JP2019525720A - ポスト間に永久磁石が配置されたアキシャルギャップ型電気機械 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
Claims (50)
- 電気機械であって、
電磁素子のアレイを有するステータと、
軸受に取り付けられたロータであって、前記ロータは、ロータポストのアレイを有し、前記各ロータポストは、対向端部を画定する長さを有し、前記ロータポストのアレイは、前記各ロータポストの長さに対して垂直な方向でロータに沿って延在し、前記ロータが、前記複数のロータポスト間に配置された磁極を画定する電磁素子を有する、ロータと、
空隙であって、前記ステータ及び前記ロータが、作動位置にある際、前記ロータと前記ステータとの間に形成された空隙と、
前記ロータ上で形成された複数のロータ磁束絞りであって、前記複数のロータ磁束絞りはそれぞれ、前記ロータポストの前記対向端部の1つと隣接して存在する、複数のロータ磁束絞りと、を備える、電気機械。 - 前記軸受は、
前記ロータと前記ステータとを接続する第1軸受であって、前記ロータ及び前記ステータの相対回転運動が可能となるように配置されている、第1軸受と、
前記ロータと前記ステータとを接続する第2軸受であって、前記ロータ及び前記ステータの相対回転運動が可能となるように配置されている、第2軸受と、を更に備え、
前記ロータポストのアレイ、及び前記複数のロータ磁束絞りは、前記第1軸受と前記第2軸受間の、前記ロータ上に置かれる、請求項1に記載の電気機械。 - 前記複数のロータ磁束絞りが、前記ロータ内に複数の孔を更に備える、請求項2に記載の電気機械。
- 前記複数のロータ磁束絞りが、複数の止まり孔を更に備える、請求項3に記載の電気機械。
- 前記複数のロータ磁束絞りが、複数の貫通孔を更に備える、請求項3に記載の電気機械。
- 前記電気機械は、
軸方向電気機械を更に備え、
前記第1軸受は、内側スラスト軸受を更に備え、
前記第2軸受は、外側スラスト軸受を更に備え、
前記ステータの前記電磁素子、及び前記ロータの前記電磁素子が、前記外側スラスト軸受の半径方向内側、及び前記内側スラスト軸受の半径方向外側に配置され、前記内側スラスト軸受及び前記外側スラスト軸受が、前記ロータの前記電磁素子及び前記ステータの前記電磁素子の磁気引力に抗して、前記空隙を維持するように配置されている、請求項2〜5のいずれか一項に記載の電気機械。 - 前記複数のロータ磁束絞りが、前記ロータポストから半径方向外側に、かつ前記外側スラスト軸受から半径方向内側に存在する複数の外側磁束絞りを更に備える、請求項6に記載の電気機械。
- 前記複数のロータ磁束絞りが、前記ロータポストから半径方向内側に、かつ前記内側スラスト軸受から半径方向外側に存在する複数の内側磁束絞りを更に備える、請求項6に記載の電気機械。
- 前記複数のロータ磁束絞りが、前記ロータポストから半径方向内側に、かつ前記内側スラスト軸受から半径方向外側に配置された複数の内側磁束絞りを更に備える、請求項7に記載の電気機械。
- 前記内側及び外側磁束絞りの各々が、前記ロータポストに対して、交互パターンで半径方向に整列し、その結果、前記内側及び外側磁束絞りが、全ての第2ロータポストに隣接している、請求項9に記載の電気機械。
- 前記内側と外側磁束絞りは、ロータポストと交番するよう隣接し、これにより、各ロータポストが、前記内側磁束絞りの1つ、又は前記外側磁束絞りの1つのみと隣接する、請求項10に記載の電気機械。
- 前記内側及び外側磁束絞りの各々が、前記ロータポストと半径方向に整列し、前記内側及び外側磁束絞りが、各ロータポストと隣接する、請求項9に記載の電気機械。
- ロータポストごとに、前記ロータポストが、2つの内側磁束絞り及び2つの外側磁束絞りと隣接する、請求項9に記載の電気機械。
- 前記複数の内側磁束絞り及び前記複数の外側磁束絞りがそれぞれ、同じ形状を有する複数の孔を更に備える、請求項9〜13のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記同じ形状を有する前記複数の孔が、円形断面を有する複数の孔を更に備える、請求項14に記載の電気機械。
- 前記複数の孔それぞれの、前記円形断面が、等しい寸法を有する、請求項15に記載の電気機械。
- 前記ステータが、前記ステータの前記電磁素子を形成するステータポストを更に含み、前記ステータポスト間にはスロットが配置され、各スロットには1つ以上の導電体が配置され、前記ステータポストはそれぞれ、対向端部を画定する長さを有し、前記ステータポストのアレイは、前記各ポストの長さと垂直な方向で円状にステータの周りに延在し、前記ステータは、前記ステータ上で形成された複数のステータ磁束絞りを更に備え、前記複数のステータ磁束絞りはそれぞれ、前記ステータポストの前記対向端部の1つと隣接して存在する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記電気機械装置は、リニア電気機械を更に備え、前記第1軸受は、第1リニア軸受を更に備え、前記第2軸受は、第2リニア軸受を更に備え、
前記ステータの前記電磁素子、及び前記ロータの前記電磁素子が、前記第1リニア軸受及び前記第2リニア軸受との間で軸方向に配置され、前記第1リニア軸受、及び、前記第2ラジアル軸受が、前記ロータの前記電磁素子及び前記ステータの前記電磁素子の磁気引力に抗して、空隙を維持するように配置されている、請求項2〜5のいずれか一項に記載の電気機械。 - 前記複数の磁束絞りは、前記ロータポスト及び前記第1リニア軸受との間に存在する、複数の第1磁束絞りを更に備える、請求項18に記載の電気機械。
- 前記複数の磁束絞りは、前記ロータポスト及び前記第2リニア軸受との間に存在する、複数の第2磁束絞りを更に備える、請求項19に記載の電気機械。
- 前記第1及び第2の磁束絞りがそれぞれ、前記ロータポストに対する交互パターンで、対応する前記ロータポストの1つの長さに整列し、これにより、前記内側及び外側磁束絞りは、全ての第2ロータポストに隣接する、請求項20に記載の電気機械。
- 前記第1及び第2の磁束絞りがそれぞれ、対応する前記ロータポストの1つの長さに整列し、前記内側及び外側磁束絞りは、各ロータポストに隣接する、請求項21に記載の電気機械。
- 前記複数の第1磁束絞り及び前記複数の第2磁束絞りがそれぞれ、同じ形状を有する複数の孔を更に備える、請求項20〜22のいずれか一項に記載の電気機械。
- 同じ形状を有する前記複数の孔が、円形断面を有する複数の孔を更に備える、請求項23に記載の電気機械。
- 前記複数の孔それぞれの前記円形断面が、等しい寸法を有する、請求項24に記載の電気機械。
- 前記電気機械は、寸法、磁極ピッチ、及びポスト高さを有し、前記磁極ピッチ及びポスト高さが、本明細書の段落[0163]〜[0166]に記載のとおりに定義された領域のうち、少なくとも1つの領域内にあるように選択される、請求項1〜25のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記ステータは、前記ステータの前記電磁素子を形成するステータポストを更に備え、前記ステータポスト間にはスロットが配置され、各スロットには1つ以上の導電体が配置され、前記ステータの前記ポストは、mm単位のポスト高さを有し、前記ステータ及び前記ロータは共に、前記電気機械の寸法を画定し、前記磁極は、mm単位の磁極ピッチSを有し、前記電気機械の寸法、磁極ピッチ及びポスト高さは、寸法、磁極ピッチ、及びポスト高さによって画定された空間の領域内であるように選択され、前記領域は、
1)第1和集合であり、
a)電気機械の第1寸法に対する、第1組の不等式によって画定される第1表面と、
b)電気機械の第2寸法に対する、第2組の不等式によって画定される第2表面と、
c)前記第1表面上にある第1端部点と、前記第2表面上にある第2端部点と、を有する線分上に存在する、全ての点を含むものとして定義されている集合と、の第1和集合であって、
前記第1組の不等式及び前記第2組の不等式は、それぞれ、不等式の組A及びB、又はB及びC、又はC及びDであり、前記不等式の群Aは25mmの寸法に対するものであり、前記不等式の群Bは50mmの寸法に対するものであり、前記不等式の群Cは100mmの寸法に対するものであり、前記不等式の群Dは200mmの寸法に対するものである、第1和集合であり、あるいは
2)不等式の組Dによって画定される表面と、前記表面よりも大きい寸法を有するが、前記表面内の点に対応している、磁極ピッチ及びポスト高さを有する全ての点が対応する集合と、の第2和集合、のいずれかによって定義される領域であり、
ここで、
Aは、以下の組から成る、不等式の組の群から選択され、
Dは、以下の組から成る、不等式の組の群から選択され、
- 電気機械であって、
電磁素子のアレイを有する第1キャリアであって、第1キャリア軸を画定している第1キャリアと、
磁極を画定している電磁素子を有する第2キャリアであって、第2キャリア軸を画定している第2キャリアと、
前記第1キャリア及び第2キャリアが作動位置にある際、前記第1キャリア及び前記第2キャリアとの間に形成される空隙と、
前記第1キャリア及び前記第2キャリアを接続する、少なくとも1つの第1軸受であって、前記第1キャリア及び前記第2キャリアとの相対回転運動を可能にするように配置されている、少なくとも1つの第1軸受と、を備え、
前記少なくとも1つの第1軸受は、第1軸受溝、第2軸受果樹園、及び、複数の軸受要素を含み、
前記第1キャリアは、均質な第1プレートを更に備え、前記第1内側軸受溝は、前記均質な第1プレートの、均質な拡張部であり、
前記第2キャリアは、均質な第2のプレートを更に備え、前記第2内側軸受溝は、前記均質な第2プレートの、均質な拡張部である、電気機械。 - 前記電気機械が、軸方向磁束電気機械である、請求項28に記載の電気機械。
- 前記少なくとも1つの第1軸受は、スラスト軸受である、請求項29に記載の電気機械。
- 前記少なくとも1つの第1軸受は、アンギュラ軸受である、請求項29に記載の電気機械。
- 前記第1キャリア及び前記第2キャリアを、互いに対して回転する際、支持する第2軸受を更に含む、請求項28〜31のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記第2軸受は、前記少なくとも1つの第1軸受から半径方向外側に配置される、請求項32に記載の電気機械。
