JP3072851B2 - 超高速回転機の永久磁石回転子 - Google Patents
超高速回転機の永久磁石回転子Info
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- JP3072851B2 JP3072851B2 JP02311408A JP31140890A JP3072851B2 JP 3072851 B2 JP3072851 B2 JP 3072851B2 JP 02311408 A JP02311408 A JP 02311408A JP 31140890 A JP31140890 A JP 31140890A JP 3072851 B2 JP3072851 B2 JP 3072851B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は回転機の永久磁石回転子に係り、特にターボ
チャージャに直結される超高速同期機等に好適な構造を
有する超高速回転機の永久磁石回転子に関する。
チャージャに直結される超高速同期機等に好適な構造を
有する超高速回転機の永久磁石回転子に関する。
［従来の技術］ 従来の回転機の永久磁石回転子が組み込まれるターボ
チャージャ直結回転機の一例の断面図を第７図に示す。
この回転機の構成は、内燃機関より排出される排気ガス
を引き込むタービン６に直結される回転軸6aに同期機８
の永久磁石回転子8aと、カラー９と、内燃機関へ過給を
行うコンプレッサ７とが嵌合されてナット12で締め付け
られており、回転軸6aはタービン６と永久磁石回転子8a
の中間に設けた軸受10（10a,10b）によりハウジング11
に支持される。
チャージャ直結回転機の一例の断面図を第７図に示す。
この回転機の構成は、内燃機関より排出される排気ガス
を引き込むタービン６に直結される回転軸6aに同期機８
の永久磁石回転子8aと、カラー９と、内燃機関へ過給を
行うコンプレッサ７とが嵌合されてナット12で締め付け
られており、回転軸6aはタービン６と永久磁石回転子8a
の中間に設けた軸受10（10a,10b）によりハウジング11
に支持される。
この同期機８の動作は、同期機８を同期モータとして
使用する場合には、回転子8aと同軸に構成されるコンプ
レッサ７を回転させることができるため、同期モータの
制御により内燃機関への過給を任意に行うことが可能と
なり、内燃機関の低回転時の出力向上や完全燃焼による
黒煙防止ができる。また制御により発電機として使用す
る場合には、排気ガスのエネルギーを電力として回収で
きる。
使用する場合には、回転子8aと同軸に構成されるコンプ
レッサ７を回転させることができるため、同期モータの
制御により内燃機関への過給を任意に行うことが可能と
なり、内燃機関の低回転時の出力向上や完全燃焼による
黒煙防止ができる。また制御により発電機として使用す
る場合には、排気ガスのエネルギーを電力として回収で
きる。
上記のターボチャージャ直結回転機は、例えば特開昭
62−48931号公報に記載されているものであるが、従来
の同期機８用の永久磁石回転子8aは例えば特公昭63−38
947号公報に記載のように、永久磁石の外周に強度部材
を設けて永久磁石の飛散を防止したものや、永久磁石を
回転軸上に接着剤で貼り付けて固定したものがあり、ま
た特開昭62−254649号公報に記載のように回転軸および
側面板との間に断熱板および断熱円筒をはさんだ状態で
永久磁石を外筒へ組み込んだ構造のものなどがあった。
62−48931号公報に記載されているものであるが、従来
の同期機８用の永久磁石回転子8aは例えば特公昭63−38
947号公報に記載のように、永久磁石の外周に強度部材
を設けて永久磁石の飛散を防止したものや、永久磁石を
回転軸上に接着剤で貼り付けて固定したものがあり、ま
た特開昭62−254649号公報に記載のように回転軸および
側面板との間に断熱板および断熱円筒をはさんだ状態で
永久磁石を外筒へ組み込んだ構造のものなどがあった。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は例えば50000〜60000γ/min程度の中・
低速回転における耐破壊性や耐飛散性が十分であった
が、しかしターボチャージャに組み込まれるような100,
000γ/min以上の超高速回転する永久磁石回転子では過
大な遠心力を発生するため、外筒が遠心力により永久歪
