JPS60197144A - 発電装置 - Google Patents
発電装置Info
- Publication number
- JPS60197144A JPS60197144A JP59051558A JP5155884A JPS60197144A JP S60197144 A JPS60197144 A JP S60197144A JP 59051558 A JP59051558 A JP 59051558A JP 5155884 A JP5155884 A JP 5155884A JP S60197144 A JPS60197144 A JP S60197144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- rotor shaft
- magnet rotor
- power generation
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
- H02K1/2733—Annular magnets
-
- 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
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
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。
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）
本発明は内燃機関の排気ガスエネルギーを回収利用でき
る発電装置に関する。
る発電装置に関する。
（従来技術）
例えば、自動車用内燃機関の排気ガスエネルギーを実ト
ルクまたは動力に変換して回収する方法として、排気カ
スエネルギーによって排気タービンを回転させ、その回
転力を歯車列を介して内燃機関のクランク軸に回収する
ことが試みられている。
ルクまたは動力に変換して回収する方法として、排気カ
スエネルギーによって排気タービンを回転させ、その回
転力を歯車列を介して内燃機関のクランク軸に回収する
ことが試みられている。
しかしながら、このような排気ガスエネルギーの回収方
法では、回転変動に対する追従性が悪かったり、また、
排気タービンの回転速度が非常に高いために、これを減
速するための減速装置を実用化することが、構成複雑化
や動力伝達効率悪化等を招くという理由により困難であ
り、実用段階に至っていない。
法では、回転変動に対する追従性が悪かったり、また、
排気タービンの回転速度が非常に高いために、これを減
速するための減速装置を実用化することが、構成複雑化
や動力伝達効率悪化等を招くという理由により困難であ
り、実用段階に至っていない。
一方、発電機は発電機ロータの回転速度が高いほど発電
容量が大きく、したがって、排気エネルギーによって高
速回転する排気タービンにより発電機を駆動することは
、排気エネルギーを効率的に利用する最も有効な手段と
いえる。
容量が大きく、したがって、排気エネルギーによって高
速回転する排気タービンにより発電機を駆動することは
、排気エネルギーを効率的に利用する最も有効な手段と
いえる。
（従来２技術の問題点）
ところが、例えば、排気タービンにより同期発電機を駆
動して回生エネルギーを内燃機関に供給する場合に、そ
の誘起電圧を回転子巻線からブラシを介して取り出した
り、あるいは永久磁石のロータの周囲に配した固定子巻
線から得るのが一般的であり、通常の発電機のようにロ
ータスピードが３０００回転前後ならともかく、２００
００回転以」二の高速では、フリクションの増大、摩擦
あるいは摺動ショックによる破損を免れ得ない。
動して回生エネルギーを内燃機関に供給する場合に、そ
の誘起電圧を回転子巻線からブラシを介して取り出した
り、あるいは永久磁石のロータの周囲に配した固定子巻
線から得るのが一般的であり、通常の発電機のようにロ
ータスピードが３０００回転前後ならともかく、２００
００回転以」二の高速では、フリクションの増大、摩擦
あるいは摺動ショックによる破損を免れ得ない。
また、永久磁石のロータを使った発電機では、その金属
永久磁石の磁力そのものが小さいため、１−分大きな発
電量を確保することができず、大容量発電機が１４４も
れない。
永久磁石の磁力そのものが小さいため、１−分大きな発
電量を確保することができず、大容量発電機が１４４も
れない。
（発明のＩＪ的）
本発明はかかる従来の欠点に鑑みなされたもので、高速
回転可能でしかも十分大きな発電量を確保できる発電装
置を提供することを目的とする。
回転可能でしかも十分大きな発電量を確保できる発電装
置を提供することを目的とする。
（発明の概要）
そして、この目的達成のために、本発明は内燃機関の排
気ガスエネルギーによって駆動されるタービンに連結し
た発電装置であり、ロータ軸の外周には希土類磁石ロー
タを嵌合し、該磁石ロータの両端面を上記ロータ軸に取
り付けた押え部材で保持するとともに、その磁石ロータ
外周面には炭素本線を巻き固めた構成となし、高速回転
が可能で十分の磁力が得られる発電装置としたものであ
る。
気ガスエネルギーによって駆動されるタービンに連結し
た発電装置であり、ロータ軸の外周には希土類磁石ロー
タを嵌合し、該磁石ロータの両端面を上記ロータ軸に取
り付けた押え部材で保持するとともに、その磁石ロータ
外周面には炭素本線を巻き固めた構成となし、高速回転
が可能で十分の磁力が得られる発電装置としたものであ
る。
（実施例）
次に１本発明にかかる発電装置の一実施例を図面を用い
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
千→図において、ｌは排気タービンで、スクロール部２
ａを有するタービンハウジング２と、該ハウジング２内
に配設されたタービンインペラ３とを備え、スクロール
部２ａを内燃機関の排気管に接続し、該スクロール部２
ａに導入される排気ガスのエネルギーによって、タービ
ンインペラ３が回転せしめられ、排気ガスは軸方向に設
けられた排気出口２６から図示しない排気管を介して排
出される。
ａを有するタービンハウジング２と、該ハウジング２内
に配設されたタービンインペラ３とを備え、スクロール
部２ａを内燃機関の排気管に接続し、該スクロール部２
ａに導入される排気ガスのエネルギーによって、タービ
ンインペラ３が回転せしめられ、排気ガスは軸方向に設
けられた排気出口２６から図示しない排気管を介して排
出される。
上記スクロール部２ａの内壁には、セラミックファイバ
等の断熱材４を介してステンレス等の耐熱金属からなる
断熱４壁５が装着され、また、／Ｘウジング２の排出側
円筒部の内面には、セラミック材等の断熱材からなる段
熱ガイド６が設けられ、排気ガスの熱放散を防としてい
る。
等の断熱材４を介してステンレス等の耐熱金属からなる
断熱４壁５が装着され、また、／Ｘウジング２の排出側
円筒部の内面には、セラミック材等の断熱材からなる段
熱ガイド６が設けられ、排気ガスの熱放散を防としてい
る。
ｌ−記タービンインペラはインペラ軸３ａを一体に有す
るとともに、これが後述する発電機ｌＯのロータ軸ｌｌ
とともにセラミック材によって一体形成されている。こ
こで、ロータ軸１１は高速時にアンバランス質量によっ
て遠心力変形の発生を防止する、サーメフト等のヤング
率の大きいセラミック材によって構成される。
るとともに、これが後述する発電機ｌＯのロータ軸ｌｌ
とともにセラミック材によって一体形成されている。こ
こで、ロータ軸１１は高速時にアンバランス質量によっ
て遠心力変形の発生を防止する、サーメフト等のヤング
率の大きいセラミック材によって構成される。
８はタービンハウジング２の側部に断熱材９を介して配
設され、ポルト３２によって締め付けられる締伺板３１
に固定されたベアリング、ハウジングでこれにポルト１
２によって発電機ｌＯを取り伺けている。
設され、ポルト３２によって締め付けられる締伺板３１
に固定されたベアリング、ハウジングでこれにポルト１
２によって発電機ｌＯを取り伺けている。
発電Ｉ！１０はロータ軸１１と、このロータ軸１１に嵌
合結合した磁力の強い希土類の磁石ロータ１４と、該磁
石ロータの外側に対向配置されたステータコイル１５ａ
およびステータコア１５ｂと、ローラ軸１１の一端を回
転自在に支持するベアリングハウジング１６とによらて
構成されている１、記の磁石ロータ１４は、磁力が通常
の磁石に比較して格段に強く、残留磁束密度Ｂｒが５０
００〜９５００ ｗ ｂ ／ ｃ ｍ 、保持力が４５
００〜９５００ Ａ ／ ｍであって、磁石として最適
であるが、抗折力、抗張力は極めて小さく、遠心力を大
きく受ける高速発電機の磁石ロータとして、このまま使
うことができない。
合結合した磁力の強い希土類の磁石ロータ１４と、該磁
石ロータの外側に対向配置されたステータコイル１５ａ
およびステータコア１５ｂと、ローラ軸１１の一端を回
転自在に支持するベアリングハウジング１６とによらて
構成されている１、記の磁石ロータ１４は、磁力が通常
の磁石に比較して格段に強く、残留磁束密度Ｂｒが５０
００〜９５００ ｗ ｂ ／ ｃ ｍ 、保持力が４５
００〜９５００ Ａ ／ ｍであって、磁石として最適
であるが、抗折力、抗張力は極めて小さく、遠心力を大
きく受ける高速発電機の磁石ロータとして、このまま使
うことができない。
このため、この磁石ロータ１４は、その両端面がリング
状板体からなり、しかも強度の高いチタンや高強度アル
ミ合金等で作られた押え部材１３によって保持されるよ
うに、ロータ軸１１に取り付けられている。
状板体からなり、しかも強度の高いチタンや高強度アル
ミ合金等で作られた押え部材１３によって保持されるよ
うに、ロータ軸１１に取り付けられている。
また、磁石ロータ１４の外周には、上記各押え゛部材１
３に継がれた炭素繊維などの炭素素線３３が巻き固めら
れ、その巻き厚さは例えば１〜２ｍｍ程度にされる。
３に継がれた炭素繊維などの炭素素線３３が巻き固めら
れ、その巻き厚さは例えば１〜２ｍｍ程度にされる。
