(57)【要約】【課題】回転バランス修正の作業性を改善できるモータロータ及びその回転バランス修正方法を提供する。【解決手段】モータ軸３０と、モータ軸３０を軸周りに囲む永久磁石３１と、モータ軸３０を軸周りに囲むとともに永久磁石３１を軸方向両側から挟む１対のエンドリング３２，３２と、永久磁石３１及び一対のエンドリング３２，３２を軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブ３３と、からなるモータロータ２２において、アウタースリーブ３３の一端部又は両端部が、エンドリング３２の端面よりも軸方向に突出している。この突出した部分の一部を削ることにより回転バランス修正を行なう。【選択図】図２
2007336737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、前記モータ軸を軸周りに囲むとともに前記永久磁石を軸方向両側から挟む１対のエンドリングと、前記永久磁石及び前記一対のエンドリングを軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータにおいて、
前記アウタースリーブの一端部又は両端部が、前記エンドリングの端面よりも軸方向に突出している、ことを特徴とするモータロータ。
【請求項２】
モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、該永久磁石及を軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータにおいて、
前記アウタースリーブの一端部又は両端部が、前記永久磁石の端面よりも軸方向に突出している、ことを特徴とするモータロータ。
【請求項３】
モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、前記モータ軸を軸周りに囲むとともに前記永久磁石を軸方向両側から挟む１対のエンドリングと、前記永久磁石及び前記一対のエンドリングを軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータの回転バランス修正方法であって、
前記アウタースリーブを、その一端部又は両端部が前記エンドリングの端面よりも軸方向に突出する構成とし、前記アウタースリーブの一端部又は両端部の一部を削ることにより回転バランス修正を行なう、ことを特徴とするモータロータの回転バランス修正方法。
【請求項４】
モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、該永久磁石及を軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータの回転バランス修正方法であって、
前記アウタースリーブを、その一端部又は両端部が前記永久磁石の端面よりも軸方向に突出する構成とし、前記アウタースリーブの一端部又は両端部の一部を削ることにより回転バランス修正を行なう、ことを特徴とするモータロータの回転バランス修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転バランス修正を作業性良く行ない得るモータロータ及びその回転バランス修正方法に関し、特に電動過給機に搭載される電動機に好適なモータロータ及びその回転バランス修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の向上のために、内燃機関の排気ガスで駆動し吸気を圧縮して過給する過給機（「ターボチャージャ」とも称される。）が広く用いられている。また、過給機の回転軸と同軸上に電動機を組み込み、コンプレッサの回転駆動を加速補助することにより、加速応答性等を改善した過給機も用いられている。このような電動機による電動アシスト機能をもつ過給機を電動過給機という。
【０００３】
この種の電動過給機の構成について簡単に説明すると、回転軸の両端にタービンインペラとコンプレッサインペラが連結されてなる過給機ロータが、ハウジング内に回転自在に支持されている。ハウジングには電動機が内蔵されている。回転軸の同軸上に電動機の回転子（モータロータ）が固定され、ハウジングの内部であって回転子の周囲に電動機の固定子（モータステータ）が配置されている。内燃機関からの排気ガスがタービンインペラに供給されると、タービンインペラが回転駆動され、タービンインペラに連結されたコンプレッサインペラが回転駆動されることにより、吸気を圧縮して内燃機関に供給する。またこのとき、電動機によってコンプレッサインペラの回転駆動が補助される。
【０００４】
