JP6869063B2

JP6869063B2 - Supercharger

Info

Publication number: JP6869063B2
Application number: JP2017056267A
Authority: JP
Inventors: 豊隆吉田; 山下　幸生; 幸生山下; 貴也二江
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-03-22
Also published as: JP2018159300A

Description

本発明は、タービンとコンプレッサとが回転軸により連結される過給機に関するものである。 The present invention relates to a supercharger in which a turbine and a compressor are connected by a rotating shaft.

排気タービン過給機は、コンプレッサとタービンとが回転軸により一体に連結され、このコンプレッサ及びタービンがハウジング内に回転自在に収容されて構成されている。そして、排気ガスがハウジング内に供給され、タービンを回転することで回転軸が駆動回転し、コンプレッサを回転駆動する。コンプレッサは、外部から空気を吸入し、羽根車で加圧して圧縮空気とし、この圧縮空気を内燃機関などに供給する。 The exhaust turbine supercharger is configured such that a compressor and a turbine are integrally connected by a rotating shaft, and the compressor and the turbine are rotatably housed in a housing. Then, the exhaust gas is supplied into the housing, and by rotating the turbine, the rotating shaft is driven and rotated, and the compressor is rotationally driven. The compressor sucks air from the outside, pressurizes it with an impeller to make compressed air, and supplies this compressed air to an internal combustion engine or the like.

このような排気タービン過給機において、コンプレッサが遠心式であり、タービンが軸流式である。コンプレッサは、軸方向から吸入した流体をブレードが圧縮して径方向に吐出することから、背面に圧縮空気の吐出圧が作用する。一方、タービンは、径方向から流入した流体によりタービン翼が回転して軸方向に排出することから、タービン翼に流体の流入圧が作用する。このとき、コンプレッサの背面に作用する吐出圧がタービンのタービン翼に作用する流入圧より大きいことから、回転軸は、タービン側からコンプレッサ側へのスラスト荷重が作用する。そのため、スラスト軸受は、このスラスト荷重を受け止めるための能力を確保する必要があり、大型化することで機械的な損失が発生し、過給機は、応答時のレスポンスが低下してしまうおそれがある。 In such an exhaust turbine supercharger, the compressor is a centrifugal type and the turbine is an axial flow type. In the compressor, the blade compresses the fluid sucked in from the axial direction and discharges it in the radial direction, so that the discharge pressure of the compressed air acts on the back surface. On the other hand, in the turbine, the inflow pressure of the fluid acts on the turbine blades because the turbine blades are rotated by the fluid flowing in from the radial direction and discharged in the axial direction. At this time, since the discharge pressure acting on the back surface of the compressor is larger than the inflow pressure acting on the turbine blades of the turbine, the thrust load from the turbine side to the compressor side acts on the rotating shaft. Therefore, it is necessary for the thrust bearing to secure the ability to receive this thrust load, and the increase in size causes mechanical loss, and the turbocharger may have a poor response during response. is there.

そのため、過給機のスラスト軸受として、磁気軸受を適用することが考えられている。
例えば、下記特許文献１に記載されたターボチャージャは、コンプレッサホイールの背面部に円板上永久磁石を固定する一方、固定側に電磁石を固定し、コンプレッサホイールと電磁石の相対位置を検出し、電磁石の制御回路を制御するものである。 Therefore, it is considered to apply a magnetic bearing as a thrust bearing of a turbocharger.
For example, the turbocharger described in Patent Document 1 below fixes a permanent magnet on a disk to the back surface of a compressor wheel, while fixing an electromagnet on the fixed side, detects the relative position between the compressor wheel and the electromagnet, and detects the electromagnet. It controls the control circuit of.

実開昭６２−０３６２３１号公報Jikkai Sho 62-036231

一般に、コンプレッサホイールは、金属製である。特許文献１に記載されたターボチャージャのように、コンプレッサホイールの背面部に円板上永久磁石を固定し、固定側に電磁石を固定し、コンプレッサホイールと電磁石の相対位置に応じて電磁石の制御回路を制御すると、コンプレッサホイールが金属製（磁性体）であることから、電磁誘導により大きな渦電流が発生する。この渦電流は、コンプレッサホイールの回転方向とは逆方向のトルクを発生させることから、過給機の効率が損失してしまうという問題がある。 Generally, the compressor wheel is made of metal. Like the turbocharger described in Patent Document 1, a permanent magnet on a disk is fixed to the back surface of the compressor wheel, an electromagnet is fixed to the fixed side, and a control circuit of the electromagnet is fixed according to the relative position between the compressor wheel and the electromagnet. Since the compressor wheel is made of metal (magnetic material), a large eddy current is generated by electromagnetic induction. Since this eddy current generates torque in the direction opposite to the rotation direction of the compressor wheel, there is a problem that the efficiency of the supercharger is lost.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、スラスト荷重に対する機械的な損失の発生を抑制すると共に効率の低下を抑制する過給機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a supercharger that suppresses the occurrence of mechanical loss with respect to a thrust load and suppresses a decrease in efficiency.

上述の目的を達成するために、本発明の過給機は、中空形状をなすハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸における軸方向の一端部に設けられるタービンと、前記回転軸における軸方向の他端部に設けられる非金属性をなすコンプレッサと、前記コンプレッサの背面側に固定される第１磁力発生部材と、前記第１磁力発生部材に対向するように前記ハウジングに固定される第２磁力発生部材と、前記回転軸に作用するスラスト荷重に応じて前記第１磁力発生部材または前記第２磁力発生部材の磁力を制御する制御装置と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the supercharger of the present invention has a hollow housing, a rotating shaft rotatably supported by the housing, and a turbine provided at one end of the rotating shaft in the axial direction. A non-metallic turbine provided at the other end of the rotating shaft in the axial direction, a first magnetic force generating member fixed to the back surface side of the compressor, and facing the first magnetic force generating member. A second magnetic force generating member fixed to the housing and a control device for controlling the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member according to a thrust load acting on the rotating shaft are provided. It is a feature.

従って、回転軸に作用するスラスト荷重に応じて第１磁力発生部材または第２磁力発生部材の磁力を制御することで、回転軸に作用するスラスト荷重を打ち消すことができ、過大なスラスト荷重を適正に受け止めることができ、回転軸を適正に支持することができる。また、コンプレッサが非金属性であることから、電磁誘導により発生する渦電流を低減することができる。その結果、スラスト荷重に対する機械的な損失の発生を抑制することができると共に、効率の低下を抑制することができる。 Therefore, by controlling the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member according to the thrust load acting on the rotating shaft, the thrust load acting on the rotating shaft can be canceled, and the excessive thrust load can be appropriately adjusted. It can be received and the rotating shaft can be properly supported. Further, since the compressor is non-metallic, the eddy current generated by electromagnetic induction can be reduced. As a result, the occurrence of mechanical loss with respect to the thrust load can be suppressed, and the decrease in efficiency can be suppressed.

