KR101004188B1

KR101004188B1 - 모터 로터

Info

Publication number: KR101004188B1
Application number: KR1020087030541A
Authority: KR
Inventors: 야스유키 시부이; 마사히로 시미즈
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2010-12-24
Also published as: US20090195102A1; KR20090011032A; WO2007145023A1; EP2031732A4; JP2007336738A; US7834504B2; CN101473512A; JP5062464B2; CN101473512B; EP2031732A1; EP2031732B1

Abstract

본 발명의 모터 로터(22)는, 모터축(30)과, 모터축(30)의 축 주위를 둘러싸는 영구 자석(31)과, 모터축(30)의 축 주위를 둘러쌈과 함께 영구 자석(31)을 축방향의 양쪽에서 개재하는 한 쌍의 엔드 링(32)과, 영구 자석(31) 및 한 쌍의 엔드 링(32)에 체결에 의해 끼워지는 중공 원통형의 아우터 슬리브(33)로 이루어진다. 엔드 링(33)의 종탄성계수는 영구 자석(31)의 종탄성계수보다 크다. 영구 자석(31) 및 한 쌍의 엔드 링(32)에 끼워진 아우터 슬리브(33)에 작용하는 원주 방향 응력이 축방향으로 균일화되도록, 아우터 슬리브(33)의 두께가 축방향의 위치에 따라 다르게 되어 있다.

Description

모터 로터{MOTOR ROTOR}

본 발명은, 전동기의 고주속화(高周速化)에 대응가능한 모터 로터에 관한 것으로, 특히 전동 과급기에 탑재되는 전동기에 적합한 모터 로터에 관한 것이다.

내연 기관의 향상을 위하여 내연 기관의 배기 가스로 구동되고 흡기를 압축하여 과급하는 과급기(‘터보과급기(turbocharger)’라고도 한다.)가 널리 이용되고 있다. 또한, 과급기의 회전축과 동축상에 전동기를 장착하여 컴프레서의 회전 구동을 가속보조함으로써 가속 응답성 등을 개선시킨 과급기도 이용되고 있다. 이와 같은 전동기에 의한 전동 어시스트 기능을 가지는 과급기를 전동 과급기라고 한다.

이러한 종류의 전동 과급기의 구성에 대하여 간단히 설명한다. 회전축의 양 끝에 터빈 임펠러와 컴프레서 임펠러가 연결되어 이루어지는 과급기 로터는 하우징 내부에 회전가능하게 지지된다. 하우징에는 전동기가 내장된다. 회전축의 동축상에 전동기의 회전자(모터 로터)가 고정되고, 하우징의 내부이자 회전자 주위에 전동기의 고정자(모터 스테이터)가 배치된다. 내연 기관에서 배출된 배기 가스가 터빈 임펠러에 공급되면, 터빈 임펠러가 회전 구동되고, 터빈 임펠러에 연결된 컴프레서 임펠러가 회전 구동됨으로써, 흡기를 압축하여 내연 기관에 공급한다. 또한 이때, 전동기에 의해 컴프레서 임펠러의 회전 구동이 보조된다.

이와 같은 전동 과급기의 모터 로터가 하기 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 도 1은 특허 문헌 1에 개시된 종래의 모터 로터를 나타내는 단면도이다. 모터 로터는 과급기의 터빈축(50)에 삽입된 이너 슬리브(51)와, 이너 슬리브(51)의 축 주위를 둘러싸는 영구 자석(52)과, 영구 자석(52)의 축 주위를 둘러싸는 중공 원통형의 아우터 슬리브(53)로 이루어진다. 아우터 슬리브(53)는 로터의 최고 회전수에서 큰 원심력이 작용하는 상황에서도 영구 자석(52)을 충분히 유지할 수 있도록 끼워 맞춤에 의해 결합된다.

