KR20220100001A - 축방향 자속 기계용의 개선된 회전자 조립체 - Google Patents

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KR20220100001A
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조지 하더 밀하임
스티븐 로버트 쇼
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이-서킷 모터스 인코퍼레이티드
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Abstract

축방향 자속 기계용 회전자 조립체는 적어도 하나의 자석과 제1 및 제2 지지 구조물을 포함할 수 있다. 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 자석이 부착되고 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 지지 구조물은 제1 지지 구조물을 통해 적어도 하나의 자석과 제2 지지 구조물 사이에 토크가 전달될 수 있게 제1 지지 구조물에 부착되도록 구성될 수 있으며, (A) 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되거나, (B) 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 추가로 구성될 수 있다.

Description

축방향 자속 기계용의 개선된 회전자 조립체
영구자석 축방향 자속 모터 및 발전기가 알려져 있다. 이러한 모터 또는 발전기(본 명세서에서는 일괄하여 "기계"라고 지칭함)의 예는 미국 특허 제7,109,625호; 제9,673,688호; 제9,800,109호; 제9,673,684호; 및 제10,170,953호, 및 미국 특허출원 공개공보 제2018-0351441 A1호(이하 "'441 공보")에 기재되어 있으며, 이들 각각은 그 전문이 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.
개시된 실시예 중 일부에서, 축방향 자속 기계용 회전자 조립체는 적어도 하나의 자석과 제1 및 제2 지지 구조물을 포함한다. 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 자석이 부착되고 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하도록 구성된다. 제2 지지 구조물은 제1 지지 구조물을 통해 적어도 하나의 자석과 제2 지지 구조물 사이에 토크가 전달될 수 있게 제1 지지 구조물에 부착되도록 구성되며, 제2 지지 구조물은 (A) 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되거나, (B) 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 추가로 구성된다.
일부 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 자석을 축방향 자속 기계용 회전자 조립체의 제1 지지 구조물에 부착하여 제1 지지 구조물이 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하도록 하는 단계; 및 적어도 하나의 자석이 부착된 제1 지지 구조물에 제2 지지 구조물을 부착하여 제1 지지 구조물을 통해 적어도 하나의 자석과 제2 지지 구조물 사이에 토크가 전달될 수 있도록 하되, 제2 지지 구조물은 (A) 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되거나, (B) 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 추가로 구성되는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 축방향 자속 기계용 회전자 조립체는 적어도 하나의 자석; 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하기 위한 제1 수단; 및 제1 수단을 통해 적어도 하나의 자석으로 또는 그로부터 토크를 전달하기 위해 제1 수단에 부착되도록 구성된 제2 수단을 포함하며, 제2 수단은 (A) 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되도록, 또는 (B) 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 추가로 구성된다.
도 1은 인쇄회로기판 고정자를 갖는 예시적인 축방향 자속 에어 갭(air-gap) 기계의 전체 평면의 단면도를 도시하고;
도 2는 회전자 지지부의 변형으로 인해 축방향 자속 모터의 에어 갭이 붕괴되어 잠재적으로 고정자와의 간섭을 일으키는 경향을 도시하고;
도 3A는 테이퍼(taper)가 포함된 예시적인 회전자 지지부의 단면도를 도시하고;
도 3B는 링 자석이 부착된 도 3A에 도시된 예시적인 회전자 지지부의 단면도를 도시하고;
도 4는 도 3B에 도시된 것과 같은 2개의 회전자 조립체가 어떻게 회전자의 평형 위치가 갭(gap) 중심선으로부터 등거리에 있도록 축방향 자속 기계에 설치될 수 있는지를 도시하고;
도 5는 예를 들어 반경이 대략 4센티미터를 초과하는 회전자 조립체에 사용될 수 있는 예시적인 자석 세그먼트(magnet segment)를 도시하고;
도 6A는 본 개시내용의 일부 실시예에 따라 구성된 회전자 부분(예를 들어, 회전자 반쪽)의 제1 지지 구조물, 또는 "회전자 백 아이언(rotor back iron)"의 예를 도시하고;
도 6B는 한 세트의 자석 세그먼트(502)가 설치된 도 6A에 도시된 제1 지지 구조물을 도시하고;
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예에 따라 구성된 제2 지지 구조물, 또는 "회전자 지지 플레이트(plate)"의 예를 도시하고;
도 8A는 예를 들어 도 6B에 도시된 바와 같은 자석 세그먼트가 설치된 제1 지지 구조물, 및 예를 들어 도 7에 도시된 것과 같은 제2 지지 구조물을 포함하는, 조립 나사에 최종 토크를 가하기 전의 예시적인 회전자 조립체를 도시하고;
도 8B는 나사가 설계 토크로 조여졌을 때의 도 8A의 회전자 조립체를 도시하고;
도 9는 도 8B에 도시된 것과 동일하지만 도시를 위해 테이퍼의 정도가 과장된 회전자 조립체를 도시하고;
도 10은 도 9에 도시된 것과 같은 한 쌍의 프리와프형(pre-warped) 회전자 조립체의 측면도로서, 회전자 조립체가 축방향 자속 기계에 통합될 때 어떻게 원하는 구성으로 구부러질 수 있는지를 도시하고;
도 11A는 자석 세그먼트들의 면 사이의 실질적으로 균일한 갭 내에 위치된 인쇄회로기판 고정자를 갖는 축방향 자속 기계에 도 8B에 도시된 것과 같은 2개의 회전자 조립체가 어떻게 설치될 수 있는지를 도시하고;
도 11B는 도 11A에 도시된 조립체의 단면도를 도시하고;
도 12A는 도 8B에 도시된 것과 같은 2개의 회전자 조립체가 무샤프트 구성의 축방향 자속 기계에 어떻게 설치될 수 있는지를 도시하고;
도 12B는 도 12A의 조립체의 단면도를 도시하고;
도 13은 내경에서 하우징에 장착되도록 구성된 고정자의 외부에서 제2 지지 구조물들이 만나는 아웃-러너(out-runner) 구성의 예시적인 축방향 자속 기계의 단면도를 도시하고; 그리고
도 14는 일방향 회전자를 갖는 예시적인 축방향 자속 기계의 단면도를 도시한다.
2020년 11월 2일자로 출원된 "IMPROVED ROTOR ASSEMBIES FOR AXIAL FLUX MACHINES"라는 명칭의 미국 출원 제17/086,549호; 2019년 11월 12일자로 출원된 "IMPROVED ROTOR ASSEMBLIES FOR AXIAL FLUX MACHINES"라는 명칭의 미국 가출원 제62/934,059호; 2018년 5월 18일자로 출원되고 미국 특허출원 공개공보 제2018/0351441호로 공개된 "PRE-WARPED ROTORS FOR CONTROL OF MAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES"라는 명칭의 미국 특허출원 제15/983,985호; 2017년 6월 5일자로 출원된 "PRE-WARPED ROTORS FOR CONTROL OF MAGNET-STATOR GAP IN AXIAL FLUX MACHINES"라는 명칭의 미국 특허 가출원 제62/515,251호; 및 2017년 6월 5일자로 출원된 "AIR CIRCULATION IN AXIAL FLUX MACHINES"라는 명칭의 미국 특허 가출원 제62/515,256호 각각의 전문은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조에 의해 원용된다. 미국 특허 제7,109,625호; 제9,673,688호; 제9,800,109호; 제9,673,684호; 및 제10,170,953호 각각의 전문 역시 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.
위에 언급한 특허 문헌에 기재된 것과 같은 영구자석 축방향 자속 모터 및 발전기는 영구자석이 있는 2개의 회전자 부분 사이에 또는 하나 이상의 영구자석이 있는 하나의 회전자 부분과 PCB 고정자에 교번하는 N극-S극을 효과적으로 제공하는 가동식 내지 고정식 자속 복귀 요크(yoke) 사이에 위치되는 평면 인쇄회로기판(PCB) 고정자 조립체를 특징으로 할 수 있다. 모터 동작에서는 고정자에 의해 지원되는 전류와 회전자에 의해 설정된 자속 밀도의 상호 작용이 토크를 생성하고, 또는 발전기 동작에서는 회전자에 토크를 가하면 고정자에 전류를 유도할 수 있다.
