CN107002704B - 叶轮及旋转机械 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种叶轮及旋转机械。该叶轮具备：叶轮主体(31)，由树脂形成且呈以轴线(O)为中心的圆盘状，并形成有与以轴线(O)为中心旋转的旋转轴(2)嵌合的凸台孔部(31a)；压缩机叶片(25)，在叶轮主体(31)的前面侧设置有多个；及加强环(41)，沿叶轮主体(31)的周向配置在叶轮主体(31)的内部并呈环状。
Description
技术领域
本发明涉及一种设置于旋转机械的叶轮及具备叶轮的旋转机械。
本申请主张基于2014年12月3日在日本申请的日本专利申请2014-245156号的优先权，将其内容引用于此。
背景技术
在地球环保的全球性发展中，例如与汽车的发动机等内燃机的排气、油耗相关的限制不断加强。涡轮增压器是将压缩空气送入发动机中并使燃料燃烧的旋转机械，与自然吸气的发动机相比能够改善油耗及提高CO2减少的效果。
涡轮增压器中，涡轮通过发动机的排气进行旋转驱动，由此使离心压缩机的叶轮旋转。通过叶轮的旋转而被压缩的空气经扩压器被減速而升压，并经由涡旋流路供给至发动机。另外，作为涡轮增压器的驱动方式，除了利用排气进行驱动的方式以外，已知例如利用电动机的驱动方式和利用原动机的驱动方式等。
然而，作为涡轮增压器的叶轮，已知例如专利文献1记载的利用碳纤维增强塑料等的合成树脂的复合材料(以下，称为树脂)而成的叶轮。在此，这种树脂的叶轮与金属的叶轮相比刚性较低，旋转时因离心力的影响而变形量变大。因此，与旋转轴嵌合的凸台孔的直径扩大，有可能损害旋转平衡性。
鉴于这种问题，专利文献1记载的叶轮中，通过在背面部设置金属制的环，抑制了由于离心力导致的叶轮的变形。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：实开平3-10040号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
如专利文献1所公开，使用将金属制的环嵌合于叶轮主体的结构时，由于叶轮由树脂形成，因此叶轮的材质与环的材质不同。因此，金属制的环的线性膨胀系数大于树脂制的叶轮，根据运行条件，有可能环的膨胀量大于叶轮。因此，无法将在叶轮产生的应力分配到环，有可能无法抑制叶轮的变形。并且，利用将金属制的环嵌合于叶轮主体的结构时，金属的密度比树脂高，因此环自身因离心力的影响而直径扩大，有可能无法抑制叶轮的变形。
本发明提供一种即便使用树脂材料也能够确保可靠性的叶轮及旋转机械。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第一方式，叶轮具备：叶轮主体，由树脂形成且呈以轴线为中心的圆盘状，并形成有与以该轴线为中心旋转的旋转轴嵌合的凸台孔部；叶片，在所述叶轮主体的前面侧设置有多个；及加强环，沿该叶轮主体的周向配置在所述叶轮主体的内部并呈环状。
根据这种叶轮，通过将加强环配置于树脂制的叶轮主体的内部，能够提高叶轮主体的刚性。并且，该加强环配置于叶轮主体的内部，因此即便使用与叶轮主体的线性膨胀系数不同的材料，也能够抑制从叶轮主体的脱落。因此，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因离心力产生的叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。
根据本发明的第二方式，上述第一方式的所述加强环可具有：基部，露出于所述叶轮主体的所述凸台孔部的内周面并且呈沿所述旋转轴的周向的环状；及卡合部，在比所述基部更靠所述叶轮主体的内部侧，从所述基部向所述轴线方向延伸。
如此，加强环具有基部及与基部连续的卡合部，由此在向径向外侧的拉伸力通过叶轮主体进行旋转而作用的离心力而作用于叶轮主体时，卡合部在叶轮主体的内部卡住，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环。因此，能够进一步减少在叶轮主体产生的应力。由此，能够抑制叶轮主体的变形。
