JP5615231B2 - 電動機内蔵過給装置のバランス調整構造とその方法 - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関への吸気を過給する電動機内蔵過給装置のロータの回転バランスを調整するための構造とその方法に関する。ここで電動機内蔵過給装置は電動発電機内蔵ターボチャージャ、電動機内蔵ターボチャージャ及び電動スーパーチャージャなどをも含むものである。
内燃機関の出力向上のため、内燃機関の排気ガスで駆動し吸気を圧縮過給するターボチャージャが広く用いられている。
そのターボチャージャの回転軸に電動機を組み込んで、コンプレッサインペラの回転を加速補助することにより、加速応答性を改善すると共に、排ガスエネルギを電気エネルギーに変換してエネルギーを回収する電動発電機内蔵ターボチャージャが用いられている。尚、排ガスエネルギを利用せずタービンが省略される場合には、電動機のみでコンプレッサインペラを回転させる電動スーパーチャージャとなる。
そのターボチャージャの回転軸に電動機を組み込んで、コンプレッサインペラの回転を加速補助することにより、加速応答性を改善すると共に、排ガスエネルギを電気エネルギーに変換してエネルギーを回収する電動発電機内蔵ターボチャージャが用いられている。尚、排ガスエネルギを利用せずタービンが省略される場合には、電動機のみでコンプレッサインペラを回転させる電動スーパーチャージャとなる。
図６は特開平８−１８２３８２号（特許文献１）に開示され電動発電機内蔵ターボチャージャ０３を搭載したエンジン０１の概略構成図を示す。エンジン０１の排気マニホールド０１１からの排ガスは電動発電機内蔵ターボチャージャ０３のタービンホイール０３１を駆動する。タービンホイール０３１と同軸に連結されているコンプレッサインペラ０３２を駆動して、図示されないエアークリーナからの吸気を圧縮して吸気マニホールド０１２を介してエンジン０１に給気している。
そして、タービンホイール０３１とコンプレッサインペラ０３２を連結している軸０４１の中間部には、コンプレッサインペラ０３２の回転（駆動）を補助するモータロータ０５が配設されている。
そして、図７に示すようにモータロータ０５は電動発電機内蔵ターボチャージャ０３のハウジング（図示省略）に設けられた一対の軸受支持部に軸受０４９を介して回転可能に支軸されている。
０６はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）で、エンジン０１の運転をコントロールすると共に、エンジン０１の運転状況によりステータ０３３に電流を流し、電動発電機内蔵ターボチャージャ０３の運転も制御している。０７はバッテリィで制御装置の電源である。
そして、図７に示すようにモータロータ０５は電動発電機内蔵ターボチャージャ０３のハウジング（図示省略）に設けられた一対の軸受支持部に軸受０４９を介して回転可能に支軸されている。
０６はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）で、エンジン０１の運転をコントロールすると共に、エンジン０１の運転状況によりステータ０３３に電流を流し、電動発電機内蔵ターボチャージャ０３の運転も制御している。０７はバッテリィで制御装置の電源である。
図７は、従来技術であるモータロータの概略構成図を示す
モータロータ０５は、タービンホイール０４２を一端に取付けた軸０４１のスラスト方向中間部にコンプレッサインペラ０４３側が細い軸部となった段部０４４を有している。段部０４４は細い軸部に嵌合（外嵌）したスラストブッシュ０５６、ロータ０５１、オイルシール部品０５４及び、コンプレッサインペラ０４３を介して細い軸部の端部に形成されたネジ部に螺合するナット０４６によってこれらの構成部材は段部０４４に押圧及び、位置決めされる。
モータロータ０５は、タービンホイール０４２を一端に取付けた軸０４１のスラスト方向中間部にコンプレッサインペラ０４３側が細い軸部となった段部０４４を有している。段部０４４は細い軸部に嵌合（外嵌）したスラストブッシュ０５６、ロータ０５１、オイルシール部品０５４及び、コンプレッサインペラ０４３を介して細い軸部の端部に形成されたネジ部に螺合するナット０４６によってこれらの構成部材は段部０４４に押圧及び、位置決めされる。
そして、軸０４１の細い軸部には磁石０５２（永久磁石）が外嵌し、さらに、磁石０５２の外周部にスリーブ０５７が外嵌し、軸０４１の細い軸部に固着されてロータ０５１を形成している。
この場合、ロータ０５１に配置された磁石には、磁石の破損及び飛散を防止するため外周部にスリーブ０５７が外嵌されることが必須となっている。
また、ロータ０５１に対向した電動発電機内蔵ターボチャージャ０３のハウジング側には、ロータ０５１の磁石の磁気を利用して、軸０４１を回転駆動するためのステータ０３３が配設されている。
