專利名稱：馬達轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馬達轉(zhuǎn)子，能夠與電動機的高速化對應，特別地涉及 一種適于搭載在電動增壓機上的電動機的馬達轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
由于內(nèi)燃機的進步，利用內(nèi)燃機的排氣氣體進行驅(qū)動而將進氣壓縮而
增壓的增壓機(也被稱為turbo charger)凈皮廣泛地使用。此外，還4吏用
改善加速響應性等的增壓機。將這樣的具有利用電動機的電動輔助功能的 增壓機稱為電動增壓機。
簡單地說明這種電動增壓機的結(jié)構(gòu)。在旋轉(zhuǎn)軸的兩端連結(jié)渴輪機葉輪 和壓縮機葉輪而成的增壓機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)自如地被支承在外殼內(nèi)。在外殼內(nèi)內(nèi) 置有電動機。在旋轉(zhuǎn)軸的同軸上固定有電動機的旋轉(zhuǎn)件(馬達轉(zhuǎn)子)，在 外殼的內(nèi)部在旋轉(zhuǎn)件的周圍配置有電動機的固定件(馬達定子)。若向渦 輪機葉輪供給來自內(nèi)燃機的排氣氣體，則渦輪機葉輪被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，與渦輪 機葉輪連結(jié)的壓縮機葉輪被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，從而將進氣壓縮而向內(nèi)燃機供給。 此外在此時，利用電動機來輔助壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
在下述專利文獻1中公開有這樣的電動增壓機的馬達轉(zhuǎn)子。圖1是表 示在專利文獻l中公開的以往的馬達轉(zhuǎn)子的剖面圖。該馬達轉(zhuǎn)子包括插 裝在增壓機的渦輪機軸50上的內(nèi)套筒51、繞軸地包圍內(nèi)套筒51的永久 磁鐵52、繞軸地包圍永久磁鐵52的中空圓筒形的外套筒53。外套筒53 通過熱嵌套而嵌合永久磁鐵52以便使在轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速下作用有較大離 心力的狀況下也能夠充分地保持永久磁鐵52。
在電動增壓機的制造工序中，在馬達轉(zhuǎn)子的組裝后，進行旋轉(zhuǎn)平衡試 驗而進行旋轉(zhuǎn)平衡的修正。在圖1所示的以往的馬達轉(zhuǎn)子的情況下，切削 永久磁鐵52的端面的一部分(用附圖標記A表示的部分)而進行平衡修 正。但是，若切削永久磁鐵52,則永久磁鐵52的磁力變化。因為對于旋 轉(zhuǎn)平衡修正量存在個體差異，所以根據(jù)切削量，每個產(chǎn)品的永久磁鐵的磁 力都不同。此外，由于切削永久磁鐵25,會產(chǎn)生裂紋、或者應力的不均，所以強度降低。
為了與這樣的問題對應，提出有如圖2所示的以往的其他的馬達轉(zhuǎn) 子。該馬達轉(zhuǎn)子包括插裝在渦輪機軸50上的內(nèi)套筒51、繞軸地包圍內(nèi) 套筒51的永久磁鐵52、從軸方向兩側(cè)夾持永久磁鐵52的一對鎖緊環(huán)54、 54、繞軸地包圍永久磁鐵52以及一對鎖緊環(huán)54、 54的中空圓筒形的外套 筒53。外套筒53通過熱嵌套而與永久磁鐵52和鎖緊環(huán)54、 54嵌合。
這樣的構(gòu)造的馬達轉(zhuǎn)子中，切削鎖緊環(huán)54的一部分(用附圖標記B 表示的部分)而進行旋轉(zhuǎn)平衡修正。該情況下，無需切削永久磁鐵52， 因此不會發(fā)生磁力變化及強度降低的問題。
專利文獻l:美國專利第6，085， 527號說明書(圖5)
在圖2中，上側(cè)的圖表表示作用在外套筒53上的周方向應力的沿軸 方向上的分布。在該圖表中，橫軸是軸方向位置，縱軸是周方向應力，作 用在外套筒53上的周方向應力的分布為用附圖標記L表示的曲線。
在圖2所示的馬達轉(zhuǎn)子中，鎖緊環(huán)54由即使在旋轉(zhuǎn)平衡修正時被切 削也能夠維持充分的強度的材料構(gòu)成，所以鎖緊環(huán)54的縱彈性系數(shù)比永 久磁鐵52的縱彈性系數(shù)大。即，永久磁鐵52與鎖緊環(huán)54相比比較柔軟 而易于彈性變形。