根据本发明的第三方式，上述第二方式的所述加强环的所述卡合部可具有以朝向所述叶轮主体侧突出的方式弯曲的弯曲卡合面。
如此，卡合部具有弯曲卡合面，由此因离心力产生的向径向外侧的拉伸力作用于叶轮主体时，在卡合部与叶轮主体卡合接触的位置，能够抑制在叶轮主体产生的应力集中。由此，能够抑制叶轮主体的变形。
根据本发明的第四方式，上述第一至第三中任一方式的所述加强环可配置于在所述叶轮主体产生的应力成为最大的所述轴线方向的位置。
通过在这种位置设置加强环，能够有效地将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因作用于叶轮主体的离心力而产生的应力。
根据本发明的第五方式，上述第一至第四中任一方式的所述加强环的外周端可配置于从所述叶轮主体的轴线分开大于该轴线与所述叶轮主体的外周端之间的直径尺寸的0.1倍的位置。
通过在这种位置配置加强环，能够有效地将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因离心力而在叶轮主体产生的应力。
根据本发明的第六方式，上述第一至第五中任一方式的所述加强环可由包含热固性树脂及强化纤维的复合材料形成。
复合材料的线性膨胀系数比金属小。因此，通过将上述复合材料用于加强环，不易产生因热膨胀引起的相对于叶轮主体的加强环的松弛。并且，由于复合材料的密度比金属低，因此，因离心力产生的变形量变小。因此，能够抑制相对于叶轮主体的加强环的松弛，能够有效地将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因离心力而在叶轮主体产生的应力。
根据本发明的第七方式，上述第六方式的所述加强环中，所述强化纤维可配置成沿所述叶轮主体的周向延伸。
若离心力作用于加强环，则在周向上拉伸力产生作用。因此，强化纤维沿该拉伸力作用的方向即周向延伸，由此能够抑制因这种拉伸力引起的加强环自身的变形。因此，能够抑制叶轮主体的约束力下降，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环。因此，能够减少叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。
根据本发明的第八方式，上述第一至第五中任一方式的所述加强环可由金属材料形成。
通过使用这种金属材料，加强环的刚性变高。因此，离心力作用时不易变形，不易产生相对于叶轮主体的加强环的松弛。因此，能够有效地将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因离心力而在叶轮主体产生的应力。
根据本发明的第九方式，还可具备第二加强环，从所述外周侧嵌合于形成于上述第一至第八中任一方式的所述叶轮主体的背面并且具有朝向外周侧的面的阶梯部，且由树脂及强化纤维形成并呈环状。
如此，通过设置由树脂及强化纤维形成的第二加强环，叶轮主体的材质与第二加强环的材质大致相同。因此，叶轮主体与第二加强环的线性膨胀系数的差变小，能够抑制因热膨胀引起的第二加强环的直径扩大而导致的叶轮主体的约束力下降。另外，由于树脂的密度较低，因此能够抑制因离心力而第二加强环的直径扩大导致的叶轮主体的约束力下降。并且，第二加强环包含强化纤维，由此能够提高叶轮主体的刚性，能够抑制第二加强环自身的因离心力引起的直径扩大而导致的叶轮主体的约束力下降。因此，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到第二加强环，能够减少因离心力而产生的叶轮主体的应力，能够进一步抑制叶轮整体的变形。
根据本发明的第十方式，旋转机械具备：上述第一至第九中任一方式的叶轮；及旋转轴，安装于所述叶轮，并与该叶轮一同旋转。