本発明の過給機では、前記第１磁力発生部材と前記第２磁力発生部材のいずれか一方は、周方向に所定間隔で配置される複数の永久磁石であり、前記いずれか他方は、電磁石であることを特徴としている。 In the supercharger of the present invention, one of the first magnetic force generating member and the second magnetic force generating member is a plurality of permanent magnets arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and the other one is an electromagnet. It is characterized by being.

従って、第１磁力発生部材と第２磁力発生部材の一方を周方向に所定間隔で配置する複数の永久磁石とすることで、複数の永久磁石により発生する渦電流を低減することができ、スラスト荷重に対する機械的な損失の発生を抑制することができる。 Therefore, by using a plurality of permanent magnets in which one of the first magnetic force generating member and the second magnetic force generating member is arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, the eddy current generated by the plurality of permanent magnets can be reduced, and the thrust can be reduced. It is possible to suppress the occurrence of mechanical loss with respect to the load.

本発明の過給機では、前記複数の永久磁石は、非金属製の回転体に埋設されることを特徴としている。 The supercharger of the present invention is characterized in that the plurality of permanent magnets are embedded in a rotating body made of non-metal.

従って、複数の永久磁石を非金属製の回転体に埋設することで、部材のコンパクト化や装着性の向上を図ることができる。 Therefore, by embedding a plurality of permanent magnets in a non-metal rotating body, it is possible to make the member compact and improve the mountability.

本発明の過給機では、前記制御装置は、前記コンプレッサに作用する圧力と前記タービンに作用する圧力に基づいて前記回転軸に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重に応じて前記第１磁力発生部材または前記第２磁力発生部材の磁力を制御することを特徴としている。 In the turbocharger of the present invention, the control device calculates a thrust load acting on the rotating shaft based on the pressure acting on the compressor and the pressure acting on the turbine, and the thrust load acting on the rotating shaft is calculated according to the calculated thrust load. It is characterized in that the magnetic force of one magnetic force generating member or the second magnetic force generating member is controlled.

従って、コンプレッサに作用する圧力とタービンに作用する圧力との偏差に基づいて算出したスラスト荷重に応じて第１磁力発生部材または第２磁力発生部材の磁力を制御することで、回転軸に作用するスラスト荷重を打ち消すことができ、過大なスラスト荷重を適正に受け止めることができる。 Therefore, it acts on the rotating shaft by controlling the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member according to the thrust load calculated based on the deviation between the pressure acting on the compressor and the pressure acting on the turbine. The thrust load can be canceled and an excessive thrust load can be properly received.

本発明の過給機では、前記制御装置は、前記コンプレッサの軸方向位置に応じて前記第１磁力発生部材または前記第２磁力発生部材の磁力を制御することを特徴としている。 In the supercharger of the present invention, the control device is characterized in that the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member is controlled according to the axial position of the compressor.

従って、コンプレッサの軸方向位置に応じて第１磁力発生部材または第２磁力発生部材の磁力を制御することで、回転軸に作用するスラスト荷重を打ち消すことができ、過大なスラスト荷重を適正に受け止めることができる。 Therefore, by controlling the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member according to the axial position of the compressor, the thrust load acting on the rotating shaft can be canceled and the excessive thrust load is properly received. be able to.

本発明の過給機では、前記制御装置は、前記コンプレッサに作用する圧力と前記タービンに作用する圧力に基づいて前記回転軸に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重に応じて前記第１磁力発生部材または前記第２磁力発生部材の磁力を制御し、前記コンプレッサの軸方向位置が予め設定された許容範囲にないときに、前記コンプレッサの軸方向位置に応じて前記第１磁力発生部材または前記第２磁力発生部材の磁力を補正することを特徴としている。 In the supercharger of the present invention, the control device calculates the thrust load acting on the rotating shaft based on the pressure acting on the compressor and the pressure acting on the turbine, and the first The first magnetic force generating member controls the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member, and when the axial position of the compressor is not within a preset allowable range, the first magnetic force generating member corresponds to the axial position of the compressor. Alternatively, it is characterized in that the magnetic force of the second magnetic force generating member is corrected.

従って、コンプレッサに作用する圧力とタービンに作用する圧力に基づいて算出したスラスト荷重に応じて第１磁力発生部材または第２磁力発生部材の磁力を制御し、コンプレッサの軸方向位置が許容範囲にないときに、コンプレッサの軸方向位置に応じて第１磁力発生部材または第２磁力発生部材の磁力を補正することで、回転軸に作用するスラスト荷重を高精度に算出して回転軸に作用するスラスト荷重を適正に打ち消すことができる。 Therefore, the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member is controlled according to the thrust load calculated based on the pressure acting on the compressor and the pressure acting on the turbine, and the axial position of the compressor is not within the allowable range. Sometimes, by correcting the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member according to the axial position of the turbine, the thrust load acting on the rotating shaft is calculated with high accuracy and the thrust acting on the rotating shaft is calculated. The load can be canceled properly.

本発明の過給機によれば、スラスト荷重に対する機械的な損失の発生を抑制することができると共に、効率の低下を抑制することができる。 According to the supercharger of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of mechanical loss with respect to the thrust load and also to suppress the decrease in efficiency.

図１は、第１実施形態の排気タービン過給機を表す全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust turbine turbocharger according to the first embodiment. 図２は、コンプレッサに固定される回転体の正面図である。FIG. 2 is a front view of a rotating body fixed to the compressor. 図３は、コンプレッサに固定される回転体の変形例を表す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a modified example of the rotating body fixed to the compressor. 図４は、排気タービン過給機の制御系統を表すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the exhaust turbine supercharger. 図５は、排気タービン過給機のスラスト荷重制御を表すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing thrust load control of the exhaust turbine supercharger. 図６は、第２実施形態の排気タービン過給機の制御系統を表すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a control system of the exhaust turbine supercharger of the second embodiment. 図７は、排気タービン過給機のスラスト荷重制御を表すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing thrust load control of the exhaust turbine supercharger. 図８は、第３実施形態の排気タービン過給機の制御系統を表すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a control system of the exhaust turbine turbocharger according to the third embodiment. 図９は、排気タービン過給機のスラスト荷重制御を表すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing thrust load control of the exhaust turbine supercharger.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る過給機の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 A preferred embodiment of the turbocharger according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes a combination of the respective embodiments.

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の排気タービン過給機を表す全体構成図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust turbine turbocharger according to the first embodiment.

図１に示すように、排気タービン過給機１１は、主に、タービン１２と、コンプレッサ１３と、回転軸１４とにより構成され、これらがハウジング１５内に収容されている。 As shown in FIG. 1, the exhaust turbine supercharger 11 is mainly composed of a turbine 12, a compressor 13, and a rotating shaft 14, and these are housed in a housing 15.

