(57)【要約】      （修正有）【課題】耐食性磁気軸受とその組立、製造方法の提供。【解決手段】アーマチュア２は、互いに隣接して配置された絶縁層８及び被覆プレート６のスタック１４を含み、スタック１４は、第１の端部及び第２の端部を有する。第１の圧縮カラー２２は、第１の端部に配置された、第２の圧縮カラー２２は、第２の端部に配置され、またシャフト４は、第１及び第２の圧縮カラー２２並びにスタック１４を貫通して配置される。被覆プレート６は、その上に配置された皮膜を有するコアプレートを含み、皮膜は、金属、金属合金、金属酸化物、金属間化合物、多相合金、固溶体及び前述のものの少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された材料を含む。【選択図】図１
2009092219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部及び第２の端部を有しかつ互いに隣接して配置された絶縁層（８）及び被覆プレート（６）を含むスタック（１４）と、
前記第１の端部に配置された第１の圧縮カラー（２２）及び前記第２の端部に配置された第２の圧縮カラーと、
前記第１の圧縮カラー（２２）、スタック（１４）及び第２の圧縮カラー（２２）を貫通して配置されたシャフト（４）と、を含み、
前記被覆プレート（６）が、その上に配置された皮膜（１２）を有するコアプレート（１０）を含み、
前記皮膜（１２）が、金属、金属合金、金属酸化物、金属間化合物、多相合金、固溶体及び前述のものの少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された材料を含む、
アーマチュア（２）。
【請求項２】
前記アーマチュア（２）上に配置された第２の皮膜をさらに含み、
前記第２の皮膜が、セラミック材料、ポリマー材料及び前述の材料の少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された第２の材料を含む、
請求項１記載のアーマチュア（２）。
【請求項３】
前記第２の皮膜が、前記被覆プレート（６）、絶縁層（８）、スタック（１４）、第１の圧縮カラー（２２）、第２の圧縮カラー（２２）、シャフト（４）及び前述のものの少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された構成要素の外面上に配置される、請求項１記載のアーマチュア（２）。
【請求項４】
請求項１のアーマチュアを含む磁気軸受。
【請求項５】
電磁アレイと、
前記電磁アレイ内に配置されかつ磁束を生成することができる被覆プレート（６）を含むアーマチュア（２）と、を含み、
前記被覆プレート（６）が、その上に配置された皮膜（１２）を有するコアプレート（１０）を含み、
前記皮膜（１２）が、金属、金属合金、金属酸化物、金属間化合物、多相合金、固溶体及び前述の材料の少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された材料を含む、
磁気軸受。
【請求項６】
前記材料が、前記磁束の約２０％よりも小さい又は約２０％に等しい減少を生じさせる、請求項５記載の磁気軸受。
【請求項７】
アーマチュア（２）を組立てる方法であって、
コアプレート（１０）上に皮膜（１２）を配置して被覆プレート（６）を形成する段階と、
組立チューブ（２４）内に絶縁層（８）及び前記被覆プレート（６）を組立てる段階と、
圧縮カラー（２２）間で前記絶縁層（８）及び被覆プレート（６）を圧縮し、それによって部分組立体を形成する段階と、
前記部分組立体を加熱する段階と、
前記部分組立体を貫通してシャフト（４）を挿入して、組立体を形成する段階と、
前記組立体を冷却する段階と、
前記部分組立体から前記組立チューブ（２４）を取り除いてアーマチュア（２）を形成する段階と、
を含む方法。
【請求項８】
