CN116057264A - 电动增压器 - Google Patents

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CN116057264A
CN116057264A CN202180055943.2A CN202180055943A CN116057264A CN 116057264 A CN116057264 A CN 116057264A CN 202180055943 A CN202180055943 A CN 202180055943A CN 116057264 A CN116057264 A CN 116057264A
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迫田晃司
佐佐木裕司
中山隼
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Abstract

电动增压器(1)具备具有定子(22)的马达(20)和与定子(22)的定子主表面(22a)热连接的扩散板(40)。扩散板(40)具有使热介质流通的主表面侧冷却流路(F1)。

Description

电动增压器
技术领域
本公开涉及电动增压器。
背景技术
电动增压器从压缩的空气受热。电动增压器具备使叶轮旋转的马达，但该马达也成为热源。若构成电动增压器的部件的温度因压缩空气的热及马达的热等而上升，则产生电动增压器无法发挥预期的性能的情况。因此，如专利文献1、2公开的那样，电动增压器具备用于冷却构成部件的冷却构造。专利文献1的冷却构造以马达及叶轮的冷却为对象。专利文献2的冷却构造以叶轮的冷却为对象。
专利文献1：日本特开2010-196478号公报
专利文献2：日本特开2017-150339号公报
希望电动增压器进一步提高性能。为了提高电动增压器的性能，需要提高马达的输出。为了提高马达的输出，对马达提供大电流。被提供了大电流的马达进一步发热。若马达的温度因该发热而升高，则马达的输出有可能降低。因此，需要进一步提高冷却性能。
发明内容
本公开说明能够进一步提高冷却性能的电动增压器。
本公开的电动增压器具备：具有定子的马达、和与定子的端面热连接的扩散板。扩散板具有使热介质流通的流路。
本公开的电动增压器能够进一步提高冷却性能。
附图说明
图1是概略地表示本公开的电动增压器的结构的剖视图。
图2是图1所示的扩散板的分解立体图。
图3是表示扩散板与定子的关系的主视图。
具体实施方式
本公开的电动增压器具备：具有定子的马达、和与定子的端面热连接的扩散板。扩散板具有使热介质流通的流路。
从定子的内部的发热的部位到定子的端面为止的热阻比较小。因此，通过将扩散板与定子的端面热连接，并且使热介质在扩散板的流路流通，由此能够从定子高效地吸热。因此能够进一步提高冷却效率。
本公开的电动增压器还可以具备：叶轮，其通过安装于马达的旋转轴进行旋转；以及压缩机外壳，其收容叶轮，并且具有包围叶轮的涡旋流路。扩散板也可以为圆板状，具有第一端面和第二端面。第一端面也可以与定子的端面热连接。第二端面也可以与压缩机外壳配合而形成将从叶轮排出的流体从叶轮向涡旋流路引导的扩散流路。根据这样的结构，也能获得良好的冷却效率。
在本公开的电动增压器中，扩散板也可以具有：包括第一端面的第一板部件、和包括第二端面的第二板部件。第一板部件的导热系数也可以与第二板部件的导热系数不同。根据该结构，能够使热量从导热系数高的第一板部件侧向热介质移动。因此，能够高效地冷却定子。
在本公开的电动增压器中，第一板部件的导热系数也可以比第二板部件的导热系数高。根据该结构，能够使热量更高效地从导热系数高的第一板部件侧向热介质移动。因此，能够更高效地冷却定子。
在本公开的电动增压器中，第一板部件承受的温度也可以比第二板部件承受的温度低。根据该方式，电动增压器也能够从定子高效地夺取热量。因此，能够更高效地冷却定子。
以下，一边参照附图、一边详细地说明用于实施本公开的电动增压器的方式。在附图的说明中，对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