ハウジング１５は、内部が中空に形成され、タービン１２の構成を収容する第一空間部Ｓ１をなすタービンハウジング１５Ａと、コンプレッサ１３の構成を収容する第二空間部Ｓ２をなすコンプレッサハウジング１５Ｂと、回転軸１４を収容する第三空間部Ｓ３をなすベアリングハウジング１５Ｃとを有している。ベアリングハウジング１５Ｃの第三空間部Ｓ３は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１とコンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２との間に位置している。 The housing 15 is formed to be hollow, and has a turbine housing 15A forming a first space portion S1 accommodating the configuration of the turbine 12 and a compressor housing 15B forming a second space portion S2 accommodating the configuration of the compressor 13. It has a bearing housing 15C forming a third space portion S3 for accommodating the shaft 14. The third space portion S3 of the bearing housing 15C is located between the first space portion S1 of the turbine housing 15A and the second space portion S2 of the compressor housing 15B.

回転軸１４は、タービン１２側の端部がタービン側軸受であるジャーナル軸受２１により回転自在に支持され、コンプレッサ１３側の端部がコンプレッサ側軸受であるジャーナル軸受２２により回転自在に支持され、且つ、スラスト軸受２３により回転軸１４が延在する軸方向への移動を規制されている。回転軸１４は、軸方向における一端部にタービン１２のタービンディスク２４が固定されている。タービンディスク２４は、タービンハウジング１５Ａの第一空間部Ｓ１に収容され、外周部に軸流型をなす複数のタービン翼２５が周方向に所定間隔で設けられている。また、回転軸１４は、軸方向における他端部にコンプレッサ１３のコンプレッサ羽根車２６が固定されている。コンプレッサ羽根車２６は、コンプレッサハウジング１５Ｂの第二空間部Ｓ２に収容され、外周部に複数のブレード２７が周方向に所定間隔で設けられている。 The end of the rotary shaft 14 on the turbine 12 side is rotatably supported by the journal bearing 21 which is the turbine side bearing, and the end on the compressor 13 side is rotatably supported by the journal bearing 22 which is the compressor side bearing. , The thrust bearing 23 regulates the axial movement of the rotating shaft 14 extending. The turbine disk 24 of the turbine 12 is fixed to one end of the rotating shaft 14 in the axial direction. The turbine disk 24 is housed in the first space portion S1 of the turbine housing 15A, and a plurality of turbine blades 25 forming an axial flow type are provided on the outer peripheral portion at predetermined intervals in the circumferential direction. Further, the compressor impeller 26 of the compressor 13 is fixed to the other end of the rotating shaft 14 in the axial direction. The compressor impeller 26 is housed in the second space portion S2 of the compressor housing 15B, and a plurality of blades 27 are provided on the outer peripheral portion at predetermined intervals in the circumferential direction.

タービンハウジング１５Ａは、タービン翼２５に対して排気ガスの入口通路３１と排気ガスの出口通路３２が設けられている。そして、タービンハウジング１５Ａは、入口通路３１とタービン翼２５との間にタービンノズル３３が設けられており、このタービンノズル３３により静圧膨張された軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、タービン１２を駆動回転することができる。コンプレッサハウジング１５Ｂは、コンプレッサ羽根車２６に対して吸入口３４と圧縮空気吐出口３５が設けられている。そして、コンプレッサハウジング１５Ｂは、コンプレッサ羽根車２６と圧縮空気吐出口３５との間にディフューザ３６が設けられている。コンプレッサ羽根車２６により圧縮された空気は、ディフューザ３６を通って排出される。 The turbine housing 15A is provided with an exhaust gas inlet passage 31 and an exhaust gas outlet passage 32 for the turbine blade 25. The turbine housing 15A is provided with a turbine nozzle 33 between the inlet passage 31 and the turbine blade 25, and the axial exhaust gas flow statically expanded by the turbine nozzle 33 is applied to the plurality of turbine blades 25. By being guided, the turbine 12 can be driven and rotated. The compressor housing 15B is provided with a suction port 34 and a compressed air discharge port 35 for the compressor impeller 26. The compressor housing 15B is provided with a diffuser 36 between the compressor impeller 26 and the compressed air discharge port 35. The air compressed by the compressor impeller 26 is discharged through the diffuser 36.

そのため、この排気タービン過給機１１は、エンジン（図示せず）から排出された排ガスによりタービン１２が駆動し、タービン１２の回転が回転軸１４に伝達されてコンプレッサ１３が駆動し、このコンプレッサ１３が燃焼用気体を圧縮してエンジンに供給する。従って、エンジンからの排気ガスは、排気ガスの入口通路３１を通り、タービンノズル３３により静圧膨張され、軸方向の排気ガス流が複数のタービン翼２５に導かれることで、複数のタービン翼２５が固定されたタービンディスク２４を介してタービン１２が駆動回転する。そして、複数のタービン翼２５を駆動した排気ガスは、出口通路３２から外部に排出される。一方、タービン１２により回転軸１４が回転すると、一体のコンプレッサ羽根車２６が回転し、吸入口３４を通って空気が吸入される。吸入された空気は、コンプレッサ羽根車２６で加圧されて圧縮空気となり、この圧縮空気は、ディフューザ３６を通り、圧縮空気吐出口３５からエンジンに供給される。 Therefore, in the exhaust turbine supercharger 11, the turbine 12 is driven by the exhaust gas discharged from the engine (not shown), the rotation of the turbine 12 is transmitted to the rotating shaft 14, and the compressor 13 is driven, and the compressor 13 is driven. Compresses the combustion gas and supplies it to the engine. Therefore, the exhaust gas from the engine passes through the exhaust gas inlet passage 31 and is statically expanded by the turbine nozzle 33, and the exhaust gas flow in the axial direction is guided to the plurality of turbine blades 25, so that the plurality of turbine blades 25 The turbine 12 is driven and rotated via the turbine disk 24 to which the turbine 12 is fixed. Then, the exhaust gas that drives the plurality of turbine blades 25 is discharged to the outside from the outlet passage 32. On the other hand, when the rotating shaft 14 is rotated by the turbine 12, the integrated compressor impeller 26 is rotated and air is sucked through the suction port 34. The sucked air is pressurized by the compressor impeller 26 to become compressed air, and this compressed air passes through the diffuser 36 and is supplied to the engine from the compressed air discharge port 35.

第１実施形態の排気タービン過給機１１にて、タービン１２とコンプレッサ１３と回転軸１４は、スラスト軸受２３により支持されており、このスラスト軸受２３は、磁気軸受となっている。 In the exhaust turbine supercharger 11 of the first embodiment, the turbine 12, the compressor 13, and the rotating shaft 14 are supported by a thrust bearing 23, and the thrust bearing 23 is a magnetic bearing.