前記皮膜（１２）が、金属、金属合金、金属酸化物、金属間化合物、多相合金、固溶体及び前述の材料の少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された材料を含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記組立チューブ（２４）に対して前記圧縮カラー（２２）を固定する段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記被覆プレート（６）、圧縮カラー（２２）、シャフト（４）又は前述のものの少なくとも１つを含む組合せ上に第２の皮膜を配置する段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の教示内容は、総括的に軸受に関し、より具体的には、磁気軸受及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気軸受は、回転又は直線運動させるようにアーマチュアを磁気浮上させることができる。それは、アーマチュアの周りに磁石のラジアルアレイを配置することによって達成され、ラジアルアレイは、直接接触せずにアーマチュアを支持することができる磁力を発生することができる。ラジアル軸受システムでは、磁気スラスト軸受（磁気ダブルアキシャル軸受とも呼ばれる）もまた、ラジアル軸受と組合せて用いて、アーマチュアの軸方向移動を防止することができる。磁気スラスト軸受は、アーマチュアに連結されたロータの両側面に配置された２つのディスクアレイを含む。ディスクアレイは、直接接触せずにそれらの間でロータを心合わせすることができる磁力を発生することができる。
【０００３】
ラジアルアレイ及びディスクアレイで発生する磁力は、電磁石及び／又は永久磁石によって生成することができる。電磁石を使用したシステムでは、制御システムを使用して、アーマチュアの位置を監視しかつ電磁石に対する電流を調整して、アーマチュアに対して力（例えば、半径方向及び／又は軸方向力）が作用した時に該アーマチュアをほぼ心合わせした状態に保つことができる。例えば半径方向荷重下では、制御システムは、ラジアルアレイの周りに取付けられた様々なセンサ（例えば、誘導センサ、磁束センサ、渦電流センサ、光センサ、容量センサなど）を使用して、アーマチュアの半径方向位置の変化を検出することができる。制御システムは、センサから受信した信号を利用して付加的電流量を決定することができ、その場合に電流は、磁気吸引力を変更しかつアーマチュアを心合わせし直すように導かれることになる。同様に、アーマチュアに対して軸方向荷重が作用した時に、制御システムは、ディスクアレイの周りに配置されたセンサからの入力を利用して、ディスクアレイの1つに対して付加的電流を導くことによって荷重を相殺することができ、それによってアレイの磁気吸引力を変更し、それらの間でロータを心合わせし直す。
【０００４】
磁気軸受が直接接触せずに作動することから、磁気軸受は、転がり軸受と比較して幾つかの注目すべき利点をもたらす。例えば、磁気軸受は、磁気軸受内で摩擦熱が発生しないので転がり軸受と比較して低温で作動する。その結果、磁気軸受は、潤滑及び／又は冷却システムを必要とせず、かつより高い作動速度を可能にする。さらに、磁気軸受は一般に、転がり軸受と比較してより長い有効寿命を示し、かつエネルギーの消費量が少ない。
【特許文献１】米国特許第６，３５０，１０９  Ｂ１号公報
【特許文献２】米国特許第６，５１９，２７３  Ｂ２号公報
【特許文献３】米国特許第６，０５７，６８１号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００１／００１７８７７  Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気軸受は、転がり軸受に優る幾つかの注目すべき利点をもたらすが、本技術分野では耐食性磁気軸受に対する必要性が依然として残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の及びその他の欠点及び欠陥は、本明細書に開示した教示によって克服されるか又は軽減される。
【０００７】