このような電動発電機内蔵ターボチャージャに関する技術として、特開２０００−１４５４６８号公報（特許文献２）が知られている。
この場合、ロータ０５１に配置された磁石には、磁石の破損及び飛散を防止するため外周部にスリーブ０５７が外嵌されることが必須となっている。
また、ロータ０５１に対向した電動発電機内蔵ターボチャージャ０３のハウジング側には、ロータ０５１の磁石の磁気を利用して、軸０４１を回転駆動するためのステータ０３３が配設されている。
このような電動発電機内蔵ターボチャージャに関する技術として、特開２０００−１４５４６８号公報（特許文献２）が知られている。
しかし、電動発電機内蔵ターボチャージャ内は排ガスによる高温環境下で使用されるため、磁石を利用したモータは温度上昇にともなう性能低下が著しいため適さない。
その対応策として、磁石を使用しないモータのひとつに、磁気誘導子形モータがある。
磁気誘導子形モータは積層電磁鋼板及び鉄材、または、積層電磁鋼板からなるロータをロータの周囲に配置したステータによって駆動するものである。
その対応策として、磁石を使用しないモータのひとつに、磁気誘導子形モータがある。
磁気誘導子形モータは積層電磁鋼板及び鉄材、または、積層電磁鋼板からなるロータをロータの周囲に配置したステータによって駆動するものである。
ところが、ロータはタービンホイールとコンプレッサインペラの間に配置された状態で高速回転するため、積層電磁鋼板及び鉄材、または積層電磁鋼板からなるロータの回転バランス（動バランス）を調整してバランスをとることが重要となる。このため回転バランスの調整を従来の調整個所（例えば、コンプレッサインペラをターボチャージャの回転軸に緊締するナット部）だけでは、調整量の増大や微調整に対応できない問題が生じた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、ターボチャージャの回転軸の回転バランスを調整する調整個所の増大（調整量の増大および微調整可能）を図り、高温状況下においても十分なモータ駆動力を維持して性能低下を防止できる電動発電機内蔵ターボチャージャのバランス調整構造とその方法を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、ハウジング内に配設された少なくとも１個の回転翼と、前記回転翼を連結するシャフトと、前記ハウジングに形成され、前記シャフトを回転可能に支軸する軸受と、前記シャフトに挿入された回転子鉄心と、前記ハウジングの前記回転子鉄心と対向した位置に配設され、前記回転子鉄心を磁界により前記シャフトと共に回転駆動させるステータと、を備えた電動機内蔵過給装置のバランス調整構造において、
前記回転子鉄心は、前記シャフトに外嵌されたスリーブと、前記スリーブの軸方向に積層外嵌して配置され外周が円形状の複数の電磁鋼板と、前記スリーブの両端部に固着され前記複数の電磁鋼板を挟着し、且つ、前記電磁鋼板の板厚より厚い回転バランス調整部材と、によって構成され、前記回転バランス調整部材を加工して回転バランスを調整することを特徴とする。
前記回転子鉄心は、前記シャフトに外嵌されたスリーブと、前記スリーブの軸方向に積層外嵌して配置され外周が円形状の複数の電磁鋼板と、前記スリーブの両端部に固着され前記複数の電磁鋼板を挟着し、且つ、前記電磁鋼板の板厚より厚い回転バランス調整部材と、によって構成され、前記回転バランス調整部材を加工して回転バランスを調整することを特徴とする。
このような構成により、従来は電動機内蔵過給装置の回転翼であるコンプレッサインペラをシャフトに締結するナットを削ることで、回転バランス調整を行っていたが、ナット部に加え、バランス調整可能な回転バランス調整部材を追加することにより、回転バランスの調整個所が増加するので、更に、精度の高い回転バランス調整が可能となる。
また、回転バランス調整部材を磁性体、例えば鉄製としたので、磁気誘導の磁力が強化され、電動機としての性能向上に伴いターボチャージャとしての性能向上に寄与することができる。
また、回転バランス調整部材を磁性体、例えば鉄製としたので、磁気誘導の磁力が強化され、電動機としての性能向上に伴いターボチャージャとしての性能向上に寄与することができる。
また、本発明において好ましくは、前記回転子鉄心は、積層された前記電磁鋼板の中間部に、さらに回転バランス調整部材を介装するとよい。
なお、前記電磁鋼板の積層方向中間部に階層された回転バランス調整部材をセンタリングと称す。
なお、前記電磁鋼板の積層方向中間部に階層された回転バランス調整部材をセンタリングと称す。
このように、前記電磁鋼板の積層方向中間部に回転バランス調整部材を配設したので、回転バランス調整部材の両側部における磁気誘導が均一化され、モータとしての出力が向上する。
また、本発明は、前記回転子鉄心は、前記シャフトに外嵌されたスリーブと、前記スリーブに外嵌され積層状に配置され外周が円形状の複数の電磁鋼板と、前記スリーブの両端部に固着され、前記複数の電磁鋼板を挟着する回転バランス調整部材と、で構成されることを特徴とする。
