(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械固定子と、
前記機械固定子に対して回転可能な機械回転子であって、金属シャフト部、金属部を有する取付部を含む複合羽根車部および前記複合羽根車部を前記金属シャフト部に固定する少なくとも第１の金属リング部を有する機械回転子と、
を含み、
前記金属リング部は、前記取付部と接続する第１のインターフェースと前記金属シャフト部と接続する第２のインターフェースとを有し、
前記取付部は、ハブ部と、ハブ部から前記金属リング部の頂面を超えて半径方向外向きに、複合羽根と前記金属リング部との間を延在する半径方向延在部とを含む、
回転機械。
【請求項２】
前記金属リング部によって前記複合羽根車部に対して発揮される力が、前記複合羽根車部と前記金属シャフトとの間の運動を阻止するように構成される、請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記金属リング部によって前記シャフト部に対して発揮される力が、前記金属リング部と前記金属シャフトとの間の運動を阻止するように構成される、請求項１または２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記少なくとも前記第１の金属リング部は、前記複合羽根車部の第１の側に設けられ、第２の金属リング部が、前記複合羽根車部の第２の側に設けられ、前記第２の金属リング部はさらに、前記複合羽根車部を前記金属シャフト部に固定し、前記第２の金属リング部は、前記複合羽根車部を備えた第１のインターフェースと、前記金属シャフト部を備えた第２のインターフェースとを有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転機械。
【請求項５】
前記第１のインターフェースは円筒形状を呈し、前記第２のインターフェースは円筒形状を呈する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転機械。
【請求項６】
金属シャフトと、
金属部を有する取付部を含む複合羽根車であって、前記金属シャフト上に設けられる複合羽根車と、
金属リングと、
を含み、
前記取付部は、ハブ部と、ハブ部から前記金属リング部の頂面を超えて半径方向外向きに、複合羽根と前記金属リング部との間を延在する半径方向延在部とを含み、
前記取付部および前記金属シャフトに前記金属リングが焼き嵌められて、前記複合羽根車を前記金属シャフトに固定する、
機械回転子。
【請求項７】
ハブ部と、ハブ部から金属リングの頂面を超えて半径方向外向きに、複合羽根と金属リング部との間を延在する半径方向延在部とを含み、金属部を有する取付部を含む複合羽根車を機械回転子の金属シャフトに固定する方法であって、
前記複合羽根車を前記金属シャフト上に位置付けするステップと、
少なくとも第１の金属リングを加熱するステップと、
前記金属リングを前記金属シャフト上に位置付けするステップと、
前記金属リング部を冷却して収縮させ、前記取付部および前記金属シャフトに係合させて、前記複合羽根車を前記金属シャフト部に固定するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示された主題の実施形態は、概して、第１の材料で作られた羽根車部および第１の材料とは異なる第２の材料で作られたシャフト部を備えた機械回転子を含む回転機械またはターボ機械に関し、より詳細には、複合羽根車部および金属シャフト部を備えた機械回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去何年もの間、化石燃料の価格上昇に伴い、化石燃料の処理に関する多くの側面への関心が高まっている。化石燃料の処理中、流体が、地上（on-shore）または海上（off-shore）の場所から、その後に使用するために処理工場に輸送される。他の用途では、流体は、より局所的に、例えば、炭化水素処理工場のサブシステム間を輸送され、エンドユーザへの供給を容易にすることもある。
【０００３】
