JPS63277438A - 高速回転電機の回転子構造 - Google Patents

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） 本発明は高速タービンによって駆動される高速回転電機
の固定子構造に関する。

（従来の技術） 内燃機関の排出する排気ガスエネルギーを用いてコンプ
レッサを有するタービンを駆動し、コンプレッサの作動
により内燃機関の吸気を過給するターボチャージャが開
発されている。そして、この種のターボチャージャの回
転軸に電動−発電機を直結し、回転子として永久磁石を
用いた超高速電乃−発電機の提案が特願昭６０−１９０
０９５号に示されている。

このようなターボチャージャではタービンの回転数が１
０万ＲＰＭ以上になるものであり、したがってタービン
の回転軸に直結された電動−発電機も１０万ＲＰＭ以上
の回転数に駆動され、発電作用を行っている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の提案における電動−発電機では、永久磁石を用い
た回転子の回転数が１０万ＲＰＭ以上になるので、対応
する固定子コアに生ずる磁束の変化が超高速となり、し
たがってコア素材の鉄損による発熱が非常に大となり、
発電効率が低下するという問題が生じている。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その
目的は、固定子コア素材として高周波数の交番磁界にて
も鉄損の小さい素材を使用するとともに冷却用フィンを
設け、発電効率を向上させようとする高速回転電機の固
定子構造を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、アモルファスの珪素鋼材と珪素鋼板よりな
る冷却用フィンとを積重ねて固定子コアを構成した高速
回転電機の固定子構造が提供される。

（作用） 本発明では回転電機の固定子として鉄損の小さいアモル
ファスの珪素鋼材の積層体と珪素鋼板とを交互に重ね、
珪素鋼板をアモルファスの珪素鋼材の積層体より突出さ
せて冷却用フィンを形成させたので、回転電機の作動中
に固定子に生ずる交番磁界が高速で変化しても鉄損によ
る損失が小になるとともに、その発熱も冷却用フィンに
より放熱される作用がある。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す固定子と回転子の断面
図であり、第２図は回転電機付ターボチャージャの一例
を示す構成断面図である。

第１．２図において、１はターボチャージャ、２はコン
プレッサハウジング、３はタービンハウジング、４はセ
ンタハウジングであり、センタハウジング４の両端には
ベアリング４１が設けられ、該ベアリング４１に軸支さ
れたシャフト５か回転自在に設けられている。４２は潤
滑油流路であり、ベアリング４２に送油するものである
。

シャフト５の両端部にはコンプレッサインペラ２１、お
よびタービンインペラ３１が取付けられ、それぞれコン
プレッサハウジング２、およびタービンハウジング３の
内部に納められている。

タービンインペラ３１はスクロール３２に５Ｌ気される
排気ガスのエネルギーを受けて回転し、シャフト５を介
してコンプレッサインペラ２１を回転せしめ、吸気管２
２より導入した空気をディフューザ２３にて圧力変換し
て、図示していないエンジンのシリンダに圧送するよう
作動する。

６はコンプレッサインペラ２１とタービンインペラ３１
との間のシャフト５に取付けた円柱形状の回転子であり
、永久磁石６１とチューブ６２を有している。

永久磁石６１は例えば希土類元素を含んだ中空円盤状の
磁石材料にて形成され、ラジアル方向に強力な磁力線を
放射するよう着磁されている。

そして、強力な永久磁石６１の外周には、例えばチタン
合金よりなる高抗張力薄肉のチューブ６２が圧入され、
高速回転時の回転子６の遠心力による変形や破損を防止
している。

７は固定子であり、゛回転子５に対応してその外周方向
に設けられ、固定子コア７１′として高周波数の交番磁
界にて鉄損の小さいアモルファスの珪素鋼材が用いられ
ている。そして、アモルファスの珪素鋼材はその製造上
の問題から厚さが例えば数十ミクロン程度に薄いため、
所定の厚さに積層し、珪素鋼板よりなる冷却用フィン７
２を重ね、更に積層したアモルファスの珪素鋼材と冷却
用フィン７２とを交互に重ね、所定の寸法になるよう積
層されて固定子７の鉄心部分として形成されている。な
お、冷却用フィン７２の放射方向の外端部は固定子コア
７１の外周部分より放射方向に突出しているため、固定
子７の鉄心部分の全表面積の増加となってその冷却性能
が向上し、回転電機の全負荷運転時においても耐熱温度
の比較的に低いアモルファスの珪素鋼材の所定耐熱温度
の例えば１５０℃を超過しないように冷却効率よく構成
されている。

７３は固定子コイルであり、上記の鉄心部分に生ずる交
番磁界に鎖交するよう、その外周部に巻回されている。

このような構成になる本実施例においては、スクロール
３２に送気される排気ガスのエネルギーを受けてタービ
ンインペラ３１が高速に駆動され、シャフト５を介して
回転子６およびコンプレッサインペラ２１を回転させる
。そして、コンプレッサインペラ２１は吸気管２２から
導入した空気を圧縮してエンジンのシリンダに圧送して
エンジン出力を増加させる。

一方、回転子６は永久磁石６１の高速回転により固定子
コア７１に高い周波数の磁束変化を生ぜしめ、この磁束
変化によりヒステリシス損や渦電流損の鉄損による発熱
を生ずるが、アモルファスの珪素鋼材よりなるため鉄損
による発熱は小となリ、さらに珪素鋼板の冷却用フィン
７２自体の鉄損の発熱や固定子コイル７３の銅損による
発熱とともに、冷却用フィン７２を介して放熱され、固
定子７の温度上昇が防止できることになる。

そして％磁束変化に応する固定子コイル７３カ）らの発
電電力は上記の発熱の損失が小となるため、その発電効
率が向上することになる。

なお、上記実施例では回転電機の発電機作動時について
説明したが、電動機作動として固定子コイル７３に所定
の高周波電力を供給して回転子６を駆動し、コンプレッ
サインペラ２１の作動により過給気をエンジンに供給す
る場合にも、固定子７の鉄損や銅損による損失を減少せ
しめ、放熱を良好にするものである。

以上本発明をターボチャージャに使用した実施例につい
て説明したが、本発明の主旨の範囲内で例えば他の高速
タービンに用いる回転電機の固定子に応用するように種
々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除
するものではない。

（発明の効果） 本発明では、回転電機の固定子として鉄損の小さいアモ
ルファスの珪素鋼材の積層体と珪素鋼板とを交互に重ね
、該珪素鋼板をアモルファスの珪素鋼材の積層体より突
出させて冷却用フィンを形成したので、固定子に生ずる
交番磁界の変化が高速の場合でも鉄損による損失が小と
なり、発電効率を向上させる効果がある。

また、上述の鉄損による発熱も冷却用フィンの作用によ
り効率よく放熱され、耐熱温度の低いアモルファスの珪
素鋼材の性能を十分に維持できる効果も生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す固定子と回転子の断面
図、第２図は回転電機付ターボチャージャの一例を示す
構成断面図である。 １・・・ターボチャージャ、６・・・回転子、７・・・
固定子、７１・・・固定子コア、７２・・・冷却用フィ
ン、７３・・・固定子コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アモルファスの珪素鋼材と珪素鋼板よりなる冷却用フィ
   ンとを交互に重ねて固定子コアを構成したことを特徴と
   する高速回転電機の固定子構造。