JPH09506758A - ２個の磁石部を有する単一のロータ装置を備えたリダンダント電気モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 リダンダント電気モータにはロータ装置および一対のステータ装置が含まれ、ロータ装置は一対の同軸の永久磁石部を有し、ステータ装置は夫々永久磁石部に相応せしめられる。永久磁石部およびステータ装置は縦方向に並設される。上述の構成により、バツクアツプあるいはリダンダント能力が要求される用途において、電気モータのサイズおよび重量を最小にすると共に高い信頼性および効率が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】 ２個の磁石部を有する単一のロータ装置を 備えたリダンダント電気モータ （技術分野） 本願は1993年12月14日付けで出願され本願と同一の譲受人に譲受けされた継続 中の米国特許出願第08/167,375号の部分継続出願である。 （背景技術） 本発明は、例えば航空機の蒸気サイクルコンプレツサを駆動するために使用さ れる高速リダンダント電気装置に関する。更に詳しくは、本発明は分離され、同 一の２本の環状巻きされた２つの磁極ステータ部に連係して動作する、分離され 同一の２つの永久磁石部を有した単一のロータを備える上述した種類の電気モー タ装置に関する。 この種の電気モータ装置は、重量およびサイズが最小で、２つのロータ部が電 磁気的および物理的に絶縁され、リアクタンスが高く、フオールトートレランス および電流波形の濾過動作に対する短絡電流が低く、信頼性および効率が高く、 コストが低いことが望まれる。またこの種の電気モータ装置によれば、特定の駆 動モータのリダンダンシ問題が解決されることが理解されよう。且つ単一のモー タ部と同一の出力値（馬力HP）および速度（RPM）定格値のみを有する非リタン ダント駆動モータは、構造が簡潔であり、コストおよび重量が低くされ得よう。 最小の重量およびサイズにされる要件は、高いリアクタン ス、低いフオールト電流特性を持たせることにある。従来の電気モータ装置にお ける環状巻きモータの磁束利用率は（同一のモータ磁束で同一の電圧に対し要求 される巻数のほぼ２倍の場合）、モータのリアクタンスが高くなる。内部あるい は外部フオールトの場合、低いフオールト電流のため、低い内部巻線損失が除去 でき、モータ冷却システムにより発散され得る。更に高いリアクタンスは、モー タの入力電流に対しフイルタとして機能するので、システム全体の重量およびサ イズを参酌して好ましい。 本発明によれば高い信頼性および低いコストが、簡潔な構成で少ない必要部品 数および高い効率で同時に得られる。 本願の出願人は上述した種類の電気モータ装置に関し、以下の米国特許、即ち 1986年11月25日に出願されたカサビアンによる米国特許第4,625,135号、1986年1 0月21日に出願されたデンクによる米国特許第4,617,726号（Ｕ．Ｓ．クラス29／ 598）、1987年５月19日に出願されたデンク等による米国特許第4,667,123号（Ｕ ．Ｓ．クラス310／156）、1987年11月24日に出願されたデンクによる米国特許第 4,709,180号（Ｕ．Ｓ．クラス310／179）、1988年５月３日に出願されたデンク 等による米国特許第4,741,094号（Ｕ．Ｓ．クラス29／598）、1989年８月１日に 出願されたデンクによる米国特許第4,852,245号（Ｕ．Ｓ．クラス29／596）、19 91年１月29日に出願されたデンクによる米国特許第4,987,674号（Ｕ．Ｓ．クラ ス29／596）、1991年７月９日に出願されたデンクによる米国特許第5,030,877号 （Ｕ．Ｓ．クラス290／52）、および1993年 ８月３日に出願されたデンクによる米国特許第5,233,252号（Ｕ．Ｓ．クラス310 ／254）に留意している。米国特許第4,625,135号の図７に示される複数の部分か らなるロータ装置の特徴は、４、６および12個の磁極部分に対する戻り路を形成 する全部強磁性体からなるシヤフトにある。 