少なくともいくつかの流体輸送ステーションは、ガスタービンにより駆動される圧縮機、ファンおよび／またはポンプなどの回転機械を用いる。これらのタービンのうちいくつかは、ガスタービン出力駆動シャフト速度を所定の装置駆動シャフト速度にまで加速または減速する変速装置を介して、関連する流体輸送装置を駆動する。他の回転機械では、電動駆動モータまたは電気駆動装置を、機械駆動装置（すなわち、ガスタービン）の替りに（またはそれと連動して）用いて、回転機械を操作する。特定の設定すなわち地上、海上などにかかわらず、また回転機械がタービン駆動かモータ駆動かにかかわらず、化石燃料処理の効率を高め、コストを削減し、環境への影響、特に、このような処理に伴う回転機械の環境への影響を減少させる必要性が常に存在している。
【０００４】
この常に存在する必要性を受けて、潜在的に回転機械の製造に用いられ得る新規材料の開発において大きな発展が見られた。新規な合金などの金属、新規な繊維などの非金属、および金属と非金属の両方からなる他の新規材料は、より従来から回転機械の製造に関連している材料に比べて、はるかに大きな利点を提供する。
【０００５】
しかしながら、新規なまたは既存の回転機械にこれらの材料を取り込むことは困難であることが判明した。さらに具体的には、これらの材料は多くの場合、回転機械の組立中および動作中の両方において、それらが代替するかもしれない従来の材料とは異なる振る舞いをする。したがって、種々の材料を新たに製造されたまたは既存の構成要素に組み入れることが可能な回転機械が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４、１８３、７１９号明細書
【発明の概要】
【０００７】
例示的な実施形態によれば、回転機械は、機械固定子と、機械固定子に対して回転可能な機械回転子とを含む。機械回転子は、金属シャフト部と、複合羽根車部と、少なくとも複合羽根車部を金属シャフト部に固定する少なくとも第１の金属リング部を有し、金属リング部は、複合羽根車部を備えた第１のインターフェースと金属シャフト部を備えた第２のインターフェースとを有する。
【０００８】
別の例示的な実施形態によれば、機械回転子は、金属シャフトと、取付部を含む複合羽根車とを含む。金属リングは取付部および金属シャフトに焼き嵌められて、複合羽根車を金属シャフトに固定する。
【０００９】
別の例示的な実施形態によれば、複合羽根車を機械回転子の金属シャフトに固定する方法は、複合羽根車を金属シャフト上に位置付けすることと、少なくとも第１の金属リングを加熱することと、金属リングを金属シャフト上に位置付けすることと、金属リングを冷却して収縮させ、複合羽根車および金属シャフトに係合させて、複合羽根車を金属シャフト部に固定することと、を含む。
【００１０】
本明細書に組み込まれその一部を成す添付の図面は、１つまたは複数の実施形態を図示し、記述とともにこれらの実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な実施形態による回転機械の断面図である。
【図２】図１に示す例示的な実施形態による金属リング部の端面図である。
【図３】別の例示的な実施形態による回転機械の断面図である。
【図４】別の例示的な実施形態による回転機械の断面図である。
【図５】別の例示的な実施形態による回転機械の断面図である。
【図６】別の例示的な実施形態による回転機械の斜視図である。
【図７】図６に示す回転機械の端面図である。
【図８】図７の直線Ａ−Ａに沿った図６に示す回転機械の断面図である。
【図９】図６に示す回転機械の側面図である。
【図１０】図９の直線Ｂ−Ｂに沿った図６に示す回転機械の断面図である。
【図１１】例示的な実施形態のフローチャートである。
【図１２】別の例示的な実施形態による回転機械の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例示的な実施形態の以下の記述は、添付の図面を参照する。異なる図面における同一の参照番号は、同一または類似の要素を特定する。以下の詳細な説明は本発明を限定しない。その代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲により定められる。以下の実施形態は、説明を簡単にするために、固定子および回転子を有する回転機械の用語および構造に関して論じられる。しかしながら、次に論じられる実施形態は、これらの例示的なシステムには限定されず、他のシステムに適用されてもよい。