根据这种旋转机械，通过将加强环配置于树脂制的叶轮主体的内部，能够提高叶轮主体的刚性。并且，该加强环配置于叶轮主体的内部，因此即便使用与叶轮主体的线性膨胀系数不同的材料，也能够抑制从叶轮主体的脱落。因此，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够抑制叶轮整体的变形。
发明效果
根据上述叶轮及旋转机械，通过在叶轮主体的内部配置加强环，即便使用树脂材料也能够确保可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的涡轮增压器的纵剖视图。
图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。
图3是表示本发明的第一实施方式的涡轮增压器的叶轮的加强环的效果的分析结果的图表，横轴表示轴线方向的坐标，纵轴表示在叶轮主体产生的应力除以没有设置加强环时的最大应力的比率。并且，虚线表示没有设置加强环的情况，实线表示第一实施方式的叶轮。
图4是表示本发明的第二实施方式所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。
图5是表示本发明的第二实施方式的涡轮增压器的叶轮的加强环的效果的分析结果的图表，横轴表示轴线方向的坐标，纵轴表示在叶轮主体产生的应力除以没有设置加强环时的最大应力的比率。并且，虚线表示没有设置加强环的情况，实线表示第一实施方式的叶轮，双点划线表示第二实施方式的叶轮。
图6是表示本发明的第三实施方式所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。
图7是表示本发明的第三实施方式的变形例所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，对本发明的实施方式所涉及的涡轮增压器1(旋转机械)进行说明。
如图1所示，涡轮增压器1具备：旋转轴2；与旋转轴2一同旋转的涡轮3及压缩机4；连结涡轮3与压缩机4并且支承旋转轴2的壳体连结部5。
该涡轮增压器1中，涡轮3利用来自未图示的发动机的排气G进行旋转。伴随涡轮3的旋转而将压缩机4所压缩的空气AR供给至发动机。
旋转轴2向轴线O方向延伸。旋转轴2以轴线O为中心进行旋转。
涡轮3配置于轴线O方向的一侧(图1的右侧)。
该涡轮3具备：涡轮叶轮14，安装有旋转轴2并且具有涡轮叶片15；及涡轮壳体11，从外周侧覆盖涡轮叶轮14。
涡轮叶轮14中嵌入有旋转轴2。涡轮叶轮14能够与旋转轴2一同绕轴线O旋转。
涡轮壳体11覆盖涡轮叶轮14。并且，在涡轮壳体11形成有涡旋通路12，该涡旋通路12从涡轮叶片15的前缘部(径向外侧的端部)朝向径向外侧延伸并且在径向外侧的位置形成为以轴线O为中心的环状且连通涡轮壳体11的内外。排气G从该涡旋通路12导入至涡轮叶轮14，由此涡轮叶轮14及旋转轴2进行旋转。
并且，在涡轮壳体11形成有在轴线O的一侧开口的排出口13。通过涡轮叶片15的排气G朝向轴线O的一侧流通，并从排出口13排出至涡轮壳体11的外部。
压缩机4配置于轴线O方向的另一侧(图1的左侧)。
该压缩机4具备：压缩机叶轮24，安装有旋转轴2并且具有压缩机叶片25；及压缩机壳体21，从外周侧覆盖压缩机叶轮24。
压缩机叶轮24中嵌入有旋转轴2。压缩机叶轮24能够与旋转轴2一同绕轴线O旋转。
压缩机壳体21覆盖压缩机叶轮24。并且，在压缩机壳体21形成有在轴线O的另一侧开口的吸入口23。通过该吸入口23从压缩机壳体21的外部将空气AR导入至压缩机叶轮24。并且，来自涡轮叶轮14的旋转力经由旋转轴2传递至压缩机叶轮24，由此压缩机叶轮24绕轴线O进行旋转，从而压缩空气AR。
在压缩机壳体21形成有压缩机通路22，该压缩机通路22从压缩机叶片25的后缘部(空气AR流动的下游端部)朝向径向外侧延伸，并且在径向外侧的位置呈以轴线O为中心的环状且连通压缩机壳体21的内外。在压缩机叶轮24压缩的空气AR导入至该压缩机通路22，从而排出至压缩机壳体21的外部。
