JP2016196873A - Electrically-driven assist turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低回転域において高いトルクを得ることができる電動アシストターボチャージャに関するものである。 The present invention relates to an electrically assisted turbocharger capable of obtaining a high torque in a low rotation range.
近年、エンジンのダウンサイジングによる小型軽量、高効率化や、排気ガス、燃料規制等の強化に対する手段としてターボチャージャの適用率が高まっている。 In recent years, the application rate of turbochargers is increasing as a means for reducing the size and weight of engines by downsizing the engine, improving efficiency, and strengthening exhaust gas and fuel regulations.
ターボチャージャは、タービンインペラとコンプレッサインペラとがタービン軸で連結されて構成され、内燃機関から排出された排気ガスエネルギーでタービンインペラが駆動され、タービンインペラに連結されたコンプレッサインペラがタービンインペラの駆動力によって回転して空気を吸入圧縮し、空気密度を高めた空気流を燃焼室内に供給することで、内燃機関の出力増加を図るとともに、燃費を改善し、有害ガス排出量を低減する装置である。 The turbocharger is configured by connecting a turbine impeller and a compressor impeller with a turbine shaft, the turbine impeller is driven by exhaust gas energy discharged from the internal combustion engine, and the compressor impeller connected to the turbine impeller drives the driving force of the turbine impeller. This device is designed to increase the output of the internal combustion engine, improve fuel efficiency, and reduce harmful gas emissions by supplying air flow with increased air density into the combustion chamber by rotating and sucking air. .
内燃機関の出力増加を図り、燃費を改善し、有害ガス排出量を低減するためには、内燃機関の各回転域において充分な空気を供給することが必須条件である。 In order to increase the output of the internal combustion engine, improve fuel consumption, and reduce harmful gas emissions, it is essential to supply sufficient air in each rotation region of the internal combustion engine.
従来、内燃機関の各回転域に充分な空気を供給するために、タービンインペラやコンプレッサインペラの形状の最適化を図ったり、また、タービンインペラに供給する排気ガスエネルギー量を各回転域で調整したりするなど、種々改良が施されている。中でも、コンプレッサインペラの回転力をアシストする電気モータを備えた電動アシストターボチャージャが開発されている。 Conventionally, in order to supply sufficient air to each rotation region of an internal combustion engine, the shape of the turbine impeller and compressor impeller is optimized, and the amount of exhaust gas energy supplied to the turbine impeller is adjusted in each rotation region. Various improvements have been made. In particular, an electric assist turbocharger having an electric motor that assists the rotational force of the compressor impeller has been developed.
しかしながら、近年開発されている電動アシストターボチャージャでは、ベアリングハウジングとコンプレッサハウジング間のターボ軸にロータ部を備え、そのロータ部外周面をステータが取り囲んで配置固定され、ロータ部とステータで構成する電気モータをベアリングハウジングとコンプレッサハウジング間に位置するモータケース内に収納しているので、ターボ軸を支持する軸受け部からロータ部とコンプレッサインペラが離れて位置しているために、高速回転時において、ロータ部とコンプレッサインペラの偏心、揺れ等の増大によって、高速回転を維持できなくなるなどの問題点があった。 However, in the recently developed electric assist turbocharger, the rotor portion is provided on the turbo shaft between the bearing housing and the compressor housing, and the stator is surrounded and fixed around the outer peripheral surface of the rotor portion. Since the motor is housed in a motor case located between the bearing housing and the compressor housing, the rotor portion and the compressor impeller are located away from the bearing portion that supports the turboshaft. There is a problem that high-speed rotation cannot be maintained due to an increase in eccentricity and vibration of the compressor section and the compressor impeller.
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ロータ部をターボ軸を支持する軸受け部に近づけ、さらに、電気モータを効率よく冷却できる構造を有す電動アシストターボチャージャを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an electric assist turbocharger having a structure in which the rotor portion is brought close to the bearing portion supporting the turbo shaft and the electric motor can be efficiently cooled. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、コンプレッサインペラのディスク部表面側とハブ部間に連続形成した複数枚のベーンを備え、複数枚のベーンを備えた前記ディスク部表面側をコンプレッサハウジングが取り囲み、コンプレッサインペラのディスク部背面側に一体構成する円筒形状の永久磁石台に、環状の継鉄を介して前記環状の継鉄外周面にN極とS極との永久磁石を交互に並べて円筒形状に配置固定したロータ部を備え、前記ロータ部の外周表面とステータティース先端面とが一定の空隙を持って取り囲む定位置にステータを第一仕切り板に配置固定し、前記ロータ部とステータで構成する電気モータを前記第一仕切り板によってコンプレッサハウジングと間仕切られたモータハウジングに収納し、タービン軸を軸承するベアリングハウジング一方と一体構成する前記モータハウジングに、第一仕切り板を介してコンプレッサインペラを囲み吸気通路に配置されるコンプレッサハウジングが配置固定されて一体化され、また、ベアリングハウジング他方に、タービンインペラを囲み排気通路に配置され排気ガスが導入されるタービンハウジングが配置固定されて一体化され構成されている。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention includes a plurality of vanes continuously formed between a disk portion surface side of a compressor impeller and a hub portion, and the disk portion surface side including the plurality of vanes is disposed on a compressor side. A cylindrical permanent magnet base that surrounds the housing and is integrally formed on the back side of the disk portion of the compressor impeller, and N-pole and S-pole permanent magnets are alternately arranged on the outer circumferential surface of the annular yoke via an annular yoke. The rotor portion is arranged and fixed in a cylindrical shape, and the stator is disposed and fixed on the first partition plate in a fixed position surrounding the outer peripheral surface of the rotor portion and the tip end surface of the stator tooth with a certain gap. An electric motor composed of a stator is housed in a motor housing that is partitioned from the compressor housing by the first partition plate, and a shaft that supports the turbine shaft is accommodated. The motor housing that is integrally formed with one of the ring housings is integrated with the compressor housing that is disposed and fixed in the intake passage surrounding the compressor impeller via the first partition plate, and the turbine impeller is provided on the other bearing housing. A turbine housing that is disposed in the enclosed exhaust passage and into which exhaust gas is introduced is disposed and fixed so as to be integrated.
請求項2の発明は、コンプレッサインペラにおけるディスク部背面側の同一半径上に一体構成する前記永久磁石台の内部に、ベアリングハウジング側が開口する中空で円筒状に成形した中空室を設け、タービン軸を軸承するベアリングハウジングにおけるコンプレッサ部側の中央突起部が、前記中空室内に近接して入り込んで位置している。 According to a second aspect of the present invention, a hollow chamber formed in a hollow and cylindrical shape with an opening on the bearing housing side is provided in the permanent magnet base integrally formed on the same radius on the back side of the disk portion of the compressor impeller, and a turbine shaft is provided. A central protrusion on the compressor portion side of the bearing housing to be supported is positioned so as to enter into the hollow chamber.
請求項3の発明は、モータハウジング内のベアリングハウジング側に、ベアリングハウジング一方の中央突起部周囲と近接して取り囲む連通口を開口させて設けた第二仕切り板によって前記モータハウジングと間仕切られた伝熱遮蔽室を備えている。 According to the third aspect of the present invention, the transmission is partitioned from the motor housing by a second partition plate that is provided on the bearing housing side in the motor housing so as to open a communication port that surrounds and surrounds the central protrusion of one of the bearing housings. It has a heat shield room.
