DE102023117286A1

DE102023117286A1 - Zentrifugalverdichter

Info

Publication number: DE102023117286A1
Application number: DE102023117286.7A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Hirano
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2023-06-30
Publication date: 2024-01-18
Also published as: CN117404336A; US20240018966A1; JP2024011748A

Abstract

Ein Zentrifugalverdichter (10) weist eine Drehwelle (13), einen Elektromotor (12), ein Laufrad (14, 15), ein Schublager (18) und ein Gehäuse (11) auf, das einen Durchgang (R) hat, der einen Motorkühlungsdurchgang (R2) und einen Lagerkühlungsdurchgang (R3) aufweist. Das Gehäuse (11) weist ein Innengehäuse (30) und ein Außengehäuse (40) auf. Der Motorkühlungsdurchgang (R2) ist durch das Innengehäuse (30) und das Außengehäuse (40) definiert. Der Durchgang (R) weist einen Verzweigungsdurchgang (R5), durch welchen ein Kühlfluid aufgeteilt wird und in den Motorkühlungsdurchgang (R2) und den Lagerkühlungsdurchgang (R3) strömt, und einen Vereinigungsdurchgang (R6) auf, durch welchen das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang (R3) strömt, mit dem Kühlfluid vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt. Der Motorkühlungsdurchgang (R2) weist eine Führungswand (33) auf, die das Kühlfluid führt, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentrifugalverdichter.
Der Zentrifugalverdichter weist eine Drehwelle, einen Elektromotor, ein Laufrad, ein Schublager und ein Gehäuse auf, das aus einem Metall gemacht ist. Der Elektromotor hat einen Rotor und einen Stator. Der Elektromotor dreht die Drehwelle. Das Laufrad dreht einstückig zusammen mit der Drehwelle, um ein Fluid zu verdichten. Das Schublager stützt die Drehwelle drehbar ab.
Ein Gehäuse eines Elektroverdichters, der in der internationalen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2018/139497 ( WO 2018 / 139 497 A1 ) offenbart ist, hat einen Durchgang, durch welchen ein Kühlfluid strömt. Der Durchgang weist einen Motorkühlungsdurchgang, durch welchen das Kühlfluid strömt, um den Elektromotor zu kühlen, und einen Lagerkühlungsdurchgang auf, durch welchen das Kühlfluid strömt, um das Lager zu kühlen. Der Motorkühlungsdurchgang und der Lagerkühlungsdurchgang sind serielle Durchgänge, die seriell bzw. in Reihe verbunden sind. Nachdem das Kühlfluid durch den Motorkühlungsdurchgang strömt, strömt das Kühlfluid durch den Lagerkühlungsdurchgang.
In einem Fall, in dem der Motorkühlungsdurchgang und der Lagerkühlungsdurchgang die seriellen Durchgänge sind, wie in der Offenlegungsschrift beschrieben ist, strömt das gesamte Kühlfluid, das in den Durchgang eingeleitet wird, durch den Motorkühlungsdurchgang und den Lagerkühlungsdurchgang. Aus diesem Grund sind Strömungsraten des Kühlfluids, das sowohl durch den Motorkühlungsdurchgang als auch den Lagerkühlungsdurchgang strömt, erhöht, wodurch ein Druckverlust des Kühlfluids zunimmt.
Zusammenfassung
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Zentrifugalverdichter vorgesehen, der eine Drehwelle, einen Elektromotor, der einen Stator hat, der in einer Rohrform ausgebildet ist und die Drehwelle dreht, ein Laufrad, das zusammen mit der Drehwelle einstückig dreht, um ein Fluid zu verdichten, ein Schublager, das die Drehwelle drehbar abstützt, und ein Gehäuse aufweist, das aus einem Metall gemacht ist und einen Durchgang hat, durch welchen ein Kühlfluid strömt. Der Durchgang weist einen Motorkühlungsdurchgang, durch welchen das Kühlfluid strömt, um den Elektromotor zu kühlen, und einen Lagerkühlungsdurchgang auf, durch welchen das Kühlfluid strömt, um das Schublager zu kühlen. Das Gehäuse weist ein Innengehäuse, das in einer Rohrform ausgebildet ist und den Stator aufnimmt, und ein Außengehäuse auf, das in einer Rohrform ausgebildet ist und das Innengehäuse aufnimmt. Der Motorkühlungsdurchgang ist durch eine Außenumfangsfläche des Innengehäuses und eine Innenumfangsfläche des Außengehäuses definiert. Der Durchgang weist einen Verzweigungsdurchgang, durch welchen das Kühlfluid aufgeteilt wird und in den Motorkühlungsdurchgang und den Lagerkühlungsdurchgang strömt, und einen Vereinigungsdurchgang auf, durch welchen das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang strömt, mit dem Kühlfluid vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang strömt. Der Motorkühlungsdurchgang weist eine Führungswand auf, die in mindestens einem von dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ausgebildet ist und das Kühlfluid, das durch den Motorkühlungsdurchgang strömt, so führt, dass das Kühlfluid in einer Umfangsrichtung des Stators strömt.
Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, die zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, die beispielhaft die Grundzüge der Erfindung darstellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung kann zusammen mit Aufgaben und Vorteilen davon am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:

1 eine Längsschnittansicht ist, die einen Zentrifugalverdichter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Innengehäuse gemäß der Ausführungsform darstellt;
3 eine perspektivische Ansicht ist, die das Innengehäuse gemäß der Ausführungsform darstellt;
4 eine Schnittansicht ist, die ein Gehäuse gemäß der Ausführungsform darstellt;
5 eine Schnittansicht ist, die das Gehäuse gemäß der Ausführungsform darstellt;
6 eine Vorderansicht ist, die den Zentrifugalverdichter gemäß der Ausführungsform teilweise darstellt; und
7 eine Ansicht zum Erläutern einer Reihenfolge von Durchgängen ist, durch welche ein Kühlfluid strömt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform eines Zentrifugalverdichters gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die begleitenden 1 bis 7 beschrieben. Der Zentrifugalverdichter der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert. Das Brennstoffzellenfahrzeug weist einen Brennstoffzellen-Stack auf, der durch eine chemische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugt. Der Zentrifugalverdichter der vorliegenden Ausführungsform wird in einer Zuleitungsvorrichtung verwendet, die Sauerstoff aufweisende Luft in den Brennstoffzellen-Stack zuleitet.
<Konfiguration des Zentrifugalverdichters>
Wie in 1 dargestellt ist, weist ein Zentrifugalverdichter 10 ein Gehäuse 11, das aus einem Metall gemacht ist, einen Elektromotor 12, eine Drehwelle 13, ein erstes Laufrad 14, ein zweites Laufrad 15, ein erstes Radiallager 16, ein zweites Radiallager 17, Schublager 18 und einen Inverter (nicht dargestellt) auf. Das Gehäuse 11 der vorliegenden Ausführungsform ist aus Aluminium gemacht.
<Gehäuse>
Das Gehäuse 11 weist ein Motorgehäuse 20, eine Außenplatte 21, eine Innenplatte 22, ein erstes Verdichtergehäuse 23 und ein zweites Verdichtergehäuse 24 auf. Das Motorgehäuse 20 weist ein Innengehäuse 30 und ein Außengehäuse 40 auf, die jeweils in einer Rohrform ausgebildet sind.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, hat das Innengehäuse 30 eine Innengehäuseumfangswand 31, die in einer Zylinderform ausgebildet ist, und eine Innengehäuseendwand 32, die in einer Ringform ausgebildet ist. Die Innengehäuseendwand 32 ist an einem Ende der Innengehäuseumfangswand 31 in einer Axialrichtung davon angeordnet. Die Innengehäuseendwand 32 erstreckt sich von dem einen Ende der Innengehäuseumfangswand in der Axialrichtung davon in Radialrichtung nach innen.
Wie in 2 dargestellt ist, hat das Innengehäuse 30 eine Führungswand 33, die von einer Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 in einer Radialrichtung des Innengehäuses 30 vorsteht. Die Führungswand 33 erstreckt sich im Wesentlichen in einer Wendelform bzw. Spiralform. Die Führungswand 33 der vorliegenden Ausführungsform hat einen ersten Umfangswandabschnitt 33a, einen zweiten Umfangswandabschnitt 33b, einen dritten Umfangswandabschnitt 33c und einen vierten Umfangswandabschnitt 33d. Der erste Umfangswandabschnitt 33a bis zu dem vierten Umfangswandabschnitt 33d erstrecken sich in einer Umfangsrichtung der Innengehäuseumfangswand 31. Der erste Umfangswandabschnitt 33a, der zweite Umfangswandabschnitt 33b, der dritte Umfangswandabschnitt 33c und der vierte Umfangsabschnitt 33d sind in einer Axialrichtung der Innengehäuseumfangswand 31 in dieser Reihenfolge von dem anderen Ende der Innengehäuseumfangswand 31, das entgegengesetzt zu der Innengehäuseendwand 32 ist, zu der Innengehäuseendwand 32 hin angeordnet. Der erste Umfangswandabschnitt 33a ist in einer Ringform ausgebildet.
