FI120566B

FI120566B - Kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakenne

Info

Publication number: FI120566B
Application number: FI20070761A
Authority: FI
Inventors: Erkki Juhani Lantto; Marko Petteri Palko; Ville Tommila
Original assignee: High Speed Tech Ltd Oy
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-11-30
Also published as: EP2198500B1; US20100301696A1; CN101821923A; EP2198500A4; FI20070761A0; DK2198500T3; ES2676530T3; FI20070761A; WO2009047384A1; KR20100076969A; CN101821923B; US8304948B2; EP2198500A1; KR101556692B1

Description

Kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakenne Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on kestomagnetoidun sähkökoneen, joka voi toimia sähkö-5 moottorina tai sähkögeneraattorina, roottorirakenne. Keksinnön kohteena on myös menetelmä kestomagnetoidun sähkökoneen roottorin valmistamiseksi. Keksinnön kohteena on myös kestomagnetoitu sähkökone.

Keksinnön tausta

Kestomagneettimateriaalit kuten esimerkiksi neodyymi-rauta-boori (NeFeB) tai 10 samarium-koboltti (SmCo), joilla voidaan saavuttaa voimakas magneettivuontiheys 1...1,2 T, ovat tyypillisesti sangen hauraita. Erityisesti kestomagneettimateriaalien kyky sietää vetojännitystä on heikko. Näin ollen kestomagnetoidun sähkökoneen roottorissa olevat kestomagneetit joudutaan yleensä tukemaan sitkeämmästä materiaalista koostuvilla tukirakenteilla. Mainittu tuenta on erityisen tärkeä varsinkin 15 kestomagnetoiduissa suurnopeussähkökoneissa, joissa roottorin ulkopinnan ke-hänopeus voi olla jopa satoja metrejä sekunnissa.

Kuvio 1a esittää tunnetun tekniikan mukaista kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna. Kuvio 1b esittää kyseisen roottoriraken- • φ teen poikkileikkausta A-A. Roottorirakenteessa on akseli 101, jonka ulkopinnalla 20 on kestomagneetit 102-113. Akseli on edullisesti ferromagneettista terästä. Akselin • · 101 ulkopinnalla on magneettisesti johtamatonta materiaalia oleva holkki 115, jos-sa on läpireiät kestomagneetteja 102-113 varten. Kestomagneetteihin 102-113 • · : *·· merkityt nuolet kuvaavat kunkin kestomagneetin magnetoimissuuntaa. Hoikin 115 • · · ·...: ja kestomagneettien 102-113 päällä on tukipanta 114. Kuviossa 1a tukipanta 114 25 on esitetty halkileikattuna. Holkki 115 voidaan kiinnittää akseliin 101 esimerkiksi ruuveilla 116 ja/tai lämpölaajentumisilmiöön perustuvalla puristusliitoksella eli läm- • · .···. pökrymppauksella. Holkki 115 voi olla esimerkiksi muovia, alumiinia, titaania tai .·] jotakin muuta sopivaa magneettisesti johtamatonta materiaalia. Tässä asiakirjassa • · · '·*·* magneettisesti johtamattomaksi materiaaliksi kutsutaan materiaalia, joka ei ole ··· 30 ferromagneettista. Kuvioiden 1a ja 1b esittämässä roottorirakenteessa kukin kes- f·*. tomagneetti 102-113 on koottu useasta aksiaalisuunnassa peräkkäin olevasta pa- • · lasta. Tässä asiakirjassa aksiaalisuunta tarkoittaa roottorin pyörimisakselin 160 suuntaa. Kuvio 1c esittää halkileikkauskuvaa kuviossa 1a esitetyltä alueelta B. Halkileikkaustaso on kuvioihin 1a ja 1c merkitty x,y-taso. Kuvio 1c vastaa esimerk- 2 kitilannetta, jossa roottorirakenne pyörii pyörimisakselin 160 ympäri. Kestomag-neetteihin vaikuttaa keskipakovoima, joka aiheuttaa kestomagneettien painautumisen tukipantaa 114 vasten. Toisin sanoen tukipanta 114 kohdistaa kestomag-neetteihin radiaalisuuntaiset voimat, jotka pitävät kestomagneetit ympyräradalla. 5 Kestomagneettien ja tukipannan väliset voimat venyttävät tukipantaa. Kuviossa 1c tukipannan venyminen on voimakkaasti liioiteltu ilmiön havainnollistamiseksi. Kuvio 1c esittää, kuinka kestomagneetti 106 on painautuneena tukipantaa 114 vasten. Nuolen 130 osoittamaan kestomagneetin 106 alueeseen kohdistuu voimakas pintapaine. Mainittu voimakas pintapaine rasittaa haurasta kestomagneettimateri-10 aalia 106 ja saattaa jopa aiheuttaa murtumia. Myös tukipantaan 114 saattaa kohdistua haitallisen suuri pintapaine. Tilannetta voidaan jossain määrin parantaa pyöristämällä nuolen 130 osoittama kestomagneetin 106 särmä ja/tai valitsemalla tukipannan pituus siten, että tukipannan ja kestomagneettien päädyt ovat aksiaali-suunnassa mahdollisimman tarkasti toistensa kohdalla. Mainittujen asioiden ιοί 5 teuttamista hankaloittaa kestomagneettimateriaalin vaikea työstettävyys sekä tuki pannan mahdollinen liikkuminen kestomagneettien suhteen.

