JP2007183203A - 電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置 - Google Patents

電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2007183203A
JP2007183203A JP2006002307A JP2006002307A JP2007183203A JP 2007183203 A JP2007183203 A JP 2007183203A JP 2006002307 A JP2006002307 A JP 2006002307A JP 2006002307 A JP2006002307 A JP 2006002307A JP 2007183203 A JP2007183203 A JP 2007183203A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
supercharger
electric motor
motor
rotation
rotation balance
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.)
Granted
Application number
JP2006002307A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4662155B2 (ja
Inventor
Masahiro Shimizu
政宏 清水
Takehiko Ishizawa
武彦 石澤
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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
Priority to JP2006002307A priority Critical patent/JP4662155B2/ja
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to PCT/JP2006/325127 priority patent/WO2007080744A1/en
Priority to EP06834854A priority patent/EP1971761B1/en
Priority to US12/093,875 priority patent/US8079257B2/en
Priority to CN2006800427072A priority patent/CN101310100B/zh
Priority to DE602006009709T priority patent/DE602006009709D1/de
Priority to KR1020087011759A priority patent/KR101024943B1/ko
Publication of JP2007183203A publication Critical patent/JP2007183203A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4662155B2 publication Critical patent/JP4662155B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/027Arrangements for balancing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F01D25/285Temporary support structures, e.g. for testing, assembling, installing, repairing; Assembly methods using such structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/02Details of balancing machines or devices
    • G01M1/08Instruments for indicating directly the magnitude and phase of the imbalance
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • 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
    • 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49318Repairing or disassembling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)

Abstract

【課題】回転バランス試験装置を簡素化・小型化でき、スラスト軸受に過大な反スラスト力が作用することがなく、タービンインペラ側のバランス修正を容易に行うことができる電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置を提供する。
【解決手段】タービンハウジング4及びコンプレッサハウジング8を取り外した状態で、電動機18により過給機ロータ(タービンインペラ2、コンプレッサインペラ6およびシャフト12)を回転駆動して、電動機付過給機10の回転バランス修正に必要なデータを検出し、回転バランスを修正する。また、加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を供給する専用モータドライバ27を用い、電動機18を駆動させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、過給機ロータの回転駆動を補助する電動機を備えた電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置に関するものである。
内燃機関の性能向上のために、内燃機関の排気ガスで駆動し吸気を圧縮して過給する過給機(「ターボチャージャ」とも称される。)が広く用いられている。また、過給機のシャフトと同軸上に電動機を組み込み、コンプレッサの回転駆動を加速補助することにより、加速応答性等を改善した過給機も用いられている。このような電動機による電動アシスト機能をもつ過給機を電動機付過給機という。
図3は、一般的な電動機付過給機10の構成を示す断面図である。
電動機付過給機10の給気通路側にはコンプレッサインペラ6とこれを囲むコンプレッサハウジング8が配設されている。
