[发明专利]内燃机的具有旋转电机的涡轮增压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转电机结合在涡轮轴上的内燃机涡轮增压器。

背景技术

作为用于内燃机的涡轮增压器，公知一种具有旋转电机的涡轮增压器，其中旋转电机结合到涡轮轴上，对涡轮轴进行电驱动以增加增压效果，或者利用涡轮轴的旋转来发电以从排气能量中回收电能。在这种类型的涡轮增压器中，当旋转电机工作时，转子被涡电流加热，涡轮侧暴露于排气热中，使得热负荷变大。因而，建议采取措施对抗旋转电机的发热。作为其一个示例，建议了一种涡轮增压器，其中检测定子侧的温升，并且在温度超过预定值时，朝转子喷射油雾以对之进行冷却(参见日本专利申请公开5-256155号公报)。

当转子暴露于高温时，可能导致结合在转子中的磁铁退磁且旋转电机的效率劣化的不利之处。进一步地，因为磁铁由比较脆的材料制造，所以必须保护磁铁使之免受涡轮轴高速旋转时所引起的离心力的作用，在高温时尤其如此。为了高速地旋转涡轮轴，需要增加涡轮轴的轴刚性及要被设置在其上的旋转部件的刚性，并且在旋转部件安装于涡轮轴上时抑制涡轮轴的弯曲。在采取措施对抗转子发热时也不能忽视这样的要求。

发明内容

考虑上述的情形作出本发明，且本发明的一种目的在于提供一种涡轮增压器，其具有转子的冷却效果很好且转子中的磁铁的保护效果很好的电机，并且其利于允许涡轮轴高速地旋转。

为了实现上述目的，在本发明的一个方面中，提供一种具有旋转电机的涡轮增压器，其中磁铁设置在涡轮与压缩机泵轮之间的涡轮轴上而使得所述旋转电机的转子构成在所述涡轮轴上，其中在所述涡轮轴上设置有圆筒形构件，在所述圆筒形构件中，从外周侧覆盖所述磁铁的磁铁保持件与要被设置在所述涡轮轴的轴承的内周上的套筒部分彼此成一体设置。

根据上述涡轮增压器，因为磁铁由所述磁铁保持件覆盖，所以即使在涡轮轴高速旋转时施加离心力，磁铁也可以保持在涡轮轴上、从而可以保护磁铁。因为磁铁保持件与套筒部分彼此成一体设置，所以对磁铁保持件和套筒部分之间的热传导的抵抗小，因此，转子的热有效地从磁铁保持件释放到套筒部分，并且传递到套筒部分的热可利用轴承的冷却系统释放。从而，可以增加对转子的冷却效果，并且防止转子的发热。因为磁铁保持件与套筒部分彼此成一体设置，所以可以增加圆筒形构件的轴刚性。可以减少要被安装到涡轮轴上的旋转部件的数量。因此，当旋转部件组装到涡轮轴上时，可以避免轴由于诸如旋转部件的形状误差或装配误差的各种误差而弯曲的情形。由此，可以减少妨碍涡轮高速旋转的因素，从而实现具有有利于增加转速的结构的涡轮增压器。

在本发明的一个实施方式中，所述涡轮增压器可以构造成允许润滑液附着在所述套筒部分和所述磁铁保持件之间。依据此实施方式，可以通过润滑液在热从磁铁保持件传递到套筒部分之前的中间位置处冷却圆筒形构件。从而，可以进一步地增加对转子的冷却效果。在此实施方式中，要被供应到轴承的润滑液可用于作为要附着在所述套筒部分和磁铁保持件之间的润滑液。如果使用了用于轴承的润滑液，则可以相对容易地在套筒部分和磁铁保持件之间引入润滑液以利用圆筒形构件的冷却。

在上述涡轮增压器中，所述圆筒形构件在其外周处可设置有用于通过所述转子的旋转朝所述旋转电机的定子散布所述润滑液的润滑液散布部分。依据这样的实施方式，不仅可以冷却转子、还可以冷却定子以抑制旋转电机的发热。在此情形中，用于从所述磁铁的端面侧覆盖所述磁铁的端面覆盖部分可设置在所述磁铁保持件和套筒部分之间，且所述端面覆盖部分可设置有所述润滑液散布部分。因为磁铁保持件置于定子和转子磁铁之间，优选地，从旋转电机的效率考虑，旋转电机尽可能薄地设置。在另一方面，因为施加到磁铁保持件的离心力根据涡轮轴转数的变化而反复地增加和减少，所以需要充分确保对抗交变应力的疲劳强度。相应地，在设计磁铁保持件时，优选地，磁铁保持件的厚度尽可能地薄且简化形状以便不易产生应力集中。然而，端面覆盖部分设置在磁铁的端面那侧。因此，相较于磁铁保持件，易于确保端面覆盖部分的厚度，从而可以充分地实现对抗由离心力引起的交变应力的强度。相应地，如果端面覆盖部分设置有润滑液散布部分，则可以按照目的来适当地设定润滑液散布部分的形状、尺寸或位置而不会劣化圆筒形构件的强度，使得润滑液可有效地散布到转子。进一步地，通过去除端面覆盖部分的一部分，可以容易地调节由涡轮轴和轴上的旋转部件构成的旋转体组件的旋转平衡(绕轴线的质量平衡)。