축방향 자속 기계의 기하학적 구조를 설명할 때, "축방향으로", "반경방향으로" 및 "각도방향으로"라는 용어는 다양한 구성요소 및/또는 자속선의 방향을 설명하는 데 흔히 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "축방향의" 및 "축방향으로"라는 용어는 기계의 회전자의 회전축에 평행한 방향을 나타내고, "반경방향의" 및 "반경방향으로"라는 용어는 기계의 회전자 회전축을 인터셉트(intercept)하고 그에 대해 직교하는 방향을 나타내며, "각도방향의" 및 "각도방향으로"라는 용어는 기계의 회전축에 직교하는 평면 내 원의 곡선을 따르는 방향을 나타내며, 여기서 원의 중심은 회전축에 의해 인터셉트된다.
특정 크기 미만의 회전자의 경우, 교번하는 극들로 자화된, 때때로 "링 자석"으로 지칭되는, 단일 조각의 자성 재료를 사용하는 것이 실용적이다. 이러한 링 자석은 자석에 기계적 지지를 제공하고 기계의 샤프트에 연결을 제공하는, "백 아이언"이라고도 하는, 회전자 지지부에 부착될 수 있다.
'441 공보에는, 회전자의 2개의 각 반쪽의 영구자석의 고정자 대면 표면이 회전자 반쪽들이 분리되어 있을 때는 "와프(warped)"되지만 2개의 회전자 반쪽이 기계에 통합되어 자력이 회전자 반쪽들을 서로 끌어당겨 구조물이 편향되게 함으로써 영구자석의 대향 표면들 사이에 균일한 갭을 설정할 때는 "편평하게" 되도록 회전자 지지부를 기계가공할 수 있는, 회전자 부품을 "프리와프(pre-warping)"하는 방법이 기재되어 있다. 그 문헌에 개시된 모든 예에서, 일체형 지지 구조물은 자속 복귀 경로를 제공하는 역할도 한다.
더 큰 기계, 특히 반경이 8센티미터를 초과하는 기계의 경우, 자석 구조물용으로 링 자석을 사용하는 것은 비실용적일 수 있다. 각 극에 대한 개별 또는 분할 자석은 일체형 자석보다 더 쉽고 경제적으로 생산 및 자화될 수 있다. 분할 자석용 회전자 지지부에는 극들이 교번하는 패턴으로 개별 자석들의 위치를 지정하는 오목한 특징부, 즉 "포켓"이 포함될 수도 있다. 이러한 포켓은 자석을 반경방향 및 축방향으로 구속할 수 있다. 포켓을 제작하는 데는 다수의 극이 있는 일체형 자석용의 회전자 지지부와 비교할 때 추가적인 가공 노력이 필요할 수 있다. 또한 회전자 지지부는 일반적으로 강철과 같은 연자성 재료를 통해 자속 복귀 경로를 제공하므로, 더 큰 회전자의 무게와 관성은 상당할 수 있다. 자석은 포켓에 정확하게 넣기 어려울 수 있으며, 한 번 삽입되면 제거하기 어려울 수 있다. 이로 인해 자석이 파손되거나 손상된 경우 회전자를 재장착하기가 어려워질 수 있으며, 기계가 사용상태로부터 제거될 때 자성 재료의 회수 및 재사용이 잠재적으로 제한될 수도 있다.
회전자의 일부(예를 들어, 회전자 반쪽)에 대한 회전자 지지부가 적어도 제1 지지 구조물 및 제2 지지 구조물을 포함하는 다수의 구성요소로 만들어질 수 있는 회전자 설계가 제공된다. 일부 구현예에서, 분할 자석이 제1 지지 구조물 상에 위치될 수 있다. 제1 지지 구조물은 예를 들어 회전자 부분에 자속 복귀 경로를 제공하는 제1 재료, 예를 들어 강철로 제조될 수 있다. 이 제1 지지 구조물은 제2 지지 구조물을 통해 지지되고 축방향 자속 기계의 샤프트에 연결될 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 지지 구조물은 제1 재료와 상이한 제2 재료로 만들어진다. 제1 재료는 자기적 특성을 위해 선택될 수 있다. 다른 한편으로, 제2 재료는 강성, 인장 강도, 저중량 및/또는 제조성을 위해 선택될 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 지지 구조물은 자석을 각도방향 및 축방향으로 위치지정할 수 있는 반면, 제2 지지 구조물은 자석을 반경방향으로 위치지정할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 제1 지지 구조물은 제1 지지 구조물이 제2 지지 구조물로부터 분리될 수 있는 방식으로 제2 지지 구조물에 의해 지지될 수 있다. 일부 그러한 구현예에서, 제1 지지 구조물이 제2 지지 구조물로부터 분리될 때, 개별 자석 세그먼트가 반경방향으로 제거되고 교체될 수 있다.
본 명세서에 기재된 설계는 분할 자석을 사용하는 더 큰 기계(예를 들어, 8센티미터를 초과하는 반경을 가짐)에 특히 유리할 수 있다. 그러나 본 명세서에 기재된 원리는 분할 자석 또는 링 자석을 사용하는 더 작은 기계에도 적용될 수 있다. 이 설계는 예를 들어 자극을 형성하는 구리 와이어 권선을 갖는 기존의 고정자 구조와 위에 언급한 특허 문헌에 기재된 것과 같은 PCB 기반 고정자 구조를 사용하는 축방향 자속 기계를 비롯한 어떤 유형의 축방향 자속 기계에도 적용될 수 있다.
축방향 자속 기계에서 회전자의 기능은 일반적으로 자석의 위치를 지정하고, 자속 복귀 경로를 제공하며, 지정된 설계 기하구조로 갭을 유지하는 것을 포함한다.
자석 위치지정은 자석이 고정자 전류 밀도와 상호작용하여 토크의 순 생성을 가져오는 일련의 교번하는 극들을 형성하도록 자석을 각도방향으로 구속하는 것을 포함할 수 있다. 또한 일반적으로 자석은 유용한 기계적 출력을 위해 샤프트에 토크를 전달할 수 있도록 샤프트에 기계적으로 연결된다. 자석은 극들의 기하학적 구조를 유지하기 위해 반경방향으로도 구속될 수 있다. 일체형 링 자석이 사용되는 경우 링의 일체성 덕분에 반경방향 및 각도방향 구속 조건은 달성될 수 있다. 그러나 회전자가 분할 자석으로 구성된 경우 이러한 구속 조건을 명시적으로 고려해야 한다.
회전자의 자속 복귀 기능은 바람직하게는 상당한 양의 자속이 의도된 갭 외부로 "누설"되는 것을 허용하지 않으면서 극들 사이의 자기 회로를 완성한다. 의도된 갭 외부의 회전자 자속은 토크 생성/전류 생성에 기여하지 않으며, 드래그(drag)를 증가시키는 전류를 전도성 재료에 유도하여 이와 상호작용할 수 있다. 자속 복귀 기능은 일반적으로 강철과 같은 연자성 재료를 사용하여 달성된다.
자석의 축방향 위치지정, 또는 자석 면들 사이의 갭의 유지는 많은 응용분야에서 중요할 수 있다. 샤프트에 조립될 때, 회전자 부분(예를 들어, 회전자 반쪽) 사이의 인력은 고정자가 배치되는 회전자 부분들 사이의 갭을 붕괴시키는 경향이 있다. 이 갭을 설계값으로 유지하는 것은 모터/발전기 성능에 중요할 수 있으며, 갭 크기가 과도하게 줄어들면 회전자 부분들과 고정자 사이에 기계적 간섭이 발생할 수 있다.
요구되는 기능에 최적화된 재료를 사용하여 구성요소들의 조립체로서 회전자 부분을 구성하는 것은 매력적인 솔루션이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 자석 세그먼트가 강철과 같은 연자성 재료로 만들어진 제1 지지 구조물 상에 각도방향으로 배향될 수 있다. 제1 지지 구조물은 예를 들어, 디스크 형상일 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 지지 구조물은 단일 조각의 원재료로부터 기계가공될 수 있다. 다른 구현예에서, 제1 지지 구조물은 다수의 개별적으로 형성된 구성요소로부터 조립될 수 있다. 제1 지지 구조물, 즉 "백 아이언"은 자석 세그먼트에 대한 자속 복귀 경로 또는 요크 역할을 할 수 있다. 일부 구현예에서, 이 조각은 예를 들어 평면 시트 원재료로부터 워터젯, 레이저 또는 스탬핑(stamping) 공정에 의해 매우 신속하고 정확하게 만들어질 수 있다. 부분적으로, 이는 비교적 적은 수의 기능이 필요하고 제거할 재료가 거의 없기 때문에 가능하다. 연자성 재료의 양을 최소화하면 시간과 에너지 집약적인 기계가공 공정을 피할 수 있다. 연자성 재료를 최소화하는 것은 기계의 관성 모멘트를 감소시키고, 기계의 전체 질량을 감소시키며, 그리고/또는 기계의 시간 상수를 감소시킬 수 있기 때문에 어떤 상황에서는 중요할 수 있다.
