WO2020008813A1 - モータロータおよび過給機 - Google Patents

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WO2020008813A1
WO2020008813A1 PCT/JP2019/022979 JP2019022979W WO2020008813A1 WO 2020008813 A1 WO2020008813 A1 WO 2020008813A1 JP 2019022979 W JP2019022979 W JP 2019022979W WO 2020008813 A1 WO2020008813 A1 WO 2020008813A1
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WO
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end plate
motor rotor
rotating shaft
rotation axis
magnet
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PCT/JP2019/022979
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English (en)
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Inventor
尚海 澤近
Original Assignee
株式会社Ihi
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor rotor and a supercharger.
  • a rotor is provided on a rotating shaft of the rotating machine.
  • the rotor described in Patent Literature 1 includes a magnet, end plates provided on both sides of the magnet in the axial direction, and a tubular member into which the magnet and the end plate are fitted. Sleeves are provided on both axial sides of the tubular member. A hole is formed between the sleeve and the tubular member.
  • the rotor described in Patent Document 2 has a cylindrical armoring that forms the outer periphery of the rotor.
  • a heat dissipating portion composed of a ring-shaped groove is provided on the outer peripheral surface of the armoring.
  • a cooling fin is fixed to an axial end surface of an inner case of a stator.
  • the present disclosure describes a motor rotor and a supercharger that can improve heat dissipation.
  • One embodiment of the present invention is a motor rotor attached to a rotating shaft, a magnet portion provided around the rotating shaft and rotatable together with the rotating shaft, and the rotating shaft is inserted therethrough in an axial direction of the rotating shaft.
  • the heat radiation of the motor rotor is improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a supercharger including a motor rotor according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the motor rotor in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an end plate of the motor rotor in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing the flow of cooling air around the motor rotor.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an end plate of a motor rotor according to a modification.
  • One embodiment of the present invention is a motor rotor attached to a rotating shaft, a magnet portion provided around the rotating shaft and rotatable together with the rotating shaft, and the rotating shaft is inserted therethrough in an axial direction of the rotating shaft.
  • the magnet unit when the motor rotor rotates together with the rotating shaft, for example, the magnet unit may generate heat.
  • An end plate is adjacent to the magnet part in the axial direction.
  • One or more grooves or holes formed in the second surface of the end plate increase a heat radiation area from the motor rotor.
  • the cooling air flowing outside the motor rotor flows along the outer peripheral surface of the exterior member, and passes on the second surface exposed to the outside in the axial direction. When the cooling air comes into contact with the second surface of the end plate having the increased heat radiation area, heat radiation is improved. As a result, for example, the possibility of demagnetization is reduced.
  • the second surface of the end plate has one or more grooves extending around the rotation axis.
  • the elongated groove contributes to an increase in the heat radiation area. Therefore, heat dissipation is further improved.
  • a plurality of concentric annular grooves are formed on the second surface of the end plate.
  • the plurality of grooves further contribute to an increase in the heat radiation area. Therefore, the improvement of the heat radiation by devising the shape of the second surface can be maximized. Further, since the plurality of grooves are symmetric with respect to the rotation axis, the influence that can be exerted on the rotation balance of the motor rotor is reduced.
  • one or more holes are formed in the second surface of the end plate.
  • the hole contributes to an increase in the heat radiation area. Therefore, heat dissipation is further improved. End plate processing is also easy.
  • a plurality of holes are formed symmetrically with respect to the rotation axis on the second surface of the end plate.
  • the plurality of holes further contribute to an increase in the heat radiation area.
  • the symmetrically formed holes reduce the possible influence on the rotational balance of the motor rotor.
  • the number of the plurality of holes is an even number.
  • An even number of holes reduces the possible effects on the rotational balance of the motor rotor.
  • the second surface of the end plate is inside the axial end surface of the exterior member.
  • the inner peripheral surface at the end of the cylindrical exterior member is also exposed. Therefore, the heat radiation area as the whole motor rotor further increases. That is, in cooperation with the flow of the cooling air, heat radiation from the exterior member can be effectively performed.
  • the material of the end plate and the material of the exterior member are both titanium.
  • the magnetic permeability of the two members is matched. Therefore, disturbance of magnetic flux can be prevented.
  • a supercharger including an electric motor including any one of the above-described motor rotors, wherein a rotating shaft, a turbine wheel attached to a first end of the rotating shaft, A supercharger including a compressor wheel mounted at two ends and an electric motor including a motor rotor mounted on a rotating shaft may be provided. Since the heat dissipation of the electric motor of the supercharger is improved, the efficiency of the electric motor is increased. As a result, the efficiency as a supercharger is increased.
  • the electric supercharger 1 shown in FIG. 1 is, for example, a supercharger for a vehicle.
  • the electric supercharger 1 compresses air supplied to the engine using exhaust gas discharged from an engine (not shown).
  • the electric supercharger 1 is a kind of a centrifugal compressor.
  • the electric supercharger 1 includes a turbine 2, a compressor 3, and an electric motor 4.
  • the electric motor 4 applies a rotational driving force to the rotating shaft 5.
  • the electric supercharger 1 may be applied to a fuel cell vehicle.
  • a turbine wheel 8 of the turbine 2 is attached to a first end of the rotating shaft 5.
  • a compressor wheel 9 of the compressor 3 is attached to a second end of the rotating shaft 5.
  • the compressor wheel 9 is fixed to the rotating shaft 5 by, for example, a shaft end nut 18 screwed to the second end of the rotating shaft 5.
  • a bearing 10 and an electric motor 4 are provided between the turbine wheel 8 and the compressor wheel 9 in the direction of the rotation axis A of the rotation shaft 5.
  • the turbine 2 includes a turbine housing 6 and a turbine wheel 8 housed in the turbine housing 6.
  • a turbine scroll channel 12a extending in the circumferential direction is formed.
  • the turbine housing 6 is provided with an exhaust gas inlet (not shown) and an exhaust gas outlet 13. The exhaust gas discharged from the engine flows into the turbine housing 6 through the exhaust gas inlet, rotates the turbine wheel 8, and then flows out of the turbine housing 6 through the exhaust gas outlet 13.
  • the compressor 3 includes a compressor housing 7 and a compressor wheel 9 housed in the compressor housing 7.
  • an annular diffuser flow path 7a surrounding the compressor impeller 9 and a compressor scroll flow path 7b communicating with the diffuser flow path 7a and extending in the circumferential direction are formed in the compressor housing 7 .
  • the compressor housing 7 is provided with a suction port 14 and a discharge port (not shown).
  • the turbine wheel 8 rotates as described above, the rotating shaft 5 and the compressor wheel 9 rotate.