本明細書に開示しているのは、磁気軸受、磁気軸受用アーマチュア及びそれらの製造方法である。１つの実施形態では、アーマチュアは、互いに隣接して配置されて第１の端部及び第２の端部を有するスタックを形成した絶縁層及び被覆プレートを含む。第１の圧縮カラーは、スタックの第１の端部に配置され、第２の圧縮カラーは、スタックの第２の端部に配置され、またシャフトは、スタック並びに第１及び第２の圧縮カラーを貫通して配置される。被覆プレートは、その上に配置された皮膜を有するコアプレートを含み、皮膜は、金属、金属合金、金属酸化物及び前述のものの少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された材料を含む。
【０００８】
また、磁気軸受を開示しており、本磁気軸受は、電磁アレイ内に配置されたアーマチュアを含み、アーマチュアは、磁束を生成することができる被覆プレートを含む。被覆プレートは、その上に配置された皮膜を有するコアプレートを含み、皮膜は、金属、金属合金、金属酸化物、金属間化合物、多相合金、固溶体及び前述の材料の少なくとも１つを含む組合せからなる群から選択された材料を含む。
【０００９】
さらに、アーマチュアの製造方法を開示しており、本方法は、コアプレート上に皮膜を配置して被覆プレートを形成する段階と、組立チューブ内に絶縁層及び被覆プレートを組立てる段階と、圧縮カラー間で絶縁層及び被覆プレートを圧縮し、それによって部分組立体を形成する段階と、部分組立体を加熱する段階と、部分組立体を貫通してシャフトを挿入して組立体を形成する段階と、組立体を冷却する段階と、部分組立体から組立チューブを取り除いてアーマチュアを形成する段階とを含む。
【００１０】
上記の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から当業者には明らかでありまた理解されるであろう。
【００１１】
次に、幾つかの図において同様な要素に同じ参照番号を付した図面を参照されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本明細書の著者は、軸受のアーマチュアの鉄製磁石及び／又は永久磁石構成要素を高リン含有量無電解ニッケルのような耐食性皮膜で個別に被覆することにより、磁気軸受の有効寿命を延ばすことができることを発見した。さらに、これらの皮膜は、それらがアーマチュアの磁束を減少させないか或いはほんの僅かしか減少させず、それによって軸受を高効率で作動させるのを可能にする点で有利である。組立チューブを利用して、アーマチュアの様々なプレート及び積層体を迅速にかつ容易に組立てる組立方法もまた、開発している。これらが組立てられると、次に組立チューブを利用して、更なる処理段階の間にアーマチュアのプレート及び積層体を支持することができる。
【００１３】
磁気軸受は、転がり軸受又は流体膜軸受に代わるものとして、モータ、発電機及び水力タービンのような多くの用途で用いられてきた。流体膜軸受は、軸受流体が軸受によって支持されたロータの冷却媒体に流入するのを防止するためのシール又はガスケットを必要とし、また軸受流体を冷却しかつ循環させるための付加的補助システムを必要とする。磁気軸受の有用性は、軸受流体及びその補助システムの排除により、ガス圧縮機及びターボエキスパンダのような用途の場合に大きな設計簡素化が得られるような用途において特に発揮されてきた。これらの用途では、磁気軸受は、天然ガスのような処理流体内で作動しなければならない。天然ガスストリームは一般的に、特に井戸の先端に近接した適用部位では汚染物質及び腐食ガスを含む。このような場合には、磁気軸受及び特に磁気軸受のアーマチュアが、腐食性環境内で長い有効寿命を保証するための耐食性設計とすることが重要である。
【００１４】
次に図1を参照すると、アーマチュア２は、シャフト４を含み、シャフト４上には、複数の被覆プレート６及び絶縁層８が、互いに隣接して配置されてスタック１４を形成する。スタック１４の両端部に配置されているのは、圧縮カラー２２であり、圧縮カラー２２は、シャフト４上にスタック１４を軸方向に固定する。