전동 과급기의 제조 공정에서는 모터 로터의 조립 후 회전 밸런스를 시험하여 회전 밸런스를 수정한다. 도 1에 나타낸 종래의 모터 로터의 경우, 영구 자석(52)의 단면의 일부(도면의 부호 A로 나타내는 부분)를 깎아 밸런스를 수정하였다. 그러나, 영구 자석(52)을 깎으면 영구 자석의 자력이 변화된다. 회전 밸런스 수정량에는 개체 차가 있기 때문에, 깎이는 양에 따라 영구 자석의 자력이 제품 마다 제각각이 된다. 또한, 영구 자석(52)을 깎음으로써 크랙이 생기거나 응력적으로 불균일해지기 때문에 강도가 저하된다.

이와 같은 문제에 대응하기 위하여 도 2에 나타내는 바와 같은 종래의 다른 모터 로터가 제안되었다. 모터 로터는 터빈축(50)에 삽입된 이너 슬리브(51)와, 이너 슬리브(51)의 축 주위를 둘러싸는 영구 자석(52)과, 영구 자석(52)을 축방향의 양쪽에서 개재하는 한 쌍의 엔드 링(54)과, 영구 자석(52) 및 한 쌍의 엔드 링(54)의 축 주위를 둘러싸는 중공 원통형의 아우터 슬리브(53)로 이루어진다. 아우터 슬 리브(53)는 영구 자석(52)과 엔드 링(54)에 끼워 맞춤에 의해 결합된다.

이와 같은 구조의 모터 로터에서는 엔드 링(54)의 일부(도면의 부호 B로 나타내는 부분)를 깎아 회전 밸런스를 수정한다. 이 경우, 영구 자석(52)을 깎지 않아도 되므로, 자력 변화나 강도 저하가 발생하는 문제가 생기지 않는다.

특허 문헌 1: 미국 특허 제 6,085,527호 명세서(도 5)

도 2에서 윗쪽 그래프는 아우터 슬리브(53)에 작용하는 원주 방향 응력의 축방향에서의 분포를 나타낸다. 그래프에서 횡축은 축방향 위치, 종축은 원주 방향 응력이며, 아우터 슬리브(53)에 작용하는 원주 방향 응력의 분포는 부호 L로 나타내는 곡선을 그린다.

도 2에 나타낸 모터 로터에서 엔드 링(54)은 회전 밸런스 수정 시에 깎여도 충분한 강도를 유지할 수 있는 재료로 이루어지기 때문에, 엔드 링(54)의 종탄성계수는 영구 자석(52)의 종탄성계수보다 크다. 즉, 영구 자석(52)은 엔드 링(54)보다 비교적 부드러워 탄성변형되기 쉽다.

이 때문에 도 2에 나타내는 바와 같이, 아우터 슬리브(53)가 영구 자석(52) 및 엔드 링(54)에 끼워진 상태에서는 아우터 슬리브(53)에 있어서의 엔드 링(54)에 접촉되는 부분의 원주 방향 응력이, 영구 자석(52)에 접촉되는 부분의 그것보다 커진다. 따라서, 아우터 슬리브(53)에 있어서 영구 자석(52)과의 끼움이 엔드 링(54)과의 끼움보다 상대적으로 약해진다. 최근의 전동기에는 더욱더 고주속화가 요구되고 있으며, 이에 대응하기 위하여 아우터 슬리브(53)와 영구 자석(52) 및 엔드 링(54)과의 끼움도 보다 강력하게 설정할 필요가 있다.

영구 자석에 대하여 원하는 체결력이 얻어지도록 아우터 슬리브(53)의 끼움 강도를 설정하는 것은 가능하지만, 고주속화에 대응시키기 위해 끼움을 너무 강하게 하면 아우터 슬리브(53)의 양단부가 소성(塑性)변형될 우려가 있다. 이 때문에, 종래의 모터 로터로는 더욱 고주속화에 대한 대응이 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 고주속화에 대응가능한 모터 로터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 모터 로터는 이하의 수단을 채용한다.