電動機付過給機10の排気通路側にはタービンインペラ2とこれを囲むタービンハウジング4が配設されている。
タービンインペラ2はシャフト12と溶接等により一体化され、コンプレッサインペラ6は中心部にシャフト12が嵌入されてナット7により締結されている。
シャフト12はセンターハウジング14に内蔵されたジャーナル軸受16及びスラスト軸受17によって回転自在に支持されている。
この構造により、タービンインペラ2、コンプレッサインペラ6及びシャフト12が一体的に回転するようになっている。以下、タービンインペラ2、コンプレッサインペラ6及びシャフト12からなる回転体を「過給機ロータ」と呼ぶ。
またセンターハウジング14には、シャフト12と同軸上に連結された回転子18Aと、回転子18Aの周囲に配設された固定子18Bとを有する電動機18が内蔵されている。
このように構成された電動機付過給機10では、内燃機関(エンジン)からの排気ガスによりタービンインペラ2を回転して、これに連結されたコンプレッサインペラ6を回転駆動すると共に電動機18によりその回転駆動を補助し、吸気を過給して内燃機関に供給する。
一方、電動機付過給機10は、製品出荷前に、各製品ごとに回転バランス試験を行ってアンバランス量等を測定し、回転バランス修正が実施される。特に、電動機付過給機10は、電動機の搭載されていない過給機に比べ、電動機18を取り付けた分、シャフト12が長くなり、高度なバランス修正が要求される。
従来の過給機の回転バランス修正方法は、例えば下記特許文献1に開示されている。図4は、特許文献1の回転バランス修正方法を説明する図であり、この方法は、以下の(A)〜(E)の手順からなる。
(A)コンプレッサハウジングだけを取り外した状態の過給機50のタービンハウジング51を振動台52のタービンハウジング取付板53に取り付ける。
(B)加速度ピックアップ54をタービンハウジング取付板53の平坦面53aに取り付ける。
(C)回転検出器55をコンプレッサインペラ56の近傍に配置する。
(D)タービンインペラ57に圧縮空気を供給し、タービンインペラ57を高速回転させる。
(E)所定の高速回転速度に達したら、加速度ピックアップ54で過給機50の加速度(振動)を検出するとともに、回転検出器55でコンプレッサホイール56の回転角度を検出し、これらの検出された入力信号を演算器58での演算結果に基づき、過給機ロータの高速アンバランス量を修正する。
また、下記特許文献2には、400℃以上の高温の圧縮空気にてタービンロータ(タービンインペラ)を駆動し、過給機ハウジングに設けられた振動ピックアップにて振動を検出しつつ、過給機ロータ全体として回転バランスをとること、が開示されている。
特開2002−39904号公報([0016]段落、図1) 特開2004−116317号公報([0013]段落)
上記の特許文献1,2に開示された従来技術では、圧縮空気でタービンインペラを駆動し、過給機ロータを高速回転させ、回転バランス修正に必要なデータを検出し、回転バランス修正を行っている。このように、過給機ロータを高速回転させるために圧縮空気源が必要となるため、回転バランス試験装置が大型化する。
また、一般的に過給機は、エンジンに搭載された場合に、過給機内部の圧力バランスが適正となるように設計されているが、上記の従来技術では、コンプレッサハウジングだけを取り外した状態で、回転バランス試験を実施するため、通常の圧力バランスとならない。すなわち、図3を参照して説明すれば、コンプレッサハウジング8だけを取り外し、タービンインペラ2に圧縮空気を供給すると、その周辺の圧力バランスによりタービンインペラ2には図3で左方向の力が作用する。このため、シャフト12を介してスラスト軸受17にタービン側への過大な軸方向荷重(反スラスト力)が作用していまい、スラスト軸受17に悪影響を与える。
さらに、タービンインペラ2はタービンハウジング4に覆われているため、タービンインペラ2側でバランス修正が必要な場合、タービンハウジング4やこれに接続された配管を取り外す必要があり、バランス修正作業が煩雑となる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、回転バランス試験装置を簡素化・小型化でき、スラスト軸受に過大な反スラスト力が作用することがなく、タービンインペラ側のバランス調整を容易に行うことができる電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の電動機付過給機の回転バランス修正方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる電動機付過給機の回転バランス修正方法は、シャフトの両端にタービンインペラ及びコンプレッサインペラが連結されこれらが一体的に回転する過給機ロータの回転を内蔵された電動機により加速補助するように構成された電動機付過給機の回転バランスを修正する方法であって、前記電動機により前記過給機ロータを回転駆動して、前記電動機付過給機の回転バランス修正に必要なデータを検出し、回転バランスを修正する、ことを特徴とする。
このように、電動機付過給機に内蔵された電動機を使用して、過給機ロータを回転駆動して、電動機過給機の回転バランス修正に必要なデータを検出し、回転バランスを修正するので、過給機ロータを高速回転させるための圧縮空気をタービンインペラに供給する必要が無い。
このため、圧縮空気源が不要となり、回転バランス試験装置の簡素化・小型化が可能となる。
また、本発明にかかる電動機付過給機の回転バランス修正方法では、加速補助時に前記電動機に電力を供給する加速補助用モータドライバとは別の専用モータドライバであって前記加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を前記電動機に供給する専用モータドライバを用い、前記電動機を駆動させる、ことを特徴とする。
完成品(最終製品)としての電動機付過給機は、加速補助時に電動機に電力を供給するためのモータドライバにより、電動機が駆動されるが、通常、そのような加速補助用モータドライバは、あくまで加速補助に必要十分な出力が得られる電力を電動機に供給するように設計されている。このため、加速補助用モータドライバでは、回転バランス試験に要求される高速回転まで電動機の回転数を上げることが困難な場合がある。
本発明の方法では、加速補助用モータドライバとは別の専用モータドライバであって加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を供給する専用モータドライバを用い、電動機を駆動させるので、回転バランス試験に要求される高速回転まで電動機の回転数を上げることができる。
また、電動機を駆動しているときのアンバランス量を計測することにより、電磁気的なアンバランスも修正することが可能であり、回転体の振動による騒音を低減することができる。