このような電動過給機のモータロータが、下記特許文献１に開示されている。図４は、特許文献１に開示された従来のモータロータを示す断面図である。このモータロータは、過給機のタービン軸５０に挿着されたインナースリーブ５１と、インナースリーブ５１を軸周りに囲む永久磁石５２と、永久磁石５２を軸周りに囲む中空円筒形のアウタースリーブ５３とからなる。アウタースリーブ５３は、ロータの最高回転数において大きな遠心力が作用する状況でも、永久磁石５２を十分に保持できるよう焼き嵌めされている。
【０００５】
電動過給機の製造工程においては、モータロータの組み立て後、回転バランス試験を実施して回転バランスを修正することが行なわれる。図４に示した従来のモータロータの場合、永久磁石５２の端面の一部（図の符号Ａで示す部分）を削ってバランス修正を行なっていた。しかし、永久磁石５２を削ると、永久磁石の磁力が変化する。回転バランス修正量には個体差があるため、削られる量によって、永久磁石の磁力が製品ごとにまちまちになる。また、永久磁石５２を削ることによってクラックが入ったり、応力的に不均一になったりするため、強度が低下してしまう。
【０００６】
このような問題に対処するため、図５に示すような従来の別のモータロータが提案されている。このモータロータは、タービン軸５０に挿着されたインナースリーブ５１と、インナースリーブ５１を軸周りに囲む永久磁石５２と、永久磁石５２を軸方向両側から挟む１対のエンドリング５４，５４と、永久磁石５２及び１対のエンドリング５４，５４を軸周りに囲む中空円筒形のアウタースリーブ５３とからなる。アウタースリーブ５３は永久磁石５２とエンドリング５４，５４に焼き嵌めされている。
図５に示すように、エンドリング５４とアウタースリーブ５３の端面は面一になっている。これは、アウタースリーブ５３がエンドリング５４から突出する部分はエンドリング５４に対する圧縮荷重が作用しないために機能上不要だからである
このような構造のモータロータでは、エンドリング５４の一部（図の符号Ｂで示す部分）を削って回転バランス修正を行なう。この場合、永久磁石５２を削らなくて済むので、磁力変化や強度低下が発生するという問題が生じない。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，０８５，５２７号明細書（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、例えば、車両用の電動過給機では、モータロータ自体は比較的小型の部品であり、図５に示したようにインナースリーブ５１がエンドリング５４よりも軸方向に突出しているため、インナースリーブ５１が邪魔になってエンドリング５４を削りづらい。つまり、回転バランス修正の作業性が悪い。
この問題に対し、アウタースリーブ５３の軸方向端部を削る方法が考えられるが、軸方向端部はエンドリング５４に圧縮荷重を作用させる部分であり、ここを削るとエンドリング５４に対する締め付け力が減る。またこの部分を削りすぎると、エンドリング５４がスリップ（空転）するなどの問題が発生する可能性がある。したがって、図５の構成では、アウタースリーブ５３の軸方向端部を削る方法は、得策ではない。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、回転バランス修正の作業性を改善できるモータロータ及びその回転バランス修正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明にかかるモータロータ及びその回転バランス修正方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるモータロータは、モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、前記モータ軸を軸周りに囲むとともに前記永久磁石を軸方向両側から挟む１対のエンドリングと、前記永久磁石及び前記一対のエンドリングを軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータにおいて、前記アウタースリーブの一端部又は両端部が、前記エンドリングの端面よりも軸方向に突出している、ことを特徴とする。
【００１１】
このように、アウタースリーブの一端部又は両端部が、エンドリングの端面よりも軸方向に突出しているので、この突出した部分を削ることにより、回転バランス修正を行なうことができる。この突出した部分は、モータ軸から離れた位置にあるので、アウタースリーブを削る際にモータ軸が邪魔にならない。このため、回転バランス修正の作業性が改善される。
【００１２】
また、本発明にかかるモータロータは、モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、該永久磁石及を軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータにおいて、前記アウタースリーブの一端部又は両端部が、前記永久磁石の端面よりも軸方向に突出している、ことを特徴とする。
【００１３】
