特許 6344590 ターボチャージャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6344590

(24)【登録日】2018年6月1日

(45)【発行日】2018年6月20日

(54)【発明の名称】ターボチャージャ

(51)【国際特許分類】

   F02B 39/16 20060101AFI20180611BHJP

   G01P 3/487 20060101ALI20180611BHJP

【ＦＩ】

   F02B39/16 H

   G01P3/487 A

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-13210(P2018-13210)

(22)【出願日】2018年1月30日

(62)【分割の表示】特願2016-14624(P2016-14624)の分割

【原出願日】2016年1月28日

(65)【公開番号】特開2018-84239(P2018-84239A)

(43)【公開日】2018年5月31日

【審査請求日】2018年1月30日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(72)【発明者】

【氏名】池田 幸雄

(72)【発明者】

【氏名】野澤 康人

(72)【発明者】

【氏名】川上 誠

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−７０９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−６０５５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２００９／０３０６５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／０１３０９２（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特公昭６０−２６４５９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭５６−８５５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｐ３

Ｆ０２Ｂ３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関からの排気により回転駆動されるタービンホイールをタービン側ハウジング内に収容するタービンと、
前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記タービンホイールの回転により回転駆動されるコンプレッサホイールをコンプレッサ側ハウジング内に収容するコンプレッサと、
を備えたターボチャージャにおいて、
前記コンプレッサホイールと共に回転するように設けられ、前記コンプレッサホイールの回転軸を中心とする周方向に２極の異なる磁極が形成され、磁化方向が径方向となっている磁石と、
前記磁石による磁束密度の変化を測定可能な磁気検出部を先端部に有するセンサ部と、
を有し、当該ターボチャージャの回転速度を検出するターボ用回転センサを備え、
前記磁石は、前記コンプレッサホイールの吸気側の端部であって、前記コンプレッサホイールと前記タービンホイールとを連結するターボシャフトに固定することにより、前記コンプレッサ側ハウジング内に収容され、
前記センサ部の先端部に配置された前記磁気検出部は、前記コンプレッサ側ハウジングの外面に前記コンプレッサ側ハウジングを貫通しないように且つ前記磁石に臨むように形成されたセンサ穴に、当該センサ穴の底面を構成する前記コンプレッサ側ハウジングに近接して配置されるように収容され、
前記センサ部にて検出する前記磁石による磁束密度は、前記コンプレッサ側ハウジングを透過した後の前記コンプレッサ側ハウジングの材質及び前記センサ穴の底面を構成する前記コンプレッサ側ハウジングの厚さを考慮した磁束密度であること、
を特徴とするターボチャージャ。

【請求項2】

前記磁石は、その中心部に挿通孔を形成し、前記挿通孔に前記ターボシャフトを挿通させた状態で、前記ターボシャフトにナットを螺合することで、前記ナットと前記コンプレッサホイールの先端部とに挟み込まれた状態で前記ターボシャフトに固定されていること、
を特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。

【請求項3】

前記磁石は、その内周面にねじ溝を形成し、前記ターボシャフトに螺合させることで、
前記ターボシャフトに固定されていること、
を特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。

【請求項4】

前記磁気検出部は、径方向または周方向の磁束密度を検出し、ホール素子（ホールＩＣ）、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto-Resistive）センサ、ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）センサ、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-resistive）センサのいずれかであること、
を特徴とする請求項１乃至３に記載のターボチャージャ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボチャージャに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両に搭載されたターボチャージャの回転速度を検出するターボ用回転センサとして、渦電流センサを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載のターボ用回転センサでは、渦電流センサからなるセンサ部をアルミニウム等からなるコンプレッサ羽根に近接して配置し、コンプレッサ羽根の回転に基づく渦電流センサの電圧の変化によってターボチャージャの回転速度を検出している。

【0004】

ところで、ターボチャージャのコンプレッサ内での気流の乱れを抑制するためには、ターボチャージャのハウジングに、センサ部を設けるための貫通孔を設けることは望ましくないといえる。ハウジングに貫通孔を設けた場合、センサ部の周囲にシール機構を設ける必要が生じ、コストが高くなってしまうという問題も生じる。また、ハウジングに貫通孔を設けセンサ部を吸気通路に突出させた場合、振動等の影響によりセンサ部の寿命が短くなってしまうという問題もある。

