KR100249099B1 - 영구자석 모터용 착탈가능 자석 캐리어 - Google Patents

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에. 카임 토마스
몬게 피터피.
데이드 토마스
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에쉴만 엠. 알.
뉴포트 뉴스 쉽빌딩 앤드 드라이 도크 컴퍼니
카임 토마스 에이
카만 일렉트로마그네틱스 코퍼레이션
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Abstract

고에너지산물 영구자석을 유지하고 운반하기 위한 자석 캐리어 조립체가 전기기계에서의 축디스크로 된 회전자 또는 드럼형 회전자에 해제가능하게 부착하도록 구성되어있다. 영구자석은 후에 커버를 수용하는 컨테이너내에 배치된다.
자석 캐리어 조립체는 한단에 장착용 플랜지를 포함하고 다른 단에 조립체를 회전자에 부착하기 위한 위치결정 및 장착용 태브를 포함한다. 한 응용에 있어서, 회전자는 자석 캐리어 조립체의 크기와 형상에 상보적인 크기와 형상을 갖는 리세스를 가진다. 리세스는 회전자의 극에서 회전자의 방사상 주변에 축둘레로 위치되어 있다. 다른 실시예에서, 자석 캐리어 조립체는 회전자 표면의 결합홈에 수용되고 고에너지산물 영구자석에 의해 전개되는 전자기 전단력을 회전자에 전달하는데 사용된다. 본 발명의 자석 캐리어 조립체는 축선상 필드 디스크 회전자 또는 방사상 필드 드럼 회전자에 모두 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 전기기계에 자석 캐리어 조립체를 제거하고 설치하기 위한 방법 및 장치를 고찰한다.

Description

영구자석 모터용 착탈가능 자석 캐리어
제1도는 종래의 고 마력 축선상 디스크 전기기계의 부분절취개략도.
제2도는 본 발명을 구현한 자석 캐리어 조립체가 회전자에 각 극에 부착되어 있는 축선상 필드 디스크 전기기계의 부분절취개략도.
제2(a)도는 본 발명에 따른 선택적인 축선상 필드 디스크 전기기계의 부분절취개략도.
제2(b)도는 제2(a)도의 축선상 필드 디스크 전기기계에서의 회전자의 일부의 개략도.
제3도는 본 발명의 일 실시예에서 다른 장착용 태브와 결합되고 자석 캐리어 조립체의 회전자에 대한 해제가능한 부착을 위해 축선상 디스크 회전자의 림에 나사결합되는 위치결정 및 장착용 태브를 나타내는 자석 캐리어 조립체의 방사면도.
제4도는 베이스의 외방으로 향하는 표면을 따라 형성된 길이방향으로 뻗어 있는 키, 및 태브를 위치결정 및 장착하는 림에 대향하여 배치된 단으로부터 돌출한 쐐기형상 위치결정용 태브를 나타내는 본 발명의 자석 캐리어 조립체의 측면도.
제5도는 완성된 자석 캐리어 조립체를 형성하기 위한 구성요소의 하나의 가능한 배열에 있어서, 개방된 최상부 컨테이너, 고에너지산물, 영구자석, 및 커버를 나타내는, 제3도의 자석 캐리어 조립체의 분해도.
제6도는 본 발명의 제1선택적인 실시예의 대향된 영구자석 캐리어 조립체 및 축선상 회전자의 일부의 분해 개략도.
제7도는 제6도의 실시예에서 회전자 림에 첨부되는 대향된 대칭 자석 캐리어 조립체의 상세 개략도.
제8도는 제6도의 실시예의 2쌍의 대향된 자석 캐리어의 간이 개략도.
제9도는 드럼 회전자에 의해 특정지워지는 본 발명에 따른 전기기계의 다른 선택적인 실시예의 단면도.
제10도는 자석 캐리어 조립체 삽입 및 제거용 포트를 나타내는 제9도의 전기기계의 끝부분을 나타내는 도면.
제11도는 제9도의 전기기계의 드럼 회전자 조립체의 일부의 축방향 단면도.
제12도는 제9도의 전기기계에 사용된 바와같은 하나의 자석 캐리어 조립체를 갖는 리테이너 및 컵모양 부재의 간이 개략도.
제13도는 제9도의 자석 캐리어 조립체 및 회전자 조립체의 일부의 다른 단면도.
제13(a)도는 제13도에 도시된 자석 캐리어 조립체와 회전자 조립체 사이의 인터페이스의 일부의 확대도.
제13(b)도는 제13도에 도시된 회전자부의 상세도.
제13(c)도는 향상된 냉각을 갖는 선택적인 자석 캐리어 조립체의 간이 개략도.
제14도는 제9도의 전기기계의 자석 캐리어 조립체의 측면도.
제15도는 제9도의 전기기계의 자석 캐리어 조립체의 방사면도.
제16도는 제9도의 전기기계의 자석 캐리어 조립체의 축방향 단면도.
제17도는 빼냄용 툴의 부착을 위한 회전자 보유 훅, 균형추, 및 나사구멍을 나타내는 자석 캐리어 조립체의 축방향도.
제18도는 제13도의 드럼 회전자 조립체의 일부를 통한 간이 축방향 단면도.
제19도는 제9도에 도시된 기계의 선택적인 실시예의 드럼 회전자 조립체의 일부를 통한 간이 축방향 단면도.
제20도는 본 발명에 따른 자석 캐리어 조립체의 삽입 및 제거를 위한 장치의 간이 개략도.
제21도는 본 유형의 축선상 필드 디스크 회전자 전기기계상에 장착된 제20도의 장치의 간이 개략도.
제22도는 본 발명에 따른 키퍼박스의 간이 개략도.
[발명의 배경]
본 발명은 일반적으로 고마력(horse power) 전기기계에 관한 것이며 더욱 상세하게는 특히 고에너지 산물 영구자석을 유지하고 운반하는데 적합한 자석 캐리어 조립체를 다룬다. 자석 캐리어 조립체는 고마력 전기기계의 회전에 해제 가능하게 부착된다.
고에너지 산물 영구자석의 출현으로 인해 이전에 달성할 수 없던 고마력, 고성능 전기기계의 설계 및 구성이 가능하다. 이러한 고성능 전기기계의 구성은 제조 및 인력면과 경제면에서 고성능 전기기계를 실행시키는데 극복되어야 하는 예외적인 설계문제 및 고려사항을 제시한다.
이러한 고에너지 산물 영구자석 재료는 매우 부서지기 쉬우므로 전기기계의 취급 및 조립동안에 쉽게 손상 및 파손에 영향을 받는다. 자석 재료의 취성(brittle nature)은 일반적으로 변형 또는 변경을 방해한다. 결과적으로는, 모든 실제의 목적을 위해 자석을 손상시키거나 파손시키지 않고 나사 또는 다른 장착 보조물을 부착시키도록 재료에 구멍을 뚫는 것이 불가능하다. 따라서, 장착 및 부착방법이 제한되어 있다.
더욱이, 고에너지 산물 영구자석과 전기기계의 강자성체간에 전개되는 높은 인력은 사람이 전기기계를 조립하는 것을 매우 어렵게 하고 때로는 위험하게 한다.
