KR20170121138A - 가속장치를 부착한 터보차저 - Google Patents

가속장치를 부착한 터보차저 Download PDF

Info

Publication number
KR20170121138A
KR20170121138A KR1020170139923A KR20170139923A KR20170121138A KR 20170121138 A KR20170121138 A KR 20170121138A KR 1020170139923 A KR1020170139923 A KR 1020170139923A KR 20170139923 A KR20170139923 A KR 20170139923A KR 20170121138 A KR20170121138 A KR 20170121138A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
impeller
shaft
permanent magnet
integer
permanent magnets
Prior art date
Application number
KR1020170139923A
Other languages
English (en)
Inventor
한승주
Original Assignee
한승주
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한승주 filed Critical 한승주
Priority to KR1020170139923A priority Critical patent/KR20170121138A/ko
Publication of KR20170121138A publication Critical patent/KR20170121138A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H02K99/20—Motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y02T10/144—

Abstract

본 발명은 내연기관의 배기가스에 의해 구동하여 흡기를 압축하여 과급하는 터보차저에서 임펠러의 회전 구동을 높이는 가속장치를 갖추어 배기가스에 의해 터빈 휠과 샤프트를 회전하여 이에 연결된 임펠러를 회전 구동함과 동시에 가속장치가 샤프트와 임펠러의 회전 동력을 받아 자기장으로 회전력을 만들어 임펠러를 회전 구동하여 회전 동력을 높여 공기를 과급하여 내연기관에 공급하여 내연기관의 전 운전영역에 걸쳐 가속 응답성을 개선한 가속장치를 부착한 터보차저를 제공한다.