またこのシヤフトにより、高速動作に必要な長手方向の剛度が与えられるが、 上述の特許のいずれにも本発明のリダンダント特徴を開示していない。この点に 関し本発明は特に磁極の歯なし永久磁石の２個のロータ装置に関する上述特許の 改良であることは理解されよう。 （発明の開示） しかして本発明の一の目的は２つの同一のモータ部を備え、また同軸の２つの 円筒永久磁石ロータ部と永久磁石部に相応する２つのステータ部とを有した単一 のロータ装置を備えることを特徴とする駆動モータを提供することにある。各モ ータ部は別の電気バスで付勢され、システムに好適なリアクタンシおよび最大の 信頼性が与えられる。 （発明の開示） 本発明はロータ装置およびステータ装置を備える電気駆動モータ構成装置に関 する。このロータ装置には、２つの磁極の永久磁石部と、一対の非磁気スタブシ ヤフトと、非磁気磁石セパレータと、非磁気保持フープとが包有される。この保 持フープは永久磁石部、スタブシヤフトおよびセパレータに対し、十分に干渉す る直径を有しており、これにより永久磁石部が所望の動作速度および温度条件に 対し圧縮された状態 で、夫々のスタブシヤフトおよび非磁気磁石セパレータと共に確実に保持される 。 ステータ装置には一対のステータが包有され、各ステータは永久磁石部の夫々 に対応させる。磁石部および夫々のステータ装置は縦方向に並設されて所望のリ ダンダンシが得られる。 通常の３相モータの場合、各ステータ装置は６個の、個々に環状巻きされた60 度半相セクタを有している。高速リダンタントモータに対し環状巻きステータを 使用するときは端部曲げ延長部の長さが最小になることは理解されよう。これに よりロータセクシヨンはロータを過度に長手にすることなく高速回転の用途でも 使用でき、シヤフトの臨界速度の問題が解決される。 （図面の簡単な説明） 図１は本発明の部分縦断面図、図２は本発明によるステータ装置の直径方向に 沿つて切断した断面図、図３は特にステータ装置の詳細な構成を示す、図２の部 分拡大図、図４はステータ装置の長手部の部分断面図である。 （発明を実施するための最良の形態） 各図において同様の構成部材には同一の参照番号若しくは記号を付して示して ある。これらの各図を参照するに、参照番号１は電動の駆動モータを示す。駆動 モータ１は２極、３相、歯なし環状巻き形に構成されている。本発明を理解する に必要な駆動モータ１部分のみを図示し説明する。 駆動モータ１のロータ装置には同軸で円筒状の対をなす２ 極の永久磁石部２、４が含まれる。永久磁石部２、４は各々対をなす非磁気のス タブシヤフト８、10により囲設され、非磁気保持フープ６に支承されている。且 つ非磁気セパレータ12を介在させて永久磁石部２、４が分離される。非磁気保持 フープ６は永久磁石部２、４、スタブシヤフト８、10およびセパレータ12を含む アセンブリ装置に対し干渉するに十分な直径を有しており、このためアセンブリ 装置は駆動モータ１の動作速度および温度範囲に亙り確実に圧縮保持される。 開口密封管７は永久磁石部２、４と動作関係を保ち、対をなすステータ装置16 、18を保持する保持器14と相俟つて、装置の一部を構成する。ステータ装置16、 18の夫々は符合21で示すような絶縁体および環状巻線により外囲される符合20で 示すような積層磁束コレクタリングを有している。冷却流用の複数の貫通穴を有 した巻線バリア22により夫々のステータ装置16、18が分離される。上述の構成に おいては、永久磁石部２、４およびステータ装置16、18が縦方向に並設されるこ とは理解されよう。 ステータ装置16、18の、符号24で示すような巻線は、渦電流損を制御するリツ ツ線（細かくよられ完全に交差せしめた導線）でなり，巻線の銅ストランドの循 環電流損を除去し、また大きな有効表面積を持たせて所望まで冷却され得る。 特に図２に示されるように、ステータ装置16、18（図にはステータ装置16のみ を示す）の夫々は、各々環状巻きでワニス付けされるか、あるいは完全にカプセ ル内に収容された６個の60度半相セクタ、即ち完全位相セクタＡ、Ｂ、Ｃの半相 コイルおよび半相Ａ’、Ｂ’、Ｃ’が包有される。隣接する位相は位相／位相の 絶縁体／セパレータ25により分離される。