【００１５】
絶縁層８は、隣接する被覆プレート６を電気的に（例えば、電気的、磁気的などに）絶縁して循環電流によって引き起こされる効率の損失を最小にすることができる材料で形成される。例示的な材料には、セラミック（例えば、アルミナ、コーディエライト及びマグネシウム酸化物）、ポリマー材料（例えば、熱可塑性ポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン又はポリイミド）及び／又は熱硬化性ポリマー（例えば、エポキシ））などのような電気絶縁材料が含まれる。さらに具体的には、例示的な熱可塑性樹脂には、ポリアルキレン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアルキレンテレフタレート（例えば、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリアクリレート、スチレン（例えば、耐衝撃性改質ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン及びスチレンアクリロニトリル）、ポリ（メタ）アクリレート（例えば、ポリブチルアクリレート及びポリメチルメタクリレート）、ポリアミド（例えば、ナイロン６，６及びナイロン１１）、ポリエーテル（ポリエーテルアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテル・エーテルケトン及びポリエーテルケトン・ケトン）ポリスルホンなど並びに前述のものの少なくとも１つを含む組合せが含まれる。例示的な熱硬化性樹脂には、ポリウレタン、天然ゴム、合成ゴム、エポキシ、フェノール、ポリエステル、ポリアミド、シリコーンなど並びに前述ものの少なくとも１つを含む組合せが含まれる。具体的な電気絶縁材料は、絶縁層８性能（例えば、有効寿命）に有害な影響を与えずに熱収縮嵌め組立法（以下に開示するような）に耐えることができることである。さらに、絶縁層８は、別個の積層（図示したような）として設けることができ、或いは各個々の被覆プレート６に適用した電気絶縁皮膜として施すことができる。
【００１６】
スタック１４は、アーマチュア２の磁気浮上を可能にする被覆プレート６及び絶縁層８の任意の構成を含むことができる。例えば、図１に示す構成は、「Ａ」が絶縁層８を示しまた「Ｂ」が被覆プレート６を示す反復パターン「ＡＢ」として表すことができる被覆プレート６及び絶縁層８の交互パターンを含む。さらに、反復パターン（例えば、「ＡＢ−ＡＢ−ＡＢ・・・」、「ＡＢＡ−ＡＢＡ−ＡＢＡ・・・」などを含む反復パターン）などのような他の反復パターンを含む構成を用いることができ、同様に積層を形成した前述のものの少なくとも１つの組合せを含む構成は、望ましくない電流（例えば、循環電流）及び／又は許容不能な磁束の減少を防止する。さらに、これらの構成は、用いられる他の被覆プレート６及び／又は絶縁層８とは異なる（例えば、材料、皮膜、幾何学形状などが異なる）付加的被覆プレート６及び／又は絶縁層８を含むことができる。例えば、スタック内の各被覆プレートは、同一のコア材料又は同一の皮膜を含む必要はなく、かつ／又は絶縁層は、異なる材料又は同一の材料を有することができる。その結果、様々な付加的構成を、用いることができる。
【００１７】
次に図２を参照すると、被覆プレート６の斜め断面図を示している。被覆プレート６は、コアプレート１０を含み、コアプレート１０は、該コアプレート１０の外面（例えば、アーマチュア２上に配置された時に腐食性環境によって腐食される可能性がある外面）上に配置された皮膜１２を有する。コアプレート１０は、該コアプレート１０がラジアル磁気アレイ（例えば、ラジアル軸受内で用いられるような）、磁気プレートアレイ（例えば、スラスト軸受内で用いられるような）又は他のアレイに磁気的に吸引されることを可能とする鉄及び／又は磁性材料を含む。例示的な鉄材料には、鉄合金（例えば、フェライトステレス鋼）などのような鉄が含まれる。例示的な磁性材料には、セラミック磁石（例えば、鉄酸化物を含む磁石）、アルニコ磁石（例えば、アルミニウム−ニッケル−コバルトを含む磁石）、希土類磁石（例えば、ネオジムのようなランタニド族の元素を含む磁石）、サマリウムコバルト磁石（例えば、サマリウムコバルトを含む磁石）などが含まれる。