고에너지 산물 영구자석을 전기 모터의 자기 구조물내에 설치하는 것은 대단히 어려운 처리이다. 고에너지 산물 영구자석의 자기인력은 자석 무게의 수배이고 거리특성에 걸쳐 경사진 부의 구배력을 제시한다. 즉, 힘의 방향에서의 주행의 증분결과는 한 층 더 큰힘이다. 일반적으로, 조작동안에 자석의 예기치 못한 강력한 이동을 다룰만큼 근력 또는 반응시간을 가지고 있지 않다. 결과적으로 고에너지 산물 영구자석의 수동설치는 고에너지 산물 영구자석이 자석을 끌어 당기는 강자성 부품에 충돌하곤 하는 예기치 않은 경로를 빈번하게 수반하고 그 충돌력이 부서지기 쉬운 자기재료를 훼손시키거나 깨뜨리곤 함에 따라 성공적이지 못할 경우가 있다.
부가적으로, 더욱 중요하게는 제어되지 않는 이동을 갖는 비교적 큰 고에너지 산물 영구자석의 주행경로에 놓인 사람이 자석과 자석을 끌어 당기는 강자석 물체 사이에 전개되는 높은 자력에 기인하여 다치게 될 수 있다. 큰 자석은 일반적으로 평방크기보다 크지만 강자성체의 부재시에 인간에 의해 안전하게 리프트될 수 있는 무게보다 작은 것으로 고려된다.
고에너지 산물 영구자석을 다루는데 있어서의 상기 문제는 전기기계에 사용되는 구조물내로의 영구자석의 조립에 적용될 뿐만 아니라 전기기계내로의 완성된 회전자 구조물의 조립에 적용된다. 언패킹의 시간부터 완성된 구조물, 예컨대 영구자석 회전자 조립체가 전기기계내에 설치될 시간까지 고에너지 산물 영구자석을 다루기 위해 정교한 툴이 고안되어 왔다,. 고에너지 산물 영구자석을 다루기 위한 정교한 툴을 사용하여 허용할 만한 결과가 얻어질 수 있지만, 관련된 비용 및 노력은 얻어진 결과에 대해 효율적인 비용이 아니다.
영구자석은 가역 및 불가역 자기소멸(demagnetization)에 종속한다. 자기소멸의 가역성분은 온도를 증가시킴에 따라 증가하지만 자석이 그 정상 동작온도로 복귀될 경우에 자화가 자연적으로 회복된다. 그러나 자석이 퀴리(Curie)온도 이상으로 가열된다면 그 자화의 일부가 상실되고 정상 동작온도로의 냉각시에 회복되지 않는다.
가역 및 불가역 자기소멸을 방지하기 위해서, 자석 열투입, 열용량 및 열제거가 다양한 수단에 의해 기계내에서 지시된다. 발열되는 조화적, 부분조화적, 비동기적인 자기 유도된 전기 와전류는 자석의 전기적 부분분할에 의해, 및/또는 변해가는 자장의 유효부분을 배제하도록 와전류 차폐를 제공함으로써 제한된다. 불가역 자기소멸은 자석이 퀴리온도에 도달하지 않도록 적당한 냉각을 제공함으로써 방지된다.
고속 기계에서, 전달가능한 전력은 최대속도에서 회전자의 기계 응력 상태에 직접 의존한다. 회전자 응력을 최소화하기 위해서, 회전자 응력 집중도를 감소시킬 필요가 있다. 고속 드럼기계에 대한 자석 보유에 따른 본 발명은 자석의 회전자로의 부착과 관련된 모든 유효한 회전자 응력 집중도를 제거한다. 드럼 림의 구멍제거는 회전자 응력이 제한되는 고속 기계에서의 소정 회전자 재료에 대한 대략 70%개선의 성취가능한 전력밀도를 직접 가져온다.
따라서, 전기 기계내로의 고에너지 산물 영구자석의 조작 및 조립을 용이하게 하기 위한 장치를 제공함으로써 상술된 문제를 일반적으로 극복하는 것이 바람직하다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 고에너지 산물 영구자석을 유지하고 운반하기 위한 자석 캐리어 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 개개의 고에너지 산물 영구자석의 수리 또는 재배치를 위해 용이하게 설치되거나 제거될 수 있고 재부착될 수 있도록 전기기계의 회전자에 해제가능하게 부착될 수 있는 자석 캐리어 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 전기기계의 축선상 갭 필드(디스크 회전자)타입 또는 대략 방사상 필드(드럼 회전자)타입에 사용될 수 있는 자석 캐리어 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 자기에너지 산물의 유효한 영구적 손실을 일으키는 온도이하에 영구자석의 온도의 유지에 조력하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 회전자에 관하여 자석의 위치를 유지하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 작동력 또는 환경력에 기인하여 자석의 파괴를 방지하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 고속 컵모양 또는 드럼 회전자 기계에 대한 유효한 회전자 응력 집중도를 최소화시키는 것이다.
본 발명에 따라서, 축선상 필드 디스크 또는 방사상 필드 드럼 전기기계에서의 회전자에 대한 해제 가능한 부착을 위해 고에너지 산물 영구자석을 유지하고 운반하기 위한 자석 캐리어 조립체가 제시된다. 본 발명의 일 양상에서, 자석 캐리어 조립체는 축선상 필드 디스크 회전자의 방사상면에 형성된 리세스에 끼워 맞춤하도록 크기화되고 성형된다. 자석 캐리어 조립체는 베이스 및 베이스로부터 통상 상방으로 뻗어 있는 4개의 측벽을 가진 쐐기 또는 사다리꼴 형상 컨테이너를 포함한다. 최상부 커버가 추가되어 자석을 수용한 밀폐된 체적을 생성한다. 자석 캐리어 조립체는 회전자에 관하여 그 위치가 나사, 키, 핀 또는 다른 포지티브 위치 결정기구에 의해 고정되어지는 특징을 가진다. 4개의 자석 캐리어 컨테이너 측면은 바람직하게 비 강자성체로 이루어진다. 자속이 투과되는 컨테이너 베이스 및 커버는 전반적은 자기 설계에 따라 강자성 또는 비강자성일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기와 유사한 자석 캐리어 조립체는 주 자속이 투과되는 캐리어의 측면상에 열전이의 증대를 위한 장치를 더 포함한다. 자속이 투과되는 표면은 또한 비강자성체, 강자성체 또는 기계의 자기 성능을 변형시키기 위한 두 자기타입의 조합으로 된 재배치 가능한 구성요소의 부착에 대한 특징을 구현할 수 있다.
