JPH10271725A - 超高速回転電機の永久磁石回転子 - Google Patents
超高速回転電機の永久磁石回転子Info
- Publication number
- JPH10271725A JPH10271725A JP9073948A JP7394897A JPH10271725A JP H10271725 A JPH10271725 A JP H10271725A JP 9073948 A JP9073948 A JP 9073948A JP 7394897 A JP7394897 A JP 7394897A JP H10271725 A JPH10271725 A JP H10271725A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- permanent magnet
- centrifugal force
- rotor
- outer cylinder
- cylindrical
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転電機の効率低下及び大型化を招くことな
く、永久磁石を被覆する外筒の耐遠心強度を向上させる
こと。 【解決手段】 円筒状の永久磁石21と、該永久磁石の
外周及び側部を被覆する円筒状の外筒22、23とから
なる超高速回転電機の永久磁石回転子16において、該
外筒の永久磁石側部を覆う部分22b、23に、回転時
に永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方向に延びる
突部22c、23aを設けた。
く、永久磁石を被覆する外筒の耐遠心強度を向上させる
こと。 【解決手段】 円筒状の永久磁石21と、該永久磁石の
外周及び側部を被覆する円筒状の外筒22、23とから
なる超高速回転電機の永久磁石回転子16において、該
外筒の永久磁石側部を覆う部分22b、23に、回転時
に永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方向に延びる
突部22c、23aを設けた。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高速回転電機の
永久磁石回転子に関し、エンジンの排気ガスにより駆動
されるタービンロータの回転軸に電動−発電機となる回
転電機を配置し、排気エネルギーを電気エネルギーとし
て回収しようとする回転電機付ターボチャージャの回転
電機に利用される。
永久磁石回転子に関し、エンジンの排気ガスにより駆動
されるタービンロータの回転軸に電動−発電機となる回
転電機を配置し、排気エネルギーを電気エネルギーとし
て回収しようとする回転電機付ターボチャージャの回転
電機に利用される。
【0002】
【従来の技術】従来より超高速回転電機の一適用例とし
て、回転電機付ターボチャージャが種々提案されてい
る。回転電機付ターボチャージャとは、エンジンの排気
エネルギーをタービンロータに導いて高速回転させ、タ
ービンロータの回転軸に接続されたコンプレッサロータ
を回転駆動してエンジンに過給気を圧送するターボチャ
ージャの回転軸に電動−発電機となる回転電機を配置
し、排気エネルギーを電気エネルギーとして回収すると
共に排気エネルギー不足時に電気エネルギーによりコン
プレッサロータを回転駆動させようとするものである。
て、回転電機付ターボチャージャが種々提案されてい
る。回転電機付ターボチャージャとは、エンジンの排気
エネルギーをタービンロータに導いて高速回転させ、タ
ービンロータの回転軸に接続されたコンプレッサロータ
を回転駆動してエンジンに過給気を圧送するターボチャ
ージャの回転軸に電動−発電機となる回転電機を配置
し、排気エネルギーを電気エネルギーとして回収すると
共に排気エネルギー不足時に電気エネルギーによりコン
プレッサロータを回転駆動させようとするものである。
【0003】この種の回転電機付ターボチャージャに用
いられる回転電機の永久磁石回転子は、例えば、特開昭
62−254649号公報及び、特開平4−79740
号公報に開示されており、円筒状の永久磁石と、該永久
磁石の遠心力による破壊防止及び飛散防止のために永久
磁石外周及び側部を密着状態で被覆する非磁性材料から
なる円筒状の外筒とから構成されている。
いられる回転電機の永久磁石回転子は、例えば、特開昭
62−254649号公報及び、特開平4−79740
号公報に開示されており、円筒状の永久磁石と、該永久
磁石の遠心力による破壊防止及び飛散防止のために永久
磁石外周及び側部を密着状態で被覆する非磁性材料から
なる円筒状の外筒とから構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の永久磁
石回転子においては、永久磁石に作用する遠心力を永久
磁石外周を被覆する外筒の外周部で受ける構成であるこ
とから、ターボチャージャのような10万rpm以上の
超高速回転域では、外筒の外周部に過大な遠心力が加わ
る。そのため、この遠心力により外筒外周部に変形が生
じ、その結果、外筒と永久磁石間に隙間が発生して永久
磁石を保持できなくなり、過大な遠心力により永久磁石