また、本発明にかかる電動機付過給機の回転バランス修正方法では、前記タービンハウジング及びコンプレッサハウジングを取り外した状態で、前記電動機により前記過給機ロータを回転駆動する、ことを特徴とする。
上述したように、本発明の方法では、電動機により過給機ロータを回転駆動するので、回転バランス試験に際してタービンインペラに圧縮空気を供給する必要が無い。このため、コンプレッサハウジングのみならず、タービンハウジングも取り外した状態で、回転バランス試験を実施することが可能である。
したがって、従来の方法のように、過給機内部の圧力バランスが崩れることがなく、スラスト軸受に過大なスラスト力又は反スラスト力が作用することがない。
また、従来の方法では、タービンインペラ側のバランス調整が必要な場合は、タービンハウジングやこれに接続された配管を取り外す必要があったが、本発明の方法によれば、そのような作業が不要であるため、バランス修正作業を迅速に行うことができ、修正作業時間を大幅に短縮することができる。
また、本発明にかかる電動機付過給機の回転バランス修正方法では、内部が減圧された減圧チャンバ内に前記電動機付過給機を設置して、前記過給機ロータを回転駆動する、ことを特徴とする。
このように、減圧チャンバ内に電動機付過給機を設置して、過給機ロータを回転駆動するので、タービンインペラ及びコンプレッサインペラの回転時にこれらに作用する空気抵抗が低減される。このため、回転バランス試験に要求される高速回転まで確実に電動機の回転数を上げることができる。
また、上記課題を解決するために、本発明の電動機付過給機の回転バランス試験装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる電動機付過給機の回転バランス試験装置は、シャフトの両端にタービンインペラ及びコンプレッサインペラが連結されこれらが一体的に回転する過給機ロータの回転を内蔵された電動機により加速補助するように構成された電動機付過給機に対し回転バランス修正のための試験を行う、電動機付過給機の回転バランス試験装置であって、前記電動機付過給機のシャフトを回転自在に支持するセンターハウジングを設置・固定可能な過給機設置台と、加速補助時に前記電動機に電力を供給する加速補助用モータドライバとは別の専用モータドライバであって前記加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を前記電動機に供給する専用モータドライバと、前記電動機過給機の回転バランス修正に必要なデータを検出するデータ検出手段と、を備える、ことを特徴とする。
また、本発明にかかる電動機付過給機の回転バランス試験装置では、前記電動機付過給機を収容可能であり、且つ、内部を減圧可能な減圧チャンバをさらに備える、ことを特徴とする。
上記の電動機付過給機の回転バランス試験装置により、上記本発明にかかる電動機付過給機の回転バランス修正方法を実施することができる。
本発明によれば、回転バランス試験装置を簡素化・小型化でき、スラスト軸受に過大な反スラスト力が作用することがなく、タービンインペラ側のバランス修正を容易に行うことができる、という優れた効果が得られる。
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態にかかる電動機付過給機の回転バランス修正方法を実施するための回転バランス試験装置20の概略構成を示す図である。
この回転バランス試験装置20は、電動機付過給機10に対し回転バランス修正のための試験を行う装置であり、図1に示すように、過給機設置台22、専用モータドライバ27及びデータ検出手段(31,32)、を備えている。
本実施形態において修正対象としている電動機付過給機10は、図3に示した電動機付過給機10と同様のものであり、シャフト12を回転駆動しその加速を補助するための電動機18を内蔵している。
そして、この電動機付過給機10は、回転バランス試験を行うために、タービンハウジング4とコンプレッサハウジング8が取り外され、タービンインペラ2とコンプレッサインペラ6が外部に露出した状態で、回転バランス試験装置20に設置・固定されている。なお、図1に示す電動機付過給機10において、図3と共通する部分には、同一の符号を付している。
なお、本実施形態において修正対象としている電動機付過給機10は、タービン側にシャフト12の軸受が配設され、コンプレッサ側に電動機18が配設された形式のものであるが、本発明の適用範囲はこれに限られず、他の形式の電動機付過給機にも適用できる。
したがって、例えば特開2003−293785号公報に開示されている、中央部に電動機が配設されその両側に軸受を配設した形式の電動機付過給機にも当然に適用可能である。
本実施形態において、過給機設置台22は、電動機付過給機10のセンターハウジング14を設置・固定するための台であり、センターハウジング14が取り付けられる取付部23と、取付部23が固定される上板24と、上板24を支持する複数の脚部25と、脚部25を支持し床面35上に設置された底板26と、を備えている。
取付部23は、上部材23a、下部材23b及び締結部品23c(例えばボルト)からなり、上部材23aと下部材23bとの間でセンターハウジング14を挟持し、堅固に固定できるようになっている。
なお、過給機設置台22の形態は、本実施形態に示すものに限られず、電動機付過給機10のセンターハウジング14を設置・固定できる範囲で種々の形態を採用できる。
専用モータドライバ27は、加速補助時に電動機18に電力を供給するための加速補助用モータドライバとは別のモータドライバである。
完成品(最終製品)としての電動機付過給機10は、加速補助時に電動機18に電力を供給するためのモータドライバにより、電動機18が駆動されるが、通常、そのような加速補助用モータドライバは、あくまで加速補助に必要十分な出力が得られる電力を電動機18に供給するように設計されている(例えば出力1kW程度)。
ところが、電動機付過給機10のタービンハウジング4とコンプレッサハウジング8を取り外した状態であっても、回転バランス試験に必要な高速回転まで過給機ロータを回転駆動させるためには5〜6kW程度の出力が必要となる。このため、加速補助用モータドライバでは、回転バランス試験に要求される高速回転まで電動機18の回転数を上げることが困難な場合がある。
そこで、この専用モータドライバ27は、加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を電動機18に供給する。この供給電力は、回転バランス試験に必要な高速回転まで過給機ロータを回転駆動させることができるように設定する。