このような構成により、回転子鉄心をカートリッジ形状にすることができ、シャフトへの組付けを容易化すると共に、回転バランス調整個所がスリーブの両端部に固着され、調整箇所が増大するので、ロータ組付け後の最終回転バランス調整時の調整容量が大きくなるとともに微調整もできるようになるので、高精度の回転バランス調整が可能となる。
また、本発明において好ましくは、前記回転子鉄心は、前記スリーブに外嵌され積層状に配置された前記複数の電磁鋼板の積層方向中間部に介装された回転バランス調整部材と、前記積層された電磁鋼板の両端部を挟着し、且つ、前記スリーブの両端部に固着された回転バランス調整部材と、で構成するとよい。
このような構成により、回転子鉄心をカートリッジ形状にすることができ、シャフトへの組付けを容易化すると共に、回転バランス調整個所がスリーブの両端部および中間部に固着され、調整箇所が増大するので、多数の工数を要する回転子鉄心の単品での回転バランス調整を省き、ロータ組付け後に最終回転バランス調整に併合させても調整量が大幅に拡大できるようになったので、高精度の回転バランス調整が可能となる。
また、本発明において好ましくは、前記スリーブ両端部に設けられた回転バランス調整部材及び前記積層された電磁鋼板の中間部に設けられた回転バランス調整部材のうち、少なくとも一つの回転バランス調整部材は前記回転子鉄心の電磁鋼板と同じ磁性材料の積層組付けによって構成されているとよい。
このような構成により、積層された電磁鋼板の積層方向中間部に介装した回転バランス調整部材として、例えば、センタリングの材料を磁性体である電磁鋼板または鉄とすることで、磁気誘導の磁力が強化され、電動機としての性能向上に伴い電動機内蔵過給装置としての性能向上に寄与することができる。また、センタリングを電磁鋼板とすることにより回転子鉄心の電磁鋼板組み付け工程にてセンタリング組み付けも完了することから、組立工程をさらに短縮することが可能となる。
また、本発明において好ましくは、前記電動機内蔵過給装置は、前記回転子鉄心と前記軸受とが挿入された前記シャフトの一端に排気ガスエネルギを活用するための回転翼であるタービンホイール、他端に吸入空気を圧縮するための回転翼であるコンプレッサインペラが装着された電動発電機内蔵ターボチャージャ、若しくは、前記タービンホイールを有さず前記シャフトの一端のみに吸入空気を圧縮するためのコンプレッサインペラが装着された電動スーパーチャージャ、の何れか一方に用いられるとよい。
また、本発明は、前述した電動機内蔵過給装置のバランス調整構造を備える電動機内蔵過給装置のロータの回転バランス調整方法において、
回転翼である例えばタービンホイールもしくはコンプレッサインペラ単品での回転バランス調整を行うステップと、前記タービンホイール、前記コンプレッサインペラ及び、磁性体からなる回転バランス調整部材を有した回転子鉄心を備えたロータを組立てるステップと、前記ロータを回転させてバランス量を計測するステップと、計測結果に基づいて、コンプレッサ締付けナット、または回転子鉄心の回転バランス調整部材、または両方で回転バランスの調整加工を行うステップとを備えたことを特徴とする。
回転翼である例えばタービンホイールもしくはコンプレッサインペラ単品での回転バランス調整を行うステップと、前記タービンホイール、前記コンプレッサインペラ及び、磁性体からなる回転バランス調整部材を有した回転子鉄心を備えたロータを組立てるステップと、前記ロータを回転させてバランス量を計測するステップと、計測結果に基づいて、コンプレッサ締付けナット、または回転子鉄心の回転バランス調整部材、または両方で回転バランスの調整加工を行うステップとを備えたことを特徴とする。
このような構成により、回転バランス調整個所がコンプレッサ締付けナットと回転子鉄心の回転バランス調整部材とによって可能となり、調整箇所の増大および微調整が可能となったので、多数の工数を要する回転子鉄心の単品での回転バランス調整を省き、ロータ組付け後に最終回転バランス調整に併合させても、高精度の回転バランス調整ができる。
また、本発明において、前記ロータを組立てるステップ前に、さらに前記回転子鉄心の単品での回転バランス調整を行うステップを追加するとよい。
このように、さらに回転子鉄心の単品での回転バランス調整を行うステップを追加したので、さらに精度の高い回転バランスのロータを得ることができる。
このように、さらに回転子鉄心の単品での回転バランス調整を行うステップを追加したので、さらに精度の高い回転バランスのロータを得ることができる。
本発明によれば、従来はコンプレッサインペラをシャフトに締結するナットを削ることにより、回転バランス調整を行っていたが、ナット部に加え、回転子鉄心にバランス調整可能な回転バランス調整部材を追加することにより、回転バランスの調整個所が増加するので、更に、精度の高い回転バランス調整が可能となった。
