特許 7034189 モジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリ、およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-03

(45)【発行日】2022-03-11

(54)【発明の名称】モジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリ、およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/09 20060101AFI20220304BHJP

   H02K 15/14 20060101ALI20220304BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20220304BHJP

   H02K 9/08 20060101ALI20220304BHJP

   F16C 32/04 20060101ALI20220304BHJP

   F16C 37/00 20060101ALI20220304BHJP

【ＦＩ】

H02K7/09

H02K15/14 A

H02K15/14 Z

H02K9/19 A

H02K9/08 A

H02K9/08 B

F16C32/04 Z

F16C37/00 Z

【請求項の数】 8

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020005908

(22)【出願日】2020-01-17

(62)【分割の表示】P 2015031430の分割

【原出願日】2015-02-20

(65)【公開番号】P2020074676

(43)【公開日】2020-05-14

【審査請求日】2020-02-10

(31)【優先権主張番号】1451396

(32)【優先日】2014-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】513157198

【氏名又は名称】エスカエフ・マニュティック・メシャトロニク

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】エドゥアルド・カラスコ

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００７／００６５３００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭６２－１０７５５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－０８４６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２９４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０６８５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９７１２２９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ７／０９

Ｈ０２Ｋ １５／１４

Ｈ０２Ｋ ９／１９

Ｈ０２Ｋ ９／０８

Ｆ１６Ｃ ３２／０４

Ｆ１６Ｃ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機械であって、
長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面（１７）を形成した第１端部（１６）と、軸磁気アバットメント（３）のサポートを形成した第２端部（２２）と、外側円筒基準面（１５）を備えた第１端、前記第２端部（２２）に固定された第２端、冷却液体流れ通路（１１）が外面に設けられた中央部（１０）、ガス状流体の入口のための開口部（１８）が設けられた第１中間部、およびガス状流体の出口のための開口部（１９）が設けられた第２中間部、を形成した円筒壁（１４）と、を具備した位置決め筐体（１）であって、該位置決め筐体（１）は、自身の軸として前記長手軸Ｘ－Ｘ´を備え、且つ内側円筒基準面（４１）および前記長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面（４２）が設けられた第１端を形成したロータ（４）を受容し、電気モータ（６）は、前記位置決め筐体（１）の前記円筒壁（１４）の前記中央部（１０）の内面に装着されたステータ（６１，６２）、および前記ロータ（４）の外側面に装着された電機子（６０）を具備した、位置決め筐体（１）と、
前記位置決め筐体（１）の前記円筒壁（１４）の前記第１中間部の内面に装着されたステータ（７１，７２）、および前記ロータ（４）の外側面に装着された電機子（７０）を具備した第１ラジアル磁気ベアリング（７）と、前記位置決め筐体（１）の前記円筒壁（１４）の前記第２中間部の内面に装着されたステータ（８１，８２）、および前記ロータ（４）の外側面に装着された電機子（８０）を具備した第２ラジアル磁気ベアリング（８）と、前記長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した、前記ロータ（４）の第２端に装着されたロータ電機子（４５）、および前記第２端部（２２）に装着された２つのステータサブアセンブリ（３１，３３；３２，３４）を具備した前記軸磁気アバットメント（３）と、前記位置決め筐体（１）の第１端部（１６）と前記ロータ（４）の第１端との間に配置された第１機械的補助ベアリング（９１）と、前記位置決め筐体（１）の第２端部（２２）と前記ロータ（４）の第２端との間に配置された第２機械的補助ベアリング（９２）と、を備えた磁気ベアリングのアセンブリと、
前記位置決め筐体（１）の前記外側円筒基準面（１５）と協働する部分（１５７；３５７）を備えた内側面（１５１；３５１）を形成した円筒壁、および前記位置決め筐体（１）の前記第１端部（１６）の前記平坦な基準面（１７）と協働する平坦な第１端面（１５８；３５８）を具備した主筐体（１５０；３５０）であって、ガス状冷却流体の入口のための開口部（１５５；３５５）であって、前記第１中間部に配置された前記ガス状流体の入口のための開口部（１８）の１つに面して配置された、ガス状流体の入口のための開口部（１５５；３５５）と、ガス状冷却流体の出口のための開口部（１５６；３５６）であって、前記第２中間部に配置された前記ガス状流体の出口のための開口部（１９）の１つに面して配置された、ガス状流体の出口のための開口部（１５６；３５６）と、前記冷却液体流れ通路（１１）に通じた冷却液体入口（１５３；３５３）および冷却液体出口（１５４；３５４）と、を含んだ主筐体（１５０；３５０）と、
前記ロータ（４）の第１端に接続され、且つ前記ロータ（４）の前記内側円筒基準面（４１）および前記平坦な基準面（４２）に対して位置決めされた機能部材（２５２）を具備した機能ユニット（２５０）と、
前記主筐体（１５０；３５０）の前記平坦な第１端面（１５８）に対して当接する端部（２５６）を備えた第２筐体（２５１）であって、前記磁気ベアリングのアセンブリの調節を再実施することなく、前記位置決め筐体（１）の第１端部（１６）が前記主筐体（１５０；３５０）と前記第２筐体（２５１）との間に固定的に維持される、第２筐体（２５１）と、
を具備していることを特徴とする回転機械。