因此，如圖2所示，在外套筒53與永久磁鐵52以及鎖緊環(huán)54嵌合 的狀態(tài)下，外套筒53中與鎖緊環(huán)54接觸的部分的周方向應力比與永久磁 鐵52接觸的部分的周方向應力大。因而，在外套筒53中，與永久磁鐵 52的嵌合相對于與鎖緊環(huán)54的嵌合而言相對地變?nèi)?。近年的電動機要求 更加高速化，對應于此需要更強力地設(shè)定外套筒53與永久磁鐵52以及鎖 緊環(huán)54的嵌合。
為了對于永久磁鐵獲得希望的緊固力，能夠設(shè)定外套筒53的嵌合的 強度，但若為了與高速化對應而使嵌合過強，則存在外套筒53的兩端部 塑性變形的危險。因此，在以往的馬達轉(zhuǎn)子中存在難以與進一步的高速化 對應的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問題而提出的，目的在于提供一種馬達轉(zhuǎn)子，能 夠與高速化對應。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的馬達轉(zhuǎn)子采用以下的方式。
4即，本發(fā)明的馬達轉(zhuǎn)子，包括馬達軸、繞軸地包圍該馬達軸的永久 磁鐵、繞軸地包圍上述馬達軸并從軸方向兩側(cè)夾持上述永久磁鐵的一對鎖 緊環(huán)、通過過盈配合而與上述永久磁鐵以及上述一對鎖緊環(huán)嵌合的中空圓 筒形的外套筒，上述鎖緊環(huán)的縱彈性系數(shù)比上述永久磁鐵的縱彈性系數(shù) 大，該馬達轉(zhuǎn)子的特征在于，上述外套筒的厚度^f艮據(jù)軸方向的位置而不同， 以使作用在與上述永久磁鐵以及上述一 對鎖緊環(huán)嵌合的上述外套筒上的 周方向應力在軸方向上均一化。
這樣，外套筒的厚度根據(jù)軸方向的位置而不同，以使作用在與永久磁 鐵以及一對鎖緊環(huán)嵌合的外套筒上的周方向應力在軸方向上均一化，因此 作用在外套筒上的周方向應力均一化。即，在外套筒中，與永久磁鐵接觸 的部分和與鎖緊環(huán)接觸的部分上，周方向應力差得到緩和。由此，即使以 能夠?qū)τ谰么盆F得到希望的緊固力的方式來設(shè)定外套筒的嵌合的強度，也 不會產(chǎn)生與鎖緊環(huán)相接的外套筒的兩端部塑性變形的問題。因而，根據(jù)本 發(fā)明能夠獲得能夠與電動機的高速化對應的優(yōu)異效果。
此外，本發(fā)明的特征在于，上述外套筒中與上述鎖緊環(huán)接觸的部分的 外徑比與上述永久磁鐵接觸的軸方向中央部分的外徑小。
此外，本發(fā)明的特征在于，上述外套筒的外徑從上述永久磁鐵側(cè)向上 述鎖緊環(huán)側(cè)連續(xù)地或者階梯地縮徑。
通過這樣地設(shè)定外套筒的形狀，能夠使作用在外套筒上的周方向應力 在軸方向上均一化。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得能夠與電動機的高速化對應的優(yōu)異 效果。


圖l是表示以往的馬達轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是表示以往的其他的馬達轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的圖。 圖3是表示具備具有本發(fā)明的實施方式的馬達轉(zhuǎn)子的電動機的電動 增壓^L的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式的馬達轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示本發(fā)明的其他的實施方式的馬達轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施方式
以下，基于附圖詳細地說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。另外，在各圖中 對共通的部分標注相同的附圖標記，省略重復的"i兌明。
圖3是表示具備具有本發(fā)明的實施方式的馬達轉(zhuǎn)子的電動機的電動 增壓機的結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，電動增壓機10具備渦輪機軸 12、壓縮機葉輪14、電動機21、以及外殼。外殼在該例中包括軸承外 殼16、渦輪機外殼18、以及壓縮機外殼20。
渦輪機軸12在一端(在圖中左端)具有渦輪機葉輪ll。在該例中， 渦輪機葉輪11與渦輪機軸12 —體地形成，但本發(fā)明不限定于此，也可以 是分體地安裝渦輪機葉輪11的結(jié)構(gòu)。
壓縮機葉輪14利用軸端螺母15與渦輪機軸12的另一端(在圖中右 端)連結(jié)為一體地旋轉(zhuǎn)。
軸承外殼16內(nèi)置有承受渦輪機軸12的徑向載荷的徑向軸承17、承 受推力載荷的推力軸承29，利用徑向軸承17以及推力軸承29將渦輪機 軸12支承為旋轉(zhuǎn)自如。進而，軸承外殼16具有用于潤滑徑向軸承17以 及推力軸承29的未圖示的潤滑油流路。
渦輪機外殼18以渦輪機葉輪ll能夠旋轉(zhuǎn)的方式包圍渦輪機葉輪ll， 且與軸承外殼16連結(jié)。該渦輪機外殼18設(shè)置有從外部向內(nèi)部導入排氣氣 體的渦旋室18a、從渦旋室18a將排氣氣體引導至渦輪機葉輪11的形成 為環(huán)狀的流路18b。
進而，在流路18b上，在周方向上以一定的間隔配置有多個導流翼(/ 乂少翼)19。該導流翼19優(yōu)選是可變導流翼而能夠改變在其間形成的流 路面積，但本發(fā)明不限定于此也可以是固定導流翼。此外，也可以是在流 路18b上沒有導流翼19的方式。
壓縮機外殼20以壓縮機葉輪14能夠旋轉(zhuǎn)的方式包圍壓縮機葉輪14， 且與軸承外殼16連結(jié)。該壓縮機外殼20設(shè)置有向內(nèi)部導入有壓縮空氣的 渦旋室20a、從壓縮葉輪14向渦旋室20a引導壓縮空氣的形成為環(huán)狀的 擴壓部20b。
電動機21具有馬達轉(zhuǎn)子22以及馬達定子24。馬達轉(zhuǎn)子22是電動機 21的旋轉(zhuǎn)件，馬達定子24是電動機21的固定件。由馬達轉(zhuǎn)子22和馬達 定子24構(gòu)成無刷的交流電動機。
該交流電動機優(yōu)選能夠與渦輪機軸12的高速旋轉(zhuǎn)(例如至少10至 20萬rpm)對應，且能夠進行加速時的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和減速時的再生運轉(zhuǎn)。此夕卜，優(yōu)選該交流電動機的驅(qū)動電壓與搭載在車輛上的電池的直流電壓相同 或者比其稍高。
在如上所述地構(gòu)成的電動增壓機10中，若利用渦旋室18a導入來自 發(fā)動機的排氣氣體，則利用排氣氣體驅(qū)動渦輪機葉輪11旋轉(zhuǎn)。于是，驅(qū) 動經(jīng)由渦輪機軸12與渦輪機葉輪11連結(jié)的壓縮機葉輪14旋轉(zhuǎn)，進氣被 壓縮機葉輪14壓縮而向發(fā)動機供給。此外在此時，利用電動機21輔助壓 縮機葉輪14的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
電動增壓機10具備流路形成套筒26和密封板28。流路形成套筒26 與馬達定子24的外周面以及軸承外殼16的內(nèi)周面密接，在與軸承外殼 16之間構(gòu)成液密的水冷套26b。對該水冷套26b，從未圖示的冷卻水供給 口供給冷卻水，從未圖示的冷卻^—出口排出冷卻水。在軸承外殼16和 流路形成套筒26之間夾裝有將水冷套26b的內(nèi)外液密地密封的密封部件 25a、 25b (例如0型環(huán))。
密封板28在軸承外殼16和壓縮機外殼20之間與流路形成套筒26 的凸緣部26a —起沿軸方向被緊固。該密封板28將壓縮機外殼20和馬達 定子24之間分隔開，且與流路形成套筒26的壓縮機側(cè)密接。
圖4是圖3所示的馬達轉(zhuǎn)子22的放大圖。如圖4所示，本實施方式 的馬達轉(zhuǎn)子22包括馬達軸30、繞軸地包圍馬達軸30的永久磁鐵31、 繞軸地包圍馬達軸30并且從軸方向兩側(cè)夾持永久磁鐵31的一對鎖緊環(huán) 32、 32、繞軸地包圍永久磁鐵31以及一對鎖緊環(huán)32、 32的中空圓筒形的 外套筒33。