Eräs tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu on kiinnittää kestomagneetit 102-113 akseliin 101, jotta kestomagneettien painautuminen tukipantaa 114 vasten olisi vähäisempää. Mainittu kiinnittäminen tehdään yleensä liimaamalla. Suurnopeus-20 sähkökoneissa kyseinen ratkaisu ei kuitenkaan ole yleensä käyttökelpoinen, koska riittävän lujan kiinnityksen aikaansaaminen hauraiden kestomagneettinen 102-113 • · ja akselin 101 välille on sangen haastava tehtävä. Toisaalta, mikäli kestomagneet-];*·’ tien ja akselin välinen kiinnitys pystyisi kestämään keskipakovoiman aiheuttaman • 9 1rasituksen eli mainittu kiinnitys pystyisi pitämään kestomagneetit ympyräradalla, 25 kestomagneetteihin syntyisi sisäisiä vetojännityksiä. Tämä ei olisi edullista, koska : *·· useiden kestomagneettimateriaalien kyky sietää vetojännitystä on heikko.

• · · « · • ·

Keksinnön yhteenveto • · · : Keksinnön kohteena on kestomagnetoidun sähkökoneen, joka voi toimia sähkö- ··« moottorina tai sähkögeneraattorina, roottorirakenne. Keksinnön mukaisessa kes-30 tomagnetoidun sähkökoneen roottorirakenteessa, joka on esitetty patenttivaati- • · · I.. muksessa 1, on: • · * • · • · · ·:··· - akseli, • · · • · ’···’ - kestomagneetti, - tukipanta, joka ympäröi mainitun akselin ja mainitun kestomagneetin, ja 3 - suojapala, joka sijaitsee mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja joka on järjestetty mainitun kestomagneetin aksiaa-lisuuntaiseksi mekaaniseksi jatkeeksi ja jonka massakeskipiste sijaitsee etäisyyden päässä roottorirakenteen geometrisesta pyörimisakselista.

5 Keksinnön kohteena on myös menetelmä kestomagnetoidun sähkökoneen roottorin valmistamiseksi. Keksinnön mukaisessa menetelmässä, joka on esitetty patenttivaatimuksessa 11: - asennetaan suojapala siten, että mainittu suojapala tulee mainitussa roottorissa olevan kestomagneetin aksiaalisuuntaiseksi mekaaniseksi jatkeeksi ja 10 mainitun suojapalan massakeskipiste jää etäisyyden päähän roottorin geo metrisesta pyörimisakselista, ja - asennetaan tukipanta ympäröimään mainitun roottorin akseli, mainittu kestomagneetti ja mainittu suojapala, jolloin mainittu suojapala jää mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan väliin.

15 Keksinnön kohteena on myös kestomagnetoitu sähkökone, joka voi toimia sähkö-moottorina tai sähkögeneraattorina. Keksinnön mukaisessa kestomagnetoidussa sähkökoneessa, joka on esitetty patenttivaatimuksessa 10, on roottori, jossa on: - akseli, joka on laakeroitu mainitun sähkökoneen runkoon, • · : - kestomagneetti, • · · • · • · :..j* 20 - tukipanta, joka ympäröi mainitun akselin ja mainitun kestomagneetin, ja • · • · ··· - suojapala, joka sijaitsee mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja joka on järjestetty mainitun kestomagneetin aksiaa- ··· lisuuntaiseksi mekaaniseksi jatkeeksi ja jonka massakeskipiste sijaitsee etäisyyden päässä roottorin geometrisesta pyörimisakselista.