【0005】

特許文献１のように渦電流センサを用いた場合、ハウジングはアルミニウム等の導電体から構成されるために、ハウジングに貫通孔を形成せずにハウジングを介してセンサ部とコンプレッサ羽根とを対向させると、ハウジングで発生する渦電流の影響の影響を受け、精度よくターボチャージャの回転速度を検出できない場合がある。

【0006】

また、渦電流センサでは、磁束の変化が小さいために共振回路、検波回路等の信号処理回路が必要となり、コストが高くなってしまうという問題もある。また、共振回路においては磁界の周波数（測定周波数）よりも高い周波数で励磁する必要があるため、外部へノイズが放射され易く、これを抑制するためにセンサ部全体をシールドで覆う必要が生じ、構造が複雑になりコストが高くなってしまう。

【0007】

このような問題を解決したターボ用回転センサとして、特許文献２がある。

【0008】

特許文献２に記載のターボ用回転センサでは、コンプレッサホイールを回転軸に固定するナットとして、磁化された固定磁化ナットを用いており、ハウジングの外側の固定磁化ナットと対応する位置に検知コイルを配置して構成されており、検知コイルに励起される電流の周波数を計数することでターボチャージャの回転速度（回転数）を検知している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第５６４５２０７号公報

【特許文献2】特開平１０−２０６４４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、近年、ターボチャージャの回転数は、例えば最大で毎分３５万回転と大きくなっている。そのため、特許文献２のようにハウジングの外側に検知コイルを配置した場合、ハウジングで発生する渦電流の影響により検知コイルに到達する磁界強度が大きく減衰されてしまい、ターボチャージャの回転速度を精度良く検出できない場合がある、という問題があった。

【0011】

そこで、本発明は、ターボチャージャの回転速度を精度よく検出可能なターボチャージャを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、上記課題を解決することを目的として、車両の内燃機関の排気通路に設けられ、前記内燃機関からの排気により回転駆動されるタービンホイールをタービン側ハウジング内に収容するタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられ、前記タービンホイールの回転により回転駆動されるコンプレッサホイールをコンプレッサ側ハウジング内に収容するコンプレッサと、を備えたターボチャージャにおいて、前記コンプレッサホイールと共に回転するように設けられ、前記コンプレッサホイールの回転軸を中心とする周方向に２極の異なる磁極が形成され、磁化方向が径方向となっている磁石と、前記磁石による磁束密度の変化を測定可能な磁気検出部を有するセンサ部と、を有し、当該ターボチャージャの回転速度を検出するターボ用回転センサを備え、前記磁石は、前記コンプレッサホイールの吸気側の端部であって、前記コンプレッサホイールと前記タービンホイールとを連結するターボシャフトに固定することにより、前記コンプレッサ側ハウジング内に収容され、前記センサ部の前記磁気検出部は、前記コンプレッサ側ハウジングの外面に前記コンプレッサ側ハウジングを貫通しないように且つ前記磁石に臨むように形成されたセンサ穴に収容され、前記センサ部にて検出する前記磁石による磁束密度は、前記コンプレッサ側ハウジングを透過した後の前記コンプレッサ側ハウジングの材質を考慮した磁束密度であること、を特徴とするターボチャージャを提供する。

【0013】

また、前記磁石は、その中心部に挿通孔を形成し、前記挿通孔に前記ターボシャフトを挿通させた状態で、前記ターボシャフトにナットを螺合することで、前記ナットと前記コンプレッサホイールの先端部とに挟み込まれた状態で前記ターボシャフトに固定されていること、としてもよい。
また、前記磁石は、その内周面にねじ溝を形成し、前記ターボシャフトに螺合させることで、前記ターボシャフトに固定されていること、としてもよい。
また、前記磁気検出部は、径方向または周方向の磁束密度を検出し、ホール素子（ホールＩＣ）、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto-Resistive）センサ、ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）センサ、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-resistive）センサのいずれかであること、としてもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ターボチャージャの回転速度を精度よく検出可能なターボチャージャを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施の形態に係るターボ用回転センサを搭載したターボチャージャの概略構成図である。