在本實施方式中，馬達軸30是插裝在渦輪機軸12上的中空圓筒形的 內(nèi)套筒，中空圓筒形的永久磁鐵31和鎖緊環(huán)32以較弱的過盈配合嵌合在 該馬達軸30的外周。馬達軸30從其軸方向兩側(cè)被其他的部件夾持而與渦 輪機軸12 —體地旋轉(zhuǎn)。
另外，馬達軸3 0也可以是與渦輪軸12同軸狀地連結(jié)的其他的旋轉(zhuǎn)軸， 在該情況下，也可以不是中空圓筒形。
外套筒33以及鎖緊環(huán)32由非磁體材料構(gòu)成。外套筒33借助能夠?qū)?永久磁鐵31以及鎖緊環(huán)32給予充分的壓縮載荷的程度的強過盈配合(例 如熱嵌套)而與永久磁鐵31以及鎖緊環(huán)32嵌合，以使即使在馬達轉(zhuǎn)子 22的最高轉(zhuǎn)速下作用有較大離心力的狀況下永久磁鐵31以及鎖緊環(huán)32 也不空轉(zhuǎn)。在熱嵌套外套筒33之前，永久磁鐵31的外徑和鎖緊環(huán)32的
7外徑是相同的。
在圖4中，鎖緊環(huán)32的縱彈性系數(shù)比永久磁鐵31的縱彈性系數(shù)大。 因而，永久磁鐵31與鎖緊環(huán)32相比比較柔軟而易于彈性變形。在如圖5 所示的以往的馬達轉(zhuǎn)子中，因為外套筒53的厚度以及外徑沿整個軸方向 的全長是一定的，所以與鎖緊環(huán)54接觸的部分的周方向應力比與永久磁 鐵52接觸的部分的周方向應力大。
相對于此，在本發(fā)明的馬達轉(zhuǎn)子22中，如圖4所示，外套筒33的厚 度根據(jù)軸方向的位置而不同，以使作用在與永久磁鐵31以及一對鎖緊環(huán) 32嵌合的外套筒33上的周方向應力在軸方向上均一化。具體地，外套筒 33中與鎖緊環(huán)32接觸的部分的外徑D1比與永久磁鐵31接觸的軸方向中 央部分的外徑D2小。即該外套筒33包括大徑部33a和位于該大徑部33a 的兩側(cè)的小徑部33b。
在圖2所示的以往的馬達轉(zhuǎn)子的外套筒53中，與鎖緊環(huán)54接觸的部 分的周方向應力相比與永久磁鐵52接觸的部分的周方向應力而言大何種 程度，根據(jù)永久磁鐵52以及鎖緊環(huán)54的材質(zhì)而不同，在此假設(shè)為例如2 至3成左右。在本實施方式的馬達轉(zhuǎn)子22的永久磁鐵31以及鎖緊環(huán)32 為與圖2的永久磁鐵52以及鎖緊環(huán)54相同材質(zhì)的情況下，通過將大徑部 33a以及小徑部33b的外徑設(shè)定為外套筒33的與鎖緊環(huán)32接觸的部分的 厚度相比與永久磁鐵31接觸的部分的厚度而言變薄2至3成左右，從而 在各自的部分的周方向應力差被緩和。其結(jié)果，能夠?qū)⒆饔糜谕馓淄?3 的周方向應力在軸方向上均一化。
在此所謂"均一化"并不僅意味著外套筒33的周方向應力在軸方向 上完全地變成均一，也包含在外套筒33中與永久磁鐵31接觸的部分和與 鎖緊環(huán)32接觸的部分上的周方向應力差被緩和的情況。此外，所謂"被 緩和，，是指下述意思圖5所示的沿軸方向的整個全長厚度以及外徑一定 的外套筒53的情況相比，上述的周方向應力差,皮緩和且向均一的方向趨 近。
在圖2所示的馬達轉(zhuǎn)子的外套筒53中，從比鎖緊環(huán)54的永久磁鐵 52側(cè)的端面還稍靠近永久磁鐵52側(cè)的位置開始，周方向應力變大，因此 本實施方式的外套筒33的從大徑部33a向小徑部33b的移行位置(換言 之，大徑部33a和小徑部33b的邊界部)為比鎖緊環(huán)32的永久磁鐵31側(cè) 的端面還稍靠近永久磁鐵31側(cè)的位置。這樣，令從大徑部33a向小徑部33b的移行位置為適當?shù)奈恢?，由此能夠提高周方向應力的均一性?br> 根據(jù)上述的本實施方式，外套筒33的厚度根據(jù)軸方向的位置而不同， 以使作用在與永久磁鐵31以及一對鎖緊環(huán)32嵌合的外套筒33上的周方 向應力在軸方向上均一化，因此作用在外套筒33上的周方向應力均一化。 即，在外套筒33中，在與永久磁鐵31接觸的部分和與鎖緊環(huán)32接觸的 部分上，周方向應力差被緩和。由此，即使將外套筒33的嵌合的強度設(shè) 定為能夠得到對永久磁鐵31的希望的緊固力，也不會產(chǎn)生與鎖緊環(huán)32相 接的外套筒33的兩端部塑性變形的問題。因而，根據(jù)本發(fā)明能夠獲得能 夠與電動機的高速化對應的優(yōu)異效果。
圖5是表示本發(fā)明的其他的實施方式的馬達轉(zhuǎn)子22的結(jié)構(gòu)的剖面圖。 在圖5中，與圖4相同的部分上標注相同附圖標記。
在圖4的實施方式中，在外套筒33上形成小徑部33b，構(gòu)成為與鎖
小，而也可以代替這樣的結(jié)構(gòu)而構(gòu)成為外套筒33的外徑從永久磁鐵31側(cè) 向鎖緊環(huán)32側(cè)連續(xù)地或者階段地縮徑。作為這樣的連續(xù)地縮徑的結(jié)構(gòu)， 在圖5的實施方式中，具有向外套筒33的軸方向兩側(cè)而外徑縮徑的錐形 部33c。
如圖2所示，周方向應力不是階梯狀地變化，因此通過形成如本實施 方式的錐形部33c，與圖4的形成小徑部33b的情況相比能夠獲得高均一 化效果。
如上所述，在圖2所示的馬達轉(zhuǎn)子的外套筒53上，從比鎖緊環(huán)54 的永久磁鐵52側(cè)的端面稍微靠近永久磁鐵52側(cè)的位置開始應力變大，因 此本實施方式的外套筒33的縮徑開始位置(換言之，大徑部33a和錐形 部33c的邊界部)為比鎖緊環(huán)32的永久磁鐵31側(cè)的端面還稍微靠近永久 磁鐵31側(cè)的位置。這樣，使縮徑開始位置為適當?shù)奈恢?，由此能夠提?周方向應力的均一性。
另外，在圖5的實施方式中，作為外套筒33的外徑連續(xù)地縮徑的情 況，表示了錐形部33c這樣地直線地縮徑的例子，但也可以為了與圖2所 示的周方向應力的變化對應，而作為連續(xù)地縮徑的其他的例子為曲線地縮 徑的情況。此外，外套筒33的縮徑不限于連續(xù)的縮徑，也可以是階段地 縮徑。
在上述中，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但上述公開的本發(fā)明的實施方式只是示例，本發(fā)明的范圍不限定于這些發(fā)明的實施的方式。在上 述的實施方式中，說明了將本發(fā)明用于電動增壓機的電動機的馬達轉(zhuǎn)子的 例子，但不限于此，也能夠同樣地用于在其他的機器上使用的電動機的馬 達轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書來表示，進而包含在與權(quán)利要求書的記載 均等的意義以及范圍內(nèi)的所有的變化。
權(quán)利要求
1. 一種馬達轉(zhuǎn)子，包括馬達軸、繞軸地包圍該馬達軸的永久磁鐵、繞軸地包圍上述馬達軸并從軸方向兩側(cè)夾持上述永久磁鐵的一對鎖緊環(huán)、通過過盈配合而與上述永久磁鐵以及上述一對鎖緊環(huán)嵌合的中空圓筒形的外套筒，上述鎖緊環(huán)的縱彈性系數(shù)比上述永久磁鐵的縱彈性系數(shù)大，其特征在于，上述外套筒的厚度根據(jù)軸方向的位置而不同，以使作用在與上述永久磁鐵以及上述一對鎖緊環(huán)嵌合的上述外套筒上的周方向應力在軸方向上均一化。
2. 如權(quán)利要求1所述的馬達轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述外套筒中與上述徑小。
3.如權(quán)利要求2所述的馬達轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述外套筒的外徑從 上述永久磁鐵側(cè)向上述鎖緊環(huán)側(cè)連續(xù)地或者階段地縮徑。
全文摘要
本發(fā)明的馬達轉(zhuǎn)子(22)包括馬達軸(30)、繞軸地包圍馬達軸(30)的永久磁鐵(31)、繞軸地包圍馬達軸(30)并從軸方向兩側(cè)夾持永久磁鐵(32)的一對鎖緊環(huán)(32、32)、通過過盈配合而與永久磁鐵(31)以及一對鎖緊環(huán)(32)嵌合的中空圓筒形的外套筒(33)。鎖緊環(huán)(33)的縱彈性系數(shù)比永久磁鐵(32)的縱彈性系數(shù)大。外套筒(33)的厚度根據(jù)軸方向的位置而不同，以使作用在與永久磁鐵(32)以及一對鎖緊環(huán)(32)嵌合的外套筒(33)上的周方向應力在軸方向上均一化。
文檔編號H02K1/27GK101473512SQ20078002253
公開日2009年7月1日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者澀井康行, 清水政宏 申請人:株式會社Ihi