(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-09
(54)【発明の名称】ロータアセンブリ
(51)【国際特許分類】
H02K 1/278 20220101AFI20230302BHJP
【FI】
H02K1/278
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022541876
(86)(22)【出願日】2021-01-14
(85)【翻訳文提出日】2022-07-06
(86)【国際出願番号】 IB2021050261
(87)【国際公開番号】W WO2021144736
(87)【国際公開日】2021-07-22
(32)【優先日】2020-01-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516173429
【氏名又は名称】ジーエイチエスピー・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】GHSP, INC.
(74)【代理人】
【識別番号】100096758
【氏名又は名称】高橋 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100114845
【氏名又は名称】高橋 雅和
(74)【代理人】
【識別番号】100148781
【氏名又は名称】高橋 友和
(72)【発明者】
【氏名】ミッター, デイヴィッド マイケル
(72)【発明者】
【氏名】マクマキン, ナサニエル ジョセフ
(72)【発明者】
【氏名】ヴェセリオ, ブラドレー ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ヒー, ジアン ペン
【テーマコード(参考)】
5H622
【Fターム(参考)】
5H622CA01
5H622DD02
5H622DD04
5H622PP20
5H622QA03
5H622QA04
5H622QB05
5H622QB08
(57)【要約】
ステータとともに使用するためのロータアセンブリが開示される。ロータアセンブリは、少なくとも1つの外径を画定するシャフトを含む。ロータアセンブリはまた、少なくとも1つの内径を画定する本体も含む。シャフトは、本体の少なくとも1つの内径内で受容される。本体は、本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備える。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータとともに使用するためのロータアセンブリであって、前記ロータアセンブリが、
少なくとも1つの外径を画定するシャフトと、
少なくとも1つの内径を画定する本体であって、前記シャフトが、前記本体の前記少なくとも1つの内径内で受容され、前記本体が、前記本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備え、前記本体が、ポリマー材料で作製され、前記ポリマー材料が、磁性粒子を含み、前記本体の外面が、前記本体の隣接した磁性セクション間の境界線が人間の目には知覚不可能であるように連続的である、本体と、を備える、ロータアセンブリ。
【請求項2】
前記本体が、前記シャフトにオーバーモールドされる、請求項1に記載のロータアセンブリ。
【請求項3】
前記本体は、前記本体が前記シャフトをカプセル化するように、モノリシック形態で生成される、請求項1または2に記載のロータアセンブリ。
【請求項4】
前記磁性粒子が、結合ネオジム鉄ボロンを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項5】
前記磁性粒子が、磁性ポリマー粒子である、請求項1~4のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項6】
前記磁性粒子が、磁極を前記本体に与えるために利用される、請求項1~5のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項7】
ステータとともに使用するためのロータアセンブリであって、前記ロータアセンブリが、
少なくとも1つの外径を画定するシャフトと、
本体であって、前記本体が、
前記本体によって画定される少なくとも1つの内径であって、前記シャフトが、前記本体の前記少なくとも1つの内径内で受容される、少なくとも1つの内径と、
前記本体が作製される、ポリマー材料であって、磁性粒子を含む、ポリマー材料と、
複数の第1の突起と、
前記複数の第1の突起の隣接したものの間に位置決めされた、複数の第2の突起であって、前記第1および第2の突起が、それらの間に凹部を画定する、複数の第2の突起と、を備える、本体と、を備える、ロータアセンブリ。
【請求項8】
前記本体が、
複数の磁性部分をさらに備え、前記凹部の各々が、前記複数の磁性部分のうちの1つを受容する、請求項7に記載のロータアセンブリ。
【請求項9】
前記本体が、前記本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備える、請求項7または8に記載のロータアセンブリ。
【請求項10】
前記磁性部分が、焼結ネオジム磁石である、請求項9に記載のロータアセンブリ。
【請求項11】
ツーリング配置であって、
第1の部分と、
第2の部分であって、前記第1および第2の部分が、内径を画定する、第2の部分と、
可変部材であって、前記第1の部分、前記第2の部分、および前記可変部材が、形成キャビティを画定し、前記可変部材は、前記形成キャビティの容積が調節可能であるように、前記第1の部分および前記第2の部分に対して移動可能であり、前記形成キャビティが、磁性材料を受容するように構成されている、可変部材と、を備える、ツーリング配置。
【請求項12】
前記形成キャビティが、ポリマー材料を受容し、前記ポリマー材料が、ロータアセンブリの本体の少なくとも一部分を画定する、請求項11に記載のツーリング配置。
【請求項13】
前記形成キャビティの前記容積が、前記第1および第2の部分に対する前記可変部材の位置を変化させることによって調節される、請求項11または12に記載のツーリング配置。
【請求項14】
前記可変部材の前記位置が、前記ロータアセンブリの前記本体の長さ寸法に相関する、請求項12または13に記載のツーリング配置。
【請求項15】
前記第1および第2の部分の前記内径が、前記可変部材の前記位置が調節されたときに、一定寸法として維持される、請求項11~14のいずれか一項に記載のツーリング配置。
【請求項16】
前記ポリマー材料が、磁性粒子を含む、請求項12~15のいずれか一項に記載のツーリング配置。
【請求項17】
前記ロータアセンブリの前記本体の磁極を配向するように構成されているコイルをさらに備える、請求項12~16のいずれか一項に記載のツーリング配置。
【請求項18】
前記本体に凹部を形成するために利用されるポケット形成インサートをさらに備える、請求項12~17のいずれか一項に記載のツーリング配置。
【請求項19】
前記凹部は、前記ポケット形成インサートの取り外し後に、各々が磁性部分を受容する、請求項18に記載のツーリング配置。
【請求項20】
ロータアセンブリを製造するための方法であって、前記方法が、
シャフトを選択するステップと、
前記選択されたシャフトの長さに基づいて、ツーリング配置の形成キャビティの容積を変化させるように可変部材の位置を調節するステップと、
前記選択されたシャフトを前記形成キャビティ内に位置決めするステップと、
前記選択されたシャフトを前記形成キャビティ内に位置決めする前記ステップの後に、ポリマー材料を前記形成キャビティに注入するステップであって、前記ポリマー材料が、ロータ本体を少なくとも部分的に画定し、前記ロータ本体および前記選択されたシャフトが、磁気感受性ロータ本体を画定する、注入するステップと、
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させて、前記磁気感受性ロータ本体の磁極を配向するステップと、を含む、方法。
【請求項21】
前記ポリマー材料が、磁性粒子を含む、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップは、前記磁気感受性ロータ本体が前記ツーリング配置の前記形成キャビティ内にある間に実行される、請求項20または21に記載の方法。
