CN116457584A - 旋转机械 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转机械(1)具备：中央部分(2)，其具备马达(5)；压缩机叶轮(32)，其通过马达的驱动而旋转；压缩机壳体(31)，其固定于中央部分并且收容压缩机叶轮；叶轮设置部(72)，其设置于中央部分并且与压缩机叶轮相对配置；以及扩散器部(8)，其固定于压缩机壳体，并且包围叶轮设置部的外周而配置，并且形成扩散器流路，扩散器部从叶轮设置部分割设置，并且嵌合于叶轮设置部而接合。

Description

旋转机械

技术领域

本公开涉及旋转机械。

背景技术

公知有电动涡轮增压器、电动压缩机等旋转机械(参照专利文献1-3)。例如，这种旋转机械具备：具有马达的中央部分、和与中央部分连接的压缩机。压缩机具备收容于压缩机壳体的缩机叶轮。在压缩机叶轮的周围形成有将动能转换为压力的扩散器流路。压缩机叶轮设置成相对于背面壁部旋转自如。背面壁部具备与压缩机叶轮接近并且相对的叶轮设置区域、和形成扩散器流路的扩散器区域，背面壁部例如安装固定于中央部分。

专利文献1：日本特开昭63-302133号公报

专利文献2：日本实开昭59-17299号公报

专利文献3：日本特开平8-312590号公报

在以往的旋转机械中，不仅需要背面壁部的叶轮设置区域，还需要将扩散器区域安装于中央部分，中央部分中的背面壁部的安装构造容易变得复杂，在设计的自由度的观点上存在改善的余地。

发明内容

本公开对能够提高中央部分处的设计的自由度的旋转机械进行说明。

本公开的一个方式的旋转机械具备：中央部分，其具备马达；压缩机叶轮，其通过马达的驱动而旋转；压缩机壳体，其固定于中央部分并且收容压缩机叶轮；叶轮设置部，其设置于中央部分，并且与压缩机叶轮相对配置；以及扩散器部，其固定于压缩机壳体，并且包围叶轮设置部的外周而配置并且形成扩散器流路。扩散器部从叶轮设置部分割设置，并且嵌合于叶轮设置部而接合。

在该旋转机械中，扩散器部从叶轮设置部分割设置，并且扩散器部固定于压缩机壳体，而非中央部分。即，能够在中央部分中简化或省略用于安装扩散器部的构造，而提高中央部分中的设计的自由度。

在一些方式中，也可以是在从压缩机叶轮的旋转轴方向观察的情况下，叶轮设置部设置为至少包括与压缩机叶轮重叠的区域。根据该方式，在将压缩机叶轮安装于叶轮设置部之后，能够以使压缩机叶轮通过扩散器部的方式设置。即，在连接中央部分和压缩机壳体之前，能够将压缩机叶轮安装于叶轮设置部，因此不易产生在旋转轴方向上的压缩机叶轮的偏移，安装位置稳定。其结果，在将压缩机壳体固定于中央部分而形成扩散器流路时，与压缩机叶轮之间的尖端间隙的管理是容易的，而提高设计上的优越性。

在一些方式中，压缩机壳体也可以具备外缘收容部，该外缘收容部收纳有扩散器部的外缘部并支承扩散器部。扩散器部收纳在压缩机壳体的外缘收容部，因此被稳定地保持在固定位置，进而有利于旋转轴方向的小型化。

在一些方式中，马达也可以具备：转子、环绕转子的周围而配置的定子、以及固定于定子的端部的树脂模制构造，叶轮设置部是树脂模制构造的至少一部分。通过在树脂模制构造的全部或一部分形成叶轮设置部，从而在压缩机叶轮侧产生的热不易传递到定子侧，能够维持并提高马达性能。

在一些方式中，马达也可以具备：转子、和环绕转子的周围的定子，中央部分具备马达壳体，该马达壳体收容对马达进行驱动控制的逆变器并且固定有定子，逆变器与扩散器部对置配置。与在马达壳体之外设置逆变器的方式相比，逆变器收容于中央部分的马达壳体的方式容易受到设计上的限制。根据上述方式，扩散器部固定于压缩机壳体，因此不需要用于将逆变器固定于马达壳体的凸台等。因此，对于逆变器的形状的制约变小，而增加设计的自由度。

