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JPH11187618A - ターボ発電機 - Google Patents

ターボ発電機

Info

Publication number
JPH11187618A
JPH11187618A JP9355863A JP35586397A JPH11187618A JP H11187618 A JPH11187618 A JP H11187618A JP 9355863 A JP9355863 A JP 9355863A JP 35586397 A JP35586397 A JP 35586397A JP H11187618 A JPH11187618 A JP H11187618A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
housing
case
permanent magnet
rotating shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9355863A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Bito
藤 豊 尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP9355863A priority Critical patent/JPH11187618A/ja
Publication of JPH11187618A publication Critical patent/JPH11187618A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子の永久磁石に大きな遠心力が作用する
ことなく、所望の発電力を確保すること。 【解決手段】 タービンロータ25により回転駆動され
る回転軸23上に固定される永久磁石24からなる第1
回転子と、ハウジング12、14に回転可能に支承さ
れ、その内部に第1回転子を収容するケース11と、該
ケースに第1回転子の外周を所定の小隙間を保って覆う
ように固定される磁性部材21及び磁性部材に巻回され
るコイル22からなる第2回転子とを設け、ケースを回
転軸の回転方向と逆方向に回転させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、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発電機を
配置し、排気エネルギーを電気エネルギーとして回収し
ようとするターボ
【0002】発電機に関する。
【従来の技術】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が広く使用されて
いる中で、近年、このターボチャージャの回転軸に発電
機を配置し、排気エネルギーを電気エネルギーとして回
収するターボ発電機が種々提案されている。
【0003】この種のターボ発電機では、発電機は回転
軸上に固定される永久磁石からなる回転子と、該回転子
の外周を所定の間隙を保って覆うようにハウジングに固
定される鉄等の磁性部材及び該磁性部材に巻回されるコ
イルからなる固定子とから構成されていて、タービンロ
ータの回転に伴い、固定子内にて回転子が回転すること
により、固定子のコイルに励磁作用により交流電流が生
じ、該交流電流が電力変換器を介してバッテリに充電さ
れるようになっている。ここで、タービンロータは一般
に10万rpm以上の超高速で回転するため、遠心力で
回転子の永久磁石が破壊しないように、CFRP、SU
S等からなる非磁性体の補強環で永久磁石の外周を覆う
ようにすることが、例えば、特開昭62−254649
号公報、特開平4−79740号公報や実開平6−60
735号公報にて提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成からなる
ターボ発電機において、その発電力は回転子と固定子と
の間に生じる磁束の変化する割合で決定される。しかし
ながら、上記した各公報に開示されるように、補強環で
回転子の永久磁石の外周を被覆すると、永久磁石と固定
子(磁性部材)との間の隙間を小さくすることができ
ず、その結果、磁束が妨げられることになって、発電力
向上の阻害要因となるという問題があった。
【0005】それゆえ、本発明は当該ターボ発電機にお
いて、回転子の永久磁石に大きな遠心力が作用すること
なく、所望の発電力を確保することを、その課題とす
る。
【0006】
【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、当該
ターボ発電機を、ハウジングと、該ハウジング内にエン
ジンの排気エネルギーにより回転可能に配設されるター
ビンロータと、前記ハウジングに回転可能に支承され、
その一端に前記タービンロータが固定される回転軸と、
該回転軸上に固定される永久磁石からなる第1回転子
と、前記ハウジングに回転可能に支承され、その内部に
前記第1回転子を収容するケースと、該ケースに前記第
1回転子の外周を所定の小隙間を保って覆うように固定
される磁性部材及び該磁性部材に巻回されるコイルから
なる第2回転子と、前記ケースを前記回転軸の回転方向
と逆方向に回転させる駆動手段とを備えてなる構成とし
たことである。
【0007】上記した手段において、前記駆動手段は、
動力伝達部材を介してその回転動力を伝達する前記エン
ジンであっても良く、また前記第2回転子は、前記ハウ
ジングに設けられたスリップリングを介してバッテリに