に割れが生じる恐れがあった。この永久磁石の割れは、
回転子の回転バランスがくずれる原因となり、ひいては
回転軸の折損等を引き起こすことになる。
石回転子においては、永久磁石に作用する遠心力を永久
磁石外周を被覆する外筒の外周部で受ける構成であるこ
とから、ターボチャージャのような10万rpm以上の
超高速回転域では、外筒の外周部に過大な遠心力が加わ
る。そのため、この遠心力により外筒外周部に変形が生
じ、その結果、外筒と永久磁石間に隙間が発生して永久
磁石を保持できなくなり、過大な遠心力により永久磁石
に割れが生じる恐れがあった。この永久磁石の割れは、
回転子の回転バランスがくずれる原因となり、ひいては
回転軸の折損等を引き起こすことになる。
【0005】これに対処するためには、外筒の肉厚を増
やして強度を高めることが考えられるが、これによると
回転子と固定子間のギャップの増加をもたらし、当該回
転電機の効率を低下させると共に大型化を招く。
やして強度を高めることが考えられるが、これによると
回転子と固定子間のギャップの増加をもたらし、当該回
転電機の効率を低下させると共に大型化を招く。
【0006】それゆえ、本発明は当該回転電機の効率低
下及び大型化を招くことなく、永久磁石を被覆する外筒
の耐遠心強度を向上させることを、その課題とする。
下及び大型化を招くことなく、永久磁石を被覆する外筒
の耐遠心強度を向上させることを、その課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために本発明において講じた技術的手段は、円筒
状の永久磁石と、該永久磁石の外周及び側部を被覆する
円筒状の外筒とからなる超高速回転電機の永久磁石回転
子において、該外筒の前記永久磁石側部を覆う部分に、
回転時に前記永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方
向に延びる突部を設けたことである。
決するために本発明において講じた技術的手段は、円筒
状の永久磁石と、該永久磁石の外周及び側部を被覆する
円筒状の外筒とからなる超高速回転電機の永久磁石回転
子において、該外筒の前記永久磁石側部を覆う部分に、
回転時に前記永久磁石に作用する遠心力を受容する軸方
向に延びる突部を設けたことである。
【0008】上記した手段によれば、回転時に発生する
永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて受けるた
め、外筒外周部に加わる遠心力が軽減され、外筒の耐遠
心強
永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて受けるた
め、外筒外周部に加わる遠心力が軽減され、外筒の耐遠
心強
【0009】度が向上される。
【発明の実施の形態】以下、本発明に従った超高速回転
電機の永久磁石回転子の一実施形態を図面に基づき、説
明する。
電機の永久磁石回転子の一実施形態を図面に基づき、説
明する。
【0010】図1は、本発明に従った超高速回転電機の
永久磁石回転子を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図を示す。図1において、回転電機付ターボチャ
ージャ10は、車両の原動機、或いは電気自動車におい
ては主発電機の動力源としての図示しないエンジンの吸
気管と排気管とに接続されている。回転電機付ターボチ
ャージャ10は、タービンハウジング14A、コンプレ
ッサハウジング14B、ベアリングハウジング14C及
び回転電機ハウジング14Dからなるハウジング14
と、タービンハウジング14A内に収容され、排気入口
14a1から排気ガスが導入されることにより排気ガス
エネルギーによって回転駆動されるタービンロータ11
と、コンプレッサハウジング14B内に収容され、ター
ビンロータ11と回転軸13を介して接続されてタービ
ンロータ11と一体回転するコンプレッサロータ12と
を備えている。尚、図1中、14a2、14b1、14
b2は夫々、排気出口、吸気入口、吸気出口である。回
転軸13は、タービンハウジング14Aに気密的に固定
されるベアリングハウジング14に2つのベアリング1
8a、18bを介して回転可能に支承されている。ター
ビンロータ11が回転駆動されて、回転軸13を介して
コンプレッサロータ12が回転駆動されると、図示しな
いエアクリーナから吸気入口14b1を介して導入され
た空気は圧縮され、吸気出口14b2より過給気として
図示しないエンジンに供給される。
永久磁石回転子を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図を示す。図1において、回転電機付ターボチャ
ージャ10は、車両の原動機、或いは電気自動車におい
ては主発電機の動力源としての図示しないエンジンの吸
気管と排気管とに接続されている。回転電機付ターボチ
ャージャ10は、タービンハウジング14A、コンプレ
ッサハウジング14B、ベアリングハウジング14C及
び回転電機ハウジング14Dからなるハウジング14
と、タービンハウジング14A内に収容され、排気入口
14a1から排気ガスが導入されることにより排気ガス
