CN101473515A - 马达转子以及其旋转平衡修正方法 - Google Patents

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Abstract

一种马达转子(22)，包括：马达轴(30)、绕轴地包围马达轴(30)的永久磁铁(31)、绕轴地包围马达轴(30)并从轴方向两侧夹持上述永久磁铁(31)的一对端环(32、32)、在绕轴地紧固的状态下包围上述永久磁铁(31)以及上述一对端环(32、32)的中空圆筒形的外套筒(33)，其特征在于，外套筒(33)的一端部或者两端部比端环(32)还沿轴方向突出。通过切削该突出部分的一部分而进行旋转平衡修正。

Description

马达转子以及其旋转平衡修正方法
技术领域
本发明涉及一种能够作业性良好地进行旋转平衡修正的马达转子以及其旋转平衡修正方法，特别地涉及一种适于搭载在电动增压器上的电动机的马达转子以及其旋转平衡修正方法。
背景技术
由于内燃机的进步，利用内燃机的排气气体进行驱动而将进气压缩而增压的增压机(也被称为turbo charger)被广泛地使用。此外，还使用与增压机的旋转轴同轴地组装电动机而加速辅助压缩机的旋转驱动从而改善加速响应性等的增压机。将这样的具有利用电动机的电动辅助功能的增压机称为电动增压机。
简单地说明这种电动增压机的结构。在旋转轴的两端连结涡轮机叶轮和压缩机叶轮而成的增压机转子旋转自如地被支承在外壳内。在外壳内内置有电动机。在旋转轴的同轴上固定有电动机的旋转件(马达转子)，在外壳的内部在旋转件的周围配置有电动机的固定件(马达定子)。若向涡轮机叶轮供给来自内燃机的排气气体，则涡轮机叶轮被驱动旋转，与涡轮机叶轮连结的压缩机叶轮被驱动旋转，从而将进气压缩而向内燃机供给。此外在此时，利用电动机来辅助压缩机叶轮的旋转驱动。
在下述专利文献1中公开有这样的电动增压机的马达转子。图1是表示在专利文献1中公开的以往的马达转子的剖面图。该马达转子包括：插装在增压机的涡轮机轴50上的内套筒51、绕轴地包围内套筒51的永久磁铁52、绕轴地包围永久磁铁52的中空圆筒形的外套筒53。外套筒53热嵌套永久磁铁52以便使在转子的最高转速下作用有较大离心力的状况下也能够充分地保持永久磁铁52。
在电动增压机的制造工序中，在马达转子的组装后，进行旋转平衡试验而进行旋转平衡的修正。在图1所示的以往的马达转子的情况下，切削永久磁铁52的端面的一部分(用图中附图标记A表示的部分)而进行平衡修正。但是，若切削永久磁铁52，则永久磁铁52的磁力变化。因为对于旋转平衡修正量存在个体差异，所以根据切削量，永久磁铁52的磁力每个产品都不同。此外，由于切削永久磁铁25，会产生裂纹、或由于在对永久磁铁52作用有力时产生的应力相比没有切削永久磁铁52时而言不均匀，所以强度降低。
为了与这样的问题对应，提出有如图2所示的以往的其他的马达转子。该马达转子包括：插装在涡轮机轴50上的内套筒51、绕轴地包围内套筒51的永久磁铁52、从轴方向两侧夹持永久磁铁52的一对端环54、54、绕轴地包围永久磁铁52以及一对端环54、54的中空圆筒形的外套筒53。外套筒53与永久磁铁52和端环54、54热嵌套。
如图2所示，端环54与外套筒53的端面为同一面。这是出于下述原因：外套筒53从端环54突出的部分并不向端环54作用压缩载荷而功能上并不需要。
这样的构造的马达转子中，切削端环54的一部分(用图中附图标记B表示的部分)而进行旋转平衡修正。该情况下，无需切削永久磁铁52，因此不会发生磁力变化或强度降低的问题。
专利文献1：美国专利第6,085,527号说明书(图5)
但是，例如在车辆用的电动增压器中，马达转子自身是比较小型的部件，因为如图2所示内套筒51比端环54还沿轴方向突出，所以内套筒51会成为妨碍而难以切削端环54。即旋转平衡修正的作业性较差。
对于该问题，考虑有切削外套筒53的轴方向端部的方法，但轴方向端部是使压缩载荷作用在端环54上的部分，若切削该部分则对于端环54的紧固力减小。此外若过度切削该部分，则有发生端环54滑动(空转)等的问题的可能性。因而，在图2的结构中，切削外套筒53的轴方向端部的方法不是上策。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而提出的，目的在于提供一种马达转子以及其旋转平衡修正方法，能够改善旋转平衡修正的作业性。