일부 구현예에서, 자기 세그먼트를 반경방향으로 위치지정하고, 자기 구성요소를 샤프트에 기계적으로 결합하며, 갭을 유지하는 기능은 제2 지지 구조물에 의해 달성될 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 제2 지지 구조물은 강도/강성 대 중량의 비율이 우수한 재료(또는 재료들)로 제작될 수 있다. 자기적 성능 요구사항이 없기 때문에 강도/강성이 비교적 큰 다수의 재료, 예를 들어 마그네슘 합금, 탄소 섬유 복합재료 및 알루미늄이 이 제2 구성 요소의 후보이다. 기존의 강철 기계 가공과 비교할 때 이러한 재료는 많은 경우 성형 및 기계가공이 더 쉬운 경향이 있다. 또한, 일부 구현예에서, 이러한 제2 지지 구조물은 다른 상황에서라면 외부 샤프트에 장착될 구성요소를 직접 통합하는 것과 같은 추가 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 12A, 도 12B, 도 13 및 도 14와 관련하여 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 이러한 구성은 다양한 부하 또는 토크 소스와 더욱 밀접하게 통합될 수 있는 "무샤프트" 기계의 설계를 용이하게 할 수 있다.
제1 및 제2 지지 구조물은 통합된 조립체를 형성하기 위해 다양한 방식 중 임의의 방식으로 함께 고정될 수 있다. 일부 구현예에서, 예를 들어, 제1 및 제2 지지 구조물은 위치지정 핀, 접착제 및/또는 패스너(fastener)를 사용하여 서로 고정될 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 2개 부품 조립체는 자석 세그먼트를 각각의 포켓에 정렬하여 하강시키기 위한 지그(jig) 또는 기타 메커니즘 없이 회전자 부분(예를 들어, 회전자 반쪽)에 대해 자석 세그먼트가 용이하게 조작되고 적절하게 배열되도록 할 수 있다. 제1 지지 구조물은 자석 세그먼트를 반경방향으로 구속하지 않아도 되기 때문에, 제1 지지 구조물을 제2 지지 구조물에 조립하기 전에, 자석 세그먼트를 축방향으로 포켓에 삽입하는 것과 비교하여 작은 힘으로 반경방향에서 자석 세그먼트를 삽입하는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 제1 지지 구조물은 일부 구현예에서 인접 자석 세그먼트와의 간격을 정렬 및 유지하고 회전자 반쪽들이 최종 조립체에서 정렬되도록 극들의 순서를 샤프트에 인덱싱하는 자체 지그의 역할을 할 수 있다. 자석 세그먼트가 제1 지지 구조물에 조립되면, 제1 지지 구조물 및 자석 세그먼트를 포함하는 조립체는 자석 세그먼트를 반경방향으로 유지할 수 있는 제2 지지 구조물에 조립될 수 있다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 설명한 다중 부품 회전자 조립체의 추가 특징으로서, "프리와프(pre-warp)"가 제2 지지 구조물에 구축될 수 있으며, 이 경우 기계가공이 더 쉬울 수 있다. 따라서 제1 지지 구조물은 일부 그러한 구현예에서 평평하게 기계가공될 수 있다. 제1 지지 구조물이 제2 지지 구조물에 조립될 때, 두 부품 모두 뒤틀릴 수 있다. 전반적으로, 제1 및 제2 지지 구조물의 조립은 반경이 증가함에 따라 갭으로부터 멀어지도록 각진 절두체와 유사할 수 있다. 2개의 그러한 회전자 부분이 조립되어 회전자에 갭을 형성할 때, 자기 인력은 조립체를 더욱 뒤틀어서 갭이 실질적으로 균일하도록 할 수 있다.
상기 접근법 및 기술의 일부 구현예로 실현될 수 있는 이점의 예에는 다음이 포함된다:
1. 정확한 기하학적 형상을 생성하는 데 필요한 종류의 작업, 재료 및 간격을 기반으로 하는 다중 부품 설계에 대한 기계가공 작업에서 상당한 비용 절감.
2. 회전자 백 아이언에 대한 자석의 매우 단순화된, 지그 없는 조립.
3. 연자성 재료 질량의 최소화.
4. 자석 세그먼트 및 링 자석 회전자 유형에 적용 가능.
5. 자성 재료의 더 쉬운 회수; 반경방향으로 추출.
도 1은 예시적인 축방향 자속 에어 갭 기계(100)의 전체 평면의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 기계(100)는 인쇄회로기판(PCB) 고정자(102) 및 샤프트(108)에 기계적으로 결합된 한 쌍의 회전자 부분(104a, 104b)을 포함하는 회전자를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 회전자 부분(104a, 104b)은 각각의 링 자석(110a, 110b)이 부착된 회전자 지지부(112a, 112b)를 각각 포함할 수 있다. 이 경우, 각각의 회전자 부분(104a-b)(링 자석(110a-b) 제외)은 일체형 기존 구성이며, 이는 회전자 지지부(112)에 대해 선택된 재료가 우수한 강성, 강도 및 자기적 특성을 제공할 것을 요구한다.
도 2는 도 1에 도시된 축방향 자속 기계(100)와 유사한 축방향 자속 기계(200)에서 에어 갭(106)이 회전자 지지부(112a-b)의 변형으로 인해 붕괴되어 링 자석(110a, 110b)과 고정자(102) 사이에 잠재적으로 간섭을 일으키는 경향을 도시한다. 도시가 과장되긴 했지만, 의도된 평형 기하구조로 기계가공된 어떤 회전자 지지부(112)도 약간의 편향을 겪을 것이다.
도 3A는 테이퍼진 표면(304)이 포함된 예시적인 회전자 지지부(302)의 단면도를 도시한다. 도 3B는 회전자 지지부(302) 및 테이퍼진 표면(304)에 부착된 링 자석(110) 둘 다를 포함하는 회전자 부분(300)(예를 들어, 회전자 반쪽)을 도시한다. 일부 구현예에서, 회전자 지지부(302)는 도 4에 도시된 바와 같이 조립될 때 갭 중심선에 대한 의도된 평형 회전자 위치로 외부 에지(306)가 변형되도록 구성될 수 있다.
도 4는 2개의 회전자 부분(예를 들어, 회전자 반쪽들), 예를 들어 도 3B에 도시된 회전자 부분(300)이 어떻게 회전자의 평형 위치가 회전자 부분들 사이의 갭(106)의 중심선(402)으로부터 등거리에 있도록 축방향 자속 기계(400)에 설치될 수 있는지를 도시한다. 도시된 바와 같이, 회전자 지지부(302a, 302b)의 후면(404a, 404b)은 링 자석(110a, 110b) 사이의 인력으로 인해 도 3B에 비해 뒤틀려 있다. 또한, 역시 도시된 바와 같이, 회전자 부분들이 기계(400)에 설치될 때, 링 자석(110a, 110b)의 외부 에지(306a, 306b)는 갭(106)의 중심선(402)에 대한 의도된 평형 회전자 위치로 변형된다.
도 5는 예를 들어 반경이 대략 4센티미터를 초과하는 회전자 조립체에 사용될 수 있는 전형적인 자석 세그먼트(502)를 도시한다. 자석 세그먼트(502)는 세그먼트(502)를 평면 내에 구속하는 포켓을 기계가공하는 것을 어렵게 만들 수 있는 여러 반경 및 치수 허용오차 파라미터를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 자석(502)은 내부 에지(504) 및 외부 에지(506)를 가질 수 있고, 내부 에지(504)는 외부 에지(506)의 폭(W2)보다 짧은 폭(W1)을 갖는다.
도 6A는 본 개시내용의 일부 실시예에 따라 구성된 회전자 부분(예를 들어, 회전자 반쪽)의 제1 지지 구조물(602), 즉 "회전자 백 아이언"의 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 제1 지지 구조물(602)은 중심 개구(608)가 있는 환형 형상일 수 있고, 자석 세그먼트, 예를 들어 도 5에 도시된 자석 세그먼트(502)를 수용하기 위한 위치지정 리브(locating rib)(604)를 포함할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 제1 지지 구조물(602)은 제1 지지 구조물(602)을 도 7에 도시된 것과 같은 제2 지지 구조물(702)에 고정하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 핀 및/또는 나사 패스너 구멍(606)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 지지 구조물(602)은 강철로 만들어질 수 있다.