다른 실시예에서, 축선상 필드 디스크 회전자의 림의 나사구멍내로 나사결합되는 나사를 수용하기 위해 자석 캐리어 조립체상의 플랜지에 카운터 보링된 구멍이 제공된다. 자석 캐리어 조립체의 상부 절단된 단부 영역은 베이스와 함께 뻗어 있는 쐐기 형상 위치결정용 태브를 포함하고 그 태브는 자석 캐리어 조립체의 상부 절단된 단부 영역을 위치시키고 유지시키기 위해 축선상 디스크 회전자에 형성된 리세스의 방사상으로 가장 내부의 벽에서의 슬롯에 상보적으로 수용된다. 길이방향으로 뻗어 있는 키가 외방으로 향하는 베이스면상에 형성되어 있고 자석 캐리어 조립체가 적소에 있을 경우에 축선상 디스크 회전자의 리세스 표면의 결합홈에 수용된다. 키는 캐리어를 고정적으로 위치시키고 고에너지 산물에 의해 전개되는 유효 전자기 전단력을 회전자에 전달하는데 사용된다. 고에너지 산물 영구자석은 비자화 상태로 자석 재료를 갖는 자석 캐리어 컨테이너에 설치된다. 컨테이너의 개방된 탑부는 예컨대 용접에 의해 캐리어의 측벽 및 상부 및 하부 가로벽에 부착되는 커버에 의해 폐쇄된다. 이후에 자석은 모터에 설치 및 자화동안에 안전하게 다루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 회전자는 원통형 회전자 면을 따라 구성된 복수의 위상극을 갖고 자석 캐리어 조립체중 하나가 각각의 극위치에 위치되어지는 대략 원통형의 몸체로 구성된다. 또한, 개개의 자석 캐리어 조립체를 상호 관련하여 그리고 회전자에 관하여 고정적으로 위치결정하고 동작력 및 환경력에 저항하는데 필요한 강도를 제공하기 위한 리테이너 엘리먼트가 포함된다. 고속으로, 자석 원심력을 수용하는 회전자 엘리먼트로부터 응력 집중도를 제거하는 것이 바람직하다. 자석의 상대위치는 그 자체의 원심력이 회전자 드럼에 의해 운반되는 구성요소에 의해 보장된다.
또 다른 실시예에서, 자석 캐리어 조립체는 회전자의 내부면에 의해 수용되고 자체로 리테이너에 의해 소정위치에 유지되는 컵모양 부재에 의해 부분적으로 위치된다.
다른 실시예에서, 각 캐리어 조립체는 회전자의 단부 림표면에 수용되는데 적합한 훅을 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 고에너지 산물 영구자석을 사용한 전기기계가 개시되고, 회전자를 따라 복수의 극이 위치되어 있는 회전자; 회전자와 협력하고 회전자에 인접하는 고정자; 회전자와 고정자사이의 상대회전을 위해 회전자와 고정자를 지지하기 위한 수단을 포함한다. 고에너지 산물 영구자석을 수용하기 위한 캐리어 및 회전자에 관하여 캐리어에 수용된 자석을 유동시키지 않도록 회전자상에 극위치에 캐리어를 해제가능하게 위치결정하기 위한 부착기구가 있고, 여기에서 캐리어 및 부착기구는 캐리어가 회전자상에 위치결정될 경우에 캐리어에 수용된 자석과 회전자간에 자속경로를 제공한다.
[바람직한 실시예의 설명]
도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 검토하면, 본 발명이 실시될 수 있는 유형인 높은 마력의 고성능 전기기계가, 대체적으로 부재번호 10으로 표기되고 축필드 디스크회전잔(14)를 나타내 보이기 위해 부분적으로 절결한 모터로서 제1도에 개략적으로 도시되어 있다. 일반적으로, 이러한 높은 마력의 고성능 전기기계는 수천마력을 낼 수 있으며, 작동을 위해 고강도 자계를 필요로 한다. 예시된 축선상 디스크 전기기계(10)는 전기기계의 극을 형성하는 자석(12,12)이 회전자(14)의 방사상 면에 일반적이고 공지된 방식으로 장착된다는 점에서 일반적이다., 제1도의 전기기계(10)가 축선상 디스크 회전자(14)를 갖는 것으로 예시되었을지라도, 본 발명은 다음에 상세히 설명되는 바와 같이 드럼형 회전자를 갖는 전기 기계로서도 실시될 수 있음이 이해될 것이다.
제2도를 참조하면, 도시된 축선상 필드 디스크 회전자 모터가 제1도의 축선상 디스크 회전자 모터와 유사함을 알 수 있다. 제2도의 축선상 디스크 회전자 모터는 부재번호 20으로 표기되고 부재번호 22로 표기된 축선상 디스크 회전자를 포함한다.
축선상 디스크 회전자(22)의 페이스는 회전자(22)의 림 또는 외부 주변둘레 주위로 서로가 축둘레 및 등거리로 간격을 이루는 복수의 방사상 내부방향으로 뻗는 쐐기 또는 사다리꼴 형상 리세스(26)로 형성된다. 각각의 리세스(26)는 부재번호 30으로 표기된 자석 캐리어 조립체를 수용하는 아래에 설명되는 바와 같은 크기 및 형태를 갖는다.
자석 캐리어 조립체(30)는 고에너지 산물 영구자석을 위한 지지체를 운반 및 제공하며 축선상 디스크 회전자에 대한 해제 가능한 부착수단을 제공한다. 모터(20)는 리세스(26)사이의 복수의 디바이더(21)로 특정지워진다. 디바이더는 비강자성 재료로 만들어진다.
본 발명의 대안 실시예가 제2(a)도 및 제2(b)도에 개략적으로 도시되어 있다.
디바이더가 없는 축선상 디스크 회전자 모터(200)는 제2도의 모터와 유사한 방식으로 구성된다. 그러나 디바이더에 의해 생긴 포켓 대신에, 모터(200)는 회전자(204)에 대해 서로 축둘레로 및 등거리로 간격을 이룬 방사상 키 슬롯(202)을 포함한다.
각각의 슬롯은 자석 캐리어 조립체상에서 대응 키를 수용하도록 설계된다. 제(2)도 및 제2(b)도에서 알 수 있는 바와 같이, 슬롯은 회전자(204)의 림 또는 외주면에 외부방향으로 뻗는다. 슬롯 및 키 구성은 자석 캐리어 조립체를 고정 위치시키는데 충분한 힘이 존재하기 때문에 추가의 구조에 대한 필요를 제거한다. 회전자(204)의 외주면은 아래에 설명되는 바와 같이, 자석 캐리어 조립체의 장착 플랜지를 수용하도록 응용된 복수개의 플랫(208)에 의해 특정지워진다.
제3도 내지 제5도를 참조하면, 본 발명을 구현하는 자석 캐리어 조립체(30)가 더욱 상세히 논의된다. 자석 캐리어 조립체(30)는 베이스(34)로부터 상부방향으로 뻗는 측벽(38) 및 대향하여 배치되어 상부방향으로 뻗는 측벽(36)과 내면(56) 및 하부 또는 실제적으로 외부방향으로 대면하는 편평면(54)를 갖는 바닥(34) 또는 쐐기 또는 사다리 꼴형상 베이스를 갖는 컨테이너(32)를 포함한다. 상부방향으로 뻗는 벽(40)은 벽(36, 및 38)사이를 가로 방향으로 뻗어서 벽과 베이스를 연결하며 컨테이너(32)의 내부단부(37)에 위치된다. 장착 플랜지(41)는 벽에 대향하여 배치되며 컨테이너(32)를 완전하게 하기 위해 벽(36 및 38)사이를 가로방향으로 뻗는 주 상부(42)를 포함한다.
장착 플랜지의 하부(43)는 베이스(34)의 평면에 거의 수직으로 뻗는 2개의 정방향 태브 또는 이어(44,46)를 갖는다. 태브(44,46)는 어떤 실시예에선 카운터보어된 구멍을 관통하는 머신 스크루를 수용하기 위해 카운터보어된 구멍(48,50)을 가지며 제2(b)도에 도시된 보어(45,47)와 같은 회전자 림에 나사가공된 보어속으로 나사결합된다. 본 발명의 어떤 실시예에선, 장착 플랜지내의 구멍은 카운터보어될 필요가 없다. 림의 나사가공된 보어는 자석 캐리어 조립체(30)가 장착 플랜지(31)에 의해 림에 부착될 때 구멍(48,50)과 정합된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 태브(44,46)는 회전자의 양측상에 자석 캐리어 조립체가 위치되는 실시예에서 대향 자석 캐리어 조립체상의 대응 태브내에 수용되는 크기와 형태가 된다.