また、専用モータドライバ27は、電力ケーブル28により電動機18と電気的に接続されるようになっている。本実施形態では、電力ケーブル28の先端に設けられたプラグ29を、センターハウジング14に設けられたソケット30に差し込むことにより接続できるようになっている。
なお、プラグ29またはソケット30は、電力ケーブル28の専用モータドライバ27側の端部に設けられていてもよい。
データ検出手段は、電動機付過給機10の回転バランス修正に必要なデータを検出するための手段であり、本実施形態では、回転検出器31と加速度ピックアップ32を有している。
回転検出器31は、本実施形態ではコンプレッサインペラ6の近傍に配置されており、過給機ロータの高速回転時にその回転角度を検出する。なお、回転検出器31は、コンプレッサインペラ6の近傍に配置される代わりに、タービンインペラ2の近傍に配置されてもよい。
加速度ピックアップ32は、例えばマグネットによりセンターハウジング14に取り付けられ、過給機ロータの高速回転時にその加速度(振動)を検出する。
さらに、この回転バランス試験装置20は、と回転検出器31と加速度ピックアップ32からの検出データに基づき、どの角度でどのような加速度(振動)が生じているかを判断し、バランス修正に必要な演算を行う演算器34を備えている。演算器34による演算結果は、図示しないディスプレーまたはプリンターにより出力されるようになっている。
次に、この回転バランス試験装置20を用いた電動機付過給機の回転バランス修正方法を説明する。
まず、タービンハウジング4及びコンプレッサハウジング8を取り外した状態で、電動機付過給機10を、上記の過給機設置台22に設置・固定する。
次に、加速度ピックアップ32を電動機付過給機10のセンターハウジング14に取り付け、回転検出器31をコンプレッサインペラ6(またはタービンインペラ2)の近傍に配置する。
次に、電力ケーブル28のプラグ29をソケット30に差し込み、専用モータドライバ27から電動機18へ電力供給が可能な状態とする。
次に、専用モータドライバ27からの電力供給により、電動機18を駆動させ、電動機付過給機10の過給機ロータ(タービンインペラ2、コンプレッサインペラ6およびシャフト12)を高速回転させる。
過給機ロータがアンバランス量の計測を行う所定の回転速度まで到達したら、加速度ピックアップ32により振動及び位相を検出するとともに、回転検出器31により過給機ロータの回転角度を検出し、この検出データに基づいて、演算器34によりバランス修正に必要な演算を実行し、図示しないディスプレー又はプリンターにより演算結果が出力される。
そして、この演算結果に基づいて、回転バランスの修正を行う。このとき、回転バランス修正は、タービンインペラ2、コンプレッサインペラ6またはナット7の一部を削除することにより行う。
次に、本実施形態にかかる方法および装置の作用・効果について説明する。
本実施形態にかかる方法および装置によれば、電動機付過給機10に内蔵された電動機18を使用して、タービンインペラ2、コンプレッサインペラ6およびシャフト12からなる過給機ロータを回転駆動して、電動機過給機10の回転バランス修正に必要なデータを検出し、回転バランスを修正するので、過給機ロータを高速回転させるための圧縮空気をタービンインペラ2に供給する必要が無い。
このため、圧縮空気源が不要となり、回転バランス試験装置20の簡素化・小型化が可能となる。
また、電動機18を駆動しているときのアンバランス量を計測することにより、電磁気的なアンバランスも修正することが可能であり、回転体の振動による騒音を低減することができる。
また、加速補助用モータドライバでは、回転バランス試験に要求される高速回転まで電動機の回転数を上げることが困難な場合があるが、本発明では、加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を供給する専用モータドライバ27を用い、電動機18を駆動させるので、回転バランス試験に要求される高速回転まで過給機ロータの回転数を上げることができる。
また、本発明によれば、電動機18により過給機ロータを回転駆動するので、回転バランス試験に際してタービンインペラ2に圧縮空気を供給する必要が無いため、コンプレッサハウジング8のみならず、タービンハウジング4も取り外した状態で、回転バランス試験を実施することが可能である。
したがって、従来の方法のように、過給機内部の圧力バランスが崩れることがなく、スラスト軸受に過大なスラスト力又は反スラスト力が作用することがない。
また、従来の方法では、タービンインペラ2側のバランス調整が必要な場合は、タービンハウジング14やこれに接続された配管を取り外す必要があったが、本発明の方法によれば、そのような作業が不要であるため、バランス修正作業を迅速に行うことができ、修正作業時間を大幅に短縮することができる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
図2は、本発明の第2実施形態にかかる電動機付過給機の回転バランス修正方法を実施するための回転バランス試験装置20の概略構成を示す図である。
図2に示すように、本実施形態にかかる回転バランス試験装置20は、第1実施形態のものに、減圧チャンバ36をさらに備えたものである。
減圧チャンバ36は、電動機付過給機10を収容可能であり、且つ、内部を減圧可能に構成されている。減圧チャンバ36には、排気ライン38及び減圧ポンプ37(真空ポンプ)が接続されており、これにより減圧チャンバ36内が所定の減圧状態とされる。
本実施形態にかかる回転バランス試験装置20の他の部分の構成は、上述した第1実施形態と同様である。
本実施形態にかかる回転バランス試験装置20を用いた電動機付過給機の回転バランス修正方法では、減圧チャンバ36内に電動機付過給機10を設置して、過給機ロータを回転させ、回転バランス試験を実施する。その他の手順については、上述した第1実施形態と同様である。
このように、減圧チャンバ36内に電動機付過給機10を設置して、過給機ロータを回転駆動するので、タービンインペラ2及びコンプレッサインペラ6の回転時にこれらに作用する空気抵抗が低減される。
このため、回転バランス試験に要求される高速回転まで確実に過給機ロータの回転数を上げることができる。
なお、減圧チャンバ36内の減圧度(真空度)は、高いほどタービンインペラ2及びコンプレッサインペラ6に作用する空気抵抗が低くなるため好ましいが、少なくとも大気圧(0.1MPa)より低く設定すれば、空気抵抗低減効果が得られる。
上記各実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、回転バランス試験装置を簡素化・小型化でき、スラスト軸受に過大な反スラスト力が作用することがなく、タービンインペラ側のバランス修正を容易に行うことができる、という優れた効果が得られる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