接続されることが望ましい。
【0008】上記した手段によれば、第1回転子と第2
回転子が互いに相対回転するため、第1回転子の低い実
回転数の下で第1回転子の永久磁石に大きな遠心力が作
用することなく、従来と同等の磁束変化割合を確保する
ことができ、所望の発電力を得ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従ったターボ発電
機の一実施形態を図面に基づき、説明する。
【0010】図1及び図2において、1はエンジンで車
両の原動機、或いは電気自動車においては主発電機(図
示されない)の動力源である。エンジン1の排気管3に
はターボ発電機20が接続されている。図1及び図2に
おいて、ターボ発電機20は、エンジン1に固定される
第1ハウジング12と、該第1ハウジング12に軸受1
6b、16cを介して回転可能に支承される回転軸23
の一端に固定されて、第1ハウジング12に結合される
タービンハウジング13内に収容され、排気管3の排気
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
て回転軸23と共に回転駆動されるタービンロータ25
と、第1ハウジング12に複数本の連結ロッド15を介
して連結される第2ハウジング14と、該第2ハウジン
グ14の第1ハウジング12側側面に形成される凹部及
び第1ハウジング12の第2ハウジング14側側面に形
成される筒部外周に軸受16a、17を介してその両端
にて回転可能に支承される筒状のケース11とを備えて
いる。
【0011】筒状のケース11は、その一端側が閉塞し
ていて、閉塞部の外端部に形成される軸部にて軸受16
aにより第2ハウジング14に回転可能に支承されてい
ると共に、閉塞部側の筒部外周には、エンジン1の動力
がクランクプーリ9及びベルト10を介して伝達される
プーリ部11aが一体に形成されている。これにより、
ケース11は回転軸23及びタービンロータ25の回転
方向とは逆の方向に回転されるようになっている。
【0012】ケース11の筒部内周面には、軸方向に延
びる磁性部材21が圧入固定されている。磁性部材21
は磁性鋼板等を積層してなるもので、その外周には軸方
向に複数のコイル22(本実施形態では3相)が夫々巻
回されている。尚、磁性部材21及び各コイル22は、
本発明における第2回転子である。各コイル22の端部
はケース11の閉塞部を貫通して、閉塞部と第2ハウジ
ング14間に設けられるスリップリング26に電気的に
接続されている。スリップリング26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電力変
換器5を介してバッテリ6に接続されている。
【0013】磁性部材21の内周側に延びる回転軸23
の他端側の外周には、第1回転子を構成する永久磁石2
4が回転軸と一体回転するように固定されている。永久
磁石24は、その外周と磁性部材21との間に所定の小
隙間を保ち、磁性部材21の軸長と同じ軸長をもつよう
に回転軸23に固定されていて、タービンロータ25が
回転駆動されて磁性部材21内周側にて回転すること
で、磁性部材21に巻回された各コイル22に励磁作用
により交流電流が生じるように構成されている。尚、図
1中、7は吸気管2内に配設されたスロットルバルブ
で、コントローラ4からの信号に応じて図示しないスロ
ットルアクチュエータにより開閉制御される。また、8
は圧力センサでエンジンの吸気圧力を検出し、検出信号
をコントローラ4へ送る。また、図示はされていない
が、エンジン1のクランクシャフトの回転数を検出する
回転センサが取り付けられており、検出信号がコントロ
ーラ4に送られる。
【0014】以上の構成からなる本実施形態の作用を説
明する。
【0015】エンジン1が始動されると、タービンロー
タ25が排気エネルギーにより回転され、回転軸23に
固定される永久磁石24が磁性部材21と所定の隙間を
保ちながら回転する。これにより、永久磁石24と磁性
部材21間に生じる磁束が変化することで各コイル22
に励磁作用により交流電流が生じ、該交流電流がスリッ
プリング26、電力変換器5を介してバッテリ6へ供給
され、バッテリ6が充電される。
【0016】一方、エンジン1が始動されると、エンジ
ン1の回転動力が、クランクプーリ9、ベルト10及び
プーリ部11aを介してケース11に伝達され、ケース
11、磁性部材21及びコイル22が回転軸23及び永
久磁石24の回転方向の逆方向に回転される。これによ
り、発電力を決定する上記した磁束の変化割合が大きく
なり、回転軸23及び永久磁石24の低い回転速度の下
で、大きな発電力を得ることが可能となる。よって、永
久磁石24の低い実回転数の下で永久磁石24に大きな
遠心力が作用することなく、従来と同等の磁束変化割合
を確保して所望の発電力を得ることができ、永久磁石2
4の補強のための補強環を不要とでき、発電効率の向上
を図ることができる。
【0017】尚、永久磁石24に作用する遠心力は、タ
ービンロータ25の回転に応じて増大するものの、図示
はされていないが、排気管3にタービンロータ25をバ
イパスするように設けられるバイパス管を、例えば、エ
ンジン1の回転数に応じて開閉させることで、遠心力を
制限することができる。
【0018】上記した実施形態では、ケース11を回転
駆動するためにベルト10を介してエンジン1の回転動
力を伝達するようにしたが、例えば、モータによりケー
ス11を回転駆動するように構成して本発明を実施する
ことも可能である。この場合には、モータは永久磁石2
4が遠心力に耐え得る、所定のエンジン回転数までエン
