JP2016111806A - 電動機のロータ、電動過給機、及び電動アシスト過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、電動機のロータに関しスペーサを用いることなく、かつ、磁石に過剰な圧縮応力を与えることなく、ロータサブアッシーを適正位置に維持することを目的とする。【解決手段】管状部材２４に磁石２６とエンドプレート２８を圧入してロータサブアッシー２２を形成する。ロータサブアッシー２２にシャフト１２を貫通させる。シャフト１２にナット４２を締結して、シャフト１２に対するロータサブアッシー２２の軸方向位置を固定する。シャフト１２は、小径部１８と大径部１６が切り替わる段差を有し、小径部１８の外側に露出する大径部１６の端面を基準面２０とする。エンドプレート２８は、磁石２６の軸方向端部と対向するように管状部材２４に装着されていると共に、小径部１８の挿入を許し、対向面３４で基準面２０に接し、かつ、受圧面３６でナット４２による締結力を受ける位置決め部３２を有する。【選択図】図１

Description

この発明は、電動機のロータ、電動過給機、及び電動アシスト過給機に係り、特に、車載用機器としての用途に好適な電動機のロータ、電動過給機、及び電動アシスト過給機に関する。

特許文献１には、車両に搭載される電動アシスト過給機が開示されている。この電動アシスト過給機は、タービン側からコンプレッサ側へと至るシャフトを備えている。シャフトには、タービンとコンプレッサとの間に位置するように、ロータサブアッシーが装着されている。

ロータサブアッシーは、管状の磁石を備えている。この磁石は管状部材の中に圧入されている。管状部材の両端には、磁石の両端に接するようにそれぞれエンドプレートが圧入されている。それらのエンドプレートの更に外側には、タービン側及びコンプレッサ側の双方にスペーサが配置されている。これらのスペーサは、隣接するエンドプレートに接触することなく管状部材の両側を挟み込むように設けられている。

特許文献１において、電動アシスト過給機のシャフトには、ロータサブアッシーを貫通する小径部と、この小径部に連続する大径部とが設けられている。ロータサブアッシーのシャフト上での位置は、一方のスペーサが、大径部の端部に当接することにより決められる。この位置は、そのスペーサが大径部の端部から離れることがないよう、他方のスペーサに圧縮応力を加えておくことにより維持することができる。

特許文献１では、２つのスペーサに加わる圧縮応力は、何れのエンドプレートにも伝わることはなく、管状部材にのみ作用する。このため、この構成によれば、磁石に過剰な圧縮応力を加えることなく、シャフト上の適正位置にロータサブアッシーを維持することができる。

