JP2015522768A - カプセル化された磁気アセンブリ、ギャップをパージする方法、回転機械、および石油／ガスプラントの説明 - Google Patents

Abstract

カプセル化された磁気アセンブリが、少なくとも１つの磁極片６１と、カプセル化筐体３とを備え、磁極片６１に隣接するカプセル化筐体の少なくとも１つの部分が存在する。カプセル化筐体と機械の部品との間のギャップをパージするために、少なくとも１つの凹所５が、流体流を確立するために、筐体部分に隣接して、カプセル化筐体３内に設けられている。典型的には、磁気アセンブリは磁気軸受である。【選択図】図５

Description

本明細書に開示する主題事項の実施形態は、全体的に、カプセル化された磁気アセンブリ、磁気アセンブリのカプセル化筐体と機械の部品との間のギャップをパージする方法、回転機械、および石油／ガスプラントに関する。

そのような磁気アセンブリの典型的な用途は、機械の磁気軸受部品用である。

磁気軸受は、磁気浮上を使用して負荷を支持する軸受である。

磁気軸受は、物理的な接触をせずに機械を支持し、例えば、磁気軸受は機械の回転シャフトを浮上させ、非常に小さい摩擦で、機械的摩耗なしに相対運動を可能にすることができる。

磁気軸受は、ギャップによって分離されているステータアセンブリおよびロータアセンブリを備え、ギャップは空気ギャップであることが多く、より一般的にはガスギャップである。ステータアセンブリは、通常磁極片およびコイルを備える。そのような軸受は、例えば米国特許第５，０９５，２３７号から公知である。

ロータアセンブリは、例えば回転シャフトのジャーナルである、回転機械の部品であることができることに留意されたい。

磁気軸受は、発電、石油精製、工作機械加工、および天然ガスパイプラインなどの産業用途で使用されている。

特定の産業用途では、磁気軸受の構成要素が、サワーガスなど、例えば腐食流体に接触する可能性があるので、磁気軸受は、カプセル化される（産業界で通常使用される用語は「缶に封入される（ｃａｎｎｅｄ）」である）必要があり、このことは、磁気軸受のステータアセンブリが通常は封止された筐体内に配置されることを意味する。そのような軸受は、例えば、欧州特許第１９６７２８６号、欧州特許第１９６７２８７号、欧州特許第１９６７２８８号および欧州特許第１９６７２８９号から公知である。

磁気軸受の中で通常使用されるギャップは、非常に小さく、例えば０．５ｍｍである。

ロータとステータとの間の相対運動によって、ギャップ内の流体は、ロータの原動機から動力を吸収する傾向があり、それによって機械の全体的効率が低下する。吸収された動力は、一般に「風損（ｗｉｎｄａｇｅ ｌｏｓｓ）」と呼ばれる。吸収された動力は熱に変換され、その熱によって流体の温度が上昇し、その結果、ロータおよびステータの外囲面の温度が上昇する。

風損は、流体の濃度、軸受の軸線の長さ、およびロータとステータとの間のギャップに線形的に比例する。風損は、軸受のロータの半径の四乗および回転速度の三乗にも比例する。このことは、風損が軸受の寸法、および回転機械の速度と共に増加することを意味する。「石油およびガス」用途では、風損が数千ワットの値に容易に到達する可能性がある。

磁気軸受は、回転機械に対する信頼性、可用性、保全性および安全性限界を保証するために、作動温度の限界を有し、風損およびその影響を制限し、制御下に維持する必要がある。

これらの問題を解決するために、ギャップ内に流体流を確立することが提案されてきた。

それでもやはり、ギャップの寸法が小さいために、流体を移動させるために高い圧力差が必要であり、および／または流体がギャップ内で相対的にゆっくりと移動する。

特定の空気流を使用することに基づいて磁気軸受を冷却する解決策は、米国特許第７，３１５，１０１号に記載されているが、この磁気軸受は、カプセル化されていないことに留意されたい。単純な構成によって大きな冷却効果が働く磁気軸受装置を得るために、後部方向に空気流を形成するフィンが、機械の回転シャフトの後部および外側直径に配置される。フィンの回転によって生成された空気流を圧縮された渦流に転換する発電機が存在する。冷却風が、回転シャフトの駆動力によって生成される。冷却風が通過し、軸方向に伸びる特定の冷却風流路が、機械の回転シャフトの中、より詳細には、機械の回転シャフトと磁気軸受（図１参照）のロータアセンブリとの間に形成され、すなわちギャップから離れて形成される。