エネルギーによって回転駆動されるタービンロータ11
と、コンプレッサハウジング14B内に収容され、ター
ビンロータ11と回転軸13を介して接続されてタービ
ンロータ11と一体回転するコンプレッサロータ12と
を備えている。尚、図1中、14a2、14b1、14
b2は夫々、排気出口、吸気入口、吸気出口である。回
転軸13は、タービンハウジング14Aに気密的に固定
されるベアリングハウジング14に2つのベアリング1
8a、18bを介して回転可能に支承されている。ター
ビンロータ11が回転駆動されて、回転軸13を介して
コンプレッサロータ12が回転駆動されると、図示しな
いエアクリーナから吸気入口14b1を介して導入され
た空気は圧縮され、吸気出口14b2より過給気として
図示しないエンジンに供給される。
【0011】コンプレッサハウジング14Bとベアリン
グハウジング14C間に気密的に固定される回転電機ハ
ウジング14D内には、回転電機15が配設されてい
る。回転電機15は、ベアリング18aとコンプレッサ
ロータ12間の回転軸13上に固定される永久磁石等か
ら成る回転子16、該回転子16を包囲するようにハウ
ジング14に固定される固定子17及び該固定子17に
巻回された複数のコイル19(例えば、3相)とからな
り、電動機または発電機として選択的に作動可能なもの
である。固定子17に巻回されたコイルは、インバータ
とコンバータとを備えた交直両方向変換器から成る図示
しない電力変換器を介して図示しないバッテリに接続さ
れており、これにより、タービンロータ11が回転駆動
されて固定子17内にて回転子16が回転されると、固
定子17に巻回された各コイルに励磁作用により交流電
流が生じ、電力変換器を介してバッテリに充電される。
また、この逆に、例えば、発進時や急加速時等に固定子
17に巻回されたコイルに電流が供給されると、回転子
16が回転されてコンプレッサロータ12による過給作
動が付勢される。
グハウジング14C間に気密的に固定される回転電機ハ
ウジング14D内には、回転電機15が配設されてい
る。回転電機15は、ベアリング18aとコンプレッサ
ロータ12間の回転軸13上に固定される永久磁石等か
ら成る回転子16、該回転子16を包囲するようにハウ
ジング14に固定される固定子17及び該固定子17に
巻回された複数のコイル19(例えば、3相)とからな
り、電動機または発電機として選択的に作動可能なもの
である。固定子17に巻回されたコイルは、インバータ
とコンバータとを備えた交直両方向変換器から成る図示
しない電力変換器を介して図示しないバッテリに接続さ
れており、これにより、タービンロータ11が回転駆動
されて固定子17内にて回転子16が回転されると、固
定子17に巻回された各コイルに励磁作用により交流電
流が生じ、電力変換器を介してバッテリに充電される。
また、この逆に、例えば、発進時や急加速時等に固定子
17に巻回されたコイルに電流が供給されると、回転子
16が回転されてコンプレッサロータ12による過給作
動が付勢される。
【0012】回転子16は、図2に示すように、回転軸
13上に固定され、磁束の通路を形成する円筒状のヨー
ク20と、該ヨーク20の外周に固定される希土類磁石
からなる円筒状の永久磁石21と、該永久磁石21の外
周及び側部を被覆する非磁性材料からなる外筒とから構
成されている。外筒は、永久磁石21の外周面を覆う円
筒部22aと永久磁石21のベアリングハウジング14
D側側部を覆う円環状部22bとを一体に有する第1外
筒22と、永久磁石21のコンプレッサハウジング14
B側側部を覆う円環状の第2外筒23とから構成されて
いる。第1外筒22は、円環状部22bの軸方向位置を
ヨーク20のベアリングハウジング14D側端部に形成
される外方フランジ部にて位置決めされて、該円環状部
22b内周部をヨーク20外周面に固定されている。ま
た、第2外筒23はその内周部を回転軸13上に固定さ
れていると共に、第1外筒22側のその外周縁部に形成
される円筒突部を第1外筒22の円筒部22aの第2外
筒23側端部外周に形成される環状溝に嵌合固定されて
いる。第1外筒22の円環状部22bの永久磁石21側
側面には、永久磁石21に作用する遠心力を受容可能な
軸方向に延びる円筒状の突部22cが形成されており、
また、第2外筒23の永久磁石21側側面には、突部2
2cと同内径の軸方向に延びる円筒状の突部23aが形
成されている。
13上に固定され、磁束の通路を形成する円筒状のヨー
ク20と、該ヨーク20の外周に固定される希土類磁石
からなる円筒状の永久磁石21と、該永久磁石21の外
周及び側部を被覆する非磁性材料からなる外筒とから構
成されている。外筒は、永久磁石21の外周面を覆う円
筒部22aと永久磁石21のベアリングハウジング14
D側側部を覆う円環状部22bとを一体に有する第1外
筒22と、永久磁石21のコンプレッサハウジング14
B側側部を覆う円環状の第2外筒23とから構成されて
いる。第1外筒22は、円環状部22bの軸方向位置を
ヨーク20のベアリングハウジング14D側端部に形成
される外方フランジ部にて位置決めされて、該円環状部
22b内周部をヨーク20外周面に固定されている。ま