特開２００７−３２１６７５号公報 特開２００８−０９５６５０号公報 特開２００８−０２９１６６号公報 特開２００６−３３３６６０号公報

しかしながら、ロータサブアッシーの両端にスペーサを要する構成では、そのスペーサの分だけロータサブアッシーの体格が大きくならざるを得ない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、スペーサを用いることなく、かつ、磁石に過剰な圧縮応力を与えることなく、ロータサブアッシーを適正位置に維持することのできる電動機のロータを提供することを目的とする。
また、この発明は、上記特性を有するロータを備えた電動過給機並びに電動アシスト過給機を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、電動機のロータであって、
管状部材と、磁石と、エンドプレートとを備える管状のロータサブアッシーと、
前記ロータサブアッシーを貫通するシャフトと、
前記シャフトに締結されて、前記シャフトに対する前記ロータサブアッシーの軸方向位置を固定する締結部材と、を備え、
前記磁石は、前記管状部材の内壁に接するように、前記管状部材と前記シャフトとの間に配置され、
前記シャフトは、小径部と大径部が切り替わる段差と、当該小径部の外側に露出する前記大径部の端面である基準面とを有し、
前記エンドプレートは、前記磁石の軸方向端部と対向するように前記管状部材に装着されていると共に、一方の面である対向面で前記基準面に接し、かつ、他方の面である受圧面で前記締結部材による締結力を受ける位置決め部を有し、前記位置決め部には前記小径部が挿入されていることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記エンドプレートが、前記磁石の軸方向端部に接するように前記管状部材に装着されていることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記エンドプレートの位置決め部は、前記磁石側の面を対向面として前記基準面に接し、
前記シャフトは、前記基準面から、前記ロータサブアッシーの内部長以上の長さに渡って前記磁石の内径未満の外径を維持し、
前記内部長とは、前記位置決め部の前記磁石側の面から、当該位置決め部側と異なる側の前記ロータサブアッシーの端部までの長さであることを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明に係るロータを備える電動過給機であって、
前記ロータサブアッシーの外周に配置される電動機のステータと、
前記位置決め部の前記受圧面と前記締結部材との間に位置するように前記シャフトに装着されたコンプレッサインペラと、を備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明に係る電動過給機を備える電動アシスト過給機であって、
前記ロータサブアッシーを挟んで前記コンプレッサインペラと反対側に位置するように、前記シャフトに装着されるタービンインペラと、
前記タービンインペラに内燃機関の排気ガスを導くタービンハウジングと、を備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、第５の発明において、
前記ロータサブアッシーは、前記タービンインペラ側から前記磁石の軸方向端部に接するように前記管状部材に装着され、かつ、前記シャフトの貫通を許すタービン側エンドプレートを更に備え、
当該タービン側エンドプレートは、前記シャフトと接する部位に断熱部材を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、ロータサブアッシーは、エンドプレートの対向面がシャフトの基準面に接した状態でシャフト上の適正位置に固定される。締結部材による締結力は、エンドプレートの位置決め部にのみ作用し、磁石には作用しない。従って、本発明によれば、スペーサを用いることなく、かつ、磁石に過剰な圧縮応力を与えることなく、ロータサブアッシーを適性位置に維持することができる。

第２の発明によれば、エンドプレートの位置を決めることにより磁石の軸方向位置を正確に決めることができる。このため、本発明によれば、シャフト上の磁石の位置を適正に維持することができる。

第３の発明によれば、シャフトがロータサブアッシーに挿入される過程で、基準面が位置決め部に当接するまでは、ロータサブアッシーに挿入される部分のシャフトの外径が磁石の内径未満に維持される。この構成によれば、両者の位置が決まった状態で、シャフトの挿入を受ける側のロータサブアッシーの端面に外部からの圧縮力が作用しない。このため、本発明によれば、締結部材に起因する締結力が磁石に作用するのを確実に防ぐことができる。

第４の発明によれば、ロータサブアッシーの位置決め部と締結部材との間にコンプレッサインペラが挟まれる構造の電動過給機が実現される。この電動過給機において、締結部材による締結力は、コンプレッサインペラを介してロータサブアッシーに伝達され、ロータサブアッシーとシャフトが軸方向に接触している箇所からシャフトに伝達される。締結部材をシャフトに取り付ける際には、その取り付けに起因する力が、ロータサブアッシーとシャフトの接触箇所に曲げ応力として加わることがある。本発明では、ロータサブアッシーが、コンプレッサインペラ側の端部にてシャフトに接する。このため、本発明によれば、上記の曲げ応力に起因してシャフトが変形する領域を、締結部材からコンプレッサインペラ側のロータサブアッシー端部までに限ることができる。この領域に生じた変形が回転に与える影響は、締結部材にバランス修正の加工を施すことで除去することができる。このため、本発明によれば、ノイズ特性及び振動特性に優れた電動過給機を実現することができる。

第５の発明によれば、タービンインペラとコンプレッサインペラとの間にロータサブアッシーが挟まれた構造の電動アシスト過給機が実現される。管状部材の両側にスペーサが配置される構成によれば、タービン側から伝達される熱は、下記の２つのルートを辿って磁石に到達する。
１．タービン→シャフト→タービン側スペーサ→管状部材→磁石
２．タービン→シャフト→（存在する場合にはタービン側のエンドプレート）→磁石
本発明の構造では、スペーサが存在しないため、上記１の熱伝達ルートが発生しない。このため、本発明によれば、磁石が熱を受け難い電動アシスト過給機を実現することができる。