【請求項2】

前記回転機械は、前記位置決め筐体（１）に対する前記ロータの軸方向位置および径方向位置を検出するための第１および第２位置検出器（７５，７８）をさらに具備し、該位置検出器は個々に前記第１ラジアル磁気ベアリング（７）の近傍、および前記第２ラジアル磁気ベアリング（８）の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。

【請求項3】

前記位置決め筐体（１）の円筒壁（１４）の前記中央部（１０）は、その外面の第１端および第２端にガスケットハウジング（１２，１３）をさらに具備し、該ハウジングの間に前記冷却液体流れ通路（１１）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機械。

【請求項4】

前記主筐体（１５０）は、前記軸磁気アバットメント（３）の外側に配置された漏れのない閉鎖端壁（１５２）をさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。

【請求項5】

前記主筐体（３５０）は、前記軸磁気アバットメント（３）の外側において前記長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した追加の平坦な基準面（３６０）を形成する厚さの円筒壁を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。

【請求項6】

前記回転機械は、前記主筐体（３５０）の前記追加の平坦な基準面（３６０）に対して当接する端部（４５６）を備えた第２筐体（４５１，４５６）と、前記ロータ（４）の第２端に接続され、且つ前記軸磁気アバットメント（３）の横に配置された前記ロータ（４）の第２内側円筒基準面（４３）および平坦な第２基準面に対して位置決めされた機能部材（４５２）と、を具備した第２機能ユニット（４５０）を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の回転機械。

【請求項7】

遠心コンプレッサまたはタービン発電機を構成していることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の回転機械。

