軸に対する回転要素の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するための力を増すことなく、回転要素84の回転駆動を回転状態に駆動するための磁力の増大を提供する。
【００４４】
同様に、図8Aは、ステータアセンブリ12の第一の部分82Aが、第二の部分82Bと比較して増加した数の磁極対を有して、ステータアセンブリ12が、付形されたステータ内壁26の周面に沿って変化または付形された磁場を生じさせるようにすることができる様子を示す。このような構造により、付形された磁場が、付形されたステータ内壁26と組み合わさって、回転要素84の回転駆動を増すことなく、回転軸に対する回転要素の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するための磁力の増大を提供する。磁力の増大は、エアギャップ24中、付形された内壁26の、ステータアセンブリ部82Aに対応する周面沿いの磁場矢印の数が、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、ステータアセンブリ部82Bに対応する周面沿いの磁場矢印の数と比較して多いことによって表される。当業者は、第一の部分82Aおよび第二の部分82Bによって付形されたステータ内壁26の周面に沿って発生する磁場の変化が、各部分に対応する極片の数を増減させることによって、または第二の部分82Bを形成するために使用される第二の材料タイプとは異なる磁性を有する第一の部分82Aのための第一の材料タイプを使用することによって、もしくは材料タイプと磁極対との任意の組み合わせによって得られることを理解するであろう。
【００４５】
図9は、本発明の教示に準じる例示的な回転装置のもう一つの部分断面図を示す。回転装置90は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素95を含む。回転装置90のロータアセンブリ22は、第一の磁性を有する第一の部分92Aおよび第二の磁性を有する第二の部分92Bを含む。このように、ロータアセンブリ12は、付形されたロータ外壁30の周面に沿って変化または付形された磁場を発生させてそれをステータアセンブリ12によって発生する磁場と相互作用させて、回転可能要素95を回転させるために使用される磁気駆動力を制御し、回転軸まわりの回転可能要素95の半径方向位置、軸方向位置および傾き位置を制御するために使用される磁気ベアリング力を制御するためのさらなる制御機構を提供する。
【００４６】
第一の部分92Aは、第二の部分92Bの第二の材料タイプとは異なる第一の材料タイプで構成可能または形成可能である。このように、第一の部分92Aに対応する磁力は、第二の部分92Bに対応する磁力とは異なるように構成可能である。そのようなものとして、付形されたロータ外壁30の周面にわたって磁力を変化または付形すると、回転可能要素95を回転状態に駆動し、回転軸に対する回転要素95の軸方向、半径方向および傾き位置を制御することを支援することができる。さらには、付形されたロータ外壁30の周面にかけて変化した磁場を発生させるための異なる材料タイプに加えて、またはそれとともに、第一の部分92Aは、第二の部分92Bに対応する磁極対の数とは異なる数の磁極対を有することができる。当業者は、ステータアセンブリ12がまた、種々の磁性を有する部分を、種々の磁性を有する部分を有するロータアセンブリ22とともに有して、本発明の教示に準じる回転装置を構成して、駆動と、回転要素の半径方向位置、軸方向位置および傾き位置の制御との間に所望の平衡を達成することができることを理解するであろう。ロータセンブリ12によって発生する磁力における、部分92Bによる増大は、エアギャップ24中、付形されたロータ外壁30の、ロータアセンブリ部92Bに対応する周面沿いの磁場矢印の数が、エアギャップ24中、付形されたロータ外壁30の、ロータアセンブリ部92Aに対応する周面沿いの磁場矢印の数と比較して多いことによって表される。
【００４７】
同様に、図9Aは、ロータアセンブリ22の第一の部分92Aが、第二の部分92Bによって発生する磁力よりも大きい磁力を発生させるように構成可能であることを示す。第一の部分92Aによって発生する増大した磁力は、エアギャップ24中、付形されたロータ外壁30の、ロータアセンブリ部92Aに対応する周面沿いの磁場矢印の数が、エアギャップ24中、付形されたロータ外壁30の、ステータアセンブリ部92Bに対応する周面沿いの磁場矢印の数と比較して多いことによって表される。当業者は、第一の部分92Aおよび第二の部分92Bによって付形されたロータ外壁30の周面に沿って発生する磁場の変化が、各部分に対応する磁極片の数を増減させることによって、または第二の部分92Bを形成するために使用される第二の材料タイプとは異なる磁性を有する第一の部分92Aのための第一の材料タイプを使用することによって、もしくは材料タイプと磁極対との任意の組み合わせによって得られることを理解するであろう。
【００４８】