즉, 본 발명에 따른 모터 로터는, 모터축과, 모터축의 축 주위를 둘러싸는 영구 자석과, 상기 모터축의 축 주위를 둘러쌈과 함께 상기 영구 자석을 축방향의 양쪽에서 개재하는 한 쌍의 엔드 링과, 상기 영구 자석 및 상기 한 쌍의 엔드 링에 체결에 의해 끼워지는 중공 원통형의 아우터 슬리브로 이루어지고, 상기 엔드 링의 종탄성계수가 상기 영구 자석의 종탄성계수보다 큰 모터 로터에 있어서, 상기 영구 자석 및 상기 한 쌍의 엔드 링에 끼워진 상기 아우터 슬리브에 작용하는 원주 방향 응력이 축방향으로 균일화되도록, 상기 아우터 슬리브의 두께가 축방향의 위치에 따라 다른 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 영구 자석 및 한 쌍의 엔드 링에 끼워진 아우터 슬리브에 작용하는 원주 방향 응력이 축방향으로 균일화되도록, 아우터 슬리브의 두께가 축방향의 위치에 따라 다르므로, 아우터 슬리브에 작용하는 원주 방향 응력이 균일화된다. 즉, 아우터 슬리브에 있어서, 영구 자석에 접촉되는 부분과 엔드 링에 접촉되는 부분에서 원주 방향 응력차가 완화된다. 이 때문에, 영구 자석에 대하여 원하는 체결력이 얻어지도록 아우터 슬리브의 끼움 강도를 설정해도, 엔드 링과 접하는 아우터 슬리브의 양단부가 소성변형되는 문제는 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면 전동기의 고주속화에 대응할 수 있는 뛰어난 효과가 얻어진다.

또한, 상기 아우터 슬리브는, 상기 엔드 링에 접촉되는 부분의 외경이 상기 영구 자석에 접촉되는 축방향 중앙 부분의 외경보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아우터 슬리브의 외경은, 상기 영구 자석쪽에서 상기 엔드 링쪽을 향하여 연속적 또는 단계적으로 축소되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 아우터 슬리브의 형상을 설정함으로써, 아우터 슬리브에 작용하는 원주 방향 응력을 축방향으로 균일화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전동기의 고주속화에 대응할 수 있는 뛰어난 효과가 얻어진다.

도 1은 종래의 모터 로터의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 종래의 다른 모터 로터의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 모터 로터를 가지는 전동기를 구비한 전동 과급기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 모터 로터의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 모터 로터의 구성을 나타내는 도면 이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명을 생략한다.

도 3은, 본 발명의 실시형태에 따른 모터 로터를 가지는 전동기를 구비한 전동 과급기의 전체 구성도이다. 이 도면에서 전동 과급기(10)는 터빈축(12), 컴프레서 임펠러(14), 전동기(21), 및 하우징을 구비한다. 하우징은 이 예에서는 베어링 하우징(16), 터빈 하우징(18), 및 컴프레서 하우징(20)으로 이루어진다.

터빈축(12)은, 터빈 임펠러(11)를 한 쪽 끝(도면에서 왼쪽 끝)에 가진다. 이 예에서 터빈 임펠러(11)는 터빈축(12)에 일체로 형성되어 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 터빈 임펠러(11)를 별도로 부착하는 구성이어도 된다.

컴프레서 임펠러(14)는, 터빈축(12)의 다른 쪽 끝(도면에서 오른쪽 끝)에 축단(軸端) 너트(15)에 의해 일체로 회전하도록 연결되어 있다.

베어링 하우징(16)은, 터빈축(12)의 래디얼 하중을 받는 저널 베어링(17)과, 쓰러스트(thrust) 하중을 받는 쓰러스트 베어링(29)을 내장하고, 저널 베어링(17) 및 쓰러스트 베어링(29)에 의해 터빈축(12)이 회전가능하게 지지되어 있다. 또한, 베어링 하우징(16)은, 저널 베어링(17) 및 쓰러스트 베어링(29)을 윤활시키기 위해 도시하지 않은 윤활유 유로(流路)를 가지고 있다.