• » · m ··· 25 Keksinnön avulla saavutetaan se huomattava etu, että mainitun suojapalan avulla voidaan pienentää tukipannan ja kestomagneetin välisten voimien, jotka muodos- .···. tuvat roottorin pyöriessä, paikallisia maksimiarvoja ilman, että tarvitsee muotoilla • · kestomagneettia tai pyrkiä rakenteeseen, jossa tukipannan ja kestomagneetin päädyt ovat aksiaalisuunnassa mahdollisimman tarkasti toistensa kohdalla.

• · • · ♦ · · 30 Keksinnön erilaisille suoritusmuodoille on tunnusomaista se, mitä on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.

4

Kuvioiden lyhyt kuvaus

Seuraavassa selostetaan keksinnön suoritusmuotoja ja niiden etuja yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkeinä esitettyihin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuvioihin, joissa 5 kuviot 1a, 1b ja 1c esittävät tunnetun tekniikan mukaista kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna, kyseisen roottorirakenteen poikkileikkausta sekä kyseisen roottorirakenteen yksityiskohtaa, kuviot 2a ja 2b esittävät keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna sekä kyseisen root-10 torirakenteen yksityiskohtaa, kuviot 3a ja 3b esittävät keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna sekä kyseisen roottorirakenteen poikkileikkausta, kuvio 4 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoidun säh-15 kökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna, kuvio 5 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoitua sähkökonetta, kuvio 6 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetel-mää kestomagnetoidun sähkökoneen roottorin valmistamiseksi, ja • · • · • · · .’···. 20 kuviot 7a ja 7b esittävät keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagne- • · toidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna sekä kyseisen root-torirakenteen poikkileikkausta.

• · • · • · ·

Keksinnön suoritusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus • · • · · lii Kuviot 1a, 1b ja 1c on selostettu aiemmin tässä asiakirjassa tunnetun tekniikan • · ’···* 25 kuvaamisen yhteydessä.

• · • · · • · · kuvio 2a esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoidun • · *:* sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna. Kuvio 2b esittää halkileik- ♦ ♦ · : kauskuvaa kyseisen roottorirakenteen yksityiskohdasta. Roottorirakenteessa on *:·*: akseli 201, jonka ulkopinnalla on kestomagneetit 202-206. Akseli on edullisesti 30 ferromagneettista terästä. Akselin 201 ulkopinnalla on magneettisesti johtamatonta 5 materiaalia oleva holkki 215, jossa on läpireiät kestomagneetteja 202-206 varten. Hoikin 215 ja kestomagneettien 202-206 päällä on tukipanta 214. Kuviossa 2a tu-kipanta 214 on esitetty halkileikattuna. Holkki 215 voidaan kiinnittää akseliin 201 esimerkiksi ruuveilla ja/tai lämpölaajentumisilmiöön perustuvalla puristusliitoksella 5 eli lämpökrymppauksella. Holkki 215 voi olla esimerkiksi muovia, alumiinia, titaania tai jotakin muuta sopivaa magneettisesti johtamatonta materiaalia. Kestomagneettien 202-206 vieressä on suojapalat 220-229. Suojapalat sijaitsevat edullisesti siten, että suojapala toimii kestomagneetin aksiaalisuuntaisena mekaanisena jatkeena. Suojapaloja voidaan asentaa myös aksiaalisesti peräkkäin olevien kesto-10 magneettipalojen väliin. Kuvion 2a esittämässä rakenteessa suojapalat 220-229 sijaitsevat kestomagneettien 202-206 aksiaalisuuntaisina mekaanisina jatkeina kohti tukipannan 214 päätyjä 250 ja 251. Kukin kestomagneetti 202-206 koostuu viidestä aksiaalisuunnassa peräkkäin olevasta palasta.

