DE112017003790T5

DE112017003790T5 - Motorrotor, Lader und Verfahren des Herstellens des Motorrotors

Info

Publication number: DE112017003790T5
Application number: DE112017003790.5T
Authority: DE
Inventors: Takuya Ozasa
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-04-25
Also published as: CN108886280B; US20190165629A1; US10727711B2; WO2018021104A1; JP6566139B2; JPWO2018021104A1; CN108886280A

Abstract

Ein Motorrotor ist gestaltet, um eine rohrförmige innere Hülse, einen ringförmigen Magneten, der an der Außenseite der inneren Hülse in einer Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist, und ein Ringbauteil zu haben, das an der Außenseite des Magneten in einer Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist und an der Außenseite der inneren Hülse in der Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist. Ein linearer Ausdehnungskoeffizient der inneren Hülse ist höher als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Magneten. Das Ringbauteil ist an der inneren Hülse durch Schrumpfpassen montiert, und ein Spalt ist zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Motorrotor, einen Lader und ein Verfahren des Herstellens des Motorrotors. Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-147247 , die am 27. Juli 2016 eingereicht wurde. Diese Anmeldung beansprucht die Wirkung der Priorität der Anmeldung. Die gesamten Inhalte von dieser sind hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen.
Technischer Hintergrund
Aus dem Stand der Technik ist ein elektrischer Lader bekannt, der mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der eine Drehantriebskraft zu einer Drehwelle hinzufügt, die mit einem Kompressorrad in einem Lader verbunden ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Der Elektromotor, der an einem Lader montiert ist, der in Patentliteratur 1 beschrieben ist, hat einen Motorrotor (einen Rotor), der an der Drehwelle fixiert ist. Der Motorrotor hat eine innere Hülse, die an der Drehwelle montiert ist, einen Permanentmagneten, der die innere Hülse um eine Achse herum umgibt, und einen Endring (ein Ringbauteil), der an der Außenseite des Permanentmagneten in einer Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist und auf einen Außenumfang der Hülse schrumpfgepasst ist.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2007-336737
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Im Stand der Technik ist die innere Hülse durch einen Öffnungsabschnitt des Endrings hindurch eingesetzt. Des Weiteren ist der Endring auf die innere Hülse schrumpfgepasst. Zu der Zeit des Schrumpfpassens, wenn der Endring in einem erwärmten Zustand gekühlt wird, zieht sich der Endring in einer Radialrichtung zusammen und wird an der inneren Hülse befestigt. Zu der Zeit des Schrumpfpassens, da ein Teil einer Wärme des Endrings in einem Hochtemperaturzustand zu der inneren Hülse übertragen wird, wird die innere Hülse erwärmt. Deshalb dehnt sich die innere Hülse aus.
Wenn die innere Hülse abkühlt, bewegt sich der Endring, der an der inneren Hülse befestigt ist, in der Axialrichtung der inneren Hülse gemäß dem Zusammenziehen der inneren Hülse. Deshalb wird ein Magnet benachbart zu dem Endring durch den Endring gedrückt. Wenn der Magnet durch den Endring gedrückt wird, wirkt eine Kompressionskraft auf den Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse. Falls sich die Kompressionskraft erhöht, die auf den Magneten wirkt, gibt es das Risiko einer Rissbildung in dem Magneten.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Motorrotor, der verhindern kann, dass eine Kompressionskraft in einem Magneten zu der Zeit eines Schrumpfpassens eines Endrings erzeugt wird, einen Lader und ein Verfahren des Herstellens des Motorrotors.
Lösung des Problems
Ein Motorrotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung hat eine rohrförmige innere Hülse, einen ringförmigen Magneten, der an der Außenseite der inneren Hülse in einer Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist, und ein Ringbauteil, das an der Außenseite des Magneten in einer Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist und an der Außenseite der inneren Hülse in der Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist, wobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient der inneren Hülse höher ist als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Magneten, das Ringbauteil an der inneren Hülse durch Schrumpfpassen montiert ist, und ein Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen ist.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wirkt, selbst falls die innere Hülse sich mit dem Schrumpfpassen zusammenzieht, da der Spalt zwischen dem Magneten und dem Ringbauteil vorgesehen ist, keine Kompressionskraft auf den Magneten.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die einen elektrischen Lader darstellt, der mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der einen Motorrotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung hat.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Motorrotors in 1.