図9Bは、本発明の教示に準じる回転装置90Aを示す。回転装置90Aは、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素95を含む。ステータアセンブリ12は、第一の磁性を有する第一の部分82Aおよび第二の磁性を有する第二の部分82Bを含むように構成可能または形成可能である。同様に、ロータアセンブリ22は、第一の磁性を有する第一の部分92Aおよび第二の磁性を有する第二の部分92Bを含むように構成可能または形成可能である。このように、ステータアセンブリ12によって発生する磁場は、付形されたステータ内壁26の周面に沿って所望の形状に付形可能であり、ロータアセンブリ22によって発生する磁場は、付形されたロータ外壁30の周面に沿って付形可能であって、回転要素95を回転軸まわりに回転状態に駆動し、回転軸に対する回転要素95の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するための所望の磁力を提供する。当業者は、ステータアセンブリ12によって発生する磁場の付形およびロータアセンブリ22によって発生する磁場の付形が、図8〜9Aに関して先に論じられており、図10〜13に関連して以下さらに論じられることを理解するであろう。
【００４９】
図10は、本発明の教示に準じる例示的な回転装置のもう一つの例示的な部分断面図を示す。回転装置100は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素105を含む。ロータアセンブリ22と回転要素105とは適したやり方で結合されている。ステータアセンブリ12は、第一の壁厚さ寸法Aおよび第二の壁厚さ寸法Bを有するように構成されている。このように、ステータアセンブリ12は、付形されたステータ内壁26の対応する内部分沿いの磁場強さを増すために一つ又は複数の選択された部分で壁厚さを増すように構成可能または形成可能である。
【００５０】
ステータアセンブリ12は、張り出し部(すなわち壁厚さAから壁厚さBまで)を有して、その張り出し部によって発生する磁場の強さが、ステータアセンブリ12によって厚さ寸法Aの実質的に均一な壁厚さ部分に沿って発生する磁場の強さよりも大きくなるように構成されている。ステータアセンブリ12の張り出し部によって発生する増大した磁力は、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、厚さ寸法Aと厚さ寸法Bとの間の張り出し部に対応する周面沿いの磁場矢印の数が、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、厚さ寸法Aを有するステータアセンブリ部に対応する周面沿いの磁場矢印の数よりも多いことによって表される。図示するように、ステータアセンブリ12は、第一の寸法Aから第二の寸法Bまで漸増する厚さ寸法を有する。したがって、磁場強さは、付形されたステータ内壁26の対応する内周に沿って第一の寸法Aから第二の寸法Bまで漸増することができる。
【００５１】
動作中、付形されたステータ内壁26の対応する内周に沿っての第一の寸法Aから第二の寸法Bまでの磁場強さの増大が、付形されたステータ内壁26の物理的形状と組み合わさって、回転要素105を回転状態に駆動するための磁場強さを減らすまたは他のかたちで損じることなく、回転装置100が回転可能要素105の半径方向、軸方向および傾き位置を制御する能力を改善する。当業者は、厚さAから厚さBまで増大した壁厚さを有するステータアセンブリ12の部分がまた、増大した数の磁極対、壁厚さAを有するステータアセンブリ22の部分とは異なる磁性を有する材料タイプまたはそれらの両方を有して、回転軸に対する回転可能要素105の半径方法、軸方向および傾き位置を制御するために使用される磁力を増すことができることを理解するであろう。
【００５２】
図11は、本発明の教示に準じる回転装置のもう一つの例示的な部分断面図を示す。回転装置110は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素115を含む。ロータアセンブリ22と回転要素115とは適したやり方で結合されている。ステータアセンブリ12は、第一の壁厚さAおよび第二の壁厚さBを有するように構成または形成されている。このように、ステータアセンブリ12は、付形されたステータ内壁26の対応する内部に沿って磁場強さを増すために一つまたは複数の選択された部分で壁厚さを増すように構成可能または形成可能である。ステータアセンブリ12は、付形されたステータ内壁26の対応する内周に沿って磁場強さの増大を達成するために、図10に示す漸次的または流動的な壁厚さ変化とは違い、急激な壁厚さ変化を有する。
【００５３】
増大した壁厚さ寸法Bに対応する、付形されたステータ内壁26の内周に沿う増大した磁場強さは、これらの区域における磁場強さを増して、回転要素115を回転状態に駆動するための磁場強さを減らすまたは他のかたちで損じることなく、回転可能要素115の軸方向、半径方向および傾き位置の制御を改善する。ステータアセンブリ12の増大した壁厚さ寸法Bに対応する、付形されたステータ内壁26の内周に沿って発生する増大した磁場強さは、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、増大した壁厚さ寸法Bに対応する周面沿いの磁場矢印の数が、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、厚さ寸法Aを有するステータアセンブリ部に対応する周面沿いの磁場矢印の数と比較して多いことによって表される。当業者は、増大した壁厚さBを有するステータアセンブリ12の部分がまた、増大した数の磁極対、壁厚さAを有するステータアセンブリ22の部分とは異なる磁性を有する材料タイプまたはそれらの両方を有して、回転軸に対する回転要素115の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するために使用される駆動力を増すことができることを理解するであろう。
【００５４】
