JPH02241339A - ターボチャージヤ直結回転機用永久磁石回転子 - Google Patents

ターボチャージヤ直結回転機用永久磁石回転子

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JPH02241339A
JPH02241339A JP1059693A JP5969389A JPH02241339A JP H02241339 A JPH02241339 A JP H02241339A JP 1059693 A JP1059693 A JP 1059693A JP 5969389 A JP5969389 A JP 5969389A JP H02241339 A JPH02241339 A JP H02241339A
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JP
Japan
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permanent magnet
cylindrical
reinforcing member
fitted
turbocharger
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JP1059693A
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Keiji Oda
圭二 小田
Shigeki Saito
斎藤　茂樹
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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、ターボチャージャの回転軸に直結された回転
機に用いられる永久磁石回転子に係り、特に超高速回転
によって生じる大きい遠心力に耐えるように改良したタ
ーボチャージャ直結回転機用永久磁石回転子に関するも
のである。
〔従来の技術〕
第６図は、本発明の適用対象である直結回転機を備えた
ターボチャージャの１例を示す断面図である。
内燃機関の排ガスによって回転せしめられるタービン翼
車６ｂは、タービンシャフト６ａに固着されてタービン
ケース１１内に配置されている。
上記タービンシャフト６ａに固着されて回転せしめられ
、内燃機関の吸入空気を圧送するコンプレッサ翼車７は
、コンプレッサケース１２内に配設されている。
前記タービンシャフト６ａには段付部６ｃが設けられて
おり、この段付部に押し当ててスラスト軸受１０ｂ、永
久磁石回転子８ａ、カラー９、及び前述のコンプレッサ
翼車７が順次に嵌合され、ナツト１３で締め付けられて
いる。
上記のタービンシャフト６ａは、ラジアル軸受１０ａを
介してセンタハウジング１４によって支承されている。
本例のターボチャージャに直結された回転機は、前記の
永久磁石回転子８ａと固定子８ｂとによって構成されて
いる。
ターボチャージャは一般に超高速回転するので。
ターボチャージャに直結された回転子は大きい遠心力を
受ける。このため、上記の回転子が超高速回転に耐え易
くするため、なるべく小形、軽量に構成することが望ま
しい。こうした観点から、回転子８ａと固定子８ｂとの
間のエアギャップは可能な限り小さく設定され、この従
来例においては０．５ｍｍである。
前記の固定子８ｂには３相巻線（図示せず）が施され、
前記の回転子８ａは例えばサマリウムコバルト磁石のよ
うに強力でしかも高温減磁に耐性の大きい永久磁石で構
成されている。
このようにして前記回転子８ａと固定子８ｂとは３相式
の回転機を構成している。このターボチャージャを搭載
した内燃機関の排ガスエネルギが大きくて、タービン翼
車６ｂの発生動力がコンプレッサ翼車７を駆動して余裕
が有るときは、前記３相式の回転機を発電機として作動
させ、排ガスエネルギの一部を電力として回収すること
が出来る。
また、内燃機関の排ガスのエネルギが小さくて、タービ
