JP2000514897A - 内燃機関のためのモータ補助過給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良された装置は、ターボ過給機におけるような、回転電気機械とエアーコンプレッサのエレメントの組み合わせを含み、ターボ過給機により制御される内燃機関の性能を高めるための改良されたターボ過給装置を提供する。改良されたターボ過給機（１０）はコンプレッサホイール（１８）の背面に略円周状に配置された複数の磁石（３６、３２）を含む。固定子巻線（４２）はモータ磁石と対向する関係を有するように取り付けられる。固定子が適切な励起回路により励起されると、トルクが磁石に印加可能であり、それゆえ、コンプレッサホイールに印加可能であり、それゆえ、エンジン性能、特に低速でのエンジン性能を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関のためのモータ補助過給装置 技術分野 本発明は、一般に内燃機関に使用する過給装置に関し、特に一体電気モータを 有するコンプレッサ装置およびターボ過給機組立体内でのターボ過給機の要素部 品と電気モータ／ジェネレータとを組み合わせるための方法に関する。 背景技術 ターボ過給機は良く知られており内燃機関に広く使用されている。一般に、タ ーボ過給機は自然吸気を介して導入可能な燃焼プロセスのための給気よりも多く を給気する。この増大された給気により、より多く燃料を燃焼し、それにより所 定の排気量を有するエンジンから増大した馬力とトルクを得ることができる。さ らに、排気量の低い、軽量のエンジンを用いることができるので、全体の車両重 量が軽くなり、燃料消費を低減できる利点があり、市販されている量産エンジン を用いて性能特性を改善することができる。ターボ過給機の応用例としては、過 給空気がエンジンに入る前に過給空気から熱（周囲の熱成分及び給気エアの圧縮 中に発生する熱の両方）を除去するインタークーラを内蔵し、それにより、さら に濃い給気をエンジンのシリンダに送出する。ディーゼルエンジンに適用される 内部冷却されたターボ過給機は、同じエンジン排気量の自然吸気のディーゼルエ ンジンと比べて所定の大きさの出力馬力の少なくとも２倍になることが知られて いる。 さらに、ターボ過給機は自然吸気の場合には環境に失われる排気ガスの流れの 一部のエネルギを用いて熱効率を改善することができるとともに海抜での出力定 格を高高度に維持するのを改善することができる。 中域から高域のエンジン速度では、エンジンの排気ガスの流れのエネルギは豊 富であり、この動作速度範囲を越えて、ターボ過給機はエンジンシリンダに所定 のエンジン構成に対して効率的な燃焼最大の馬力とトルク出力に必要なすべての 空気を供給することができる。しかしながら、ある用途では、エンジンがオーバ チャージになるのを防止するためにエンジンの排気ガスがターボ過給機タービン に入る前にエンジンの排気ガス内の余分なエネルギを取り出すための排気逃がし が必要である。代表的には、排気逃がしは望ましくない異常爆発又は許容できな いエンジンのシリンダ内の内圧が発生する圧力より低い圧力で開くように設定さ れている。 しかしながら、アイドリング時の速度のように、エンジン速度が低速の場合に は、より高速なエンジン速度で見られるよう排気ストリームのエネルギは、不釣 合いにも殆ど無く、このエネルギの不足により、ターボ過給機がエンジンの吸気 系に意味のあるレベルの増圧を供給する妨げとなっている。この結果、アイドリ ング時の速度のような低速からエンジンを加速するためにスロットルを開くと、 エンジン性能を改善するためにターボ過給機のロータを加速し、且つ必要な吸気 の圧縮を行うのに十分に、排気ガスのエネルギレベルが上昇するまでに、ある程 度の時間的遅れとそれに伴う性能の遅れが存在する。この時間的遅れによる性能 の影響は、ターボ過給機が速度を上昇して所望の圧縮を行う前に得られる馬力と トルクの量がかなり小さい、比較的小出力のエンジンで明白となる。この時間的 遅れの問題に対処するための種々の試みが成され、その中にはターボ過給機のロ ータの慣性を低減することが含まれる。 しかしながら、ターボ過給機のロータの慣性を最小にするための革新的な設計 変更にもかかわらず、時間的遅れの期間はかなりの度合いで存在し、特に、種々 の交通路上および交通路外の機種に駆動力を与えるように意図された高出力エン ジンに使用するターボ過給機の場合に顕著に現れる。 