壳体连结部5配置于压缩机壳体21与涡轮壳体11之间。壳体连结部5连结压缩机壳体21与涡轮壳体11。壳体连结部5从外周侧覆盖旋转轴2。在壳体连结部5设有轴承6，通过该轴承6将旋转轴2支承为能够相对于壳体连结部5进行相对旋转。
接着，参考图2对压缩机叶轮24进行详细说明。
压缩机叶轮24具备：多个压缩机叶片25；叶轮主体31，在前面侧支承压缩机叶片25；及加强环41，配置于叶轮主体31的内部。
压缩机叶片25沿径向相互分开而设置有多个。在相互相邻的压缩机叶片25彼此之间形成有使空气AR流通的流路FC。本实施方式中，该压缩机叶片25由树脂形成。
在此，作为在压缩机叶片25中使用的树脂，例如可例示出聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酮硫醚(PKS)、聚芳醚酮(PAEK)、芳香族聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)等。
另外，压缩机叶片25不限于树脂的情况。
叶轮主体31为所谓的轮毂，其呈圆盘状且在前面侧支承压缩机叶片25，即在轴线O方向的另一侧支承压缩机叶片25。叶轮主体31以与上述压缩机叶片25相同的树脂作为材料。并且，叶轮主体31中，在径向内侧的区域形成有插穿嵌合旋转轴2的凸台孔部31a。
在凸台孔部31a的内周面形成有朝向径向外侧凹陷并且沿旋转轴2的周向的圆环状的环状槽部31b。
作为环状槽部31b，形成有内侧槽部31b1及外侧槽部31b2，该内侧槽部31b1向凸台孔部31a的内周面开口，并且向径向外侧延伸且包含轴线O的截面的形状呈矩形形状，该外侧槽部31b2与内侧槽部31b1连通并且向径向外侧延伸，且包含轴线O的截面的形状呈从内侧槽部31b1向轴线O的两侧突出的矩形形状。
即，环状槽部31b呈截面T字状。
加强环41配置于叶轮主体31的环状槽部31b的内部。加强环41具有：基部43，呈与内侧槽部31b1对应的截面矩形形状且呈沿叶轮主体31的周向的环状；及卡合部44，与基部43连续且在比基部43更靠叶轮主体53的成为内部侧的径向外侧，从基部43向轴线O方向的两侧延伸。
加强环41无间隙地配置于环状槽部31b的内部。加强环41中，基部43露出于凸台孔部31a的内周面，且与内周面呈同一水平面。如此，加强环41在配置于叶轮主体31的内部的状态下，以轴线O为中心呈环状，并且呈截面T字状。
加强环41由包含热固性树脂及强化纤维的复合材料形成。在此，作为强化纤维，能够使用碳纤维、玻璃纤维、晶须(Whisker)等。并且，作为热固性树脂，能够使用酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂等。
加强环41可以由铝等金属材料形成，从而代替复合材料。
并且，加强环41例如通过嵌入成型而嵌入设置于叶轮主体31。
根据以上说明的本实施方式的涡轮增压器1，在压缩机叶轮24，将加强环41配置于树脂制的叶轮主体31的内部，由此能够提高叶轮主体31的刚性。并且，该加强环41配置于叶轮主体31的内部，因此，即便使用与叶轮主体31的线性膨胀系数不同的材料，也能够抑制从叶轮主体31的脱落。因此，能够将作用于叶轮主体31的离心力分配到加强环41，能够减少因离心力而在叶轮主体31产生的应力。由此，能够抑制压缩机叶轮24整体的变形。
加强环41具有基部43及与基部43连续的卡合部44。由此，通过叶轮主体31进行旋转时的离心力，向径向外侧的拉伸力作用于叶轮主体31时，卡合部44在叶轮主体31的内部卡住，能够将作用于叶轮主体31的离心力确实地分配到加强环41。因此，能够进一步减少在叶轮主体31产生的应力，能够抑制叶轮主体31的变形。
加强环41由包含热固性树脂及强化纤维的复合材料形成。复合材料的线性膨胀系数比金属小，因此不易产生因热膨胀产生的相对于叶轮主体31的加强环41的松弛。因此，能够有效地将作用于叶轮主体31的离心力分配到加强环41，能够进一步减少在叶轮主体31产生的应力。
加强环41由金属材料形成时，加强环41自身的刚性较高。因此，在离心力产生作用时不易变形，不易产生相对于叶轮主体31的加强环41的松弛。因此，能够有效地将作用于叶轮主体31的离心力分配到加强环41，能够减少在叶轮主体31产生的应力。
