CN105074160B - 增压器的制造方法及增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在具有马达悬垂结构的增压器中轻松地进行马达转子及定子的组装操作的增压器的制造方法及增压器。在与压缩机部连接的转轴(15)的端部安装有马达的增压器的制造方法，其中，马达具备圆筒形状的外壳(33)、收纳于外壳(33)的内部的定子(32)及与转轴(15)的端部连接且具备在定子(32)的内部旋转的永久磁铁的马达转子(31)，所述增压器的制造方法具备在转轴(15)上连接马达转子(31)而进行安装的转子安装工序、与转轴(15)同心固定支承外壳(33)的外壳安装工序、及将外壳(33)作为导向并在外壳(33)的内部与马达转子(31)不直接接触地插入定子(32)而进行组装的定子安装工序。

Description

增压器的制造方法及增压器
技术领域
本发明涉及一种增压器的制造方法及增压器。
背景技术
以往，已知有压缩内燃机的燃烧用空气并将高密度的空气送入燃烧室内的增压器，其在如船用柴油机及发电用柴油机等二冲程低速机中也广泛应用。这种增压器，其压缩燃烧用空气的压缩机及作为压缩机的驱动源的涡轮为同轴，且收纳于套管内而一体旋转。另外，增压器的涡轮通过内燃机的废气所拥有的能量进行驱动。
前述的增压器中，已知有在转轴上连接高速电动发电机的混合式增压器。该混合式增压器，与常规的增压器一样将已加压的燃烧用空气供给至内燃机，并能够使用剩余的废气能量来进行发电并供给电力。而且在压缩机侧的消音器内部中设置混合式增压器时，通常具有能贯通消音器程度的大小。
另外，已知有代替前述的混合式增压器的电动发电机而采用小型化的马达并将该马达内设于增压器中的电动辅助增压器。该电动辅助增压器在向吸入空气导入通路侧延长转轴的轴延长部中安装小型化的马达。在此情况下，由于马达体积小，现有的增压器的轴承可充分地支承马达转子的重量，因此通常为不需要马达专用轴承的结构即不带马达专用轴承的马达悬垂结构。这种电动辅助增压器，例如，当主机低负载运转而不能获得充分的废气量时，由于对主机的扫气压力不足，因此代替以往使用的辅助鼓风机而接通马达，从而增加马达的驱动力以加强压缩机的驱动。
另外，下述专利文献1中公开有具备设在电动马达两侧的用于支承旋转轴的滚动轴承的电动增压压缩机及其组装方法。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2013-24059号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而，前述的电动辅助增压器的马达有采用不带轴承的马达悬垂结构的。当采用这种马达悬垂结构时，由于小型化的马达的马达转子安装在转轴的延长部，因此成为无需设置马达转子专用轴承的、由增压器主体所支承的轴承(转轴的轴承)支承的结构。
而且，如前述的混合式增压器等，可以是采用具有马达专用轴承的马达的结构，但当采用这种结构时，需要在轴承部分循环润滑油的结构，另外，还需增设润滑油配管与用于挡油的压缩空气配管。而且，由于增压器与马达分别具有轴承，则需要用于吸收增压器与马达之间的轴方向位移、偏心的膜片联轴器等，由此成本增加且难以进行改装。
因此，在电动辅助增压器中装配马达时，由于马达中没有轴承，因此作为马达不能以定子与马达转子的单体进行组装，且不能直接安装单元化的马达结构。即，装配具有轴承的马达时，不能直接在单元化的马达的整体上用联轴器进行连结。
其结果，存在如下问题，即需要依次装配马达的马达转子及定子，且在增压器的组装中，其他金属部件接近规定的装配位置时，因具备强力永久磁铁的马达转子的磁力作用，其他金属部件紧贴在马达转子上而被固定或破损。
从这种背景，在如采用马达悬垂结构的电动辅助增压器的增压器中，需要采取能够解决依次装配马达转子及定子时出现的问题及易于进行装配操作的对策(制造方法)。