た、第2外筒23はその内周部を回転軸13上に固定さ
れていると共に、第1外筒22側のその外周縁部に形成
される円筒突部を第1外筒22の円筒部22aの第2外
筒23側端部外周に形成される環状溝に嵌合固定されて
いる。第1外筒22の円環状部22bの永久磁石21側
側面には、永久磁石21に作用する遠心力を受容可能な
軸方向に延びる円筒状の突部22cが形成されており、
また、第2外筒23の永久磁石21側側面には、突部2
2cと同内径の軸方向に延びる円筒状の突部23aが形
成されている。
【0013】以上の構成において、図示しないエンジン
が始動されると、タービンロータ11が排気エネルギー
により回転され、コンプレッサロータ12による過給が
開始される。このとき、回転電機15はエンジンの運転
状態に応じて、図示しないコントローラにより上記した
ように電動機又は発電機として選択的に作動される。即
ち、エンジンの低、中負荷運転時及び加速時には、回転
電機15は電動機として作動されて、コンプレッサロー
タ12による過給作動を付勢し、吸気圧を増大させてエ
ンジントルクの向上が図られる。また、エンジンの高負
荷運転時には、回転電機15は発電機として作動され
て、上記したように図示しないバッテリを充電する。
が始動されると、タービンロータ11が排気エネルギー
により回転され、コンプレッサロータ12による過給が
開始される。このとき、回転電機15はエンジンの運転
状態に応じて、図示しないコントローラにより上記した
ように電動機又は発電機として選択的に作動される。即
ち、エンジンの低、中負荷運転時及び加速時には、回転
電機15は電動機として作動されて、コンプレッサロー
タ12による過給作動を付勢し、吸気圧を増大させてエ
ンジントルクの向上が図られる。また、エンジンの高負
荷運転時には、回転電機15は発電機として作動され
て、上記したように図示しないバッテリを充電する。
【0014】上記した作動において、回転電機15の回
転子16は回転軸13と共に10万rpm以上の速度で
回転し、永久磁石21には大きな遠心力が働く。この大
きな遠心力は第1外筒22の円筒部22a(及び第2外
筒23の円筒突部)で受けられると共に、本実施形態で
は、遠心力の一部が第1外筒22の突部22c及び第2
外筒23の突部23aにて受けられる。そのため、第1
外筒22の円筒部22a及び第2外筒23の円筒突部の
遠心力による負荷が軽減されるので、10万rpm以上
の超高速回転に対しても円筒部22a及び第2外筒23
の円筒突部の耐遠心強度を向上させることができ、円筒
部22a及び第2外筒23の円筒突部の変形及び、該変
形に起因する永久磁石21の破壊を防止することができ
る。
転子16は回転軸13と共に10万rpm以上の速度で
回転し、永久磁石21には大きな遠心力が働く。この大
きな遠心力は第1外筒22の円筒部22a(及び第2外
筒23の円筒突部)で受けられると共に、本実施形態で
は、遠心力の一部が第1外筒22の突部22c及び第2
外筒23の突部23aにて受けられる。そのため、第1
外筒22の円筒部22a及び第2外筒23の円筒突部の
遠心力による負荷が軽減されるので、10万rpm以上
の超高速回転に対しても円筒部22a及び第2外筒23
の円筒突部の耐遠心強度を向上させることができ、円筒
部22a及び第2外筒23の円筒突部の変形及び、該変
形に起因する永久磁石21の破壊を防止することができ
る。
【0015】また、本実施形態によれば、円筒部22a
及び第2外筒23の円筒突部の遠心力による負荷が軽減
されることから、円筒部22a及び第2外筒23の円筒
突部の肉厚の薄肉化が可能となり、それにより固定子1
7と回転子16間のギャップを小さくでき、回転電機の
小型化及び高効率化が図れる。
及び第2外筒23の円筒突部の遠心力による負荷が軽減
されることから、円筒部22a及び第2外筒23の円筒
突部の肉厚の薄肉化が可能となり、それにより固定子1
7と回転子16間のギャップを小さくでき、回転電機の
小型化及び高効率化が図れる。
【0016】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、回転時に
発生する永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて
受けるため、遠心力による外筒外周部の負荷が軽減され
る。これにより、10万rpm以上の超高速回転に対す
る外筒外周部の耐遠心強度を向上することができ、外筒
外周部の変形及び、該変形に起因する永久磁石の破壊を
防止することができる。
発生する永久磁石の遠心力の一部を外筒側部の突部にて
受けるため、遠心力による外筒外周部の負荷が軽減され
る。これにより、10万rpm以上の超高速回転に対す
る外筒外周部の耐遠心強度を向上することができ、外筒
外周部の変形及び、該変形に起因する永久磁石の破壊を
防止することができる。
【0017】また、外筒外周部の遠心力による負荷が軽
減されることから、外筒外周部の肉厚の薄肉化が可能と
なり、それにより固定子と回転子間のギャップを小さく
でき、回転電機の小型化及び高効率化を図ることができ
る。
減されることから、外筒外周部の肉厚の薄肉化が可能と
