KR20160031457A - 터보과급기용 고속 스위치 릴럭턴스 모터 - Google Patents
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Abstract
스위치드 릴럭턴스 모터(160)를 위한 회전자 어셈블리(164)가 제공되며, 비금속 비전도성 핀(5)이 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)를 통과한다.
Description
본 출원은 2013년 5월 22일에 "A High Speed Switch Reluctance Motor On A Turbocharger" 라는 명칭으로 출원된 미국 가특허 출원 제 61/826,193 호에 대한 우선권 및 그의 모든 이익을 주장하는 바이며, 그 가특허 출원은 본원에 참조로 관련되어 있다.
본 발명은 내연 기관용 하이브리드 터보과급기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 하이브리드 터보과급기에 사용되는 고속 스위치 릴럭턴스 모터에 관한 것이다.
터보과급기는 내연 기관에 사용되는 일종의 강제 유도(forced induction) 시스템이다. 터보과급기는 압축 공기를 엔진 흡입구에 전달하여 더 많은 연료가 연소될 수 있게 해주며, 그리하여, 엔진 중량을 크게 증가시킴이 없이 엔진의 출력을 증대시킬 수 있다. 따라서, 터보과급기는, 통상적으로 흡기되는 더 큰 엔진과 동일한 양의 동력을 발생시키는 더 작은 엔진의 사용을 가능하게 해준다. 차량에 더 작은 엔진을 사용함으로써, 차량의 질량을 감소시키고 성능을 증가시키며 또한 연비를 향상시키는 요망되는 효과가 얻어진다. 더욱이, 터보과급기의 사용은 엔진에 전달되는 연료의 더 완전한 연소를 가능하게 해주는데, 이는 저감된 배출이라는 아주 바람직한 목표에 기여한다.
종래의 터보과급기는 엔진의 배기 매니폴드에 연결되는 터빈 하우징, 엔진의 흡기 매니폴드에 연결되는 압축기 하우징, 및 터빈 하우징과 압축기 하우징을 서로 연결하는 중심 베어링 하우징을 포함한다. 터빈 하우징 내의 터빈 휠은 배기 매니폴드로부터 공급되는 배기 가스의 유입 유동에 의해 회전가능하게 구동된다. 중심 베어링 하우징 안에서 회전가능하게 지지되는 축은 터빈 휠을 압축기 하우징 내의 압축기 임펠러에 연결하며, 그래서 터빈 휠의 회전에 의해 압축기 임펠러가 회전된다. 압축기 임펠러가 회전함에 따라, 그 압축기 임펠러는 엔진의 흡기 매니폴드를 통해 엔진의 실린더에 전달되는 공기 질량 유량, 공기 유동 밀도 및 공기 압력을 증가시키게 된다.
터빈 휠이 축에 의해 압축기 휠에 연결되어 있는 터보과급기는, 회전자(rotor) 어셈블리의 회전 관성을 극복하고 그런 다음에 요망되는 양의 공기를 흡기 매니폴드에 제공하는데 필요한 높은 회전 속도에 도달하기 위해 필요한 배기 에너지가 존재할 때까지 성능 지연을 갖는 경향이 있다. 이 성능 지연은 터보 래그(turbo lag)로 알려져 있다. 터보 래그의 문제에 대한 일 해결 방안은, 압축기 휠을 전기 모터에 연결하여, 터빈/압축기에 동력을 공급하는데 필요한 배기 에너지가 존재할 때까지 압축기 단(stage)을 구동시키는 것이다.
스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)를 사용하여 압축기를 구동시킬 수 있다. 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)은, 회전자가 아닌 고정자에 있는 권선에 전력이 전달되는 일종의 모터이다. 전류는 회전자를 고정자 극(pole)과 정렬되게 끌어당기는 자기장을 발생시킨다. 전류를 고정자의 일 세트의 극(pole)으로부터 다음 세트의 극으로 전환시킴으로써, 자기장은 항상 회전자 앞에 있게 되며 회전자는 앞으로 끌어 당겨져 회전하게 된다. 전류는 모터의 고정자부에 있는 극을 둘러싸는 권선에 전달된다. 모터의 회전자부는 권선을 갖지 않지만, 대신에 일반적으로 극(pole)의 형태로 되어 있는 연 자성 재료의 코어(전형적으로는, 박판 연강 돌출부)를 갖는다.