Die Führungswand 33 hat zudem einen ersten Verbindungswandabschnitt 33e, einen zweiten Verbindungswandabschnitt 33f und einen dritten Verbindungswandabschnitt 33g. Der erste Verbindungswandabschnitt 33e bis zu dem dritten Verbindungswandabschnitt 33g erstrecken sich schräg zu der Umfangsrichtung der Innengehäuseumfangswand 31. Der erste Verbindungswandabschnitt 33e bis zu dem dritten Verbindungswandabschnitt 33g sind in der Axialrichtung der Innengehäuseumfangswand 31 in dieser Reihenfolge von dem anderen Ende der Innengehäuseumfangswand 31, das entgegengesetzt zu der Innengehäuseendwand 32 ist, zu der Innengehäuseendwand 32 hin angeordnet. Der erste Verbindungswandabschnitt 33e verbindet den ersten Umfangswandabschnitt 33a mit einem ersten Endabschnitt des zweiten Umfangswandabschnitts 33b. Der zweite Verbindungswandabschnitt 33f verbindet einen zweiten Endabschnitt des zweiten Umfangswandabschnitts 33b, der entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitt des zweiten Umfangswandabschnitts 33b ist, mit einem ersten Endabschnitt des dritten Umfangswandabschnitts 33c. Der dritte Verbindungswandabschnitt 33g verbindet einen zweiten Endabschnitt des dritten Umfangswandabschnitts 33c, der entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitt des dritten Umfangswandabschnitts 33c ist, mit einem ersten Endabschnitt des vierten Umfangswandabschnitts 33d.
Das Innengehäuse 30 der vorliegenden Ausführungsform hat erste Lamellen 34, die von der Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 in der Radialrichtung des Innengehäuses 30 vorstehen. Eine Länge jeder der ersten Lamellen 34, die von der Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 vorstehen, ist kürzer als eine Länge der Führungswand 33, die von der Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 vorsteht. Drei erste Lamellen 34 sind in der Axialrichtung der Innengehäuseumfangswand 31 zwischen dem ersten Umfangswandabschnitt 33a und dem zweiten Umfangswandabschnitt 33b, zwischen dem zweiten Umfangswandabschnitt 33b und dem dritten Umfangswandabschnitt 33c und zwischen dem dritten Umfangswandabschnitt 33c und dem vierten Umfangswandabschnitt 33d angeordnet, wobei die Umfangswandabschnitte jeder Kombination in der Axialrichtung der Innengehäuseumfangswand 31 nebeneinander sind.
Wie in 3 dargestellt ist, hat das Innengehäuse 30 eine erste Rippe 35 und ein zweite Rippe 36. Die erste Rippe 35 und die zweite Rippe 36 stehen von der Innengehäuseendwand 32 in einer Richtung weg von der Innengehäuseumfangswand 31 vor. Die erste Rippe 35 und die zweite Rippe 36 erstrecken sich in der Radialrichtung der Innengehäuseendwand 32. Eine Position der ersten Rippe 35 in der Umfangsrichtung der Innengehäuseendwand 32 stimmt mit einem Abschnitt überein, in welchem der vierte Umfangswandabschnitt 33d in der Umfangsrichtung der Innengehäuseumfangswand 31 nicht ausgebildet ist. Die zweite Rippe 36 ist an einer Position angeordnet, die in der Umfangsrichtung der Innengehäuseendwand 32 um 180 Grad von der ersten Rippe 35 versetzt ist.
Das Innengehäuse 30 hat zweite Lamellen 37. Die zweiten Lamellen 37 stehen von der Innengehäuseendwand 32 in der Richtung weg von der Innengehäuseumfangswand 31 vor. Die zweiten Lamellen 37 sind jeweils in einer Bogenform ausgebildet, die sich in der Umfangsrichtung der Innengehäuseendwand 32 erstreckt. Zwei zweite Lamellen 37 sind in der Radialrichtung der Innengehäuseendwand 32 zwischen der ersten Rippe 35 und der zweiten Rippe 36 angeordnet.
Wie in 1 dargestellt ist, ist das Außengehäuse 40 in einer Rohrform mit Boden ausgebildet und hat eine Außengehäuseumfangswand 41, die in einer Rohrform ausgebildet ist, und eine Außengehäuseendwand 42, die in einer Kreisplattenform ausgebildet ist. Die Außengehäuseendwand 42 ist an einem Ende der Außengehäuseumfangswand 41 in der Axialrichtung davon angeordnet. Die Außengehäuseendwand 42 hat ein Welleneinsetzloch 42a. Das Welleneinsetzloch 42a erstreckt sich in der Axialrichtung der Außengehäuseumfangswand 41 durch die Außengehäuseendwand 42. Das Außengehäuse 40 hat einen ersten Lagerhalteabschnitt 43, der in einer Rohrform ausgebildet ist. Der erste Lagerhalteabschnitt 43 erstreckt sich in der Axialrichtung der Außengehäuseumfangswand 41 von einer Innenfläche der Außengehäuseendwand 42. Eine Achse des ersten Lagerhalteabschnitts 43 stimmt mit einer Achse der Außengehäuseumfangswand 41 überein. Das Welleneinsetzloch 42a steht mit einer Innenseite des ersten Lagerhalteabschnitts 43 in Verbindung. Der erste Lagerhalteabschnitt 43 hält ein zweites Radiallager 17, das in einer Zylinderform ausgebildet ist.
Wie in 4 dargestellt ist, hat das Außengehäuse 40 einen ersten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44. Der erste Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44 ist in einem Endabschnitt der Außengehäuseumfangswand 41 in der Nähe zu einem offenen Ende davon angeordnet. Der erste Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44 ist in einer T-Form ausgebildet. Der erste Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44 hat einen radialen Durchgang 44a, der sich in der Radialrichtung der Außengehäuseumfangswand 41 erstreckt, und einen axialen Durchgang 44b, der sich in der Axialrichtung der Außengehäuseumfangswand 41 erstreckt. Der radiale Durchgang 44a erstreckt sich durch die Außengehäuseumfangswand 41 in der Radialrichtung davon. Ein erstes Ende des radialen Durchgangs 44a steht mit einer Außenseite des Außengehäuses 40 in Verbindung. Ein zweites Ende, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende des radialen Durchgangs 44a ist, ist an einer Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41 offen. Ein erstes Ende des axialen Durchgangs 44b ist bei einem beliebigen Abschnitt des radialen Durchgangs 44a verbunden. Ein zweites Ende, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende des axialen Durchgangs 44b ist, ist an einer Endfläche 41a der Außengehäuseumfangswand 41 offen.
Wie in 5 dargestellt ist, hat das Außengehäuse 40 einen ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 45. Der erste Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 45 ist bei dem Endabschnitt der Außengehäuseumfangswand 41 in der Nähe zu dem offenen Ende davon angeordnet. Der erste Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 45 ist in der Umfangsrichtung der Außengehäuseumfangswand 41 weg von dem ersten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44. Der erste Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 45 ist in einer L-Form ausgebildet. Ein erstes Ende des ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 45 ist an der Endfläche 41a der Außengehäuseumfangswand 41 offen. Ein zweites Ende, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende des ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 45 ist, ist an der Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41 offen.
Wie in 1 dargestellt ist, nimmt das Außengehäuse 40 das Innengehäuse 30 auf. Die Außengehäuseumfangswand 41 befindet sich außerhalb der Innengehäuseumfangswand 31 in der Radialrichtung davon und umgibt die Innengehäuseumfangswand 31. Eine Achse der Außengehäuseumfangswand 41 stimmt mit einer Achse der Innengehäuseumfangswand 31 überein. Eine Richtung, in welcher sich die Achsen der Außengehäuseumfangswand 41 und der Innengehäuseumfangswand 31 erstrecken, ist als eine Axialrichtung des Motorgehäuses 20 definiert. Die Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41 ist der Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 zugewandt. Eine Endfläche der Führungswand 33 ist in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41. Der erste Lagerhalteabschnitt 43 ist in der Innengehäuseendwand 32 eingesetzt. Die Innenfläche der Außengehäuseendwand 42 ist der Innengehäuseendwand 32 zugewandt.
Die Außenplatte 21 ist eine Platte, die in einer Ringform ausgebildet ist. Die Außenplatte 21 hat eine erste Fläche 21a und eine zweite Fläche 21b. Die erste Fläche 21a und die zweite Fläche 21b sind Flächen, die senkrecht zu einer Dickenrichtung der Außenplatte 21 sind. Die zweite Fläche 21b befindet sich in der Dickenrichtung der Außenplatte 21 entgegengesetzt zu der ersten Fläche 21a.
Die Außenplatte 21 hat eine erste Aussparung 21c und eine zweite Aussparung 21d. Die erste Aussparung 21c und die zweite Aussparung 21d sind jeweils von der ersten Fläche 21a der Außenplatte 21 vertieft. Die erste Aussparung 21c befindet sich an einem Innenumfangsabschnitt der Außenplatte 21. Die erste Aussparung 21c ist in einer Ringform ausgebildet.
Wie in 6 dargestellt ist, erstreckt sich die zweite Aussparung 21d in einer Umfangsrichtung der Außenplatte 21. Die zweite Aussparung 21d umgibt die erste Aussparung 21c. Die zweite Aussparung 21d ist in einer Halbmondform in der Umfangsrichtung der Außenplatte 21, d. h., einer C-Form, ausgebildet.
