(57)【要約】【課題】電気機械の中に複数の磁気部材を取り付けるための取付システムであって、構造的に堅固な取付システムを提供すること。【解決手段】取付システムが、回転子（１０）に対して磁気部材（１２）を取り付けるために、取付デバイス（１４）を具備し、取付デバイス（１４）が、磁気部材（１２）の一部に対して接触して配置され、取付デバイス（１４）が、機械的取付部材（２４）によって、回転子に対して取り付けられ、これにより、機械的取付部材（２４）が回転子（１０）に対して係合したときには、磁気部材（１２）を回転子（１０）に対して取り付け得るものとされている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を使用した電気機械の中に複数の磁気部材（１２，３８）を取り付けるための取付システムであって、
前記電気機械が、少なくとも１つの固定子と、前記複数の磁気部材（１２，３８）が設けられた少なくとも１つの回転子（１０，３６）と、を具備し、
前記磁気部材（１２，３８）が、少なくとも１つの永久磁石（２８）を備え、
このような取付システムにおいて、
前記回転子（１０，３６）に対して前記磁気部材（１２，３８）を取り付けるために、取付デバイス（１４，４２）を具備し、
前記取付デバイス（１４，４２）が、前記磁気部材（１２，３８）の一部に対して接触して配置され、
前記取付デバイス（１４，４２）が、少なくとも１つの機械的取付部材（２４，４６）によって、前記回転子に対して取り付けられ、これにより、前記機械的取付部材（２４，４６）が前記回転子（１０，３６）に対して係合したときには、前記磁気部材（１２，３８）を前記回転子（１０，３６）に対して取り付け得るものとされていることを特徴とする取付システム。
【請求項２】
請求項１記載の取付システムにおいて、
前記取付デバイス（１４，４２）が、前記機械的取付部材（２４，４６）を受領するための少なくとも１つの穴（２２，４４）を備えていることを特徴とする取付システム。
【請求項３】
請求項２記載の取付システムにおいて、
前記機械的取付部材（２４，４６）が、ネジまたはピンとされ、
このネジまたはピンが、前記取付デバイス（１４，４２）の中に挿入されて、前記回転子（１０，３６）に対して係合し得るものとされていることを特徴とする取付システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の取付システムにおいて、
前記磁気部材（１２，３８）が、保護カプセル（１６，４０）を備え、
前記保護カプセル（１６，４０）内に、少なくとも１つの永久磁石（２８）が収容されることを特徴とする取付システム。
【請求項５】
請求項４記載の取付システムにおいて、
前記保護カプセル（１６，４０）が、前記永久磁石を取り付けるのに適した充填材料を備えていることを特徴とする取付システム。
【請求項６】
請求項４または５記載の取付システムにおいて、
前記電気機械が、軸流型機械とされている場合に、
前記電気機械（１２）が、さらに、前記保護カプセル（１６）をシールするためのシール部材（１８）を備えていることを特徴とする取付システム。
【請求項７】
請求項６記載の取付システムにおいて、
前記取付デバイス（１４）が、前記シール部材（１８）の表面に対して接触して配置され、
前記取付デバイス（１４）が、さらに、少なくとも１つのさらなる機械的取付部材（２６）によって前記シール部材（１８）に対して取り付けられることを特徴とする取付システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の取付システムにおいて、
前記取付デバイス（１４，４２）が、前記取付デバイス（１４，４２）の１つの面が前記磁気部材（１２，３８）の面の少なくとも一部に対して接触して配置され得るように、形成されていることを特徴とする取付システム。
【請求項９】
請求項８記載の取付システムにおいて、
さらに、追加的な機械的取付部材（３０）を具備し、
この追加的な機械的取付部材（３０）が、前記磁気部材の他の面に対して取り付けられるとともに、前記回転子（１０）に対して係合されることを特徴とする取付システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の取付システムにおいて、
