CN109790854B - 电动压缩机 - Google Patents

Abstract

电动压缩机具备：旋转轴，安装有压缩机叶轮；定子部，被配置于旋转轴的周围；以及马达壳体，收纳定子部。马达壳体具有：内壳体，包括包围并保持定子部的第一筒状部；以及外壳体，包括包围并保持该第一筒状部的第二筒状部。在内壳体的外表面与外壳体的内表面之间，遍及旋转轴的周向的一部分或整周形成有冷却套部。内壳体具备第一端壁部，该第一端壁部与第一筒状部连续设置并在旋转轴的径向延伸至比定子部的外周部靠内侧的位置。

Description

电动压缩机

技术领域

本公开涉及电动压缩机。

背景技术

以往，公知有专利文献1及专利文献2所记载的电动增压器。电动增压器具备马达定子以及马达转子。专利文献1所记载的电动增压器具备由马达定子与支承马达定子的外套筒一体化形成的定子组件。在外套筒与轴承壳体之间设有水冷套。在专利文献2所记载的电动增压器中，也在马达定子的周围设有空间。

专利文献1：国际公开第2008/020512号

专利文献2：日本特开2007-321698号公报

在上述以往的电动增压器(电动压缩机)中，虽然考虑到了定子部的冷却，但在与压缩机叶轮一同旋转的旋转体(旋转轴等)的周边也存在其他产生热的因素。鉴于此，需要针对电动压缩机整体进一步提升冷却效率。本公开对能使冷却效率提高的电动压缩机进行说明。

发明内容

本公开的一个实施方式涉及的电动压缩机具备：旋转轴，安装有压缩机叶轮；定子部，被配置于旋转轴的周围；以及马达壳体，收纳定子部，马达壳体具有：内壳体，包括包围并保持定子部的第一筒状部；以及外壳体，包括包围并保持内壳体的第一筒状部的第二筒状部，在内壳体的外表面与外壳体的内表面之间，遍及旋转轴的周向的一部分或整周形成有冷却套部，内壳体具有第一端壁部，该第一端壁部与第一筒状部连续设置，并在旋转轴的径向延伸至比定子部的外周部靠内侧的位置。

根据本公开的一个实施方式，能提高冷却效率。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式涉及的离心压缩机的剖视图。

图2是表示图1中的马达壳体的剖视图。

图3是沿着图2的III-III线的剖视图。

图4是表示图1中的内壳体的立体图。

图5是表示图1中的外壳体的立体图。

图6是表示组装工序的第一阶段的剖视图。

图7是表示组装工序的第二阶段的剖视图。

具体实施方式

本公开的一个实施方式涉及的电动压缩机具备：旋转轴，安装有压缩机叶轮；定子部，被配置于旋转轴的周围；以及马达壳体，收纳定子部，马达壳体具有：内壳体，包括包围并保持定子部的第一筒状部；以及外壳体，包括包围并保持内壳体的第一筒状部的第二筒状部，在内壳体的外表面与外壳体的内表面之间，遍及旋转轴的周向的一部分或整周形成有冷却套部，内壳体具有第一端壁部，该第一端壁部与第一筒状部连续设置，并在旋转轴的径向延伸至比定子部的外周部靠内侧的位置。

根据该电动压缩机，通过在冷却套部中流动冷却流体，可经由内壳体冷却电动压缩机的发热部分(马达等)。通过第一筒状部，可冷却定子部。并且，第一端壁部在径向延伸至比定子部的外周部靠内侧的位置。利用该第一端壁部，除了马达以外，也能冷却旋转轴的周围的其他发热部分。因此，能提高冷却效率。

在几个实施方式中，冷却套部形成于周向的一部分，包含作为冷却流体的出入口的第一端部及第二端部。该情况下，冷却流体从第一端部向第二端部流动，或从第二端部向第一端部流动。由于能抑制冷却流体的滞留、偏流，所以冷却效率进一步提升。冷却流体的出入口的位置可根据设置电动压缩机的周围的设备结构而改变，但通过对冷却套部的位置(第一及第二端部的位置)适当地改变，也能灵活应对这样的变化。

在几个实施方式中，在内壳体的外表面与外壳体的内表面之间，形成有内壳体的外表面与外壳体的内表面抵接的抵接面，内壳体及外壳体的至少一方包含相对于抵接面凹陷并且形成冷却套部的凹陷部，通过只在周向的一部分形成内壳体或外壳体的凹陷部，从而冷却套部形成于周向的一部分。该情况下，通过对凹陷部的位置(范围)、大小适当地改变，能使上述的冷却套部任意形成。

在几个实施方式中，具备设置于马达壳体内并支承旋转轴的轴承，内壳体的第一端壁部包含供旋转轴贯通并且包围轴承的环状部，环状部保持轴承。该情况下，可经由第一端壁部的环状部冷却轴承。除了马达以外，还能有效冷却轴承。

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。其中，在附图的说明中，对同一构成要素标注同一符号，并省略重复的说明。在以下的说明中，若未特别指出，则“径向”及“周向”这些用语是以旋转轴12或旋转轴线X为基准而使用的。

参照图1，对第一实施方式的电动压缩机1进行说明。如图1所示，电动压缩机1例如被应用于车辆、船舶的内燃机。电动压缩机1具备压缩机7。电动压缩机1通过转子部13及定子部14的相互作用而使压缩机叶轮8旋转，压缩空气等气体来产生压缩空气。由转子部13及定子部14形成马达5。

电动压缩机1具备：在壳体2内以能旋转的方式被支承的旋转轴12、以及被安装于旋转轴12的前端部的压缩机叶轮8。壳体2具备：收纳转子部13及定子部14的马达壳体3、将马达壳体3的第二端侧(图示左侧)的开口封闭的逆变器壳体4、以及收纳压缩机叶轮8的压缩机壳体6。压缩机壳体6被设置于马达壳体3的第一端侧(图示右侧)。压缩机壳体6包括吸入口9、涡旋部10、以及排出口11。

转子部13被固定于旋转轴12的旋转轴线X方向的中央部，包含被安装在旋转轴12的一个或多个永久磁铁(无图示)。定子部14以包围转子部13的方式被保持在马达壳体3的内表面。即，定子部14被配置在旋转轴12的周围。定子部14包含以包围转子部13的方式配置的圆筒状的芯体部14a、以及在芯体部14a卷绕导线(未图示)而成的线圈部14b。若通过导线使交流电流流入定子部14的线圈部14b，则由于转子部13及定子部14的相互作用，旋转轴12与压缩机叶轮8一体地旋转。若压缩机叶轮8旋转，则压缩机叶轮8通过吸入口9将外部的空气吸入，通过涡旋部10将空气压缩，并使其从排出口11排出。从排出口11排出的压缩空气被供给至上述的内燃机。

电动压缩机1具备将旋转轴12支承为能相对壳体2旋转的2个轴承20A、20B。轴承20A、20B被设置在马达壳体3内。轴承20A、20B以夹着马达5的方式配置，并以两端支承的方式对旋转轴12进行支承。第一轴承20A被保持于在马达壳体3的压缩机叶轮8侧的端部设置的环状部37。第二轴承20B被保持在逆变器壳体4的隔壁部4a的内表面侧(压缩机叶轮8侧)。

接下来，参照图1及图2对马达壳体3的结构进行更详细的说明。马达壳体3具有配置于内侧即旋转轴12侧的圆筒状的内壳体3A、和配置于外侧即内壳体3A的外周侧的圆筒状的外壳体3B。即，马达壳体3具备二分割的结构。内壳体3A与外壳体3B为分体，并相对于旋转轴线X以同心状配置。内壳体3A通过例如过盈配合(热压配合等)被安装于外壳体3B。

内壳体3A包围定子部14而对其进行保持。定子部14例如通过热压配合或压入等被安装于内壳体3A。由此，内壳体3A及定子部14被单元化。外壳体3B包围内壳体3A而对其进行保持。单元化的内壳体3A及定子部14例如通过过盈配合(热压配合等)被安装于外壳体3B。

内壳体3A具备：沿旋转轴线X方向延伸的圆筒状的第一筒状部31、和与第一筒状部31的第一端侧(压缩机叶轮8侧)连续地设置的第一端壁部33。第一筒状部31包围定子部14并对其进行保持。第一筒状部31的第二端(与第一端壁部33相反一侧)开放。第一端壁部33从第一筒状部31的第一端向径向的内侧延伸(参照图4及图6)。

第一端壁部33包含设置于中心侧即旋转轴线X侧的环状部37。环状部37比第一筒状部31的第一端向旋转轴线X方向(压缩机叶轮8侧)突出。在环状部37的周围形成有圆环状的外表面33b。外表面33b是设置在第一筒状部31与环状部37之间的肩部。外表面33b是沿与旋转轴线X垂直的方向延伸的平坦面。环状部37以旋转轴线X为中心配置。在环状部37的中央设有贯通孔37d。压缩机叶轮8的毂部8b及旋转轴12被插通于该贯通孔37d，旋转轴12贯通环状部37。

如图1所示，环状部37在径向延伸至比定子部14的外周部靠内侧的位置。环状部37包围第一轴承20A。环状部37包含与贯通孔37d连续的圆筒状的轴承收纳部，在内周面37c保持着第一轴承20A。

外壳体3B具备：沿旋转轴线X方向延伸的圆筒状的第二筒状部32、以及与第二筒状部32的第一端侧连续设置的第二端壁部34。第二筒状部32包围并保持内壳体3A的第一筒状部31。第二筒状部32的第二端开放。第二端壁部34从第二筒状部32的第一端向径向的内侧延伸。如图2、图5及图7所示，第二端壁部34呈圆环状，以旋转轴线X为中心配置。第二端壁部34的径向上的内表面34b是沿与旋转轴线X垂直的方向延伸的平坦面。在第二端壁部34的中央形成有开口，在该开口内配置有内壳体3A的环状部37。如图1所示，在第二端壁部34的开口内配置有环状部37及第一轴承20A。

如图2及图7所示，内壳体3A被从外壳体3B的第二端侧插入而嵌入到外壳体3B内。内壳体3A以保持了定子部14的状态被嵌入到外壳体3B内。第一筒状部31的外周面31a与第二筒状部32的内周面32a抵接。外周面31a也可以与内周面32a紧密接触。通过外周面31a与内周面32a形成圆筒状的第一抵接面S1。在外周面31a与内周面32a之间设有环状的第一密封件36。第一密封件36设置于在第一筒状部31的外周面31a形成的1个密封槽31c(参照图6)。第一密封件36例如为O型环。

第一端壁部33的外表面33b与第二端壁部34的内表面34b抵接。外表面33b也可以与内表面34b抵靠。由外表面33b与内表面34b形成平坦的圆环状的第二抵接面S2。环状部37的外周面37b与第二端壁部34的内周面34a抵接。第一端壁部33及第二端壁部34相对于压缩机叶轮8的背面8a以具有很小的缝隙的方式对置(参照图1)。外周面37a也可以与内周面34a紧密接触。在外周面37a与内周面34a之间设有环状的第二密封件38。第二密封件38设置于在环状部37的外周面37a形成的1个密封槽37b(参照图6)。第二密封件38例如为O型环。

内壳体3A与外壳体3B只要在外周面31a与内周面32a、或外周面37a与内周面34a的任一部位被保持即可。也可以构成为外周面31a与内周面32a互相过盈配合(热压配合等)，外周面37a与内周面34a互相间隙配合。与之相反，也可以构成为外周面31a与内周面32a互相间隙配合，外周面37a与内周面34a互相过盈配合(热压配合等)。在间隙配合的外周面37a与内周面34a之间，或间隙配合的外周面31a与内周面32a之间，可形成有间隙。通过将任一对部位以过盈配合安装，由此容易进行例如内壳体3A相对于外壳体3B的对位。

内壳体3A及外壳体3B由同一材料构成。内壳体3A及外壳体3B例如为铝制。如上所述，内壳体3A例如通过热压配合而安装在外壳体3B内。在组装时，能够通过只加热外壳体3B来进行组装。若使内壳体3A及外壳体3B为同一材料，则即使是在使用时两者热膨胀的情况，过盈量也几乎没有变化。

内壳体3A及外壳体3B能够分别通过例如压铸等来制造。由于内壳体3A及外壳体3B通过不使用型芯的方法来成型，所以能简单地制造。此外，在通过压铸等制造内壳体3A及外壳体3B的情况下，会在外壳体3B的内周面32a形成有起模斜度。根据模具的形状，也有在内壳体3A的外周面31a形成有起模斜度的情况。为了使内壳体3A及外壳体3B的嵌合容易进行，可以对外壳体3B的内周面32a及/或内壳体3A的外周面31a实施用于除去起模斜度的机械加工。

本实施方式的电动压缩机1具有用于经由马达壳体3对马达壳体3的内部所具备的各类部件进行冷却的构造。如图1及图2所示，在外壳体3B的内表面(内周面32a及内表面34b)与内壳体3A的外表面(外周面31a及外表面33b)之间，形成有用于使冷却水等冷却流体流通的水冷套部40。

如图3所示，水冷套部40只形成于周向的一部分。如图3～图5所示，在内壳体3A及外壳体3B各自形成有凹陷部43及凹陷部44，通过它们重合而形成水冷套部40。换言之，水冷套部40是被包围在凹陷部43与凹陷部44之间而形成的空间。

如图3及图5所示，在外壳体3B的内表面34b形成有相对于第二抵接面S2凹陷的凹陷部44。凹陷部44沿周向延伸，只在周向的一部分形成。换言之，凹陷部44关于旋转轴线X呈旋转非对称的形状。凹陷部43也可设置在180°以上且小于360°的范围。凹陷部44包含第一端部44a及第二端部44b。在未形成凹陷部44的部分、即第一端部44a与第二端部44b之间(比0°大且小于180°的范围)，形成有构成第二抵接面S2的平坦的内表面34b。

如图4所示，在内壳体3A中的第一筒状部31与第一端壁部33连续的部分，形成有相对于第一抵接面S1及第二抵接面S2凹陷的凹陷部43。凹陷部43沿周向延伸，只在周向的一部分形成。换言之，凹陷部43关于旋转轴线X呈旋转非对称的形状。凹陷部43也可设置在180°以上且小于360°的范围。凹陷部43包含第一端部43a及第二端部43b。在未形成凹陷部43的部分、即第一端部43a与第二端部43b之间(比0°大且小于180°的范围)，形成有构成第一抵接面S1及第二抵接面S2的外周面31a及外表面33b。

凹陷部43也可设置在与凹陷部44对应的范围。在外壳体3B安装了内壳体3A的状态下，凹陷部44与凹陷部43重合(连通)。第一端部44a的位置也可与第一端部43a的位置大致一致。第二端部44b的位置也可与第二端部43b的位置大致一致。水冷套部40关于旋转轴线X呈旋转非对称的形状。水冷套部40包含由第一端部43a及第一端部44a构成的第一端部41、以及由第二端部43b及第二端部44b构成的第二端部42。通过改变形成凹陷部43及凹陷部44的范围、凹陷部43及凹陷部44的形状，能够适当地改变设置水冷套部40的范围、水冷套部40的形状等。凹陷部43及凹陷部44能够通过压铸法容易地形成。

水冷套部40与内壳体3A的外周面31a及外表面33b对置。因此，冷却流体冷却第一筒状部31及第一端壁部33(包含环状部37)。通过被冷却后的第一筒状部31及第一端壁部33，可冷却设置在马达壳体3的内部的能够产生热量的各类元件。

如图3及图5所示，可以在外壳体3B设置与内壳体3A的第一端部43a及第二端部43b分别连接的流入管51及流出管52。在流入管51及流出管52连接有外部的配管及泵等，使冷却流体流通。

参照图6及图7，对马达壳体3的组装方法进行说明。如图6所示，通过热压配合或压入将定子部14安装至内壳体3A。此时，定子部14从内壳体3A的第二端侧(图示左侧)沿旋转轴线X方向插入。由此，内壳体3A及定子部14被单元化。

如图7所示，在内壳体3A的密封槽31c及密封槽37b各自安装第一密封件36及第二密封件38。通过热压配合将单元化了的内壳体3A及定子部14安装至外壳体3B。此时，内壳体3A从外壳体3B的第二端侧(图示左侧)沿旋转轴线X方向插入。经过以上的工序，可得到由马达壳体3及定子部14组成的单元。

根据本实施方式的电动压缩机1，通过在水冷套部40中流动冷却流体，能够经由内壳体3A使电动压缩机1的发热部分(马达5等)得到冷却。通过第一筒状部31，能够冷却定子部14。除此之外，第一端壁部33在径向延伸至比定子部14的外周部靠内侧的位置。通过该第一端壁部33，不只是马达，旋转轴12的周围的其他发热部分也能被冷却。因此，能够提高冷却效率。

以往，通过使用型芯的铸造等方法来制造具有冷却套部的马达壳体。由于通过压铸法进行的制造很困难，所以成本高。另外，相对于配合、压缩机叶轮的不同，需要制作马达壳体整体，从部件通用化的角度看，希望改良。根据本实施方式的电动压缩机1，马达壳体3具有内壳体3A与外壳体3B。换言之，马达壳体3被分割为内壳体3A与外壳体3B。这些壳体组合而形成水冷套部40。另外，在水冷套部40的前后设置第一密封件36及第二密封件38，从而设置有水冷装置。通过在内壳体3A与外壳体3B的抵靠部分形成旋转非对称的形状的凹陷部43、44，由此实现了与冷却流体的出入口位置对应的水路形状。另外，对于压缩机叶轮8的形状、逆变器壳体4、压缩机壳体6的形状、或者装配用毂的不同，只要改变外壳体3B的外侧的形状即可。外壳体3B的内表面侧与内壳体3A不需要进行改变，可实现通用化。

另外，由于通过将马达壳体3分割为内壳体3A与外壳体3B，使得水冷套部40在各个壳体制造时不再是封闭空间，所以不需要型芯。因此，能够通过压铸等来制造。由于通过不使用型芯的压铸等制造工艺使内壳体3A及外壳体3B成型，所以制造简单。在组装外壳体3B与内壳体3A时，能够通过只加热外壳体3B来进行组装。在使用时，虽然内壳体3A与外壳体3B会热膨胀，但如果使用同一材料，则过盈量几乎没有变化。因此，在使用时，外壳体3B能可靠地保持内壳体3A。

另外，因为在水冷套部40的前后设置有第一密封件36及第二密封件38，所以成为防止冷却流体向外部泄漏的构造。通过改变抵靠部的形状，能改变圆周方向的流路范围。因此，能够使冷却流体的出入口的位置具有灵活性。

在旋转非对称的形状的水冷套部40中，冷却流体从第一端部41向第二端部42流动。与在整周设置了水冷套部的情况相比，由于能够抑制冷却流体的滞留、偏流，所以冷却效率进一步上升。冷却流体的出入口的位置会根据设置电动压缩机1的周围的设备构成改变，但通过对水冷套部40的位置(第一端部41及第二端部42的位置)适当地改变，也能够灵活应对这样的变化。

通过对凹陷部43、44的位置(范围)、大小适当地改变，能使水冷套部40任意形成。

根据保持第一轴承20A的环状部37，除了马达5以外，还能有效冷却第一轴承20A。

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不局限于上述实施方式。例如，外壳体3B的第二端壁部也可不延伸至比定子部14的外周部靠内侧的位置。也可省略外壳体3B的第二端壁部。内壳体3A的第一端壁部也可与压缩机叶轮8的背面8a的整个面对置。

也可仅由凹陷部43及凹陷部44的任意一方形成水冷套部40。不局限于只由凹陷部43、44形成水冷套部40的方式。也可以由设置在整周的凹陷部43、44形成水冷套部40，并在该水冷套部40的一部分设置与内壳体3A或外壳体3B分体的分隔部件等。分隔部件被设置在水冷套部40内，能够限定流路形状。

也可在周向的全部(即整周)形成水冷套部。冷却流体不仅限于水，也可为油等其他的液体。也可将本发明应用于具备涡轮的电动压缩机。

工业上的可利用性

根据本公开的几个实施方式，能够提高冷却效率。

附图标记说明：

1…电动压缩机；2…壳体；3…马达壳体；3A…内壳体；3B…外壳体；4…逆变器壳体；4a…隔壁部；5…马达；6…压缩机壳体；8…压缩机叶轮；8a…背面；12…旋转轴；14…定子部；20A…第一轴承；20B…第二轴承；31…第一筒状部；31a…外周面(外表面)；32…第二筒状部；32a…内周面(内表面)；33…第一端壁部；33b…外表面；34…第二端壁部；34a…内周面；34b…内表面；36…第一密封件；37…环状部；37a…外周面；38…第二密封件；40…水冷套部(冷却套部)；41…第一端部；42…第二端部；43…凹陷部；44…凹陷部；S1…第一抵接面；S2…第二抵接面；X…旋转轴线。

Claims (6)

1.一种电动压缩机，其中，具备：

旋转轴，安装有压缩机叶轮；

定子部，被配置于所述旋转轴的周围；以及

马达壳体，收纳所述定子部，

所述马达壳体具有：

内壳体，包括包围并保持所述定子部的第一筒状部；以及

外壳体，包括包围并保持所述内壳体的所述第一筒状部的第二筒状部，

在所述内壳体的外表面与所述外壳体的内表面之间，在所述旋转轴的周向的一部分形成有冷却套部，

所述内壳体具有第一端壁部，该第一端壁部与所述第一筒状部的轴向的第一端侧连续设置并在所述旋转轴的径向延伸至比所述定子部的外周部靠内侧的位置，

所述冷却套部形成于所述第一筒状部与所述第一端壁部连续的部分，并延伸至与所述第一端壁部的所述第一端侧的外表面对置的位置。

2.根据权利要求1所述的电动压缩机，其中，

所述冷却套部包含作为冷却流体的出入口的第一端部及第二端部。

3.根据权利要求1或2所述的电动压缩机，其中，

在所述内壳体的外表面与所述外壳体的内表面之间，形成有所述内壳体的外表面与所述外壳体的内表面抵接的抵接面，

所述内壳体及所述外壳体的至少一方包含相对于所述抵接面凹陷并且形成所述冷却套部的凹陷部，

通过只在所述周向的一部分形成所述内壳体或所述外壳体的所述凹陷部，从而所述冷却套部形成于所述周向的一部分。

4.根据权利要求1所述的电动压缩机，其中，

具备设置于所述马达壳体内并支承所述旋转轴的轴承，

所述内壳体的所述第一端壁部包含供所述旋转轴贯通并且包围所述轴承的环状部，所述环状部保持所述轴承。

5.根据权利要求2所述的电动压缩机，其中，

具备设置于所述马达壳体内并支承所述旋转轴的轴承，

所述内壳体的所述第一端壁部包含供所述旋转轴贯通并且包围所述轴承的环状部，所述环状部保持所述轴承。

6.根据权利要求3所述的电动压缩机，其中，

具备设置于所述马达壳体内并支承所述旋转轴的轴承，

所述内壳体的所述第一端壁部包含供所述旋转轴贯通并且包围所述轴承的环状部，所述环状部保持所述轴承。

Images