어떤 양태에서, 스위치드 릴럭턴스(reluctance) 모터의 회전자 어셈블리는, 축; 상기 축 상에 장착되는 자성 박판 플레이트의 적층체; 상기 적층체의 일 단부에서 축 상에 장착되는 제 1 칼라; 상기 적층체의 반대쪽 단부에서 축 상에 장착되는 제 2 칼라; 및 상기 제 1 칼라와 제 2 칼라를 통해 적층체의 회전력을 축에 전달하도록 되어 있는 비전도성 비금속 핀을 포함한다.
회전자 어셈블리는 다음과 같은 특징적 사항 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 상기 핀은, 이 핀의 각각의 단부가 상기 제 1 칼라와 제 2 칼라 각각에 연결되도록 상기 자성 박판 플레이트의 적층체를 통해 연장되어 있고, 상기 핀은 축에 평행하며, 상기 제 1 칼라는 자성 박판 플레이트의 적층체와 접촉하지 않으며, 상기 제 2 칼라는 자성 박판 플레이트의 적층체와 접촉한다. 상기 어셈블리는 상기 제 1 칼라와 자성 박판 플레이트의 적층체 사이에 배치되는 스프링 와셔를 더 포함한다. 상기 어셈블리는 2개 내지 4개의 핀을 포함한다. 상기 핀은 폴리에테르케톤, 폴리이미드 수지, 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성된다. 상기 핀은 축의 회전 축선에 대해 대칭적으로 배치된다. 상기 제 1 칼라와 제 2 칼라는 축에 대해 고정되어 있다. 핀의 각각의 단부는 제 1 칼라와 제 2 칼라 각각에 있는 개구 내에 타이트하게 끼워맞춰진다.
어떤 양태에서, 배기 가스 터보과급기는 압축기 휠을 포함하는 압축기부; 터빈 휠을 포함하는 터빈부; 상기 압축기 휠을 터빈 휠에 연결하는 축을 지지하는 베어링 하우징; 및 상기 베어링 하우징 안에 배치되는 스위치드 릴럭턴스 모터를 포함한다. 상기 모터는 회전자 어셈블리를 포함하고, 이 회전자 어셈블리는, 상기 축 상에 장착되는 자성 박판 플레이트의 적층체; 상기 적층체의 일 단부에서 축 상에 장착되는 제 1 칼라; 상기 적층체의 반대쪽 단부에서 축 상에 장착되는 제 2 칼라; 및 상기 제 1 칼라와 제 2 칼라를 통해 적층체의 회전력을 축에 전달하도록 되어 있는 비전도성 비금속 핀을 포함한다.
상기 터보과급기는 다음과 같은 특징적 사항 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 핀은, 이 핀의 각각의 단부가 상기 제 1 칼라 제 2 칼라 각각에 연결되도록 상기 자성 박판 플레이트의 적층체를 통해 연장되어 있고, 상기 핀은 축에 평행하며, 상기 제 1 칼라는 자성 박판 플레이트의 적층체와 접촉하지 않으며, 상기 제 2 칼라는 자성 박판 플레이트의 적층체와 접촉한다. 상기 터보과급기는 상기 제 1 칼라와 자성 박판 플레이트의 적층체 사이에 배치되는 스프링 와셔를 더 포함한다. 상기 핀은 축의 회전 축선에 대해 대칭적으로 배치된다. 상기 제 1 칼라와 제 2 칼라는 축에 대해 고정되어 있다. 상기 핀은 폴리에테르케톤, 폴리이미드 수지, 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성된다. 상기 핀의 각각의 단부는 제 1 칼라와 제 2 칼라 각각에 있는 개구 내에 타이트하게 끼워맞춰진다.
터보과급기는 터보래그를 다루기 위해 스위치드 릴럭턴스 모터를 포함한다. 요구되는 고속(예컨대, 100,000 rpm) 및 터보과급기용으로 설계된 스위치드 릴럭턴스 모터에서 사용되는 저강도 전기 강 때문에, 회전자를 터보과급기 축 상에 유지하고 또한 회전자를 요망되는 배향으로 유지하는 것이 매우 어렵다. 이들 우려를 다루기 위해, 터보과급기는 스위치드 릴럭턴스 모터를 포함한다. 이 모터는 축 상에 장착되는 자성 박판 요소들을 갖는 회전자 어셈블리를 포함하며, 그 자성 박판 요소들은 비금속 비전도성 핀에 의해 위치 유지된다. 또한, 핀은 박판 요소의 운동을 축에 전달한다. 축의 양 측에 핀을 배치함으로써, 모터 토크가 축에 전달되고, 축에 대한 박판 요소의 배향이 고정되며, 회전자 어셈블리의 균형은 최소한의 영향을 받게 되며, 그리고 박판 요소의 세트가 터보과급기의 작동 중에 필요한 경우 축방향으로 자유롭게 커질 수 있다. 또한, 회전자 어셈블리를 터보과급기 안에 설치하기 전에 그 회전자 어셈블리의 균형을 잡을 수 있다.
첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조하여 본 발명을 더 잘 이해함에 따라 본 발명의 이점을 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1 은 터빈부와 압축기부 사이에서 축 상에 배치되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터를 포함하는 터보과급기의 측단면도이다.
도 2 는 터보과급기로부터 분리되어 있는 모터 회전자 어셈블리의 측단면도이다.
도 3 은 2개의 비금속 비전도성 핀 및 터보과급기 축을 갖는 모터 회전자 어셈블리의 측단면도이다.
도 4 는 2개의 비금속 비전도성 핀을 도시하는 모터 회전자 어셈블리의 단부도를 나타낸다.
도 1 은 터빈부와 압축기부 사이에서 축 상에 배치되어 있는 스위치드 릴럭턴스 모터를 포함하는 터보과급기의 측단면도이다.
도 2 는 터보과급기로부터 분리되어 있는 모터 회전자 어셈블리의 측단면도이다.
도 3 은 2개의 비금속 비전도성 핀 및 터보과급기 축을 갖는 모터 회전자 어셈블리의 측단면도이다.
도 4 는 2개의 비금속 비전도성 핀을 도시하는 모터 회전자 어셈블리의 단부도를 나타낸다.
도 1 을 참조하면, 배기 가스 터보과급기(100)는 터빈부(102), 압축기부(120), 및 압축기부(120)와 터빈부(102) 사이에 배치되어 압축기부를 터빈부에 연결하는 중심 베어링 하우징(140)을 포함한다. 터빈부(102)는 터빈 하우징(미도시)을 포함하며, 이 터빈 하우징은 배기 가스 입구, 배기 가스 출구, 및 상기 배기 가스 입구와 배기 가스 출구 사이에서 유체 경로에 배치되는 터빈 볼류트(volute)를 갖는다. 터빈 휠(112)이 터빈 볼류트와 배기 가스 출구 사이에서 상기 터빈 하우징 안에 배치되어 있다.
압축기부(120)는 압축기 하우징(미도시)을 포함하고, 이 압축기 하우징은 공기 입구, 공기 출구, 및 압축기 볼류트를 갖는다. 압축기 휠(130)이 상기 공기 입구와 압축기 볼류트 사이에서 상기 압축기 하우징 안에 배치되어 있다.
축(142)이 터빈 휠(112)을 압축기 휠(130)에 연결한다. 그 축(142)은 축방향으로 서로 떨어져 있는 한쌍의 저널 베어링(146, 148)을 통해 베어링 하우징(140) 안에 있는 보어(bore)(144) 내부에서 회전 축선(R) 둘레로 회전할 수 있도록 지지된다. 예컨대, 압축기측 저널 베어링(146)은 압축기부(120)에 인접하여 축(142)을 지지하고, 터빈측 저널 베어링(148)은 터빈부(102)에 인접하여 축(142)을 지지한다. 압축기측 저널 베어링(146)과 터빈측 저널 베어링(148) 사이의 축방향 간격은 이들 베어링 사이에 배치되는 스위치드 릴럭턴스(reluctance) 모터(160)에 의해 유지된다. 추가로, 축(142)에 대한 축방향 지지를 제공하기 위해 스러스트(thrust) 베어링 어셈블리(150)가 베어링 하우징(140) 안에 배치되어 있다.
사용시, 터빈 하우징 내의 터빈 휠(112)은 엔진(미도시)의 배기 매니폴드로부터 공급되는 배기 가스의 유입 유동에 의해 회전가능하게 구동된다. 축(142)은 베어링 하우징(140) 안에서 회전가능하게 지지되고 또한 터빈 휠(112)을 압축기 하우징 내의 압축기 휠(130)에 연결하므로, 터빈 휠(112)의 회전에 의해 압축기 휠(130)이 회전된다. 압축기 휠(130)이 회전함에 따라, 그 압축기 휠은, 압축기 공기 출구(126)로부터의 유출 유동을 통해 엔진의 실린더에 전달되는 공기 질량 유량, 공기 유동 밀도 및 공기 압력을 증가시키게 되며, 상기 압축기 공기 출구는 엔진의 흡기 매니폴드에 연결되어 있다.