제2도에 도시된 유형의 회전자로 사용될 때, 베이스는 또한 베이스(34)의 외부면(54)상에 형성된 세로방향으로 뻗는 키(52)를 포함한다. 면(54)은 자석 캐리어 조립체(30)가 자신의 장착되거나 부착된 위치에 있을 때 축선상 디스크 회전자(204)의 방사상면(60)과 대면하는 관계에 있다. 키(52)는 축선상 디스크 회전자(204)의 면(60)에 형성된 슬롯(202) 또는 방사상으로 뻗는 결합 홈내에 상보적으로 수용된다.
자석 캐리어 조립체가 축선상 디스크 회전자에 부착되었을 때 결합홈(202)내에 수용된 키(52)의 기능은 자석 캐리어 조립체를 정확히 위치시키는 것이다. 이것은 자석 캐리어 조립체의 안전하고, 제어된 설치 및 제거를 가능하게 하며 장착 플랜지에 주어지는 스트레스를 감소시킨다. 또한, 키는 자석 캐리어 조립체에 의해 운반된 고에너지 산물 영구자석에 의해 나타나는 전라기적 전단력을 축선상 디스크 회전자로 전달하기에 충분한 만큼 강하다.
자석 캐리어 조립체(30)는 베이스와 같은 넓이를 가지며 벽(40)을 넘어 거기로부터 돌출하는 쐐기형상 위치 결정 태브(62)를 더 포함한다. 태브(62)는 슬롯(64)에 의해 수용된다. 태브(62)는 회전자면(60)에 대해 자석 캐리어 조립체(30)를 위치시키는 기능을 한다. 자석 캐리어 조립체는 플랜지면(66)에 의해 회전자 디스크 림 플랫(208)상에 위치된다. 설치는 구멍(44,50)을 관통하는 장착 스크루가 각각 림(206)의 나사가공된 구멍(45,47)에 나사 맞춤되어 자석 캐리어 조립체가 축선상 디스크 회전자에 부착할 때 완료된다. 자석 캐리어 조립체(30)는 장착 시퀀스의 역순으로 축선상 디스크 회전자로부터 용이하게 분리된다. 자석 캐리어 조립체(30)의 베이스(34)는 바람직하게 최대 자속을 회전자 디스크에 전달하기 위해 강철 또는 그밖의 다른 적절한 강자석 재료로 만들어진다. 측벽(36,38,40 및 42)은 금속성 이거나 비금속성일 수 있지만 바람직하게 비강자성이다.
제5도에 도시된 바와같이, 대체적으로 컨테이너(32)의 내부(33)j에 대응하는 크기 및 형태를 갖는 고에너지 산물 영구자석(68)이 컨테이너에 수용된다. .제5도에 도시된 실시예의 자석은 단일구조이다. 그러나, 당업자는 실리콘 고무와 같은 충격 흡수재료에 의해 분리되고 종래의 방식으로 순차적으로 자화된 캐리어에 수용된 자석 모듈로서 참조되는 영구자석 성분의 어레이를 포함하는, 자석을 위한 다른 대안 실시예가 본 발명에 의해 의도될 수 있음을 주목할 것이다. 또한, 자석 구조는 당업계에서 공지된 바와같이, 적층 설계로 될 수 있다.
부재번호 70으로 표기된 커버는 컨테이너(32)를 폐쇄하여 그 안에 자석을 보유하기 위해 자석(68)위에 위치된다. 커버(70)는 제5도에 각편으로 예시되지만 다수의 상이한 형태를 취할 수 있으며, 사실상 별개의 강체 부분으로 존재하지는 않는다.
커버(70)는 섬유유리 및 에폭시로 만들어질 수 있으며 자석을 인캡슐레이트 하고 완성된 자석 캐리어 조립체를 형성하기 위해 상부 개방 컨테이너 및 자석상에 몰드될 수 있다.
자석 인캡슐레이션의 목적은 캐리어내에 자석 재료를 위치 및 보유하고 또한 부식을 방지하기 위한 것이다. 도시된 실시예에서, 커버는 측벽(36,38,40,42)에 용접가능한 재료로 이루어지고, 예를 들면 페라이트 또는 오스테니틱 스테인레스 강철 벽으로 커버된 오스테니틱 스테인레스 강철로 이루어진다. 커버는 전자 빔 TIG 융합 용접과 같은 매우 국부적인 열 디포지션으로 특징되는 용접 프로세스로 부착된다.
B-단계 미리 주입된 유리 천이 제5도에 예시된 바와 같은 섬유 유리 및 에폭시 커버를 형성하는데 대안으로 사용될 수 있다. 컨테이너(32)에 자석을 넉넉하게 설치하기 위해 필요에 따라서 벽(36,38,40,42)의 내면을 따라 스페이서(72)를 추가하는 것이 바람직할 수 있다. 스페이서는 공차 차이를 보상할 뿐만 아니라 자석(68)을 보호하기 위해 추가의 충격 흡수를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 자석이 어떤 특별한 주의사항 없이도 수동으로 취급될 수 있도록 하기 위해 자석(68)이 비자화상태로 있는 동안 고에너지 산물 영구자석(68)이 자석 캐리어내에 설치된다. 자석 캐리어 조립체를 형성하기 위해 자석이 자석 캐리어에 설치된 후에, 자석은 자회될 수 있고 강자성 물체 근방에서 자석을 취급하기 위한 일반적인 주의사항이 준수될 것이다. 그러나, 자화된 영구자석을 포함하는 자석 캐리어 조립체가 강자성 물체와 우발적으로 접촉하는 경우, 자석 캐리어내의 영구자석의 인캡슐레이션은 영구자석의 자성재료가 손상될 어떠한 가능성을 제거하거나 감소시킨다.
전기 기계의 위상 극을 형성하는 각각의 영구자석은 축선상 필드 디스크 회전자에 해제 가능하게 부착되기 때문에, 개별적인 자석 캐리어 조립체는 다른 완전하게 조립된 전기 기계로 부터 제거되거나 탈착될 수 있다. 본 발명의 자석 캐리어 조립체는 모터의 제조와 관련한 상당한 비용이 감소되는 것을 허용하며 임의의 영구자석이 최종적으로 조립되기전에 서로간에 최종관계로 모터의 강자성 부품이 조립될 수 있기 때문에 조립체의 복잡도는 매우 단순화될 수 있고, 따라서 부품들은 조립동안 차례로 부착되어야 할 어떠한 성향도 갖지 않을 것이다. 영구자석이 최종적으로 설치되었을 때, 나타나는 자력은 종래의 전기 기계의 조립방법 및 종래의 구조에서 일반적으로 나타날 수 있는 전체 자석의 수에 의해 나타나는 자력보다는 단지 하나의 영구자석의 자력이기 때문에 매우 단순한 임의 자석 설치도구를 필요로 할 수 있다.
