JP3818714B2 - 爪付き磁気電気ロータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、爪付き磁気電気ロータ、より詳細には高速同期機内で使用するための爪付き磁気電気ロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
これらの爪付きロータは、固定され分極された非磁性および磁性要素から成る。いくつかの高速同期機内で使用され得る速度は５００００回転／分以上になることがある。ところが、先述のようにこれらのロータは部品を組み合わせたものであることから、爪付きロータの製造者は、最適な空力形状を保ちつつ遠心力による破損に対し可能な限り高い強度を有するロータを得ようとしている。
【０００３】
中実ロータがある。これらのロータは質量が大きいため回転速度が制限される。実際、回転時に発生する遠心力は移動中の質量に比例する。この種の中実ロータを使用する場合、ロータが高速時の破損に耐えるよう静定圧縮型または同等の組立技術を使用しなければならない。このような組立技術はコストが高く量産としては利用が難しい。さらにこの種の中実ロータの場合、構成部品の形状が複雑で取り付けが容易ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、小型で、構造が単純であり、通常の技術により高速で回転することができ、製造コストが大量生産に見合う爪付きロータを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明は、
−自由端と、周方向に等間隔で分布し、軸方向に伸長した、間にベゼルを限定するＮ個の爪を具備する端とを有する軸方向ハブを含む、磁性材料の第一部品と、
− 磁性材料の第一部品の極性とは反対の極性であり、磁性材料の第一部品と同じ形状を有し、磁性材料の第一部品に対向して配置され、各爪が磁性材料の第一部品の二つの爪の間に配設され、磁性材料の第一部品の各爪が磁性材料の第二部品の二つの爪の間に配設される、磁性材料の第二部品と、
− 各磁性部品の爪の自由端と、対向する磁性部品のベゼルの底との間に置かれた非磁性スペーサと、
− 非磁性ロータ覆い手段と
を備える２Ｎ個の極を有する爪付きロータに関する。
【０００６】
各爪は、径方向の漸進的磁気ギャップのゾーンを有する外側長手方向面を備えると有利である。
【０００７】
磁性部品の各爪は、収束点がベゼルの中心近くに位置する収束内部面を備える。
【０００８】
各爪は、軸方向ハブと接触する多角形基部および尖形自由端を備える。
【０００９】
ロータは、複数の爪のスペーサの役割を果たす少なくとも一つの多重スペーサ非磁性モノブロック部品を備える。
【００１０】
一実施態様においては、ロータは、直径に関して反対側に位置する爪間の直接で堅固な結合を確保する非磁性二重スペーサを備えると有利である。
【００１１】
本発明によるロータの第一の長所は、磁性部品のベゼルによるロータの中央の空隙によってもたらされる。これによりロータを軽量化することができ、従って、同じ速度の場合、発生する遠心応力は、中実ロータを使用した場合に生じる遠心応力よりも小さい。
【００１２】
第二の長所は第一の長所からもたらされる。すなわち、発生する遠心応力が小さいので、より普通でより安価な溶接技術によりロータの種々の構成要素の固定をおこなうことができる。
【００１３】
別の長所は、磁束の漏れならびに回転中の爪の遠心力によるたわみ応力を制限することができる爪の特殊な形状によってもたらされる。
【００１４】
本発明の他の長所および特徴は、添付の図面を参照して行う以下の説明により明らかになろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明によるロータはできるだけ軽量で簡単な構造になるよう設計されている。
【００１６】
軽量化の追求により、非磁性部分は可能な限り空隙になった。本発明によって提供される解決方法は、一ゾーンあたり一つの半径方向に漸進的な磁気ギャップおよび一定で平滑な空気力学的機械ギャップを有する、中空ロータまたは空隙を含むロータである。
【００１７】
簡単な構造の追求により、ロータの構成部品数は少なくなった。
【００１８】
本発明による２Ｎ個の極を有する爪付きロータは、
自由端３と、周方向に等間隔で分布し、軸方向に伸長した、間にベゼル６を限定するＮ個の爪５を具備する端４とを有する軸方向ハブ２を含む、磁性材料の第一部品１と、
磁性材料の第一部品１の極性とは反対の極性であり、磁性材料の第一部品１と同じ形状を有し、磁性材料の第一部品１に対向して配置され、各爪５’が磁性材料の第一部品１の二つの爪５の間に配設され、磁性材料の第一部品の各爪が磁性材料の第二部品の二つの爪の間に配設される、磁性材料の第二部品１’と、
各磁性部品１、１’の爪５、５’の自由端８、８’と、対向する磁性部品１、１’のベゼル６、６’の底との間に置かれた非磁性スペーサ７と、
非磁性ロータ覆い手段９とを備える。
【００１９】
図示する本発明の実施例においてはＮは２に等しい。従って、ハブ２（ならびに２’）の端４（ならびに４’）は、直径上で反対側に位置する二つの爪５（ならびに５’）を備える。
【００２０】
爪５、５’は、径方向の漸進的磁気ギャップのゾーンを有する外側長手方向面１０を備える。
【００２１】
図示する本発明の実施例においては、外側長手方向面１０は、半径が覆い９を取外したロータの外側半径に等しく、両側に面取りされた二つの側面ゾーン１２ａ、１２ｂを有する中央ゾーン１１を備える。面取り形状は、半径方向に漸進する磁気ギャップを形成する。
【００２２】
結果としてできた外側長手方向面１０の全体形状により、中央ゾーン１１と回転機のステータの間における磁束の通過が最適化される。
【００２３】
本発明による爪は、収束点１４がベゼル６の中心近くに位置する収束内部面１３を含むと有利である。
【００２４】
この特徴は、極性が反対の隣接する二つの磁性塊（隣接する爪）の間に大きな非磁性空間をつくることを目的とする。この非磁性空間により、ステータを通過する代わりに極性が反対の隣接する二つの極の間を直接通過する磁束の漏れを制限することができる。
【００２５】
図示する実施例においては、爪はさらに、大きな軸方向ハブと接触する、遠心力の作用による爪のたわみ応力を吸収するための基部と、爪の先端において運動する質量を制限し、その結果基部における前記たわみ応力を軽減するための尖形自由端とを有するような面の配置を含む。
【００２６】
各磁性部品１、１’の爪５、５’の自由端８、８’と、磁性部品１、１’のベゼル６、６’の対向する底部との間に置かれた非磁性スペーサ７は、磁性部品のうちの一つの分極爪と極性が反対の他方の磁性部品のベゼルの底の間に非磁性空間を形成し、これにより、爪と、対向する部品との間の磁束の漏れを最小限に抑えることを目的とする。
【００２７】
これらの非磁性スペーサ７は、ロータの軸方向および径方向における固定を行うことをねらいとする力学的役割も有する。これは、スペーサが、磁性部品の爪の端部と他方の磁性部品のベゼルの底の間で堅固な力学的結合を行うことによって達成される。
【００２８】
図示する実施態様においては、磁性部品の爪の端部と他方の磁性部品のベゼルの底の間で堅固な力学的結合を行うことに加え直径上で反対側に位置する爪間の直接で堅固な結合を確保する非磁性二重スペーサが使われている。このことはロータの径方向における固定性を向上させるのに寄与する。
【００２９】
図２に本発明によるモノブロック二重スペーサを示す。
【００３０】
このモノブロック二重スペーサは追加的特徴として、ロータの回転軸に対し静的および動的に釣り合った形状を有する。
【００３１】
従って回転時には、遠心力はモノブロック二重スペーサ内で打ち消される。またスペーサがモノブロックであることにより安全性が向上する。
【００３２】
図示しない別の実施態様においては、モノブロック単一部品が爪全体についてのスペーサの機能を果たす。
【００３３】
スペーサまたは多重スペーサは、要求された非磁性的機能および力学的機能を、最小限の部材で確保するよう設計される。
【００３４】
爪および／またはベゼルの底とのスペーサの固設は、例えば溶接、ねじ止め、接着などあらゆる既知の手段で行うことができる。本発明によれば、この固設に必要な機械的特性は、中実ロータの場合よりもはるかに寛容である。
【００３５】
ロータの最適な空力形状を維持するために、爪は非磁性覆い手段により覆われる。
【００３６】
ロータの構造が特殊であることから、覆いはロータの軸方向または径方向における固定要素となる可能性はなく、したがって、任意の非磁性材料とし、それ自体の慣性に耐えるような厚さとすることができる。
【００３７】
図示する実施態様においては、覆い手段は、爪と、ハブを囲みシリンダの基部を閉じるようになる二つの端部環状フランジとを覆う中空シリンダを含む。
【００３８】
もちろん本発明は説明し図示した実施態様に限定されるものではなく、当業者であれば本発明から逸脱することなく多くの変形が可能である。特に、本発明の範囲から逸脱することなくロータの極数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による四極ロータ用二極磁性部品の略図である。
【図２】本発明による四極ロータを構成する非磁性二重スペーサ部品の略図である。
【図３】覆い手段を取り外した状態の本発明による四極ロータの略図である。
【図４Ａ】本発明による四極ロータの横方向断面略図である。
【図４Ｂ】本発明による四極ロータの横方向断面略図である。
【図４Ｃ】本発明による四極ロータの横方向断面略図である。
【符号の説明】
１ 第一部品
２ 軸方向ハブ
３ 自由端
４ 爪を具備する端
５ 爪
６ ベゼル
７ 非磁性スペーサ
９ 非磁性ロータ覆い手段
１０ 外側長手方向面
１１ 中央ゾーン
１２ａ、１２ｂ 側面ゾーン
１３ 収束内部面