さらに、定常速度運転に比べて最適な燃焼を得、それを維持することがさらに 困難な加速期間中の排気ガスの煙と放出を低減するために、量産エンジンでは、 十分な高い与圧レベルがターボ過給機により得られるまでエンジンシリンダに供 給される燃料を制限するための装置を燃料系に採用している。これらの装置は過 度の排煙を低減するが、燃料を供給する割合が制限されるため、速度や負荷の変 動に対するエンジンの応答特性が鈍化する。 このターボ遅れ期間は軽減することができ、多くの場合、外部駆動源を用いて エンジン速度および負荷の増大に応答してターボ過給機を補助することにより実 質的に消去することができる。このような方法の１つは、直流バッテリに蓄積さ れたエネルギのような外部電気エネルギ源を用いて、ターボ過給機回転組立体に 取り付けられた電気モータに電力を供給することである。電気モータは外付け構 成とし、クラッチ機構を介してターボ過給機ロータに取り付けることができる。 あるいは、電気モータをターボ過給機回転組立体に追加し、適切な電子制御回路 を用いて励磁または消磁することができる。 一体補助モータを用いたターボ過給機システムは同一出願人による同時係属米 国特許出願第08/529,672号にさらに詳細に記載されている。 ターボ過給機と電気機械の組み合わせを開示する他の特許には、米国特許第5, 406,797号、米国特許第5,038,566号、米国特許第4,958,708号、米国特許第4,958 ,497号、米国特許第4,901,530号、米国特許第4,894,991号、米国特許第4,882,90 5号、米国特許第4,878,317号、および米国特許第4,850,193号がある。特に、米 国特許第5,406,797号はターボ過給機の回転可能なシャフトに付加される回転電 気機械を有したターボ過給機を開示する。回転電気機械の動作のための電力はエ ンジンのフライホイールと係合保持される交流発電機により供給される。インバ ータは、発電機により生成された交流電力を所定の周波数を有する交流出力に変 換する。インバータは発生された交流電力を直流電力に整流するための整流器を 有するが、回転電気機械を励磁するために、直流電力を、所定の周波数を有する 交流電力に変換するのに必要な別の電力装置が必要となる。 米国特許第4,958,708号は、吸気コンプレッサと排気タービンとが取り付けら れたターボ過給機シャフトに付加された別の回転電気機械を開示する。この特許 の回転電気機械は永久磁石とインバータ／コントローラから駆動される多相巻回 された巻線を備えた固定子とで構成される。 永久磁石をターボ過給機シャフトに取り付けると、磁石が、ターボ過給機の熱 いタービンホイールからシャフトに沿って伝導される熱に晒されるという大きな 欠点を有する。この構成は、そのような熱により磁石の透磁率が、回転電気機械 を効率良く運転させるためには許容できないレベルにまで低減させるという重大 な問題を生じる。これは、ターボ過給機のエンジンが暑い状態で停止し、ベアリ ングを介してシャフト上に流れるオイルの流れが中断されると、重大な問題とな る。ターボ過給機の熱い部品がその熱を放熱する間、急峻な温度勾配がかなりの 期間にわたって存在する。 モータ補助ターボ過給機システムを開発する努力にもかかわらず、一般的な内 燃機関の性能と低速応答特性を改善する改良されたターボ過給機の必要性および モータ駆動コンプレッサのような改良されたモータ補助過給装置の必要性が依然 としてある。 発明の開示 従って、本発明はターボ過給機組立体の最も温度の低い部品にモータ磁石を位 置決めすることにより従来技術の欠点を克服する。１つの特別に有利な位置はア ルミニウムコンプレッサホイールのハブ上である。ターボ過給機の運転中、周囲 の空気がコンプレッサホイールの吸気口に入り、空気がホイールの外側に到達す るまで圧縮処理により感知できるほどには熱せられない。さらに、温度上昇のう ちの約半分はコンプレッサホイール内で生じ、残りの温度上昇はコンプレッサホ イールの外側の定置ディフューザ通路内で生じるので、磁石をコンプレッサホイ ールの中心付近の背面上に置くことが、運転中最低温度を維持する場所である。 