JP2018042451A - 軸受用ショルダーが延びた電気モーターローター - Google Patents

Abstract

【課題】多数の変形例において、電気モーターは、シャフトに作動可能に取り付けられることができ、シャフトを選択的に駆動することができる。【解決手段】多数の変形例は、内面及び外面を含む本体、本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ４８及び本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップ５４を含むローターコア３６であって、第１端部キャップ、第２端部キャップ及び外面は、環状空洞を形成する、ローターコア；第１端部キャップまたは第２端部キャップのうちの少なくとも一つに隣接した少なくとも一つのスリーブ１００；環状空洞内に収容された少なくとも一つの磁石９０；及び少なくとも一つのスリーブに作動可能に取り付けられた少なくとも一つの軸受９２を含む製品を含むことができる。【選択図】図４

Description

本開示が一般的に関連する分野は、電気モーターを含む。

電動ターボ機械（ｅｌｅｃｔｒｉｆｉｅｄ ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ）は、電気モーターを含むことができる。

多数の変形例は、内面及び外面を含む本体、本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップを含むローターコアであって、前記第１端部キャップ、前記第２端部キャップ及び前記外面は、環状空洞を形成する、ローターコア；第１端部キャップまたは第２端部キャップのうちの少なくとも一つに隣接した少なくとも一つのスリーブ；環状空洞内に含まれた少なくとも一つの磁石；及び少なくとも一つのスリーブに作動可能に取り付けられた少なくとも一つの軸受を含む製品を含むことができる。

多数の変形例は、円筒形であり、内面及び外面を含む本体、本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップ、本体の外面の一部分、第１端部キャップの内面及び第２端部キャップの内面によって定義される環状空洞を含むローターコア；第１端部キャップまたは第２端部キャップに隣接した少なくとも一つの軸受スリーブであって、少なくとも一つの軸受スリーブは、軸受表面である、少なくとも一つの軸受スリーブ；環状空洞内の少なくとも一つの磁石；及び環状空洞を取り囲むロータースリーブを含むローターアセンブリを含むことができる。

多数の変形例は、円筒形であり、内面及び外面を含む本体；本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップ；本体の外面の一部分、第１端部キャップの内面及び第２端部キャップの内面によって定義される環状空洞；及び第１端部キャップまたは第２端部キャップのうちの一つから軸方向に延び、少なくとも一つの軸受を収容するように構成され配置される少なくとも一つのショルダーを含むローターコアを含むことができる。

本発明の範囲内の他の例示的な変形例は、以後に提供される詳細な説明から明らかになるだろう。詳細な説明及び特定の例は、本発明の範囲内の変形例を開示しているが、単に例示するためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではないということを理解すべきである。

本発明の範囲内における選択的変形例は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるだろう。
多数の変形例によるエンジンブリージングシステム（ｅｎｇｉｎｅ ｂｒｅａｔｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）の概路図を示す。 多数の変形例による軸受を有するローターアセンブリの斜視図を示す。 多数の変形例による軸受を有するローターアセンブリの断面図（ｅｎｄ ｖｉｅｗ）を示す。 図３のＡ−Ａに沿って切り取った断面図を示す。 多数の変形例によるローターコアの側面図を示す。 多数の変形例による電動ターボチャージャーの斜視図を示す。 多数の変形例による電動ターボチャージャーの断面図を示す。 図７のＡ−Ａに沿って切り取った電動ターボチャージャーの横断面図を示す。 多数の変形例による軸受を有するローターアセンブリの斜視図を示す。 多数の変形例による軸受を有するローターアセンブリの断面図を示す。 図１０のＢ−Ｂに沿って切り取った軸受を有するローターアセンブリの断面図を示す。 多数の変形例によるローターコアの側面図を示す。 多数の変形例による軸受を有するローターアセンブリの断面図を示す。 多数の変形例による除去された部分を持つ電動ターボチャージャーの断面図を示す。 多数の変形例による軸受を有するローターアセンブリの斜視図を示す。 多数の変形例による軸受を有するローターアセンブリの断面図を示す。 図１６のＡ−Ａに沿って切り取った軸受を有するローターアセンブリの断面図を示す。 多数の変形例によるローターコアの側面図を示す。