図12は、本発明の教示に準じる例示的な回転装置の部分断面図を示す。回転装置120は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素125を含む。ロータアセンブリ22と回転要素125とは適したやり方で結合されている。ステータアセンブリ12は、第一の寸法Aから第二の寸法Bまで変わる壁厚さを有するように構成されている。このように、ステータアセンブリ12は、付形されたステータ内壁26の対応する内部に沿って磁場強さを増すために一つまたは複数の選択された部分で壁厚さを増すように構成可能または形成可能である。回転アセンブリ120は、ステータアセンブリ12のある場所に、回転要素125を回転軸まわりに回転状態に駆動するのに伴う磁場の強さを増大するのに十分に適した増大した壁厚さを含む。ステータアセンブリ12の増大した壁厚さ寸法Aに対応する、付形されたステータ内壁26の内周に沿って発生する増大した磁場強さは、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、増大した壁厚さ寸法Aに対応する周面沿いの磁場矢印の数が、エアギャップ24中、付形されたステータ内壁26の、厚さ寸法Bを有するステータアセンブリ部に対応する周面沿いの磁場矢印の数と比較して多いことによって表される。
【００５５】
当業者は、増大した壁厚さAを有するステータアセンブリ12の部分がまた、増大した数の磁極対、壁厚さBを有するステータアセンブリ22の部分とは異なる磁性を有する材料タイプまたはそれらの両方を有して、回転要素125を回転軸まわりに回転状態に駆動するために使用される駆動力を増すことができることを理解するであろう。増大した壁厚さ寸法Aに対応する、付形されたステータ内壁26の内周に沿う増大した磁場強さは、この区域における磁場強さを増して、回転可能要素125の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するために使用される磁場強さを減らすまたは他のかたちで損じることなく、回転要素125を回転状態に駆動するための磁気駆動力を改善する。
【００５６】
図13は、本発明の教示に準じる例示的な回転装置の部分断面図を示す。回転装置130は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素135を含む。ロータアセンブリ22と回転要素135とは適したやり方で結合されている。ステータアセンブリ12は、付形されたステータ内壁26が付形されたロータ外壁30の限られた部分と整合するように構成されている。当業者は、ステータアセンブリ12が、本発明のいくつかの態様では、付形されたステータ内壁26がロータアセンブリ22の付形されたロータ外壁30全体と実質的に整合するが、本発明の他の態様では、付形されたステータ内壁26の限られた部分がロータアセンブリ22の付形されたロータ外壁30の限られた部分と実質的に整合するように構成可能であることを理解するであろう。
【００５７】
動作中、図13に示す付形されたステータ内壁26が、ステータ外壁28の整合部分、たとえばステータ外壁28の頂部に沿って集中する磁場を発生させて、この場合、回転要素135の軸方向、半径方向および傾き位置を制御するための限られた磁場力で、回転要素135を回転軸まわりに回転状態に駆動する。
【００５８】
図14は、本発明の教示に準じる例示的な回転装置の分解図を示す。回転装置140は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22およびインペラアセンブリ14を含む。ステータアセンブリ12は、ステータ外壁28、付形されたステータ内壁26および開口15を含む。ロータアセンブリ22は、多数のロータブレード部材31A〜31Hを含むように構成可能である。各ロータブレード部材31A〜31Hは、付形されたロータ外壁30として構成された遠位部および内壁32として構成された基端部を有するように形成されている。付形されたロータ外壁30は、付形されたステータ内壁26に相補的な形状を有する。当業者は、図示するロータブレードの数および図示するロータブレードの寸法が単に例示的であり、本発明のロータアセンブリが、図示するよりも少ないブレードを有することもできるし、図示するよりも多いブレードを有することもできるし、図15に関して以下に論じるような、連続的な付形されたロータ外壁30を有するように形成されることもできることを理解するであろう。
【００５９】
ロータブレード部材31A〜31Hの一部または全部は、インペラアセンブリ14の一つまたは複数のインペラブレード16A〜16Dの遠位部に直接的または間接的に結合されている。すなわち、各ロータブレード部材31A〜31Hの内壁32が管状部材37の外壁33に取付け可能である。管状部材37は、内壁35を含み、回転装置140とで使用するのに適した回転可能要素に合致するように適合された円形の内断面を有する。適した回転要素の一例がインペラアセンブリ14である。または、図3に関連して論じたように、ロータブレード部材は、インペラブレード16A〜16Dの遠位部として構成可能および形成可能であるか、各インペラブレード16A〜16Dの遠位部に直結可能である。
【００６０】
図15は、本発明の教示に準じる回転装置のもう一つの分解図を示す。回転装置150は、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22を含む。ロータアセンブリ22は、縦軸20まわりに周方向に延びてトロイド様形状の外壁面を形成する連続的な付形されたロータ外壁30を有する。ロータアセンブリ22は、異なる磁極を有する異なる部分、たとえばN極を有する第一の部分およびS極を有する第二の部分を含む。