磁気軸受は、磁気アセンブリの特定の実施形態であると考えることができることに留意されたい。カプセル化された磁気アセンブリは、例えば、欧州特許第２４４８０８８号および欧州特許第２４５０５８５号から公知である。

仏国特許出願公開第２９１０１９６号明細書

したがって、ギャップ内のガスをパージすることに関して、ならびに磁気アセンブリの冷却に関して改善された性能を有する解決策が必要である。

特に、他の磁気アセンブリよりも多くの設計上の制約があるカプセル化された磁気軸受に対してこの必要があると思われる。

本発明の第１の態様は、カプセル化された磁気アセンブリである。

本発明の実施形態によれば、カプセル化された磁気アセンブリが、少なくとも１つの磁極片と、カプセル化筐体とを備え、前記カプセル化筐体の少なくとも１つの部分が、前記少なくとも１つの磁極片に隣接し、少なくとも１つの凹所が、流体流を確立するために、前記少なくとも１つの部分に隣接して、前記カプセル化筐体内に設けられており、前記少なくとも１つの凹所が、前記流体流を促進するように形成されている。

そのようなカプセル化された磁気アセンブリは、磁気軸受内ばかりでなく、例えば、電動機および「石油およびガス」産業向け発電機のロータおよび／またはステータ内でも、様々な用途を見出すことができる。

いくつかの有利な特徴および変形形態を以下に説明する。

カプセル化された磁気アセンブリが少なくとも２つの磁極片を備えることができ、この場合、前記カプセル化筐体の少なくとも２つの部分が、前記少なくとも２つの磁極片にそれぞれ隣接し、凹所が、前記カプセル化筐体の前記少なくとも２つの部分の両方に隣接して、前記カプセル化筐体の中に設けられている。

前記凹所を細長くすることができ、この場合、前記カプセル化筐体の前記少なくとも２つの部分が、前記細長い凹所に関して異なる側面上にある。

カプセル化された磁気アセンブリが、複数の磁極片を備えることができ、前記カプセル化筐体の複数の部分が、前記磁極片に隣接することができる。

カプセル化された磁気アセンブリは、別の同一または類似のカプセル化された磁気アセンブリに付随する、または取り付けられるように構成され得る。

前記少なくとも１つの磁極片は、永久磁石の部分であることができ、または永久磁石に取り付けることができる。

前記少なくとも１つの磁極片は、電磁石の部分であることができ、または電磁石に取り付けることができる。

カプセル化された磁気アセンブリは、回転するカプセル化された磁気アセンブリとして構成され得る。

カプセル化された磁気アセンブリは、回転しないカプセル化された磁気アセンブリとして構成され得る。

カプセル化された磁気アセンブリは、ステーターロータアセンブリの構成要素であることができる。

カプセル化された磁気アセンブリは、アウトサイドインのステーターロータアセンブリ、すなわち、ステータによって作用を受けるロータが、ステータによって少なくとも部分的に画定される空洞内に配置されるアセンブリであることができる。

カプセル化された磁気アセンブリは、インサイドアウトのステーターロータアセンブリ、すなわち、ロータ上に作用するステータが、ロータによって少なくとも部分的に画定される空洞内に配置されるアセンブリであることができる。

カプセル化された磁気アセンブリは、軸方向のステーターロータアセンブリの構成要素、すなわち、カプセル化された磁気アセンブリおよびその磁気補足物が、ロータの軸線に対して平行ではない態様で、例えばロータの軸線に対して直角に配列されているアセンブリであることができる。

カプセル化された磁気アセンブリは、半径方向のステーターロータアセンブリの構成要素、すなわち、カプセル化された磁気アセンブリおよびその磁気補足物が、ロータの軸線に対して平行である態様で、配列されているアセンブリであることができる。