상기 터보과급기는 차량 시동 중에 그리고/또는 낮은 엔진 속도에서 터보래그(turbolag)를 다루기 위해 스위치드 릴럭턴스 모터(160)를 포함한다. 이 모터(160)는 감긴 계자 코일(field coil)로 형성된 고정자(stator)(162) 및 고정자(162) 내부에 배치되어 이 고정자에 대해 회전하도록 되어 있는 회전자 어셈블리(164)를 포함한다. 회전자 어셈블리(164)는 각각의 저널 베어링(146, 148) 사이에서 축(142) 상에서 회전가능하게 지지되며, 또한 아래에서 더 논의하는 바와 같이, 모터 토크를 축(142)에 전달하도록 구성되어 있다.
도 2 ∼ 4 를 참조하면, 회전자 어셈블리(164)는 박판 자성 플레이트(3)의 적층체(2)를 포함한다. 예컨대, 플레이트(3)는 강으로 형성될 수 있다. 개별 박판플레이트(3)는 전기적 절연을 제공하는 결합제에 의해 결합된다. 적층체(2)의 형상은 개별 자성 박판 요소(예컨대, 플레이트(3))의 형상에 의해 정해진다. 플레이트(3)는 모터 극(pole)(1)을 형성하는 외향 돌출부를 포함하는 대체로 원형인 주변 형상을 갖는다. 예컨대, 4개의 극(1)을 갖는 회전자 어셈블리(164)는 4개의 돌출부를 갖는 자성 박판 플레이트(3)를 적층하여 형성된다. 2개 내지 8개의 극(1)이 스위치드 릴럭턴스 모터에서의 사용에 적절한 것으로 밝혀졌다. 도시되어 있는 실시 형태는 4개의 극(1)을 포함하지만(도 4), 회전자 어셈블리(164)는 4개의 극을 갖는 것에 한정되지 않는다.
각각의 자성 박판 플레이트(3)는 중심 개구(14)를 포함하고, 플레이트(3)들은, 플레이트(3)들이 함께 적층되면 각각의 중심 개구(14)가 축방향으로 정렬되어 적층체(2)를 통과하는 중공의 관형 중심 통로(4)를 형성하도록 배치된다.
또한, 각각의 자성 박판 플레이트(3)는 핀(5)을 수용할 수 있는 크기로 되어 있는 2개 이상의 비중심 구멍(16)을 가지며, 플레이트(3)들은, 자성 박판 금속 요소들이 함께 적층되면 상기 비중심 구멍(16)이 축방향으로 정렬되어 적층체(2)를 통과하는 중공의 관형 핀 통로(18)를 형성하도록 배치된다. 핀 통로(18)를 형성하는 각 플레이트(3)에 있는 구멍(16)의 수는 짝수개 또는 홀수개 일 수 있고 회전자 어셈블리(164)에 있는 극(1)의 수 보다 적거나 많을 수 있다. 2개 내지 8개의 구멍이 효과적인 것으로 밝혀졌다. 구멍(16)들은 회전 축선(R)에 대해 대칭이 되도록 플레이트(3)의 둘레 주위에 배치될 수 있는데, 하지만 이러한 배치에 한정되지 않는다. 추가로, 구멍(16)은 극(1)과 정렬될 수 있지만(예컨대, 반경 방향 축선 상에서), 극(1)과 정렬될 필요는 없다. 예컨대, 4-극 회전자 어셈블리(164)는 대칭적으로 배치되는 2개 또는 3개의 구멍(16)을 가질 수 있다.
회전자 어셈블리(164)는 비금속 비전도성 핀(5)을 포함한다. 핀(5)은 적층된 자성 박판 플레이트(3)에 의해 형성되는 각각의 핀 통로(18) 안에 배치되고 그 핀 통로를 통해 연장되어 있다. 각각의 핀(5)은 박판 플레이트(3)의 적층체(2)의 축방향 크기 보다 큰 축방향 길이를 가지며, 그래서 핀(5)의 상호 반대측 단부(5a, 5b)가 적층체(2)의 각 단부로부터 돌출하게 된다.