在一些方式中，树脂模制构造也可以具备：固定于定子的端部的基座部、和叶轮设置部，叶轮设置部的外径比基座部小，并且从基座部向沿着压缩机叶轮的旋转轴的方向突出。

根据本公开的一些方式，能够提高中央部分中的设计的自由度。

附图说明

图1是表示本公开的一个实施方式的旋转机械的剖面立体图。

图2是表示在中央部分安装有压缩机叶轮的状态的立体图。

图3是表示扩散器部被嵌合并接合到叶轮设置部的状态的立体图。

图4是表示固定有扩散器部的压缩机壳体的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，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是示出有旋转机械1的一个例子，例如为电动压缩机。旋转机械1具备：成为主要部分的中央部分2、和与中央部分2连接的压缩机3。中央部分2具备：驱动旋转轴4的马达5、和收容马达5的马达壳体21(也称为“轴承壳体”)。马达5(参照图2以及图3)具备：设置于旋转轴4的转子51、和包围转子51而配置的定子52。定子52由铁芯52a以及卷绕于铁芯52a的导线52b等形成，并固定于马达壳体21的内周面。

在定子52的周围配置有冷却块B，该冷却块B形成有供制冷剂通过的冷却流路。另外，在马达壳体21的内部收容有对马达5进行驱动控制的逆变器6。

逆变器6例如具备两个(多个)控制基板6a。两个控制基板6a的功能作用不同，一个控制基板6a为主电路用的基板，另一个控制基板6a为控制电路用。在控制基板6a上安装有IGBT、双极晶体管、MOSFET、或GTO等器件、Capacitor等蓄电装置。

逆变器6的控制基板6a呈沿着马达壳体21的内周的弯曲形状。对于该弯曲形状而言，在本实施方式中，是一部分被切除而成的环状(C字状)，在被切除的部分设置有冷却块B。

控制基板6a经由安装部件安装于马达壳体21。与从定子52引出的导线52b连接的连接端子52c以相对于定子52的周向朝向切线方向突出的方式延伸，并与逆变器6的控制基板6a连接。

压缩机3为离心式压缩机，具备压缩机叶轮32和压缩机壳体31(参照图4)。压缩机叶轮32固定于旋转轴4，通过马达5的驱动而旋转。压缩机壳体31收容压缩机叶轮32，该压缩机壳体31具备取入空气的吸引口33和排出压缩空气的排出口34。

压缩机3具备：形成于压缩机叶轮32的周围的扩散器流路Df、和以包围扩散器流路Df的方式设置的涡旋流路Sf。由压缩机叶轮32的旋转引起的动能被扩散器流路Df转换为压力。在扩散器流路Df产生的压缩空气经由涡旋流路Sf从排出口34排出。

压缩机壳体31具备：内主体部35，环绕压缩机叶轮32，且形成有吸引口33；外主体部36，形成有涡旋流路Sf以及排出口34；以及流路连接部37，设置于内主体部35与外主体部36之间，形成涡旋流路Sf。

在外主体部36的外缘部分设置有凸缘部36a。另一方面，在中央部分2的马达壳体21的外缘部分设置有安装压缩机壳体31的凸缘部21a。压缩机壳体31的凸缘部36a与马达壳体21的凸缘部21a抵接，经由螺栓等(紧固部件)相互连接。其结果，压缩机3与中央部分2连接。

接下来，对形成扩散器流路Df的构造详细地进行说明。如图2、图3所示，在本公开中，旋转自如地设置压缩机叶轮32的部分(叶轮设置部72)和形成扩散器流路Df的部分(扩散器部8)被分割，最终相互嵌合并接合。叶轮设置部72和扩散器部8也能够作为在旋转轴4的径向上被分割的形式来进行说明。具体而言，叶轮设置部72在比扩散器部8靠近旋转轴4的内侧区域，扩散器部8为外侧区域。首先，对内侧的叶轮设置部72进行说明。

对于定子52的与压缩机3接近的端部而言，将填充于模具的树脂材料固定成规定的形状而形成树脂模制构造7。树脂模制构造7具备基座部71和叶轮设置部72。基座部71固定于定子52的端部，向径向(外侧)伸出。叶轮设置部72具有比基座部71小的外径，且从基座部71向沿着旋转轴4的方向突出。此外，在本实施方式中，虽然由树脂模制构造7的一部分形成叶轮设置部72，但也可以树脂模制构造7全部为叶轮设置部72。

叶轮设置部72是在压缩机叶轮32的背面侧，以与压缩机叶轮3相对的方式配置的部分。压缩机叶轮32具备设置有多个叶片部的圆形的压缩机车轮32a(参照图2)。压缩机车轮32a固定于旋转轴4，进而被安装成背面与叶轮设置部72相对，且能够非接触地旋转。该背面是指相对于吸引口33成为相反侧的位置。

叶轮设置部72与压缩机车轮32a(压缩机叶轮32)相对配置。叶轮设置部72在从压缩机叶轮32的旋转轴方向观察的情况下，设置成至少包括与压缩机叶轮32重叠的区域。“从旋转轴方向观察的情况下”是指以相对于旋转轴4的延长线平行的方式目视确认压缩机叶轮32的情况。例如，在对压缩机叶轮32照射相对于旋转轴4的延长线平行的光的情况下，意味着投影有压缩机叶轮32的区域全部包括在叶轮设置部72的内部。具体而言，在叶轮设置部72以及压缩机车轮32a的外缘为同心圆状的情况下，叶轮设置部72的内径与压缩机车轮32a的内径相同、或者大于压缩机车轮32a的内径。

扩散器部8被嵌合并接合到叶轮设置部72。扩散器部8为环状(圈状)的板体。成为扩散器部8的内缘的端面(内周面)以包围叶轮设置部72的外周面的方式设置，与叶轮设置部72的外周面相接。在扩散器部8的内周面与叶轮设置部72的外周面之间设置有O型环(密封部件)9，以防止压缩空气从压缩机3漏出。

如图1以及图4所示，在压缩机壳体31的外主体部36设置有外缘收容部36b，该外缘收容部36b接纳并支承沿着扩散器部8的外缘的一部分。外缘收容部36b具备仿照沿着扩散器部8的外缘的一部分(外缘部81)的形状而成形状，是具有收纳外缘部81的深度的大致环状的槽。扩散器部8构成为外缘部81收纳在外缘收容部36b，经由螺栓等安装部件固定于压缩机壳体31。

扩散器部8收纳在外缘收容部36b并固定在规定位置。其结果，扩散器部8与压缩机壳体31的流路连接部37对置配置，进而配置为在与流路连接部37之间形成扩散器流路Df。本公开的扩散器部8通过固定于压缩机壳体31而形成扩散器流路Df，因此用于形成扩散器流路Df的间隙管理是容易的，有利于品质的提高。

另外，在本公开中，如上所述，控制马达5的驱动的逆变器6收容于马达壳体21的内部。逆变器6的两个的控制基板6a与扩散器部8对置配置。具体地说明，逆变器6的多个控制基板6a沿着旋转轴4并排配置。在本公开中，扩散器部8固定于压缩机壳体31，因此在马达壳体21不需要用于固定扩散器部8的凸台等。其结果，不需要担心为了避免凸台等而对控制基板6a(逆变器6)的形状进行研究等，对逆变器6的形状的设计上的制约变小。

接下来，对由本公开的旋转机械1起到的效果进行说明。本公开的旋转机械1的扩散器部8从叶轮设置部72分割设置。另外，扩散器部8固定于压缩机壳体31，而非中央部分2。其结果，能够在中央部分2中简化或省略用于安装扩散器部8的构造，而提高中央部分2中的设计的自由度。

另外，作为比较方式，例如在叶轮设置部和扩散器部被分割而作为一体的背面板设置于压缩机叶轮的背面的构造的情况下，背面板需要固定于中央部分的马达壳体等。在这样的比较方式中，压缩机壳体需要经由背面板安装于中央部分，因此构成为沿旋转轴方向堆叠。其结果，旋转轴方向的公差变大。

与此相对，根据本公开的旋转机械1，叶轮设置部72和扩散器部8被分割，而且扩散器部8固定于压缩机壳体31。即，也可以直接固定中央部分2的马达壳体21和压缩机壳体31，而不夹设扩散器部8。其结果，有利于旋转轴方向的小型化，另外，压缩机叶轮32与压缩机壳体31之间的尖端间隙的管理变得容易。

另外，叶轮设置部72在从压缩机叶轮32的旋转轴方向观察的情况下，设置成至少包括与压缩机叶轮32重叠的区域。其结果，在将压缩机叶轮32安装于叶轮设置部72之后，能够以使压缩机叶轮32通过扩散器部8的方式设置。即，在连接中央部分2和压缩机壳体31之前，能够将压缩机叶轮32安装于叶轮设置部72。因此，不易产生沿着旋转轴4的方向上的压缩机叶轮32的偏移，安装位置稳定。其结果，在将压缩机壳体31固定于中央部分2而形成扩散器流路Df时，与压缩机叶轮32之间的尖端间隙的管理变得更容易，而提高设计上的优越性。

另外，固定于压缩机壳体31的扩散器部8收纳在压缩机壳体31的外缘收容部36b，因此被稳定地保持在固定位置，进而有利于旋转轴方向的小型化。

另外，叶轮设置部72具备固定于定子52的树脂模制构造7，因此在压缩机叶轮32侧产生的热不易传递到定子52侧，能够维持并提高马达5的性能。

另外，本公开的逆变器6收容于中央部分2的马达壳体21的内部。通常，与在马达壳体21之外设置逆变器6的方式相比，在中央部分2的马达壳体21中收容有逆变器6的方式容易受到设计上的限制。然而，根据本公开的旋转机械1，扩散器部8固定于压缩机壳体31，因此不需要用于将逆变器6固定于马达壳体21的凸台等。因此，容易将逆变器6和扩散器部8以接近的状态对置配置，有利于小型化。

本公开并非仅限定于上述的实施方式。例如，在上述的实施方式中，虽然作为旋转机械的一个例子，对电动压缩机进行了说明，但也可以广泛地应用于电动辅助型的涡轮增压器等形成扩散器流路的旋转机械。

附图标记说明

1...旋转机械；2...中央部分；5...马达；6...逆变器；7...树脂模制构造；8...扩散器部；21...马达壳体；31...压缩机壳体；32...压缩机叶轮；36b...外缘收容部；51...转子；52...定子；72...叶轮设置部；81...外缘部；Df...扩散器流路；Sf...涡旋流路。

Claims (6)

1.一种旋转机械，其特征在于，具备：

中央部分，其具备马达；

压缩机叶轮，其通过所述马达的驱动而旋转；

压缩机壳体，其固定于所述中央部分并且收容所述压缩机叶轮；

叶轮设置部，其设置于所述中央部分，并且与所述压缩机叶轮相对配置；以及

扩散器部，其固定于所述压缩机壳体，并且包围所述叶轮设置部的外周而配置并且形成扩散器流路，

所述扩散器部从所述叶轮设置部分割设置，并且嵌合于所述叶轮设置部而接合。

2.根据权利要求1所述的旋转机械，其特征在于，

在从所述压缩机叶轮的旋转轴方向观察的情况下，所述叶轮设置部设置为至少包括与所述压缩机叶轮重叠的区域。

3.根据权利要求1或2所述的旋转机械，其特征在于，

所述压缩机壳体具备外缘收容部，该外缘收容部收纳有所述扩散器部的外缘部并支承所述扩散器部。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的旋转机械，其特征在于，

所述马达还具备：转子、环绕所述转子的周围而配置的定子、以及固定于所述定子的树脂模制构造，

所述叶轮设置部是所述树脂模制构造的至少一部分。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的旋转机械，其特征在于，

所述马达具备：转子、和环绕所述转子的周围的定子，

所述中央部分具备马达壳体，该马达壳体收容对所述马达进行驱动控制的逆变器并且固定有所述定子，

所述逆变器与所述扩散器部对置配置。

6.根据权利要求4所述的旋转机械，其特征在于，

所述树脂模制构造具备：固定于所述定子的端部的基座部、和所述叶轮设置部，

所述叶轮设置部的外径比所述基座部小，并且从所述基座部向沿着所述压缩机叶轮的旋转轴的方向突出。