ホットシャットダウンの場合には、コンプレッサホイールの羽根はハブ領域から 熱を放熱するように作用し、ハブ内の温度は熱いタービン部品と周囲の条件との 間の勾配の下端付近になる。 それゆえ、本発明は好適な実施例において、コンプレッサホイールのハブセク ションに取り付けられたターボ過給機の中央収納部の内部の外側に回転電気機械 の磁石を配置することにより磁石を許容可能な動作温度に維持する。磁石を許容 可能な温度レベルに維持するさらなる手段として、絶縁材料を、磁石とコンプレ ッサホイールのアルミニウム金属面との間に配置することができる。このように することにより、ホイールから磁石への熱伝導を最小限に抑えることができる。 従って、本発明の改良されたターボ過給機は、回転電気機械の部品要素とター ボ過給機とを最適な一体設計として組み合わせることにより、ターボ過給機ロー タに印加されるトルクを最大にし、ターボ過給機の基本設計構成における不具合 を最小に抑えることができる。特に、複数のモータ磁石が、コンプレッサホイー ルと排気タービンとが取り付けられたシャフトから一定の半径方向のオフセット 位置でコンプレッサホイールの背面のまわりに略円周状の配列で取り付けられる 。モータ磁石はコンプレッサホイールの背面に沿って中間的な半径方向の距離位 置に形成された円周状の肩に取り付けられ、円周状に延伸した鋼鉄の保持スリー ブによる遠心力および軸方向に対して所定の位置に保持される。固定子またはモ ータの巻線は、ターボ過給機収納部内に軸方向に取り付けられ、一実施例によれ ばコンプレッサホイールに固定された磁石の外方向に放射状に延伸する。本発明 の他の実施例によれば、固定子はモータ磁石に対して対向する軸方向にオフセッ トした関係を有して位置決めされる。 本発明の作用によれば、固定子が電源により励磁されると、回転電磁力磁界が モータ磁石付近で発生し、結果として生ずる磁気相互作用によりトルクがコンプ レッサホイールに印加され、排気タービンを流れる排気ガス流れにより連結シャ フトに印加されるトルクを増大し、ターボ過給機の回転組立体を、本発明が備わ っていない場合よりも高速に回転させる。コンプレッサホイールのさらに高速な 回転により、いかなるエンジン速度においても、さらに高圧に圧縮された燃焼用 空気のより大きな流れをエンジンに供給し、それによりエンジンの加速中に放出 される排煙と汚染物質の量を低減しつつエンジン性能を改良することができる。 本発明の他の実施例によれば、最初の２つの記載した実施例に採用されたコン プレッサとモータの組合せを別個の装置に用いて、圧縮した空気の流れを供給し 、複数のコンプレッサ磁石の各々は、排気タービンが無い場合に、さらに短い軸 シャフトの回りを回転するコンプレッサホイールの背面に円周状に配列され、そ れによりモータ駆動エンジン過給装置として使用される、きわめて小型の寸法を 有した組立体から圧縮空気を供給する。本発明のさらなる特徴と利点は図面およ びそれに続く、より詳細な記述から明白である。 図面の簡単な説明 図１はターボ過給機のメインシャフトの縦軸を貫通する平面で切った、本発明 のターボ過給機装置の一実施例の断面図である。 図２は図１に示すターボ過給機内のコンプレッサホイール磁石から放射状に外 方向に収納するように構成される固定子の拡大図である。 図３はコンプレッサホイール磁石に対して軸方向にオフセットした向きに取り 付けられた固定子を示す、ターボ過給機のメインシャフトの縦軸を貫通する平面 で切ったターボ過給機装置の他の実施例の断面図である。 図４はコンプレッサホイールに固定されたモータ磁石を示す図３のコンプレッ サホイールの拡大図である。 図５はモータ磁石に隣接するターボ過給機収納部に取り付けられる面板に固定 されるモータ巻線の拡大図である。 図６はエンジン冷却水の流れを受け入れるための中央収納部に一体形成された 水ジャケットを示す、ターボ過給機のメインシャフトの縦軸を貫通する面で切っ たターボ過給機装置の他の実施例である。 図７は内燃機関の過給装置として使用される小型のコンプレッサ磁石と固定子 を用いた本発明のモータ駆動コンプレッサである。 発明を実施するための最良の形態 図面を参照すると、特に図１を参照すると、本発明によるターボ過給機１０は 回転電気機械のエレメントとターボ過給機とを組み合わせる。ターボ過給機１０ は、電気機械エレメントを含むことを除けば、実質的に一般的な設計、構造及び サイズのターボ過給機である。