Wie in 4 dargestellt ist, hat die Außenplatte 21 einen zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 27. Der zweite Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 27 ist in einer L-Form ausgebildet. Ein erstes Ende des zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 27 ist an der ersten Fläche 21a der Außenplatte 21 offen. Ein zweites Ende, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende des zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 27 ist, steht mit einem ersten Ende der zweiten Aussparung 21d in Verbindung, die sich in der Umfangsrichtung der Außenplatte 21 erstreckt.
Wie in 5 dargestellt ist, hat die Außenplatte 21 einen zweiten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 28. Der zweite Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 28 ist in der Umfangsrichtung der Außenplatte 21 weg von dem zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 27. Der zweite Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 28 ist in einer L-Form ausgebildet. Ein erstes Ende des zweiten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 28 steht mit einem zweiten Ende in Verbindung, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende der zweiten Aussparung 21d ist. Ein zweites Ende, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende des zweiten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 28 ist, ist an der ersten Fläche 21a der Außenplatte 21 offen.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Außenplatte 21 mit einem Endabschnitt des Außengehäuses 40 in der Nähe zu einem offenen Ende davon verbunden. Die Außenplatte 21 schließt das offene Ende des Außengehäuses 40. Eine Innenfläche des Außengehäuses 40 und die Außenplatte 21 definieren eine Motorkammer S1. Die Motorkammer S1 nimmt das Innengehäuse 30, die Innenplatte 22 und den Elektromotor 12 auf.
Wie in 4 dargestellt ist, ist die erste Fläche 21a der Außenplatte 21 in Kontakt mit der Endfläche 41a der Außengehäuseumfangswand 41 des Außengehäuses 40. Das erste Ende des zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 27 ist mit dem zweiten Ende des axialen Durchgangs 44b des ersten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 44 verbunden. Dementsprechend steht der zweite Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 27 in Verbindung mit dem ersten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44.
Wie in 5 dargestellt ist, ist das zweite Ende des zweiten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 28 mit dem ersten Ende des ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 45 verbunden. D. h., der zweite Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 28 steht in Verbindung mit dem ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 45.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Innenplatte 22 in einer Ringplatte ausgebildet. Die Innenplatte 22 ist in der Axialrichtung des Motorgehäuses 20 zwischen der Außenplatte 21 und dem Innengehäuse 30 angeordnet. Die Innenplatte 22 ist in Kontakt mit der ersten Fläche 21a der Außenplatte 21. Die Innenplatte 22 und die erste Aussparung 21c der Außenplatte 21 definieren eine Lageraufnahmekammer S2. Die Lageraufnahmekammer S2 nimmt die Schublager 18 auf, die jeweils in einer Kreisringform ausgebildet sind.
Die Innenplatte 22 hat einen zweiten Lagerhalteabschnitt 25, der in einer Rohrform ausgebildet ist. Der zweite Lagerhalteabschnitt 25 erstreckt sich in einer Richtung weg von der Außenplatte 21 von einem Innenumfangsabschnitt der Innenplatte 22. Eine Achse des zweiten Lagerhalteabschnitts 25 stimmt mit der Achse des ersten Lagerhalteabschnitts 43 überein. Ein Innenloch des zweiten Lagerhalteabschnitts 25 steht mit einem Innenloch der Außenplatte 21 durch die Lageraufnahmekammer S2 in Verbindung. Der zweite Lagerhalteabschnitt 25 hält das erste Radiallager 16, das in einer Zylinderform ausgebildet ist.
Das erste Verdichtergehäuse 23 ist in einer Rohrform ausgebildet. Das erste Verdichtergehäuse 23 hat einen ersten Schneckendurchgang 23a. Der erste Schneckendurchgang 23a erstreckt sich spiralförmig in einer Umfangsrichtung des ersten Verdichtergehäuses 23. Das erste Verdichtergehäuse 23 ist mit der zweiten Fläche 21b der Außenplatte 21 verbunden.
Eine Innenumfangsfläche des ersten Verdichtergehäuses 23 und die Außenplatte 21 definieren eine erste Laufradkammer S3. Darüber hinaus ist ein erster Diffusordurchgang S4 zwischen dem ersten Verdichtergehäuse 23 und der zweiten Fläche 21b der Außenplatte 21 angeordnet. Der erste Diffusordurchgang S4 sieht eine Verbindung zwischen der ersten Laufradkammer S3 und dem ersten Schneckendurchgang 23a vor.
Das zweite Verdichtergehäuse 24 ist in einer Rohrform ausgebildet. Das zweite Verdichtergehäuse 24 hat einen zweiten Schneckendurchgang 24a. Der zweite Schneckendurchgang 24a erstreckt sich spiralförmig in einer Umfangsrichtung des zweiten Verdichtergehäuses 24. Das zweite Verdichtergehäuse 24 ist mit einer Außenfläche der Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 verbunden.
Eine Innenumfangsfläche des zweiten Verdichtergehäuses 24 und die Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 definieren eine zweite Laufradkammer S5. Darüber hinaus ist ein zweiter Diffusordurchgang S6 zwischen dem zweiten Verdichtergehäuse 24 und der Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 angeordnet. Der zweite Diffusordurchgang S6 sieht eine Verbindung zwischen der zweiten Laufradkammer S5 und dem zweiten Schneckendurchgang 24a vor.
<Elektromotor>
Wie in 1 dargestellt ist, hat der Elektromotor 12 einen Stator 51, der in einer Rohrform ausgebildet ist, und einen Rotor 52, der innerhalb des Stators 51 angeordnet ist.
Der Stator 51 hat einen Statorkern 53, der in einer Zylinderform ausgebildet ist, und eine Spule 54. Der Statorkern 53 ist bei der Innenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 fixiert. Eine Achse des Statorkerns 53 stimmt mit der Achse der Innengehäuseumfangswand 31 überein. Die Spule 54 ist um den Statorkern 53 gewickelt. Das Innengehäuse 30 nimmt den Stator 51 auf. Die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 befindet sich in der Axialrichtung des Motorgehäuses 20 zwischen dem Stator 51 und der Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40. Der Stator 51 befindet sich in der Axialrichtung des Motorgehäuses 20 zwischen der Innenplatte 22 und der Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30. Der Rotor 52 weist einen Rotorkern 55, der in einer Zylinderform ausgebildet ist, und Permanentmagnete auf, welche nicht dargestellt sind, die bei dem Rotorkern 55 angeordnet sind. Eine Achse des Rotorkerns 55 stimmt mit der Achse des Statorkerns 53 überein.
<Drehwelle, erstes Laufrad, zweites Laufrad>
Die Drehwelle 13 hat einen Wellenhauptkörper 13a, einen ersten Stützabschnitt 13b, einen zweiten Stützabschnitt 13c und einen dritten Stützabschnitt 13d. Die Drehwelle 13 ist in dem Gehäuse 11 aufgenommen. Eine Richtung, in welcher sich der Wellenhauptkörper 13a erstreckt, ist als eine Axialrichtung der Drehwelle 13 definiert. Die Axialrichtung der Drehwelle 13 stimmt mit der Axialrichtung des Motorgehäuses 20 überein.
Der Wellenhauptkörper 13a ist in dem Rotorkern 55 in der Motorkammer S1 eingesetzt. Der Wellenhauptkörper 13a ist in dem Rotorkern 55 fixiert. Der Wellenhauptkörper 13a ist zusammen mit dem Rotor 52 einstückig drehbar.
Der Wellenhauptkörper 13a erstreckt sich durch die Motorkammer S1, den zweiten Lagerhalteabschnitt 25, die Lageraufnahmekammer S2 und die Außenplatte 21, sodass ein erstes Ende des Wellenhauptkörpers 13a in die erste Laufradkammer S3 vorsteht. Das erste Laufrad 14 ist mit dem ersten Ende des Wellenhauptkörpers 13a verbunden. Das erste Laufrad 14 ist in der ersten Laufradkammer S3 aufgenommen. Das erste Laufrad 14 ist zusammen mit dem Wellenhauptkörper 13a einstückig drehbar.
Der Wellenhauptkörper 13a erstreckt sich durch die Motorkammer S1, den ersten Lagerhalteabschnitt 43 und das Welleneinsetzloch 42a, sodass ein zweites Ende das entgegengesetzt zu dem ersten Ende des Wellenhauptkörpers 13a ist, in die zweite Laufradkammer S5 vorsteht. Das zweite Laufrad 15 ist mit dem zweiten Ende des Wellenhauptkörpers 13a verbunden. Das zweite Laufrad 15 ist in der zweiten Laufradkammer S5 aufgenommen. Das zweite Laufrad 15 ist zusammen mit dem Wellenhauptkörper 13a einstückig drehbar.
Der erste Stützabschnitt 13b ist näher an dem ersten Ende des Wellenhauptkörpers 13a als ein Mittelabschnitt einer Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a. Der erste Stützabschnitt 13b ist innerhalb des zweiten Lagerhalteabschnitts 25 angeordnet. Der erste Stützabschnitt 13b ist mit dem Wellenhauptkörper 13a einstückig ausgebildet. Der erste Stützabschnitt 13b steht in einer Radialrichtung des Wellenhauptkörpers 13a von der Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a vor.