以下の変形例に関する説明は、本質的に単なる例示に過ぎず、本発明、その適用または使用の範囲を決して限定するものではない。

図１を参照すると、多数の変形例において、エンジンブリージングシステム１８は、これで限定されるものではないが、電動ターボチャージャーを含む電動機械装置２０を含むことができる。電動ターボチャージャー２０は、シャフト２８を介して圧縮機２４に作動可能に取り付けられ得るタービン２２を含むことができる。タービン２２は、シャフト２８を回転させて圧縮機２４を駆動させることができる排気ガス流体の流れによって駆動され得る。次いで、圧縮機２４は、内燃機関１９に流入され得る空気を加圧することができる。多数の変形例において、電気モーター３０は、シャフト２８に作動可能に取り付けられることができ、シャフト２８を選択的に駆動することができる。

図６〜図８を参照すると、多数の変形例において、電気モーター３０は、固定子アセンブリ３２によって駆動され得るローターアセンブリ３４を含むことができる。ローターアセンブリ３４は、シャフト２８に連結されることができ、シャフト２８を駆動させることができる。多数の変形例において、固定子アセンブリ３２は、界磁巻線３３によってエネルギーを供給受けることができる電磁石として作動することができる。ローターアセンブリ３４は、界磁巻線３３とローターアセンブリ３４内の磁場との間の相互作用によって固定子アセンブリ３２によって回転されることができ、これは、ローターアセンブリ３４の回転軸３１を中心にトルクを発生させることができる。多数の変形例において、一つ以上の永久磁石９０は、磁場を提供するために、使用され得る。

図２〜図１８を参照すると、多数の変形例において、ローターアセンブリ３４は、一つ以上の軸受９２、９４、９６、９８を収容するように構成され配置されることができ、これによって、ターボ機械２０のシャフト２８上方へ滑り固定されて、圧縮機ナット２６と軸方向にクランプされることができ（その変形例は、図６及び図１４に示される）、これは、アセンブリ、公差累積及び偏心に及ぼす影響を最小化することができる。以下で使用される“軸方向”という用語は、シャフト２８の回転軸３１に沿ってまたは回転軸に平行な方向を指し、以下で使用される“半径方向”という用語は、シャフト２８の回転軸３１から延びるまたは回転軸に垂直な方向を指す。

多数の変形例において、ローターアセンブリ３４は、一つ以上の磁石９０を収容するように構成され配置されたローターコア３６を含むことができる。ロータースリーブ１００は、一つ以上の磁石９０を取り囲んで圧搾することができる。ロータースリーブ１００は、中空シリンダーであることができ、固定子アセンブリ３２内に嵌合するように構成され配置され得るが、その変形例は、図８に示される。

多数の変形例において、ローターコア３６は、円筒形であり得る本体３８を含むことができ、本体３８は、本体３８を通って延びることができ、ターボ機械２０のシャフト２８を収容するように構成され配置され得る本体３８の内面４４によって定義される開口部を含むことができる。ローターコア３６は、シャフト２８の圧縮機２４側に隣接した本体３８の第１端部４０から半径方向外側に延びることができる第１端部キャップ４８、及びシャフト２８のタービン２２側に隣接した本体３８の第２端部４２から半径方向外側に延びることができる第２端部キャップ５４をさらに含むことができる。本体３８の第１端部キャップ４８、第２端部キャップ５４及び外面４６は、一つ以上の磁石９０を収容するように構成され配置され得る環状空洞５８を定義することができる。多数の変形例において、第１端部キャップ４８は、第１軸方向リップ５０を含むことができ、第２端部キャップ５４は、第２軸方向リップ５６を含むことができ、それぞれは、一つ以上の軸受９２、９４、９６、９８、１０２の位置に応じて、シャフト２８及び／またはワッシャー５３のうちの少なくとも一ヶ所にあることができる隣接したショルダー５２に一つ以上の軸受９２、９４、９６、９８、１０２を中心に置くように構成されるか、配置されることができ、その変形例は、図８及び図１４に示される。多数の変形例において、軸方向リップ５０、５６は、それぞれ、一つ以上の軸受９２、９４、９６、９８、１０２と軸方向リップ５０、５６との間に流体力学的クッションを提供することができるスラスト表面５１を含むことができる。ローターコア３６は、これに制限されるものではないが、チタンまたはこれに制限されるものではないが、高ニッケル鋼を含む鋼合金を含む任意の数の耐久性のある高強度の非磁性物質を含むことができる。ローターコア３６は、一つの繋がる単片の構成要素であり得るか、一緒に取り付けられたいくつかの構成要素を含むことができる。

図２〜図１４を参照すると、多数の変形例において、ローターアセンブリ３４は、ローリング要素軸受のみを使用する電気モーターと比較して、電気モーター３０の耐久性を増加させることができる少なくとも一つの流体動圧軸受（ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｂｅａｒｉｎｇ）９２、９４を使用することができ、また、軸方向の公差累積を減らすように構成され配置され得る。