在此，图3中示出按叶轮主体31的轴线O方向的每个位置坐标表示将由铝形成的加强环41设置于叶轮主体31的直径尺寸的0.4倍的位置时在叶轮主体31产生的应力比σ/σmax的分析结果。该分析中，作为轴线O方向的位置坐标，将成为空气AR流入的一侧的轴线O的另一侧的端部位置设为0，将成为空气AR流出的一侧的轴线O的一侧的端部位置设为1.0。并且，作为分析条件，加强环41的轴线O方向的厚度尺寸相对于叶轮主体31的轴线O方向的长度成为0.3倍，加强环41的径向的宽度尺寸相对于叶轮主体31的外形尺寸成为0.05倍。
根据图3的分析结果能够确认到，通过以外周端位于叶轮主体31的径向尺寸的0.4倍的位置的方式设置加强环41，在轴线O方向的位置坐标相对于叶轮主体31的轴线O方向的长度大于0.6倍且小于0.8倍的位置，与假设不设置加强环41的情况(虚线)相比，能够大幅减少应力。
另一方面，在没有设置加强环41时，随着位置坐标变大而应力逐渐变大，在相对于叶轮主体31的轴线O方向的长度约0.7倍的位置示出最大值。即，通过设置加强环41，可确认到能够将在叶轮主体31产生的应力的最大值抑制为较低。
〔第二实施方式〕
接着，参考图4对本发明的第二实施方式进行说明。
对与第一实施方式相同的构成要件标注相同符号并省略详细说明。
本实施方式的涡轮增压器50中，压缩机叶轮51与第一实施方式不同。
压缩机叶轮51具备多个压缩机叶片25、在前面侧支承压缩机叶片25的叶轮主体53及配置于叶轮主体53的内部的加强环54。
在叶轮主体53形成有插穿嵌合旋转轴2的凸台孔部53a。在凸台孔部53a的内周面形成有朝向径向外侧凹陷并且沿旋转轴2的周向的圆环状的环状槽部53b。
作为环状槽部53b，形成有向凸台孔部53a的内周面开口，并且沿径向外侧延伸且包含轴线O的截面的形状呈矩形形状的第一段槽部53b1、在径向外侧与第一段槽部53b1连通，并且在径向上相互连通的第二段槽部53b2、第三段槽部53b3及第四段槽部53b4。
第二段槽部53b2从第一段槽部53b1朝向径向外侧及轴线O方向的两侧延伸。第二段槽部53b2的包含轴线O的截面的形状呈大致椭圆形状。
第三段槽部53b3从第二段槽部53b2朝向径向外侧延伸。第三段槽部53b3的包含轴线O的截面的形状呈比第二段槽部53b2小的大致椭圆形状。
第四段槽部53b4从第三段槽部53b3朝向径向外侧延伸。第四段槽部53b4的包含轴线O的截面的形状呈比第二段槽部53b2小的大致椭圆形状。
如此，环状槽部53b的截面呈圣诞树形状。
加强环54配置于叶轮主体53的环状槽部53b的内部。即，加强环54具有：基部56，呈与第一段槽部53b1对应的截面矩形形状且呈沿周向的环状；及卡合部57，与基部56连续且在比基部56更靠叶轮主体31的成为内部侧的径向外侧，从基部56向轴线O方向的两侧延伸。
加强环54无间隙地配置于环状槽部53b的内部。基部56露出于凸台孔部53a的内周面，且与内周面呈同一水平面。如此，加强环54在配置于叶轮主体53的内部的状态下，以轴线O为中心呈环状，并且呈截面圣诞树形状。
更详细而言，作为加强环54的卡合部57，形成有呈截面椭圆形状的第一卡合部57a、呈比第一卡合部57a小的截面椭圆形状的第二卡合部57b及呈比第二卡合部57b小的截面椭圆形状的第三卡合部57c。并且，第一卡合部57a、第二卡合部57b及第三卡合部57c分别呈截面椭圆形状，由此具有以朝向叶轮主体53突出的方式弯曲的外表面即弯曲卡合面58。
根据以上说明的本实施方式的涡轮增压器50，在压缩机叶轮51，将加强环54配置于树脂制的叶轮主体53的内部，由此与第一实施方式相同地能够将作用于叶轮主体53的离心力分配到加强环54。由此，能够减少因离心力而在叶轮主体53产生的应力。