【００１８】
皮膜１２は、耐食性を与えることができ、かつアーマチュア２磁束の減少を全く示さないか或いは僅かしか（例えば、２０％未満）示さない任意の材料を含むことができる。例示的な材料には、金属（例えば、ニッケル、白金、金及びクロム）、金属合金（例えば、ニッケル−クロム、ニッケル−アルミニウム、ニッケル−リン、コバルト−クロム合金並びにマテンサイト及びオーステナイト材料）、多相合金、金属間化合物（例えば、Ｎｉ３Ｐ、Ｎｉ３Ａｌ、Ｎｉ３Ｔｉ、リン化物、炭化物、ケイ化物、ホウ化物、アルミナイド及び窒化物）、保護酸化物フィルムを備えた金属、セラミック（例えば、アルミナ及びジルコニア）など並びに前述のものの少なくとも１つを含む組合せが含まれる。１つの実施形態では、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、ハフニウム、チタン及びアルミニウムを含む超合金を用いることができる。より具体的には、（重量比で）約０．０５％のコバルト、約１．７％のホウ素、約０．４％の鉄、約２．７％のケイ素、残部がニッケル（約９５．１５％）を含むＤｅｌｏｒｏ（登録商標）合金（英国スウィンドン所在のＤｅｌｏｃｏ−Ｓｔｅｌｌｉｔｅ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている）のようなニッケル超合金を用いることができる。皮膜中に用いることができる鉄の量は、磁気軸受の作動に対して生じさせる全効果（例えば、作動効率、耐食性、磁束の変化及び／又は変更など）に応じて決まることになることに注目されたい。また、皮膜１２として導電体を用いる場合には、被覆プレート６間に絶縁層８を設けてアーマチュア内の過剰な渦電流損失を防止することが必要となることが明らかであろう。また、シャフト４と被覆プレート６との間の通電は、本質的に被覆プレート６を接地するように作用するが、循環電流は可能にしない。
【００１９】
皮膜１２は、コアプレート１０に耐食性を与えるのに十分な厚さ１６を含む。さらに、皮膜１２は、破砕、剥離或いは割れを防ぐための最小の残留応力を含むことになる。皮膜１２の具体的な厚さ１６は、用いる皮膜材料、皮膜が用いられる特定の腐食性環境に耐える皮膜の有効性、並びにアーマチュアの磁束、皮膜コスト、耐久性などに対する皮膜の影響のような他の変数に応じて決まることになる。１つの実施例では、約１マイクロメートル（μｍ）〜約１０００マイクロメートル（μｍ）、より具体的には約２〜１００（μｍ）、或いはさらにより具体的には約４〜１０（μｍ）の厚さ１６を有する皮膜６（例えば、ニッケルを含む）を用いることができる。
【００２０】
皮膜は、コアプレート１０の物理的又は機械的特性に悪影響を与えることがない（例えば、水素脆化、応力割れなどを引き起こさない）或いはコアプレート１０が処理中に腐食を引き起こすことがない任意の方法を使用して施すことができる。例えば、幾つかの金属電気メッキ法により、十分な耐食性皮膜を形成することができるが、メッキに用いられる方法の多くは、鉄によって水素を生じ、そのことがコアプレートの割れ発生に対する感受性を増大させるおそれがある。しかしながら、１つの実施形態では、リン酸塩無電解皮膜法を用いて、コアプレート１０にニッケル−リン合金皮膜を施すことができる。この皮膜１２は、コアプレート１０の全表面上に約１０μｍ〜約５００μｍの厚さ２を含むことができる。さらに別の実施形態では、化学蒸着法を用いて、コアプレート10上に約１０μｍ〜約１００μｍの厚さを含むチタン−ニッケル又はニッケルアルミニウム皮膜を堆積させることができる。
【００２１】
