CN107002705B - 叶轮及旋转机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶轮及旋转机械。该叶轮具备：叶轮主体(31)，由树脂形成且呈圆盘状，以轴线(O)为中心与旋转轴(2)一同旋转；压缩机叶片(25)，在叶轮主体(31)的轮毂面(31a)设置有多个；及加强环(41)，从外周侧嵌合于形成于叶轮主体(31)的背面(32)并且具有朝向外周侧的嵌合面(37)的阶梯部(36)，且由树脂及强化纤维形成并沿周向呈环状。

Description

叶轮及旋转机械

技术领域

本发明涉及一种设置于旋转机械的叶轮及具备叶轮的旋转机械。

本申请主张基于2014年12月3日在日本申请的日本专利申请2014-245157号的优先权，将其内容引用于此。

背景技术

在地球环保的全球性发展中，例如与汽车的发动机等内燃机的排气、油耗相关的限制不断加强。涡轮增压器是将压缩空气送入发动机中并使燃料燃烧的旋转机械，与自然吸气的发动机相比能够改善油耗及提高CO₂减少的效果。

涡轮增压器中，涡轮通过发动机的排气进行旋转驱动，由此使离心压缩机的叶轮旋转。通过叶轮的旋转而被压缩的空气经扩压器被減速而升压，并经由涡旋流路供给至发动机。另外，作为涡轮增压器的驱动方式，除了利用排气进行驱动的方式以外，已知例如利用电动机的驱动方式和利用原动机的驱动方式等。

作为涡轮增压器的叶轮，已知例如专利文献1记载的利用碳纤维增强塑料等的合成树脂的复合材料(以下，称为树脂)而成的叶轮。在此，这种树脂的叶轮与金属的叶轮相比刚性较低，旋转时因离心力的影响而变形量变大。因此，与旋转轴嵌合的凸台孔的直径扩大，有可能损害旋转平衡性。

鉴于这种问题，专利文献1记载的叶轮中，通过在背面部设置金属制的环，抑制了由于离心力导致的叶轮的变形。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平3-10040号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

如专利文献1所公开，使用金属制的环时，由于叶轮由树脂形成，因此叶轮与环的材质不同。因此，金属制的环的线性膨胀系数变得比树脂制的叶轮的线性膨胀系数大，根据运行条件，无法将在叶轮产生的应力分配到环，有可能无法抑制叶轮的变形。并且，金属的密度比树脂高，因此环自身因离心力的影响而直径扩大，无法抑制叶轮的变形，难以确保叶轮的可靠性。

本发明提供一种即便使用树脂材料也能够确保可靠性的叶轮及旋转机械。

用于解决技术课题的手段

根据本发明的第一方式，叶轮具备：叶轮主体，由树脂形成且呈圆盘状，以旋转中心轴为中心与旋转轴一同旋转；叶片，在所述叶轮主体的前面侧设置有多个；及加强环，从外周侧嵌合于形成于所述叶轮主体的背面并且具有朝向外周侧的面的阶梯部，且由树脂及强化纤维形成并沿所述叶轮主体的周向呈环状。

根据这种叶轮，加强环由树脂及强化纤维形成，由此叶轮主体的材质与加强环的材质大致相同。因此，叶轮主体与加强环的线性膨胀系数的差变小，能够抑制因热膨胀引起的加强环的直径扩大而导致的叶轮主体的约束力下降。另外，树脂密度较低，因此能够抑制因离心力而加强环的直径扩大导致的叶轮主体的约束力下降。并且，加强环包含强化纤维，由此能够提高刚性，能够抑制加强环自身因离心力引起的直径扩大而导致的叶轮主体的约束力下降。因此，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因离心力产生的叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第二方式，上述第一方式的所述阶梯部可形成于从所述旋转中心轴至该旋转中心轴与所述叶轮主体的外周端之间的直径尺寸的2/3为止的位置。