を生じたり外筒の拡がりによる永久磁石の割れや欠けを
生じてしまい、またこうした状態になった場合には回転
子自体の曲げ剛性が低いために軸全体の曲げ剛性も低く
なってしまい、これらが軸系のアンバランス量の経時変
化に大きな影響を与えるようになり、さらに軸受のアン
バランス量が増大すると回転軸の曲げ力が大きくなって
最終的には軸が破断してしまう可能性があるなどの問題
があった。
低速回転における耐破壊性や耐飛散性が十分であった
が、しかしターボチャージャに組み込まれるような100,
000γ/min以上の超高速回転する永久磁石回転子では過
大な遠心力を発生するため、外筒が遠心力により永久歪
を生じたり外筒の拡がりによる永久磁石の割れや欠けを
生じてしまい、またこうした状態になった場合には回転
子自体の曲げ剛性が低いために軸全体の曲げ剛性も低く
なってしまい、これらが軸系のアンバランス量の経時変
化に大きな影響を与えるようになり、さらに軸受のアン
バランス量が増大すると回転軸の曲げ力が大きくなって
最終的には軸が破断してしまう可能性があるなどの問題
があった。
本発明の目的は回転軸系のアンバランス量の経時変化
の原因となるような回転子に組み込まれる永久磁石の割
れを防止し、かつ回転子の曲げの剛性を向上させること
により、軸系の信頼性を向上させうる超高速回転機の永
久磁石回転子を提供することにある。
の原因となるような回転子に組み込まれる永久磁石の割
れを防止し、かつ回転子の曲げの剛性を向上させること
により、軸系の信頼性を向上させうる超高速回転機の永
久磁石回転子を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の超高速回転機
の永久磁石回転子は外筒全長を永久磁石全長より短くし
て永久磁石端面を側面板で抑え、外筒を側面板により外
周部のみ抑えられる構造とし、永久磁石の割れを防止す
るには永久磁石を外筒へ圧入し、その圧入には外筒を加
熱膨張させて常温の永久磁石を挿入するなどの温度差に
よる圧入方法を用い、また外筒の材質には非磁性で高張
力を有して線膨張係数の高いものを使用し、かつ回転子
の曲げ剛性を向上させるには外筒両端開口部の外周へ側
面板の内周を印ろう嵌合させ、永久磁石外周を構成する
外筒と永久磁石側面を構成する側面板の一体構造に近い
状態とし、また印ろう嵌合部では溶接や接着や圧入など
により固定させた構造としたものである。
の永久磁石回転子は外筒全長を永久磁石全長より短くし
て永久磁石端面を側面板で抑え、外筒を側面板により外
周部のみ抑えられる構造とし、永久磁石の割れを防止す
るには永久磁石を外筒へ圧入し、その圧入には外筒を加
熱膨張させて常温の永久磁石を挿入するなどの温度差に
よる圧入方法を用い、また外筒の材質には非磁性で高張
力を有して線膨張係数の高いものを使用し、かつ回転子
の曲げ剛性を向上させるには外筒両端開口部の外周へ側
面板の内周を印ろう嵌合させ、永久磁石外周を構成する
外筒と永久磁石側面を構成する側面板の一体構造に近い
状態とし、また印ろう嵌合部では溶接や接着や圧入など
により固定させた構造としたものである。
［作用］ 上記の超高速回転機の永久磁石回転子は永久磁石が外
筒へ温度差圧入等により圧入され、加熱された外筒に永
久磁石を挿入することによって永久磁石が外筒への挿入
途中で止まるような不具合がなく、外筒と永久磁石は温
度差によって圧入作業が良好にでき、良好な圧入嵌合す
る永久磁石回転子が容易に構成できる。このようにして
永久磁石が外筒へ圧入されているので、回転軸静止時に
は永久磁石が外筒より圧縮力を受けている状態にあり、
回転軸回転時には永久磁石にかかる応力は外筒圧入によ
る圧縮力と遠心力による引張応力がかかっている状態と
なり、回転速度が上昇して引張応力が圧縮応力より大き
くなり永久磁石引張り強度を越えた時点で永久磁石に割
れを発生することになるから、したがって永久磁石単体
で回転させた場合よりも予備的圧縮応力分だけ永久磁石
割れ発生回転速度を上昇させることが可能となり、また
外筒が初期的に圧入による応力を受けていて回転時に遠
心力による応力も受けるが、これには外筒の材質に非磁
性で高張力を有して線膨張係数の高いものを使用するこ
とで対応しており、かつ永久磁石外筒の両端開口部外周
を側面板で押える印ろう嵌合構造としているので、外筒
が外側に拡がろうとする力を側面板が押えて側面板自体
も強度部材の一部として使用することができ、また印ろ
う嵌合部を溶接や接着や圧入すれば永久磁石外筒と側面
板を一体構造に近い状態にすることができ、また外筒の
全長を永久磁石全長より短くすることにより、側面板で
永久磁石の軸方向への動きを抑えることができるから、
これらにより永久磁石回転子の曲げ剛性を向上させるこ
とができ、ターボチャージャ直結回転機等の超高速回転
機の永久磁石回転子として軸系の信頼性を向上できる。
筒へ温度差圧入等により圧入され、加熱された外筒に永
久磁石を挿入することによって永久磁石が外筒への挿入
途中で止まるような不具合がなく、外筒と永久磁石は温
度差によって圧入作業が良好にでき、良好な圧入嵌合す
る永久磁石回転子が容易に構成できる。このようにして
永久磁石が外筒へ圧入されているので、回転軸静止時に
は永久磁石が外筒より圧縮力を受けている状態にあり、
回転軸回転時には永久磁石にかかる応力は外筒圧入によ
る圧縮力と遠心力による引張応力がかかっている状態と
なり、回転速度が上昇して引張応力が圧縮応力より大き
くなり永久磁石引張り強度を越えた時点で永久磁石に割
れを発生することになるから、したがって永久磁石単体
で回転させた場合よりも予備的圧縮応力分だけ永久磁石
割れ発生回転速度を上昇させることが可能となり、また
外筒が初期的に圧入による応力を受けていて回転時に遠
心力による応力も受けるが、これには外筒の材質に非磁
性で高張力を有して線膨張係数の高いものを使用するこ
とで対応しており、かつ永久磁石外筒の両端開口部外周
を側面板で押える印ろう嵌合構造としているので、外筒
が外側に拡がろうとする力を側面板が押えて側面板自体
も強度部材の一部として使用することができ、また印ろ
う嵌合部を溶接や接着や圧入すれば永久磁石外筒と側面
板を一体構造に近い状態にすることができ、また外筒の
全長を永久磁石全長より短くすることにより、側面板で
永久磁石の軸方向への動きを抑えることができるから、
これらにより永久磁石回転子の曲げ剛性を向上させるこ
とができ、ターボチャージャ直結回転機等の超高速回転
機の永久磁石回転子として軸系の信頼性を向上できる。
［実施例］ 以下本発明の実施例を第１図から第６図により説明す
る。
る。
第１図は本発明による超高速回転機の永久磁石回転子
の一実施例を示す断面図である。第１図において本永久
磁石回転子は円筒状永久磁石３と、該永久磁石３の外周
に設けられる外筒１と、該永久磁石３の側面に設けられ
る側面板2a,2bとから成り、永久磁石を外筒へ圧入し、
かつ外筒の両端開口部の外周を側面板2a,2bの内周印ろ
う嵌合とした構成である。
の一実施例を示す断面図である。第１図において本永久
磁石回転子は円筒状永久磁石３と、該永久磁石３の外周
に設けられる外筒１と、該永久磁石３の側面に設けられ
る側面板2a,2bとから成り、永久磁石を外筒へ圧入し、
かつ外筒の両端開口部の外周を側面板2a,2bの内周印ろ
う嵌合とした構成である。
上記の円筒状永久磁石３は例えばSm−Co系やNd−Fe−
Ｂ系の高磁力の永久磁石を用いるが、これらの永久磁石
は一般鋼材に比べて引張強度がかなり弱くSm−Co系永久
磁石においては７〜8kg/mm2程度、Nd−Fe−Ｂ系永久磁
石においては15〜20kg/mm2程度しかないため、第７図の
ようなターボチャージャの回転軸6a上の軸受10aとカラ
ー９の間に組み込まれる超高速回転機８の回転子8aとし
て使用する場合には、永久磁石３単体では破損してしま
うし、また従来技術における永久磁石飛散防止のための
外筒を設けた構造では過大遠心力がかかた場合には外筒
内部で永久磁石が不等割れしてしまい、これに起因して
回転子のバランスがくずれ延いては軸系全体のバランス
がくずれて最終的には軸の破断に至たるので、本発明に
おいては永久磁石３を外筒１へ温度差圧入し、かつ外筒
１両端開口部の外周へ側面板2a,2bの内周を印ろう嵌合
させる構造にして、外筒１内部での永久磁石３の割れ発
生を防止し、かつ永久磁石回転子8aとしての曲げの剛性
を向上させている。
Ｂ系の高磁力の永久磁石を用いるが、これらの永久磁石
は一般鋼材に比べて引張強度がかなり弱くSm−Co系永久
磁石においては７〜8kg/mm2程度、Nd−Fe−Ｂ系永久磁
石においては15〜20kg/mm2程度しかないため、第７図の
ようなターボチャージャの回転軸6a上の軸受10aとカラ
ー９の間に組み込まれる超高速回転機８の回転子8aとし
て使用する場合には、永久磁石３単体では破損してしま