ン翼車６ｂの発生動力がコンプレッサ翼車７を駆動する
のに不足であるときは、前記３相式回転機に外部から電
力を供給して電動機として作動させ、コンプレッサ翼車
７を駆動することが出来る。
この種の回転機用永久磁石回転子に関しては。
特公昭６３−３８９４７号公報に記載の技術が公知であ
る。
上記の公知技術は、永久磁石が軸に対して周方向に滑ら
ないように工夫されたものであり、永久磁石の遠心力を
支承する構成に関しては該永久磁石の外周に固定管を嵌
装して接着剤で固定する技術、及び、上記固定管に替え
て繊維強化プラスチックを用いる技術が示されているだ
けであって。
上記の固定管の遠心力による変形の防止や、固定管の変
形に因る永久磁石の破損の防止については別設の考慮が
払われていなかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
ターボチャージャは、これを搭載している内燃機関が定
格運転されたとき、１０万ｒ／ｗｉｎ以上の超高速で回
転することが少なくない。
ところが、磁石鋼は一般に機械的強度が低いため遠心力
によって破損する虞れが有る。
上記の遠心力を支承して永久磁石の破損を防ぐため、前
記公知技術のように円筒状の補強部材を永久磁石に外嵌
するだけでは、該円筒状の補強部材が遠心力によって拡
開方向に変形する。このため、該円筒状補強部材は永久
磁石の外周を押えて補強するという機能を失い、永久磁
石の破損を招く虞れがある。
本発明は上記の事情に鑑みて為されたもので、回転軸に
嵌着された円筒状の補強部材の剛性を高めて超高速回転
の遠心力に耐え得る永久磁石回転子を提供することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、第１の発明は１円筒状永久
磁石に外嵌された円筒状補強部材の開口部の外周を、上
記円筒状永久磁石の端面を覆っている側面板によって押
えるように嵌合部を設ける。
また、第２の発明は、円筒状永久磁石に外嵌される円筒
状補強部材と、上記円筒状永久磁石の両端面を覆ってい
る側面板とを一体に構成し、かつ、前記円筒状補強部材
をその細心と直交する面によって長円筒と短円筒とに分
割し、上記の長円筒の外周を短円筒が押えるように嵌合
部を設ける。
上記の嵌合部を印籠嵌合にすると、外周面、内周面に凹
凸を生じないので好都合である（第３の発明）。
また、第４の発明は、円筒状永久磁石に外嵌された円筒
状補強部材の開口部と、上記円筒状永久磁石の端面を覆
っている側面板の外周とを溶接し。
上記の溶接は、前記円筒状永久磁石の外径よりも大径の
同心円に沿って行う。
上記第１乃至第４の発明の何れか一つを実施する際、前
記円筒状永久磁石を、その軸心を通る面に沿って分割し
て複数個の磁石片とし、これらの磁石片を組み合わせて
前記円筒状補強部材の中に圧入するとともに、分割面の
隙間に伸縮性のある合成樹脂を充填することが望ましい
。
〔作用〕
前記の補強用円筒状部材と側面板とを、遠心力による変
形について比較すると、側面板は円筒状補強部材に比し
て遥かに変形しにくい。
このため、前記第１の発明のごとく円筒状補強部材の開
口部の外周を側面板で押えるように嵌合させると、該円
筒状補強部材の遠心力による変形が著しく抑制されて超
高速回転に耐え易くなる。
また、第２の発明によれば、円筒状補強部材の両端部に
位置する側面板が該円筒状補強部材と一体に構成されて
いるので、該両端部付近は側面板で拘束されて遠心力に
耐え易い。而して１分割された長円筒と短円筒とを遠心
力による変形について比較すると、短円筒は長円筒に比
して変形しにくい。
このため、長円筒の外周を短円筒で押えるように嵌合さ
せると、該長円筒の遠心力による変形が著しく抑制され
て超高速回転に耐え易くなる。
上記第１の発明の構成、又は第２の発明の構成に、更に
第３の発明を適用して、嵌合部を印籠嵌合にすると、内
、外周が円柱面を保って段付を生じないので、対向する
部材に対する取り合いが好都合で、しかも動バランスを
崩す虞れが無い。