通过在这种位置形成阶梯部，可在从叶轮主体的中心轴至叶轮主体的径向尺寸的2/3的位置设置加强环。通过在这种位置设置加强环，能够更有效地减少因离心力产生的叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第三方式，上述第一方式的所述阶梯部可以以如下方式形成，即，所述加强环的径向的中央位于从所述旋转中心轴至大于该旋转中心轴与所述叶轮主体的外周端之间的直径尺寸的0.1倍且小于所述直径尺寸的位置。

通过在这种位置形成阶梯部，能够更有效地减少因离心力产生的叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第四方式，可在上述第一方式的所述叶轮主体设有从所述背面突出且与所述旋转轴嵌合的凸台部，所述阶梯部形成于所述凸台部。

根据上述方式，在设置于叶轮主体的凸台部设有加强环。由此，能够减少在凸台部的因离心力产生的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第五方式，上述第一至第四方式的所述加强环的径向的宽度尺寸与所述叶片的周向的翼厚尺寸相同，所述加强环的所述旋转中心轴的方向的厚度尺寸大于所述加强环的径向的宽度尺寸。

通过以这种尺寸形成加强环，能够更有效地减少因离心力产生的叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第六方式，上述第一至第五方式的所述加强环中，所述强化纤维可配置成沿所述叶轮主体的周向延伸。

若离心力作用于加强环，则拉伸力在周向上产生作用。因此，强化纤维沿该拉伸力作用的方向即周向延伸，由此能够抑制因这种拉伸力引起的加强环自身的变形。因此，能够抑制叶轮主体的约束力下降，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环。因此，能够减少叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第七方式，叶轮具备：叶轮主体，呈由树脂形成的圆盘状，以旋转中心轴为中心与旋转轴一同旋转；叶片，在所述叶轮主体的前面侧设置有多个；及加强环，从外周侧设置于形成于所述叶轮主体的背面并且具有朝向外周侧的面的阶梯部，且仅由强化纤维形成且沿所述叶轮主体的周向呈环状。

根据这种叶轮，加强环仅由强化纤维形成，由此叶轮主体与加强环的线性膨胀系数的差变小，能够抑制因热膨胀引起的加强环的直径扩大而导致的叶轮主体的约束力下降。并且，碳纤维密度较低，因此能够抑制因离心力而加强环的直径扩大导致的叶轮主体的约束力下降。因此，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因离心力产生的叶轮主体的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第八方式，上述第一至第七方式的所述叶轮主体的内部还可具备沿该叶轮主体的周向配置的呈环状的第二加强环。

如此，通过在树脂制的叶轮主体的内部配置第二加强环，能够进一步提高叶轮主体的刚性。并且，该第二加强环配置于叶轮主体的内部，因此即便使用线性膨胀系数与叶轮主体不同的材料，也能够抑制从叶轮主体脱落。因此，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到第二加强环，能够进一步减少因离心力而在叶轮主体产生的应力，能够抑制叶轮整体的变形。

根据本发明的第九方式，旋转机械具备：上述第一至第八方式的所述叶轮；及安装于所述叶轮并与该叶轮一同旋转的旋转轴。

根据这种旋转机械，通过设置上述加强环，能够抑制叶轮主体的约束力下降。因此，能够将作用于叶轮主体的离心力分配到加强环，能够减少因离心力而在叶轮主体产生的应力。

发明效果

根据上述的叶轮及旋转机械，通过设置加强环，即便使用树脂材料也能够确保可靠性。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的涡轮增压器的纵剖视图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。

图3是表示本发明的第一实施方式的涡轮增压器的叶轮的加强环的效果的分析结果的图表，横轴表示轴线方向的坐标，纵轴表示在叶轮主体产生的应力比。并且，虚线表示没有设置加强环的情况，实线表示第一实施方式的叶轮。

图4是表示本发明的第二实施方式所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。

图5是表示本发明的第二实施方式的涡轮增压器的叶轮的加强环的效果的分析结果的图表，横轴表示轴线方向的坐标，纵轴表示在叶轮主体产生的应力比。并且，虚线表示没有设置加强环的情况，实线表示第一实施方式的叶轮，双点划线表示第二实施方式的叶轮。