本発明の第２の態様（第１の態様の応用であると考えることができる）は、カプセル化された磁気軸受である。

本発明の実施形態によれば、カプセル化された磁気軸受が、複数の磁極片と、カプセル化筐体とを備え、カプセル化筐体の複数の部分が磁極片に隣接し、少なくとも１つの凹所が、流体流を確立するために、少なくとも１つの部分に隣接して、カプセル化筐体内に設けられており、前記少なくとも１つの凹所が、前記流体流を促進するように形成されている。

いくつかの有利な特徴および変形形態を以下に説明する。

前記流体流は、典型的には、特に高速回転速度用の磁気軸受の中のガス流である。

有利なことに、流体流を確立するために、複数の凹所が、前記筐体部分に隣接して、前記カプセル化筐体の中に設けられている。

前記凹所の全面積が、典型的には、前記複数の部分の全面積の約０．３倍から約０．７倍であり、このようにして、凹所が存在しても、回転可能な部品に対する支持が保証される。好適には、前記凹所は前記複数の筐体部分の全面積の約０．５倍である。

前記複数の磁極片は、円形に配置され得る。

前記複数の磁極片は、半径方向に延在することができる。

前記カプセル化筐体は、前記筐体部分を備える円柱形スリーブを備えることができる。

前記複数の筐体部分が、典型的には８個から３２個の筐体部分からなり、有利には、前記複数の筐体部分が、１６個から２４個の筐体部分からなり、更に有利には、前記複数の筐体部分が、約２０個の筐体部分からなる。

典型的には、前記凹所が約４．０ｍｍよりも小さく、有利には、前記凹所の深さが約１．５ｍｍから約３．５ｍｍの間であり、より有利には、前記凹所の深さが約２．５ｍｍである。

前記カプセル化筐体は、約０．４ｍｍから約１．０ｍｍの間の厚さを含む金属薄板を備えることができ、有利には、前記カプセル化筐体は、約０．５ｍｍの厚さを含む金属薄板を備える。

前記凹所が、曲げた金属薄板からなることができ、有利には、前記曲げた金属薄板が、約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの間の曲げ半径を含む。

カプセル化された磁気軸受が、コイル支持体を更に備えることができ、有利には、前記凹所が前記コイル支持体に隣接している。

有利には、前記流体流が前記凹所内に入ることを促進するために、前記凹所が、傾斜した入口を備え、前記傾斜した入口は、０．６と前記凹所の水力直径との積よりも大きい、または概ね等しい半径を含む丸みからなることができる。

前記カプセル化筐体は、入力フランジを備えることができ、この場合、前記入力フランジは環形状を含むことができ、前記丸みは前記環の内側円に配置可能である。

有利には、前記流体流が前記凹所から出ることを促進するために、前記凹所が、傾斜した出口を備えることができ、前記傾斜した出口は、０．６と前記凹所の水力直径との積よりも大きい、または概ね等しい半径を含む丸みからなることができる。

前記カプセル化筐体は、出力フランジを備えることができ、この場合、前記出力フランジは環形状を含むことができ、前記丸みは前記環の内側円に配置可能である。

前記カプセル化筐体は、典型的には樹脂によって充填される。

本発明の第３の態様は、磁気軸受のカプセル化筐体と回転可能な部品との間のギャップをパージする方法である。

本発明の実施形態によれば、磁気アセンブリのカプセル化筐体と機械の部品との間のギャップをパージする方法であって、前記ギャップに隣接して、前記カプセル化筐体の中に少なくとも１つの凹所を設けるステップと、前記凹所を横切って圧力差を生成するステップと、前記凹所内に流体流を確立するステップとを含む方法であって、前記凹所が、前記流体流を促進するように形成される、方法。