터빈 하우징(18)은, 터빈 임펠러(11)를 회전가능하게 둘러싸고 또한 베어링 하우징(16)에 연결되어 있다. 터빈 하우징(18)의 내부에는, 외부로부터 배기 가스가 도입되는 스크롤실(18a)과, 스크롤실(18a)로부터 터빈 임펠러(11)까지 배기 가스를 안내하는 링 형상으로 형성된 유로(18b)가 마련되어 있다.

또한, 유로(18b)에는, 복수의 노즐 날개(19)가 원주 방향으로 일정한 간격으로 배치되어 있다. 노즐 날개(19)는, 가변 노즐 날개이고, 그 사이에 형성되는 유로 면적을 변화시킬 수 있는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며 고정 노즐 날개여도 된다. 또한, 유로(18b)에 노즐 날개(19)가 없는 형태여도 된다.

컴프레서 하우징(20)은, 컴프레서 임펠러(14)를 회전가능하게 둘러싸고 또한 베어링 하우징(16)에 연결되어 있다. 컴프레서 하우징(20)의 내부에는 압축 공기가 도입되는 스크롤실(20a)과, 컴프레서 임펠러(14)로부터 스크롤실(20a)까지 압축 공기를 안내하는 링 형상으로 형성된 디퓨저(20b)가 마련되어 있다.

전동기(21)는, 모터 로터(22) 및 모터 스테이터(24)를 가진다. 모터 로터(22)는 전동기(21)의 회전자이고, 모터 스테이터(24)는 전동기(21)의 고정자이다. 모터 로터(22)와 모터 스테이터(24)에 의해 브러쉬리스 교류 전동기가 구성된다.

교류 전동기는 터빈축(12)의 고속 회전(예를 들어, 적어도 10 ~ 20만rpm)에 대응할 수 있고, 또한 가속 시의 회전 구동과 감속 시의 회생(回生) 운전이 가능한 것이 바람직하다. 또한, 교류 전동기의 구동 전압은 차량에 탑재된 배터리의 직류 전압과 동일하거나 그것보다 높은 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 전동 과급기(10)에서는 엔진으로부터 스크롤실(18a)에 의해 배기 가스가 도입되면, 배기 가스에 의해 터빈 임펠러(11)가 회전 구동된다. 그러면, 터빈 임펠러(11)에 터빈축(12)을 개재하여 연결된 컴프레서 임펠러(14)가 회전 구동되고, 컴프레서 임펠러(14)에 의해 흡기가 압축되어 엔진에 공급된다. 또한 이때, 전동기(21)에 의해 컴프레서 임펠러(14)의 회전 구동이 보조된다.

전동 과급기(10)는, 유로 형성 슬리브(26)와 씰 플레이트(28)를 구비한다. 유로 형성 슬리브(26)는, 모터 스테이터(24)의 외주면 및 베어링 하우징(16)의 내주면과 밀착되고, 베어링 하우징(16)과의 사이에 액체를 밀봉하는 수냉(水冷) 재킷(26b)을 구성한다. 수냉 재킷(26b)에는 도시하지 않은 냉각수 공급구로부터 냉각수가 공급되고, 도시하지 않은 냉각수 배출구를 통해 냉각수를 배출시킨다. 베어링 하우징(16)과 유로 형성 슬리브(26) 사이에는 수냉 재킷(26b)의 내외를 밀봉되게 씰링하는 씰링 부재(25a, 25b)(예를 들어 Ｏ링)가 개재된다.