且つ保持器14によりステータ装置の巻 線が外囲されている。 特に図３を参照するに、位相／位相の絶縁体／セパレータ25は保持器14および 開口密封管７にキー止めされ、回転間隙ＣＬがロータ装置とステータ装置との間 に形成される。 特に図４を参照するに、モータハウジングは符号30で示される。保持リング32 がネジあるいは同様の取付手段34を介しフレーム14およびハウジング30に固定さ れる。 完全にカプセルに収容された巻線の外面に対し流れ冷却動作が図１に矢印で示 す如く行われる。ワニスを付した巻線の場合、冷却剤は上記の外面に加えリツツ 導線間にも流動される。 スロツト付き構成の周知のステータ巻線では異なる位相巻線のスロツト当たり ２つのコイル側面部を具備しており、完全位相／位相ポテンシヤル電圧がコイル 側面部間および位相巻線間に存在し、端部の巻線部において互い違いに交差する ため、ステータの堅牢さが制限され、有効性が減少される問題があつた。これに 対し図に沿つて説明した本発明の構成によりこの問題点が解決され得ることは理 解されよう。 また、特に図２に示されるように個々の環状巻きの専用半相セクタセグメント により、巻線が位相／位相間および巻線の短絡に対し最適に防止されることも理 解されよう。従つて巻線信頼性およびフオールトトレランスは他のステータ構成 により得られるものより一層高められることになる。 しかして、対をなす同軸の永久磁石ロータ部を含み、本発明の特徴部をなす単 一のロータ装置により、上記の目的を満足させるモータ構成が実現され得る。永 久磁石のロータ部およびこれに対応する２つのステータ装置が縦方向に並んで装 着される。保護巻線バリアが２つのステータ装置間に設置され、非磁気セパレー タによつてこの磁石部が分離される。 本発明の上述の説明を留意して、本発明の範囲を定める特許請求の範囲がここ に添付される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．開口密封管と、開口密封管内に配設される同軸で円筒状の２つの同一の磁極 永久磁石部を含む単一のロータ装置と、開口密封管内に配設された非磁気の保持 フープと、開口密封管内に配設され非磁気保持フープにより支承される一対の非 磁気スタブシヤフトと、開口密封管内に配設され一対の永久磁石部を軸方向に離 間し位置決めする非磁気セパレータと、夫々一対の永久磁石部の対応する永久磁 石部と動作関係にあり開口密封管の外側に配設される一対のステータ装置と、一 対のステータ装置を外囲する保持器とを備え、非磁気各スタブシヤフトは一対の 永久磁石部の対応する永久磁石部の一端部に配設され、非磁気の保持器は永久磁 石部、スタブシヤフトおよび非磁気のセパレータを外囲して保持し、保持器およ び開口密封管が協働して単一のロータ装置の対応する永久磁石部と動作関係を保 つて一対のステータ装置を保持し、永久磁石部および対応するステータ装置が縦 方向に並設されて保持されて構成されてなるリダンダント電気モータ。 ２．非磁気保持フープは一対の永久磁石部、各スタブシヤフトおよび非磁気のセ パレータに対し十分に干渉可能に設けられ、所定のモータ動作速度および温度条 件に対し加圧状態で永久磁石部、スタブシヤフトおよび保持器が保持されてなる 請求項１の電気モータ。 ３．一対のステータ装置の夫々には個々に環状巻きされた６個の60度半相セクタ が包有されてなる請求項１の電気モータ。 ４．隣接する位相の個々に環状巻きの６個の60度半相セクタ を分離する絶縁体／セパレータが具備されてなる請求項３の電気モータ。 ５．絶縁体／セパレータが保持器および開口密封管にキー止めされてなる請求項 ４の電気モータ。 ６．更にモータハウジングと、ステータ装置を保持するリングと、ステータ装置 を保持するリングおよび保持器をモータハウジングに対し固定する手段とを備え てなる請求項１の電気モータ。 ７．ステータ装置の夫々には絶縁手段および環状巻きステータ巻線により外囲さ れる磁束コレクタリンクが包有されてなる請求項３の電気モータ。 ９．更に一対のステータ装置の夫々の巻線を分離するバリアを備えてなる請求項 １の電気モータ。