  • the rotating compressor wheel 9 draws in external air through the suction port 14, compresses the air through the diffuser flow path 7a and the compressor scroll flow path 7b, and discharges it from the discharge port.
  • the compressed air discharged from the discharge port is supplied to the engine.
  • a bearing housing 11 is provided between the turbine housing 6 and the compressor housing 7.
  • the rotating shaft 5 is rotatably supported by a bearing housing 11 via a bearing 10.
  • the electric motor 4 is, for example, a brushless AC motor.
  • the electric motor 4 includes a motor rotor 16 as a rotor and a motor stator 17 as a stator.
  • the motor rotor 16 is attached to the rotating shaft 5 and is rotatable around the axis together with the rotating shaft 5.
  • the motor rotor 16 is disposed between the bearing 10 and the compressor wheel 9 in the direction of the rotation axis A of the rotation shaft 5.
  • the motor stator 17 includes a plurality of coils and an iron core.
  • the motor stator 17 is arranged so as to surround the motor rotor 16 from the radial direction.
  • the motor stator 17 is housed in the bearing housing 11.
  • the motor stator 17 is fixed inside the bearing housing 11.
  • the motor stator 17 generates a magnetic field around the rotation axis 5 to rotate the motor rotor 16.
  • the electric motor 4 can be adapted to, for example, high-speed rotation of the rotating shaft 5 (for example, 100,000 rpm to 200,000 rpm).
  • the electric motor 4 can perform, for example, rotational driving during acceleration and regenerative operation during deceleration.
  • the drive voltage of the electric motor 4 may be, for example, the same as the DC voltage of the battery mounted on the vehicle, or may be higher than the DC voltage.
  • the motor rotor 16 is fixed to, for example, the outer peripheral surface 5 a of the rotating shaft 5.
  • the motor rotor 16 includes a magnet unit 21 fixed to the outer peripheral surface 5 a of the rotating shaft 5 and rotatable together with the rotating shaft 5.
  • the magnet unit 21 includes a permanent magnet such as a neodymium magnet.
  • the magnet section 21 has, for example, a cylindrical shape.
  • the magnet section 21 may be composed of, for example, two annular magnets adjacent in the axial direction.
  • the magnet unit 21 may have an integral structure instead of a divided structure.
  • the magnet section 21 is fixed to the rotating shaft 5 by, for example, an adhesive or the like.
  • the inner peripheral surface 21b of the magnet part 21 and the outer peripheral surface 5a of the rotating shaft 5 are in close contact with each other and are fixed to each other.
  • another member a cylindrical member such as an inner sleeve
  • the magnet part 21 and other members can rotate together with the rotating shaft 5.
  • the magnet unit 21 may be provided around the rotation shaft 5 and can rotate together with the rotation shaft 5.
  • the shape and structure of the magnet section 21 may be changed as appropriate.
  • the motor rotor 16 includes a pair of end plates 23 adjacent to both sides of the magnet portion 21 in the direction of the rotation axis A (the axial direction of the rotation shaft 5).
  • One end plate 23 is provided on the first end side of the rotating shaft 5, that is, on the turbine wheel 8 side, and one end plate 23 is provided on the second end side of the rotating shaft 5, that is, on the compressor wheel 9 side.
  • Each end plate 23 has the same structure.
  • Each end plate 23 is, for example, a virtual plane orthogonal to the rotation axis A, and has a symmetric structure with respect to a virtual plane located in the middle of each end plate 23.
  • the first end plate 23 will be mainly described, and the description of the second end plate 23 will be omitted.
  • the end plate 23 is also called a sleeve.
  • the ring-shaped end plate 23 is a disk-shaped member having a through hole in the center.
  • the material of the end plate 23 is, for example, titanium.
  • the rotating shaft 5 is inserted into a through hole of the end plate 23.
  • the end plate 23 is press-fitted into the rotating shaft 5, for example.
  • the two end plates 23 are mounted on the rotating shaft 5 on both sides of the magnet unit 21 in the direction of the rotating axis A.
  • the end plate 23 holds the magnet 21.
  • the end plate 23 further has a heat dissipation function, as described later, in addition to a physical holding function.
  • the inner peripheral surface 23 b of the end plate 23 is in close contact with, for example, the outer peripheral surface 5 a of the rotating shaft 5.
  • the end plate 23 may be shrink-fitted to the rotating shaft 5.
  • the end plate 23 includes an inner surface (first surface) 23e facing the end surface 21c of the magnet portion 21 in the direction of the rotation axis A, and an outer surface (second surface) 23c opposite to the inner surface 23e. .
  • the inner side surface 23 e is formed to be orthogonal to the rotation axis A and flat, and abuts, for example, on the end surface 21 c of the magnet portion 21.
  • the inner side surface 23e may be in surface contact with the end surface 21c of the magnet portion 21 with an annular region.
  • the outer side surface 23c is exposed in a space outside the motor rotor 16 in the axial direction (that is, on the turbine wheel 8 side or the compressor wheel 9 side).
  • the outer peripheral surface 21a of the magnet part 21 and the outer peripheral surface 23a of the end plate 23 may be formed at substantially the same position in the radial direction. In other words, the outer peripheral surface 21a of the magnet part 21 and the outer peripheral surface 23a of the end plate 23 may be substantially flush, and may form a single cylindrical surface.
  • a cylindrical armoring (exterior member) 22 is provided radially outside the magnet portion 21 and the pair of end plates 23.
  • the armoring 22 houses the magnet part 21 and a pair of end plates 23. In other words, the magnet part 21 and the pair of end plates 23 are arranged inside the armoring 22.
  • the armoring 22 is shrink-fitted to the magnet portion 21 and the end plate 23, for example.
  • the inner peripheral surface 22 b of the armoring 22 is in close contact with, for example, the outer peripheral surface 21 a of the magnet part 21 and the outer peripheral surface 23 a of the end plate 23.
  • the armoring 22 may be press-fitted into the magnet part 21 and the end plate 23.
  • the inner peripheral surface 22b of the armoring 22 may not adhere to the outer peripheral surface 23a of the end plate 23, but may adhere to only the outer peripheral surface 21a of the magnet portion 21.
  • the outer peripheral surface 22a of the armoring 22 has a cylindrical shape with no irregularities (no grooves or holes).
  • the material of the armoring 22 is, for example, titanium. That is, the material of the end plate 23 and the material of the armoring 22 are the same. Thus, the magnetic permeability of the end plate 23 and the magnetic permeability of the armoring 22 are equal.
  • the armoring 22 and the end plate 23 may be formed from a metal other than titanium. These materials may be stainless steel, high alloy steel, or the like.
  • the positional relationship between the armoring 22 and the end plate 23 will be described.