【請求項8】

回転機械の製造方法であって、該製造方法は、
ｉ） モジュールモータと磁気ベアリングのアセンブリとを製造するステップであって、
ａ） 長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面（１７）を形成した第１端部（１６）、軸磁気アバットメント（３）のサポートを形成した第２端部（２２）、外側円筒基準面（１５）を備えた第１端を形成した円筒壁（１４）、前記第２端部（２２）に固定された第２端、冷却液体流れ通路（１１）が外面に設けられた中央部、ガス状流体の入口のための開口部（１８）が設けられた第１中間部、およびガス状流体の出口のための開口部（１９）が設けられた第２中間部、を具備した位置決め筐体（１）と、
ｂ） 自身の軸として前記長手軸Ｘ－Ｘ´を備え、且つ内側円筒基準面（４１）および長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面（４２）が設けられた第１端を形成したロータ（４）と、
ｃ） 前記位置決め筐体（１）の円筒壁（１４）の中央部の内面に装着されたステータ（６１，６２）、および前記ロータ（４）の外側面に装着された電機子（６０）を具備した電気モータ（６）と、
ｄ） 前記位置決め筐体（１）の円筒壁（１４）の第１中間部の内面に装着されたステータ（７１，７２）、および前記ロータ（４）の外側面に装着された電機子（７０）を具備した第１ラジアル磁気ベアリング（７）と、
ｅ） 前記位置決め筐体（１）の円筒壁（１４）の第２中間部の内面に装着されたステータ（８１，８２）、および前記ロータ（４）の外側面に装着された電機子（８０）を具備した第２ラジアル磁気ベアリング（８）と、
ｆ） 前記長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した、前記ロータ（４）の第２端に装着されたロータ電機子（４５）、および前記第２端部（２２）に装着された２つのステータサブアセンブリ（３１，３３；３２，３４）を具備した軸磁気アバットメント（３）と、
ｇ） 前記位置決め筐体（１）の第１端部（１６）と前記ロータ（４）の第１端との間に配置された第１機械的補助ベアリング（９１）と、
ｈ） 前記位置決め筐体（１）の第２端部（２２）と前記ロータ（４）の第２端との間に配置された第２機械的補助ベアリング（９２）と、を一体に組み立てることによって前記アセンブリを製造するステップと、
ｉｉ） 前記モジュールモータと磁気ベアリングのアセンブリとを受容した前記位置決め筐体（１）を、内側面（１５１；３５１）を備えた円筒壁を具備した主筐体（１５０；３５０）内に軸方向にスライドさせて、前記内側面の部分（１５７；３５７）を前記位置決め筐体（１）の前記外側円筒基準面（１５）と協働させ、且つ前記主筐体（１５０；３５０）の平坦な第１端面（１５８；３５８）を前記位置決め筐体（１）の前記第１端部（１６）の平坦な基準面（１７）と協働させるステップであって、前記主筐体（１５０；３５０）は、ガス状冷却流体の入口のための開口部（１５５；３５５）であって、前記第１中間部に配置された前記ガス状流体の入口のための開口部（１８）の１つに面して配置された、ガス状流体の入口のための開口部（１５５；３５５）と、ガス状冷却流体の出口のための開口部（１５６；３５６）であって、前記第２中間部に配置された前記ガス状流体の出口のための開口部（１９）の１つに面して配置された、ガス状流体の出口のための開口部（１５６；３５６）と、前記冷却液体流れ通路（１１）に通じた冷却液体入口（１５３；３５３）および冷却液体出口（１５４；３５４）と、を含んだ、協働させるステップと、
ｉｉｉ） 第２筐体（２５１，２５６）および機能部材（２５２）を具備した機能ユニット（２５０）を組み立て、前記第２筐体（２５１，２５６）の端部（２５６）を前記主筐体（１５０；３５０）の前記平坦な第１端面（１５８）に対して当接させ、これにより前記位置決め筐体（１）の第１端部（１６）が、前記主筐体（１５０；３５０）と前記第２筐体（２５１）との間に固定的に保持され、且つ前記磁気ベアリングのアセンブリの調節を再実施することなく、前記機能部材（２５２）を前記ロータ（４）の第１端に接続し、ならびに前記機能部材（２５２）を前記内側円筒基準面（４１）に対しておよび前記ロータ（４）の平坦な基準面（４２）に対して位置決めするステップと、
を含んでいることを特徴とする製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリ、およびその製造方法に関し、また、本発明は、遠心コンプレッサ、浸漬ロータ型ロータリーポンプ、タービン発電機ユニット、またはそのような回転機械への応用にも関する。

【背景技術】

【0002】

浸漬ロータ型ロータリーポンプは特許文献１から知られており、この文献では、ポンプはロータに固定されたポンプホイールを具備し、ロータは電気モータによって駆動され、且つ磁気ベアリングを利用して筐体に対して支持されている。そのタイプの機械においては、一体に組み立てるための機械部品の数は多く、これによって調節を複雑にしており、高コストをもたらしている。

【0003】

より詳細には、そのようなポンプを形成した要素は、個別にモータのためにおよび各磁気ベアリングに関して一体に組み立てられ、部品、特にロータに関連した部品を調節する場合に、それはしばしばある要素を分解および再組立てする必要がある。これは、必要とされた空隙を形成するために、調節されるために必要な寸法が、非常に正確な数値に適合させるためであり、空隙は効率の理由から大きすぎてはならず、ロータとステータとの間の接触を回避するために小さすぎてもならないためである。したがって、そのようなタイプの機械の組み立ては、形成される複数の基準面を必要とし、各磁気ベアリングおよびロータは、正確に位置決めされることが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】欧州特許第１ ０１５ ７７０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、前述の欠点を改善することであり、特に電気モータと磁気ベアリングとが設けられた回転機械の組み立てを容易にすることである。

【0006】

本発明は、使用者が、電気モータおよび磁気ベアリングを筐体内においてポンプインペラのような機能要素と一体にすることによって構成された支持要素を形成したアセンブリを自分自身で組み入れることを可能とすることも、目的としている。