【００１３】
明細書を通しての「１つの実施形態」または「ある実施形態」に対する言及は、ある実施形態に関連して説明される特定の特性、構造、または特徴が、開示された主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。こうして、明細書を通して種々の場所に存在する「１つの実施形態において」または「ある実施形態において」という表現の出現は、同一の実施形態を必ずしも言及しない。さらに、特定の特性、構造、または特徴は、１つまたは複数の実施形態における任意の適切な方法で組み合わされてもよい。
【００１４】
本発明による回転機械１４の例示的な実施形態が図１に示される。回転またはターボ機械１４は、筐体（図示せず）などの機械固定子に関して回転する機械回転子１６を含む。
【００１５】
図１に示されるように、機械回転子１６は、金属シャフト部１８および複合羽根車部２２を含む。複合羽根車部２２は、複合材料を含む。例えば、複合羽根車部２２は金属材料と非金属材料の両方を含んでもよい。非金属材料は、方向および無方向のカーボンもしくはガラス繊維などの繊維、または方向および無方向繊維の組み合わせからなる繊維材料を含んでもよい（がそれらに限定されない）。さらに、繊維材料の繊維または材料は、同一の材料または種々の材料の混合からなってもよい。繊維材料の繊維は充填剤を含んでもよい。充填材料は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＯＭ（アセタール）、（ＰＡＩ）ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）、ＰＡＥＫ（ポリアリルエーテルケトン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテル）、ＰＰＡ（ポリプタルアミド）、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、ＰＵ（ポリウレタン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＩ（ポリイミド）、および他の材料などを含む（がそれらに限定されない）熱可塑性ポリマーを含んでもよい（がそれに限定されない）。特定の高温用途用に、重合性モノマー反応（ＰＭＲ）樹脂、フェニルエチニルエンドキャップ（ＨＦＰＥ）およびフェニルエチニル終端イミド（ＰＥＴＩ）オリゴマーを有する６Ｆポリイミドを含む（がそれらに限定されない）ポリイミドなどの他の材料もまた、複合羽根車部２２の構成に組み込まれてもよい。
【００１６】
複合羽根車部２２は、エポキシ、フェノール、ポリエステル、ビニルエステル、アミン、フラン、ＰＩ、ＢＭＩ（ビスマレイミド）、ＣＥ（シアネートエステル）、フタロニトリル、ベンズアゾシンおよびその他を含む（がそれらに限定されない）熱硬化性材料などの充填材料も含んでよい。高温用途用に、重合反応性（ＰＭＲ）樹脂、フェニルフェニルエチニルエンドキャップ（ＨＦＰＥ）およびフェニルエチル終端イミド（ＰＥＴＩ）オリゴマーを有する６Ｆポリイミドなどの熱硬化性化合物もまた、複合羽根車部２２の構成に組み込まれてもよい。
【００１７】
複合羽根車部の構成に組み込まれてもよい他の材料は、例えば炭化ケイ素またはアルミナなどのセラミック材料、および／または例えばアルミニウム、チタニウム、マグネシウム、ニッケル、銅などの金属、および／またはこれらの金属を含む合金を含む（がこれらに限定されない）。
【００１８】
複合羽根車部２２に存在し得る材料のさらなる記述およびこのような材料を含む成形過程の記述について興味があれば、本明細書に参照により組み込まれている、共同所有され、公開されたＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５７６２３号（国際公開第２０１１０６３３３３号として公開されている）を参照されたい。
【００１９】