第６の発明によれば、磁石の両側にエンドプレートを配置した構成を実現しつつ、上記２の熱伝達ルートを伝って磁石に到達する熱量を抑えることができる。このため、本発明によれば、磁石の両側にエンドプレートを有する構成の電動アシスト過給機において、磁石の耐熱特性を高めることができる。

本発明の実施の形態１であるロータを備える電動機の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１との対比に用いる比較例のロータの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２である電動アシスト過給機の要部断面図である。 図２に示す比較例が電動アシスト過給機に用いられた場合に生ずる現象を説明するための図である。 本発明の実施の形態２においてロータに生ずる現象を説明するための図である。 本発明の実施の形態３であるロータの構成を示す図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成及び基本的効果］
図１は本発明の実施の形態１であるロータ１０を備える電動機１１の構成を示す図である。図１に示すロータ１０は、シャフト１２を備えている。シャフト１２は、外径の異なる基部１４、大径部１６及び小径部１８を備えている。基部１４、大径部１６及び小径部１８は互いに同心の円筒形状を有している。大径部１６と小径部１８が切り替わる段差の部分には、基準面２０が形成されている。基準面２０は、具体的には、小径部１８の外側に露出する大径部１６の端面であり、本実施形態では環状の形状を有している。

シャフト１２には、ロータサブアッシー２２が装着されている。ロータサブアッシー２２は、管状部材２４を備えている。管状部材２４は、両端が開口した円筒状の部材である。管状部材２４の内部には、環状の磁石２６が収納されている。磁石２６は、シャフト１２の大径部１６より僅かに大きな内径と、管状部材２４の内径とほぼ等しい外径とを有しており、圧入により管状部材２４に挿入されている。本実施形態において、磁石２６は、シャフト１２と共に高速で回転する部材である。上記の圧入によれば、磁石２６に対して、高速回転時の遠心力に対抗する収縮方向の力を加えることができ、磁石２６の破壊強度を高めることができる。

磁石２６の一端側（図１における小径部１８側）には、エンドプレート２８が配置されている。エンドプレート２８は、固定部３０と位置決め部３２を有している。固定部３０は、シャフト１２の大径部１６とほぼ等しい内径と、管状部材２４の内径とほぼ等しい外径とを有し、圧入により管状部材２４に挿入されている。

位置決め部３２は、固定部３０と一体に形成されており、シャフト１２の小径部１８とほぼ等しい内径を有している。固定部３０の内径と位置決め部３２の内径との差に起因して、位置決め部３２には、シャフト１２の基準面２０と対向する面が形成される。以下、この面を「対向面３４」と称する。また、位置決め部３２の、対向面３４と反対側の面を「受圧面３６」と称す。

ロータサブアッシー２２は、磁石２６を挟んでエンドプレート２８の反対側に第２エンドプレート３８を備えている。第２エンドプレート３８は、シャフト１２の大径部１６とほぼ等しい内径と、管状部材２４の内径とほぼ等しい外径を有しており、圧入により管状部材２４に挿入されている。

エンドプレート２８及び第２エンドプレート３８は、それぞれ磁石２６の軸方向端面に接触し、磁石２６に対して適度な圧縮加重を与えている。磁石２６は、適度な圧縮加重を受けることにより、その破壊強度を向上させる。本実施形態の構成は、この点においても磁石２６の破壊強度を高めている。

ロータサブアッシー２２は、管状部材２４に、磁石２６、エンドプレート２８及び第２エンドプレート３８が圧入された状態で、シャフト１２に装着される。この際、シャフト１２の小径部１８及び大径部１６は、インローの嵌め合いによりエンドプレート２８及び第２エンドプレート３８の内部に挿入される。磁石２６の内径は、上記の通り大径部１６の外形より僅かに大きいため、シャフト１２と磁石２６との間には、僅かなすき間が確保される。この構成によれば、シャフト１２から磁石２６に、回転時に生ずる遠心力と同じ方向の応力が加えられるのを避けることができ、磁石２６の破壊強度が損なわれるのを防ぐことができる。