图6是表示本发明的第三实施方式所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。

图7是表示本发明的第三实施方式的变形例所涉及的涡轮增压器的叶轮的纵剖视图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

以下，对本发明的实施方式所涉及的涡轮增压器1(旋转机械)进行说明。

如图1所示，涡轮增压器1具备：旋转轴2；与旋转轴2一同旋转的涡轮3及压缩机4；连结涡轮3与压缩机4并且支承旋转轴2的壳体连结部5。

该涡轮增压器1中，涡轮3利用来自未图示的发动机的排气G进行旋转，伴随该旋转，压缩机4所压缩的空气AR供给至发动机。

旋转轴2向轴线O方向延伸。旋转轴2以轴线O为中心进行旋转。

涡轮3配置于轴线O方向的一侧(图1的右侧)。

涡轮3具备：涡轮叶轮14，安装有旋转轴2并且具有涡轮叶片15；及涡轮壳体11，从外周侧覆盖涡轮叶轮14。

涡轮叶轮14中嵌入有旋转轴2。涡轮叶轮14能够与旋转轴2一同绕轴线O旋转。

涡轮壳体11覆盖涡轮叶轮14。在涡轮壳体11形成有涡旋通路12，该涡旋通路12从涡轮叶片15的前缘部(径向外侧的端部)朝向径向外侧延伸并且在径向外侧的位置形成为以轴线O为中心的环状且连通涡轮壳体11的内外。排气G从该涡旋通路12导入至涡轮叶轮14，由此涡轮叶轮14及旋转轴2进行旋转。

在涡轮壳体11形成有在轴线O的一侧开口的排出口13。通过涡轮叶片15的排气G朝向轴线O的一侧流通，并从排出口13排出至涡轮壳体11的外部。

压缩机4配置于轴线O方向的另一侧(图1的左侧)。

压缩机4具备：压缩机叶轮24，安装有旋转轴2并且具有压缩机叶片25；及压缩机壳体21，从外周侧覆盖压缩机叶轮24。

压缩机叶轮24中嵌入有旋转轴2。压缩机叶轮24能够与旋转轴2一同绕轴线O旋转。

压缩机壳体21覆盖压缩机叶轮24。在压缩机壳体21形成有在轴线O的另一侧开口的吸入口23。空气AR通过该吸入口23从压缩机壳体21的外部导入至压缩机叶轮24。并且，来自涡轮叶轮14的旋转力经由旋转轴2传递至压缩机叶轮24，由此压缩机叶轮24绕轴线O进行旋转，从而压缩空气AR。

在压缩机壳体21形成有压缩机通路22，该压缩机通路22从压缩机叶片25的后缘部(空气AR流动的下游端部)朝向径向外侧延伸，并且在径向外侧的位置呈以轴线O为中心的环状且连通压缩机壳体21的内外。在压缩机叶轮24压缩的空气AR导入至该压缩机通路22，从而排出至压缩机壳体21的外部。

壳体连结部5配置于压缩机壳体21与涡轮壳体11之间，并连结这两者。壳体连结部5从外周侧覆盖旋转轴2。在壳体连结部5设有轴承6。通过该轴承6将旋转轴2支承为能够相对于壳体连结部5进行相对旋转。

接着，参考图2对压缩机叶轮24进行详细说明。

压缩机叶轮24具备：多个压缩机叶片25；叶轮主体31，在形成于前面侧的轮毂面31a支承压缩机叶片25；及加强环41，与叶轮主体31的背面32嵌合。

压缩机叶片25沿旋转轴2及叶轮主体31的周向相互分开而设置有多个。在周向上相邻的压缩机叶片25彼此之间形成有使空气AR流通的流路FC。本实施方式中，该压缩机叶片25由树脂形成。

在此，作为在压缩机叶片25中使用的树脂，例如可例示出聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酮硫醚(PKS)、聚芳醚酮(PAEK)、芳香族聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)等。