本发明是为了解决前述问题而完成的，其目的在于提供一种在采用马达悬垂结构的增压器中，易于进行依次装配马达转子及定子时的操作的增压器的制造方法及以该制造方法组装的增压器。
用于解决技术课题的手段
本发明为了解决前述问题采用了以下方法。
本发明的第一方式提供一种与压缩机部连接的转轴的端部安装有马达的增压器的制造方法，所述马达具备圆筒形状的外壳、收纳于该外壳的内部的定子及与所述转轴的端部连接且具备在所述定子的内部旋转的永久磁铁的马达转子，所述增压器的制造方法具备在所述转轴上连接所述马达转子而进行安装的转子安装工序、与所述转轴同心固定支承所述外壳的外壳安装工序、及以所述外壳作为导向并在所述外壳的内部与所述马达转子不直接接触地插入所述定子而进行组装的定子安装工序。
根据前述第一方式所涉及的增压器的制造方法，具备在转轴上连接马达转子而进行安装的转子安装工序、与转轴同心固定支承外壳的外壳安装工序、及以外壳作为导向并在外壳的内部与马达转子不直接接触地插入定子而进行组装的定子安装工序，因此在插入定子时，可沿着圆筒形状的外壳内壁面插入直径大致相同的定子，从而能够防止定子被马达转子的永久磁铁吸引而与之接触并固定的现象。
在前述第一方式中，所述转子安装工序中优选在所述马达转子上设置保护筒，由此，在外壳安装工序及定子安装工序中，能够防止外壳及定子等与马达转子的接触。而且，保护筒优选使用具有易滑性且没有磁性的尼龙等材料。
在前述第一方式中，优选具备在所述外壳的内周面设置凹槽部的工序，由此缩小与插入的定子之间的接触面积，从而减少所产生的摩擦力。
此时，优选具备对所述凹槽部的轴方向两端部的角部进行倒角加工的工序，由此能够顺利地插入定子。
在前述第一方式中，优选在所述外壳的内壁面涂覆提高传热性的散热润滑脂的工序，由此增加运转时的散热性并能够顺利地插入定子。
此时，优选在所述外壳中设置挤出多余所述散热润滑脂的排出口。
在前述第一方式中，所述外壳安装工序中，优选使用能够定位及滑动所述外壳的多个导杆。通过使用该导杆能够防止外壳等金属部件被马达转子的强力永久磁铁吸引而被固定或破损的现象。
本发明的第二方式提供一种具备以所述的任一增压器的制造方法安装的马达的增压器。
根据前述第二方式所涉及的增压器，具备以所述的任一增压器的制造方法安装的马达，因此金属制部件不会被具备强力永久磁铁的马达转子的磁力所吸引，并能够易于进行组装。
发明效果
根据前述的方式，在采用马达悬垂结构的增压器中，在进行依次装配马达转子及定子的马达的组装时，能够防止定子等金属部件被强力永久磁铁吸引而被固定或破损的现象，因此马达的装配操作变得容易。采用这种马达悬垂结构的马达，不需要必须以循环润滑油来进行润滑的轴承，因此容易对现有的增压器进行改装并且也有助于降低成本。
附图说明
图1是作为本发明所涉及的增压器的制造方法及增压器的一实施方式，表示组装马达的第1工序的马达周边主要部分剖视图。
图2是表示组装马达的第2工序的图，其中，图2(a)为从增压器用消音器的安装方向观察时的主要部分的侧视图(图2(b)的左侧视图)，图2(b)为马达周边主要部分剖视图。
图3是表示马达的外壳结构例的纵向剖视图。
图4是表示使用导杆的定子支承单元的安装方法的主要部分剖视图。
图5是表示组装马达的第3工序的马达周边主要部分剖视图。
图6是表示组装马达的第4工序的马达周边主要部分剖视图。
图7是表示马达组装结束后安装增压器用消音器用的中间件的状态的马达周边主要部分剖视图。
图8是表示在图7的中间件上安装增压器用消音器的状态的马达周边主要部分剖视图。
图9是表示本发明所涉及的增压器的概略结构例的纵向剖视图。
图10是放大了图9所示增压器的马达周边部的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明所涉及的增压器的制造方法及增压器的一实施方式。
图9是作为本发明所涉及的增压器的一例表示电动辅助增压器的概略结构例的纵向剖视图。图示的电动辅助增压器(以下，称为“增压器”)10，例如由未图示的船用柴油机(例如，低速二冲程柴油机)具备，且为向与构成船用柴油机的气缸套(未图示)的内部连通的进气歧管(未图示)供给压缩空气的装置。
如图9所示，本实施方式的增压器10由气体入口套管11、气体出口套管12、轴承台13及压缩机侧的空气引导套管14以螺栓紧固而一体构成。转轴15，以旋转自如的方式被设在轴承台13内的止推轴承16及径向轴承17、18支承，且一端部具有构成涡轮机部的涡轮机19，另一端部具有构成压缩机部的压缩机叶轮(叶轮)20。
涡轮机19在外周部具有多个叶片19a。该叶片19a配置在设在气体入口套管11中的废气导入通路22与设在气体出口套管12中的废气排出通路23之间。
另一方面，压缩机叶轮20在外周部具有多个叶片20a。该叶片20a配置在设在空气引导套管14中的吸入空气导入通路(吸气流路)24的下游侧。吸入空气导入通路24经由压缩机叶轮20与涡流室25连接，而涡流室25经由未图示的吸入空气导入通路与发动机的燃烧室连接。
另外，前述的增压器10在吸入空气导入通路24的上游侧具备消音器26。该消音器26设置在压缩机部中进行压缩的吸入空气被吸入于吸入空气导入通路24的前段(上游侧)即吸入空气导入通路24的入口部上游侧，且具有使吸入空气流通来对气流进行整流的过滤功能及吸收由吸入空气产生的噪音的消音功能。该消音器26经由中间件27被空气引导套管14支承。
而且，本实施方式的增压器10具备连接在转轴15上的马达30。该马达30，省略混合式增压器中所使用的电动发电机的发电功能，而仅用电动功能来实现小型化。因此，马达30成为将转轴15向吸入空气导入通路24侧延长安装的结构即马达30不具有专用轴承的马达悬垂结构。因此，马达30及后述的马达30的马达转子31成为由支承转轴15的止推轴承16及径向轴承17、18支承的结构。
图10是放大了前述的马达30的周边部的图。
该马达30以马达转子31、定子32及外壳33作为主要构成要件。其中，马达转子31为在外周面具备永久磁铁的圆筒形状的部件，其一端部通过法兰结合而与转轴15连接。该法兰结合，接合设在转轴15的吸入空气导入通路24侧的端部的法兰15a与设在马达转子31的压缩机叶轮20侧的端部的法兰31a，并用多个螺栓螺母34进行连结。
定子32收纳设置在圆筒形状的外壳33内。如图9所示，该外壳33经由支承部件35被空气引导套管14支承。而且，支承部件35与空气引导套管14之间及支承部件35与外壳33之间分别由六角螺栓36连结。
在定子32的中空部以非接触的状态配设有穿过轴中心部的马达转子31。
另外，外壳33的吸入空气导入通路24侧的端部安装有以内六角螺栓38固定的盖37。该盖37较之消音器26位于压缩机叶轮20侧。即，马达30以转轴15的轴延长部不到消音器26的大小进行小型化。
以下，参照图1至图8，说明在具有前述的结构的增压器10中装配马达30的组装顺序(组装方法)。
图1是作为组装马达的第1工序表示在转轴15上连接马达转子31而进行安装的转子安装工序的主要部分剖视图。该第1工序中，压缩机叶轮20的装配结束后，在转轴15的端部通过法兰结合来连接马达转子31，并进行在马达转子31的外周侧装设保护筒40的操作。并且，在第1工序开始时，可以维持未安装空气引导套管14的状态，以确保法兰结合马达转子31时的操作性。
转轴15与马达转子31之间的法兰结合，将各自的法兰15a、31a以规定的状态接合后，用多个螺栓螺母34进行连结。
这样在转轴15上连接马达转子31后，在转子马达31上装设保护筒40，以便轻松地进行后续工序的操作。该保护筒40，优选使用具有易滑性且没有磁性的材料，并且可使用尼龙及聚乙烯等塑料类材料。作为优选材料的一例，例如可使用与MC901(产品名)相当的尼龙(聚酰胺树脂)。而且，保护筒40完全收容马达转子31且具有较之后述的第2工序中装配在规定位置的外壳33的消音器26侧的端部向消音器26的方向突出的长度。
另外，在保护筒40的外侧优选缠绕如尼龙等的带状部件41，以便在操作中可能会发生的工具及螺栓被马达转子磁铁部吸引而与之接触时保护马达转子。
并且，在转轴15上连接马达转子31后，可在规定位置上固定设置空气引导套管14。
图2是作为组装马达的第2工序表示与转轴15同心固定支承外壳33的外壳安装工序的图，其中，图2(a)为从消音器26的安装方向观察时的主要部分的侧视图(图2(b)的左侧视图)，图2(b)为马达周边主要部分剖视图。该第2工序为装配定子32之前的阶段，将连结外壳33与支承部件35而一体化的定子支承单元HS安装在空气引导套管14的规定位置而使其与转轴15的轴心同心。
支承部件35具备环状的法兰部35a及多个(本实施方式中为四根)连结杆35b。法兰部35a为在空气引导套管14用六角螺栓36固定的部分，且沿圆周方向等距设有多个(本实施方式中为六个)螺栓孔35c。
连结杆35b为连结法兰部35a与外壳33的外周部的部件，且具有在法兰部35a的轴中心位置保持外壳33的功能。
图3是表示外壳33的剖视图。外壳33为圆筒形状的部件，且在外周面设有具备固定连结杆35b的一端部侧的螺栓孔33a的台座33b及散热片33c。
另一方面，在外壳33的内壁面沿轴方向设有环绕整个圆周的多个(本实施方式中为7列)凹槽部33d。并且，在该凹槽部33d中设有对轴方向两端部的角部进行倒角加工而成的倾斜面33e，以防止组装定子32时与凹槽部33d的角部相碰撞。
设置前述的凹槽部33d，由此在插入后述的定子32而进行组装时，因与定子32接触的内壁面的面积缩小，因此摩擦力减少而插入变得容易。
并且，组装马达的第2工序中，在外壳33的内壁面即包含外壳33的凹槽部33d的内壁面的整个表面薄薄地涂覆散热润滑脂。该散热润滑脂，在运转时有助于提高散热性，并在组装定子32的工序中，还有助于使滑动性良好而顺利地进行插入。另外，图中符号33f为用于挤出多余散热润滑脂而排出的润滑脂排出口。
将如此构成的定子支承单元HS安装在空气引导套管14上时，金属部件被马达转子31的强力永久磁铁吸引而被固定或破损成为问题。因此，例如，如图4所示，作为具有定位及滑动用导向功能的夹具使用导杆50。即，外壳安装工序中，进行外壳33的定位及滑动时使用多个导杆50。
导杆50为一端具有与将法兰35a固定在空气引导套管14上的六角螺栓36直径相同的螺纹部51的棒状部件，并在拧入六角螺栓36的空气引导套管14的螺栓孔14a中拧入螺纹部51后使用。而且，该导杆50具有充分的长度，以在安装在空气引导套管14中的状态下，与螺纹部51相反侧的前端部不受马达转子31的永久磁铁的磁力的影响。
使用导杆50的定子支承单元HS的装配，作为最初的准备阶段在螺栓孔14a中拧入多根导杆50而进行安装。此时，例如若利用上下两处的螺栓孔14a安装两根导杆50，则能够使定子支承单元HS的定位及滑动稳定，若使用三根或三根以上导杆50则更加稳定。
导杆50的设置结束后，利用设在定子支承单元HS的适当位置的吊环螺栓(未图示)等吊起定子支承单元HS，并在法兰35a的螺栓孔35c中插入导杆50的前端部而进行定位。之后，沿着导杆50滑动定子支承单元HS并移动至空气引导套管14的设置面。此时，定子支承单元HS虽然靠近马达转子31而受到磁力，但由导杆50保持而不被吸引。
如此移动至规定位置的定子支承单元HS，通过在未拧入导杆50的螺栓孔35c、14a中依次拧入六角螺栓36而进行临时固定。之后，拆卸导杆50，在螺栓孔35c、14a中拧入六角螺栓36并以规定量拧紧全部六角螺栓36，以结束定子支承单元HS的固定。其结果，定子支承单元HS保持在法兰部35a的中心及外壳33与转轴15的轴心一致的位置。
图5是作为组装马达的第3工序表示以外壳33作为导向插入定子32而进行组装的定子安装工序的主要部分剖视图。该第3工序中，首先拆卸带状部件41以免缠绕在保护筒40外周的带状部件41影响定子。
然后，以与转轴15的轴心同心的外壳33作为导向，向外壳33的内部滑入定子32而进行组装。即，外壳33的内径及定子32的外径大致相同，因此定子32的位置不会向半径方向偏离而沿着外壳33的内表面被引导而插入。此时，外壳33的内表面涂覆散热润滑脂且设有减少摩擦力的凹槽部33d，因此滑动性良好而能够顺利地进行插入。
另外，在马达转子31上装设有保护筒40，因此插入的定子32与马达转子31之间不会接触。即使定子32被马达转子31吸引时，因保护筒40的存在而能够在接触时的冲撞中保护马达转子31而防止破损，并且，定子32与马达转子31以保护筒40的板厚分离，因此紧贴的马达转子31不至于被固定而容易脱离。
如此在外壳33内的规定位置上组装定子32后，从马达转子31的外周拔出而拆卸保护筒40。另外，在马达30中，马达转子31的外周面与定子32的内周面之间设有规定的间隙，因此将保护筒40的厚度设为间隙以下，从而组装定子32后也能够易于拔出保护筒40。
图6是表示组装马达的第4工序的主要部分剖视图。该第4工序中，在插入定子32的外壳33的前端部安装盖37并用内六角螺栓38进行固定。其结果，定子32保持在外壳33内的规定位置上，结束马达30的组装。
并且，为了维护而进行外壳33的拆卸工序时，以相反的操作顺序能够安全简便地拆卸定子32与马达转子31。
之后，如图7及图8所示，进行消音器26的安装。图7中安装消音器26的中间件27被安装在空气引导套管14上，而图8中在中间件27上安装了消音器26。另外，在中间件27上安装消音器26之前，捆扎马达30侧的附属配线并塞入规定的配线通路中。
根据前述的本实施方式，在采用马达悬垂结构的增压器10中，进行依次装配马达转子31及定子32的马达30的组装时，能够防止定子32等金属部件被永久磁铁吸引的现象，其结果，马达30相对转轴15的装配操作变得容易。
而且，采用这种马达悬垂结构的增压器10的马达30，不需要必须以润滑油进行润滑的轴承，从而也不需要润滑油，因此容易对现有的增压器进行改装并且容易实现低成本化。
另外，本发明并不限定于前述的实施方式，在不脱离本发明技术思想的范畴内能够进行适当的变更。
符号说明
10-电动辅助增压器(增压器)，11-气体入口套管，12-气体出口套管，13轴承台，14-空气引导套管，15-转轴，19-涡轮机，20-压缩机叶轮，22-废气导入通路，23-废气排出通路，24-吸入空气导入通路，25-涡流室，26-消音器，30-马达，31-马达转子，32-定子，33-外壳，35-支承部件，36-六角螺栓，37-盖，40-保护筒，41-带状部件，50-导杆，HS-定子支承单元。

Claims (8)

1.一种在与压缩机部连接的转轴的端部安装有马达的增压器的制造方法，其特征在于，
所述马达具备圆筒形状的外壳、收纳于该外壳的内部的定子及与所述转轴的端部连接且具备在所述定子的内部旋转的永久磁铁的马达转子，
所述增压器的制造方法具备：
在所述转轴上连接所述马达转子而进行安装的转子安装工序；
与所述转轴同心固定支承所述外壳的外壳安装工序；及
将所述外壳作为导向并在所述外壳的内部与所述马达转子不直接接触地插入所述定子而进行组装的定子安装工序。
2.根据权利要求1所述的增压器的制造方法，其特征在于，
所述转子安装工序中，在所述马达转子上设置保护筒。
3.根据权利要求1所述的增压器的制造方法，其特征在于，
所述增压器的制造方法具备在所述外壳的内周面形成凹槽部的工序。
4.根据权利要求3所述的增压器的制造方法，其特征在于，
所述增压器的制造方法具备对所述凹槽部的轴方向两端部的角部进行倒角加工的工序。
5.根据权利要求1所述的增压器的制造方法，其特征在于，
所述增压器的制造方法具备在所述外壳的内壁面涂覆散热润滑脂的工序。
6.根据权利要求5所述的增压器的制造方法，其特征在于，
在所述外壳中设置挤出多余所述散热润滑脂的润滑脂排出口。
7.根据权利要求1所述的增压器的制造方法，其特征在于，
所述外壳安装工序中，进行所述外壳的定位及滑动时使用导杆。
8.一种增压器，其特征在于，
所述增压器具备以权利要求1至7中任一项所述的增压器的制造方法安装的马达。
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