前記部品が、前記磁気アセンブリによって支持され得る。

磁気アセンブリの前記カプセル化筐体は、磁気軸受のカプセル化筐体であることができる。

前記部品および前記筐体は、互いに対して移動することができ、特に前記部品は、前記筐体に対して回転することができる。

いくつかの有利な特徴および変形形態を以下に説明する。

典型的には、方法は、前記ギャップに隣接する前記カプセル化筐体の中に複数の凹所を設けるステップと、各前記複数の凹所の中に流体流を確立するステップとを含む。

前記ギャップは、典型的には約０．２ｍｍから約１．２ｍｍの間であり、より典型的には約０．８ｍｍである。

典型的には、前記凹所が約４．０ｍｍよりも小さく、有利には、前記凹所の深さが約１．５ｍｍから約３．５ｍｍの間であり、より有利には、前記凹所の深さが約２．５ｍｍである。

有利には、前記凹所は軸方向に延在する。

有利には、前記凹所は磁気軸受の第１の側面から磁気軸受の第２の側面に軸方向に延在する。この場合、磁気軸受の第１の側面と磁気軸受の第２の側面との間に圧力差が確立され、前記圧力差は０．０５バール（ｂａｒ）から１０．０バールの範囲であることができる。

有利には、前記凹所はまっすぐである。

前記凹所は、円内に対称的に配置可能である。

方法は、前記流体流が前記凹所内に入ることを促進するために、傾斜した入口を設ける有利なステップを更に含むことができる。

方法は、前記流体流が前記凹所から出ることを促進するために、傾斜した出口を設けるステップを更に含むことができる。

前記凹所の全面積が、典型的には、前記複数の部分の全面積の約０．３倍から約０．７倍であり、このようにして、凹所が存在しても、回転可能な部品に対する支持が保証される。好適には、前記凹所は前記複数の筐体部分の全面積の約０．５倍である。

前述のアセンブリおよび／または軸受および／または方法は、有利には回転機械、すなわち少なくとも２つの軸受アセンブリによって支持される回転可能なシャフトを備える機械用に使用可能である。

典型的には、少なくとも２つの軸受が使用されるであろう。

凹所は少なくとも１つであるべきであるが、しかし、有利には２つ以上、例えば複数である。

回転機械は、圧縮機または膨張機であることができる。

回転機械は、電動機または発電機であることができる。

本発明によるカプセル化された磁気アセンブリまたは磁気軸受によって、極めて高速で回転する回転機械を石油／ガスプラントに提供することができる。

本発明によるカプセル化された磁気アセンブリまたは磁気軸受によって、回転機械の磁気アセンブリまたはカプセル化された磁気軸受のために、極めて効率的な冷却システムを石油／ガスプラントに提供することができる。

本明細書に組み込まれ、本明細書の部分を構成する添付の図面によって、本発明の実施形態を図示し、説明と共にこれらの実施形態を説明する。

本発明による磁気軸受の実施形態の第１の部分的な、非常に概略的な長手方向横断面図である。 本発明による磁気軸受の実施形態の第２の部分的な、非常に概略的な長手方向横断面図である。 図１および図２の実施形態の磁極片の概略的部分図である。 シャフトジャーナルと一体になった、図１および図２の実施形態の磁極片およびコイルの概略的部分図である。 図１および図２の実施形態の第１の詳細図（図４ではＣと符号が付いている）（横断面図）である。 図１および図２の実施形態の第２の詳細図（図４の横断面ＡＡ）（縦断面図）である。 図１および図２の実施形態の第３の詳細図（図４の横断面ＢＢ）（縦断面図）である。 本発明による方法の実施形態の概念的な流れ図である。

例示的な実施形態の以下の説明は、添付の図面の中で図示する磁気軸受を指示する。異なる図面の中の同じ参照符号は、同じまたは類似の要素を識別する。以下の詳細な説明は本発明を限定せず、むしろ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。

添付の図面は見やすいように寸法が拡大されていることが多く、言い換えれば添付の図面は互いの間で完全に縮尺通りではないことに留意されたい。

本明細書全体を通して「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「１つの実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への参照は、１つの実施形態に関連して説明する特定の形態、構造または特徴が、開示する主題事項の少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所で出現する「一実施形態の中で」または「１つの実施形態の中で」という語句は、必ずしも同じ実施形態を参照しているのではない。更に、特定の形態、構造または特徴は、１つまたは複数の実施形態の中で任意の適切な態様で組み合わされることが可能である。