회전자 어셈블리(164)는 축(142) 상에 배치되는 한쌍의 칼라(6, 8)를 또한 포함한다. 자성 박판 플레이트(3)는 그 한쌍의 칼라(6, 8)에 의해 비금속 비전도성 핀(5) 상에 유지된다. 특히, 제 1 칼라(6)는 적층체(2)의 제 1 단부(2a)에 배치되고, 제 2 칼라(8)는 적층체(2)의 제 2 반대쪽 단부(2b)에 배치된다. 바람직하게는, 각각의 칼라(6, 8)는 자성 박판 플레이트(3)의 전체 단면 영역을 덮는다. 그러나, 칼라(6, 8)는 자성 박판 플레이트(3)의 정확한 형상을 가질 필요는 없다. 예컨대, 원형 칼라가 4개의 돌출부를 갖는 자성 박판 플레이트(3)를 덮을 수 있다.
각각의 칼라(6, 8)는 대응하는 핀 단부(5a, 5b)를 수용하는 핀 구멍(9)을 갖는데, 이 핀 구멍은 핀 단부(5a, 5b)를 위한 타이트한 끼워맞춤을 제공하며, 그리하여 핀(5)이 칼라(6, 8)에 고정된다. 각각의 칼라(6, 8)는 또한 축(142)이 통과하는 중심 개구(11)를 포함한다. 이 중심 개구(11)의 크기는 칼라(6, 8)가 축(142)에 타이트하게 끼워맞춰지도록 되어 있다. 따라서, 플레이트(3)에 의해 발생된 토크는 비금속 비전도성 핀(5)을 통해 칼라(6, 8)에 전달되며 그리고 칼라(6, 8)를 통해 축(142)에 전달된다. 한 칼라(예컨대, 칼라(8))는 자성 박판 플레이트(3)와 접촉한다. 다른 칼라(예컨대, 칼라(6))는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)로부터 약간 분리되어 있다. 선택적으로, 스프링 와셔(7)가 칼라(6)와 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2) 사이에 장착된다. 스프링 와셔(7)는, 모터(160)가 저온일 때 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)에 대한 압력을 유지한다. 모터(160)의 온도가 높아짐에 따라, 스프링 와셔(7)는, 적층체(2)에 대한 적절한 압력을 유지하면서, 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)가 팽창될 수 있게 해준다.
도 2 및 3 은 2개의 비금속 비전도성 핀(5)을 갖는 회전자 어셈블리(164)의 길이 방향 단면을 나타낸다. 회전자 어셈블리(164)는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)(이 적층체(2)는 중심 통로(4)를 가지며 터보과급기 축(142)이 그 중심 통로를 통해 연장되어 있을 수 있음), 2개의 비금속 비전도성 핀(5), 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)와 접촉하지 않는 제 1 칼라(6), 이 칼라(6)와 적층체(2) 사이에 배치되는 스프링 와셔(7), 및 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)와 접촉하는 제 2 칼라를 갖는다. 상기 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8) 둘 모두는 중심 구멍(11)을 갖는 둥근 링이다. 도 3 에서, 터보과급기 축(142)은 회전자 어셈블리(164)를 통해 연장되어 있다.
도 4 에는, 플레이트(3)에 있는 2개의 비금속 비전도성 핀(5)이 나타나 있다. 플레이트(3)는 플레이트 중심 구멍(14)을 포함하고, 축(142)이 그 플레이트 중심 구멍을 통해 연장되어 있을 수 있다. 핀(5)은 중심 구멍(14)의 상호 반대 측에서 대칭적으로 배치되며, 그리하여 핀(5)은 회전자 어셈블리(164)의 균형에 최소의 영향을 주거나 전혀 주지 않는다.
회전자 어셈블리(146)에 사용되는 자성 박판 플레이트(3)는 영구 자화되지 않는 강자성 재료로 형성된다. 플레이트(3)의 적층체(2)는 그의 강자성 특성 때문에, 고정자(162)의 권선에 흐르는 전류에 의해 발생되는 자기장 쪽으로 끌리게 된다. 다양한 종류의 강자성 합금이 알려져 있고 회전자 어셈블리(164)를 만드는데 사용될 수 있다. 그러나, 가용성 및 비용의 이유로, 연강(soft steel)이 플레이트(3)를 형성하는데 유용한 것으로 밝혀졌다.