このように、アウタースリーブの一端部又は両端部が、永久磁石の端面よりも軸方向に突出しているので、この突出した部分を削ることにより、回転バランス修正を行なうことができる。この突出した部分は、モータ軸から離れた位置にあるので、アウタースリーブを削る際にモータ軸が邪魔にならない。このため、回転バランス修正の作業性が改善される。
【００１４】
また、本発明にかかるモータロータの回転バランス修正方法は、モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、前記モータ軸を軸周りに囲むとともに前記永久磁石を軸方向両側から挟む１対のエンドリングと、前記永久磁石及び前記一対のエンドリングを軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータの回転バランス修正方法であって、前記アウタースリーブを、その一端部又は両端部が前記エンドリングの端面よりも軸方向に突出する構成とし、前記アウタースリーブの一端部又は両端部の一部を削ることにより回転バランス修正を行なう、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかるモータロータの回転バランス修正方法は、モータ軸と、該モータ軸を軸周りに囲む永久磁石と、該永久磁石及を軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブと、からなるモータロータの回転バランス修正方法であって、前記アウタースリーブを、その一端部又は両端部が前記永久磁石の端面よりも軸方向に突出する構成とし、前記アウタースリーブの一端部又は両端部の一部を削ることにより回転バランス修正を行なう、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転バランス修正の作業性を改善できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態にかかるモータロータを有する電動機を備えた電動過給機の全体構成図である。この図において、電動過給機１０は、タービン軸１２、コンプレッサインペラ１４、電動機２１、およびハウジングを備える。ハウジングは、この例では、ベアリングハウジング１６、タービンハウジング１８、及びコンプレッサハウジング２０からなる。
【００１９】
タービン軸１２は、タービンインペラ１１を一端（図で左端）に有する。この例において、タービンインペラ１１はタービン軸１２に一体的に形成されているが、本発明はこれに限定されず、タービンインペラ１１を別に取り付ける構成であってもよい。
【００２０】
コンプレッサインペラ１４は、タービン軸１２の他端（図で右端）に軸端ナット１５により一体で回転するように連結されている。
【００２１】
ベアリングハウジング１６は、タービン軸１２のラジアル荷重を受けるジャーナル軸受１７と、スラスト荷重を受けるスラスト軸受２９を内蔵し、ジャーナル軸受１７及びスラスト軸受２９によりタービン軸１２が回転自在に支持されている。さらに、ベアリングハウジング１６は、ジャーナル軸受１７及びスラスト軸受２９を潤滑するための図示しない潤滑油流路を有している。
【００２２】
タービンハウジング１８は、タービンインペラ１１を回転可能に囲み、かつベアリングハウジング１６に連結されている。このタービンハウジング１８は、内部に外部から排ガスが導入されるスクロール室１８ａと、スクロール室１８ａからタービンインペラ１１まで排ガスを案内する環状に形成された流路１８ｂを有する。
さらに、流路１８ｂには、複数のノズル翼１９が周方向に一定の間隔で配置されている。このノズル翼１９は、可変ノズル翼であり、その間に形成される流路面積を変化できることが好ましいが、本発明はこれに限定されず固定ノズル翼であってもよい。また、流路１８ｂにノズル翼１９の無い形態であってもよい。
【００２３】
コンプレッサハウジング２０は、コンプレッサインペラ１４を回転可能に囲み、かつベアリングハウジング１６に連結されている。このコンプレッサハウジング２０は、内部に圧縮空気が導入されるスクロール室２０ａと、コンプレッサインペラ１４からスクロール室２０ａまで圧縮空気を案内する環状に形成されたディフューザ２０ｂを有する。
【００２４】
電動過給機は、モータロータ２２およびモータステータ２４を有する。モータロータ２２は、電動機の回転子であり、モータステータ２４は、電動機の固定子である。モータロータ２２とモータステータ２４によりブラシレスの交流電動機が構成される。
この交流電動機は、タービン軸１２の高速回転（例えば少なくとも１０〜２０万ｒｐｍ）に対応でき、かつ加速時の回転駆動と減速時の回生運転ができることが好ましい。またこの交流電動機の駆動電圧は、車両に搭載されたバッテリの直流電圧と同一あるいはそれより高いことが好ましい。
【００２５】
上述のように構成された電動過給機では、エンジンからスクロール室１８ａにより排気ガスが導入されると、排気ガスによりタービンインペラ１１が回転駆動される。すると、タービンインペラ１１にタービン軸１２を介して連結されたコンプレッサインペラ１４が回転駆動され、コンプレッサインペラ１４により吸気が圧縮されてエンジンに供給される。またこのとき、電動機２１によってコンプレッサインペラ１４の回転駆動が補助される。
【００２６】
電動過給機１０は、流路形成スリーブ２６とシールプレート２８を備える。流路形成スリーブ２６は、モータステータ２４の外周面及びベアリングハウジング１６の内周面と密着し、ベアリングハウジング１６との間に液密の水冷ジャケット２６ｂを構成する。この水冷ジャケット２６ｂには、図示しない冷却水供給口と冷却水排出口から冷却水が供給され排出される。ベアリングハウジング１６と流路形成スリーブ２６との間には、水冷ジャケット２６ｂの内外を液密にシールするシール部材２５ａ，２５ｂ（例えばＯリング）が介装されている。
【００２７】
シールプレート２８は、ベアリングハウジング１６とコンプレッサハウジング２０の間に流路形成スリーブ２６のフランジ部２６ａと共に軸方向に共締めされる。このシールプレート２８は、コンプレッサハウジング２０とモータステータ２４との間を仕切り、かつ流路形成スリーブ２６のコンプレッサ側に密着している。
【００２８】
図２は、図１に示したモータロータ２２の拡大図である。図２に示すように、本実施形態にかかるモータロータ２２は、モータ軸３０と、モータ軸３０を軸周りに囲む永久磁石３１と、モータ軸３０を軸周りに囲むとともに永久磁石３１を軸方向両側から挟む１対のエンドリング３２，３２と、永久磁石３１及び一対のエンドリング３２，３２を軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブ３３と、からなる。
本実施形態では、モータ軸３０は、タービン軸１２に挿着された中空円筒形のインナースリーブであり、このモータ軸３０の外周に中空円筒形の永久磁石３１とエンドリング３２が弱いしまり嵌めで嵌合している。モータ軸３０は、その軸方向両側から他の部材に挟まれてタービン軸１２と一体になって回転する。
なお、モータ軸３０は、タービン軸１２に同軸状に連結された別の回転軸であってもよく、この場合、中空円筒形でなくてもよい。
【００２９】
アウタースリーブ３３及びエンドリング３２は、非磁性体材料からなる。アウタースリーブ３３は、モータロータ２２の最高回転数において大きな遠心力が作用する状況でも、永久磁石３１及びエンドリング３２が空転しないよう、永久磁石３１及びエンドリング３２に対して十分な圧縮荷重を付与できる程度の強い焼き嵌めにより永久磁石３１及びエンドリング３２に嵌合している。
図２に示すように、アウタースリーブ３３の両端部は、エンドリング３２の端面よりも軸方向に突出している。本実施形態では、アウタースリーブ３３の両端部が、エンドリング３２の端面よりも軸方向に突出しているが、一方の端部のみが軸方向に突出している構成であってもよい。
【００３０】
このように、アウタースリーブ３３の一端部又は両端部が、エンドリング３２の端面よりも軸方向に突出しているので、この突出した部分の一部を削ることにより、回転バランス修正を行なうことができる。モータロータ２２の回転バランス修正は、通常、モータロータ２２の組み立て後、モータロータ２２単品を高速回転させて、バランス修正に必要なデータを測定し、この測定データに基づいてアウタースリーブ３３の端部の一部を削除することにより行なう。ただし、モータロータ２２と他の部品（タービン軸など）を組み合わせた状態で、回転バランス修正を行なう場合もある。
【００３１】
上述した本実施形態によれば、回転バランス修正の際に削るアウタースリーブ３３の端部は、回転軸３０（インナースリーブ）から離れた位置にあるので、アウタースリーブ３３を削る際に回転軸３０が邪魔にならない。このため、回転バランス修正の作業性が改善される。
アウタースリーブ３３の両端部がエンドリング３２の端面よりも突出する長さＬは、回転バランス修正を行なえる程度の修正しろを確保しつつ、慣性モーメントの増加を極力抑えるように必要十分な長さとするのが好ましい。
【００３２】
また、アウタースリーブ３３のうち、エンドリング３２よりも軸方向に突出した部分を削るので、この部分を削ってもエンドリング３２に対する圧縮荷重が減少することがない。したがって、削り過ぎにより高速回転時にエンドリング３２がスリップ（空転）するといった問題は生じない。
【００３３】
また、本実施形態のように、アウタースリーブ３３の両端部がエンドリング３２の端面よりも軸方向に突出する構成とすれば、その両端部において一部を削ることにより回転バランス修正を行なうことができるので、バランス修正の精度が向上する。ただし、モータロータ２２自体の容積が小さく、アウタースリーブ３３の一端部のみを削ることにより十分な回転バランス修正を行なうことができる場合は、一端部のみがエンドリング３２端面よりも軸方向に突出する構成であってもよく、この構成の場合、両端部が突出する場合よりも、エンドリング３２から突出する分の慣性モーメントが減らすことができる。
【００３４】
また、本実施形態では、永久磁石３１は、一対のエンドリング３２により挟まれているので、モータロータ２２の周囲雰囲気に直接曝されない。このため、永久磁石３１を保護し、錆の発生を抑制できる。
【００３５】
図３は、本発明の別の実施形態にかかるモータロータ２２の構成を示す断面図である。このモータロータ２２は、モータ軸３０と、モータ軸３０を軸周りに囲む永久磁石３１と、永久磁石３１及を軸周りに締め付け状態で囲む中空円筒形のアウタースリーブ３３と、からなる。
本実施形態では、モータ軸３０は、タービン軸１２に挿着された中空円筒形のインナースリーブであり、このモータ軸３０の外周に中空円筒形の永久磁石３１が弱いしまり嵌めで嵌合している。モータ軸３０は、その軸方向両側から他の部材に挟まれてタービン軸１２と一体になって回転する。
なお、モータ軸３０は、タービン軸に同軸状に連結された別の回転軸であってもよく、この場合、中空円筒形でなくてもよい。
【００３６】
アウタースリーブ３３は、モータロータ２２の最高回転数において大きな遠心力が作用する状況でも、永久磁石３１が空転しないよう、永久磁石３１に対して十分な圧縮荷重を付与できる程度の強い焼き嵌めにより永久磁石３１及びエンドリング３２に嵌合している。
図３に示すように、アウタースリーブ３３の両端部は、永久磁石３１の端面よりも軸方向に突出している。本実施形態では、アウタースリーブ３３の両端部が、永久磁石３１の端面よりも軸方向に突出しているが、一方の端部のみが軸方向に突出している構成であってもよい。
【００３７】
このように、アウタースリーブ３３の一端部又は両端部が、永久磁石３１の端面よりも軸方向に突出しているので、この突出した部分の一部を削ることにより、回転バランス修正を行なうことができる。この突出した部分は、モータ軸３０（インナースリーブ）から離れた位置にあるので、アウタースリーブ３３を削る際にモータ軸３０が邪魔にならない。このため、回転バランス修正の作業性が改善される。
アウタースリーブ３３の両端部が永久磁石３１の端面よりも突出する長さは、回転バランス修正を行なえる程度の修正しろを確保しつつ、慣性モーメントの増加を極力抑えるように必要十分な長さとするのが好ましい。
【００３８】
また、本実施形態では、図２に示したエンドリング３２を有していないが、回転バランス修正の際にはアウタースリーブ３３を削るので、永久磁石３１を削らなくて済む。したがって、磁力変化や強度低下が発生するという問題が生じない。
【００３９】
また、本実施形態のように、アウタースリーブ３３の両端部が永久磁石３１の端面よりも軸方向に突出する構成とすれば、その両端部において一部を削ることにより回転バランス修正を行なうことができるので、バランス修正の精度が向上する。ただし、モータロータ２２自体の容積が小さく、アウタースリーブ３３の一端部のみを削ることにより十分な回転バランス修正を行なうことができる場合は、一端部のみが永久磁石３１の端面よりも軸方向に突出する構成であってもよく、この構成の場合、両端部が突出する場合よりも、永久磁石３１から突出する分の慣性モーメントが減らすことができる。
【００４０】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。上述した実施形態では、本発明を電動過給機の電動機のモータロータに適用した例を説明したが、これに限られず、他の機器に用いられる電動機のモータロータにも同様に適用することができる。
本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態にかかるモータロータを有する電動機を備えた電動過給機の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるモータロータの構成を示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態にかかるモータロータの構成を示す図である。
【図４】従来のモータロータの構成を示す図である。
【図５】従来の別のモータロータの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  電動過給機
２１  電動機
２２  モータロータ
３０  モータ軸（インナースリーブ）
３１  永久磁石
３２  エンドリング
３３  アウタースリーブ
【図１】
2007336737.tif 000003
【図２】
2007336737.tif 000004
【図３】
2007336737.tif 000005
【図４】
2007336737.tif 000006
【図５】
2007336737.tif 000007