Description

가속장치를 부착한 터보차저{Turbocharger attached to the accelerator}
본 발명은 내연기관의 배기가스에 의해 구동하여 흡기를 압축하여 과급하는 터보차저에서 임펠러의 회전 구동을 높이는 가속장치를 갖춘 가속장치를 부착한 터보차저에 관한 것이다.
내연기관의 성능 향상을 위해 내연기관의 배기가스로 구동하여 흡기를 압축하여 과급하는 터보차저가 널리 사용되고 있다.
터보차저는 일반적으로, 베어링 유닛을 사이에 두고 배치된 압축기와 터빈으로 이루어지고, 압축기는 임펠러를 터빈은 터빈 휠을 각각 내장한다. 임펠러와 터빈 휠은 베어링 유닛으로 지지 되는 샤프트로 서로 연결되어 있고, 내연기관의 배기가스로 터빈 휠을 회전 구동시키며, 이 회전력을 샤프트를 개재하여 임펠러에 전달하고 임펠러로 공기를 압축하여 과급공기를 내연기관에 공급하도록 구성되어 있다.
터보차저는 고속 운전영역에서 충분한 과급압을 얻는 장점이 있는 반면에 저속 운전영역에서 배기가스 에너지가 낮아 효율 저하로 원하는 부스트를 얻을 수 없어 이로 인해 저속 운전영역과 역동 구간에서 부하 변동 시 응답 시간 지체가 발생하는 단점이 있다.
이를 해결하기 위해 저속 운전영역과 역동구간에서 필요한 과급압을 얻기 위해 터보차저의 하우징 내부에 샤프트와 동축 상에 모터를 설치한 전기 터보차저 시스템과, 모터 컴프레서와 터보차저를 조합한 복합 순차식 과급 시스템을 적용한 과급기 등이 적용되고 있지만 내장 모터와 모터 컴프레서는 사용 영역이 제한되고 이와 관련한 부품수의 증가와 제어 시스템의 추가로 비용의 증가 요인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내연기관의 배기가스에 의해 구동하여 흡기를 압축하여 과급하는 터보차저에서 임펠러의 회전 구동을 높이는 가속장치를 갖추어 배기가스에 의해 터빈 휠과 샤프트를 회전하여 이에 연결된 임펠러를 회전 구동함과 동시에 가속장치가 샤프트와 임펠러의 회전 동력을 받아 자기장으로 회전력을 만들어 임펠러를 회전 구동하여 회전 동력을 높여 공기를 과급하여 내연기관에 공급하여 내연기관의 전 운전영역에 걸쳐 가속 응답성을 개선한 가속장치를 부착한 터보차저를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 가속장치를 부착한 터보차저는 배기가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과 샤프트와, 상기 터빈 휠을 둘러싸는 터빈 하우징과, 상기 샤프트에 연결되어 회전하여 흡기를 압축하는 임펠러와, 상기 임펠러를 둘러싸는 임펠러 하우징 또는 임펠러 하우징과 백 플레이트와, 상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링을 내장한 베어링 하우징과, 상기 임펠러를 회전 구동하는 가속장치를 포함한다.
이때, 상기 가속장치는 상기 샤프트의 주위에 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 배열되어 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향을 향한 영구자석들 또는 자석코팅들의 회전자 모듈과 상기 회전자 모듈의 주위에 상기 샤프트의 축선 방향과 축선 지름 방향으로 일정 간격을 두고 배열되어 자속의 방향이 상기 회전자 모듈의 영구자석들 또는 자석코팅들의 자속의 방향과 직각으로 향하는 영구자석들 또는 자석코팅들의 구동자 모듈로 구성되어 상기 샤프트와 상기 임펠러의 회전 동력을 공급받는다.
이때, 상기 샤프트와 상기 임펠러에서 공급되는 회전 동력으로 상기 회전자 모듈이 회전하며 상기 구동자 모듈과 만드는 회전 자기장으로 회전력을 만들어 상기 임펠러를 회전 구동한다.
한편, 상기 임펠러는 원형 판 배면의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 회전자 모듈의 영구자석들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하고 상기 백 플레이트는 상기 임펠러의 영구자석 매입 구멍들의 주위에 일정 간격을 두고 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 있어, 가속장치를 부착한 터보차저는 상기 회전자 모듈의 자석 코팅들은 상기 임펠러의 원형 판 배면의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n곳에 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 실시되고 상기 백 플레이트는 상기 회전자 모듈의 자석 코팅들의 주위에 일정 간격을 두고 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어, 가속장치를 부착한 터보차저는 상기 임펠러는 원형 판 배면의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 회전자 모듈의 영구자석들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하고 상기 베어링 하우징은 상기 임펠러의 영구자석 매입 구멍들의 주위에 일정 간격을 두고 상기 임펠러 하우징을 장착하는 면의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 내연기관의 배기가스에 의해 터빈 휠과 샤프트를 회전하여 이에 연결된 임펠러를 회전 구동함과 동시에 가속장치가 샤프트와 임펠러의 회전 동력을 받아 자기장으로 회전력을 만들어 임펠러를 회전 구동하여 회전 동력을 높여 공기를 과급하여 내연기관에 공급하여 내연기관의 전 운전영역에 걸쳐 가속 응답성을 개선한 가속장치를 부착한 터보차저를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가속 장치를 임펠러와 백 플레이트에 장착한 가속장치를 부착한 터보차저를 도시한 단면 사시도.
