JP7399500B2 - 磁石と、異なる方向の繊維を備えた複合材料層の本体を有する軸方向磁束ロータ、ロータの製造方法、およびロータを備える電磁モータまたは発電機 - Google Patents
磁石と、異なる方向の繊維を備えた複合材料層の本体を有する軸方向磁束ロータ、ロータの製造方法、およびロータを備える電磁モータまたは発電機 Download PDFInfo
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Description
-層は重ね合わされ、それぞれの層の繊維が2つの重ねられた層に対して異なる所定の方向に配向され、
-径方向のカバースキンは、ロータの本体の2つの対向する面のそれぞれに配置され、そして樹脂により結合された繊維を含む複合材料層の複数の重ねられた層で構成される、
ことを特徴とする電磁モータまたは発電機のロータに関する。
図1および3に最もよく示されているように、各枝部3は、内部ハブ2から離れるに従って幅が減少し、フレット8に当接する先細りの先端部3bで終わりうる。
Claims (14)
- 電磁モータまたは発電機のロータ(1)であって、本体(2、3)を有し、
前記本体(2、3)は:前記ロータ(1)の回転中心軸(7)に対して同心の内部ハブ(2)と;前記内部ハブ(2)から出発し、前記ロータ(1)の円形の外周を形成するフレット(8)に向かって、前記回転中心軸(7)に関して径方向に伸長する枝部(3)と;2つの隣接する前記枝部(3)の間に画定されるそれぞれの空間内に収容される、複数の磁石(4)を有する少なくとも1つの磁石構造体(10)と;を有し、
前記本体(2、3)は、樹脂で結合された繊維を含む複合材料の複数の層で構成され、
前記層は重ね合わされ、それぞれの前記層の前記繊維が2つの重ねられた層に対して異なる所定の方向(F1、F2)に配向され、
径方向のカバースキンは、前記ロータの前記本体(2、3)の2つの対向する面のそれぞれに配置され、そして樹脂により結合された繊維を含む複合材料層の複数の重ねられた層で構成され、そして
前記磁石構造体(10)の複数の単位磁石(4)のそれぞれの前記単位磁石(4)が多角形の形状であるか、または、それぞれの前記単位磁石(4)が少なくとも部分的に卵形の輪郭を有し、前記卵形の輪郭は、前記単位磁石(4)の本体を形成する第1の部分(4a)と前記単位磁石(4)の長手方向端部を指し示す少なくとも1つの長手方向末端の第2の部分(4b)とを有し、前記第1の部分は、前記第2の部分(4b)に比べてより大きな断面を有し、そして前記単位磁石(4)のより長い長さにわたって伸長し、そして前記長手方向末端の第2の部分(4b)の断面積は、前記長手方向末端に近づくにつれて減少する、ことを特徴とする電磁モータまたは発電機のロータ(1)。 - 前記磁石構造体(10)の複数の前記単位磁石(4)が繊維強化絶縁材料によって一緒に結合され、各前記単位磁石(4)が前記ロータ(1)の軸方向に伸長する細長い形状である、ことを特徴とする請求項1に記載のロータ(1)。
- それぞれの前記磁石構造体(10)は、それぞれの前記単位磁石(4)用のハウジングを画定するメッシュセルを有する少なくとも1つのメッシュ構造体を含み、それぞれの前記ハウジングは、前記単位磁石(4)を内部に導入した後に、前記ハウジングと前記単位磁石(4)との間に繊維強化樹脂で満たされるべきスペースを残すのにちょうど十分な内部寸法を有し、前記メッシュセルは繊維強化絶縁材料で作られる、ことを特徴とする、請求項2に記載のロータ(1)。
- 電磁モータまたは発電機のロータ(1)であって、本体(2、3)を有し、
前記本体(2、3)は:前記ロータ(1)の回転中心軸(7)に対して同心の内部ハブ(2)と;前記内部ハブ(2)から出発し、前記ロータ(1)の円形の外周を形成するフレット(8)に向かって、前記回転中心軸(7)に関して径方向に伸長する枝部(3)と;2つの隣接する前記枝部(3)の間に画定されるそれぞれの空間内に収容される、複数の磁石(4)を有する少なくとも1つの磁石構造体(10)と;を有し、
前記本体(2、3)は、樹脂で結合された繊維を含む複合材料の複数の層で構成され、
前記層は重ね合わされ、それぞれの前記層の前記繊維が2つの重ねられた層に対して異なる所定の方向(F1、F2)に配向され、
径方向のカバースキンは、前記ロータの前記本体(2、3)の2つの対向する面のそれぞれに配置され、そして樹脂により結合された繊維を含む複合材料層の複数の重ねられた層で構成され、そして
2つの隣接する前記枝部(3)間のそれぞれの前記磁石構造体(10)が少なくとも1つの複合材料の層に埋め込まれ、前記ロータ(1)もまた、前記埋め込まれた磁石構造体(10)を取り囲む、少なくとも1つの複合材料の層の中にコーティングされ、そして前記本体(2、3)は複数の複合材料層で構成される、
ことを特徴とする電磁モータまたは発電機のロータ(1)。 - 前記ロータを取り囲み、前記本体(2、3)の前記内部ハブ(2)および前記枝部を構成する前記複合材料層が、樹脂で鋳造されたガラスまたは炭素繊維でできている、ことを特徴とする請求項4に記載のロータ(1)。
- 前記本体(2、3)の前記複合材料層の繊維が、隣接する重ねられた前記複合材料層の繊維に対して垂直に配向されている、ことを特徴とする請求項1―5のいずれかに記載のロータ(1)。
- 前記本体(2、3)の前記複合材料層の繊維が、隣接する重ねられた前記複合材料層の繊維に対して30°~45°のオフセットで配向されている、ことを特徴とする請求項1―6のいずれかに記載のロータ(1)。
- 前記本体(2、3)の前記複合材料層の数が、前記磁石構造体(10)および前記カバースキンの軸方向の厚さに従って決定され、そして前記カバースキンは、0.3mm-2mmの厚さを有する、ことを特徴とする請求項1―7のいずれかに記載のロータ(1)。
- 前記各枝部(3)は、前記内部ハブ(2)からの距離が増大するに従って減少する幅を有し、そして前記フレット(8)に対する先細りの先端部(3b)で終わる、ことを特徴とする請求項1―8のいずれかに記載のロータ(1)。
- 2つの隣接する前記枝部(3)の基部(3a)が、前記内部ハブ(2)の中間部分(9)によって分離され、前記中間部分(9)が前記ロータ(1)の前記回転中心軸の方向に丸みを帯びた凹面の形状であり、前記内部ハブ(2)は前記ロータ(1)の半径の少なくとも4分の1に等しい半径を有する、ことを特徴とする請求項9に記載のロータ(1)。
- 前記各磁石構造体(10)は、前記内部ハブ(2)から離れるに連れて増加する幅を有し、そして前記ロータ(1)を取り囲む前記フレット(8)に対して終了する、ことを特徴とする、請求項1―10のいずれかに記載のロータ(1)。
- 樹脂によって結合された繊維を含む複合材料の複数の層からなる本体(2、3)を含むロータ(1)を製造する方法であって、前記方法は:第1の複合材料層を鋳造するステップであって、前記第1の層の繊維は単一の所定の方向(F1)に配向されるステップと;前記第1の複合材料層の上に積み重ねられた少なくとも1つの第2の複合材料層を鋳造するステップであって、前記第2の層の繊維は前記第1の層の方向(F1)とは異なる所定の方向(F2)に配向されるステップと;そして前記樹脂を硬化させるステップと;を有し、
前記本体(2、3)が、前記ロータ(1)の回転中心軸(7)に対して同心の内部ハブ(2)と;前記内部ハブ(2)から出発し、前記ロータ(1)の円形の外周を形成するフレット(8)に向かって、前記回転中心軸(7)に関して径方向に伸長する枝部(3)とを備え、
前記内部ハブ(2)の外周から前記フレット(8)の内周まで径方向に延びる前記枝部(3)の長さの上の1つの点における、各前記枝部(3)の幅 が、前記ロータ(1)に加えられうる許容機械的応力、前記ロータ(1)の最大許容回転速度、および前記枝部(3)の材料の機械的強度に基づいて決定され、
前記内部ハブ(2)からの距離の増大に従う各前記枝部(3)の幅の減少は、各前記枝部(3)に対して、前記枝部の長さの各点での幅を、前記枝部(3)内で等応力を取得できるように選択することによって得られる、
ことを特徴とする方法。 - 軸方向磁束電磁モータであって、請求項1-11のいずれかに記載の少なくとも1つのロータ(1)を有し、前記電磁モータは、少なくとも1つの巻線を担持する少なくとも1つのステータを有し、前記電磁モータは、前記少なくとも1つのロータ(1)と前記少なくとも1つのステータとの間に1つまたは複数のエアギャップを備える、ことを特徴とする軸方向磁束電磁モータ。
- 軸方向磁束電磁発電機であって、請求項1-11のいずれかに記載の少なくとも1つのロータ(1)を有し、前記電磁発電機は、少なくとも1つの巻線を担持する少なくとも1つのステータを有し、前記電磁発電機は、前記少なくとも1つのロータ(1)と前記少なくとも1つのステータとの間に1つまたは複数のエアギャップを備える、ことを特徴とする軸方向磁束電磁発電機。
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