【0007】

本発明は、特に磁気ベアリングを備えた電気モータに適合した回転機械の製造の簡略化、それ故、その製造コストの減少を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、これらの目的は、長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面を形成した第１端部と、軸磁気アバットメントのサポートを形成した第２端部と、外側円筒基準面を備えた第１端、第２端部に固定された第２端、冷却液体流れ通路が外面に設けられた中央部、ガス状流体の入口のための開口部が設けられた第１中間部、およびガス状流体の出口のための開口部が設けられた第２中間部を形成した円筒壁と、を具備した位置決め筐体と；自身の軸として長手軸Ｘ－Ｘ´を備え、且つ内側円筒基準面および長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面が設けられた第１端を形成したロータと；位置決め筐体の円筒壁の中央部の内面に装着されたステータ、およびロータの外側面に装着された電機子を具備した電気モータと；位置決め筐体の円筒壁の第１中間部の内面に装着されたステータ、およびロータの外側面に装着された電機子を具備した第１ラジアル磁気ベアリングと；位置決め筐体の円筒壁の第２中間部の内面に装着されたステータ、およびロータの外側面に装着された電機子を具備した第２ラジアル磁気ベアリングと；長手軸Ｘ－Ｘ´に直交したロータの第２端に装着されたロータ電機子、および軸磁気アバットメントサポートに装着された２つのステータサブアセンブリを具備した軸磁気アバットメントと；位置決め筐体の第１端部とロータの第１端との間に配置された第１機械的補助ベアリングと；位置決め筐体の第２端部とロータの第２端との間に配置された第２機械的補助ベアリングと；を具備していることを特徴とするモジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリによって達成されている。

【0009】

本発明のモジュールアセンブリは、位置決め筐体に対するロータの軸方向位置および径方向位置を検出するための第１および第２位置検出器をさらに具備し、これらの位置検出器は個々に第１ラジアル磁気ベアリングの近傍、および第２ラジアル磁気ベアリングの近傍に配置されている。

【0010】

本発明の態様によれば、位置決め筐体の円筒壁の中央部は、その外面の第１端および第２端にガスケットハウジングを具備し、ハウジングの間に冷却液体流れ通路を備えている。

【0011】

本発明は、これまでに定義されたモジュールアセンブリと、外側円筒基準面と協働する部分を備えた内側面を形成した円筒壁、および第１端部の平坦な基準面を協働する平坦な第１端面を具備した主筐体と；主筐体の平坦な第１端面に対して当接する端部を備えた第２筐体、およびロータの第１端に接続され、且つロータの内側円筒基準面および平坦な基準面に対して位置決めされた機能部材を具備した機能ユニットと；を具備している回転機械も提供している。

【0012】

有利なことに、本発明の回転機械は主筐体を含み、この主筐体は、ガス状冷却流体の入口のための開口部であって、この開口部は、第１中間部に配置されたガス状流体の入口のための開口部の１つに面して配置されたガス状流体の入口のための開口部と、ガス状冷却流体の出口のための開口部であって、第２中間部に配置されたガス状流体の出口開口部の１つに面して配置されたガス状流体の出口のための開口部と、冷却液体流れ通路に通じた冷却液体入口および冷却液体出口と、を含んでいる。

【0013】

特別な実施形態においては、本発明の回転機械において、主筐体は、軸磁気アバットメントの外側に配置された漏れのない閉鎖端壁をさらに具備している。

【0014】

別の特別な実施形態においては、本発明の回転機械においては、主筐体は、軸磁気アバットメントの外側において長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した追加の平坦な基準面を形成する厚さの円筒壁を含んでいる。

【0015】

そのような状況において、本発明の回転機械は、主筐体の追加の平坦な基準面に対して当接する端部を備えた第２筐体と、ロータの第２端に接続され、且つ軸磁気アバットメントの横に配置されたロータの第２内側円筒基準面および平坦な第２基準面に対して位置決めされた機能部材と、を具備した第２機能ユニットを含んでいてもよい。