即ち、コンプレッサ１３にて、少なくともコンプレッサ羽根車２６は、非金属により形成されている。ここで、非金属としては、プラスチック、樹脂、セラミックなどの非磁性体が適用される。このコンプレッサ１３にて、コンプレッサ羽根車２６は、背面２６ａに第１磁力発生部材としての回転体４１が固定されている。一方、コンプレッサハウジング１５Ｂは、コンプレッサ羽根車２６の背面２６ａに対向する壁面１５Ｂａに第２磁力発生部材としての電磁石４２が固定されている。ここで、回転体（第１磁力発生部材）４１と電磁石（第２磁力発生部材）４２とは、回転軸１４の軸方向に対向して配置されている。 That is, in the compressor 13, at least the compressor impeller 26 is made of non-metal. Here, as the non-metal, a non-magnetic material such as plastic, resin, or ceramic is applied. In the compressor 13, a rotating body 41 as a first magnetic force generating member is fixed to the back surface 26a of the compressor impeller 26. On the other hand, in the compressor housing 15B, an electromagnet 42 as a second magnetic force generating member is fixed to a wall surface 15Ba facing the back surface 26a of the compressor impeller 26. Here, the rotating body (first magnetic force generating member) 41 and the electromagnet (second magnetic force generating member) 42 are arranged so as to face each other in the axial direction of the rotating shaft 14.

図２は、コンプレッサに固定される回転体の正面図、図３は、コンプレッサに固定される回転体の変形例を表す正面図である。 FIG. 2 is a front view of a rotating body fixed to the compressor, and FIG. 3 is a front view showing a modified example of the rotating body fixed to the compressor.

回転体４１は、図１及び図２に示すように、非金属性の回転容器５１内に周方向に所定間隔（好ましくは、等間隔）で複数の永久磁石５２が埋設されて構成されている。この場合、永久磁石５２を円板形状に形成する一方、回転容器５１の平面部に周方向に所定間隔で複数の開口穴５３を形成し、各永久磁石５２をこの開口穴５３にそれぞれ嵌合して固定すればよい。また、回転体４１は、中心部に回転軸１４が貫通する貫通孔５４が設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the rotating body 41 is configured by burying a plurality of permanent magnets 52 in a non-metallic rotating container 51 at predetermined intervals (preferably at equal intervals) in the circumferential direction. .. In this case, while the permanent magnets 52 are formed in a disk shape, a plurality of opening holes 53 are formed in the flat surface portion of the rotary container 51 at predetermined intervals in the circumferential direction, and each permanent magnet 52 is fitted into the opening holes 53. And fix it. Further, the rotating body 41 is provided with a through hole 54 through which the rotating shaft 14 penetrates in the central portion.

なお、回転体４１は、上述した構成に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、回転体４６は、非金属性の回転容器５６内に周方向に１個の永久磁石５７が埋設されて構成されている。この場合、永久磁石５７をリング形状に形成する一方、回転容器５６の平面部にリング形状をなす開口穴５８を形成し、永久磁石５７をこの開口穴５８に嵌合して固定すればよい。また、回転体４６は、中心部に回転軸１４が貫通する貫通孔５９が設けられている。 The rotating body 41 is not limited to the above-described configuration. For example, as shown in FIG. 3, the rotating body 46 is configured by burying one permanent magnet 57 in the circumferential direction in a non-metallic rotating container 56. In this case, while the permanent magnet 57 is formed in a ring shape, an opening hole 58 having a ring shape may be formed in the flat surface portion of the rotary container 56, and the permanent magnet 57 may be fitted and fixed in the opening hole 58. Further, the rotating body 46 is provided with a through hole 59 through which the rotating shaft 14 penetrates in the central portion.

一方、電磁石４２は、中心部に回転軸１４が貫通する貫通孔が設けられたリング形状をなしている。電磁石４２は、後述する制御装置により付与する電流を調整することで、発生する磁力の大きさを調整することができる。本実施例にて、回転体４１の永久磁石５２（５７）と電磁石４２は、対向する面が同極となるように配置され、永久磁石５２（５７）と電磁石４２とは、互いに離間する方向に磁力が作用する。 On the other hand, the electromagnet 42 has a ring shape in which a through hole through which the rotating shaft 14 penetrates is provided in the central portion. The electromagnet 42 can adjust the magnitude of the generated magnetic force by adjusting the current applied by the control device described later. In the present embodiment, the permanent magnet 52 (57) and the electromagnet 42 of the rotating body 41 are arranged so that the facing surfaces are the same pole, and the permanent magnet 52 (57) and the electromagnet 42 are separated from each other. Magnetic force acts on.

ここで、スラスト軸受２３により回転軸１４の軸受制御について説明する。図４は、排気タービン過給機の制御系統を表すブロック図、図５は、排気タービン過給機のスラスト荷重制御を表すフローチャートである。 Here, the bearing control of the rotating shaft 14 by the thrust bearing 23 will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the exhaust turbine supercharger, and FIG. 5 is a flowchart showing thrust load control of the exhaust turbine supercharger.

図１及び図４に示すように、エンジン１０は、コンプレッサ１３から圧縮空気が供給され、排ガスがタービン１２に排出される。制御装置６５は、回転軸１４に作用するスラスト荷重に応じて電磁石４２の磁力を制御する。コンプレッサ１３にて、吸入口３４の吸入圧力を計測する第１圧力センサ６１と、圧縮空気吐出口３５の吐出圧力を計測する第２圧力センサ６２が設けられている。また、タービン１２にて、入口通路３１の入口圧力を計測する第３圧力センサ６３と、出口通路３２の出口圧力を計測する第４圧力センサ６４が設けられている。制御装置６５は、第１圧力センサ６１から吸入圧力が入力されると共に、第２圧力センサ６２から吐出圧力が入力される。また、制御装置６５は、第３圧力センサ６３から入口圧力が入力されると共に、第４圧力センサ６４から出口圧力が入力される。 As shown in FIGS. 1 and 4, the engine 10 is supplied with compressed air from the compressor 13 and exhaust gas is discharged to the turbine 12. The control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 according to the thrust load acting on the rotating shaft 14. The compressor 13 is provided with a first pressure sensor 61 for measuring the suction pressure of the suction port 34 and a second pressure sensor 62 for measuring the discharge pressure of the compressed air discharge port 35. Further, the turbine 12 is provided with a third pressure sensor 63 for measuring the inlet pressure of the inlet passage 31 and a fourth pressure sensor 64 for measuring the outlet pressure of the outlet passage 32. In the control device 65, the suction pressure is input from the first pressure sensor 61, and the discharge pressure is input from the second pressure sensor 62. Further, in the control device 65, the inlet pressure is input from the third pressure sensor 63, and the outlet pressure is input from the fourth pressure sensor 64.