シャフト１２とロータサブアッシー２２との相対位置は、シャフト１２の基準面２０がエンドプレート２８の対向面３４と接することにより決定される。この状態で、シャフト１２の小径部１８には、基部１４と同じ外径を有するベアリングスペーサ４０が装着される。更に、シャフト１２に装着すべき全ての要素が装着された段階で、シャフト１２にはナット４２が締結される。本実施形態は、ナット４２による締結力（図１中に破線矢印で図示）がベアリングスペーサ４０の一端に到達するように構成されている。この締結力は、ベアリングスペーサ４０を介して、エンドプレート２８の受圧面３６に伝達される。このため、ナット４２をシャフト１２に締結すると、対向面３４が基準面２０に接する正確な位置関係で、ロータサブアッシー２２をシャフト１２に固定することができる。

図１に示すように、シャフト１２は、基部１４を保持するベアリング４４と、ベアリングスペーサ４０を保持するベアリング４６とにより、回転可能に保持される。また、ロータサブアッシー２２の外周には、電動機のステータ４８が配置される。

本実施形態では、上述した通り、エンドプレート２８の端面が磁石２６の端面に接触している。このため、エンドプレート２８とシャフト１２の位置関係が正確に決まれば、磁石２６とシャフト１２の位置関係も正確に決めることができる。そして、磁石とシャフト１２の位置関係が正確に決まれば、磁石２６とステータ４８との位置関係も正確に決めることができる。このため、本実施形態によれば、磁石２６とステータ４８の相対位置に高い精度を有する電動機を実現することができる。

本実施形態では、位置決め部３２の対向面３４がシャフト１２の基準面２０に接するため、ナット４２の締結力は、主として、その位置決め部３２に作用する。従って、この構成によれば、ナット４２の締結力が磁石２６に作用するのを回避することができる。

また、本実施形態において、シャフト１２の大径部１６は、ロータサブアッシー２２の挿入のみを予定した領域であり、その全域に渡り第２エンドプレート３８とインローの嵌め合いが可能な外径を維持している。更に、大径部１６は、ロータサブアッシー２２の「内部長」、即ち、「エンドプレート２８の対向面３４から第２エンドプレート３８の基部１４側の端面までの長さ」より長くなるように形成されている。このため、シャフト１２とロータサブアッシー２２の相対位置が決定された状態で、第２エンドプレート３８と基部１４との間には確実にすき間が確保され、第２エンドプレート３８には外部から何らの応力も加わらない。この構成によれば、ナット４２の締結力を磁石２６に作用させないことを保障することができる。

磁石２６の破壊強度は、軸方向に過大な応力を受けることにより低下する。本実施形態によれば、磁石２６に締結力を作用させないことにより、その応力が過大となるのを確実に防ぐことができる。本実施形態によれば、この点においても、ロータ１０の磁石２６に対して優れた破壊強度を与えることができる。

［実施の形態１の相対的効果］
図２は、図１に示すロータ１０との対比に用いる比較例（ロータ５０）の構成を示す図である。尚、図２において、図１に示す構成要素と同一又は対応する要素には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図２に示すロータ５０は、ロータサブアッシー５２を備えている。ロータサブアッシー５２は、図１に示すエンドプレート２８に変えてエンドプレート５４を有している。エンドプレート５４は、第２エンドプレート３８と同様に、管状部材２４の内部に完全に収納される状態で、管状部材２４に圧入されている。

ロータサブアッシー５２は、また、管状部材２４の一端側（図２における小径部１８側）に第１スペーサ５６を、管状部材２４の他端側（図２における基部１４側）に第２スペーサ５８を備えている。第１スペーサ５６及び第２スペーサ５８は、何れも、管状部材２４の端部に当接し、エンドプレート５４及び第２エンドプレート３８には干渉しないように設けられている。