ターボ過給機１０は、共通の連結シャフト１８の 両端に取り付けられた、複数の羽根を持つ排気ガスタービンホイール１４と、複 数の羽根１７を有する給気コンプレッサホイール１６とを支持するためのハウジ ング１２を有する。タービンはタービン収納部２０を有する。タービン収納部２ ０は、排気ストリーム吸気口スクロール２２を有する。この排気ストリーム吸気 口スクロール２２は、各セクションが異なるエンジンシリンダ群（図示せず）か ら排気ガスを受け入れる２つのセクションに分割された排気マニホールドをある 用途で有する内燃機関からの排気ガスを受け入れるように連結される。排気ガス は方向づけされたタービンホイールとシャフト１８を回転駆動する。タービンホ イール１４を通過した後、排気ガスストリームは排気口２４を介してターボ過給 機から排出される。 シャフト１８の回転により、連結シャフト１８の対向端に取り付けられたコン プレッサホイール１６が回転し、燃焼空気が異物を除去するために（図示しない ）適切なフィルタを通過した後、コンプレッサケーシング２８に形成された空気 吸入開口部２６を介して吸い込まれる。コンプレッサケース２８は圧縮された燃 焼空気をエンジン吸入マニホールド（図示せず）に差し向けるためのスクロール ３０を含む。コンプレッサホイール１６はロックナット３２とスリーブ３４との 間の回転シャフト１８上に固定される。流入する燃焼空気はコンプレッサホイー ル１６の前面に形成された被駆動圧縮ホイール羽根１７により圧縮される。コン プレッサホイール１６により圧縮され、ディフューザセクション３５を通過した 後、圧縮された燃焼空気は吸入口スクロール３０を介して方向づけされ、エンジ ンの吸気マニホールドシステム（図示せず）に送出される。 本発明によれば、複数の磁石３６が、連結シャフト１８から一定の半径方向オ フセット位置で、コンプレッサホイール１６の背面のまわりに略円周配列に取り 付けられる。但し、このような構成は、バランス、慣性、発生トルク等を更に良 くするため本発明の装置において、千鳥状にしたりあるいは再配置可能である。 本発明の第１の実施例によれば、磁石３６は、コンプレッサホイール１８の背面 に形成された円周上の肩あるいは棚３８に取り付けられ、円周状に延びる鋼鉄の 保持スリーブ４０により遠心力及び軸方向の力に対して所定位置に維持される。 積層された鋼鉄コア４６に巻回された銅線４４のような電気導体から構成され る固定子巻線４２は、ターボ過給機１０の中央収納部１２に位置し、コンプレッ サホイール１６に固定された磁石３６の外方向に放射状に延びる。一般に４８で 支持するエアギャップが、鋼鉄保持スリーブ４０とモータ巻線４２の内径との間 に設けられて、必要なランニングクリアランスを供給し、それらの間での物理的 接触を防止する。 巻線４２の線４４は位置５２（平面外に示される）で終端する接続線５０にま で延び、その位置でシールド管継手５４を介して中央収納部から出て、適切な電 子制御回路及び電源に至る。シールド管継手５４は接続線５０を封止し、湿度や 汚染物質の進入を防止する。巻線４２は、中央収納部１２の外方向に延びるセグ メント５８を貫通し、巻線４２の外周部と係合する１つ以上の締め付けねじ５６ により、連結シャフト１８と同軸方向の向きに保持される。 本発明の作用によれば、固定子すなわち巻線４２が適切な電源により励起され ると、トルクが磁石３６によりコンプレッサホイール１６に印加され、排気ター ビン１４により連結シャフト１８に印加されるトルクを増大し、ターボ過給機の 回転組立体を、本発明が備わっていない場合よりも高速に回転させる。コンプレ ッサホイール１６を高速に回転させることにより、いかなるエンジン速度でもよ り高圧で、より大きな空気の流れをエンジンに供給可能であり、それにより、エ ンジンの加速中に放出される排煙と汚染物質の量を低減しながらエンジン性能を 改善することができる。 回転組立体の信頼できる支持のために、及びベアリングを潤滑し冷却するため の加圧油系から一般に供給された潤滑油の汚染とろ過のために必要なシャフトベ アリングとオイルシールエレメントを含む、詳細に記載していないターボ過給機 の付加部品は、この分野において、良く知られていることは当業者に明らかであ る。