また、回転バランス調整部材を磁性体から構成し、例えば鉄製としたので、磁気誘導の磁力が強化され、電動機としての性能向上に伴いターボチャージャとしての性能向上に寄与することができる。
また、回転バランス調整部材を磁性体から構成し、例えば鉄製としたので、磁気誘導の磁力が強化され、電動機としての性能向上に伴いターボチャージャとしての性能向上に寄与することができる。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態では、回転翼の具体的な名称としてタービンホイール、及び、コンプレッサインペラを用いて説明する。また、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
但し、この実施形態では、回転翼の具体的な名称としてタービンホイール、及び、コンプレッサインペラを用いて説明する。また、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
（基本構成）
図１に基づいて、本発明の基本構成にかかるタービンロータについて説明する。
タービンロータ１は、シャフト４と、シャフト４の一端側に配設されたタービンホイール２と、他端側に配設されたコンプレッサインペラ３と、タービンホイール２とコンプレッサインペラ３との間に間隔を有して配設された２個の軸受７と、該２個の軸受７の間に電動回転体となる回転子鉄心５とを備え、前記回転子鉄心５はスリーブ５３を介して前記シャフト４に装着されている。
尚、軸受７の位置は上述のとおり回転子鉄心５の両外端に夫々配置する場合と、タービンホイール２と回転子鉄心５との間に間隔を有して２個（一対）配置する場合があるが、どちらの場合も本願の発明を適用することが可能である。
図１に基づいて、本発明の基本構成にかかるタービンロータについて説明する。
タービンロータ１は、シャフト４と、シャフト４の一端側に配設されたタービンホイール２と、他端側に配設されたコンプレッサインペラ３と、タービンホイール２とコンプレッサインペラ３との間に間隔を有して配設された２個の軸受７と、該２個の軸受７の間に電動回転体となる回転子鉄心５とを備え、前記回転子鉄心５はスリーブ５３を介して前記シャフト４に装着されている。
尚、軸受７の位置は上述のとおり回転子鉄心５の両外端に夫々配置する場合と、タービンホイール２と回転子鉄心５との間に間隔を有して２個（一対）配置する場合があるが、どちらの場合も本願の発明を適用することが可能である。
シャフト４は、中実軸で中間部から一段細くなった段差部４４を有し、一端側は太い部分４１で、他端側が細い部分４２になった回転軸である。シャフト４の太い部分４１の端部には排ガスによって駆動されるタービンホイール２が固着されている。タービンホイール２の背面側にはシャフト４と一体的に形成された第１シールリング４３を介してタービンハウジング（図示省略）に形成される軸受支持部に固定される軸受７が配設されている。
ストッパ部である段差部４４をストッパにしてシャフト４の細い部分４２に、スリーブ５３を内蔵する回転子鉄心５が外嵌されている。回転子鉄心５は外周が円形状をした複数の電磁鋼板５１が前記スリーブ５３に挿入され電磁鋼板５１の板厚方向に積層されている。積層状にされた電磁鋼板５１の積層方向中間部には回転バランス調整部材であり、且つ磁性体である電磁鋼板または鉄製のセンタリング５２が介装されている。
回転子鉄心５のコンプレッサインペラ３側には、シャフト４の細い部分４２に外嵌したスリーブ４５が当接し、第２シールリング４６を介してシャフト４の他端側にコンプレッサインペラ３が緊締用のナット３１で固定されている。
従って、回転子鉄心５はナット３１との間に介装されている第２シールリング４６によって適度の押圧を受けて、シャフト４との回転方向への相対移動を規制した構造となっている。
また、回転子鉄心５とコンプレッサインペラ３との間に配設されている軸受７はスリーブ４５に外嵌している。
回転子鉄心５のコンプレッサインペラ３側には、シャフト４の細い部分４２に外嵌したスリーブ４５が当接し、第２シールリング４６を介してシャフト４の他端側にコンプレッサインペラ３が緊締用のナット３１で固定されている。
従って、回転子鉄心５はナット３１との間に介装されている第２シールリング４６によって適度の押圧を受けて、シャフト４との回転方向への相対移動を規制した構造となっている。
また、回転子鉄心５とコンプレッサインペラ３との間に配設されている軸受７はスリーブ４５に外嵌している。
このような構造にしたので、タービンロータ１の回転バランスの調整切削個所をナット３１に加え、センタリング５２が増加したので、回転バランスの調整範囲も増大する。
また、センタリング５２は径がナット３１よりも大きいので、同じ切削量でもバランス調整の効果が大きく、高精度の調整が広い範囲で可能となる。さらに、微調整も可能になる。