ロータ５０の組み付けは、以下の手順で行われる。
（１）第２スペーサ５８の装着
第２スペーサ５８は、シャフト１２の大径部１６とほぼ等しい内径を有しており、インローの嵌め合いによりシャフト１２に装着される。この際、第２スペーサ５８は、基部１４の端面に当接するようにシャフト１２に組みつけられる。
（２）管状部材２４等の組み付け
磁石２６、エンドプレート５４、及び第２エンドプレート３８が圧入により管状部材２４に組みつけられる。次いで、インローの嵌め合いにより、それらの中央にシャフト１２が挿入される。シャフト１２の挿入は、管状部材２４の端部と第２スペーサ５８とが接触するまで進められる。
（３）第１スペーサ５６の装着
第２スペーサ５８と同様に、第１スペーサ５６も。管状部材２４の端部に接するように、インローの嵌め合いによりシャフト１２に装着される。第１スペーサ５６は、基部１４の端面に当接するようにシャフト１２に組みつけられる。
（４）ベアリングスペーサ４０の装着
第１スペーサ５６の端部に当接するようにベアリングスペーサ４０が装着される。図２に示すように、第１スペーサ５６は、その端部が、大径部１６の端面から小径部１８側にはみ出すように形成されている。このため、ベアリングスペーサ４０が第１スペーサ５６に接した状態で、ベアリングスペーサ４０と大径部１６の端部との間には僅かにすき間が形成される。
（５）ナット４２の締結
全ての要素がシャフト１２に装着された後、シャフト１２の先端にナット４２が締結される。ナット４２の締結力は、ベアリングスペーサ４０に伝達される。ベアリングスペーサ４０と大径部１６との間にはすき間が存在するため、その締結力は、第１スペーサ５６のみに伝達される。第１スペーサ５６に伝達された締結力は、エンドプレート５４に伝達されることなく、管状部材２４を介して第２スペーサ５８に伝達される。その結果、第２スペーサ５８がシャフト１２の基部１４に押し付けられた状態で、ロータサブアッシー５２がシャフト１２に固定される。

図２に示す比較例（ロータ５０）によれば、図１に示すロータ１０と同様に、下記の２つの効果を達成することができる。
１．ロータサブアッシー５２を、適正な軸方向位置でシャフト１２に固定する。
２．ナット４２の締結力を磁石２６に作用させない。

しかしながら、ロータ５０は、上記２つの効果を達成するために、第１スペーサ５６及び第２スペーサ５８を用いている。これに対して、本実施形態のロータ１０は、そのようなスペーサを用いることなく上記２つの効果を達成することができる。このため、ロータ１０によれば、ロータ５０に比して、部品点数及び組み付け工数を低減できるうえ、軸長を短くすることができる。電動機におけるロータ軸長の短縮は、ノイズ特性、振動特性の改善につながる。従って、本実施形態のロータ１０によれば、比較例のロータ５０に比して、優れたノイズ振動特性を実現することができる。

［実施の形態１の変形例］
ところで、上述した実施の形態１においては、ロータサブアッシー２２が、エンドプレート２８の反対側に第２エンドプレート３８を有している。第２エンドプレート３８は、エンドプレート２８と同様に、磁石２６に適度な軸方向応力を与える機能、並びにロータサブアッシー２２の端部でシャフト１２との同心を確保する機能を果たしている。しかしながら、本発明において第２エンドプレート３８は必須の要素ではない。例えば、ロータサブアッシー２２の軸長が十分に短く、また、磁石２６の破壊強度が十分であるような条件下では第２エンドプレート３８を省略することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、環状の磁石２６を用いることとしているが、本発明はその構成に限定されるものではない。すなわち、ロータ１０の磁石２６は、必要な磁界を発生させ、必要な回転バランスを確保でき、また、必要な強度を有する限りにおいて、例えば複数のピースに分割されているものであってもよい。

また、上述した実施の形態１では、大径部１６を、ロータサブアッシー２２の内部長より長く確保することとしている。磁石に軸方向の応力を作用させないためには、ロータサブアッシー２２の側面が開放されているのが最良であり、その点では、本実施形態の構成が最良である。しかしながら、本発明の構成はこれに限定されるものではない。すなわち、ロータサブアッシー２２に挿入され得る外径を維持するシャフト１２の領域は、ロータサブアッシー２２の内部長と同じであってもよく、その内部長以上の長さを有していればよい。

また、上述した実施の形態１では、ロータサブアッシー２２に締結力を与える部材をナット４２に限定しているが、本発明はこの構造に限定されるものではい。すなわち、本発明における「締結部材」は、シャフト１２に固定されることで、ロータサブアッシー２２に軸方向の押圧力を作用させ得る限りにおいて、如何なるものであってもよい。

