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JPS62254649A - タ−ボチヤ−ジヤ用発電機 - Google Patents

タ−ボチヤ−ジヤ用発電機

Info

Publication number
JPS62254649A
JPS62254649A JP61095970A JP9597086A JPS62254649A JP S62254649 A JPS62254649 A JP S62254649A JP 61095970 A JP61095970 A JP 61095970A JP 9597086 A JP9597086 A JP 9597086A JP S62254649 A JPS62254649 A JP S62254649A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
permanent magnet
outer cylinder
turbine
rotary 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
JP61095970A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Kawamura
英男 河村
Katsuyuki Tamai
玉井　克行
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.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors 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 Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP61095970A priority Critical patent/JPS62254649A/ja
Priority to US07/041,763 priority patent/US4827170A/en
Priority to CA000535168A priority patent/CA1271509A/en
Priority to KR1019870003927A priority patent/KR910000092B1/ko
Priority to EP87303593A priority patent/EP0243187B1/en
Priority to DE8787303593T priority patent/DE3779800T2/de
Publication of JPS62254649A publication Critical patent/JPS62254649A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17—Stator cores with permanent magnets
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Supercharger (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ターボチャージャ用発電機に関する。
（従来の技術） 近年、内燃機関の排気ガスの熱エネルギーを利用して排
気タービンを回転させ、排気タービンに直結したコンプ
レッサを駆動して内燃機関に過給気を圧送するターボチ
ャージャが多用されている。また、ターボチャージャの
回転軸に発電／電動機の回転子を設け、該回転子を排気
ガスによって駆動して、排気エネルギーを電力として回
生じたり、バッテリなどの電源により回転子を駆動して
過給作動を助勢するターボチャージャが開発されている
。
そして、この種、直結発電機を有するターボチャージャ
として、タービン翼とコンプレッサ翼との中間部に、永
久磁石を分割して円筒に封入した回転子を有するガスタ
ービン発電機の提案が米国特許第４４３３２６１号公報
に開示されている。
（発明が解決しようとする問題点） 上記の米国特許第４４３３２６１号に示されたガスター
ビン発電機の提案においては、高速回転を行うタービン
軸上に永久磁石の回転子を設け、。
交流機としているが、回転子のサイズや、回転子の構成
が高速回転に不具合である。すなわち、回転子が大径で
重量が重いと慣性量が大となり、回転数の変化に対して
の応動性が悪いばかりか、ベアリングに対する回転軸の
曲げ振動が発生し易く、このため共振を起し破壊に至る
虞がある。また、永久磁石を分割して円筒に封入して回
転子とすると、全体のアンバランス量を抑えることが困
難であり、高速の回転体には不向きとなる問題が生ずる
。
また、回転軸と永久磁石とが直接に接触しているので、
タービン翼の高温度が回転軸を介して永久磁石に伝導し
、永久磁石の温度上昇による減磁作用を招き、発電力が
低下する欠点も生ずる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、その目的は高速回転に耐え、かつ、タービン翼の高熱
にも耐えることができるターボチャージャ用発電機を提
供するにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、タービンの回転軸に遠心力による破壊
防止用の外筒を有する単体の永久磁石からなる回転子を
設けるとともに、前記回転軸と永久磁石ｉからなる回転
子との間に断熱部分を構成したターボチャージャ用発電
機が提供される。
（作用） 本発明はタービンの回転軸上に、抗張力の大きな素材を
用いた円筒状の外筒の内側に単体の永久磁石を圧入嵌合
させた回転子を設けたので、外形が円筒状のためバラン
スが取易く、高速回転による回転子の遠心力に耐える作
用がある。また、回転軸と永久磁石との間に断熱部分を
設けたので、回転軸を介して永久磁石に伝達されるター
ビン翼の高温を遮ることができ、永久磁石の高温による
減磁作用を防止する作用がある。
（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
第１図は本発明に係るターボチャージャ用発電機の実施
例の回転軸と回転子を示す断面図であり、第２図は回転
子の構造を示す断面図である。
第１図において、ｌはターボチャージャの回転軸であり
、両端にタービン翼２とコンプレッサ翼３とを有し、そ
の中間部がベアリングｌａ、ｌｂによりターボチャージ
ャの本体に回転自在に支えられている。