  • the outer surface 23c exposed to the external space of the end plate 23 is located inside (withdrawn inward) the axial end surface 22c of the armoring 22.
  • the annular end face 22c of the armoring 22 protrudes axially beyond the end plate 23.
  • the inner peripheral surface 22d at the end of the armoring 22 is exposed to the external space.
  • the end plate 23 exposes an annular inner peripheral surface 22 d at the end of the armoring 22.
  • the end plate 23 is specially processed, so that the heat radiation of the motor rotor 16 is improved.
  • three annular grooves 23 d are formed on the outer surface 23 c of the end plate 23. These grooves 23d extend concentrically around the rotation axis A (rotation axis 5), for example. In other words, the center of these grooves 23d is the rotation axis A.
  • Two of the three grooves 23d are included in an inner region between the outer peripheral surface 23a and the inner peripheral surface 23b. The depth of the groove 23d from the outer surface 23c (the distance from the outer surface 23c to the bottom of the groove 23d) can be determined as appropriate.
  • Each of these two grooves 23d includes a pair of side surfaces.
  • One of the three grooves 23d closest to the inner peripheral surface 23b is continuous with the inner peripheral surface 23b.
  • This one groove portion 23d includes only one side surface. This one side surface faces the outer peripheral surface 5a of the rotating shaft 5 with a gap.
  • the plurality of grooves 23d may have the same width and the same depth. Each of the plurality of grooves 23d may have a different width and / or a different depth.
  • a plurality of grooves 23d are formed on the outer side surface 23c of the end plate 23, whereby the exposed area of the end plate 23 (that is, the heat radiation area) is increased.
  • the end plate 23 realizes a heat sink structure, and improves the cooling performance of the magnet unit 21.
  • Such a groove 23d is formed in the end plate 23 by, for example, forging or cutting.
  • the magnet part 21 is temporarily fixed to the rotating shaft 5 with an adhesive or the like.
  • Two end plates 23 having a plurality of grooves 23d are prepared. End plates 23 are pressed into the rotating shaft 5 one by one from both sides of the magnet part 21.
  • the armoring 22 is attached to the magnet portion 21 and the pair of end plates 23 from the outside by shrink fitting or the like.
  • the motor rotor 16 is designed and manufactured so that the center of gravity of the motor rotor 16 is located on the rotation axis A as a whole.
  • the exhaust gas flowing from the exhaust gas inlet passes through the turbine scroll passage 12a and is supplied to the inlet side of the turbine wheel 8.
  • the turbine wheel 8 uses the pressure of the supplied exhaust gas to generate a rotational force, and rotates the rotating shaft 5 and the compressor wheel 9 integrally with the turbine wheel 8.
  • the air sucked from the suction port 14 of the compressor 3 is compressed by using the compressor wheel 9.
  • the air compressed by the compressor wheel 9 passes through the diffuser channel 7a and the compressor scroll channel 7b and is discharged from a discharge port (not shown).
  • the air discharged from the discharge port is supplied to the engine.
  • the electric motor 4 a magnetic field is generated by the motor stator 17, and the magnetic field generates a rotating force in the magnet portion 21 of the motor rotor 16.
  • the electric motor 4 is adapted for high-speed rotation of the rotating shaft 5 (for example, 100,000 rpm to 200,000 rpm). For example, when the rotational torque of the rotating shaft 5 is insufficient during acceleration of the vehicle, the electric motor 4 transmits the rotating torque to the rotating shaft 5.
  • a drive source of the electric motor 4 a battery of the vehicle can be used. Further, at the time of deceleration of the vehicle, the electric motor 4 may generate regenerative power using the rotational energy of the rotating shaft 5.
  • the compressed air compressed by the compressor 3 is supplied to the fuel cell system as an oxidant (oxygen).
  • oxygen oxygen
  • a fuel cell system power is generated by a chemical reaction between a fuel and an oxidant. Air containing water vapor is discharged from the fuel cell system, and the air is supplied to the turbine 2.
  • the electric turbocharger 1 rotates the turbine wheel 8 of the turbine 2 using high-temperature air discharged from the fuel cell system. As the turbine wheel 8 rotates, the compressor wheel 9 of the compressor 3 rotates, and compressed air is supplied to the fuel cell system.
  • the electric power generated by the fuel cell system may be supplied to the electric motor 4 of the electric supercharger 1 or the electric power may be supplied from a source other than the fuel cell system.
  • the magnet unit 21 may generate heat.
  • a pair of end plates 23 are adjacent to the magnet portion 21 in the axial direction.
  • the plurality of grooves 23d formed on the outer side surface 23c of the end plate 23 increase the heat radiation area from the motor rotor 16.
  • the cooling air flowing outside the motor rotor 16 flows along the outer peripheral surface 22a of the armoring 22, and passes on the outer surface 23c exposed to the outside in the axial direction.
  • the cooling air touches the outer surface 23c including the groove 23d of the end plate 23 having the increased heat radiation area see the arrow in the figure
  • the heat radiation is improved.
  • the possibility of demagnetization is reduced.
  • the groove 23d extending long around the rotation shaft 5 contributes to an increase in the heat radiation area. Therefore, heat dissipation is further improved.
  • the plurality of grooves 23d further contribute to an increase in the heat radiation area. Therefore, the improvement of the heat radiation property by devising the shape of the outer surface 23c can be maximized. Further, since the plurality of grooves 23d are symmetrical with respect to the rotation axis 5, the influence that can be exerted on the rotation balance of the motor rotor 16 is reduced.
  • the two members have the same magnetic permeability. Therefore, disturbance of the magnetic flux is prevented.
  • FIG. 5 a motor rotor according to another embodiment will be described with reference to FIG.
  • This motor rotor is different from the motor rotor 16 according to the previous embodiment in that an end plate 23 having a plurality of holes 27 formed in an outer surface 26c instead of the end plate 23 having a plurality of grooves 23d formed in an outer surface 23c. 26.
  • the end plate 26 has the same size and shape as the end plate 23.
  • the assembly structure of the end plate 26 with respect to the magnet portion 21 and the armoring 22 is the same as the assembly structure of the motor rotor 16.
  • the plurality of holes 27 formed in the end plate 26 each include an inner hole 27b and an outer hole 27a, which are two round holes arranged in the radial direction.
  • the inner hole portion 27b and the outer hole portion 27a are recessed portions having a predetermined depth from the outer side surface 26c.
  • the inner hole 27b and the outer hole 27a are included in an inner region between the outer peripheral surface 26a and the inner peripheral surface 23b.
  • the depth of the inner hole 27b and the outer hole 27a from the outer surface 26c (the distance from the outer surface 26c to the bottom of the hole) can be appropriately determined.