図１は、例えば、圧縮機または膨張機などの機械の回転シャフト２（ジャーナルだけが図示されている）を支持する磁気軸受１を示す。典型的には、本発明による回転機械が、以下に説明し、特許請求する磁気軸受と同一または類似の少なくとも２つの磁気軸受を備えることになる。

この図面は、カプセル化筐体３、および筐体３によってカプセル化された部品４に分割された磁気軸受を示す。

筐体３は、薄い円柱形スリーブ部分と、対向する側面でスリーブ部分に結合された２つの厚い環形状フランジからなり、スリーブ部分とシャフト２との間に、例えば約０．２ｍｍから約１．２ｍｍの間の小さいギャップが存在する。

図１は、特定の配置のみにおける、本発明による磁気軸受の実施形態の非常に概略的な横断面図であることに留意されたい。

別の特定の配置で、非常に概略的な横断面図を図２に示す。小さいギャップの代わりに、カプセル化筐体３の中の凹所、より詳細にはカプセル化筐体３のスリーブ部分の中の凹所に相当する通路５が存在する。そのような凹所の深さは、例えば１．０ｍｍから４．０ｍｍの間であることができる。

シャフト２が静止している場合、かつより重要なことには、シャフト２が回転している場合、通路５のために、流体は軸受１の一方の側面から軸受１の他方の側面までかなり容易に流れることができる（図２の矢印参照）。

図１および図２をより良く理解するために、図４を参照されたい。図４は、図１および図２ほど概略的ではないが、図１はＡＡの横断面図であり、図２はＢＢの横断面図であると考えることができる。この図から、複数のギャップおよび複数の通路（すなわち、凹所）が存在し、部品４が少なくとも磁極片アセンブリ６およびコイル７を備えることが見える。磁極片アセンブリ６は、アセンブリ本体および複数の磁極片を備える。コイル７は磁極片の周りにそれぞれ巻き付けられている。

同じ流体が、軸受１の両側面上に、ギャップ内および通路５内に存在し、シャフト２の回転中に、流体は通路５に沿って（すなわち、軸方向に）流れるばかりでなく、ギャップから隣接する通路５へ（すなわち、接線方向に）、および通路５から隣接するギャップへ（すなわち、接線方向に）も流れる。この設計、および類似の設計によって、ギャップ内の加熱された流体は、軸受から非常に効果的に除去されることが可能であり、加えて、新しい冷熱流体がギャップ内および通路内の両方に（直接）軸受に供給されて、それによって、非常に効果的な冷却が達成される。

流体を循環させるために、圧力差が軸受１の２つの側面間に確立され、すなわち、一方の側面で高圧であり（相対的に）、他方の側面で低圧である（相対的に）。高圧は、圧縮機管束の段の１つから専用抽出ダクトを使用することによって、または冷却流体用の専用圧縮機段を使用することによって得ることができる。第２の代替形態によれば、回転機械の内部で、または回転機械の外部で（しかし回転機械に関連する）、専用圧縮機またはファンによって冷却流体圧縮を生成することが可能である。

圧力差の値は、複数の設計パラメータに依存するが、相対的に幅広い通路ならびに狭いギャップの存在の利点を生かす。実際に、幅広い通路によって、従来技術による解決策よりもはるかに圧力降下が小さい。これは、流体を循環させるためにより低い圧力差を利用することが可能であるということを意味する。

冷却流体の１つの物質または複数の物質に関して、いくつかの可能性がある。一般的に、最も便利な解決策は、適切なプロセスガスを使用することである。それでもやはり、圧縮機が配置されるプラント内で既に利用可能な流体に依存して、専用の流体、例えば、蒸気、空気、窒素などを使用することが可能である。

図１に示すように、従来技術の解決策は、カプセル化筐体スリーブの全周囲で均一のギャップを提供しており、図２および図４の符号５で示す凹所は存在しないことに留意されたい。

図３は、図１および図２の実施形態の磁極片アセンブリ６を示す。

磁極片アセンブリ６は、アセンブリ本体６０、ならびに複数の磁極片６１および６２を備える。アセンブリ本体６０は、トロイド形状を含み、磁極片６１および６２は、アセンブリ本体６０から突出し、トロイドの中心に向かって半径方向に延在する。この特定の実施形態では、いくつかの磁極片６１が小さい寸法を含み、いくつかの磁極片６２は大きい寸法を含む。この特定の実施形態では、すべての磁極片６１および６２は、コイル７の巻線を受ける、特に同じ寸法の空間６３によって分離されている。