前記取付デバイス（１４，４２）が、機械加工された金属部材とされていることを特徴とする取付システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の取付システムにおいて、
前記取付デバイス（１４，４２）が、非磁性金属または複合材料から形成されていることを特徴とする取付システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石を使用した電気機械の中に磁気部材を取り付けるためのシステムに関するものであって、少なくとも１つの固定子と、複数の磁気部材が設けられた少なくとも１つの回転子と、を具備し、磁気部材が、少なくとも１つの永久磁石を備えているような、システムに関するものである。
【０００２】
本発明は、より一般的には、永久磁石を使用した回転式の電気機械によるエネルギー変換の分野に適用される。本発明は、特に、海流エネルギーや風力エネルギーの分野に適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
永久磁石を使用したそのような電気機械は、例えば、発電機やモータとされる。
【０００４】
このタイプの用途においては、多くの場合、非常に大きな電気機械が必要とされる。
【０００５】
永久磁石を使用した２つのタイプの電気機械が公知である。すなわち、軸流機械とラジアル流機械とが公知である。工業的に広く使用されているわけではないけれども、他の技術が利用可能であり、例えば、横方向流機械構成が利用可能である。
【０００６】
永久磁石を使用した軸流型の機械は、１つまたは複数の円形の固定子を備えている。２つの固定子と１つの中央の回転子とを備えてなる構成の場合には、回転子は、ディスク形状とされ、固定子どうしの間に配置され、多数の磁気部材を有している。磁気部材は、高出力磁石を有しており、付加的には、保護カプセルによって覆われており、回転子上において径方向に配置されている。
【０００７】
永久磁石を使用したラジアル流型の機械は、従来技術においては、円筒形回転子の外部または内部に同心的に設けられた円筒形固定子を備えている。永久磁石は、付加的には保護カプセル内に配置されるものであって、特定の場所において回転子上に配置されている。
【０００８】
軸流機械とラジアル流機械とのいずれの場合にも、磁気部材は、電気機械の動作時における回転やトルク伝達や摩耗や腐食（浸漬用途の場合）によって誘起される疲労応力を受けることとなる。各磁気部材をできりだけ安定的に固定することが重要である。これにより、適切な動作を確保し得るとともに、疲労応力に基づくおよび回転子の回転時の振動に基づく磁気部材の過度の摩耗や緩みを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】本明細書においては、先行技術文献は、記載されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
公知の従来システムにおいては、電気機械に対して例えば回転子に対して、エポキシ樹脂を使用した接着によって、各磁気部材を取り付ける。しかしながら、このような取付システムにおいては、深刻な脱離リスクが存在し、特に、浸漬動作時に海水によって樹脂の強度が悪影響を受けることのために、深刻な脱離リスクが存在する。
【００１１】
さらなる公知の取付システムにおいては、例えばネジといったような１つまたは複数の取付部材を、磁気部材上に直接的に取り付ける。これにより、磁気部材を、回転子または固定子上に取り付けることができる。磁気部材が、保護カプセルが設けられていない単なる磁石である場合には、そのような手法においては、磁性材料上において直接的に機械加工されることとなり、磁性材料の損傷リスクが大きい。さらに、機械的取付部材を介して各磁気部材を直接的に取り付けた場合には、磁気部材が取付応力を受けてしまう。このため、磁性材料の脆性が大きいことのために、脆弱化や長期使用時の損傷や緩みをもたらす。磁気部材が、保護カプセル内に収容された１つまたは複数の磁石からなる場合には、そのようなカプセルは、有意の遊びを引き起こすことのない満足な取付を確保するためには、非常に精度の高い製造要求に従って製造されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記欠点を克服し得るよう、本発明は、永久磁石を使用した電気機械の中に複数の磁気部材を取り付けるための取付システムであって、電気機械が、少なくとも１つの固定子と、複数の磁気部材が設けられた少なくとも１つの回転子と、を具備しているような、取付システムに関するものである。