【0016】

本発明の回転機械は、例えば遠心コンプレッサまたはタービン発電機を構成していてもよい。

【0017】

本発明は、回転機械の製造方法であって、この製造方法は、
ｉ） モジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリを製造するステップであって、
ａ） 長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面を形成した第１端部、軸磁気アバットメントのサポートを形成した第２端部、外側円筒基準面を備えた第１端を形成した円筒壁、第２端部に固定された第２端、冷却液体流れ通路が外面に設けられた中央部、ガス状流体の入口のための開口部が設けられた第１中間部、およびガス状流体の出口のための開口部が設けられた第２中間部、を具備した位置決め筐体と、
ｂ） その軸として長手軸Ｘ－Ｘ´を備え、且つ内側円筒基準面および長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面が設けられた第１端を形成したロータと、
ｃ） 位置決め筐体の円筒壁の中央部の内面に装着されたステータ、およびロータの外側面に装着された電機子を具備した電気モータと、
ｄ） 位置決め筐体の円筒壁の第１中間部の内面に装着されたステータ、およびロータの外側面に装着された電機子を具備した第１ラジアル磁気ベアリングと、
ｅ） 位置決め筐体の円筒壁の第２中間部の内面に装着されたステータ、およびロータの外側面に装着された電機子を具備した第２ラジアル磁気ベアリングと、
ｆ） 長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した、ロータの第２端に装着されたロータ電機子、および軸磁気アバットメントサポートに装着された２つのステータサブアセンブリを具備した軸アバットメントと、
ｇ） 位置決め筐体の第１端部とロータの第１端との間に配置された第１機械的補助ベアリングと、
ｈ） 位置決め筐体の第２端部とロータの第２端との間に配置された第２機械的補助ベアリングと、を一体に組み立てることによってアセンブリを製造するステップと、
ｉｉ） モジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリを、内側面を備えた円筒壁を具備した主筐体内に軸方向にスライドさせて、内側面の部分を外側円筒基準面と協働させ、且つ主筐体の平坦な第１端面を第１端部の平坦な基準面と協働させるステップと、
ｉｉｉ） 第２筐体および機能部材を具備した機能ユニットを組み立て、第２筐体の端部を主筐体の平坦な第１端面に対して当接させ、且つ機能部材をロータの第１端に接続し、ならびに機能部材を内側円筒基準面に対しておよびロータの平坦な基準面に対して位置決めするステップと、を含んでいる。

【0018】

要約すると、本発明は原則的にモジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリに関係し、そのアセンブリは、平坦な基準面、外側円筒基準面、冷却液体流れ通路を備えた外面が設けられた中央部、ならびにガス状流体入口および出口開口部を備えた中間部を備えた位置決め筐体と；内側円筒基準面および平坦な基準面を形成したロータと；電気モータと；ラジアル磁気ベアリングと；軸アバットメントと；機械的補助ベアリングと；を具備している。

【0019】

次に、モジュールアセンブリは、単にスライドされることによって主筐体内に組み込まれ、磁気ベアリングの調節を再実施することなく機能ユニットに直接接続されることが可能である。

【0020】

本発明においては、モジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリは、すべての機械的パラメータが専用化された工具を使用することによって調節されたモータのメーカーによって、工場内で製造されてもよい。その後、モジュールアセンブリは主筐体内に組み込まれ、いくつかの特別な機器に適合され、所与の機能ユニットは、少数の機械的インターフェイス（基準面）のみを含んだ位置決め筐体を使用することによって、モータおよび磁気ベアリングに関連した基本パラメータを改善することなくそのままそこに接続されることが可能である。さらに、冷却通路が位置決め筐体に形成された場合、および位置決め筐体の中間部に複数の開口部が存在しているために、モータのための冷却システムを実施することが最終ユーザに関しても容易である。

【0021】

したがって、単一のモジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリを伴って、本発明は、ポンプ、ベンチレータ、ファン、およびコンプレッサを含んだ遠心コンプレッサ、またはタービン発電機ユニットを含んだ、より一般的なターボ機械のような、異なった回転機械の全範囲を提供することが可能である。

【0022】

本発明の他の特徴および利点は、添付図を参照するとともに、非限定的な例として与えられた特別な実施形態の以下の記載から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明のモジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリの図式的な軸方向断面を示した図である。

【図2】位置決め筐体とポンプインペラのような機能部材との図１のモジュールアセンブリを組み立てる方法を示した分解図である。

【図3】多様な要素とともに組み立てられた後に得られた最終的な機械の図式的な軸方向断面を示した、図２の様式の分解図である。

【図4】開放された、すなわち密封的にシールされていないアセンブリ内に組み込まれた、図１のモジュールアセンブリの図式的な軸方向断面を示した図である。

【図5】２つのインペラを備えた機械に組み込まれた、図１のモジュールアセンブリの図式的な軸方向断面を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本記載は、本発明のモジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリの例を示した図１に関連しており、このアセンブリは、電気モータ６がロータ４の回転を駆動することを可能にするために必要な、一方でラジアル磁気ベアリング７、８およびアキシャル磁気ベアリング３を利用して物理的接触無しに、ロータを浮揚した状態に維持するために必要な、すべての機械的要素を含んでいる。