씰 플레이트(28)는, 베어링 하우징(16)과 컴프레서 하우징(20) 사이에 유로 형성 슬리브(26)의 플랜지부(26a)와 함께 축방향으로 고정된다. 씰 플레이트(28)는 컴프레서 하우징(20)과 모터 스테이터(24) 사이를 나누고, 또한 유로 형성 슬리브(26)의 컴프레서쪽에 밀착되어 있다.

도 4는, 도 3에 나타낸 모터 로터(22)의 확대도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 모터 로터(22)는, 모터축(30)과, 모터축(30)의 축 주위를 둘러싸는 영구 자석(31)과, 모터축(30)의 축 주위를 둘러쌈과 함께 영구 자 석(31)을 축방향의 양쪽에서 개재하는 한 쌍의 엔드 링(32)과, 영구 자석(31) 및 한 쌍의 엔드 링(32)의 축 주위를 둘러싸는 중공 원통형의 아우터 슬리브(33)로 이루어진다.

본 실시형태에서는, 모터축(30)은, 터빈축(12)에 삽입된 중공 원통형의 이너 슬리브이고, 모터축(30)의 외주에 중공 원통형의 영구 자석(31)과 엔드 링(32)이 약하게 체결되어 끼워져 있다. 모터축(30)은 그 축방향의 양쪽에서 다른 부재에 개재되어 터빈축(12)과 일체로 회전한다.

한편, 모터축(30)은, 터빈축(12)에 동축상으로 연결된 다른 회전축이어도 되며, 이 경우 중공 원통형이 아니어도 된다.

아우터 슬리브(33) 및 엔드 링(32)은 비자성체 재료로 이루어진다. 아우터 슬리브(33)는, 모터 로터(22)의 최고 회전수에서 큰 원심력이 작용하는 상황에서도 영구 자석(31) 및 엔드 링(32)이 공전하지 않도록, 영구 자석(31) 및 엔드 링(32)에 대하여 충분한 압축 하중을 부여할 수 있는 정도의 강한 체결(예를 들어 끼워 맞춤)에 의해 영구 자석(31) 및 엔드 링(32)에 끼워져 있다. 아우터 슬리브(33)를 끼워 맞추기 전에는 영구 자석(31)의 외경과 엔드 링(32)의 외경은 동일하다.

도 4에 있어서, 엔드 링(32)의 종탄성계수는 영구 자석(31)의 종탄성계수보다 크다. 따라서, 영구 자석(31)은 엔드 링(32)보다 비교적 부드러워 탄성변형되기 쉽다. 도 5에 나타낸 종래의 모터 로터에서는 아우터 슬리브(53)의 두께 및 외경이 축방향의 전체 길이에 걸쳐 일정하기 때문에, 엔드 링(54)에 접촉되는 부분의 원주 방향 응력이, 영구 자석(52)에 접촉되는 부분의 그것보다 크다.

이에 대해, 본 발명에 따른 모터 로터(22)에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 영구 자석(31) 및 한 쌍의 엔드 링(32)에 끼워진 아우터 슬리브(33)에 작용하는 원주 방향 응력이 축방향으로 균일화되도록, 아우터 슬리브(33)의 두께가 축방향의 위치에 따라 다르게 되어 있다. 구체적으로, 아우터 슬리브(33)는 엔드 링(32)에 접촉되는 부분의 외경 D1이 영구 자석(31)에 접촉되는 축방향 중앙 부분의 외경 D2보다 작다. 즉, 아우터 슬리브(33)는 대경부(大徑部)(33a)와 대경부(33a)의 양측에 위치하는 소경부(小徑部)(33b)로 이루어진다.