도 6B는, 후술하는 바와 같이, 예를 들어 위치지정 리브(604) 사이에서 자석 세그먼트(502)를 슬라이딩함으로써, 제1 지지 구조물(602)이 제2 지지 구조물(702)에 부착되기 전에 자석 세그먼트(502) 세트가 제1 지지 구조물에 부착되었을 때, 제1 지지 구조물(602)이 어떻게 보일 수 있는지를 도시한다. 도시된 바와 같이, 자석 세그먼트(502)의 내부 에지(504)는 제1 지지 구조물(602)의 개구(608)의 중심점(610)으로부터 제1 반경방향 거리(R1)에 위치될 수 있고, 자석 세그먼트(502)의 외부 에지(506)는 제1 지지 구조물(602)의 개구(608)의 중심점(610)으로부터 제2 반경방향 거리(R2)에 위치될 수 있다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예에 따라 구성된 제2 지지 구조물(702), 즉 "회전자 지지 플레이트"의 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 제2 지지 구조물(702)은 제1 지지 구조물(602)을 샤프트(108)에 위치시켜서(예를 들어, 도 11A 및 도 11B에 도시된 바와 같이), 자석 세그먼트(502)를 (예를 들어, 원형 립(704)을 통해) 제2 반경방향 거리(R2)에서 반경방향으로 구속하고/하거나 회전자 부분(예를 들어, 회전자 반쪽)이 조립 시 어떻게 변형되는지를 결정하는 테이퍼진 표면 영역(706)을 특징으로 하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 지지 구조물(702)은 선반 및/또는 밀링 유형 작업을 사용하여 만들어질 수 있다. 제2 지지 구조물(702)은 일부 구현예에서 마그네슘 합금, 탄소 섬유 복합재료, 또는 알루미늄으로 만들어질 수 있다.
도 8A는 예를 들어 도 6B에 도시된 바와 같이 자석 세그먼트가 설치된 제1 지지 구조물(602) 및 예를 들어 도 7에 도시된 것과 같은 제2 지지 구조물(702)을 포함하는, 조립 나사(802)에 최종 토크를 가하기 전의 예시적인 회전자 조립체(800)를 도시한다. 일부 구현예에서, 도 8A에 도시된 구성은, 예를 들어, 먼저 제1 지지 구조물(602)의 위치지정 리브(604) 사이에 자석 세그먼트(502)를 위치시키고, 이어서 제2 지지 구조물(702)의 원형 립(704) 내에 제1 지지부(602)를 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 도 8A가 도시하는 바와 같이, 나사(802)를 조이기 전에 제1 지지 구조물(602)과 제2 지지 구조물(702) 사이에는 갭(804)이 존재한다.
도 8B는 나사(802)가 설계 토크로 조여졌을 때의 도 8A의 회전자 조립체(800)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 나사(802)를 조이면 제1 지지 구조물(602)이 제2 지지 구조물(702)과 일치하게 되어, 테이퍼진 표면(706)(도 7에 도시됨)에 대응하는 테이퍼(808)가 제1 지지 구조물(602)로 전달될 수 있고 결과적으로 자석 세그먼트(502)의 면(810)에 전달될 수 있도록 할 수 있다.
도 9는 도 8B에 도시된 것과 동일하지만 도시를 위해 테이퍼(808)의 정도가 과장된 회전자 조립체(800)를 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 자석 세그먼트(502)(또는 대안적으로 링 자석(110))는 제2 지지 구조물(702)로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 지지 구조물(602)의 표면에 부착되어 자석 세그먼트(502)의 면(810)(또는 링 자석(110)의 환형 면)은 테이퍼(808)의 형상을 취한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2 지지 구조물(702)의 테이퍼진 표면(706)의 테이퍼(808)의 정도는 제1 지지 구조물(602)과 접촉하는 제2 지지 구조물(702)의 표면 상의 두 지점(902, 904)을 식별하고 회전자 조립체(800)의 회전축(930)과 수직이고 각각 제1 지점(902) 및 제2 지점(904)을 인터셉트하는 두 평면(906, 908) 사이의 거리(D1)를 결정함으로써 측정할 수 있다. 일부 구현예에서, 거리(D1)가 실질적으로 0보다 큰 (자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1) 및 외부 반경(R2)과 정렬되거나, 또는 달리 정렬된) 2개의 접촉 지점(902, 904)이 발견될 수 있다. 이 문맥에서 "실질적으로"라는 용어는 허용 오차 내에서 가공 및/또는 재료 결함으로 인한 약간의 변동을 배제하기 위한 것이다. 일부 구현예에서, 거리(D1)는, 예를 들어, "0.003" 인치보다 크거나, 또는 "0.01" 인치보다 크거나, 또는 심지어 "0.02" 인치보다 클 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예에서, 2개의 접촉 지점(902, 904)은 거리(D1) 대 2개의 지점 사이의 거리 및/또는 거리(D1) 대 대응하는 자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1)과 외부 반경(R2) 간의 차이의 비율이 실질적으로 0보다 크도록 발견될 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 비율은 예를 들어 "0.002"보다 크거나, "0.005"보다 크거나, 심지어 "0.01"보다 클 수 있다.
도 9에 또한 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 적어도 하나의 지점(910)이 제1 지지 구조물(602)과 접촉하는 제2 지지 구조물(702)의 표면에서 발견될 수 있으며, 이에 대해 (광선(912)이 자석의 자화 방향과 정렬되도록) 표면으로부터 멀어지도록 연장되고 표면에 수직인 광선(912)이 회전축(930)과 수직인 평면과 실질적으로 "90"도보다 작은 각도(α1)를 형성한다. 일부 구현예에서, 각도(α1)는 예를 들어 "89.9"도 미만, "89.7"도 미만, 또는 심지어 "89.5"도 미만일 수 있다. 지점(910)은 예를 들어 자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1), 자석 세그먼트(502)의 외부 반경(R2), 또는 이들 두 반경 사이의 어느 지점과 정렬될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 그리고 도 9에 또한 도시된 바와 같이, 제1 지지 구조물(602)이 제2 지지 구조물(702)에 부착될 때 자석 세그먼트(502)의 면(810)(또는 링 자석(110)의 면)으로 전달되는 테이퍼(808)의 정도는, 자석 세그먼트(502)(또는 링 자석(110))의 자화 방향에 직교하는 자석 세그먼트(502)(또는 링 자석(110))의 표면, 예를 들어 도 9에 도시된 자석 세그먼트(502)의 면(810) 상의 두 지점(914, 916)을 식별함으로써, 또한 회전축(930)과 수직이고 각각 제1 지점(914) 및 제2 지점(916)을 인터셉트하는 두 평면(926, 928) 사이의 거리(D2)를 결정함으로써 측정할 수 있다. 도시된 예에서, 제1 지지 구조물(602)과 접촉하는 자석 세그먼트(502)의 반대 표면 역시 자석 세그먼트(502)의 자화 방향에 직교한다. 일부 실시예에서, 거리(D2)가 실질적으로 0보다 큰 2개의 자석 표면 지점(914, 916)이 (자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1) 및 외부 반경(R2)에서, 또는 다른 곳에서) 발견될 수 있다. 일부 구현예에서, 거리(D2)는, 예를 들어 "0.002" 인치보다 크거나, "0.005" 인치보다 크거나, 심지어 "0.01" 인치보다 더 클 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예에서, 2개의 자석 표면 지점(914, 916)은 거리(D2) 대 2개의 지점 사이의 거리, 및/또는 거리(D2) 대 자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1)과 외부 반경(R2) 간의 차이의 비율이 실질적으로 0보다 크도록 발견될 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 비율은 예를 들어 "0.002"보다 크거나, "0.005"보다 크거나, 심지어 "0.01"보다 클 수 있다.