【図2】コンプレッサホイールの斜視図である

【図3】磁石の平面図である。

【図4】磁石の配置および磁束密度の測定位置を説明する説明図である。

【図5】磁石から１７．０ｍｍ離れた位置における磁石の回転角度に対する径方向の磁束密度Ｂｒおよび周方向の磁束密度Ｂθの関係を示すグラフ図である。

【図6】磁石からコンプレッサ側ハウジングの内壁までの距離を１７．０ｍｍとした場合において、磁石からの距離に対する磁界強度の変化の一例を示すグラフ図である。

【図7】磁石の一変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

【0017】

（ターボチャージャの説明）
図１は、本実施の形態に係るターボ用回転センサを搭載したターボチャージャの概略構成図である。

【0018】

図１に示すように、ターボチャージャ１０は、車両の内燃機関（不図示）の吸気通路１３に設けられるコンプレッサ１１と、内燃機関の排気通路１４に設けられるタービン１２と、を備えている。

【0019】

コンプレッサ１１は、コンプレッサ側ハウジング１５内に、複数のコンプレッサ羽根１６を有するコンプレッサホイール１７を収容して構成されている。また、タービン１２は、タービン側ハウジング１８内に、複数のタービン羽根１９を有するタービンホイール２０を収容して構成されている。タービン１２は、内燃機関からの排気をタービン羽根１９で受け、タービンホイール２０を回転駆動させるように構成されている。

【0020】

コンプレッサホイール１７とタービンホイール２０とは、ターボシャフト２１により連結されており、コンプレッサホイール１７が、タービンホイール２０の回転により回転駆動されるように構成されている。これにより、ターボチャージャ１０では、内燃機関からの排気により回転駆動させたタービンホイール２０の回転に伴ってコンプレッサホイール１７が回転駆動され、これにより吸気を圧縮して内燃機関へと送り込むように構成されている。

【0021】

ターボシャフト２１は、コンプレッサ側ハウジング１５とタービン側ハウジング１８とを連結する軸受ハウジング２２に回転可能に支持されている。軸受ハウジング２２には、ターボシャフト２１の潤滑用および冷却用の潤滑油が供給される油路２３が形成されており、油路２３に供給される潤滑油による冷却効果により、タービン１２側の熱がコンプレッサ１１側に伝わることを抑制している。

【0022】

本実施の形態では、コンプレッサ側ハウジング１５、および、コンプレッサ羽根１６を含むコンプレッサホイール１７が、アルミニウム（またはアルミニウム合金）により構成されている。なお、コンプレッサホイール１７は、樹脂等の非磁性体から構成されていてもよい。

【0023】

図２（ａ）に示すように、コンプレッサホイール１７は、先端側（吸気の流入側、図示上側）から基端側（タービン側、図示下側）にかけて徐々に径が大きくなるように湾曲した側面を有する基体１７ａの側面に、軸方向に対して傾斜するように複数のコンプレッサ羽根１６を一体に形成して構成されている。基体１７ａの中心部には、ターボシャフト２１が挿入され連結される貫通孔１７ｂが形成されている。基体１７ａは、コンプレッサ羽根１６よりも基端側（タービン側）に延出された略円板状の基端部１７ｃを有している。

【0024】

（ターボ用回転センサの説明）
ターボチャージャ１０には、ターボチャージャ１０の回転速度、すなわちコンプレッサホイール１７の回転速度を検出するターボ用回転センサ１が搭載されている。

【0025】

ターボ用回転センサ１は、コンプレッサホイール１７の吸気側の端部（タービン１２と反対側の端部）にコンプレッサホイール１７と共に回転するように設けられた磁石２と、磁石２による磁束密度（磁界の強度）の変化を測定可能な磁気検出部３ａを有するセンサ部３と、磁気検出部３ａの出力を基にコンプレッサホイール１７の回転速度を演算する演算部４と、を備えている。

【0026】

図１および図３に示すように、磁石２は、リング状（円筒状）に形成されており、コンプレッサホイール１７の回転軸（ターボシャフト２１）を中心とした周方向に２極の異なる磁極（Ｎ極２ａおよびＳ極２ｂ）が着磁されている。磁石２の中心部には、ターボシャフト２１を挿通するための挿通孔２ｃが軸方向に沿って形成されている。