オイルの流れは中央収納部６０に入り例えばローラベアリング６２及びオイ ル導管６４、６６、６８を含むベアリング系を通過した後、収集部７０に流れ、 エンジンオイル油だめ（図示しない）に戻される。 図２を参照すると、固定子４２は、磁気的に透過な複数の適当な材料の積層を 含む。固定子４２の積層は６つの極を構成するように形成され、各極は銅線４４ の巻線７２を支持し、銅線４４は積層の外側と電気的に接続され、累進的に励起 されて、磁石３６の外側のまわりに回転磁界を作る。その結果、得られる回転磁 界はコンプレッサホイール１６に取り付けられた磁石３６の磁界と結合し、特に 低エンジン速度でターボ過給機の回転を補助する。 図３を参照すると、本発明のターボ過給機の第２の実施例８０は、コンプレッ サホイール１６の背面の放射状の中間位置に形成された肩８４から放射方向に延 伸する、より大きな寸法を有する複数の磁石８２を含む。特に、第２の実施例の 磁石８２は、肩８４と収納部５８の内面８６との間に構成された環状空間に、さ らに大きな放射状の高さで延伸する。固定子８８はモータ磁石８２と対向する、 軸方向にオフセットした関係を有してターボ過給機収納部１２内で支持される。 保持スリーブ８５は上述した仕方で、軸方向の遠心力に対してコンプレッサホイ ール１６に磁石８２を固定する。図３に示すターボ過給機の残りの部品は図１に 示すそれらの部品と同じであり上述したのと同じ機能を有する。 図３に示すようにモータ磁石３６から軸方向にオフセットした巻線に磁石を取 り付けることにより、コンプレッサホイールの背面に沿って放射方向に寸法が増 大する、さらに大きな磁石を使用することができる。磁石が大きいほどそれに応 じてトルクは大きくなり、かくして図１に示す実施例と比べてコンプレッサホイ ール１６に力を及ぼすことができる。しかしながら、図３の実施例は軸方向にオ フセットした固定子を用いているので、ターボ過給機収納部１２内のさらなる軸 空間に寄与し、コンプレッサとベアリングからのコンプレッサホイール１２のオ ーバハングを長くする。 再び図３に戻ると、固定子８８は、固定子との間に小さな空隙９０をもって磁 石８２に隣接して位置決めされる。固定子８８の巻線は６つの積層コア９２を有 し、このコア９２の回りに銅線９４が一層以上巻回される。各線９４への接続は １個所に束ねられシールド管継手９６を介して中央収納部１２から導出され、適 切な電子制御回路及び電源との接続に利用される。コンプレッサホイール１６の 背面に取り付けられた磁石８２は、実施例によれば、例えば図４に示すように４ 個の磁石を有するように構成することができるが、さらに多くのあるいはさらに 少ないモータ磁石８２、及びさらに多くのあるいはさらに少ない固定子極をこの ターボ過給系に使用することができる。図４に示す実施例によれば、４つの磁石 ８２は固定子の中央にＮ極とＳ極が交互に配置され、互いに電気的に絶縁されて いる。 図５はターボ過給機の中央収納部１２に取り付けられる面板９８に設けられた 鉄心９２の正面図を示す。組立体に取り付けられ、望ましくは１つ以上の鉄心９ ２の中央部に取り付けられた１つ以上のホール効果センサ１００が、回転部材上 の磁石８２の位置を検出し、信号を電子制御回路（図示せず）に送り、個々の巻 線磁界がいつ励起されるかを示すために用いられる。 上述したように、ターボ過給機の実施例１０，８０のいずれかのモータ磁石は 、ターボ過給機の回転するコンプレッサホイールに取り付けられているので、比 較的冷やされたままに保たれ、さらにコンプレッサホイールと絶縁可能である。 コンプレッサホイールは周囲温度で空気を取り込み、圧縮処理による温度上昇は 、コンプレッサホイールの背面上の磁石の位置の外側で起こる。しかしながら、 第６図に示すようにターボ過給機中央収納部内に水ジャケットを一体形成するこ とにより、巻線を冷却可能である。特に、エンジン冷却系からの冷却水は入口１ ０４において水ジャケット１０２に入り、水ジャケット１０２を循環し、出口１ ０６から排出する。冷却ジャケットがターボ過給機収納部内で有効なヒートシン クゾーンを貫通し、さらに冷却流体の循環が、本発明のターボ過給機が取り付け られる内燃機関の冷却システムと独立可能であることは明白である。 図７はモータとコンプレッサエレメントとが一体構造に組合わされ、小型のモ ータ駆動コンプレッサを提供する本発明の他の実施例１１０を示す。