도 9에 또한 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 자석 세그먼트(502)(또는 링 자석(11))의 자화 방향에 직교하고 제1 지지 구조물(602)로부터 멀어지는 방향을 향하는 자석 세그먼트(502)의 표면, 예를 들어 도 9에 도시된 자석 세그먼트(502)의 면(810) 상에서 적어도 하나의 지점(922)이 발견될 수 있고, 이에 대해 (광선(924)이 자석 세그먼트(502)의 자화 방향과 정렬되도록) 자석의 표면으로부터 멀어지도록 연장되고 자석의 표면에 수직인 광선(924)은 회전축(930)과 수직인 평면과 실질적으로 "90"도 미만인 각도(α2)를 형성한다. 일부 구현예에서, 각도(α2)는 예를 들어 "89.9"도 미만, "89.7"도 미만, 또는 심지어 "89.5"도 미만일 수 있다. 지점(922)은 예를 들어 자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1), 자석 세그먼트(502)의 외부 반경(R2), 또는 이들 두 반경 사이의 어느 지점에 위치될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 지지 구조물(602), 제2 지지 구조물(702), 및 자석 세그먼트(502)는 (제1 지지 구조물(602)에서 멀어지는 방향을 향하는 자석 세그먼트(502)의 표면(810)에 수직이고 그 표면으로부터 멀어지도록 연장되는) 광선(924)이 평면(926)을 인터셉트하도록 구성되고 배열될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 2개의 회전자 조립체(800a, 800b)가 샤프트(108)(도 10에 도시되지 않음)에 부착되거나 다른 방법으로 축방향 자속 기계에 설치될 때, 자석 세그먼트(502a, 502b)의 자속은 회전자 조립체(800a, 800b)의 단부가 서로를 향해 이동하도록 회전자 조립체(800a, 800b)가 와프(warp)하게 하는 자석 세그먼트(502a, 502b) 사이의 갭(1002)에서 인력을 생성할 수 있다. 도 10의 점선은 회전자 조립체(800a, 800b)가 도 11A-b, 도 12A-b, 도 13 및 도 14와 관련하여 후술하는 것과 같이 모터 또는 발전기에 조립된 후에 어떤 형상이 될 수 있는지를 도시한다. 일부 구현예에서, 회전자 조립체(800a, 800b)는 2개의 자석 세그먼트(502a, 502b)의 서로 대향하는 표면들이 조립된 모터 또는 발전기에서 실질적으로 평행하도록 조립 전에 프리와프됨으로써 갭(1002)의 폭을 전체적으로 실질적으로 균일하게 만들 수 있다. 다른 구현예에서, 회전자 조립체(800a, 800b)는 일단 조립되면 반경의 함수로서 증가하는 테이퍼가 획득되도록 약간 "오버와프(over-warped)"될 수 있다. 이는 더 큰 반경에서 갭을 줄이는 바람직하지 않은 효과가 있을 수 있지만, 더 작은 평균 갭 폭(G)을 사용할 수 있게 함으로써 평균 자기장 강도를 증가시키고 자석 세그먼트(502a, 502b)의 외부 반경(R2)에서 간격을 유지시킬 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 회전자 조립체(800b)가 조립 시에 겪는 와핑(warping)의 양은, 예를 들어 자석 세그먼트(502b)의 외부 반경(R2)에 위치한 지점(1004)을 식별하고, 그 지점이 조립 시 회전축(930)과 일치하는 방향으로 이동하는 거리(D3)를 결정함으로써 측정할 수 있다. 거리(D3)는, 예를 들어, 지점(1004)을 인터셉트하고 회전축(930)과 수직인 평면을 식별하고, 그러한 평면이 회전자 요소 조립체(800b)의 중심 또는 그 근처에서 지점(1006)을 인터셉트하고 회전축(930)과 역시 수직인 다른 평면에 대해 이동하는 거리를 결정함으로써 측정할 수 있다. 일부 구현예에서, 거리(D3)는 "0.001" 인치보다 크거나, "0.005" 인치보다 크거나, 심지어 "0.01" 인치보다 클 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 구현예에서, 거리(D3) 대 갭(1002)의 평균 폭(G)의 비율은 "0.01"보다 크거나, "0.05"보다 크거나, 심지어 "0.1"보다 클 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 거리(D3) 대 자석 세그먼트(502b)와 고정자(102)의 표면(도 10에 도시되지 않음) 사이의 평균 간격 거리의 비율은 "0.25"보다 크거나, "0.5"보다 크거나, 심지어 "1"보다 클 수 있다. 따라서, 일부 구현예에서, 회전자 조립체(800b)는 평균 자석/고정자 간격 거리만큼 또는 그 이상 편향될 수 있다.
도 9와 함께 도 10을 참조하면, 일부 실시예에서 회전자 조립체(800a, 800b)는, 회전자 조립체(800a, 800b)가 모터나 발전기에 설치되어 도 10에 도시된 바와 같이 편향되게 될 때, 각 회전자 조립체에 대해 다음 값 중 하나 이상이 50퍼센트 이상 감소할 수 있도록 구성되고 배열될 수 있다: (1) 평면(906, 908) 사이의 거리(D1), (2) 거리(D1) 대 지점(902, 904) 사이의 거리의 비율, 및/또는 거리(D1) 대 자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1)과 외부 반경(R2) 간의 차이의 비율, (3) 평면(926, 928) 사이의 거리(D2), 및 (4) 거리(D2) 대 지점(914, 916) 사이의 거리의 비율, 및/또는 거리(D2) 대 자석 세그먼트(502)의 내부 반경(R1)과 외부 반경(R2) 간의 차이의 비율.
도 11A는 자석 세그먼트들(502)의 면 사이의 실질적으로 균일한 갭 내에 위치된 고정자(102)(예를 들어, PCB 기반 고정자)를 갖는 축방향 자속 기계(1100)에 도 8B에 도시된 회전자 조립체(800)와 같은 2개의 회전자 조립체가 어떻게 설치될 수 있는지를 도시한다. 도 11B는 도 11A에 도시된 축방향 자속 기계(1100)의 단면도를 도시한다. 도 11A 및 도 11B에 도시된 "균일한 갭" 구성은 설치시에 두 회전자 조립체(800)의 대향하는 자석 세그먼트들(502) 사이의 인력으로 인해 제1 지지 구조물(602)이 (예를 들어, 도 6A에 도시된 바와 같은) 원래의 명목상 평평한 형상을 취하도록 회전자 조립체(800)가 편향될 수 있기 때문에 생성될 수 있다. 따라서, 그렇게 생성된 자석 세그먼트들(502)의 면 사이의 갭은 반경의 함수로서 실질적으로 균일할 수 있다.
도 12A는 2개의 회전자 조립체, 예를 들어 도 8B에 도시된 회전자 조립체(800)가 무샤프트 구성을 갖는 축방향 자속 기계(1200)에 어떻게 설치될 수 있는지를 도시한다. 도 12B는 도 12A에 도시된 축방향 자속 기계(1200)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 일부 구현예에서, 축방향 자속 기계(1200)는 하우징(1206) 외부의 환경에 적어도 부분적으로 노출되는 제2 지지 구조물(1202)을 포함함으로써, 제2 지지 구조물(1202)이 기계(1200)의 기계적 연결부로서도 기능할 수 있도록 할 수 있다. 외부 구성요소는 예를 들어, 제2 지지 구조물(1202)의 노출된 부분(1204)에 직접 장착되거나 다른 방법으로 기계적으로 맞물릴 수 있다. 일부 구현예에서, 축방향 자속 기계(1200)의 제1 지지 구조물(602)의 구성은 도 11A 및 도 11B와 관련하여 전술한 축방향 자속 기계(1100)의 제1 지지 구조물(602)과 동일하거나 유사할 수 있다.
도 13은 "아웃-러너(out-runner)" 구성의 "무샤프트" 축방향 자속 기계(1300)의 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이러한 구성에서, 고정자(102)는 내경에서 하우징(1306)에 고정 결합될 수 있으며, 2개의 제2 지지 구조물(1302a, 1302b)은 고정자(102)의 외부에서 (예를 들어, 하나 이상의 커넥터(1304)를 통해) 서로 고정 결합될 수 있고 각각 하우징(1306)에 대해 회전 가능할 수 있다. 일부 구현예에서, 축방향 자속 기계(1300)의 제1 지지 구조물(602)의 구성은 도 11A 및 도 11B와 관련하여 전술한 축방향 자속 기계(1100)의 제1 지지 구조물(602)과 동일하거나 유사할 수 있다.