【0025】

モジュールアセンブリは、モータ６ならびに磁気ベアリング３、７、および８のすべての物理的パラメータを調節することを可能にした位置決め筐体１を具備している。位置決め筐体１は、長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面１７を備えた第１端部１６と、アキシャル磁気ベアリング３のためのサポートを形成した第２端部２２と、を具備している。

【0026】

位置決め筐体１は、外側円筒基準面１５を備えた第１端を形成した円筒壁１４と、第２端部２２に固定された第２端と、冷却液体流れ通路１１とともに外面に設けられた中央部１０と、モータ６ならびに磁気ベアリング７および８を冷却するためのガス状冷却流体の入口のための開口部１８を備えた第１中間部と、ガス状冷却流体の出口のための開口部１９を備えた第２中間部と、も具備している。位置決め筐体１の円筒壁１４の中央部１０は、冷却液体流れ通路１１を備えた外面の第１端および第２端においてガスケットハウジング１２、１３をさらに具備し、通路１１はガスケットハウジングの間にある。

【0027】

その軸として長手軸Ｘ－Ｘ´を備えたロータ４は、内側円筒基準面４１を備えた第１端と、長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面４２と、を形成している。この第１端においては、ロータ４は、以下に記載されたインペラのような機能部材の接続要素を受容するためのタップネジも備えている。ロータ４の他端においては、ボルト４４のような接続部材が、ロータ４を軸アバットメント３のロータ面４５に固定している。

【0028】

電気モータ６は、ロータ４の外側面に装着された電機子６０と、位置決め筐体１の円筒壁１４の中央部の内面に装着されたステータと、を備え、ステータは強磁性体薄板の積層体から形成されたコア６１と、コア６１に関連した巻線６２と、を具備している。

【0029】

ラジアル磁気ベアリング７、８は同一であり、それらはモータ６の両側に配置されている。それらの各々は、ロータ４の外側面に装着された強磁性材料から形成された環状電機子７０、８０と、ヨーク７１、８１を形成し、巻線７２、８２を支持し、且つ位置決め筐体１の円筒壁１４の中間部の個々の内面に装着されたステータ電磁石と、を備えている。

【0030】

軸アバットメント３は、長手軸Ｘ－Ｘ´に直交したロータ４の第２端に装着されたロータ電機子４５と、軸アバットメントサポート２２に装着され且つロータ電機子４５の両側に配置された２つのステータサブアセンブリ３１、３３および３２、３４と、を具備している。軸アバットメント３の各ステータは、ヨーク３１、３２、および巻線３３、３４を具備している。

【0031】

モジュールアセンブリは、位置決め筐体１に対するロータ４の軸方向位置および径方向位置を検出するための第１位置検出器７５および第２位置検出器８５をさらに具備し、これらの位置検出器は、個々に第１ラジアル磁気ベアリング７の近傍および第２ラジアル磁気ベアリング８の近傍に配置され、有利には誘導タイプとされてもよい。

【0032】

第１機械的補助ベアリング９１、または緊急ベアリングは、位置決め筐体１の第１端部とロータ４の第１端との間に配置され、第２機械的補助ベアリング９２は、位置決め筐体１の第２端部２２とロータ４の第２端との間に配置されている。機械的補助ベアリング９１および９２は、モータ６が起動もしくは停止する場合、または磁気ベアリング７、８が破損した場合にのみ使用可能となる。

【0033】

図２～５を参照して、図１に関連して記載されたモータと磁気ベアリングとのアセンブリを使用した回転機械の組み立ての方法が以下に記載されている。

【0034】

したがって、回転機械を組み立てるための本発明の方法は、図１に示されたようなモジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリの組み立てから成る第１ステップｉ）を含み、このステップでは、
ａ）長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面１７を形成した第１端部１６、軸磁気アバットメント３のサポートを形成した第２端部２２、外側円筒基準面１５を備えた第１端を形成した円筒壁１４、第２端部２２に固定された第２端、冷却液体流れ通路１１を備えた外面に設けられた中央部１０、ガス状冷却流体の入口のための開口部１８が設けられた第１中間部、およびガス状冷却流体の出口のための開口部１９が設けられた第２中間部、を具備した位置決め筐体１と、
ｂ）その軸として長手軸Ｘ－Ｘ´を備え、且つ内側円筒基準面４１および長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した平坦な基準面４２が設けられた第１端を形成したロータ４と、
ｃ）位置決め筐体１の円筒壁１４の中央部の内面に装着されたステータ６１、６２、およびロータ４の外側面に装着された電機子６０を具備した電気モータ６と、
ｄ）位置決め筐体１の円筒壁１４の第１中間部の内面に装着されたステータ７１、７２、およびロータ４の外側面に装着された電機子７０を具備した第１ラジアル磁気ベアリング７と、
ｅ）位置決め筐体１の円筒壁１４の第２中間部の内面に装着されたステータ８１、８２、およびロータ４の外側面に装着された電機子８０を具備した第２ラジアル磁気ベアリング８と、
ｆ）長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した、ロータ４の第２端に装着されたロータ電機子４５、および軸磁気アバットメントサポート２２に装着された２つのステータサブアセンブリ３１、３３；３２、３４を具備した軸アバットメント３と、
ｇ）位置決め筐体１の第１端部１６とロータ４の第１端との間に配置された第１機械的補助ベアリング９１と、
ｈ）位置決め筐体１の第２端部２２とロータ４の第２端との間に配置された第２機械的補助ベアリング９２と、
を組み立てる。