Der zweite Stützabschnitt 13c ist näher an dem zweiten Ende des Wellenhauptkörpers 13a als der Mittelabschnitt der Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a. Der zweite Stützabschnitt 13c ist innerhalb des ersten Lagerhalteabschnitts 43 angeordnet. Der zweite Stützabschnitt 13c ist an der Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a fixiert und erstreckt sich von der Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a, um eine Ringform zu haben. Der zweite Stützabschnitt 13c ist zusammen mit dem Wellenhauptkörper 13a einstückig drehbar.
Der dritte Stützabschnitt 13d ist näher an dem ersten Ende des Wellenhauptkörpers 13a als der erste Stützabschnitt 13b der Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a. Der dritte Stützabschnitt 13d ist in der Lageraufnahmekammer S2 angeordnet. Der dritte Stützabschnitt 13d ist an der Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a fixiert und erstreckt sich von der Außenumfangsfläche des Wellenhauptkörpers 13a, um eine Ringform zu haben. Der dritte Stützabschnitt 13d ist zusammen mit dem Wellenhauptkörper 13a einstückig drehbar.
<Erstes Radiallager, zweites Radiallager, Schublager>
Das erste Radiallager 16, das zweite Radiallager 17 und die Schublager 18 stützen die Drehwelle 13 drehbar ab. Das erste Radiallager 16 stützt die Drehwelle 13 an dem ersten Stützabschnitt 13b in einer Radialrichtung drehbar ab, die senkrecht zu der Axialrichtung der Drehwelle 13 ist. Die Radialrichtung wird als eine Radialrichtung der Drehwelle 13 bezeichnet. Das zweite Radiallager 17 stützt die Drehwelle 13 an dem zweiten Stützabschnitt 13c in der Radialrichtung der Drehwelle 13 drehbar ab. Die Schublager 18 sind so angeordnet, um den dritten Stützabschnitt 13d in der Axialrichtung der Drehwelle 13 zwischen den Schublagern 18 zwischenzuordnen. Die Schublager 18 stützen die Drehwelle 13 an dem dritten Stützabschnitt 13d in einer Schubrichtung drehbar ab, die parallel zu der Axialrichtung der Drehwelle 13 ist.
Das erste Radiallager 16, das zweite Radiallager 17 und die Schublager 18 entsprechen jeweils einem Gaslager. Die Lager 16, 17, 18 stützen die Drehwelle 13 in Kontakt mit der Drehwelle 13, bis eine Drehzahl der Drehwelle 13 eine Aufschwimmdrehzahl erreicht, bei welcher die Drehwelle 13 aufschwimmt. Wenn die Drehzahl der Drehwelle 13 die Aufschwimmdrehzahl erreicht, schwimmt die Drehwelle 13 von den entsprechenden Lagern 16, 17, 18 durch einen Überdruck eines Fluidfilms auf, der zwischen der Drehwelle 13 und den entsprechenden Lagern 16, 17, 18 erzeugt wird. Somit stützen die Lager 16, 17, 18 die Drehwelle 13 in Nicht-Kontakt mit der Drehwelle 13 bzw. kontaktfrei dazu ab.
<Durchgang>
Das Gehäuse 11 hat einen Durchgang R durch welchen ein Kühlmittel (LLC) strömt, das als ein Kühlfluid dient.
Wie in 7 dargestellt ist, hat der Durchgang R einen Außenkühlungsdurchgang R1, einen Motorkühlungsdurchgang R2, einen Lagerkühlungsdurchgang R3, einen stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4, einen Verzweigungsdurchgang R5 und einen Vereinigungsdurchgang R6. Der Verzweigungsdurchgang R5 ist ein Durchgang, durch welchen das Kühlfluid aufgeteilt wird und in den Motorkühlungsdurchgang R2 und den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt. Der Vereinigungsdurchgang R6 ist ein Durchgang, durch welchen das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, mit dem Kühlmittel vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist, ist der Motorkühlungsdurchgang R2 durch die Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 und eine Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41 des Außengehäuses 40 definiert. Der Motorkühlungsdurchgang R2 ist um den Stator 51 angeordnet. Wie oben beschrieben ist, ist die Führungswand 33 in der Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 angeordnet. Dementsprechend hat der Motorkühlungsdurchgang R2 die Führungswand 33. Die Führungswand 33 führt das Kühlmittel, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, so, dass das Kühlmittel in einer Umfangsrichtung des Stators 51 strömt. Der Motorkühlungsdurchgang R2 ist durch die Führungswand 33 in einer Wendelform definiert. Das heißt, der Motorkühlungsdurchgang R2 ist ein Durchgang, der in der Wendelform ausgebildet ist.
Der Motorkühlungsdurchgang R2 erstreckt sich dreimal um den Stator 51. Der Motorkühlungsdurchgang R2 hat einen Durchgang einer ersten Runde R21, einen Durchgang einer zweiten Runde R22 und einen Durchgang einer dritten Runde R23. Der Durchgang einer ersten Runde R21 ist durch die Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31, die Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41, den ersten Umfangswandabschnitt 33a und den zweiten Umfangswandabschnitt 33b definiert. Der Durchgang einer zweiten Runde R22 ist durch die Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31, die Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41, den zweiten Umfangswandabschnitt 33b, den dritten Umfangswandabschnitt 33c, den ersten Verbindungswandabschnitt 33e und den zweiten Verbindungswandabschnitt 33f definiert. Der Durchgang einer dritten Runde R23 ist durch die Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31, die Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41, den dritten Umfangswandabschnitt 33c, den vierten Umfangswandabschnitt 33d, den zweiten Verbindungswandabschnitt 33f und den dritten Verbindungswandabschnitt 33g definiert.
Der Lagerkühlungsdurchgang R3 ist durch die Innenplatte 22 und die zweite Aussparung 21d der Außenplatte 21 definiert. Der Lagerkühlungsdurchgang R3 umgibt die Lageraufnahmekammer S2. Dementsprechend umgibt der Lagerkühlungsdurchgang R3 die Schublager 18.
Der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 ist durch die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 und die Innenfläche der Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 definiert. Der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 ist ein Durchgang, der in einer Ringform ausgebildet ist, die sich in der Umfangsrichtung des Stators 51 erstreckt. Der Stator 51 befindet sich in der Axialrichtung der Drehwelle 13 zwischen dem Lagerkühlungsdurchgang R3 und dem stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4.
Wie in 4 dargestellt ist, ist der Verzweigungsdurchgang R5 von dem ersten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44 und dem zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 27 ausgebildet. Ein Einlass des Verzweigungsdurchgangs R5 entspricht dem ersten Ende des radialen Durchgangs 44a des ersten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 44. Der Einlass des Verzweigungsdurchgangs R5 ist mit dem Außenkühlungsdurchgang R1 verbunden. Der Verzweigungsdurchgang R5 verzweigt sich in einen Durchgang, der mit dem Motorkühlungsdurchgang R2 verbunden ist, und einen Durchgang, der mit dem Lagerkühlungsdurchgang R3 verbunden ist. Der Durchgang, der mit dem Motorkühlungsdurchgang R2 verbunden ist, befindet sich in dem radialen Durchgang 44a und näher zu der Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41 als der axiale Durchgang 44b. Der Durchgang, der mit dem Lagerkühlungsdurchgang R3 verbunden ist, entspricht dem axialen Durchgang 44b und dem zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 27. Ein Auslass des Durchgangs, der mit dem Motorkühlungsdurchgang R2 verbunden ist, entspricht dem zweiten Ende des radialen Durchgangs 44a. Ein Auslass des Durchgangs, der mit dem Lagerkühlungsdurchgang R3 verbunden ist, entspricht dem zweiten Ende des zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 27.
Das zweite Ende des radialen Durchgangs 44a des ersten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 44 befindet sich in der Axialrichtung des Motorgehäuses 20 zwischen dem ersten Umfangswandabschnitt 33a und dem zweiten Umfangswandabschnitt 33b. Dementsprechend ist der Auslass des Durchgangs des Verzweigungsdurchgangs R5, der mit dem Motorkühlungsdurchgang R2 verbunden ist, mit dem Durchgang einer ersten Runde R21 des Motorkühlungsdurchgangs R2 verbunden. Wie oben beschrieben ist, ist das zweite Ende des zweiten Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitts 27 mit dem ersten Ende der zweiten Aussparung 21d verbunden. Das heißt, der Verzweigungsdurchgang R5 steht mit dem Motorkühlungsdurchgang R2 und dem Lagerkühlungsdurchgang R3 in Verbindung.
Wie in 5 dargestellt ist, ist der Vereinigungsdurchgang R6 von dem ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 45 und dem zweiten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitt 28 ausgebildet. Ein Einlass des Vereinigungsdurchgangs R6 entspricht dem ersten Ende des zweiten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 28. Ein Auslass des Vereinigungsdurchgangs R6 entspricht dem zweiten Ende des ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 45.