도 14는 일방향 회전자를 갖는 "무샤프트" 축방향 자속 기계(1400)의 예를 도시한다. 그러한 구성에서, 2개의 회전자 반쪽 중 하나는 자속 복귀 경로를 제공하고 하우징(1404)에 고정되는 자성 재료(1402)로 대체될 수 있다. 도시된 바와 같이, 고정자(102)는 고정된 자성 재료(1402)와 단일 회전자 조립체의 자석 세그먼트(502) 사이에 배치될 수 있고, 이 회전자 조립체는 (자석 세그먼트(502)가 장착될 수 있는) 제1 지지 구조물(602) 및 (자성 요소와 기계(1400) 외부의 하나 이상의 구성요소 사이에 기계적 연결을 제공할 수 있는) 제2 지지 구조물(1406)을 포함한다. 일부 구현예에서, 축방향 자속 기계(1400)의 제1 지지 구조물(602)의 구성은 도 11A 및 도 11B와 관련하여 전술한 축방향 자속 기계(1100)의 제1 지지 구조물(602)과 동일하거나 유사할 수 있다.
발명적 개념/특징/기술의 예
아래 단락들은 본 명세서에 개시된 신규한 개념, 특징 및/또는 기술의 예를 기재한다.
(A1) 축방향 자속 모터 또는 발전기용 회전자로서, 적어도 하나의 제1 재료로 만들어진 제1 지지 구조물 상에 배치된 적어도 하나의 자석을 포함하며, 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하고 적어도 하나의 제2 재료로 만들어진 제2 지지 구조물을 통해 샤프트에 연결되는, 회전자.
(A2) 단락 (A1)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고 제1 지지 구조물은 자석 세그먼트들의 반경방향 정렬을 제공하는, 회전자.
(A3) 단락 (A1) 또는 단락 (A2)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고 제1 지지 구조물은 제2 지지 구조물로부터 분리 가능하도록 구성되어 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩하여 제거될 수 있도록 하는, 회전자.
(A4) 단락 (A1) 내지 (A3) 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 회전자로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고 제1 지지 구조물은 자석 세그먼트들의 각도방향 정렬을 제공하는 리브를 포함하는, 회전자.
(A5) 단락 (A1) 내지 (A4) 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 회전자로서, 제2 지지 구조물은 제1 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석을 포함하는 조립체가 제2 지지 구조물에 부착될 때 프리와프되게 하도록 구성된, 회전자.
(A6) 단락 (A1) 내지 (A5) 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 회전자로서, 프리와프 특징이 제1 지지 구조물에 통합되는, 회전자.
(A7) 단락 (A1) 내지 (A6) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상인, 회전자.
(A8) 단락 (A1) 내지 (A7) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상을 형성하도록 조립된 다수의 부품을 포함하는, 회전자.
(A9) 단락 (A1) 내지 (A8) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제2 지지 구조물은 모터 또는 발전기의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 구성된, 회전자.
(B1) 축방향 자속 모터 또는 발전기용 회전자로서, 적어도 하나의 제1 재료로 만들어진 제1 지지 구조물 상에 배치된 링 자석을 포함하며, 제1 지지 구조물은 링 자석에 자속 복귀 경로를 제공하고 적어도 하나의 제2 재료로 만들어진 제2 지지 구조물을 통해 샤프트에 연결되는, 회전자.
(B2) 단락 (B1)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 제2 지지 구조물은 제1 지지 구조물 및 링 자석을 포함하는 조립체가 제2 지지 구조물에 부착될 때 프리와프되게 하도록 구성된, 회전자.
(B3) 단락 (B1) 또는 단락 (B2)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 프리와프 특징이 제1 지지 구조물에 통합되는, 회전자.
(B4) 단락 (B1) 내지 (B3) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상인, 회전자.
(B5) 단락 (B1) 내지 (B4) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상을 형성하도록 조립된 다수의 부품을 포함하는, 회전자.
(B6) 단락 (B1) 내지 (B5) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제2 지지 구조물은 모터 또는 발전기의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 구성된, 회전자.
(C1) 축방향 자속 모터 또는 발전기용 회전자로서, 적어도 하나의 제1 재료로 만들어진 제1 지지 구조물 상에 배치된 적어도 하나의 자석을 포함하며, 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하고 적어도 하나의 제2 재료로 만들어진 제2 지지 구조물에 부착되며, 제2 지지 구조물은 기계적 부하에 토크를 제공하거나 기계적 구동장치로부터 토크를 받도록 구성되는, 회전자.
(C2) 단락 (C1)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고 제1 지지 구조물은 자석 세그먼트들의 반경방향 정렬을 제공하는, 회전자.
(C3) 단락 (C1) 또는 단락 (C2)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고 제1 지지 구조물은 제2 지지 구조물로부터 분리 가능하도록 구성되어 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩하여 제거될 수 있도록 하는, 회전자.
(C4) 단락 (C1) 내지 (C3) 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 회전자로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고 제1 지지 구조물은 자석 세그먼트들의 각도방향 정렬을 제공하는 리브를 포함하는, 회전자.
(C5) 단락 (C1) 내지 (C4) 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 회전자로서, 제2 지지 구조물은 제1 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석을 포함하는 조립체가 제2 지지 구조물에 부착될 때 프리와프되게 하도록 구성된, 회전자.
(C6) 단락 (C1) 내지 (C5) 중 어느 하나에 기재된 바와 같은 회전자로서, 프리와프 특징이 제1 지지 구조물에 통합되는, 회전자.
(C7) 단락 (C1) 내지 (C6) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상인, 회전자.
(C8) 단락 (C1) 내지 (C7) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상을 형성하도록 조립된 다수의 부품을 포함하는, 회전자.
(C9) 단락 (C1) 내지 (C8) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제2 지지 구조물은 모터 또는 발전기의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 구성된, 회전자.
(D1) 축방향 자속 모터 또는 발전기용 회전자로서, 적어도 하나의 제1 재료로 만들어진 제1 지지 구조물 상에 배치된 링 자석을 포함하며, 제1 지지 구조물은 링 자석에 자속 복귀 경로를 제공하고 적어도 하나의 제2 재료로 만들어진 제2 지지 구조물에 부착되며, 제2 지지 구조물은 기계적 부하에 토크를 제공하거나 기계적 구동장치로부터 토크를 받도록 구성되는, 회전자.
(D2) 단락 (D1)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 제2 지지 구조물은 제1 지지 구조물 및 링 자석을 포함하는 조립체가 제2 지지 구조물에 부착될 때 프리와프되게 하도록 구성된, 회전자.
(D3) 단락 (D1) 또는 단락 (D2)에 기재된 바와 같은 회전자로서, 프리와프 특징이 제1 지지 구조물에 통합되는, 회전자.
(D4) 단락 (D1) 내지 (D3) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상인, 회전자.
(D5) 단락 (D1) 내지 (D4) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제1 지지 구조물은 디스크 형상을 형성하도록 조립된 다수의 부품을 포함하는, 회전자.
(D6) 단락 (D1) 내지 (D5) 중 어느 하나에 기재된 회전자로서, 제2 지지 구조물은 모터 또는 발전기의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 구성된, 회전자.
(E1) 축방향 자속 기계용 회전자 조립체로서, 적어도 하나의 자석; 적어도 하나의 자석이 부착되고 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하도록 구성된 제1 지지 구조물; 및 제2 지지 구조물로서, 제1 지지 구조물을 통해 적어도 하나의 자석과 제2 지지 구조물 사이에 토크가 전달될 수 있게 제1 지지 구조물에 부착되도록 구성되며, (A) 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되거나, (B) 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로 기능하도록 추가로 구성되는 제2 지지 구조물을 포함하는, 회전자 조립체.
(E2) 단락 (E1)에 기재된 회전자 조립체로서, 제2 지지 구조물은 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되도록 구성된, 회전자 조립체.
(E3) 단락 (E1)에 기재된 회전자 조립체로서, 제2 지지 구조물은 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 구성된, 회전자 조립체.
(E4) 단락 (E1) 내지 (E3) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 제1 재료로 만들어지고, 제2 지지 구조물은 적어도 하나의 제1 재료와 상이한 적어도 하나의 제2 재료로 만들어지는, 회전자 조립체.
(E5) 단락 (E1) 내지 (E4) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고, 제2 지지 구조물은 자석 세그먼트들이 제1 지지 구조물에 부착되고 제2 지지 구조물이 제1 지지 구조물에 부착될 때 자석 세그먼트들의 반경방향 이동을 제한하도록 추가로 구성되는, 회전자 조립체.
(E6) 단락 (E5)에 기재된 회전자 조립체로서, 제2 지지 구조물은 자석 세그먼트들의 반경방향 이동을 제한하기 위해 자석 세그먼트들의 최외측 에지와 맞물리도록 구성된 원형 립을 더 포함하는, 회전자 조립체.
(E7) 단락 (E5) 또는 단락 (E6)에 기재된 회전자 조립체로서, 제1 지지 구조물은 제2 지지 구조물이 제1 지지 구조물로부터 분리될 때 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩할 수 있게 하도록 추가로 구성되는, 회전자 조립체.
(E8) 단락 (E5) 내지 (E7) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 제2 지지 구조물은 제1 지지 구조물로부터 분리 가능하도록 추가로 구성되어, 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩함으로써 제1 지지 구조물로부터 제거될 수 있도록 하는, 회전자 조립체.
(E9) 단락 (E1) 내지 (E8) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고, 제1 지지 구조물은 자석 세그먼트들이 제1 지지 구조물에 부착될 때 자석 세그먼트들의 각도방향 이동을 제한하도록 구성된 리브를 더 포함하는, 회전자 조립체.
(E10) 단락 (E1) 내지 (E9) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 제2 지지 구조물은 제2 지지 구조물이 제1 지지 구조물에 부착될 때 제1 지지 구조물이 적어도 하나의 표면의 형상에 일치하게 와프되도록 하기 위해 반경방향으로 테이퍼진 적어도 하나의 표면을 더 포함하는, 회전자 조립체.
(E11) 단락 (E1) 내지 (E4), (E9), 또는 (E10) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 적어도 하나의 자석은 제1 지지 구조물에 부착되도록 구성된 링 자석을 포함하는, 회전자 조립체.
(E12) 단락 (E1) 내지 (E11) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 제2 지지 구조물은 축방향 자속 기계의 회전축을 중심으로 회전하도록 되어 있고, 적어도 하나의 자석은 적어도 하나의 자석의 자화 방향에 직교하고 제1 지지 구조물로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 표면을 가지며, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물, 및 적어도 하나의 자석은, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석이 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 제1 표면의 제1 지점을 인터셉트하고 회전축과 수직인 제1 평면과 제1 표면의 제2 지점을 인터셉트하고 회전축과 수직인 제2 평면 사이의 거리가 실질적으로 0보다 크도록 구성되고 배열되며, 제2 지점은 회전축으로부터의 반경방향 거리가 제1 지점보다 더 크고, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물, 및 적어도 하나의 자석은, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석이 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 제2 지점에서 제1 표면으로부터 멀어지도록 연장되고 제1 표면에 수직인 광선이 제1 평면을 인터셉트하도록 추가로 구성되고 배열되는, 회전자 조립체.
(E13) 단락 (E12)에 기재된 회전자 조립체로서, 적어도 하나의 자석은 제1 지점에 배치된 내부 에지를 갖고, 적어도 하나의 자석은 내부 에지에 대향하고 제2 지점에 배치된 외부 에지를 가지며, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석은, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석이 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리와 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리의 비율이 0.002보다 크도록 추가로 구성되고 배열되는, 회전자 조립체.
(E14) 단락 (E1) 내지 (E13) 중 어느 하나에 기재된 회전자 조립체로서, 회전자 조립체는 축방향 자속 기계에 설치되고, 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리는 실질적으로 0과 동일한, 회전자 조립체.
(F1) 적어도 하나의 자석을 축방향 자속 기계용 회전자 조립체의 제1 지지 구조물에 부착하여 제1 지지 구조물이 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하도록 하는 단계; 및 적어도 하나의 자석이 부착된 제1 지지 구조물에 제2 지지 구조물을 부착하여 제1 지지 구조물을 통해 적어도 하나의 자석과 제2 지지 구조물 사이에 토크가 전달될 수 있도록 하되, 제2 지지 구조물은 (A) 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되거나, (B) 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 추가로 구성되는 단계를 포함하는 방법.
(F2) 단락 (F1)에 기재된 방법으로서, 제2 지지 구조물은 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되도록 구성되는, 방법.
(F3) 단락 (F1)에 기재된 방법으로서, 제2 지지 구조물은 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 구성되는, 방법.
(F4) 단락 (F1) 내지 (F3) 중 어느 하나에 기재된 방법으로서, 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 제1 재료로 만들어지고, 제2 지지 구조물은 적어도 하나의 제1 재료와 상이한 적어도 하나의 제2 재료로 만들어지는, 방법.
(F5) 단락 (F1) 내지 (F4) 중 어느 하나에 기재된 방법으로서, 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고, 제2 지지 구조물을 제1 지지 구조물에 부착하는 단계는 제2 지지 구조물을 제1 지지 구조물에 부착하여 제2 지지 구조물이 자석 세그먼트들의 반경방향 이동을 제한하도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(F6) 단락 (F5)에 기재된 방법으로서, 제2 지지 구조물을 제1 지지 구조물로부터 분리하여, 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩함으로써 제1 지지 구조물로부터 제거될 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(F7) 단락 (F1) 내지 (F6) 중 어느 하나에 기재된 방법으로서, 제2 지지 구조물은 반경방향으로 테이퍼진 적어도 하나의 표면을 더 포함하고, 제2 지지 구조물을 제1 지지 구조물에 부착하는 단계는 제1 지지 구조물이 적어도 하나의 표면의 형상에 일치하게 와프되도록 제2 지지 구조물을 제1 지지 구조물에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(F8) 단락 (F1) 내지 (F7) 중 어느 하나에 기재된 방법으로서, 제2 지지 구조물은 축방향 자속 기계의 회전축을 중심으로 회전하도록 되어 있고, 적어도 하나의 자석은 적어도 하나의 자석의 자화 방향에 직교하고 제1 지지 구조물로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 표면을 가지며, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물, 및 적어도 하나의 자석은, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석이 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 제1 표면의 제1 지점을 인터셉트하고 회전축과 수직인 제1 평면과 제1 표면의 제2 지점을 인터셉트하고 회전축과 수직인 제2 평면 사이의 거리가 실질적으로 0보다 크도록 구성되고 배열되며, 제2 지점은 회전축으로부터의 반경방향 거리가 제1 지점보다 더 크고, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물, 및 적어도 하나의 자석은, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석이 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 제2 지점에서 제1 표면으로부터 멀어지도록 연장되고 제1 표면에 수직인 광선이 제1 평면을 인터셉트하도록 추가로 구성되고 배열되는, 방법.
(F9) 단락 (F8)에 기재된 방법으로서, 적어도 하나의 자석은 제1 지점에 배치된 내부 에지를 갖고, 적어도 하나의 자석은 내부 에지에 대향하고 제2 지점에 배치된 외부 에지를 가지며, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석은, 제1 지지 구조물, 제2 지지 구조물 및 적어도 하나의 자석이 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리와 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리의 비율이 0.002보다 크도록 추가로 구성되고 배열되는, 방법.
(F10) 단락 (F1) 내지 (F9) 중 어느 하나에 기재된 방법으로서, 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리가 실질적으로 0과 동일하게 되도록 회전자 조립체를 축방향 자속 기계에 설치하는 단계를 더 포함하는, 방법.
이와 같이 적어도 하나의 실시예의 여러 양태를 설명하였지만, 다양한 변경, 수정 및 개선이 통상의 기술자에게 용이하게 일어날 것임을 인식해야 한다. 이러한 변경, 수정 및 개선은 본 개시내용의 일부로 의도되고, 본 개시내용의 사상과 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 예시에 불과하다.
본 개시내용의 다양한 양태는 단독으로, 조합하여, 또는 전술한 실시예에서 구체적으로 논의되지 않은 다양한 구성으로 사용될 수 있으며, 따라서 본 명세서에서는 전술한 설명에 기재되거나 도면에 도시되어 있는 구성요소의 세부사항 및 구성으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서 설명한 양태는 다른 실시예에서 설명한 양태와 임의의 방식으로 조합될 수 있다.
또한, 개시된 양태는 방법으로서 구현될 수 있으며, 그 예가 제공되었다. 방법의 일부로 수행되는 동작은 임의의 적절한 방법으로 순서를 정할 수 있다. 따라서, 실시예는 도시된 것과 다른 순서로 동작이 수행되도록 구성될 수 있고, 여기에는 일부 동작을, 도시된 실시예에서는 순차적인 동작으로 도시되었지만, 동시에 수행하는 것이 포함될 수 있다.
