JP2017044073A - On-vehicle electric turbo motor, turbocharger, engine and vehicle - Google Patents

On-vehicle electric turbo motor, turbocharger, engine and vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2017044073A
JP2017044073A JP2015164783A JP2015164783A JP2017044073A JP 2017044073 A JP2017044073 A JP 2017044073A JP 2015164783 A JP2015164783 A JP 2015164783A JP 2015164783 A JP2015164783 A JP 2015164783A JP 2017044073 A JP2017044073 A JP 2017044073A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
turbocharger
rotating shaft
housing
vehicle
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
JP2015164783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英邦 吉川
Hidekuni Yoshikawa
英邦 吉川
和田　勝
Masaru Wada
勝 和田
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.)
Nidec Precision Corp
Original Assignee
Nidec Copal 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
Application filed by Nidec Copal Corp filed Critical Nidec Copal Corp
Priority to JP2015164783A priority Critical patent/JP2017044073A/en
Publication of JP2017044073A publication Critical patent/JP2017044073A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Supercharger (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an on-vehicle electric turbo motor, a turbocharger, an engine and a vehicle, which have high responsiveness by small inertia and high followability by coggingless.SOLUTION: An on-vehicle electric turbo motor is provided on a turbocharger, and the motor is a coreless motor. The motor has a rotating shaft which is received in a housing and is supported rotatably on the housing and on which a turbine and a compressor of a turbocharger are provided at opposite ends, a cylindrical coil which is arranged on the outer peripheral side of the rotating shaft and is fixed to the rotating shaft, a cylindrical magnet which is arranged between the cylindrical coil and the rotating shaft and is fixed to the housing, a commutator electrically connected to the coil, and brushes contacting with the commutator. The cylindrical coil, the cylindrical magnet and the rotating shaft are arranged concentrically and are arranged between the turbine and the compressor.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、車載用電動ターボモータ、ターボチャージャ、エンジン、車両に関するものである。   The present invention relates to an on-vehicle electric turbomotor, a turbocharger, an engine, and a vehicle.

ターボチャージャは、タービンの回転軸に連結したコンプレッサを備えている。タービンがエンジン（内燃機関）の排気ガスにより高速回転した場合、コンプレッサが連動して高速回転することにより、エンジンへ所定の過給圧の圧縮空気等を供給する。   The turbocharger includes a compressor connected to a rotating shaft of the turbine. When the turbine rotates at high speed due to the exhaust gas of the engine (internal combustion engine), the compressor rotates at a high speed to supply compressed air with a predetermined supercharging pressure to the engine.

ターボチャージャにはイナーシャが存在するため、エンジン加速時、ターボ機能が効き始めるまでに時間が掛かる（ターボラグ）。   Since turbochargers have inertia, it takes time for the turbo function to start working when the engine accelerates (turbo lag).

ターボチャージャの回転軸の回転をモータ駆動によりアシストして、ターボラグを短縮するターボチャージャが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のターボチャージャにはＳＲモータが用いられている。   There is known a turbocharger that assists rotation of a rotating shaft of a turbocharger by driving a motor to shorten a turbo lag (see, for example, Patent Document 1). The turbocharger described in Patent Document 1 uses an SR motor.

また、ステータに複数のスリットを有するブラシレス構造のモータを搭載したターボチャージャが知られている。   A turbocharger in which a brushless motor having a plurality of slits is mounted on a stator is known.

特開２０１０−１３３３９７号公報JP 2010-133397 A

しかしながら、特許文献１に記載のターボチャージャは、ＳＲモータを用いているので、大きい振動や騒音を発生する、複雑な電流制御を行う制御回路を要する、などの問題点がある。   However, since the turbocharger described in Patent Document 1 uses an SR motor, there are problems such as generation of large vibrations and noise, and a need for a control circuit that performs complex current control.

また、ステータに複数のスリットを有するブラシレス構造のモータを搭載したターボチャージャの場合、低速回転時にコギングトルクが発生するという問題点がある。   Further, in the case of a turbocharger equipped with a brushless structure motor having a plurality of slits in the stator, there is a problem that cogging torque is generated during low-speed rotation.

