KR20130030239A

KR20130030239A - 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법

Info

Publication number: KR20130030239A
Application number: KR1020120102603A
Authority: KR
Inventors: 리나 두케; 기욤 바츠; 스테판 듀섹; 보르톨리 마크 드; 로랑 로퍼트; 모하메드 시오리
Original assignee: 알스톰 하이드로 프랑스
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-03-26
Also published as: KR101552844B1; FR2980317A1; EP2571148B1; FR2980317B1; EP2571148A1; CA2790384A1; JP2013066375A; CA2790384C

Abstract

본 발명은 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법 및 관련된 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비에 관한 것이다. 전기 기계는 적어도 하나의 고정자 및 축선을 중심으로 회전할 수 있는 원형상의 회전자(10)를 포함하고, 회전자(10)는 영구 자석을 각각 수용하도록 의도된 복수의 위치들을 포함한다. 본 발명의 방법은 고정자 또는 고정자들 및 영구 자석들이 없는 회전자(10)의 사전 조립, - 회전자(10)는 영구 자석(26)을 각각 수용할 수 있는 복수의 미리 정렬된 위치들(24)을 포함하고 -, 미리 정해진 삽입 공간 위치(28)에 대응하여 영구 자석이 없는 상기 미리 정렬된 위치를 가져오는 방식으로 회전자(10)를 회전시킬 수 있는 회전시키는 수단의 구현, 및 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28)에 대응하여 배치된 회전자(10)의 상기 미리 정렬된 위치(24)에의 영구 자석(26)의 삽입을 포함한다.

Description

영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법{Method for assembling a permanent magnet electric machine}

본 발명은 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법 및 대응하는 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비에 관한 것이다.

영구 자석 전기 기계는 통상적으로 적어도 하나의 고정자 및 축선을 중심으로 회전할 수 있는 원형상의 회전자를 포함하고, 회전자는 자석을 각각 수용하도록 의도된 복수의 위치를 포함한다. 자석들의 세트를 포함하는 회전자는 고정자 또는 고정자들 내부에 장착될 때, 기전력이 전자기 유도에 의해 발생되어 회전자를 회전시킬 수 있다. 이와 같은 영구 자석 전기 기계는 예를 들어 발전기 또는 모터이다.

본 발명은 더 일반적으로 영구 자석 회전 전기 기계들에 의한 에너지 변환 분야에 있다. 본 발명은 수력 전기 및 풍력 분야들에 특히 응용된다.

이러한 형태의 응용에서, 매우 큰 크기의 기계들이 종종 필요하다.

축 자속형 기기들(axial flux machines) 및 반경 자속 기계들(radial flux machines)과 같은 2가지 형태의 영구 자석 기계들이 알려져 있다.

축 자속형 영구 자석 기기는 하나 또는 2개의 원형 고정자들을 포함한다. 2개의 고정자들을 갖는 구성의 경우에 있어서, 디스크 형상의 회전자는 고정자들 사이에 위치되고 회전자 위에 래디얼 평면에서 수평방향으로 위치된 다수의 강력한 자석들을 구비한다. 종래 기술에 따르면, 이와 같은 기계의 조립은 회전자의 축방향에 따라, 이러한 목적을 위해 제공되는 위치들에서, 회전자 위에 영구 자석들을 위치시켜 행해진다. 전형적으로, 제공된 위치들은 회전자의 디스크의 크라운에 만들어지는 구멍들이다. 회전자가 위치된 자석들 모두로 제조되고, 고정자들이 또한 제조되면, 이들 요소들은 "샌드위치된(sandwiched)" 조립체에 따라, 2개의 고정자들 사이에 회전자를 삽입하는 방식으로 조립된다. 이와 같은 조립 방법에 있어서, 회전자를 덧대는(lining) 영구 자석들 모두는 기계의 최종 조립 전에 위치되고 고정되어야 한다.

반경 자속형 영구 자석 기기는 통상적으로 동심의 원형 회전자가 내부에 장착되는 원형 고정자를 포함한다. 축방향을 따라 수직으로 배열된 영구 자석들은 회전자에 삽입된다. 통상적으로, 축자속형 기기의 경우에서와 같이, 회전자는 먼저 그 자석들 모두에 의해 덧대어지고, 그것은 이후 고정자로 조립된다.