【0035】

図２に示されたような、回転機械を製造するための本発明の方法は、モジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリ５０を、内側面１５１を形成した円筒壁を備えた主筐体１５０内に軸方向にスライドさせて、この内側面の部分１５７を外側円筒基準面１５と協働させ、且つ主筐体１５０の平坦な第１端面１５８を図１の位置決め筐体１の第１端部１６の平坦な基準面１７と協働させることから成るステップｉｉ）を含んでいる。平坦な端面１５８は、ガスケットを受容することを目的として、軸Ｘ－Ｘ´上に中心がある円形溝１５９を含んでいてもよい（図２および図３参照）。

【0036】

図２に示されたような、回転機械を製造するための本発明の方法は、第２筐体２５１、２５６および機能部材２５２を具備した機能ユニット２５０を、第２筐体２５１、２５６の端部２５６を主筐体１５０の平坦な第１端面１５８に対して当接させることによって、且つ例えばネジ２５３をロータ４の第１端のネジと協働させる補助を伴って機能部材２５２を接続することによって、一方で例えばポンプインペラのような機能部材２５２の円筒面２５５および平端面２５４を、それぞれ内側円筒基準面４１に対しておよびロータ４の平坦な基準面４２に対して位置決めすることによって、組み立てることから成るステップｉｉｉ）を最終的に含んでいる。

【0037】

図２および図３に見られているように、主筐体１５０はガス状冷却流体の入口のための開口部１５５を含み、この開口部は、位置決め筐体１の第１中間部内に配置されたガス状流体の入口のための開口部１８の１つに面している。主筐体１５０はガス状冷却流体の出口のための開口部１５６も含み、この開口部は、位置決め筐体１の第２中間部内に配置されたガス状流体の出口のための開口部１９の１つに面して配置されている。主筐体１５０は、位置決め筐体１の中央部１０の冷却液体通路１１に通じた冷却液体入口１５３および冷却液体出口１５４を含んでいる。

【0038】

図２および図３に示された実施形態においては、主筐体１５０は、軸磁気アバットメント３の外側に配置された漏れのない閉鎖端壁１５２をさらに具備している。

【0039】

図３は、主筐体１５０および機能ユニット２５０を備えた、本発明により組み立てられたモジュールモータと磁気ベアリングとのアセンブリ５０に由来した回転機械を示している。

【0040】

したがって、本発明は、多様な材料で形成され且つ内側面１５１を与える多様な形状および厚さ、特に円筒位置決め面１５７および平坦な端面１５８を現した主筐体１５０を形成すること、およびモジュールアセンブリ５０の基準面１５、１７を合致させることを可能にしている。したがって、接点に関係した条件は減少され、磁気ベアリング７、８、軸アバットメント３、センサ７５、７８、およびモータ６の位置決めに関係した条件は、位置決めハウジング１に対してモジュールアセンブリ５０内において事前に決定され、モジュールアセンブリ５０を主筐体１５０および機能ユニット２５０と、特に軸方向位置検出器７５および径方向位置検出器７８に関して組み立てる場合に、追加の調整は必要ない。

【0041】

さらに、モータ６のためのおよび磁気ベアリング７、８のための冷却回路に関連して、モジュールアセンブリ５０を特に回転機械に統合する場合に実施される必要のある適合は非常に小さく、これは液体冷却回路が位置決め筐体内の中央部１０内の通路１１によって既に形成されており、そのことが主筐体１５０の壁内の冷却液体のための入口１５３および出口１５４を、他の複雑な機械加工作業を実施する必要なく設けることを満たしているためである。同じ様式において、位置決め筐体１の中間部に複数の開口部１８、１９が存在しているため、冷却ガス入口オリフィス１５５および冷却ガス出口オリフィス１５６を、位置決め筐体１の開口部１８、１９に対して位置決めすることが容易である。