  • Each of the inner hole 27b and the outer hole 27a may have the same size and the same depth.
  • Each of the inner hole 27b and the outer hole 27a may have a different size and / or a different depth.
  • six holes 27 are provided at six positions of 0 °, 45 °, 135 °, 180 °, 225 °, and 315 ° around the rotation axis A.
  • the hole 27 is formed symmetrically with respect to the rotation axis A (the rotation axis 5).
  • the number of the holes 27 is six, which is an even number.
  • the plurality of inner holes 27b and the plurality of outer holes 27a are formed symmetrically with respect to the rotation axis A (rotation axis 5). I have.
  • the number of the inner hole portions 27b and the outer hole portions 27a is 12, which is an even number.
  • one positioning groove portion 26f is formed which extends in the radial direction and penetrates between the outer peripheral surface 26a and the inner peripheral surface 23b in the radial direction.
  • the holes 27 contribute to an increase in the heat radiation area. Therefore, heat dissipation is further improved. Since only a round hole needs to be formed, the processing of the end plate 26 is also easy.
  • the plurality of holes 27 are formed symmetrically with respect to the rotation axis 5.
  • the plurality of holes 27 further contribute to an increase in the heat radiation area.
  • the plurality of symmetrically formed holes 27 reduce the effect that can be exerted on the rotational balance of the motor rotor.
  • Even number of holes 27 reduces the influence that can be exerted on the rotational balance of the motor rotor. That is, the plurality of holes 27 facilitate the balance of the rotating shaft 5.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the outer surface 23c of the end plate 23 may be aligned with the axial end surface 22c of the armoring 22.
  • the end surface 22c of the armoring 22 may slightly project in the axial direction from the outer surface 23c of the end plate 23, and may be located outside the outer surface 23c.
  • the armoring 22 may have a cylindrical shape other than the cylindrical shape.
  • the inner surface 23e of the end plate 23 may be axially separated from the end surface 21c of the magnet portion 21. That is, a gap may be formed between the inner side surface 23e of the end plate 23 and the end surface 21c of the magnet portion 21.
  • One annular groove may be formed on the outer surface 23c of the end plate 23.
  • One groove may extend around the rotation axis 5.
  • One groove may extend spirally around the rotation axis 5. In that case, the center of the spiral groove may be on the rotation axis A.
  • the groove may extend in a direction other than the circumferential direction (for example, linearly).
  • ⁇ When a plurality of holes are formed in the outer side surface 23c of the end plate 23, these may not be symmetrical with respect to the rotation axis 5.
  • One hole may be formed in the outer surface 23c of the end plate 23. The shape and size of the hole can be appropriately determined.
  • the hole may be a through hole penetrating the end plate 23 in the thickness direction. An odd number of holes may be formed. In that case, a hole may be formed so that the balance of the rotating shaft 5 can be compensated.
  • ⁇ 1 One or a plurality of grooves may be formed in any one of the two end plates 23.
  • One or a plurality of holes may be formed in any one of the two end plates 23.