【請求項23】
前記ツーリング配置が、前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップにおいて採用されるコイルを備える、請求項20~22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
ポケット形成インサートを前記形成キャビティ内に位置決めすることと、
前記ロータアセンブリの前記本体に凹部を形成することと、をさらに含む、請求項20~23のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップが、磁性部分を、前記ポケット形成インサートによって形成された前記凹部に挿入することを含む、請求項24に記載の方法。
【請求項26】
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップは、前記磁気感受性ロータ本体が、前記磁気感受性ロータ本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備えるように実行される、請求項20~25のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、ロータステータアセンブリに関する。より具体的には、本開示は、そのためのロータアセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
モータ、ポンプ、および様々な他のアセンブリは、様々な環境および用途においてロータステータアセンブリを採用している。ロータステータアセンブリを採用するモータ、ポンプ、および様々な他のアセンブリの能力を拡張および/または強化する追加のロータステータアセンブリが必要である。
【発明の概要】
【0003】
本開示の第1の態様によれば、ステータとともに使用するためのロータアセンブリは、シャフトと、本体と、を含む。シャフトは、少なくとも1つの外径を画定する。本体は、少なくとも1つの内径を画定する。シャフトは、本体の少なくとも1つの内径内で受容される。本体は、本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備える。本体は、ポリマー材料で作製され、ポリマー材料は、磁性粒子を含む。本体の外面は、本体の隣接した磁性セクション間の境界線が人間の目には知覚不可能であるように連続的である。
【0004】
第1の態様の様々な実施例によれば、本体は、シャフトにオーバーモールドすることができる。いくつかの実施例では、本体は、本体がシャフトをカプセル化するように、モノリシック形態で生成される。様々な実施例では、磁性粒子は、結合ネオジム鉄ボロンを含むことができる。いくつかの実施例では、磁性粒子は、磁性ポリマー粒子とすることができる。磁性粒子は、磁極を本体に与えるために利用することができる。
【0005】
本開示の第2の態様によれば、ステータとともに使用するためのロータアセンブリは、シャフトと、本体と、を含む。シャフトは、少なくとも1つの外径を画定する。本体は、本体によって画定された少なくとも1つの内径を含む。シャフトは、本体の少なくとも1つの内径内で受容される。本体は、ポリマー材料から作製される。ポリマー材料は、磁性粒子を含む。本体はまた、複数の第1の突起と、複数の第2の突起と、を含む。複数の第2の突起のうちの1つは、複数の第1の突起の隣接したものの間に位置決めされる。第1および第2の突起は、それらの間に凹部を画定する。
【0006】
第2の態様の様々な実施例によれば、ロータアセンブリは、複数の磁性部分を含むことができ、凹部の各々が、複数の磁性部分のうちの1つを受容する。いくつかの実施例では、本体は、本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備える。様々な実施例では、磁性部分は、焼結ネオジム磁石であり得る。
【0007】
本開示の第3の態様によれば、ツーリング配置は、第1の部分と、第2の部分と、可変部材と、を含む。第1および第2の部分は、内径を画定する。第1の部分、第2の部分、および可変部材は、形成キャビティを画定する。可変部材は、形成キャビティの容積が調節可能であるように、第1の部分および第2の部分に対して移動可能である。形成キャビティは、磁性材料を受容するように構成される。
【0008】
第3の態様の様々な実施例によれば、形成キャビティは、ポリマー材料を受容することができる。ポリマー材料は、ロータアセンブリの本体の少なくとも一部分を画定することができる。形成キャビティの容積は、第1および第2の部分に対する可変部材の位置を変化させることによって調節することができる。可変部材の位置は、ロータアセンブリの本体の長さ寸法に相関させることができる。第1および第2の部分の内径は、可変部材の位置が調節されたときに、一定寸法として維持することができる。様々な実施例では、ポリマー材料は、磁性粒子を含むことができる。いくつかの実施例では、ツーリング配置は、ロータアセンブリの本体の磁極を配向するように構成されるコイルを含む。様々な実施例では、ツーリング配置は、本体に凹部を形成するために利用されるポケット形成インサートを含むことができる。凹部は、ポケット形成インサートの取り外し後に、各々が磁性部分を受容し得る。
【0009】
本開示の第4の態様によれば、ロータアセンブリを製造するための方法は、シャフトを選択するステップと、選択されたシャフトの長さに基づいて、ツーリング配置の形成キャビティの容積を変化させるように可変部材の位置を調節するステップと、選択されたシャフトを形成キャビティ内に位置決めするステップと、選択されたシャフトを形成キャビティ内に位置決めするステップの後に、ポリマー材料を形成キャビティに注入するステップであって、ポリマー材料が、ロータ本体を少なくとも部分的に画定し、ロータ本体および選択されたシャフトが、磁気感受性ロータ本体を画定する、注入するステップと、磁気感受性ロータ本体を磁化させて、磁気感受性ロータ本体の磁極を配向するステップと、を含む。
【0010】
第4の態様の様々な実施例によれば、ポリマー材料は、磁性粒子を含むことができる。いくつかの実施例では、磁気感受性ロータ本体を磁化させるステップは、磁気感受性ロータ本体がツーリング配置の形成キャビティ内にある間に実行される。様々な実施例では、ツーリング配置は、磁気感受性ロータ本体を磁化させるステップにおいて採用されるコイルを含む。本方法はまた、ポケット形成インサートを形成キャビティ内に位置決めするステップと、ロータアセンブリの本体に凹部を形成するステップと、を含むこともできる。いくつかの実施例では、磁気感受性ロータ本体を磁化させるステップは、磁性部分を、ポケット形成インサートによって形成された凹部に挿入することを含む。様々な実施例では、磁気感受性ロータ本体を磁化させるステップは、磁気感受性ロータ本体が、磁気感受性ロータ本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備えるように実行される。
【0011】
本開示のこれらのおよび他の態様、目的、および特徴は、以下の明細書、特許請求の範囲、および添付図面を研究すれば、当業者によって理解および認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】本開示のロータアセンブリ(a)~(i)の様々な例示的な態様の正面斜視図である。
【
図2】
図1のロータアセンブリの様々な例示的な態様の正面図である。
【
図3A】一実施例による、均質な本体を有するロータアセンブリの正面斜視図である。
【
図3B】
図3Aのロータアセンブリの正面斜視ワイヤフレーム図である。
【
図4A】一実施例による、ロータアセンブリのシャフトの正面斜視図である。
【
図4B】一実施例による、
図4Aと同様の、ロータアセンブリのシャフトの正面斜視図である。
【
図4C】一実施例による、ロータアセンブリのシャフトの正面斜視ワイヤフレーム図である。
【
図5A】一実施例による、ロータアセンブリの本体の上面斜視図である。
【
図5B】一実施例による、ロータアセンブリの本体の上面斜視ワイヤフレーム図である。
【