うし、また従来技術における永久磁石飛散防止のための
外筒を設けた構造では過大遠心力がかかた場合には外筒
内部で永久磁石が不等割れしてしまい、これに起因して
回転子のバランスがくずれ延いては軸系全体のバランス
がくずれて最終的には軸の破断に至たるので、本発明に
おいては永久磁石３を外筒１へ温度差圧入し、かつ外筒
１両端開口部の外周へ側面板2a,2bの内周を印ろう嵌合
させる構造にして、外筒１内部での永久磁石３の割れ発
生を防止し、かつ永久磁石回転子8aとしての曲げの剛性
を向上させている。
第２図は第１図の回転子の永久磁石３および外筒１の
回転速度−応力曲線を例示する説明図、第３図は第１図
の回転子静止時の回転子応力状況を例示する説明図であ
る。第２図において横軸に回転子回転速度を取り、縦軸
に引張・圧縮応力を取って、各回転速度における永久磁
石３と外筒１にかかる各応力をプロットした応力曲線を
示し、また参考として永久磁石３単体での応力曲線をも
示したが、永久磁石３は外筒１へ圧入されているため第
３図に示すように初期的に圧入力による圧縮応力を受
け、また外筒１は初期的に圧入力による引張応力を受け
ており、回転速度が上昇してゆくと外筒１および永久磁
石３の遠心力による引張応力が増大し、このとき永久磁
石１にかかる応力は遠心力による引張応力を圧入による
圧縮力が打ち消す形となっていて、永久磁石引張強度に
対応する永久磁石３の割れ発生回転速度を永久磁石単体
で回転させた場合よりも上昇させることが可能となる。
回転速度−応力曲線を例示する説明図、第３図は第１図
の回転子静止時の回転子応力状況を例示する説明図であ
る。第２図において横軸に回転子回転速度を取り、縦軸
に引張・圧縮応力を取って、各回転速度における永久磁
石３と外筒１にかかる各応力をプロットした応力曲線を
示し、また参考として永久磁石３単体での応力曲線をも
示したが、永久磁石３は外筒１へ圧入されているため第
３図に示すように初期的に圧入力による圧縮応力を受
け、また外筒１は初期的に圧入力による引張応力を受け
ており、回転速度が上昇してゆくと外筒１および永久磁
石３の遠心力による引張応力が増大し、このとき永久磁
石１にかかる応力は遠心力による引張応力を圧入による
圧縮力が打ち消す形となっていて、永久磁石引張強度に
対応する永久磁石３の割れ発生回転速度を永久磁石単体
で回転させた場合よりも上昇させることが可能となる。
上記の外筒１へ永久磁石３を圧入するためには外筒１
を加熱膨張させて永久磁石３を圧入する方法などがよ
く、外筒１を膨張させずに圧入した場合には永久磁石３
の材質が非常にもろいため圧入時に欠けを生じてしまい
十分な圧入が得られない。また初期圧入寸法は初期圧入
力により外筒１の引張耐力を越えないようにし、かつ使
用温度時に圧入力がなくならないようにすることが前提
条件となり、あとは目標の回転速度時の遠心力を受けた
ときに永久磁石３および外筒が破壊しないように決定す
る。
を加熱膨張させて永久磁石３を圧入する方法などがよ
く、外筒１を膨張させずに圧入した場合には永久磁石３
の材質が非常にもろいため圧入時に欠けを生じてしまい
十分な圧入が得られない。また初期圧入寸法は初期圧入
力により外筒１の引張耐力を越えないようにし、かつ使
用温度時に圧入力がなくならないようにすることが前提
条件となり、あとは目標の回転速度時の遠心力を受けた
ときに永久磁石３および外筒が破壊しないように決定す
る。
また上記の外筒１の材質は永久磁石３外周に設けられ
るため非磁性でなければならないが、また加熱による圧
入を行うため線膨張係数の高いものを使用する必要があ
り、これには例えばオーステナイト系耐熱鋼やNi基合金
などがよく、これらの材料は高張力であって線膨張係数
が高いうえ耐用温度も高く、耐用温度時の線膨張率がオ
ーステナイト系耐熱鋼で0.0125およびNi基合金で0.0091
となっているが、もしこの耐用温度時の膨張率が0.007
程度以下になった場合には十分な熱膨張が得られないか
ら加熱圧入方式には不向きと言える。
るため非磁性でなければならないが、また加熱による圧
入を行うため線膨張係数の高いものを使用する必要があ
り、これには例えばオーステナイト系耐熱鋼やNi基合金
などがよく、これらの材料は高張力であって線膨張係数
が高いうえ耐用温度も高く、耐用温度時の線膨張率がオ
ーステナイト系耐熱鋼で0.0125およびNi基合金で0.0091
となっているが、もしこの耐用温度時の膨張率が0.007
程度以下になった場合には十分な熱膨張が得られないか
ら加熱圧入方式には不向きと言える。
第４図は第１図の回転子の組立時における永久磁石３
の外筒１への圧入方法を例示する説明図である。第４図
において、上記のような外筒１を圧入雇４に組み付け、
その組付部は外筒１の一端面開口部の外周の印ろう嵌合
部を圧入雇４で受けるようにする。つぎに圧入雇４ごと
加熱炉へ入れて加熱するが、この加熱温度は外筒１の素
材耐用温度を越えてはならず、また組立性および生産設
備を考慮すると加熱温度の限界は約800℃程度であろ
う。この加熱した外筒１を圧入雇４ごと加熱炉から取り
出し、圧入雇４の中心にある永久磁石ガイドピンに永久
磁石３の内径部を合わせて落し込む。このようにすれば
永久磁石３が外筒１へ挿入途中で止まるという不具合が
なくなり、外筒１と永久磁石３の温度差による圧入作業
が良好に実施できる。
の外筒１への圧入方法を例示する説明図である。第４図
において、上記のような外筒１を圧入雇４に組み付け、
その組付部は外筒１の一端面開口部の外周の印ろう嵌合
部を圧入雇４で受けるようにする。つぎに圧入雇４ごと
加熱炉へ入れて加熱するが、この加熱温度は外筒１の素
材耐用温度を越えてはならず、また組立性および生産設
備を考慮すると加熱温度の限界は約800℃程度であろ
う。この加熱した外筒１を圧入雇４ごと加熱炉から取り
出し、圧入雇４の中心にある永久磁石ガイドピンに永久
磁石３の内径部を合わせて落し込む。このようにすれば
永久磁石３が外筒１へ挿入途中で止まるという不具合が
なくなり、外筒１と永久磁石３の温度差による圧入作業
が良好に実施できる。
つぎに第１図の回転子の外筒１と側面板2a,2bの印ろ
う嵌合部の接合方法は、側面板2a,2bの外周部には段が
付けてあり、この段付部で外筒１の両端開口部の段が付
いた外周部へ組付けた場合には外筒１の両端開口部の外
周より抑えることができる構造となっていて、側面板2
a,2bが外筒１の両端開口部を閉じるように形成される。
外筒１は上記のように永久磁石１を温度差圧入するため
円筒状の構造にした方がよいが、仮に外筒１をコの字形
にした場合には外筒入口と底部の熱膨張に差が出てしま
い、永久磁石３を底部まで挿入できなくなってしまう。
このような外筒１の両端開口部の外周の印ろう嵌合部を
溶接や接着や圧入などの方法を用いて接合力を高めるこ
とができる。このようにして外筒１の外側へ広がろうと
する力を側面板2a,2bで抑えることが可能となり、また
永久磁石３の外周部材が一体に近い構造となるため回転
子全体の曲げ剛性が向上する。
う嵌合部の接合方法は、側面板2a,2bの外周部には段が
付けてあり、この段付部で外筒１の両端開口部の段が付
いた外周部へ組付けた場合には外筒１の両端開口部の外
周より抑えることができる構造となっていて、側面板2
a,2bが外筒１の両端開口部を閉じるように形成される。
外筒１は上記のように永久磁石１を温度差圧入するため
円筒状の構造にした方がよいが、仮に外筒１をコの字形
にした場合には外筒入口と底部の熱膨張に差が出てしま
い、永久磁石３を底部まで挿入できなくなってしまう。
このような外筒１の両端開口部の外周の印ろう嵌合部を
溶接や接着や圧入などの方法を用いて接合力を高めるこ
とができる。このようにして外筒１の外側へ広がろうと
する力を側面板2a,2bで抑えることが可能となり、また
永久磁石３の外周部材が一体に近い構造となるため回転
子全体の曲げ剛性が向上する。
第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ本発明によ
る超高速回転機の永久磁石回転子の他の実施例を示す部
分断面図である。第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）におい
て、それぞれ第１図の回転子の外筒１と側面板2a,2bの
印ろう嵌合部構造の変形例を示し、第５図（ａ）は外筒
１の両端面開口部の外周には段のない円筒状のもので、
この両端面開口部の外径部を側面板2a,2bの外周段付部
で抑える構造であり、第５図（ｂ），（ｃ）は外筒１の
両端面開口部と側面板2a,2bの周辺部に相互に凸凹を設
け、この凸凹部で外筒１が外側に広がるのを側面板2a,2
bにより抑える構造である。これらの印ろう嵌合部構造
の場合にも、この印ろう嵌合部を溶接や接着や圧入など
の方法で接合力を高めることができる。また永久磁石３
の外周部材が一体に近い構造となるため、回転子全体の
曲げ剛性が向上する。
る超高速回転機の永久磁石回転子の他の実施例を示す部
分断面図である。第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）におい
て、それぞれ第１図の回転子の外筒１と側面板2a,2bの
印ろう嵌合部構造の変形例を示し、第５図（ａ）は外筒
１の両端面開口部の外周には段のない円筒状のもので、
この両端面開口部の外径部を側面板2a,2bの外周段付部
で抑える構造であり、第５図（ｂ），（ｃ）は外筒１の
両端面開口部と側面板2a,2bの周辺部に相互に凸凹を設
け、この凸凹部で外筒１が外側に広がるのを側面板2a,2
bにより抑える構造である。これらの印ろう嵌合部構造
の場合にも、この印ろう嵌合部を溶接や接着や圧入など
の方法で接合力を高めることができる。また永久磁石３
の外周部材が一体に近い構造となるため、回転子全体の
曲げ剛性が向上する。
第６図は本発明による超高速回転機の永久磁石回転子
の印ろう嵌合部拡大断面図である。第６図において、第
１図の回転子の永久磁石３と外筒と側面板の組立状態を
示し、外筒１の軸方向長さは永久磁石３の軸方向長さよ
りも短くすることにより、外筒１と側面板2a,2bの印ろ
う嵌合部は円周方向の面のみの接合となり、また永久磁
石３との接合は側面板2a,2bの側面のみとなる構造であ
るため、永久磁石３が外筒１および側面板2a,2bの内部
でずれや動きを生じることがない。また本回転子の超高
速回転機への取付け時に回転子の軸方向の歪を生じない
構造にできる。
の印ろう嵌合部拡大断面図である。第６図において、第
１図の回転子の永久磁石３と外筒と側面板の組立状態を
示し、外筒１の軸方向長さは永久磁石３の軸方向長さよ
りも短くすることにより、外筒１と側面板2a,2bの印ろ
う嵌合部は円周方向の面のみの接合となり、また永久磁
石３との接合は側面板2a,2bの側面のみとなる構造であ
るため、永久磁石３が外筒１および側面板2a,2bの内部
でずれや動きを生じることがない。また本回転子の超高
速回転機への取付け時に回転子の軸方向の歪を生じない
構造にできる。
上記実施例の回転子は第７図のターボチャージャの永
久磁石回転子8aとして組付けられる場合には、回転子8a
は回転軸6aへ３〜５μｍ程度ですき間ばめされており、
カラー９およびコンプレッサインペラ７を介してナット
12により締め付けられている状態にあり、ここで回転子
8aの回転軸6aへの嵌合部は側面板2a,2bの内径部のみで
あって、したがって本永久磁石回転子8aの軸方向寸法の
不変性も重要なポイントであり、本実施例の回転子がこ
れに対応できることがわかる。
久磁石回転子8aとして組付けられる場合には、回転子8a
は回転軸6aへ３〜５μｍ程度ですき間ばめされており、
カラー９およびコンプレッサインペラ７を介してナット
12により締め付けられている状態にあり、ここで回転子
8aの回転軸6aへの嵌合部は側面板2a,2bの内径部のみで
あって、したがって本永久磁石回転子8aの軸方向寸法の
不変性も重要なポイントであり、本実施例の回転子がこ
れに対応できることがわかる。
［発明の効果］ 本発明によれば、超高速回転機の永久磁石回転子の永
久磁石を外筒へ温度差等により圧入し、かつ外筒両端開
口部の外周へ側面板の内周を印ろう嵌合させる構成とし
ているので、磁石割れ発生回転速度を上昇させることが
でき、例えば外径20mm程度の永久磁石を用いた場合に
は、永久磁石単体では80000γ/min程度で割れを生じて
いたものを130000γ/min程度まで上昇させることが可能
であり、また外筒の材質によっては割れ発生回転速度を
さらに上昇させることができ、かつ外筒にかかる外周方
向へ拡がろうとする力を外筒両端の側面板で抑えること
が可能となり、回転子の曲げの剛性を向上させることが
できる効果がある。
久磁石を外筒へ温度差等により圧入し、かつ外筒両端開
口部の外周へ側面板の内周を印ろう嵌合させる構成とし
ているので、磁石割れ発生回転速度を上昇させることが
でき、例えば外径20mm程度の永久磁石を用いた場合に
は、永久磁石単体では80000γ/min程度で割れを生じて
いたものを130000γ/min程度まで上昇させることが可能
であり、また外筒の材質によっては割れ発生回転速度を
さらに上昇させることができ、かつ外筒にかかる外周方
向へ拡がろうとする力を外筒両端の側面板で抑えること
が可能となり、回転子の曲げの剛性を向上させることが
できる効果がある。
さらに永久磁石軸長を外筒軸長より長くすることによ
り、回転子組立時の各部品間の不要間隙をなくして、回
転機本体への組入時の歪を防止できるうえ、回転子自体
の曲げ剛性を向上でき、また外筒と側面板の印ろう嵌合
部を溶接や接着や圧入することにより、さらに接合力を
高め回転子をより一体構造に近いものにして曲げ剛性を
より高めることができる効果が得られ、これらにより回
転子のアンバランスの経時変化を少なくして回転子自体
の曲げ剛性が向上できるため、これをターボチャージャ
直結回転機等に用いれば軸径全体の剛性が向上すること
となり、軸破断回転速度を上昇させて信頼の向上が期待
できる効果がある。
り、回転子組立時の各部品間の不要間隙をなくして、回
転機本体への組入時の歪を防止できるうえ、回転子自体
の曲げ剛性を向上でき、また外筒と側面板の印ろう嵌合
部を溶接や接着や圧入することにより、さらに接合力を
高め回転子をより一体構造に近いものにして曲げ剛性を
より高めることができる効果が得られ、これらにより回
転子のアンバランスの経時変化を少なくして回転子自体
の曲げ剛性が向上できるため、これをターボチャージャ
直結回転機等に用いれば軸径全体の剛性が向上すること
となり、軸破断回転速度を上昇させて信頼の向上が期待
できる効果がある。
第１図は本発明による超高速回転機の永久磁石回転子の
一実施例を示す断面図、第２図は第１図の永久磁石およ
び外筒の回転速度−応力曲線の説明図、第３図第４図は
第１図の組立圧入方法の一例の説明図、第５図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は本発明による他の実施例を示す部分断
面図、第６図は本発明によるさらに他の実施例を示す部
分断面図、第７図は従来のターボチャージャ直結回転機
の一例を示す断面図である。 １……外筒、2a,2b……側面板、３……永久磁石、6a…
…回転軸、8a……回転子。
一実施例を示す断面図、第２図は第１図の永久磁石およ
び外筒の回転速度−応力曲線の説明図、第３図第４図は
第１図の組立圧入方法の一例の説明図、第５図（ａ），
（ｂ），（ｃ）は本発明による他の実施例を示す部分断
面図、第６図は本発明によるさらに他の実施例を示す部
分断面図、第７図は従来のターボチャージャ直結回転機
の一例を示す断面図である。 １……外筒、2a,2b……側面板、３……永久磁石、6a…
…回転軸、8a……回転子。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−11950（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−11948（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241339（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−123939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−254649（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 1/27 501
Claims (3)
- 【請求項１】円筒状永久磁石と、該永久磁石外周を覆う
外筒と、該永久磁石側面を覆う側面板とから成る永久磁
石回転子において、前記外筒の全長は前記永久磁石の全
長より短く構成されたものであり、前記永久磁石は前記
外筒に圧入されたものであり、かつ該外筒の両端面開口
部の外周は前記側面板の内周で印ろう嵌合されたもので
あることを特徴とする超高速回転機の永久磁石回転子。 - 【請求項２】上記外筒の材料は、オーステナイト系耐熱
鋼もしくはNi基合金であることを特徴とする請求項１記
載の超高速回転機の永久磁石回転子。 - 【請求項３】上記印ろう嵌合部は、溶接または接着また
は圧入が施されてなることを特徴とする請求項１記載の