Ｌ記ベアリングハウジング８．１６にはそれぞれ固定ベ
アリング２０およびフローティングメタル２１が設けら
れ、フローティングメタル２１はロタ軸１１両端を回転
自在に支持するとともに、自からも固定ベアリング２０
内に回転する。また、これらの各固定ベアリング２０お
よびフローティングメタル２１には、これらの１習接面
およびフローティングメタル２１とロータ軸１１との摺
接面を潤滑かつ冷却する潤滑油通路２０ａ、２１ａ等が
設けられている。
アリング２０およびフローティングメタル２１が設けら
れ、フローティングメタル２１はロタ軸１１両端を回転
自在に支持するとともに、自からも固定ベアリング２０
内に回転する。また、これらの各固定ベアリング２０お
よびフローティングメタル２１には、これらの１習接面
およびフローティングメタル２１とロータ軸１１との摺
接面を潤滑かつ冷却する潤滑油通路２０ａ、２１ａ等が
設けられている。
なお、２２はフローティングメタル２１のロータ軸１１
上のスラスト１ｍ動を規制するスナップリング、２３は
ロータ軸１１のスラストベアリング、２５は位置決めリ
ング、２４はロータ軸ｔｉ右端のベアリング部を塞ぐカ
バー、２６はオイルシールリングである。
上のスラスト１ｍ動を規制するスナップリング、２３は
ロータ軸１１のスラストベアリング、２５は位置決めリ
ング、２４はロータ軸ｔｉ右端のベアリング部を塞ぐカ
バー、２６はオイルシールリングである。
本発明の発電装置は以りのように構成されており、排気
タービンｌのスクロール部２ａに導入される内燃機関の
排気ガスがタービンインペラ３に作用し、排出１コ２６
から排出されるが、この排気ガスエネルギーによってタ
ービンインペラ３は高速回転せしめられる。この回転は
タービンインペラ軸３ａと一体のロータ軸１１に直接伝
達され、磁イ“１０−タ１４は高速回転し、効率の良い
発電を行なえる。
タービンｌのスクロール部２ａに導入される内燃機関の
排気ガスがタービンインペラ３に作用し、排出１コ２６
から排出されるが、この排気ガスエネルギーによってタ
ービンインペラ３は高速回転せしめられる。この回転は
タービンインペラ軸３ａと一体のロータ軸１１に直接伝
達され、磁イ“１０−タ１４は高速回転し、効率の良い
発電を行なえる。
特に、磁石ロータ１４は希土類磁石からなり。
高速回転によってもその強い磁力のために、大きな発電
電力を得ることができる。
電力を得ることができる。
また、この昂」−類の磁石ロータ１４は、これの外周を
炭素素線３３で被覆しであるので、遠心力によるロータ
１４の外方への変位や崩れ等を防止できるとともに、押
え部材１３によるスラスト方向への変位や崩れをも確実
に防止できる。つまり脆弱な希土類磁石でも、これを押
え部材１３および炭素素線３３で包むことによって、薄
形でかつ高強度の磁石ロータ１４を得ることができる。
炭素素線３３で被覆しであるので、遠心力によるロータ
１４の外方への変位や崩れ等を防止できるとともに、押
え部材１３によるスラスト方向への変位や崩れをも確実
に防止できる。つまり脆弱な希土類磁石でも、これを押
え部材１３および炭素素線３３で包むことによって、薄
形でかつ高強度の磁石ロータ１４を得ることができる。
なお、この磁石ロータ１４はロータ軸１１の回りに嵌合
される円筒状体をなし、高速回転での風損も小さく、理
想的な発電機ロータとなる。
される円筒状体をなし、高速回転での風損も小さく、理
想的な発電機ロータとなる。
また、この実施例で、タービンインペラ３、インペラ軸
３ａおよびロータ軸１１をセラミック材で構成すれば、
回転系全体の軽場化が図れ、遠心力による各軸３ａ、１
１の変形を有効に抑えることができ、効率の良い発電装
置を得ることができる。特に、ロータ軸１１をヤング率
の大きいセラミック材とすれば、高速回転しても偏心、
変形、を極めて少なく抑えられる。
３ａおよびロータ軸１１をセラミック材で構成すれば、
回転系全体の軽場化が図れ、遠心力による各軸３ａ、１
１の変形を有効に抑えることができ、効率の良い発電装
置を得ることができる。特に、ロータ軸１１をヤング率
の大きいセラミック材とすれば、高速回転しても偏心、
変形、を極めて少なく抑えられる。
さらに、タービンインペラ゛３、インペラ軸３ａおよび
ｐ−７軸１１をセラミック材によ°って一体成形したも
のとすれば、これの製作、組立作業が不要となり、故障
も少なくなる。
ｐ−７軸１１をセラミック材によ°って一体成形したも
のとすれば、これの製作、組立作業が不要となり、故障
も少なくなる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明はタービンに連結し
た発電装置のロータ軸の外周に、希土類磁石ロータを嵌
合゛シ、該磁石ロータの両端面をＬ記ロータ軸に取り伺
けた抑え部材で保持するとと°もに、その磁石ロータの
外周面には炭、素素線を巻き固めた構成としたので、磁
石ロータが高速回転しても遠心力を受けて変形するよう
なことがなく、希土類磁石本来の強磁力を利用して、ス
テータコイルに十分大きな発電電力を安定−誘起できる