【0027】

磁石２は、挿通孔２ｃにターボシャフト２１を挿通した状態で、ターボシャフト２１にナット５を螺合することで、ナット５とコンプレッサホイール１７の基体１７ａの先端部とに挟み込まれた状態でターボシャフト２１に固定されている。なお、ナット５を省略し、磁石２の内周面にねじ溝を形成し、磁石２をターボシャフト２１に螺合し固定する構造としてもよい。

【0028】

センサ部３は、コンプレッサ側ハウジング１５に当該コンプレッサ側ハウジング１５を貫通しないように形成されたセンサ穴１５ａに収容され、その先端部が磁石２に臨むように設けられている。

【0029】

センサ部３の磁石２に臨む先端部には、磁石２による磁界の強度の変化を測定可能な磁気検出部３ａが配置されている。磁気検出部３ａとしては、ホール素子（ホールＩＣ）、ＡＭＲ（Anisotropic Magneto-Resistive）センサ、ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）センサ、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-resistive）センサなどの磁気検出素子（磁気センサ）を用いることができる。磁気検出部３ａは、径方向または周方向の磁界の強度（磁束密度）を検出するように構成される。

【0030】

センサ部３は、その先端部が、コンプレッサホイール１７の回転軸（ターボシャフト２１）を中心とする径方向において磁石２と対向するように設けられている。つまり、磁石２と磁気検出部３ａとは、ターボシャフト２１の軸方向における同じ位置に対向して設けられている。

【0031】

センサ部３の先端部は、センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５に近接して配置されている。磁気検出部３ａとセンサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５とは、コンプレッサ側ハウジング１５から磁気検出部３ａに至るまでの磁界の強度の減衰が無視できる程度に近接して配置されている。

【0032】

本実施の形態では、磁石２と径方向に対向するようにセンサ部３を設けているため、磁石２として、磁化方向（着磁方向）が径方向となっているものを用いている（図３参照）。これにより、磁石２から径方向により離れた位置まで磁束を到達させることが可能になり、ターボ用回転センサ１の感度を向上させることが可能である。

【0033】

演算部４は、磁気検出部３ａで測定した磁束密度（磁界の強度）が閾値Ｂｔｈ以上となる回数をカウントし、当該回数を基にコンプレッサホイール１７の回転速度を演算するものである。演算部４は、例えば、磁気検出部３ａから出力された電圧と予め設定された閾値電圧とを比較する比較器（コンパレータ）を備え、比較器から出力される信号（パルス列）を基に、コンプレッサホイール１７の回転速度を演算するように構成されている。演算部４は、例えば、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ、図示せず）に搭載されている。なお、演算部４は、センサ部３に内蔵されていてもよい。

【0034】

本実施の形態では、コンプレッサホイール１７の吸気側の端部に磁石２を設けているため、磁石２の外径を大きくすると、吸気抵抗が増大するなどしてターボチャージャの性能が劣化してしまうおそれがある。そのため、外径がコンプレッサホイール１７における基体１７ａの先端部の外径と同等の小型の磁石２を用いる必要がある。また、コンプレッサホイール１７の吸気側の端部においては、ターボシャフト２１からコンプレッサ側ハウジング１５までの距離が比較的大きくなるため、小型であっても強力な磁石２を用いる必要が生じる。

【0035】

さらに、本実施の形態では、コンプレッサ側ハウジング１５を貫通しないように形成されたセンサ穴１５ａにセンサ部３を収容しており、センサ部３にてアルミニウムからなるコンプレッサ側ハウジング１５を介して磁束密度を検出することになるため、コンプレッサ側ハウジング１５での磁束密度の減衰を考慮して、磁石２の強度や、磁石２とセンサ部３との間に介在するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さ（センサ穴１５ａの底の厚さ）を設定する必要がある。