本発明の第1実施形態を示す概略構成図である。 本発明の第2実施形態を示す概略構成図である。 一般的な電動機付過給機の構成を示す図である。 従来技術による電動機付過給機の回転バランス修正方法を説明する図である。
符号の説明
2 タービンインペラ
4 タービンハウジング
6 コンプレッサインペラ
7 ナット
8 コンプレッサハウジング
10 電動機付過給機
12 シャフト
14 センターハウジング
16 ジャーナル軸受
17 スラスト軸受
18 電動機
18A 回転子
18B 固定子
20 回転バランス試験装置
22 過給機設置台
23 取付部
23a 上部材
23b 下部材
23c 締結部品
24 上板
25 脚部
26 底板
27 専用モータドライバ
28 電力ケーブル
29 プラグ
30 ソケット
31 回転検出器
32 加速度ピックアップ
34 演算器
35 床面
36 減圧チャンバ
37 減圧ポンプ
38 排気ライン

Claims (6)

  1. シャフトの両端にタービンインペラ及びコンプレッサインペラが連結されこれらが一体的に回転する過給機ロータの回転を内蔵された電動機により加速補助するように構成された電動機付過給機の回転バランスを修正する方法であって、
    前記電動機により前記過給機ロータを回転駆動して、前記電動機付過給機の回転バランス修正に必要なデータを検出し、回転バランスを修正する、
    ことを特徴とする電動機付過給機の回転バランス修正方法。
  2. 加速補助時に前記電動機に電力を供給する加速補助用モータドライバとは別の専用モータドライバであって前記加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を前記電動機に供給する専用モータドライバを用い、前記電動機を駆動させる、ことを特徴とする請求項1に記載の電動機付過給機の回転バランス修正方法。
  3. 電動機付過給機のタービンハウジング及びコンプレッサハウジングを取り外した状態で、前記電動機により前記過給機ロータを回転駆動する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電動機付過給機の回転バランス修正方法。
  4. 内部が減圧された減圧チャンバ内に前記電動機付過給機を設置して、前記過給機ロータを回転駆動する、ことを特徴とする請求項3に記載の電動機付過給機の回転バランス修正方法。
  5. シャフトの両端にタービンインペラ及びコンプレッサインペラが連結されこれらが一体的に回転する過給機ロータの回転を内蔵された電動機により加速補助するように構成された電動機付過給機に対し回転バランス修正のための試験を行う、電動機付過給機の回転バランス試験装置であって、
    前記電動機付過給機のシャフトを回転自在に支持するセンターハウジングを設置・固定可能な過給機設置台と、
    加速補助時に前記電動機に電力を供給する加速補助用モータドライバとは別の専用モータドライバであって前記加速補助用モータドライバの供給電力より大きい電力を前記電動機に供給する専用モータドライバと、
    前記電動機過給機の回転バランス修正に必要なデータを検出するデータ検出手段と、を備える、
    ことを特徴とする電動機付過給機の回転バランス試験装置。
  6. 前記電動機付過給機を収容可能であり、且つ、内部を減圧可能な減圧チャンバをさらに備える、ことを特徴とする請求項5に記載の電動機付過給機の回転バランス試験装置。
JP2006002307A 2006-01-10 2006-01-10 電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置 Expired - Fee Related JP4662155B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006002307A JP4662155B2 (ja) 2006-01-10 2006-01-10 電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置
EP06834854A EP1971761B1 (en) 2006-01-10 2006-12-11 Method and apparatus for balancing an electrically assisted turbocharger rotor
US12/093,875 US8079257B2 (en) 2006-01-10 2006-12-11 Method and apparatus for balancing an electrically assisted turbocharger rotor
CN2006800427072A CN101310100B (zh) 2006-01-10 2006-12-11 用于平衡电辅助涡轮增压器转子的方法和装置
PCT/JP2006/325127 WO2007080744A1 (en) 2006-01-10 2006-12-11 Method and apparatus for balancing an electrically assisted turbocharger rotor
DE602006009709T DE602006009709D1 (de) 2006-01-10 2006-12-11 Verfahren und vorrichtung zum auswuchten eines elektrisch unterstützten turbolader-rotors
KR1020087011759A KR101024943B1 (ko) 2006-01-10 2006-12-11 전동 과급기의 회전 균형 수정 방법 및 회전 균형 시험장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006002307A JP4662155B2 (ja) 2006-01-10 2006-01-10 電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007183203A true JP2007183203A (ja) 2007-07-19
JP4662155B2 JP4662155B2 (ja) 2011-03-30

Family

ID=37780240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006002307A Expired - Fee Related JP4662155B2 (ja) 2006-01-10 2006-01-10 電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8079257B2 (ja)