도 2는 제 2 실시예에 따른 가속 장치를 임펠러와 백 플레이트에 장착한 가속장치를 부착한 터보차저를 도시한 단면 사시도.
도 3은 제 3 실시예에 따른 가속 장치를 임펠러와 베어링 하우징에 장착한 가속장치를 부착한 터보차저를 도시한 단면 사시도.
도 4는 실시예에 따른 가속장치의 영구자석 배치도.
도 5는 실시예에 따른 가속장치의 작동 설명도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다.
제 1 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 가속장치를 부착한 터보차저(010)의 단면 사시도이고 도 4는 가속장치(700)의 영구자석 배치도이고 도 5는 가속장치(700)의 자석 배열과 작동 설명도이다.
먼저, 구성요소들에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 가속장치를 부착한 터보차저(010)는 배기가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠(400)과 샤프트(410)와, 상기 터빈 휠(400)을 둘러싸는 터빈 하우징(450)과, 상기 샤프트(410)에 연결되어 회전하여 흡기를 압축하는 임펠러(250)와, 상기 임펠러(250)를 둘러싸는 임펠러 하우징(310)과 백 플레이트(350)와, 상기 샤프트(410)의 회전을 지지하는 베어링(580)을 내장한 베어링 하우징(500)과, 상기 임펠러(250)를 회전 구동하는 가속장치(700)를 포함한다.
상기 가속장치(700)는 상기 샤프트(410)의 주위에 상기 샤프트(410)의 축선 지름 방향으로 배열되어 자속의 방향이 상기 샤프트(410)의 축선 방향을 향한 영구자석(720)들의 회전자 모듈(710)과 상기 회전자 모듈(710)의 주위에 상기 샤프트(410)의 축선 방향과 축선 지름 방향으로 일정 간격을 두고 배열되어 자속의 방향이 상기 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들의 자속의 방향과 직각으로 향하는 영구자석(760)들의 구동자 모듈(750)로 구성되어 상기 샤프트(410)와 상기 임펠러(250)의 회전 동력을 공급받는다.
상기 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들은 상기 임펠러(250)에 매입하여 부착되고 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들은 상기 백 플레이트(350)에 매입하여 부착된다.
상세하게는 상기 임펠러(250)는 원형 판 배면(201)의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(251)을 형성하여 상기 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하고 상기 백 플레이트(350)는 상기 임펠러(250)의 영구자석 매입 구멍(251)들의 주위에 일정 간격을 두고 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(351)을 형성하여 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(351)을 형성하여 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 3상 배열하여 매입하여 부착한 것을 특징으로 한다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다.
가속장치를 부착한 터보차저(010)는 상기 터빈 하우징(450)의 배기 통로에 상기 터빈 휠(400)이 배치되고 상기 임펠러 하우징(310)과 상기 백 플레이트(350)의 흡기 통로에 상기 임펠러(250)가 배치되어 있으며, 상기 터빈 휠(400)과 상기 임펠러(250)는 상기 샤프트(410)에 의해 연결되어 있다. 상기 샤프트(410)는 상기 베어링 하우징(500)에 내장된 상기 베어링(580)에 의해 회전 가능하게 지지되고 상기 가속장치(700)의 회전자 모듈(710)은 상기 임펠러(250)에 장착되고 구동자 모듈(750)은 상기 백 플레이트(350)에 장착되어 있다. 차량용 터보차저에서는 상기 터빈 휠(400)과 상기 샤프트(410)가 일체형으로 적용된다.
상기 가속장치(700)의 회전자 모듈(710)은 상기 샤프트(410)의 주위에 자속의 방향이 상기 샤프트(410)의 축선 방향으로 향하여 배치되고 상기 가속장치(700)의 구동자 모듈(750)은 상기 회전자 모듈(710)의 주위에 상기 샤프트(410)의 축선 방향과 축선 지름 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 자속의 방향이 상기 회전자 모듈(710)의 자속의 방향과 직각으로 향하도록 하여 배치된다.
즉, 상기 임펠러(250)에 장착된 상기 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들은 자기장의 방향이 상기 샤프트(410)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착되고 상기 백 플레이트(350)에 장착된 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들은 상기 회전자 모듈(710)과 자기장의 방향이 직각으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 4 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착된 것이다.
이를 평면상에 전개하면 도 5에 도시한 바와 같이 상기 샤프트(410)가 정지상태에서는 상기 회전자 모듈(710)의 N극 영구자석(720)들은 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. 상기 회전자 모듈(710)의 S극 영구자석(720)들은 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들의 N극과 S극 사이에 위치하거나 또는 S극들과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다.
상기 샤프트(410)가 회전 구동하여 상기 임펠러(250)가 회전하여 화살표 방향으로 가속하여 이동하면 상기 임펠러(250)에 장착된 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들은 화살표 방향으로 동시에 이동하면서 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들과 90도 위상으로 당기고 미는 인력과 척력의 추진력을 얻게 되어 가속하게 된다.
따라서, 상기 샤프트(410)의 회전 동력을 받아 상기 회전자 모듈(710)은 상기 영구자석(720)들이 상기 샤프트(410)의 축선 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 구동자 모듈(750)은 상기 회전자 모듈(710)의 주위에 일정한 간격을 두고 상기 영구자석(760)들이 상기 샤프트(410)의 축선 지름 방향으로 N극과 S극을 교대로 배치되어 자기장을 형성하여 상기 회전자 모듈(710)이 회전하며 상기 구동자 모듈(750)이 형성하는 자기장과 밀고 당기는 인력과 척력으로 회전력을 만들어 가속 회전하여 상기 임펠러(250)를 회전 구동하는 것이다.
또한, 상기 임펠러(250)에 장착된 상기 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들은 자기장의 방향이 상기 샤프트(410)의 축선 방향으로 향하도록 하여 2n개가 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 매입하여 부착되고 상기 백 플레이트(350)에 장착된 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들은 상기 회전자 모듈(710)과 자기장의 방향이 직각으로 향하도록 하여 3n개가 (n은 2 이상 정수) 3상이 되도록 매입하여 부착된 것이다.
상기 샤프트(410)가 정지상태에서는 상기 회전자 모듈(710)의 N극 영구자석(720)들은 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들의 N극과 S극, S극과 N극 사이에 위치하거나 또는 S극과 N극과 마주보는 위치에서 자기장의 평형을 이루게 된다. 상기 회전자 모듈(710)의 S극 영구자석(720)들은 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들의 S극과 N극과 마주보거나 S극과 S극, N극과 N극 사이에 위치하여 자기 평형을 이루게 된다.
상기 샤프트(410)가 회전 구동하여 상기 임펠러(250)가 회전하여 화살표 방향으로 가속하여 이동하면 상기 임펠러(250)에 장착된 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들은 화살표 방향으로 동시에 이동하면서 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들과 120도 위상으로 당기고 미는 인력과 척력의 추진력을 얻게 되어 가속 회전하게 된다.
따라서, 상기 샤프트(410)의 회전 동력을 받아 상기 회전자 모듈(710)은 상기 영구자석(720)들이 상기 샤프트(410)의 축선 방향으로 N극과 S극이 교대로 배치된 가상의 자기장 회전 모멘트 축을 만들어 회전하고 상기 구동자 모듈(750)은 상기 회전자 모듈(710)의 주위에 일정한 간격을 두고 상기 영구자석(760)들이 상기 샤프트(410)의 축선 지름 방향으로 N, N, N극과 S, S, S극의 3상이 되도록 배치되어 자기장을 형성하여, 상기 회전자 모듈(710)이 회전하며 상기 구동자 모듈(750)이 상기 회전자 모듈(710) 주위에 형성하는 자기장과 밀고 당기는 인력과 척력으로 회전력을 만들어 가속 회전하여 상기 임펠러(250)를 회전 구동하는 것이다.
예를 들면, 자기부상열차에서 차륜이 전동기로 구동되어 차대가 일정 속도 이상 가속되면 차대에 설치된 전기자와 일정한 간격을 두고 설치된 리액션플레이트 사이의 전자력을 이용하여 주행하는 선형유도모터(LIM : Linear Induction Motor) 구동방식의 원리가 적용된다.
또한 차대에 설치된 전기자와 일정한 간격을 두고 설치된 리액션플레이트 사이의 전자력을 이용하여 주행하는 선형동기모터(LSM : the linear synchronous motor) 구동방식의 원리가 적용된다.
한편, 내연기관이 시동되면 내연기관의 흡입압에 의해 외부공기가 상기 임펠러 하우징(310)의 공기 흡입구로 유입하여 임펠러(250)를 거쳐 디퓨저와 스크롤과 공기 배출구로 배출되는 공기 유동의 관성력으로 상기 임펠러(250)를 회전시키며 상기 임펠러(250)는 상기 임펠러(250)에 장착된 상기 회전자 모듈(710)에 회전 동력을 전달하게 된다.
이때, 상기 임펠러(250)에서 공급되는 회전 동력을 받은 상기 회전자 모듈(710)은 상기 구동자 모듈(750)과 형성하는 자기장과 밀고 당기는 인력과 척력으로 회전력을 만들어 가속 회전하게 된다.
상기에서 설명한 예의 자기부상열차의 선형유도모터 구동방식의 원리와 선형동기모터 구동방식의 원리가 적용된다.
상기와 같이 구성된 터보차저(010)에서는 내연기관의 배기가스에 의해 상기 터빈 휠(400)과 샤프트(410)를 회전하여 이에 연결된 임펠러(250)를 회전 구동함과 동시에 상기 샤프트(410)에서 공급되는 회전 동력으로 상기 회전자 모듈(710)이 회전하며 상기 구동자 모듈(750)과 만드는 회전 자기장과 상기 임펠러(250)에서 공급되는 회전 동력으로 상기 회전자 모듈(710)이 회전하며 상기 구동자 모듈(750)과 만드는 회전 자기장으로 회전력을 만들어 상기 임펠러(250)를 회전 구동하여 회전 동력을 높여 공기를 과급하여 내연기관에 공급한다.
상기 가속 장치(700)의 회전력은 영구자석들의 자기밀도와 자기장의 접촉 면적과 영구자석들의 장착 지름 피치와 일정한 간격을 두고 직각으로 마주보는 영구자석들 간의 간격을 조정하여 결정된다. 자석코팅들과 영구자석들의 조합이나 자석코팅들간의 조합에서도 적용된다. 이때 주위의 작동 온도에서 자성을 유지하는 영구자석들을 적용하는 것은 물론이다.
또한, 상기 가속 장치(700)는 영구자석들의 인력과 척력의 상호작용으로 자기장의 회전력을 만들어 구동하기 때문에 높은 구동 효율로 소음 발생이 거의 발생하지 않으며 내구성이 좋고 구동 비용이 없다.
제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 2는 제 2 실시예에 따른 가속장치를 부착한 터보차저(020)의 사시 단면도이고 도 4는 가속장치(700)의 영구자석 배치도이고 도 5는 가속장치(700)의 작동 설명도이다.
먼저, 구성요소들에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 가속장치를 부착한 터보차저(020)는 상기 회전자 모듈(710)을 자석코팅(730)들로 하여 상기 임펠러(200)의 원형 판 배면(201)에 실시하고 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 상기 백 플레이트(350)에 매입하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 회전자 모듈(710)의 자석 코팅(730)들은 상기 임펠러(200)의 원형 판 배면(201)의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n곳에 (n은 2 이상 정수) N극과 S극을 교대로 실시되고 상기 백 플레이트(350)는 상기 회전자 모듈(710)의 자석 코팅(730)들의 주위에 일정 간격을 두고 몸체의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(351)을 형성하여 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(351)을 형성하여 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것을 특징으로 한다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 임펠러(200)에 자석코팅된 상기 회전자 모듈(710)과 상기 백 플레이트(350)에 장착된 상기 구동자 모듈(750)은 제 1 실시예의 설명과 같이 작용하여 작동하며 발생하는 효과는 제 1 실시예와 같다.
제 3 실시예에 대해 설명한다.
도 3은 제 3 실시예에 따른 가속장치를 부착한 터보차저(030)의 사시 단면도이고 도 4는 가속장치(700)의 영구자석 배치도이고 도 5는 가속장치(700)의 작동 설명도이다.
먼저, 구성요소들에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 가속장치를 부착한 터보차저(030)는 상기 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들을 상기 임펠러(250)에 매입하여 부착하고 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 상기 베어링 하우징(550)에 매입하여 부착한 것이다.
상세하게는 상기 임펠러(250)는 원형 판 배면(201)의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(251)을 형성하여 상기 회전자 모듈(710)의 영구자석(720)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하고 상기 베어링 하우징(550)은 상기 임펠러(250)의 영구자석 매입 구멍(251)들의 주위에 일정 간격을 두고 상기 임펠러 하우징(310)를 장착하는 면의 원주 축선 상에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(551)을 형성하여 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍(551)을 형성하여 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들을 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것을 특징으로 한다.
다음으로, 작용 및 작동에 대해 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 임펠러(250)에 장착된 상기 회전자 모듈(710)과 상기 베어링 하우징(550)에 장착된 상기 구동자 모듈(750)은 제 1 실시예와 같이 작용하여 작동하며 발생하는 효과는 제 1 실시예와 같다.
또한, 상기 베어링 하우징(550)에 장착하는 상기 구동자 모듈(750)의 영구자석(760)들은 상기 터빈 하우징(450)에서 상기 베어링 하우징(550)에 전달되는 배기 열의 전도를 차단하기 위해 단열재로 보호하는 것이 바람직하다.
기타, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
010 ~ 030: 가속장치를 부착한 터보차저 200, 250: 임펠러
310: 임펠러 하우징 350: 백 플레이트
400: 터빈 휠 410: 샤프트
450: 터빈 하우징 500, 550: 베어링 하우징
580: 베어링 700: 가속장치
710: 회전자 모듈 750: 구동자 모듈

Claims (5)

  1. 터빈 하우징 내부에 배치되어 배기가스에 의해 회전하는 터빈 휠:

    상기 터빈 하우징에 결합되는 베어링 하우징;
    상기 베어링 하우징 내부에 배치되며, 상기 터빈 휠에 결합되어 회전 동력을 전달하는 샤프트; 및
    상기 샤프트의 회전을 지지하는 베어링;을 포함하는 베어링 모듈:

    상기 베어링 하우징에 결합되는 백 플레이트와, 상기 백 플레이트의 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번적으로 이격 배치되는 영구자석을 포함하는 구동자 모듈; 및
    상기 백 플레이트에 결합되는 임펠러 하우징과, 상기 임펠러 하우징의 내부에 배치되어 흡기를 압축하며, 그 몸체의 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번적으로 이격 배치되는 영구자석을 갖는 임펠러를 포함하는 회전자 모듈;을 포함하는 가속장치:를 포함하며,

    상기 백 플레이트에 형성된 영구자석의 자속 방향과 상기 임펠러에 형성된 영구자석의 자속 방향이 서로 직교되는 배치 관계를 가지며;
    상기 백 플레이트에 형성된 영구자석과 상기 임펠러에 형성된 영구자석 간의 인력과 척력의 상호 작용에 의해 상기 임펠러의 가속이 이루어지는 가속장치를 부착한 터보차저.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 임펠러는 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 원형 판 배면의 원주 축선 상에 형성하여 상기 회전자 모듈의 영구자석들을 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하도록 하여 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하고, 상기 백 플레이트는 상기 임펠러의 원형 판 배면과 마주보는 면에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 회전자 모듈 주위의 원주 축선 방향으로 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 2n개를 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개를 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것을 특징으로 하는 가속장치를 부착한 터보차저.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 임펠러는 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n곳에 (n은 2 이상 정수) 자석 코팅 면들을 원형 판 배면의 원주 축선 상에 형성하고 상기 회전자 모듈의 자석 코팅들을 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하도록 하여 N극과 S극을 교대로 2n곳에 실시하고, 상기 백 플레이트는 상기 임펠러의 원형 판 배면과 마주보는 면에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 회전자 모듈 주위의 원주 축선 방향으로 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 2n개를 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개를 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것을 특징으로 하는 가속장치를 부착한 터보차저.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 임펠러는 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 원형 판 배면의 원주 축선 상에 형성하여 상기 회전자 모듈의 영구자석들을 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하도록 하여 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하고, 상기 베어링 하우징은 상기 임펠러의 원형 판 배면과 마주보는 면에 기준점에 맞추어 등 간격으로 2n개의 (n은 4 이상 정수) 또는 3n개의 (n은 2 이상 정수) 영구자석 매입 구멍을 상기 회전자 모듈 주위의 원주 축선 방향으로 형성하여 상기 구동자 모듈의 영구자석들을 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하도록 하여 2n개를 N극과 S극을 교대로 매입하여 부착하거나 또는 3n개를 3상으로 배열하여 매입하여 부착한 것을 특징으로 하는 가속장치를 부착한 터보차저.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전자 모듈의 영구자석들 또는 자석 코팅들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 지름 방향으로 향하고 상기 구동자 모듈의 영구자석들 또는 자석 코팅들은 자속의 방향이 상기 샤프트의 축선 방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 가속장치를 부착한 터보차저.
KR1020170139923A 2017-10-26 2017-10-26 가속장치를 부착한 터보차저 KR20170121138A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170139923A KR20170121138A (ko) 2017-10-26 2017-10-26 가속장치를 부착한 터보차저

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170139923A KR20170121138A (ko) 2017-10-26 2017-10-26 가속장치를 부착한 터보차저

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150146328A Division KR20170046039A (ko) 2015-10-20 2015-10-20 가속장치를 부착한 터보차저

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170121138A true KR20170121138A (ko) 2017-11-01

Family

ID=60383055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170139923A KR20170121138A (ko) 2017-10-26 2017-10-26 가속장치를 부착한 터보차저

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170121138A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101429846B1 (ko) 자기 구동 공기충전장치
CN203722518U (zh) 转子的混合磁悬浮装置
US8749105B2 (en) Magnetic inductor rotary machine and fluid transfer apparatus that uses the same
JPS6251723A (ja) 超高速電動−発電機
JPH0567771B2 (ko)
US9115642B2 (en) Turbocharger provided with an electrical machine for a supercharged internal combustion engine
KR101429848B1 (ko) 자기 구동 확장공기충전장치
Yamashita et al. Development of electric supercharger to facilitate the downsizing of automobile engines
US20150292397A1 (en) Turbocharging system and method
JP6561047B2 (ja) ターボチャージャ用高速スイッチリラクタンスモータ
WO2016021918A1 (ko) 자기장을 이용한 동력전달장치
KR101891548B1 (ko) 스플릿 슈퍼차저
CN101603542A (zh) 悬浮叶轮轴流泵机
KR20170121138A (ko) 가속장치를 부착한 터보차저
KR101884574B1 (ko) 스플릿 터보차저
KR20170046039A (ko) 가속장치를 부착한 터보차저
GB2505454A (en) Turbine system, eg turbocharger or turbogenerator, with integrated electrical machine
KR101814939B1 (ko) 자기장을 이용한 동력전달장치
JP4285054B2 (ja) 過給機
KR101873892B1 (ko) 냉각공기 공급장치
KR20170038136A (ko) 스플릿 터보차저
KR20170022066A (ko) 스플릿 슈퍼차저
KR20170083935A (ko) 고속 발전장치
KR20170029754A (ko) 냉각공기 공급장치
CN201202679Y (zh) 悬浮叶轮轴流泵机

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment