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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektrischen Kompressor.
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Technischer Hintergrund
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Wie in Patentliteratur 1 beschrieben ist, ist ein elektrischer Kompressor bekannt, in dem ein Wandabschnitt, der einer Rückfläche eines Laufrads eines Kompressors zugewandt ist, einen Lochabschnitt hat, der einen Kompressorraum mit einem Motorraum verbindet. Die Verbindung von dem Kompressorraum zu dem Motorraum hat einen Vorteil darin, dass eine Druckdifferenz zwischen diesen Räumen verringert wird. Des Weiteren ist, wie in Patentliteratur 2 beschrieben ist, ein elektrischer Kompressor bekannt, in dem ein Nutabschnitt in einer Innenfläche eines Kompressorgehäuses vorgesehen ist und der Nutabschnitt mit einem zylindrischen Abschnitt eines Gehäuses (einer Gas-Flüssigkeit-Trenneinrichtung) über einen Pfad für Kondenswasser verbunden ist. Ein Teil des Kondenswassers wird durch den Pfad für Kondenswasser zusammen mit einem Teil einer Ansaugluft zu dem zylindrischen Abschnitt abgegeben.
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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- [Patentliteratur 1] Internationale PCT-Veröffentlichung Nr. WO2015/188028
- [Patentliteratur 2] Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2009-041551
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wenn der Lochabschnitt (ein Umgehungsloch), der einen Rückraum des Kompressorlaufrads mit einem Raum im Inneren des Motorgehäuses verbindet, vorgesehen ist, kann die Druckdifferenz zwischen diesen Räumen verringert werden. Wenn sich eine Temperatur des elektrischen Kompressors verringert hat, nachdem der elektrische Kompressor gestoppt ist, kann Kondenswasser an einer Wandfläche erzeugt werden, die einer Rückfläche des Kompressorlaufrads zugewandt ist. Das Kondenswasser kann entlang der Wandfläche fließen und kann in den Motorraum, in dem sich ein Motor befindet, durch das Umgehungsloch hindurch eindringen. Die Offenbarung beschreibt einen elektrischen Kompressor, der ein Eindringen von Kondenswasser in den Motorraum durch das Umgehungsloch beschränken kann.
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Lösung des Problems
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Ein elektrischer Kompressor gemäß einem Aspekt der Offenbarung hat eine Drehwelle, die eine Drehachse hat und ein erstes Ende und ein zweites Ende in einer Richtung der Drehachse hat, ein Kompressorlaufrad, das an dem ersten Ende der Drehwelle montiert ist und eine Rückfläche hat, die dem zweiten Ende zugewandt ist, einen Motor, der zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Drehwelle angeordnet ist und gestaltet ist, um die Drehwelle und das Kompressorlaufrad zu drehen, einen Wandabschnitt, der zwischen dem Kompressorlaufrad und dem Motor angeordnet ist und gestaltet ist, um einen Laufradraum, in dem das Kompressorlaufrad gelegen ist, und einen Motorraum, in dem ein Motor gelegen ist, voneinander zu trennen, wobei der Wandabschnitt eine Referenzwandfläche, die der Rückfläche des Kompressorlaufrads zugewandt ist und eine Form entlang der Rückfläche hat, und ein Umgehungsloch hat, das in dem Wandabschnitt ausgebildet ist, das durch den Wandabschnitt hindurchgeht und das gestaltet ist, um den Laufradraum mit dem Motorraum zu verbinden, wobei das Umgehungsloch eine erste Öffnung hat, die zu dem Laufradraum öffnet. Ein ausgesparter Abschnitt, der um die erste Öffnung herum ausgebildet ist, die ein Endrand des Umgehungslochs ist, und der von der ersten Öffnung und der Referenzwandfläche ausgespart ist, ist in dem Wandabschnitt ausgebildet.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung ist es möglich, ein Eindringen von Kondenswasser in einen Motorraum durch ein Umgehungsloch, das in einem Wandabschnitt ausgebildet ist, zu beschränken.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen elektrischen Kompressor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung zeigt.
- 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Umgebung eines Durchgangslochs in 1 zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Motorgehäuses aus Sicht von einer Endwandseite.
- 4 ist eine Vorderansicht der Endwandseite des Motorgehäuses.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Ein elektrischer Kompressor gemäß einem Aspekt der Offenbarung hat eine Drehwelle, die eine Drehachse hat und ein erstes Ende und ein zweites Ende in einer Richtung der Drehachse hat, ein Kompressorlaufrad, das an dem ersten Ende der Drehwelle montiert ist und eine Rückfläche hat, die dem zweiten Ende zugewandt ist, einen Motor, der zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Drehwelle angeordnet ist und gestaltet ist, um die Drehwelle und das Kompressorlaufrad zu drehen, einen Wandabschnitt, der zwischen dem Kompressorlaufrad und dem Motor angeordnet ist und gestaltet ist, um einen Laufradraum, in dem das Kompressorlaufrad gelegen ist, und einen Motorraum, in dem ein Motor gelegen ist, voneinander zu trennen, wobei der Wandabschnitt eine Referenzwandfläche, die der Rückfläche des Kompressorlaufrads zugewandt ist und eine Form entlang der Rückfläche hat, und ein Umgehungsloch hat, das in dem Wandabschnitt ausgebildet ist, das durch den Wandabschnitt hindurchgeht und das gestaltet ist, um den Laufradraum mit dem Motorraum zu verbinden, wobei das Umgehungsloch eine erste Öffnung hat, die zu dem Laufradraum öffnet. Ein ausgesparter Abschnitt, der um die erste Öffnung herum angeordnet ist, die ein Endrand des Umgehungslochs ist, und der von der ersten Öffnung und der Referenzwandfläche ausgespart ist, ist in dem Wandabschnitt ausgebildet.
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Während eines Betriebs des elektrischen Kompressors verringert das Umgehungsloch, das den Laufradraum mit dem Motorraum verbindet, eine Druckdifferenz zwischen den zwei Räumen. Dann, wenn sich eine Temperatur von diesem verringert, nachdem der Betrieb gestoppt ist, kann Kondenswasser an dem Wandabschnitt und dergleichen anhaften, die der Rückfläche des Kompressorlaufrads zugewandt sind. Dieses Kondenswasser fließt an der Referenzwandfläche nach unten. Wenn das Kondenswasser nahe des Umgehungslochs fließt, fließt das Kondenswasser in den ausgesparten Abschnitt, der um die erste Öffnung des Umgehungslochs herum angeordnet ist. Da der ausgesparte Abschnitt von der ersten Öffnung und der Referenzwandfläche ausgespart ist, wird ein Eindringen des Kondenswassers in das Umgehungsloch von der ersten Öffnung beschränkt. Gemäß dem elektrischen Kompressor ist es möglich, ein Eindringen von Kondenswasser in den Motorraum durch das Umgehungsloch hindurch zu beschränken.
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In einigen Aspekten ist das Umgehungsloch unterhalb der Drehachse angeordnet. In diesem Fall kann eine größere Menge von Kondenswasser zu dem ausgesparten Abschnitt geführt werden. Ein Sammeln des Kondenswassers wird in geeigneter Weise realisiert.
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In einigen Aspekten ist der ausgesparte Abschnitt an dem gesamten Umfang der ersten Öffnung des Umgehungslochs ausgebildet. In diesem Fall wird das Kondenswasser, das nahe dem Umgehungsloch fließt, zuverlässig zu dem ausgesparten Abschnitt geführt. Da es keinen Pfad gibt, der die Referenzwandfläche mit der ersten Öffnung verbindet, wird ein Einleiten des Kondenswassers in das Umgehungsloch zuverlässig verhindert.
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In einigen Fällen ist eine Abgabefläche, die mit Bezug auf die Drehachse geneigt ist und die zu dem Laufradraum gerichtet ist, an einem unteren Ende des ausgesparten Abschnitts ausgebildet. In diesem Fall fließt das Kondenswasser, das in den ausgesparten Abschnitt eingeleitet worden ist, an der Abgabefläche und fällt nach unten. Obwohl ein Volumen des ausgesparten Abschnitts begrenzt ist, kann das Kondenswasser in dem ausgesparten Abschnitt sanft durch die geneigte Abgabefläche abgegeben werden.
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In einigen Aspekten ist die erste Öffnung des Umgehungslochs bei der gleichen Position wie die Referenzwandfläche in der Richtung der Drehachse oder bei einer Position zu dem zweiten Ende hin von der Referenzwandfläche in der Richtung der Drehachse gelegen. Wenn die erste Öffnung weiter zu der Seite des ersten Endes hin als die Referenzwandfläche vorsteht, kommt die erste Öffnung sehr nahe zu der Rückfläche des Kompressorlaufrads. Solch eine Struktur kann eine aerodynamische Leistung eines Kompressors beeinträchtigen. Wenn die erste Öffnung des Umgehungslochs bei der vorstehend beschriebenen Position ist, kann die Druckdifferenz zwischen dem Laufradraum und dem Motorraum verringert werden, ohne die aerodynamische Leistung des Kompressors zu beeinträchtigen.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung wird weggelassen. In der folgenden Beschreibung werden die Ausdrücke „Radialrichtung“ und „Umfangsrichtung“ mit Bezug auf eine Drehwelle 12 oder eine Drehachse X verwendet, wenn es nicht anderweitig spezifiziert ist.
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Ein elektrischer Kompressor 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, ist der elektrische Kompressor 1 auf bspw. eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs oder eines Schiffs angewendet. Der elektrische Kompressor 1 ist von einer Bauart eines Zentrifugalkompressors und umfasst einen Kompressor 7. Der elektrische Kompressor 1 dreht ein Kompressorlaufrad 8 durch Interaktion eines Rotorabschnitts 13 und eines Statorabschnitts 14, komprimiert ein Gas, wie Luft, und erzeugt ein komprimiertes Fluid, wie komprimierte Luft. Der Rotorabschnitt 13 und der Statorabschnitt 14 bilden einen Motor 5.
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Der elektrische Kompressor 1 kann mit einem Turbolader (nicht gezeigt) verbunden sein, der bspw. auf eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs oder eines Schiffs angewendet ist. In diesem Fall liefert der elektrische Kompressor 1 eine komprimierte Luft zu einem Kompressor des Turboladers. Der elektrische Kompressor 1 und der Turbolader sind kombiniert und der elektrische Kompressor 1 unterstützt den Turbolader beim Starten.
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Der elektrische Kompressor 1 hat die Drehwelle 12, die in einem Gehäuse 2 drehbar gestützt ist, und das Kompressorlaufrad 8, das an einem ersten Ende 12a (einem Spitzenendabschnitt) der Drehwelle 12 montiert ist. Das Gehäuse 2 hat ein Motorgehäuse 3, das den Rotorabschnitt 13 und den Statorabschnitt 14 beherbergt, und ein Kompressorgehäuse 6, das das Kompressorlaufrad 8 beherbergt. Das Kompressorgehäuse 6 ist an der ersten Endseite des Motorgehäuses 3 (der linken Seite in der Zeichnung) vorgesehen. Das Kompressorgehäuse 6 hat einen Ansauganschluss 9, einen Schneckenabschnitt 10 und einen Abgabeanschluss 11. Ein Inverter, ein Invertergehäuse und dergleichen können an der äußeren Seite des Motorgehäuses 3 in einer Radialrichtung oder an der zweiten Endseite (der rechten Seite in der Zeichnung) vorgesehen sein.
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Die Drehwelle 12 hat die Drehachse X. Die Drehwelle 12 hat das erste Ende 12a und ein zweites Ende 12b (einen Basisendabschnitt) in der Richtung der Drehachse X und einen mittleren Abschnitt 12c zwischen dem ersten Ende 12a und dem zweiten Ende 12b. Das zweite Ende 12b und der mittlere Abschnitt 12c der Drehwelle 12 sind in dem Motorgehäuse 3 beherbergt. Das erste Ende 12a der Drehwelle 12 steht von dem Motorgehäuse 3 an der Drehachse X vor und ist außerhalb des Motorgehäuses 3 gelegen. Das erste Ende 12a ist in dem Kompressorgehäuse 6 angeordnet.
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Der Rotorabschnitt 13 ist an dem mittleren Abschnitt 12c der Drehwelle 12 montiert und hat einen oder eine Vielzahl von Permanentmagneten (nicht gezeigt), die an der Drehwelle 12 fixiert sind. Der Statorabschnitt 14 ist an einer Innenfläche des Motorgehäuses 3 gehalten, um den Rotorabschnitt 13 zu umgeben. Das heißt der Statorabschnitt 14 ist um die Drehwelle 12 herum angeordnet. Der Statorabschnitt 14 hat einen zylindrischen Kernabschnitt 14a, der angeordnet ist, um den Rotorabschnitt 13 zu umgeben, und einen Spulenabschnitt 14b, der durch Wickeln eines leitenden Drahts (nicht gezeigt) um den Kernabschnitt 14a herum ausgebildet ist. Wenn ein Wechselstrom auf den Spulenabschnitt 14b des Statorabschnitts 14 durch den leitenden Draht aufgebracht wird, werden die Drehwelle 12 und das Kompressorlaufrad 8 durch eine Interaktion zwischen dem Rotorabschnitt 13 und dem Statorabschnitt 14 einstückig gedreht. Wenn das Kompressorlaufrad 8 dreht, saugt das Kompressorlaufrad 8 eine Außenluft durch den Ansauganschluss 9 hindurch an, komprimiert die Luft durch den Schneckenabschnitt 10 und gibt dann die komprimierte Luft durch den Abgabeanschluss 11 ab. Die komprimierte Luft, die von dem Abgabeanschluss 11 abgegeben wird, wird zu der vorstehend beschriebenen Brennkraftmaschine zugeführt.
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Wenn die vorstehend beschriebene Gestaltung von einem anderen Gesichtspunkt her erklärt wird, ist der Motor 5, der den Rotorabschnitt 13 und den Spulenabschnitt 14b hat, zwischen dem ersten Ende 12a und dem zweiten Ende 12b der Drehwelle 12 angeordnet. Der Motor 5 ist gestaltet, um die Drehwelle 12 und das Kompressorlaufrad 8 zu drehen, wenn er mit Energie beaufschlagt wird.
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Der elektrische Kompressor 1 hat ein erstes und ein zweites Lager 20A und 20B, die die Drehwelle 12 mit Bezug zu dem Gehäuse 2 drehbar stützen. Das erste und zweite Lager 20A und 20B sind im Inneren des Motorgehäuses 3 vorgesehen. Das erste und zweite Lager 20A und 20B sind angeordnet, um in der Richtung der Drehachse X voneinander beabstandet zu sein, und stützen die Drehwelle 12 an beiden Seiten von dieser. Das erste Lager 20A wird durch einen zylindrischen Hülsenabschnitt 17 gehalten, der an der Seite des Kompressorlaufrads 8 des Motorgehäuses 3 ausgebildet ist. Das zweite Lager 20B wird durch einen zylindrischen Hülsenabschnitt 18 gehalten, der an der Seite des Motorgehäuses 3 entgegengesetzt zu dem Kompressorlaufrad 8 ausgebildet ist. Der Motor 5 ist zwischen dem ersten Lager 20A und dem zweiten Lager 20B angeordnet.
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Das Kompressorlaufrad 8 ist an der Drehwelle 12 durch bspw. eine Wellenendmutter 16 montiert, die an dem ersten Ende 12a der Drehwelle 12 vorgesehen ist. Die Drehwelle 12, das Kompressorlaufrad 8, das an der Drehwelle 12 fixiert ist, der Rotorabschnitt 13 und das erste und zweite Lager 20A und 20B bilden in einstückiger Weise einen Drehkörper C in dem Gehäuse 2 aus.
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Als Nächstes wird mit Bezug auf 1 und 2 ein Aufbau betreffend das Motorgehäuse 3 und das Kompressorlaufrad 8 im Detail beschrieben. Der elektrische Kompressor 1 erzeugt komprimierte Luft durch eine Drehung des Kompressorlaufrads 8 in dem Kompressorgehäuse 6 und ist gestaltet, um ein gewünschtes Druckgleichgewicht im Inneren des Gehäuses 2 zu erreichen.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat das Motorgehäuse 3 einen Gehäusehauptkörper 31, der außen angeordnet ist, und ein inneres Gehäuse 32, das innen angeordnet ist. Der Gehäusehauptkörper 31 und das innere Gehäuse 32 sind separate Körper und sind konzentrisch mit Bezug zu der Drehachse X angeordnet. Das innere Gehäuse 32 umgibt und hält den Statorabschnitt 14. Der Gehäusehauptkörper 31 umgibt und hält das innere Gehäuse 32. Das innere Gehäuse 32 und der Statorabschnitt 14, die vereinigt sind, sind in dem Gehäusehauptkörper 31 durch bspw. gegenseitiges Passen (Schrumpfpassen oder dergleichen) montiert.
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Der Gehäusehauptkörper 31 hat einen äußeren zylindrischen Abschnitt 33, der sich in der Richtung der Drehachse X erstreckt, einen äußeren Endwandabschnitt 34, der an der ersten Endseite des äußeren zylindrischen Abschnitts 33 fortlaufend vorgesehen ist, und einen Endwandabschnitt 35, der die zweite Endseite des äußeren zylindrischen Abschnitts 33 schließt. Der äußere Endwandabschnitt 34 hat eine Scheibenform und erstreckt sich radial nach außen und nach innen von einem ersten Ende des äußeren zylindrischen Abschnitts 33 (siehe auch 3). Beispielsweise ist das Kompressorgehäuse 6 an dem Motorgehäuse 3 durch Fixieren eines Außenumfangsrandabschnitts des Kompressorgehäuses 6 an einem Außenumfangsrandabschnitt des äußeren Endwandabschnitts 34 mit einem Bolzen oder dergleichen montiert. Eine kreisförmige Öffnung 34f, die durch die Drehwelle 12 und einen Teil des inneren Gehäuses 32 hindurchgeht, ist in einer Mitte des äußeren Endwandabschnitts 34 ausgebildet.
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Das innere Gehäuse 32 hat einen inneren zylindrischen Abschnitt 36, der sich in der Richtung der Drehachse X erstreckt, und einen inneren Endwandabschnitt 37, der an der ersten Endseite des inneren zylindrischen Abschnitts 36 fortlaufend vorgesehen ist. Der innere Endwandabschnitt 37 hat eine Scheibenform und erstreckt sich von einem ersten Ende des inneren zylindrischen Abschnitts 36 radial nach innen. Eine Öffnung 37f ist in einer Mitte des inneren Endwandabschnitts 37 ausgebildet. Der Hülsenabschnitt 17, der das erste Lager 20A hält, ist an einem Randabschnitt, der die Öffnung 37f umfasst, fortlaufend vorgesehen. Ein freiliegender Wandabschnitt 38 ist an einem Spitzenende des Hülsenabschnitts 17 vorgesehen, das von dem inneren Endwandabschnitt 37 zu dem Kompressorlaufrad 8 axial vorsteht. Eine Öffnung 38f, die ein Hindurchgehen der Drehwelle 12 gestattet, ist in einer Mitte des freiliegenden Wandabschnitts 38 ausgebildet.