図6】一実施例による、ロータ本体がセグメント化された本体である、ロータアセンブリの一連の例示的なロータ本体(g)~(i)の上面斜視図である。
【
図7A】一実施例による、セグメント化された本体から磁性部分を取り外した、ロータアセンブリのセグメント化された本体の上面斜視図である。
【
図7B】一実施例による、磁性部分を取り外した、ロータアセンブリのセグメント化された本体の上面図である。
【
図8A】一実施例による、切り離したセグメント化された本体の磁性部分の正面斜視図である。
【
図8B】一実施例による、セグメント化された本体を有する例示的なロータ本体(a)~(c)の磁性部分の上面図である。
【
図9】本開示のロータアセンブリの様々な実施例の外周の周りの磁場(テスラ)と角度変位(度)との関係のプロットである。
【
図10A】一実施例による、ポリマー非磁性ケージを含むロータアセンブリの磁場のプロットである。
【
図10B】一実施例による、結合フェライト磁性ケージを含むロータアセンブリの磁場のプロットである。
【
図11】一実施例による、ロータアセンブリを製造する方法を表すフロー図である。
【
図12】一実施例による、第1の部分、第2の部分、および可変部材を例示する、本開示のツーリング配置の断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本明細書における説明の目的で、「上部」、「下部」、「右」、「左」、「背面」、「前面」、「垂直線」、「水平」という用語、およびそれらの派生語は、
図1および
図2に配向されたとおりに本概念に関連するものとする。しかしながら、反対のことが明示的に指定されている場合を除いて、本概念が様々な代替的な配向を想定し得ることが理解されるべきである。また、添付図面に例示され、以下の明細書で説明される特定のデバイスおよびプロセスは、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の概念の単なる例示的な実施形態であることも理解されるべきである。したがって、本明細書で開示される実施形態に関連する特定の寸法および他の物理的特性は、特許請求の範囲で別途明記されていない限り、限定するものとみなされるべきではない。
【0014】
この例示する実施形態は、主に、ロータステータアセンブリに関連する方法ステップおよび装置構成要素の組み合わせで存在する。したがって、装置構成要素および方法ステップは、該当する場合、本明細書の説明の利益を有する当業者に容易に明らかになる詳細によって本開示を不明瞭にしないように、本開示の実施形態を理解することに関するそれらの特定の詳細のみを示す図面において、従来の符号によって表されている。さらに、説明および図面における同様の数字は、同様の要素を表す。
【0015】
「および/または」という用語は、2つ以上の項目のリストにおいて使用されるとき、列記された項目のうちのいずれか1つを単独で採用することができること、または列記された項目のうちの2つ以上の任意の組み合わせを採用することができることを意味する。例えば、組成物が構成要素A、B、および/またはCを含むものとして説明される場合、該組成物は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AおよびBの組み合わせ、AおよびCの組み合わせ、BおよびCの組み合わせ、またはA、B、およびCの組み合わせを含むことができる。
【0016】
本文書では、第1および第2、頂部および底部などの関係語は、必ずしもそのようなエンティティまたはアクションの間のそのようないかなる実際の関係または順序も必要とすることなく、または暗示することなく、1つのエンティティまたはアクションと別のエンティティまたはアクションとを区別するためにのみ使用される。「備える(comprises)」、「備える(comprising)」、または任意の他の変形形態は、要素のリストを備えるプロセス、方法、物品、または装置が、それらの要素のみを含むのではなく、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に明示的に列記されもせず、固有でもない他の要素を含み得るように、非排他的な包括を網羅することを意図する。「comprises...a」によって始められる要素は、さらなる制約を受けることなく、その要素を備えるプロセス、方法、物品、または装置において、追加の同一要素の存在を排除しない。
【0017】
本明細書で使用されるとき、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、ならびに他の量および特性が正確ではなく、かつ正確である必要はなく、許容誤差、変換係数、四捨五入、測定誤差など、および当業者に知られている他の要因を反映して、必要に応じて、近似のおよび/またはより大きいもしくはより小さくあり得ることを意味する。範囲の値または端点を説明する際に「約」という用語が使用される場合、本開示は、参照される特定の値または端点を含むものと理解されるべきである。明細書の範囲の数値または端点が「約」を記載しているかどうかにかかわらず、範囲の数値または端点は、「約」によって修飾されたもの、および「約」によって修飾されていないもの、の2つの実施形態を含むことを意図する。さらに、範囲の各々の端点は、他の端点に関連すること、および他の端点とは独立すること、のいずれにおいても重要であることが理解されるであろう。
【0018】
本明細書で使用されるとき、「実質的な」、「実質的に」という用語、およびそれらの変形形態は、説明された特徴が、値または説明と等しいまたはほぼ等しいことに注目することを意図する。例えば、「実質的に平面状の」表面は、平面状であるかほぼ平面状である表面を表すことを意図する。さらに、「実質的に」は、2つの値が等しいかほぼ等しいことを表すことを意図する。いくつかの実施形態では、「実質的に」は、互いに約5%以内または互いに約2%以内などの、互いに約10%以内の値を表し得る。
【0019】
本明細書で使用されるとき、「the」、「a」、または「an」という用語は、「少なくとも1つ」を意味し、反対のことが明示的に示されていない限り、「1つのみ」に限定されるべきではない。したがって、例えば「ある構成要素(a component)」に対する参照は、別途文脈が明確に示していない限り、2つ以上のそのような構成要素を有する実施形態が含まれる。
【0020】
本開示は、概して、ロータステータアセンブリに関する。より具体的には、本開示は、ロータステータアセンブリで使用するためのロータ構造に関する。ロータステータアセンブリは、ステータ(図示せず)およびロータアセンブリ30を含む、回転システムである。ステータは、ロータステータアセンブリの動作中に、静止したままである。ステータは、電気エネルギーが伝達される複数の巻線を含む。ロータアセンブリ30は、ステータに対して回転する。ロータアセンブリ30は、複数の磁石(例えば、磁性部分174)、または磁気感受性である複数のセクションを含む。ステータの巻線を通した電気エネルギーの伝達は、当業者によって理解される様式で、磁場を誘導し、これは、磁石または磁気感受性材料セクションがそれらの磁極を、ステータによって提供される磁場と整列させようとする結果として、ロータアセンブリ30の回転を誘導する。ステータの巻線は、系統的な様式で通電されて、ロータアセンブリ30の所望の回転度(例えば、間欠回転または連続回転)を誘導する。
【0021】
図1および
図2を参照すると、様々なロータアセンブリ30が表されている。ロータアセンブリ30は、本体34と、シャフト38と、を含む。シャフト38は、本体34およびシャフト38が互いに対して同心円を形成するように、同軸様式で本体34を通って延在する。様々な実施例では、シャフト38は、本体34の頂面42および/または底面46を越えて延在する。シャフト38は、所与の用途に好適である円筒形、三角形、長方形、および/または任意の他の多角形であり得る。シャフト38が円筒形である実施例では、シャフト38は、1つ以上の表面50を備え得、該表面は、軸受面を提供するように平坦化されるか、突出されるか、または別様に成形され、該軸受面は、シャフト38を、ステータに対するシャフト38の回転によって駆動される構成要素に結合するために利用され得る。表されている実施例では、シャフト38上に平坦化される表面50は、本体34の頂面42を越えて延在するシャフト38の一部分に提供される。本体34の長さ54およびシャフト38の長さ58は、本明細書に開示される概念から逸脱することなく、特定の用途に適するように調節または変更され得る。いくつかの実施例では、本体34の外径および/またはシャフト38の外径は、一定のままであり得、一方で、本体34の長さ54および/またはシャフト38の長さ58は、様々である。