なり、それにより固定子と回転子間のギャップを小さく
でき、回転電機の小型化及び高効率化を図ることができ
る。
【図1】本発明に従った超高速回転電機の永久磁石回転
子の一実施形態を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図である。
子の一実施形態を適用した回転電機付ターボチャージャ
の断面図である。
【図2】図1における回転子の詳細断面図である。
10 ターボチャージャ 11 タービンロータ 12 コンプレッサロータ 13 回転軸 14 ハウジング 15 回転電機 16 回転子(永久磁石回転子) 17 固定子 19 コイル 20 ヨーク 21 永久磁石 22 第1外筒(外筒) 22a 円筒部 22b 円環状部 22c 突部 23 第2外筒(外筒) 23a 突部
Claims (1)
- 【請求項1】 円筒状の永久磁石と、該永久磁石の外周
及び側部を被覆する円筒状の外筒とからなり、該外筒の
前記永久磁石側部を覆う部分に、回転時に前記永久磁石
に作用する遠心力を受容する軸方向に延びる突部が設け
られていることを特徴とする超高速回転電機の永久磁石
回転子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9073948A JPH10271725A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超高速回転電機の永久磁石回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9073948A JPH10271725A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超高速回転電機の永久磁石回転子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10271725A true JPH10271725A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13532831
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9073948A Pending JPH10271725A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 超高速回転電機の永久磁石回転子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10271725A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006025509A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置用モータ及び電動パワーステアリング装置 |
JP2015142484A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | Ntn株式会社 | 表面磁石型回転電機 |
WO2015162956A1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-10-29 | カヤバ工業株式会社 | ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機 |
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 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP9073948A patent/JPH10271725A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006025509A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Nsk Ltd | 電動パワーステアリング装置用モータ及び電動パワーステアリング装置 |
JP2015142484A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | Ntn株式会社 | 表面磁石型回転電機 |
WO2015162956A1 (ja) * | 2014-04-24 | 2015-10-29 | カヤバ工業株式会社 | ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機 |
JP2015211499A (ja) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | カヤバ工業株式会社 | ロータ、ロータの製造方法及びロータを備える回転電機 |
CN105981265A (zh) * | 2014-04-24 | 2016-09-28 | Kyb株式会社 | 转子、转子的制造方法以及具有转子的旋转电机 |
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