図１に示された実施形態において、複合羽根車部２２は、複合羽根車部２２と金属シャフト部１８の両方に係合している金属リング部２４により金属シャフト部１８に固定される。
【００２０】
複合羽根車部２２には、金属シャフト部１８上に複合羽根車部２２を位置付け可能となるように構成された経路を画定する内表面３０を含む取付部２８が設けられる。金属リング部２４には、複合羽根車部２２の後側で取付部２８に係合する内表面４２（図２）を有する第１部分３２が設けられる。金属リング部２４は、金属シャフト部１８に係合する内表面４４（図２）を有する第２部分３４も含む。
【００２１】
図２に示されるように、リング部２４の内表面４２および内表面４４の各々は、取付部２８およびシャフト部１８の円筒形状の外表面をそれぞれ補完する円筒形状の断面を有する経路を画定する。しかしながら、以下にさらに記載されるように、他の構成が取られてもよく、例えば、第１部分の経路および取付部の経路は、多角形状などの非円筒形状を呈してもよい。さらに、経路も同様に縦方向に変化してもよく、例えば、経路は先細り形状を取ってもよい。
【００２２】
図１に示された例示的な実施形態の組立の際に、金属リング部２４は取付部２８およびシャフト部１８に焼き嵌めされ、複合羽根車部が金属シャフトに固定される。さらに具体的には、金属リング部２４が加熱されて、リング第１部分３２の内表面４２により画定される経路の断面積と、リング第２部分３４の内表面４４により画定される経路の断面積とが増加する。経路の断面積が十分に増加した後で、リング部２４は、第１部分３２が取付部２８上に位置し、第２部分３４が金属シャフト部３８上に位置するように位置付けられる。その後、リング部２４が冷却して収縮することができ、その結果、第１部分３２がインターフェース３６に沿って取付部２８に係合し、第２部分３４がインターフェース３８に沿って金属シャフト部１８に係合する。
【００２３】
第１部分３２によって取付部２８に対して発揮される力は所定の特徴を提供するように構成されてもよいし、下記により詳細に記述されるように、これらの特徴はインターフェース３６で提供されるさらなる特徴および／または構造により強化されてもよい。さらに具体的には、第１部分３２により取付部２８に対して発揮される力は、第１部分３２と取付部２８との間の相対回転運動、いわゆる「ねじりずれ（twist  slippage）」が許容され得る、抵抗され得るまたは阻止され得るように構成されてもよい。また、軸中心線２６に関する金属リング２４とシャフト部１８との間の相対軸方向運動、いわゆる「軸方向ずれ（axial  slippage）」も、第１部分３２により取付部２８に対して発揮される力を構成することにより、許容される、抵抗されるまたは阻止されてもよい。同様に、第２部分３４によりシャフト１８に対して発揮される力は、第２部分３４と金属シャフト１８との間の相対回転および／または軸方向運動が許容され得る、抵抗され得るまたは阻止され得るように構成されてもよい。
【００２４】
上述のように、これらの力は第１部分３２と取付部２８との間の相対運動に対して抵抗を与えるように、および／または第２部分３４とシャフト１８との間の相対運動に対して抵抗を与えるように構成されてもよい。例えば、安全機能が実装されてもよく、そのとき、複合羽根車部２２またはシャフト部１８上の特に高い回転負荷が所定の閾値、例えば、インパルストルク閾値を超える場合、相対回転運動がインパルスの間に発生してもよく、それによって、複合羽根車部２２に対する損傷を阻止する。
【００２５】
別の例として、軸方向水力インパルスが所定の閾値より大きい場合、相対軸方向運動が発生するように構成されてもよい。複合羽根車部２２と回転機械筐体との間に潜在的に存在する隙間の問題によってこのような運動が特に問題となる場合があるため、相対軸方向運動の全体量を制限するために、運動が停止してもよい。例えば、図１に示されるように、取付部２８と金属リング部２４の第２部分３４との間の間隙２０は、第２部分３４を備えた取付部に触れるとさらなる相対軸方向運動が阻止されるように構成されてもよい。また、インターフェース３８での相対軸方向運動に対する抵抗は、このような制限による停止がインターフェース３８で行われることはないため、インターフェース３６でのこのような運動に対する抵抗より大きい大きさとなるように構成されてもよい。
