JPH0192529A - 回転電機付ターボチャージャ - 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により駆動される回
転電機付ターボチャージャに関する。

（従来の技術） 近年、内燃機関の排気ガスのエネルギによって駆動され
る排気タービンと、該タービンの駆動によってシリンダ
内に吸気過給するコンプレッサとを備えたターボチャー
ジャが多用され、その回転軸に回転電機を設け、該回転
電機を電動機運転させることによって内燃機関の低速重
負荷時において内燃機関の吸気を過給して助勢すると共
に、軽負荷時には発電機運転によって生ずる電力をバッ
テリに充電するターボチャージャが開発されている。

この種の回転電機を付設したターボチャージャとして、
内燃機関の運転状態に応じて電動機または発電機として
作動させる内燃機関のターボチャージャの提案が特開昭
６０−１９５３２９号公報に開示されている。

また、特願昭６１−９５９７０号には回転電機の回転子
の構造と断熱部分の構成とを提案したターボチャージャ
用発電機が示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の内燃機関のターボチャージャの提案や、ターボチ
ャージャ用発電機の提案においては、永久磁石を備えた
回転子の磁極の位置を検出する手段を欠いているため、
回転電機を高速に回転駆動するとき、対応する固定子の
供給電力の位相制御が不能にて、高能率にて駆動させる
ことが困難な欠点を有している。

このため、磁気式センサや光方式センサを回転体に取付
けた検出装置が用いられているが、回転電機を持つター
ボチャージャの場合、回転子としてシャフトに強力な永
久磁石が取付けられており、また、電動機運転する場合
、固定子のコイルに大電流を流すため、磁気式センサが
強力な磁界の影響を受けてしまい、正確な回転子の位置
検出が不可能となるという欠点があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は磁気式センサにおいて永久磁石及びコイルによる磁界
の影響を受けない構造とすることにより、磁気式センサ
による高精度の位置検出を行おうとする回転電機付ター
ボチャージャを提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、内燃機関の排気エネルギにより駆動さ
れるターボチャージャの回転軸に永久磁石を有する薗転
子を設けた回転電機付ターボチャージャにおいて、前記
永久磁石の磁極位置に対応する磁性体よりなる被検出手
段を回転軸のコンプレッサ側の端部に設けるとともに、
該被検出手段の回転時の位置を検出する検出手段を固定
部分に設け、さらに前記検出手段の検出作動を外部磁界
変化の影響から遮蔽する遮蔽手段を備えた回転電機付タ
ーボチャージャを提供できる。

（作用） 本発明では、ターボチャージャの回転部分に、回転子の
永久磁石の磁極位置に対応する被検出手段として磁性体
を設け、さらに被検出手段と対応する検出手段とを遮蔽
手段を用いて、検出信号のＳ／Ｎ比を高める遮蔽を行っ
たので、十分な強度の信号が得られて、回転中の磁極位
置が適確に検出できる作用がある。

（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図は本発明の第１の実施例を示す説明図であり、タ
ーボチャージャのコンプレッサインペラと回転電機との
部分の断面を示し、その右方にはタービンインペラが取
付けられるものである。

図において、１はコンプレッサインペラで図示していな
いエンジンの吸気を過給するもので、排気エネルギによ
って回転駆動されるタービンインペラの回転が回転軸４
を介してコンプレッサインペラ１に伝達されるものであ
る。

３は回転子、７は固定子で回転電機を構成するもので、
回転子３は強力な磁気力を保有する永久磁石よりなり、
固定子７はコイルを有し電動機作動時には該コイルに電
流を供給し、発電機作動時には該コイルの誘起電力を外
部に取出すものである。２はスペーサであり、回転子４
とコンプレッサインペラ１との間に設けられ、これらの
両部材の間を所定の間隔に保持するとともに、ナツト４
１の締付けにより回転子４とコンプレッサインペラ１と
の対応する相互位置は固定されるよう構成されている。

５はコンプレッサインペラ１のブレードの背面に埋設さ
れた検出用永久磁石であり、例えば回転子４の永久磁石
のＮ極とＳ極とが２極の場合は、Ｎ、Ｓ極のそれぞれの
磁極位置に対応して、第１図（ｂ）に示す位置にそれぞ
れ設けられている。