3 ist eine Ansicht, die einen Zusammenbauablauf des Motorrotors darstellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ein Motorrotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung hat eine rohrförmige innere Hülse, einen ringförmigen Magneten, der an der Außenseite der inneren Hülse in einer Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist, und ein Ringbauteil, das an der Außenseite des Magneten in einer Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist und an der Außenseite der inneren Hülse in der Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist, wobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient der inneren Hülse höher ist als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Magneten, das Ringbauteil an der inneren Hülse durch Schrumpfpassen montiert ist, und ein Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen ist.
In dem Motorrotor liegt der Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten. Gemäß dieser Gestaltung wird, wenn das Ringbauteil auf die innere Hülse schrumpfgepasst wird, selbst falls das Ringbauteil sich zu der Seite des Magneten mit einem Zusammenziehen der inneren Hülse bewegt, der Magnet durch das Ringbauteil nicht gedrückt. Deshalb wird keine Kompressionskraft in dem Magneten erzeugt.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Motorrotor ein Paar der Ringbauteile, die an beiden Seiten angeordnet sind, wobei der Magnet zwischen diesen in der Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist, und ein rohrförmiges äußeres Bauteil haben, das den Magneten und das Paar von Ringbauteilen von der äußeren Seite in der Radialrichtung der inneren Hülse bedeckt, wobei der Spalt an wenigstens einer Seite in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen sein kann. Gemäß dieser Gestaltung ist der Spalt an wenigstens einer Seite in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen. Deshalb wird der Magnet nicht von beiden Seiten gedrückt. Des Weiteren ist gemäß dieser Gestaltung der Magnet mit dem äußeren Bauteil von der äußeren Seite in der Radialrichtung bedeckt. Des Weiteren ist der Magnet mit einem Paar von Ringbauteilen von beiden Seiten in der Axialrichtung der inneren Hülse bedeckt. Deshalb kann der Magnet geschützt werden.
Des Weiteren ist ein Lader gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Lader, der mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der den Motorrotor hat, wobei der Lader Folgendes hat: eine Drehwelle, ein Turbinenrad, das mit einer Endseite der Drehwelle gekoppelt ist, ein Kompressorrad, das mit der anderen Endseite der Drehwelle gekoppelt ist, und den Elektromotor, der den Motorrotor hat, der an der Drehwelle montiert ist.
Der Lader ist mit dem vorstehenden Motorrotor versehen. Bei dem vorstehenden Motorrotor liegt der Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten. Gemäß dieser Gestaltung wird, wenn das Ringbauteil auf die innere Hülse schrumpfgepasst wird, selbst falls sich das Ringbauteil zu der Seite des Magneten mit einem Zusammenziehen der inneren Hülse bewegt, der Magnet durch das Ringbauteil nicht gedrückt. Deshalb wird keine Kompressionskraft in dem Magneten erzeugt.
Des Weiteren umfasst ein Verfahren des Herstellens eines Motorrotors gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Schritt des Einsetzens der inneren Hülse durch einen Öffnungsabschnitt des Magneten hindurch und des Montierens des Magneten an der inneren Hülse; und einen Schritt des Einsetzens der inneren Hülse durch den Öffnungsabschnitt des Ringbauteils hindurch, des Anordnens des Ringbauteils, um benachbart zu dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse zu sein, und des Schrumpfpassens des Ringbauteils auf die innere Hülse. In dem Schritt des Schrumpfpassens des Ringbauteils wird ein Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen, um das Ringbauteil schrumpfzupassen.
Bei dem Verfahren des Herstellens des Motorrotors wird der Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten vorgesehen, und das Ringbauteil wird auf die innere Hülse schrumpfgepasst. Deshalb wird, selbst falls sich das Ringbauteil zu der Seite des Magneten mit dem Zusammenziehen der inneren Hülse bewegt, ein Kontakt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten verhindert. Deshalb wird, da der Magnet durch das Ringbauteil nicht gedrückt wird, keine Kompressionskraft in dem Magneten erzeugt.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Des Weiteren sind in jeder Zeichnung die gleichen oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung wird nicht vorgesehen.