在此，图5中示出按叶轮主体53的轴线O方向的每个位置坐标表示将由铝形成的加强环54的外周端(径向外侧的端部)设置于叶轮主体53的直径尺寸R的0.4倍的位置时在叶轮主体53产生的应力比σ/σmax。作为分析条件，加强环54的轴线O方向的厚度尺寸相对于叶轮主体31的轴线O方向的长度成为0.3倍，加强环54的径向的宽度尺寸相对于叶轮主体31的外形尺寸成为0.05倍。其他的分析条件与第一实施方式中图3所示的情况相同。
根据图5的分析结果能够确认到，通过以外周端位于叶轮主体53的径向尺寸的0.4倍的位置的方式设置加强环54，在轴线O方向的位置坐标相对于叶轮主体31的轴线O方向的长度大于0.6倍且小于0.8倍的位置，与假设不设置加强环54的情况(虚线)相比，能够大幅减少应力。
另一方面，在没有设置加强环54时，随着位置坐标变大而应力逐渐变大，在相对于叶轮主体31的轴线O方向的长度约0.7倍的位置示出最大值。即，可确认到通过设置加强环54，能够将在叶轮主体53产生的应力的最大值抑制为较低。并且，可确认到与第一实施方式的加强环41相比，在位置坐标相对于叶轮主体31的轴线O方向的长度大于0.6倍且小于0.8倍的位置，能够大幅将应力抑制为较低。
这是由于本实施方式的加强环54的卡合部57具有弯曲卡合面58。即，通过设置弯曲卡合面58，在因离心力引起的向径向外侧的拉伸力作用于叶轮主体53时，在卡合部57与叶轮主体53的环状槽部53b的内表面接触的位置，能够抑制在叶轮主体53产生的应力集中。因此，通过弯曲卡合面58能够进一步抑制叶轮主体53的变形和损伤。
另外，本实施方式中，加强环54的卡合部57具有第一卡合部57a、第二卡合部57b及第三卡合部57c这三个呈截面椭圆形状的部位而构成，但并不限定于这种情况。即，可以由多于三个或少于三个的呈截面椭圆形状的部位形成卡合部。并且，并不限于具有这种截面椭圆形状的部位，例如也可以仅具有截面正圆状的部位。
〔第三实施方式〕
接着，参考图6对本发明的第三实施方式进行说明。
对与第一实施方式及第二实施方式相同的构成要件标注相同的符号并省略详细说明。
本实施方式的涡轮增压器60中，第一实施方式的压缩机叶轮24(或第二实施方式的压缩机叶轮51)还具备第二加强环61。
第二加强环61从外周侧嵌合于形成于叶轮主体31的背面并且具有作为朝向外周侧的面的嵌合面66的阶梯部65，且由上述树脂及强化纤维形成并呈环状。
在此，阶梯部65以从叶轮主体31的背面67朝向轴线O方向的另一侧以轴线O为中心而环状凹陷的方式形成。阶梯部65中将背面67分割为位于径向外侧的第一背面67A及位于径向内侧的第二背面67B。
这些第一背面67A及第二背面67B沿径向形成。在第一背面67A与第二背面67B之间配置有嵌合面66，连接这些第一背面67A与第二背面67B，由此在背面67形成阶梯部65。
另外，第二背面67B随着朝向径向内侧而向轴线O方向的另一侧凹状弯曲并且以朝向轴线O方向的一侧的方式倾斜，并且以从中途位置沿径向的方式弯曲而与凸台孔部31a连续。
本实施方式中，该阶梯部65的嵌合面66形成于从成为叶轮主体31的旋转中心轴的轴线O至轴线O与叶轮主体31的外周端(径向的最外侧的端部)之间的直径尺寸R的2/3的位置。
另外，嵌合面66的形成位置不限于上述情况，例如，也可以以第二加强环61的径向的中央位于从叶轮主体31的旋转中心轴(轴线O)至大于叶轮主体31的旋转中心轴与叶轮主体31的外周端之间的直径尺寸R的0.1倍且小于直径尺寸R的位置的方式形成阶梯部65。
即，将第二加强环61的径向的中央与轴线O之间的距离设为h时，也可以以成为0.1R＜h＜1.0R的方式设置第二加强环61。
第二加强环61呈环状，且从外周侧嵌合于叶轮主体31的阶梯部65。即，内周面与阶梯部65的嵌合面66接触，从而嵌合于阶梯部65。并且，在与第二加强环61嵌合的状态下，第二加强环61的中心与轴线O重合，并且形成为与叶轮主体31的第二背面67B平滑地连续的形状及大小。
本实施方式中，包含轴线O的截面的形状呈矩形形状，轴线O方向的厚度尺寸与嵌合面66的长度尺寸一致，并且径向的宽度尺寸大于轴线O方向的厚度尺寸。