도 2에 나타낸 종래의 모터 로터의 아우터 슬리브(53)에 있어서, 엔드 링(54)에 접촉되는 부분의 원주 방향 응력이 영구 자석(52)에 접촉되는 부분의 원주 방향 응력과 비교하여 어느 정도 커질지는 영구 자석(52) 및 엔드 링(54)의 재질에 따라 다르지만, 여기에서는 예를 들어 20 ~ 30% 정도라고 상정한다. 본 실시형태의 모터 로터(22)의 영구 자석(31) 및 엔드 링(32)이, 도 2의 영구 자석(52) 및 엔드 링(54)과 같은 재질이라고 할 경우, 아우터 슬리브(33)에 있어서의 엔드 링(32)에 접촉되는 부분의 두께가, 영구 자석(31)에 접촉되는 부분의 두께보다 20 ~ 30% 정도 얇아지도록 대경부(33a) 및 소경부(33b)의 외경을 설정함으로써, 각각의 부분에서의 원주 방향 응력차가 완화된다. 이 결과, 아우터 슬리브(33)에 작용하는 원주 방향 응력을 축방향으로 균일화할 수 있다.

여기서 말하는 ‘균일화’란, 반드시 아우터 슬리브(33)의 원주 방향 응력이 축방향으로 완전히 균일해지는 것만을 의미하는 것은 아니며, 아우터 슬리브(33)에 있어서 영구 자석(31)에 접촉되는 부분과 엔드 링(32)에 접촉되는 부분에서, 원주 방향 응력차가 완화되는 것도 포함한다. 또한, ‘완화된다’는 것은, 도 5에 나타낸 축방향의 전체 길이에 걸쳐 두께 및 외경이 일정한 아우터 슬리브(53)의 경우와 비교하여 상기의 원주 방향 응력차가 완화되고 균일한 방향에 가까워진다는 의미이다.

도 2에 나타낸 모터 로터의 아우터 슬리브(53)에서는, 엔드 링(54)의 영구 자석(52)쪽의 단면보다 영구 자석(52)쪽으로 약간 치우친 위치에서 원주 방향 응력이 커져 있었으므로, 본 실시형태에 있어서의 아우터 슬리브(33)의 대경부(33a)에서 소경부(33b)로의 이행 위치(바꾸어 말하면, 대경부(33a)와 소경부(33b)의 경계부)는, 엔드 링(32)의 영구 자석(31)쪽 단면보다 영구 자석(31)쪽으로 약간 치우친 위치가 되어 있다. 이와 같이, 대경부(33a)에서 소경부(33b)로의 이행 위치를 적절한 위치로 함으로써, 원주 방향 응력의 균일성을 높일 수 있다.

상술한 본 실시형태에 따르면, 영구 자석(31) 및 한 쌍의 엔드 링(32)에 끼워진 아우터 슬리브(33)에 작용하는 원주 방향 응력이 축방향으로 균일화되도록, 아우터 슬리브(33)의 두께가 축방향의 위치에 따라 다르므로, 아우터 슬리브(33)에 작용하는 원주 방향 응력이 균일화된다. 즉, 아우터 슬리브(33)에 있어서 영구 자석(31)에 접촉되는 부분과 엔드 링(32)에 접촉되는 부분에서, 원주 방향 응력차가 완화된다. 이 때문에, 영구 자석(31)에 대하여 원하는 체결력이 얻어지도록 아우터 슬리브(33)의 끼움 강도를 설정해도, 엔드 링(32)과 접하는 아우터 슬리브(33)의 양단부가 소성변형되는 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면 전동기의 고주속화에 대응할 수 있는 뛰어난 효과가 얻어진다.

도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 모터 로터(22)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 5에 있어서, 도 4와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

도 4의 실시형태에서는 아우터 슬리브(33)에 소경부(33b)를 형성하여 엔드 링(32)에 접촉되는 부분의 외경이 영구 자석(31)에 접촉되는 축방향 중앙 부분의 외경보다 작아지는 구성으로 하였지만, 이러한 구성 대신 아우터 슬리브(33)의 외경이 영구 자석(31)쪽에서 엔드 링(32)쪽을 향하여 연속적 또는 단계적으로 지름이 작아지도록 구성해도 된다. 이와 같이 연속적으로 지름이 작아지는 구성으로서 도 5의 실시형태에서는 아우터 슬리브(33)의 축방향 양쪽을 향하여 외경이 축소되는 테이퍼부(33c)를 가지는 것으로 하였다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 원주 방향 응력이 계단 형상으로 변화되는 것은 아니므로, 본 실시형태와 같은 테이퍼부(33c)를 형성함으로써, 도 4의 소경부(33b)를 형성한 경우보다 높은 균일화 효과가 얻어진다.