図１と同じ 仕方で、複数の磁石１１２の各々はコンプレッサホイール１１４の背面のまわり で円周状に配列され、上述した態様で放射状の外鉄外輪１１６とコンプレッサホ イール１１４の背面に形成された放射状の内部肩１１８により保持される。固定 子巻線１２０が、コンプレッサ磁石１１２の外側に放射状に位置決めされる。回 転組立体は一対のグリース潤滑ボールベアリング１２４、１２６により両端で支 持される短い軸シャフト１２２から構成される。コンプレッサホイール１１４に 磁石を取付けコンプレッサホイール１１４で駆動することにより、そのようなコ ンプレッサの全体の寸法は、モータエレメントがシャフト上に縦方向に取り付け られ、支持ボールベアリング間に配置されたコンプレッサ組立体よりも小さくな る。 以上本発明の好適実施例について、述べたが当業者には、本発明が、本発明の 精神と範囲を逸脱することなく上述した実施例の種々の変形例を実施可能である ことは明らかである。従って本発明は、添付したクレーム及び適用可能な法の規 則によってのみ制限されることを意図する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ウーレンウェーバー ウィリアム イー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92024 エンシニタス エンシニタス ブ ールヴァード 531 スイート 101

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ターボ過給機収納部と； 前記収納部により支持され、燃焼空気コンプレッサホイールと排気ガスタービ ンホイールとを保持する回転可能シャフトと； 前記排気ガスタービンホイールに隣接して設けられ前記タービンホイールに排 気ガスの流れを導く排気ガス吸気口と；および ロータとして前記コンプレッサホイールを内蔵するブラシレス補助電気モータ とで構成されることを特徴とする内燃機関に使用するためのターボ過給装置。 ２．前記ブラシレス補助電気モータは、前記コンプレッサホイールにより回転 するために、前記コンプレッサホイールに取り付けられた複数の永久磁石と、前 記コンプレッサホイールに隣接した複数の巻線とから構成されることを特徴とす る請求の範囲１に記載の内燃機関に使用するためのターボ過給装置。 ３．前記複数の巻線は電源により励起され前記内燃空気コンプレッサホイール の駆動を補助することを特徴とする請求の範囲２に記載の内燃機関に使用するた めのターボ過給装置。 ４．前記複数の巻線は前記コンプレッサホイールと前記永久磁石の回転面に対 して外方向に放射状に前記収納部により保持されることを特徴とする請求の範囲 ２に記載の内燃機関に使用するためのターボ過給装置。 ５．前記複数の巻線は前記永久磁石と対向する、軸方向にオフセットした関係 を有して前記収納部により支持されることを特徴とする請求の範囲２に記載の内 燃機関に使用するためのターボ過給装置。 ６．前記コンプレッサホイールは、複数の圧縮羽根を支持するための前面と、 前記永久磁石を支持するために中間の半径方向の距離で円周状に延伸する肩を有 する背面を有することを特徴とする請求の範囲２に記載の内燃機関に使用するた めのターボ過給装置。 ７．前記永久磁石は保持スリーブにより前記コンプレッサホイールの肩に固定 されることを特徴とする請求の範囲６に記載の内燃機関に使用するためのターボ 過給装置。 ８．前記永久磁石は前記コンプレッサホイールからの熱の流れに対して絶縁さ れることを特徴とする請求の範囲２に記載の内燃機関に使用するためのターボ過 給装置。 ９．前記コンプレッサホイールは複数の圧縮羽根を支持するための前面と、前 記永久磁石を支持するための複数のポケットを有する背面とを有することを特徴 とする請求の範囲２に記載の内燃機関に使用するためのターボ過給装置。 １０．前記選択された巻線およびセンサに応答する制御手段に取り付けられ、 前記永久磁石の回転位置と速度を検出し、前記各巻線の各々をいつ励起するかを 前記制御手段に示す少なくとも１つのホール効果センサをさらに有することを特 徴とする請求の範囲２に記載の内燃機関に使用するためのターボ過給装置。 １１．