図２〜図５を参照すると、多数の変形例において、ローターコア３６は、第１端部キャップ４８から外側に延びることができる第１ショルダー６０、及び第２端部キャップ５４から外側に延びることができる第２ショルダー６６を含むことができる。第１ショルダー６０は、少なくとも第１端部キャップ４８繋がる一つの単一構成要素であることができ、第２ショルダー６６は、少なくとも第２端部キャップ５４と繋がる一つの単一構成要素であり得る。第１ショルダー６０及び第２ショルダー６６は、それぞれ、シャフト２８を収容するように構成され配置され得る内面６２と、少なくとも第１軸受９２及び第２軸受９４のそれぞれに対する軸受表面として作用するように構成され配置され得る外面６４を含む。第１及び第２ショルダー６０、６６を使用するようになると、第１及び第２ショルダー６０、６６を中心に第１及び第２軸受９２、９０を回転させることができ、これにより、これに限定されるものではないが、システム１８に軸方向にクランプされる流体動圧軸受を始めとする、より幅広い軸受の使用が可能になることができる。

図６〜図１２を参照すると、多数の変形例において、ローターコア３６は、第１端部キャップ４８から軸方向に延びることができ、少なくとも第１端部キャップ４８と繋がる一つの単一構成要素であり得る第１ショルダー６０のみを含むことができる。少なくとも一つの第２軸受１０２は、シャフト２８が第２軸受１０２の内側レースとして作用できるようにシャフト２８に作動可能に取り付けられ得る、これに制限されるものではないが、ローリング要素軸受を含む第２端部キャップ４８に隣接することができる。他の変形例において、後述するように、チューブスリーブ（ｔｕｂｅ ｓｌｅｅｖｅ）７４は、第２流体動圧軸受９４が使用できるように第２端部キャップ５４に隣接したシャフト２８に取り付けられ、その変形例は、図１３〜図１４に示す。

図１３を参照すると、ローターアセンブリ３４は、ローターコア３６の第１端部キャップ４８に隣接し得る第１チューブスリーブ６８、及びローターコア３６の第２端部キャップ５４に隣接し得る第２チューブスリーブ７４を含むことができる。第１チューブスリーブ６８及び第２チューブスリーブ７４は、それぞれ、シャフト２８を収容するように構成され配置され得る内面７０と、少なくとも第１軸受９２及び第２軸受９４のそれぞれの軸受表面として作用するように構成され配置され得る外面７２を含むことができる。第１チューブスリーブ６８及び第２チューブスリーブ７４は、それぞれ、ローターコア３６と別個の構成要素であり得る。第１及び第２チューブスリーブ６８、７４を使用するようになると、第１及び第２ショルダー６０、６６を中心に第１及び第２軸受９２、９４を回転させることができ、これにより、これに限定されるものではないが、システム１８に軸方向にクランプされる流体動圧軸受を始めとする、より幅広い軸受の使用が可能になることができる。

図１４を参照すると、多数の変形例において、ローターアセンブリ３４は、第１チューブスリーブ６８のみを含むことができる。多数の変形例において、これに制限されるものではないが、ローリング要素軸受を含む第２軸受１０２は、第２端部キャップ５４に隣接したシャフト２８に作動可能に取り付けられ得る。シャフト２８は、第２軸受９８の内側レースとして作用することができる。

図１５〜図１８を参照すると、多数の変形例において、ローターコア３６は、公差累積を減少させることができる少なくとも一つのローリング要素軸受９６、９８を使用できるように構成され配置され得る。多数の変形例において、ローターコア３６は、第１端部キャップ４８から軸方向外側に延びることができ、第１軸受９６のための第１内側レース８２を有する第１半径方向突出部８０を含むことができる第１ショルダー７６、及び第２端部キャップ５４から軸方向外側に延びることができ、第２軸受９８のための第２内側レース８５を有する第２半径方向突出部８４を含むことができる第２ショルダー７８を含むことができる。多数の変形例において、第１内側レース８２及び第２内側レース８５は、それぞれ、第１及び第２ショルダー７６、７８の内側に研磨され得る。これに制限されるものではないが、深い溝またはアンギュラコンタクト型（ａｎｇｕｌａｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｙｌｅ）軸受を含む任意の数のローリング要素軸受９６、９８が使用され得る。ローターコア３６は、一つの繋がる単一構成要素であり得る。次に、第１軸受９６のボール８６及び外側レース８８は、ローターコア３６上の第１内側レース８２の上側に組み立てられることができ、第２軸受９８のボール８７及び外側レース８５は、ローターコア３６上の第２内側レース８５の上側に組み立てられ得る。第１及び第２ショルダー７６、７８を有するローターコア３６が前記で説明されたが、ローターコア３６は、内側レース８２、８５を有するショルダー７６、７８のうちの一つのみを含むことができるということを留意すべきである。