また、前記第４の発明においては、側面板を補強用円筒
状部材に溶接するので、該補強用円筒状部材の遠心力に
よる変形が側面板によって抑制される。上記の溶接によ
って円筒状永久磁石に熱影響を及ぼすことは該永久磁石
の磁気的特性を劣化させるので好ましくない上に、該永
久磁石からガスを発生して溶接強度を著しく損ねる虞れ
が有る。
しかし、前記第４の発明においては、溶接線が円筒状永
久磁石の外径よりも大径の同心円を描くので、該円筒状
永久磁石に熱影響を及ぼす虞れが無い。
これら第１乃至第４の発明の何れか一つを実施する際、
円筒状永久磁石をその中心線を通る面に沿って複数個に
分割してあれば、該円筒状永久磁石内部に発生する遠心
応力が軽減されるので本発明の効果を一層確実ならしめ
ることが出来る。
その理由は次の如くである。
いま、別設の補強手段を施していない円筒状永久磁石を
回転軸に嵌着して超高速回転させると。
磁石鋼は比重に比して強度が低いので、遠心力で複数個
に割れて飛散する虞れが有る。そこで予め複数個に分割
しておくと割れる虞れが無い。分割した永久磁石の遠心
力は、外嵌された補強用円筒状部材により支承する。
永久磁石回転子を複数個に分割する技術は公知であるが
、本発明を適用して耐遠心力に優れた補強用円筒状部材
が構成されることにより一永久磁石回転子を分割した効
果が充分に発揮される。
〔実施例〕
第１図は第１の発明に係るターボチャージャ直結回転機
用永久磁石回転子の一実施例を示す断面図であって、本
実施例は第３の発明も適用しである。
タービンシャフト６ａに嵌着された円筒状永久磁石３の
外側に嵌合される円筒状補強部材１ａと。
該タービンシャフト６ａを挿通する中心孔ＩＬｔを有す
る円板状の側面板１ｂとが一体になった有底円筒状補強
部材１を構成する。
一方、前記タービンシャフト６ａを挿通する中心孔を有
する側面板２を構成する。
そして、上記有底円筒状補強部材１の開口端と側面板２
とが対向する個所に印籠嵌合部１５を設ける。
上記の印籠嵌合部は、円筒側（円筒状補強部材１ａ側）
の嵌合部が円板側（側面板２側）の嵌合部の内側に挿入
される形のしまりばめとし、嵌合面にエポキシ系の樹脂
を塗布して嵌め合わせる。
このように構成された永久磁石回転子を超高速（１０万
ｒ／ｍｉｎ以上）で回転させたとき、円筒状補強部材１
ａは大きい遠心力を受けるが、側面板１ｂに近い個所１
ａ−１は側面板１ｂによって拘束されており、拡開方向
の変形を生じにくい。
これに比して円筒状補強部材１ａの開口端付近１ａ−２
は、側面板２が無ければ遠心力により拡開方向に変形し
易いが、印籠嵌合部１５を介して側面板２によって拡開
方向の変形を阻止されているので高速回転に耐える。
第２図は第２の発明の一実施例を示す断面図であって１
本例は第３の発明も適用しである。
タービンシャフト６ａに嵌着された円筒状永久磁石３の
端面を覆う側面板ＩＬりと、該円筒状永久磁石３に外嵌
された円筒状補強部材ＩＬ−２とが一体になった有底の
長筒ＩＬを構成するとともに、前記円筒状永久磁石３の
端面を覆う側面板１ｓ−１と、該円筒状永久磁石３に外
嵌された円筒状補強部材１ｓ−２とが一体になった有底
の短筒１ｓとを構成する。上記長筒ＩＬの開口部と短筒
１ｓの開口部との対向部に、第１の発明（第１図）にお
けると同様の印籠嵌合部１５を設けて、長筒ＩＬの開口
部の拡開方向の変形を短筒１ｓによって抑制する。
ここに長筒、短筒とは双方の部材の相対的な長短を言う
ものであって、その具体的な寸法配分は任意に設定し得
る。
本実施例の円筒状補強部材Ｌ　Ｌ−２＋　Ｉ　Ｓ−２は
それぞれ側面板ＩＬ−１ｙ　１ｓ−＋を一体に構成され
ているが、印籠嵌合部１５を離間させて円筒状永久磁石
３を組み込み、該印籠嵌合部にエポキシ系樹脂を塗布し
て嵌め合わせ、双方の同筒状補強部材ＩＬ２　ｒＩ　Ｓ
−２を一体的に結合する。
第３図は第４の発明の一実施例の断面図である。
前述した第１の発明における有底円筒状補強部材１（第
１図）と類似の構成の有底円筒状補強部材１′を構成し