【００６１】
図16A〜16Dは、本発明の教示に準じるステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22の他の態様の部分断面図を示す。図16A〜16Dに示す回転装置80は、ステータアセンブリ12、ロータアセンブリ22および回転要素84を含む。ロータアセンブリ22と回転要素84とは適したやり方で結合されている。
【００６２】
図1〜15それぞれに関連して先に論じ、以下に論じるように、本発明のステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22は、各アセンブリが、第一の磁性を有する第一の部分82Aおよび第二の磁性を有する第二の部分82Bを含むように構成可能または形成可能であることに加えて、多数の相補的形状を有するように構成可能または形成可能である。このように、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22は、相補的な凹凸形様形状に限定されず、いくつかの態様では、図16A〜16Dに示すような相補的形状を有する。すなわち、本発明の教示に準じるステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22は、任意の数の多角形または多角形様形状を有するように構成可能および形成可能である。このように、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22の形状、たとえばステータアセンブリ12の内壁の形状およびロータアセンブリ12の外壁の形状が、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22の磁性構造と組み合わさって、ステータアセンブリ12によって発生する磁場を付形して、付形されたステータ内壁の周面に沿って磁力を有利に増減させて、回転要素84に対する駆動力を変え、回転軸に対する回転要素84の軸方向、半径方向および傾き位置を制御する力を変えることができる。当業者は、先に論じたステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22の種々の磁性構造が、図16A〜16Dに示すステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22にも等しく適用可能であることを理解するであろう。
【００６３】
図16Aは、付形されたステータ内壁26のためのもう一つの適した形状および付形されたロータ外壁30の相補的形状を示す。回転装置80は、台形様形状または六角形様形状を有するステータアセンブリ12の付形されたステータ内壁26および台形様形状または六角形様形状を有するロータアセンブリ22の付形されたロータ外壁30を含む。図16Aは、本発明の教示に準じる付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30の一つの適した多角形形状を示す。当業者は、付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30が他の適した物理的形状を有することもでき、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22が、単独でまたは組み合わさって、様々な磁性を有する様々な部分を有することもできることを理解するであろう。
【００６４】
図16Bは、付形されたステータ内壁26のための一つの適した形状および付形されたロータ外壁30の相補的形状を示す。回転装置80は、三角形様形状または多角形様形状を有するステータアセンブリ12の付形されたステータ内壁26および三角形様形状または多角形様形状を有するロータアセンブリ22の付形されたロータ外壁30を含む。図16Bは、本発明の教示に準じる付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30の一つの適した多角形形状を示す。当業者は、付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30が他の適した物理的形状を有することもでき、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22が、単独でまたは組み合わさって、様々な磁性を有する様々な部分を有することもできることを理解するであろう。
【００６５】
図16Cは、付形されたステータ内壁26のための一つの適した形状および付形されたロータ外壁30の相補的形状を示す。回転装置80は、凸形様形状を有するステータアセンブリ12の付形されたステータ内壁26および凹形様形状を有するロータアセンブリ22の付形されたロータ外壁30を含む。図16Cは、本発明の教示に準じる付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30の一つの適した形状を示す。当業者は、付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30が他の適した物理的形状を有することもでき、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22が、単独でまたは組み合わさって、様々な磁性を有する様々な部分を有することもできることを理解するであろう。
【００６６】
図16Dは、付形されたステータ内壁26のための一つの適した形状および付形されたロータ外壁30の相補的形状を示す。回転装置80は、三角形様形状または多角形様形状を有するステータアセンブリ12の付形されたステータ内壁26および三角形様形状または多角形様形状を有するロータアセンブリ22の付形されたロータ外壁30を含む。図16Dは、本発明の教示に準じる付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30の一つの適した多角形形状を示す。当業者は、付形されたステータ内壁26および付形されたロータ外壁30が他の適した物理的形状を有することもでき、ステータアセンブリ12およびロータアセンブリ22が、単独でまたは組み合わさって、様々な磁性を有する様々な部分を有することもできることを理解するであろう。
【００６７】
上記流体移動装置および回転装置の様々な態様は、様々な産業、たとえばボート、空気処理、石油、化学、製薬、医療、自動車、航空ならびに他の商業的、住居用および工業的用途における使用に十分に適している。
【００６８】
本発明をその例示的な態様を参照しながら説明したが、当業者は、請求の範囲で定義する発明の所期の範囲を逸することなく加えることができる形態および詳細における変更があることを理解するであろう。たとえば、ステータアセンブリ12は、凸形とは異なる形状、たとえば正方形、長方形、楕円形などを有する外壁を有することができる。さらには、ステータアセンブリ12は、回転軸まわりの回転要素の半径方向、軸方向および傾き位置を制御する制御力(すなわち磁気ベアリング力)を実質的に増すことなく、ステータアセンブリ12に印加される電流の大きさの増大によって回転要素に対する駆動力を増すための多数の磁極を所定の場所に含むことができる。さらには、ステータアセンブリ12は、回転要素に対する駆動を増すことなく、ステータアセンブリ12に印加される電流の大きさの増大によって回転要素に対する位置を制御するために発生する磁力(すなわち磁気ベアリング力)を増すための多数の磁極を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の教示に準じる例示的な流体移動装置の端面図である。
【図１Ａ】本発明の教示に準じる例示的な流体移動装置のもう一つの端面図である。
【図２】本発明の教示に準じる例示的な流体移動装置のもう一つの端面図である。
【図３】本発明の教示に準じる例示的な流体移動装置の部分断面図である。
【図４】本発明の教示に準じる例示的な流体移動装置のもう一つの部分断面図である。
【図５】本発明の教示に準じる例示的な流体移動装置の部分断面図である。
【図６】本発明の教示に準じるシャフト部材を有する例示的な回転装置の部分断面図である。
【図７】本発明の教示に準じる回転可能要素を有する例示的な回転装置の部分断面図である。
【図８】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリの部分断面図である。
【図８Ａ】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図９】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図９Ａ】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリの部分断面図である。
【図９Ｂ】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリの部分断面図である。
【図１０】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図１１】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図１２】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリの部分断面図である。
【図１３】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリの部分断面図である。
【図１４】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリの分解図である。
【図１５】本発明の教示に準じる例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの分解図である。
【図１６Ａ】本発明の教示に準じる相補的な形状を有する例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図１６Ｂ】本発明の教示に準じる相補的な形状を有する例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図１６Ｃ】本発明の教示に準じる相補的な形状を有する例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図１６Ｄ】本発明の教示に準じる相補的な形状を有する例示的なステータアセンブリおよび例示的なロータアセンブリのもう一つの部分断面図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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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】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【国際調査報告】
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