【0036】

ここで、要求される磁石２の強度等について検討する。

【0037】

ここでは、磁石２として、内径ｄ１が４．０ｍｍ、外径ｄ２が１０．０ｍｍ、厚さｈ（図４参照）が４．０ｍｍのものを用いた場合について検討する。図４に示すように、ターボシャフト２１としては直径４．０ｍｍのものを用い、ターボシャフト２１の端部から８．０ｍｍの位置に磁石２を設けるように構成した。また、ナット５としては、厚さ３．０ｍｍの六角形状（六角柱状）のものを用い、対向する辺の間隔が７．０ｍｍ、対向する角部（頂点）の間隔が８．１ｍｍのものを用いた。また、本実施の形態では、ターボシャフト２１とナット５として、ｓｓ４１（一般構造用圧延鋼材）からなるものを用いた。なお、図４では、コンプレッサホイール１７を省略して示している。

【0038】

まず、磁石２を回転させた際において、磁石２の厚さ方向（軸方向）の中心位置から径方向にｘ［ｍｍ］離れた位置Ａでの磁束密度Ｂｒ，Ｂθを求めた。一例として、ｘ＝１７．０［ｍｍ］としたときの位置Ａでの磁束密度Ｂｒ，Ｂθを図５に示す。なお、Ｂｒは径方向の磁束密度、Ｂθは周方向の磁束密度を表している。図５に示すように、磁束密度Ｂｒ，Ｂθは、磁石２の回転角度を横軸とした際に正弦波を描く。

【0039】

本実施の形態では、磁石２の強度を、磁石２の厚さ方向の中心位置から径方向に５ｍｍ離れた位置での磁束密度の最大値Ｂｍにより規定する。なお、この磁束密度の最大値Ｂｍは、磁気検出部３ａが検出する方向における磁束密度であり、径方向の磁束密度であっても周方向の磁束密度であってもよい。

【0040】

磁石２の厚さ方向の中心位置から径方向にｘ［ｍｍ］離れた位置Ａにおける磁束密度の最大値Ｂは、上述の磁束密度の最大値Ｂｍを用いて、［数３］に示す式（２）で近似することができる。なお、この磁束密度の最大値Ｂは、磁束が空気中を通る場合の減衰のみを考慮したものである。

【数3】

【0041】

本実施の形態では、磁石２からの磁束は、磁石２からコンプレッサ側ハウジング１５までは空気中を通り、その後、アルミニウムからなるコンプレッサ側ハウジング１５を通ってセンサ部３の磁気検出部３ａに到達することになる。

【0042】

例えば、コンプレッサホイール１７の最大回転速度が３５０ｋｒｐｍ（毎分３５万回転）であるとすると、磁界の周波数は５８３３．３Ｈｚとなり、この周波数におけるアルミニウムの表皮深さｄは１．０８ｍｍとなる。よって、厚さ１ｍｍのアルミニウム（コンプレッサ側ハウジング１５）を透過する磁界強度は、１／ｅ＝３６％程度となる。また、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム（コンプレッサ側ハウジング１５）を透過する磁界強度は、約６０％となる。

【0043】

磁石２からコンプレッサ側ハウジング１５の内壁までの距離を１７ｍｍとした場合において、磁石２からの距離ｘに対する磁界強度（磁束密度）の変化の一例を図６に示す。図６に示すように、磁界強度（磁束密度）はコンプレッサ側ハウジング１５を透過する際に大きく減衰する。この場合、例えば閾値Ｂｔｈが１ｍＴであるとすると、距離ｘが１７．５ｍｍ以下となる位置に磁気検出部３ａを配置する必要があり、センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さを０．５ｍｍ以下にする必要があるといえる。

【0044】

磁石２からコンプレッサ側ハウジング１５の内壁までの距離をｘ₀とすると、距離ｘがｘ₀よりも大きい場合における位置Ａでの磁束密度の最大値、すなわち位置Ａに磁気検出部３ａを配置した際に磁気検出部３ａに入力される磁束密度の最大値Ｂｉｎは、［数４］に示す式（３）で表すことができる。なお、式（３）中のＢは、上述の式（２）で示したものであり、ｄは表皮深さを表している。また、式（３）中の（ｘ−ｘ₀）は、センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さを表している。