  • the electric supercharger 1 is not limited to a vehicle, but may be used for a ship engine or another engine.
  • the electric supercharger 1 may not include the turbine 2 and may be driven only by the electric motor 4.
  • the motor rotor 16 may be used for other electric motors instead of the electric supercharger.
  • the motor rotor 16 may be used for a generator rotor.
  • the heat radiation of the motor rotor is improved.

Abstract

モータロータは、回転軸の周りに設けられて回転軸と一緒に回転可能なマグネット部と、回転軸が挿通され、回転軸の軸方向においてマグネット部に隣接するリング形状のエンドプレートと、マグネット部およびエンドプレートの径方向の外側に設けられた筒状の外装部材と、を備える。エンドプレートは、マグネット部の軸方向の端面に対面する第１面と、第１面とは反対側にあってモータロータの軸方向の外側に露出する第２面と、を含む。エンドプレートの第２面には、１つ又は複数の溝部または穴部が形成されている。

Description

モータロータおよび過給機
　本開示は、モータロータおよび過給機に関する。
　過給機などの回転機械にモータが設けられる場合、その回転機械の回転軸にはロータが設けられる。たとえば、特許文献１に記載されたロータは、磁石と、磁石の軸方向の両側に設けられたエンドプレートと、これらの磁石およびエンドプレートが嵌入される管状部材とを含む。管状部材の軸方向の両側には、スリーブが設けられている。このスリーブと管状部材との間には、孔部が形成されている。
　特許文献２に記載されたロータは、ロータの外周部をなす円筒状のアーマリングを有する。このアーマリングの外周面に、リング状の溝からなる放熱部が設けられている。特許文献３に記載されたモータでは、ステータの内側ケースの軸方向の端面部に、冷却フィンが固定されている。
特開2008-29166号公報 特開2014-50133号公報 特開平5-344683号公報
　上記したモータロータでは、モータロータの発熱を逃す、すなわちモータロータを冷却するように試みられている。しかしながら、従来のモータロータにおける放熱性は十分ではなかった。たとえば、モータロータが高速で回転している際にモータロータの温度が高くなると、減磁を起こす可能性がある。本開示は、放熱性を向上させることができるモータロータおよび過給機を説明する。
　本発明の一態様は、回転軸に取り付けられたモータロータであって、回転軸の周りに設けられて回転軸と一緒に回転可能なマグネット部と、回転軸が挿通され、回転軸の軸方向においてマグネット部に隣接するリング形状のエンドプレートと、マグネット部およびエンドプレートの径方向の外側に設けられた筒状の外装部材と、を備え、エンドプレートは、マグネット部の軸方向の端面に対面する第１面と、第１面とは反対側にあってモータロータの軸方向の外側に露出する第２面と、を含み、エンドプレートの第２面には、１つ又は複数の溝部または穴部が形成されている。
　本発明の一態様によれば、モータロータにおける放熱性が向上する。
図１は、本開示の一実施形態に係るモータロータを備えた過給機を示す断面図である。 図２は、図１中のモータロータを拡大して示す断面図である。 図３は、図２中のモータロータのエンドプレートを示す図である。 図４は、モータロータの周囲における冷却空気の流れを概念的に示す図である。 図５は、変形例に係るモータロータのエンドプレートを示す図である。
　本発明の一態様は、回転軸に取り付けられたモータロータであって、回転軸の周りに設けられて回転軸と一緒に回転可能なマグネット部と、回転軸が挿通され、回転軸の軸方向においてマグネット部に隣接するリング形状のエンドプレートと、マグネット部およびエンドプレートの径方向の外側に設けられた筒状の外装部材と、を備え、エンドプレートは、マグネット部の軸方向の端面に対面する第１面と、第１面とは反対側にあってモータロータの軸方向の外側に露出する第２面と、を含み、エンドプレートの第２面には、１つ又は複数の溝部または穴部が形成されている。
　このモータロータによれば、モータロータが回転軸と一緒に回転する際、たとえばマグネット部が発熱し得る。マグネット部には、軸方向においてエンドプレートが隣接する。このエンドプレートの第２面に形成された１つ又は複数の溝部または穴部は、モータロータからの放熱面積を増大させる。モータロータの外部を流れる冷却空気は、外装部材の外周面に沿って流れ、軸方向の外側に露出する第２面上を通る。放熱面積を増大させたエンドプレートの第２面に対して冷却空気が触れることにより、放熱性が向上する。その結果として、たとえば減磁を起こす可能性が低減される。
　いくつかの態様において、エンドプレートの第２面には、回転軸の周りに延びる１つ又は複数の溝部が形成されている。長く延びる溝部は、放熱面積の増大に寄与する。よって、放熱性が一層向上する。
　いくつかの態様において、エンドプレートの第２面には、同心状に延びる円環状の複数の溝部が形成されている。複数の溝部は、放熱面積の増大に更に寄与する。よって、第２面の形状を工夫することによる放熱性の向上を最大限のレベルとすることができる。また複数の溝部は回転軸に関して対称となるので、モータロータの回転バランスに及ぼされ得る影響を低減する。
　いくつかの態様において、エンドプレートの第２面には、１つ又は複数の穴部が形成されている。穴部は、放熱面積の増大に寄与する。よって、放熱性が一層向上する。エンドプレートの加工も容易である。
　いくつかの態様において、エンドプレートの第２面には、複数の穴部が、回転軸に関して対称に形成されている。複数の穴部は、放熱面積の増大に更に寄与する。対称に形成された複数の穴部は、モータロータの回転バランスに及ぼされ得る影響を低減する。
　いくつかの態様において、複数の穴部の個数は偶数である。偶数個の穴部は、モータロータの回転バランスに及ぼされ得る影響を低減する。
　いくつかの態様において、エンドプレートの第２面は、外装部材の軸方向の端面よりも内側にある。この場合、筒状の外装部材の端部における内周面も露出する。よって、モータロータ全体としての放熱面積が更に増大する。すなわち、冷却空気の流れと協働して、外装部材からの放熱も有効に行われ得る。
　いくつかの態様において、エンドプレートの材質および外装部材の材質は、いずれもチタンである。この場合、２つの部材の透磁率が合わせられる。よって、磁束の乱れが防止され得る。
　本発明の別の態様として、上記のいずれかのモータロータを含む電動機を備えた過給機であって、回転軸と、回転軸の第１端に取り付けられたタービン翼車と、回転軸の第２端に取り付けられたコンプレッサ翼車と、回転軸に装着されたモータロータを含む電動機と、を備える過給機が提供されてもよい。過給機の電動機における放熱性が向上するため、電動機の効率が高められる。その結果として、過給機としての効率が高められる。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本明細書において、「径方向」、「軸方向」、「周方向」との語は、回転軸５（すなわち回転軸５の回転軸線Ａ）を基準として用いられる。
　まず、図１を参照して、本実施形態の電動過給機１について説明する。図１に示される電動過給機１は、たとえば車両用の過給機である。電動過給機１は、図示しないエンジンから排出された排気ガスを利用して、エンジンに供給される空気を圧縮する。電動過給機１は、遠心圧縮機の一種である。電動過給機１は、タービン２とコンプレッサ３と電動機４とを備える。電動機４は、回転軸５に回転駆動力を付加する。なお、電動過給機１は、燃料電池自動車に適用されてもよい。