EP (1) EP1971761B1 (ja)
JP (1) JP4662155B2 (ja)
KR (1) KR101024943B1 (ja)
CN (1) CN101310100B (ja)
DE (1) DE602006009709D1 (ja)
WO (1) WO2007080744A1 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002391A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Toyota Motor Corp 電動過給機のバランス修正装置およびバランス修正方法
JP2009150887A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 General Electric Co <Ge> 加速度計の作動を検証するための方法及び装置
KR100953309B1 (ko) 2007-12-14 2010-04-20 현대자동차주식회사 알씨씨형 터보차져 시험장치
WO2011044426A3 (en) * 2009-10-08 2011-07-28 Moscow Mills, Inc. Balance test indexing tool for balance-testing a rotor
JP2012002162A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Ihi Corp 圧力調整機構
JP2013044583A (ja) * 2011-08-23 2013-03-04 Ihi Corp 回転角検出装置と方法
KR20160117162A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 가부시키가이샤 아이에이치아이 밸런스 검사 장치
CN106017795A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 中国南方航空工业(集团)有限公司 压气机转子平衡夹具
US10634574B2 (en) 2015-05-19 2020-04-28 Ihi Corporation Balance inspection device
CN114354066A (zh) * 2021-12-02 2022-04-15 安徽瀚程机械制造有限公司 一种叶轮生产用测试机构及其测试方法
US11619134B2 (en) 2016-08-22 2023-04-04 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Mixed-flow turbine wheel

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8365406B2 (en) * 2007-11-28 2013-02-05 Honeywell International Inc. Bearing and shaft wheel assembly balancing techniques and equipment for turbochargers
DE102007058136B3 (de) * 2007-11-30 2009-07-02 Schenck Rotec Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht eines Turbinenrotors
JP5035755B2 (ja) * 2008-03-28 2012-09-26 株式会社Ihi 基準加振機
DE102009008955B4 (de) * 2009-02-13 2013-05-29 Schenck Rotec Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht des Rotors einer Turbolader-Rumpfgruppe
US8191410B2 (en) * 2009-08-28 2012-06-05 General Electric Company Mechanical drive train for testing full scale compressor rigs and gas turbines
CN102844543A (zh) * 2010-04-30 2012-12-26 博格华纳公司 用于平衡排气涡轮增压器的方法
CN102564697B (zh) * 2010-12-24 2014-07-23 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种发动机转子装配动平衡测试装置
JP5615231B2 (ja) * 2011-06-08 2014-10-29 三菱電機株式会社 電動機内蔵過給装置のバランス調整構造とその方法
RU2015105037A (ru) * 2012-08-07 2016-09-10 Боргварнер Инк. Компрессорное колесо с устранением дисбаланса и позитивным регулированием
KR101429846B1 (ko) * 2013-02-06 2014-08-12 한승주 자기 구동 공기충전장치
EP2960465B1 (en) 2013-02-22 2017-05-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Compressor assembly
KR102268282B1 (ko) * 2015-01-13 2021-06-22 엘지전자 주식회사 터보압축기 및 그를 갖는 냉동기
JP6370716B2 (ja) * 2015-01-14 2018-08-08 三菱重工業株式会社 過給システム及び過給システムの運転方法
JP6477655B2 (ja) * 2016-10-14 2019-03-06 トヨタ自動車株式会社 スペーサ及び電動過給機
CN108007656B (zh) * 2016-10-27 2020-05-22 北京精密机电控制设备研究所 一种用于复合材料超高速离心试验的装置
US10605161B2 (en) * 2017-05-18 2020-03-31 Ford Global Technologies, Llc Method and system for indicating degradation of boosted engine system