前述した変形例のうち、いずれも本発明の思想または範囲を逸脱せずに、組合せまたは再配置され得るということを留意すべきである。

次のような変形例の説明は、本発明の範囲内に属するものと見なされる構成要素、要素、動作、製品及び方法を例示するためのものだけであり、具体的に開示されるか、明示的に言及されることにより、そのような範囲を決して制限しようと意図しない。本明細書に記述されたような構成要素、要素、動作、製品及び方法は、本明細書において明示的に記述されたものとは異なって組合せられ、または再配置されることができ、依然として本発明の範囲内に属するものと見なされる。

変形例１は、内面及び外面を含む本体、本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ、前記本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップを含むローターコアであって、第１端部キャップ、第２端部キャップ及び外面は、環状空洞を形成する、ローターコア；第１端部キャップまたは第２端部キャップのうちの少なくとも一つに隣接した少なくとも一つのスリーブ；環状空洞内に含まれた少なくとも一つの磁石；及び少なくとも一つのスリーブに作動可能に取り付けられた少なくとも一つの軸受を含む製品を含むことができる。

変形例２は、少なくとも一つの軸受が流体動圧軸受である変形例１に記載された製品を含むことができる。

変形例３は、少なくとも一つの軸受がローリング要素軸受である変形例１に記載された製品を含むことができる。

変形例４は、少なくとも一つのスリーブは、少なくとも一つの軸受のための内側レースである変形例３に記載された製品を含むことができる。

変形例５は、スリーブが第１端部キャップまたは第２端部キャップから軸方向に延び、第１端部キャップまたは第２端部キャップと繋がる一つの単一構成要素であるショルダーである変形例１〜４のいずれか一つに記載された製品を含むことができる。

変形例６は、スリーブがローターコアと別個の構成要素である変形例１〜４のいずれか一つに記載された製品を含むことができる。

変形例７は、ローターアセンブリを取り囲む固定子をさらに含み、ローターアセンブリは、ターボ機械のシャフトに作動可能に取り付けられる変形例１〜６のいずれか一つに記載された製品を含むことができる。

変形例８は、円筒形であり、内面及び外面を含む本体、本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップ、本体の外面の一部分、第１端部キャップの内面及び第２端部キャップの内面によって定義される環状空洞を含むローターコア；第１端部キャップまたは第２端部キャップに隣接した少なくとも一つの軸受スリーブであって、少なくとも一つの軸受スリーブは、軸受表面である、軸受スリーブ；環状空洞内の少なくとも一つの磁石；及び環状空洞を取り囲むロータースリーブを含むローターアセンブリを含むことができる。

変形例９は、少なくとも一つの軸受表面は、ローターコアと繋がる一つの単一構成要素である変形例８に記載されたローターアセンブリを含むことができる。

変形例１０は、少なくとも一つの軸受スリーブがローターコアと別個の構成要素である変形例８に記載されたローターアセンブリを含むことができる。

変形例１１は、少なくとも一つの軸受スリーブに作動可能に取り付けられた少なくとも一つの軸受をさらに含む変形例８〜１０のいずれか一つに記載されたローターアセンブリを含むことができる。

変形例１２は、少なくとも一つの軸受が流体動圧軸受である変形例１１に記載されたローターアセンブリを含むことができる。

変形例１３は、少なくとも一つの軸受がローリング要素軸受である変形例１１に記載されたローターアセンブリを含むことができる。

変形例１４は、少なくとも一つの軸受スリーブがローリング要素軸受のための内側レースである変形例１３に記載されたローターアセンブリを含むことができる。

変形例１５は、ローターコアが、円筒形であり、内面及び外面を含む本体；本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップ；本体の外面の一部分、第１端部キャップの内面及び第２端部キャップの内面によって定義される環状空洞；及び第１端部キャップまたは第２端部キャップのうちの一つから軸方向に延び、少なくとも一つの軸受を収容するように構成され配置される少なくとも一つのショルダーを含む、ローターコアを含むことができる。

変形例１６は、少なくとも一つのショルダーが少なくとも一つの流体動圧軸受のための軸受表面として作用するように構成され配置される変形例１５に記載されたローターコアを含むことができる。

変形例１７は、少なくとも一つのショルダーに作動可能に取り付けられた少なくとも一つの流体動圧軸受をさらに含む、変形例１６に記載されたローターコアを含むことができる。