第二加强环61由与压缩机叶片25及叶轮主体31相同的树脂及上述强化纤维形成。即，本实施方式中，第二加强环61由包含树脂及碳纤维的复合材料(碳纤维增强塑料)形成。在此，第二加强环61的强化纤维不限于碳纤维，也可以为玻璃纤维、晶须(Whisker)等。
第二加强环61可以以例如通过嵌入成型而嵌入于叶轮主体31的方式设置，也可以通过在阶梯部65的嵌合面66反复涂布纤维增强树脂来设置。
根据以上说明的本实施方式的涡轮增压器60，还设置有第二加强环61。在此，第二加强环61由包含树脂的复合材料形成，由此第二加强环61的材质与叶轮主体31的材质大致相同。因此，叶轮主体31与第二加强环61的线性膨胀系数的差变小，不会产生因热膨胀导致的影响，能够通过第二加强环61约束叶轮主体31。
另外，树脂与金属等相比密度较低，因此能够抑制因离心力引起的第二加强环61的直径扩大，从而能够通过第二加强环61约束叶轮主体31。
并且，第二加强环61包含碳纤维作为强化树脂，由此能够提高刚性，能够抑制第二加强环61自身因离心力引起的直径扩大，从而能够通过第二加强环61约束叶轮主体31。
其结果，能够将作用于叶轮主体31的离心力也分配到第二加强环61，能够进一步减少因离心力而在叶轮主体31产生的应力。
另外，本实施方式中，第二加强环61可简单地仅由强化纤维形成。
并且，如图7所示，第二加强环61A可设置于凸台部71，该凸台部71以从叶轮主体31的背面67向轴线O方向的一侧突出的方式设置。
即，凸台部71在叶轮主体31的径向内侧的位置与叶轮主体31形成一体，且呈以轴线O为中心的环状。在该凸台部71形成有与凸台孔部31a连续的凸台孔部71a。旋转轴2嵌合于该凸台孔部71a。
该凸台部71具有朝向径向外侧的嵌合面76。该嵌合面76与叶轮主体31的弯曲的背面67平滑地连续。由此，嵌合面76以随着朝向径向内侧而沿轴线O方向的方式形成为朝向轴线O方向的一侧平滑地弯曲的R形状。
第二加强环61A的内周面61Aa与该凸台部71的嵌合面76接触，由此第二加强环61A嵌合于凸台部71。即，本实施方式中，在凸台部71形成有具有嵌合面76的阶梯部75，第二加强环61A嵌合于该阶梯部75。
在此，第二加强环61A中，包含轴线O的截面的形状没有呈矩形形状，该截面的形状中，朝向径向内侧的内周面61Aa成为朝向轴线O呈凸状的弯曲面。该弯曲面的形状与嵌合面76的弯曲形状对应。
并且，在第二加强环61A形成有朝向径向外侧的外周面61Ab及朝向轴线O方向的一侧的轴向面61Ac，该外周面61Ab与成为上述弯曲面的内周面61Aa连续并与轴线O大致平行地延伸，该轴向面61Ac连接这些内周面61Aa与外周面61Ab，并与轴线O正交。
通过在叶轮主体31的凸台部71设置第二加强环61A，能够减少在凸台部71的因离心力而产生的应力，并且能够进一步减少在叶轮主体31产生的应力。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但在不脱离本发明的技术思想的范围内也能够进行一些设计变更。
例如，加强环41(54)的截面形状不限于上述实施方式的情况。即，加强环41(54)可以不具有基部43(56)及卡合部44(57)，可以简单地仅包含基部43(56)。
并且，加强环41(54)的强化纤维可配置成沿旋转轴2的周向延伸。该情况下，若离心力作用于叶轮主体31(53)，则在加强环41、54拉伸力以直径扩大的方式在周向上产生作用。因此，强化纤维沿该拉伸力作用的方向即周向延伸，由此能够抑制因这种拉伸力引起的加强环41(54)自身的变形。
因此，即便离心力产生作用，也不易产生相对于叶轮主体31(53)的加强环41(54)的松弛，能够抑制压缩机叶轮24(51)整体的变形。
并且，加强环41(54)可不露出于凸台孔部31a(53a)的内周面，而完全埋入于叶轮主体31的内部。
并且，加强环41(54)的外周端可形成于从叶轮主体31(53)的轴线O至大于轴线O与叶轮主体31(53)的外周端之间的直径尺寸R的0.1倍的位置。即，可以以叶轮主体31(53)的直径尺寸R成为0.1＜R＜1.0的方式设置有加强环41(54)。