【0022】
シャフト38の外径は、シャフト38がその意図する用途または環境において経験すると予想されるトルク量によって少なくとも部分的に決定付けられ得る。様々な実施例では、ステータの寸法もまた、ロータステータアセンブリに関して意図する用途または使用法に基づいて様々であり得る。本体34およびシャフト38の尺度、寸法、および/または比率は、本明細書に開示される概念から逸脱することなく、互いに対して変化し得る。したがって、ロータアセンブリ30の尺度、寸法、および/または比率は、特定の環境的制約および/または所与の用途の要件を満たすように調節され得る。本開示は、本明細書に開示されるロータアセンブリ30のいかなる特定の用途または使用法にも限定されないが、ロータアセンブリ30は、回転制御、電気モータ、ポンプ、またはロータステータ構成が採用される任意の他の環境において利用され得る。
【0023】
図1および
図2を再度参照すると、ロータアセンブリ30の様々な実施例は、本開示のロータアセンブリ30によって可能な拡張性または可変性のいくつかの態様を示すために、一連の3つのサイズで表されている。上で考察されたように、ロータアセンブリ30の各構成要素の様々な構成要素および要素の尺度、寸法、および/または比率の追加または代替の変形形態は、特定の用途および/または使用法に適するように調節され得る。
図1および
図2の左側((a)~(c))および中央((d)~(f))の一連の3つのロータアセンブリ30は、均質体の実施例として参照され得、ロータアセンブリ30の本体34は、本体34の中心線から一定半径を有する連続した外周を備える。換言すれば、均質体は、本明細書でさらに考察されるように、本体34の隣接した磁気セクションの間にいかなる知覚可能な分離も存在しないように、滑らかな外面をその外周の周りに提示する。均質体の実施例での本体34の隣接した磁気セクションを「セクション」として参照することは、隣接した磁気セクションの物理的な分離または知覚可能な描写を暗示することを意図しない。むしろ、「セクション」という用語は、所与の方向に配向される磁極性を有し、磁極性の所与の方向が、本体34の直接隣接したセクションまたは領域の磁極性の方向とは異なる、本体34の領域を参照することを意図する。したがって、均質体の実施例での本体34の外周全体は、磁気的に活性であり、磁気のセクションまたは領域は、それらのそれぞれの磁場の配向によって画定される。均質体の実施例は、本体34の隣接した磁気セクションの間にいかなる知覚可能な分離も有しないものとして参照されるが、当業者は、本体34の隣接した磁気セクション間のそのような知覚不可能な分離は、隣接した磁気セクションを識別または区別するいかなる方法も存在しないことを暗示することを意図しないことを認識するであろう。むしろ、均質体の実施例を、本体34の隣接した磁気セクションの間にいかなる知覚可能な分離も有しないものとして参照することは、人間の目によって、または均質体の外周に物理的に触れることによって、本体34の外周の表面の観察を参照することを意図する。
【0024】
例えば、円周方向位置の関数として本体34の磁場を測定または別様に試験することによって、磁気セクション、磁気セクションの配向(例えば、磁気セクションの極の配向)、および/または隣接した磁気セクション間の境界を明らかにすることが可能であり得る。
【0025】
図1および
図2の右側((g)~(i))の一連の3つのロータアセンブリ30は、セグメント化された本体の実施例として参照され得、ロータアセンブリ30の本体34は、本明細書でさらに考察されるように、凹部を画定する突起を備え、該凹部は、磁気セクションまたは部分を受容する。セグメント化された本体の実施例の本体34の隣接した磁気セクションは、人間の目によって、および/または本体34の外面に物理的に触れることによって知覚され得る。
【0026】
ここで、
図3Aおよび
図3Bを参照すると、均質体のロータアセンブリ30の実施例が示されている。本体34は、内径62および外径66を画定する。本体34の内径62は、シャフト38の外径70と略一致する。シャフト38の外径70は、シャフト38の長さ58に沿って変化させることができる。したがって、シャフト38は、本明細書でさらに詳細に考察されるように、複数の外径70によって画定され得る。同様に、本体34は、本明細書でさらに詳細に考察されるように、数、寸法、および/または位置において、シャフト38の複数の外径70に対応する複数の内径62を備え得る。
【0027】
図4A~
図5Bを参照すると、シャフト38は、複数の外径70を含むことができる。例えば、シャフト38は、第1の外径74と、第2の外径78と、第3の外径82と、を含むことができる。様々な実施例では、第1の外径74は、シャフト38の複数の外径のうちの最大のものであり得る。シャフト38の第3の外径82は、シャフト38の複数の外径のうちの最小のものであり得る。第2の外径78は、シャフト38の第1の外径74と第3の外径82のサイズとの間である中間値として寸法決めされ得る。第1の外径74、第2の外径78、および/または第3の外径82は、第1の外径74、第2の外径78、および/または第3の外径82のセグメントが第1の外径74、第2の外径78、および/または第3の外径82の他方によって分割され得るように、シャフト38の長さ58に沿った複数の場所に位置決めされ得る。
【0028】
例えば、
図4A~
図4Cに表されるように、シャフト38の上端部86は、第2の外径78を備え得、上端部86に直接隣接する上部中央部分90は、第1の外径74を備える。シャフト38の中間中央部分94は、第3の外径82を備えることができ、中間中央部分94は、上部中央部分90に直接隣接し、上端部86の遠位にある。下部中央部分98は、第1の外径74を備え、中間中央部分94に直接隣接し、上部中央部分90の遠位にあることができる。様々な実施例では、シャフト38は、下部中央部分98を越えて延在する下端部102を含み得、遠位下端部102は、中間中央部分94の遠位にある。上端部86および下端部102は、シャフト38の対向端部である。上端部86および/または下端部102の末端部106は、凹部分110を備え得る。凹部分110は、凹部分110が末端部106に対して凹状であるように、末端部106から内向きに延在する。凹部分110は、ロータステータアセンブリの製造、組み立て、および/または動作中の、シャフト38の保持および/または位置決めを支援し得る。
【0029】
図4A~
図5Bを再度参照すると、シャフト38の中間中央部分94は、1つ以上の表面114を備えることができる。表面114は、中間中央部分94の外周の周りに位置決めされた平坦化領域であり得る。表面114は、シャフト38の上端部86に位置決めされる表面50と同様の目的を果たし得る。表面50は、シャフト38をステータに対するシャフト38の回転によって駆動される構成要素に結合するために利用され得る軸受面を提供する。一方で、表面114は、本体34の内側部分と係合して、シャフト38に対する本体34の回転位置およびその逆も保持するように構成され得る。換言すれば、シャフト38の表面114は、シャフト38が静止したままである間に本体34がシャフト38の周りに回転することを防止する様式で、本体34と係合する。同様に、シャフト38の表面114は、本体34およびシャフト38が互いに対して異なる速度で回転することを防止する様式で、本体34と係合する。したがって、表面114は、
図5A~
図5Bに示すことができ、本明細書でさらに考察されるように、本体34上の対応する構造と係合することによって、本体34とシャフト38との間に回転ロックを提供し得る。したがって、表面50および表面114は、各々が、表面50、114が係合する構成要素に対する回転ロックまたは運動の伝達を提供することができる。
【0030】