本発明の車載用電動ターボモータは、以下の構成を少なくとも具備するものである。
ターボチャージャに備えられる車載用電動ターボモータであって、
前記モータは、コアレスモータであり、
当該モータは、ハウジング内に収容され、前記ハウジングに回転自在に支持され、両端部にターボチャージャのタービンおよびコンプレッサを備えた回転軸と、
前記回転軸の外周側に配置され、前記回転軸に固定された円筒状のコイルと、
前記円筒状のコイルと前記回転軸との間に配置され、且つ、前記ハウジングに固定された円筒状のマグネットと、
前記コイルに電気的に接続される整流子と、
前記整流子に接触するブラシと、を有し、
前記円筒状のコイルと前記円筒状のマグネットと前記回転軸は、同心円状に配置され、且つ、前記タービンと前記コンプレッサの間に配置されていることを特徴とする。 The on-vehicle electric turbomotor of the present invention has at least the following configuration.
An on-vehicle electric turbomotor provided in a turbocharger,
The motor is a coreless motor;
The motor is housed in a housing, is rotatably supported by the housing, and has a rotating shaft having a turbocharger turbine and a compressor at both ends,
A cylindrical coil disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft and fixed to the rotating shaft;
A cylindrical magnet disposed between the cylindrical coil and the rotating shaft, and fixed to the housing;
A commutator electrically connected to the coil;
A brush that contacts the commutator,
The cylindrical coil, the cylindrical magnet, and the rotating shaft are arranged concentrically, and are arranged between the turbine and the compressor.

本発明のターボチャージャは、上記本発明の車載用電動ターボモータを備える。   A turbocharger according to the present invention includes the above-described on-vehicle electric turbomotor according to the present invention.

本発明のエンジンは、上記本発明のターボチャージャを有することを特徴とする。   The engine of the present invention includes the turbocharger of the present invention.

本発明の車両は、上記本発明のエンジンを有することを特徴とする。   A vehicle according to the present invention includes the engine according to the present invention.

本発明の車載用電動ターボモータは、小さいイナーシャを有し、高応答性を備える。また、本発明の車載用電動ターボモータは、コギングレスによる高追従性を有する。本発明のターボチャージャは高応答性を有する。本発明のエンジンは高応答性を有する。本発明によれば、上記エンジンを備えた車両を提供することができる。   The on-vehicle electric turbomotor of the present invention has a small inertia and has a high response. Moreover, the vehicle-mounted electric turbomotor of the present invention has high followability due to cogging-less. The turbocharger of the present invention has high responsiveness. The engine of the present invention has high responsiveness. According to the present invention, a vehicle including the engine can be provided.

本発明の実施形態に係る車載用電動ターボモータを有する車両の一例を示す図。The figure which shows an example of the vehicle which has the vehicle-mounted electric turbomotor which concerns on embodiment of this invention. 図１に本発明の実施形態に係る車載用電動ターボモータの一例を示す断面模式図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an on-vehicle electric turbomotor according to an embodiment of the present invention. 図２に示した車載用電動ターボモータの回転子の一例を示す図。The figure which shows an example of the rotor of the vehicle-mounted electric turbomotor shown in FIG. 図２に示した車載用電動ターボモータのＡ−Ａ線に沿った断面の一例を示す図。The figure which shows an example of the cross section along the AA line of the vehicle-mounted electric turbomotor shown in FIG. 本発明の実施形態に係る車載用電動ターボモータのトルク特性の一例を示す図。The figure which shows an example of the torque characteristic of the vehicle-mounted electric turbomotor which concerns on embodiment of this invention.

本発明の実施形態に係る車載用電動ターボモータは、ターボチャージャの回転軸にコアレス構造のＤＣモータ（コアレスモータ）を有する。このモータは、要求に応じてターボチャージャの回転軸を回転駆動することで、回転軸の回転をアシストし、ターボチャージャにより所定の過給圧をエンジンへ供給する。また、このモータは、必要に応じて回転軸の回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリに電気エネルギーを蓄える回生機能を有する。このコアレスモータ（ＤＣモータ）は小型に形成されており、小さいイナーシャを有する。このコアレスモータを備えたターボチャージャは高い応答性を有する。   An in-vehicle electric turbomotor according to an embodiment of the present invention includes a coreless DC motor (coreless motor) on a rotating shaft of a turbocharger. This motor assists rotation of the rotating shaft by rotating the rotating shaft of the turbocharger as required, and supplies a predetermined supercharging pressure to the engine by the turbocharger. Moreover, this motor has a regeneration function of converting the rotational energy of the rotating shaft into electrical energy as necessary and storing the electrical energy in the battery. The coreless motor (DC motor) is formed in a small size and has a small inertia. A turbocharger equipped with this coreless motor has high responsiveness.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment of the present invention includes the contents shown in the drawings, but is not limited to this. In the following description of each drawing, parts that are common to the parts that have already been described are assigned the same reference numerals, and duplicate descriptions are partially omitted.

