CN108138792A - 离心压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供离心压缩机，具备：设于传动轴(17)的压缩机叶轮(22)(叶轮)；具有与压缩机叶轮(22)的背面(22a)分离地对置的对置面(2d)的壁部(2c)；设于壁部(2c)且供传动轴(17)插通的插通孔(2b)；设于插通孔(2b)或者比插通孔(2b)更远离压缩机叶轮(22)的位置且在内部夹有润滑脂作为润滑剂并对传动轴进行轴支承的滚珠轴承(20)(轴承)；相对于壁部(2c)设于与压缩机叶轮(22)相反的一侧的电动机；以及设于壁部(2c)且一端(28a)在对置面(2d)开口、另一端(28b)在与压缩机叶轮(22)相反的一侧且与电动机的定子对置的位置开口的对置孔(28)。

Description

离心压缩机

技术领域

本公开涉及由轴承对传动轴进行轴支承的离心压缩机。

背景技术

现今，公知一种内置有电动机、并具备离心压缩机的电动增压器。转子安装于传动轴。定子设于壳体侧。利用转子与定子之间的相互作用力驱动传动轴使之旋转。在传动轴设有叶轮。若传动轴因电动机而旋转，则叶轮与传动轴一起旋转。这样，电动增压器伴随叶轮的旋转而对空气进行压缩并向发动机送出。

例如，如专利文献1所记载那样，在电动增压器中，从壳体的吸气口抽吸空气。被吸入了的空气向壳体内的叶轮的正面侧流动。空气在流通于叶轮的过程中被增压增速，之后该空气在流通于扩压流路的过程中减速且升压。扩压流路形成于叶轮的径向外侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-24041号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，上述的电动增压器等的离心压缩机的传动轴由轴承轴支承。轴承配置于叶轮的背面侧。叶轮的背面与壳体的壁部之间的缝隙连通于上述的扩压流路。空气的一部分有时从扩压流路朝向叶轮的背面侧的缝隙部漏出。例如在电动增压器中，叶轮的背面侧的缝隙与壳体的内部连通。在壳体的内部收纳电动机。向叶轮的背面侧的缝隙漏出的空气根据扩压流路与壳体的内部之间的压力差而向电动机侧流出。此时，向电动机侧流出的空气在轴承通过。例如，在根据发动机规格等而产生较大的压力差的情况下，轴承内部的润滑脂的一部分因空气的流动而向轴承外部挤出，从而有导致轴承性能降低的担忧。

本公开的目的在于提供能够减少轴承内部的润滑脂挤出从而能够抑制轴承性能的降低的离心压缩机。

用于解决课题的方案

为了抑制上述课题，本公开的一个方案的离心压缩机具备：叶轮，其设于传动轴；壁部，其具有与叶轮的背面分离地对置的对置面；插通孔，其设于壁部，且供传动轴插通；轴承，其设于插通孔或者设于比插通孔更远离叶轮的位置，在内部夹有润滑脂作为润滑剂，并对传动轴进行轴支承；电动机，其相对于壁部设于与叶轮相反的一侧；以及对置孔，其设于壁部，一端在对置面开口，并且另一端在与叶轮相反的一侧且与电动机的定子对置的位置开口。

优选对置孔的靠对置面侧的开口部在传动轴的周向上分离地设置多个。

优选一个或者多个对置孔的在一端的开口面积的合计比对置面处的插通孔的内周面与传动轴或者同传动轴一体旋转的旋转部件之间的缝隙的面积大。

优选在比轴承更靠叶轮侧的位置，在插通孔与传动轴之间设有密封圈。

优选叶轮由纤维强化塑料构成，传动轴由不锈钢构成。

发明的效果如下。

根据本公开，能够减少轴承内部的润滑脂挤出，从而能够抑制轴承性能的降低。

附图说明

图1是电动增压器(离心压缩机)的简要剖视图。

图2是图1的虚线部分的提取图。

图3是用于说明对置孔的靠对置面侧的开口的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。实施方式所示的尺寸、材料、其它具体的数值等只不过是用于使理解变得容易的示例，除了特别限定的情况之外，不对本公开进行限定。此外，在本说明书以及附图中，对实际上具有相同的功能、结构的要素标注相同的符号，来省略重复说明。并且，省略了与本公开没有直接关系的要素的图示。

