JP2006141164A - 表面磁石型電動機、表面磁石型電動機の製造方法、および表面磁石型電動機を備えた内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機であって、前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けた表面磁石型電動機とする。
【選択図】 図1
Description
A.第1の電動機の構成:
A−1.飛散防止管の第1実施例:
A−2.飛散防止管の第2実施例:
B.第2の電動機の構成:
B−1.接触部分構造の第1実施例:
B−2.接触部分構造の第2実施例:
B−3.接触部分構造の第3実施例:
C.変形例:
図1は、本発明の第1の表面磁石型電動機の断面を示す概略構成図である。図示するように、第1の表面磁石型電動機10(以下、単に電動機10と呼ぶ)は、主に、電動機10の回転部分である回転子15と、電動機10の固定部分である固定子12と、回転子15を電動機10のハウジングに固定する軸受13,14等から構成されている。この電動機10は、回転子15に磁石16を設け、固定子15に電磁力を発生する巻き線を備えており、電磁力に反発する磁石16により、回転トルクを発生している。この電動機10は、ターボチャージャを搭載した自動車のタービンシャフトと連結してタービンシャフトをアシストするのに使用され(図18参照)、回転子15の回転速度は数十万rpmに及ぶ。
図2は、磁石16を圧入する第1実施例の飛散防止管17の構造を示す断面図である。図示するように、チタン製の飛散防止管17は、磁石16の長さよりも長い段付き円筒形状で形成され、段付き円筒形状の略中央付近に磁石16が配置される。この飛散防止管17は、内部に磁石16が存在する(配置される)円筒部分17aと、その両端に位置し、磁石16のそれぞれの端面から突き出す突き出し部分17b,17cとの大きく3つの部分から構成されている。こうした突き出し部分17b,17cを設けることで、仮に内部の磁石16が破損しても、その破片が外部へ飛散することを防止することができる。
第1実施例では、突き出し部分17b,17cを剛性の低い形状として内径差を抑制するものとしたが、突き出し部分17b,17cを必ずしも低剛性とする必要はない。図5は、磁石16を圧入する第2実施例としての飛散防止管の構造を示す断面図である。図示するように、この飛散防止管37は、第1実施例と同様の円筒部分37aと、圧入した磁石16の端面から突き出す突き出し部分37b,37cとの3つの部分から構成されている。
図8は、本発明の第2の表面磁石型電動機の概略構成図である。図示するように、第2の表面磁石型電動機21(以下、単に電動機21と呼ぶ)は、基本的には図1に示した第1の表面磁石型電動機10と同じ構成であり、回転子25のみが異なる。したがって、その他の部分は、図1と同一符号を付し、説明は省略する。
図8に示した組立用フランジ28,29と飛散防止管17とには、それぞれ特殊な形状の接触部分28c,29cを設けている。図10は、この接触部分の構造の一部を拡大して表わした断面図である。図示するように、組立用フランジ28には、飛散防止管17と略同外径を備えた凸部分28aを設けている。また、飛散防止管17には、段付き円筒形状により突き出し部分17bを形成した結果、円筒外周の段付き部分に段付き肩部17dが形成されている。この第1実施例としての接触部分構造では、凸部分28aと段付き肩部17dとが接触し、組立用フランジ28と突き出し部分17bの端面とは直接的に接触しない。なお、図示は省略するが、軸受14側にも、図10に示した軸受13側と対称な接触部分を設けている。
図11は、第2実施例としての組立用フランジと飛散防止管との接触部分の構造の一部を示す断面図である。図11には、接触部分構造として軸受13側のみを示しているが、軸受14側にも軸受13側と対称な接触部分構造があるのは、図10と同様である。
図13は、第3実施例としての組立用フランジと飛散防止管との接触部分の構造の一部を示す断面図である。図13には、接触部分構造として軸受13側のみを示しているが、軸受14側にも軸受13側と対称な接触部分構造があるのは、図10と同様である。
本発明の第2の電動機21における第3実施例(図13)では、テーパ形状を利用して飛散防止管67の端部の内径を拡径する構造としたが、このテーパの傾斜に代えて、フラットな形状、つまり、組立用フランジの飛散防止管に入り込む部分を単に円筒形状とするものとしても良い。この構造を以下に説明する。
12...固定子
13,14...軸受
15...回転子
16...磁石
17...飛散防止管
17a...円筒部分
17b,17c...突き出し部分
17d...段付き肩部
18,19...組立用フランジ
18b,19b...円周外径の部分