본 발명의 자석 캐리어 조립체의 추가의 특징은 전기 기계에 사용되는 영구자석은 서비스 또는 다른 이유를 위해 개별적으로 제거되는 것을 허용한다. 분해하는 일 이유는 사고에 의해 자화가 감소된 자석을 재자화시키는 것이다. 자석이 자화 감소되는 경우의 예로는 모터의 연소이며, 만일 그러한 경우가 발생한다면 필드에서 모터에 대한 필요한 수선이 이루어질 수 있다. 자석을 포함하는 자석 캐리어 조립체는 제거되고 재자화되고 그후 모터에 재설치될 수 있다. 자석 조립체는 재여기화가 수행될 수 있는 멀리 떨어진 위치로 수송될 수 있으며 또는 대안으로 자화 장치가 필드의 전기 기계로 직접 가지고 올 수 있으며 그 장소에서 직접 재여기화가 행해진다.
제6도 내지 제8도를 참조하면, 본 발명에 따라 제공된 대안 전기 기계(74)의 부분이 개략적으로 예시되어 있다. 이 대안 기계는 또한 축선상 필드 디스크 전기 모터이며 조립되었을 때, 그의 양측상에 위치된 영국자석을 포함하는 중앙디스크 회전자(76)를 특징으로 한다. 대칭적인 자석 캐리어 조립체(78,80)에 수용된 자석은 디스크 회전자의 대향 측상에 수용된다. 일반적으로, 캐리어 조립체는 상기한 조립체와 실질적으로 동일하다. 선택적으로, 전기 기계는 제2(b)도에 대해 도시된 바와 같이 디바이더 없는 회전자를 갖도록 구성될 수 있다.
그러나, 캐리어 조립체는, 회전자 디스크 림 면(94)에 수용될때 대향 캐리어 조립체의 탭이 교대로 되도록 구성되는 맞물린 태브 또는 이어(86,88)을 각각 갖는 장착 플랜지(82,84)에 상보적이다. 조립되었을 때, 대칭적 캐리어 조립체는 실질적으로 정합하는 중앙 디스크의 대향측상에 위치된다.
바람직한 실시예에서, 장착 플랜지 및 그의 2개의 정방형 태브는 자석 조립체의 각 쌍이 상기한 바와 같이 회전자 디스크에 수용되도록 구성된다. 대향된 대칭적 캐리어 조립체를 포함하여 디스크상의 다른 캐리어와 독립적으로 설치 및 제거될 수 있다. 자석은, 자속이 디스크를 통과하도록 영구자석의 대향된 상보적인 쌍이 자화되도록 각각의 캐리어 조립체에 위치된다. 제6도 내지 제8도에 도시된 실시예에서 이것은 서로를 향하여 대면하는 대향 자석극으로써 위치된다.
디스크 구성의 영구자석모터는 일측으로된 또는 이측으로 된 구성 버젼으로 만들어질 수 있다. 일측으로 된 구성에서, 두 디스크면 중의 단지 하나만이 그것과 대면하는 아마츄어를 가지며 단지 그 면만이 설치된 자석을 갖는 것을 필요로 한다.
이 경우에, 회전자 디스크는 바람직하게 강자성 재료이고, 자기 포화없이 자속을 통할 수 있을 만큼 충분히 두껍다.
제2도 및 제2(a)도는, 도시된 모든 특징이 2측으로된 모터를 나타내기 위해 디스크의 후면상에 중복될 수 있을지라도, 일측으로 된 구성을 함축한다. 2측으로 된 구성 버젼에서, 2개의 아마츄어가 사용되져, 하나는 디스크의 각측에 대면한다.
이 경우에, 제6도 내지 제8도에 예시된 실시예가 유익하다.
고정자를 회전자로 이끄는 자력은 그것을 다른 고정자로 이끄는 대향하는 자속에 의해 대부분 상쇄되기 때문에 2측으로 된 실시예가 커다란 기계에 바람직하다.
일측으로 된 구성에서, 이 커다란 추력은 트러스트 베어링에 의해 반드시 행사되어야 한다.
제9도를 참조하면, 본 발명에 의해 제공된 대안 전기기계의 단면도로써 개략적으로 예시되어 있다. 대안 전기기계(96)는 기계의 활동부의 실질적인 외부 둘레에 뻗는 드럼 회전자 조립체(98)를 특징으로 한다. 회전자 조립체(98)는 드럼형태이고 바람직하게 중공회전 축(100)이 통합된 지지체로서의 역할을 하는 방사상 중앙으로 뻗는 허브(99)를 포함한다. 회전축은 기계 하우징(103)내 종래의 단부 베어링(101,102)에 의해 지지된다. 회전자 조립체는 중앙 플레인(106)의 각 축상에 아마츄어 조립체(105) 및 중앙 컵부재(104)를 포함한다. 단일 컵부재를 갖는 설계는 대안 실시예에 사용될 수 있다. 전기 아마츄어 조립체(105)는 회전자 조립체의 적절한 부분과 실질적으로 정합되고 그것과 자기적으로 통하는 공지된 방식으로 구성된다. 각각의 자석 캐리어 조립체(107)는 하나 이상의 자석 모듈로서 구성될 수 있는 복수의 자석(138)(제15도)을 포함한다.
자석 캐리어 조립체(107)는 제12도에서 더욱 명확히 도시된 리테이너(108)에 의해 위치에 부분적으로 유지되는 컵부재(104)에 의해 위치된다. 제9도의 단면도는 전력을 전달 및 냉각시키는데 사용되는 여러 종래의 구성부품 및 시스템을 도시한다.
제10도를 참조하면, 제9도의 기계(96)의 단부가 도시되어 있다. 자석모듈을 별개로 설치하고 제거할 수 있게 하는, 아래의 설명되는 자석모듈과 실질적으로 정합하여 위치된 자석 액세스 포트(109)가 있다. 이 포트의 직경은 안전 또는 다른 이유로 필요로 되는 임의의 자석 적재 매커니즘을 부착시키기 위해서도 사용될 수 있는 커버(도시되지 않음)의 부착을 위한 탭된 구멍(110)을 갖는다.
제11도에, 제9도에 도시된 회전자 조립체의 단순화된 단면도가 도시되어 있다.
회전자 조립체는 자석 모듈 리테이너 및 궁극적으로는 내부 회전자 면을 따르는 자석모듈을 수용하는 고강도 강자성 합금의 드럼형 원기둥 회전자 몸체(111)를 더 포함하여 이루어진다. 볼트(117)에 의해 고정된 리테이너는 축의 저 스트레스 영역에서 회전자 축(100)에 나사맞춤된다.
제12도에 도시된 바와 같이, 각각의 자석은 기계가 충격등에 의해 작동하지 않을때 측면으로 가속된다면 두 부분사이에서의 어떠한 상대적 방사상 이동이 없도록 보장하기 위해 회전자 림(113)의 일부분에 놓인 후크(112)를 갖는다. 서로에 대해 자석의 간격을 접선방향으로의 유지에 조력하기 위해 회전자 컵의 개방단부에 별개의 자석 모듈 스페이서 링(114)이 있다. 스페이서 링(114)는 자석 모듈 후크(112) 또는 회전자 몸체(111)에 의해 방사상으로 지지될 수 있다. 스페이서 링 설계는 그것이 피로에 의해 실패되지 않도록 충분한 컴플라이언스와 상대적인 자석 모듈위치결정기능을 수행하기 위해 충분한 강성을 구체화 한다.
제12도 및 제13도를 참조하면, 제11도에 투시도 및 단면도로 도시된 리테이너 및 자석 캐리어 조립체(107)를 포함하는 회전자 조립체의 부분이 개략적으로 도시되어 있다. .제12도에서, 회전자 몸체는 부분적으로 가상으로 도시되어 있다. 리테이너는 원심성 부하에 대해 부분적으로 스스로 지지하며 부분적으로 회전자 몸체에 의해 지지된다. 방사상 슬롯(115)을 포함하는 컵부재가 원심성 밴드에 기인한 원주상 성장을 허용하는 것을 알 수 있다. 자석 캐리어 조립체를 접선방향위치로 고정하고 방사상 축에 대해 회전을 방지하는 자석 캐리어 조립체 태브(102)를 수용하기 위해 컵부재 외부면(18)에 대해 간격을 이룬 다수의 리세스(116)가 있다.
자석 캐리어 조립체(107)는 볼트(112)에 의해 컵부재에 결합된다. 분리되었을때 하드웨어가 기계내부로 낙하는 것을 방지하기 위하여 볼트 또는 다른 등가의 패스너가 리셉터글(124)에 바람직하게 유지되어 묶여 있다.
본 회전자 조립체는 또한 고 스트레스된 회전자 몸체 또는 허브에 스트레스 집중을 도입하지 않고 결합된 공기역학적 커버 및 냉각재 디렉터(126)와 같은 보조적 구성부품의 부착을 허용한다. 자석 캐리어 조립체는 면내부에 자석 캐리어 조립체상의 맴돌이 전류 실드(128)의 부착을 위한 특징을 통합한다. 제13(a)도에 도시된 바와 같이, 자석 캐리어 조립체 외부 스킨(132)과 회전자 몸체 사이에 스페이서(130)가 제공되어 있다. 스페이서는 기계의 자기 특성을 변화시키는데 사용될 수 있다. 이것은 비 강자성 재료로 부터 강자성 재료로 스페이서를 변경시키거나 또는 이 두재료의 조합으로 달성된다. 맴돌이 전류 실드(128) 또는 스페이서(130)는 열전달 증가 또는 냉각재 흐름을 허용하기 위한 특징을 가질수 있다.
자석 캐리어 조립체(107)의 후크(112)는 임의의 가변 밸런스 중량부재를 포함하는 밸런스 블록(134)을 갖는다. 듀얼 컵 회전자에서 이것은 2평면, 동적 밸런싱을 허용한다. 어떤 실시예는 밸런스 중량부재를 위해 공기역학적 커버를 포함할 수 있다. 제13(b)도에는 냉각재 액체의 축선상 흐름을 위한 통로를 형성하는 스페이서(130)와의 반원형 또는 동등 형태의 홈(172)이 나타나 있다. 유사한 특징이 냉각재 액체의 방사상 흐름을 허용하기 위해 디스크 기계에 통합될 수 있다.
방사상 흐름기계에서, 흐름을 확립하기 이해 원심력이 더욱 적절하다.
축선상 흐름(방사상 갭)실시예에서 매우 적절한 드래프트양(반경을 축상위치로 변경)은 흐름을 전행시키기 위한 적절한 압력 헤드를 제공한다.
자석 캐리어 조립체는 또한 냉각을 향상시키기 위해 수정될 수 있다.
제13(c)도는 제15도에 도시된 자석 캐리어 조립체 커버에 대한 대안 커버(174)로서 간략히 개략적으로 예시되어 있다. 면(176)의 영역은 냉각 핀(178)의 공급에 의해 상당히 증가된다. 이러한 냉각 핀은 에어 갭에 투사되며 따라서 회전자 이동에 의해 공기 흐름에 노출된다. 도시된 핀은 부분의 이동에 평행하게 놓여있지만, 핀은 각을 이루어 위치될 수 있다. 이 구성에서, 그것들은 여전히 냉각을 제공하지만 축선상 갭 기계에서의 펌프 방사상 흐름을 추가로 제공함으로써 자석과 공기사이의 열교환 뿐만아니라 공기의 상승 교대를 향상시킨다.
제14도, 제15도 및 제16도에, 내부 부품이 부분적으로 절결된 모습으로 된 자석 캐리어 조립체(107)에 대해 각각 접선방향, 방사상 및 축선상으로 도시되어 있다.
자석 캐리어 조립체의 접선방향 위치는 조립체에서 미리 설비될 수 있는 위치결정랜드(136) 또는 제13도의 스페이서 링에 의해 보장될 수 있음으로서 회전자 컵 부재에 설치된 자석 캐리어 조립체의 전체 범위로써 취해지는 이들 랜드에 약간의 체결여유(inter-ference) 또는 최소한의 갭이 있다. 바람직한 실시예에서, 개별 자석 또는 자기재료(138)의 편은 자석과 모듈 외부 스킨 사이의 비교적 강성인 쿠션에 방사상으로 및 탄성 스페이서(140)에 의해 접선방향으로 쿠션된다. 축선상 디스크 실시예에서와 같이 복수의 자석으로 이루어지는 복수의 자석 모듈이 있을 수 있다.
개별 자석은 축선상으로 함께 본드되거나 얇은 쿠션재료에 의해 분리될 수 있다.
자석은 맴돌이 전류 가열을 최소화하고 고속 회전자에서의 탄성 변형에 기인한 파손으로부터 보호하기 위해 세분된다.
제17도는 조립체 툴링의 모듈설치 또는 제거 및 부착을 위해 2개의 균형추(146) 및 나사구멍(148)을 수용한 후크 균형 블록(134)의 축선상 도면을 나타낸다.
제18도는 모듈을 리테이너에 체결하기 위한 툴 액세스에 사용되는 자석모듈 사이의 에어스페이스(150)를 나타낸다.
제19도는 드럼 회전자 조립체(152)를 구비한 다른 선택적인 전기기계(151)의 일부를 통한 간이 대략 축방향 단면도이다. 드럼 회전자 조립체(152)는 외부 및 내부 회전자면(160, 162)을 따라 자석 캐리어(156, 158)를 수용하게 되는 회전자(154)로 구성된다. 선택적인 드럼 회전자는 제2(a)도 및 제2(b)도에 도시된 본 발명의 축선상 실시예와 몇가지 측면에서 유사하며 회전자에 슬롯(164)을 포함한다.
이들 슬롯은 자석 캐리어를 소정위치에 유지하기 위하여 키(166)를 수용한다.
제19도에 도시된 드럼 회전자는 특히 원심력의 크기가 보다 느린 작동 회전속도에 기인하여 대체로 감소되는 저속 응용물에 유용하다.
회전자는 부가적으로 회전자면내로 제작되어 자석 캐리어를 수용하게 되는 복수의 플랫(168, 170)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 대한 자기 회로 구성은 제6도 내지 제8도의 축선상 갭 실시예에 관하여 도시된 것과 대략 유사하다.
결과적으로, 회전자 두께등의 변수는 감소될 수 있거나 그렇지 않으면 상기된 바와 동일한 이유로 조정될 수 있다.
영구 자석 전기기계에서의 떼어낼 수 있는 자석의 가치는 모터 자체를 제거하거나 분해하지 않고 자석 캐리어 조립체를 개개로 설치하고 제거하는 기구를 사용할 수 있으므로 훨씬 증가된다. 이러한 기능을 수행하는 본 발명에 따른 장치는 제20도내지 제23도에 관하여 설명된다. 본질적으로, 본 장치는 모터로 삽입되고 있거나 선택적으로 모터로부터 제거되고 있을때에 영구자석 캐리어의 경로를 제어하는 가이드 웨이로 구성된다. 또한, 바람직한 실시예에서 리드 나사 디바이스의 형태로 자석에 추진수단을 제공한다.