另外，压缩机叶片25不限于树脂的情况，也可以为金属制等。

叶轮主体31呈圆盘状且将压缩机叶片25在前面侧，即轴线O方向的另一侧以使压缩机叶片25从轮毂面31a突出的方式支承。

叶轮主体31以与上述压缩机叶片25相同的树脂作为材料。在叶轮主体31的背面32，即轴线O方向的一侧的面形成有具有朝向外周侧(径向外侧)的嵌合面37的阶梯部36。

叶轮主体31中，在径向内侧的区域形成有插穿嵌合旋转轴2的凸台孔部31b。

更具体而言，该阶梯部36以从叶轮主体31的背面32朝向轴线O方向的另一侧以轴线O为中心环状凹陷的方式形成，且将背面32分割为位于径向外侧的第一背面32A及位于径向内侧的第二背面32B。

这些第一背面32A及第二背面32B沿径向形成。在第一背面32A与第二背面32B之间配置嵌合面37，连接这些第一背面32A与第二背面32B，由此在背面32形成阶梯部36。

另外，第二背面32B随着朝向径向内侧而向轴线O方向的另一侧凹状弯曲并且以朝向轴线O方向的一侧的方式倾斜，并且以从中途位置沿径向的方式弯曲而与凸台孔部31b连续。

本实施方式中，该阶梯部36的嵌合面37形成于从成为叶轮主体31的旋转中心轴的轴线O至轴线O与叶轮主体31的外周端(径向的最外侧的端部)之间的直径尺寸R的2/3的位置。

加强环41呈环状，且从外周侧嵌合于叶轮主体31的阶梯部36。即，内周面与阶梯部36的嵌合面37接触，从而嵌合于阶梯部36。在与加强环41嵌合的状态下，加强环41的中心与轴线O重合，并且形成为与叶轮主体31的第二背面32B平滑地连续的形状及大小。

本实施方式中，包含轴线O的截面的形状呈矩形形状，轴线O方向的厚度尺寸与嵌合面37的长度尺寸一致，并且径向的宽度尺寸大于轴线O方向的厚度尺寸。

加强环41由与压缩机叶片25及叶轮主体31相同的树脂及强化纤维形成。即，本实施方式中，加强环41由包含树脂及碳纤维的复合材料(碳纤维增强塑料)形成。在此，加强环41的强化纤维不限于碳纤维，也可以为玻璃纤维、晶须(Whisker)等。

加强环41可以以例如通过嵌入成型而嵌入于叶轮主体31的方式设置，也可以通过在阶梯部36的嵌合面37反复涂布纤维增强树脂来设置。

根据以上说明的本实施方式的涡轮增压器1，压缩机叶轮24的加强环41由包含树脂的复合材料形成，由此加强环41的材质与叶轮主体31的材质大致相同。因此，叶轮主体31与加强环41的线性膨胀系数的差变小，能够抑制因热膨胀引起的加强环41的直径扩大而导致的叶轮主体31的约束力下降。

另外，树脂与金属等相比密度较低。因此，能够抑制因离心力而加强环41的直径扩大导致的叶轮主体31的约束力下降。

并且，加强环41包含碳纤维作为增强树脂，由此能够提高刚性。由此，能够抑制加强环41自身因离心力引起的直径扩大而导致的叶轮主体31的约束力下降。

其结果，能够将作用于叶轮主体31的离心力分配到加强环41，能够减少因离心力而在叶轮主体31产生的应力。因此，通过由包含树脂及强化纤维的复合材料形成的加强环41，即便叶轮主体31使用树脂，也能够充分抑制变形。

另外，叶轮主体31的阶梯部36形成于从成为叶轮主体31的旋转中心轴的轴线O至轴线O与叶轮主体31的外周端之间的直径尺寸R的2/3的位置。因此，从叶轮主体31的旋转中心轴至叶轮主体31的直径尺寸R的2/3的位置设有加强环41。