Kuvio 2b esittää halkileikkauskuvaa kuviossa 2a esitetyn suojapalan 220 läheisyy-15 destä. Halkileikkaustaso on kuvioihin 2a ja 2b merkitty x,y-taso. Kuvio 2b vastaa esimerkkitilannetta, jossa roottorirakenne pyörii pyörimisakselin 260 ympäri. Kes-tomagneetteihin ja suojapaloihin vaikuttaa keskipakovoima, joka aiheuttaa kesto-magneettien ja suojapalojen painautumisen tukipantaa 214 vasten. Toisin sanoen tukipanta 214 kohdistaa kestomagneetteihin ja suojapaloihin radiaalisuuntaiset 20 voimat, jotka pitävät kestomagneetit ja suojapalat ympyräradalla. Kestomagneettien ja suojapalojen sekä tukipannan väliset voimat venyttävät tukipantaa. Kuvios-sa 2b tukipannan venyminen on voimakkaasti liioiteltu ilmiön havainnollistamisek- • · · si.

• · • · • · · [···. Kuvio 2b esittää, kuinka suojapala 220 ja kestomagneetti 202 ovat painautuneena • · 25 tukipantaa 214 vasten. Nuolen 230 osoittamaan suojapalan 220 särmään kohdis- *.,[* tuu voimakas pintapaine, koska akselin 201 ympärillä oleva holkki 215 ei kohdista • · *···* tukipannan sisäpintaan yhtä suurta painetta kuin suojapalat ja kestomagneetit.

Suojapala 220 pienentää pintapainetta, jonka tukipanta 214 kohdistaa nuolen 231 • · :.:.Σ osoittamaan kestomagneetin 202 särmään. Suojapalojen materiaalin tiheys 30 (kg/m3) on edullisesti alueella 0.3 ... 1.3 kertaa kestomagneettien materiaalin tihe- ys. Suojapalojen materiaalin sitkeys on edullisesti suurempi kuin kestomagneettien • ♦ · materiaalin sitkeys. Suojapalat voivat olla esimerkiksi alumiinia, titaania, ruostuma- • « T tonta terästä, messinkiä, pronssia tai kuparia.

• · · • · ♦ • · • «

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa roottorirakenteessa tukipanta 214 • · 35 on hiilikuitua, jonka kuidut ovat oleellisesti tangentiaalisuuntaisia. Tässä asiakirjassa tangentiaalisella suunnalla tarkoitetaan pyörimisliikkeen liikeradan suuntaa.

6

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa roottorirakenteessa tukipanta 214 on titaania.

Kuviossa 2a esitetty roottorirakenne on nelinapainen, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että kuviossa 2a esitettyä rakenneperiaatetta voidaan soveltaa myös 5 roottorirakenteisiin, joissa napojen lukumäärä on kaksi taikka enemmän kuin neljä.

Kuvio 3a esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna. Kuvio 3b esittää kyseisen roottorirakenteen poikkileikkausta A-A. Roottorirakenteessa on akseli 301, jonka ulkopinnalla on kestomagneetit 302 ja 303. Akseli on edullisesti ferromagneettista 10 terästä. Kestomagneetteihin 302 ja 303 merkityt nuolet kuvaavat kunkin kesto-magneetin magnetoimissuuntaa. Kestomagneetit 302 ja 303 sijaitsevat mainitun akselin 301 ulkopinnalla olevissa syvennyksissä. Akselin 301 ja kestomagneettien 302 ja 303 ympärillä on tukipanta 314. Kuviossa 3a tukipanta 314 on esitetty halki-leikattuna. Roottorirakenteessa on suojapalat, jotka sijaitsevat mainitun akselin 15 ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja jotka on järjestetty kesto-magneettien aksiaalisuuntaisiksi mekaanisiksi jatkeiksi. Suojapalat 320 ja 321 ovat kestomagneetin 302 aksiaalisuuntaisia mekaanisia jatkeita.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa roottorirakenteessa kestomagneettien 302 ja 303 tangentiaalisuuntaan osoittavien pintojen vieressä on magneetti-20 sesti johtamatonta materiaalia olevat kappaleet 305, 306, 307 ja 308. Magneetti- • · sesti johtamatonta materiaalia olevat kappaleet 305, 306, 307 ja 308 voivat olla esimerkiksi muovia, alumiinia, titaania tai jotakin muuta sopivaa ei- • · ferromagneettista materiaalia.

• · • · ··· ·“· Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa roottorirakenteessa kullakin kesto- • · · .···. 25 magneetilla 302 ja 303 on radiaalisuuntainen liikkumavara 330 ja 331 tukipannan 314 ja akselin 301 välissä. Kuvion 3b esittämässä tilanteessa kestomagneetit 302 ja 303 voivat liikkua kuvapinnan 3b tasossa pyörimisakselista 360 poispäin. Kuvi- *;,1 ossa 3b esitetyssä tilanteessa kestomagneettien ja tukipannan 314 välissä olevat • · ’·;·* tilat 330 ja 331 mahdollistavat kestomagneettien 302 ja 303 liikkumavarat. Riippu- : V: 30 en kestomagneettien 302 ja 303 asemasta mainitussa radiaalisuuntaisessa liikku- mavarassa mainitun radiaalisuuntaisen liikkumavaran mahdollistavat tilat voivat • · · olla joko kokonaan tai osittain myös akselin 301 ulkopinnan ja kestomagneettien • · · • \ 302 ja 303 välissä. Kuten kuviosta 3b nähdään, kestomagneettien 302 ja 303 ja tukipannan 314 keskinäinen sovitus ei ole mekaanisesti tiukka, joten tukipanta 35 voidaan työntää pyörimisakselin 332 suuntaisella liikkeellä paikalleen ilman, että 7 tukipanta joutuu asentamisen aikana koskettamaan kestomagneetteja, jotka voivat olla haurasta materiaalia.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa roottorirakenteessa tiloissa 330 ja 331, jotka mahdollistavat kestomagneettien 302 ja 303 radiaalisuuntaiset liikkuma-5 varat, on ilmaa. Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisessa roottorirakenteessa tiloissa 330 ja 331, jotka mahdollistavat kestomagneettien 302 ja 303 radiaalisuuntaiset liikkumavarat, on elastista materiaalia, joka voi olla esimerkiksi silikonia.

Kuvioissa 3a ja 3b esitetty roottorirakenne on kaksinapainen, mutta alan ammatti-io miehelle on selvää, että kuvioissa 3a ja 3b esitettyä rakenneperiaatetta voidaan soveltaa myös roottorirakenteisiin, joissa napojen lukumäärä on enemmän kuin kaksi.

Kuvio 4 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna. Roottorirakenteessa on kaksi 15 aksiaalisuunnassa peräkkäin olevaa osa-aluetta 471 ja 472, joissa kussakin on: - kestomagneetit (kuten kestomagneetti 402), - tukipanta, joka ympäröi akselin 401 ja mainitut kestomagneetit, ja ....; - suojapalat (kuten suojapala 420), jotka sijaitsevat mainitun akselin ulkopin- • · nan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja jotka on järjestetty kesto-20 magneettien aksiaalisuuntaisiksi mekaanisiksi jatkeiksi.

• · » · ·

Kuviossa 4 esitetty rakenne on edullinen erityisesti silloin, kun holkeilla 415 ja "... 415a ja/tai tukipannoilla 414 ja 414a on erilainen lämpölaajentumiskerroin kuin .···. akselilla 401. Kuviossa 4 esitetyllä rakenteella voidaan pienentää lämpötilojen vaihtelun aiheuttamia aksiaalisuuntaisia mekaanisia jännityksiä. Kuviossa 4 tuki-25 pannat 414 ja 414a on esitetty halkileikattuina ja kestomagneetit sekä suojapalat on esitetty mustina pintoina.

• · • · • · · ,v. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa kestomagnetoidun sähkökoneen • · · l.l' roottorirakenteessa on enemmän kuin kaksi aksiaalisuunnassa peräkkäin olevaa • · *" osa-aluetta, joissa kussakin on kestomagneetit, tukipanta ja suojapalat.

M · • · · • · • « 30 kuvio 5 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoitua sähkökonetta. Sähkökoneessa on runko 581, johon on kiinnitetty staattorisydän 582.

8

Staattorisydämessä olevissa urissa on staattorikäämitys 583. Sähkökoneen roottorissa 584 on: - akseli 501, joka on laakeroitu sähkökoneen runkoon 581, - kestomagneetit (kuten kestomagneetit 502 ja 503), 5 - tukipanta 514, joka ympäröi mainitun akselin ja mainitut kestomagneetit, ja - suojapalat (kuten suojapalat 520 ja 521), jotka sijaitsevat mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja jotka on järjestetty kestomagneettien aksiaalisuuntaisiksi mekaanisiksi jatkeiksi.

Tukipanta 514, runko 581, staattorisydän 582, staattorikäämitys 583 ja laakerit 585 10 ja 586 on esitetty kuviossa 5 halkileikattuina.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa sähkökoneessa ainakin toinen laakereista 585 ja 586 on aktiivimagneettilaakeri (engl. active magnetic bearing).

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa sähkökoneessa molemmat laakerit 585 ja 586 ovat aktiivimagneettilaakereita.

15 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa sähkökoneessa ainakin toinen laakereista 585 ja 586 on kaasulaakeri.

• · . Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa sähkökoneessa ainakin toinen laa- • i « • « · .Γ* kereista 585 ja 586 on vierintälaakeri, joka voi olla esimerkiksi kuula- tai rullalaake- • · * * * • ri.

• · · • · • · • · · 20 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa sähkökoneessa ainakin toinen laa- ;*·*; kereista 585 ja 586 on liukulaakeri, joka voi olla esimerkiksi keinusegmenttilaakeri.

• · ·

Kuvio 6 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetel- • · *.v mää kestomagnetoidun sähkökoneen roottorin valmistamiseksi. Vaiheessa 601 • · · asennetaan suojapala siten, että mainittu suojapala tulee mainitussa roottorissa 25 olevan kestomagneetin aksiaalisuuntaiseksi mekaaniseksi jatkeeksi. Vaiheessa .···. 602 asennetaan tukipanta ympäröimään mainitun roottorin akseli, mainittu kesto- • · j·] magneetti ja mainittu suojapala, jolloin mainittu suojapala jää mainitun akselin ul- : V kopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan väliin. Tukipanta voidaan asentaa esi- merkiksi työntämällä se aksiaalisuuntaisella liikkeellä ympäröimään mainittu akseli, 30 kestomagneetti ja suojapala.

9

Kuvio 7a esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakennetta sivulta päin katsottuna. Kuvio 7b esittää kyseisen roottorirakenteen poikkileikkausta A-A. Roottorirakenteessa on akseli 701, jota ympäröi putkimainen kestomagneetti 702. Akseli on edullisesti ferromagneettista 5 terästä. Akselia 701 ja kestomagneettia 702 ympäröi tukipanta 714. Roottorirakenteessa on suojapalat 720-725, jotka sijaitsevat mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja jotka on järjestetty kestomagneetin aksiaa-lisuuntaisiksi mekaanisiksi jatkeiksi. Kuviossa 7b on esitetty neljä suojapalaa 720-723. On myös mahdollista käyttää yhtä renkaanmuotoista suojapalaa suojapalojen 10 720-723 asemesta. Renkaanmuotoisen suojapalan on kuitenkin edullista olla elas- tisempaa materiaalia kuin kestomagneetti 702. Kuviossa 7a kestomagneetti 702, tukipanta 714 ja suojapalat 720, 722, 724 ja 725 on esitetty halkileikattuna. Roottorirakenteessa on tukikaulukset 771 ja 772, jotka on järjestetty tukemaan kesto-magneettia 702, tukipantaa 714, ja suojapaloja 720-725 aksiaalisuunnassa. Maini-15 tut tukikaulukset 771 ja 772 voidaan kiinnittää akseliin 701 esimerkiksi ruuveilla ja/tai lämpölaajentumisilmiöön perustuvalla puristusliitoksella eli lämpökrymppauk-sella.

Kuten alan ammattilaiselle on ilmeistä, keksintö ja sen suoritusmuodot eivät rajoitu edellä kuvattuihin suoritusmuotoesimerkkeihin vaan keksintöä ja sen suoritusmuo-20 toja voidaan muunnella itsenäisen patenttivaatimuksen puitteissa. Patenttivaatimusten sisältämät tunnuspiirteiden olemassa oloa kuvaavat ilmaukset, esimerkiksi * * ’’roottorirakenteessa on akseli”, ovat avoimia siten, että tunnuspiirteiden esittämi- nen ei poissulje sellaisten muiden tunnuspiirteiden, joita ei ole esitetty itsenäisissä • · • ’·· patenttivaatimuksissa, olemassa oloa.

• · · t · # · ··· ·· • · • · · • · · * · • · • · · • · • · · • · · • · ··· • * • · • · · • » i * « • · · • · • · · • · • m • · · • · · • · · • t • · « ·

Claims

1. Kestomagnetoidun sähkökoneen roottorirakenne, jossa on: - akseli (201, 301,401, 701), - kestomagneetti (202-206, 302, 303, 402, 702), 5. tukipanta (214, 314, 412, 414a, 714), joka ympäröi mainitun akselin ja mai nitun kestomagneetin, ja - suojapala (220-229, 320, 321, 420, 720-725), joka sijaitsee mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja joka on järjestetty mainitun kestomagneetin aksiaalisuuntaiseksi mekaaniseksi jatkeeksi, 10 tunnettu siitä, että mainitun suojapalan massakeskipiste sijaitsee etäisyyden päässä roottorirakenteen geometrisesta pyörimisakselista (260, 460).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottorirakenne, tunnettu siitä, että mainittu kestomagneetti (302, 303) sijaitsee mainitun akselin (301) ulkopinnalla olevassa syvennyksessä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen roottorirakenne, tunnettu siitä, että maini tun kestomagneetin (302, 303) tangentiaalisuuntaan osoittavan pinnan vieressä on ·:··· magneettisesti johtamatonta materiaalia oleva kappale (305, 306, 307, 308). • t ·

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottorirakenne, tunnettu siitä, mainitun • · akselin ulkopinnalla on magneettisesti johtamatonta materiaalia oleva holkki (215, 20 415, 415a), jossa on läpireikä mainittua kestomagneettia varten ja joka on järjes- ·· : *·· tetty tukemaan mainittu tukipanta (214, 414, 414a) mainitun akselin suhteen. · · • · • ·

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 tai 3 tai 4 mukainen roottorirakenne, tunnettu tV> siitä, että mainitulla kestomagneetilla (302, 303) on radiaalisuuntainen liikkumava- ra (330, 331) mainitun tukipannan (314) ja mainitun akselin (301) välissä. • · • · • · · ,v. 25

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen roottorirakenne, tunnettu siitä, että maini- • · · 1.1' tun liikkumavaran mahdollistavassa tilassa (330, 331) on elastista materiaalia. • · ···

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottorirakenne, tunnettu siitä, että rootto- • · rirakenteessa on ainakin kaksi aksiaalisuunnassa peräkkäin olevaa osa-aluetta • · (471,472), joissa kussakin on: - kestomagneetti, - tukipanta, joka ympäröi mainitun akselin ja mainitun kestomagneetin, ja - suojapala, joka sijaitsee mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja joka on järjestetty mainitun kestomagneetin aksiaa- 5 lisuuntaisiksi mekaaniseksi jatkeeksi.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottorirakenne, tunnettu siitä, että mainittu tukipanta on hiilikuitua, jonka kuidut ovat oleellisesti tangentiaalisesti suunnistettuja.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen roottorirakenne, tunnettu siitä, että mainit-10 tu tukipanta on titaania.

10. Kestomagnetoitu sähkökone, jonka roottorissa (584) on: - akseli (501), joka on laakeroitu sähkökoneen runkoon (581), - kestomagneetti (502, 503), - tukipanta (514), joka ympäröi mainitun akselin ja mainitun kestomagneetin, 15 ja . - suojapala (520, 521), joka sijaitsee mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan välissä ja joka on järjestetty mainitun kestomagnee- • · · ]y·* tin aksiaalisuuntaiseksi mekaaniseksi jatkeeksi, • · • ·· tunnettu siitä, että mainitun suojapalan massakeskipiste sijaitsee etäisyyden *·· 20 päässä roottorin geometrisesta pyörimisakselista. ··· e

· *···’ 11. Menetelmä kestomagnetoidun sähkökoneen roottorin valmistamiseksi, tun nettu siitä, että menetelmässä: • · • · · • · · • · .···. - asennetaan (601) suojapala siten, että mainittu suojapala tulee mainitussa roottorissa olevan kestomagneetin aksiaalisuuntaiseksi mekaaniseksi jät- • · * *·|·* 25 keeksi ja mainitun suojapalan massakeskipiste jää etäisyyden päähän root- torin geometrisesta pyörimisakselista, ja ·· · • · · * \ - asennetaan (602) tukipanta ympäröimään mainitun roottorin akseli, mainittu kestomagneetti ja mainittu suojapala, jolloin mainittu suojapala jää mainitun akselin ulkopinnan ja mainitun tukipannan sisäpinnan väliin.