【００２６】
別の例として、金属リング部２４は、インターフェース３６および／またはインターフェース３８で冗長な力を提供するように構成されてもよい。さらに具体的に、金属リング２４は、取付部２８に対する第１部分３２の力が複合羽根車部２２とシャフト部１８との間の相対回転および相対軸方向運動を阻止するために十分となるように構成されてもよい。さらに、金属リング部２４も、金属シャフト部１８に対する第２部分３４の力が金属リング部２４とシャフト部１８との間の相対回転および相対軸方向運動を阻止するように構成されてもよい。この構成は二重安全機能を提供するために用いられてもよい。特に、相対運動が取付部２８と金属シャフト部１８との間で可能であった場合、インターフェース３８での冗長な力は、金属シャフト部１８に対する第２部分３４の力によって、任意のこのような動きを阻止するように継続しただろう。
【００２７】
インターフェース３６および／または３８における、それらの付近の、またはそれらの中のさらなる構成または特性は、鍵溝、鍵、表面組織、摩耗表示、添加物、くさび、絶縁材などを含む（がそれらに制限されない）。これらの特性および／または構成は、例えば、摩耗を減らし、振動を弱め、腐食を減らし、効率を高め、さもなければ組立、操作、寿命、および／または回転機械１４の操作に関するコストを改善するために、インターフェース３６および／またはインターフェース３８で実施されてもよい。
【００２８】
例えば、複合羽根車部２２の構成、特に取付部２８に用いられるいくつかの材料は関連する損傷を加熱する傾向を持つこともある。このような損傷を避けるために、絶縁体がインターフェース３６に設けられてもよく、または、別の例として、添加物などの材料または貝殻などの層が複合羽根車部３６に設けられてもよい。
【００２９】
複合羽根車部２２をリング部２４によって金属シャフト部１８に固定することにより、他のいくつかの特定の利益が提供される。例えば、複合羽根車部２２は、予熱されずにシャフト部２６上に位置付けられてもよい。言い換えれば、複合羽根車部２２は予熱されてもよいが、シャフト部１８上への位置付けを容易にするために予熱される必要はない。したがって、複合羽根車部２２に組み込まれてもよい材料は、取り付けのための予熱または焼き嵌め過程を成功裏に経ることが可能でなければならない材料には限定されない。
【００３０】
別の例として、含浸繊維材料を含む複合羽根車部２２が所定の繊維方向を示す場合、インターフェース３６および３８はこのような繊維方向を示すように構成されてもよい。ある実施形態において、羽根車部２４における繊維は、製造の際、軽量だがいくぶん柔らかい取付部２８を提供するように方向付けられる。このような場合、取付部２８に対する第１部分３２の力は、相対回転および軸方向運動がインターフェース３６で阻止されるがこのような回転および／または軸方向運動が取付部２８とシャフト１８との間で阻止されるように、減少してもよい。インターフェース３６で減少した力を示すために、第２のインターフェース３８における力は増加するか、またはさもなければ羽根車部２２と金属シャフト１８との間の相対回転および軸方向運動を阻止するように構成されてもよい。
【００３１】
金属リング部２４も、動作中、複合羽根車２２の動作を制御するように構成されてもよい。例えば、高い回転速度で、羽根車部２２におけるいくつかの複合材料または材料は、回転によって引き起こされた力、例えば、遠心力、プロセス流体の温度、疲労などにより塑性的にまたは弾性的に変形する傾向があってもよい。インターフェース３６および／または３８によって画定される領域を構成し、かつ／またはインターフェース３６および／または３８に、リング部２４によって発揮される力を設定することにより、複合羽根車部２２の変形が制御されてもよい。例えば、図１に示す例示的な実施形態を動作させる際、インターフェース３６で第１のリング部３２により取付部２８に対し発揮される力は、羽根車部２２の、特に取付部２８の半径方向外向きの変形を阻止してもよい。さらに、取付部２８とリング部３２との間の「ねじりずれ」に対する抵抗は、このような動作中、インターフェース３６においてさらに大きな摩擦がリング部３２に対する取付部２８の外向きの圧力により作成されるため、実際には機械回転子１６の回転速度に比例して増加してもよい。