複数の皮膜を用いて、アーマチュア２の耐食性を改善し、同時に耐熱性の改善、耐摩耗性（例えば、表面磨耗）の改善、その他のような更なる強化を行うことができる。例えば、溶射法（例えば、空気プラズマ溶射（ＡＰＳ）、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）、高速ガス溶射（ＨＶＯＦ）など）を用いて、コアプレート１０上にアルミナ層を堆積させることができる。コアプレート１０に施した後に、溶射法を用いて、アルミナ皮膜上にコバルト−クロム合金を配置することができる。
【００２２】
シャフト４は、金属（例えば、アルミニウム、銅及びニッケル）、金属合金（例えば、ニッケル−コバルト−クロム−アルミニウム合金、並びにマルテンサイト、フェライト及びオーステナイト材料）、金属間化合物（例えば、窒化ホウ素、炭化ケイ素）など、並びに前述のものの少なくとも1つを含む組合せを含むことができる。シャフト４上に被覆プレート６及び絶縁層８を組立てるのに先立って、シャフト４は、同様に皮膜で被覆することができる。これらの皮膜は、皮膜１２について本明細書に説明した材料の何れかを含むことができる。さらに、シャフト４を被覆することにより、シャフト４上の皮膜が被覆プレート６上に用いた皮膜１２と同一又は類似している（例えば、皮膜の陽極指数が、電解腐食が防止されるようになっている）場合には、電解腐食を妨げかつ／又は防止することができる。例えば、被覆プレート６がニッケルリン合金皮膜を含む場合には、シャフト４もまた、組立てに先立ってニッケルリン合金で被覆して、電解腐食を防止することができる。
【００２３】
アーマチュア２は、様々な方法を利用して組立てることができる。１つのそのような方法では、その中へのシャフト４の組立てに先立って、被覆プレート６及び絶縁層８を同軸に整列させるために、組立チューブが用いられる。次に図３を参照すると、組立体２０の断面図を示している。組立体２０は、組立チューブ２４内に配置されたアーマチュア２を含む。組立体２０は、所望の数の被覆プレート６及び絶縁層８を組立チューブ２４内に配置することによって形成され、スタック１４を形成する。その後、スタック１４の両端部上に圧縮カラー２２を配置し、圧縮カラー２２上に圧力を加えて、スタック１４を圧縮する。スタック１４が圧縮されると、組立チューブ２４に対して圧縮カラー２２を固定して（例えば、溶接部２６、又はロウ付け、又は締結（例えば、ピン、ボルトなど）により）、部分組立体を形成する。部分組立体（例えば、組立チューブ２４内に配置された圧縮カラー２２間に圧縮されスタック１４）は次に、十分な温度まで加熱して、圧縮カラー２２、被覆プレート６及び絶縁層８を膨張させて、それらを貫通してシャフト４を挿入することができるようにする。組立体２０が冷却されると、スタック１４及び圧縮カラー２２は、シャフト４に固定され、アーマチュア２を形成する。次に組立チューブ２４は、機械加工作業（例えば、研磨、切削など）を使用してアーマチュア２から取り除くことができる。１つの実施例では、組立体２０は、旋盤内に固定されて、溶接部２６を取り除かれる。付加的組立法を用いることができることは明らかであろう。例えば、油圧収縮嵌め法、圧入法、キー継手などを使用して、アーマチュア２を組立てることができる。
【００２４】
圧縮カラー２２は、所望の圧力下で被覆プレート６及び絶縁層８をシャフト４上に固定することができる任意の材料及び構成を含むことができる。圧縮カラー２２は、金属（例えば、鉄、アルミニウム、銅又はニッケル）、金属合金（例えば、ニッケル−コバルト合金、並びにマルテンサイト及びオーステナイト材料）、金属間化合物（窒化ホウ素、炭化ケイ素）など、並びに前述のものの少なくとも１つを含む組合せを含むことができる。１つの実施形態では、圧縮カラー２２は、ニッケルリン合金皮膜を有する焼き入れマルテンサイト鋼を含むことができる。圧縮カラー２２の正確な寸法（例えば、外径、内径及び長さ）は、用途及びそれに関連した変数（例えば、所望の圧縮力、シャフト直径、スタック長さなど）に応じて決まることになる。さらに、圧縮カラー２２は、付加的機能のために改良することができる。例えば、圧縮カラー２２の面は、スタック１４と接触状態になる面積を変更するように改良することができる。
【００２５】