图3中示出按叶轮主体31的轴线O方向的每相对位置坐标表示如下情况下的在叶轮主体31产生的应力之比的分析结果，即，以加强环41的径向的中央位于叶轮主体31的直径尺寸的0.6(约2/3)倍的位置的方式设置的情况。应力之比为将本实施方式中的在叶轮主体31产生的应力的最大值设为约0.7时的比率。

该分析中，作为压缩机叶轮24的轴线O方向的位置坐标，将成为空气AR流入的一侧的轴线O的另一侧的端部位置设为0，将成为空气AR流出的一侧的轴线O的一侧的端部位置设为1.0。并且，压缩机叶片25的形成范围为约0.3～0.8的范围。

另外，作为分析条件，加强环41的轴线O方向的厚度尺寸b成为叶轮主体31的轴线O方向的厚度的0.03倍，加强环41的径向的宽度尺寸a成为叶轮主体31的外径尺寸的0.03倍。

根据图3的分析结果能够确认到，通过在叶轮主体31的直径尺寸R的约2/3的位置设置加强环41，在轴线O方向的相对位置坐标大于约0.6的位置，与假设不设置加强环41的情况(虚线)相比，能够大幅减少应力。

并且，在位置坐标从约0.6到0.95的范围应力逐渐减少，在0.95的位置，应力比抑制在约0.55。另一方面，没有设置加强环41时，随着位置坐标变大而应力逐渐变大，在约0.85的位置应力比超过0.8。

因此，通过在叶轮主体31的径向的尺寸的约2/3的位置设置加强环41，能够更有效地减少在叶轮主体31产生的应力，能够抑制压缩机叶轮24整体的变形。

另外，本实施方式中，阶梯部36的嵌合面37并不限于形成在从叶轮主体31的旋转中心轴(轴线O)至叶轮主体31的直径尺寸R的2/3的位置的情况，只要形成于比径向的尺寸的2/3的位置更靠近轴线O的位置即可。通过在比径向的尺寸的2/3的位置更靠近轴线O的位置形成嵌合面37，能够提高应力的减少效果。

另外，阶梯部36可以以如下方式形成，即，加强环41的径向的中央位于从叶轮主体31的旋转中心轴(轴线O)至大于叶轮主体31的旋转中心轴与叶轮主体31的外周端之间的直径尺寸R的0.1倍且小于直径尺寸R的位置。即，将加强环41的径向的中央与轴线O之间的距离设为h时，也可以以成为0.1R＜h＜1.0R的方式设置加强环41。

〔第二实施方式〕

接着，参考图4对本发明的第二实施方式进行说明。

对与第一实施方式相同的构成要件标注相同符号并省略详细说明。

本实施方式的涡轮增压器50中，压缩机叶轮51的形状与第一实施方式不同。

压缩机叶轮51中，设有从叶轮主体52的背面向轴线O方向的一侧突出的凸台部53。

叶轮主体52呈与第一实施方式的叶轮主体31大致相同形状，并且以上述树脂作为材料。叶轮主体52的背面54在本实施方式中，沿径向延伸，随着朝向径向内侧而朝向轴线O方向的一侧平滑地弯曲。

凸台部53在叶轮主体52的径向内侧的位置与叶轮主体52形成一体，呈以轴线O为中心的环状。在该凸台部53形成有与凸台孔部31b连续的凸台孔部53a。旋转轴2嵌合于该凸台孔部53a。

该凸台部53具有朝向径向外侧的嵌合面57。该嵌合面57与叶轮主体52的弯曲的背面54平滑地连续。由此，嵌合面57以随着朝向径向内侧而沿轴线O方向的方式形成为朝向轴线O方向的一侧平滑地弯曲的R形状。

加强环41的内周面65与该凸台部53的嵌合面57接触，由此加强环61嵌合于凸台部53。即，本实施方式中，在凸台部53形成有具有嵌合面57的阶梯部56，加强环61嵌合于该阶梯部56。

在此，本实施方式的加强环61中，包含轴线O的截面的形状没有呈矩形形状，该截面的形状中，朝向径向内侧的内周面65成为朝向轴线O呈凸状的弯曲面。该弯曲面的形状与嵌合面57的弯曲形状对应。