変形例１８は、少なくとも一つのショルダーは、ローリング要素軸受のための内側レースとして作用するように構成され配置される変形例１５に記載されたローターコアを含むことができる。

変形例１９は、複数のローリング要素及び軸受外側レースを内側レースに作動可能に取り付けることをさらに含む変形例１８に記載されたローターコアを含むことができる。

本発明の範囲内において選択的変形例に関する前述した説明は、本質的に例示するものに過ぎず、従って、その変更または変形は、本発明の思想及び範囲から逸脱するものと見なされるべきではない。

Claims (19)

1. 内面及び外面を含む本体、前記本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び前記本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップを含むローターコアであって、前記第１端部キャップ、前記第２端部キャップ及び前記外面は、環状空洞を形成する、ローターコア；
   前記第１端部キャップまたは前記第２端部キャップのうちの少なくとも一つに隣接した少なくとも一つのスリーブ；
   前記環状空洞内に収容された少なくとも一つの磁石；及び
   前記少なくとも一つのスリーブに作動可能に取り付けられた少なくとも一つの軸受を含む、製品。
2. 前記少なくとも一つの軸受が流体動圧軸受（ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｂｅａｒｉｎｇ）である、請求項１に記載の製品。
3. 前記少なくとも一つの軸受は、ローリング要素軸受である、請求項１に記載の製品。
4. 前記少なくとも一つのスリーブが、前記少なくとも一つの軸受のための内側レースである、請求項１に記載の製品。
5. 前記スリーブが、前記第１端部キャップまたは前記第２端部キャップから軸方向に延び、前記第１端部キャップまたは前記第２端部キャップと繋がる一つの単一構成要素であるショルダーである、請求項１に記載の製品。
6. 前記スリーブが、前記ローターコアと別個の構成要素である、請求項１に記載の製品。
7. 前記ローターアセンブリを取り囲む固定子をさらに含み、前記ローターアセンブリは、ターボ機械のシャフトに作動可能に取り付けられる、請求項１に記載の製品。
8. 円筒形であり、内面及び外面を含む本体；
   前記本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び前記本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップ；前記本体の前記外面の一部分、前記第１端部キャップの内面及び前記第２端部キャップの内面によって定義される環状空洞を含むローターコア；
   第１端部キャップまたは第２端部キャップに隣接した少なくとも一つの軸受スリーブであって、前記少なくとも一つの軸受スリーブは、軸受表面である、前記軸受スリーブ；
   前記環状空洞内の少なくとも一つの磁石；及び
   前記環状空洞を取り囲むロータースリーブを含む、ローターアセンブリ。
9. 前記少なくとも一つの軸受表面は、前記ローターコアと繋がる一つの単一構成要素である、請求項８に記載のローターアセンブリ。
10. 前記少なくとも一つの軸受スリーブが、前記ローターコアと別個の構成要素である、請求項８に記載のローターアセンブリ。
11. 前記少なくとも一つの軸受スリーブに作動可能に取り付けられた少なくとも一つの軸受をさらに含む、請求項８に記載のローターアセンブリ。
12. 前記少なくとも一つの軸受が、流体動圧軸受である、請求項１１に記載のローターアセンブリ。
13. 前記少なくとも一つの軸受が、ローリング要素軸受である、請求項１１に記載のローターアセンブリ。
14. 前記少なくとも一つの軸受スリーブが、ローリング要素軸受のための内側レースである、請求項１３に記載のローターアセンブリ。
15. 円筒形であり、内面及び外面を含む本体；
    前記本体の第１端部から半径方向に延びる第１端部キャップ及び前記本体の第２端部から半径方向に延びる第２端部キャップ；
    前記本体の外面の一部分、前記第１端部キャップの内面及び前記第２端部キャップの内面によって定義される環状空洞；及び
    前記第１端部キャップまたは前記第２端部キャップのうちの一つから軸方向に延び、
    少なくとも一つの軸受を収容するように構成され配置された少なくとも一つのショルダーを含む、ローターコア。
16. 前記少なくとも一つのショルダーが、少なくとも一つの流体動圧軸受のための軸受表面として作用するように構成され配置される、請求項１５に記載のローターコア。
17. 前記少なくとも一つのショルダーに作動可能に取り付けられた前記少なくとも一つの流体動圧軸受をさらに含む、請求項１６に記載のローターコア。
18. 前記少なくとも一つのショルダーは、ローリング要素軸受のための内側レースとして作用するように構成され配置される、請求項１５に記載のローターコア。
19. 複数のローリング要素及び軸受外側レースを前記内側レースに作動可能に取り付けることをさらに含む、請求項１８に記載のローターコア。