制御装置６５は、吸入圧力と吐出圧力の偏差に基づいてコンプレッサ羽根車２６の背面２６ａに作用する圧力を算出し、コンプレッサ１３から回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出する。また、制御装置６５は、入口圧力と出口圧力の偏差に基づいてタービンディスク２４のタービン翼２５に作用する圧力を算出し、タービン１２から回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出する。この場合、コンプレッサ１３は遠心式であることから、コンプレッサ１３から回転軸１４に作用するスラスト荷重は、ハウジング１５に対して回転軸１４がコンプレッサ１３側に押圧される荷重である。一方、タービン１２は、軸流式であることから、タービン１２から回転軸１４に作用するスラスト荷重は、ハウジング１５に対して回転軸１４がタービン１２側に押圧される荷重である。そして、コンプレッサ１３から回転軸１４に作用するスラスト荷重は、タービン１２から回転軸１４に作用するスラスト荷重よりも過大であることから、回転軸１４に作用するスラスト荷重は、ハウジング１５に対して回転軸１４がコンプレッサ１３側に押圧される荷重となる。 The control device 65 calculates the pressure acting on the back surface 26a of the compressor impeller 26 based on the deviation between the suction pressure and the discharge pressure, and calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the compressor 13. Further, the control device 65 calculates the pressure acting on the turbine blade 25 of the turbine disk 24 based on the deviation between the inlet pressure and the outlet pressure, and calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the turbine 12. In this case, since the compressor 13 is a centrifugal type, the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the compressor 13 is a load in which the rotating shaft 14 is pressed toward the compressor 13 with respect to the housing 15. On the other hand, since the turbine 12 is an axial flow type, the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the turbine 12 is a load in which the rotating shaft 14 is pressed toward the turbine 12 with respect to the housing 15. Since the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the compressor 13 is larger than the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the turbine 12, the thrust load acting on the rotating shaft 14 rotates with respect to the housing 15. The load is such that the shaft 14 is pressed toward the compressor 13.

そのため、制御装置６５は、ハウジング１５に対して回転軸１４がコンプレッサ１３側に押圧されるスラスト荷重が打ち消されるように、スラスト軸受２３の電磁石４２の磁力を制御する。即ち、回転軸１４に作用するスラスト荷重と同等の押圧力（吸引力）が発生するように、電磁石４２に付与する電流値を制御する。この場合、回転軸１４に作用するスラスト荷重と電磁石４２の制御量（電流値）との関係は、予め実験や解析などにより求めて特性マップを作成し、制御装置６５は、この特性マップを用いて電磁石４２の制御量を出力する。 Therefore, the control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 of the thrust bearing 23 so that the thrust load of pressing the rotating shaft 14 toward the compressor 13 with respect to the housing 15 is canceled. That is, the current value applied to the electromagnet 42 is controlled so that a pressing force (attracting force) equivalent to the thrust load acting on the rotating shaft 14 is generated. In this case, the relationship between the thrust load acting on the rotating shaft 14 and the controlled amount (current value) of the electromagnet 42 is obtained in advance by experiments or analysis to create a characteristic map, and the control device 65 uses this characteristic map. Outputs the controlled amount of the electromagnet 42.

具体的に説明すると、図５に示すように、ステップＳ１１にて、制御装置６５は、各圧力センサ６１，６２，６３，６４から各計測値を取得する。ステップＳ１２にて、制御装置６５は、各圧力センサ６１，６２，６３，６４から各計測値に基づいて回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出する。ステップＳ１３にて、制御装置６５は、算出したスラスト荷重に応じて電磁石４２の制御量、つまり、電磁石４２に付与する電流値を算出する。そして、ステップＳ１４にて、制御装置６５は、電磁石４２を制御量により制御、つまり、電磁石４２に所定の電流値を付与する。すると、電磁石４２の吸引力により回転体４１（永久磁石５２）を介してコンプレッサ１３が接近することで、回転軸１４がタービン１２側に押圧される。回転軸１４に作用するスラスト荷重は、ハウジング１５に対して回転軸１４がコンプレッサ１３側に押圧される荷重であり、スラスト軸受２３によりハウジング１５に対して回転軸１４をタービン１２側に押圧する荷重を作用させる。その結果、回転軸１４は、所定の軸方向位置に維持されることとなる。 More specifically, as shown in FIG. 5, in step S11, the control device 65 acquires each measured value from each of the pressure sensors 61, 62, 63, 64. In step S12, the control device 65 calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 from each of the pressure sensors 61, 62, 63, 64 based on each measured value. In step S13, the control device 65 calculates the control amount of the electromagnet 42, that is, the current value applied to the electromagnet 42, according to the calculated thrust load. Then, in step S14, the control device 65 controls the electromagnet 42 by a controlled amount, that is, applies a predetermined current value to the electromagnet 42. Then, the compressor 13 approaches the compressor 13 via the rotating body 41 (permanent magnet 52) due to the attractive force of the electromagnet 42, so that the rotating shaft 14 is pressed toward the turbine 12. The thrust load acting on the rotating shaft 14 is a load in which the rotating shaft 14 is pressed against the housing 15 toward the compressor 13, and a load by which the thrust bearing 23 presses the rotating shaft 14 toward the turbine 12 against the housing 15. To act. As a result, the rotating shaft 14 is maintained at a predetermined axial position.

このように第１実施形態の過給機にあっては、中空形状をなすハウジング１５と、ハウジング１５に回転自在に支持される回転軸１４と、回転軸１４における軸方向の一端部に設けられるタービン１２と、回転軸１４における軸方向の他端部に設けられる非金属製をなすコンプレッサ１３と、コンプレッサ１３の背面側に固定される第１磁力発生部材と、第１磁力発生部材に対向するようにハウジング１５に固定される第２磁力発生部材と、回転軸１４に作用するスラスト荷重に応じて第１磁力発生部材または第２磁力発生部材の磁力を制御する制御装置６５とを設けている。 As described above, in the supercharger of the first embodiment, the hollow housing 15, the rotating shaft 14 rotatably supported by the housing 15, and one end portion of the rotating shaft 14 in the axial direction are provided. The turbine 12, the non-metal compressor 13 provided at the other end of the rotating shaft 14 in the axial direction, the first magnetic force generating member fixed to the back surface side of the compressor 13, and facing the first magnetic force generating member. A second magnetic force generating member fixed to the housing 15 as described above, and a control device 65 for controlling the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member according to the thrust load acting on the rotating shaft 14 are provided. ..

本実施形態では、第１磁力発生部材として、永久磁石５２，５７を有する回転体４１，４６をコンプレッサ１３に固定し、第２磁力発生部材として、電磁石４２をハウジング１５に固定している。 In the present embodiment, the rotating bodies 41 and 46 having the permanent magnets 52 and 57 are fixed to the compressor 13 as the first magnetic force generating member, and the electromagnet 42 is fixed to the housing 15 as the second magnetic force generating member.

従って、回転軸１４に作用するスラスト荷重に応じて電磁石４２の磁力を制御することで、回転軸１４に作用するスラスト荷重を打ち消すことができ、過大なスラスト荷重を適正に受け止めることができ、回転軸１４を適正に支持することができる。また、コンプレッサ１３が非金属性であることから、電磁誘導により発生する渦電流を低減することができる。その結果、スラスト荷重に対する機械的な損失の発生を抑制することができると共に、効率の低下を抑制することができる。 Therefore, by controlling the magnetic force of the electric magnet 42 according to the thrust load acting on the rotating shaft 14, the thrust load acting on the rotating shaft 14 can be canceled, and an excessive thrust load can be appropriately received and the rotation can be performed. The shaft 14 can be properly supported. Further, since the compressor 13 is non-metallic, the eddy current generated by electromagnetic induction can be reduced. As a result, the occurrence of mechanical loss with respect to the thrust load can be suppressed, and the decrease in efficiency can be suppressed.

第１実施形態の過給機では、複数の永久磁石５２，５７を周方向に所定間隔で配置した回転体４１，４６をコンプレッサ１３に固定し、電磁石４２をハウジング１５に固定している。従って、複数の永久磁石５２，５７を周方向に所定間隔で配置することで、複数の永久磁石５２，５７により発生する渦電流を低減することができ、スラスト荷重に対する機械的な損失の発生を抑制することができる。 In the supercharger of the first embodiment, the rotating bodies 41 and 46 in which a plurality of permanent magnets 52 and 57 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction are fixed to the compressor 13, and the electromagnet 42 is fixed to the housing 15. Therefore, by arranging the plurality of permanent magnets 52, 57 in the circumferential direction at predetermined intervals, the eddy current generated by the plurality of permanent magnets 52, 57 can be reduced, and the occurrence of mechanical loss with respect to the thrust load can be reduced. It can be suppressed.

第１実施形態の過給機では、複数の永久磁石５２，５７を非金属製の回転容器５１，５６に埋設している。従って、部材のコンパクト化や装着性の向上を図ることができる。 In the turbocharger of the first embodiment, a plurality of permanent magnets 52, 57 are embedded in non-metal rotary containers 51, 56. Therefore, it is possible to make the member compact and improve the wearability.

第１実施形態の過給機では、制御装置６５は、コンプレッサ１３に作用する圧力とタービン１２に作用する圧力に基づいて回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重に応じて電磁石４２の磁力を制御する。従って、回転軸１４に作用するスラスト荷重を打ち消すことができ、過大なスラスト荷重を適正に受け止めることができる。 In the supercharger of the first embodiment, the control device 65 calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 based on the pressure acting on the compressor 13 and the pressure acting on the turbine 12, and according to the calculated thrust load. The magnetic force of the electromagnet 42 is controlled. Therefore, the thrust load acting on the rotating shaft 14 can be canceled, and an excessive thrust load can be properly received.

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の排気タービン過給機の制御系統を表すブロック図、図７は、排気タービン過給機のスラスト荷重制御を表すフローチャートである。なお、本実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a control system of the exhaust turbine supercharger of the second embodiment, and FIG. 7 is a flowchart showing thrust load control of the exhaust turbine supercharger. The basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above, and the members having the same functions as those of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. The detailed description will be omitted.

図１及び図６に示すように、制御装置６５は、回転軸１４に作用するスラスト荷重に応じて電磁石４２の磁力を制御する。コンプレッサ１３にて、コンプレッサ羽根車２６の軸方向位置、つまり、回転体４１と電磁石４２との隙間量を計測する位置センサ６６が設けられている。制御装置６５は、位置センサ６６からコンプレッサ羽根車２６の軸方向位置（回転体４１と電磁石４２との隙間量）が入力される。 As shown in FIGS. 1 and 6, the control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 according to the thrust load acting on the rotating shaft 14. The compressor 13 is provided with a position sensor 66 that measures the axial position of the compressor impeller 26, that is, the amount of gap between the rotating body 41 and the electromagnet 42. In the control device 65, the axial position of the compressor impeller 26 (the amount of gap between the rotating body 41 and the electromagnet 42) is input from the position sensor 66.

制御装置６５は、回転体４１と電磁石４２との隙間量と予め設定された適正隙間量との偏差を算出し、この偏差に基づいてスラスト軸受２３の電磁石４２の磁力を制御する。即ち、制御装置６５は、回転体４１と電磁石４２との隙間量と適正隙間量との偏差が０となるように、スラスト軸受２３の電磁石４２の磁力を制御、つまり、電磁石４２に付与する電流値を制御する。この場合、実際の隙間量と適正隙間量との偏差と電磁石４２の制御量（電流値）との関係は、予め実験や解析などにより求めて特性マップを作成し、制御装置６５は、この特性マップを用いて電磁石４２の制御量を出力する。 The control device 65 calculates the deviation between the gap amount between the rotating body 41 and the electromagnet 42 and the preset appropriate gap amount, and controls the magnetic force of the electromagnet 42 of the thrust bearing 23 based on this deviation. That is, the control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 of the thrust bearing 23 so that the deviation between the gap amount between the rotating body 41 and the electromagnet 42 and the appropriate gap amount becomes 0, that is, the current applied to the electromagnet 42. Control the value. In this case, the relationship between the deviation between the actual clearance amount and the appropriate clearance amount and the control amount (current value) of the electromagnet 42 is obtained in advance by experiments or analysis to create a characteristic map, and the control device 65 has this characteristic. The control amount of the electromagnet 42 is output using the map.

具体的に説明すると、図７に示すように、ステップＳ２１にて、制御装置６５は、位置センサ６６から計測値を取得する。ステップＳ２２にて、制御装置６５は、位置センサ６６から計測値に基づいて電磁石４２の制御量、つまり、電磁石４２に付与する電流値を算出する。そして、ステップＳ２３にて、制御装置６５は、電磁石４２を制御量により制御、つまり、電磁石４２に所定の電流値を付与する。すると、電磁石４２の吸引力により回転体４１（永久磁石５２）を介してコンプレッサ１３が接近することで、回転軸１４がタービン１２側に押圧される。回転軸１４に作用するスラスト荷重は、ハウジング１５に対して回転軸１４がコンプレッサ１３側に押圧される荷重であり、回転軸１４が正規の位置よりコンプレッサ１３側に移動している。そのため、スラスト軸受２３によりハウジング１５に対して回転軸１４をタービン１２側に押圧する荷重を作用させる。その結果、回転軸１４は、正規の位置に戻されて所定の軸方向位置に維持されることとなる。 Specifically, as shown in FIG. 7, in step S21, the control device 65 acquires the measured value from the position sensor 66. In step S22, the control device 65 calculates the control amount of the electromagnet 42, that is, the current value applied to the electromagnet 42, based on the measured value from the position sensor 66. Then, in step S23, the control device 65 controls the electromagnet 42 by a controlled amount, that is, applies a predetermined current value to the electromagnet 42. Then, the compressor 13 approaches the compressor 13 via the rotating body 41 (permanent magnet 52) due to the attractive force of the electromagnet 42, so that the rotating shaft 14 is pressed toward the turbine 12. The thrust load acting on the rotating shaft 14 is a load in which the rotating shaft 14 is pressed against the housing 15 toward the compressor 13, and the rotating shaft 14 moves from the normal position to the compressor 13 side. Therefore, a load that presses the rotating shaft 14 toward the turbine 12 is applied to the housing 15 by the thrust bearing 23. As a result, the rotating shaft 14 is returned to the normal position and maintained at a predetermined axial position.

このように第２実施形態の過給機にあっては、制御装置６５は、コンプレッサ１３の軸方向位置に応じて電磁石４２の磁力を制御する。従って、回転軸１４に作用するスラスト荷重を打ち消すことができ、過大なスラスト荷重を適正に受け止めることができる。 As described above, in the supercharger of the second embodiment, the control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 according to the axial position of the compressor 13. Therefore, the thrust load acting on the rotating shaft 14 can be canceled, and an excessive thrust load can be properly received.

[第３実施形態]
図８は、第３実施形態の排気タービン過給機の制御系統を表すブロック図、図９は、排気タービン過給機のスラスト荷重制御を表すフローチャートである。なお、本実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 [Third Embodiment]
FIG. 8 is a block diagram showing a control system of the exhaust turbine supercharger of the third embodiment, and FIG. 9 is a flowchart showing thrust load control of the exhaust turbine supercharger. The basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above, and the members having the same functions as those of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. The detailed description will be omitted.

図１及び図８に示すように、制御装置６５は、回転軸１４に作用するスラスト荷重に応じて電磁石４２の磁力を制御する。コンプレッサ１３にて、吸入口３４の吸入圧力を計測する第１圧力センサ６１と、圧縮空気吐出口３５の吐出圧力を計測する第２圧力センサ６２が設けられている。また、タービン１２にて、入口通路３１の入口圧力を計測する第３圧力センサ６３と、出口通路３２の出口圧力を計測する第４圧力センサ６４が設けられている。制御装置６５は、吸入圧力と吐出圧力の偏差に基づいてコンプレッサ羽根車２６の背面２６ａに作用する圧力を算出し、コンプレッサ１３から回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出する。また、制御装置６５は、入口圧力と出口圧力の偏差に基づいてタービンディスク２４のタービン翼２５に作用する圧力を算出し、タービン１２から回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出する。 As shown in FIGS. 1 and 8, the control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 according to the thrust load acting on the rotating shaft 14. The compressor 13 is provided with a first pressure sensor 61 for measuring the suction pressure of the suction port 34 and a second pressure sensor 62 for measuring the discharge pressure of the compressed air discharge port 35. Further, the turbine 12 is provided with a third pressure sensor 63 for measuring the inlet pressure of the inlet passage 31 and a fourth pressure sensor 64 for measuring the outlet pressure of the outlet passage 32. The control device 65 calculates the pressure acting on the back surface 26a of the compressor impeller 26 based on the deviation between the suction pressure and the discharge pressure, and calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the compressor 13. Further, the control device 65 calculates the pressure acting on the turbine blade 25 of the turbine disk 24 based on the deviation between the inlet pressure and the outlet pressure, and calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 from the turbine 12.

制御装置６５は、ハウジング１５に対して回転軸１４がコンプレッサ１３側に押圧されるスラスト荷重が打ち消されるように、スラスト軸受２３の電磁石４２の磁力を制御する。即ち、回転軸１４に作用するスラスト荷重と同等の押圧力（吸引力）が発生するように、電磁石４２に付与する電流値を制御する。 The control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 of the thrust bearing 23 so that the thrust load of pressing the rotating shaft 14 toward the compressor 13 with respect to the housing 15 is canceled. That is, the current value applied to the electromagnet 42 is controlled so that a pressing force (attracting force) equivalent to the thrust load acting on the rotating shaft 14 is generated.

また、コンプレッサ１３にて、コンプレッサ羽根車２６の軸方向位置、つまり、回転体４１と電磁石４２との隙間量を計測する位置センサ６６が設けられている。制御装置６５は、回転体４１と電磁石４２との隙間量と予め設定された適正隙間量との偏差を算出し、この偏差に基づいて回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出する。そのため、制御装置６５は、回転体４１と電磁石４２との隙間量と適正隙間量との偏差が０となるように、スラスト軸受２３の電磁石４２の磁力を制御、つまり、電磁石４２に付与する電流値を制御する。 Further, the compressor 13 is provided with a position sensor 66 that measures the axial position of the compressor impeller 26, that is, the amount of gap between the rotating body 41 and the electromagnet 42. The control device 65 calculates the deviation between the gap amount between the rotating body 41 and the electromagnet 42 and the preset appropriate gap amount, and calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 based on this deviation. Therefore, the control device 65 controls the magnetic force of the electromagnet 42 of the thrust bearing 23 so that the deviation between the gap amount between the rotating body 41 and the electromagnet 42 and the appropriate gap amount becomes 0, that is, the current applied to the electromagnet 42. Control the value.

具体的に説明すると、図９に示すように、ステップＳ３１にて、制御装置６５は、各圧力センサ６１，６２，６３，６４から各計測値を取得する。ステップＳ３２にて、制御装置６５は、各圧力センサ６１，６２，６３，６４から各計測値に基づいて回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出する。ステップＳ３３にて、制御装置６５は、算出したスラスト荷重に応じて電磁石４２の制御量、つまり、電磁石４２に付与する電流値を算出する。そして、ステップＳ３４にて、制御装置６５は、電磁石４２を制御量により制御、つまり、電磁石４２に所定の電流値を付与する。すると、電磁石４２の吸引力により回転体４１（永久磁石５２）を介してコンプレッサ１３が接近することで、回転軸１４がタービン１２側に押圧される。回転軸１４に作用するスラスト荷重は、ハウジング１５に対して回転軸１４がコンプレッサ１３側に押圧される荷重であり、スラスト軸受２３によりハウジング１５に対して回転軸１４をタービン１２側に押圧する荷重を作用させる。その結果、回転軸１４は、所定の軸方向位置に維持されることとなる。 More specifically, as shown in FIG. 9, in step S31, the control device 65 acquires each measured value from each of the pressure sensors 61, 62, 63, 64. In step S32, the control device 65 calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 from each of the pressure sensors 61, 62, 63, 64 based on each measured value. In step S33, the control device 65 calculates the control amount of the electromagnet 42, that is, the current value applied to the electromagnet 42, according to the calculated thrust load. Then, in step S34, the control device 65 controls the electromagnet 42 by a controlled amount, that is, applies a predetermined current value to the electromagnet 42. Then, the compressor 13 approaches the compressor 13 via the rotating body 41 (permanent magnet 52) due to the attractive force of the electromagnet 42, so that the rotating shaft 14 is pressed toward the turbine 12. The thrust load acting on the rotating shaft 14 is a load in which the rotating shaft 14 is pressed against the housing 15 toward the compressor 13, and a load by which the thrust bearing 23 presses the rotating shaft 14 toward the turbine 12 against the housing 15. To act. As a result, the rotating shaft 14 is maintained at a predetermined axial position.

次に、ステップＳ３５にて、制御装置６５は、位置センサ６６から計測値を取得する。ステップＳ３６にて、制御装置６５は、回転体４１と電磁石４２との実際の隙間量が、予め設定された適正な隙間量となる許容範囲内にあるかどうかを判定する。ここで、実際の隙間量が許容範囲内にないと判定（Ｎｏ）されると、ステップＳ３７にて、ステップＳ３３で算出した制御量を実際の隙間量と適正隙間量との偏差に応じて補正する。そして、ステップＳ３４からの処理を実行する。一方、実際の隙間量が許容範囲内にあると判定（Ｙｅｓ）されると、処理を終了する。 Next, in step S35, the control device 65 acquires the measured value from the position sensor 66. In step S36, the control device 65 determines whether or not the actual gap amount between the rotating body 41 and the electromagnet 42 is within an allowable range that is a preset appropriate gap amount. Here, if it is determined (No) that the actual gap amount is not within the permissible range, in step S37, the control amount calculated in step S33 is corrected according to the deviation between the actual gap amount and the appropriate gap amount. To do. Then, the process from step S34 is executed. On the other hand, when it is determined (Yes) that the actual gap amount is within the permissible range, the process ends.

このように第３実施形態の過給機にあっては、制御装置６５は、コンプレッサ１３に作用する圧力とタービン１２に作用する圧力に基づいて回転軸１４に作用するスラスト荷重を算出し、算出したスラスト荷重に応じて電磁石４２の磁力を制御し、コンプレッサ１３の軸方向位置が許容範囲にないときに、コンプレッサ１３の軸方向位置に応じて電磁石４２の磁力を補正する。 As described above, in the supercharger of the third embodiment, the control device 65 calculates and calculates the thrust load acting on the rotating shaft 14 based on the pressure acting on the compressor 13 and the pressure acting on the turbine 12. The magnetic force of the electric magnet 42 is controlled according to the thrust load, and when the axial position of the compressor 13 is not within the allowable range, the magnetic force of the electric magnet 42 is corrected according to the axial position of the compressor 13.

従って、コンプレッサに作用する圧力とタービンに作用する圧力とコンプレッサの軸方向位置に応じて電磁石４２の磁力を設定することから、回転軸１４に作用するスラスト荷重を高精度に算出して回転軸１４に作用するスラスト荷重を適正に打ち消すことができる。 Therefore, since the magnetic force of the electromagnet 42 is set according to the pressure acting on the compressor, the pressure acting on the turbine, and the axial position of the compressor, the thrust load acting on the rotating shaft 14 is calculated with high accuracy and the rotating shaft 14 is used. The thrust load acting on the turbine can be properly canceled.

なお、上述した実施形態では、第１磁力発生部材として永久磁石５２，５７を有する回転体４１，４６をコンプレッサ１３に固定し、第２磁力発生部材として電磁石４２をハウジング１５に固定したが、この構成に限定されるものではない。例えば、永久磁石５２，５７をハウジング１５に固定し、電磁石４２をコンプレッサ１３に固定してもよい。また、第１磁力発生部材と第２磁力発生部材との関係は、永久磁石と電磁石の関係に限定されるものではない。例えば、金属部材と電磁石、金属部材とコイル、電磁石と電磁石などの組み合わせでもよく、いずれか一方をコンプレッサに固定し、他方をハウジングに固定すればよい。 In the above-described embodiment, the rotating bodies 41 and 46 having the permanent magnets 52 and 57 as the first magnetic force generating member are fixed to the compressor 13, and the electromagnet 42 is fixed to the housing 15 as the second magnetic force generating member. It is not limited to the configuration. For example, the permanent magnets 52 and 57 may be fixed to the housing 15, and the electromagnet 42 may be fixed to the compressor 13. Further, the relationship between the first magnetic force generating member and the second magnetic force generating member is not limited to the relationship between the permanent magnet and the electromagnet. For example, a combination of a metal member and an electromagnet, a metal member and a coil, an electromagnet and an electromagnet, or the like may be used, and one of them may be fixed to the compressor and the other may be fixed to the housing.

１０エンジン
１１排気タービン過給機
１２タービン
１３コンプレッサ
１４回転軸
１５ハウジング
２１，２２ジャーナル軸受
２３スラスト軸受
２４タービンディスク
２５タービン翼
２６コンプレッサ羽根車
２７ブレード
３１入口通路
３２出口通路
３３タービンノズル
３４吸入口
３５圧縮空気吐出口
３６ディフューザ
４１，４６回転体
４２電磁石
５１，５６回転容器
５２，５７永久磁石
６１，６２，６３，６４圧力センサ
６５制御装置
６６位置センサ 10 Engine 11 Exhaust Turbine Supercharger 12 Turbine 13 Compressor 14 Rotating Shaft 15 Housing 21 and 22 Journal Bearing 23 Thrust Bearing 24 Turbine Disc 25 Turbine Blade 26 Compressor Impeller 27 Blade 31 Inlet Passage 32 Outlet Passage 33 Turbine Nozzle 34 Intake Port 35 Compressed air discharge port 36 Diffuser 41, 46 Rotating body 42 Electric magnet 51, 56 Rotating container 52, 57 Permanent magnet 61, 62, 63, 64 Pressure sensor 65 Control device 66 Position sensor

Claims

Hollow housing and
A rotating shaft rotatably supported by the housing and
A turbine provided at one end in the axial direction of the rotating shaft,
A non-metallic compressor provided at the other end of the rotating shaft in the axial direction,
The first magnetic force generating member fixed to the back side of the compressor and
A second magnetic force generating member fixed to the housing so as to face the first magnetic force generating member,
A control device that controls the magnetic force of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member according to the thrust load acting on the rotating shaft.
With
The control device calculates a thrust load acting on the rotating shaft based on a pressure acting on the compressor and a pressure acting on the turbine, and the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member or the second force according to the calculated thrust load. The magnetic force of the magnetic force generating member is controlled, and when the axial position of the compressor is not within the preset allowable range, the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member of the first magnetic force generating member or the second magnetic force generating member depends on the axial position of the compressor. Correct the magnetic force,
A supercharger characterized by that.

Before Symbol first magnetic force generating member, supercharger according to claim 1, wherein the rotating body der Turkey which permanent magnets are embedded in the non-metallic rotary vessel.

The supercharger according to claim 2 , wherein the first magnetic force generating member is a plurality of permanent magnets arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and the second magnetic force generating member is an electromagnet.