18c,19c...略円周外径の部分
18d,19d...円周外径の部分
18e,19e...内円筒
20...回転軸
21...電動機
25...回転子
27...飛散防止管
27b,27c...突き出し部分
28,29...組立用フランジ
28a...凸部分
28b,29b...円周外径の部分
28c,29c...特殊な形状部分
28d,29d...円周外径の部分
28e,29e...内円筒
37...飛散防止管
37a...円筒部分
37b,37c...突き出し部分
38...組立用フランジ
38a...平面
47...飛散防止管
47a...円筒部分
47b,47c...突き出し部分
47d...テーパ形状
48...組立用フランジ
48a...凸部分
57...飛散防止管
57a...凸部分
58...組立用フランジ
58a...係合部分
67...飛散防止管
67a...テーパ形状部分
68,69...組立用フランジ
68a...円筒部分
77...飛散防止管
90...組立用ボルト
91...組立用ナット
100...エンジン
110...ターボチャージャ
115...ウエイストゲートバルブ
101...吸気管
102...排気管
120...表面磁石型電動機
130...インバータ
140...ECU
Claims (22)
- 回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機であって、
前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、
前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けた
表面磁石型電動機。 - 請求項1に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記飛散防止管の一部であり、前記圧入した磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分に設けられ、該圧入によって当該突き出し部分と該突き出し部分を除く部分とに生じる内径方向の変位の差分を抑制する形状である表面磁石型電動機。 - 請求項2に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記突き出し部分を、当該突き出し部分を除く部分に比べて低剛性とすることで前記差分を抑制する形状とした表面磁石型電動機。 - 請求項3に記載の表面磁石型電動機であって、
前記差分を抑制する形状は、前記突き出し部分を、前記突き出し部分を除く部分に比べて薄肉とすることで低剛性とした表面磁石型電動機。 - 請求項3に記載の表面磁石型電動機であって、
前記差分を抑制する形状は、前記突き出し部分の外円筒に所定深さの切り欠きを形成することで低剛性とした表面磁石型電動機。 - 請求項2に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記突き出し部分の円筒内径を、該突き出し部分を除く部分の円筒内径に比べて拡径したテーパ形状とすることで前記差分を抑制する形状とした表面磁石型電動機。 - 請求項2に記載の表面磁石型電動機であって、
前記応力緩和部は、前記突き出し部分をラッパ状に拡径した形状とすることで前記差分を抑制する形状とした表面磁石型電動機。 - 請求項1に記載の表面磁石型電動機であって、
前記回転軸に取り付ける軸受と前記磁石の各端面との間には、それぞれ組立用フランジを備えると共に、
前記応力緩和部は、前記圧入した磁石の各端面からそれぞれ突き出した前記飛散防止管の一部である突き出し部分と、前記組立用フランジとが接触する接触部分に設けられ、該組立用フランジの両外側から回転軸方向の外力を付与することで、該圧入によって当該突き出し部分と該突き出し部分を除く部分とに生じる内径方向の変位の差分を抑制する形状である表面磁石型電動機。 - 請求項8に記載の表面磁石型電動機であって、
前記接触部分は、前記組立用フランジからの外力を、前記飛散防止管の内周よりも外周側に掛かる軸力に変換する形状である表面磁石型電動機。 - 請求項9に記載の表面磁石型電動機であって、
前記飛散防止管の接触部分を、該飛散防止管の外周側端面で前記組立用フランジと接触する凸形状とした磁石型電動機。 - 請求項9に記載の表面磁石型電動機であって、
前記組立用フランジの接触部分を、前記飛散防止管の外周側端面と接触する凸形状とした表面磁石型電動機。 - 請求項9に記載の表面磁石型電動機であって、
前記飛散防止管の接触部分を、前記突き出し部分を除く部分の円筒外径に比べて小さくした円筒形状に形成して、該飛散防止管全体を段付き円筒形状とし、前記組立用フランジの接触部分を、前記段付き円筒形状の段付きの肩部分に接する形状に形成した表面磁石型電動機。 - 請求項8に記載の表面磁石型電動機であって、