추진수단은, 추진력과 저항력을 제공하는 것이 중요하다., 예컨대, 삽입의 초기단계에 자석은 마찰과 항력에 기인하여 저항을 받게 될 것으로 기대될 수 있지만, 자석이 그 소정위치에 접근할때, 즉 모터내의 철의 부근에 들어갈때, 자석공간으로 끌어당겨질 수 있다. 결과적으로, 이 시점에서 장치는 지연 기구로서 작용하고 있어 자석을 억제한다.
유용한 자석 삽입/제거 장치에 대한 키는 자석 캐리어 조립체가 장치내에 있을 경우에 자석 캐리어 조립체가 소정방향으로 이동할 수 있고 임의의 다른 방향으로 이동할 수 없도록 절대적으로 확실하게 한다. 강자성체에 끌어당겨질 경우에 자석이 미리 예상하기가 매우 어려운 횡력, 토크, 및 모멘트의 복합적 조합에 영향을 받기 때문에, 상기 개념은 기본적이다. 바람직한 장치는 의도된 방향을 제외하고 임의의 방향으로의 운동을 방지한다.
이제 제20도를 참조하면, 삽입/제거 장치(172)의 일부가 개략적으로 도시되어 있고 바닥판(174)으로 구성된다. 바닥판에 첨부되고 그것으로부터 외방으로 뻗어 있는 지지기구(176)가 있다. 도시된 실시예에서, 지지기구는 바닥판에 부착된 복수의 스탠드 오프 또는 로드(178)를 포함한다. 볼 나사 기구(184)로부터 설치바(183)를 통과시키는 중앙 개구(182)를 구비한 최상부 판(180)이 스탠드 오프에 의해 바닥판으로부터 이격되어 있다. 제6도 내지 제8도에 도시된 타입의 축선상 디스크 모터에 사용될 경우에 장치를 회전시키는 턴테이블(186)이 있다.
또한 슬라이드(188)는 어떤 실시예에서 다른 장치 구성요소와의 적합한 정렬을 보장하기 위해 볼나사의 상태 위치에 약간의 조정을 허용하는 최상부판상에 포함된다.
푸시로드(190)는 어떤 실시예에서의 클레비스 및 핀 조합 또는 제20도에 도시된 바와 같은 추진 드라이버(194)일 수 있는 커플링 디바이스(192)에 의해 볼 나사에 부착된다. 또한 어떤 응용에서 정렬을 위해 푸시로드와 볼 나사 사이에 약간의 상대운동을 허용하는 타이로드가 있다. 삽입/제거축을 따른 이동은 모터(196) 및/또는 핸드크랭크 조립체(198)를 거쳐 수행된다.
본 기술의 당업자는 상기에 열거된 구성요소에 대한 다른 동등물이 응용 요건에 따라서 대체될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 부가적으로 다른 안전 또는 제어장치로서 빔 커터(220) 및 제한 스위치(222)등이 포함딜 수 있다.
제거 또는 삽입을 초기화하기 위해서, 바닥판은 제10도에 도시된 포트(109)등의 모터 액세스 포트를 통해 모터가 첨부된다. 그 이후에, 제거/설치 장치의 나머지부는 소정위치에 구성된다. 선택적으로 상기 제거/설치 장치 구성요소의 전부 또는 부분은 마지막 설치전에 모터로부터 떨어져 조립된다. 제21도에서, 완성한 설치/제거 장치(172)는 전기기계(223)상에 설치된 것으로 도시되어 있다. 정렬로드(224)는 어떤 실시예에서 제거/설치 장치를 자석 캐리어 조립체가 삽입될 회전자의 키웨이 또는 슬롯과 맞물리거나 정렬하도록 초기에 사용된다. 회전자 슬롯은 제거/설치 목적을 위해 정렬축(221)을 정의한다.
삽입 과정은 영구자석을 자석 캐리어에 배치하고, 상술된 바와 같이 자석 캐리어 조립체를 형성함으로써 개시된다. 그 이후에, 자석 캐리어 조립체는 모터로부터 떨어져 위치된 제22도에 도시된 키퍼박스(225)내에 배치된다. 키퍼박스는 이송목적을 위해 키퍼박스내에 자석 캐리어 조립체를 둘러싸는 커버(226) 및 베이스(228)에 의해 특정지워지지만, 설치/제거 장치의 소정위치에서 한번에 제거된다.
영구자석에 대해 다른 영구자석 또는 강자성체로의 인력은 자석으로부터 거리를 증가시킴에 따라 재빨리 저하한다. 자석이 대형 철물체에 매우 근접하게 될때에, 인력이 매우 강해진다. 일반적으로, 자석의 인력은 자석의 크기와 유사한 거리에서 매우 약하다. 따라서, 자석을 작업영역으로 가져오는 캐리어 또는 “키퍼(keeper)”박스는 자석과 유사하고 강한 인력의 발생을 배제할 만큼 충분한 두께로 된 크기를 가진다. 또한 자석 캐리어 박스는 자체내에 폐쇄된 자기 경로를 포함하고, 그 경우에 박스 외측의 자기력은 매우 약하다. 여하튼, 자석 박스는 자석이 박스내에 있는 한 자석을 안전하게 다룰수 있는 수단으로 구성된다.
바람직한 키퍼박스는 자석 주위의 자속을 복귀시키도록 박스내에 강자성 요소를 구비한다. 키퍼박스의 이 실시예에서 자석은 박스의 벽으로의 자석 자체의 강자성 인력에 의해 박스내에 자연적으로 유지되고 박스로부터 자석을 구동시키기 위한 양력을 요구한다. 강자성 요소가 없는 선택적인 실시예에서는 물리적 분리만으로 자석이 강자성체 또는 다른 자석에 근접하게 되지 않도록 한다.
키퍼박스내에 자석 조립체를 유지하는데 자계에 힘에 대한 자연적인 성질은 없다.
이 경우에, 푸시로드의 부착이전에 외부 강자성력에 의해 자석이 키퍼박스 밖으로 떨어지거나 끌어당겨지는 것을 방지하기 위해서 키퍼박스의 바닥에 걸쳐 기계적 고정장치, 예컨대, 슬라이드 및 잠금기구를 일체시킬 필요가 있다.
키퍼박스는 바닥판의 중앙개구(228)를 통해 모터 검사 포트에 맞추어 위치된다.
도면에 도시되지 않은 핀 또는 다른 정렬 고정장치는 키퍼박스를 삽입 고정장치와 정렬시킨다. 클램프(230, 232)는 키퍼박스를 소정위치에 유지하기 위해 박스 태브(234, 236)에 맞물린다. 키퍼박스 커버 및 베이스는 제거되고 푸시로드는 자석 캐리어 조립체와 맞추어 배치된다. 볼트(240, 242)는 푸시로드를 통해 뻗어 있고 바람직한 실시예에서 자석 캐리어 조립체의 대응 나사가공된 구멍에 수용된다. 그후에, 볼나사는 클레비스 및 핀 또는 동등한 조합물에 의해 푸시로드 자석 캐리어 조립체에 부착된다.