【数4】

【0045】

式（３）に示されるように、磁気検出部３ａに入力される磁束密度の最大値Ｂｉｎは、コンプレッサホイール１７の回転周波数ｆに依存し、コンプレッサホイール１７の回転周波数ｆが大きくなるほど、磁気検出部３ａに入力される磁束密度の最大値Ｂｉｎが小さくなる。

【0046】

よって、コンプレッサホイール１７の回転周波数ｆを想定される最大の回転周波数としたときに、磁気検出部３ａに入力される磁束密度の最大値Ｂｉｎが閾値Ｂｔｈ以上となる条件を満たすことで、確実にコンプレッサホイール１７の回転速度を検出できることになる。

【0047】

すなわち、コンプレッサホイール１７の最大回転周波数をｆｍとすると、［数５］に示す式（４）の条件を満たす必要がある。

【数5】

【0048】

式（４）に式（２）を代入すると、［数６］に示す式（５）となる。

【数6】

【0049】

式（５）をＢｍについて整理すると、［数７］に示す式（１）となる。

【数7】

【0050】

式（１）より、磁石２としては、閾値Ｂｔｈ、磁石２と磁気検出部３ａとの距離ｘ、磁石２とコンプレッサ側ハウジング１５との距離ｘ₀（センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さｘ−ｘ₀）、コンプレッサ側ハウジング１５の材質（透磁率μおよび抵抗率ρ、ここではアルミニウム）、およびコンプレッサホイール１７の最大回転周波数ｆｍを考慮し、径方向に５ｍｍ離れた位置での磁束密度の最大値Ｂｍが上述の式（１）を満たすものを用いる必要があるといえる。

【0051】

このような条件を満足する磁石２としては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ磁石が好適である。また、磁石２の加工を容易とするために、磁石２としては、延性材料を用いることが望ましい。さらに、本実施の形態では、磁石２をタービン１２から離れた位置に配置しているため、磁石２を配置する位置においては比較的温度が低くなっているが、使用条件など種々の条件を考慮し、耐熱温度が２５０℃以上の磁石２を用いることが望ましいといえる。

【0052】

なお、一般に、磁石２は使用温度が高くなると放出される磁界の強度が小さくなるという特性を有している。そのため、上述の径方向に５ｍｍ離れた位置での磁束密度の最大値Ｂｍとしては、使用される最も高い温度（例えば２５０℃）における値を用いることが望ましい。磁石２から放出される磁界の強度の温度による変化が大きすぎると、センサ部３の構成が複雑となるおそれがあるため、磁石２としては、２５０℃での減磁が１０％以下の固有保持力を有するものを用いることが望ましい。本実施の形態では、このような条件を満たす磁石２として、日立金属社製のＣＫＳＣ６００を用いた。

【0053】

センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さ（ｘ−ｘ₀）は、使用する磁石２の強度（Ｂｍ）を考慮し、上述の式（１）を満足するように適宜設定される。

【0054】

なお、センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さ（ｘ−ｘ₀）が大きいほど、コンプレッサホイール１７の回転速度が変化した際の磁気検出部３ａで検出される磁束密度の変化が大きくなってしまう。よって、センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さは、できるだけ薄いことが望ましいといえる。上述のように、コンプレッサホイール１７の最大回転速度が３５０ｋｒｐｍ（毎分３５万回転）である場合、厚さ０．５ｍｍのアルミニウムを透過する磁界強度は約６０％となることを考慮し、センサ穴１５ａの底面を構成するコンプレッサ側ハウジング１５の厚さを０．５ｍｍ以下とすることがより望ましいといえる。

【0055】

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明したように、本実施の形態に係るターボ用回転センサ１では、コンプレッサホイール１７の吸気側の端部にコンプレッサホイール１７と共に回転するように設けられており、コンプレッサホイール１７の回転軸を中心とした周方向に２極の異なる磁極２ａ，２ｂが着磁されている磁石２と、コンプレッサ側ハウジング１５に当該コンプレッサ側ハウジング１５を貫通しないように形成されたセンサ穴１５ａに収容されると共に、回転軸を中心とする径方向において磁石２と対向するように設けられ、磁石２による磁束密度の変化を測定可能な磁気検出部３ａを有するセンサ部３と、前記磁気検出部３ａで測定した磁束密度が閾値Ｂｔｈ以上となる回数をカウントし、当該回数を基にコンプレッサホイール１７の回転速度を演算する演算部４と、を備え、磁石２から径方向に５ｍｍ離れた位置での磁束密度の最大値Ｂｍが、上述の式（１）の関係を満たしている。