图1是本公开的电动增压器1的剖视图。如图1所示，电动增压器1具备压缩机10和马达20。电动增压器1通过将电力作为动力源的马达20驱动压缩机10。压缩机10经由旋转轴30从马达20接收动力。电动增压器1将压缩的空气排出。
压缩机10具有叶轮11和压缩机外壳12。压缩机外壳12具有吸入口13和涡旋流路14。吸入口13是与旋转轴30同轴的开口部。涡旋流路14包围旋转轴线RL。叶轮11配置于吸入口13的里侧。涡旋流路14包围叶轮11。根据上述配置，从吸入口13吸入的空气经由叶轮11到达涡旋流路14。扩散流路15形成于叶轮11与涡旋流路14之间。扩散流路15从叶轮11接收空气。扩散流路15将接收到的空气传递至涡旋流路14。扩散流路15由压缩机外壳12的外壳壁面12a和后述的扩散板40形成。
马达20具有转子21和定子22。转子21固定于旋转轴30。转子21与旋转轴30一起旋转。转子21例如包括多个永久磁铁。定子22是以包围转子21的方式设置的部件。定子22包括线圈。
马达20还具有定子壳体23、通路块24以及马达外壳25。定子壳体23收容定子22和转子21。定子壳体23为圆筒形状。在定子壳体23的内部固定有定子22。定子壳体23的一端构成壳体开口23a(参照图2)。定子壳体23的另一端被壳体端面23b封闭。壳体端面23b与后述马达外壳25配合而构成背面侧冷却流路F2。
如图2所示，壳体肋23d设置于定子壳体23的壳体外周面23c。在壳体肋23d安装有通路块24。通路块24是与定子壳体23分体设置的部件。通路块24具有块背面24a和块主表面24b。块背面24a与壳体肋23d抵接。块主表面24b与扩散板40抵接。通路块24具有连结流路24F。连结流路24F是从块背面24a贯通至块主表面24b的孔。连结流路24F将背面侧冷却流路F2与后述的扩散板40的主表面侧冷却流路F1连结。
壳体开口23a被扩散板40封闭。如上述的那样，扩散板40与压缩机外壳12配合而构成扩散流路15。扩散板40将压缩机10与马达20隔开。扩散板40具有马达侧圆板41(第一板部件)和压缩机侧圆板42(第二板部件)。马达侧圆板41是俯视为圆形的薄板。换言之，马达侧圆板41是从旋转轴线RL方向观察为圆形的薄板。压缩机侧圆板42也是俯视为圆形的薄板。换言之，压缩机侧圆板42也是从旋转轴线RL方向观察为圆形的薄板。通过马达侧圆板41的主表面与压缩机侧圆板42的背面抵接而构成扩散板40。马达侧圆板41具有作为贯通孔的马达侧孔41H。压缩机侧圆板42也具有作为贯通孔的压缩机侧孔42H。马达侧孔41H及压缩机侧孔42H的中心与旋转轴线RL一致。马达侧孔41H及压缩机侧孔42H同轴。
构成马达侧圆板41的材料与构成压缩机侧圆板42的材料不同。构成马达侧圆板41的材料的导热系数与构成压缩机侧圆板42的材料的导热系数不同。马达侧圆板41的导热系数比压缩机侧圆板42的导热系数高。例如，作为构成马达侧圆板41的材料，可以采用铝合金之类的金属材料。作为构成压缩机侧圆板42的材料，可以采用聚苯硫醚树脂(PolyPhenylene Sulfide Resin)或酚醛树脂之类的耐热树脂材料。
通过选择具有不同导热系数的材料，能够使从马达20向扩散板40的热移动、和从压缩机10向扩散板40的热移动具有偏向。扩散板40从导热系数高的马达侧圆板41积极地接受热。通过选择导热系数低的树脂材料，能够抑制从压缩机10侧向马达20侧的热移动。
马达侧圆板41具有马达侧背面41a(第一端面)和马达侧主表面41b。马达侧背面41a也与马达20接触。马达侧背面41a与通路块24抵接。马达侧背面41a也与收容于定子壳体23的定子22的定子主表面22a连接。
在此所说的“连接”是指热连接。所谓热连接，假定为在马达侧背面41a与定子主表面22a之间存在间隙。基于该假定，也可以使从马达侧背面41a向定子主表面22a的热阻比在间隙中充满空气的状态的热阻小的状态定义为“热连接”。作为“热连接”的例子，可以列举出马达侧背面41a与定子主表面22a物理接触的状态。如果处于物理接触的状态，则在定子主表面22a与马达侧背面41a之间不形成对热移动造成影响的实质的空气层。因此，热从定子主表面22a向马达侧背面41a良好地移动。作为“热连接”的其他例子，可以列举出虽然在定子主表面22a与马达侧背面41a之间存在间隙，但该间隙为由导热润滑脂之类的导热材料充满的状态。由于导热材料的导热系数比空气高，因此热从马达侧背面41a向定子主表面22a良好地移动。
流路槽41G形成于马达侧主表面41b。流路槽41G是在马达侧主表面41b挖入的凹部。流路槽41G包括贯通孔41G1、圆环槽部41G2以及连结槽部41G3。贯通孔41G1从马达侧主表面41b贯通至马达侧背面41a。贯通孔41G1在马达侧背面41a处与通路块24的连结流路24F连结。因此，马达侧背面41a相对于通路块24水密地连接。
如图3所示，圆环槽部41G2呈包围旋转轴线RL的圆环形状。圆环槽部41G2也可以在从旋转轴线RL的方向俯视时与定子主表面22a重叠。例如，可以是圆环槽部41G2的全部与定子主表面22a重叠，也可以是圆环槽部41G2的一部分与定子主表面22a重叠。与定子主表面22a重叠的方式能够通过圆环槽部41G2的直径来调整。与定子主表面22a重叠的方式也能通过圆环槽部41G2的槽宽来调整。圆环槽部41G2形成为绕旋转轴线RL具有180度以上的中心角。该角度可以根据通路块24的连结流路24F的位置来设定。
在作为与连结流路24F的连接部分的贯通孔41G1的位置比圆环槽部41G2靠外侧时，设置有将贯通孔41G1与圆环槽部41G2相连的连结槽部41G3。连结槽部41G3可以根据圆环槽部41G2与贯通孔41G1的位置关系根据需要来设置。例如，在贯通孔41G1与圆环槽部41G2重叠的情况下，连结槽部41G3可以省略。
再次如图2所示，压缩机侧圆板42具有压缩机侧背面42a和压缩机侧主表面42b(第二端面)。压缩机侧背面42a与马达侧主表面41b抵接。压缩机侧背面42a将形成于马达侧主表面41b的贯通孔41G1、圆环槽部41G2以及连结槽部41G3的开口部分封闭。因此，压缩机侧主表面42b与贯通孔41G1、圆环槽部41G2以及连结槽部41G3配合而构成主表面侧冷却流路F1。压缩机侧主表面42b包括叶轮区域42b1和扩散区域42b2。叶轮区域42b1与叶轮11相对。扩散区域42b2构成扩散流路15。扩散区域42b2包围叶轮区域42b1。
对电动增压器1具备的各个部件进行了详细地说明。接下来，进行着眼于电动增压器1具备的冷却机构的说明。冷却机构对马达20进行冷却。马达20的温度上升对马达20的特性造成影响。具体而言，若马达20的温度过于上升，则存在马达20的输出降低的趋势。因此，马达20需要在其运行时不高于预先设定的温度。另一方面，在马达20中，作为动力源，向线圈提供电流。在电流流过线圈时，由于电阻而产生发热。马达20的输出越高，则越是流过大电流，因此发热的程度也越高。此外，在压缩机10中若空气被压缩，则压缩空气成为高温。例如，压缩空气的温度也达到摄氏280度以上。即，在电动增压器1运行时，因各种因素产生热。因此，需要积极地排出热，以使马达20的温度不会因这些热而超过设定值。因此，电动增压器1具备包括背面侧冷却流路F2和主表面侧冷却流路F1在内的冷却机构。
马达20包括的主要发热源是包括线圈在内的定子22。定子22的线圈卷绕于齿之类的部件。构成线圈的导线的间隙被树脂材料填埋。冷却机构从定子22高效地吸热。
冷却机构采用定子22的两端面作为热路径。冷却机构沿着旋转轴线RL夹着定子22。在定子背面侧配置有背面侧冷却流路F2。背面侧冷却流路F2由马达外壳25和定子壳体23构成。构成背面侧冷却流路F2的槽也可以设置于马达外壳25。构成背面侧冷却流路F2的槽也可以设置于定子壳体23。在定子主表面22a侧配置有主表面侧冷却流路F1。主表面侧冷却流路F1由扩散板40构成。主表面侧冷却流路F1及背面侧冷却流路F2通过通路块24相互连接。背面侧冷却流路F2、主表面侧冷却流路F1以及连结流路24F相互连通。背面侧冷却流路F2、主表面侧冷却流路F1以及连结流路24F构成一个流路。
电动增压器1具备：具有定子22的马达20、和与定子主表面22a热连接的扩散板40。扩散板40具有使热介质流通的主表面侧冷却流路F1。从定子22的发热部位到定子主表面22a为止的热阻比较小。因此，通过将扩散板40与定子主表面22a热连接，并且使热介质在扩散板40的主表面侧冷却流路F1流通，由此能够从定子22高效地吸热。因此，能够进一步提高冷却效率。
扩散板40为圆板状。扩散板40具有马达侧背面41a和压缩机侧主表面42b。马达侧背面41a与定子主表面22a热连接。压缩机侧主表面42b与压缩机外壳12配合而形成将从叶轮11排出的流体从叶轮11向涡旋流路14引导的扩散流路15。在电动增压器1中，扩散板40具有：包括马达侧背面41a的马达侧圆板41、和包括压缩机侧主表面42b的压缩机侧圆板42。马达侧圆板41的导热系数与压缩机侧圆板42的导热系数不同。更详细而言，马达侧圆板41的导热系数比压缩机侧圆板42的导热系数高。此外，在电动增压器1中，马达侧圆板41承受的温度比压缩机侧圆板42承受的温度低。
另外，已叙述了扩散板40的背面侧与马达20热连接，扩散板40的主表面侧形成扩散流路15。
马达20侧的温度比压缩机10侧的温度低。换言之，以在扩散板40流动的热介质的温度为基准观察时，热介质的温度与马达20侧的温度的温度差小于热介质的温度与扩散流路15侧的温度的温度差。热移动的容易程度与温度差成比例。温度差越大，越容易热移动。若只关注温度的关系，则对于向扩散板40的热移动而言，来自压缩机10侧的热移动容易成为支配性的。其结果，来自作为冷却对象的马达20的吸热变得不充分，有可能无法充分冷却定子22。
因此，实施方式的扩散板40由彼此具有不同的导热系数的材料构成。具体而言，对于想要积极地吸热的马达20侧的部件，应用导热系数比想要抑制热的流入的压缩机10侧的部件的材料的导热系数高的材料。另一方面，对于想要抑制热的流入的压缩机10侧的部件，应用导热系数比想要积极地吸热的马达20侧的部件的材料的导热系数低的材料。在温度低的一侧配置导热系数高的部件，并且在温度高的一侧配置导热系数低的部件。根据这样的结构，能够使热从温度相对低的马达20侧向热介质良好地移动。
本公开的电动增压器不限定于上述的实施方式的结构以及方法。
附图标记说明：
1…电动增压器；10…压缩机；11…叶轮；12…压缩机外壳；12a…外壳壁面；13…吸入口；14…涡旋流路；15…扩散流路；20…马达；21…转子；22…定子；22a…定子主表面；23…定子壳体；23a…壳体开口；23b…壳体端面；23c…壳体外周面；23d…壳体肋；24…通路块；24a…块背面；24b…块主表面；24F…连结流路；25…马达外壳；30…旋转轴；40…扩散板；41…马达侧圆板(第一板部件)；41a…马达侧背面(第一端面)；41b…马达侧主表面；41G…流路槽；41G1…贯通孔；41G2…圆环槽部；41G3…连结槽部；41H…马达侧孔；42…压缩机侧圆板(第二板部件)；42a…压缩机侧背面；42b…压缩机侧主表面(第二端面)；42b1…叶轮区域；42b2…扩散区域；42H…压缩机侧孔；F1…主表面侧冷却流路；F2…背面侧冷却流路；RL…旋转轴线。

Claims (5)

1.一种电动增压器，其特征在于，具备：
马达，其具有定子；以及
扩散板，其与所述定子的端面热连接，
所述扩散板具有使热介质流通的流路。
2.根据权利要求1所述的电动增压器，其特征在于，还具备：
叶轮，其通过安装于所述马达的旋转轴进行旋转；以及
压缩机外壳，其收容所述叶轮，并且具有包围所述叶轮的涡旋流路，
所述扩散板为圆板状，具有第一端面和第二端面，
所述第一端面与所述定子的端面热连接，
所述第二端面与所述压缩机外壳配合而形成将从所述叶轮排出的流体从所述叶轮向所述涡旋流路引导的扩散流路。
3.根据权利要求2所述的电动增压器，其特征在于，
所述扩散板具有：包括所述第一端面的第一板部件、和包括所述第二端面的第二板部件，
所述第一板部件的导热系数与所述第二板部件的导热系数不同。
4.根据权利要求3所述的电动增压器，其特征在于，
所述第一板部件的导热系数比所述第二板部件的导热系数高。
5.根据权利要求3或4所述的电动增压器，其特征在于，
所述第一板部件承受的温度比所述第二板部件承受的温度低。
CN202180055943.2A 2020-08-24 2021-08-05 电动增压器 Pending CN116057264A (zh)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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