例えば、表面50は、ステータに対するロータアセンブリ30の回転によって駆動される構成要素によって回転可能にロックする。同様に、シャフト38の表面114は、本体34およびシャフト38が回転可能にロックされるように、本体34上の対応する構造と係合する。したがって、本体34の磁気特性の結果として、ステータの巻線の系統的な通電によって本体34に付与される回転運動は、本体34とシャフト38との間の回転ロックを経由して、シャフト38の回転運動に変換される。次いで、シャフト38の回転運動は、駆動される構成要素とシャフト38との間に表面50によって提供される回転ロックを経由して、ロータアセンブリ30によって駆動される構成要素の回転運動に変換される。
【0031】
図4A~
図5Bをさらに参照すると、ロータアセンブリ30の本体34は、複数の内径を備えることができる。例えば、本体34は、第1の内径118と、第2の内径122と、を含むことができる。第2の内径122は、第1の内径118よりも小さくすることができる。したがって、第1の内径118と第2の内径122との差は、本体34を本体34およびシャフト38の長さ方向に沿ってシャフト38に対して位置決めする際に支援することができる、フランジ126を提供することができる。本体34の第2の内径122は、本体34をシャフト38に結合するために利用され得る軸受面を提供するために平坦化される表面130を備えることができる。例えば、本体34の表面130は、シャフト38の中間中央部分94の表面114と係合して、シャフト38に対する本体34の回転位置およびその逆も保持することができる。したがって、シャフト38の表面114と本体34の表面130との係合は、本体34およびシャフト38が異なる速度で回転することを防止し、また、ステータによって開始されたときに、本体34の回転運動をシャフト38の回転運動に伝達することを可能にする。本体34の第1の内径118と第2の内径122との差によって画定されるフランジ126は、上部中央部分90とシャフト38の下部中央部分98との間に位置決めされる。第2の内径122は、シャフト38の第1の外径74よりも小さい。したがって、シャフト38が上部中央部分90および下部中央部分98において第1の外径74を備え、本体34のフランジ126が上部中央部分90と下部中央部分98との間に位置決めされた状態で、本体34は、フランジ126の上面134と上部中央部分90の下面138との間の干渉または係合、ならびにフランジ126の下面142と下部中央部分98の上面146との間の干渉または係合によって提供される物理的障害によって、シャフト38に対して(すなわち、本体34およびシャフト38の長さ方向に沿って)長手方向位置に維持される。
【0032】
図6~
図8Bを参照すると、ロータアセンブリ30のセグメント化された本体の実施例が示されている。シャフト38は、末端部106に表面50および凹部分110を含む。セグメント化された本体の表される実施例では、本体34は、コア部分150を含む。複数の第1の突起154は、コア部分150から半径方向外向きに延在して、隣接した突起154の間に凹部158を画定する。様々な実施例では、複数の第2の突起162が、コア部分150から半径方向外向きに延在しており、第1の突起154および第2の突起162がコア部分150の外周の周りを交互するように、第2の突起162のうちの1つが、各隣接した第1の突起154の間に位置決めされる。様々な実施例では、第2の突起162は、第1の突起154よりも小さい程度で、コア部分150から半径方向外向きに延在し得る。第1の突起154は、ポスト166と、ヘッド170と、を含む。第2の突起162は、略放物線の形状であり得る。いくつかの実施例では、第2の突起162は、本体34の長さ54の全体に沿ってコア部分150から延在し得る。様々な実施例では、第2の突起162は、コア部分150の一方の端部において位置決めされ得、それによって、本体34の長さ54と平行である方向(例えば、上向き)に磁性部分174を保持し得る。
【0033】
図6~
図8Bを再度参照すると、第1の突起154の各々のヘッド170は、ヘッド170が断面方向のポスト166の幅よりも広い幅を備えるように、対応するポスト166の中心線から半径方向外向きに延在する。したがって、ポスト166およびヘッド170は、凹部158の一部分をヘッド170の内面と本体34のコア部分150の外面との間に形成することによって、磁性部分174を径方向に維持するのを支援することができる。磁性部分174は、本体34に提供される凹部158の各々に挿入することができる。磁性部分174は、コア部分150、第1の突起154、および第2の突起162によって画定された凹部158に対応する形状を備える。磁性部分174は、略弓形の形状であり、しばしば、コア部分150の輪郭部および/または本体34の第2の突起162と一致する。磁性部分174の外側端178は、凹部158の両側上のポスト160および第1の突起154のヘッド170と係合させるようにテーパ付きである。第2の突起162が本体34の長さ54の全体に沿って延在する実施例では、磁性部分174は、第2の突起162と一致するノッチ182を含むことができる。
【0034】
ここで、
図9を参照すると、ロータアセンブリ30の様々な実施例が、ロータアセンブリ30の外周の周りの、磁場(テスラ)と半径方向変位(度)との関係のプロットで示されている。ロータアセンブリ30の本体34は、均質体の実施例およびセグメント化された本体の実施例の両方において射出成形することができる。セグメント化された本体の実施例では、コア部分150、第1の突起154、および第2の突起162は、射出成形され得、一方で、磁性部分174は、別々に形成されて、組み立て中に凹部158に挿入される。シャフト38もまた射出成形され得、さらには、他の金属形成プロセスから形成され得る。
【0035】
図9では、実施例1(実施例1、太い実線)および実施例2(実施例2、実線)は、磁性部分174を保持する非磁性ポリマー(例えば、フェライトなし)から作製されたロータアセンブリ30の本体34を表す。実施例1の本体34を、約1mmのポリマー厚さで作製した。実施例2の本体34を、約2mmのポリマー厚さで作製した。
図9で分かるように、ポリマー内に提供されるフェライトなどの磁性材料の不在下でのポリマーの厚さを増加させることで、本体34の外周の周りの半径方向変位の関数として、ロータアセンブリ30の磁場の変化を減少させた。
【0036】
図9では、実施例3(実施例3、破線)および実施例4(実施例4、点線)は、射出成形可能な結合フェライトなどの磁性材料で作製された本体34を表す。実施例3の本体34を、1mmの磁性材料厚さで作製した。実施例4の本体34を、2mmの磁性材料厚さで作製した。
図9で分かるように、実施例1および2と同様に、磁性材料の厚さを増加させることで、本体34の外周の周りの半径方向変位の関数として、本体34の磁場の変化を減少させた。しかしながら、結合フェライトを使用した、実施例3および4の本体34内の磁性材料の存在は、本体34の周りの円周方向位置の関数として、磁場の形状の強化をもたらした。ポリマーの厚さを同様に増加させることは、同様に、本体34の周りの円周方向位置の関数として、磁場の形状を強化した。本体34の周りの円周方向位置の関数としての磁場の強化は、実施例1が最も起伏が多く、実施例4が最も起伏が少ない、実施例1~4と関連付けられた線の略蛇行形状の減少した起伏によって立証される。
【0037】
図9において、実施例1および3を比較すると、これらの実施例の違いは、実施例1では、磁性部分174以外に磁性材料が存在しないのに対して、実施例3では、磁性部分174に加えて結合フェライトが存在することである。実施例3における結合フェライトの存在は、実施例1および2と比較したときにポリマーの厚さを増加させること、または実施例3および4と比較したときに磁性材料の厚さを増加させることと同様に、本体34の周りの円周方向位置の関数として、磁場の形状を強化した。実施例3のプロットの強化形状は、実施例1と比較すると、本体34の周りの円周方向位置の関数として、より安定した磁場を示す。追加的に、ゼロ度(0°)から45度(45°)(すなわち、ΔBrad)までの磁場の変化は、実施例3の場合よりも実施例1の場合の方が大きい。増加したΔBradは、ステータによるロータアセンブリ30の回転中に、より大きいトルク量をシャフト38に提供する際に有益であり得る。
【0038】
実施例2および4を比較すると、同様の相関が観察される。実施例2と4との違いは、実施例2では、磁性部分174以外に磁性材料が存在しないのに対して、実施例4では、磁性部分に加えて結合フェライトが存在することである。実施例4における結合フェライトの存在は、実施例1および2と比較したときにポリマーの厚さを増加させること、または実施例3および4と比較したときに磁性材料の厚さを増加させることと同様に、本体34の周りの円周方向位置の関数としての磁場の形状を強化した。実施例4のプロットの強化形状は、実施例2と比較すると、本体34の周りの円周方向位置の関数として、より安定した磁場を示す。追加的に、ゼロ度(0°)から45度(45°)(すなわち、ΔBrad)までの磁場の変化は、実施例2の場合よりも実施例4の場合の方が大きい。増加したΔBradは、ステータによるロータアセンブリ30の回転中に、より大きいトルク量をシャフト38に提供する際に有益であり得る。
【0039】
図10Aおよび
図10Bを参照すると、非磁性ポリマーから作製された本体34(
図10A)および磁性材料を含むポリマーから作製された本体34(
図10B)の実施例の磁場のプロットが示されている。結合フェライトなどの、本体34のポリマー内の磁性材料の存在は、本体34から半径方向外向きにステータに向かって磁場を集束させた。磁場プロットは、本体34のセグメント化された本体の実施例の1つによって表される。しかしながら、同様の集束効果が、本体34の均質体の実施例について観察された。本体34、シャフト38、および磁性部分174の1つが表されている。
【0040】
ここで、
図11を参照すると、ロータアセンブリ30を製造する方法190は、単一のツーリング配置を利用するステップ194を含み、単一ツーリング配置は、複数のインサートを備える。複数のインサートは、互いに対して長さが異なる個々のインサートを含むことができる。方法190はまた、シャフト38を成形ツール内に位置決めするステップ198も含む。ステップ202で、シャフト38が本体34内にカプセル化されて、ロータアセンブリ30を形成する。様々な実施例では、ロータアセンブリ30は、磁性粒子を含む。ステップ206で、ロータアセンブリ30の本体34を磁化させることができる。
【0041】
図12を参照すると、ツーリング配置220が、概略的な断面形状で示されている。ツーリング配置220は、第1の部分224と、第2の部分228と、を含む。第1の部分224および第2の部分は、別個の部品であり、また、継ぎ目230がその間に形成されるように合わせられ得る。継ぎ目230は、
図12に表されるように、垂直軸に沿って延在し得る。しかしながら、本開示は、そのように限定されない。第1の部分224および第2の部分228が合わせられると、第1の部分224および第2の部分228によって内径232が画定される。ツーリング配置220はまた、可変部材234も含むことができる。可変部材234は、第1の部分224および第2の部分228に対して移動可能である。例えば、可変部材234は、継ぎ目230と平行である方向に沿って移動可能または調節可能であり得る。第1の部分224、第2の部分228、および可変部材234は、ツーリング配置220の形成キャビティ236を画定する。したがって、第1の部分224および第2の部分228に対する可変部材234の位置の調節は、形成キャビティ236の容積を調節することができる。
【0042】
図12を再度参照すると、可変部材234の位置は、ロータアセンブリ30の本体34の長さ54(
図1を参照されたい)に相関するか、または略関連する。形成キャビティ236は、ロータアセンブリ30の本体34が作製される材料を受容する。様々な実施例では、第1および第2の部分の内径232は、可変部材234の位置が調節されたときに、一定寸法として維持することができる。いくつかの実施例では、ツーリング配置220は、ロータアセンブリ30の本体34の磁極を配向するように構成される1つ以上のコイルを含む。コイルは、導電性である。電流をコイルに提供すると、磁場をツーリング配置220内に誘導することができる。様々な実施例では、ツーリング配置200は、本体34内に凹部158を形成するために利用される、ポケット形成インサートを含むことができる。凹部158は、各々が、ポケット形成インサートを取り外した後に、磁性部分174の1つを受容することができる。ツーリング配置220は、注入ポート238を含むことができる。注入ポート238は、第1の部分224および/または第2の部分228の頂部壁240に位置決めされ得る。追加的または代替的に、注入ポート238は、第1の部分224および/または第2の部分228の側壁242に位置決めされ得る。
【0043】
様々な実施例では、シャフト38は、本体34でオーバーモールドすることができる。本体34は、磁性ポリマー材料のモノリシック体であり得る。シャフト38のオーバーモールド構成では、結合ネオジム鉄ボロン(NdFeB)などの磁性ポリマー粒子のモノリシック体が、射出成形可能なマトリックスまたは圧縮成形可能なマトリックス内に配置される。結果として生じる製品は、磁性ポリマー本体34と結合されるシャフト38である。磁性粒子は、ポリマー材料内に収容される磁性ポリマー粒子および/または磁性粒子であり得ることが想到される。シャフト38および磁性ポリマー本体34を含むロータアセンブリ30の組み立て後、ロータアセンブリ30がペアリングされるステータに好適であるロータアセンブリ30に磁場を与えることができる。いくつかの実施例では、ロータアセンブリ30を組み立てる成形プロセスが完了した後に磁場をロータアセンブリ30に与えることは非実用的であり得、また、不可能であり得る。例えば、本体34の磁性ポリマー材料が、射出成形可能なまたは圧縮成形可能なポリマーマトリックス内のフェライトセラミック微粒子である場合、結果として生じるロータアセンブリ30は、成形後に与えられる定義された磁性極性配置を有することができない。そのような実施例では、成形プロセスに利用される成形ツールに一体化されるコイルは、画定された磁性極性配置が成形プロセス中に与えられるように、成形プロセス中に通電される。
【0044】
本開示の利益は、ロータアセンブリ30の複数の変形形態を作製するおよび/または組み立てるために、単一のツーリング配置を使用することにある。利用される単一のツーリング配置は、結合ネオジム鉄ボロンまたは鉄セラミックのいずれかをポリマーマトリックス内に含むロータアセンブリ30を作製するために使用することができる。単一ツーリング配置は、ツーリングコストを減少させながらロータアセンブリ30のファミリを製造するために、長さを調節することができる。
【0045】
焼結ネオジムは、ポリマーマトリックス内のネオジム鉄ボロンまたはポリマーマトリックス内の鉄セラミックの射出成形可能なまたは圧縮成形可能な結合構成のどちらかよりも大幅に強い磁気引力を有する。射出成形可能な保持構造(例えば、本体)を単一ツーリング配置内に提供し、それによって、ツーリング/製造プロセス中に、結果として生じるロータアセンブリ30の磁性強度を変化させることに関して製造することができる、ロータアセンブリ30の構成を増加させることが有益であり得る。
【0046】
本開示の様々な実施例では、単一ツーリング配置は、ポケット形成インサートを含むことができ、これは、シャフト38のオーバーモールドに続いて、焼結ネオジム磁石を受容するように設計されるポケット(例えば、凹部158)を本体34内に作成するように構成される。ポケット形成インサートによって作成されたポケットは、シャフト38と平行である方向に挿入される焼結磁石を保持する。焼結磁石は、隣接した磁石が、本体34に組み立てられたときに、対向する極性配置を有するように配置される。ロータアセンブリ30は、組み立てられた時点で、ステータの電磁石(例えば、複数の巻線)と磁気連通して配置される。
【0047】
本開示のいくつかの実施例では、ポケット形成インサートによって作成されたポケットは、製造プロセス中に磁化され得る。例えば、ポケットは、成形プロセス中に磁化され得る。そのような一実施例では、本体34は、鉄セラミックを含むポリマー材料で成形され得る。したがって、焼結磁石に加えて磁化された本体34が、組み立てられたロータアセンブリ30内に存在する状態で、本体34は、焼結磁石をそれらの所望の位置に保持するとともに、ロータアセンブリ30の磁性性能も強化する。