次に図４を参照すると、改良型圧縮カラー２８は、シャフト４の近くでスタック１４に接触する改良型接触面４０を含む。しかしながら、改良型接触面４０が、スタック１４を圧縮することができる任意の幾何学形状を含むことができることは明らかであろう。圧縮カラー２２はまた、陥凹部分４４を含むように改良して、溶接部２６を取り除く時に、機械加工ツール（例えば、切削バイト、研磨砥石など）をアーマチュア２からある距離だけ離して保持するようにすることができる。このことにより、機械加工の間に被覆プレート６及び／又は絶縁層８を損傷する危険性を減少させることができる。
【００２６】
圧縮カラー２２は、上記の方法で組立チューブ２４に溶接（例えば、溶接部２６）されるが、圧縮カラー２２及び組立チューブ２４は、スタック１４を固定しかつ／又は圧縮することができる別の構成を含むことができる。例えば、次に図５を参照すると、ねじ込み式圧縮システム３０は、圧縮キャップ３２を含み、圧縮キャップ３２は、組立チューブ２４上に固定された（例えば、溶接部２６、クリンプ又はその他の手段を介して）ねじ継手３４上にねじ込むことができる。ねじ込み式圧縮システム３０を利用して、最初にねじ継手３４を取付けた組立チューブ内に被覆プレート６及び絶縁層８を組立ててその中にスタック１４を形成することによってアーマチュア２を組立てかつ圧縮することができる。次に圧縮カラー２２は、スタックの両側面上に配置することができる（最初に組立チューブ２４に１つの圧縮カラーを挿入し、次に、スタック上に第２の圧縮カラー２２を配置する前に圧縮カラーの上部上にスタックを形成することができることに注目されたい）。圧縮カラー２２がスタック１４の両側面上に配置されると、ねじ継手３４上に圧縮キャップ３２をねじ込んで、部分組立体を形成することができる。次に圧縮キャップ３２は、十分な量の圧縮がスタック１４上に作用するまで締め付けることができる。次に部分組立体は、上記のようにさらに処理してアーマチュア２を形成することができる。しかしながら、この実施形態では、キャップ３２はねじを緩めて外すことができ、アーマチュア２は、機械加工などをせずに組立チューブ２４から取り外すことができる。別の実施形態では、組立チューブ２４は、圧縮カラー２２に連結して軸方向圧縮を与えることができるボルト、ケーブルなどのような引張り部材と置き換えることができる。１つの特定の実施形態では、ボルトは、圧縮カラー２２内に挿入したスナップリングに連結することができる。
【００２７】
組立てに先立って、圧縮カラー２２は、本明細書に説明した皮膜の何れかで被覆して、その耐食性を改善しかつ／或いはシャフト４、被覆プレート６又は圧縮カラー２２と接触するあらゆる他の構成要素との間の電解腐食を減少させるか又は防止することができる。
【００２８】
アーマチュア２を組立てた後に、アーマチュアは、第２の皮膜で被覆することができる。次に図６を参照すると、アーマチュアの断面部分側面図を示しており、この図では、第２の皮膜５０は、スタック１４の少なくとも一部上に配置されている。第２の皮膜５０は、セラミック（例えば、アルミナ、コーディエライト及びマグネシウム酸化物）、ポリマー材料（例えば、熱可塑性ポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン又はポリイミド）及び／又は熱硬化性ポリマー（例えば、エポキシ））などのような電気絶縁材料を含むことができる。１つの特定の実施例では、エポキシを含む第２の皮膜５０は、粉体コーティング法を利用してアーマチュア２上に配置される。
【００２９】
第２の皮膜５０は、スタック１４及び／又は圧縮カラー２２に対して付加的耐食性を与えるのに十分な厚さ５２を含むことができる。第２の皮膜５０の具体的な厚さ５２は、用いる皮膜材料、皮膜が用いられる特定の腐食性環境に耐える皮膜の有効性、並びにアーマチュアの磁束、皮膜コスト、耐久性などに対する皮膜の影響のような皮膜５０及び他の変数に応じて決まることになる。１つの実施例では、ポリテトラフルオロエチレンポリマーを含む第２の皮膜５２を用いることができ、この皮膜は、約２５マイクロメートル（μｍ）〜１ミリメートル（ｍｍ）の厚さ５２を有する。