并且，在加强环61形成有朝向径向外侧的外周面66及朝向轴线O方向的一侧的轴向面67，该外周面66与成为上述弯曲面的内周面65连续并与轴线O大致平行地延伸，该轴向面67连接这些内周面65与外周面66，并与轴线O正交。

根据以上说明的本实施方式的涡轮增压器50，加强环61的材质与叶轮主体52的材质大致相同。因此，叶轮主体52与加强环61的线性膨胀系数的差变小，能够抑制因热膨胀引起的加强环61的直径扩大而导致的叶轮主体52的约束力下降。并且，与金属等相比，树脂的密度较低，因此能够抑制因离心力而加强环61的直径扩大导致的叶轮主体52的约束力下降。

另外，加强环61包含碳纤维作为增强树脂，由此能够抑制加强环61自身因离心力引起的直径扩大导致的叶轮主体52的约束力下降，即便叶轮主体52使用树脂，也能够充分抑制变形。

图5中示出按叶轮主体52的轴线O方向的每相对位置坐标表示将加强环61设置于叶轮主体52的凸台部53时的在叶轮主体52产生的应力之比的分析结果。凸台部53的形成范围为0～1.0的范围。

该分析中，加强环61的轴线O方向的厚度尺寸成为叶轮主体31的轴线O方向的厚度的0.15倍，加强环61的径向的宽度尺寸成为叶轮主体31的外径的0.05倍。其他分析条件与第一实施方式中图3所示的情况相同。

根据图5的分析结果能够确认到，通过在叶轮主体52的凸台部53的位置(相对位置坐标大于约0.9的位置)设置加强环61，在轴线O方向的相对位置坐标大于约0.6的位置，与假设不设置加强环61的情况(虚线)相比，能够大幅减少应力。并且，在位置坐标从约0.6到0.9的范围应力逐渐减少，在0.9的位置，即叶轮主体52与凸台部53的连接部分，能够将应力比抑制在约0.25。

因此，通过在叶轮主体52的凸台部53设置加强环61，能够减少在凸台部53的因离心力产生的应力，并且能够减少在叶轮主体52产生的应力，能够进一步抑制压缩机叶轮51整体的变形。

〔第三实施方式〕

接着，参考图6对本发明的第三实施方式进行说明。

对与第一实施方式及第二实施方式相同的构成要件标注相同的符号并省略详细说明。

本实施方式的涡轮增压器70中，第一实施方式的压缩机叶轮24(或第二实施方式的压缩机叶轮51)还具备第二加强环71。

在凸台孔部31b的内周面形成有朝向径向外侧凹陷并且沿旋转轴2的周向的圆环状的环状槽部75。

作为环状槽部75，形成有内侧槽部75a及外侧槽部75b，该内侧槽部75a向凸台孔部31b的内周面开口，并且向径向外侧延伸且包含轴线O的截面的形状呈矩形形状，该外侧槽部75b与内侧槽部75a连通并且向径向外侧延伸，且包含轴线O的截面的形状呈从内侧槽部75a向轴线O的两侧突出的矩形形状。

即，环状槽部75呈截面T字状。

第二加强环71配置于叶轮主体31的环状槽部75的内部。即，第二加强环71具有沿叶轮主体31的周向呈环状的基部72及卡合部73，该基部72呈与内侧槽部75a对应的截面矩形形状，该卡合部73与基部72连续且在比基部72更靠叶轮主体31的成为内部侧的径向外侧，从基部72沿轴线O方向的两侧延伸。

第二加强环71无间隙地配置于环状槽部75的内部。基部72露出于凸台孔部31b的内周面，且与内周面呈同一水平面。如此，第二加强环71在配置于叶轮主体31的内部的状态下，呈以轴线O为中心的环状，并且呈截面T字状。

第二加强环71由包含热固性树脂及强化纤维的复合材料形成。在此，作为强化纤维，与加强环41相同地，能够使用碳纤维、玻璃纤维、晶须(Whisker)等。并且，作为热固性树脂，能够使用酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂等。