양자의 경우들에 있어서, 이와 같은 조립 동작은 특히 배치될 자석들이 대형이고 강한 힘을 가지면 다양한 문제점들을 포함한다. 실제로, 매우 높은 자기 인력들이 자석들이 전체적으로 덧대어진 회전자와 고정자 또는 고정자들 사이에 생성된다. 기계를 추구하는 위치에서 작은 빈 공간이 회전자와 고정자 또는 고정자들 사이에 남아 있어야 하므로 이들 힘들은 제어하기 곤란하다. 조립하는 동안, 회전자가 고정자와 접촉하는 것을 방지하는 것이 중요한 데, 그 이유는 작용하는 자기력의 면에서, 자석들을 손상시키지 않고 이들을 나중에 분리하는 것은 거의 불가능하다. 그러므로 이와 같은 방법을 통한 영구 자석 기계의 조립은 고가이고 조작자에게 위험하며, 자석들을 손상 또는 파손시킬 위험이 매우 높다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 목적은 더 용이하고 장비에 대한 사고 및 손상 위험이 적은 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법을 제안하여, 종래 기술의 문제점을 극복하는 것이다.

이것을 실행하기 위해, 본 발명은, 제1 양상에 따라, 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법으로서, 상기 전기 기계는 적어도 하나의 고정자 및 축선을 중심으로 회전할 수 있는 원형상의 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 영구 자석을 각각 수용하도록 의도된 복수의 위치들을 포함하는, 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법에 있어서,

- 고정자 또는 고정자들 및 영구 자석들이 없는 상기 회전자의 사전 조립 단계로서, 상기 회전자는 영구 자석을 각각 수용할 수 있는 복수의 미리 정렬된 위치들을 포함하는, 상기 사전 조립 단계,

- 미리 정해진 삽입 공간 위치에 대응하여 영구 자석이 없는 상기 미리 정렬된 위치를 가져오는 방식으로 상기 회전자를 회전시킬 수 있는 회전시키는 수단의 구현 단계, 및

- 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치에 대응하여 배치된 상기 회전자의 상기 미리 정렬된 위치에의 영구 자석의 삽입 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법을 제안한다.

유리하게는, 영구 자석들의 삽입은 삽입 방법을 크게 단순화하는, 고정자 또는 고정자들 및 영구 자석들이 없는 회전자를 함께 사전 조립한 후 연속해서 행해진다. 영구 자석의 삽입은 고정된 미리 정해진 삽입 공간 위치에서 행해지고, 회전자는 미리 정해진 삽입 공간 위치에 대응하여 자석들이 없는 미리 정렬된 위치를 가지도록 회전된다. 이것은 삽입된 자석들을 손상시킬 위험을 감소시키는 것을 가능하게 하는 데, 그 이유는 자석들 사이의 자기 상호작용력들이 이 경우에 감소되기 때문이다. 게다가, 이러한 조립 방법은 또한 조작자에 대한 사고 위험을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법은 또한 이하의 특징들 중 하나 또는 수개를 가질 수 있다:

- 그것은 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치로부터 상기 회전자의 상기 미리 정렬된 위치들 각각을 가로질러 연속해서 존재하는 방식으로, 미리 정해진 시퀀스에 따른 상기 회전시키는 수단의 구현을 포함하고;

- 영구 자석의 상기 삽입은 상기 고정자 또는 고정자들에 대해 고정되고 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치 위의 상기 회전자의 미리 정렬된 위치로 영구 자석을 삽입할 수 있는 개조된(adapted) 삽입 툴에 의해 행해지고;

- 상기 전기 기계는 2개의 고정자들 및 상기 2개의 고정자들 사이의 회전자를 포함하는 축 자속형 기기이고, 상기 회전자는 상기 회전자의 래디얼 평면(radial plane)에 위치된 영구 자석들을 수용할 수 있는 미리 정렬된 위치들을 포함하고, 영구 자석의 상기 삽입은 반경 방향을 따라 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치에 대해 행해지고;

- 상기 전기 기계는 상기 2개의 고정자들 사이의 공간을 보호하는 것을 가능하게 하는 보호 구조를 더 포함하고, 상기 보호 구조는 상기 회전자의 상기 미리 정렬된 위치로의 영구 자석의 상기 삽입을 허용하는 적어도 하나의 액세스 윈도를 포함하고;

- 상기 회전자는 외측 원형 크라운(outer circular crown) 위에 규칙적으로 이격된 반경방향 개구들을 포함하는 디스크 형상을 가지며;