請求項4の発明は、吸気通路に配置するインタークーラの下流側吸気管に前記吸気管内に開口する第一空気出口を設け、モータハウジングに前記モータハウジング内に開口する空気導入口を設け、前記第一空気出口と空気導入口とを導入管で連通し、伝熱遮蔽室に前記伝熱遮蔽室内に開口する第二空気出口を設け、吸気通路に配置するコンプレッサハウジングの上流吸気管に前記吸気管内に開口する空気放出口を設け、前記第二空気出口と空気放出口とを放出管で連通している。 According to a fourth aspect of the present invention, a first air outlet that opens into the intake pipe is provided in a downstream intake pipe of an intercooler disposed in the intake passage, and an air inlet that opens into the motor housing is provided in the motor housing, The first air outlet and the air inlet are communicated with an inlet pipe, the second air outlet opening in the heat transfer shielding chamber is provided in the heat transfer shielding chamber, and the intake air is provided in the upstream intake pipe of the compressor housing disposed in the intake passage. An air discharge port that opens in the tube is provided, and the second air outlet and the air discharge port communicate with each other through a discharge tube.
請求項5の発明は、複数枚の珪素鋼板で積層され電機子巻線を有すステータは、ステータティース電機子巻線におけるロータ部側の端部を第一折り目位置として前記ステータティース第一折り目位置先方をロータ部が一体構成するコンプレッサインペラのディスク部背面方向へ折り曲げるとともに、さらに前記第一折り目位置先方のロータ部側のステータティース先端手前を第二折り目位置として前記第二折り目位置先方をステータコアバック面及びステータティース面と平行面を成すように折り曲げて形成されている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a stator having an armature winding laminated with a plurality of silicon steel plates, wherein the stator teeth first fold is formed with the end portion on the rotor portion side of the stator teeth armature winding as a first fold position. The front end of the stator teeth on the rotor portion side of the first fold position ahead is the second fold position, and the second fold position ahead is the stator core. It is formed by bending so as to form a parallel surface with the back surface and the stator teeth surface.
本発明の電動アシストターボチャージャ〔請求項1〕では、請求項1記載の構成を採用することによって、コンプレッサインペラへの電気モータによる電動アシスト機能を有すとともに、前記電気モータを構成するロータ部をコンプレッサインペラのディスク部背面側に一体構成しているので、ロータ部を含めてコンプレッサインペラ本体のコンパクト化及び軽量化を図れ、その結果、回転体の振動振幅の発生や、回転体〔タービン軸〕を支持する軸受け部に加わるラジアル方向の荷重等を抑制することができ、高速回転を維持することができる。また、コンプレッサインペラによって吸引した空気流でコンプレッサインペラ自体が冷却され、さらに、コンプレッサインペラと一体構成する永久磁石台も冷却される。よって、前記永久磁石台に配置固定するN極とS極の各永久磁石においても冷却されるために、各永久磁石の不可逆減磁を防ぐことができる。 In the electric assist turbocharger of the present invention (Claim 1), by adopting the configuration according to Claim 1, the electric impeller function by the electric motor to the compressor impeller is provided, and the rotor portion constituting the electric motor is provided. Since the compressor impeller is integrated on the back side of the disk, the compressor impeller body including the rotor can be made compact and lightweight, resulting in the generation of vibration amplitude of the rotating body and the rotating body (turbine shaft). It is possible to suppress a radial load or the like applied to the bearing portion that supports and maintain high-speed rotation. Further, the compressor impeller itself is cooled by the air flow sucked by the compressor impeller, and further, the permanent magnet base that is integrated with the compressor impeller is also cooled. Therefore, since each of the N pole and S pole permanent magnets arranged and fixed on the permanent magnet base is also cooled, irreversible demagnetization of each permanent magnet can be prevented.
また、電動アシストターボチャージャ〔請求項2〕では、請求項2記載の構成を採用することによって、電動アシストターボチャージャの大型化を図った場合、ベアリングハウジングにおけるコンプレッサ部側の中央突起部周囲に、永久磁石台に環状の継鉄を介してN極とS極の各永久磁石が固定されて構成するロータ部が近接してオーバーハングしているので、タービン軸に加わるラジアル方向の荷重をタービン軸を軸承するベアリングハウジングの軸受け部側に寄せることができ、ラジアル方向の荷重等を抑制して、高速回転を維持することができる。 In addition, in the electrically assisted turbocharger (Claim 2), when the size of the electrically assisted turbocharger is increased by adopting the configuration according to Claim 2, around the central protrusion on the compressor portion side in the bearing housing, Since the rotor part composed of the N pole and S pole permanent magnets fixed to the permanent magnet base via an annular yoke closes and overhangs, the radial load applied to the turbine shaft is applied to the turbine shaft. Can be brought close to the bearing portion side of the bearing housing that supports the bearing, and a high-speed rotation can be maintained by suppressing a radial load or the like.
また、電動アシストターボチャージャ〔請求項3〕では、請求項3記載の構成を採用することによって、タービン部からの伝熱をN極及びS極の各永久磁石へ伝えにくくなり、伝熱による永久磁石の不可逆減磁を防ぐと共に、電気モータの熱による駆動力の低下を防止することができる。 Further, in the electrically assisted turbocharger [Claim 3], by adopting the configuration according to
また、電動アシストターボチャージャ〔請求項4〕では、請求項4記載の構成を採用することによって、吸気通路に配置するインタークーラの下流吸気管内を流れる空気をモータハウジング内に流入させ、モータハウジング及び電気モータを空気によって冷却するために、エンジンの冷却水でモータハウジングを冷却する方法と比べ、低い温度で、直接、モータハウジング及び電気モータ〔詳しくは、主に、ステータとステータティースのu相、v相、w相の各相電機子巻線とロータ部〕を冷却することができ、特に電気モータの駆動力の低下を防止することができる。さらにその後、伝熱遮蔽室に流入した空気流によって伝熱遮蔽室壁の熱を奪って伝熱遮蔽室を冷却し、タービン部からの伝熱をN極及びS極の各永久磁石に伝えにくくなり、伝熱による永久磁石の不可逆減磁を防ぐことができる。 Further, in the electrically assisted turbocharger (Claim 4), by adopting the configuration according to
さらに、モータハウジング内は、吸気通路に配置するインタークーラの下流吸気管内を流れる加圧された空気流による流入と、吸気通路に配置するコンプレッサハウジングの上流吸気管内を流れる負圧の空気流による流出によって、モータハウジング内の空気流の入れ替えが一方方向で速やかに行われるために、効率よくモータハウジング及び電気モータを冷却することができ、特に電気モータの駆動力の低下を防止することができる。 Further, in the motor housing, an inflow due to a pressurized air flow flowing in a downstream intake pipe of an intercooler disposed in the intake passage and an outflow due to a negative pressure air flow flowing in an upstream intake pipe of a compressor housing disposed in the intake passage. Thus, since the air flow in the motor housing is quickly replaced in one direction, the motor housing and the electric motor can be efficiently cooled, and in particular, a reduction in the driving force of the electric motor can be prevented.