さらに、電磁鋼板または鉄からなる回転バランス調整部材を、積層した電磁鋼板５１の中間部に配設したので、回転バランス調整部材の両側部における磁気誘導量が均一化され、モータとしての出力が向上する効果を有している。
尚、本基本構成では、回転バランス調整部材であるセンタリング５２を積層された電磁鋼板５１の積層方向中間部に配設したが、該積層方向どの部分に配設しても、回転バランス調整部材としての作用効果を得ることができる。
また、センタリング５２は径がナット３１よりも大きいので、同じ切削量でもバランス調整の効果が大きく、高精度の調整が広い範囲で可能となる。さらに、微調整も可能になる。
さらに、電磁鋼板または鉄からなる回転バランス調整部材を、積層した電磁鋼板５１の中間部に配設したので、回転バランス調整部材の両側部における磁気誘導量が均一化され、モータとしての出力が向上する効果を有している。
尚、本基本構成では、回転バランス調整部材であるセンタリング５２を積層された電磁鋼板５１の積層方向中間部に配設したが、該積層方向どの部分に配設しても、回転バランス調整部材としての作用効果を得ることができる。
タービンロータ１の回転バランスを調整するための修正箇所について説明したが、次に、図４に示すタービンロータ１の回転バランス調整方法の手順フローについて説明する。
タービンホイール２をバランス計測装置にセットして、回転バランス量を計測し、計測結果に基づいて、タービンホイール２の単品のバランス調整を行うステップＳ１。
次にコンプレッサインペラ３をバランス計測装置にセットして、コンプレッサインペラ３の単品のバランス調整をステップＳ１と同様に行うステップＳ２。
尚、タービンホイール２及び、コンプレッサインペラ３の回転バランス調整はタービンホイール２の裏側〔Ｘ部（図１参照）〕及び、コンプレッサインペラ３の裏側〔Ｙ部（図１参照）〕にて実施（切削）する。
次に、シャフト４にタービンホイール２、コンプレッサインペラ３、回転鉄心５、軸受７、及びスリーブ４５等でタービンロータ１を組立てるステップＳ３。
タービンホイール２をバランス計測装置にセットして、回転バランス量を計測し、計測結果に基づいて、タービンホイール２の単品のバランス調整を行うステップＳ１。
次にコンプレッサインペラ３をバランス計測装置にセットして、コンプレッサインペラ３の単品のバランス調整をステップＳ１と同様に行うステップＳ２。
尚、タービンホイール２及び、コンプレッサインペラ３の回転バランス調整はタービンホイール２の裏側〔Ｘ部（図１参照）〕及び、コンプレッサインペラ３の裏側〔Ｙ部（図１参照）〕にて実施（切削）する。
次に、シャフト４にタービンホイール２、コンプレッサインペラ３、回転鉄心５、軸受７、及びスリーブ４５等でタービンロータ１を組立てるステップＳ３。
次に、組立てたタービンロータ１をバランス計測装置にセットして、タービンロータ１全体のバランス量の計測を行うステップＳ４。
次に、計測結果に基づいて、コンプレッサインペラを緊締しているナット３１のバランス調整部Ａ又は、センタリング５２外周部のバランス調整部Ｂの切削加工によってバランス調整を行うステップＳ５。
次に、計測結果に基づいて、コンプレッサインペラを緊締しているナット３１のバランス調整部Ａ又は、センタリング５２外周部のバランス調整部Ｂの切削加工によってバランス調整を行うステップＳ５。
さらに、ステップＳ５において、切削加工を実施する順序はナット３１又は、センタリング５２のどちらを先にするかはその都度決めればよい。
次に再度、タービンロータ１をバランス計測装置にセットして、タービンロータ１のバランスを確認するステップＳ６によってバランス調整を終了する。
次に、ステップＳ６の計測結果が任意のバランス量以下にならない場合は、ステップＳ５、ステップＳ６を繰返し実施する。
尚、バランス計測装置についての説明は、種々の装置が特許文献等（例えば特開２００８−５８００８号公報、特開２００８−８２１９号等）で開示されているので、本基本構成では省略する。
次に再度、タービンロータ１をバランス計測装置にセットして、タービンロータ１のバランスを確認するステップＳ６によってバランス調整を終了する。
次に、ステップＳ６の計測結果が任意のバランス量以下にならない場合は、ステップＳ５、ステップＳ６を繰返し実施する。
尚、バランス計測装置についての説明は、種々の装置が特許文献等（例えば特開２００８−５８００８号公報、特開２００８−８２１９号等）で開示されているので、本基本構成では省略する。
本基本構成のタービンロータ１の回転バランス調整方法の手順フローによると、タービンロータ１を組立てた状態での回転バランス調整個所がナット３１のバランス調整部Ａと、センタリング５２のバランス調整部Ｂとになったので、バランス調整個所の増加に伴い、バランス調整量が増加し、高精度のバランス調整が広い範囲で実施できる。さらに、微調整も可能になる。
さらに、センタリング５２は径がナット３１よりも大きいので、同じ切削量でもバランス調整の効果が大きいので、センタリング５２の調整切削を先に行うことにより、ナット３１の切削加工を省略できる場合があり、工数低減が期待できる。
さらに、センタリング５２は径がナット３１よりも大きいので、同じ切削量でもバランス調整の効果が大きいので、センタリング５２の調整切削を先に行うことにより、ナット３１の切削加工を省略できる場合があり、工数低減が期待できる。
さらに、図５に基づいてタービンロータ１の他の回転バランス調整方法の手順フローについて説明する。
タービンホイール２をバランス計測装置にセットして、回転バランス量を計測し、計測結果に基づいて、タービンホイール２の単品のバランス調整を行うステップＳ１０。
次にコンプレッサインペラ３をバランス計測装置にセットして、コンプレッサインペラの単品のバランス調整をステップＳ１０と同様に行うステップＳ１１。
次に回転子鉄心５をバランス計測装置にセットして、回転子鉄心５の単品のバランス調整をステップＳ１０と同様に行うステップＳ１２。
尚タービンホイール２及び、コンプレッサインペラ３の回転バランス調整はタービンホイール２の裏側（Ｘ部）及び、コンプレッサインペラ３の裏側（Ｙ部）にて実施する。
次に、シャフト４にタービンホイール２、コンプレッサインペラ３、回転鉄心５、軸受７、及びスリーブ４５等でタービンロータ１を組立てるステップＳ１３。
タービンホイール２をバランス計測装置にセットして、回転バランス量を計測し、計測結果に基づいて、タービンホイール２の単品のバランス調整を行うステップＳ１０。
次にコンプレッサインペラ３をバランス計測装置にセットして、コンプレッサインペラの単品のバランス調整をステップＳ１０と同様に行うステップＳ１１。
次に回転子鉄心５をバランス計測装置にセットして、回転子鉄心５の単品のバランス調整をステップＳ１０と同様に行うステップＳ１２。
尚タービンホイール２及び、コンプレッサインペラ３の回転バランス調整はタービンホイール２の裏側（Ｘ部）及び、コンプレッサインペラ３の裏側（Ｙ部）にて実施する。
次に、シャフト４にタービンホイール２、コンプレッサインペラ３、回転鉄心５、軸受７、及びスリーブ４５等でタービンロータ１を組立てるステップＳ１３。
次に、組立てたタービンロータ１をバランス計測装置にセットして、タービンロータ１全体のバランス量の計測を行うステップＳ１４。
次に、計測結果に基づいて、コンプレッサインペラを緊締しているナット４３のバランス調整部Ａ又は、センタリング５２外周部のバランス調整部Ｂの切削加工によってバランス調整を行うステップＳ１５。
次に、計測結果に基づいて、コンプレッサインペラを緊締しているナット４３のバランス調整部Ａ又は、センタリング５２外周部のバランス調整部Ｂの切削加工によってバランス調整を行うステップＳ１５。
尚、ステップＳ１５において、切削加工を実施する順序はナット３１又は、センタリング５２のどちらを先にするかはその都度決めればよい。
次に再度、タービンロータ１をバランス計測装置にセットして、タービンロータ１のバランスを確認するステップＳ１６によってバランス調整手順を実施する。
更に、ステップＳ１６の計測結果が任意のバランス量以上の場合には、ステップＳ１５、ステップＳ１６を繰返し実施する。
次に再度、タービンロータ１をバランス計測装置にセットして、タービンロータ１のバランスを確認するステップＳ１６によってバランス調整手順を実施する。
更に、ステップＳ１６の計測結果が任意のバランス量以上の場合には、ステップＳ１５、ステップＳ１６を繰返し実施する。
本基本構成では、タービンロータ１の回転バランス調整方法の手順フローによると、部品重量として一番重い回転子鉄心５の単品における回転バランス調整を実施するので、タービンロータ１を組立てた状態での回転バランス調整量が少なくなり、タービンロータ１の組立て後のバランス調整が容易になる。
（第１実施形態）
本第１実施形態において、基本構成と同じものは同符号を付して、説明を省略する。
図２に示すように、回転子鉄心８は、シャフト４の細い部分４２に外嵌するスリーブ８１に複数の電磁鋼板５１が配設されている。
スリーブ８１は一端側の開口端縁からラジアル方向にフランジ部８２が形成されている。
スリーブ８１の外周部には電磁鋼板５１がスリーブ８１に外嵌して、スリーブ８１のスラスト方向に積層された状態で配設されている。
スリーブ８１の他端側には押圧リング８３がスリーブ８１の外周部に外嵌し、電磁鋼板５１をスラスト方向に押圧した状態でスリーブ８１にカシメ固定されている。
また、電磁鋼板５１とフランジ部８２との間には電磁鋼板５１の外径と略同じで、厚さが電磁鋼板５１より厚いセンサターゲット５５が介装されている。センサターゲット５５はタービンロータ１の回転数を制御する場合の回転数検出手段の一部であり、回転数を検知する必要がない場合には、センサターゲット５５は不要となる。
回転子鉄心８はナット４３によりコンプレッサインペラ３及びスリーブ４５を解して段差部４４に押圧されて、シャフト４との回転方向の滑りを防止している。
フランジ部８２及び押圧リング８３は共に電磁鋼板５１の外径と略同じになっており回転バランス調整部材としての作用を有したものである。
尚、回転バランス調整方法手順については基本構成と同じなので省略する。
本第１実施形態において、基本構成と同じものは同符号を付して、説明を省略する。
図２に示すように、回転子鉄心８は、シャフト４の細い部分４２に外嵌するスリーブ８１に複数の電磁鋼板５１が配設されている。
スリーブ８１は一端側の開口端縁からラジアル方向にフランジ部８２が形成されている。
スリーブ８１の外周部には電磁鋼板５１がスリーブ８１に外嵌して、スリーブ８１のスラスト方向に積層された状態で配設されている。
スリーブ８１の他端側には押圧リング８３がスリーブ８１の外周部に外嵌し、電磁鋼板５１をスラスト方向に押圧した状態でスリーブ８１にカシメ固定されている。
また、電磁鋼板５１とフランジ部８２との間には電磁鋼板５１の外径と略同じで、厚さが電磁鋼板５１より厚いセンサターゲット５５が介装されている。センサターゲット５５はタービンロータ１の回転数を制御する場合の回転数検出手段の一部であり、回転数を検知する必要がない場合には、センサターゲット５５は不要となる。
回転子鉄心８はナット４３によりコンプレッサインペラ３及びスリーブ４５を解して段差部４４に押圧されて、シャフト４との回転方向の滑りを防止している。
フランジ部８２及び押圧リング８３は共に電磁鋼板５１の外径と略同じになっており回転バランス調整部材としての作用を有したものである。
尚、回転バランス調整方法手順については基本構成と同じなので省略する。
スリーブ８１に電磁鋼板５１が積層状に外嵌され、電磁鋼板５１の両側をフランジ部８２と押圧リング８３とで挟持したので、シャフト４に組付ける際に組付けが容易となり、組付けの品質が向上する。
更に、回転バランス調整個所として、ナット４３のバランス調整部Ａに加え、フランジ部８２のバランス調整部Ｃ及び押圧リング８３のバランス調整部Ｄが増加するのでバランス調整量が増大するとともに、微調整が可能になる。
更に、回転バランス調整個所として、ナット４３のバランス調整部Ａに加え、フランジ部８２のバランス調整部Ｃ及び押圧リング８３のバランス調整部Ｄが増加するのでバランス調整量が増大するとともに、微調整が可能になる。
（第２実施形態）
本第２実施形態において、基本構成及び第１実施形態と同じものは同符号を付して、説明を省略する。
図３に示すように回転子鉄心９は、シャフト４の細い部分４２に外嵌するスリーブ８１に複数の電磁鋼板５１と、回転バランス調整部材であるセンタリング５２が配設されている。
スリーブ８１は一端側の開口端縁からラジアル方向にフランジ部８２が形成されている。
スリーブ８１の外周部には電磁鋼板５１がスリーブ８１に外嵌して、スリーブ８１のスラスト方向に積層された状態で配設されている。積層された電磁鋼板５１のスリーブ８１のスラスト方向中間部には回転バランス調整部材であるセンタリング５２が介装されている。スリーブ８１の他端側には押圧リング８３がスリーブ８１の外周部に外嵌し、電磁鋼板５１をスラスト方向に押圧した状態で、スリーブ８１にカシメられている。
尚、回転バランス調整方法手順については基本構成と同じなので省略する。
本第２実施形態において、基本構成及び第１実施形態と同じものは同符号を付して、説明を省略する。
図３に示すように回転子鉄心９は、シャフト４の細い部分４２に外嵌するスリーブ８１に複数の電磁鋼板５１と、回転バランス調整部材であるセンタリング５２が配設されている。
スリーブ８１は一端側の開口端縁からラジアル方向にフランジ部８２が形成されている。
スリーブ８１の外周部には電磁鋼板５１がスリーブ８１に外嵌して、スリーブ８１のスラスト方向に積層された状態で配設されている。積層された電磁鋼板５１のスリーブ８１のスラスト方向中間部には回転バランス調整部材であるセンタリング５２が介装されている。スリーブ８１の他端側には押圧リング８３がスリーブ８１の外周部に外嵌し、電磁鋼板５１をスラスト方向に押圧した状態で、スリーブ８１にカシメられている。
尚、回転バランス調整方法手順については基本構成と同じなので省略する。
スリーブ８１に電磁鋼板５１が積層状に外嵌され、電磁鋼板５１の両側をフランジ部８２と押圧リング８３とで挟持した構造なので、回転子鉄心９はカートリッジタイプとなり、シャフト４に組付ける際に組付けが容易となり、組付けの品質が向上すると共に、電磁鋼板５１とスリーブ８１との回転時における相対移動の規制も、フランジ部８２と押圧リング８３とで挟持されるので、回転子鉄心９をカートリッジタイプにするのも容易になる。
また、且つ積層状の電磁鋼板５１の中間部にセンタリング５２が介装されているので、磁気誘導が均一化され、モータとしての出力が向上する。