푸시로드 자석 캐리어 조립체는 모터내로 삽입 하강되어 자석 캐리어 조립체상의 태브가 회전자면의 대응 슬롯 또는 홈에 맞물리고 마지막 위치로 가져오기 위한 최종적인 약간의 조정은 수동으로 수행된다. 볼나사는 클래비스 핀을 제거함으로써 분리되고 푸시로드는 자석 캐리어 조립체에 부착되어진 볼트를 제거함으로써 분리된다. 그 이후에 키퍼박스는 제거된다. 키퍼박스는 클램프되지 않고 작업영역으로부터 제거되고, 자석 캐리어 조립체를 회전자 림에 마지막으로 고정시킨 볼트는 소정위치로 삽입되고 나사결합된다. 자석 캐리어 제거과정은 본질적으로 상술된 것의 반대이다. 설치/제거 조립체는 회전자의 반대면상에서 자석 캐리어 조립체를 액세스하도록 회전될 수 있다.
어떤 실시예에서, 설치/제거 장치는 모터의 에어갭으로 뻗어 있는 텅부를 가지며, 이 영역을 통과하고 있는 자석이 그 의도된 코스로부터 전환하고 강자성 고정자쪽으로 이동하는 것을 방지한다. 바닥판 아래의 삽입 고정장치로부터 뻗어 있는 화이트 박스는, 모터 케이스의 외측으로부터 자석 캐리어 조립체상의 키가 회전자상의 키웨이 맞물리기 시작하는 지점까지 주행해야 하는 거리를 잴때에 자석 캐리어 조립체를 의도된 방향으로 정확하게 이동시키는 가이드이다.
본 발명이 바람직한 실시예에 관하여 도시되고 설명되어 졌지만 그에 대한 다양한 다른 변형, 생략 및 추가가 본 발명의 정신과 영역을 벗어나지 않고 행해질 수 있다는 것은 본 기술의 당업자에 의해 평가되어야 한다. 예컨대, 축선상 필드 디스크 실시예와 유사한 설치/제거 장치는 본 타입의 드럼 회전자 기계와의 사용을 위해 용이하게 구성될 수 있다.

Claims (8)

  1. 고에너지산물 영구자석을 전기기계의 회전자에 장착하기 위한 장치에 있어서, 고에너지산물 영구자석을 유지하기 위한 공동을 형성하기 위하여, 베이스 및 상향으로 연장된 측벽을 포함하는 캐리어 수단; 및 회전자에 관하여 상기 캐리어 수단에 수용된 자석을 위치결정하기 위해 회전자 극 위치에서 회전자 상에 상기 캐리어 수단을 해제가능하게 위치결정하는 부착수단으로 구성되어 있고, 상기 캐리어 수단 및 상기 부착수단은, 상기 캐리어 수단이 회전자 상에 위치결정될 경우에 상기 캐리어 수단에 수용된 자석과 회전자 사이에 자속 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 전기기계의 회전자는, 캐리어 수단이 각 자극 위치에 위치되는 복수의 극을 갖는 축선상 필드 디스크 회전자인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전자는 상기 캐리어 수단중 하나가 각각의 극위치에 위치되어지도록 복수의 자극이 원통형 회전자 표면을 따라 형성되어 있는 원통형 회전자 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 적어도 하나의 고에너지산물 영구자석을 사용한 전기기계에 있어서, 복수의 극이 회전자를 따라 위치되어 있는 회전자; 상기 회전자와 협력하고 상기 회전자에 인접한 고정자수단; 상기 회전자와 상기 고정자간의 상대적인 회전을 위해 상기 회전자와 상기 고정자를 지지하는 수단; 고에너지산물 영구자석을 유지하기 위한 공동을 형성하기 위하여, 베이스 및 상향으로 연장된 측벽을 포함하는 캐리어수단; 및 회전자에 관하여 상기 캐리어 수단에 수용된 자석을 위치결정하기 위해 극위치에서 회전자 상에 상기 캐리어 수단을 해제가능하게 위치결정하기 위한 부착수단으로 구성되어 있고, 상기 캐리어 수단 및 상기 부착수단은, 상기 캐리어 수단이 회전자 상에 위치결정될 경우에 상기 캐리어 수단에 수용된 자석과 회전자 사이에 자속 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 전기기계.
  5. 회전자; 회전자로의 액세스를 제공하기 위한 엑세스 포트; 회전자와 협력하고 회전자에 인접한 고정자수단; 회전자와 고정자 사이의 상대 회전을 위해 회전자와 고정자를 지지하기 위한 수단; 및 복수의 회전자 극중 하나에서 회전자상에 자석 캐리어 수단을 해제가능하게 위치결정하기 위한 부착수단을 포함하고, 자석 캐리어 수단 및 부착수단은 자석 캐리어 수단이 회전자상에 위치결정될 경우에 자석 캐리어 수단에 수용된 자석과 회전자 사이에 자속 경로를 제공하는 전기기계에서의 고에너지산물 영구자석을 수용하는 자석 캐리어 수단의 설치 방법에 있어서, 상기 액세스 포트와 정합하여 상기 자석 캐리어 수단을 위치결정하는 단계; 설치/제거축을 따라서만 이동하도록 상기 자석 캐리어 수단을 구속하는 단계; 및 상기 설치/제거축을 따라서 소정의 크기 및 방향으로만 이동을 수행하도록 상기 자석 캐리어 수단에 힘을 제공하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 회전자; 회전자로의 액세스를 제공하기 위한 엑세스 포트; 회전자와 협력하고 회전자에 인접한 고정자수단; 회전자와 고정자 사이의 상대 회전을 위해 회전자와 고정자를 지지하기 위한 수단; 및 복수의 회전자 극중 하나에서 회전자상에 자석 캐리어 수단을 해제가능하게 위치결정하기 위한 부착수단을 포함하고, 자석 캐리어 수단 및 부착수단은 자석 캐리어 수단이 회전자상에 위치결정될 경우에 자석 캐리어 수단에 수용된 자석과 회전자 사이에 자속 경로를 제공하는 전기기계에서의 고에너지 산물 영구자석을 수용하는 자석 캐리어 수단의 설치 장치에 있어서, 상기 액세스 포트와 정합하여 상기 자석 캐리어 수단을 위치결정하는 수단; 설치/제거축을 따라서만 이동하도록 상기 자석 캐리어 수단을 구속하는 수단; 및 상기 설치/제거축을 따라서 소정의 크기 및 방향으로만 이동을 수행하도록 상기 자석 캐리어 수단에 힘을 제공하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 구속수단은 상기 액세스 포트에 수용되기전에 적합한 베이스판; 상기 베이스판에 의해 수용되고 그로부터 외방으로 뻗는 스탠드 오프 장치; 및 상기 스탠드 오프 장치에 부착된 최상부판을 더 포함하고, 상기 베이스판, 스탠드 오프 장치 및 최상부판은 각각 상기 설치/제거축을 따라 정합하여 중앙 개구부를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 위치결정수단은 상기 최상부판에 의해 수용되고, 상기 중앙 개구부에서 상기 베이스판측으로 연장된 푸시로드를 가지며, 설치/제거축을 따라 상기 푸시로드를 가압하기 위한 볼 나사 수단; 및 상기 자석 캐리어 부착수단을 상기 푸시로드와 해제가능하게 맞물림 하기 위한 결합수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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