６は磁気センサで、その基部がターボチャージャの筐体
に取付けられ、先端部の検出コイルを有するセンサが磁
界変化に対応して信号を発するものであり、コンプレッ
サインペラ１の回転による検出用永久磁石５の移動にて
生ずる磁界の変化を検出してその出力信号は固定子７の
コイルに接続された制御装置に入力されている。

８は遮蔽板で強磁性体の薄板よりなり、図示していない
ターボチャージャの筐体に取付けられ、回転子３の永久
磁石の回転による磁界変化や、固定子７のコイルの電流
変化による磁界の変化の影響を遮蔽板８にて吸収し、こ
れらの磁気変化により磁気センサ６にて発生するノイズ
を抑制するよう構成されている。

このように構成された本実施例においては、ターボチャ
ージャが排気エネルギにより駆動されて、コンプレッサ
インペラ１と回転子３が回転されると、コンプレッサイ
ンペラ１に埋設された検出用永久磁石５も回転するため
、磁気センサ６が磁界の変化を検出して信号を制御装置
に発信する。そして、この発信された信号は回転子３の
磁極の回転位置と対応するため、回転子３の回転中の磁
界の変化やその位相が正確に検出できることになり、さ
らに、遮蔽板８により回転子３の永久磁石や、固定子７
のコイルによる磁界の変化は抑制されているため、Ｓ／
Ｎ比の良好な検出信号が得られることになる。なお、コ
ンプレッサインペラ１が超高速回転時においても、検出
用永久磁石５は埋設されているため、遠心力による影響
は少なく、回転バランスの調整も容易となるものである
。

第２図は本発明の第２の実施例を示す説明図であり、第
１の実施例における検出用永久磁石５の代りにアモルフ
ァスの珪素鋼材の薄層５１を設けたもので、第１図に示
す部材と同一のものは同一の符号を付しである。

第２図に示す１１はコンプレッサインペラであり、非磁
性体の例えばアルミニウム合金よりなるもので、回転子
３の永久磁石のＮ極、Ｓ極の磁極と対応するラジアル方
向の位置には第２図（ｂ）のようにアモルファスの珪素
鋼材よりなる薄膜５１が強固に蒸着されている。６１は
磁気センサで、それ自身が磁極および検知コイルを持つ
もので磁気センサ６１の近傍に磁性体が近づくことによ
り変化する磁場の変化を検知して、検知コイルが信号を
図示していない制御装置に送出するよう構成されている
。

このように構成された第２の実施例においては、コンプ
レッサインペラ１１と回転子３が回転駆動されると、コ
ンプレッサインペラ１１に貼着されたアモルファスの珪
素鋼材の薄層５１も回転されることになり、磁気センサ
６１の近傍を通過する非磁性体のアルミニウム合金と、
強磁性体の薄膜５１との影響により磁場の変化を生じて
、薄膜５１の通；ｈの度ごとに磁気センサ６１が検知信
号を発信する。そしてこの発信は回転子３の磁極の回転
位置と対応するため、回転子３の回転中の磁極位置が正
確に把握できるものである。

第３図は本発明の第３の実施例を示す説明図であり、検
出用永久磁石をコンプレッサインペラと締付ナツトの間
に設けた一例を示すものであり、前記の第１図と同一の
部分には同一の符号をつけである。

第３図において、５２は回転軸４に取付けられた円筒状
の検出用永久磁石で、コンプレッサインペラ１２の先端
にナツト４１で回転軸４に固着するよう締付けられたも
のであり、該検出用永久磁石５２は外周面に薄肉状の非
磁性体よりなり保護リング５３を有し、ターボチャージ
ャが超高速度に回転駆動されても遠心力により検出用永
久磁石５２が破損しないよう構成されている。そして、
検出用永久磁石５２の着磁は回転子３の永久磁石の極性
や磁極方向と対応して同一の半径方向の磁力線分布を示
すよう着磁されている。

６２は磁気センサで内部に検出コイルを有し、回転する
検出用永久磁石５２の磁界変化を検出するもので、検出
した信号は図示していない制御装置に送信する。

このように構成された第３の実施例においては前記の第
１の実施例の作動と同様に、回転子３の回転中の磁界変
化に対応する検出用永久磁石５２による磁界変化が検出
でき、また遮蔽板８の作用にて回転子３や固定子７から
の磁界から遮蔽できＳ／Ｎ比の大きい検出信号が得られ
ることになる。

第４図は本発明の第４の実施例を示す説明図で、突起を
有する検出用磁性体をコンプレッサインペラと、締付ナ
ツトとの間に設けた一例を示すもので、第２図と同一の
部分には同一の符号をつけである。

第４図において、５４は回転軸４に取付けられたリング
状の検出用磁性体で、コンプレッサインペラ１１の先端
にナツト４１にて回転軸４に固着するよう締付けられて
いる。そして、該検出用磁性体５４の外周部には、回転
子３の永久磁石の磁極位置と対応するラジアル方向に突
出する突起部５５が設けられている。

このように構成された第４の実施例においては、コンプ
レッサインペラ１１と回転子３が回転駆動されると、検
出用磁性体５４の突起部５５が磁気センサ６１の近傍を
通過するごとに、磁界の変化を感知して検出信号を発す
ることになり、回転子３の磁極の回転位置が検知される
ことになる。

なお第５図は突起部を設けた座付ナツトを示す斜視図で
あり、磁性体よりなる図示の座付ナツトを前記の検出用
磁性体５４とナツト４１の代りに用いることにより同様
な作用が得られるものである。

第６図は本発明の第５の実施例を示す説明図で、スペー
サまたは回転子の部分に光の反射率の異なる処理をして
、光ファイバを用いて反射率の変化によって回転子の回
転を検出するものである。同図において、２１はスペー
サで回転子３１とコンプレッサインペラ１１との間に設
けられ、ナツト４１により回転子３１やコンプレッサイ
ンペラ１１とともに回転軸４上に固着されている。

そして、第６図（ｂ）に示すようにスペーサ２１の外周
面は光の反射率が異なるように例えば白色と黒色の塗装
、または滑面メツキ処理と無反射エツチング処理がなさ
れており、これらの塗装または上記の処理は回転子３１
の磁極の着磁方向に対応するよう処理されている。９は
光ファイバで、スペーサ２１の外周面の光の反射率の変
化を検出するもので、図示していない制御装置に信号を
送出する。なお、１０はタービン側からの排気ガスの侵
入を防止するシールリングである。

また、回転子３１は着磁されて磁極の方向に対応してそ
の側面部が反射率が異なるよう表面処理された回転子で
、光ファイバ９１により反射率の変化が検出されるもの
である。したがって、スペーサ２１と光ファイバ９の組
合せ、または回転子３１と光ファイバ９１の組合せのど
ちらか一方の組合せにより、回転子の磁極の変化位置が
検知できるものである。

このような第５の実施例においては、回転系に余分な部
品を取付ける必要がなく、高速回転によるオイルの飛沫
やダストの影響による出力信号の低下が少ないので、長
時間に渉って安定した信号が得られることになる。

以上本発明を上述の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、ターボチャージャの回転部分に回転子
の永久磁石の磁極位置に対応する被検出手段を設け、固
定部分には被検出手段の回転位置の検出自在な検出手段
を設けるとともに、これら被検出手段と検出手段とを外
部よりの悪影響から遮蔽する遮蔽手段を設けたので、回
転子の磁極位置が適確に検出でき、さらに遮蔽手段によ
りＳ／Ｎ比の良好な検出信号が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す説明図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す説明図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す説明図、第４図は本発明の第４の実
施例を示す説明図、第５図は座付ナツトの斜視図、第６
図は本発明の第５の実施例を示す説明図である。 １．１１，１２．・・・コンプレッサインペラ、ン ３・・・回転子、４・・・回転軸、５，５２・・・検出
用永久磁石、６．６１．６２・・・磁気センサ、８・・
・遮蔽板、５１・・・薄層、５４・・・検出用磁性体、
９゜９１・・・光ファイバ。 特許出願人　いすＸ自動車株式会社 代　理　人　弁理士　辻　　　　實 へ　　　　　賦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の排気エネルギにより駆動されるターボチャー
   ジャの回転軸に永久磁石を有する回転子を設けた回転電
   機付ターボチャージャにおいて、前記永久磁石の磁極位
   置に対応する磁性体よりなる被検出手段を回転軸のコン
   プレッサ側の端部に設けるとともに、該被検出手段の回
   転時の位置を検出する検出手段を固定部分に設け、さら
   に前記検出手段の検出作動を外部磁界変化の影響から遮
   蔽する遮蔽手段を備えたことを特徴とする回転電機付タ
   ーボチャージャ。