【００３０】
アーマチュア２及び／又はスタック１４は、皮膜が軸受の機能に実質的に悪影響を与えない限り、あらゆる数の皮膜層で被覆して十分な耐食性及び有効寿命を得ることができる。１つの実施形態では、被覆プレート６に施した皮膜１２は、ニッケルリン合金皮膜とすることができ、また第２の皮膜５０は、エポキシポリマーを含むことができる。次に、第２の皮膜５０上に第３の皮膜（図示していない）を施すことができ、第３の皮膜は、アーマチュア２に対して高い耐食性及び耐磨耗性（例えば、排気ガス、化学物質、副産物などによって引き起こされる腐食、並びに砂、塵及び／又はデブリによって引き起こされる磨耗）を与えることができる金属酸化物を含む。
【００３１】
アーマチュア２が組立てられると、アーマチュア２は、アレイ（例えば、ラジアルアレイ又はディスクアレイ）内に組み込んで磁気軸受を形成することができる。
【００３２】
本明細書に開示したアーマチュア２は、改善した耐食性及び耐磨耗性を有する磁気軸受の製造を可能としかつ長い有効寿命をもたらすように被覆されかつ組立てられる。さらに、これらの皮膜は、軸受の磁束に対して全く或いは僅かな影響しか与えず、従って軸受が高い効率で作動することを可能にする。さらに、開示した組立方法は、それらのアーマチュア上への組立てに先立って、製造業者が鉄製及び／又は磁性プレートを被覆する（例えば、被覆プレート６）ことを可能にする。このことは、被覆工程の間における取り扱いの容易さを改善し、組立ての間におけるより高い効率をもたらす。さらに、アーマチュアを製造するのに用いる本方法は、スタック１４を組立てる時に覆プレート６及び絶縁層８を迅速に同軸に整列させかつ組立ての間に被覆プレート６及び絶縁層８の整列状態を維持する組立チューブを用いる。その結果、磁気軸受は、改善した特性を有する。さらに、効率的な製造方法は、製造業者に腐食性環境内で用いる場合に改善した有効寿命を有する磁気軸受をコスト競争力がありかつ効率的な方法で製造するのを可能にする。
【００３３】
本発明を例示的な実施形態に関して説明してきたが、様々な変更がなされえて、本発明の技術的範囲から逸脱せずに本発明の要素に対して様々な変更を加えることができ、また本発明の要素を均等物で置き換えることができることは、当業者には解るであろう。さらに、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱せずに特定の状況又は物的要件を本発明の教示に適合するように、多くの変更を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲内に属する全ての実施形態を含むことになることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】例示的なアーマチュアの部分切り欠き斜視図。
【図２】例示的な被覆プレートの斜め断面図。
【図３】図３は、例示的な組立体の断面図。
【図４】例示的な改良型圧縮カラーの断面部分側面図。
【図５】例示的なねじ込み式圧縮システムの断面部分側面図。
【図６】スタックの少なくとも１部分上に配置された第２の皮膜を有するアーマチュアの断面部分側面図。
【符号の説明】
【００３５】
２  アーマチュア
４  シャフト
６  被覆プレート
８  絶縁層
１０  コアプレート
１２  皮膜
１４  スタック
１６  厚さ
２０  組立体
２２  圧縮カラー
２４  組立チューブ
２６  溶接部
２８  改良型組立カラー
３０  ねじ込み式圧縮システム
３２  圧縮キャップ
３４  ねじ継手
４０  改良型接触面
４２  圧縮力
４４   陥凹部分
５０  第２の皮膜
５２  皮膜厚さ
【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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【外国語明細書】
2009092219000001.pdf