JPH03203540A

JPH03203540A - 発電装置

Info

Publication number: JPH03203540A
Application number: JP1341001A
Authority: JP
Inventors: Shogo Suzuki; 鈴木　省伍
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-09-05
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2836150B2

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ガスエネルギーを回収利用でき
る発電装置に関する。

（従来の技術）例えば、自動車用内燃機関の排気ガスエネルギーを実ト
ルクまたは動力に変換して回収する方法として、排気ガ
スエネルギーによって排気タービンを回転させ、その回
転力を歯車列を介して内燃機関のクランク軸に回収する
ことが試みられている。

しかしながら、このような排気ガスエネルギーの回収方
法では、回転変動に対する追従性が悪かったり、また、
排気タービンの回転速度が非常に高いために、これを減
速するための減速装置を実用化することが、構成複雑化
や動力伝達効率悪化等を招くという理由により困難であ
り、実用段階に至っていない。

一方、発電機は発電機ロータの回転速度が高いほど発電
容量が大きく、したがって、排気エネルギーによって高
速回転する排気タービンにより発電機を駆動することは
、排気エネルギーを効率的に利用する最も有効な手段と
いえる。

ところが、例えば、排気タービンにより同期発電機を駆
動して回生エネルギーを内燃機関に供給する場合に、そ
の誘起電圧を回転子巻線からブラシを介して取り出した
り、あるいは永久磁石のロータの周囲に配した固定子巻
線から得るのが一般的であり、通常の発電機のようにロ
ータスビードが３０００回転前後ならともかく、２００
００回転以上の高速では、フリクションの増大、摩擦あ
るいは摺動ショックによる破損を免れ得ない。

そこで、永久磁石からなるロータの外周部にチタン合金
等のスリーブを嵌合し、高速回転に伴なう遠心力により
ロータが破壊することを防止するものが提案されており
、例えば、本願出願人により提案された特開昭６２−２
５４６４９号公報に記載されている。

また、永久磁石からなるロータの外周部に炭素繊維を捲
着し、同様に、高速回転に伴なう遠心力によりロータが
破壊することを防止するものが提案されており、例えば
、本願出願人により提案された特開昭６０−１９７１４
４号公報に記載されている。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記公報に記載されているように、金属材料
からなるスリーブや炭素繊維をロータに用いると、該ス
リーブ及び炭素繊維の熱伝導率が大であるため、ロータ
を構成する永久磁石が高温度となり、減磁されてしまう
という問題がある。

本発明はかかる従来の欠点に鑑みなされたもので、永久
磁石からなるロータを外部から断熱すると共に、遠心力
による破壊を防止する発電装置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）本発明によると、内燃機関の排気ガスエネルギーによっ
て駆動されるタービンに連結した発電装置であって、ロ
ータ軸の外周に、低熱伝導率であるチタン系無機繊維を
樹脂と共に円周方向に捲着した層と、同じく樹脂と共に
軸方向に捲着した層とにより被覆された希土類磁石ロー
タを有することを特徴とする発電装置を提供できる。

（作用）本発明の発電装置では、チタン系無機繊維を円周方向に
捲着した層により、ロータを遠心力による破壊から防護
し、軸方向に捲着した層によりロータを外部に対して断
熱する。

（実施例）次に、本発明にかかる発電装置の一実施例を図面を用い
て詳細に説明する。

第１図は、本願発明による発電装置が配設されているタ
ーボチャージャの断面図である。

第１図において、１はターボチャージャであり、１１は
、該ターボチャージャ１の内部に配設されている排気タ
ービンである。

１２は、スクロール部を有するタービンハウジングであ
り、スクロール部を内燃機関の排気管に接続し、該スク
ロール部に導入される排気ガスのエネルギーによって、
排気タービン１１が回転し、排気ガスは軸方向に設けら
れた排気出口１３から図示しない排気管を介して排出さ
れる。