상술한 바와 같이, 도 2에 나타낸 모터 로터의 아우터 슬리브(53)에서는 엔드 링(54)의 영구 자석(52)쪽의 단면보다 영구 자석(52)쪽으로 약간 치우친 위치에서 응력이 커져 있었으므로, 본 실시형태에 있어서의 아우터 슬리브(33)의 지름 축소가 개시되는 위치(바꾸어 말하면, 대경부(33a)와 테이퍼부(33c)의 경계부)는 엔드 링(32)의 영구 자석(31)쪽의 단면보다 영구 자석(31)쪽으로 약간 치우친 위치가 되어 있다. 이와 같이, 지름 축소의 개시 위치를 적절한 위치로 함으로써, 원주 방향 응력의 균일성을 높일 수 있다.

한편, 도 5의 실시형태에서는 아우터 슬리브(33)의 외경이 연속적으로 축소되는 것으로 하여, 테이퍼부(33c)와 같이 직선적으로 축소되는 예를 나타내었지만, 도 2에 나타낸 원주 방향 응력의 변화에 따라 대응시키기 위하여, 연속적으로 축소되는 다른 예로서 곡선적으로 축소되는 것이어도 된다. 또한, 아우터 슬리브(33)의 지름의 축소는 연속적인 축소로 한정되지 않으며, 단계적으로 축소되는 것이어도 된다.

상기에서 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였지만, 상기에 개시된 본 발명의 실시형태는 어디까지나 예시로서, 본 발명의 범위는 이들 발명의 실시형태로 한정되지 않는다. 상술한 실시형태에서는 본 발명을 전동 과급기의 전동기의 모터 로터에 적용한 예를 설명하였지만 이것으로 한정되지 않으며, 다른 기기에 이용되는 전동기의 모터 로터에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

본 발명의 범위는 특허 청구의 범위의 기재에 의해 나타내며, 또한 특허 청구의 범위의 기재와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다.

Claims

터빈축에 삽입된 중공 원통형의 이너 슬리브와, 상기 이너 슬리브의 축 주위를 둘러싸고 체결에 의해 끼워져 있는 영구 자석과, 상기 이너 슬리브의 축 주위를 둘러쌈과 함께 상기 영구 자석을 축방향의 양쪽에서 개재하고 체결에 의해 끼워져 있는 한 쌍의 엔드 링과, 상기 영구 자석 및 상기 한 쌍의 엔드 링에 체결에 의해 끼워지는 중공 원통형의 아우터 슬리브로 이루어지고, 상기 엔드 링의 종탄성계수가 상기 영구 자석의 종탄성계수보다 큰 모터 로터에 있어서,

상기 영구 자석 및 상기 한 쌍의 엔드 링에 끼워진 상기 아우터 슬리브에 작용하는 원주 방향 응력이 축방향으로 균일화되도록, 상기 아우터 슬리브의 두께가 축방향의 위치에 따라 다른 것을 특징으로 하는 모터 로터.
제1항에 있어서,

상기 아우터 슬리브는, 상기 엔드 링에 접촉되는 부분의 외경이 상기 영구 자석에 접촉되는 축방향 중앙 부분의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 모터 로터.
제2항에 있어서,

상기 아우터 슬리브의 외경은, 상기 영구 자석쪽에서 상기 엔드 링쪽을 향하여 연속적 또는 단계적으로 축소되는 것을 특징으로 하는 모터 로터.