コンプレッサ収納部と； 前記収納部により支持され、燃焼空気コンプレッサホイールを保持する回転可 能なシャフトと； 周囲の空気を前記コンプレッサホイールに導くように前記燃焼空気コンプレッ サホイールに隣接して設けられた燃焼空気吸気口と；および 前記コンプレッサホイールを内蔵し、前記コンプレッサホイールにより回転す るために前記コンプレッサホイールに取り付けられた複数の永久磁石と前記コン プレッサホイールに隣接して設けられた複数の固定子巻線であって、前記コンプ レッサホイールを回転するように励起され前記コンプレッサホイールから圧縮し た空気の流れを生成する複数の固定子巻線とから構成されるブラシレス補助電気 モータとから構成されることを特徴とする内燃機関に使用するためのコンプレッ サ装置。 １２．圧縮ホイールに動作可能に接続された排気タービンに対してエンジンの 燃焼室から排出される排気の流れにより初期圧縮の駆動力が与えられる、燃焼空 気の流れを初期圧縮するための周囲空気圧縮ホイールを有するターボ過給機を設 け、 前記圧縮ホイールに取り付けられた複数の永久磁石を設け、 前記磁石に隣接して複数の巻線を設け、および 前記巻線を励起して前記永久磁石の磁界と結合するための回転磁界を作り、前 記圧縮ホイールの回転速度を増大することを特徴とする、内燃機関の燃焼室のた めの燃焼空気の流れの圧縮を増大させるための方法。 １３．排気駆動タービンとコンプレッサホイールとを有する内燃機関のための ターボ過給機において、前記コンプレッサホイールに取り付けられた複数の永久 磁石と複数の隣接する複数の固定子巻線とを有し、電気回転機械を内蔵すること を特徴とするターボ過給機。 １４．前記永久磁石は前記コンプレッサホイールの中心付近に取り付けられ前 記コンプレッサホイールからの熱の流れに対して絶縁されることを特徴とする請 求の範囲１３に記載のターボ過給機。 １５．前記固定子巻線は、前記コンプレッサホイールを回転するために前記永 久磁石に結合された回転磁界を与えるように励起可能であることを特徴とする請 求の範囲１３に記載のターボ過給機。 １６．前記固定子巻線は、前記コンプレッサホイールの回転を補助するために トルクを与え、前記コンプレッサホイールを制動してその回転速度を制限するた めの電流出力を交互に発生するように接続可能であることを特徴とする請求の範 囲１３に記載のターボ過給機。 １７．前記コンプレッサホイールは前記永久磁石の環状棚を形成することを特 徴とする請求の範囲１３に記載のターボ過給機。 １８．前記永久磁石は前記環状棚上の前記コンプレッサホイールに円周状に配 置され、前記固定子巻線は前記永久磁石から外方向に放射状にかつ前記永久磁石 が回転する所定の場所に配置されることを特徴とする請求の範囲１７に記載のタ ーボ過給機。 １９．前記永久磁石は前記環状棚上の前記コンプレッサホイールに円周状に配 置され前記コンプレッサホイールの周辺部に隣接するように外方向に延伸し、前 記固定子巻線は前記永久磁石に隣接しかつ前記永久磁石の回転面から軸方向にず れて配置されることを特徴とする請求の範囲１７に記載のターボ過給機。 ２０．前記複数の磁石は前記コンプレッサホイールから軸方向にオフセットし た回転面に位置することを特徴とする請求の範囲２に記載のターボ過給装置。 ２１．前記複数の磁石は前記コンプレッサホイールから軸方向にオフセットし た回転面に位置することを特徴とする請求の範囲１１に記載のコンプレッサ装置 。 ２２．前記コンプレッサホイールをターボ過給機収納部内で回転させるように 支持するためのベアリングシステムを提供し、前記ターボ過給機収納部の、より 温度の低い個所であって、前記ベアリングから軸方向にオフセットした回転面に 前記永久磁石を配置するステップをさらに有することを特徴とする請求の範囲１ ２に記載の内燃機関の燃焼室のための燃焼空気の流れの圧縮を増大させるための 方法。 ２３．周囲のケーシングと組み合わせるように適合された複数の圧縮羽根を形 成する前面を有し、回転することにより、圧縮した空気の流れを供給するハブと 、および 前記ハブの背面に取り付けられた複数の永久磁石とから構成されることを特徴 とする圧縮装置のコンプレッサホイール。 ２４．前記コンプレッサハブの背面は前記複数の永久磁石のための円周状の取 付け構成を提供するように形成されることを特徴とする請求の範囲２３に記載の 圧縮装置のコンプレッサホイール。 ２５．前記複数の磁石の各々と前記コンプレッサハブとの間に絶縁材料が配置 されることを特徴とする請求の範囲２４に記載の圧縮装置のコンプレッサホイー ル。