前記接触部分は、前記組立用フランジからの外力を、前記突き出し部分の内径を拡径する方向の力に変換する形状である表面磁石型電動機。 - 請求項13に記載の表面磁石型電動機であって、
前記飛散防止管の接触部分を、前記突き出し部分の内径が該突き出し部分を除く部分の内径に対して拡径するテーパ形状に形成し、前記組立用フランジの接触部分を、前記テーパ形状に係合する形状に形成した表面磁石型電動機。 - 請求項13に記載の表面磁石型電動機であって、
前記組立用フランジの接触部分を、前記磁石と略同外径形状で、前記飛散防止管の突き出し部分に圧入可能な円筒形状に形成した表面磁石型電動機。 - 回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機の製造方法であって、
(a)前記回転子の磁石の表面を覆って磁石の飛散を防止する飛散防止管を、該磁石の軸方向長さより長い円筒形状で形成する工程と、
(b)前記飛散防止管の内部に収納される前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を構成しつつ、該飛散防止管の内部に該磁石を圧入する工程と
を備えた表面磁石型電動機の製造方法。 - 請求項16に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記(b)工程は、
(b1)前記飛散防止管の内部に前記磁石を圧入し、該磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分を形成する工程と、
(b2)前記突き出し部分に組立用フランジを装着し、前記飛散防止管を該組立用フランジで挟持する工程と、
(b3)前記(b2)工程の後、前記飛散防止管に前記回転軸および軸受を装着すると共に、該軸受を介して当該飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与しながら、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。 - 請求項16に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記(b)工程は、
(b11)前記飛散防止管の内部に前記磁石を圧入し、該磁石の両端面からそれぞれ突き出した突き出し部分を形成する工程と、
(b12)前記飛散防止管に回転軸方向の軸力を付与しながら、前記突き出し部分に組立用フランジを装着して固定する工程と、
(b13)前記(b12)工程の後、前記軸力を付与した前記飛散防止管に、前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。 - 請求項16に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記(b)工程は、
(b21)前記磁石を、両端から組立用フランジで挟持する工程と、
(b22)前記磁石と前記組立用フランジとを一体で、前記飛散防止管に圧入する工程と、
(b23)前記(b22)工程の後、前記飛散防止管に前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。 - 請求項16に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記(b)工程は、
(b31)前記磁石に回転軸方向の軸力を付与した状態で、該磁石を両端から組立用フランジで挟持する工程と、
(b32)前記軸力を付与した状態の前記磁石と前記組立用フランジとを一体で、前記飛散防止管に圧入する工程と、
(b33)前記磁石および前記組立用フランジを備えた前記飛散防止管に、前記回転軸および軸受を装着し、前記表面磁石型電動機のハウジングに取り付ける工程とからなる
表面磁石型電動機の製造方法。 - 請求項20に記載の表面磁石型電動機の製造方法であって、
前記(b31)工程は、前記磁石と前記組立用フランジとに組立用ボルトを通し、組立用ナットを締め付けることで軸力を付与する工程である表面磁石型電動機の製造方法。 - タービンシャフトを有する過給器を備えた内燃機関であって、
回転子の表面に磁石を備える表面磁石型電動機を、前記タービンシャフトのアシスト用の電動機として備え、
前記表面磁石型電動機は、
前記回転子に備えられた磁石の軸方向長さより長い円筒形状に形成され、内部に該磁石が圧入されて該磁石の飛散を防止する飛散防止管を備え、
前記飛散防止管に圧入された前記磁石の端部に生じる応力を緩和する応力緩和部を設けて構成され、
当該表面磁石型電動機を前記タービンシャフトと同軸上に備えた
内燃機関。
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