【００３２】
所定の状況において、動作中に羽根車部２２が変形可能となるようにリング部２４を形成する必要があってもよい。この可能な変形により、プロセス流体内の異物からの衝撃を吸収する性能を備えた羽根車部２２を提供してもよく、または別の例として、回転機械１４の動作を危うくすることなく、局地的な圧力減少を吸収する性能備えた羽根車部２２を提供してもよい。図１に示される実施形態において、第１の金属リング部のみがその後側に設けられているため、衝撃または圧力現象は複合羽根車部２２により吸収されてもよく、具体的には、少なくとも複合羽根車部２２の一部が、リング部２４に対しその一端が飛び出してもよく、また一時的に、金属シャフト部１８から離れて曲がるまたは変形して損傷を防いでもよいことに留意されたい。この特性は羽根車部２２の生産に対し、さらに多様な材料を導入できるようにする。
【００３３】
金属リング部２４は、つかみ力を金属シャフト部１８だけでなく取付部２８にも提供できるため、羽根車部自身のみが焼き嵌めされる場合、またはさもなければシャフト部１８に固定される場合より、大量のトルクが羽根車部２２とシャフト部１８との間に輸送されてもよいことも重要な留意すべき点である。この特性は図１に示されるように、より高い定格トルクと関連させてもよい閉鎖された複合羽根車部２２の実装を容易にする。
【００３４】
さらに、金属リング部２４は取付部２８の周辺に連続的なリングを形成するため、複数片の羽根車の実装が容易になる。このように、例えば、個別の部分を含む羽根車部は、金属シャフト部１８上に位置付けられてもよい。個別の部分は、金属リング部２４を備えた金属シャフト部１８に固定されてもよい。このような構成は羽根車部２２の単一な部分のみを容易に置き換えられるようにし、それにより、羽根車を全体的に置き換える場合に比べて大幅なコストの節約を導入する、または別の例として、それぞれが異なる複合材料で作られた個別の羽根車部は、図１の例示的な実施形態によると、金属リング部２４により同時衝突試験を行うことが可能であってもよい。
【００３５】
第２の例示的な実施形態は図３に示される。回転機械１１４は、例えば、複合羽根車部１２２の製造中、接着剤または結合形成により複合羽根車部に接続されてもよい金属取付部を有する複合羽根車部を含む。金属取付部は、ハブ部１２５とハブ部１２５から半径方向外向きに延在する半径方向延在部１３１とを含む。例示的な実施形態において、半径方向延在部１３１は第１のリング部１３２の頂面を越えて延在し、それにより、付加的な支持および／または構造的完全性を複合羽根車部１２２に提供してもよい。この特性は絶縁機能も提供し、金属リング部１２４を金属シャフト（図示せず）に焼き嵌めする過程で、金属取付部、特に半径方向延在部１３１は、複合羽根車部を金属リング部１２４から発生する熱から保護してもよい。図３に示すように、金属取付部は完全に金属リング部１２４に備えられる。
【００３６】
第３の例示的な実施形態が図４に示される。回転機械２１４は、複合羽根車部２２２の後側に位置付けられた第１の金属リング部２２４と、複合羽根車部２２２の前側に位置付けられた第２の金属リング部２２５とを含む。この例示的な実施形態において、取付部２２８はあり形を呈する。さらに、また図４に示すように、第１のインターフェース２３６は略円錐台形形を呈し、円筒形の第２のインターフェース２３８と隣接する。同様に、第２の金属リング部２２５は、複合羽根車部２２２の前側で取付部２２８に係合し、略円錐台形の第１のインターフェース２３７を含み、円筒形の第２のインターフェース２３９と隣接する（２３７は図４で２３９と誤って表記されている）。
【００３７】