ジンの回転数に応じてその回転を増大させ、エンジン回
転数が所定の回転数以上になったときにはモータもその
回転を制限するように構成することが望ましい。
【0019】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、第1回転
子と第2回転子が互いに相対回転するため、第1回転子
の低い実回転数の下で第1回転子の永久磁石に大きな遠
心力が作用することなく、従来と同等の磁束変化割合を
確保することができ、所望の発電力を得ることができ
る。よって、従来のように永久磁石の補強のための補強
環を廃止することができて、第1回転子(永久磁石)と
第2回転子(磁性部材及びコイル)間に所定の小隙間を
確保することができるので、当該ターボ発電機の発電効
率の向上を図ることができる。
【0020】また、補強環の廃止により、回転軸を支承
する軸受に作用する荷重を小さくすることも可能とな
り、該軸受の耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従ったターボ発電機の一実施形態の構
成ブロック図である。
【図2】図1の実施形態におけるターボ発電機の拡大説
明図である。
【符号の説明】
1 エンジン 4 コントローラ 5 電力変換器 6 バッテリ 9 クランクプーリ(駆動手段) 10 ベルト(駆動手段) 11 ケース 11a プーリ部(駆動手段) 12 第1ハウジング(ハウジング) 13 タービンハウジング 14 第2ハウジング(ハウジング) 14b 円筒部(負荷軽減手段) 20 ターボ発電機 21 磁性部材(第2回転子) 22 コイル(第2回転子) 23 回転軸 24 永久磁石(第1回転子) 25 タービンロータ 26 スリップリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02K 21/10 H02K 21/10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングと、該ハウジング内にエンジ
    ンの排気エネルギーにより回転可能に配設されるタービ
    ンロータと、前記ハウジングに回転可能に支承され、そ
    の一端に前記タービンロータが固定される回転軸と、該
    回転軸上に固定される永久磁石からなる第1回転子と、
    前記ハウジングに回転可能に支承され、その内部に前記
    第1回転子を収容するケースと、該ケースに前記第1回
    転子の外周を所定の小隙間を保って覆うように固定され
    る磁性部材及び該磁性部材に巻回されるコイルからなる
    第2回転子と、前記ケースを前記回転軸の回転方向と逆
    方向に回転させる駆動手段とを備えてなるターボ発電
    機。
  2. 【請求項2】 前記駆動手段は、動力伝達部材を介して
    その回転動力を伝達する前記エンジンであることを特徴
    とする請求項1に記載のターボ発電機。
  3. 【請求項3】 前記第2回転子は、前記ハウジングに設
    けられたスリップリングを介してバッテリに接続される
    ことを特徴とする請求項2に記載のターボ発電機。
JP9355863A 1997-12-24 1997-12-24 ターボ発電機 Pending JPH11187618A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9355863A JPH11187618A (ja) 1997-12-24 1997-12-24 ターボ発電機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9355863A JPH11187618A (ja) 1997-12-24 1997-12-24 ターボ発電機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11187618A true JPH11187618A (ja) 1999-07-09

Family

ID=18446117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9355863A Pending JPH11187618A (ja) 1997-12-24 1997-12-24 ターボ発電機

Country Status (1)

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JP (1) JPH11187618A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010185417A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Nissan Motor Co Ltd 廃熱回収装置搭載車両
JP2010255632A (ja) * 2009-04-21 2010-11-11 Boo-Sung Hwang 排気ガスを用いる自動車発電システム
CN102425478A (zh) * 2010-09-07 2012-04-25 吴小平 开关磁路式发电机
CN105822397A (zh) * 2016-05-20 2016-08-03 淮南联合大学 一种利用汽车尾气的热能动能发电装置

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A02 Decision of refusal

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