图1是电动增压器C(离心压缩机)的简要剖视图。以下，将图1所示的箭头L方向作为电动增压器C的左侧进行说明。将图1所示的箭头R方向作为电动增压器C的右侧进行说明。如图1所示，电动增压器C具备增压器主体1。该增压器主体1具备马达壳体2。压缩机壳体4通过紧固螺栓3而与马达壳体2的左侧连结。板部件6通过紧固螺栓5而与马达壳体2的右侧连结。电线壳体8通过紧固螺栓7而与板部件6的右侧连结。马达壳体2、压缩机壳体4、板部件6以及电线壳体8形成为一体。

图1中，在马达壳体2的内部形成有在右侧开口的马达孔2a。在马达孔2a的内部收纳有电动机9。电动机9构成为包括定子10和转子11。定子10通过在定子铁芯12卷绕线圈13来形成。定子铁芯12呈圆筒形状。

线圈13在定子铁芯12的周向上配置多个。线圈13按照U相、V相、W相的顺序配置被供给的交流电的相位。导线14分别设为U相、V相、W相。导线14的一端与U相、V相、W相的各个线圈13连接。导线14向线圈13g供给交流电。

并且，定子铁芯12从马达孔2a的开口侧向马达孔2a插通。定子铁芯12安装于马达孔2a的内部。马达孔2a的右侧的开口由板部件6封堵。与板部件6连结的电线壳体8具有电线孔8a。图1中，电线孔8a沿左右方向贯通。电线孔8a的一端由板部件6封堵。在板部件6设有板孔6a。马达孔2a与电线孔8a通过板孔6a而连通。导线14在板孔6a穿过而从线圈13延伸直至电线孔8a。

在电线孔8a收纳有导线14。导线14中与线圈13相反的一侧的另一端与连接器15连接。连接器15具有凸缘部15a。凸缘部15a对电线壳体8的电线孔8a的另一端进行封堵。凸缘部15a通过紧固螺栓16而安装于电线壳体8。经由连接器15、导线14向定子10的线圈13供给交流电。定子10作为电磁铁发挥功能。

并且，转子11安装于传动轴17。传动轴17在转子11插通。转子11相对于定子铁芯12在传动轴17的径向上具有间隙。详细而言，转子11构成为包括转子铁芯18。转子铁芯18是圆筒部件。在转子铁芯18形成有沿传动轴17的轴向贯通的孔。在转子铁芯18的孔的内部收纳有磁铁19(永久磁铁)。电动机9利用在转子11与定子10之间产生的相互作用力来使传动轴17产生旋转方向的驱动力。

传动轴17在马达壳体2的插通孔2b插通。插通孔2b沿传动轴17的轴向贯通构成马达孔2a的底面的壁部2c。在插通孔2b配置滚珠轴承20(轴承)。由滚珠轴承20对传动轴17进行轴支承。

传动轴17的一端侧比转子11更向板部件6侧突出。传动轴17的一端在凸台孔6b插通。凸台孔6b形成于板部件6。在板部件6设有环状突起6c。环状突起6c向马达孔2a的内部突出。环状突起6c构成形成凸台孔6b的外壁的一部分。在凸台孔6b的内部配置滚珠轴承21。由滚珠轴承21对传动轴17进行轴支承。

传动轴17的另一端侧从插通孔2b向压缩机壳体4的内部突出。在传动轴17的另一端侧设有压缩机叶轮22(叶轮)。压缩机叶轮22旋转自如地收纳在压缩机壳体4的内部。电动机9相对于壁部2c而设于与压缩机叶轮22相反的一侧。

在压缩机壳体4形成有吸气口23。吸气口23在电动增压器C的左侧开口。吸气口23与未图示的空气净化器连接。在马达壳体2与压缩机壳体4通过紧固螺栓3而连结的状态下，形成扩压流路24。扩压流路24由马达壳体2和压缩机壳体4的对置面形成。扩压流路24对空气进行升压。扩压流路24从传动轴17的径向内侧朝向外侧呈环状地形成。扩压流路24在上述的径向内侧经由压缩机叶轮22而与吸气口23连通。

在压缩机壳体4设有环状的压缩机涡旋流路25。压缩机涡旋流路25位于比扩压流路24更靠传动轴17的径向外侧。压缩机涡旋流路25与未图示的发动机的吸气口连通。压缩机涡旋流路25也与扩压流路24连通。

压缩机叶轮22利用从电动机9产生的驱动力而旋转。利用压缩机叶轮22的旋转向压缩机壳体4内抽吸空气。从吸气口23沿传动轴17的轴向抽吸空气。被吸入了的空气在流通于压缩机叶轮22的叶片间的过程中利用离心力的作用被增压增速。被增压增速后的空气向扩压流路24以及压缩机涡旋流路25送出。送出的空气在扩压流路24以及压缩机涡旋流路25中减速且升压(压缩)。升压后的空气被引导至发动机的吸气口。

图2是图1的虚线部分的提取图。如图2所示，背面22a是压缩机叶轮22中与上述的吸气口23相反的一侧的面。背面22a面向空间B。

对置面2d是马达壳体2的壁部2c中与压缩机叶轮22对置的面。对置面2d在传动轴17的轴向上与压缩机叶轮22的背面22a分离。空间B以压缩机叶轮22的背面22a和马达壳体2的壁部2c的对置面2d作为内壁来形成。即，空间B形成于压缩机叶轮22的背面22a以及对置面2d之间。在压缩机叶轮22的下游端22b的附近，空间B与扩压流路24连通。压缩机叶轮22的下游端22b是压缩机叶轮22的径向外侧的端部。

在马达壳体2的对置面2d开口有插通孔2b。如上述那样，传动轴17在插通孔2b插通。传动轴17由配置在插通孔2b内的滚珠轴承20轴支承。

在插通孔2b的内周面形成有扩径部2e。扩径部2e形成于插通孔2b的内周面中的马达孔2a侧。扩径部2e与压缩机叶轮22侧相比内径较大。在扩径部2e插入有第一隔离物26。第一隔离物26是圆筒部件。滚珠轴承20在第一隔离物26的内周侧插入。滚珠轴承20以使第一隔离物26介于中间的方式收纳在扩径部2e。

滚珠轴承20构成为包括外圈20a、内圈20b、以及多个滚动体20c(滚珠)。在外圈20a与内圈20b之间配置多个滚动体20c。滚珠轴承20是封入润滑脂型轴承。在滚珠轴承20内部(滚动体20c与外圈20a以及内圈20b之间)夹入有润滑脂作为润滑剂。

外圈20a嵌入于第一隔离物26。外圈20a例如在与第一隔离物26之间稍微具有径向的缝隙。内圈20b例如利用沿传动轴17的轴向作用的压缩应力(轴力)而安装于传动轴17。

在传动轴17形成有大径部17a。大径部17a在径向上突出。内圈20b在轴向上抵接于大径部17a。在压缩机叶轮22与内圈20b之间配置第二隔离物27(旋转部件)。第二隔离物27是圆筒部件。在第二隔离物27的内径侧插通有传动轴17。第二隔离物27在径向上与插通孔2b的内周面对置。在传动轴17的靠压缩机叶轮22侧的端部紧固有紧固螺栓。内圈20b、第二隔离物27、以及压缩机叶轮22被夹在大径部17a与紧固螺栓之间。这些部件利用从紧固螺栓的拧紧产生的轴力而安装于传动轴17。这些部件与传动轴17一体旋转。

空间B与扩压流路24连通。因此，压缩后的空气的一部分有时从扩压流路24向空间B侧漏出。第二隔离物27与插通孔2b的内周面在传动轴17的径向上分离。在第二隔离物27与插通孔2b的内周面之间形成有缝隙S。在现有的构造中，漏出至空间B的空气根据扩压流路24与马达壳体2的内部之间的压力差在滚珠轴承20的内部流过，之后向电动机9侧流出。此时，若扩压流路24与马达壳体2的内部之间的压力差较大，则有滚珠轴承20的内部的润滑脂的一部分因空气的流动而向滚珠轴承20的外部挤出的担忧。其结果，滚珠轴承20的内部的润滑脂减少。这样，有轴承性能降低的担忧。

因此，在本实施方式中，在马达壳体2的壁部2c设有对置孔28。对置孔28是沿传动轴17的轴向贯通壁部2c的孔。对置孔28中靠压缩机叶轮22侧的一端28a在对置面2d开口。对置孔28中靠电动机9侧的另一端28b在马达孔2a的底面开口。对置孔28的另一端28b在与电动机9的定子10对置的位置开口。

从扩压流路24漏出至空间B侧的空气如图2中虚线的箭头所示地朝向径向内侧(图中下侧)流动。朝向径向内侧(图中下侧)流动后的空气到达直至与对置孔28对置的位置。到达直至与对置孔28对置的位置后的空气在对置孔28流过，之后向马达孔2a侧流出。即，对置孔28使从扩压流路24向空间B漏出的空气的一部分在到达第二隔离物27与插通孔2b之间的缝隙S之前在朝向插通孔2b的过程中从空间B向马达壳体2的内部排出。

其结果，在第二隔离物27与插通孔2b之间的缝隙S流过并在滚珠轴承20流过的空气的流量减少。减少润滑脂因空气的流动而从滚珠轴承20的内部向外部挤出的情况。因此，抑制因滚珠轴承20的内部的润滑脂的减少而引起的轴承性能的降低。

通过使空气流过对置孔28，来冷却对置孔28的周围。其结果，冷却滚珠轴承20。例如，将对置孔28的靠对置面2d侧的开口部设于在径向上比压缩机叶轮22的下游端22b更接近滚珠轴承20的外周部或者侧面部的位置。在该情况下，能够冷却滚珠轴承20的附近，并能够进一步冷却滚珠轴承20。在封入润滑脂型的轴承的情况下，一般地，若轴承温度较低，则成为轴承寿命延长的趋势。因此，能够实现滚珠轴承20的轴承耐久性的提高。

然而，电动增压器C也可以搭载于汽车用发动机。在该情况下，频繁产生传动轴17的旋转变动。例如，在发动机加速时传动轴17的转速上升，并在规定时间后转速下降。扩压流路24的压力与传动轴17的旋转变动联动。在传动轴17的转速上升时，扩压流路24的压力变高。对置孔28将从扩压流路24漏出至空间B的空气的一部分向马达壳体2的内部排出。在传动轴17的转速下降时，扩压流路24的压力变低。对置孔28从马达壳体2的内部向扩压流路24吸入空气。即，若电动增压器C搭载于汽车用发动机，则利用传动轴17的旋转变动，产生流过对置孔28而在扩压流路24与马达壳体2之间往复的空气的流动。因此，促进对置孔28的周围的冷却。高效地冷却滚珠轴承20。

图3是用于说明对置孔28的靠对置面2d侧的开口的图。图3中示出从图2中左侧捕捉到的壁部2c的图。图3中省略了压缩机叶轮22的图示。图3中示出以传动轴17为中心地遍及传动轴17的整周的周围的壁部2c、第二隔离物27。图3中仅示出壁部2c中比对置孔28更靠传动轴17的径向外侧的部位的一部分。

如图3所示，对置孔28例如在传动轴17的周向上设置三个。三个对置孔28以大概120度的间隔绕传动轴17的轴心设置。三个对置孔28均在壁部2c的对置面2d开口。对置孔28的靠对置面2d侧(一端28a侧)的开口部28c(参照图2)在传动轴17的周向上分离地设置多个(三个)。

与开口部28c仅是一个的情况相比，空气以传动轴17的周向上的较大的范围从空间B排出。能够减少在滚珠轴承20流过的空气的流动。对置孔28由沿传动轴17的轴向贯通壁部2c的孔构成。因此，形成对置孔28的加工变得容易。

三个对置孔28的在对置面2d侧的开口面积的合计比图3中网状线所示的缝隙S的开口面积大。因此，从扩压流路24流入空间B的空气在朝向缝隙S的过程中容易从对置孔28排出。在缝隙S流过并在滚珠轴承20流过空气的流量进一步减少。抑制因润滑脂的挤出而引起的轴承性能的降低。

例如，对对置孔28中流路截面积最小的部位与缝隙S中流路截面积最小的部位进行比较。在该情况下，三个对置孔28的流路截面积的合计也可以比缝隙S的流路截面积大。缝隙S的流路阻力比对置孔28的流路阻力大。因此，从扩压流路24流入空间B的空气容易从对置孔28稳定地排出。

在第二隔离物27的外周面形成有隔离槽27a。隔离槽27a呈环状。在插通孔2b中在径向外侧与隔离槽27a对置的部位压入有密封圈29。密封圈29的径向内侧在隔离槽27a插入。密封圈29在比滚珠轴承20更靠压缩机叶轮22侧的位置设于插通孔2b与传动轴17之间。

利用密封圈29对在缝隙S流过并在滚珠轴承20流过的空气的流量进行抑制。从扩压流路24流入空间B的空气进一步容易从对置孔28排出。因此，在滚珠轴承20流过的空气的流量更加减少。抑制因润滑脂的挤出而引起的轴承性能的降低。

对置孔28的靠电动机9侧(与对置面2d相反的一侧)的开口与定子10对置。利用在对置孔28流过的空气对定子10进行冷却。其结果，减少因定子10发热而引起的损失。

作为压缩机叶轮的材料，大多使用铝合金。作为传动轴的材料，大多使用铬钼钢。本实施方式的压缩机叶轮22由导热率比铝合金的导热率低的纤维强化塑料构成。传动轴17由导热率比铬钼钢的导热率低的不锈钢构成。在这些情况下，能够确保压缩机叶轮22以及传动轴17双方所要求的强度。并且，抑制从压缩机叶轮22向传动轴17传递的热量。因此，抑制电动机9的温度上升。

以上，参照附图对实施方式进行了说明，但本公开当然不限定于上述的实施方式。若是本领域技术人员，则明显地在权利要求书所记载的范畴内能够想到各种变更例或者修正例，当然了解到它们属于技术范围。

例如，在上述的实施方式中，对对置孔28的开口部28c在传动轴17的周向上以大致等间隔分离地设置多个的情况进行了说明。但是，开口部28c至少设置一个即可。并且，开口部28c也可以在传动轴17的周向上以不等间隔分离设置多个。

并且，在上述的实施方式中，对对置孔28沿轴向贯通壁部2c的情况进行了说明。但是，对置孔28也可以相对于传动轴17的轴向倾斜地贯通壁部2c。另外，对置孔28也可以从对置面2d侧朝向壁部2c侧地向径向内侧倾斜。在该情况下，不会使从扩压流路24漏出至空间B侧的空气的流动较大地转向。空气顺利地向对置孔28流入。

并且，在上述的实施方式中，对对置孔28的靠对置面2d侧的开口部28c设于在径向上比压缩机叶轮22的下游端22b更接近滚珠轴承20的外周部或者侧面部的位置的情况进行了说明。但是，也可以将对置孔28的靠对置面2d侧的开口部28c设于在径向上比滚珠轴承20的外周部或者侧面部更接近压缩机叶轮22的下游端22b的位置。在该情况下，例如若使对置孔28从对置面2d侧朝向壁部2c侧地向径向内侧倾斜，则较大地确保对置孔28的流路面积、倾斜角度等的自由度。

并且，在上述的实施方式中，对多个对置孔28的在对置面2d侧的开口面积的合计比对置面2d处的插通孔2b的内周面与第二隔离物27之间的缝隙S的面积大的情况进行了说明。但是，多个对置孔28的在对置面2d侧的开口面积的合计也可以为对置面2d处的插通孔2b的内周面与第二隔离物27之间的缝隙S的面积以下。

并且，在上述的实施方式中，对在插通孔2b与传动轴17之间设置密封圈29的情况进行了说明。但是也可以省略密封圈29。

并且，在上述的实施方式中，对作为与比滚珠轴承20更靠压缩机叶轮22侧的插通孔2b在径向上对置的旋转部件而设置第二隔离物27的情况进行了说明。但是，第二隔离物27也可以与压缩机叶轮22一体形成。例如在压缩机叶轮22、滚珠轴承20的内圈20b由紧固螺栓以外的构件紧固的情况下，也可以不设置第二隔离物27。传动轴17也可以与插通孔2b在径向上对置。此时，多个对置孔28的在对置面2d侧的开口面积的合计也可以比对置面2d处的插通孔2b的内周面与传动轴17之间的缝隙的面积大。这样，从扩压流路24流入空间B的空气容易从对置孔28排出。因此，与上述的实施方式相同，在滚珠轴承20流过的空气的流动减少。抑制因润滑脂的挤出而引起的轴承性能的降低。

并且，在上述的实施方式中，对压缩机叶轮22由纤维强化塑料构成的情况进行了说明。并对传动轴17由不锈钢构成的情况进行了说明。但是，压缩机叶轮22也可以由纤维强化塑料以外的材料构成。传动轴17也可以由不锈钢以外的材料构成。

并且，在上述的实施方式中，以电动增压器C为例进行了说明。但是，也可以将上述结构应用于电动增压器C以外的离心压缩机。

并且，在上述的实施方式中，对滚珠轴承20设于插通孔2b的情况进行了说明。但是，滚珠轴承20设于压缩机叶轮22与马达壳体2之间即可，并不限定于此。例如，滚珠轴承20也可以设为比插通孔2b更远离压缩机叶轮22。

工业上的可利用性

本公开能够利用于由轴承对传动轴进行轴支承的离心压缩机。

符号的说明

C—电动增压器(离心压缩机)，S—缝隙，2b—插通孔，2c—壁部，2d—对置面，9—电动机，10—定子，17—传动轴，20—滚珠轴承(轴承)，22—压缩机叶轮(叶轮)，22a—背面，24—扩压流路，27—第二隔离物(旋转部件)，28—对置孔，28a—一端，28b—另一端，28c—开口部，29—密封圈。

Claims (5)

1.一种离心压缩机，其特征在于，具备：

叶轮，其设于传动轴；

壁部，其具有与上述叶轮的背面分离地对置的对置面；

插通孔，其设于上述壁部，且供上述传动轴插通；

轴承，其设于上述插通孔或者设于比上述插通孔更远离上述叶轮的位置，在内部夹有润滑脂作为润滑剂，并对上述传动轴进行轴支承；

电动机，其相对于上述壁部设于与上述叶轮相反的一侧；以及

对置孔，其设于上述壁部，一端在上述对置面开口，并且另一端在与上述叶轮相反的一侧且与上述电动机的定子对置的位置开口。

2.根据权利要求1所述的离心压缩机，其特征在于，

上述对置孔的靠上述对置面侧的开口部在上述传动轴的周向上分离地设置多个。

3.根据权利要求1或2所述的离心压缩机，其特征在于，

一个或者多个上述对置孔的在上述一端的开口面积的合计比上述对置面处的上述插通孔的内周面与上述传动轴或者同上述传动轴一体旋转的旋转部件之间的缝隙的面积大。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的离心压缩机，其特征在于，

在比上述轴承更靠上述叶轮侧的位置，在上述插通孔与上述传动轴之间设有密封圈。

5.根据权利要求1～4任一项中所述的离心压缩机，其特征在于，

上述叶轮由纤维强化塑料构成，上述传动轴由不锈钢构成。