、その開口部を側面板５で覆って該側面板５の外周に沿
って溶接する。
本例においては電子ビーム溶接を施した。１６は溶接部
を示している。
本発明を実施する場合１例えばヤグレーザ溶接など、任
意の溶接方法を適用することが出来る。
本例においては、有底円筒状補強部材１′の開口端の内
側に段を形成し、円筒状永久磁石３の外径よりも大径の
側面板５の周囲を上記の段に嵌合して溶接を施しである
。
このようにして、円筒状永久磁石３の半径寸法ｒ【に比
して溶接線の半径寸法ｒ２を大きくする。
溶接線の径を永久磁石の径よりも大きくすると。
溶接作業の際に電子ビーム、レーザ光線、溶接アークな
どが永久磁石に当たって有害な熱影響を及ぼす虞れが無
い。とりわけ、永久磁石が加熱されてガスを発生し、溶
接強度を低下させることを防止し得る。
本発明を実施する際、有底円筒状補強部材１′や側面板
５をチタン合金の如く熱伝導性の低い材料で構成すると
、熱影響の防止に関して一層安全である。
第１図のｒＶ−ＩＶ断面を第４図に示す。
本例の円筒状磁石は、その中心線を通る面Ｂ−Ｂ′に沿
って２分割しである。３ａ、３ｂは分割された永久磁石
片である。このように円筒状永久磁石を分割しておけば
、該円筒状磁石内に発生する遠心応力によって亀裂を生
じることが防止され、超高速回転に耐え易くなる。
本例においては、分割面Ｂ−Ｂ’に直交する矢印Ｍ方向
に異方性を有する磁石を製作し、これを分割面Ｂ−Ｂ’
に沿って切断しである９このように構成すると、必ずし
も回転機の極数に合わせて磁石を分割しなくても良い。
前記の分割面に沿って形成される磁石片相互間の隙間に
、伸縮性を有する合成樹脂１７（例えばエポキシ樹脂系
弾性接着剤）を充填する。本例においては真空含浸法を
適用した。
このように、伸縮性を有する合成樹脂を充填しておくと
、この回転子の回転速度の変動に伴って円筒状補強部材
１′の内径が僅かに変化しても。
合成樹脂材の伸縮によって順応することが出来る。
第５図は前記と異なる実施例を示し１円筒状磁石内石を
磁石片３ｃ、３ｄ、３ｅに３分割して、その分割面に伸
縮性を有する合成樹脂１８を充填しである。このように
永久磁石を３分割しても、前述した２分割の場合と同様
の作用、効果が得られる。
第４図、第５図について説明したように１円筒状磁石内
石３を複数個に分割する構成は、第２の発明ないし第４
の発明にも適用することが出来、超高速刊転に耐える効
果をより確実ならしめることが出来る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、第１の発明によれば、遠心力で変
形しにくい側面板によって、拡開方向に変形し易い円筒
状補強部材の開口部の外周を、嵌合部を介して内側へ押
さえつける構造としたので、該円筒状補強部材の変形を
防止して超高速回転に耐えることが出来る。
また第２の発明によれば、遠心力で変形しにくい短円筒
によって、拡開方向に変形し易い長円筒の開口部の外周
を、嵌合部を介して内側へ押さえつける構造としたので
、該長円筒の変形を防止して超高速回転に耐えることが
出来る。
上記第１の発明又は第２の発明に、更に第３の発明を適
用すると、嵌合部の内、外周面に段付部を生じないので
、対向する部材との取り合わせが好都合である上に、動
バランスを取り易い。
また、第４の発明によれば、円筒状補強部材に溶接され
た側面板により該円筒状補強部材の拡開方向の変形を防
止して超高速回転に耐えることが出来、しかも溶接の悪
影響を受ける虞れが無い。
また、上記第１乃至第４の発明の何れかを実施する際、
前記円筒状永久磁石を、その中心線を通る面に沿って複
数個に分割すると共に１分割面に形成される隙間に合成
樹脂を充填しておくと、円筒状永久磁石自体の遠心応力
による破損が防止されるとともに、回転速度の変動に対
する順応性が良くなり、該円筒状永久磁石の破損防止効
果が一層確実となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は第１の発明のターボチャージャ直結回転機用永