청구항 요소를 수정하기 위해 청구범위에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어를 사용하는 것은 그 자체로는 한 청구항 요소에 대한 다른 청구항 요소의 우선함, 선행함 또는 순서를 의미하거나 방법의 동작들이 수행되는 시간적 순서를 의미하지 않으며, 특정 이름을 가진 하나의 청구된 요소를 동일한 이름을 가진 다른 요소와 구별하기 위한 표시로 사용하여 (서수 용어 사용에 의해) 청구항 요소들을 구별하기 위한 것일 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적으로 사용된 것으로 제한적으로 간주되어서는 안 된다. 본 명세서에서 "을(를) 포함하는", "(으)로 이루어지는", 또는 "을(를) 갖는", "을(를) 함유하는", "을(를) 수반하는" 및 이들의 변형을 사용하는 것은 이후에 나열된 항목 및 그 등가물 그리고 추가 항목을 포괄하는 의미이다.
청구되는 내용은 다음과 같다.

Claims (20)

  1. 축방향 자속 기계용 회전자 조립체로서,
    적어도 하나의 자석;
    상기 적어도 하나의 자석이 부착되고 상기 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하도록 구성된 제1 지지 구조물; 및
    제2 지지 구조물로서, 상기 제1 지지 구조물을 통해 상기 적어도 하나의 자석과 상기 제2 지지 구조물 사이에 토크가 전달될 수 있게 상기 제1 지지 구조물에 부착되도록 구성되며, (A) 상기 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되거나, (B) 상기 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로 기능하는, 상기 제2 지지 구조물
    을 포함하는 회전자 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 축방향 자속 기계의 회전축을 중심으로 회전하도록 되어 있고,
    상기 적어도 하나의 자석은 상기 적어도 하나의 자석의 자화 방향에 직교하고 상기 제1 지지 구조물로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 표면을 가지며,
    상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물, 및 상기 적어도 하나의 자석은, 상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석이 상기 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 상기 제1 표면의 제1 지점을 인터셉트(intercept)하고 상기 회전축과 수직인 제1 평면과 상기 제1 표면의 제2 지점을 인터셉트하고 상기 회전축과 수직인 제2 평면 사이의 거리가 실질적으로 0보다 크도록 구성되고 배열되며,
    상기 제2 지점은 상기 회전축으로부터의 반경방향 거리가 상기 제1 지점보다 더 크고,
    상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물, 및 상기 적어도 하나의 자석은, 상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석이 상기 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 상기 제2 지점에서 상기 제1 표면으로부터 멀어지도록 연장되고 상기 제1 표면에 수직인 광선이 상기 제1 평면을 인터셉트하도록 추가로 구성되고 배열되는, 회전자 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석은 상기 제1 지점에 배치된 내부 에지를 갖고,
    상기 적어도 하나의 자석은 상기 내부 에지에 대향하고 상기 제2 지점에 배치된 외부 에지를 가지며,
    상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석은, 상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석이 상기 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 상기 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리와 상기 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리의 비율이 0.002보다 크도록 추가로 구성되고 배열되는, 회전자 조립체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 회전자 조립체는 상기 축방향 자속 기계에 설치되고, 상기 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리는 실질적으로 0과 동일한, 회전자 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 제2 지지 구조물이 상기 제1 지지 구조물에 부착될 때 상기 제1 지지 구조물이 적어도 하나의 표면의 형상에 일치하게 와프(warp)되도록 하기 위해 반경방향으로 테이퍼진 상기 적어도 하나의 표면을 더 포함하는, 회전자 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 지지 구조물은 상기 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되도록 구성되는, 회전자 조립체.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 지지 구조물은 상기 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 구성되는, 회전자 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 제1 재료로 만들어지고,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 적어도 하나의 제1 재료와 상이한 적어도 하나의 제2 재료로 만들어지는, 회전자 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 자석 세그먼트들이 상기 제1 지지 구조물에 부착되고 상기 제2 지지 구조물이 상기 제1 지지 구조물에 부착될 때 상기 자석 세그먼트들의 반경방향 이동을 제한하도록 추가로 구성되는, 회전자 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 자석 세그먼트들의 상기 반경방향 이동을 제한하기 위해 상기 자석 세그먼트들의 최외측 에지와 맞물리도록 구성된 원형 립을 더 포함하는, 회전자 조립체.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 지지 구조물은 상기 제2 지지 구조물이 상기 제1 지지 구조물로부터 분리될 때 상기 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩할 수 있게 하도록 추가로 구성되는, 회전자 조립체.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 제1 지지 구조물로부터 분리 가능하도록 추가로 구성되어, 상기 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩함으로써 상기 제1 지지 구조물로부터 제거될 수 있도록 하는, 회전자 조립체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고,
    상기 제1 지지 구조물은 상기 자석 세그먼트들이 상기 제1 지지 구조물에 부착될 때 상기 자석 세그먼트들의 각도방향 이동을 제한하도록 구성된 리브를 더 포함하는, 회전자 조립체.
  14. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석은 상기 제1 지지 구조물에 부착되도록 구성된 링 자석을 포함하는, 회전자 조립체.
  15. 방법으로서,
    적어도 하나의 자석을 축방향 자속 기계용 회전자 조립체의 제1 지지 구조물에 부착하여 상기 제1 지지 구조물이 상기 적어도 하나의 자석에 자속 복귀 경로를 제공하도록 하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 자석이 부착된 상기 제1 지지 구조물에 제2 지지 구조물을 부착하여 상기 제1 지지 구조물을 통해 상기 적어도 하나의 자석과 상기 제2 지지 구조물 사이에 토크가 전달될 수 있도록 하되, 상기 제2 지지 구조물은 (A) 상기 축방향 자속 기계의 회전 가능한 샤프트에 부착되거나, (B) 상기 축방향 자속 기계의 출력 또는 입력 플랜지로서 기능하도록 추가로 구성되는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 축방향 자속 기계의 회전축을 중심으로 회전하도록 되어 있고,
    상기 적어도 하나의 자석은 상기 적어도 하나의 자석의 자화 방향에 직교하고 상기 제1 지지 구조물로부터 멀어지는 방향을 향하는 제1 표면을 가지며,
    상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물, 및 상기 적어도 하나의 자석은, 상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석이 상기 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 상기 제1 표면의 제1 지점을 인터셉트하고 상기 회전축과 수직인 제1 평면과 상기 제1 표면의 제2 지점을 인터셉트하고 상기 회전축과 수직인 제2 평면 사이의 거리가 실질적으로 0보다 크도록 구성되고 배열되며,
    상기 제2 지점은 상기 회전축으로부터의 반경방향 거리가 상기 제1 지점보다 더 크고,
    상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물, 및 상기 적어도 하나의 자석은, 상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석이 상기 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 상기 제2 지점에서 상기 제1 표면으로부터 멀어지도록 연장되고 상기 제1 표면에 수직인 광선이 상기 제1 평면을 인터셉트하도록 추가로 구성되고 배열되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석은 상기 제1 지점에 배치된 내부 에지를 갖고,
    상기 적어도 하나의 자석은 상기 내부 에지에 대향하고 상기 제2 지점에 배치된 외부 에지를 가지며,
    상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석은, 상기 제1 지지 구조물, 상기 제2 지지 구조물 및 상기 적어도 하나의 자석이 상기 회전축에 대해 고정되어 있고 다른 어떤 자성 구성요소에도 영향을 받지 않는 경우, 상기 제1 평면과 제2 평면 사이의 거리와 상기 제1 지점과 제2 지점 사이의 거리의 비율이 0.002보다 크도록 추가로 구성되고 배열되는, 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 지지 구조물은 적어도 하나의 제1 재료로 만들어지고,
    상기 제2 지지 구조물은 상기 적어도 하나의 제1 재료와 상이한 적어도 하나의 제2 재료로 만들어지는, 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자석은 자석 세그먼트들을 포함하고,
    상기 제2 지지 구조물을 상기 제1 지지 구조물에 부착하는 단계는 상기 제2 지지 구조물을 상기 제1 지지 구조물에 부착하여 상기 제2 지지 구조물이 상기 자석 세그먼트들의 반경방향 이동을 제한하도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 지지 구조물을 상기 제1 지지 구조물로부터 분리하여, 상기 자석 세그먼트들이 반경방향으로 슬라이딩함으로써 상기 제1 지지 구조물로부터 제거될 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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