　回転軸５の第１端には、タービン２のタービン翼車８が取り付けられている。回転軸５の第２端には、コンプレッサ３のコンプレッサ翼車９が取り付けられている。コンプレッサ翼車９は、たとえば、回転軸５の第２端に螺合された軸端ナット１８によって、回転軸５に固定されている。回転軸５の回転軸線Ａ方向において、タービン翼車８とコンプレッサ翼車９との間には、軸受１０および電動機４が設けられている。
　タービン２は、タービンハウジング６と、タービンハウジング６に収納されたタービン翼車８と、を備える。タービンハウジング６内には、周方向に延びるタービンスクロール流路１２ａが形成されている。タービンハウジング６には、排気ガス流入口（不図示）および排気ガス流出口１３が設けられている。エンジンから排出された排気ガスは、排気ガス流入口を通じてタービンハウジング６内に流入し、タービン翼車８を回転させ、その後、排気ガス流出口１３を通じてタービンハウジング６外に流出する。
　コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング７と、コンプレッサハウジング７に収納されたコンプレッサ翼車９と、を備える。コンプレッサハウジング７内には、コンプレッサ翼車９を取り囲む環状のディフューザ流路７ａと、ディフューザ流路７ａに連通して周方向に延びるコンプレッサスクロール流路７ｂとが形成されている。コンプレッサハウジング７には、吸入口１４および吐出口（不図示）が設けられている。上記のようにタービン翼車８が回転すると、回転軸５およびコンプレッサ翼車９が回転する。回転するコンプレッサ翼車９は、吸入口１４を通じて外部の空気を吸入し、ディフューザ流路７ａおよびコンプレッサスクロール流路７ｂを通じて空気を圧縮し、吐出口から吐出する。吐出口から吐出された圧縮空気は、エンジンに供給される。
　タービンハウジング６とコンプレッサハウジング７との間には、軸受ハウジング１１が設けられている。回転軸５は、軸受１０を介して軸受ハウジング１１に回転可能に支持されている。
　続いて、電動機４について説明する。電動機４は、たとえばブラシレスの交流電動機である。電動機４は、回転子であるモータロータ１６と、固定子であるモータステータ１７とを含む。モータロータ１６は、回転軸５に取り付けられ、回転軸５と一緒に軸周りに回転可能である。モータロータ１６は、回転軸５の回転軸線Ａ方向において、軸受１０とコンプレッサ翼車９との間に配置されている。
　モータステータ１７は、複数のコイルおよび鉄心を備える。モータステータ１７は、モータロータ１６を径方向から包囲するように配置されている。モータステータ１７は、軸受ハウジング１１に収容されている。モータステータ１７は、軸受ハウジング１１の内部に固定されている。モータステータ１７は、回転軸５の周りに磁場を生じさせて、モータロータ１６を回転させる。
　電動機４は、たとえば、回転軸５の高速回転（たとえば１０万ｒｐｍ～２０万ｒｐｍ）に適応できる。電動機４は、たとえば、加速時の回転駆動と減速時の回生運転とを行える。電動機４の駆動電圧は、たとえば、車両に搭載されたバッテリの直流電圧と同一であってもよく、その直流電圧より高くてもよい。
　続いて、図２を参照して、モータロータ１６について説明する。モータロータ１６は、たとえば、回転軸５の外周面５ａに固定されている。モータロータ１６は、回転軸５の外周面５ａに固定されて回転軸５と一緒に回転可能なマグネット部２１を備える。マグネット部２１は、ネオジム磁石等の永久磁石を含む。マグネット部２１は、たとえば円筒状をなしている。マグネット部２１は、たとえば、軸方向に隣り合う２つの環状のマグネットから構成されてもよい。マグネット部２１は、分割された構造ではなく、一体の構造を有してもよい。マグネット部２１は、たとえば、接着剤等により、回転軸５に固定されている。マグネット部２１の内周面２１ｂと回転軸５の外周面５ａとは、密着しており、互いに固着している。なお、マグネット部２１と回転軸５との間に他の部材（インナースリーブ等の円筒状部材）が介在してもよい。その場合、マグネット部２１と他の部材とが、回転軸５と一緒に回転可能である。マグネット部２１は、回転軸５の周りに設けられて、回転軸５と一緒に回転可能であればよい。マグネット部２１の形状や構造は、適宜に変更されてもよい。
　モータロータ１６は、回転軸線Ａ方向（回転軸５の軸方向）においてマグネット部２１の両側にそれぞれ隣接する一対のエンドプレート２３を備える。１枚のエンドプレート２３が、回転軸５の第１端側すなわちタービン翼車８側に設けられ、１枚のエンドプレート２３が、回転軸５の第２端側すなわちコンプレッサ翼車９側に設けられる。各エンドプレート２３は同じ構造を有する。各エンドプレート２３は、たとえば、回転軸線Ａに直交する仮想平面であって、各エンドプレート２３の中間に位置する仮想平面に関して、対称の構造を有する。以下、第１のエンドプレート２３について主に説明し、第２のエンドプレート２３についての説明は省略される。
　エンドプレート２３は、スリーブとも呼ばれる。リング形状のエンドプレート２３は、中央に貫通孔を有する円盤状の部材である。エンドプレート２３の材質は、たとえばチタンである。エンドプレート２３の貫通孔には、回転軸５が挿通されている。エンドプレート２３は、たとえば回転軸５に圧入されている。２枚のエンドプレート２３は、マグネット部２１の回転軸線Ａ方向の両側で回転軸５に装着されている。エンドプレート２３は、マグネット部２１を押さえる。エンドプレート２３は、物理的な押さえの機能に加え、後述のとおり、放熱機能をさらに有する。エンドプレート２３の内周面２３ｂは、たとえば、回転軸５の外周面５ａに密着している。なお、エンドプレート２３は、回転軸５に対して焼嵌めされてもよい。
　エンドプレート２３は、マグネット部２１の回転軸線Ａ方向の端面２１ｃに対面する内側面（第１面）２３ｅと、この内側面２３ｅとは反対側にある外側面（第２面）２３ｃとを含む。内側面２３ｅは、回転軸線Ａに直交して平坦に形成されており、たとえば、マグネット部２１の端面２１ｃに当接する。内側面２３ｅは、マグネット部２１の端面２１ｃに、円環状の領域をもって面接触してもよい。外側面２３ｃは、モータロータ１６の軸方向の外側（すなわちタービン翼車８側またはコンプレッサ翼車９側）の空間に露出している。
　マグネット部２１の外周面２１ａとエンドプレート２３の外周面２３ａとは、径方向において、略同じ位置に形成されてもよい。言い換えれば、マグネット部２１の外周面２１ａとエンドプレート２３の外周面２３ａとが、略面一であり、単一の円筒面を形成してもよい。
　マグネット部２１および一対のエンドプレート２３の径方向の外側には、たとえば円筒状のアーマリング（外装部材）２２が設けられている。アーマリング２２は、マグネット部２１および一対のエンドプレート２３を収容している。言い換えれば、マグネット部２１および一対のエンドプレート２３は、アーマリング２２の内部に配置される。アーマリング２２は、マグネット部２１およびエンドプレート２３に対して、たとえば焼嵌めされている。アーマリング２２の内周面２２ｂは、たとえば、マグネット部２１の外周面２１ａおよびエンドプレート２３の外周面２３ａに密着している。なお、アーマリング２２は、マグネット部２１およびエンドプレート２３に対して圧入されてもよい。アーマリング２２の内周面２２ｂが、エンドプレート２３の外周面２３ａには密着せずに、マグネット部２１の外周面２１ａにのみ密着してもよい。
