(57)【要約】  回転できる軸の上でマウントされた範囲軸車要素を制限するためにローター上で中心にマウントされた反エクスパンションリングを含んでいる電気的なモータで使用されるローターは、モータが操作される時生成された遠心力により外へ拡大するかもしれません。そのようなモータは、電気的に抑制されたターボチャージャーのような高い回転速度環境での使用に適する。【選択図】図２
2012529265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する複数の回転子バーと環状拘束要素を受けられるための複数のスロットを含む各ラミネーション、軸方向に積層された積層コアを構成する電気誘導モータためのロータアセンブリにおいて、前述の回転子バーは、前述のスロットの配置によって前述の積層スロットの中で保持され、前記環状拘束要素は、ロータの前記長さの中心に位置し、前述のスロット中の前述のロッドの外部の移動を制限するために前述の中央の位置内の１セットの前述のラミネーションを囲むローターアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のローターアセンブリにおいて、前記軸方向に積層された積層コアが最初に外径の寸法と第二外径の寸法を有する積層の第３セットを持つ積層の第一および第二のセットから成る、積層の複数の組を含み、該最初の寸法は、前記最初の寸法がよりも大きいローターアセンブリ。
【請求項３】
請求項２のようなローターアセンブリに、前記ラミネーションの３番目のセットは前記の軸方向のスタック積層の第一および第二セット間にの中心部に位置するローターアセンブリ。
【請求項４】
請求項３のようなローターアセンブリにおいて、環状リングの環状の抑制要素が前記最初の寸法をに等しい外径寸法を有し、前記環状リングが前記ラミネーションの３番目のセットを囲むローターアセンブリ。
【請求項５】
請求項３のようなローターアセンブリにおいて、前記環状リングの要素は最初の寸法と同一の外径寸法と第二寸法の同一の内径寸法を有し、前記環状リングは、前記ラミネーションの第３セットを囲むローターアセンブリ。
【請求項６】
請求項４のようなローターアセンブリにおいて、ラミネーションの前記第一および第二のセットの積層スロットは、実質的に前記回転子バーの部分を囲むローターアセンブリ。
【請求項７】
請求項６のようなローターアセンブリにおいて、前記環状リングの要素はラミネーションスロットの外側の部分に対して前記モーターの高速回転時前記のロッドの動きを制限するローターアセンブリ。
【請求項８】
軸方向に積層された積層コアを構成する電気誘導モータのローターアセンブリにおいて、回転子バーと組立の対応する複数の受信用に複数のスロットを含む各ラミネーションは、前記スロットに前記ロッドを前記回転子バーの外側への移動を制限するための手段を含むローターアセンブリ。
【請求項９】
請求項８のようなローターアセンブリにおいて、前記制限手段は、ロッドの端部を前記外側への移動を制限するというのローターロッド両端を取り込むエンドリングのセットを含むローターアセンブリ。
【請求項１０】
請求項９のようになローターアセンブリにおいて、各々の前述のエンドリングは前述のロッドエンドを保持し、前述のロッドエンドの外部の移動を制限するためのロッドの前述の複数に対応する多くの口径を含むローターアセンブリ。
【請求項１１】
請求項９のようにロータアセンブリにおいて、前記制限は、さらに前述のローターの長さの中央に位置する環状リングの要素を含み、また前述のスロット中の前述のロッドの外部の移動を制限するために前述の中央の位置内の１セットの前述のラミネーションを囲むローターアセンブリ。
【請求項１２】
請求項８のようなローターアセンブリにおいて、さらに前述のローターの長さの中央に位置する環状リングの要素を含み、また前述のスロット中の前述のロッドの外部の移動を制限するために前述の中央の位置内の１セットの前述のラミネーションを囲むローターアセンブリ。
【請求項１３】
請求項８のようなローターアセンブリにおいて、前記軸方向に積層された積層コアが、最初の外径寸法を持っている積層の最初と別セット、および別の外径寸法を持っている積層の３番めのセットを含む積層の多くのセットを含んでいるか、そこで、前記の第１の寸法が第２の寸法より大きいであるローターアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３のようなロータ組立において、前記の積層の第一および第二セットは軸方向のスタックを前記間ラミネーションの３番目のセットは中心部に位置するロータ組立。
【請求項１５】
請求項１４のようなロータ組立のおいて、前記制限手段は、最初の次元と前記等しい外径寸法を有する環状リングの要素を含み、前記環状リングの要素は、ラミネーションの３番目のセットを囲むロータ組立。
【請求項１６】
請求項１３のようなローター組立において、前記制限手段は前述の第１寸法と等しい外径寸法、前述の第２のとほぼ同一の内径寸法をを有する環状リングの要素を含み、前述の環状リングは、ラミネーションの第３セットを囲むロータ組立。
【請求項１７】
請求項１６のようにローター組立において、ラミネーションの第一および第二のセットのそれぞれが積層スロットは、実質的に前記ローターのバーの部分を囲むロータ組立。
【請求項１８】
請求項１６に記載のようなローター組立において、前記環状リングの要素はロッドの外側の部分に対して、前記モーターの高速回転時に、前記ラミネーションスロットをの動きを制限するロータ組立。
【請求項１９】
軸回りの回転マウントされている磁場反応性元素を含む電気モータのロータ組立において、前記反応性元素が回転運転時の遠心力に露出された反応性の要素の外側に拡大を制限するために、中央の位置にある高強度材の環状の抑制要素に囲まれるロータ組立。
【請求項２０】
請求項１９のようなローター組立において、前記反応性要素が回転軸に回転自在に取り付けられた永久磁石を含み、環状拘束要素は、高強度鋼の外側のスリーブを含むロータ組立。
【請求項２１】
請求項１９のようなローター組立において、前記反応性元素は誘導反応のラミネーションと回転軸に回転自在に取り付けられた導電性ロッドを含み、環状拘束要素が前述のロッドと接触して積層の中心に位置し、スタック上に配置された高強度鋼の環状リングを含むロータ組立。
【請求項２２】
請求さらにラミネーションと前記導電性ロッドの前記端をキャプチャして保持するための導電性ロッドを前記各端部にバランスリングを含む請求項２１のようなローター組立において、それぞれのバランスリングが回転可能なシャフトに合うサイズの中央開口とシャフトを前記ローターだを保護するためのクランプリングを受け取るためにローターから外側に延びる小径の首を有するロータ組立。
【請求項２３】
各請求項２２のような組立において、バランスリングが前記導電性ロッド同一または類似の材料から製造され、および前記クランプリングは、高強度鋼から製造される組立。
【請求項２４】
請求項２２のようなロータ組立において、前記縮径ネックが前記ローターに低質量を提供し、高速回転中にロータ上の求心ストレスの影響を減らすロータ組立。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プライオリティ
このアプリケーションは、２０１０年６月１日に提出された米国非仮出願ＳＮ  １２／１７９１７３２および２００９年６月３日に提出された米国仮出願ＳＮ６１／２１７６７４の利益を要求する。
【０００２】
関連出願
このアプリケーションは、参照により本明細書に組み込まれる２０１０年１月２１日に提出されたＰＣＴ／ＵＳ１０／２０７０に関連する。
【０００３】
フィールド
この開示は、電動機のフィールド、およびより明確に高速運転に適している磁界リアクタンス素子を含んでいるようなモータのローターのエリアに関する。
【背景技術】
【０００４】
１０万ｒｐｍを近似する高速で駆動される能力を持って電動モータのロータの設計で特に困難な側面は、それが結合しているシャフトから離れてしまうような方法でローターの要素を拡大してから、遠心力の防止に関する。誘導モータの場合には、ステータの要素と接触するか、ロッドがラミネーションに短絡が発生することができますからローターの要素の拡大を防ぐために重要である。永久磁石モータの場合には、同様の懸念が適用され、ローターの拡大を制限する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示される電気モーターのローターは、モーターが約１０万のｒｐｍと上記の範囲内で有意に高い速度で動作するために必要なことがターボチャージャーおよび他の環境での使用に適する。通常は、電気的に制御ターボチャージャーは、逆にマウントされているコンプレッサとタービンの間に存在するターボシャフトを回転させる高速電気モーターを採用する。上記で参照ＰＣＴ／ＵＳ１０／２０７０アプリケーションで説明されている封じ込めリングと補強材の改良に加え、ローターエレメントの脱落を防止し、高速でシャフトの振動の影響を低減するために、ここに開示した実施形態では、高速動作時に、その外側に変形を最小限に回転子バーに追加の制限を提供するために、ロータ上にリングをサポートするセンターを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】電気誘導電動機の回転子に含まれるコンポーネントの展開された見方である。
【図１Ｂ】電気誘導電動機の回転子に含まれるコンポーネントの展開された見方である。
【図２】図１と図１  Ｂに示されるコンポーネントを含む誘導電動機ロータアセンブリの軸に沿った断面平面図である。
【図３】図２に切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って得られた積層の平面図である。
【図４】回転子バーを含む、図３から積層開口部の拡大図である。
【図５】図２に切断線Ｖ−Ｖに沿って得られた積層および中心の支援する輪の平面図である。
【図６】回転子バーを含み、図５から積層開口部の拡大図である。
【図７】軸の上で直接マウントされた誘導モータのロータアセンブリの軸に沿った横断面の平面図である。
【図８】シャフトの補強材に取り付けられた永久磁石モータのロータアセンブリの軸に沿った断面平面図である。
【図９】永久磁石モータ軸に直接マウントされているローターアセンブリの軸に沿った断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１Ａに電気誘導電動機の回転子２００の主要なコンポーネントは、組み立てられたローター要素２１０、封じ込めリング２０４及び２０６と、ロータシャフト２４０（図２）取付け用補強スリーブのコンポーネント２０２を含む。
【０００８】
図１Ｂと図２に、ローターエレメント２１０は、複数の１１２及び１１４開口、複数の（１９）回転子バー２１８  ２１８Ａ−２１８ｓ）、および軸方向に整列したスタックに配置されたセット２１６Ａ、２１６Ｂと２２６の複数の（６５）鋼の積層を有する２つのバランスリング２１２及び２１４（また、”エンドリング”と称する）を含むように示される。中央支持リング（また時には抗膨張リングと称する）２２０が高速動作時の歪曲回転子バー２１８から遠心力の影響を最小限に抑えるために積層セット２２６以上中心に位置する。図２断面図は平面に沿って行われ、図３の破線”Ａ”と図５の破線”Ｃ”ので示される。
【０００９】
鋼積層２１６は、最大強度を提供するために、熱処理され、ラミネーションの間に電流損失を防ぐために酸化コーティングされたＨｙｐｅｒｃｏ  ５０ＴＭなどの高強度、電気スチールから形成することができる。回転子バー２１８は２２１９Ａｌのような高い強さから密度比（比弾性率）および高い電気伝導率合金まで作ることができる。
【００１０】
組み立て中に、ローターラミネーションセット２１６Ａと２１６Ｂは、同軸上にスタック２２６の外周を囲むように位置し、中央支持リング２２０を持っているラミネーションセットスタック２２６の両側にスタックに配置される。回転子バー２１８が２２７（２２７ａ−２２７ｓ）と（２１７ｓ  ２１７Ａ）のスロット２１７に挿入（またはで成形）される。バランスリング２１２と２１４は各端にインストールされており、回転子バーの端は、バランスリング２１２及び２１４の各開口部１１２および１１４に受け取られる。アセンブリは、その後、一緒に積層を圧縮するために軸方向に一緒にクランプされる。回転子バー２１８はその後、バランスリング２１２及び２１４に溶接される。このような溶接は電子ビームのプロセスまたはそのような金属のための効果的な高強度の溶接を提供する他のプロセスを採用することがある。ヒートシンクは、溶接の歪みの影響を最小限に抑えるために、このプロセス中にローターに取り付けられる。溶接後は、ローター２１０内部の直径のＩＤと外径ＯＤだけでなく、バランスの同心度を改善するためにすべての外側の表面とＩＤで加工される。
【００１１】
機械加工に続いて、ロータアセンブリ２１０は、補強材のスリーブ２０２上にスライドさせる。アセンブリは、バランスをとって、補強材のスリーブ２０２は、シャフト２４０に圧入されます。補強材のスリーブ２０２と積層にプレストレスを防ぐために、ラミネーションのＩＤの間に若干の耐性が生じることもありますが、バランスリング２１２および２１４はすべての運用状況の下で、シャフト２４０にロータアセンブリ２１０を確保するために、スリーブ２０２上に圧入される。  ローター２１０は、おそらく回転子バー２１８、だけでなく、エンドリング２１２と２１４を形成するためのスロット２１７と２２７に注入されたロータ積層２１６と２２６はダイと溶融アルミニウムに置かれている高圧ダイカストで行うことも可能である。
【００１２】
エンドリング２１２及び２１４は、好ましくは、回転子バー２１８を製作し、高速運転中にローター端の拡大を最小限に抑えるために使用する同一または類似の合金から製造される。
【００１３】
さらに高速回転で生じる遠心力の影響を軽減するために、エンドリング２１２及び２１４は、回転子の各端部から軸方向に２１３と２１５に拡張することができる。エクステンション２１３および２１５は、エンドリングの本体よりも直径がかなり小さくなる。直径２１３と２１５小さい方の端のリング拡張を行うことにより、拡張子ははるかに少ない遠心力が発生し、それゆえ彼らの圧入は高速動作の広い範囲にわたって補強材２０２とシャフト２４０に保持する。
【００１４】
セキュリティをさらに向上させるため、高強度鋼で形成された閉じ込めリング２０４および２０６は、バランスリング、補強スリーブ２０２とシャフト２４０との間の圧入の整合性を確保するためのバランスリング２１２及び２１４の周りにクランプされることがある。図１Ａおよび２では、封じ込めリング２０４及び２０６は、エンドリングの拡張２１３および２１５に配置される。
【００１５】
電気的に制御されたターボチャージャーの設計に採用する場合、モーターの回転子は、通常、伸張されています。このような図１Ａ、１Ｂおよび２で２１８として指定されたものとして長い回転子バーは、回転子バーの中央部が半径方向外側に強制される原因となる十分にモーター／ステータのエアギャップを歪ませる高回転の運転速度で大きな遠心力を受けるとなることが懸念される。このような歪みが発生し、ローターの外径があまり拡大して許可されている場合、それは固定子との接触が発生する可能性がある。さらに、大規模な外向きの力は、スロット２１７の内側に絶縁コーティングに対して摩耗し、最終的に積層と回転子バー間の短絡を引き起こす可能性がある。
【００１６】
エンドリング２１２及び２１４は、ロータロッドの端１１８の拡大を抑制するのに役立つ一方で、集中的にローターに配置されている抗膨張リング２２０は、ロータロッド２１８の残りの部分の外側への移動を制限する。図１Ａ、１Ｂおよび２は、他の要素に対する抗膨張リング２２０の中央の位置を示す。
【００１７】
２１７ｓ−図３では、図２の断面ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断したラミネート２１６の平面図は２１７Ａ  １９スロットの円形の分布を示す。ラミネート２１６は２１６Ａと２１６Ｂ積層セット内の他のすべてのラミネーションと同じです。このビューでは、補強材２０２は、ロータシャフト２４０を囲んで示される。２１８Ａ回転子バー−２１７ｓ−２１８ｓは、２１７Ａ対応するスロットに挿入される。
【００１８】
図４に見られるように、積層２１６にスロット２１７の拡大図は放射状に指向であり、わずかに軸方向に切り捨てられる。回転子バーの中央部分を押圧する反膨張リング２２０の効果により、ラミネートの回転子バーセット２１６Ａと２１６Ｂは、回転子軸に最も近いスロット２１７の下端に向かって圧縮される。この圧縮は、外側の回転子バーの表面とスロット２１７の外端との間に空気のスペース２１９を残す。従来のエアギャップ２１５は、回転子バー２１８から離れて間隔をあけているとして示される。
【００１９】
２２７ｓ−図５では、図２のセクションのＶ−Ｖ線に沿ったラミネート２２６の平面図は、２２７ａ  １９スロットの分布を示す。ラミネート２２６は、抗膨張リング２２０以下に設定する中央ラミネート内の他のすべてのラミネーションと同じである。ラミネート２２６は、ロータシャフト２４０（または図７のシャフト３４０〜）に圧入補強材２０２を取り囲んでいます。２１８ａ−２１８ｓ回転子バーは、２１７ａー２１７ｓ対応するスロットに挿入される。ラミネート２２６および中央の積層セット内のすべての他の抗膨張リング２２０の配置と施設のため、図３および４の中のものと多少異なる。図６のスロット２２７の拡大図に見られるように、ラミネートの外径は、図４の破線”Ｂ”によって示される抗膨張リング２２０の厚さに低減される。エアギャップの部分は（図４の積層２１６に示されている）抗膨張リング２２０が、回転子バー２１８と直接接触するように削除される。この構成では、ラミネート２２６及び反膨張リング２２０の組み合わせＯＤは、ラミネーションセット２１６Ａと２１６Ｂのラミネーションの２１６と同じである。
【００２０】
抗膨張リング２２０は、好ましくは、またロータアセンブリ２００の拡大を最小限に抑えるために低い熱膨張係数を有するように選択されている高強度鋼で形成される。
【００２１】
図７は、補強のコンポーネントが、運用の速度で振動を制御するために必要とされていないような環境では、ロータシャフト３４０上に直接マウントされているローターアセンブリ３００を示す。  回転子アセンブリ３００は２つのバランスリング３１２および３１４、複数の回転子バー３１８と軸方向に整列したスタックに配置された複数の鋼の積層セット３１６Ａ、３１６Ｂおよび３２６を含むように示される。中央支持リング３２０は、高速運転時に回転子バー３１８を歪めるから遠心力の影響を最小限に抑えるためにラミネートセット３２６を以上中心に位置する。前述の実施形態のように、拡張子３１３と３５はシャフト３４０に圧入して周囲の質量を減少するために、エンドリング３１２および３１４の本体よりも直径がかなり小さくなる。
【００２２】
図８は、永久磁石モータのロータ４００に適用される上記の原則を示す。この実施形態では、補強材のコンポーネント４０２は、ロータシャフト４４０に圧入である。高強度鋼円筒スリーブ４２０は、磁性材料４１６を囲むようにエンドリング４１２及び４１４からとの間に延びる。このように、スリーブは、回転子が高い運用速度で与えられる遠心力のために発生することに拡張の量を制限する役割を果たす。エンドリング４１２と４１３は、上記の換算質量のエクステンション４１３および４１５を採用する。セキュリティをさらに向上させるため、高強度鋼で形成された閉じ込めリング２０４および２０６は、バランスリング、補強スリーブ２０２とシャフト２４０との間の圧入の整合性を確保するためのバランスリング２１２及び２１４の周りにクランプされることがある。封じ込めリング４０４および４０６は、エンドリングの拡張子４１３および４１５の上に位置する。
【００２３】
図９は、補強のコンポーネントは、運用の速度で振動を制御するために必要とされていないような環境では、ロータシャフト５４０に直接マウントされているローターアセンブリ５００を示す。この実施形態では、高強度鋼円筒スリーブ５２０が、磁性材料５１６を囲むようにエンドリング５１２と５４からとの間に延びる。このように、スリーブは、回転子が高い運用速度で与えられる遠心力のために発生することに拡張の量を制限する役割を果たす。エンドリング５１２および５１３は、上記の換算質量のエクステンション５１３および５１５を採用する。好ましくは、高い強度鋼の封じ込めリング５０４と５０６は、エンドリングの拡張子５１３および５１５に配置される。
【００２４】
ここに示す実施形態は、本質的に例示であり、本明細書に記載された特許請求の範囲の制限であると考えてはならない。
【図１Ａ−１Ｂ】
2012529265.tif 000003
【図２】
2012529265.tif 000004
【図３】
2012529265.tif 000005
【図４】
2012529265.tif 000006
【図５】
2012529265.tif 000007
【図６】
2012529265.tif 000008
【図７】
2012529265.tif 000009
【図８】
2012529265.tif 000010
【図９】
2012529265.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月25日(2012.1.25)
【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】
誘導モーターのローターセンブリが以下：
外部の最初の直径を持っている積層（２１６ａ）の最初のセット；
最初の直径を前記実質的に等しく外第２の直径を有する積層の２番目のセット（２１６Ｂ）；
前記第一および第二の積層セット（２１６Ａ、２１６Ｂ）間に軸方向に整列し、位置している積層の３番目のセット（２２６）が、外部の第三者径を有し、この第三者径が第一直径より小さく；
積層の第一、第二および第三セット（２１６Ａ、２１６Ｂ、２２６）で定義されている複数の開口部（２１７、２２７）；
前述の開口部（２１７、２２７）に挿入されるように適合される複数の回転子バー（２１８）；
前述の積層の番目のセットの周りに取り付けられた環状拘束リング（２２０）が最初の直径を前記実質的に等しくされて外第四径；
を含むローターセンブリ。
【請求項２】
請求項１記載のローターセンブリにおいて、環状拘束リング（２２０）の内径が前記第三の直径が実質的に等しいローターセンブリ。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかのローターセンブリにおいて、前記第１、第２、第３番目ラミネーションのセット（２１６Ａ、２１６Ｂ、２２６）が中央開口部を定義し、前記アセンブリはさらに前記中央開口部に挿入されるシャフト（２４０）を含むローターセンブリ。
【請求項４】
請求項１または請求項２のローターセンブリにおいて、前記積層の第１、第２、第３セット（２１６Ａ、２１６Ｂ、２２６）が中央開口部を定義し、前記アセンブリはさらに以下：
シャフト（２４０）；および
補強スリーブ（２０２）が前記シャフト（２４０）周りに装着され、組み立てシャフトと補強材のスリーブが中央開口部に挿入されるように適合される；
を含むローターセンブリ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項のローターセンブリは、さらに以下：
口径（１１２）を定義する最初のバランスリング（２１２）、および
口径（１１４）を定義する第二バランスリング（２１４）において、前記第一および第二のバランスリング（２１２、２１４）の口径が（１１２、１１４）回転子バー（２１８）と係合するローターセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載のローターセンブリにおいて、第１および第２のバランスリング（２１２，２１４）の外径は、ラミネーションの関連するセット（２１６Ａ、２１６Ｂ）近接第１の直径とラミネーションの前記第３セット遠位より小さい直径に実質的に等しいが、アセンブリがさらに以下；
前記より小さい直径のあるバランスリングの前記部分（２１２，２１４）の周囲に装着される封じ込めリング（２０４、２０６）を
含むローターセンブリ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プライオリティ
このアプリケーションは、２０１０年６月１日に提出された米国非仮出願ＳＮ  １２／１７９１７３２および２００９年６月３日に提出された米国仮出願ＳＮ６１／２１７６７４の利益を要求する。
【０００２】
関連出願
このアプリケーションは、参照により本明細書に組み込まれる２０１０年１月２１日に提出されたＰＣＴ／ＵＳ１０／２０７０に関連する。
【０００３】
フィールド
この開示は、電動機のフィールド、およびより明確に高速運転に適している磁界リアクタンス素子を含んでいるようなモーターのローターのエリアに関する。
【背景技術】
【０００４】
１０万ｒｐｍを近似する高速で駆動される能力を持って電動モーターのローターの設計で特に困難な側面は、それが結合しているシャフトから離れてしまうような方法でローターの要素を拡大してから、遠心力の防止に関する。誘導モーターの場合には、ステータの要素と接触するか、ロッドがラミネーションに短絡が発生することができますからローターの要素の拡大を防ぐために重要である。永久磁石モーターの場合には、同様の懸念が適用され、ローターの拡大を制限する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示される電気モーターのローターは、モーターが約１０万のｒｐｍと上記の範囲内で有意に高い速度で動作するために必要なことがターボチャージャーおよび他の環境での使用に適する。通常は、電気的に制御ターボチャージャーは、逆にマウントされているコンプレッサとタービンの間に存在するターボシャフトを回転させる高速電気モーターを採用する。上記で参照ＰＣＴ／ＵＳ１０／２０７０アプリケーションで説明されている封じ込めリングと補強材の改良に加え、ローターエレメントの脱落を防止し、高速でシャフトの振動の影響を低減するために、ここに開示した実施形態では、高速動作時に、その外側に変形を最小限に回転子バーに追加の制限を提供するために、ローター上にリングをサポートするセンターを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】電気誘導電動機の回転子に含まれるコンポーネントの展開された見方である。
【図１Ｂ】電気誘導電動機の回転子に含まれるコンポーネントの展開された見方である。
【図２】図１と図１Ｂに示されるコンポーネントを含む誘導電動機ローターセンブリの軸に沿った断面平面図である。
【図３】図２に切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って得られた積層の平面図である。
【図４】回転子バーを含む、図３から積層開口部の拡大図である。
【図５】図２に切断線Ｖ−Ｖに沿って得られた積層および中心の支援する輪の平面図である。
【図６】回転子バーを含み、図５から積層開口部の拡大図である。
【図７】軸の上で直接マウントされた誘導モーターのローターセンブリの軸に沿った横断面の平面図である。
【図８】シャフトの補強材に取り付けられた永久磁石モーターのローターセンブリの軸に沿った断面平面図である。
【図９】永久磁石モーター軸に直接マウントされているローターセンブリの軸に沿った断面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１Ａに電気誘導電動機の回転子２００の主要なコンポーネントは、組み立てられたローター要素２１０、封じ込めリング２０４及び２０６と、ローターシャフト２４０（図２）取付け用補強スリーブのコンポーネント２０２を含む。
【０００８】
図１Ｂと図２に、ローターエレメント２１０は、複数の１１２及び１１４開口、複数の（１９）回転子バー２１８２１８Ａ−  ２１８ｓ）、および軸方向に整列したスタックに配置されたセット２１６Ａ、２１６Ｂと２２６の複数の（６５）鋼の積層を有する２つのバランスリング２１２及び２１４（また、”エンドリング”と称する）を含むように示される。中央支持リング（また時には抗膨張リングまたは環状拘束リングと称する）２２０が高速動作時の歪曲回転子バー２１８から遠心力の影響を最小限に抑えるために積層セット２２６以上中心に装着する。図２断面図は平面に沿って行われ、図３の破線”Ａ”と図５の破線”Ｃ”ので示される。
【０００９】
鋼積層２１６は、最大強度を提供するために、熱処理され、ラミネーションの間に電流損失を防ぐために酸化コーティングされたＨｙｐｅｒｃｏ  ５０ＴＭなどの高強度、電気スチールから形成することができる。回転子バー２１８は２２１９Ａｌのような高い強さから密度比（比弾性率）および高い電気伝導率合金まで作ることができる。
【００１０】
組み立て中に、ローターラミネーションセット２１６Ａと２１６Ｂは、同軸上にスタック２２６の外周を囲むように位置し、中央支持リング２２０を持っているラミネーションセットスタック２２６の両側にスタックに配置される。回転子バー２１８が２２７（２２７ａ−２２７ｓ）と（２１７ｓ  ２１７Ａ）の開口部２１７に挿入（またはで成形）される。バランスリング２１２と２１４は各端にインストールされており、回転子バーの端は、バランスリング２１２及び２１４の各開口部１１２および１１４に受け取られる。アセンブリは、その後、一緒に積層を圧縮するために軸方向に一緒にクランプされる。回転子バー２１８はその後、バランスリング２１２及び２１４に溶接される。このような溶接は電子ビームのプロセスまたはそのような金属のための効果的な高強度の溶接を提供する他のプロセスを採用することがある。ヒートシンクは、溶接の歪みの影響を最小限に抑えるために、このプロセス中にローターに取り付けられる。溶接後は、ローター２１０内部の直径のＩＤと外径ＯＤだけでなく、バランスの同心度を改善するためにすべての外側の表面とＩＤで加工される。
【００１１】
機械加工に続いて、ローターセンブリ２１０は、補強材のスリーブ２０２上にスライドさせる。アセンブリは、バランスをとって、補強材のスリーブ２０２は、シャフト２４０に圧入されます。補強材のスリーブ２０２と積層にプレストレスを防ぐために、ラミネーションのＩＤの間に若干の耐性が生じることもありますが、バランスリング２１２および２１４はすべての運用状況の下で、シャフト２４０にローターセンブリ２１０を確保するために、スリーブ２０２上に圧入される。
【００１２】
ローター２１０は、おそらく回転子バー２１８、だけでなく、エンドリング２１２と２１４を形成するための開口部２１７と２２７に注入されたローター積層２１６と２２６はダイと溶融アルミニウムに置かれている高圧ダイカストで行うことも可能である。
【００１３】
エンドリング２１２及び２１４は、好ましくは、回転子バー２１８を製作し、高速運転中にローター端の拡大を最小限に抑えるために使用する同一または類似の合金から製造される。
【００１４】
さらに高速回転で生じる遠心力の影響を軽減するために、エンドリング２１２及び２１４は、回転子の各端部から軸方向に２１３と２１５に拡張することができる。エクステンション２１３および２１５は、エンドリングの本体よりも直径がかなり小さくなる。直径２１３と２１５小さい方の端のリング拡張を行うことにより、拡張子ははるかに少ない遠心力が発生し、それゆえ彼らの圧入は高速動作の広い範囲にわたって補強材２０２とシャフト２４０に保持する。
【００１５】
セキュリティをさらに向上させるため、高強度鋼で形成された閉じ込めリング２０４および２０６は、バランスリング、補強スリーブ２０２とシャフト２４０との間の圧入の整合性を確保するためのバランスリング２１２及び２１４の周りにクランプされることがある。図１Ａおよび２では、封じ込めリング２０４及び２０６は、エンドリングの拡張２１３および２１５に配置される。
【００１６】
電気的に制御されたターボチャージャーの設計に採用する場合、モーターの回転子は、通常、伸張されています。このような図１Ａ、１Ｂおよび２で２１８として指定されたものとして長い回転子バーは、回転子バーの中央部が半径方向外側に強制される原因となる十分にモーター／ステータのエアギャップを歪ませる高回転の運転速度で大きな遠心力を受けるとなることが懸念される。このような歪みが発生し、ローターの外径があまり拡大して許可されている場合、それは固定子との接触が発生する可能性がある。さらに、大規模な外向きの力は、開口部２１７の内側に絶縁コーティングに対して摩耗し、最終的に積層と回転子バー間の短絡を引き起こす可能性がある。
【００１７】
エンドリング２１２及び２１４は、ローターロッドの端１１８の拡大を抑制するのに役立つ一方で、集中的にローターに配置されている抗膨張リング２２０は、ローターロッド２１８の残りの部分の外側への移動を制限する。図１Ａ、１Ｂおよび２は、他の要素に対する抗膨張リング２２０の中央の位置を示す。
【００１８】
２１７ｓ−図３では、図２の断面ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断したラミネート２１６の平面図は２１７Ａ  １９開口部の円形の分布を示す。ラミネート２１６は２１６Ａと２１６Ｂ積層セット内の他のすべてのラミネーションと同じである。このビューでは、補強材２０２は、ローターシャフト２４０を囲んで示される。  ２１８Ａ回転子バー２１７ｓ−２１８ｓは、２１７Ａ対応する
開口部に挿入される。
【００１９】
図４に見られるように、積層２１６に開口部２１７の拡大図は放射状に指向であり、わずかに軸方向に切り捨てられる。回転子バーの中央部分を押圧する反膨張リング２２０の効果により、ラミネートの回転子バーセット２１６Ａと２１６Ｂは、回転子軸に最も近い開口部２１７の下端に向かって圧縮される。この圧縮は、外側の回転子バーの表面と
開口部２１７の外端との間に空気のスペース２１９を残す。エアギャップの開口部２２１別の隣接するスロットを。これは、ポールが隣接する歯に形成することができます。
【００２０】
２２７ｓ−図５では、図２のセクションのＶ−Ｖ線に沿ったラミネート２２６の平面図は、２２７ａ  １９開口部の分布を示す。ラミネート２２６は、抗膨張リング２２０以下に設定する中央ラミネート内の他のすべてのラミネーションと同じである。ラミネート２２６は、ローターシャフト２４０（または図７のシャフト３４０〜）に圧入補強材２０２を取り囲んでいます。２１８ａ−２１８ｓ  回転子バーは、２１７ａー２１７ｓ対応する開口部に挿入される。ラミネート２２６および中央の積層セット内のすべての他の抗膨張リング２２０の配置と施設のため、図３および４の中のものと多少異なる。図６の開口部２２７の拡大図に見られるように、ラミネートの外径は、図４の破線”Ｂ”によって示される抗膨張リング２２０の厚さに低減される。エアギャップの部分は（図４の積層２１６に示されている）抗膨張リング２２０が、回転子バー２１８と直接接触するように削除される。この構成では、ラミネート２２６及び反膨張リング２２０の組み合わせＯＤは、ラミネーションセット２１６Ａと２１６Ｂのラミネーションの２１６と同じである。
【００２１】
抗膨張リング２２０は、好ましくは、またローターセンブリ２００の拡大を最小限に抑えるために低い熱膨張係数を有するように選択されている高強度鋼で形成される。
【００２２】
図７は、補強のコンポーネントが、運用の速度で振動を制御するために必要とされていないような環境では、ローターシャフト３４０上に直接マウントされているローターセンブリ３００を示す。回転子アセンブリ３００は２つのバランスリング３１２および３１４、複数の回転子バー３１８と軸方向に整列したスタックに配置された複数の鋼の積層セット３１６Ａ、３１６Ｂおよび３２６を含むように示される。中央支持リング３２０は、高速運転時に回転子バー３１８を歪めるから遠心力の影響を最小限に抑えるためにラミネートセット３２６を以上中心に位置する。前述の実施形態のように、拡張子３１３と３５はシャフト３４０に圧入して周囲の質量を減少するために、エンドリング３１２および３１４の本体よりも直径がかなり小さくなる。
【００２３】
図８は、永久磁石モーターのローター４００に適用される上記の原則を示す。この実施形態では、補強材のコンポーネント４０２は、ローターシャフト４４０に圧入である。高強度鋼円筒スリーブ４２０は、磁性材料４１６を囲むようにエンドリング４１２及び４１４からとの間に延びる。このように、スリーブは、回転子が高い運用速度で与えられる遠心力のために発生することに拡張の量を制限する役割を果たす。エンドリング４１２と４１３は、上記の換算質量のエクステンション４１３および４１５を採用する。セキュリティをさらに向上させるため、高強度鋼で形成された閉じ込めリング２０４および２０６は、バランスリング、補強スリーブ２０２とシャフト２４０との間の圧入の整合性を確保するためのバランスリング２１２及び２１４の周りにクランプされることがある。封じ込めリング４０４および４０６は、エンドリングの拡張子４１３および４１５の上に位置する。
【００２４】
図９は、補強のコンポーネントは、運用の速度で振動を制御するために必要とされていないような環境では、ローターシャフト５４０に直接マウントされているローターセンブリ５００を示す。この実施形態では、高強度鋼円筒スリーブ５２０が、磁性材料５１６を囲むようにエンドリング５１２と５４からとの間に延びる。このように、スリーブは、回転子が高い運用速度で与えられる遠心力のために発生することに拡張の量を制限する役割を果たす。エンドリング５１２および５１３は、上記の換算質量のエクステンション５１３および５１５を採用する。好ましくは、高い強度鋼の封じ込めリング５０４と５０６は、エンドリングの拡張子５１３および５１５に配置される。
【００２５】
ここに示す実施形態は、本質的に例示であり、本明細書に記載された特許請求の範囲の制限であると考えてはならない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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