通过在这种位置配置加强环41(54)，能够更有效地将作用于叶轮主体31(53)的离心力分配到加强环41(54)，能够减少因离心力而在叶轮主体31(53)产生的应力。
并且，加强环41(54)可配置于在叶轮主体31(53)产生的应力成为最大的轴线O方向的位置。通过在这种位置设置加强环41(54)，能够更有效地将作用于叶轮主体31(53)的离心力分配到加强环41(54)，能够减少因离心力而在叶轮主体31(53)产生的应力。
并且，第二加强环61、61A的形状、径向的设置位置不限于上述情况。
并且，上述实施方式中，作为旋转机械举出涡轮增压器为例进行了说明，但也可以用于其他离心压缩机等。
产业上的可利用性
根据上述叶轮及旋转机械，通过在叶轮主体的内部配置加强环，即便使用树脂材料也能够确保可靠性。
符号说明
1-涡轮增压器(旋转机械)，2-旋转轴，3-涡轮，4-压缩机，5-壳体连结部，6-轴承，11-涡轮壳体，12-涡旋通路，13-排出口，14-涡轮叶轮，15-涡轮叶片，21-压缩机壳体，22-压缩机通路，23-吸入口，24-压缩机叶轮，25-压缩机叶片，31-叶轮主体，31a-凸台孔部，31b-环状槽部，31b1-内侧槽部，31b2-外侧槽部，41-加强环，43-基部，44-卡合部，50-涡轮增压器(旋转机械)，51-压缩机叶轮，53-叶轮主体，53a-凸台孔部，53b-环状槽部，53b1-第一段槽部，53b2-第二段槽部，53b3-第三段槽部，53b4-第四段槽部，54-加强环，56-基部，57-卡合部，57a-第一卡合部，57b-第二卡合部，57c-第三卡合部，58-弯曲卡合面，60-涡轮增压器(旋转机械)，61-第二加强环，65-阶梯部，66-嵌合面，67-背面，67A-第一背面，67B-第二背面，61A-第二加强环，61Aa-内周面，61Ab-外周面，61Ac-轴向面，71-凸台部，71a-凸台孔部，75-阶梯部，76-嵌合面，77-背面，G-排气，AR-空气，O-轴线，FC-流路。
Claims (9)
1.一种叶轮，具备：
叶轮主体，由树脂形成且呈以轴线为中心的圆盘状，并形成有与以该轴线为中心旋转的旋转轴嵌合的凸台孔部；
叶片，在所述叶轮主体的前面侧设置有多个；及
加强环，沿该叶轮主体的周向配置在所述叶轮主体的内部并呈环状；
所述加强环具有：基部，露出于所述叶轮主体的所述凸台孔部的内周面并且呈沿所述旋转轴的周向的环状；及
卡合部，在比所述基部更靠所述叶轮主体的内部侧，从所述基部向所述轴线方向延伸。
2.根据权利要求1所述的叶轮，其中，
所述加强环的所述卡合部具有以朝向所述叶轮主体侧突出的方式弯曲的弯曲卡合面。
3.根据权利要求1所述的叶轮，其中，
所述加强环配置于在所述叶轮主体产生的应力成为最大的所述轴线方向的位置。
4.根据权利要求1所述的叶轮，其中，
从所述叶轮主体的轴线到所述加强环的外周端的距离大于该轴线与所述叶轮主体的外周端之间的直径尺寸的0.1倍。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的叶轮，其中，
所述加强环由包含热固性树脂及强化纤维的复合材料形成。
6.根据权利要求5所述的叶轮，其中，
所述加强环中，所述强化纤维配置成沿所述叶轮主体的周向延伸。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的叶轮，其中，
所述加强环由金属材料形成。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的叶轮，其还具备：
第二加强环，从外周侧嵌合于形成于所述叶轮主体的背面并且具有朝向所述外周侧的面的阶梯部，且由树脂及强化纤维形成并呈环状。
9.一种旋转机械，其具备：
权利要求1至8中任一项所述的叶轮；及
旋转轴，安装于所述叶轮，并与该叶轮一同旋转。
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