゛従って、かかる磁石ロータを持った同期発電機では、
内燃機関の排気ガスエネルギーを、電気エネルギーに変
換でき、この電気エネルギーを内燃機関の軸力として回
収したり、その他の動力源として有効に利用できるもの
である。
た発電装置のロータ軸の外周に、希土類磁石ロータを嵌
合゛シ、該磁石ロータの両端面をＬ記ロータ軸に取り伺
けた抑え部材で保持するとと°もに、その磁石ロータの
外周面には炭、素素線を巻き固めた構成としたので、磁
石ロータが高速回転しても遠心力を受けて変形するよう
なことがなく、希土類磁石本来の強磁力を利用して、ス
テータコイルに十分大きな発電電力を安定−誘起できる
゛従って、かかる磁石ロータを持った同期発電機では、
内燃機関の排気ガスエネルギーを、電気エネルギーに変
換でき、この電気エネルギーを内燃機関の軸力として回
収したり、その他の動力源として有効に利用できるもの
である。
桐図は本発明の発電装置の一実施例を示す縦断面図であ
る。 ｌ・・・タービン、ｌＯ・・・発電機、１１・・・ロー
タ軸、 １３・・・押え部材、１４・・・磁石ロータ、
１５ａ・・・ステータコイル、３３・・・炭素素線。 特許出願人 いすζ自動車銖式会社 代 理 人 弁理士 辻 實 （外１名）
る。 ｌ・・・タービン、ｌＯ・・・発電機、１１・・・ロー
タ軸、 １３・・・押え部材、１４・・・磁石ロータ、
１５ａ・・・ステータコイル、３３・・・炭素素線。 特許出願人 いすζ自動車銖式会社 代 理 人 弁理士 辻 實 （外１名）
Claims (1)
- 内燃機関の排気ガスエネルギーによって駆動されるター
ビンに連結した発電装置であって、ロータ軸の外周には
希土類磁石ロータを嵌合し、該磁石ロータの両端面を上
記ロータ軸に取り付けた押え部材で保持するとともに、
その磁石ロータの外周面には炭素素線を巻き固めたこと
を特徴とする発電装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051558A JPS60197144A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 発電装置 |
| US06/666,058 US4694654A (en) | 1983-10-29 | 1984-10-29 | Exhaust energy recovery and generator for use with an engine |
| EP84307431A EP0141634A3 (en) | 1983-10-29 | 1984-10-29 | Engine with exhaust energy recovery device and generator device for use with the engine |
| AU34813/84A AU586411B2 (en) | 1983-10-29 | 1984-10-29 | Engine with exhaust energy recovery device and generator device for use with the engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59051558A JPS60197144A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60197144A true JPS60197144A (ja) | 1985-10-05 |
Family
ID=12890317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59051558A Pending JPS60197144A (ja) | 1983-10-29 | 1984-03-17 | 発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60197144A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5615278B2 (ja) * | 1974-12-20 | 1981-04-09 | ||
| JPS58163255A (ja) * | 1982-03-24 | 1983-09-28 | Okuma Mach Works Ltd | 永久磁石式同期モ−タの回転子 |
-
1984
- 1984-03-17 JP JP59051558A patent/JPS60197144A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5615278B2 (ja) * | 1974-12-20 | 1981-04-09 | ||
| JPS58163255A (ja) * | 1982-03-24 | 1983-09-28 | Okuma Mach Works Ltd | 永久磁石式同期モ−タの回転子 |
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