(Elektrischer Lader)
Ein elektrischer Lader 1, der in 1 dargestellt ist, ist ein Lader für ein Fahrzeug. Der elektrische Lader 1 komprimiert Luft, die zu einer Maschine (nicht dargestellt) zuzuführen ist, unter Verwendung eines Abgases, das von der Maschine abgegeben wird. Der elektrische Lader 1 hat eine Turbine 2, einen Kompressor (einen Zentrifugalkompressor) 3 und einen Elektromotor 4. Der Elektromotor 4 bringt eine Drehantriebskraft auf eine Drehwelle 5 auf. Die Drehwelle 5 ist mit dem Kompressorrad 9 des Kompressors 3 verbunden.
Die Turbine 2 hat ein Turbinengehäuse 6 und ein Turbinenrad 8. Das Turbinenrad 8 ist in dem Turbinengehäuse 6 aufgenommen. Der Kompressor 3 hat ein Kompressorgehäuse 7 und ein Kompressorrad 9. Das Kompressorrad 9 ist in dem Kompressorgehäuse 7 aufgenommen.
Das Turbinenrad 8 ist an einem Ende der Drehwelle 5 vorgesehen. Das Kompressorrad 9 ist an dem anderen Ende der Drehwelle 5 vorgesehen. Des Weiteren sind das Lager 10 und der Elektromotor 4 zwischen dem Turbinenrad 8 und dem Kompressorrad 9 in einer Richtung einer Achse L₅ der Drehwelle 5 vorgesehen.
Das Lagergehäuse 11 ist zwischen dem Turbinengehäuse 6 und dem Kompressorgehäuse 7 vorgesehen. Die Drehwelle 5 ist durch das Lagergehäuse 11 über das Lager 10 drehbar gestützt.
Das Turbinengehäuse 6 ist mit einem Abgaseinlass (nicht dargestellt) und einem Abgasauslass 13 versehen. Das Abgas, das von der Maschine abgegeben wird, strömt in das Turbinengehäuse 6 durch den Abgaseinlass ein. Des Weiteren dreht das Abgas das Turbinenrad 8. Anschließend strömt das Abgas aus dem Turbinengehäuse 6 durch den Abgasauslass 13 aus.
Das Kompressorgehäuse 7 ist mit einem Ansauganschluss 14 und einem Abgabeanschluss (nicht dargestellt) versehen. Wenn das Turbinenrad 8 dreht, wie vorstehend beschrieben ist, drehen die Drehwelle 5 und das Kompressorrad 9. Das drehende Kompressorrad 9 saugt die Außenluft durch den Ansauganschluss 14 hindurch an. Das Kompressorrad 9 komprimiert die angesaugte Luft und gibt diese von dem Abgabeanschluss ab. Die komprimierte Luft, die von dem Abgabeanschluss abgegeben wird, wird zu der Maschine zugeführt.
(Elektromotor)
Der Elektromotor 4 ist beispielsweise ein bürstenloser Wechselstromelektromotor. Der Elektromotor 4 hat einen Motorrotor 16, der ein Rotor ist, und einen Motorstator 17, der ein Stator ist. Der Motorrotor 16 ist an der Drehwelle 5 fixiert. Der Motorrotor 16 ist um eine Achse zusammen mit der Drehwelle 5 drehbar. Der Motorrotor 16 ist zwischen dem Lager 10 und dem Kompressorrad 9 in der Richtung der Achse L₅ der Drehwelle 5 angeordnet.
Der Motorstator 17 hat eine Vielzahl von Wicklungen und einen Eisenkern. Der Motorstator 17 ist angeordnet, um den Motorrotor 16 in der Umfangsrichtung der Drehwelle 5 zu umgeben. Der Motorstator 17 ist in dem Lagergehäuse 11 aufgenommen. Der Motorstator 17 erzeugt ein magnetisches Feld um die Drehwelle 5 herum, um den Motorrotor 16 zu drehen.
Der Elektromotor 4 korrespondiert zu einer Hochgeschwindigkeitsdrehung (beispielsweise 100 000 U/min bis 200 000 U/min) der Drehwelle 5. Der Elektromotor 4 kann ein Drehantreiben zu der Zeit einer Beschleunigung und einen regenerativen Betrieb zu der Zeit einer Verzögerung durchführen. Des Weiteren kann die Antriebsspannung des Elektromotors 4 gleich wie oder höher als die Gleichspannung der Batterie sein, die an dem Fahrzeug montiert ist.
(Motorrotor)
Als nächstes wird der Motorrotor 16 mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Motorrotors 16 in 1. Im Übrigen stellt 2 eine geschnittene Fläche dar, die in der Axialrichtung des Motorrotors 16 genommen ist. Der Motorrotor 16 hat eine innere Hülse 21, einen Magneten (einen ringförmigen Magneten) 22, ein paar Endringe (Ringbauteile) 23 und 24 und eine Umhüllung (ein äußeres Bauteil) 25. Der Magnet 22 hat beispielsweise eine zylindrische Form.
Als das Material der inneren Hülse 21 kann beispielsweise Edelstahl oder dergleichen verwendet werden. Als das Material der Endringe 23 und 24 kann beispielsweise Edelstahl oder dergleichen verwendet werden. Als ein Material der Umhüllung 25 kann beispielsweise ein hochlegierter Stahl oder dergleichen verwendet werden. Als das Material des Magneten 22 kann beispielsweise ein Neodym-Magnet oder dergleichen verwendet werden. Des Weiteren ist der lineare Ausdehnungskoeffizient der inneren Hülse 21 höher als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Magneten 22.
Die innere Hülse 21 hat einen zylindrischen Abschnitt 26 und einen Flanschabschnitt 27. Die Drehwelle 5 ist in den Öffnungsabschnitt des zylindrischen Abschnitts 26 eingesetzt. Der zylindrische Abschnitt 26 erstreckt sich in der Richtung der Achse L₅ der Drehwelle 5. In einer Richtung einer Achse L₂₁ der inneren Hülse 21 ist der zylindrische Abschnitt 26 länger als der Magnet 22. Der zylindrische Abschnitt 26 erstreckt sich zu einer Position an der Außenseite des Magneten 22.
Der Flanschabschnitt 27 ist an einer Endseite des zylindrischen Abschnitts 26 in der Richtung der Achse L₂₁ vorgesehen. Der Flanschabschnitt 27 steht zu der äußeren Seite in der Radialrichtung von einer Außenumfangsfläche 26a des zylindrischen Abschnitts 26 vor. Der Flanschabschnitt 27 ist an der Außenseite des Magneten 22 in der Richtung der Achse L₂₁ angeordnet. Beispielsweise ist eine Außenumfangsfläche 27a des Flanschabschnitts 27 mit Bezug auf die Achse L₂₁ der inneren Hülse 21 geneigt. Die Außenumfangsfläche 27a des Flanschabschnitts 27 ist an der äußeren Seite in der Radialrichtung der Achse L₂₁ von der einen Endseite (einer linken Seite in der Zeichnung) zu der anderen Endseite (einer rechten Seite in der Zeichnung) angeordnet. In einem Zustand, in dem die innere Hülse 21 an der Drehwelle 5 montiert ist, ist eine Endseite der inneren Hülse 21 an der Seite des Turbinenrads 8 angeordnet. Die andere Endseite der inneren Hülse 21 ist an der Seite des Kompressorrads 9 angeordnet.
Das Paar von Endringen 23 und 24 ist an beiden Seiten des Magneten 22 angeordnet, wobei der Magnet 22 zwischen diesen in der Richtung der Achse L₂₁ der inneren Hülse 21 angeordnet ist. Das Paar von Endringen 23 und 24 ist an der Außenseite des Magneten 22 in der Richtung der Achse L₂₁ angeordnet. Das Paar von Endringen 23 und 24 ist angeordnet, um die Endflächen 22a und 22b des Magneten 22 in der Richtung der Achse L₂₁ zu bedecken. Die Endfläche 22a ist eine Endfläche an einer Endseite in der Richtung der Achse L₂₁ . Die Endfläche 22b ist eine Endfläche an der anderen Endseite in der Richtung der Achse L₂₁ . Der Endring 23 ist angeordnet, um der Endfläche 22a zugewandt zu sein. Der Endring 24 ist angeordnet, um der Endfläche 22b zugewandt zu sein.
Der zylindrische Abschnitt 26 der inneren Hülse 21 ist in die Öffnungsabschnitte des Magneten 22 und das Paar von Endringen 23 und 24 eingesetzt. Der Magnet 22 ist an der äußeren Seite der inneren Hülse 21 in der Radialrichtung der inneren Hülse 21 montiert. Das Paar von Endringen 23 und 24 ist auf die innere Hülse 21 schrumpfgepasst. Das Paar von Endringen 23 und 24 ist an der äußeren Seite der inneren Hülse 21 in der Radialrichtung der inneren Hülse 21 montiert. Die Innenumfangsflächen 23b und 24b der Endringe 23 und 24 sind mit der Außenumfangsfläche 26a des zylindrischen Abschnitts 26 der inneren Hülse 21 in engem Kontakt.
Der Endring 23 bedeckt die Endfläche 22a an der sich an dem Flanschabschnitt 27 befindlichen Seite des Magneten 22. Der Endring 24 bedeckt die Endfläche 22b an der Seite entgegengesetzt zu dem Flanschabschnitt 27 des Magneten 22.
Die Außenumfangsfläche 22c des Magneten und die Außenumfangsflächen 23a und 24a des Paars von Endringen 23 und 24 sind bei im Wesentlichen der gleichen Position in der Radialrichtung der Drehwelle 5 ausgebildet.
Die Umhüllung 25 hat eine zylindrische Form. Der Magnet 22 und das Paar von Endringen 23 und 24 sind an der Innenseite des Öffnungsabschnitts der Umhüllung 25 angeordnet. Die Umhüllung 25 bedeckt die Außenumfangsfläche 22c des Magneten 22 und die Außenumfangsflächen 23a und 24a des Paars von Endringen 23 und 24. Die Umhüllung 25 erstreckt sich zu einer Position an der Außenseite des Paars von Endringen 23 und 24 in der Richtung der Achse L₂₁ der inneren Hülse 21. Die Umhüllung 25 bedeckt den Magneten 22 und das Paar von Endringen 23 und 24 über den gesamten Umfang.
Die Umhüllung 25 ist auf das Paar von Endringen 23 und 24 und den Magneten 22 schrumpfgepasst. Die Innenumfangsfläche 25a der Umhüllung 25 ist mit den Außenumfangsflächen 23a und 24a des Paars von Endringen 23 und 24 und der Außenumfangsfläche 22c des Magneten 22 in engen Kontakt gebracht.
Der Magnet 22 ist mit den Endringen 23 und 24 von beiden Seiten in der Richtung der Achse L₂₁ bedeckt. Der Magnet 22 ist mit der Umhüllung 25 von der Außenseite in der Radialrichtung bedeckt. Mit dieser Gestaltung ist der Magnet 22 geschützt.
Hier ist in der Richtung der Achse L₂₁ ein Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 ausgebildet. Der Spalt 28 ist über den gesamten Umfang der inneren Hülse 21 ausgebildet. Das heißt die Endfläche 22b der inneren Hülse 21 ist der Endfläche des Endrings 24 in der Richtung der Achse L₂₁ zugewandt. Die Endfläche 22b der inneren Hülse 21 ist nicht in Kontakt mit der Endfläche des Endrings 24 in dem gesamten Umfang der inneren Hülse 21. Des Weiteren kann der andere Endring 23 mit dem Magneten 22 in der Richtung der Achse L₂₁ in Kontakt sein. Der andere Endring 23 kann mit dem Magneten 22 in der Richtung der Achse L₂₁ nicht in Kontakt sein.
(Verfahren des Herstellens des Motorrotors)
Als nächstes wird ein Verfahren des Herstellens des Motorrotors 16 mit Bezug auf 3 beschrieben. Zuerst wird, wie in 3(a) dargestellt ist, die innere Hülse 21 bereitgestellt. Beispielsweise wird die innere Hülse 21 so angeordnet, dass der Flanschabschnitt 27 in einem unteren Teil angeordnet ist und die Richtung der Achse L₂₁ der inneren Hülse 21 sich entlang der Vertikalrichtung erstreckt. Des Weiteren ist die Anordnung der inneren Hülse 21 nicht auf einen Fall beschränkt, in dem der Flanschabschnitt 27 in einem unteren Teil angeordnet ist. Der Flanschabschnitt 27 der inneren Hülse 21 kann in einem oberen Teil angeordnet sein. Des Weiteren kann die Richtung der Achse L₂₁ der inneren Hülse 21 angeordnet sein, um sich entlang anderen Richtungen zu erstrecken.
Als nächstes wird, wie in 3(b) dargestellt ist, der Endring 23 auf den zylindrischen Abschnitt 26 der inneren Hülse 21 schrumpfgepasst. Im Speziellen wird der zylindrische Abschnitt 26 durch den Öffnungsabschnitt des Endrings 23 hindurch eingesetzt, und der Endring 23 wird auf den zylindrischen Abschnitt 26 der inneren Hülse 21 schrumpfgepasst. Des Weiteren wird der Endring 23 in dem erwärmten Zustand gekühlt und zieht sich zusammen, wodurch der Endring 23 an der inneren Hülse 21 befestigt wird.
Als nächstes wird, wie in 3(c) dargestellt ist, der Magnet 22 an dem zylindrischen Abschnitt 26 der inneren Hülse 21 montiert (ein Schritt des Anbringens des Magneten an der inneren Hülse). Im Speziellen wird der zylindrische Abschnitt 26 der inneren Hülse 21 durch den Öffnungsabschnitt des Magneten 22 hindurch eingesetzt. Zu dieser Zeit sind der Endring 23 und der Magnet 22 benachbart zueinander Richtung der Achse L₂₁ der inneren Hülse 21 angeordnet.
Als nächstes wird, wie in 3(d) dargestellt ist, der Endring 24 auf den zylindrischen Abschnitt 26 der inneren Hülse 21 schrumpfgepasst (ein Schritt des Schrumpfpassens des Ringbauteils auf die innere Hülse). Im Speziellen wird der zylindrische Abschnitt 26 durch den Öffnungsabschnitt des Endrings 24 hindurch eingesetzt, und der Endring 24 wird auf den zylindrischen Abschnitt 26 der inneren Hülse 21 schrumpfgepasst. Zu dieser Zeit wird in der Richtung der Achse L₂₁ ein Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 vorgesehen. Eine Länge d des Spalts 28 in der Richtung der Achse L₂₁ kann beispielsweise auf der Basis einer Schrumpfpasstemperatur, eines linearen Ausdehnungskoeffizienten der inneren Hülse 21, einer Länge der inneren Hülse 21 in der Richtung der Achse L₂₁ , eines linearen Ausdehnungskoeffizienten des Magneten 22 und einer Länge der Richtung der Achse L₂₁ des Magneten 22 berechnet werden.
Wenn der Endring 24 an der inneren Hülse 21 angeordnet wird, kann beispielsweise eine zugehörige Einspannvorrichtung verwendet werden. Gemäß diesem Verfahren wird der Spalt 28 zuverlässig ausgebildet.
Des Weiteren wird der Endring 24 in dem erwärmten Zustand gekühlt und zieht sich zusammen, wodurch der Endring 24 an der inneren Hülse 21 befestigt wird.
Als nächstes wird, wie in 3(e) dargestellt ist, die Umhüllung 25 auf die Endringe 23 und 24 und den Magneten 22 schrumpfgepasst. Die innere Hülse 21, der Magnet 22 und die Endringe 23 und 24 werden durch den Öffnungsabschnitt der Umhüllung 25 hindurch eingesetzt, und die Umhüllung 25 wird schrumpfgepasst. Die Umhüllung 25 in dem erwärmten Zustand wird gekühlt und zieht sich zusammen, wodurch die Umhüllung 25 an dem Paar von Endringen 23 und 24 und dem Magneten 22 befestigt wird.
Als nächstes wird der Betrieb des elektrischen Laders 1 beschrieben.
Das Abgas, das von einem Abgaseinlass (nicht dargestellt) einströmt, geht durch einen Turbinenschneckenströmungsdurchgang 12a hindurch und wird zu der Einlassseite des Turbinenrads 8 zugeführt. Das Turbinenrad 8 erzeugt eine Drehkraft unter Verwendung des Drucks des zugeführten Abgases. Die Drehkraft dreht die Drehwelle 5 und das Kompressorrad 9 einstückig mit dem Turbinenrad 8. Als eine Folge wird die Luft, die von dem Ansauganschluss 14 des Kompressors 3 angesaugt wird, durch das Kompressorrad 9 komprimiert. Die Luft, die durch das Kompressorrad 9 komprimiert wird, geht durch den Diffusorströmungsdurchgang 7a und den Kompressorschneckenströmungsdurchgang 7b hindurch und wird von einem Abgabeanschluss (nicht dargestellt) abgegeben. Die Luft, die von dem Abgabeanschluss abgegeben wird, wird zu der Maschine zugeführt.