また、電動アシストターボチャージャ〔請求項5〕では、請求項8記載の構成を採用することによって、各ステータティースに巻かれた電機子巻線のコンプレッサ部側の巻線高をクリアすることができ、ステータティース先端面をロータ部の外周表面と一定の空隙を持って相対して取り囲む位置に配置することができ、結果的に、電動アシストターボチャージャのタービン軸方向の長さを狭めることができる。 Further, in the electrically assisted turbocharger [Claim 5], by adopting the configuration according to
1 電動アシストターボチャージャ 31 渦巻き状の仕切り壁
2 コンプレッサ部 32 空気導入口
3 コンプレッサインペラ 33 インタークーラ
4 コンプレッサインペラのディスク部 34 33の下流側吸気管
5 ハブ部 35 第一空気出口
6 ベーン 36,44 導入管
7 吸気通路 37 第二空気出口
8 コンプレッサハウジング 38 8の上流側吸気管
9 永久磁石台 39 空気放出口
10 環状の継鉄 40 放出管
11 N極の永久磁石 41 エアクリーナエレメント
12 S極の永久磁石 42,45 エアクリーナボックス
13 ロータ部 43 空気出口
14 ステータティース 46 仕切り壁
15 ステータ 52 溝
16 モータハウジング 60 電機子巻線
17 第一仕切り板
18 電気モータ
19 タービン軸
20 ベアリングハウジング
21 タービンインペラ
22 排気通路
23 タービンハウジング
24 タービン部
25 中空室
26 中央突起部
29 第二仕切り板
30 伝熱遮蔽室DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。本発明が適用される電動アシストターボチャージャの全体を構成図により説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The whole electrically assisted turbocharger to which the present invention is applied will be described with reference to the configuration diagram.
電動アシストターボチャージャ1は、図1に示すように、コンプレッサ部2のコンプレッサインペラ3におけるディスク部4表面側〔コンプレッサ部の吸気口側〕とハブ部5間に連続形成した複数枚のベーン6を備え、複数枚のベーン6を備えた前記ディスク部4表面側を吸気通路7に配置されたコンプレッサハウジング8が取り囲んでいる。 As shown in FIG. 1, the electrically assisted turbocharger 1 includes a plurality of vanes 6 continuously formed between the surface side of the disk portion 4 [the intake port side of the compressor portion] and the hub portion 5 in the
また、前記コンプレッサインペラ3におけるディスク部4背面側〔ベアリングハウジング部側〕に一体構成する円筒形状の永久磁石台9を備え、前記永久磁石台9表面に環状の継鉄10を介して半円形状の断面を有すN極の永久磁石11とS極の永久磁石12とを交互に配置固定し、前記N極の永久磁石11とS極の永久磁石12との外周表面が円筒形状を構成したロータ部13を形成している。本発明の一実施の形態では、前記永久磁石台9は、コンプレッサインペラ3の回転中心と同一線上に回転中心を有す円筒形状に形成している。 The
前記ロータ部13における環状の継鉄10は、コンプレッサインペラ3本体を一体成型する製造工程において、予め、製造した環状の継鉄10を型の中に挿入しておき、前記環状の継鉄10と永久磁石台9とコンプレッサインペラ3本体とを一体に成型する方法や、コンプレッサインペラ3本体の永久磁石台9に環状の継鉄10を嵌合して一体に成型する方法等が考えられる。また、コンプレッサインペラ3本体の材質が、継鉄13と同様に磁力線の通り道〔磁路〕機能を有す場合には、環状の継鉄10を省略することができる。 In the manufacturing process of integrally molding the
そして、前記ロータ部13の外周表面とステータ15におけるステータティース14の先端面14aとが一定の空隙を持って取り囲む定位置に前記ステータ15をコンプレッサハウジング8とモータハウジング16とを間仕切る第一仕切り板17に配置し、さらに、前記ステータ15は、ビス等により前記第一仕切り板17に固定している〔モータハウジング16又は後記ベアリングハウジング20に配置固定することも考えられる〕。 A first partition that partitions the
前記ステータ15は、図1に示す一実施の形態では、ステータ15を第一仕切り板17の台座に配置固定しているが、その台座は、全周に亘って切れ目無く設けられているのではなく、台座と台座の間に空気流が流通してステータ15が冷却されるように、数箇所に分割して設けられた台座に浮かした状態で配置固定されている。 In the embodiment shown in FIG. 1, the
前記ロータ部13とステータ15によって電気モータ18〔以下、モータ18と記す〕を構成し、モータ18は、前記第一仕切り板17によってコンプレッサハウジング8と間仕切られた中空状態のモータハウジング16内に収納されている。〔また、電気モータ18におけるステータ15は、第一仕切り板17に固定することに限定することなく、モータハウジング16や後記第二仕切り板29等に固定することとしてもよい〕。 The
そして、タービン軸19を軸承するベアリングハウジング20と一体構成するモータハウジング16に、第一仕切り板17を介して前記コンプレッサインペラ3を囲み吸気通路7に配置されるコンプレッサハウジング8が配置固定されて一体化され、また、前記ベアリングハウジング20他方に、タービンインペラ21を囲み排気通路22に配置され排気ガスが導入されるタービンハウジング23が配置固定されて一体化され電動アシストターボチャージャ1が構成されている。 A
前記コンプレッサインペラ3とタービンインペラ21は、タービン軸19両端部にそれぞれ連結され、コンプレッサインペラ3は、排気ガスエネルギーによって駆動されるタービンインペラ21の回転力によって回転し、回転することによって吸引した空気を加圧して燃焼室に過給する。 The
前記コンプレッサインペラ3本体の軽量化を図るために、図1に示す、永久磁石台9におけるタービン軸19側の破線部分を空洞化してもよい。空洞化を図ると、軽量化と同時に、タービン軸19によるタービン部24からの伝熱をN極及びS極の各永久磁石に伝えにくくなり、伝熱による永久磁石の不可逆減磁を防ぐことができる。なお、空洞化された部分とモータハウジング16間に連通路を設けておくと、空洞化された部分に伝熱した温度が篭らず、各永久磁石に伝熱を伝えにくくなる。 In order to reduce the weight of the main body of the
また、排気量の大きいエンジンに対応するために、電動アシストターボチャージャ1が大型化された場合には、ロータ部13の径も太くなり、同時に前記永久磁石台9の径も太くなる。よって、図1に示す永久磁石台9におけるタービン軸19側の一点鎖線部分の空洞化を図ることができ、図2に示す一実施の形態では、コンプレッサインペラ3aにおけるディスク部4a背面側の同一半径上に一体構成する前記永久磁石台9aの内部に、ベアリングハウジング20a側が開口する中空で円筒状に成形した中空室25設け、タービン軸19aを軸承するベアリングハウジング20aにおけるコンプレッサ部側の中央突起部26aを、前記中空室25内に近接して入り込んで位置させている。上記構成により電動アシストターボチャージャの軸方向を短くすることができる。 Further, when the electrically assisted turbocharger 1 is increased in size in order to cope with an engine having a large displacement, the diameter of the
図2のように、ロータ部13aをディスク部4a背面側〔ベアリングハウジング側〕にオーバーハングさせ、さらに、ベアリングハウジング20aの中央突起部26aを前記中空室25に入り込ませて位置させると、ラジアル方向の荷重をタービン軸を軸承するベアリングハウジング20aの軸受け部側に寄せることができ、ラジアル方向の荷重等を抑制して、高速回転を維持することができる。 As shown in FIG. 2, when the rotor portion 13a is overhanged on the back side of the disk portion 4a (bearing housing side), and the central projection 26a of the bearing housing 20a is positioned so as to enter the
そして、前記電動アシストターボチャージャ1におけるベアリングハウジング20と、ベアリングハウジング20におけるコンプレッサ部側の中央突起部26や、大型化された電動アシストターボチャージャにおけるベアリングハウジング20aと、ベアリングハウジング20aにおけるコンプレッサ部側の中央突起部26aは、タービン軸19、19aを軸承する構成物を内部に有すが、タービン軸のラジアル方向やスラスト方向の各加重に対して、フローティングメタルによる油膜で受けるか、また、ボールベアリングによって受けるかによっても構造や組み合わされる構成物等も異なってくる。 Then, the bearing housing 20 in the electric assist turbocharger 1, the central protrusion 26 on the compressor portion side of the bearing housing 20, the bearing housing 20a in the electric assist turbocharger that is enlarged, and the compressor portion side in the bearing housing 20a. The central projection 26a has a component that supports the
例えば、ボールベアリングでタービン軸を支持する独自の物として、オイルフイルムダンパー、ボールベアリングがあり、また、フローティングメタルでタービン軸を支持する独自の物として、スラストベアリング、スラストカラー/スラストブッシュ、フローティングメタルがある。本発明による電動アシストターボチャージャでは、フローティングメタル式又はボールベアリング式のいずれにおいても可能であり、ゆえに、本発明による電動アシストターボチャージャの図面〔図示〕では、軸受け部を含めて、本発明の電動アシストターボチャージャの構成に直接関係するもの以外は省略又は簡素化した。 For example, there are oil film dampers and ball bearings that support the turbine shaft with ball bearings, and there are thrust bearings, thrust collars / thrust bushings, and floating metals that support the turbine shaft with floating metal. There is. The electric assist turbocharger according to the present invention can be either a floating metal type or a ball bearing type. Therefore, in the drawing (illustrated) of the electric assist turbocharger according to the present invention, including the bearing portion, Items other than those directly related to the configuration of the assist turbocharger are omitted or simplified.
そして、前記永久磁石台9、9aは、コンプレッサインペラ3、3aと一体形成され構成されているために、コンプレッサインペラ3、3aが回転することによって吸引した空気流で冷却される。よって、永久磁石台9、9aに環状の継鉄10、10aを介して円筒形状に配置固定されたN極の永久磁石11、11aとS極の永久磁石12、12aにおいても内側から間接的に冷却されるために、モータが駆動することによって発生する熱による永久磁石の不可逆減磁を防ぐことができる。 Since the permanent magnet bases 9 and 9a are integrally formed with the
図1に示すコンプレッサハウジング8とモータハウジング16とを間仕切る前記第一仕切り板17は、その第一仕切り板17中央に開口する開口部27を設け、前記開口部27とロータ部13のディスク部4背面側の外周面間は、空気の流通を極力防ぐために隙間を最小限に設定している。また、隙間をさらに低減する目的で、第一仕切り板17中央の開口部27や又はディスク部4背面側のロータ部13における外周面を樹脂でコーティングするか、コンプレッサインペラ3本体や又は第一仕切り板17やその第一仕切り板中央の開口部27を樹脂製部品に置き換えて、両者間でアブレーダブル機能を持たせた方法も考えられる。 The first partition plate 17 that partitions the
第一仕切り板17によってコンプレッサハウジング8と間仕切られた中空状態の前記モータハウジング16内には、モータ18が収納されている。さらに、前記モータハウジング16内のベアリングハウジング20側に、ベアリングハウジング20一方の中央突起部26の周囲と近接して取り囲む連通口28を開口させて設けた第二仕切り板29によって前記モータハウジング16と間仕切られた伝熱遮蔽室30を備えている。前記第二仕切り板29は、ベアリングハウジング20側にビス等によって固定されている〔モータハウジング16のベアリングハウジング20側に嵌合させることとしてもよい〕。 A motor 18 is accommodated in the hollow motor housing 16 partitioned from the
また、前記伝熱遮蔽室30内には、前記連通口28を通過して流入した空気流が伝熱遮蔽室30内を万遍なく冷却することができるように、渦巻き状の仕切り壁31が前記第二仕切り板29のベアリングハウジング20側壁面に設けられている〔ベアリングハウジング20側の壁面に設けてもよい〕。なお、渦巻き形状に限定することはなく、他の形状の仕切り壁を設けてもよい。さらに、第二仕切り板29は、断熱性に優れた材質や、逆に放熱性の高い材質で製造してもよい。 In addition, a
次に、本発明においては、ロータ部13とステータ15で構成するモータ18への熱害を極力防ぐ構成を採用している。以下に説明する。 Next, in this invention, the structure which prevents the heat damage to the motor 18 comprised with the
図3に示すように、吸気通路7に配置するインタークーラ33の下流側吸気管34に前記吸気管内に開口する第一空気出口35を設け、モータハウジング16に前記モータハウジング内に開口する空気導入口32を設け、前記第一空気出口35と空気導入口32とを導入管36で連通させている。そして、第二仕切り板29によってモータハウジング16と間仕切られた伝熱遮蔽室30には、前記伝熱遮蔽室内に開口する第二空気出口37を設け、吸気通路7に配置するコンプレッサハウジング8の上流側吸気管38に前記吸気管内に開口する空気放出口39を設け、前記第二空気出口37と空気放出口39とを放出管40で連通させている。 As shown in FIG. 3, a
また、図1に示す前記モータハウジング16の内周面16a及びステータ15の外周面15aにおいては、前記空気導入口32から流入した空気流がモータハウジング16の内周面16aとステータ15の外周面15a間の空間をスムースに流通することができるように、モータハウジング16の内周面16aは円形状に成形され、また、前記ステータ15の外周面15aは、冷却効果を高めるために歯車のように凹凸状に成形されているとともに、凸状部分で構成する外周は円形状に形成されている〔但し、モータハウジング16の内周面16aは、特に円形状に限定されるものではなく、また、ステータの外周面形状も特に凹凸状や円形状に限定されるものではない〕。 Further, in the inner peripheral surface 16 a of the motor housing 16 and the outer peripheral surface 15 a of the
そして、前記空気導入口32においてもモータハウジング16内に流入した空気流がモータハウジング16の内周面16aに沿って流れるように、前記内周面16aに接線方向から流入する方向に開口している〔図1の空気導入口32の奥側より流入する〕。そして、空気流はモータハウジング16とモータ18を冷却しながら第二仕切り板29中央の連通口28方向へ流れる。 The
さらに、前記連通口28を通過した空気流は、伝熱遮蔽室30内に流入し渦巻き状の仕切り壁31に沿って流れるが、前記空気導入口32からモータハウジング16に流入した空気流と同方向で伝熱遮蔽室30から流出するように、前記伝熱遮蔽室30内の渦巻き状の仕切り壁31の空気流方向が設定されている〔図1の第二空気出口37を手前側に流出する〕。 Further, the air flow that has passed through the
そして、図3に示すように、コンプレッサハウジング8の上流側吸気管38内に開口する空気放出口39から前記吸気管38内に放出された空気流は、コンプレッサハウジング8からインタークーラ33を経て、インタークーラ33の下流側吸気管34内に開口する第一空気出口35から一部の空気流が、再び、導入管36を経てモータハウジング16内に流入する。 As shown in FIG. 3, the air flow discharged into the
図3に示す一実施の形態では、インタークーラ33の下流側吸気管34内に開口する第一空気出口35から導入した空気流によってモータハウジング16とモータ18を冷却しているが、これに限定することはなく、図4や図5に示すように、エアクリーナエレメント41下流側のエアクリーナボックス42、45内に開口する空気出口43、50から導いた空気流によってモータハウジング16とモータ18を冷却する他の一実施の形態も考えられる。 In the embodiment shown in FIG. 3, the motor housing 16 and the motor 18 are cooled by the air flow introduced from the
そして、図5に示す一実施の形態では、エアクリーナエレメント41下流側のエアークリナーボックス45に、前記エアクリーナボックス45内を仕切り壁46によって二分割した主室47と副室48を設け、前記主室47に主室47内に開口する主室空気出口49を設け、前記主室空気出口49はコンプレッサハウジングの上流側吸気管38と連通させ、また、前記副室48に副室48内に開口する副室空気出口50を設け、前記副室空気出口50とモータハウジング16に設けた空気導入口32とを導入管51で連通した他の一実施の形態も考えられる。 In the embodiment shown in FIG. 5, the
さらに、車室内冷房用のエアコン装置のエバポレーター収納ボックスにおけるエバポレーター下流側に、エバポレーター下流側で前記エバポレーター収納ボックス内に開口する冷風出口を設け、前記冷風出口とモータハウジングに前記モータハウジング内に開口する第一空気入口とを導入管で連通させ、車室内を冷房するエアコンの冷風をモータハウジング内に導入してモータハウジングとモータを冷却する他の一実施の形態も考えられる。 Further, a cool air outlet opening in the evaporator storage box is provided downstream of the evaporator in the evaporator storage box of the air conditioner for cooling the passenger compartment, and the cool air outlet and the motor housing open in the motor housing. Another embodiment in which the motor housing and the motor are cooled by connecting the first air inlet with the introduction pipe and introducing cool air of an air conditioner for cooling the vehicle interior into the motor housing is also conceivable.
そして、上述したコンプレッサインペラ3におけるロータ部13のN極の永久磁石11及びS極の永久磁石12は、前記N極及びS極の永久磁石をロータ部13の外側に配置した表面磁石形〔IPMSM〕と、図6に示すように、N極及びS極の永久磁石をロータ部に設けた円形の溝52に配置した埋込み磁石形〔SPMSM〕があり、表面磁石形〔IPMSM〕の採用では、永久磁石台9に環状の継鉄10を介して半円形状の断面を有すN極の永久磁石11とS極の永久磁石12とを交互に配置して接着剤等で固定する方法と、N極の永久磁石11とS極の永久磁石12とを交互に並べて円筒形状に配置固定したロータ部13の表面を強化プラスチック繊維のカバーやステンレス製のカバー等で覆う方法を採用すると、N極及びS極の永久磁石の破損もしくははがれ等に対処することができる。 In the
また、リング形状の磁石も考えられ、リング形状の磁石は、機械的強度が高く、高速回転や周速が速い場合に、破損もしくははがれ等に対応することができる。 A ring-shaped magnet is also conceivable. The ring-shaped magnet has high mechanical strength, and can cope with breakage or peeling when the rotation speed and peripheral speed are high.
さらに、図6に示すように、埋込み磁石形〔SPMSM〕の採用では、永久磁石台9bにタービン軸回転中心とある間隔を持ってタービン軸回転中心と平行方向で円形状の溝52を設け、前記溝52の中に、環状の継鉄10bを内側に、N極の永久磁石11b及びS極の永久磁石12bを外側に交互に配置し、前記環状の継鉄10bとN極の永久磁石11b及びS極の永久磁石12bを嵌合や接着剤等、各種固定方法によって一体化している。 Furthermore, as shown in FIG. 6, in the case of adopting the embedded magnet type [SPMSM], the permanent magnet base 9b is provided with a
極数とスロット数の選択は、電動アシストターボチャージャの用途等を考慮した上、適宜選択することとする。2極6スロットを選択し、ステータティースにおける電機子巻線の巻き方を集中巻きにした組み合わせ方のモータが電動アシストターボチャージャに採用されている実例もあり、極数とスロット数や分布巻き、集中巻きの選択は、電動アシストターボチャージャの用途等を考慮した上、適宜選択することとする。 The number of poles and the number of slots are selected as appropriate in consideration of the use of the electric assist turbocharger. There is also an example in which a motor with a combination method in which the winding of the armature winding in the stator teeth is concentrated winding is selected for the electric assist turbocharger by selecting the 2-pole 6-slot, the number of poles and the number of slots, distributed winding, The concentrated winding is selected as appropriate in consideration of the use of the electric assist turbocharger.
また、図示はしていないが、ステータティースのu相、v相、w相の各相電機子巻線端に繋がる引出し線や、永久磁石の磁極位置を検出するホール素子などの磁極位置検出用センサを用いた場合のセンサリード線等がモータハウジング16を貫通してモータハウジング16外に引き出されている。モータハウジング16を貫通する部分は、モータハウジング16内外の通気を阻止するように、ゴム等の弾性体でシールドされている。 Although not shown, for detecting the magnetic pole position such as a lead wire connected to the end of each phase armature winding of the stator teeth, the hall element for detecting the magnetic pole position of the permanent magnet, and the like. A sensor lead wire or the like when using a sensor penetrates the motor housing 16 and is drawn out of the motor housing 16. A portion that penetrates the motor housing 16 is shielded by an elastic body such as rubber so as to prevent the inside and outside of the motor housing 16 from being ventilated.
モータを制御する方法は種々考案されており、ホール素子などの磁極位置検出用センサを採用してN極及びS極の永久磁石の磁極位置を検出するモータ制御方法や、また、位置センサを省略して、モータの位置と速度を電圧と電流情報から推定するアルゴリズムによるモータ制御方法等が考案されている。よって、モータの制御方法に関しては、種々考案されている制御方法の中から最適な制御方法を適宜選択して決定することとする。 Various methods for controlling the motor have been devised, and a motor control method for detecting the magnetic pole positions of the N-pole and S-pole permanent magnets by using a magnetic pole position detection sensor such as a Hall element, and the position sensor are omitted. Thus, a motor control method based on an algorithm for estimating the position and speed of a motor from voltage and current information has been devised. Therefore, regarding the motor control method, an optimal control method is appropriately selected and determined from among various devised control methods.
モータを制御するインバータなどの制御装置は、エンジンが低速回転域において、タービンインペラとコンプレッサインペラを含む回転体のイナーシャや、エンジンからの排気ガス量が少なかったり排気ガス温度が低かったりと、タービンインペラを充分に回転させるだけの排気ガスエネルギーが得られず充分に過給できないときに、エンジンに充分な過給を行い、ターボラグの解消や坂路発進を容易にするなど、低速回転域でのトルクアップを図るために、積極的にコンプレッサインペラを回転させるようにモータの制御を行う。なお、モータは、基本的には、エンジンが始動されると同時に回転し、エンジンが停止されると同時に回転を停止する。 Control devices such as inverters that control motors are used for turbine impellers when the engine is running at low speed, such as inertia of a rotating body including a turbine impeller and a compressor impeller, a low exhaust gas amount from the engine, or a low exhaust gas temperature. Increase the torque in the low-speed rotation range, such as when the exhaust gas energy enough to rotate the engine cannot be obtained and sufficient supercharging is not possible, the engine is sufficiently supercharged to eliminate the turbo lag and make it easier to start on the slope. Therefore, the motor is controlled so as to actively rotate the compressor impeller. The motor basically rotates as soon as the engine is started, and stops rotating as soon as the engine is stopped.
前記制御装置は、ターボラグの解消や坂路発進を容易にするなど、低速回転域でのトルクアップを図るために、それらの状況を判断することが可能なアクセル開度を始め、エンジンの吸気管内における負圧量やエンジンの回転数、車速、大気圧等、あらゆるエンジンパラメータが認識されるECU〔Electronical Control Unit〕にプログラムとして組み込まれ、それらの状況信号を元に判断してモータを制御するとよい。 In order to increase the torque in the low-speed rotation range, such as the elimination of the turbo lag and the start of the slope, the control device starts the accelerator opening that can judge the situation, and in the intake pipe of the engine It may be incorporated as a program in an ECU (Electronic Control Unit) that recognizes all engine parameters such as the amount of negative pressure, engine speed, vehicle speed, atmospheric pressure, and the like, and the motor may be controlled based on the status signals.
さらに、制御装置は、エンジンの回転数が上昇して排気ガスエネルギー量が大きくなり、その排気ガスエネルギー量によって設定したトルクや出力が目標値を超える過給圧を得られるようになったときには、モータへの送電を停止し、モータとしての機能を休止させる。また、モータに設定した回転数に達したときにおいてもモータへの送電を停止しモータを休止させる。上記理由により、モータに設定した回転数以上になったときには、モータを発電機として用いて回生電力を得ることも出来る。 Furthermore, when the engine speed increases and the amount of exhaust gas energy increases, the torque and output set by the amount of exhaust gas energy can obtain a boost pressure exceeding the target value. The power transmission to the motor is stopped, and the function as the motor is suspended. Further, even when the rotational speed set for the motor is reached, power transmission to the motor is stopped and the motor is stopped. For the above reasons, when the rotational speed exceeds the set value for the motor, regenerative power can be obtained using the motor as a generator.
上述した本発明の一実施の形態では、モータハウジング16内にモータ18を収納している。よって、モータが駆動したときに、ステータ15の自己発熱及びタービン部24からの伝熱等が発生するが、本発明の一実施の形態では、上述したように、モータ18への熱害を極力防ぐ構成を採用している。次に、その作用について説明する。 In the embodiment of the present invention described above, the motor 18 is accommodated in the motor housing 16. Therefore, when the motor is driven, self-heating of the
本発明の一実施の形態では、図3に示すように、インタークーラ33の下流側吸気管34内を流れる空気流とコンプレッサハウジング8の上流吸気管38内を流れる空気流との圧力差を利用して、モータハウジング16内にインタークーラ33の下流側吸気管34内を流れる空気流を導入し、導入した空気流によってモータハウジング16とモータハウジング16内に収納されているモータ18を冷却している。 In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the pressure difference between the air flow flowing in the
まず、インタークーラ33の下流側吸気管34内を流れ加圧された空気流の一部は、前記下流側吸気管34内に開口する第一空気出口35から導入管36内に流出し、前記導入管36を経てモータハウジング16内に開口する空気導入口32より前記モータハウジング16内に流入する。そして、流入した空気流は、モータハウジング16及びモータ18〔詳しくは、主に、外周面形状が歯車のように凹凸状に成形されているステータとステータティースのu相、v相、w相の各相電機子巻線とロータ部13〕を冷却するように作用し、その後、モータハウジング16と伝熱遮蔽室30間を連通する連通口28を通過して前記伝熱遮蔽室30内に流入し、伝熱遮蔽室30内に設けた〔図1に示す〕渦巻き状の仕切り壁31に沿って流れて、伝熱遮蔽室30内の壁面を万遍なく冷却することによってタービン部24からの伝熱をカットするように作用する。 First, a part of the pressurized air flow flowing in the downstream
そして、前記伝熱遮蔽室30内に開口した第二空気出口37から、前記第二空気出口37と連通する放出管40を経てコンプレッサハウジング8の上流側吸気管38内に開口する空気放出口39より前記上流側吸気管38内に放出され、コンプレッサ部2が吸引した負圧の空気流に混流される。 An air discharge port 39 that opens from the
また、図4に示す他の一実施の形態では、モータハウジング16内に開口する空気導入口32とエアクリーナエレメント41下流側のエアクリーナボックス42内に開口する空気出口43とを導入管44によって連通させているので、コンプレッサ部2の吸引力によってエアクリーナエレメント41下流側のエアクリーナボックス42内の一部の空気は、前記空気出口43から導入管44を経てモータハウジング16内に流入し、モータハウジング16とモータ18を冷却するように作用する。その後、空気流は、第二仕切り板29に開口する連通口28を通過して伝熱遮蔽室30内に設けた渦巻き状の仕切り壁31に沿って流れ、伝熱遮蔽室30内の壁面を万遍なく冷却することによってタービン部24からの伝熱をカットするように作用する。 In another embodiment shown in FIG. 4, the
また、図5に示す他の一実施の形態では、エアクリーナエレメント41下流側のエアクリーナボックス45内を仕切り壁46によって主室47と副室48とに二分割し、前記主室47は、主室47内に開口する主室空気出口49とコンプレッサハウジング8の上流吸気管38とが連通し、前記副室48を副室48内に開口する副室空気出口50とモータハウジング16内に開口する空気導入口32とを導入管51によって連通させているので、コンプレッサ部2の吸引力によって副室48内の空気をモータハウジング16内に吸引し、吸引した空気でモータハウジング16とモータ18を冷却するように作用する。そして、エアクリーナボックス45内を仕切り壁46によって主室47と副室48に二分割したので、互いに影響されることなく、確実に空気を吸引することができる。 In another embodiment shown in FIG. 5, the
エアクリーナエレメント41下流のエアクリーナボックス45内は、前記エアークリナーエレメント41が図5に示すように蛇腹式であれば、エアークリナーエレメント41の単数又は複数本の折り目の位置と仕切り壁46上面とが重なり合う仕切り壁46を設けるか、又は折り目と折り目の間に入り込んでエアークリナーエレメント41を間仕切る仕切り壁を設け、主室47と副室48に二分割するとよい。 In the
さらに、車室内冷房用のエアコン装置のエバポレーター収納ボックスにおけるエバポレーター下流側に、前記エバポレーター下流側のエバポレーター収納ボックス内に開口する冷風出口を設け、前記冷風出口と、モータハウジングに前記モータハウジング内に開口して設けた第一空気入口とを導入管で連通させたので、車室内を冷房するエアコンの冷風の一部をコンプレッサ部2の吸引力によってモータハウジング内に導入することによって冷風がモータハウジングとモータを冷却するように作用する。 Furthermore, a cold air outlet opening in the evaporator storage box on the downstream side of the evaporator is provided downstream of the evaporator in the evaporator storage box of the air conditioner for cooling the passenger compartment, and the cold air outlet and the motor housing are opened in the motor housing. The first air inlet provided is communicated with the introduction pipe so that a part of the cold air of the air conditioner that cools the vehicle interior is introduced into the motor housing by the suction force of the compressor unit 2, thereby Acts to cool the motor.
上述した方法では、コンプレッサーで圧縮された冷媒がコンデンサーからエバポレーターを経て、エバポレーター周りの熱を奪ってエバポレーターを冷却し、エバポレーター後方からブロワーファンの風で起こした冷風の一部を導入管でモータハウジング内に導いてモータハウジングとモータを冷却している。 In the method described above, the refrigerant compressed by the compressor takes the heat from the condenser through the evaporator, cools the evaporator, and a part of the cold air generated by the blower fan wind from the rear of the evaporator is introduced into the motor housing. It is led inside to cool the motor housing and motor.
この方法では、外気温が高く、車内を冷房するためにエアコン使用時のみに有効ではあるが、上述したインタークーラ下流の吸気管内から空気流をモータハウジング内に導入する方法や、また、エアクリーナエレメント下流のエアクリーナボックス内から空気流をモータハウジング内に導入する方法ではモータを充分に冷却できないとき、あらゆるエンジンパラメータが認識されるECU〔Electronical Control Unit〕にプログラムとして組み込み、それらの状況信号を元に、外気温が高く、特に、モータをさらに冷却する必要が生じた場合において、前記ECUにて自動選択で切替え、また、特にモータハウジングとモータをさらに冷却する必要が無い場合には、インタークーラ下流の吸気管内やエアクリーナエレメント下流のエアクリーナボックス内から空気流をモータハウジング内に導く方法を前記ECUにて自動選択で切替えるとよい。 This method is effective only when an air conditioner is used because the outside air temperature is high and the inside of the vehicle is cooled. However, a method of introducing an air flow into the motor housing from the intake pipe downstream of the intercooler described above, or an air cleaner element When the air flow from the downstream air cleaner box is introduced into the motor housing, when the motor cannot be cooled sufficiently, it is installed as a program in an ECU (Electronic Control Unit) that recognizes all engine parameters, and based on their status signals When the outside air temperature is high, especially when it is necessary to further cool the motor, the ECU performs automatic selection, and when there is no need to further cool the motor housing and the motor, the intercooler downstream In the intake pipe and air cleaner The method of guiding the air flow from the air cleaner box downstream of the ment to the motor housing may be switched automatically by the ECU.
上述した各実施の形態におけるその後の空気流は、コンプレッサ部2によって吸引した負圧の空気流に混流される。上述した経路を空気が循環し、モータ及びモータハウジングがエンジン回転中において冷却され続ける。 The subsequent air flow in each embodiment described above is mixed with the negative pressure air flow sucked by the compressor unit 2. Air circulates through the above-described path, and the motor and the motor housing continue to be cooled while the engine is rotating.
また、タービン軸を軸承するベアリングハウジング20においても、タービン部24からの伝熱をカットする目的で、前記タービン部24のタービンハウジング23が固定されて一体化するベアリングハウジング20におけるタービンハウジング23側に中空状態の空冷室を設け、前記空冷室に設けた空気入口と伝熱遮蔽室30内に開口した第二空気出口37とを連通させ、空冷室に設けた空気出口とコンプレッサハウジング8の上流吸気管38内に開口した空気放出口39とを連通させた他の一実施の形態も考えられる。 Also, in the bearing housing 20 that supports the turbine shaft, the turbine housing 23 of the
また、モータハウジング16に伝熱遮蔽室30を設けずに、モータハウジングにモータハウジング内に開口した空気入口を設けるとともに、タービン軸を挟んで前記空気入口の反対側のモータハウジングに、前記モータハウジング内に開口した空気出口を設け、モータハウジング内に流入した空気流が、モータハウジングとモータハウジング内に収納したモータ〔詳しくは、主に、外周面形状が歯車のように凹凸状に成形されているステータとステータティースのu相、v相、w相の各相電機子巻線とロータ部〕を冷却した後、前記空気出口よりコンプレッサハウジング上流の吸気管内に放出する他の一実施の形態も考えられる。 In addition, the motor housing 16 is not provided with the heat
インタークーラ33やモータハウジング16及び伝熱遮蔽室30に開口する空気の出口及び入口を始め、それらを連通する導入管や放出管等のサイズ、また、モータハウジング16及び伝熱遮蔽室30の室内容積等は、モータハウジング16とモータハウジング16内に収納したモータ18を最も効率良く冷却できるように電動アシストターボチャージャ1の用途やサイズ等により適宜選択して決定することとする。 The sizes of the inlet and outlet pipes communicating with the air outlets and inlets that open to the intercooler 33, the motor housing 16, and the heat
そして、本発明の一実施の形態では、電動アシストターボチャージャ1のタービン軸19方向の長さを可能な限り狭めるために、ロータ部13をコンプレッサインペラ3におけるディスク部4背面側に寄せて位置させ配置させている。よって、ステータティース先端面14aを、ディスク部4背面側に寄せられたロータ部13に対応するために、図2に示すように、ステータのステータティース14の電機子巻線60におけるロータ部13a側の端部を第一折り目位置AーAとして、前記ステータティース第一折り目位置AーA先方をロータ部13aが一体構成するコンプレッサインペラ3aのディスク部4a背面方向へ折り曲げるとともに、前記第一折り目位置先方のロータ部13a側のステータティース14先端手前を第二折り目位置BーBとして前記第二折り目位置BーB先方をステータコアバック面及びステータティース14面と平行面を成すように折り曲げて形成している。 In the embodiment of the present invention, the
よって、各ステータティース14に巻かれた電機子巻線60のコンプレッサインペラ3側の巻線高Hをクリアすることができ、ステータティース先端面14aをロータ部13aの外周面と一定の空隙を持って相対して取り囲む位置に配置することができる。また、ロータ部におけるタービン軸方向は長くなるが、ステータティースとステータコアバックを同一平面上に成形したステータの採用も充分に考えられる。 Therefore, the winding height H on the
また、他の電動アシストターボチャージャにおいて、モータを構成するロータ部をタービン軸に配置固定した場合は、前記ロータ部をベアリングハウジング側に可能な限り寄せるために、ステータティースへの巻き線方をコンプレッサインペラ側の巻き線幅に比べ、ベアリングハウジング側の巻き線幅をタービン軸から離れた位置で狭い範囲に集中して巻いている例もある。 Further, in another electrically assisted turbocharger, when the rotor portion constituting the motor is arranged and fixed to the turbine shaft, in order to bring the rotor portion as close as possible to the bearing housing side, the winding method of the stator teeth is a compressor. There is also an example in which the winding width on the bearing housing side is concentrated in a narrow range at a position away from the turbine shaft as compared with the winding width on the impeller side.
そこで、ステータティースの電機子巻線におけるロータ部側の端部を第一折り目位置として、前記ステータティース第一折り目位置先方をベアリングハウジング側方向へ折り曲げるとともに、前記第一折り目位置先方のロータ部側のステータティース先端手前を第二折り目位置として、前記第二折り目位置先方をステータコアバック面及びステータティース面と平行面を成すように折り曲げて形成する他の一実施の形態も考えられる。 Therefore, the end of the stator teeth in the armature winding on the rotor portion side is set as the first fold position, the stator teeth first fold position ahead is bent toward the bearing housing side, and the first fold position ahead of the rotor portion side Another embodiment is also conceivable in which the front end of the stator teeth is set as the second fold position and the second fold position ahead is bent so as to be parallel to the stator core back surface and the stator teeth surface.
上述した一実施の形態を採用すると、従来通りにステータティース周囲に電機子巻線の巻き線幅を均等に巻き線してもロータ部に対してステータティース先端面を相対す位置に配置することができる。 When the above-described embodiment is adopted, the stator teeth front end face is disposed at a position facing the rotor portion even if the winding width of the armature winding is evenly wound around the stator teeth as in the past. Can do.
なお、前記ステータは、複数枚の珪素鋼板を積層して構成されるが、一枚一枚の珪素鋼板が加工後に重なり合って積層し、積層したステータティース先端面がロータ部の表面と一定の空隙を有して相対すように、一枚一枚の珪素鋼板を設定した形状に打ち抜き加工する時や、また、同時に又は別加工で第一折り目位置及び第二折り目位置を折り曲げる加工時に、特に、ステータコアの第一折り目位置と第二折り目位置間の厚さを、ステータコアバックや前記ステータコアバックから第一折り目位置までのステータティースの厚さに比べて薄くプレス加工を施すとともに、第一折り目位置及び第二折り目位置の各山折れ側の頂と各谷折れ側の底が、複数枚の珪素鋼板が重なり合ったとき、両者間が僅かに接しない近接状態に加工を施しておくとよい。 The stator is configured by laminating a plurality of silicon steel plates, but each silicon steel plate is overlapped and laminated after processing, and the stator teeth front end surface has a constant gap with the rotor surface. When punching into a set shape of each silicon steel sheet so as to face each other, and at the time of processing to fold the first fold position and the second fold position at the same time or separately, particularly, The thickness between the first crease position and the second crease position of the stator core is made thinner than the stator core back and the thickness of the stator teeth from the stator core back to the first crease position, and the first crease position and When the top of each mountain fold side and the bottom of each valley fold side of the second crease position are processed in a proximity state in which a plurality of silicon steel plates overlap each other so that they are not in slight contact with each other. There.
本発明の一実施の形態では、一枚の珪素鋼板の表裏における各山折れ側の頂形状をそれぞれ曲面形状に成形するとともに、各谷折れ側の底形状をステータティース平面と前記ステータティースの第一折り目位置と第二折り目位置間の平面とが直線で交差する形状に成形し、さらに、ステータティースの第一折り目位置と第二折り目位置間の平面とステータティースにおける第二折り目位置先方のステータティース平面とが直線で交差する形状に成形され、また、一枚の珪素鋼板におけるステータティースの第一折り目位置と第二折り目位置間の厚さは、複数枚の珪素鋼板の表裏が密接されて積層されステータを構成する厚さにプレスされている。 In one embodiment of the present invention, the top shape of each mountain fold side on the front and back of a single silicon steel sheet is formed into a curved shape, and the bottom shape of each valley fold side is defined as the stator teeth plane and the first shape of the stator teeth. The first fold position and the plane between the second fold positions are formed in a shape that intersects with a straight line, and further, the stator between the first fold position and the second fold position of the stator teeth and the second fold position ahead of the stator teeth. The teeth plane is formed in a shape that intersects with a straight line, and the thickness between the first crease position and the second crease position of the stator teeth in one silicon steel sheet is such that the front and back of the plurality of silicon steel sheets are in close contact with each other It is laminated and pressed to a thickness that constitutes the stator.
よって、ステータティースにおける各山折れ側の頂と各谷折れ側の底は、積層されたときに、直接接触せず、ステータティースの第一折り目位置と第二折り目位置間の表裏平面で位置決めされてステータが構成される。 Therefore, the top of each mountain fold side and the bottom of each valley fold side of the stator teeth are not in direct contact when stacked, and are positioned on the front and back planes between the first fold position and the second fold position of the stator teeth. The stator is configured.
そして、タービンインペラ21とコンプレッサインペラ3を連結するタービン軸19は、ベアリングハウジング20内に収納されるとともにベアリングハウジング20内に備えた軸受け部で軸承され、潤滑油によって潤滑されている。タービン軸19を潤滑する潤滑油は、ベアリングハウジング20上部に設けた潤滑油入口からタービン軸19に供給され、タービン軸19を潤滑した後、ベアリングハウジング20下部に設けられた潤滑油排出口から排出されて回収され、再び、エンジン及びタービン軸19等を潤滑する潤滑油とし利用される〔潤滑油入口及び潤滑油排出口は図示していない〕。 The
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、永久磁石同期型のモータによる駆動力でコンプレッサインペラの回転力を高められることにより、エンジンの低回転域において高いトルクを得ることができるために、従来より開発されてきたコンプレッサインペラ及びタービンインペラにおけるベーン形状等の再度見直しが可能となり、モータによる駆動力と合わせて再度見直すことによって、エンジンの低回転域から中高回転域にかけて更なる高いトルクと高い出力を得る電動アシストターボチャージャを提供することができる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. By increasing the rotational force of the compressor impeller with the driving force of the permanent magnet synchronous motor, high torque can be obtained in a low engine speed range. Therefore, it is possible to review the shape of vanes in compressor and turbine impellers that have been developed in the past, and by revisiting them together with the driving force of the motor, the engine impeller can be further improved from low to medium high speed ranges. It is possible to provide an electrically assisted turbocharger that achieves high torque and high output.
ここで示した一実施の形態は限定されるものではなく、様々に変形することが可能であり、例えば、本発明の一実施の形態の電動アシストターボチャージャでは、モータハウジングをベアリングハウジングと一体構成としたが、コンプレッサハウジング、第一仕切り板、モータハウジング、ベアリングハウジング、タービンハウジング間の各分割位置等は、種々考えられる。 The embodiment shown here is not limited and can be variously modified. For example, in the electrically assisted turbocharger according to the embodiment of the present invention, the motor housing is configured integrally with the bearing housing. However, various division positions between the compressor housing, the first partition plate, the motor housing, the bearing housing, and the turbine housing are conceivable.
そして、本発明は係る実施形態に限定されず、さらに、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The present invention is not limited to such embodiments, and it is obvious that those skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the claims. As a matter of course, it is understood that it belongs to the technical scope of the present invention.
この電動アシストターボチャージャは、乗用自動車を始め、バス、トラック、ダンプカー、また、ホイールローダ、ショベル等の建設機械等、人や物を運ぶ車両の動力源として採用されているガソリン式エンジン、ディーゼル式エンジン、ロータリ式エンジン等の出力増加を図り、燃費を改善するとともに、有害ガス排出量を低減するための過給器として用いることができる。 This electrically assisted turbocharger is a gasoline engine, diesel engine that is used as a power source for vehicles that carry people and things such as passenger cars, buses, trucks, dump trucks, and construction machines such as wheel loaders and excavators. It can be used as a supercharger for increasing the output of engines, rotary engines, etc., improving fuel efficiency, and reducing harmful gas emissions.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015087943A JP2016196873A (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Electrically-driven assist turbocharger |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015087943A JP2016196873A (en) | 2015-04-06 | 2015-04-06 | Electrically-driven assist turbocharger |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113294236A (en) * | 2021-04-19 | 2021-08-24 | 东风汽车集团股份有限公司 | Electrically coupled exhaust gas turbocharger, supercharging system and supercharging method |
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2015
- 2015-04-06 JP JP2015087943A patent/JP2016196873A/en active Pending
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CN113294236A (en) * | 2021-04-19 | 2021-08-24 | 东风汽车集团股份有限公司 | Electrically coupled exhaust gas turbocharger, supercharging system and supercharging method |
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