【0056】

このように構成することで、コンプレッサホイール１７が高速で回転するターボチャージャ１０に適用した場合であっても、コンプレッサ側ハウジング１５を貫通しないように形成されたセンサ穴１５ａに収容されたセンサ部３において、磁石２による磁束密度の変化を確実に検出し、コンプレッサホイール１７の回転速度（ターボチャージャ１０の回転速度）を精度よく検出可能なターボ用回転センサ１を実現できる。

【0057】

本実施の形態では、センサ部３を配置するためにコンプレッサ側ハウジング１５に貫通孔を形成する必要がないため、貫通孔を形成することによる吸気の気流の乱れを抑制することが可能であり、また、センサ部３の周囲にシール機構を設ける必要もなくなるので低コストである。

【0058】

また、本実施の形態では、センサ部３が、コンプレッサホイール１７の基端部（タービン１２側の端部）よりもタービン１２から離れた位置に配置されることになる。これにより、排気により高温となるタービン１２から離れた位置にセンサ部３が配置されることになり、センサ部３がタービン１２の熱の影響を受けにくくなる。

【0059】

さらに、本実施の形態では、磁石２として、周方向に２極の磁極２ａ，２ｂを形成したものを用いている。これにより、例えば４極以上の磁極２ａ，２ｂを形成した場合と比較して、磁石２から径方向により離れた位置まで磁束を到達させることが可能になる。

【0060】

さらにまた、２極の磁極２ａ，２ｂを形成した磁石２を用いることで、センサ部３における測定周波数を最も低くすることが可能になる。ターボチャージャ１０におけるコンプレッサホイール１７の最大回転速度は例えば３５０ｋｒｐｍ程度であるから、本実施の形態における測定周波数は最大で５８３３．３Ｈｚ程度となる。なお、従来の渦電流方式では、全てのコンプレッサ羽根１６を検知することになるため、測定周波数が非常に高くなってしまう。

【0061】

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

【0062】

［１］車両の内燃機関の排気通路（１４）に設けられ、前記内燃機関からの排気により回転駆動されるタービンホイール（２０）を有するタービン（１２）と、前記内燃機関の吸気通路（１３）に設けられ、前記タービンホイール（２０）の回転により回転駆動されるコンプレッサホイール（１７）と前記コンプレッサホイール（１７）を収容するアルミニウムからなるハウジング（１５）とを有するコンプレッサ（１１）と、を備えたターボチャージャ（１０）に搭載され、前記コンプレッサホイール（１７）の回転速度を検出するターボ用回転センサ（１）であって、前記コンプレッサホイール（１７）の吸気側の端部に前記コンプレッサホイール（１７）と共に回転するように設けられており、前記コンプレッサホイール（１７）の回転軸を中心とした周方向に２極の異なる磁極（２ａ，２ｂ）が着磁されている磁石（２）と、前記ハウジング（１５）に当該ハウジング（１５）を貫通しないように形成されたセンサ穴（１５ａ）に収容されると共に、前記回転軸を中心とする径方向において前記磁石（２）と対向するように設けられ、前記磁石（２）による磁束密度の変化を測定可能な磁気検出部（３ａ）を有するセンサ部（３）と、前記磁気検出部（３ａ）で測定した磁束密度が閾値Ｂｔｈ以上となる回数をカウントし、当該回数を基に前記コンプレッサホイール（１７）の回転速度を演算する演算部（４）と、を備え、前記磁石（２）から径方向に５ｍｍ離れた位置での磁束密度の最大値Ｂｍが、［数８］に示す式（１）

【数8】

の関係を満たしている、ターボ用回転センサ（１）。

【0063】

［２］前記磁石（２）として、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ磁石を用いた、［１］に記載のターボ用回転センサ（１）。