Wie oben beschrieben ist, ist das erste Ende des zweiten Vereinigungsdurchgangsausbildungsabschnitts 28 mit dem zweiten Ende der zweiten Aussparung 21d verbunden. Dementsprechend ist der Einlass des Vereinigungsdurchgangs R6 mit dem Lagerkühlungsdurchgang R3 verbunden. Das zweite Ende des ersten Vereinigungsdurchgangausbildungsabschnitts 45 befindet sich in der Axialrichtung des Motorgehäuses 20 zwischen dem ersten Umfangswandabschnitt 33a und dem zweiten Verbindungswandabschnitt 33f. Somit ist der Auslass des Vereinigungsdurchgangs R6 mit dem Motorkühlungsdurchgang R2 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Auslass des Vereinigungsdurchgangs R6 mit dem Motorkühlungsdurchgang R2 an einem Einlass des Durchgangs einer zweiten Runde R22, das heißt, einem Punkt, wo sich der Motorkühlungsdurchgang R2 von einem Vereinigungspunkt einmal um den Stator 51 zu dem zweiten Ende des radialen Durchgangs 44a erstreckt, verbunden. Das heißt, der Vereinigungsdurchgang R6 sieht eine Verbindung zwischen dem Lagerkühlungsdurchgang R3 und dem Motorkühlungsdurchgang R2 vor.
<Betrieb des Zentrifugalverdichters>
Der Inverter führt der Spule 54 eine elektrische Leistung zu, um ein drehendes magnetisches Feld um den Stator 51 zu erzeugen, wodurch der Rotor 52 dreht. Wenn der Rotor 52 gedreht wird, dreht die Drehwelle 13 einstückig zusammen mit dem Rotor 52. Das heißt, der Inverter treibt den Elektromotor 12 an. Der Elektromotor 12 dreht die Drehwelle 13.
Wenn die Drehwelle 13 gedreht wird, drehen das erste Laufrad 14 und das zweite Laufrad 15 einstückig zusammen mit der Drehwelle 13. Dann wird Luft als ein Fluid von einer Außenseite des Gehäuses 11 in die erste Laufradkammer S3 gesaugt. Die Luft wird durch das erste Laufrad 14 verdichtet. Dementsprechend entspricht das erste Laufrad 14 einem Verdichterlaufrad, das zusammen mit der Drehwelle 13 einstückig dreht, um die Luft zu verdichten. Die eingesaugte Luft, die in der ersten Laufradkammer S3 verdichtet wird, wird durch den ersten Diffusordurchgang S4 verzögert, das heißt, eine Geschwindigkeitsenergie der Luft wird in eine Druckenergie umgewandelt. Die Hochdruckluft wird in den ersten Schneckendurchgang 23a abgegeben und weiter zu der Außenseite des Gehäuses 11 abgegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Luft, welche aus dem ersten Schneckendurchgang 23a zu der Außenseite des Gehäuses 11 abgegeben wird, durch ein Rohr (nicht dargestellt) in die zweite Laufradkammer S5 eingesaugt. Die Luft, die in zweite Laufradkammer S5 eingesaugt wird, wird durch das zweite Laufrad 15 verdichtet. Dementsprechend entspricht das zweite Laufrad 15 einem Verdichterlaufrad, das zusammen mit der Drehwelle 13 einstückig dreht, um Luft zu verdichten. Die Luft, die in der zweiten Laufradkammer S5 verdichtet wird, wird durch den zweiten Diffusordurchgang S6 verzögert, das heißt, eine Geschwindigkeitsenergie der Luft wird in eine Druckenergie umgewandelt. Das heißt, der Zentrifugalverdichter 10 der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem Zentrifugalverdichter der Bauart einer zweistufigen Verdichtung, bei welcher Luft, die durch das erste Laufrad 14 verdichtet wird, nochmals durch das zweite Laufrad 15 verdichtet wird. Die Hochdruckluft wird in den zweiten Schneckendurchgang 24a abgegeben und dann dem Brennstoffzellen-Stack zugeführt. Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, die dem Brennstoffzellen-Stack zugeführt wird, wird zum Erzeugen von Strom in dem Brennstoffzellen-Stack verwendet. In der Luft ist nur ungefähr 20% Sauerstoff enthalten, welcher zum Erzeugen des Stroms in dem Brennstoffzellen-Stack verwendet wird. Dementsprechend werden ungefähr 80% der Luft, die dem Brennstoffzellen-Stack zugeführt wird, aus dem Brennstoffzellen-Stack als ein Abgas abgegeben, ohne zum Erzeugen des Stroms in dem Brennstoffzellen-Stack verwendet zu werden.
<Reihenfolge der Durchgänge, durch welche das Kühlmittel strömt>
Wie in 7 dargestellt ist, strömt das Kühlmittel durch den Außenkühlungsdurchgang R1. Beispielsweise wird in dem Inverter erzeugte Wärme in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den Außenkühlungsdurchgang R1 strömt. Das heißt, der Außenkühlungsdurchgang R1, durch welchen das Kühlmittel strömt, kühlt den Inverter. Nachdem das Kühlmittel durch den Außenkühlungsdurchgang R1 strömt, strömt das Kühlmittel in den Verzweigungsdurchgang R5.
Wie in 4 dargestellt ist, wird das Kühlmittel aufgeteilt und strömt durch den Verzweigungsdurchgang R5 in den Durchgang einer ersten Runde R21 des Motorkühlungsdurchgangs R2 und den Lagerkühlungsdurchgang R3. Dementsprechend werden eine Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, und eine Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, von einer Strömungsrate des Kühlmittels verringert, das durch den Außenkühlungsdurchgang R1 strömt.
Wie in 6 dargestellt ist, strömt das Kühlmittel, welches aufgeteilt wird und in den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, um die Schublager 18. In den Schublagern 18 erzeugte Wärme wird durch eine Atmosphäre in der Lageraufnahmekammer S2 in die Außenplatte 21 und die Innenplatte 22 abgeleitet. Die Wärme, welche von den Schublagern 18 in die Außenplatte 21 und die Innenplatte 22 abgeleitet wird, wird in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt. Das heißt, der Lagerkühlungsdurchgang R3, durch welchen das Kühlmittel strömt, kühlt die Schublager 18.
In dem Elektromotor 12 erzeugte Wärme wird durch eine Atmosphäre in der Motorkammer S1 in die Außenplatte 21 und die Innenplatte 22 abgeleitet. Die Wärme, welche von dem Elektromotor 12 in die Außenplatte 21 und die Innenplatte 22 abgeleitet wird, wird in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt. Das heißt, der Lagerkühlungsdurchgang R3, durch welchen das Kühlmittel strömt, kühlt zudem den Elektromotor 12.
Ferner wird in dem ersten Radiallager 16 erzeugte Wärme in die Innenplatte 22 und dann in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt. Das heißt, der Lagerkühlungsdurchgang R3, durch welchen das Kühlmittel strömt, kühlt zudem das erste Radiallager 16.
Nachdem das Kühlmittel durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, strömt das Kühlmittel in den Vereinigungsdurchgang R6.
Wie in 5 dargestellt ist, wird das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, mit dem Kühlmittel vereinigt, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, durch den Vereinigungsdurchgang R6 mit dem Einlass des Durchgangs einer zweiten Runde R22 des Motorkühlungsdurchgangs R2 vereinigt. Das heißt, das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, wird durch den Vereinigungsdurchgang R6 mit dem Kühlmittel, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, an einem Punkt vereinigt, wo sich der Motorkühlungsdurchgang R2 von dem Vereinigungspunkt einmal um den Stator 51 zu dem zweiten Ende des radialen Durchgangs 44a erstreckt.
Wie in 2 dargestellt ist, strömt das Kühlmittel in den Durchgang einer zweiten Runde R22 nachdem das Kühlmittel, welches aufgeteilt wird und in den Durchgang einer ersten Runde R21 des Motorkühlungsdurchgangs R2 strömt, einmal um den Stator 51 strömt. Somit strömen sowohl das Kühlmittel, das durch den Durchgang einer ersten Runde R21 strömt, als auch das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, durch den Durchgang einer zweiten Runde R22. Dementsprechend geht die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Durchgang einer zweiten Runde R22 strömt, zu der Strömungsrate zurück, bevor das Kühlmittel aufgeteilt wird. Nachdem das Kühlmittel, das in den Durchgang einer zweiten Runde R22 strömt, einmal um den Stator 51 strömt, strömt das Kühlmittel in den Durchgang einer dritten Runde R23. Das Kühlmittel, das in den Durchgang einer dritten Runde R23 strömt, strömt einmal um den Stator 51. Somit wird das Kühlmittel in dem Motorkühlungsdurchgang R2 durch die Führungswand 33 geführt, um in der Umfangsrichtung des Stators 51 zu strömen. In der vorliegenden Ausführungsform strömt das Kühlmittel wendelartig um den Stator 51.
Die in dem Elektromotor 12 erzeugte Wärme wird durch die Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt. D. h., der Motorkühlungsdurchgang R2, durch welchen das Kühlmittel strömt, kühlt den Elektromotor 12.
Wie in 3 dargestellt ist, strömt das Kühlmittel in den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4, nachdem das Kühlmittel durch den Durchgang einer dritten Runde 23 des Motorkühlungsdurchgangs R2 strömt.
Das Kühlmittel, das in den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt, wird durch die erste Rippe 35 in ein Kühlmittel, das in einer ersten Richtung der Umfangsrichtung des Stators 51 strömt, und ein Kühlmittel aufgeteilt, das in einer zweiten Richtung strömt, die eine umgekehrte Richtung zu der ersten Richtung ist. Das Kühlmittel, das in der ersten Richtung strömt, und das Kühlmittel, das in der zweiten Richtung strömt, strömen in der Umfangsrichtung des Stators 51 jeweils zur Hälfte um den Stator 51. Dann wird das Kühlmittel in Kontakt mit der zweiten Rippe 36 gebracht. Dies ändert eine Strömungsrichtung des Kühlmittels von der Richtung entlang der Umfangsrichtung des Stators 51 zu einer Richtung, die in einer Radialrichtung des Stators 51 auswärts ist.