- 상기 전기 기계는 고정자 및 회전자를 포함하는 반경 자속 기계이고, 상기 회전자는 상기 회전자의 크라운에 축방향으로 위치된 영구 자석들을 수용할 수 있는 미리 정렬된 위치들을 포함하고, 영구 자석의 상기 삽입은 상기 회전자의 상기 축방향을 따라 미리 정렬된 위치에 대해 행해지고;

- 상기 전기 기계는 상기 회전자의 상기 회전 축선이 수직이 되는 방식으로 위치되고;

제 2 양상에 따르면, 본 발명은, 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비로서, 상기 전기 기계는 적어도 하나의 고정자 및 축선을 중심으로 회전할 수 있는 원형상의 회전자를 포함하고, 상기 회전자는 영구 자석을 각각 수용하도록 의도된 복수의 위치들을 포함하는, 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비에 있어서, 상기 고정자 또는 고정자들 및 자석들이 없는 상기 회전자는 사전-조립되고, 상기 회전자는 영구 자석을 각각 수용할 수 있는 복수의 미리 정렬된 위치들을 포함한다. 상기 설비는:

- 미리 정해진 삽입 공간 위치에 대응하여 자석이 없는 상기 미리 정렬된 위치를 가져오는 방식으로 상기 회전자를 회전시킬 수 있는 회전시키는 수단, 및

- 상기 전기 기계에 대해 고정되고, 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치 위에서, 영구 자석을 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치에 대응하여 배치된 상기 회전자의 상기 미리 정렬된 위치에 삽입할 수 있는, 개조된 삽입 툴을 포함한다.

영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비의 이점은 위에서 간단히 기술한 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법의 이점들과 유사하다.

일 실시예에 따르면, 상기 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비는 재료의 블록을 이용하여 영구 자석을 자화시킬 수 있는 자화 수단을 포함하고, 상기 자화 수단은 상기 회전자의 상기 미리 정렬된 위치에의 상기 영구 자석의 상기 삽입 전에 실시된다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 정보의 목적을 위해 제공되고 결코 제한하는 것이 아니며, 첨부 도면들을 참조하여 이하에 제공되는 설명에서 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 자속형 기기를 형성하는 모든 요소들의 전개도.
도 2는 본 발명에 따른 회전자에 있는 자석들의 위치결정 및 회전자의 상세도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 자속형 영구 자석 기기를 조립하기 위한 설비의 횡단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축 자속형 영구 자석 기기를 조립하기 위한 설비의 종단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반경 자속형 영구 자석 기기를 조립하기 위한 설비의 개략도.

본 발명은 영구 자석 발전기인 전기 기계에의 그것의 응용이 기술된다. 영구 자석들은 나머지 설명에서 간단히 자석들로서 언급된다.

도 1은 이들의 조립 전에, 분리되어 도시된, 축자속 발전기(axial flux generator: 1)를 포함하는 모든 요소들을 나타낸다.

발전기(1)는 회전축(A)을 중심으로 회전할 수 있는 디스크 형상의 회전자(10), 또한 원형인 2개의 고정자들(12, 14) 및 도 1의 실시예에서 고정자들 외부에 있는 링 형상의 보호 구조(16)를 포함한다. 대안으로, 보호 구조(16)는 고정자들 중 하나로 또는 만약 그것이 2개의 부분들로 절단되면, 2개 모두로 통합될 수 있다. 보호 구조(16)는 2개의 고정자들 사이의 공간을 보호하고, 또한, 일 실시예에서는, 2개의 고정자들을 기계적으로 접속하는 것을 가능하게 한다.

발전기(1)의 작동을 위해, 회전자(10)는 회전자(10)의 반경에 따라, 수평으로, 규칙적인 간격들로 배열된, 도 1에 도시되지 않은 영구 자석들의 세트가 채워져 있다.

이미 설명한 것과 같이, 종래 기술에 알려진 조립 방법에 따라, 이와 같은 발전기의 요소들이 먼저 준비되고, 특히 회전자는 자석들이 채워지고, 이후 회전자와 각각의 고정자들 사이에 작은 빈공간을 갖고, 2개의 고정자들 사이에 "샌드위치된(sandwiched)" 회전자를 위치결정하는 방식으로 축방향(A)을 따라 조립된다.