久磁石回転子の一実施例を示す断面図である。 第２図は第２の発明のターボチャージャ直結回転機用永
久磁石回転子の一実施例を示す断面図である。 第３図は第４の発明のターボチャージャ直結回転機用永
久磁石回転子の一実施例を示す断面図である。 第４図は第１図のＩＶ　−ＩＶ断面図である。 第５図は上記と異なる実施例を示し、第４図に３・・・
円筒状永久磁石、３ａ〜３ｅ・・・分割された磁石片、
５・・・側面板、　６ａ・・・タービンシャフト、１５
・・・印籠嵌合部、１６・・・溶接部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、回転軸に嵌着された円筒状の永久磁石と、上記円筒
    状永久磁石に外嵌された円筒状補強部材と、上記円筒状
    永久磁石の端面を覆う円板状の側面板とを有するターボ
    チャージャ直結回転機用の永久磁石回転子において、 前記円筒状補強部材の開口部の外周を側面板で押えるよ
    うに嵌合されていることを特徴とするターボチャージャ
    直結回転機用永久磁石回転子。 ２、回転軸に嵌着された円筒状の永久磁石と、上記円筒
    状永久磁石に外嵌された円筒状補強部材と、上記円筒状
    永久磁石の両端面のそれぞれを覆う１対の円板状の側面
    板とを有するターボチャージャ直結回転機用永久磁石回
    転子において、前記１対の側面板はそれぞれ前記円筒状
    補強部材と一体に構成されており、 上記円筒状補強部材は、その軸心と直交する面によって
    長円筒と短円筒とに分割され、長円筒の分割部の外周を
    短円筒の分割部で押えるように嵌合されていることを特
    徴とするターボチャージャ直結回転機用永久磁石回転子
    。 ３、前記の嵌合されている個所は印籠嵌合であることを
    特徴とする、請求項１又は２に記載のターボチャージャ
    直結回転機用永久磁石回転子。 ４、回転軸に嵌着された円筒状の永久磁石と、上記円筒
    状永久磁石に外嵌された円筒状補強部材と、上記円筒状
    永久磁石の端面を覆う円板状の側面板とを有するターボ
    チャージャ直結回転機用の永久磁石回転子において、 前記側面板の外周部と円筒状補強部材の開口部とが、円
    筒状永久磁石の外径よりも大径の同心円に沿って溶接さ
    れていることを特徴とするターボチャージャ直結回転機
    用永久磁石回転子。 ５、前記の円筒状永久磁石は、その軸心を通る面に沿っ
    て複数個の磁石片に分割されており、上記の磁石片は互
    いに組み合わされて前記円筒状補強部材の中に圧入され
    ており、かつ、分割して組み合わされた面の隙間に合成
    樹脂が充填されていることを特徴とする、請求項１乃至
    請求項４の何れか一つに記載のターボチャージャ直結回
    転機用永久磁石回転子。
JP1059693A 1989-03-14 1989-03-14 ターボチャージヤ直結回転機用永久磁石回転子 Pending JPH02241339A (ja)

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JP1059693A JPH02241339A (ja) 1989-03-14 1989-03-14 ターボチャージヤ直結回転機用永久磁石回転子
KR1019900003290A KR900014725A (ko) 1989-03-14 1990-03-12 회전기를 구비한 터보챠저
US07/492,068 US5121605A (en) 1989-03-14 1990-03-12 Turbo-charger with rotary machine
EP90302660A EP0388147A1 (en) 1989-03-14 1990-03-13 Turbo-charger with rotary machine

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