　アーマリング２２の外周面２２ａは、凹凸の無い（溝部や穴部の無い）円筒形状である。アーマリング２２の材質は、たとえばチタンである。すなわち、エンドプレート２３の材質と、アーマリング２２の材質とは、同じである。これにより、エンドプレート２３における透磁率と、アーマリング２２における透磁率が等しくなっている。なお、アーマリング２２およびエンドプレート２３が、チタン以外の金属から形成されてもよい。これらの材質が、ステンレス鋼や高合金鋼等であってもよい。
　アーマリング２２とエンドプレート２３の位置関係について説明する。エンドプレート２３の外部空間に露出する外側面２３ｃは、アーマリング２２の軸方向の端面２２ｃよりも内側にある（内側に引っ込んでいる）。言い換えれば、アーマリング２２の円環状の端面２２ｃは、エンドプレート２３よりも軸方向に突出している。これにより、アーマリング２２の端部の内周面２２ｄが、外部空間に露出している。エンドプレート２３は、アーマリング２２の端部の円環状の内周面２２ｄを露出させる。
　本実施形態のモータロータ１６では、エンドプレート２３に特別な加工が施されており、モータロータ１６における放熱性が向上されている。図２および図３に示されるように、エンドプレート２３の外側面２３ｃには、たとえば３本の円環状の溝部２３ｄが形成されている。これらの溝部２３ｄは、たとえば回転軸線Ａ（回転軸５）の周りで同心状に延びている。言い換えれば、これらの溝部２３ｄの中心は、回転軸線Ａである。３本の溝部２３ｄのうち２本は、外周面２３ａと内周面２３ｂとの間の内側の領域に含まれている。溝部２３ｄの外側面２３ｃからの深さ（外側面２３ｃから溝部２３ｄの底までの距離）は、適宜に決定され得る。これらの２本の溝部２３ｄは、それぞれ、一対の側面を含んでいる。３本の溝部２３ｄのうち最も内周面２３ｂ側の１本は、内周面２３ｂに連続している。この１本の溝部２３ｄは、１つの側面のみを含んでいる。この１つの側面が、回転軸５の外周面５ａに対して隙間をもって対面する。複数の溝部２３ｄは、同じ幅および同じ深さを有してもよい。複数の溝部２３ｄのそれぞれは、異なる幅、及び／又は異なる深さを有してもよい。
　モータロータ１６では、エンドプレート２３の外側面２３ｃに複数の溝部２３ｄが形成されており、それによって、エンドプレート２３の露出面積（すなわち放熱面積）が増大している。言い換えれば、エンドプレート２３は、ヒートシンク構造を実現しており、マグネット部２１の冷却性能を向上させている。このような溝部２３ｄは、たとえば、鍛造または切削加工によって、エンドプレート２３に形成される。
　次に、モータロータ１６の製造方法について説明する。まず、回転軸５に対し、マグネット部２１が接着剤等により仮止めされる。複数の溝部２３ｄが形成された２枚のエンドプレート２３が用意される。回転軸５に対し、マグネット部２１の両側から、エンドプレート２３が１枚ずつ圧入される。そして、マグネット部２１および一対のエンドプレート２３に対して、アーマリング２２が外側から焼嵌め等によって取り付けられる。モータロータ１６は、全体として、モータロータ１６の重心が回転軸線Ａ上に位置するように、設計および製造される。
　次に、電動過給機１の動作について説明する。
　排気ガス流入口（不図示）から流入した排気ガスは、タービンスクロール流路１２ａを通過して、タービン翼車８の入口側に供給される。タービン翼車８は供給された排気ガスの圧力を利用して、回転力を発生させ、回転軸５およびコンプレッサ翼車９をタービン翼車８と一体的に回転させる。これにより、コンプレッサ３の吸入口１４から吸入した空気を、コンプレッサ翼車９を用いて圧縮する。コンプレッサ翼車９によって圧縮された空気は、ディフューザ流路７ａおよびコンプレッサスクロール流路７ｂを通過して吐出口（不図示）から排出される。吐出口から排出された空気は、エンジンに供給される。
　電動機４では、モータステータ１７によって磁場を生じさせ、この磁場によりモータロータ１６のマグネット部２１に回転力を発生させる。電動機４は、回転軸５の高速回転（たとえば１０万ｒｐｍ～２０万ｒｐｍ）に適応している。たとえば、車両の加速時において、回転軸５の回転トルクが不足している場合に、電動機４は、回転軸５に回転トルクを伝達する。電動機４の駆動源として、車両のバッテリを用いることができる。また、車両の減速時において、電動機４は、回転軸５の回転エネルギによって回生発電してもよい。
　電動過給機１が燃料電池自動車に適用される場合には、コンプレッサ３によって圧縮された圧縮空気は、酸化剤（酸素）として燃料電池システムに供給される。燃料電池システム内では、燃料と酸化剤との化学反応によって、発電が行われる。燃料電池システムからは、水蒸気を含む空気が排出され、この空気は、タービン２に供給される。電動過給機１は、燃料電池システムから排出される高温の空気を用いて、タービン２のタービン翼車８を回転させる。タービン翼車８が回転することにより、コンプレッサ３のコンプレッサ翼車９が回転し、圧縮空気が燃料電池システムに供給される。電動過給機１の電動機４には、燃料電池システムで発電された電気が供給されてもよいが、燃料電池システム以外から電気が供給されてもよい。
　本実施形態のモータロータ１６によれば、モータロータ１６が回転軸５と一緒に回転する際、たとえばマグネット部２１が発熱し得る。マグネット部２１には、軸方向において一対のエンドプレート２３が隣接する。これらのエンドプレート２３の外側面２３ｃに形成された複数の溝部２３ｄは、モータロータ１６からの放熱面積を増大させる。図４に示されるように、モータロータ１６の外部を流れる冷却空気は、アーマリング２２の外周面２２ａに沿って流れ、軸方向の外側に露出する外側面２３ｃ上を通る。放熱面積を増大させたエンドプレート２３の溝部２３ｄを含む外側面２３ｃに対して冷却空気が触れることにより（図中矢印参照）、放熱性が向上している。その結果として、たとえば減磁を起こす可能性が低減される。
　電動過給機１の電動機４における放熱性が向上するため、電動機４の効率が高められる。その結果として、過給機としての効率が高められる。
　回転軸５の周りに長く延びる溝部２３ｄは、放熱面積の増大に寄与する。よって、放熱性が一層向上している。
　複数の溝部２３ｄは、放熱面積の増大に更に寄与する。よって、外側面２３ｃの形状を工夫することによる放熱性の向上を最大限のレベルとすることができる。また複数の溝部２３ｄは回転軸５に関して対称となるので、モータロータ１６の回転バランスに及ぼされ得る影響が低減されている。
　エンドプレート２３の外側面２３ｃがアーマリング２２の端面２２ｃよりも内側にあるので、筒状のアーマリング２２の端部における内周面２２ｄも露出している。よって、モータロータ１６全体としての放熱面積が更に増大している。すなわち、冷却空気の流れと協働して、アーマリング２２からの放熱も有効に行われ得る（図４参照）。
　エンドプレート２３の材質およびアーマリング２２の材質は、いずれもチタンであるので、２つの部材の透磁率が合わせられている。よって、磁束の乱れが防止される。
　続いて、図５を参照して、他の実施形態に係るモータロータについて説明する。このモータロータが先の実施形態に係るモータロータ１６と違う点は、外側面２３ｃに複数の溝部２３ｄが形成されたエンドプレート２３に代えて、外側面２６ｃに複数の穴部２７が形成されたエンドプレート２６を備えた点である。図５に示されるように、エンドプレート２６は、エンドプレート２３と同じ大きさ及び形状を有する。マグネット部２１およびアーマリング２２に対するエンドプレート２６の組立構造は、モータロータ１６における組立構造と同じである。エンドプレート２６に形成された複数の穴部２７は、それぞれ、径方向に配列された２つの丸穴部である内穴部２７ｂと外穴部２７ａとからなる。内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａは、外側面２６ｃから所定の深さをもって窪んだ窪み部である。内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａは、外周面２６ａと内周面２３ｂとの間の内側の領域に含まれている。内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａの外側面２６ｃからの深さ（外側面２６ｃから穴部の底までの距離）は、適宜に決定され得る。内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａのそれぞれは、同じ大きさ及び同じ深さを有してもよい。内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａのそれぞれは、異なる大きさ、及び／又は異なる深さを有してもよい。