- 前記第2軸受は、前記均質な第1プレート及び前記均質な第2プレートの、それぞれの均質な拡張部である、軸受レースを組み込んでいる、請求項32又は33のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記第2軸受は、スラスト軸受又はアンギュラ軸受を含む、請求項32、33、又は34のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記少なくとも1つの第1軸受は、半径方向に配置する軸受を備える、請求項28〜35のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記少なくとも1つの第1軸受はを備え、半径方向及び軸方向の両方で配置している、請求項28〜35のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記第2軸受が、半径方向に配置する軸受である、請求項35に記載の電気機械。
- 前記第2キャリアの前記磁極が、永久磁石によって形成され、前記永久磁石が、対応するスロット内に配置され、前記スロットが、前記作動位置で、前記第1キャリアから離れるように面する前記第2キャリアの面に開口している、請求項28〜38のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記第1及び第2キャリアが前記作動位置にある際、前記永久磁石が、磁力によって、前記対応するスロット内の定位置に保持される、請求項39に記載の電気機械。
- 前記軸受要素が、ボールを備える、請求項28〜40のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記軸受要素が、ローラを備える、請求項28〜40のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記第2軸受が、ボールを備える第2軸受要素を備える、請求項32〜35のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記第2軸受が、ローラを有する第2軸受要素を備える、請求項32〜35のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記均質な第2プレートが、背面鉄部を更に備え、前記第2キャリアの前記磁極が、永久磁石を備え、前記永久磁石は、前記背面鉄部で画定された、対応するスロット内に配置され、前記スロットは、前記作動位置で、前記第1キャリアから離れるように面する前記第2キャリアの面に開口している、請求項28〜44のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記均質な第1プレート及び前記均質な第2プレートの一方又は両方が、鉄、鋳鉄、ダクタイル鉄、及び合金鋼のいずれか1つ以上から作られている、請求項45に記載の電気機械。
- 前記均質な第1プレートは、前記第1キャリアの前記電磁素子を形成するポストを更に備え、前記ポスト間にはスロットを有し、各スロット内には1つ以上の導電体が配置され、前記ポストが前記均質な第1プレートの一部を形成している、請求項28〜46のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記均質な第1プレートが、鉄、ダクタイル鉄、及び合金鋼の1つ以上から作られている、請求項28〜47のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記第1キャリアは、前記第1キャリアの前記電磁素子を形成するステータポストを更に備え、前記第1キャリアのポスト間にはスロットが配置され、各スロットには1つ以上の導電体が配置され、前記第1キャリアの前記ポストは、mm単位のポスト高さを有し、前記第1キャリア及び前記第2キャリアは共に、前記電気機械の寸法を定め、前記磁極は、mm単位の磁極ピッチSを有し、前記電気機械の寸法、磁極ピッチ及びポスト高さは、寸法、磁極ピッチ、及びポスト高さによって画定された空間の領域内にあるように選択され、前記領域は、
1)第1和集合であり、
a)電気機械の第1寸法に対する第1組の不等式によって画定される第1表面と、
b)電気機械の第2寸法に対する第2組の不等式によって画定される第2表面と、
c)前記第1表面上にある第1端部点と、前記第2表面上にある第2端部点とを有する線分上に存在する全ての点を含むものとして定義されている集合と、の第1和集合であって、
前記第1組の不等式、及び前記第2組の不等式がそれぞれ、不等式の組A及びB、又はB及びC、又はC及びDであり、前記不等式の群Aは25mmの寸法に対するものであり、前記不等式の群Bは50mmの寸法に対するものであり、前記不等式の群Cは100mmの寸法に対するものであり、前記不等式の群Dは200mmの寸法に対するものである、第1和集合であり、あるいは、
2)不等式の組Dによって画定される表面と、前記表面よりも大きい寸法を有するが、前記表面内の点に対応している磁極ピッチ及びポスト高さを有する全ての点の対応する集合と、の第2和集合、のいずれかによって定義される領域であり、
ここで、
Aは、以下の組から成る、不等式の組の群から選択され、
Dは、以下の組から成る、不等式の組の群から選択され、
- 請求項1〜27の場合における前記ステータ、又は請求項28〜49の場合における前記第1キャリアが、バルク等方性抵抗率が200マイクロオーム・センチメートルを超えない均質材料を含む、請求項1〜27、又は、請求項28〜49のいずれか一項に記載の電気機械。
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