【0048】
本明細書で考察される様々な実施例および変形形態では、ロータアセンブリ30のファミリは、単一のツーリング配置を利用することによって作成することができる。ロータアセンブリ30のファミリは、様々な磁気特性、様々な長さ、および/または様々な他の寸法で製造することができる。単一ツーリング配置を利用することによって、ツーリングインサートの数および生産後の修正作業を減らすことができる。単一ツーリング配置は、ツーリング配置内のフェライトセラミック結合ロータアセンブリを磁化させるために利用することができ、本体34を磁化することなくツーリング配置内にネオジム鉄ボロン結合ロータアセンブリを製造するために利用することができ、または焼結磁気セクション(例えば、磁性部分174)を受容するフェライトセラミック結合保持構造(例えば、本体34)を磁化させるために利用することができる。磁化されたフェライトセラミック結合保持構造は、ロータアセンブリ30内の焼結ネオジム磁石の全体的な性能を高めるための追加的な役割を果たす。
【0049】
本明細書で開示されるような永久磁気ロータは、様々な永久磁石機械および/または器具において使用される。本開示は、コスト、サイズ、および/または性能のトレードオフに従って変化させることができるロータアセンブリ30のファミリを達成するために、磁性部分174などのインサートを含み得る、共通のコアツールから生成することができる磁性ロータアセンブリ30のためのモジュラ設計を提供する。様々な実施例では、ロータアセンブリ30は、共通の直径を維持することができ、その場合、ロータアセンブリ30は、所望の長さおよび/または磁場と一致するように本体34、シャフト38、および/または磁性部分174を変化させることによって、様々な長さに製造することおよび/または組み立てることができる。
【0050】
結合フェライト磁石は、しばしば、ポリマーマトリックス内に結合された磁鉄セラミック粒子と称され、典型的には、射出成形可能材料または圧縮成形可能材料として生成される。フェライト結合磁石は、ロータアセンブリ30を組み立てるために使用されるツール内で磁化され、したがって、コア内に一体化磁気コイルを有するツールが想到され、それによって、フェライト材料を射出成形および磁化し、一方で、ツールにおいて、ロータアセンブリ30に固有の磁極配置を与えることができる。フェライト磁石は、結合ネオジムおよび焼結ネオジムと比較すると、低いコストの磁石材料であり、低いフラックス密度を有する。
【0051】
結合ネオジム鉄ボロン(NdFeB)磁石は、しばしば、射出成形可能な材料として生成されたポリマーマトリックスに結合された磁性ネオジム鉄ボロン粒子と称される。ネオジム鉄ボロン結合磁石は、成形中にツール内で磁化する必要はなく、ロータアセンブリ30に与えられる相当な磁場を伴うことなく放出することができる。放出されると、ロータアセンブリ30は、成形後に磁化させて、ロータアセンブリ30がペアリングされるステータの電磁極に対応する固有の磁極配置をロータアセンブリ30に与えることができる。ツールは、ツーリングおよび一体化された磁化コイルが結合フェライトバージョンに共通であるので、ツール内のロータアセンブリ30を磁化する能力を有するが、それは、磁石がツール内で磁化されるかどうかについて、用途、ロジスティックス、およびコストなどの考慮されている様々な因子に依存する。ネオジム鉄ボロン磁石は、結合フェライト磁石よりもコストが高く、かつ焼結ネオジム磁石よりもコストが低い。ネオジム鉄ボロン磁石は、結合フェライトよりも高い磁束密度を有するが、焼結ネオジム磁石よりも低い磁束密度を有する。
【0052】
本体34の均質体の実施例によって、磁気セクションまたは領域のためのいくつかの構成が可能である。例えば、磁気セクションの数は、2つよりも多く、3つよりも多く、4つよりも多く、5つよりも多く、6つよりも多く、などとすることができる。追加的または代替的に、磁気セクションは、より広く、より狭くされ得るか、または一方の端部からもう一方までテーパ状であり得る。いくつかの実施例では、本体34内の磁気セクションは、本体34の周りの円周方向位置の関数として変化し得る。様々な実施例では、磁気セクションの極性は、本体34の長さ54に沿った位置の関数として変化し得る。例えば、本体34の所与の長手方向の断面に沿った極性は、長さ54が横断するときに、本体34の極性が変曲点に到達するように、または極性の指向性が変化するようにオフセットされ得る。
【0053】
ツーリング内の磁性部分174などの追加のインサートに関して、凹部158は、焼結ネオジム鉄ボロン磁石セグメントであり得る磁性部分174を保持するように成形することができる。セグメント化された本体の表される実施例は、磁性部分174のうちの1つを各々が受容する4つの凹部158を示しているが、当業者は、本明細書に開示される概念から逸脱することなく、より多いまたはより少ない凹部158および対応する磁性部分174が利用され得ることを認識するであろう。セグメント化された本体の実施例では、ロータアセンブリ30の製造に利用されるポリマーは、結合フェライトまたは結合ネオジム射出成形化合物である必要はなく、単に、充填済みまたは未充填の、標準等級ポリマーとすることができる。ツーリングに一体化された磁化コイルは、標準ポリマー化合物の成形中に通電されない。標準ポリマーは、いかなる磁気特性も有さず、利用可能な磁束は、磁性部分174などの磁石セグメントの磁束、および関連するステータの電磁コアに対するそれらの近接度に限定される。焼結セグメントであり得る磁性部分174から半径方向内向きには、いかなる磁束経路も存在しない。焼結ネオジムは、結合フェライトまたは結合ネオジムと比較すると、最も高い磁束密度を有する。しかしながら、焼結ネオジムはまた、結合フェライトおよび結合ネオジムと比較すると、最も高価である。射出成形可能な結合フェライトは、ポリマーの代わりに使用することができ、また、最適化された磁束経路を提供し得る。この場合、フェライト含浸本体34は、結合フェライト射出成形可能材料から成形され、ツール内の磁化コイルで磁化されて、所望の磁場を与える。磁性部分174などの焼結磁石セグメントが、成形後に、結合フェライト本体34の中へ配置されると、結合フェライト本体34は、結合フェライト本体34がロータアセンブリ30の磁場の強さを高めるので、ポリマーのみの本体34内の焼結セグメントに対して、磁気性能の向上を提供する。
【0054】
当業者には、および本明細書に開示される概念を作製または使用する人には、本開示の修正が浮かぶであろう。したがって、図面に示され、上で説明される実施形態は、単に例示の目的であり、本開示の範囲を限定することを意図しないことが理解される。
【0055】
説明される概念および他の構成要素の構造が、任意の特定の材料に限定されないことが、当業者によって理解されるであろう。本明細書に開示される概念の他の例示的な実施形態は、本明細書で別様に説明されていない限り、様々な材料から形成され得る。
【0056】
本開示の目的で、(結合する(couple)、結合している(coupling)、結合された(coupled)、などのすべての形態の)「結合された(coupled)」という用語は、概して、2つの(電気的または機械的)構成要素を、直接的または間接的に互いに接合することを意味する。そのような接合は、本質的に静止的または本質的に移動可能であり得る。そのような接合は、2つの(電気的または機械的)構成要素によって、および互いにまたは2つの構成要素で単一の一体物として一体的に形成される任意の追加の中間部材によって達成され得る。そのような接合は、別途指示がない限り、本質的に取り外し可能または解放可能であり得る。
【0057】
また、例示的な実施形態に示されるような本開示の要素の構造および配置は、単なる例示であることに留意することも重要である。本革新のいくつかの実施形態だけを本開示において詳細に説明してきたが、本開示を検討する当業者は、記載される主題の新規な教示および利点から物質的に逸脱することなく、(例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状、および比率、パラメータの値、装着構成、材料の使用、色、配向、など)数多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されるように示される要素が複数の部品で構築され得るか、または複数の部品として示される要素が一体的に形成され得、インターフェースの動作が逆にされ得るか、または別様に変更され得、システムの構造および/または部材またはコネクタまたは他の要素の長さまたは幅が変更され得、また、要素の間に提供される調整位置の性質または数が変更され得る。システムの要素および/またはアセンブリは、様々な色、テクスチャ、および組み合わせのいずれかにおいて十分な強度または耐久性を提供する、様々な材料のいずれかから構築され得ることに留意されるべきである。したがって、すべてのそのような修正は、本革新の範囲に含まれることを意図する。本革新の趣旨から逸脱することなく、他の置換、修正、変化、および省略が、所望の設計、動作状態、および配置、ならびに他の例示的な実施形態に行われ得る。
【0058】
任意の説明されるプロセス、または説明されるプロセス内のステップは、他の開示されるプロセスまたはステップと組み合わせられて、本開示の範囲内の構造を形成することが理解されるであろう。本明細書に開示される例示的な構造およびプロセスは、例示を目的とするものであり、限定するものと解釈されるべきではない。
【0059】
また、本開示の概念から逸脱することなく、上述した構造および方法に変更および修正が行われ得ることも理解されるべきであり、さらに、これらの特許請求の範囲がそれらの言語によって別途明示的に述べていない限り、そのような概念は、以下の特許請求の範囲によって網羅されることを意図することが理解されるべきである。
【手続補正書】
【提出日】2022-09-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータとともに使用するためのロータアセンブリであって、前記ロータアセンブリが、
少なくとも1つの外径を画定するシャフトと、
少なくとも1つの内径を画定する本体であって、前記シャフトが、前記本体の前記少なくとも1つの内径内で受容され、前記本体が、前記本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備え、前記本体が、ポリマー材料で作製され、前記ポリマー材料が、磁性粒子を含み、前記本体の外面が、前記本体の隣接した磁性セクション間の境界線が人間の目には知覚不可能であるように連続的である、本体と、を備える、ロータアセンブリ。
【請求項2】
前記本体が、前記シャフトにオーバーモールドされる、請求項1に記載のロータアセンブリ。
【請求項3】
前記本体は、前記本体が前記シャフトをカプセル化するように、モノリシック形態で生成される、請求項1に記載のロータアセンブリ。
【請求項4】
前記磁性粒子が、結合ネオジム鉄ボロンを含む、請求項1に記載のロータアセンブリ。
【請求項5】
前記磁性粒子が、磁性ポリマー粒子である、請求項1に記載のロータアセンブリ。
【請求項6】
前記磁性粒子が、磁極を前記本体に与えるために利用される、請求項1~5のいずれか一項に記載のロータアセンブリ。
【請求項7】
ステータとともに使用するためのロータアセンブリであって、前記ロータアセンブリが、
少なくとも1つの外径を画定するシャフトと、
本体であって、前記本体が、
前記本体によって画定される少なくとも1つの内径であって、前記シャフトが、前記本体の前記少なくとも1つの内径内で受容される、少なくとも1つの内径と、
前記本体が作製される、ポリマー材料であって、磁性粒子を含む、ポリマー材料と、
複数の第1の突起と、
前記複数の第1の突起の隣接したものの間に位置決めされた、複数の第2の突起であって、前記第1および第2の突起が、それらの間に凹部を画定する、複数の第2の突起と、を備える、本体と、を備える、ロータアセンブリ。
【請求項8】
前記本体が、
複数の磁性部分をさらに備え、前記凹部の各々が、前記複数の磁性部分のうちの1つを受容する、請求項7に記載のロータアセンブリ。
【請求項9】
前記本体が、前記本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備える、請求項7または8に記載のロータアセンブリ。
【請求項10】
前記複数の磁性部分が、焼結ネオジム磁石である、請求項9に記載のロータアセンブリ。
【請求項11】
ツーリング配置であって、
第1の部分と、
第2の部分であって、前記第1および第2の部分が、内径を画定する、第2の部分と、
可変部材であって、前記第1の部分、前記第2の部分、および前記可変部材が、形成キャビティを画定し、前記可変部材は、前記形成キャビティの容積が調節可能であるように、前記第1の部分および前記第2の部分に対して移動可能であり、前記形成キャビティが、磁性材料を受容するように構成されている、可変部材と、を備える、ツーリング配置。
【請求項12】
前記形成キャビティが、ポリマー材料を受容し、前記ポリマー材料が、ロータアセンブリの本体の少なくとも一部分を画定する、請求項11に記載のツーリング配置。
【請求項13】
前記形成キャビティの前記容積が、前記第1および第2の部分に対する前記可変部材の位置を変化させることによって調節される、請求項11に記載のツーリング配置。
【請求項14】
前記可変部材の位置が、前記ロータアセンブリの前記本体の長さ寸法に相関する、請求項12に記載のツーリング配置。
【請求項15】
前記第1および第2の部分の前記内径が、前記可変部材の前記位置が調節されたときに、一定寸法として維持される、請求項11に記載のツーリング配置。
【請求項16】
前記ポリマー材料が、磁性粒子を含む、請求項12に記載のツーリング配置。
【請求項17】
前記ロータアセンブリの前記本体の磁極を配向するように構成されているコイルをさらに備える、請求項12に記載のツーリング配置。
【請求項18】
前記本体に凹部を形成するために利用されるポケット形成インサートをさらに備える、請求項12~17のいずれか一項に記載のツーリング配置。
【請求項19】
前記凹部は、前記ポケット形成インサートの取り外し後に、各々が磁性部分を受容する、請求項18に記載のツーリング配置。
【請求項20】
ロータアセンブリを製造するための方法であって、前記方法が、
シャフトを選択するステップと、
前記選択されたシャフトの長さに基づいて、ツーリング配置の形成キャビティの容積を変化させるように可変部材の位置を調節するステップと、
前記選択されたシャフトを前記形成キャビティ内に位置決めするステップと、
前記選択されたシャフトを前記形成キャビティ内に位置決めする前記ステップの後に、ポリマー材料を前記形成キャビティに注入するステップであって、前記ポリマー材料が、ロータ本体を少なくとも部分的に画定し、前記ロータ本体および前記選択されたシャフトが、磁気感受性ロータ本体を画定する、注入するステップと、
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させて、前記磁気感受性ロータ本体の磁極を配向するステップと、を含む、方法。
【請求項21】
前記ポリマー材料が、磁性粒子を含む、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップは、前記磁気感受性ロータ本体が前記ツーリング配置の前記形成キャビティ内にある間に実行される、請求項20に記載の方法。
【請求項23】
前記ツーリング配置が、前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップにおいて採用されるコイルを備える、請求項20に記載の方法。
【請求項24】
ポケット形成インサートを前記形成キャビティ内に位置決めすることと、
前記ロータアセンブリの前記ロータ本体に凹部を形成することと、をさらに含む、請求項20に記載の方法。
【請求項25】
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップが、磁性部分を、前記ポケット形成インサートによって形成された前記凹部に挿入することを含む、請求項24に記載の方法。
【請求項26】
前記磁気感受性ロータ本体を磁化させる前記ステップは、前記磁気感受性ロータ本体が、前記磁気感受性ロータ本体の外周の周りの周方向位置の関数として、交互極性配置を伴う磁場を備えるように実行される、請求項20~25のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】