Claims (6)

1. 自由端（３）と、周方向に等間隔で分布し、軸方向に伸長した、間に中空のベゼル形状の中央の空隙（６）を限定するＮ個の爪（５）を具備する端（４）とを有する軸方向ハブ（２）を含む、磁性材料の第一部品（１）と、
   磁性材料の第一部品の極性とは反対の極性であり、磁性材料の第一部品（１）と同じ形状を有し、磁性材料の第一部品（１）に対向して配置され、各爪（５’）が磁性材料の第一部品（１）の二つの爪（５）の間に配設され、磁性材料の第一部品の各爪が磁性材料の第二部品の二つの爪の間に配設される、磁性材料の第二部品（１’）と、
   爪（５、５’）の自由端（８）と、対向する磁性部品（１、１’）の中空のベゼル形状の中央の空隙（６、６’）の底との間に置かれた非磁性スペーサ（７）と、
   非磁性ロータ覆い手段（９）と
   を備えることを特徴とする２Ｎ個の極を有する爪付きロータ。
2. 各爪（５、５’）が、径方向の漸進的磁気ギャップのゾーン（１２ａ、１２ｂ）を有する外側長手方向面（１０）を備えることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. 磁性部品（１、１’）の各爪（５、５’）が、収束点（１４）がベゼル（６、６’）の中心近くに位置する収束内部面（１３）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
4. 各爪（５、５’）が、軸方向ハブ（２）と接触する多角形基部および尖形自由端（８）を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ。
5. 複数の爪（５、５’）のスペーサとして働く少なくとも一つの多重スペーサ非磁性モノブロック部品（７）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ。
6. 直径に関して反対側に位置する爪（５、５’）間の直接で堅固な結合を確保する非磁性二重スペーサ（７）を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ。

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