【0042】

本発明は多様な実施形態を現し得、開放されたまたは密封されたシステムを形成し得、１つの機能ユニットまたは２つの機能ユニットを備えたシステムを形成し得る。

【0043】

実施例の目的で、変形において、溝１５９ならびに図２および図３の主筐体１５０の端面１５８内に配置された対応したガスケットは、機能ユニット２５０の第２筐体２５１、２５６の端部２５６内に同等の様式において設けられ得ることが観察される。

【0044】

図４は回転機械の例を示しており、この回転機械においては、主筐体３５０は、軸磁気アバットメント３の外側の長手軸Ｘ－Ｘ´に直交した追加の平坦な基準面３６０を形成した厚さの円筒壁を備えている。そのような状況下において、主筐体３５０は開放されており、図２および図３の主筐体１５０の端面１５２を含んでいない。または、図４の実施形態においては、参照符号３５１および３５３～３５８は、図２および図３に示された主筐体１５０の参照符号１５１および１５３～１５８に対応しており、対応した要素は再度記載されていない。

【0045】

図５は、図１に示された種類のモジュールモータとベアリングアセンブリ５０とを具備した回転機械の例を示しており、この回転機械は図２および図３を参照して記載されたような第１機能ユニット２５０、および機能ユニット２５０に類似した第２機能ユニット４５０を備えており、第２機能ユニット４５０は、図２～５の機能ユニット２５０の要素２５１、２５２、および２５６に個々に対応した要素４５１、４５２、および４５６を備えている。モジュールアセンブリ５０の２つの端に接続された機能ユニット２５０および４５０の部品を形成した２つのインペラ２５２および４５２を備えた図５の実施形態においては、モジュールアセンブリ５０の軸アバットメントのロータ電機子サポートは、ロータ４に固定された可動部材４５２と協働した円筒基準面４３を形成している。この円筒基準面４３は、可動部材２５２（図２）の円筒基準面２５５と協働するための円筒基準面４１（図１）の役割と同一の役割を果たしている。モジュールアセンブリ５０の図５の軸アバットメントのロータ電機子サポートは、可動部材２５２（図２）の端面２５４と協働するための平坦な基準面４２（図１）に類似した平坦な端部基準面を形成してもよい。

【0046】

要約すると、図５の実施形態においては、最後の回転機械は第２機能ユニット４５０および機能部材４５２を含み、第２機能ユニット４５０は、主筐体３５０の追加の平坦な基準面３６０に対して当接する端部４５６を備えた第２筐体４５１、４５６を具備し、機能部材４５２はロータ４の第２端に接続され、第２内側円筒基準面４３に対して且つ軸磁気アバットメントの横に配置されたロータ４の平坦な第２基準面に対して位置決めされている。

【符号の説明】

【0047】

１ ・・・位置決め筐体
３ ・・・アキシャル磁気ベアリング
４ ・・・ロータ
６ ・・・電気モータ
７、８ ・・・ラジアル磁気ベアリング
１０ ・・・中央部
１１ ・・・冷却液体流れ通路
１２、１３ ・・・ガスケットハウジング
１４ ・・・円筒壁
１５ ・・・外側円筒基準面
１６ ・・・第１端部
１７、４２ ・・・基準面
１８、１９ ・・・開口部
２２ ・・・第２端部
３１、３２ ・・・ヨーク
３３、３４ ・・・巻線
４１ ・・・内側円筒基準面
４４ ・・・ボルト
４５ ・・・ロータ電機子
６０ ・・・電機子
６１ ・・・コア
６２、７２、８２ ・・・巻線
７０、８０ ・・・環状電機子
７１、８１ ・・・ヨーク
９１、９２ ・・・機械的補助ベアリング
１５０、３５０ ・・・主筐体
１５２ ・・・閉鎖端壁
１５３ ・・・冷却液体入口
１５４ ・・・冷却液体出口
１５５、１５６ ・・・開口部
１５８ ・・・端面
１５９ ・・・円形溝
２５０ ・・・機能ユニット
２５１、２５６ ・・・第２筐体
２５２ ・・・機能部材
４５０ ・・・第２機能ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】