在此，第二加强环71可以由铝等金属材料形成，从而代替复合材料。

并且，第二加强环71例如通过嵌入成型而嵌入设置于叶轮主体31。

根据以上说明的本实施方式的涡轮增压器70，在压缩机叶轮24中，将第二加强环71配置于树脂制的叶轮主体31的内部，由此能够提高叶轮主体31的刚性。并且，该第二加强环71配置于叶轮主体31的内部，因此，即便使用与叶轮主体31的线性膨胀系数不同的材料，也能够抑制从叶轮主体31的脱落。因此，能够将作用于叶轮主体31的离心力分配到第二加强环71，能够减少因离心力而在叶轮主体31产生的应力，能够抑制压缩机叶轮24整体的变形。

另外，第二加强环71具有基部72及与基部72连续的卡合部73，由此通过叶轮主体31进行旋转时的离心力，向径向外侧的拉伸力作用于叶轮主体31时，卡合部73在叶轮主体31的内部卡住，能够将作用于叶轮主体31的离心力确实地分配到第二加强环71。因此，能够进一步减少在叶轮主体31产生的应力，能够抑制叶轮主体31的变形。

并且，第二加强环71由包含热固性树脂及强化纤维的复合材料形成，由此与金属相比，复合材料的线性膨胀系数较小，因此不易产生因热膨胀产生的相对于叶轮主体31的第二加强环71的松弛。因此，能够有效地将作用于叶轮主体31的离心力分配到第二加强环71，能够进一步减少在叶轮主体31产生的应力。

并且，第二加强环71由金属材料形成时，第二加强环71自身的刚性较高，因此在离心力作用时不易产生变形，不易产生相对于叶轮主体31的第二加强环71的松弛。因此，能够有效地将作用于叶轮主体31的离心力分配到第二加强环71，能够进一步减少在叶轮主体31产生的应力。

在此，如图7所示，第二加强环71A可以呈截面圣诞树形状。通过具有这种截面形状，第二加强环71A具有以朝向叶轮主体31突出的方式弯曲的外表面即弯曲卡合面80。如此，通过设置弯曲卡合面80，在因离心力产生的向径向外侧的拉伸力作用于叶轮主体31时，在第二加强环71A与叶轮主体31接触的位置，能够抑制在叶轮主体31产生的应力集中。因此，通过弯曲卡合面80能够进一步抑制叶轮主体31的变形和损伤。

另外，第二加强环71、71A的形状不限定于上述情况。

并且，第二加强环71、71A可配置于在叶轮主体31产生的应力成为最大的轴线O方向的位置。

并且，第二加强环71、71A可不露出于凸台孔部31b的内周面，而完全埋入于叶轮主体31的内部。

以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但在不脱离本发明的技术思想的范围内也能够进行一些设计变更。

例如，加强环41、61的截面形状不限于上述实施方式的情况。

即，也可以为截面圆形形状等。

并且，加强环41(61)的径向的宽度尺寸a(参考图2)与压缩机叶片25的厚度尺寸(周向的厚度尺寸)可以相同。

另外，加强环41(61)中，轴线O方向的厚度尺寸b(参考图2)可以大于径向的宽度尺寸a。

通过如此设置，能够进一步有效地减少因离心力而产生的叶轮主体31(52)的应力，能够抑制压缩机叶轮24(51)整体的变形。

并且，强化纤维可配置成沿旋转轴2的周向延伸。

若离心力作用于加强环41(61)，则拉伸力以直径扩大的方式在周向上产生作用。因此，只要强化纤维沿着该拉伸力作用的方向即周向延伸，能够抑制因这种拉伸力引起的加强环41(61)自身的变形。因此，能够抑制叶轮主体31(52)的约束力下降，能够将作用于叶轮主体31(52)的离心力分配到加强环41(61)。

因此，能够减少叶轮主体31(52)的应力，能够抑制压缩机叶轮24(51)整体的变形。

并且，加强环41(61)可以不包含树脂而仅由碳纤维形成。

并且，压缩机叶片25及叶轮主体31(52)除了树脂之外还可以包含与加强环41(61)相同的强化纤维。

并且，上述的实施方式中，作为旋转机械举出涡轮增压器为例进行了说明，但也可以使用其他离心压缩机等。

产业上的可利用性

根据上述的叶轮及旋转机械，通过设置加强环，即便使用树脂材料也能够确保可靠性。

符号说明

1-涡轮增压器，2-旋转轴，3-涡轮，4-压缩机，5-壳体连结部，6-轴承，11-涡轮壳体，12-涡旋通路，13-排出口，14-涡轮叶轮，15-涡轮叶片，21-压缩机壳体，22-压缩机通路，23-吸入口，24-压缩机叶轮，25-压缩机叶片，31-叶轮主体，31a-轮毂面，31b-凸台孔部，32-背面，32A-第一背面，32B-第二背面，36-阶梯部，37-嵌合面，41-加强环，50-涡轮增压器(旋转机械)，51-压缩机叶轮，52-叶轮主体，53-凸台部，53a-凸台孔部，54-背面，56-阶梯部，57-嵌合面，61-加强环，65-内周面，66-外周面，67-轴向面，70-涡轮增压器，71、71A-第二加强环，72-基部，73-卡合部，75-环状槽部，75a-内侧槽部，75b-外侧槽部，80-弯曲卡合面，G-排气，AR-空气，O-轴线，FC-流路。

Claims (9)

1.一种叶轮，其具备：

叶轮主体，由树脂形成且呈圆盘状，以旋转中心轴为中心与旋转轴一同旋转；

叶片，在所述叶轮主体的前面侧设置有多个；及

加强环，从外周侧嵌合于形成于所述叶轮主体的背面并且具有朝向外周侧的面的阶梯部，且由树脂及强化纤维形成并沿所述叶轮主体的周向呈环状；

所述阶梯部将所述背面分割成位于径向外侧的第一背面和位于径向内侧的第二背面，该第二背面随着朝向径向内侧而朝向与吸入口相反一侧的所述旋转中心轴的一侧倾斜。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其中，

所述阶梯部形成于从所述旋转中心轴至该旋转中心轴与所述叶轮主体的外周端之间的直径尺寸的2/3为止的位置。

3.根据权利要求1所述的叶轮，其中，

所述阶梯部以如下方式形成，即，所述加强环的径向的中央位于从所述旋转中心轴至大于该旋转中心轴与所述叶轮主体的外周端之间的直径尺寸的0.1倍且小于所述直径尺寸的位置。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其中，

在所述叶轮主体设有从所述背面突出且与所述旋转轴嵌合的凸台部，

所述阶梯部形成于所述凸台部。

5.根据权利要求1所述的叶轮，其中，

所述加强环的径向的宽度尺寸与所述叶片的周向的翼厚尺寸相同，所述加强环的所述旋转中心轴的方向的厚度尺寸大于所述加强环的径向的宽度尺寸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的叶轮，其中，

所述加强环中，所述强化纤维配置成沿所述叶轮主体的周向延伸。

7.一种叶轮，其具备：

叶轮主体，呈由树脂形成的圆盘状，以旋转中心轴为中心与旋转轴一同旋转；

叶片，在所述叶轮主体的前面侧设置有多个；及

加强环，从外周侧设置于形成于所述叶轮主体的背面并且具有朝向外周侧的面的阶梯部，且仅由强化纤维形成并沿所述叶轮主体的周向呈环状；

所述阶梯部将所述背面分割成位于径向外侧的第一背面和位于径向内侧的第二背面，该第二背面随着朝向径向内侧而朝向与吸入口相反一侧的所述旋转中心轴的一侧倾斜。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的叶轮，其中，

所述叶轮主体的内部还具备沿该叶轮主体的周向配置的呈环状的第二加强环。

9.一种旋转机械，其具备：

权利要求1至8中任一项所述的叶轮；及

旋转轴，安装于所述叶轮并与该叶轮一同旋转。