본 발명에 따르면, 도 1의 실시예에서, 보호 구조(16)는 액세스 윈도(18)를 포함하고, 그것의 크기는 자석의 삽입을 허용할 수 있을 만큼 충분하다. 전형적으로, 윈도의 크기는 회전자에 삽입되도록 의도된 자석의 최대 횡단면보다 크다. 보호 구조(16)가 고정자들 중 적어도 하나에 통합되는 대안의 경우에, 그것은 고정자들의 프레임의 부분이고, 액세스 윈도는 이러한 프레임에 직접 만들어지고, 일단 고정자들이 보호 구조에 조립되면, 전체 유닛은 액세스 윈도(18)를 가지며, 액세스 윈도의 크기는 자석의 삽입을 허용할 수 있을 만큼 충분하고, 액세스 윈도의 위치는 회전자에서 소정의 방향에 따라 자석의 삽입을 허용하는 목적이 있다는 점을 주목하라. 보호 구조(16)가 2개 또는 수개의 부분들로 형성되는 경우에, 개구들은 요소들(12, 16, 14)의 조립 후, 위에 기재된 것과 같은 액세스 윈도(18)를 단부에 형성하기 위해 이들 부분들에 만들어진다.

게다가, 도 2에 도시된 것과 같이, 회전자(10)는 디스크(20) 및 외부 크라운(external crown; 22)을 포함하고, 여기서 외부 크라운(22)은 미리 정렬된 위치들(24)에 형성되고, 미리 정렬된 위치들은 규칙적으로 이격되고 이(teeth; 25) 사이에 형성되고 나중에 외부를 통해 자석들(26)을 수용할 수 있는 반경방향 개구들이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 미리 정렬된 위치들(24)은 특히 각각의 자석들(26)의 반경 방향을 따라 외부를 통한 삽입을 허용한다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 미리 정렬된 위치들(24)은 사다리꼴 형상의 자석들을 수용하도록 되어 있다. 대안으로, 예를 들어 직사각형 자석들 또는 임의의 다른 기하학적 형상의 자석들을 수용하도록 되어 있는 미리 정렬된 위치들로서, 다른 구성들이 고려될 수 있다.

본 발명에 따르면, 자석들이 없는 회전자(10)는 초기에 2개의 고정자들(12, 14) 및 보호 구조(16)와 함께 사전 조립된다.

특히 고정자들을 기계적으로 고정하는 다른 수단이 제공될 수 있기 때문에 구조(16)의 사용은 선택사항임을 주목하라. 이와 같은 대안의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 방법은 단순히 2개의 고정자들(12, 14)에 의한 자석들이 없는 회전자(10)의 사전 조립의 제1 단계를 포함한다.

그러므로, 회전자(10)는 외부를 통한 자석들의 삽입을 허용하는 방식으로 그것의 외주의 외부로 열리는 미리 정렬된 위치들(24)을 가진다. 본 발명에 따르면, 회전자(10)는 삽입을 위한 고정 툴(fixed tool)을 사용하는 것을 가능하게 하는, 미리 정해진 고정 공간 위치에 자석(26)을 각각 수용하기 위해 미리 정렬된 위치들(24)을 제공하는 방식으로 회전된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비의 횡단면도이다. 이 설비는 미리 정해진, 고정 삽입 공간 위치에 대응하여, 자석을 각각 수용할 수 있는 미리 정렬된 위치들(24)을 연속해서 가져오기 위해, 미리 규정된 회전 시퀀스에 따라 회전자(10)를 회전시킬 수 있게 하는 회전시키는 수단(도 3에 도시되지 않음)을 포함한다. 삽입 공간 위치(28)는 자석들을 삽입하기 위한 툴(32)의 레일(30)의 도착에 대응한다. 삽입 툴은 고정자들과 관련하여 고정된다. 일실시예에 있어서, 삽입 툴은 전기 기계와 관련하여 고정된다. 전형적으로, 삽입 툴은 함께 사전 조립된 회전자 및 고정자들을 포함하는 전기 기계의 고정 요소에 부착된다. 그와 같은 것으로서, 자석(26)은 도 3의 화살표로 나타낸 것과 같이, 삽입 툴(32)에 의해 미리 정렬된 위치(24)로 삽입될 수 있다.

삽입 공간 위치(28)를 고정하는 것은 조립이 용이하게 실행되게 허용하는 데, 그 이유는 삽입 툴(32)의 조정이 전체 동안 한번 행해지고, 적합한 회전 수단에 의해 회전자의 회전이 어떤 특별한 곤란성을 가지지 않기 때문이다.

그러므로, 자석들의 삽입은 연속적으로 그리고 이 실시예의 축자속 발전기의 반경 방향에 따라 행해진다. 유리하게는, 자석들 사이의 자기 상호작용력들(magnetic interaction forces)은 삽입이 이러한 식으로 행해질 때 감소된다.

선택적으로, 본 발명에 따른 설비는 조립 장소 위의 재료 블록들을 자화시키는 것을 가능하게 하는 자화 수단(34)을 더 포함한다. 유리하게는, 이송 비용 및 자화된 블록들의 손상 위험들이 현장 자화(on-site magnetization)를 이용하여 크게 감소된다.

개조된 삽입 툴(32)은, 자석이 이러한 목적을 위해 제공되는 회전자(10)의 미리 정렬된 위치(24)에 위치되어 고정되는 미리 정해진 삽입 공간 위치(28)까지 내부에 고정되는 각각의 자석(26)을 제어하는 것을 가능하게 한다.

회전자(10)의 회전은 예를 들어 회전 방향에 의해 규정된 순서로 하나 하나씩 빈 위치들을 제공함으로써 미리 정해진 시퀀스에 따라 실행된다.

대안으로, 예를 들어 2개 위치 중 하나의 미리 정렬된 위치 또는 n개의 위치 중 하나의 미리 정렬된 위치를 제공하고 이후 나머지 위치들을 제공하여 다른 시퀀스가 제공된다.

다른 실시예에 따르면, 자석들의 연속 삽입을 위해 미리 정렬된 위치들을 제공하기 위한 시퀀스가 이미 삽입된 자석들과 고정자들 간의 상호작용들에 의해 형성되는 전자기 저항 토크를 감소시키기 위해 계산된다.

도 4는 특히 삽입 툴(32)을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따라 전기 기계를 조립할 수 있는 설비의 종단면도이다.

이 실시예에 있어서, 전기 발전기에는 회전자의 반경방향 평면인 수평면에서 자석들의 삽입을 허용하는, 수직 위치에서, 회전자의 회전축인 그것의 회전축이 설치된다.

고정 부분(40)을 통해 고정 프레임(38)에 접속되고 접속 링(42)을 통해 회전자(10)에 접속된 회전시키는 수단(36)은 삽입 공간 위치(28)에 대응하여 미리 정렬된 위치(24)에 위치시키는 방식으로 회전축을 중심으로 회전자(10)를 회전시키는 것을 가능하게 한다. 프레임(38)에 대한 고정 부분(40)의 접속 및 회전시키는 수단(36) 및 회전자(10)와의 접속 링(42)의 접속 수단은 예를 들어 도면에 도시된 것과 같이 스크류(44)이다. 회전시키는 수단(36)은 예를 들어 회전자(10)에 고정된 접속 링(42)을 회전 구동시킬 수 있는 기어 드라이브(gear drive)를 형성하는, 도시하지 않은 모터에 의해 구동되는 베어링으로 구성된다. 물론, 회전시키는 수단의 다른 대안의 실시예들이 고려될 수 있다.

보호 구조(16)의 윈도(18)는 또한 미리 정해진 삽입 공간 위치(28)에 대응하여 미리 위치된다.

자석(26)은 레일들(30) 위에서 슬라이드할 수 있도록 되어 있는 지지 기구(46)에 의해 위치(24)를 향해 안내된다.

물론, 미리 정해진 고정 삽입 공간 위치로 자석을 삽입할 수 있도록 되어 있는 다른 대안의 툴들이 고려될 수 있다. 예를 들어, 회전자의 회전축의 다른 위치결정 및 회전시키는 수단 및 삽입하기 위한 툴의 개조(adaptation)가 고려될 수 있다.

요컨대, 본 발명에 따른 영구 자석 전기 기계를 조립하는 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:

- 영구 자석들이 없이 회전자(10)와의 고정자들(12, 14)의 사전 조립, 회전자(10)는 영구 자석(26)을 각각 수용할 수 있는 복수의 미리 정렬된 위치들(24)을 포함함,

- 상기 미리 정렬된 위치(24)를 영구 자석이 없는 미리 정해진 삽입 공간 위치(28)에 대응시킬 수 있는 방식으로 회전자를 회전시킬 수 있는 회전시키는 수단(36)의 구현, 및

- 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28)에 대응하여 배치되는 회전자의 미리 정렬된 위치(24)에의 영구 자석(26)의 삽입.

도 5는 반경 자속 영구 자석 전기 기계를 조립하기 위한 설비를 개략적으로 나타낸다.

이 실시예에 따른 반경 자속 기계는 고정자(52) 내부에 위치된 회전자(50)를 포함한다.

대안으로, 회전자(50)는 고정자(52)의 외측에 위치되고, 회전자 및 고정자는 동축이다.

회전자는 회전자를 형성하는 원통형 크라운의 적어도 하나의 외부면에 의해 자석들(26)을 수용할 수 있는 미리 정렬된 위치들(54)을 구비한다.

이 실시예에 있어서, 회전자(50) 및 고정자(52)는 유사한 높이들을 가진다. 회전자의 미리 정렬된 위치들(54)은 반경 자속(radial flux)을 얻는 방식으로, 회전자의 크라운에 축방향으로 위치된 자석들을 수용할 수 있다.

이 설비는 더 미리 정해진 삽입 공간 위치(58)에 대응하여 각각의 미리 정렬된 위치(54)를 위치시키기 위해 회전자를 회전시킬 수 있는, 회전시키는 수단(56)을 더 포함한다.

도 5에 개략적으로 도시된 삽입 툴(60)은 축방향에 따라 외부를 통해 삽입하기 위해, 삽입 공간 위치(58) 위에 자석들(26)을 위치시키는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 삽입 툴(60)은 전기 기계의 고정 요소에 고정적으로 부착된다.

선택사항으로서, 이미 설명한 것과 같이, 자화 수단(62)이, 자석들이 회전자에 조립되기 직전에, 삽입될 자석들(26)을 자화시키는 방식으로, 재료 블록들 각각의 현장 자화를 허용하기 위해 제공된다.

축 자속 전기 기계의 조립에 대해 위에서 상세히 설명된 실시예에서와 같이, 미리 정해진 시퀀스가 자석이 삽입되는 위치들(54) 모두를 연속해서 제공하기 위해, 회전자의 회전을 위해 적용된다. 대안으로, 미리 정해진 시퀀스는 생성된 자기 저항 토크를 감소시켜 삽입을 용이하게 하는 방식으로 계산된다.

일반적으로, 반경방향의 경우에서와 같이 축방향의 경우에, 회전시키는 수단의 실현 비용은, 만약 다수의 이와 전기 기계들의 제조가 고려되면 무시할 수 있게 됨을 주목하라.

이 기술분야에서 숙련된 사람의 범위 내에서 다양한 대안들은 본 발명의 부분인 것으로 간주된다.

특히, 영구 자석 전기 기계에는 하나 또는 2개의 고정자들로 통합될 수 있는 외피(shell) 또는 보호 구조가 장착될 수 있다. 이 경우에, 회전자의 미리 정렬된 위치들에의 자석들의 삽입을 위해 적응된 적어도 하나의 액세스 윈도는, 사전 조립후 자석들의 외부를 통한 삽입을 허용하기 위해, 이와 같은 보호 구조에 제공될 수 있다.

본 발명은 실행 계획들을 단순화하고, 장비들을 손상시킬 위험 및 조작자들에 대한 사고 위험을 제한하는, 전기 기계 회전자에서 큰 크기 및 파워(power)의 영구 자석들의 더 용이하고 안전한 조립을 허용한다.

1 : 축자속 발전기
10 : 회전자
12, 14 : 고정자들
16 : 보호 구조
18 : 액세스 윈도
20 : 디스크
22 : 외부 크라운
24 : 미리 정렬된 위치
25 : 이(teeth)
26 : 자석

Claims

영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법으로서, 상기 전기 기계는 적어도 하나의 고정자(12, 14, 52) 및 축선(A)을 중심으로 회전할 수 있는 원형상의 회전자(10, 50)를 포함하고, 상기 회전자(10, 50)는 영구 자석을 각각 수용하도록 의도된 복수의 위치들을 포함하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법에 있어서,
- 고정자 또는 고정자들(12, 14, 52) 및 영구 자석들이 없는 상기 회전자(10, 50)의 사전 조립 단계로서, 상기 회전자(10, 50)는 영구 자석(26)을 각각 수용할 수 있는 복수의 미리 정렬된 위치들(24, 54)을 포함하는, 상기 사전 조립 단계;
- 미리 정해진 삽입 공간 위치(28, 58)에 대응하여 영구 자석이 없는 상기 미리 정렬된 위치를 가져오는 방식으로 상기 회전자(10, 50)를 회전시킬 수 있는 회전시키는 수단(36, 56)의 구현 단계; 및
- 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28, 58)에 대응하여 배치된 상기 회전자(10, 50)의 상기 미리 정렬된 위치(24, 54)에의 영구 자석(26)의 삽입 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28, 58)로부터 상기 회전자(10, 50)의 상기 미리 정렬된 위치들(24, 54) 각각을 가로질러 연속해서 존재하는 방식으로, 미리 정해진 시퀀스에 따른 상기 회전시키는 수단(36, 56)의 구현을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
영구 자석(26)의 상기 삽입은 상기 고정자 또는 고정자들에 대해 고정되고 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28, 58) 위의 상기 회전자(10, 50)의 미리 정렬된 위치(24, 54)로 영구 자석(26)을 삽입할 수 있는 개조된 삽입 툴(32, 60)에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 기계는 2개의 고정자들(12, 14) 및 상기 2개의 고정자들(12, 14) 사이의 회전자(10)를 포함하는 축 자속형 기기이고, 상기 회전자(10)는 상기 회전자의 반경방향 평면에 위치된 영구 자석들(26)을 수용할 수 있는 미리 정렬된 위치들(24)을 포함하고, 영구 자석(26)의 상기 삽입은 반경 방향을 따라 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28)에 대해 행해지는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 전기 기계는 상기 2개의 고정자들(12, 14) 사이의 공간을 보호하는 것을 가능하게 하는 보호 구조(16)를 더 포함하고, 상기 보호 구조(16)는 상기 회전자(10)의 상기 미리 정렬된 위치(24)로의 영구 자석(26)의 상기 삽입을 허용하는 적어도 하나의 액세스 윈도(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 회전자(10)는 외측 원형 크라운 위에 규칙적으로 이격된 반경방향 개구들을 포함하는 디스크 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 기계는 고정자(52) 및 회전자(50)를 포함하는 반경 자속 기계이고, 상기 회전자(50)는 상기 회전자의 크라운에 축방향으로 위치된 영구 자석들(26)을 수용할 수 있는 미리 정렬된 위치들(54)을 포함하고, 영구 자석(26)의 상기 삽입은 상기 회전자(50)의 상기 축방향을 따라 미리 정렬된 위치(54)에 대해 행해지는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 기계는 상기 회전자(10, 50)의 상기 회전 축선이 수직이 되는 방식으로 위치되는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계(1)를 조립하는 방법.
영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비로서, 상기 전기 기계는 적어도 하나의 고정자(12, 14, 52) 및 축선(A)을 중심으로 회전할 수 있는 원형상의 회전자(10, 50)를 포함하고, 상기 회전자(10, 50)는 영구 자석을 각각 수용하도록 의도된 복수의 위치들을 포함하는 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비에 있어서,
- 상기 고정자 또는 고정자들 및 자석들이 없는 상기 회전자(10, 50)는 사전-조립되고, 상기 회전자(10, 50)는 영구 자석(26)을 각각 수용할 수 있는 복수의 미리 정렬된 위치들(24, 54)을 포함하고,
상기 설비는:
- 미리 정해진 삽입 공간 위치(28, 58)에 대응하여 자석이 없는 상기 미리 정렬된 위치(24, 54)를 가져오는 방식으로 상기 회전자(10, 50)를 회전시킬 수 있는 회전시키는 수단(36, 56); 및
- 상기 전기 기계에 대해 고정되고, 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28, 58) 위에서, 영구 자석(26)을 상기 미리 정해진 삽입 공간 위치(28, 58)에 대응하여 배치된 상기 회전자(10, 50)의 상기 미리 정렬된 위치(24, 54)에 삽입할 수 있는, 개조된 삽입 툴(32, 60);을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비.
제9항에 있어서,
상기 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비는 재료의 블록을 이용하여 영구 자석(26)을 자화시킬 수 있는 자화 수단(34, 62)을 포함하고, 상기 자화 수단(34, 62)은 상기 회전자(10, 50)의 상기 미리 정렬된 위치(24, 54)에의 상기 영구 자석(26)의 상기 삽입 전에 실시되는 것을 특징으로 하는 영구 자석 전기 기계를 조립하는 설비.