図１に示したように、本発明の実施形態に係る車載用電動ターボモータ２を有する車両１００は、エンジン１０１（内燃機関）、ターボチャージャ１、インタークーラ５、スロットルバルブ６、バイパスバルブ７、コンプレッサ８、ＥＧＲクーラ１０、ＤＣ電源回路１１、制御部１２（ＥＣＵ）、及びバッテリＢＴを有する。ターボチャージャ１は、コンプレッサ３、タービン４、及び車載用電動ターボモータ２を有する。   As shown in FIG. 1, a vehicle 100 having an in-vehicle electric turbomotor 2 according to an embodiment of the present invention includes an engine 101 (internal combustion engine), a turbocharger 1, an intercooler 5, a throttle valve 6, a bypass valve 7, It has a compressor 8, an EGR cooler 10, a DC power supply circuit 11, a control unit 12 (ECU), and a battery BT. The turbocharger 1 includes a compressor 3, a turbine 4, and an in-vehicle electric turbomotor 2.

コンプレッサ３とタービン４は回転軸２１で連結されている。コンプレッサ３とタービン４の間に車載用電動ターボモータ２が配置されている。このモータ２はコアレス構造を有するコアレスモータ（ＤＣモータ）である。   The compressor 3 and the turbine 4 are connected by a rotating shaft 21. An in-vehicle electric turbomotor 2 is disposed between the compressor 3 and the turbine 4. The motor 2 is a coreless motor (DC motor) having a coreless structure.

ＤＣ電源回路１１はバッテリＢＴおよびモータ２に接続されており、制御部１２の制御により、電力をモータ２に供給する。本実施形態では、モータ２として、コアレスモータ（ＤＣモータ）を採用しているので、インバータなどの複雑な駆動回路が不要である。この場合、必要に応じてコアレスモータに電流を供給するだけで、モータ２を簡単に回転駆動することができる。   The DC power supply circuit 11 is connected to the battery BT and the motor 2, and supplies power to the motor 2 under the control of the control unit 12. In the present embodiment, since a coreless motor (DC motor) is employed as the motor 2, a complicated drive circuit such as an inverter is unnecessary. In this case, the motor 2 can be simply driven to rotate simply by supplying current to the coreless motor as necessary.

エンジン１０１は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関である。エンジン１０１の吸気管Ｌａはターボチャージャ１のコンプレッサ３側に連結されており、排気管Ｌｂはターボチャージャ１のタービン４側に連結されている。   The engine 101 is an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. The intake pipe La of the engine 101 is connected to the compressor 3 side of the turbocharger 1, and the exhaust pipe Lb is connected to the turbine 4 side of the turbocharger 1.

吸気管Ｌａには、圧縮空気を冷却するインタークーラ５が設けられている。インタークーラ５の下流側にはスロットルバルブ６が設けられている。スロットルバルブ６の下流側は、バイパスバルブ７を介してエンジン１０１の吸気側に連結されている。   The intake pipe La is provided with an intercooler 5 for cooling the compressed air. A throttle valve 6 is provided on the downstream side of the intercooler 5. The downstream side of the throttle valve 6 is connected to the intake side of the engine 101 via the bypass valve 7.

また、本実施形態では、エンジン１０１は、排気ガス還流システム（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）システムを採用している。ＥＧＲシステムは、排気ガスの一部分を吸気側へ再循環させるように構成され、燃費を向上させる。具体的には、エンジン１０１の排気管Ｌｂに、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ１０の上流側が連結され、ＥＧＲクーラ１０の下流側にガス流量を調整するバイパスバルブ９が設けられている。バイパスバルブ９の下流側にはコンプレッサ８（電動式コンプレッサ等）が連結され、コンプレッサ８の下流側がエンジン１０１の吸気側に接続されている。   In the present embodiment, the engine 101 employs an exhaust gas recirculation (EGR) system. The EGR system is configured to recirculate a part of the exhaust gas to the intake side to improve fuel consumption. Specifically, the upstream side of the EGR cooler 10 that cools the exhaust gas is connected to the exhaust pipe Lb of the engine 101, and the bypass valve 9 that adjusts the gas flow rate is provided downstream of the EGR cooler 10. A compressor 8 (electric compressor or the like) is connected to the downstream side of the bypass valve 9, and the downstream side of the compressor 8 is connected to the intake side of the engine 101.

ＥＣＵなどの制御部１２は、エンジン１０１や車両の状況等に応じて、スロットルバルブ６の開度制御、バイパスバルブ７のガス流量制御、バイパスバルブ９のガス流量制御、モータ２のアシスト制御、モータ２の回生制御、などの制御を行う。   The control unit 12 such as an ECU controls the opening degree of the throttle valve 6, the gas flow rate control of the bypass valve 7, the gas flow rate control of the bypass valve 9, the assist control of the motor 2, and the motor according to the conditions of the engine 101 and the vehicle. Controls such as 2 regeneration control are performed.

詳細には、図２、図３に示したように、ターボチャージャ１は、ハウジングＨ内に、コンプレッサ３、タービン４、コンプレッサ３とタービン４を連結する回転軸２１、及びコアレスモータ２を備える。   Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the turbocharger 1 includes a compressor 3, a turbine 4, a rotating shaft 21 that connects the compressor 3 and the turbine 4, and a coreless motor 2 in a housing H.

ハウジングＨは、コンプレッサハウジングＨＣ、モータハウジングＨＭ、タービンハウジングＨＴを有する。コンプレッサハウジングＨＣは筒状に形成され、内部にコンプレッサ３のインペラ３ａ（羽根車）を収容している。タービンハウジングＨＴは筒状に形成され、内部にタービン４のインペラ４ａ（羽根車）を収容している。モータハウジングＨＭは略筒状に形成され、コンプレッサハウジングＨＣとタービンハウジングＨＴの間に配置され、コンプレッサハウジングＨＣとタービンハウジングＨＴに接続されている。モータハウジングＨＭの内径は、コンプレッサハウジングＨＣとタービンハウジングＨＴの内径よりも小さい。   The housing H includes a compressor housing HC, a motor housing HM, and a turbine housing HT. The compressor housing HC is formed in a cylindrical shape, and accommodates the impeller 3a (impeller) of the compressor 3 therein. The turbine housing HT is formed in a cylindrical shape and accommodates the impeller 4a (impeller) of the turbine 4 therein. The motor housing HM is formed in a substantially cylindrical shape, is disposed between the compressor housing HC and the turbine housing HT, and is connected to the compressor housing HC and the turbine housing HT. The inner diameter of the motor housing HM is smaller than the inner diameters of the compressor housing HC and the turbine housing HT.

モータハウジングＨＭとコンプレッサハウジングＨＣの間には、回転軸２１を回転自在に軸支する軸受部材２８と仕切部ＨＭａが設けられている。モータハウジングＨＭとタービンハウジングＨＴの間には、回転軸２１を回転自在に軸支する軸受部材２９と仕切部ＨＭｂが設けられている。   Between the motor housing HM and the compressor housing HC, a bearing member 28 that rotatably supports the rotary shaft 21 and a partition portion HMa are provided. Between the motor housing HM and the turbine housing HT, a bearing member 29 that rotatably supports the rotary shaft 21 and a partition portion HMb are provided.

モータハウジングＨＭ内には、コアレスモータ２の構成部材が配置されている。詳細には、コアレスモータ２は、回転軸２１、ヨーク２２、マグネット２３、コイル２５、整流子２６、ブラシ２７などを有する。   The constituent members of the coreless motor 2 are arranged in the motor housing HM. Specifically, the coreless motor 2 includes a rotating shaft 21, a yoke 22, a magnet 23, a coil 25, a commutator 26, a brush 27, and the like.

図２、図３に示したように、回転軸２１の一方の端部にコンプレッサ３のインペラ３ａが設けられ、回転軸２１の他方の端部にタービン４のインペラ４ａが設けられている。この回転軸２１はモータ２の回転子を兼ねている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the impeller 3 a of the compressor 3 is provided at one end of the rotating shaft 21, and the impeller 4 a of the turbine 4 is provided at the other end of the rotating shaft 21. The rotating shaft 21 also serves as the rotor of the motor 2.

コイル２５は、円筒形状に形成され、回転軸２１の外周側に配置され、一方の端部が回転軸２１に固定されている。詳細には、コイル２５の一方の端部には整流子２６が設けられ、整流子２６とコイル２５が電気的に接続されている。   The coil 25 is formed in a cylindrical shape, is disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft 21, and one end is fixed to the rotating shaft 21. Specifically, a commutator 26 is provided at one end of the coil 25, and the commutator 26 and the coil 25 are electrically connected.

整流子２６は、回転軸２１に固定され、コイル２５に電気的に接続されている。詳細には、整流子２６の大径部２６ａにコイル２５が電気的に接続され、小径部２６ｂにブラシ２７が接触するように構成されている。具体的には、ブラシ２７の一方の端部は整流子２６に接触するように配置され、ブラシ２７の他方の端部は外部端子部（不図示）に電気的に接続されている。外部端子部はＤＣ電源回路と電気的に接続されている。   The commutator 26 is fixed to the rotating shaft 21 and is electrically connected to the coil 25. Specifically, the coil 25 is electrically connected to the large-diameter portion 26a of the commutator 26, and the brush 27 is in contact with the small-diameter portion 26b. Specifically, one end portion of the brush 27 is disposed so as to contact the commutator 26, and the other end portion of the brush 27 is electrically connected to an external terminal portion (not shown). The external terminal portion is electrically connected to the DC power supply circuit.

この整流子２６やブラシ２７は、コンプレッサ３とタービン４の間で、コンプレッサ３に近い位置、つまり、吸気側に近い位置（排気側から遠い位置）に配置されている。詳細には、整流子２６やブラシ２７は、コンプレッサ３と、コイル２５又はマグネット２３の間に配置されている。コンプレッサ３側はタービン４側と比較して低温である。すなわち、整流子２６やブラシ２７を低温位置に配置することで、整流子２６やブラシ２７の性能低下や損傷を低減することができる。   The commutator 26 and the brush 27 are disposed between the compressor 3 and the turbine 4 at a position close to the compressor 3, that is, a position close to the intake side (a position far from the exhaust side). Specifically, the commutator 26 and the brush 27 are disposed between the compressor 3 and the coil 25 or the magnet 23. The compressor 3 side is at a lower temperature than the turbine 4 side. That is, by disposing the commutator 26 and the brush 27 at a low temperature position, it is possible to reduce the performance degradation and damage of the commutator 26 and the brush 27.

ヨーク２２は、円筒形状に形成され、内周側に回転軸２１が配置されている。ヨーク２２と回転軸２１の間には隙間Ｇが形成されている。また、ヨーク２２の一方の端部はモータハウジングＨＭの仕切部ＨＭｂに固定されている。このヨーク２２は磁性金属材料で構成されている。   The yoke 22 is formed in a cylindrical shape, and the rotating shaft 21 is disposed on the inner peripheral side. A gap G is formed between the yoke 22 and the rotating shaft 21. Further, one end portion of the yoke 22 is fixed to the partition portion HMb of the motor housing HM. The yoke 22 is made of a magnetic metal material.

マグネット２３は、円筒形状に形成され、ヨーク２２の外周側に配置され、ヨーク２２に固定されている。マグネット２３は、アルニコ磁石や希土類磁石などの適宜な永久磁石用材料によって構成され、径方向に相反する磁極を有する。詳細には、マグネット２３は、円筒状のコイル２５と回転軸２１との間に配置され、且つ、ハウジングＨにヨーク２２を介して固定されている。   The magnet 23 is formed in a cylindrical shape, is disposed on the outer peripheral side of the yoke 22, and is fixed to the yoke 22. The magnet 23 is made of a suitable permanent magnet material such as an alnico magnet or a rare earth magnet, and has magnetic poles that oppose each other in the radial direction. Specifically, the magnet 23 is disposed between the cylindrical coil 25 and the rotating shaft 21, and is fixed to the housing H via the yoke 22.

図３に示したように、回転軸２１、円筒状のコイル２５（２５ａ，２５ｂ）、円筒状のマグネット２３は、コンプレッサ３とタービン４の間に配置されている。また、図４に示したように、回転軸２１、円筒状のコイル２５（２５ａ，２５ｂ）、円筒状のマグネット２３は、同心円状に配置されている。   As shown in FIG. 3, the rotating shaft 21, the cylindrical coils 25 (25 a and 25 b), and the cylindrical magnet 23 are disposed between the compressor 3 and the turbine 4. Moreover, as shown in FIG. 4, the rotating shaft 21, the cylindrical coils 25 (25a, 25b), and the cylindrical magnet 23 are arranged concentrically.

本発明の実施形態では、ターボチャージャ１のモータ２として、コアレスモータ（ＤＣモータ）を採用したので、モータの回転子のイナーシャが小さい。図５に実線ＬＡで示したように、コアレスモータ（ＤＣモータ）に電流が供給された場合、所定のトルク値（例えば１０ｍＮ・ｍ）となるまでの時間（立ち上がり時間）が比較的短い。   In the embodiment of the present invention, since a coreless motor (DC motor) is employed as the motor 2 of the turbocharger 1, the inertia of the rotor of the motor is small. As shown by the solid line LA in FIG. 5, when a current is supplied to the coreless motor (DC motor), the time (rise time) until a predetermined torque value (for example, 10 mN · m) is reached is relatively short.

比較例として、ステータに複数のスリットを有するブラシレス構造のモータを駆動させた場合、図５に点線ＬＢで示したように、所定のトルク値（例えば１０ｍＮ・ｍ）となるまでの時間（立ち上がり時間）が比較的長い。   As a comparative example, when a motor having a brushless structure having a plurality of slits is driven in a stator, as shown by a dotted line LB in FIG. 5, a time until a predetermined torque value (for example, 10 mN · m) is reached (rise time) ) Is relatively long.

次に、本発明の実施形態に係るコアレスモータ２を有するターボチャージャなどの動作の一例を説明する。
エンジン１０１からの排気ガスの排出により、ターボチャージャ１のタービン４が回転し、タービン４の回転に連動してコンプレッサ３が回転し、エンジン１０１に過給圧を供給する。 Next, an example of operation | movement of the turbocharger etc. which have the coreless motor 2 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.
As the exhaust gas is discharged from the engine 101, the turbine 4 of the turbocharger 1 rotates, and the compressor 3 rotates in conjunction with the rotation of the turbine 4 to supply the engine 101 with supercharging pressure.

加速時、アクセルが踏み込まれた場合、制御部１２は、スロットルバルブの開度を大きくする制御を行い、モータ２を回転駆動して、ターボチャージャの回転軸２１の回転をアシストする。コアレスモータ２は、小さいイナーシャを有するので高応答性を有する。すなわち、ターボチャージャの回転軸が短時間で高回転となり、所定の過給圧をエンジンに供給することができ、加速時のターボチャージャのターボラグが低減する。   When the accelerator is depressed during acceleration, the control unit 12 performs control to increase the opening of the throttle valve, drives the motor 2 to rotate, and assists the rotation of the rotating shaft 21 of the turbocharger. Since the coreless motor 2 has a small inertia, it has high responsiveness. That is, the rotation shaft of the turbocharger becomes high in a short time, and a predetermined supercharging pressure can be supplied to the engine, and the turbo lag of the turbocharger during acceleration is reduced.

また、回転軸２１を高回転から低回転に減速する場合、コアレスモータ２は、小さいイナーシャを有するので、短時間に高回転から低回転へと減速することができる。   Further, when the rotation shaft 21 is decelerated from high rotation to low rotation, the coreless motor 2 has a small inertia, and therefore can decelerate from high rotation to low rotation in a short time.

また、制御部１２が必要に応じてコアレスモータ２の回生機能を有効にした場合、回転軸２１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリを充電することで、短時間に、回転軸２１を高回転から低回転に減速することができる。   Further, when the control unit 12 enables the regenerative function of the coreless motor 2 as necessary, the rotational shaft 21 can be turned in a short time by converting the rotational energy of the rotational shaft 21 into electric energy and charging the battery. It can decelerate from high rotation to low rotation.

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る車載用電動ターボモータ２は、コアレス構造を有するＤＣモータ（コアレスモータ）である。回転子であるコイル２５や回転軸２１（シャフト）が軽量であり、小さいイナーシャを有する。すなわち、車載用電動ターボモータ２は、高応答性を有する。
また、本発明の実施形態に係る車載用電動ターボモータ２は、コギングトルクがなく、制御部によるモータの駆動制御に応じて、高追従性を実現することができる。 As described above, the in-vehicle electric turbo motor 2 according to the embodiment of the present invention is a DC motor (coreless motor) having a coreless structure. The coil 25 and the rotating shaft 21 (shaft) which are rotors are lightweight and have a small inertia. That is, the in-vehicle electric turbomotor 2 has high responsiveness.
In addition, the in-vehicle electric turbo motor 2 according to the embodiment of the present invention has no cogging torque, and can realize high followability according to motor drive control by the control unit.

詳細には、本発明の実施形態に係るコアレスモータ２（ＤＣモータ）は、ハウジングＨ内に収容され、ハウジングＨに回転自在に支持され、両端部にターボチャージャ１のタービン４およびコンプレッサ３を備えた回転軸２１と、回転軸２１の外周側に配置され、回転軸２１に固定された円筒状のコイル２５（２５ａ、２５ｂ）と、円筒状のコイル２５と回転軸２１との間に配置され、且つ、ハウジングＨに固定された円筒状のマグネット２３と、コイル２５（２５ａ、２５ｂ）に電気的に接続される整流子２６と、整流子２６に接触するブラシ２７と、を有する。円筒状のコイル２５と円筒状のマグネット２３と回転軸は、同心円状に配置され、且つ、タービン４とコンプレッサ３の間に配置されている。
すなわち、小型で高性能の車載用電動ターボモータ２を提供することができる。 Specifically, the coreless motor 2 (DC motor) according to the embodiment of the present invention is accommodated in the housing H, is rotatably supported by the housing H, and includes the turbine 4 and the compressor 3 of the turbocharger 1 at both ends. The rotary shaft 21, the cylindrical coil 25 (25 a, 25 b) disposed on the outer peripheral side of the rotary shaft 21 and fixed to the rotary shaft 21, and disposed between the cylindrical coil 25 and the rotary shaft 21. And a cylindrical magnet 23 fixed to the housing H, a commutator 26 electrically connected to the coils 25 (25a, 25b), and a brush 27 in contact with the commutator 26. The cylindrical coil 25, the cylindrical magnet 23, and the rotation shaft are disposed concentrically and are disposed between the turbine 4 and the compressor 3.
That is, it is possible to provide a small-sized and high-performance in-vehicle electric turbomotor 2.

また、上記車載用電動ターボモータ２を備えた小型で高性能のターボチャージャ１を提供することができる。   Moreover, the small and high performance turbocharger 1 provided with the said vehicle-mounted electric turbomotor 2 can be provided.

また、上記ターボチャージャ１を備えた小型で高性能のエンジンを提供することができる。   In addition, a small and high-performance engine provided with the turbocharger 1 can be provided.

また、上記小型で高性能のエンジンを備えた車両１００を提供することができる。車両１００としては、自動車、自動二輪車、ハイブリッド車、などを挙げることができる。   Moreover, the vehicle 100 provided with the said small and high performance engine can be provided. Examples of the vehicle 100 include an automobile, a motorcycle, and a hybrid car.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Is included in the present invention.
Further, the embodiments described in the above drawings can be combined with each other as long as there is no particular contradiction or problem in the purpose and configuration.
Moreover, the description content of each figure can become independent embodiment, respectively, and embodiment of this invention is not limited to one embodiment which combined each figure.

１…ターボチャージャ、２…車載用電動ターボモータ（コアレスモータ）、３…コンプレッサ、４…タービン、１１…ＤＣ電源回路、１２…制御部、２１…回転軸、２２…ヨーク、２３…マグネット（磁石）、２５、２５ａ、２５ｂ…コイル、２６…整流子、２７…ブラシ、ＢＴ…バッテリ（蓄電池）、Ｈ…ハウジング、ＨＣ…コンプレッサハウジング、ＨＭ…モータハウジング、ＨＴ…タービンハウジング   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbocharger, 2 ... In-vehicle electric turbomotor (coreless motor), 3 ... Compressor, 4 ... Turbine, 11 ... DC power supply circuit, 12 ... Control part, 21 ... Rotating shaft, 22 ... Yoke, 23 ... Magnet (magnet) ), 25, 25a, 25b ... coil, 26 ... commutator, 27 ... brush, BT ... battery (storage battery), H ... housing, HC ... compressor housing, HM ... motor housing, HT ... turbine housing

Claims (5)

ターボチャージャに備えられる車載用電動ターボモータであって、
前記モータは、コアレスモータであり、
当該モータは、ハウジング内に収容され、前記ハウジングに回転自在に支持され、両端部にターボチャージャのタービンおよびコンプレッサを備えた回転軸と、
前記回転軸の外周側に配置され、前記回転軸に固定された円筒状のコイルと、
前記円筒状のコイルと前記回転軸との間に配置され、且つ、前記ハウジングに固定された円筒状のマグネットと、
前記コイルに電気的に接続される整流子と、
前記整流子に接触するブラシと、を有し、
前記円筒状のコイルと前記円筒状のマグネットと前記回転軸は、同心円状に配置され、且つ、前記タービンと前記コンプレッサの間に配置されていることを特徴とする
車載用電動ターボモータ。 An on-vehicle electric turbomotor provided in a turbocharger,
The motor is a coreless motor;
The motor is housed in a housing, is rotatably supported by the housing, and has a rotating shaft having a turbocharger turbine and a compressor at both ends,
A cylindrical coil disposed on the outer peripheral side of the rotating shaft and fixed to the rotating shaft;
A cylindrical magnet disposed between the cylindrical coil and the rotating shaft, and fixed to the housing;
A commutator electrically connected to the coil;
A brush that contacts the commutator,
The in-vehicle electric turbomotor, wherein the cylindrical coil, the cylindrical magnet, and the rotating shaft are arranged concentrically and are arranged between the turbine and the compressor. 前記整流子及び前記ブラシは、前記ハウジング内のコンプレッサ側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用電動ターボモータ。   The in-vehicle electric turbomotor according to claim 1, wherein the commutator and the brush are disposed on a compressor side in the housing. 請求項１または２に記載の車載用電動ターボモータを備えたターボチャージャ。   A turbocharger comprising the on-vehicle electric turbomotor according to claim 1. 請求項３に記載のターボチャージャを備えたエンジン。   An engine comprising the turbocharger according to claim 3. 請求項４に記載のエンジンを備えた車両。   A vehicle comprising the engine according to claim 4.
JP2015164783A 2015-08-24 2015-08-24 On-vehicle electric turbo motor, turbocharger, engine and vehicle Pending JP2017044073A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015164783A JP2017044073A (en) 2015-08-24 2015-08-24 On-vehicle electric turbo motor, turbocharger, engine and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015164783A JP2017044073A (en) 2015-08-24 2015-08-24 On-vehicle electric turbo motor, turbocharger, engine and vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017044073A true JP2017044073A (en) 2017-03-02

Family

ID=58209425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015164783A Pending JP2017044073A (en) 2015-08-24 2015-08-24 On-vehicle electric turbo motor, turbocharger, engine and vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017044073A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3242002B1 (en) Turbocharger
US10323567B2 (en) Air charging apparatus driven by rotating magnetic field
US10450948B2 (en) Charger, in particular an exhaust gas turbo charger, for a drive device and corresponding drive device
CN106460544A (en) Turbocharger having electric machine
US20110058967A1 (en) Magnetic inductor rotary machine and fluid transfer apparatus that uses the same
JPH03115739A (en) Turbocharger with rotary electric machine
US9115642B2 (en) Turbocharger provided with an electrical machine for a supercharged internal combustion engine
KR20140136999A (en) Turbo assist
JP6890567B2 (en) Supercharger for combustion engine
US20160010648A1 (en) Self-driven apparatus for charging expanded air
US20150292397A1 (en) Turbocharging system and method
US9960560B2 (en) Contact-commutated electric motor
JP2017044073A (en) On-vehicle electric turbo motor, turbocharger, engine and vehicle
JPS61237830A (en) Turbo-charger for internal-combustion engine
CN2854093Y (en) Device for generating using waste gas of vehicle
CN102678298A (en) Generator set for electric compressor of automotive air conditioner
JP5589759B2 (en) Electric assist turbocharger
JP4736589B2 (en) Control device for vehicle motor
JP2003322026A (en) Supercharger
US20240100981A1 (en) Turbocharged electric generator
WO2017149303A1 (en) Automotive powertrain
JP2016196873A (en) Electrically-driven assist turbocharger
JP2012092800A (en) Electrically-assisted turbocharger
CN202150786U (en) Permanent magnet brushless generator
JP5707852B2 (en) Electric assist turbocharger