超高速回転機の永久磁石回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02311408A JP3072851B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 超高速回転機の永久磁石回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02311408A JP3072851B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 超高速回転機の永久磁石回転子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04183238A JPH04183238A (ja) | 1992-06-30 |
| JP3072851B2 true JP3072851B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=18016843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02311408A Expired - Lifetime JP3072851B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 超高速回転機の永久磁石回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3072851B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3850579B2 (ja) * | 1999-03-24 | 2006-11-29 | 株式会社東芝 | 永久磁石形回転電機 |
| JP4400425B2 (ja) | 2004-11-15 | 2010-01-20 | トヨタ自動車株式会社 | 表面磁石型電動機、表面磁石型電動機の製造方法、および表面磁石型電動機を備えた内燃機関 |
| JP2007202371A (ja) * | 2006-01-30 | 2007-08-09 | Toyota Motor Corp | ロータおよびその製造方法、回転電機および内燃機関 |
| GB201014074D0 (en) | 2010-08-24 | 2010-10-06 | Dyson Technology Ltd | Rotor for an electrical machine |
| GB201014073D0 (en) * | 2010-08-24 | 2010-10-06 | Dyson Technology Ltd | Rotor core assembly |
| WO2018216257A1 (ja) * | 2017-05-22 | 2018-11-29 | 三菱電機株式会社 | Ｓｐｍモータ回転子およびその製造方法 |
| JP2019208320A (ja) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 三菱電機株式会社 | 回転電機のロータ |
| EP3920386A4 (en) * | 2019-01-31 | 2022-11-02 | Nidec Sankyo Corporation | ROTOR, ENGINE AND PROCESS OF MANUFACTURE FOR A ROTOR |
| JP7282200B2 (ja) | 2019-11-14 | 2023-05-26 | 三菱電機株式会社 | ロータ、電動機、送風機及び電気掃除機又はハンドドライヤー |
| EP4270744A4 (en) * | 2020-12-24 | 2024-06-26 | Citizen Chiba Prec Co Ltd | ROTOR, BRUSHLESS MOTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ROTOR |
| JP7130728B2 (ja) * | 2020-12-24 | 2022-09-05 | シチズン千葉精密株式会社 | 回転子、ブラシレスモータ、回転子の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP02311408A patent/JP3072851B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04183238A (ja) | 1992-06-30 |
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