４は永久磁石を有する中空円柱形の小型の回転子であり
、該回転子の中空部には、回転軸４が挿通され、回転軸
上のコンプレッサ翼３とベアリング１ｂとの間に取付け
られている。
第２図において、回転子４は外周に抗張力の大きな、例
えばチタン合金板からなる外筒４ａにより形成され、そ
の内側には希土類元素を用いた強力な残留磁気力を有す
る永久磁石４ｂが圧入嵌合されており、さらに１回転子
４の両側面には外筒４ａと同様な素材からなる側板４０
，４Ｃが外筒４ａに嵌合され、外筒４ａと永久磁石４ｂ
とを回転軸１に固着している。なお、円筒形状の永久磁
石４ｂと回転軸ｌとの間には断熱部分となる熱伝導ＩＩ
ｈ　＋Ｌ　ｔＴ＋聞瞑４Ａ礒（六を十龜餉　澤中小４９
フフ１−６士向に強力な磁力線を分布する磁極が着磁さ
れている。
第３図は断熱部分として断熱材を用いた回転子の一例を
示す断面図であり、永久磁石４ｂと回転軸１との間に断
熱筒５ａを設けて１回転軸１から永久磁石４ｂへの熱伝
導を防止し、また、側板４Ｃと永久磁石４ｂとの間に断
熱板５ｂを設けて、側板４Ｃからの熱伝導を防ぎ、温度
上昇による永久磁石４ｂの減磁作用を防止したものであ
る。
なお、外筒４ａと側板４Ｃとを部分安定化ジルコニアに
て構成し、永久磁石４ｂを保持する強度と、断熱作用と
を持たせてもよい。
第４図は本実施例を用いたターボチャージャの一例を示
す断面図であり、回転軸ｌはターボチャージャ本体にベ
アリングｌａ、ｌｂにより軸支されている。
図において、６は回転子４に対応する固定子であり、所
定の固定子巻線６ａを有し、回転子４の回転によって交
流電力を発電する交流発電機を構成する。
２ａは排気ガス入口であり１図示していない内燃機関の
排気管から排気ガスが圧送され、タービンハウジング２
ｂの内部を通過して、タービン翼２を駆動し、排気ガス
出口２Ｃより外部に排出される。また、３ａは吸入空気
入口であり、タービン翼２と直結されたコンプレッサ翼
３の回転により、コンプレッサハウジング３ｂ内にての
圧縮作動にて吸入空気人口３ａより取込まれた空気は：
吸入空気出ロ３Ｃを介して、内燃機関の吸気管に圧送さ
れるよう構成されている。
つぎに、このような構成になる本実施例の作動を説明す
る。
第４図において、内燃機関より排出される排気ガスが排
気ガス入口２ａを介して、タービンハウジング２ｂの内
部に圧送されると、タービン１２が排気ガスのエネルギ
ーにより駆動され、高速回転となり、ベアリングｌａ、
ｌｂにて軸支された回転軸ｌを回転駆動する。そして、
コンプレッサハウジング３ｂの内部にて回転するコンプ
レッサ５１ｉ！３の圧縮作動により、吸入空気入口３ａ
から取入れた空気を圧縮して吸入空気出口３Ｃより吸入
管を介して内燃機関に圧送し、ブースト圧を高め内燃機
関の出力を向上させる。
一方１回転軸ｌに設けた回転子４もタービン翼２と同一
軸のため高速回転となり、強力な残留磁気力を有する永
久磁石４ｂの高速回転により、固定子６に設けた固定子
コイル６ａには交番磁束が鎖交して起電力が生ずる。こ
の起電力は、例えば整流器を介して、直流に変換され、
バッテリを充電するなどの排気エネルギーの電力回生に
用いられる。
そして、高速回転される永久磁石４ｂの円筒形の外周は
、抗張力の大きな素材よりなる外筒４ａに圧入されてい
るので、１０万回転／秒程度の高速回転による遠心力に
ても破壊することがない。
また、高温度の排気ガスに曝されているタービンＲ２か
ら回転軸ｌを介する伝導熱は、直接に回転軸ｌと永久磁
石４ｂとが接触しておらず、断熱部分となる間隔４ｄ、
または断熱筒５ａなどが介在するので、永久磁石４ｂへ
の熱伝導が減ぜられ、磁石素材の温度上昇による減磁作
用を防止することとなる。
なお、タービン翼２の素材として、耐熱性や機械的強度
に優れたファインセラミックスを用いたものは軽量のた
め、ベアリングに対する曲げ振動が取除け、安定な高速
回転が行なわれる。
上述のように本発明を実施例により説明したが、本発明
の主旨の範囲内で例えばタービン用発電機に利用する如
く、種々の変形が可能であり。
これらを本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果） 本発明は、タービン翼の回転軸上に、抗張力の大きな素
材を用いた円筒状の外筒の内側に単一の永久磁石を嵌合
させた回転子を設けたので、外形が円筒形のためバラン
スが取易く　またタービンの高速回転による回転子の遠
心力も外筒が抑制して破壊などの事故を防止する効果が
ある。
また、回転子と回転軸との間は断熱構造を用いたので、
タービン翼から回転軸を介しての熱伝導を断熱構造にて
遮ることができ、永久磁石の温度上昇による減磁作用が
なく、強力な磁束を固定子巻線に鎖交させることが可能
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の回転軸と回転子を示す断面図
、第２図は回転子の構造を示す断面図、第３図は断熱材
を用いた回転子を示す断面図、第４図は本実施例を用い
たターボチャージャの一例を示す断面図である。 ｌ・・・回転軸、２・・・タービン翼、４・・・回転子
、４ａ・・・外筒、４ｂ・・・永久磁石、４Ｃ・・・側
板、４ｄ・・・間隔、５ａ・・・断熱筒、５ｂ・・・断
熱板。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）タービンの回転軸に遠心力による破壊防止用の外
    筒を有する単体の永久磁石からなる回転子を設けるとと
    もに、前記回転軸と永久磁石からなる回転子との間に断
    熱部分を構成したことを特徴とするターボチャージャ用
    発電機。
  2. （２）前記断熱部分を空隙としたことを特徴とする特許
    請求の範囲第（１）項記載のターボチャージャ用発電機
    。
  3. （３）前記断熱部分に断熱材を設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第（１）項記載のターボチャージャ用発
    電機。
JP61095970A 1986-04-25 1986-04-25 タ−ボチヤ−ジヤ用発電機 Pending JPS62254649A (ja)

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JP61095970A JPS62254649A (ja) 1986-04-25 1986-04-25 タ−ボチヤ−ジヤ用発電機
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