JPH01122351A - ターボチャージャ用回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の排気エネルギーにより駆動されるタ
ーボチャージャ用回転電機に関する。

（従来の技術） 近年、内燃機関の排気ガスの熱エネルギーを利用して排
気タービンを回転させ、排気タービンに直結したコンプ
レッサを駆動して内燃機関に過給気を圧送するターボチ
ャージャが多用されている。このようなターボチャージ
ャの回転軸に電動−発電機となる回転電機の回転子を取
付け、該回転電機を排気エネルギーにより駆動して電力
を発電させたり、バッテリを電源として回転電機に供給
してターボチャージャの過給作動を助勢する回転電機付
ターボチャージャが開発されている。

そして、この種の回転電機は回転子が高速回転のため、
永久磁石よりなる回転子の周壁に遠心力による破壊防止
用の外筒を設けたり、タービン回転軸と回転子との間に
断熱部分を設けた提案が、特願昭６１−９５９７０号に
ターボチャージャ用発電機として示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のターボチャージャ用発電機の提案においては、回
転子に永久磁石を使用しており、タービン回転軸との間
に断熱部分を設けても、長時間の運、転では高熱の排気
ガスの影習により、永久磁石の温度が上昇して減磁され
、回転電機の効率が低下する欠点がある。

一方、かご形タイプの回転子においては、一般に回転子
ではその外壁をアルミニウムで形成のため、超高速回転
のもとでは抗張力不足にて、遠心力により破壊する虞を
生ずる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はターボチャージャ用回転電機の回転子として
、超高速回転、高温度の悪条件にて使用されても、遠心
力や高温度に十分耐えるようにしたターボチャージャ用
回転電機を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、円柱状の強磁性体の外周壁に刻設した
円柱軸に平行な等間隔の複数本の溝部に、かご形コイル
の一部となる電気の良導体を埋設し、さらに前記強磁性
体の両側面を炭化珪素／窒化珪素材にて覆った回転子を
備えたターボチャージャ用回転電機が提供される。

（作用） 本発明によれば、回転子に永久磁石を用いずにかご形コ
イルの回転子としたので、高温度による磁気力の減磁作
用が防止できるとともに、回転子の両側面を炭化珪素／
窒化珪素材で覆ったのでかご形コイルの遠心力による破
壊を防止する作用がある。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明によるターボチャージャ用回転電機のタ
ーボチャージャ回転軸と回転子を示す断面図、第２図は
その回転子の一例を示す説明図である。

第１図において、１はターボチャージャの回転軸で、両
端にタービン翼２とコンプレッサ翼３とが設けられ、そ
の中間部にベアリングｌａ、ｌｂを有してターボチャー
ジャの本体に回転自在に支えられている。

４は中空円柱形の回転子で、その中空部分には回転軸１
が挿通されて固着され、後述する回転電機の固定子と電
磁的に対応して、発電機作動または電動機作動するもの
であり、高熱の排気ガスの影響から避けるため、回転子
４はベアリング１ｂとコンプレッサ翼３との間に設けら
れている。

第２図（ａ）は回転子の縦断面図、第２図（ｂ）は回転
子の溝部を示す斜視図であり、回転子４の主体部４ａは
透磁率の良好な強磁性°体製材で形成され、円柱形の外
周壁４ｂには複数本の溝部４ｃが中心軸に平行または斜
めに等間隔に刻設されている。

４ｄは外周壁４ｂの外周に巻回された炭素繊維層で、張
力に強い炭素繊維が溝部４Ｃを覆って固く巻付けられて
おり、この巻付処理の後、所定の珪素化合物とともに高
温の処理炉中に配置し、化学的熱分解析出法（ＣＶＤＩ
Ａ理）により、炭素繊維層４ｄの外周にＳｉＣ層４ｅを
被着させたものである。

４ｆは銅線でかご形コイルの一部をなすものであり、溝
部４Ｃの断面形状に合せた線材を溝部４Ｃに挿入するか
、または溶融された銅を溝部４Ｃに流し込み、後述する
短絡環とともにかご形コイルを形成してもよい。

第２図（Ｃ）は回転子の一側面を示す説明図であり、同
図において４ｇ、は短絡環で、導電率の高い例えば鋼材
にてリング状の円板に形成し、回転子４の両側面に設け
られている。そして前述のように溶融された銅素材を真
空吸引法などより銅線４ｆとともに形成したり、または
リング状円板の場合は銅線４ｆの対応する位置に穴をあ
け、銅線４ｆの端部を挿入した後、鑞付けにて機械的・
電気的に接合したものである。

第３図は回転子の他の実施例を示す一部破断した斜視図
であり、高透磁率の強磁性体よりなる円柱形の主体部４
ｈは両側面に炭化珪素部４１を有しており、これは窒化
珪素などのセラミック材料で構成してもよい。そして主
体部４ｈの外周壁に近い部分には円柱の軸に平行な複数
本の穴が等間隔にバランスよく刻設され、これらの穴に
は銅棒４ｊが挿入され、それぞれの銅棒４ｊの両端部は
主体部４ｈの両側面に設けた短絡環４にと電気的に接続
されてかご形コイルを形成している。

なお、かご形コイルは前述の第２図に示した例の場合と
同様に、溶融された銅の流し込みにより銅棒４ｊと短絡
環４にとを鋳込んで形成してもよい。

第４図はこれらの回転子の実施例が適用される回転電機
付ターボチャージャの一例の断面図であり、６は回転子
４に対応する固定子で、所定の固定子巻線６ａを有し、
固定子巻線６ａに所定の交流電力が供給されると固定子
４は回転駆動され、また回転子４が所定の同期回転数を
超過して駆動されると誘導発電機となって固定子巻線６
ａに電力が８起されるよう構成されている。

２ａは排気ガス人口であり、図示していない内燃機関の
排気管からの排気ガスが圧送され、タービンハウジング
２ｂの内部を通過してタービン翼２を駆動して、排気ガ
ス出口２Ｃより外部に排出される。

３ａは吸入空気入口であり、タービン翼２と直結された
コンプレッサ翼３の回転により、コンプレッサハウジン
グ３ｂ内で吸気を圧縮し、内燃機関の吸気管に過給気を
圧送するものである。

このように構成されたターボチャージャの回転電機の回
転子は、タービン回転数が毎分１０万回転以上となるが
、第２図に示した実施例では回転子の外周壁を張力に強
い炭素繊維で巻き固め、さらに酸化防止のＳｉＣ層を設
けたので、鋼材のかご形コイルの遠心力にも耐え、高温
度の排気ガスから伝導される高温の使用にも対応できる
ものである。また第３図に示す回転子では、通常アルミ
ニウムのダイキャストなどにて処理されている回転子の
側面部を炭化珪素や窒化珪素などのセラミック材料で形
成しであるので、遠心力による破壊や高温度に対する耐
熱性は十分に備えているものである。

以上本発明を上記の一実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、高温度下にて超高速回転となるターボ
チャージャの回転電機の回転子に永久磁石を使用しない
ため減磁作用による効率低下の虞なく、またかご形コイ
ルを装着した回転子の両側面を炭化珪素または窒化珪素
材にて覆って補強したので、遠心力による破壊が防止で
き、高温度に対する耐熱性が向上する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するターボチャージャ回転軸と回
転子を示す断面図、第２図は回転子の一例を示す説明図
、第３図は回転子の他の例の斜視図、第４図は回転電機
付ターボチャージャの一例の断面図である。 １・・・回転軸、４・・・回転子、４ａ−・・主体部、
４Ｃ・・・溝部、４ｄ・・・炭素繊維層、４ｅ・・・Ｓ
ｉＣ層、４ｆ・・・銅線、４１・・・炭化珪素部。 特許出願人　　いすメ自動車株式会社 代　理　人　　弁理士　辻　　　　實−第１５図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱状の強磁性体の外周壁に刻設した円柱軸に平
   行な等間隔の複数本の溝部に、かご形コイルの一部とな
   る電気の良導体を埋設し、さらに前記強磁性体の両側面
   を炭化珪素／窒化珪素材にて覆った回転子を備えたこと
   を特徴とするターボチャージャ用回転電機。（２）前記
   等間隔の複数本の溝部を円柱軸と角度を持たせたことを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のターボチャ
   ージャ用回転電機。