上記排気タービン１１は発電機１５のロータ軸１４とと
もにセラミック材によって一体形成されている。

ここで、ロータ軸１４は高速時にアンバランス質量によ
って遠心力変形の発生を防止する、サーメット等のヤン
グ率の大きいセラミック材によって構成される。

発電機１５はロータ軸１４と、このロータ軸１４に嵌合
結合した磁力の強い希土類の磁石ロータ２と、該磁石ロ
ータ２の外側に対向配置されたステータコイル１６およ
びステータコア１７とによって構成されている。

また、ロータ軸１４の他方端には吸気コンプレッサ１８
が接続されており、吸入口１９からの吸気を圧縮し、エ
ンジンの吸気口に圧送する。

次に、本発明による発電装置について説明する。

第２図は、ロータ及びその周辺部の断面図である。

２は上述のごとく磁石ロータであり、サマリウム−コバ
ルト系の希土類磁性体から構成されている。

よって、磁力が通常の磁石に比較して格段に強く、磁石
として最適であるが、抗折力、抗張力は極めて小さく、
遠心力を大きく受ける高速発電機の磁石ロータとして、
このまま使うことができない。

このため、磁石ロータ２の外周には、エポキシ樹脂に侵
潰し、表面が該エポキシ樹脂により被覆されているチタ
ン系無機繊維を円周方向に捲着した破壊防止層３が形成
されている。

ところで、該チタン系無機繊維とは、５ｉ−Ｔｉ−Ｃ−
０からなる無機の長繊維であり、商品名がチラノ繊維（
宇部興産製〉として知られているものと同等のものであ
る。

また、上記破壊防止層３の外周部及び磁石ロータ２とロ
ータ軸１４との間には、上記破壊防止層３と同様にエポ
キシ樹脂に侵潰し、表面が該エポキシ樹脂により被覆さ
れているチタン系無機繊維を軸方向に捲着した断熱層４
が形成されている。

該チタン系無機繊維は低熱伝導率（約０．００３Ｃａｌ
／Ｃｍ−８ｅＣ・℃）であるため、磁石ロータ２をロー
タ軸１４及び外部から断熱することができる。

本発明の効果を確認するため、チタン系無機繊維の代わ
りに炭素繊維を用いたものを作成し、両者の破壊回転数
を確認する実験を行なった。

該実験結果を以下の表に示す。

木表から明らかなように、本発明によるものは、炭素繊
維を使用したものより、耐破壊性に優れている。

これは、エポキシ樹脂とチタン系無機繊維との濡れ性が
、エポキシ樹脂と炭素繊維の濡れ性より大であることに
起因しているものと考えられる。

また、本発明の場合及び比較例の場合共に、ロータ軸温
度が上昇すると、強度が低下するのは、マトリクスであ
るエポキシ樹脂の温度上昇に伴なう強度低下によるもの
と考えられる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発
明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は
容易に構成でき、よって、本発明は前記特許請求の範囲
において記載した限定以外、特定の実施例に制約される
ものではない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、チタン系無機繊
維を円周方向に捲着した層により、ロータを遠心力によ
る破壊から防護し、軸方向に捲着した層によりロータを
外部に対して断熱するので、永久磁石からなるロータを
外部から断熱すると共に、遠心力による破壊を防止する
発電装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明による発電装置が配設されているタ
ーボチャージャの断面図、第２図は、ロータ及びその周
辺部の断面図である。１・・・ターボチャージャ、２・・・磁石ロータ、３・
・・破壊防止層、４・・・断熱層、１１・・・排気ター
ビン、１４・・・ロータ軸、１５・・・発電機、１６・
・・ステータコイル、１７・・・ステータコア。

Claims

【特許請求の範囲】

　内燃機関の排気ガスエネルギーによって駆動されるタ
ービンに連結した発電装置であって、ロータ軸の外周に
、低熱伝導率であるチタン系無機繊維を樹脂と共に円周
方向に捲着した層と、同じく樹脂と共に軸方向に捲着し
た層とにより被覆された希土類磁石ロータを有すること
を特徴とする発電装置。