【００１３】
取付システムは、回転子に対して磁気部材を取り付けるために、取付デバイスを具備し、取付デバイスが、磁気部材の一部に対して接触して配置され得るものとされ、取付デバイスが、少なくとも１つの機械的取付部材によって、回転子に対して取り付けられ、これにより、機械的取付部材が回転子に対して係合したときには、磁気部材を回転子に対して取り付け得るものとされている。
【００１４】
有利には、取付デバイスは、取付応力に対して耐性を有し、永久磁石を有した磁気部材は、保護されている。それは、磁気部材が、回転子に対して直接的に連結されていないからである。取付デバイスだけが、回転子に対しての精度の高い機械的インターフェースを有する必要がある。すなわち、正確な許容誤差を有した接触表面積を有する必要がある。よって、磁気部材の製造上の制約が低減され、磁気部材のコストを低減することができる。
【００１５】
永久磁石を使用した電気機械の中に複数の磁気部材を取り付けるための本発明による取付システムは、さらに、以下の様々な特徴点のうちの１つまたは複数の特徴点を、個別的にあるいは組み合わせて、有することができる。すなわち、
−取付デバイスが、機械的取付部材を受領するための少なくとも１つの穴を備えているという特徴点と、
−機械的取付部材が、ネジまたはピンとされ、このネジまたはピンが、取付デバイスの中に挿入されて、回転子に対して係合し得るものとされているという特徴点と、
−磁気部材が、保護カプセルを備え、保護カプセル内に、少なくとも１つの永久磁石が収容されるという特徴点と、
−保護カプセルが、永久磁石を取り付けるのに適した充填材料を備えているという特徴点と、
−電気機械が、軸流型機械とされている場合に、電気機械が、さらに、保護カプセルをシールするためのシール部材を備えているという特徴点と、
−取付デバイスが、シール部材の表面に対して接触して配置され、取付デバイスが、さらに、少なくとも１つのさらなる機械的取付部材によってシール部材に対して取り付けられるという特徴点と、
−取付デバイスが、取付デバイスの１つの面が磁気部材の面の少なくとも一部に対して接触して配置され得るように、形成されているという特徴点と、
−さらに、追加的な機械的取付部材を具備し、この追加的な機械的取付部材が、磁気部材の他の面に対して取り付けられるとともに、回転子に対して係合されるという特徴点と、
−取付デバイスが、機械加工された金属部材とされているという特徴点と、
−取付デバイスが、非磁性金属または複合材料から形成されているという特徴点と、
を、個別的にあるいは組み合わせて、有することができる。
【００１６】
本発明の様々な特徴点や利点は、添付図面を参照しつつ、非限定的な例示としての以下の説明により、明瞭となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による軸流型電気機械の回転子を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態において、磁気部材上に配置された取付デバイスを示す斜視図である。
【図３】磁気部材上に配置された図２の取付デバイスを示す長手方向断面図である。
【図４】軸流型電気機械を示す分解斜視図である。
【図５】本発明のさらなる実施形態における、磁気部材の取付のためのデバイスを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
軸流型の電気機械１０が、図１において概略的に図示されている。上述したように、軸流型電気機械は、回転軸線まわりに回転可能とされた少なくとも１つのディスク形状回転子と、この実施形態においては２つのものとされ、回転子に対して同軸的に配置された、図示されていない固定子と、を具備している。
【００１９】
軸流型電気機械の動作のために、回転子１０には、一組をなす複数の磁気部材１２が設けられる。各磁気部材は、回転子１０の半径に応じて、回転子の径方向平面内において規則的な間隔で配置された１つまたは複数の永久磁石を備えている。
【００２０】
図示された回転子１０には、所定の場所において規則的な間隔で例えば径方向平面内に挿入されることによって取り付けられた複数の磁気部材１２が設けられる。