Der Elektromotor 4 des elektrischen Laders 1 korrespondiert mit einer Hochgeschwindigkeitsdrehung der Drehwelle 5 (beispielsweise 100 000 U/min bis 200 000 U/min). Wenn beispielsweise das Drehmoment der Drehwelle 5 zu der Zeit einer Beschleunigung des Fahrzeugs ungenügend ist, überträgt der Elektromotor 4 das Drehmoment zu der Drehwelle 5. Eine Batterie des Fahrzeugs kann als eine Antriebsquelle des Elektromotors 4 angewendet werden. Des Weiteren kann der Elektromotor 4 zu der Zeit einer Verzögerung des Fahrzeugs Leistung durch die Drehenergie der Drehwelle 5 regenerieren.
Der Elektromotor 4 erzeugt ein magnetisches Feld durch den Motorstator 17. Der Elektromotor 4 erzeugt eine Drehkraft in dem Magneten 22 des Motorrotors 16 durch das magnetische Feld. Des Weiteren wird die Drehkraft des Magneten 22 zu der Drehwelle 5 über die Umhüllung 25 und das Paar von Endringen 23 und 24 übertragen. Wenn die Drehwelle 5 dreht, dreht das Kompressorrad 9. Das drehende Kompressorrad 9 komprimiert die Luft, die zu der Maschine zugeführt wird.
In dem Motorrotor 16 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, wenn der Endring 24 auf die innere Hülse 21 schrumpfgepasst wird, ein Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 vorgesehen. Deshalb kommt der Magnet 22 nicht in Kontakt mit dem Endring 24.
Das heißt wenn das Schrumpfpassen durchgeführt wird, selbst falls Wärme des Endrings 24 zu der inneren Hülse 21 übertragen wird und die innere Hülse 21 sich nach einem Kühlen zusammenzieht, da der Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 vorgesehen ist, wird der Magnet 22 nicht durch den Endring 24 gedrückt. Als eine Folge wird keine Kompressionskraft in dem Magneten 22 erzeugt, und es ist möglich, ein Auftreten einer Rissbildung in dem Magneten 22 zu unterdrücken.
Im Übrigen sind in dem Zustand, in dem der Motorrotor 16 hergestellt wird, der Magnet 22 und das Paar von Endringen 23 und 24 mit der Umhüllung 25 bedeckt. Deshalb ist es nicht möglich, visuell zu überprüfen, ob der Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 vorgesehen ist oder nicht.
In dem Fall des Überprüfens, ob der Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 vorgesehen ist, kann beispielsweise eine nichtzerstörerische Untersuchung angewendet werden. Als die nichtzerstörerische Untersuchung kann beispielsweise ein Strahlungssendetest, ein Ultraschallfehlererfassungstest oder dergleichen verwendet werden. Somit ist es möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Spalts 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 von der Außenseite der Umhüllung 25 zu unterscheiden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen, wie sie nachstehend beschrieben sind, können innerhalb des Umfangs gemacht werden, der nicht von dem Kern der vorliegenden Offenbarung abweicht.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist die Gestaltung beschrieben worden, in der der Flanschabschnitt 27 an der inneren Hülse 21 vorgesehen ist. Die innere Hülse 21 kann eine Gestaltung haben, in der der Flanschabschnitt 27, der zu der äußeren Seite in der radialen Richtung vorsteht, nicht vorgesehen ist. Die innere Hülse 21 kann andere Gestaltungen haben. Beispielsweise können in der inneren Hülse 21 die innere Hülse 21 und das andere Bauteil einstückig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die innere Hülse 21 eine Gestaltung haben, bei der die innere Hülse 21, ein Endring 23 und die Umhüllung 25 einstückig ausgebildet sind.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist ein Fall beschrieben worden, in dem der Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 24 vorgesehen ist. Eine Gestaltung, in der der Spalt 28 zwischen dem Magneten 22 und dem Endring 23 vorgesehen ist, kann angewendet werden. Eine Gestaltung, bei der der Spalt 28 an beiden Seiten des Magneten 22 in der Richtung der Achse L₂₁ der inneren Hülse 21 vorgesehen ist, kann angewendet werden. Eine Gestaltung, bei der der Spalt 28 nur an einer Seite vorgesehen ist, kann angewendet werden.
Des Weiteren ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der elektrische Lader 1 beispielhaft als ein Lader für ein Fahrzeug beschrieben. Der elektrische Lader 1 ist nicht auf den Lader für ein Fahrzeug beschränkt. Der elektrische Lader 1 kann für eine Schiffsmaschine verwendet werden. Der elektrische Lader 1 kann für andere Maschinen verwendet werden.
Des Weiteren ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der elektrische Lader 1 gestaltet, um die Turbine 2 zu haben. Der elektrische Lader 1 kann nicht mit der Turbine 2 versehen sein sondern kann durch den Elektromotor 4 angetrieben werden.
Des Weiteren ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben worden, in dem der Motorrotor 16 auf den Elektromotor 4 des elektrischen Laders 1 angewendet ist. Der Motorrotor 16 kann nicht nur für den elektrischen Lader sondern auch für andere Elektromotoren verwendet werden und kann für den Rotor des Generators verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: elektrischer Lader
2:: Turbine
3:: Kompressor
4:: Elektromotor
5:: Drehwelle
8:: Turbinenrad
9:: Kompressorrad
16:: Motorrotor
21:: innere Hülse
22:: Magnet (ringförmiger Magnet)
23,: 24: Endring (Ringbauteil)
25:: Umhüllung (äußeres Bauteil)
28:: Spalt
L₂₁:: Achse der inneren Hülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016147247 [0001]

Claims

Motorrotor mit: einer rohrförmigen inneren Hülse; einem ringförmigen Magneten, der an der Außenseite der inneren Hülse in einer Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist; und einem Ringbauteil, das an der Außenseite des Magneten in einer Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist und an der Außenseite der inneren Hülse in der Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist, wobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient der inneren Hülse höher ist als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Magneten, das Ringbauteil an der inneren Hülse durch Schrumpfpassen montiert ist, und ein Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen ist.
Motorrotor nach Anspruch 1, des Weiteren mit: einem Paar der Ringbauteile, die an beiden Seiten angeordnet sind, wobei der Magnet zwischen diesen in der Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist; und einem rohrförmigen äußeren Bauteil, das den Magneten und das Paar von Ringbauteilen von der äußeren Seite in der Radialrichtung der inneren Hülse bedeckt, wobei der Spalt an wenigstens einer Seite in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen ist.
Lader, der mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der den Motorrotor nach Anspruch 1 hat, wobei der Lader Folgendes aufweist: eine Drehwelle; ein Turbinenrad, das mit einer Endseite der Drehwelle gekoppelt ist; ein Kompressorrad, das mit der anderen Endseite der Drehwelle gekoppelt ist; und den Elektromotor, der den Motorrotor hat, der an der Drehwelle montiert ist.
Lader, der mit einem Elektromotor ausgestattet ist, der den Motorrotor nach Anspruch 2 hat, wobei der Lader Folgendes aufweist: eine Drehwelle; ein Turbinenrad, das mit einer Endseite der Drehwelle gekoppelt ist; ein Kompressorrad, das mit der anderen Endseite der Drehwelle gekoppelt ist; und den Elektromotor, der den Motorrotor hat, der an der Drehwelle montiert ist.
Verfahren des Herstellens eines Motorrotors, der Folgendes hat: eine rohrförmige innere Hülse; einen ringförmigen Magneten, der an der Außenseite der inneren Hülse in einer Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist; und ein Ringbauteil, das an der Außenseite des Magneten in einer Axialrichtung der inneren Hülse angeordnet ist und an der Außenseite der inneren Hülse in einer Radialrichtung der inneren Hülse montiert ist, wobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient der inneren Hülse höher ist als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Magneten, wobei das Verfahren des Herstellens des Motorrotors folgende Schritte aufweist: einen Schritt des Einsetzens der inneren Hülse durch einen Öffnungsabschnitt des Magneten hindurch und des Montierens des Magneten an der inneren Hülse; und einen Schritt des Einsetzens der inneren Hülse durch den Öffnungsabschnitt des Ringbauteils hindurch, des Anordnens des Ringbauteils, um benachbart zu dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse zu sein, und des Schrumpfpassens des Ringbauteils auf die innere Hülse, wobei, in dem Schritt des Schrumpfpassens des Ringbauteils, ein Spalt zwischen dem Ringbauteil und dem Magneten in der Axialrichtung der inneren Hülse vorgesehen wird, um das Ringbauteil schrumpfzupassen.