【0064】

［３］前記磁石（２）として、２５０℃での減磁が１０％以下の固有保持力を有するものを用いた、［１］または［２］に記載のターボ用回転センサ（１）。

【0065】

［４］前記センサ穴（１５ａ）の底面を構成する前記ハウジング（１５）の厚さが０．５ｍｍ以下である、［１］乃至［３］の何れか１項に記載のターボ用回転センサ（１）。

【0066】

［５］前記磁気検出部（３ａ）は、前記磁石（２）に臨む前記センサ部（３）の先端部に搭載されており、前記センサ部（３）の先端部と前記センサ穴（１５ａ）の底面を構成する前記ハウジング（１５）とが、近接して配置されている、［１］乃至［４］の何れか１項に記載のターボ用回転センサ（１）。

【0067】

［６］車両の内燃機関の排気通路（１４）に設けられ、前記内燃機関からの排気により回転駆動されるタービンホイール（２０）を有するタービン（１２）と、前記内燃機関の吸気通路（１３）に設けられ、前記タービンホイール（２０）の回転により回転駆動されるコンプレッサホイール（１７）と前記コンプレッサホイール（１７）を収容するアルミニウムからなるハウジング（１５）とを有するコンプレッサ（１１）と、を備えたターボチャージャ（１０）であって、前記コンプレッサホイール（１７）の回転速度を検出するターボ用回転センサ（１）が搭載され、前記ターボ用回転センサ（１）は、前記コンプレッサホイール（１７）の吸気側の端部に前記コンプレッサホイール（１７）と共に回転するように設けられており、前記コンプレッサホイール（１７）の回転軸を中心とした周方向に２極の異なる磁極（２ａ，２ｂ）が着磁されている磁石（２）と、前記ハウジング（１５）に当該ハウジング（１５）を貫通しないように形成されたセンサ穴（１５ａ）に収容されると共に、前記回転軸を中心とする径方向において前記磁石（２）と対向するように設けられ、前記磁石（２）による磁束密度の変化を測定可能な磁気検出部（３ａ）を有するセンサ部（３）と、前記磁気検出部（３ａ）で測定した磁束密度が閾値Ｂｔｈ以上となる回数をカウントし、当該回数を基に前記コンプレッサホイール（１７）の回転速度を演算する演算部（４）と、を備え、前記磁石（２）から径方向に５ｍｍ離れた位置での磁束密度の最大値Ｂｍが、［数９］に示す式（１）

【数9】

の関係を満たしている、ターボチャージャ（１０）。

【0068】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【0069】

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。

【0070】

例えば、上記実施の形態では、センサ部３を１つのみ用いる場合を説明したが、複数のセンサ部３を用い、当該複数のセンサ部３の出力を基にコンプレッサホイール１７の回転速度を求めるように構成することも可能である。この場合、例えば、磁石２を挟んで径方向に対向するように２つのセンサ部３を設け、当該２つのセンサ部３の磁気検出部３ａからそれぞれ出力される電圧（または電流）の差分を基に、コンプレッサホイール１７の回転速度を求めるように構成してもよい。

【0071】

また、上記実施の形態では、円筒状の磁石２を用いたが、磁石２の形状はこれに限定されず、例えば図７に示す磁石６１を用いてもよい。図７に示す磁石６１は、図２の磁石２において、径方向の両側（磁化方向と垂直方向の両側）を平行に切り欠いたものである。この場合、上述の距離ｘは、磁石２を回転させた際の軌道の最外周からセンサ部３までの距離となる。

【0072】

また、上記実施の形態では言及しなかったが、センサ部３と磁石２との間に軟磁性体等からなる磁路形成部材を配置し、磁石２からの磁束をセンサ部３に導くように構成してもよい。この場合、センサ部３と磁石２との間の距離から磁路形成部材の長さを除いた距離が、上述の距離ｘとなる。

【符号の説明】

【0073】

１…ターボ用回転センサ
２…磁石
２ａ…Ｎ極（磁極）
２ｂ…Ｓ極（磁極）
３…センサ部
３ａ…磁気検出部
４…演算部
５…ナット
１１…コンプレッサ
１２…タービン
１３…吸気通路
１４…排気通路
１５…コンプレッサ側ハウジング（ハウジング）
１５ａ…センサ穴
１７…コンプレッサホイール
２０…タービンホイール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】