Die in dem Elektromotor 12 erzeugte Wärme wird durch die Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 und die Atmosphäre in der Motorkammer S1 in die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 abgeleitet. Dann wird die Wärme, welche von dem Elektromotor 12 zu der Innengehäuseendwand 32 abgeleitet wird, in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt. D. h., der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4, durch welchen das Kühlmittel strömt, kühlt den Elektromotor 12.
In dem zweiten Radiallager 17 erzeugte Wärme wird durch den ersten Lagerhalteabschnitt 43 des Außengehäuses 40 und die Außengehäuseendwand 42 in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt. D. h., der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4, durch welchen das Kühlmittel strömt, kühlt zudem das zweite Radiallager 17.
Wie in 7 dargestellt ist, strömt das Kühlmittel in den Außenkühlungsdurchgang R1, nachdem das Kühlmittel durch den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt. D. h., das Kühlmittel geht zu dem Außenkühlungsdurchgang R1 zurück. Das Kühlmittel wird durch den Durchgang R zirkuliert.
[Betrieb und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform]
Im Folgenden werden der Betrieb und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Das Kühlmittel, das durch den Durchgang R zirkuliert wird, wird durch den Verzweigungsdurchgang R5 aufgeteilt und strömt in den Motorkühlungsdurchgang R2 und den Lagerkühlungsdurchgang R3. Somit sind eine Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, und eine Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, jeweils kleiner als eine Strömungsrate eines Kühlmittels, das durch einen seriellen Durchgang strömt, bei welchem der Motorkühlungsdurchgang R2 seriell bzw. in Reihe mit dem Lagerkühlungsdurchgang R3 verbunden ist. Dementsprechend verringert diese Konfiguration einen Druckverlust des Kühlmittels. Als ein Verfahren zum Verringern eines Druckverlusts des Kühlmittels können der Motorkühlungsdurchgang R2 und der Lagerkühlungsdurchgang R3 so ausgebildet sein, dass sie vollständig unabhängig voneinander sind. Auch in diesem Fall werden die Strömungsraten des Kühlmittels, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 und den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, verringert, sodass der Druckverlust des Kühlmittels verringert wird. Jedoch wird eine Temperatur des Elektromotors 12 leicht höher als jene der Schublager 18. Dies kann eine unzureichende Kühlung des Elektromotors 12 bewirken, wenn die Strömungsrate des Kühlmittels verringert wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt. Im Vergleich zu diesem Fall wird in der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, durch den Vereinigungsdurchgang R6 mit dem Kühlmittel vereinigt, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt. Dementsprechend wird die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, verringert, während das Kühlmittel aufgeteilt wird und durch den Motorkühlungsdurchgang R2 und den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt. Wenn das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, mit dem Kühlmittel vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, geht die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, jedoch zu der Strömungsrate, bevor das Kühlmittel aufgeteilt wird, zurück. Mit dieser Konfiguration tritt die unzureichende Kühlung des Elektromotors 12 schwerlich auf.
Beispielsweise kann in einem Fall, in dem der Motorkühlungsdurchgang R2 die Führungswand 33 nicht aufweist, das Kühlmittel, das in den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, in einer Axialrichtung des Stators 51 strömen. Im Ergebnis hat der Stator 51 einen Abschnitt, wo er ohne Weiteres gekühlt wird, und einen Abschnitt, wo er kaum gekühlt wird. Zusätzlich kann in dem Fall, in dem der Motorkühlungsdurchgang R2 die Führungswand 33 nicht aufweist, ein Betrag des Kühlmittels, das in den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, größer als jener des Kühlmittels sein, das in den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, wenn das Kühlmittel aufgeteilt wird und in den Motorkühlungsdurchgang R2 und den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt.

Dann wird die Strömungsrate des Kühlmittels unzureichend, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, sodass eine unzureichende Kühlung der Schublager 18 auftreten kann.
Im Vergleich zu dem Fall weist der Motorkühlungsdurchgang R2 in der vorliegenden Ausführungsform die Führungswand 33 auf, die das Kühlmittel, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, so führt, dass das Kühlmittel in der Umfangsrichtung des Stators 51 strömt. Dementsprechend wird der Stator 51 in der Umfangsrichtung des Stators 51 gleichmäßig gekühlt. Im Vergleich zu dem Kühlmittel in dem Fall, in dem der Motorkühlungsdurchgang R2 nicht die Führungswand 33 hat, strömt das Kühlmittel weniger wahrscheinlich in den Motorkühlungsdurchgang R2, sodass das Kühlmittel zudem in den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt. Dementsprechend tritt die unzureichende Kühlung der Schublager 18 durch die unzureichende Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, schwerlich auf.
(3) Der Lagerkühlungsdurchgang R3 umgibt die Schublager 18. Mit dieser Konfiguration werden die Schublager 18 im Vergleich zu einem Fall, in dem der Lagerkühlungsdurchgang R3 die Schublager 18 nicht umgibt, in der Umfangsrichtung der Schublager 18 gleichmäßig gekühlt. Darüber hinaus ist der Motorkühlungsdurchgang R2 der Durchgang, der in der Wendelform ausgebildet ist und sich mehrere Male um den Stator 51 erstreckt. Das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, wird mit dem Kühlmittel, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, durch den Vereinigungsdurchgang R6 an einem Punkt vereinigt, wo sich der Motorkühlungsdurchgang R2 von dem Vereinigungspunkt einmal um den Stator 51 zu dem zweiten Ende des radialen Durchgangs 44a erstreckt. Mit dieser Konfiguration geht die Strömungsrate des Kühlmittels, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, im Vergleich zu einem Fall, in dem das Kühlmittel, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, mit dem Kühlmittel, das durch die Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, an einem Punkt vereinigt wird, wo sich der Motorkühlungsdurchgang R2 von dem Vereinigungspunkt zweimal um den Stator 51 zu dem zweiten Ende des radialen Durchgangs 44 erstreckt, schneller zu der Strömungsrate, bevor das Kühlmittel aufgeteilt wird, zurück. Dementsprechend wird der Elektromotor 12 weiter wirksam gekühlt.
(4) Das Innengehäuse 33 hat die Innengehäuseendwand 32, die an dem einen Ende der Innengehäuseumfangswand 31 in der Axialrichtung davon angeordnet ist. Das Außengehäuse 40 hat die Außengehäuseendwand 42, die an dem einen Ende der Außengehäuseumfangswand 41 in der Axialrichtung davon angeordnet ist. Die Innengehäuseendwand 32 befindet sich in der Axialrichtung der Drehwelle 13 zwischen dem Stator 51 und der Außengehäuseendwand 42. Der Durchgang R ist durch die Innengehäuseendwand 32 und die Außengehäuseendwand 42 definiert und hat den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4, in welchen das Kühlmittel strömt, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt. Der Stator 51 befindet sich in der Axialrichtung der Drehwelle 13 zwischen dem Lagerkühlungsdurchgang R3 und dem stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4. Mit dieser Konfiguration wird der Stator 51 zudem durch das Kühlmittel gekühlt, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 und den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt. Dementsprechend wird der Elektromotor 12 weiter wirksam gekühlt.
(5) Der Lagerkühlungsdurchgang R3 ist durch die Innenplatte 22, die die Schublager 18 hält, und die zweite Aussparung 21d der Außenplatte 21 definiert. Mit dieser Konfiguration kühlt der Lagerkühlungsdurchgang R3, durch welchen das Kühlmittel strömt, nicht nur die Schublager 18, sondern zudem das erste Radiallager 16.
(6) Der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 ist durch das Außengehäuse 40, das das zweite Radiallager 17 hält, und das Innengehäuse 30 definiert. Dementsprechend kühlt der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4, durch welchen das Kühlmittel strömt, nicht nur den Stator 51, sondern zudem das zweite Radiallager 17.
(7) Beispielsweise kann in einem Fall, in dem die erste Rippe 35 nicht in dem stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 ausgebildet ist, das Kühlmittel, das in den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt, in einer Richtung der Umfangsrichtung des Stators 51 strömen. Dies erzeugt in der Umfangsrichtung des Stators 51 einen Abschnitt des Stators 51, der wahrscheinlich gekühlt wird, und einen Abschnitt des Stators 51, der unwahrscheinlich gekühlt wird. Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel, das in den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt, durch die erste Rippe 35 in das Kühlmittel, das in der ersten Richtung der Umfangsrichtung des Stators 51 strömt, und das Kühlmittel aufgeteilt, das in der zweiten Richtung strömt, die die umgekehrte Richtung zu der ersten Richtung ist. Dementsprechend wird der Stator 51 in der Umfangsrichtung des Stators 51 gleichmäßig gekühlt.
(8) Die Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 hat die ersten Lamellen 34. Diese Konfiguration vergrößert eine Oberfläche der Innengehäuseumfangswand 31, wodurch eine Wärmeabfuhr der Innengehäuseumfangswand 31 verbessert wird. Dementsprechend wird eine Kühlwirkung des Elektromotors 12 verbessert.
(9) Die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 hat die zweiten Lamellen 37. Diese Konfiguration vergrößert eine Oberfläche der Innengehäuseendwand 32, wodurch eine Wärmeabfuhr der Innengehäuseendwand 32 verbessert wird. Dementsprechend wird eine Kühlwirkung des Elektromotors 12 verbessert.
(10) Das zweite Laufrad 15 ist konfiguriert, die Luft zu verdichten, welche durch das erste Laufrad 14 verdichtet worden ist. Aus diesem Grund ist eine Temperatur der Luft, die in die zweite Laufradkammer S5 eingesaugt wird, höher als jene der Luft, die in die erste Laufradkammer S3 eingesaugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schublager 18 in der Nähe der ersten Laufradkammer S3 angeordnet, welche eine Temperatur hat, die niedriger als jene in der zweiten Laufradkammer S5 ist. Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu einem Fall, in dem die Schublager 18 in der Nähe der zweiten Laufradkammer S5 angeordnet sind, eine Erhöhung einer Temperatur der Schublager 18 unterdrückt.
(11) Wie oben beschrieben ist, ist die Temperatur der Luft, die in die zweite Laufradkammer S5 eingesaugt wird, höher als die Temperatur der Luft, die in die erste Laufradkammer S3 eingesaugt wird. Somit ist eine Temperatur der Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 zum Definieren der zweiten Laufradkammer S5 leicht hoch. Jedoch wird in der vorliegenden Ausführungsform Wärme von der Außengehäuseendwand 42 in das Kühlmittel abgeleitet, das durch den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4 strömt. Dementsprechend wird die Außengehäuseendwand 42 gekühlt.
[Modifikationsbeispiel]
Die oben beschriebene Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden. Die oben beschriebene Ausführungsform und die folgenden Modifikationen können miteinander kombiniert werden, solange sie nicht im Widerspruch zueinander stehen.
Das Kühlfluid, das durch den Durchgang R strömt, ist nicht auf das Kühlmittel (LLC) beschränkt.
Der Außenkühlungsdurchgang R1 kann weggelassen sein.
Die Anzahl der Male, mit der sich der Motorkühlungsdurchgang R2 um den Stator 51 erstreckt, kann, sofern angemessen, geändert werden.
Die Konfiguration der Führungswand 33 kann, sofern angemessen, geändert werden, solange das Kühlfluid, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, durch die Führungswand 33 so geführt wird, dass das Kühlmittel in der Umfangsrichtung des Stators 51 strömt.
Beispielsweise kann die Führungswand 33 eine Wand sein, die das Kühlfluid, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, in das Kühlfluid, das in der ersten Richtung der Umfangsrichtung des Stators 51 strömt, und das Kühlfluid aufteilt, das in der zweiten Richtung strömt, die die umgekehrte Richtung zu der ersten Richtung ist. In diesem Fall strömen das Kühlfluid, das in der ersten Richtung strömt, und das Kühlfluid, das in der zweiten Richtung strömt, zur Hälfte um den Stator 51 und werden dann miteinander vereinigt.
Die Führungswand 33 kann anstatt von der Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 von der Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41 des Außengehäuses 40 vorstehen. Die Führungswand 33 kann sowohl von der Außenumfangsfläche der Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 als auch der Innenumfangsfläche der Außengehäuseumfangswand 41 des Außengehäuses 40 vorstehen. D. h., die Führungswand 33 muss nur in mindestens einem von dem Innengehäuse 30 und dem Außengehäuse 40 ausgebildet sein. „Mindestens eines/einem von dem Innengehäuse 30 und dem Außengehäuse 40“ bedeutet nur das/dem Innengehäuse 30, nur das/dem Außengehäuse 40 oder sowohl das/dem Innengehäuse 30 als auch das/dem Außengehäuse 40.
Der Lagerkühlungsdurchgang R3 muss die Schublager 18 nicht umgeben. Solange die Schublager 18 durch das Kühlfluid gekühlt werden, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, kann der Lagerkühlungsdurchgang R3, sofern angemessen, in einer beliebigen Form geändert werden. Beispielsweise kann der Lagerkühlungsdurchgang R3 ein Durchgang sein, der in einer Halbkreisbogenform ausgebildet ist und sich zur Hälfte um die Schublager 18 erstreckt.
Der Lagerkühlungsdurchgang R3 muss kein Durchgang sein, durch welchen das Kühlfluid in einer Richtung der Umfangsrichtung der Schublager 18 strömt. Beispielsweise kann der Lagerkühlungsdurchgang R3 in einer Ringform ausgebildet sein, die die Schublager 18 umgibt. Der Einlass und Auslass des Lagerkühlungsdurchgangs R3 sind bei entsprechenden Positionen angeordnet, die in der Umfangsrichtung des Lagerkühlungsdurchgangs R3 um 180 Grad versetzt sind. In diesem Fall wird das Kühlfluid, das in den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, in das Kühlfluid, das in einer ersten Richtung der Umfangsrichtung der Schublager 18 strömt, und das Kühlfluid aufgeteilt, das in einer zweiten Richtung strömt, die eine umgekehrte Richtung zu der ersten Richtung ist. Das Kühlfluid, das in der ersten Richtung strömt, und das Kühlfluid, das in der zweiten Richtung strömt, strömen zur Hälfte um die Schublager 18 und werden dann an dem Auslass des Lagerkühlungsdurchgangs R3 miteinander vereinigt.
Der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 kann weggelassen sein. In diesem Fall ist zudem die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 weggelassen.
Der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 muss nicht durch die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 und die Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 definiert sein.
Beispielsweise muss das Außengehäuse 40 nicht die Außengehäuseendwand 42 haben. D. h., das Außengehäuse 40 kann lediglich aus der Außengehäuseumfangswand 41 ausgebildet sein. Die Außenplatte 21 schließt ein offenes Ende des Außengehäuses 40. Das Gehäuse 11 hat eine Schließplatte, die das andere offene Ende des Außengehäuses 40 schließt. Die Schließplatte hat den ersten Lagerhalteabschnitt 43 des zweiten Radiallagers 17. In diesem Fall ist der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 durch die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 und die Schließplatte definiert.
Der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 muss kein Durchgang sein, durch welchen das Kühlfluid in der ersten Richtung und der zweiten Richtung der Umfangsrichtung des Stators 51 strömt. Beispielsweise kann der stromabwärtige Kühlungsdurchgang R4 ein Durchgang sein, der in einer Halbmondform in der Umfangsrichtung des Stators 51, d. h., einer C-Form, ausgebildet ist. In diesem Fall strömt das Kühlfluid in einer Richtung der Umfangsrichtung des Stators 51 durch den stromabwärtigen Kühlungsdurchgang R4. Die Konfiguration des stromabwärtigen Kühlungsdurchgangs R4 kann, sofern angemessen, in Übereinstimmung mit einer Position eines Auslasses des stromabwärtigen Kühlungsdurchgangs R4, welcher mit dem Außenkühlungsdurchgang R1 verbunden ist, geändert werden.
Solange das Kühlfluid durch den Verzweigungsdurchgang R5 aufgeteilt wird und in den Motorkühlungsdurchgang R2 und den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, kann der Verzweigungsdurchgang R5, sofern angemessen, in einer beliebigen Form geändert werden. Beispielsweise kann der erste Verzweigungsdurchgangausbildungsabschnitt 44 in einer Y-Form ausgebildet sein. Um einen Druckverlust von Kühlfluid zu verringern, das durch den Verzweigungsdurchgang R5 strömt, wird bevorzugt, dass eine Form des Verzweigungsdurchgangs R5 nicht kompliziert ist.
Solange das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, mit dem Kühlfluid vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, kann der Vereinigungsdurchgang R6, sofern angemessen, in einer beliebigen Form geändert werden. Um einen Druckverlust pf des Kühlfluids zu verringern, das durch den Vereinigungsdurchgang R6 strömt, wird bevorzugt, dass eine Form des Vereinigungsdurchgangs R6 nicht kompliziert ist.
Ein Punkt des Vereinigungsdurchgangs R6, wo das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, mit dem Kühlfluid vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, ist nicht auf den Punkt beschränkt, wo sich der Motorkühlungsdurchgang R2 von dem Vereinigungspunkt einmal um den Stator 51 zu dem zweiten Ende des radialen Durchgangs 44a erstreckt.
Beispielsweise kann das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, durch den Vereinigungsdurchgang R6 mit dem Kühlfluid, das durch den Durchgang einer zweiten Runde R22 des Motorkühlungsdurchgangs R2 strömt, an einem beliebigen Abschnitt des Durchgangs einer zweiten Runde R22 oder mit dem Kühlfluid vereinigt werden, das durch den Durchgang einer dritten Runde R23 strömt.
Beispielsweise kann in einem Fall, in dem sich der Lagerkühlungsdurchgang R3 zur Hälfte um die Schublager 18 erstreckt, das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, durch den Vereinigungsdurchgang R6 mit dem Kühlfluid, das durch den Durchgang einer ersten Runde R21 des Motorkühlungsdurchgangs R2 strömt, an einem beliebigen Punkt des Durchgangs einer ersten Runde R21 vereinigt werden.
Das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, kann mit dem Kühlfluid, das durch den Motorkühlungsdurchgang R2 strömt, an mehreren Punkten des Vereinigungsdurchgangs R6 vereinigt werden. Beispielsweise kann das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang R3 strömt, durch den Vereinigungsdurchgang R6 mit dem Kühlmittel, das durch den Durchgang einer zweiten Runde R22 strömt, und dem Kühlmittel vereinigt werden, das durch den Durchgang einer dritten Runde R23 in dem Motorkühlungsdurchgang R2 strömt.
Der Zentrifugalverdichter 10 kann wie folgt betrieben werden.
Die Luft als das Fluid, das in die erste Laufradkammer S3 eingesaugt wird, wird durch das erste Laufrad 14 verdichtet. Dementsprechend entspricht das erste Laufrad 14 einem Verdichterlaufrad, das zusammen mit der Drehwelle 13 einstückig dreht, um das Fluid zu verdichten. Die Luft, die in der ersten Laufradkammer S3 verdichtet wird, wird durch den ersten Diffusordurchgang S4 verzögert, d. h., eine Geschwindigkeitsenergie der Luft wird in eine Druckenergie umgewandelt. Die Hochdruckluft wird in den ersten Schneckendurchgang 23a abgegeben und dann in den Brennstoffzellen-Stack zugeführt.
Das Abgas, das aus dem Brennstoffzellen-Stack abgegeben wird, wird in den zweiten Schneckendurchgang 24a eingesaugt. Dann wird das Abgas, welches in den zweiten Schneckendurchgang 24a eingesaugt wird, durch den zweiten Diffusordurchgang S6 in die zweite Laufradkammer S5 eingeleitet. Das zweite Laufrad 15 wird durch eine kinetische Energie des Abgases gedreht, welches in die zweite Laufradkammer S5 eingeleitet wird. D. h., die kinetische Energie des Abgases wird in eine Rotationsenergie des zweiten Laufrads 15 umgewandelt. Die Drehung des zweiten Laufrads 15 unterstützt ein Drehen der Drehwelle 13. Dementsprechend entspricht das zweite Laufrad 15 einem Turbinenlaufrad, das beim Drehen der Drehwelle 13 unterstützt. Das Abgas, das durch die zweite Laufradkammer S5 strömt, wird zu der Außenseite des Gehäuses 11 abgegeben.
Das Abgas, das durch die zweite Laufradkammer S5 strömt, enthält Wasser. Dementsprechend sind die Schublager 18 vorzugsweise in der Nähe der ersten Laufradkammer S3 angeordnet, um die Schublager 18 daran zu hindern, durch das Wasser in dem Abgas zu rosten.
Der Zentrifugalverdichter 10 ist nicht auf einen Verdichter beschränkt, der in einem Fahrzeug montiert ist.
Das Gehäuse 11 muss nicht aus Aluminium gemacht sein. Das Gehäuse 11 kann aus einem anderen Metall gemacht sein.
Die Konfigurationen des Rotors 52 des Elektromotors 12 und der Drehwelle 13 sind nicht auf die Konfiguration beschränkt, die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben ist.
Der Zentrifugalverdichter 10 muss nicht das zweite Laufrad 15 aufweisen.
Die Schublager 18 können die Drehwelle 13 anstatt von einem Abschnitt der Drehwelle 13 in der Nähe des ersten Laufrads 14 an einem Abschnitt der Drehwelle 13 in der Nähe des zweiten Laufrads 15 drehbar abstützen.
Der Zentrifugalverdichter 10 kann Schublager, die die Drehwelle 13 an dem Abschnitt der Drehwelle 13 in der Nähe des zweiten Laufrads 15 drehbar abstützen, als auch die Schublager 18 haben, die die Drehwelle 13 an dem Abschnitt der Drehwelle 13 in der Nähe des ersten Laufrads 14 drehbar abstützen.
Die erste Rippe 35 kann weggelassen sein.
Die erste Rippe 35 kann, anstatt von der Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 vorzustehen, von der Innenfläche der Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 vorstehen.
Die zweite Rippe 36 kann weggelassen sein.
Die zweite Rippe 36 kann, anstatt von der Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 vorzustehen, von der Innenfläche der Außengehäuseendwand 42 des Außengehäuses 40 vorstehen.
Die Innengehäuseumfangswand 31 des Innengehäuses 30 muss nicht die ersten Lamellen 34 haben.
Die Anzahl der ersten Lamellen 34 und die Form davon kann, sofern angemessen, geändert werden.
Die Innengehäuseendwand 32 des Innengehäuses 30 muss nicht die zweiten Lamellen 37 haben.
Die Anzahl der zweiten Lamellen 37 und die Form davon kann, sofern angemessen, geändert werden.
Ein Zentrifugalverdichter (10) weist eine Drehwelle (13), einen Elektromotor (12), ein Laufrad (14, 15), ein Schublager (18) und ein Gehäuse (11) auf, das einen Durchgang (R) hat, der einen Motorkühlungsdurchgang (R2) und einen Lagerkühlungsdurchgang (R3) aufweist. Das Gehäuse (11) weist ein Innengehäuse (30) und ein Außengehäuse (40) auf. Der Motorkühlungsdurchgang (R2) ist durch das Innengehäuse (30) und das Außengehäuse (40) definiert. Der Durchgang (R) weist einen Verzweigungsdurchgang (R5), durch welchen ein Kühlfluid aufgeteilt wird und in den Motorkühlungsdurchgang (R2) und den Lagerkühlungsdurchgang (R3) strömt, und einen Vereinigungsdurchgang (R6) auf, durch welchen das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang (R3) strömt, mit dem Kühlfluid vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt. Der Motorkühlungsdurchgang (R2) weist eine Führungswand (33) auf, die das Kühlfluid führt, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018139497 A1 [0003]

Claims

Zentrifugalverdichter (10) mit: einer Drehwelle (13); einem Elektromotor (12), der einen Stator (51) hat, der in einer Rohrform ausgebildet ist und die Drehwelle (13) dreht; einem Laufrad (14, 15), das zusammen mit der Drehwelle (13) einstückig dreht, um ein Fluid zu verdichten; einem Schublager (18), das die Drehwelle (13) drehbar abstützt; und einem Gehäuse (11), das aus einem Metall gemacht ist und einen Durchgang (R) hat, durch welchen ein Kühlfluid strömt, wobei der Durchgang (R) einen Motorkühlungsdurchgang (R2), durch welchen das Kühlfluid strömt, um den Elektromotor (12) zu kühlen, und einen Lagerkühlungsdurchgang (R3) aufweist, durch welchen das Kühlfluid strömt, um das Schublager (18) zu kühlen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) ein Innengehäuse (30), das in einer Rohrform ausgebildet ist und den Stator (51) aufnimmt, und ein Außengehäuse (40) aufweist, das in einer Rohrform ausgebildet ist und das Innengehäuse (30) aufnimmt, der Motorkühlungsdurchgang (R2) durch eine Außenumfangsfläche des Innengehäuses (30) und eine Innenumfangsfläche des Außengehäuses (40) definiert ist, der Durchgang (R) einen Verzweigungsdurchgang (R5), durch welchen das Kühlfluid aufgeteilt wird und in den Motorkühlungsdurchgang (R2) und den Lagerkühlungsdurchgang (R3) strömt, und einen Vereinigungsdurchgang (R6) aufweist, durch welchen das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang (R3) strömt, mit dem Kühlfluid vereinigt wird, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt, und der Motorkühlungsdurchgang (R2) eine Führungswand (33) aufweist, die in mindestens einem von dem Innengehäuse (30) und dem Außengehäuse (40) ausgebildet ist und das Kühlfluid, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt, so führt, dass das Kühlfluid in einer Umfangsrichtung des Stators (51) strömt.
Zentrifugalverdichter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorkühlungsdurchgang (R2) in einer Wendelform ausgebildet ist, die sich mehrere Male um den Stator (51) erstreckt, der Lagerkühlungsdurchgang (R3) das Schublager (18) umgibt und das Kühlfluid, das durch den Lagerkühlungsdurchgang (R3) strömt, durch den Vereinigungsdurchgang (R6) mit dem Kühlfluid, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt, an einem Punkt vereinigt wird, wo sich der Motorkühlungsdurchgang (R2) einmal um den Stator (51) erstreckt.
Zentrifugalverdichter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (30) eine Innengehäuseumfangswand (31) und eine Innengehäuseendwand (32) hat, die in einer Axialrichtung der Innengehäuseumfangswand (31) an einem Ende der Innengehäuseumfangswand (31) angeordnet ist, das Außengehäuse (40) eine Außengehäuseumfangswand (41) und eine Außengehäuseendwand (42) hat, die in einer Axialrichtung der Außengehäuseumfangswand (41) an einem Ende der Außengehäuseumfangswand (41) angeordnet ist, die Innengehäuseendwand (32) sich in einer Axialrichtung der Drehwelle (13) zwischen dem Stator (51) und der Außengehäuseendwand (42) befindet, der Durchgang (R) einen stromabwärtigen Kühlungsdurchgang (R4) aufweist, der durch die Innengehäuseendwand (32) und die Außengehäuseendwand (42) definiert ist und in welchen das Kühlfluid strömt, das durch den Motorkühlungsdurchgang (R2) strömt, und der Stator (51) sich in der Axialrichtung der Drehwelle (13) zwischen dem Lagerkühlungsdurchgang (R3) und dem stromabwärtigen Kühlungsdurchgang (R4) befindet.