図４では、コイル７ならびにカプセル化筐体３の中の凹所５が示され、各磁極片はその周りにそれ自体の巻線を備える。

図４から、ジャーナル２（略円柱形である）に面するカプセル化筐体３の面の中に、ジャーナル２（本明細書では筐体３とシャフト２との間に小さいギャップのみが存在する）に隣接する部分が、凹所５と交互になっている。

シャフトに対して良好な支持を確立するために、凹所の全面積は、ジャーナルに隣接する全面積に対して大きすぎてはいけない（すなわち、前述の部分）。この特定の実施形態では、２０個の凹所５（および対応する２０個のジャーナル隣接部分）が存在し、各凹所５が約６°の角度広がりに対応しており、したがって、凹所の全体的な広がりは約１２０°であり、一方、ジャーナル隣接部分の全体的な広がりは約２４０°である。このことは、凹所の全面積がジャーナル隣接部分の全面積の約０．５倍であることを意味し、代替の実施形態によれば、凹所の全面積がジャーナル隣接部分の全面積の約０．３倍から約０．７倍の間である。

凹所の数は実施形態によって異なる。例えば、凹所は８個から３２個の範囲であることができ、より詳細には、１６個から２４個の範囲であることができる。

凹所５の１つおよび隣接する領域が、図５に詳細に示されている。

既に言及した要素に加えて、図５は、「コイル支持体」または「コイルロッカー」８、および樹脂９によって充填された空間を示す。コイル支持体８は、２つの別個のコイル７の２つの対向する側面を定位置に維持するために使用される機械的部品である。図４で、コイルは黒い矩形として図示されているが、参照符号は付いていない。樹脂は、良好な電気的絶縁および良好な機械的強度を保証するために、空所を充填する目的で使用される。

図５を考察すると、カプセル化筐体３のために使用される金属薄板の厚さは、約０．４ｍｍから約１．０ｍｍの間であり、詳細には約０．５ｍｍである。ジャーナル２とカプセル化筐体３との間の小さいギャップ（図５の上方部分および下方部分）は、約０．２ｍｍから約１．２ｍｍの間であり、詳細には約０．８ｍｍである。凹所５の深さ（ジャーナル２の外面に対して）は、約４．０ｍｍよりも小さく、詳細には約１．５ｍｍから約３．５ｍｍの間であり、より詳細には約２．５ｍｍである。カプセル化筐体３の金属薄板の曲げ半径は、約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの間である。

凹所５は、金属薄板を曲げることによって得られる。不必要な材料応力を回避するために、凹所５の両側面上のジャーナル２近傍の曲げ半径（例えば１．０〜１．５ｍｍ）は、凹所５の両側面上のジャーナル２から遠い曲げ半径（例えば０．５〜１．０ｍｍ）よりも大きい。

凹所５は、コイル支持体８に隣接する。このようにして、凹所５内の圧力下で流体による、金属薄板３（非常に薄い）上への機械的作用が、コイル支持体８によって釣り合う。

以下に、凹所５をそれらの長手方向の延在部に関して、したがって、図１および図２を全体的に参照し、図６および図７を詳細に参照して説明することにする。

凹所５は、まっすぐであり、軸受１の２つの対向する側面の間に配置されている。

好適には、図７に示すように、それらは流体流を凹所５内に促進するために傾斜した入口を備える。追加的および好適には、それらは流体流が凹所５から出ることを促進するために傾斜した出口を更に備える（このことはどの図面にも図示されていない）。

凹所の傾斜した入口および出口は、０．６と対応する凹所の「水力直径」との積よりも大きい、または概ね等しい半径を含む丸みからなることができる。導管の「水力直径」は、導管の断面積の４倍対導管の断面の濡れ縁の比である。図５および図６および図７の特定の実施形態を参照すると、半径は約１．８ｍｍである。

図面の実施形態では、カプセル化筐体３は、入力フランジ（図６および図７の符号３２）および出力フランジの両方を備えることができ、両方のフランジは環形状を含むことができる。これらのフランジは図１および図２にも示されているが、符号は付いていない。フランジ３２の厚さは、カプセル化筐体のスリーブ部分３１の厚さよりもはるかに大きく、その厚さは、例えば約３ｍｍから約７ｍｍであることができる。この場合、丸み３３は前記環の内側円に配置される。

樹脂９が、カプセル化された磁気軸受内の空所を回避するために、コイル７間の空所（図５参照）内ばかりでなく、他の空所内にも配置されていることが、図６および図７から見られる。

本発明による１つまたは複数のカプセル化された磁気軸受は、ジャーナルの直径が、例えば１００ｍｍから３００ｍｍであり、その回転速度が、例えば８０００ＲＰＭ（回数／分）から１２０００ＲＰＭまでなど、かなり速い磁気軸受の用途に特に有益である。本発明は、特に「石油／ガス」用途向けであると考えられてきた。

まさに説明したカプセル化された磁気軸受の実施形態は、磁気軸受のカプセル化筐体と例えば回転機械の部品との間のギャップをパージする方法実施し、回転機械の部品は、磁気軸受によって回転可能に支持されている。

図８の流れ図は、そのような方法の特定の実施形態に相当する。

図８の方法は、軸受の２つの側面の間に配置され、カプセル化筐体とジャーナルとの間のギャップに隣接して、カプセル化筐体の中に凹所を設けるステップ（ステップ８０１）と、凹所に傾斜した入口を設けるステップ（ステップ８０２）と、凹所に傾斜した出口を設けるステップ（ステップ８０３）と、軸受の２つの側面の間に圧力差を生成するステップ（ステップ８０４）と、凹所内に流体流を確立するステップ（ステップ８０５）とを含む。用途に応じて、圧力差は例えば０．０５バールから１０．０バールであることができる。

本発明によるカプセル化された磁気軸受によって、「石油およびガス」用途向け（すなわち、石油および／またはガスを取り扱うための）プラントに極めて速い回転速度の回転機械、すなわち、電動機および／または圧縮機および／または膨張機を設けることが可能である。回転速度は、例えば、１２０００ＲＰＭ（上記に言及済み）を超えることができ、２００００ＲＰＭに達することができる。

本発明によるカプセル化された磁気軸受によって、「石油およびガス」用途向け（すなわち、石油および／またはガスを取り扱うための）プラントに非常に効率的な冷却システムを回転機械のカプセル化された磁気軸受のために設けることが可能である。実際、従来技術の解決策に対して、より少ない冷却流体および／またはより低い圧力の冷却流体が必要である。

１ 磁気軸受（磁気アセンブリ）
２ 回転シャフト（ジャーナル）
３ カプセル化筐体（金属薄板）
４ 部品
５ 通路（凹所）
６ 磁極片アセンブリ
７ コイル
８ コイル支持体
９ 樹脂
３１ スリーブ部分
３２ フランジ
３３ 丸み
６０ アセンブリ本体
６１ 磁極片
６２ 磁極片
６３ 空間

Claims (21)