【００２１】
一実施形態においては、各磁気部材１２は、保護ハウジングすなわち保護カプセルの中に収容された永久磁石を備えている。永久磁石は、保護カプセルの内部に、例えば樹脂といったような充填材料を使用して、配置されている。
【００２２】
代替可能な実施形態においては、磁気部材１２は、単に永久磁石だけから構成されている。
【００２３】
磁気部材１２は、回転子１０に対して直接的に取り付けられているのではなく、図２および図３においてより詳細に示すような取付デバイス１４を介して取り付けられている。
【００２４】
図２は、磁気部材１２に対して堅固に連結された取付デバイス１４を示す斜視図である。
【００２５】
この実施形態においては、磁気部材１２は、１つまたは複数の永久磁石を受領するのに適した台形状の保護カプセル１６と、保護カプセル１６の内部において永久磁石をシールするのに適したシール部材１８と、を備えている。シール部材により、永久磁石が腐食から保護される。
【００２６】
保護カプセル１６は、好ましくは、ステンレススチールから構成されている。これにより、永久磁石を腐食から保護することができる。例えばステンレススチールやガラスファイバや他の材質といったような複数の材料を使用することができる。
【００２７】
取付デバイス１４は、シール部材１８に対して接触して配置されている。これにより、取付デバイス１４は、シール部材１８のうちの、保護カプセル１６に対して接触している面とは反対側の面を、カバーすることができる。よって、取付デバイス１４は、磁気部材１２を回転子１０に対して取り付け得るようにして、配置されている。取付デバイス１４は、予め穿孔された複数の穴２０を備えている。各穴２０は、例えばネジやピンといったような機械的取付部材を挿入するのに適したものとされている。機械的取付部材は、取付デバイス１４を回転子１０に対して固定することができる。
【００２８】
付加的には、取付デバイス１４は、穴２２を備えている。穴２２は、取付デバイス１４を磁気部材１２に対して堅固に連結するのに適したものとされる。
【００２９】
これに代えて、取付デバイス１４を磁気部材１２に対して堅固に連結するために、複数の穴２２が設けられる。
【００３０】
よって、図３における長手方向断面図に示すように、穴２０を挿通したネジ２４が回転子１０の一部に対して係合することにより、取付デバイス１４が回転子１０に対して固定される。これにより、磁気部材１２に対しての取付デバイス１４の配置関係に基づき、磁気部材１２が回転子１０に対して取り付けられる。機械的取付部材２４は、保護カプセル１６の径方向に取り付けられている。保護カプセル１６の径方向は、磁石を挿入するための方向である。これにより、取付デバイス１４は、磁気部材１２を回転子に対して固定的に配置する。実際、取付デバイス１４の少なくとも１つの一部上においては、磁気部材１２は、取付デバイス１４と回転子１０との間において固定的に配置される。これにより、磁気部材１２を、取付デバイス１４による取付を介して、回転子に対して取り付けることができる。
【００３１】
付加的には、ネジ２６を使用することにより、取付デバイス１４が、磁気部材１２に対して固定される。図３に示すように、ネジ２６は、好ましくは、磁気部材１２の保護カプセル１６のシール部材１８だけに対して、係合する。これにより、永久磁石２８に対してのネジ２６の接触が防止される。これにより、永久磁石上には、直接的な機械加工が行われることがない。
【００３２】
付加的には、追加的な機械的取付部材３０が追加される。これにより、保護カプセル１６を回転子１０に対してより強固に固定することができる。図３に図示された実施形態においては、保護カプセル１６の中心位置に配置されたピン３０が、磁性部材１２のうちの、取付デバイス１４に対して接触している面とは反対側の面に対して、追加されている。ピン３０は、回転子１０内に機械加工された穴内に挿入され得るよう構成されている。一実施形態においては、追加的な機械的取付部材３０は、保護カプセル１６に対して一体化されている。
【００３３】
取付部材１４は、好ましい実施形態においては、機械加工された機械的部材とされ、回転子に対しての良好な機械的インターフェースを備えている。
【００３４】
好ましくは、例えば取付部材１４といったような部材の形成材料は、非磁性金属あるいは複合材料である。
【００３５】
代替可能な実施形態においては、取付部材１４と同様の１つの取付デバイスが、複数の磁気部材１２に対して設けられる。上記原理においては、取付デバイスは、磁気部材１２の外面上に配置される。これにより、機械的取付部材によって取付デバイスが回転子に対して固定されたときには、磁気部材１２を回転子に対して取り付けることができる。
【００３６】
図４および図５に示すような第２実施形態においては、取付デバイスを使用した取付システムが、ラジアル流型電気機械において使用される。
【００３７】
図４は、分解斜視図によって、ラジアル流型電気機械３２を示している。ラジアル流型電気機械３２は、円形リングの形状とされた固定子３４と、回転子３６と、を具備している。回転子３６には、円筒形リングの全周上にわたって永久磁石タイプの磁気部材３８が設けられている。回転子３６は、規則的な間隔でもって、回転子の軸線方向に配置されている。
【００３８】
図５に示すように、一実施形態においては、各磁気部材３８は、保護カプセルすなわちハウジング４０を備えている。保護カプセルすなわちハウジング４０は、１つまたは複数の永久磁石２８を収容し得るよう構成されている。
【００３９】
磁気部材３８は、カプセル３６上に配置されており、取付デバイス４２を介して回転子３６上に固定されている。
【００４０】
図５の実施形態においては、取付デバイス４２は、２つの磁気部材３８を取り付け得るものとされている。取付部材４２は、磁気部材３８の各保護カプセル４０の外面上に接触して配置され得る形状を有している。図示の実施形態においては、取付デバイス４２は、台形という横断面形状を有している。これにより、隣接する保護カプセル４０の対応形状に対して適合することができる。
【００４１】
取付デバイス４２の一面と磁気部材３８との間の接触は、この実施形態においては、対象となっている磁気部材３８の面の全体上において行われている。
【００４２】
これに代えて、そのような接触は、面の一部だけにおいて行うこともできる。接触表面積が、磁気部材３８に対しての取付デバイス４２の固定に際して十分なものとされることは、理解されるであろう。これにより、磁気部材３８をカプセル３６に対して取り付けることができる。
【００４３】
明らかなように、他の適切な幾何形状を想定することができる。
【００４４】
さらに、取付デバイス４２は、予め穿孔された穴４４を備えている。各穴４４は、例えばネジあるいはピンといったような取付部材４６を受領し得るものとされている。各取付部材４６は、回転子３６に対しての係合によって固定される。これにより、取付デバイス４２を回転子３６に対して取り付けることができる。その結果、回転子３６に対して、取付デバイス４２に対して接触した磁気部材３８を取り付けることができる。
【００４５】
この実施形態においては、取付デバイス４２が、磁気部材３８の一部に対して接触して配置される。これにより、取付デバイス４２は、磁気部材３８を回転子３６に対して固定的に取り付けることができる。この場合、磁気部材３８と取付デバイス４２との間においては、直接的な取付部材が使用されない。
【００４６】
これに代えて、そのような直接的な取付部材を追加することもできる。
【００４７】
各磁気部材を回転子に対して固定的に取り付けることに加えて、本発明による取付デバイスを使用することにより、永久磁石が設けられた回転子を、追加的な取付デバイスを必要としない直接的な取付の場合に得られる剛直さよりも優位であるような良好な剛直さでもって、提供することができる。これにより、電気機械の全体にわたって、動作が改良されるとともに、摩耗耐性が改良される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  回転子
１２  磁気部材
１４  取付デバイス
１６  保護カプセル
１８  シール部材
２２  穴
２４  機械的取付部材
２６  さらなる機械的取付部材
２８  永久磁石
３０  追加的な機械的取付部材
３６  回転子
３８  磁気部材
４０  保護カプセル
４２  取付デバイス
４４  穴
４６  機械的取付部材
【図１】
2013172642.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013172642.tif 000006
【図５】
2013172642.tif 000007
【外国語明細書】
2013172642000001.pdf