実施の形態２．
［実施の形態２の構成］
図３は、本発明の実施の形態２である電動アシスト過給機６０の要部を表す断面図である。図３に示すように本実施形態の電動アシスト過給機６０は、図１に示す電動機１１、すなわち、ロータ１０及びステータ４８を備えている。以下、図３において、図１に示す要素と同一又は対応する要素については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態の電動アシスト過給機６０はセンターハウジング６２を備えている。センターハウジング６２の一方の側（図３における右側）にはタービンハウジング６４が固定されている。また、センターハウジング６２の他方の側（図３における左側）にはコンプレッサハウジング６６が固定されている。

ロータ１０は、センターハウジング６２内に配置されたベアリング４４，４６によって回転自在に保持されている。また、センターハウジング６２の内部には、ロータサブアッシー２２を取り巻くようにステータ４８が収納されている。

本実施形態において、シャフト１２の基部１４は、タービンハウジング６４の内部に到達するように形成されている。また、基部１４には、センターハウジング６２からタービンハウジング６４へのオイルの流出を防ぐためのシールリング６８が装着されている。センターハウジング６２内には、ベアリング４４，４６に供給するための潤滑オイルが循環している。シールリング６８によれば、そのオイルがタービンハウジング６４内に漏出するのを阻止することができる。

タービンハウジング６４内にはタービンインペラ７０が収納されている。タービンインペラ７０はシャフトの基部１４端部に溶接により固定されている。タービンハウジング６４は、図示しない内燃機関の排気ガスをタービンインペラ７０に導くように形成されている。タービンインペラ７０はその排気ガスのエネルギを受けることによりシャフト１２に対して回転トルクを与えることができる。

本実施形態において、シャフト１２の小径部１８は、コンプレッサハウジング６６の内部に到達するように形成されている。また、本実施形態において、小径部１８には、ベアリングスペーサ４０と隣接する位置にスラストカラー７２が装着されている。スラストカラー７２には、スラストベアリング７４が係合している。スラストカラー７２及びスラストベアリング７４は、シャフト１２の回転を規制することなく、シャフト１２の軸方向位置を規制することができる。

シャフト１２の小径部１８には、スラストカラーと隣接して、シールリングカラー７６が装着されている。また、シールリングカラー７６には、センターハウジング６２からコンプレッサハウジング６６へのオイルの流出を防ぐシールリング７８が装着されている。この構成によれば、センターハウジング６２内を循環するベアリング４４，４６の潤滑オイルがコンプレッサハウジング６６に漏出するのを防ぐことができる。

シャフト１２の小径部１８には、コンプレッサハウジング６６内に位置するように、コンプレッサインペラ８０が装着されている。本実施形態において、ナット４２は、ベアリングスペーサ４０からコンプレッサインペラ８０までの一連の隣接要素を共締めするように、小径部１８の端部に締結される。この構成によれば、それら一連の隣接要素を介して、ナット４２の締結力をエンドプレート２８の受圧面３６に作用させることができる。

［実施の形態２の相対的効果］
以下、図４及び図５を参照して、本実施形態の電動アシスト過給機６０により得られる効果を説明する。

図４は、電動アシスト過給機６０のロータ１０を、図２に示す比較例のロータ５０に置き換えた場合に生ずる現象を説明するための図である。図４中に符号８２を付して示す二重の折れ線は、ナット４２の締結に伴ってシャフト１２に生ずる可能性のある変形を模式的表したものである。また、図４中に、それぞれ符号８４、８６を付して示す矢印線は、電動アシスト過給機のタービンで生じた熱の伝達経路を模式的に表したものである。

図４に示すロータ５０が電動アシスト過給機６０に組み込まれた場合、ナット４２の締結力は、ベアリングスペーサ４０から第１スペーサ５６に伝達される。また、第１スペーサ５６に伝達された締結力は、ロータサブアッシー５２のタービン側端部に位置する第２スペーサ５８からシャフト１２の基部１４に伝えられる。ナット４２をシャフト１２に締め付ける際には、その締め付けに起因する力が、部材から部材へ力が伝達される箇所に曲げ応力として作用することがある。ロータ５０の場合、その曲げ応力は、ベアリングスペーサ４０と第１スペーサ５６との接触部、及び第２スペーサ５８と基部１４との接触部に作用し易い。このため、ロータ５０を用いて電動アシスト過給機を構成した場合、図４中に二重の折れ線８２で示すように、シャフト１２には、ロータサブアッシー５２のタービン側及びコンプレッサ側の双方に、変形が生じてしまうことがある。

コンプレッサ側に発生した変形が、回転時の振動やノイズの特性に与える影響は、バランス修正の加工を例えばナット４２に施すことにより除去することができる。一方、タービン側では、そのようなバランス修正加工を施すことが困難である。このため、ロータ５０を用いて電動アシスト過給機６０を構成した場合、特にタービン側において、振動やノイズに関する特性が悪化し易い状態となる。

電動アシスト過給機６０では、タービン側からシャフト１２の基部１４に多大な熱が伝達される。磁石２６の磁気性能は、熱に晒されることにより低下する。このため、電動アシスト過給機６０では、タービン側から伝わる熱が、できるだけ磁石２６に到達しないことが望ましい。

ロータ５０では、第２エンドプレート３８が大径部１６においてシャフト１２に接触しているとともに、第２スペーサ５８が基部１４及び大径部１６にてシャフト１２に接触している。このため、ロータ５０内には、図４中に２本の矢印線で示すように、磁石２６に熱を伝える経路として、下記の２つの経路が形成される。このため、ロータ５０を用いて電動アシスト過給機６０を構成する場合、これらの２つの経路を前提として、磁石２６の熱対策を講ずることが必要となる。
第１経路８４：基部１４及び大径部１６→第２スペーサ５８→管状部材２４→磁石
第２経路８６：大径部１６→第２エンドプレート３８→磁石２６

図５は、本実施形態の電動アシスト過給機６０の内部でロータ１０に生ずる現象を説明するための図である。図５中に符号８８を付して示す二重の折れ線は、ナット４２の締結に伴ってシャフト１２に生ずる可能性のある変形を模式的表したものである。また、矢印線８６は、図４中に示す第２経路８６と同じ熱伝達の経路を示している。

ロータ１０の構造によれば、ナット４２の締結力は、ベアリングスペーサ４０から位置決め部３２に伝達され、その位置決め部３２を介してシャフト１２の基準面２０に伝達される。このように、ロータ１０においては、締結力が部材から部材へ伝達される箇所、つまり、ナット４２の締結に起因する力が曲げ応力としてシャフト１２に伝わる箇所がロータサブアッシー２２のコンプレッサ側のみに集約されている。このため、ナット４２の締結に伴うシャフト１２の変形は、図５中の折れ線８８が示すように、ロータサブアッシー２２よりコンプレッサ側の領域にのみ生ずることになる。

上述した通り、ロータサブアッシー２２のコンプレッサ側に発生する変形の影響は、ナット４２にバランス加工を施すことにより除去することができる。このため、本実施形態の構成によれば、比較例のロータ５０が用いられる場合に比して、ノイズ振動特性に優れた電動アシスト過給機６０を実現することができる。

また、ロータ１０の構成によれば、基部１４に接触するスペーサが存在しないため、タービン側から磁石２６に至る熱伝達の経路が、第２経路８６のみに限定される。このため、本実施形態の構成によれば、比較例のロータ５０が用いられる場合に比して、磁石２６の熱的環境を著しく改善することができる。

［実施の形態２の変形例］
ところで、上述した実施の形態２においては、ロータ１０を用いて電動アシスト過給機６０を構成することとしているが、ロータ１０の使用に適した機器はこれに限定されるものではない。例えば、ロータ１０は、電動機１１とコンプレッサとで構成される電動過給機を構成する要素としても好適である。この場合、コンプレッサインペラ８０は、ロータサブアッシー２２のどちらの側に配置することも可能である。しかし、上述したバランス加工による変形影響の除去が可能となることから、コンプレッサインペラ８０は、本実施形態の場合と同様に、エンドプレート２８とナット４２との間に配置することが望ましい。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。図６は、本実施形態において用いられるロータ９０の構成を示す。ロータ９０は、電動アシスト過給機の構成要素として好適であり、図３に示すロータ１０に代えて用いることができる。尚、図６において、ロータ１０の構成要素と同一又は対応する要素については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図６に示すロータ９０は、第２エンドプレート３８がタービン側エンドプレート９２に置き換えられている点を除いて、ロータ１０と同様の構成を有している。タービン側エンドプレート９２は、管状部材２４に圧入される圧入部材９４と、圧入部材９４の内側に配置された環状の断熱部材９６を備えている。断熱部材９６は、インローの嵌め合いによりシャフトの大径部１６に装着することができるように構成されており、例えば、セラミクスにより形成することができる。

ロータ９０の構成によれば、シャフト１２の大径部１６から磁石２６に繋がる熱経路（図５における第２経路８６）を有効に遮断することができる。このため、本実施形態の構成によれば、図３に示す電動アシスト過給機６０に比して更に、磁石２６の熱環境を改善した電動アシスト過給機を実現することができる。

１０；５０；９０ ロータ
１１ 電動機
１２ シャフト
１６ 大径部
１８ 小径部
２０ 基準面
２２；５２ ロータサブアッシー
２４ 管状部材
２６ 磁石
２８ エンドプレート
３２ 位置決め部
３４ 対向面
３６ 受圧面
４２ ナット
４８ ステータ
６４ タービンハウジング
７０ タービンインペラ
８０ コンプレッサインペラ
９２ タービン側エンドプレート
９６ 断熱部材

Claims (6)

1. 管状部材と、磁石と、エンドプレートとを備える管状のロータサブアッシーと、
   前記ロータサブアッシーを貫通するシャフトと、
   前記シャフトに締結されて、前記シャフトに対する前記ロータサブアッシーの軸方向位置を固定する締結部材と、を備える電動機のロータであって、
   前記磁石は、前記管状部材の内壁に接するように、前記管状部材と前記シャフトとの間に配置され、
   前記シャフトは、小径部と大径部が切り替わる段差と、当該小径部の外側に露出する前記大径部の端面である基準面とを有し、
   前記エンドプレートは、前記磁石の軸方向端部と対向するように前記管状部材に装着されていると共に、一方の面である対向面で前記基準面に接し、かつ、他方の面である受圧面で前記締結部材による締結力を受ける位置決め部を有し、前記位置決め部には前記小径部が挿入されていることを特徴とする電動機のロータ。
2. 前記エンドプレートは、前記磁石の軸方向端部に接するように前記管状部材に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. 前記エンドプレートの位置決め部は、前記磁石側の面を対向面として前記基準面に接し、
   前記シャフトは、前記基準面から、前記ロータサブアッシーの内部長以上の長さに渡って前記磁石の内径未満の外径を維持し、
   前記内部長とは、前記位置決め部の前記磁石側の面から、当該位置決め部側と異なる側の前記ロータサブアッシーの端部までの長さであることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。
4. 請求項３に記載のロータと、
   前記ロータサブアッシーの外周に配置される電動機のステータと、
   前記位置決め部の前記受圧面と前記締結部材との間に位置するように前記シャフトに装着されたコンプレッサインペラと、
   を備えることを特徴とする電動過給機。
5. 請求項４に記載の電動過給機と、
   前記ロータサブアッシーを挟んで前記コンプレッサインペラと反対側に位置するように、前記シャフトに装着されるタービンインペラと、
   前記タービンインペラに内燃機関の排気ガスを導くタービンハウジングと、
   を備えることを特徴とする電動アシスト過給機。
6. 前記ロータサブアッシーは、前記タービンインペラ側から前記磁石の軸方向端部に対向するように前記管状部材に装着され、かつ、前記シャフトの貫通を許すタービン側エンドプレートを更に備え、
   当該タービン側エンドプレートは、前記シャフトと接する部位に断熱部材を備えることを特徴とする請求項５に記載の電動アシスト過給機。
   
   
   

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