機械回転子２１６の組立の際には、第１の金属リング部２２４は、複合回転子部２２２がない場合、シャフト２１８に焼き嵌めされてもよい。第１の金属リング部２２４が十分に冷却された後、複合羽根車部２２２はシャフト２１８上に位置付けられて金属リング部２２４に係合してもよく、それにより、複合羽根車部が焼き嵌め処理に伴う熱にさらされないようにする。金属リング部２２５はその後、シャフト２１８および取付部２２８に対して焼き嵌めされ、複合羽根車をシャフト２１８に固定してもよい。金属リング部２２５は金属リング部２２４よりいくぶん小さいため、金属リング部２２４に関連する熱に比べて、複合羽根車部が損傷を与えかねない熱にさらされる可能性はだいぶ低くなることに留意されたい。別の代替的な例として、第１の金属リング２２４および／または第２の金属リングは、ねじ切り、かしめ、溶接、鍵、結合形成、または他の種類の化学的もしくは機械的な固定手段を含むインターフェース２３６、２３８、２３７、および／または２３９における共同構造または特性により、複合羽根車２２２を金属シャフト２１８に固定してもよい。
【００３８】
図５は第４の例示的な実施形態を示す。回転機械３１４は、複合羽根車部３２２の後側に位置付けられた第１の金属リング部３２４と、複合羽根車部３２２の前側に位置付けられた第２の金属リング部３２５とを含む。図５に示す実施形態において、金属シャフト部３１８は、金属リング部３２４と金属リング部３２５との間に設けられる。
【００３９】
金属リング３３４の第１部分３３２と金属リング３３５の第１部分３３３は、第２のリング部３３４および第２のリング部３３５から半径方向外向きにそれぞれ延在する。また、インターフェース３３６およびインターフェース３３７は、径方向インターフェース３３８および３３９にそれぞれ隣接する。接着結合形成などの結合形成は、インターフェース３３６、３３８、３３７、および３３９において提供されてもよい。さらに、複合羽根車部３２２は、シャフト部３１８に結合してもよい。
【００４０】
第２のリング部３３４および３３５はそれぞれ、機械回転子３１６の軸方向にトルクを伝達するために、半径方向に延在した歯または鍵溝３４６を含むことに留意されたい。同様の鍵溝配置および／または鍵および鍵穴配置がトルク伝達用にインターフェース３３６、３３８、３３７、および３３９に提供されてもよい。化学的または機械的な手段によるインターフェース３３６、３３８、３３７、および３３９でのトルク伝達に加えて、タイロッド（図示せず）および／またはボルト（図示せず）、および／またはそれらの組み合わせは、機械回転子３１６の軸中心線に沿って実装されて、インターフェース３３６、３３８、３３７、および／または３３９と歯または鍵溝３４６により提供されたトルク伝達を補完するための「ハースカップリング」配置における軸中心線に沿って、圧縮力を提供してもよい。
【００４１】
図５の実施形態の種々の修正例についても検討する。例えば、構成要素３１８、３３４、および３３５は個別の要素として図５の実施形態において示されているが、それどころかこれらの要素が単一の部分として形成され得ることを当業者は理解するであろう。その後、複合要素が形成されると、複合要素は金属部３１８、３３４、および３３５に直接、結合可能となり、金属部３１８、３３４、および３３５はその過程で、鋳型として用いられる。さらに、表面またはインターフェース３３６および３３７はまっすぐである必要はないが、例えば、複合要素と金属との間に接着結合形成および幾何学的結合形成の両方を提供するために、これらのインターフェース３３６および３３７のうちの１つまたは複数は二者択一的に曲がることができる。図１２は、このように曲がったインターフェース３３６および３３７の単に説明的な例を示す（これはまた単一の金属部３１８を示す）。
【００４２】
さらにまた、金属部、例えば、複合部と接触する表面は、円筒形状に限定されず、任意の所望な形状、例えば、曲線的な角を有する３側面の多角形状（以下に説明する図６にさらに示されるように）または２側面（楕円）、４側面、５側面などを含む他の多角形状であってもよい。
【００４３】
図６から図１０は第５の実施形態を示す。機械回転子４１６は角丸を備えた３側面の多角形状を呈する断面を有する金属シャフト部４１８ａを含む。金属シャフト部４１８ａも、その縦軸に沿って先細り形状を取ることに留意されたい。金属シャフト部４１８ａは各端において、円筒形状を呈する断面を有する金属シャフト部４１８ｂに移行する。
【００４４】
複合羽根車部４２２は、その断面が金属シャフト部４１８ａの形状を補完する表面４３０を有する経路を伴う取付部４２８を含む。
【００４５】
金属リング部４２４は、取付部４２８を伴う第１のインターフェース４３６を有する第１部分４３２と、第１部分４３８ａと第２部分４３８ｂとを伴う第２のインターフェース４３８を有する第２部分４３４を含む。第２のインターフェース第１部分４３８ａは長手方向に延在し、第２のインターフェース第２部分４３８ｂは、金属シャフト部４１８ａの軸に関して半径方向に延在することに留意されたい。第１のインターフェース４３６は、第２のインターフェース４３８ｂの第２部分に隣接して、これも半径方向に延在する。
【００４６】
機械回転子４１６の組立の際に、複合羽根車部４２２は金属シャフト部４１８上に位置付けられる。その後、金属リング部４２４が焼き嵌めにより金属シャフト部４１８ａおよび複合羽根車部４２２に係合し、それにより複合羽根車部４２２がシャフト部４１８ａに固定される。
【００４７】
動作中、取付部４２８および金属シャフト部４１８ａの補完的な表面は、複合羽根車部４２２とシャフト部４１８ａとの間でトルク伝達を行う。金属リング部４２４の第１部分４３２の外表面上の半径４４８は、複合羽根車部４２２に関する流れを改善する。図１１のフローチャートに示すような実施形態において、複合羽根車を機械回転子の金属シャフトに固定する方法（１０００）は、複合羽根車を金属シャフト部上に位置付けるステップ（１００２）と、少なくとも１つの第１の金属リングを過熱するステップ（１００４）と、金属リングを金属シャフトに位置付けし複合羽根車に係合するステップ（１００６）と、金属リング部を冷却して収縮させ、それにより機械回転子の軸に関する半径方向と縦方向のうち少なくとも１つにおいて複合羽根車部を前記金属シャフト部に固定させるステップ（１００８）と、を含み得る。
【００４８】
上述の実施形態は、すべての点で本発明を限定的ではなく例示的に示すことを意図している。このようなすべての変形形態および変更形態は、添付の特許請求の範囲により定められる本発明の趣旨および範囲に含まれるものとし、そのように明白に記載されない限り、本発明にとって重要または必須と解釈すべきではない。また、本明細書で用いられる場合、冠詞「ａ」は１つまたは複数の項目を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００４９】
１４  回転機械
１６  機械回転子
１８  金属シャフト部
２０  間隙
２２  複合羽根車部
２４  金属リング部
２６  シャフト部
２８  取付部
３０  内表面
３２  第１部分
３４  第２部分
３６  インターフェース
３８  第２のインターフェース
４２  内表面
４４  内表面
１１４  回転機械
１２２  複合羽根車部
１２４  金属リング部
１２５  ハブ部
１３１  半径方向延在部
１３２  第１のリング部
２１４  回転機械
２１６  機械回転子
２１８  シャフト
２２２  複合羽根車部
２２４  第１の金属リング部
２２５  第２の金属リング部
２２８  取付部
２３６  第１のインターフェース
２３７  第１のインターフェース
２３８  第２のインターフェース
２３９  第２のインターフェース
３１４  回転機械
３１６  機械回転子
３１８  金属シャフト部
３２２  複合羽根車部
３２４  第１の金属リング部
３２５  第２の金属リング部
３３２  第１部分
３３４  金属リング
３３５  第２のリング部
３３６  インターフェース
３３７  インターフェース
３３８  インターフェース
３３９  インターフェース
３４６  鍵溝
４１６  機械回転子
４１８ａ  金属シャフト部
４１８ｂ  金属シャフト部
４２２  複合羽根車部
４２４  表面
４２８  取付部
４３０  表面
４３２  第１部分
４３４  第２部分
４３６  第１のインターフェース
４３８  第２のインターフェース
４３８ａ  第１部分
４３８ｂ  第２部分
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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