为了解决上述问题，本发明的马达转子以及其旋转平衡修正方法采用以下的方式。
即，本发明的马达转子，包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、绕轴地包围上述马达轴并从轴方向两侧夹持上述永久磁铁的一对端环、在绕轴地紧固的状态下包围上述永久磁铁以及上述一对端环的中空圆筒形的外套筒，其特征在于，上述外套筒的一端部或者两端部比上述端环的端面还沿轴方向突出。
这样，外套筒的一端部或者两端部比端环的端面还沿轴方向突出，因此通过切削该突出的部分，能够进行旋转平衡修正。该突出的部分位于从马达轴离开的位置，因此在切削外套筒时马达轴不会成为妨碍。因此，改善旋转平衡修正的作业性。
此外，本发明的马达转子，包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、在绕轴地紧固的状态下包围该永久磁铁的中空圆筒形的外套筒，其特征在于，上述外套筒的一端部或者两端部比上述永久磁铁的端面还沿轴方向突出。
这样，外套筒的一端部或者两端部比永久磁铁的端面还沿轴方向突出，因此通过切削该突出的部分，能够进行旋转平衡修正。该突出的部分位于从马达轴离开的位置，因此在切削外套筒时马达轴不会成为妨碍。因此，改善旋转平衡修正的作业性。
此外，本发明的马达转子的旋转平衡修正方法是一种马达转子的旋转平衡修正方法，所述马达转子包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、绕轴地包围上述马达轴并从轴方向两侧夹持上述永久磁铁的一对端环、在绕轴地紧固的状态下包围上述永久磁铁以及上述一对端环的中空圆筒形的外套筒，该马达转子的旋转平衡修正方法的特征在于，使上述外套筒为一端部或者两端部比上述端环的端面还沿轴方向突出的结构，通过切削上述外套筒的一端部或者两端部的一部分而进行旋转平衡修正。
此外，本发明的马达转子的旋转平衡修正方法是一种马达转子的旋转平衡修正方法，所述马达转子包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、在绕轴地紧固的状态下包围该永久磁铁的中空圆筒形的外套筒，马达转子的旋转平衡修正方法的特征在于，使上述外套筒为一端部或者两端部比上述永久磁铁的端面还沿轴方向突出的结构，通过切削上述外套筒的一端部或者两端部的一部分而进行旋转平衡修正。
如上所述，根据本发明，能够获得能够改善旋转平衡修正的作业性的优异效果。
附图说明
图1是表示以往的马达转子的结构的图。
图2是表示以往的其他的马达转子的结构的图。
图3是表示具备具有本发明的实施方式的马达转子的电动机的电动增压器的结构的图。
图4是表示本发明的实施方式的马达转子的结构的图。
图5是表示本发明的其他的实施方式的马达转子的结构的图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的优选实施方式。另外，在各图中对共通的部分标记相同的附图标记，省略重复的说明。
图3是表示具备具有本发明的实施方式的马达转子的电动机的电动增压机的结构的整体结构图。在该图中，电动增压机10具备：涡轮机轴12、压缩机叶轮14、电动机21、以及外壳。外壳在该例中包括：轴承外壳16、涡轮机外壳18、以及压缩机外壳20。
涡轮机轴12在一端(在图中左端)具有涡轮机叶轮11。在该例中，涡轮机叶轮11与涡轮机轴12一体地形成，但本发明不限定于此，也可以是另外地安装涡轮机叶轮11的结构。
压缩机叶轮14利用轴端螺母15与涡轮机轴12的另一端(在图中右端)连结为一体地旋转。
轴承外壳16内置有承受涡轮机轴12的径向载荷的径向轴承17、承受推力载荷的推力轴承29，利用径向轴承17以及推力轴承29将涡轮机轴12支承为旋转自如。进而，轴承外壳16具有用于润滑径向轴承17以及推力轴承29的未图示的润滑油流路。
涡轮机外壳18以涡轮机叶轮11能够旋转的方式包围涡轮机叶轮11，且与轴承外壳16连结。该涡轮机外壳18设置有从外部向内部导入排气气体的涡旋室18a、从涡旋室18a将排气气体引导至涡轮机叶轮11的形成为环状的流路18b。
进而，在流路18b上，在周方向上以一定的间隔配置有多个导流翼(ノズル翼)19。该导流翼19优选是可变导流翼而能够改变在其间形成的流路面积，但本发明不限定于此也可以是固定导流翼。此外，也可以是在流路18b上没有导流翼19的方式。
压缩机外壳20以压缩机叶轮14能够旋转的方式包围压缩机叶轮14，且与轴承外壳16连结。该压缩机外壳20设置有向内部导入有压缩空气的涡旋室20a、从压缩叶轮14向涡旋室20a引导压缩空气的形成为环状的扩压部20b。
电动机21具有马达转子22以及马达定子24。马达转子22是电动机21的旋转件，马达定子24是电动机21的固定件。由马达转子22和马达定子24构成无刷的交流电动机。
该交流电动机优选能够与涡轮机轴12的高速旋转(例如至少10至20万rpm)对应，且能够进行加速时的旋转驱动和减速时的再生运转。此外，优选该交流电动机的驱动电压与搭载在车辆上的电池的直流电压相同或者比其稍高。
在如上所述地构成的电动增压机10中，若利用涡旋室18a导入来自发动机的排气气体，则利用排气气体驱动涡轮机叶轮11旋转。于是，驱动经由涡轮机轴12与涡轮机叶轮11连结的压缩机叶轮14旋转，进气被压缩机叶轮14压缩而向发动机供给。此外在此时，利用电动机21辅助压缩机叶轮14的旋转驱动。
电动增压机10具备流路形成套筒26和密封板28。流路形成套筒26与马达定子24的外周面以及轴承外壳16的内周面密接，在与轴承外壳16之间构成液密的水冷套26b。对该水冷套26b，从未图示的冷却水供给口供给冷却水，从未图示的冷却水排出口排出冷却水。在轴承外壳16和流路形成套筒26之间夹装有将水冷套26b的内外液密地密封的密封部件25a、25b(例如O型环)。
密封板28在轴承外壳16和压缩机外壳20之间和流路形成套筒26的凸缘部26a一起沿轴方向上被紧固。该密封板28将压缩机外壳20和马达定子24之间分隔开，且与流路形成套筒26的压缩机侧密接。
图4是图3所示的马达转子22的放大图。如图4所示，本实施方式的马达转子22包括：马达轴(内套筒)30、绕轴地包围马达轴30的永久磁铁31、绕轴地包围马达轴30并且从轴方向两侧夹持永久磁铁31的一对端环32、32、在绕轴地紧固的状态下包围永久磁铁31以及一对端环32、32的中空圆筒形的外套筒33。
在本实施方式中，马达轴30是插装在涡轮机轴12上的中空圆筒形的内套筒，中空圆筒形的永久磁铁31和端环32以较弱的过盈配合嵌合在该马达轴30的外周。马达轴30从其轴方向两侧被其他的部件夹持而与涡轮机轴12一体地旋转。
另外，马达轴30也可以是与涡轮轴12同轴状地连结的其他的旋转轴，在该情况下，也可以不是中空圆筒形。
外套筒33以及端环32由非磁体材料构成。外套筒33借助能够对永久磁铁31以及端环32给予充分的压缩载荷的程度的强热嵌套而与永久磁铁31以及端环32嵌合，以便即使在马达转子22的最高转速下作用有较大离心力的状况下永久磁铁31以及端环32也不空转。
如图4所示，外套筒33的两端部比端环32的端面还沿轴方向突出。在本实施方式中，外套筒33的两端部都比端环32的端面还沿轴方向突出，但也可以是仅一方的端部沿轴方向突出的结构。
这样，外套筒33的一端部或者两端部比端环32的端面还沿轴方向突出，因此通过切削该突出部分的一部分，能够进行旋转平衡修正。马达转子22的旋转平衡修正通常是在马达转子22的组装后使马达转子22单品高速旋转并测定平衡修正所需要的数据、并基于该测定数据而削除外套筒33的端部的一部分而进行。但是，有时也会在将马达转子22和其他的部件(涡轮机轴等)组合的状态下进行旋转平衡修正。
根据上述的本实施方式，在旋转平衡修正时切削的外套筒33的端部位于从马达轴30(内套筒)离开的位置，因此在切削外套筒33时马达轴30不会成为妨碍。因此，能够改善旋转平衡修正的作业性。
外套筒33的两端部比端环32的端面突出的长度L优选为以下长度：在确保能够进行旋转平衡修正的程度的修正量的同时尽量抑制惯性力矩的增加的必要的长度。
此外，在外套筒33中，切削比端环32还沿轴方向突出的部分，因此即使切削该部分也不会出现对端环32的压缩载荷减少的情况。因而，不会产生由于过度切削而在高速旋转时端环32滑动(空转)的问题。
此外，如本实施方式，若为外套筒33的两端部比端环32的端面还沿轴方向突出的结构，则能够通过在其两端部处切削一部分而进行旋转平衡修正，因此提高旋转修正的精度。但是，在马达转子22自身的容积较小，通过仅切削外套筒33的一端部而能够进行充分的旋转平衡修正的情况下，也可以是仅一端部比端环32端面还沿轴方向突出的结构，在该结构的情况下，与两端部突出的情况相比，能够减少从端环32突出的部分的惯性力矩。
此外，在本实施方式中，永久磁铁31被一对端环32夹持，因此不会直接曝露在马达转子22的周围环境中。因此，能够保护永久磁铁31而抑制锈的发生。
图5是表示本发明的其他的实施方式的马达转子22的结构的剖面图。该马达转子22包括：马达轴30、绕轴地包围马达轴30的永久磁铁31、在绕轴地紧固的状态下包围永久磁铁31的中空圆筒形的外套筒33。
在本实施方式中，马达轴30是插装在涡轮机轴12上的中空圆筒形的内套筒，中空圆筒形的永久磁铁31以较弱的过盈配合嵌合在该马达轴30的外周。马达轴30从其轴方向两侧被其他的部件夹持而与涡轮机轴12变成一体而旋转。
另外，马达轴30也可以是与涡轮轴同轴状地连结的其他的旋转轴，在该情况下，也可以不是中空圆筒形。
外套筒33借助能够相对于永久磁铁31给予充分的压缩载荷的程度的强例如热嵌套而与永久磁铁31嵌合，以便即使在马达转子22的最高转速下作用有较大离心力的状况下永久磁铁31也不空转。
如图5所示，外套筒33的两端部比永久磁铁31的端面还沿轴方向突出。在本实施方式中，外套筒33的两端部比永久磁铁31的端面还沿轴方向突出，但也可以是仅一方的端部沿轴方向突出的结构。
这样，外套筒33的一端部或者两端部比永久磁铁31的端面还沿轴方向突出，因此通过切削该突出部分的一部分，能够进行旋转平衡修正。该突出部分位于从马达轴30(内套筒)离开的位置，因此在切削外套筒33时马达轴30不会成为妨碍。由此，改善旋转平衡修正的作业性。
外套筒33的两端部比永久磁铁31的端面突出的长度优选为，在确保能够进行旋转平衡修正的程度的修正量的同时能够尽量抑制惯性力矩的增加必须的长度。
此外，在本实施方式中，不具有如图4所示的端环32，但是在旋转平衡修正时切削外套筒33，因此无需切削永久磁铁31。因而，不会产生发生磁力变化或强度降低的问题。
此外，如本实施方式，若为外套筒33的两端部都比永久磁铁31的端面还沿轴方向突出的结构，则能够通过在该两端部处切削一部分而进行旋转平衡修正，因此提高旋转修正的精度。但是，在马达转子22自身的容积较小，通过仅切削外套筒33的一端部而能够进行充分的旋转平衡修正的情况下，也可以是仅一端部比永久磁铁31的端面还沿轴方向突出的结构，在该结构的情况下，与两端部突出的情况相比，能够减少从永久磁铁31突出的部分的惯性力矩。
另外，在上述中，对本发明的实施方式进行了说明，但上述公开的本发明的实施的方式只是示例，本发明的范围不限定于这些发明的实施的方式。在上述的实施方式中，说明了将本发明用于电动增压机的电动机的马达转子的例子，但不限于此，也能够同样地用于在其他的机器上使用的电动机的马达转子。
本发明的范围由权利要求书来表示，进而包含在与权利要求书的记载均等的意义以及范围内的所有的变化。

Claims (4)

1.一种马达转子，包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、绕轴地包围上述马达轴并从轴方向两侧夹持上述永久磁铁的一对端环、在绕轴地紧固的状态下包围上述永久磁铁以及上述一对端环的中空圆筒形的外套筒，其特征在于，
上述外套筒的一端部或者两端部比上述端环的端面还沿轴方向突出。
2.一种马达转子，包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、在绕轴地紧固的状态下包围该永久磁铁的中空圆筒形的外套筒，其特征在于，
上述外套筒的一端部或者两端部比上述永久磁铁的端面还沿轴方向突出。
3.一种马达转子的旋转平衡修正方法，所述马达转子包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、绕轴地包围上述马达轴并从轴方向两侧夹持上述永久磁铁的一对端环、在绕轴地紧固的状态下包围上述永久磁铁以及上述一对端环的中空圆筒形的外套筒，马达转子的旋转平衡修正方法的特征在于，
使上述外套筒为一端部或者两端部比上述端环的端面还沿轴方向突出的结构，通过切削上述外套筒的一端部或者两端部的一部分而进行旋转平衡修正。
4.一种马达转子的旋转平衡修正方法，所述马达转子包括：马达轴、绕轴地包围该马达轴的永久磁铁、在绕轴地紧固的状态下包围该永久磁铁的中空圆筒形的外套筒，马达转子的旋转平衡修正方法的特征在于，
使上述外套筒为一端部或者两端部比上述永久磁铁的端面还沿轴方向突出的结构，通过切削上述外套筒的一端部或者两端部的一部分而进行旋转平衡修正。
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