CN112217362B (zh) * 2020-09-25 2023-04-21 哈尔滨东北泵业有限责任公司 一种可自动校正转子不平衡的离心泵及其校正方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02124528U (ja) * 1989-03-27 1990-10-15
JPH04315936A (ja) * 1991-04-15 1992-11-06 Nissan Motor Co Ltd 回転体のアンバランス量測定装置
JPH0682328A (ja) * 1992-08-31 1994-03-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 高速回転機器のバランス調整方法及びその装置
EP0699900A2 (en) * 1994-08-04 1996-03-06 BALANCE SYSTEMS S.r.l. Balancing process and balancing machine for turbosupercharger units in supercharged engines
JP2000145468A (ja) * 1998-11-09 2000-05-26 Isuzu Motors Ltd 発電・電動機を備えたターボチャージャ
JP2001124653A (ja) * 1999-10-28 2001-05-11 Toyota Motor Corp 回転体のアンバランス修正方法
JP2002039904A (ja) * 2000-07-26 2002-02-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 過給機の高速バランス修正装置とその方法
JP2002214034A (ja) * 2001-01-18 2002-07-31 Nippon Soken Inc 高速回転機器の振動レベル演算確認装置及び方法
JP2004116317A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Toyota Motor Corp 回転電機付き過給機のロータ回転バランス調整方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4170528A (en) * 1978-05-04 1979-10-09 Cummins Engine Company, Inc. Method of balancing a rotatable element
DE3247503C1 (de) * 1982-12-22 1984-01-19 Wolf-Dieter 6100 Darmstadt Reutlinger Einrichtung zur Unwuchtbestimmung an Luftschrauben
JP2733767B2 (ja) 1988-02-02 1998-03-30 本田技研工業株式会社 ターボ回転機のバランス確認装置
JP2003293785A (ja) 2002-04-03 2003-10-15 Toyota Motor Corp ターボチャージャ
US6938420B2 (en) * 2002-08-20 2005-09-06 Nissan Motor Co., Ltd. Supercharger for internal combustion engine
US6922995B2 (en) * 2003-03-27 2005-08-02 Nissan Motor Co., Ltd. Supercharging device for internal combustion engine

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02124528U (ja) * 1989-03-27 1990-10-15
JPH04315936A (ja) * 1991-04-15 1992-11-06 Nissan Motor Co Ltd 回転体のアンバランス量測定装置
JPH0682328A (ja) * 1992-08-31 1994-03-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 高速回転機器のバランス調整方法及びその装置
EP0699900A2 (en) * 1994-08-04 1996-03-06 BALANCE SYSTEMS S.r.l. Balancing process and balancing machine for turbosupercharger units in supercharged engines
JP2000145468A (ja) * 1998-11-09 2000-05-26 Isuzu Motors Ltd 発電・電動機を備えたターボチャージャ
JP2001124653A (ja) * 1999-10-28 2001-05-11 Toyota Motor Corp 回転体のアンバランス修正方法
JP2002039904A (ja) * 2000-07-26 2002-02-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 過給機の高速バランス修正装置とその方法
JP2002214034A (ja) * 2001-01-18 2002-07-31 Nippon Soken Inc 高速回転機器の振動レベル演算確認装置及び方法
JP2004116317A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Toyota Motor Corp 回転電機付き過給機のロータ回転バランス調整方法

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4710736B2 (ja) * 2006-06-23 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 電動過給機のバランス修正装置およびバランス修正方法
JP2008002391A (ja) * 2006-06-23 2008-01-10 Toyota Motor Corp 電動過給機のバランス修正装置およびバランス修正方法
KR100953309B1 (ko) 2007-12-14 2010-04-20 현대자동차주식회사 알씨씨형 터보차져 시험장치
JP2009150887A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 General Electric Co <Ge> 加速度計の作動を検証するための方法及び装置
AU2010303279B2 (en) * 2009-10-08 2014-10-23 Moscow Mills, Inc. Balance test indexing tool for balance-testing a rotor