회전자 어셈블리(164)에 있는 비금속 비전도성 핀(5)의 수는 어느 정도 모터(160)의 크기에 달려 있다. 더 많은 동력을 갖는 더 큰 모터의 경우에, 각각의 핀(5)에 의해 전달되는 힘을 적절한 수준으로 유지하기 위해 비금속 비전도성 핀(5)의 수는 더 클 수 있다. 회전자 어셈블리(164)에 있는 비금속 비전도성 핀(5)의 수는 2 ∼ 8개일 수 있다. 회전자 어셈블리(164)에 있는 2 ∼ 4 개의 비금속 비전도성 핀(5)이 아주 효과적이다. 비금속 비전도성 핀(5)은 모터(160) 내부에 형성된 자기장과 간섭하지 않을 것이다. 비금속 비전도성 핀(5)의 크기(예컨대, 길이 및 단면 치수)는 모터의 크기에 따라 변할 수 있다. 더 많은 동력을 갖는 더 큰 모터의 경우, 비금속 비전도성 핀(5)의 크기(예컨대, 단면 치수)는, 각각의 핀(5)이 전달해야 하는 더 높은 토크를 견디기 위해 더 클 수 있다. 1.5 ∼ 3 mm의 직경을 갖는 비금속 비전도성 핀이 회전자 어셈블리(164)에서 유용한 것으로 밝혀졌다.
적층체(2)에 있는 개별 자성 박판 플레이트는 축(142)에 타이트하게 끼워맞춰질 필요는 없다. 이러한 경우, 회전자 어셈블리(164)의 요소에 가해지는 회전력은 비금속 비전도성 핀(5)을 통해 칼라(6, 8)에 전달된다. 비금속 비전도성 핀(5)은 회전력을 전달하므로, 비금속 비전도성 핀은 경질 재료로 만들어질 수 있다. 회전자 어셈블리(164)에 있는 비금속 비전도성 핀(5)으로서 사용되기에 적합한 경질 재료는, Victrex Corporation의 제품인 PEEK 450FC30와 같은 폴리에테르케톤, E.I. duPont de Nemours and company의 제품인 Vespel®와 같은 폴리이미드 수지, 및 페놀 수지를 포함한다.
칼라(6, 8)는 축(142) 및 비금속 비전도성 핀(5)에 타이트하게 끼워맞춰지고 그래서 회전력을 축(142)에 전달할 수 있다. 한 칼라(8)는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)와 직접 접촉한다. 다른 칼라(6)는 축(142)에 타이트하게 끼워맞춰지지만, 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)와 직접 접촉하지 않는다. 선택적으로, 스프링 와셔(7)가 한 칼라(6)와 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2) 사이에 배치될 수 있다. 터보과급기(100)와 모터(160)의 온도가 증가함에 따라 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)가 팽창할 수 있다. 모터(160)가 저온일 때 그리고 터보과급기(100) 및 모터(160)의 온도가 증가할 때 상기 선택적인 스프링 와셔(7)는 칼라(6, 8)와 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2) 사이의 접촉을 유지할 수 있다. 선택적인 스프링 와셔(7)는 또한, 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)가 팽창할 때 비금속 비전도성 핀(5)에 가해지는 힘으로 인해 그 비금속 비전도성 핀(5)이 신장되거나 변형되지 않도록 보장해준다. 다양한 스프링 와셔(7)가 본 발명에서 사용되기에 적합하다. 예컨대, 활형 스프링 와셔, 벨빌(Belleville) 와셔, 파형 와셔, 및 슬롯이 형성되어 있는 디스크 와셔 모두가 회전자 어셈블리(164)에 사용되기에 적합하다. 스프링 와셔(7)는 몇몇 이점을 주지만, 이 스프링 와셔는 필요한 것은 아니다. 단부 칼라(6)와 회전자 박판 플레이트(3)의 적층체(2) 사이의 간격이 작으면, 스프링 와셔(7)가 없더라도 움직임의 가능성은 거의 없다.
본 발명을 특정 실시 형태에 대해 나타내고 설명했지만, 당업자라면 이하의 청구 범위에 규정되어 있는 바와 같은 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (16)
- 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)(160)의 회전자(rotor) 어셈블리(164)로서,
축(142);
상기 축(142) 상에 장착되는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2);
상기 적층체(2)의 일 단부에서 축(142) 상에 장착되는 제 1 칼라(6);
상기 적층체(2)의 반대쪽 단부에서 축(142) 상에 장착되는 제 2 칼라(8); 및
상기 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8)를 통해 적층체(2)의 회전력을 축(142)에 전달하도록 되어 있는 비전도성 비금속 핀(5)을 포함하는 회전자 어셈블리. - 제 1 항에 있어서,
상기 핀(5)은, 이 핀(5)의 각각의 단부(5a, 5b)가 상기 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8) 각각에 연결되도록 상기 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)를 통해 연장되어 있고,
상기 핀(5)은 축(2)에 평행하며,
상기 제 1 칼라(6)는 자성 박판 플레이트(3)의 상기 적층체(2)와 접촉하지 않으며, 상기 제 2 칼라(8)는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체와 접촉하는 회전자 어셈블리(164). - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 칼라(6)와 자성 박판 플레이트(3)의 적층체 사이에 배치되는 스프링 와셔(7)를 더 포함하는 회전자 어셈블리(164). - 제 3 항에 있어서,
2개 내지 4개의 핀(5)을 포함하는 회전자 어셈블리(164). - 제 2 항에 있어서,
2개 내지 4개의 핀(5)을 포함하는 회전자 어셈블리(164). - 제 1 항에 있어서,
상기 핀(5)은 폴리에테르케톤, 폴리이미드 수지, 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되는 회전자 어셈블리(164). - 제 2 항에 있어서,
상기 핀(5)은 폴리에테르케톤, 폴리이미드 수지, 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 형성되는 회전자 어셈블리(164). - 제 1 항에 있어서,
상기 핀(5)은 축(142)의 회전 축선(R)에 대해 대칭적으로 배치되는 회전자 어셈블리(164). - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8)는 축(142)에 대해 고정되어 있는 회전자 어셈블리(164). - 제 2 항에 있어서,
상기 핀(5)의 각각의 단부(5a, 5b)는 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8) 각각에 있는 개구(9) 내에 타이트하게 끼워맞춰지는 회전자 어셈블리(164). - 배기 가스 터보과급기(100)로서,
압축기 휠(130)을 포함하는 압축기부(12);
터빈 휠(112)을 포함하는 터빈부(102);
상기 압축기 휠(130)을 터빈 휠(112)에 연결하는 축(142)을 지지하는 베어링 하우징(140); 및
상기 베어링 하우징(140) 안에 배치되는 스위치드 릴럭턴스 모터(160)를 포함하고,
상기 모터(160)는 회전자 어셈블리(164)를 포함하고,
상기 회전자 어셈블리는,
상기 축(142) 상에 장착되는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2);
상기 적층체(2)의 일 단부에서 축(142) 상에 장착되는 제 1 칼라(6);
상기 적층체(2)의 반대쪽 단부에서 축(142) 상에 장착되는 제 2 칼라(8); 및
상기 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8)를 통해 적층체(2)의 회전력을 축(142)에 전달하도록 되어 있는 비전도성 비금속 핀(5)을 포함하는 배기 가스 터보과급기. - 제 11 항에 있어서,
상기 핀(5)은, 이 핀(5)의 각각의 단부(5a, 5b)가 상기 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8) 각각에 연결되도록 상기 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)를 통해 연장되어 있고,
상기 핀(5)은 축(2)에 평행하며,
상기 제 1 칼라(6)는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체(2)와 접촉하지 않으며, 상기 제 2 칼라(8)는 자성 박판 플레이트(3)의 적층체와 접촉하는 배기 가스 터보과급기(100). - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 칼라(6)와 자성 박판 플레이트(3)의 적층체 사이에 배치되는 스프링 와셔(7)를 더 포함하는 배기 가스 터보과급기(100). - 제 11 항에 있어서,
상기 핀(5)은 축(142)의 회전 축선(R)에 대해 대칭적으로 배치되는 배기 가스 터보과급기(100). - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8)는 축(142)에 대해 고정되어 있는 배기 가스 터보과급기(100). - 제 11 항에 있어서,
상기 핀(5)의 각각의 단부(5a, 5b)는 제 1 칼라(6)와 제 2 칼라(8) 각각에 있는 개구(9) 내에 타이트하게 끼워맞춰지는 배기 가스 터보과급기(100).
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JP2016520282A (ja) | 2016-07-11 |
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Legal Events
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