　本実施形態では、６個の穴部２７が、回転軸線Ａを中心として、０°、４５°、１３５°、１８０°、２２５°、３１５°の６つの位置に設けられている。内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａを合わせて１つの穴部２７と考えた場合に、穴部２７は、回転軸線Ａ（回転軸５）に関して対称に形成されている。穴部２７の個数は６個であり、偶数である。なお、内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａを別個の穴部と考えた場合も、複数の内穴部２７ｂおよび複数の外穴部２７ａは回転軸線Ａ（回転軸５）に関して対称に形成されている。内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａの個数は１２個であり、偶数である。なお、９０°および２７０°の位置には、径方向に延びると共に外周面２６ａと内周面２３ｂとの間を径方向に貫通する各１本の位置合わせ用の溝部２６ｆが形成されている。
　このようなエンドプレート２６を備えたモータロータによっても、先の実施形態のモータロータ１６と同様の作用・効果が奏される。すなわち、放熱面積を増大させたエンドプレート２６の穴部２７を含む外側面２６ｃに対して冷却空気が触れることにより、放熱性が向上している。その結果として、たとえば減磁を起こす可能性が低減される。
　穴部２７（内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａ）は、放熱面積の増大に寄与する。よって、放熱性が一層向上している。丸穴を形成するだけでよいので、エンドプレート２６の加工も容易である。
　複数の穴部２７（内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａ）が、回転軸５に関して対称に形成されている。複数の穴部２７は、放熱面積の増大に更に寄与している。対称に形成された複数の穴部２７は、モータロータの回転バランスに及ぼされ得る影響を低減する。
　偶数個の穴部２７（内穴部２７ｂおよび外穴部２７ａ）は、モータロータの回転バランスに及ぼされ得る影響を低減する。すなわち、複数個の穴部２７は、回転軸５のバランスを取りやすくする。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、エンドプレート２３の外側面２３ｃが、アーマリング２２の軸方向の端面２２ｃに揃っていてもよい。上記実施形態とは逆で、アーマリング２２の端面２２ｃが、エンドプレート２３の外側面２３ｃよりも軸方向に僅かに突出し、その外側面２３ｃより外側に位置してもよい。アーマリング２２が、円筒状以外の筒状であってもよい。
　エンドプレート２３の内側面２３ｅが、マグネット部２１の端面２１ｃから軸方向に離間していてもよい。すなわち、エンドプレート２３の内側面２３ｅとマグネット部２１の端面２１ｃとの間に隙間が形成されてもよい。
　エンドプレート２３の外側面２３ｃに、１本の環状の溝部が形成されてもよい。１本の溝部は、回転軸５の周りに延びてもよい。１本の溝部は、回転軸５の周りでスパイラル状に延びてもよい。その場合に、スパイラル状の溝部の中心が回転軸線Ａ上にあってもよい。溝部は、周方向以外の方向に（たとえば直線状に）延びてもよい。
　エンドプレート２３の外側面２３ｃに複数の穴部が形成される場合に、これらが回転軸５に関して対称でなくてもよい。エンドプレート２３の外側面２３ｃに、１つの穴部が形成されてもよい。穴部の形状および大きさは、適宜に決定され得る。穴部は、エンドプレート２３を板厚方向に貫通する貫通孔部であってもよい。奇数個の穴部が形成されてもよい。その場合、回転軸５のバランスが崩れるのを補い得るよう、穴部が形成されてもよい。
　２枚のエンドプレート２３のうち、いずれか１枚のエンドプレート２３に、１つ又は複数の溝部が形成されてもよい。２枚のエンドプレート２３のうち、いずれか１枚のエンドプレート２３に、１つ又は複数の穴部が形成されてもよい。
　電動過給機１は、車両用に限定されず、船舶用のエンジンに用いられてもよく、その他のエンジンに用いられてもよい。電動過給機１は、タービン２を備えず、電動機４のみによって駆動されるものでもよい。モータロータ１６は、電動過給機ではなく、その他の電動機に使用されてもよい。モータロータ１６は、発電機の回転子に使用されてもよい。
　本発明のいくつかの態様によれば、モータロータにおける放熱性が向上する。
１　電動過給機（過給機）
２　タービン
３　コンプレッサ
４　電動機
５　回転軸
８　タービン翼車
９　コンプレッサ翼車
１６　モータロータ
１７　モータステータ
２１　マグネット部
２１ｃ　端面
２２　アーマリング（外装部材）
２３　エンドプレート
２３ｃ　外側面（第２面）
２３ｄ　溝部
２３ｅ　内側面（第１面）
２６　エンドプレート
２７　穴部
２７ａ　外穴部
２７ｂ　内穴部
Ａ　回転軸線

 

Claims (9)

  1. 　回転軸に取り付けられたモータロータであって、
    　前記回転軸の周りに設けられて前記回転軸と一緒に回転可能なマグネット部と、
    　前記回転軸が挿通され、前記回転軸の軸方向において前記マグネット部に隣接するリング形状のエンドプレートと、
    　前記マグネット部および前記エンドプレートの径方向の外側に設けられた筒状の外装部材と、を備え、
    　前記エンドプレートは、前記マグネット部の前記軸方向の端面に対面する第１面と、前記第１面とは反対側にあって前記モータロータの前記軸方向の外側に露出する第２面と、を含み、
    　前記エンドプレートの前記第２面には、１つ又は複数の溝部または穴部が形成されている、モータロータ。
  2. 　前記エンドプレートの前記第２面には、前記回転軸の周りに延びる前記１つ又は複数の溝部が形成されている、請求項１に記載のモータロータ。
  3. 　前記エンドプレートの前記第２面には、同心状に延びる円環状の前記複数の溝部が形成されている、請求項２に記載のモータロータ。
  4. 　前記エンドプレートの前記第２面には、前記１つ又は複数の穴部が形成されている、請求項１に記載のモータロータ。
  5. 　前記エンドプレートの前記第２面には、前記複数の穴部が、前記回転軸に関して対称に形成されている、請求項４に記載のモータロータ。
  6. 　前記複数の穴部の個数は偶数である、請求項５に記載のモータロータ。
  7. 　前記エンドプレートの前記第２面は、前記外装部材の前記軸方向の端面よりも内側にある、請求項１～６のいずれか一項に記載のモータロータ。
  8. 　前記エンドプレートの材質および前記外装部材の材質は、いずれもチタンである、請求項１～７のいずれか一項に記載のモータロータ。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載のモータロータを含む電動機を備えた過給機であって、
    　前記回転軸と、
    　前記回転軸の第１端に取り付けられたタービン翼車と、
    　前記回転軸の第２端に取り付けられたコンプレッサ翼車と、
    　前記回転軸に装着された前記モータロータを含む前記電動機と、を備える過給機。
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