更に、回転バランス調整個所は、ナット４３のバランス調整部Ａに加え、フランジ部８２のバランス調整部Ｃ、押圧リング８３のバランス調整部Ｄ及び、センタリング５２のバランス調整部Ｂが増加するのでバランス調整量が更に増大するとともに、微調整が可能になる。
更に、回転バランス調整個所は、ナット４３のバランス調整部Ａに加え、フランジ部８２のバランス調整部Ｃ、押圧リング８３のバランス調整部Ｄ及び、センタリング５２のバランス調整部Ｂが増加するのでバランス調整量が更に増大するとともに、微調整が可能になる。
内燃機関の出力向上のため、内燃機関の排気ガスで駆動し給気を圧縮過給するターボチャージャの回転軸に電動発電機を組み込んで、コンプレッサインペラの回転を加速補助することにより、加速応答性を改善すると共に、排ガスエネルギーを電気エネルギーに変換可能とした内燃機関に用いるのに適している。
１ タービンロータ
２ タービンホイール
３ コンプレッサインペラ
４ シャフト
５，８，９ 回転子鉄心
７ 軸受
４３ ナット
４５、８１ スリーブ
５１ 電磁鋼板
５２ センタリング（回転バランス調整部材）
８２ フランジ部
８３ 押圧リング
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ バランス調整部
２ タービンホイール
３ コンプレッサインペラ
４ シャフト
５，８，９ 回転子鉄心
７ 軸受
４３ ナット
４５、８１ スリーブ
５１ 電磁鋼板
５２ センタリング（回転バランス調整部材）
８２ フランジ部
８３ 押圧リング
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ バランス調整部
Claims (6)
- ハウジング内に配設された少なくとも1個の回転翼と、前記回転翼を連結するシャフトと、前記ハウジングに形成され、前記シャフトを回転可能に支軸する軸受と、前記シャフトに挿入された回転子鉄心と、前記ハウジングの前記回転子鉄心と対向した位置に配設され、前記回転子鉄心を磁界により前記シャフトと共に回転駆動させるステータと、を備えた電動機内蔵過給装置のバランス調整構造において、
前記回転子鉄心は、前記シャフトに外嵌されたスリーブと、
前記スリーブの軸方向に積層外嵌して配置され外周が円形状の複数の電磁鋼板と、
前記スリーブの両端部に固着され前記複数の電磁鋼板を挟着し、且つ、前記電磁鋼板の板厚より厚い回転バランス調整部材と、
によって構成され、前記回転バランス調整部材を加工して回転バランスを調整することを特徴とする電動機内蔵過給装置のバランス調整構造。 - 前記回転子鉄心は、積層された前記電磁鋼板の中間部に、さらに回転バランス調整部材が配設されたことを特徴とする請求項１記載の電動機内蔵過給装置のバランス調整構造。
- 前記スリーブ両端部に設けられた回転バランス調整部材及び前記積層された電磁鋼板の中間部に設けられた回転バランス調整部材のうち、少なくとも一つの回転バランス調整部材は前記回転子鉄心の電磁鋼板と同じ磁性材料の積層組付けによって構成されていることを特徴とする請求項２記載の電動機内蔵過給装置のバランス調整構造。
- 前記電動機内蔵過給装置は、前記回転子鉄心と前記軸受とが挿入された前記シャフトの一端に排気ガスエネルギを活用するための回転翼であるタービンホイール、他端に吸入空気を圧縮するための回転翼であるコンプレッサインペラが装着された電動発電機内蔵ターボチャージャ、若しくは、前記タービンホイールを有さず前記シャフトの一端のみに吸入空気を圧縮するためのコンプレッサインペラが装着された電動スーパーチャージャ、の何れか一方であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の電動機内蔵過給装置のバランス調整構造。
- 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動機内蔵過給装置のバランス調整構造を備える電動機内臓過給装置のロータの回転バランス調整方法において、
回転翼の単品での回転バランス調整を行うステップと、
前記回転翼及び、磁性体からなる回転バランス調整部材を有した回転子鉄心を備えたロータを組立てるステップと、
前記ロータを回転させてバランス量を計測するステップと、
計測結果に基づいて、回転翼締付けナット、または回転子鉄心の回転バランス調整部材、または両方で回転バランスの調整加工を行うステップと、
を備えたことを特徴とする電動機内蔵過給装置のバランス調整方法。 - 前記ロータを組立てるステップ前に、さらに前記回転子鉄心の単品での回転バランス調整を行うステップを追加することを特徴とする請求項５記載の電動機内蔵過給装置のバランス調整方法。
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