1. カプセル化された磁気アセンブリ（１）が、少なくとも１つの磁極片（６１、６２）と、カプセル化筐体（３）とを備え、前記カプセル化筐体（３）の少なくとも１つの部分が、前記少なくとも１つの磁極片（６１、６２）に隣接し、少なくとも１つの凹所（５）が、流体流を確立するために、前記少なくとも１つの部分に隣接して、前記カプセル化筐体（３）内に設けられており、前記少なくとも１つの凹所（５）が、前記流体流を促進するように形成されている、カプセル化された磁気アセンブリ（１）。
2. 前記少なくとも１つの凹所（５）が、前記流体流を促進するために傾斜した入口を備える、請求項１に記載のカプセル化された磁気軸受（１）。
3. 前記少なくとも１つの凹所（５）が、前記流体流を促進するために傾斜した出口を備える、請求項１または２に記載のカプセル化された磁気軸受（１）。
4. 前記カプセル化された磁気アセンブリ（１）が少なくとも２つの磁極片（６１、６２）を備え、前記カプセル化筐体（３）の少なくとも２つの部分が、前記少なくとも２つの磁極片（６１、６２）にそれぞれ隣接し、凹所（５）が前記カプセル化筐体（３）の前記少なくとも２つの部分の両方に隣接して、前記カプセル化筐体（３）の中に設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
5. 前記凹所（５）が細長く、前記カプセル化筐体（３）の前記少なくとも２つの部分が、前記細長い凹所（５）に関して異なる側面上にある、請求項１から４のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
6. 前記カプセル化された磁気アセンブリ（１）が、カプセル化された磁気軸受（１）であり、複数の磁極片（６１、６２）と、カプセル化筐体（３）とを備え、前記カプセル化筐体（３）の複数の部分が、前記磁極片（６１、６２）に隣接し、少なくとも１つの凹所（５）が、流体流を確立するために、前記部分の少なくとも１つに隣接して、前記カプセル化筐体（３）の中に設けられている、請求項１から５のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
7. 複数の凹所（５）が、流体流を確立するために、前記筐体（３）の部分に隣接して、前記カプセル化筐体（３）の中に設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
8. 前記凹所（５）の全面積が、前記複数の部分の全面積の約０．３倍から約０．７倍である、請求項１から７のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
9. 前記複数の筐体（３）の部分が、８個から３２個の筐体（３）の部分からなる、請求項１から８のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
10. 前記凹所（５）の深さが、約４．０ｍｍよりも小さい、請求項１から９のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
11. 前記カプセル化された磁気アセンブリ（１）が、コイル支持体（８）を更に備え、前記凹所（５）が前記コイル支持体（８）に隣接している、請求項１から１０のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
12. 前記流体流が前記凹所（５）内に入り、前記凹所（５）を出ることを促進するために、前記凹所（５）が、傾斜した入口および／または傾斜した出口を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）。
13. 磁気アセンブリ（１）のカプセル化筐体（３）と機械の部品との間のギャップをパージする方法であって、
    前記ギャップに隣接して、前記カプセル化筐体（３）の中に１つまたは複数の凹所（５）を設けるステップと、
    前記１つまたは複数の凹所（５）を横切って圧力差を生成するステップと、
    前記１つまたは複数の凹所（５）内に流体流を確立するステップと
    を含む方法であって、前記１つまたは複数の凹所（５）が、前記流体流を促進するように形成される、方法。
14. 磁気アセンブリ（１）の前記カプセル化筐体（３）が、磁気軸受（１）のカプセル化筐体（３）であり、機械の前記部品が、前記磁気軸受（１）によって回転自在に支持される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記凹所（５）が、前記磁気軸受（１）の第１の側面から前記軸受（１）の第２の側面まで延在し、圧力差が、前記磁気軸受（１）の前記第１の側面と前記軸受（１）の前記第２の側面との間に確立される、請求項１３または請求項１４に記載の方法。
16. 少なくとも１つのカプセル化された磁気アセンブリ（１）を備える回転機械であって、前記カプセル化された磁気アセンブリ（１）が、少なくとも１つの磁極片（６１、６２）と、カプセル化筐体（３）とを備え、前記カプセル化筐体（３）の少なくとも１つの部分が、前記少なくとも１つの磁極片（６１、６２）に隣接し、少なくとも１つの凹所（５）が、流体流を確立するために、前記少なくとも１つの部分に隣接して、前記カプセル化筐体（３）の中に設けられており、前記少なくとも１つの凹所（５）が前記流体流を促進するように形成されている、回転機械。
17. 請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）を備える、請求項１６に記載の回転機械。
18. 非常に高速の回転速度の回転機械を備える石油／ガスプラント。
19. 請求項１６または１７に記載の回転機械を備える、請求項１８に記載の石油／ガスプラント。
20. 前記カプセル化された磁気アセンブリ（１）用の非常に効率的な冷却システムを備えるカプセル化された磁気アセンブリ（１）を備える、石油／ガスプラント。
21. 請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載のカプセル化された磁気アセンブリ（１）を備える、請求項２０に記載の石油／ガスプラント。