WO2011044426A3 (en) * 2009-10-08 2011-07-28 Moscow Mills, Inc. Balance test indexing tool for balance-testing a rotor
CN102575968A (zh) * 2009-10-08 2012-07-11 莫斯柯米尔斯公司 用于对转子进行平衡测试的平衡试验分度工具
RU2557353C2 (ru) * 2009-10-08 2015-07-20 Москоу Миллс, Инк. Инструмент пошагового перемещения проверки балансировки для проверки балансировки ротора
US8429968B2 (en) 2009-10-08 2013-04-30 Moscow Mills, Inc. Balance test indexing tool for balance-testing a rotor
US8539831B2 (en) 2009-10-08 2013-09-24 Moscow Mills, Inc. Balance test indexing tool for balance-testing a rotor
JP2012002162A (ja) * 2010-06-18 2012-01-05 Ihi Corp 圧力調整機構
JP2013044583A (ja) * 2011-08-23 2013-03-04 Ihi Corp 回転角検出装置と方法
KR20160117162A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 가부시키가이샤 아이에이치아이 밸런스 검사 장치
JP2016191597A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社Ihi バランス検査装置
KR102443823B1 (ko) 2015-03-31 2022-09-19 가부시키가이샤 아이에이치아이 밸런스 검사 장치
US10634574B2 (en) 2015-05-19 2020-04-28 Ihi Corporation Balance inspection device
CN106017795A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 中国南方航空工业(集团)有限公司 压气机转子平衡夹具
US11619134B2 (en) 2016-08-22 2023-04-04 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Mixed-flow turbine wheel
CN114354066A (zh) * 2021-12-02 2022-04-15 安徽瀚程机械制造有限公司 一种叶轮生产用测试机构及其测试方法
CN114354066B (zh) * 2021-12-02 2022-12-13 安徽瀚程机械制造有限公司 一种叶轮生产用测试机构及其测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1971761B1 (en) 2009-10-07
US8079257B2 (en) 2011-12-20
EP1971761A1 (en) 2008-09-24
KR101024943B1 (ko) 2011-03-31
CN101310100B (zh) 2010-06-23
WO2007080744A1 (en) 2007-07-19
US20090183556A1 (en) 2009-07-23
JP4662155B2 (ja) 2011-03-30
KR20080082611A (ko) 2008-09-11
DE602006009709D1 (de) 2009-11-19
CN101310100A (zh) 2008-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4662155B2 (ja) 電動機付過給機の回転バランス修正方法および回転バランス試験装置
US8294319B2 (en) Motor rotor and method for correcting rotating balance thereof
US7559751B2 (en) Supercharger with electric motor
US8096126B2 (en) Motor-driven supercharger
EP3502642B1 (en) Vibration detection device and unbalance detection device comprising vibration detection device
JPH0776533B2 (ja) 回転電機付ターボチャージャの駆動装置
KR20130013259A (ko) 유체기계의 축추력 측정 장치
US10077785B2 (en) Impeller assembly, turbocharger, and method of assembling impeller assembly
KR102443823B1 (ko) 밸런스 검사 장치
JP5332241B2 (ja) 回転機械支持装置
JP4702203B2 (ja) 電動過給機のバランス修正装置およびバランス修正方法
JP2000329636A (ja) 高速回転機器のアンバランス修正方法
JP4710736B2 (ja) 電動過給機のバランス修正装置およびバランス修正方法
JP5605686B2 (ja) 圧力調整機構と圧力調整方法
JP5553217B2 (ja) バランサー
KR100923185B1 (ko) 전동기 부착 과급기
JP2009047019A (ja) 真空ポンプシステム、電源装置および真空ポンプ
JP2002021745A (ja) モータ駆動型ポンプ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101209

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101222

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4662155

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140114

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees