JP2005502296A - ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのモジュラーシステム - Google Patents
ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのモジュラーシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005502296A JP2005502296A JP2003525968A JP2003525968A JP2005502296A JP 2005502296 A JP2005502296 A JP 2005502296A JP 2003525968 A JP2003525968 A JP 2003525968A JP 2003525968 A JP2003525968 A JP 2003525968A JP 2005502296 A JP2005502296 A JP 2005502296A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- module
- rotary shaft
- conical region
- magnetic bearing
- motor module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/047—Details of housings; Mounting of active magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0459—Details of the magnetic circuit
- F16C32/0468—Details of the magnetic circuit of moving parts of the magnetic circuit, e.g. of the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
- F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/42—Pumps with cylinders or pistons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Abstract
【解決手段】ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのシステムは、各端部に正面の環状ベアリング面120を有し、円錐形領域130を規定した中央ロータリーシャフト110を備えたモーターモジュール100と、一端部に正面の環状ベアリング面220を有し、円錐形領域230を規定し、正面の環状ベアリング面220は、モーターモジュール100の一方の正面の環状ベアリング面120と共同するロータリーシャフト210を備えた第1の磁気ベアリングモジュール200と、一端部に正面の環状ベアリング面320を有し、円錐形領域330を規定し、正面の環状ベアリング面320は、モーターモジュール100の他方の正面の環状ベアリング面120と共同するロータリーシャフト310を備えた第2の磁気ベアリングモジュール300とを有する。前記モーターモジュールと前記第1並びに第2磁気ベアリングモジュールとは、前記円錐形領域の共同で互いに中心合せされ、タイロッド400による接触圧力によってしっかりと組み立てられる。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのモジュラーシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、多くの効果を有している。全体的に電気で回転する機械の均一性は、油もしくはガスの存在によって生じる危険を排除する。このような機械は、クリーンであり、環境を汚染しない。また、このような形式の機械の信頼性、効率、並びに出力は、互いに相対的に動いている構成要素間での接触がないことと、流体がないことと、磁気ベアリングの非常に少ないエネルギー損失とによって改良されている。
【0003】
電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、図6に示されたような形式のロータリーシャフトと、支持かつ駆動システム600とを使用しており、このシステム600は、電気モーターに関連したローター部分610を有している一体的なロータリーシャフト611と、磁気ベアリングに関連したローター部分620並びに630とを有している。簡素化のために、図6は、電気モーターの固定されたステーターの部品と磁気ベアリングとを示していない。
【0004】
このような電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、空気圧縮と、空気またはフレオンのサイクル冷凍と、ヒートポンプと、ガスの膨張によるエネルギー回復とにおいて使用されている。
【0005】
上記を適用した状況では、機械の出力を最大にするように、機械を最適化することは重要である。この最適化は、このようなモーターシステムだけではなく、モーターと1つ以上の磁気ベアリングとを有するシステム全体も考慮しなくてはならない。また、通気損失、ベアリングの磁気損失、冷却手法等をも考慮する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の全てのパラメーターを考慮して、一般的に、各要件に対して特定のデザインが作られると、非常に費用が増える。
【0007】
従って、特に、シャフトが、モーター並びに磁気ベアリングに共通していると、一体的なシャフト611の製造は難しくまた費用がかかる。また、ロータリーシャフト611のデザインは、モーターが誘導モーターであるか、同期永久磁石モーターであるかに応じて異なる。更に、ロータリーシャフト611の両端部626は、各適用によって異なり得る。これは、この適用の一機能であるこれら端部に装着されるホイール等のためである。これらの一端部を変更するためには、この一体的なシャフトの全体を交換する必要がある。
【0008】
同じ理由により、一体的なシャフト611のメンテナンスと修理とは、ツールと時間との点から複雑で費用がかかる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述の欠点を克服するために、本発明は、非常に容易な組み立て並びに分解を可能にするような、支持並びに回転システムのためのモジュラーデザインのロータリーシャフトを採用することを提案している。修理を必要とするただ1つのモジュールのみを、一体的なシャフトにかかる費用よりも非常に安い費用で取り替えることが可能である。
【0010】
本発明のもう1つの目的は、モジュラーシャフトの動作が、一体的なシャフトと同じになるように、モジュール間の高品質の適合を達成することである。
【0011】
上述の目的は、本発明に従えば、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるための以下のシステムによって達成される。このシステムは、
各端部に第1の正面の環状ベアリング面を有し、また、第1の円錐形領域を規定している中央ロータリーシャフトを備えたモーターモジュールと、
一端部に第2の正面の環状ベアリング面を有し、また、第2の円錐形領域を規定している第1のロータリーシャフトを備え、この第2の正面の環状ベアリング面は、前記モーターモジュールの第1の正面の環状ベアリング面の1つと共同するように適用された第1の磁気ベアリングモジュールと、
一端部に第3の正面の環状ベアリング面を有し、また、第3の円錐形領域を規定している第2のロータリーシャフトを備え、この第3の正面の環状ベアリング面は、前記モーターモジュールの他の第1の正面の環状ベアリング面と共同するように適用された第2の磁気ベアリングモジュールとを有している。また、前記モーターモジュールと、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとは、前記第2並びに第3の円錐形領域と前記第1の円錐形領域とが、共同することによって互いに中心合せされ、また、これらモジュールは、最初に、前記第1の正面の環状ベアリング面との間の、そして次に、第2並びに第3の正面の環状ベアリング面との間の接触圧力によってしっかりと組み立てられている。この接触圧力は、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールにねじ込まれ、前記モーターモジュールの軸方向にアラインメントされた第1、第2、並びに第3のボアと、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとを貫通するようなねじ付き端部を有したタイロッドによって、加えられていることを特徴としている。
【0012】
前記モーターモジュールの前記第1、第2、並びに第3の正面の環状ベアリング面と、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとは、中央ロータリーシャフトの回転軸に対して効果的には垂直である。
【0013】
ある特別の実施形態では、前記第1の円錐形領域は、凹状であり、凸状である第2並びに第3の円錐形領域と、クランピングされるように互いに係合されている。
【0014】
他の特別の実施形態では、少なくとも1つの第1の円錐形領域は、凸状であり、凹状である第2並びに第3の円錐形領域と、クランピングされるように互いに係合されている。
【0015】
第1の特別の実施形態では、前記第1の円錐形領域、第2の円錐形領域、並びに/または第3の円錐形領域は、標準的に一体的な円錐体である。
【0016】
第2の特別の実施形態では、第1の円錐形領域、第2の円錐形領域、並びに/または第3の円錐形領域は、標準的な分割された円錐体である。
【0017】
前記第1、第2、並びに第3の円錐形領域は、約5°ないし約20°の円錐角を有することができる。
【0018】
前記第1の磁気ベアリングモジュールの第1のロータリーシャフトの一端部にあるボアの部分、または、前記第2の磁気ベアリングモジュールの第2のロータリーシャフトの一端部にあるボアの部分は、タイロッドを受けるためにねじが形成される。また、当該のロータリーシャフトの他の端部は、ホイールのような機能的な部材を固定するための手段を収容するように適用された自由端部である。
【0019】
少なくとも一端部では、前記モーターモジュールの中央ロータリーシャフトは、このモーターモジュールと、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとを組み立てるためのツールを位置付けるための周溝を有している。
【0020】
前記タイロッドは、各々の端部に、モーターモジュールと、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとを組み立てるためのツール受けるように適用されたねじを有している。
【0021】
本発明は、また、支持並びに回転システムのための磁気ベアリングモジュールを提供しており、この磁気ベアリングモジュールは、軸方向のボアと、少なくとも一端部で正面の環状ベアリング面とを有する、ロータリーシャフトを備えていることを特徴としている。このシャフトは、円錐形の領域を規定しており、磁気ベアリングモジュールのロータリーシャフトのボアにねじ込まれたタイロッドによって、もう一方のロータリーシャフトの補足的な端部にしっかりと組み立てられるように適用されている。
【0022】
本発明は、更に、支持並びに回転システムのためのモーターモジュールを提供しており、このモーターモジュールは、軸方向のボアと、各端部の正面の環状ベアリング面とを有し、また、この軸方向のボアの円錐形の領域を規定し、少なくともロータリーシャフトの一端部に周溝を備えたロータリーシャフトを有していることを特徴としている。
【0023】
本発明の特定の態様によると、ロータリーシャフトを支持並びに回転するためのシステムを組み立てる方法は、以下の工程を有することを特徴としている。
【0024】
a) 第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールに対して、タイロッドが貫通するようなモーターモジュールを、このモーターモジュールの端部の補足的な円錐形領域と、これら第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールの各々の一端部との補助によって、中心合せする。
【0025】
b) 円錐形のクランピングを生じさせ、また、前記モーターモジュールの一端部の環状ベアリング面と、前記タイロッドの他端部と共同する前記第1の磁気ベアリングモジュールの一端部とが接するように、このモーターモジュールを動けなくし、このタイロッドの第1の端部に、このモーターモジュールの軸00’の方向に、外からの牽引力を加える。
【0026】
c) 前記第2のモジュールの円錐形領域と、前記モーターモジュールの円錐形領域とが接するように、前記外からの牽引力を維持し、前記第2の、クランプされていない磁気ベアリングモジュールを、前記タイロッドの第1の端部にねじ込む。
【0027】
d) 前記モーターモジュールと、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとが、前記タイロッドによって作られた軸方向のテンションが加えられたことによる、環状ベアリング面の間の接触圧力、によってしっかりと組み合わされるように、前記外からの牽引力を排除する。
【0028】
本発明は、以下の説明的であり制限的でない例を挙げることによって示された説明を読むことによって、また、添付の図面を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
これら図面、特に、図1が参照される。図1は、本発明のシステムの完全に組み立てられたローター部分の一例を示しており、このシステムは、支持並びに回転軸00’を中心として回転するためのシステムであり、ローターは、モジュラーロータリーシャフトを有している。このローターは、モーターモジュール100と、第1の磁気ベアリングモジュール200と、第2の磁気ベアリングモジュール300とを更に有している。
【0030】
このモーターモジュール100の長さ並びに直径は、標準的なモジュールの一群の長さ並びに直径から、適用に対する特定の要求の関数として選択される。このモーターモジュール100は、軸方向のボア140と、各端部に第1の正面の環状ベアリング面120とを有し、第1の円錐形領域130を規定しているロータリーシャフト110を有している。
【0031】
前記2つの磁気ベアリングモジュール200、300は、同一もしくは異なり得る。各モジュールの長さと直径とは、前記モーターモジュール100の大きさと、システムの動力と、ホイールまたは他の機能的な部材のサイズと、適用に対する特定の要求の関数として規定される。これら磁気ベアリングモジュール200、300は、標準的なモジュールの一群から選ばれる。
【0032】
前記第1の磁気ベアリングモジュール200は、ボア240と、一端に第2の正面の環状ベアリング面220とを有し、このモーターモジュール100の第1の正面の環状ベアリング面120の1つと共同するように適用された、第2の環状の円錐形領域230を規定している第1のロータリーシャフト210を有している。
【0033】
上記と全く同じ様に、前記第2の磁気ベアリングモジュール300は、ボア340と、一端に第3の正面の環状ベアリング面320とを有し、このモーターモジュール100の第1の正面の環状ベアリング面120の1つと共同するように適用された、第3の環状の円錐形領域330を規定している第2のロータリーシャフト310を有している。
【0034】
このモーターモジュール100と、前記第2並びに第3の磁気ベアリングモジュール200、300とは、第1の円錐形領域130と、第2並びに第3の円錐形領域230、330と共同することによって、互いに中心合せされている。
【0035】
図1には、凹状の円錐形領域130と、凸状の円錐形領域230、330とを示している。しかし、これら凸部と凹部とは、円錐形領域230、330が、円錐形領域130に対して補足的であれば、交換可能である。これら2つの円錐形領域130は、異なった凹状形を有することが可能で、この場合、これら2つの円錐形領域130に対して補足的な円錐形領域230、330は、異なった凹形状を有する。
【0036】
これら円錐形領域130、230、330、特に凸状の円錐形領域は、標準的に一体的なまたは分割された円錐体の形状をとり得る。分割された円錐体は、モジュール間のより優れた適合を提供する。
【0037】
概して、円錐形領域130、230、330のテーパーは、いかなる形態のものでも良いが、好ましくは、一連の標準的なテーパーに属している。これら円錐形の円錐角は、好ましくは約5°ないし約20°である。例えば、11°のオーダであり得る。(1対5のテーパー)前記モジュール100、200、300は、システムの正しい動作にとって充分な均衡を与えている円錐形領域130、230、330によって、互いに中心合せされる。しかし、前記磁気ベアリングモジュール200、300は、おおよそ50マイクロメーターまでの高い不均衡性を問題がなく許容することができる。
【0038】
このモーターモジュール100と、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール200、300とは、軸方向のテンションを加えることによって得られる前記環状ベアリング面120、220、320間の接触圧力で、しっかりと組み立てられている。この接触圧力は、スピード、温度、または動作状態に関わらず、これら3つのモジュール100、200、300間の、永久的な対向面接触を保証しているピンまたはタイロッド400により果たされる。このタイロッド400は、このモーターモジュール100の前記ボア140を貫通し、また、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール200、300のボア240、340のねじ部250、350の中へねじ込まれるねじ付き端部410を有している。
【0039】
モジュール100、200、300の前記環状ベアリング面120、220、320は、補足的であり、湾曲しているか平坦であり得る。しかし、これらの面は、好ましくは機械加工によって平坦にされ、回転軸00’に対して垂直である。これらベアリング面120、220、320間の接触圧力は、モジュール100、200、300間の剛性の連続性を確実にしている。かくして、ロータリーシャフトの動力は、一体式のシャフトの動力と同じに維持され、この動力が、ロータリーシャフトの重さを減少させるので、モジュール100、200、300の中を通る軸方向の前記ボア140、240、340によって、改善される。
【0040】
更に、前記モジュラーデザインは、前記磁気ベアリング200、300の回転シャフト210、310の2つの自由端部、即ち、前記モーターモジュール100に接続されていない端部、を避けるものでは全くない。かくして、これら端部は、適用の特定な要求に適用された磁気ベアリング、ホイール、または他の機能的なユニットに一般的に関連されたバックアップベアリングのレース270、370に加えて、収容可能である。磁気ベアリング200、300の回転シャフト210、310の他端部は、前記タイロッド400を受けるようにねじが形成された前記ボア240、340の部分250、350を有し、また、このモーターモジュール100の前記ロータリーシャフト110に完全に取着されている。
【0041】
図1に例示された特別なシステムでは、前記ベアリング面は、回転軸00’に対して垂直であり、前記第1の円錐形領域130は、凹状であり、前記第2並びに第3の円錐形領域230、330は、凸状である。また、テーパーは、1対5である。
【0042】
図2が参照されると、この図には、前記モジュール100、200、300を組み立てる第1の工程が示されている。まず第1に、前記タイロッド400は、このモーターモジュール100のロータリーシャフト110の前記ボア140の中に滑り込まされる。次に、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール200、300は、このモーターモジュール100の端部に装着される。これは、これら磁気ベアリングモジュール200、300の凸状の円錐形領域230、330が、同時に、このモーターモジュール100の凹状の円錐形領域130と共同するように、また、このタイロッド400のねじ付き端部410が、これら磁気ベアリングモジュール200、300のねじ部250、350と共同するように、なされる。この段階では、この凸状の円錐形領域230、330は、環状のベアリング面120、220、320が接触することなく、凹状の円錐形領域130に係合される。このような係合は、優れた中心合せと、結果的には優れた均衡(例えば、2.5の均衡品質ファクター)と、円錐形のクランピングが、このタイロッド400によって作られたテンションによって、連続して加えられるとき、前記モジュール100、200、300間の対向するベアリングの優れた係合とを保証する。
【0043】
前記円錐形領域130が、凸状であり、前記円錐形領域230、330が凹状であるとき、これらモジュールを組み立て、また、適合させる原理は、上述したものと同様である。
【0044】
前記凸状の円錐体230、330が、分割された円錐体であるとき、これら円錐体は、高速機械加工スピンドルで使用されるような、ツールキャリアーを装着するのと同様に、装着される。
【0045】
図3に示されるように、ツール500が、前記システムの一端部、例えば、第2の磁気ベアリングモジュール300を有する端部、に装着される。
【0046】
前記モーターモジュール100のロータリーシャフト110は、少なくとも一端部に、また、好ましくは各端部に、このツール500を位置付けるために周溝150を有している。また、前記タイロッド400は、各端部に、このツール500を受けるように適用された内ねじ420を有している。
【0047】
このツール500のクランプ、即ちチャック510は、第2の磁気ベアリングモジュール300近くの、前記モーターモジュール100の端部の周溝150に、フック留めもしくは位置付けられている。明らかに、このツール500は、もし2つの周溝150があれば、両端部に配置され得る。
【0048】
このツール500のロッド520は、前記第2の磁気ベアリングモジュール300に係合された、前記タイロッド400の前記ねじ420にねじ込まれる。前記タイロッド400は、前記第1の磁気ベアリングモジュール200にねじ込まれた後、このツール500は、油圧手段550を使用して、このタイロッド400に牽引力を働かせる。このタイロッド400は、円錐形のクランピング効果をもたらすために、また、前記第1の磁気ベアリングモジュール200と前記モーターモジュール100との間のベアリング面120、220、即ち、このツール500と対向した端部にあるベアリング面、を接触させるために、引っ張られる。
【0049】
図4は、このツール500が依然として所定の位置にあるとき、前記第2の磁気ベアリングモジュール300が、どのようにして、前記タイロッド400に手動、もしくは他のいずれかの手段によって、前記第2の磁気ベアリングモジュール300と前記モーターモジュール100との間の、円錐形領域130と330とが接触されるまでねじ込まれるのかを示している。そして最後に、このツール500によって作られたテンションが、解除されて、このツール500を取り外したとき、このタイロッド400は、依然としてテンションを受けたままの状態であり、図1に示されたように、前記モーターモジュール100に、前記2つの磁気ベアリングモジュール200、300の円錐形のクランピングを与える。
【0050】
また、これらモジュール100、200、300に関連された前記ステーターは、モジュラー様式で組み立てられる。
【0051】
明らかに、前記システムは、この組み立て工程を逆の順序で実行することで分解できる。かくして、いかなる標準的なモーターモジュール100も、標準的な磁気ベアリングモジュール200、300に装着されたり、取り外しされたりできる。
【0052】
図5は、一例として、モジュラーロータリーシャフトを支持並びに回転させるための、本発明のシステムを備えたモジュラー空気圧縮機を示している。
【0053】
この空気圧縮機のモジュラーローター部分は、図1ないし4、特に、穴の空いたロータリーシャフト110と、各々が穴の空いたロータリーシャフト210、310を有した磁気ベアリングモジュール200、300を備えたモーターモジュール100とを参照して説明されたローター部分と全く同様であり得る。また、タイロッド400は、前記中央のモーターモジュール100に対する端部に、これら磁気ベアリングモジュール200、300を支持している。正面ベアリング面と、これらモジュール100、200、300の補足的な円錐形領域との共同は、図1ないし4を参照して説明されたものと全く同じである。かくして、図5を参照した再度の説明は省略する。
【0054】
図5は、片持ち式で装着されたホイール40を示しており、このホイールのシャフト41は、タイロッド400の一端部を受けるようなねじ部とは反対側の第1の磁気ベアリングモジュール200の端部でボア240に係合されている。
【0055】
前記モーターモジュール100は、モーターのローターを構成しており、磁化巻線1120と、フレーム1130に装着された積層コア1110とを有するステーター1100と共同する。
【0056】
磁気ベアリングモジュール200並びに300と共同する磁気ベアリングステーター1200並びに1300は、取り外し可能であり、また、一般的には、ナットとボルトとのような接続手段によって前記フレーム1130に装着され得る。
【0057】
ベアリングのローター部分を構成しているこれら磁気ベアリングモジュール200並びに300は、ラジアル磁気ベアリングのための積層コア280、380と、関連されたセンサーのための積層コア290、390とを有しており、更に、バックアップボールベアリングのための支持リング270、370を有している。
【0058】
磁気ベアリングの前記ステーター部分1200並びに1300は、ローターコア280、380と共同する励起電磁石1210、1310と、ローターコア290、390と共同するラジアル変位センサー1220、1320を有している。また、軸方向の磁気スラストベアリング1230、1330と、アクシアルセンサー1240、1340とが、磁気ベアリングのステーター部分1200並びに1300中に組込まれ、前記磁気ベアリングモジュール200並びに300と共同する。
【0059】
かくして、図5に示されたような空気圧縮機、または、本発明の支持並びに回転システムを備えた同様の他のいずれかの装置は、完全にモジュール式となる。なぜならば、各構成要素(電気モーター、第1の磁気ベアリングアッセンブリー、第2の磁気ベアリングアッセンブリー)の各ローター並びにステーター部分が、別々に、設計、製造、並びに組み立てられ得るため、前記機械の設計、製造、組み立て、並びにメンテナンスを全体的に特に融通がきくようにしている。
【0060】
本発明は、上記に説明した例に制限される訳では全く無い。これらの例は、特に既に組み立てられたモジュールの数と、ベアリング面の形状と、モジュラーローターの構成要素における円錐形領域の形状とに関して、多くの変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】モジュラーロータリーシャフトを使用した本発明の支持並びに回転システムの一実施形態に係る、完全に組み立てられたローター部分の軸方向の断面図。
【図2】図1の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、モジュールを中心合せする工程を示している。
【図3】図1の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、ツールを取り付ける工程を示している。
【図4】図1の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、第2の磁気ベアリングモジュールをモーターモジュールへ組み立てる完成までの工程を示している。
【図5】モジュラーロータリーシャフトを使用した本発明の支持並びに回転システムを備えた、モジュラー空気圧縮機の一例の軸方向の断面図。
【図6】一体的なロータリーシャフトを使用した先行技術の支持並びに回転システムのローター部分の軸方向の断面図。
【0001】
本発明は、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのモジュラーシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、多くの効果を有している。全体的に電気で回転する機械の均一性は、油もしくはガスの存在によって生じる危険を排除する。このような機械は、クリーンであり、環境を汚染しない。また、このような形式の機械の信頼性、効率、並びに出力は、互いに相対的に動いている構成要素間での接触がないことと、流体がないことと、磁気ベアリングの非常に少ないエネルギー損失とによって改良されている。
【0003】
電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、図6に示されたような形式のロータリーシャフトと、支持かつ駆動システム600とを使用しており、このシステム600は、電気モーターに関連したローター部分610を有している一体的なロータリーシャフト611と、磁気ベアリングに関連したローター部分620並びに630とを有している。簡素化のために、図6は、電気モーターの固定されたステーターの部品と磁気ベアリングとを示していない。
【0004】
このような電気モーターと磁気ベアリングとを単一のシャフトで組み合わせた回転機械は、空気圧縮と、空気またはフレオンのサイクル冷凍と、ヒートポンプと、ガスの膨張によるエネルギー回復とにおいて使用されている。
【0005】
上記を適用した状況では、機械の出力を最大にするように、機械を最適化することは重要である。この最適化は、このようなモーターシステムだけではなく、モーターと1つ以上の磁気ベアリングとを有するシステム全体も考慮しなくてはならない。また、通気損失、ベアリングの磁気損失、冷却手法等をも考慮する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の全てのパラメーターを考慮して、一般的に、各要件に対して特定のデザインが作られると、非常に費用が増える。
【0007】
従って、特に、シャフトが、モーター並びに磁気ベアリングに共通していると、一体的なシャフト611の製造は難しくまた費用がかかる。また、ロータリーシャフト611のデザインは、モーターが誘導モーターであるか、同期永久磁石モーターであるかに応じて異なる。更に、ロータリーシャフト611の両端部626は、各適用によって異なり得る。これは、この適用の一機能であるこれら端部に装着されるホイール等のためである。これらの一端部を変更するためには、この一体的なシャフトの全体を交換する必要がある。
【0008】
同じ理由により、一体的なシャフト611のメンテナンスと修理とは、ツールと時間との点から複雑で費用がかかる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述の欠点を克服するために、本発明は、非常に容易な組み立て並びに分解を可能にするような、支持並びに回転システムのためのモジュラーデザインのロータリーシャフトを採用することを提案している。修理を必要とするただ1つのモジュールのみを、一体的なシャフトにかかる費用よりも非常に安い費用で取り替えることが可能である。
【0010】
本発明のもう1つの目的は、モジュラーシャフトの動作が、一体的なシャフトと同じになるように、モジュール間の高品質の適合を達成することである。
【0011】
上述の目的は、本発明に従えば、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるための以下のシステムによって達成される。このシステムは、
各端部に第1の正面の環状ベアリング面を有し、また、第1の円錐形領域を規定している中央ロータリーシャフトを備えたモーターモジュールと、
一端部に第2の正面の環状ベアリング面を有し、また、第2の円錐形領域を規定している第1のロータリーシャフトを備え、この第2の正面の環状ベアリング面は、前記モーターモジュールの第1の正面の環状ベアリング面の1つと共同するように適用された第1の磁気ベアリングモジュールと、
一端部に第3の正面の環状ベアリング面を有し、また、第3の円錐形領域を規定している第2のロータリーシャフトを備え、この第3の正面の環状ベアリング面は、前記モーターモジュールの他の第1の正面の環状ベアリング面と共同するように適用された第2の磁気ベアリングモジュールとを有している。また、前記モーターモジュールと、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとは、前記第2並びに第3の円錐形領域と前記第1の円錐形領域とが、共同することによって互いに中心合せされ、また、これらモジュールは、最初に、前記第1の正面の環状ベアリング面との間の、そして次に、第2並びに第3の正面の環状ベアリング面との間の接触圧力によってしっかりと組み立てられている。この接触圧力は、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールにねじ込まれ、前記モーターモジュールの軸方向にアラインメントされた第1、第2、並びに第3のボアと、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとを貫通するようなねじ付き端部を有したタイロッドによって、加えられていることを特徴としている。
【0012】
前記モーターモジュールの前記第1、第2、並びに第3の正面の環状ベアリング面と、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとは、中央ロータリーシャフトの回転軸に対して効果的には垂直である。
【0013】
ある特別の実施形態では、前記第1の円錐形領域は、凹状であり、凸状である第2並びに第3の円錐形領域と、クランピングされるように互いに係合されている。
【0014】
他の特別の実施形態では、少なくとも1つの第1の円錐形領域は、凸状であり、凹状である第2並びに第3の円錐形領域と、クランピングされるように互いに係合されている。
【0015】
第1の特別の実施形態では、前記第1の円錐形領域、第2の円錐形領域、並びに/または第3の円錐形領域は、標準的に一体的な円錐体である。
【0016】
第2の特別の実施形態では、第1の円錐形領域、第2の円錐形領域、並びに/または第3の円錐形領域は、標準的な分割された円錐体である。
【0017】
前記第1、第2、並びに第3の円錐形領域は、約5°ないし約20°の円錐角を有することができる。
【0018】
前記第1の磁気ベアリングモジュールの第1のロータリーシャフトの一端部にあるボアの部分、または、前記第2の磁気ベアリングモジュールの第2のロータリーシャフトの一端部にあるボアの部分は、タイロッドを受けるためにねじが形成される。また、当該のロータリーシャフトの他の端部は、ホイールのような機能的な部材を固定するための手段を収容するように適用された自由端部である。
【0019】
少なくとも一端部では、前記モーターモジュールの中央ロータリーシャフトは、このモーターモジュールと、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとを組み立てるためのツールを位置付けるための周溝を有している。
【0020】
前記タイロッドは、各々の端部に、モーターモジュールと、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとを組み立てるためのツール受けるように適用されたねじを有している。
【0021】
本発明は、また、支持並びに回転システムのための磁気ベアリングモジュールを提供しており、この磁気ベアリングモジュールは、軸方向のボアと、少なくとも一端部で正面の環状ベアリング面とを有する、ロータリーシャフトを備えていることを特徴としている。このシャフトは、円錐形の領域を規定しており、磁気ベアリングモジュールのロータリーシャフトのボアにねじ込まれたタイロッドによって、もう一方のロータリーシャフトの補足的な端部にしっかりと組み立てられるように適用されている。
【0022】
本発明は、更に、支持並びに回転システムのためのモーターモジュールを提供しており、このモーターモジュールは、軸方向のボアと、各端部の正面の環状ベアリング面とを有し、また、この軸方向のボアの円錐形の領域を規定し、少なくともロータリーシャフトの一端部に周溝を備えたロータリーシャフトを有していることを特徴としている。
【0023】
本発明の特定の態様によると、ロータリーシャフトを支持並びに回転するためのシステムを組み立てる方法は、以下の工程を有することを特徴としている。
【0024】
a) 第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールに対して、タイロッドが貫通するようなモーターモジュールを、このモーターモジュールの端部の補足的な円錐形領域と、これら第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールの各々の一端部との補助によって、中心合せする。
【0025】
b) 円錐形のクランピングを生じさせ、また、前記モーターモジュールの一端部の環状ベアリング面と、前記タイロッドの他端部と共同する前記第1の磁気ベアリングモジュールの一端部とが接するように、このモーターモジュールを動けなくし、このタイロッドの第1の端部に、このモーターモジュールの軸00’の方向に、外からの牽引力を加える。
【0026】
c) 前記第2のモジュールの円錐形領域と、前記モーターモジュールの円錐形領域とが接するように、前記外からの牽引力を維持し、前記第2の、クランプされていない磁気ベアリングモジュールを、前記タイロッドの第1の端部にねじ込む。
【0027】
d) 前記モーターモジュールと、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュールとが、前記タイロッドによって作られた軸方向のテンションが加えられたことによる、環状ベアリング面の間の接触圧力、によってしっかりと組み合わされるように、前記外からの牽引力を排除する。
【0028】
本発明は、以下の説明的であり制限的でない例を挙げることによって示された説明を読むことによって、また、添付の図面を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
これら図面、特に、図1が参照される。図1は、本発明のシステムの完全に組み立てられたローター部分の一例を示しており、このシステムは、支持並びに回転軸00’を中心として回転するためのシステムであり、ローターは、モジュラーロータリーシャフトを有している。このローターは、モーターモジュール100と、第1の磁気ベアリングモジュール200と、第2の磁気ベアリングモジュール300とを更に有している。
【0030】
このモーターモジュール100の長さ並びに直径は、標準的なモジュールの一群の長さ並びに直径から、適用に対する特定の要求の関数として選択される。このモーターモジュール100は、軸方向のボア140と、各端部に第1の正面の環状ベアリング面120とを有し、第1の円錐形領域130を規定しているロータリーシャフト110を有している。
【0031】
前記2つの磁気ベアリングモジュール200、300は、同一もしくは異なり得る。各モジュールの長さと直径とは、前記モーターモジュール100の大きさと、システムの動力と、ホイールまたは他の機能的な部材のサイズと、適用に対する特定の要求の関数として規定される。これら磁気ベアリングモジュール200、300は、標準的なモジュールの一群から選ばれる。
【0032】
前記第1の磁気ベアリングモジュール200は、ボア240と、一端に第2の正面の環状ベアリング面220とを有し、このモーターモジュール100の第1の正面の環状ベアリング面120の1つと共同するように適用された、第2の環状の円錐形領域230を規定している第1のロータリーシャフト210を有している。
【0033】
上記と全く同じ様に、前記第2の磁気ベアリングモジュール300は、ボア340と、一端に第3の正面の環状ベアリング面320とを有し、このモーターモジュール100の第1の正面の環状ベアリング面120の1つと共同するように適用された、第3の環状の円錐形領域330を規定している第2のロータリーシャフト310を有している。
【0034】
このモーターモジュール100と、前記第2並びに第3の磁気ベアリングモジュール200、300とは、第1の円錐形領域130と、第2並びに第3の円錐形領域230、330と共同することによって、互いに中心合せされている。
【0035】
図1には、凹状の円錐形領域130と、凸状の円錐形領域230、330とを示している。しかし、これら凸部と凹部とは、円錐形領域230、330が、円錐形領域130に対して補足的であれば、交換可能である。これら2つの円錐形領域130は、異なった凹状形を有することが可能で、この場合、これら2つの円錐形領域130に対して補足的な円錐形領域230、330は、異なった凹形状を有する。
【0036】
これら円錐形領域130、230、330、特に凸状の円錐形領域は、標準的に一体的なまたは分割された円錐体の形状をとり得る。分割された円錐体は、モジュール間のより優れた適合を提供する。
【0037】
概して、円錐形領域130、230、330のテーパーは、いかなる形態のものでも良いが、好ましくは、一連の標準的なテーパーに属している。これら円錐形の円錐角は、好ましくは約5°ないし約20°である。例えば、11°のオーダであり得る。(1対5のテーパー)前記モジュール100、200、300は、システムの正しい動作にとって充分な均衡を与えている円錐形領域130、230、330によって、互いに中心合せされる。しかし、前記磁気ベアリングモジュール200、300は、おおよそ50マイクロメーターまでの高い不均衡性を問題がなく許容することができる。
【0038】
このモーターモジュール100と、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール200、300とは、軸方向のテンションを加えることによって得られる前記環状ベアリング面120、220、320間の接触圧力で、しっかりと組み立てられている。この接触圧力は、スピード、温度、または動作状態に関わらず、これら3つのモジュール100、200、300間の、永久的な対向面接触を保証しているピンまたはタイロッド400により果たされる。このタイロッド400は、このモーターモジュール100の前記ボア140を貫通し、また、第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール200、300のボア240、340のねじ部250、350の中へねじ込まれるねじ付き端部410を有している。
【0039】
モジュール100、200、300の前記環状ベアリング面120、220、320は、補足的であり、湾曲しているか平坦であり得る。しかし、これらの面は、好ましくは機械加工によって平坦にされ、回転軸00’に対して垂直である。これらベアリング面120、220、320間の接触圧力は、モジュール100、200、300間の剛性の連続性を確実にしている。かくして、ロータリーシャフトの動力は、一体式のシャフトの動力と同じに維持され、この動力が、ロータリーシャフトの重さを減少させるので、モジュール100、200、300の中を通る軸方向の前記ボア140、240、340によって、改善される。
【0040】
更に、前記モジュラーデザインは、前記磁気ベアリング200、300の回転シャフト210、310の2つの自由端部、即ち、前記モーターモジュール100に接続されていない端部、を避けるものでは全くない。かくして、これら端部は、適用の特定な要求に適用された磁気ベアリング、ホイール、または他の機能的なユニットに一般的に関連されたバックアップベアリングのレース270、370に加えて、収容可能である。磁気ベアリング200、300の回転シャフト210、310の他端部は、前記タイロッド400を受けるようにねじが形成された前記ボア240、340の部分250、350を有し、また、このモーターモジュール100の前記ロータリーシャフト110に完全に取着されている。
【0041】
図1に例示された特別なシステムでは、前記ベアリング面は、回転軸00’に対して垂直であり、前記第1の円錐形領域130は、凹状であり、前記第2並びに第3の円錐形領域230、330は、凸状である。また、テーパーは、1対5である。
【0042】
図2が参照されると、この図には、前記モジュール100、200、300を組み立てる第1の工程が示されている。まず第1に、前記タイロッド400は、このモーターモジュール100のロータリーシャフト110の前記ボア140の中に滑り込まされる。次に、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール200、300は、このモーターモジュール100の端部に装着される。これは、これら磁気ベアリングモジュール200、300の凸状の円錐形領域230、330が、同時に、このモーターモジュール100の凹状の円錐形領域130と共同するように、また、このタイロッド400のねじ付き端部410が、これら磁気ベアリングモジュール200、300のねじ部250、350と共同するように、なされる。この段階では、この凸状の円錐形領域230、330は、環状のベアリング面120、220、320が接触することなく、凹状の円錐形領域130に係合される。このような係合は、優れた中心合せと、結果的には優れた均衡(例えば、2.5の均衡品質ファクター)と、円錐形のクランピングが、このタイロッド400によって作られたテンションによって、連続して加えられるとき、前記モジュール100、200、300間の対向するベアリングの優れた係合とを保証する。
【0043】
前記円錐形領域130が、凸状であり、前記円錐形領域230、330が凹状であるとき、これらモジュールを組み立て、また、適合させる原理は、上述したものと同様である。
【0044】
前記凸状の円錐体230、330が、分割された円錐体であるとき、これら円錐体は、高速機械加工スピンドルで使用されるような、ツールキャリアーを装着するのと同様に、装着される。
【0045】
図3に示されるように、ツール500が、前記システムの一端部、例えば、第2の磁気ベアリングモジュール300を有する端部、に装着される。
【0046】
前記モーターモジュール100のロータリーシャフト110は、少なくとも一端部に、また、好ましくは各端部に、このツール500を位置付けるために周溝150を有している。また、前記タイロッド400は、各端部に、このツール500を受けるように適用された内ねじ420を有している。
【0047】
このツール500のクランプ、即ちチャック510は、第2の磁気ベアリングモジュール300近くの、前記モーターモジュール100の端部の周溝150に、フック留めもしくは位置付けられている。明らかに、このツール500は、もし2つの周溝150があれば、両端部に配置され得る。
【0048】
このツール500のロッド520は、前記第2の磁気ベアリングモジュール300に係合された、前記タイロッド400の前記ねじ420にねじ込まれる。前記タイロッド400は、前記第1の磁気ベアリングモジュール200にねじ込まれた後、このツール500は、油圧手段550を使用して、このタイロッド400に牽引力を働かせる。このタイロッド400は、円錐形のクランピング効果をもたらすために、また、前記第1の磁気ベアリングモジュール200と前記モーターモジュール100との間のベアリング面120、220、即ち、このツール500と対向した端部にあるベアリング面、を接触させるために、引っ張られる。
【0049】
図4は、このツール500が依然として所定の位置にあるとき、前記第2の磁気ベアリングモジュール300が、どのようにして、前記タイロッド400に手動、もしくは他のいずれかの手段によって、前記第2の磁気ベアリングモジュール300と前記モーターモジュール100との間の、円錐形領域130と330とが接触されるまでねじ込まれるのかを示している。そして最後に、このツール500によって作られたテンションが、解除されて、このツール500を取り外したとき、このタイロッド400は、依然としてテンションを受けたままの状態であり、図1に示されたように、前記モーターモジュール100に、前記2つの磁気ベアリングモジュール200、300の円錐形のクランピングを与える。
【0050】
また、これらモジュール100、200、300に関連された前記ステーターは、モジュラー様式で組み立てられる。
【0051】
明らかに、前記システムは、この組み立て工程を逆の順序で実行することで分解できる。かくして、いかなる標準的なモーターモジュール100も、標準的な磁気ベアリングモジュール200、300に装着されたり、取り外しされたりできる。
【0052】
図5は、一例として、モジュラーロータリーシャフトを支持並びに回転させるための、本発明のシステムを備えたモジュラー空気圧縮機を示している。
【0053】
この空気圧縮機のモジュラーローター部分は、図1ないし4、特に、穴の空いたロータリーシャフト110と、各々が穴の空いたロータリーシャフト210、310を有した磁気ベアリングモジュール200、300を備えたモーターモジュール100とを参照して説明されたローター部分と全く同様であり得る。また、タイロッド400は、前記中央のモーターモジュール100に対する端部に、これら磁気ベアリングモジュール200、300を支持している。正面ベアリング面と、これらモジュール100、200、300の補足的な円錐形領域との共同は、図1ないし4を参照して説明されたものと全く同じである。かくして、図5を参照した再度の説明は省略する。
【0054】
図5は、片持ち式で装着されたホイール40を示しており、このホイールのシャフト41は、タイロッド400の一端部を受けるようなねじ部とは反対側の第1の磁気ベアリングモジュール200の端部でボア240に係合されている。
【0055】
前記モーターモジュール100は、モーターのローターを構成しており、磁化巻線1120と、フレーム1130に装着された積層コア1110とを有するステーター1100と共同する。
【0056】
磁気ベアリングモジュール200並びに300と共同する磁気ベアリングステーター1200並びに1300は、取り外し可能であり、また、一般的には、ナットとボルトとのような接続手段によって前記フレーム1130に装着され得る。
【0057】
ベアリングのローター部分を構成しているこれら磁気ベアリングモジュール200並びに300は、ラジアル磁気ベアリングのための積層コア280、380と、関連されたセンサーのための積層コア290、390とを有しており、更に、バックアップボールベアリングのための支持リング270、370を有している。
【0058】
磁気ベアリングの前記ステーター部分1200並びに1300は、ローターコア280、380と共同する励起電磁石1210、1310と、ローターコア290、390と共同するラジアル変位センサー1220、1320を有している。また、軸方向の磁気スラストベアリング1230、1330と、アクシアルセンサー1240、1340とが、磁気ベアリングのステーター部分1200並びに1300中に組込まれ、前記磁気ベアリングモジュール200並びに300と共同する。
【0059】
かくして、図5に示されたような空気圧縮機、または、本発明の支持並びに回転システムを備えた同様の他のいずれかの装置は、完全にモジュール式となる。なぜならば、各構成要素(電気モーター、第1の磁気ベアリングアッセンブリー、第2の磁気ベアリングアッセンブリー)の各ローター並びにステーター部分が、別々に、設計、製造、並びに組み立てられ得るため、前記機械の設計、製造、組み立て、並びにメンテナンスを全体的に特に融通がきくようにしている。
【0060】
本発明は、上記に説明した例に制限される訳では全く無い。これらの例は、特に既に組み立てられたモジュールの数と、ベアリング面の形状と、モジュラーローターの構成要素における円錐形領域の形状とに関して、多くの変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】モジュラーロータリーシャフトを使用した本発明の支持並びに回転システムの一実施形態に係る、完全に組み立てられたローター部分の軸方向の断面図。
【図2】図1の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、モジュールを中心合せする工程を示している。
【図3】図1の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、ツールを取り付ける工程を示している。
【図4】図1の実施形態に係るローター部分の軸方向の断面図であり、第2の磁気ベアリングモジュールをモーターモジュールへ組み立てる完成までの工程を示している。
【図5】モジュラーロータリーシャフトを使用した本発明の支持並びに回転システムを備えた、モジュラー空気圧縮機の一例の軸方向の断面図。
【図6】一体的なロータリーシャフトを使用した先行技術の支持並びに回転システムのローター部分の軸方向の断面図。
Claims (14)
- 各端部に、第1の正面の環状ベアリング面(120)を有し、また、第1の円錐形領域(130)を規定した中央ロータリーシャフト(110)を備えたモーターモジュール(100)と、
一端部に、第2の正面の環状ベアリング面(220)を有し、また、第2の円錐形領域(230)を規定し、この第2の正面の環状ベアリング面(220)が、前記モーターモジュール(100)の前記第1の正面の環状ベアリング面(120)の一端部と共同するように適用された第1のロータリーシャフト(210)を備えた第1の磁気ベアリングモジュール(200)と、
一端部に、第3の正面の環状ベアリング面(320)を有し、また、第3の円錐形領域(330)を規定し、この第3の正面の環状ベアリング面(320)が、前記モーターモジュール(100)の前記第1の正面の環状ベアリング面(120)の他端部と共同するように適用された第2のロータリーシャフト(310)を備えた第2の磁気ベアリングモジュール(300)とを具備し、
前記モーターモジュール(100)と、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200、300)とは、前記第1の円錐形領域(130)が、前記第2並びに第3の円錐形領域(230、330)と共同することによって、互いに中心合せされ、最初に、前記第1の正面の環状ベアリング面(120)間の、次に、前記第2並びに第3の正面の環状ベアリング面(220、320)間の接触圧力によってしっかりと組み立てられ、この組み立ては、ねじ付き端部(410)を有するタイロッド(400)が、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200、300)にねじ込まれ、このモーターモジュール(100)の軸方向にアラインメントされた第1、第2、並びに第3のボア(140、240、340)と、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200、300)とを夫々貫通することによって果たされることを特徴とする、ロータリーシャフトを支持並びに回転させるための支持システム。 - 前記モーターモジュール(100)並びに、前記第1並びに第2磁気ベアリングモジュール(200、300)の前記第1、第2、並びに第3の正面の環状ベアリング面(120、220、320)は、前記中央ロータリーシャフト(110)の回転軸に対して垂直であることを特徴とする、請求項1に記載の支持システム。
- 前記第1の円錐形領域(130)は、凹状であり、凸状の前記第2並びに第3の円錐形領域(230、330)とクランピングされるように互いに係合されることを特徴とする、請求項1または2に記載の支持システム。
- 少なくとも1つの前記第1の円錐形領域は、凸状であり、凹状の前記第2または第3の円錐形領域とクランピングされるように互いに係合されることを特徴とする、請求項1または2に記載の支持システム。
- 前記第1の円錐形領域(130)、前記第2の円錐形領域(230)並びに/または前記第3の円錐形領域(330)は、標準的に一体的な円錐体である請求項1ないし4のいずれか1に記載の支持システム。
- 前記第1の円錐形領域(130)、前記第2の円錐形領域(230)並びに/または前記第3の円錐形領域(330)は、標準的に分割された円錐体である請求項1ないし4のいずれか1に記載の支持システム。
- 前記第1、第2並びに第3の円錐形領域(130、230、330)は、約5°ないし約20°の円錐角を有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1に記載の支持システム。
- 前記第1の磁気ベアリングモジュール(200)の前記第1のロータリーシャフト(210)の一端にある前記第2のボア(240)の部分には、前記タイロッド(400)を受けるようにねじが形成され、この第1のロータリーシャフトの他端部(260)は、ホイールのような機能的な部材を固定するための手段を収容するように適用された自由端部であることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれか1に記載の支持システム。
- 前記第2の磁気ベアリングモジュール(300)の前記第2のロータリーシャフト(310)の一端にある前記第3のボア(340)の部分には、前記タイロッド(400)を受けるようにねじが形成され、この第2のロータリーシャフトの他端部(360)は、ホイールのような機能的な部材を固定するための手段を収容するように適用された自由端部であることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれか1に記載の支持システム。
- 前記モーターモジュール(100)の前記中央ロータリーシャフト(110)は、これの少なくとも一端部に、このモーターモジュール(100)と、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200、300)とを組み合わせるためのツール(500)を位置付けるための周溝(150)を有していることを特徴とする、請求項1ないし9のいずれか1に記載の支持システム。
- 前記タイロッド(400)は、各端部に、前記モーターモジュール(100)と前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200、300)とを組み合わせるためのツール(500)を受けるように適用されたねじ(420)を有していることを特徴とする、請求項1ないし10のいずれか1に記載の支持システム。
- 軸方向のボア(240;340)と、少なくとも一端部に正面の環状ベアリング面(220;320)とを有し、また、円錐形領域(230;330)を規定し、ロータリーシャフト(110)の補足的な他端部に、磁気ベアリングモジュール(200;300)のロータリーシャフト(210;310)のこれらボア(240;340)にねじ込まれるタイロッド(400)によって、しっかりと組み合わされるように適用されるこれらロータリーシャフト(210;310)を有することを特徴とする、支持並びに回転システムのための磁気ベアリング(200;300)。
- 軸方向のボア(140)と、各端部に正面の環状ベアリング面(120)とを有し、この軸方向のボアの円錐形領域(130)を規定し、また、少なくともロータリーシャフト(110)の一端部に周溝(150)を有していることを特徴とする、支持並びに回転システムのためのモーターモジュール(100)。
- 請求項1に記載のロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのシステムを組み立てるための方法であって、
a)前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200;300)に対して、前記タイロッド(400)が貫通するような前記モーターモジュール(100)を、このモーターモジュール(100)の端部の補足的な円錐形領域(130;230;330)と、これら第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200;300)の各々の一端部との補助によって中心合せする工程と、
b)円錐形のクランピングを生じさせ、また、前記モーターモジュール(100)の一端部の環状ベアリング面(120、220)と、前記タイロッド(400)の他端部と共同する前記第1の磁気ベアリングモジュールの一端部とが接するように、このモーターモジュール(100)を動けなくし、このタイロッド(400)の第1の端部に、このモーターモジュール(100)の軸00’の方向に外からの牽引力を加える工程と、
c)第2のモジュールの前記円錐形領域(330)と、前記モーターモジュール(100)の前記円錐形領域(130)とが接するように、前記外からの牽引力を維持し、前記第2の、クランプされていない磁気ベアリングモジュール(300)を、前記タイロッド(400)の第1の端部にねじ込む工程と、
d)前記モーターモジュール(100)と、前記第1並びに第2の磁気ベアリングモジュール(200、300)とが、前記タイロッド(400)によって作られた軸方向のテンションが加えられたことによる、環状ベアリング面(120、220、320)間の接触圧力、によってしっかりと組み合わされるように、前記外からの牽引力を排除する工程と
を具備することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0111563A FR2829311B1 (fr) | 2001-09-06 | 2001-09-06 | Systeme modulaire de suspension et d'entrainement en rotation d'un arbre tournant |
PCT/FR2002/003016 WO2003021748A1 (fr) | 2001-09-06 | 2002-09-05 | Systeme modulaire de suspension et d'entrainement en rotation d'un arbre tournant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005502296A true JP2005502296A (ja) | 2005-01-20 |
Family
ID=8867047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003525968A Pending JP2005502296A (ja) | 2001-09-06 | 2002-09-05 | ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのモジュラーシステム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1423902B1 (ja) |
JP (1) | JP2005502296A (ja) |
FR (1) | FR2829311B1 (ja) |
WO (1) | WO2003021748A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014052049A2 (en) | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Abb Research Ltd. | Rotors for rotating machines |
US10033250B2 (en) | 2012-10-01 | 2018-07-24 | Abb Research, Ltd. | Electrical machine rotors |
FR3018010B1 (fr) * | 2014-02-21 | 2016-03-11 | Skf Magnetic Mechatronics | Ensemble modulaire de moteur et paliers magnetiques et procede de fabrication |
CN106329768A (zh) | 2015-07-06 | 2017-01-11 | 上海鸣志电器股份有限公司 | 一种高速电机轴抱永磁体轴间胶结转子结构 |
FI128651B (en) * | 2017-06-30 | 2020-09-30 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | System for an electric machine |
CN107947403B (zh) * | 2017-12-04 | 2024-02-09 | 南京磁谷科技有限公司 | 一种中心阶梯孔的转子结构 |
CN113726113A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-30 | 鑫磊压缩机股份有限公司 | 一种磁悬浮电机轴的定位工装、电机转子及组装方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3391291A (en) * | 1965-08-06 | 1968-07-02 | Eugene G. Benson | Electric motor construction |
US3758941A (en) * | 1972-03-03 | 1973-09-18 | Caterpillar Tractor Co | Swing motor mounting arrangement and method of disassembly |
US3981628A (en) * | 1974-04-08 | 1976-09-21 | Carter James C | Pump |
DE4240045C1 (de) * | 1992-11-28 | 1994-02-03 | Licentia Gmbh | Elektromotor, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen |
US5321329A (en) * | 1993-03-25 | 1994-06-14 | Hovorka Patent Trust | Permanent magnet shaft bearing |
JPH1075546A (ja) * | 1996-08-29 | 1998-03-17 | Sawafuji Electric Co Ltd | 発動発電機における防滴構造 |
AUPO478297A0 (en) * | 1997-01-24 | 1997-02-20 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Improvements in high speed electric motors |
-
2001
- 2001-09-06 FR FR0111563A patent/FR2829311B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-09-05 EP EP02774901.9A patent/EP1423902B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2002-09-05 WO PCT/FR2002/003016 patent/WO2003021748A1/fr active Application Filing
- 2002-09-05 JP JP2003525968A patent/JP2005502296A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1423902A1 (fr) | 2004-06-02 |
EP1423902B1 (fr) | 2017-11-08 |
FR2829311B1 (fr) | 2003-12-12 |
WO2003021748A1 (fr) | 2003-03-13 |
FR2829311A1 (fr) | 2003-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107240981B (zh) | 一种可拆装的磁悬浮储能飞轮转子 | |
US7923890B2 (en) | Apparatus for generator stator mounting | |
CA1205506A (en) | Permanent magnet rotor and method for producing same | |
US20040189126A1 (en) | Modular system for suspending and rotating a rotary shaft | |
JP4723595B2 (ja) | ガスタービン用永久磁石発電機ロータ、その製造方法及びガスタービン | |
US7546674B2 (en) | Method of rotor assembly without the hub | |
CN101826785B (zh) | 线性致动器 | |
CN110094352B (zh) | 一种高速风机轴系结构及其组装方法 | |
JP2005502296A (ja) | ロータリーシャフトを支持並びに回転させるためのモジュラーシステム | |
CN110829745B (zh) | 一种免解体拆装电机轴承方法 | |
AU2017264461B2 (en) | Hydraulic power generator and methods for the production and operation thereof | |
CN113726113A (zh) | 一种磁悬浮电机轴的定位工装、电机转子及组装方法 | |
KR101981021B1 (ko) | 전기 회전 기계의 샤프트 상에서 폴 휠의 체결 방법 | |
CN112360574A (zh) | 一种高速低应力涡轮发电系统旋转组件结构 | |
US6551191B2 (en) | Coupling apparatus | |
CN215871119U (zh) | 一种磁悬浮电机轴的定位工装、电机轴、组装工装、转子及护套工装 | |
CN110374684B (zh) | 一种基于电磁轴承的闭式循环涡轮发电系统转子 | |
US20150128757A1 (en) | Flywheel | |
CN110374692B (zh) | 一种径流式涡轮发电系统一体化转子结构 | |
CN112398292B (zh) | 一种空心轴永磁牵引电机不解体整体式轴承更换方法 | |
JPH09200988A (ja) | 回転電機の回転子 | |
KR102617404B1 (ko) | 압축기 로터, 압축기 및 냉매 순환 시스템 | |
CN116247884A (zh) | 电机分瓣或组装装置、电机分瓣方法及电机组装方法 | |
CN215682038U (zh) | 一种无推力盘的磁悬浮高速异步电机 | |
CN221124808U (zh) | 一种电机定转子测试工装 |