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Das innere Gehäuse 32 ist in eine Innenfläche des Gehäusehauptkörpers 31 gepasst. Der äußere zylindrische Abschnitt 33 des Gehäusehauptkörpers 31 und die Öffnung 34f des äußeren Endwandabschnitts 34, der innere zylindrische Abschnitt 36 des inneren Gehäuses 32, die Öffnung 37f des inneren Endwandabschnitts 37, der Hülsenabschnitt 17 und die Öffnung 38f des freiliegenden Wandabschnitts 38 sind konzentrisch mit Bezug zu der Drehachse X ausgebildet. Der äußere Endwandabschnitt 34 des Gehäusehauptkörpers 31 und der innere Endwandabschnitt 37 des inneren Gehäuses 32 erstrecken sich in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse X. Der innere zylindrische Abschnitt 36 ist in dem äußeren zylindrischen Abschnitt 33 gehalten, und der innere Endwandabschnitt 37 ist mit dem äußeren Endwandabschnitt 34 in Kontakt. Der Hülsenabschnitt 17 des inneren Gehäuses 32 ist in die Öffnung 34f des äußeren Endwandabschnitts 34 gepasst. Der Hülsenabschnitt 17 ist mit einer Innenumfangsfläche (einer Umfangsfläche, die die Öffnung 34f ausbildet) des äußeren Endwandabschnitts 34 in Kontakt. Ein Außenring des ersten Lagers 20A, der von dem Hülsenabschnitt 17 gehalten wird, ist in Kontakt mit dem freiliegenden Wandabschnitt 38 an einem Endabschnitt an der Seite des Kompressorlaufrads 8 in der Richtung der Drehachse X. Der freiliegende Wandabschnitt 38 liegt frei, um dem Kompressorlaufrad 8 zugewandt zu sein (siehe 3).
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Beispielsweise ist ein Wasserkühlungstaschenabschnitt 40 zum Gestatten eines Fließens von Kühlwasser zwischen dem äußeren zylindrischen Abschnitt 33 des Gehäusehauptkörpers 31 und dem inneren zylindrischen Abschnitt 36 des inneren Gehäuses 32 ausgebildet. Der Wasserkühlungstaschenabschnitt 40 ist an einer Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Abschnitts 36 ausgebildet. Ein ringförmiges erstes Dichtungsbauteil 39A kann zwischen dem äußeren zylindrischen Abschnitt 33 und dem inneren zylindrischen Abschnitt 36 vorgesehen sein. Des Weiteren kann ein ringförmiges zweites Dichtungsbauteil 39B zwischen dem äußeren Endwandabschnitt 34 und dem Hülsenabschnitt 17 vorgesehen sein. Der Wasserkühlungstaschenabschnitt 40 kann weggelassen werden.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, bilden der äußere Endwandabschnitt 34 des Gehäusehauptkörpers 31, der innere Endwandabschnitt 37 des inneren Gehäuses 32, der Hülsenabschnitt 17 und der freiliegende Wandabschnitt 38 in einstückiger Weise einen Endwandabschnitt (einen Wandabschnitt) 50 des Motorgehäuses 3. Der Endwandabschnitt 50 ist zwischen dem Kompressorlaufrad 8 und dem Motor 5 angeordnet und trennt einen Laufradraum S1, in dem sich das Kompressorlaufrad 8 befindet, von einem Motorraum S2, in dem sich der Motor 5 befindet.
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Andererseits hat das Kompressorlaufrad 8 einen Nabenabschnitt 8a, der an dem ersten Ende 12a der Drehwelle 12 montiert ist, und eine Vielzahl von Schaufelabschnitten 8c, die sich von einer gekrümmten Nabenfläche 8b des Nabenabschnitts 8a in der Radialrichtung und der Richtung der Drehachse X erstrecken. Die Vielzahl von Schaufelabschnitten 8c sind in einem vorbestimmten Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Nabenfläche 8b des Nabenabschnitts 8a ist einem Deckbandabschnitt 6a des Kompressorgehäuses 6 zugewandt, und die Vielzahl von Schaufelabschnitten 8c sind zwischen der Nabenfläche 8b und dem Deckbandabschnitt 6a angeordnet. Der Nabenabschnitt 8a des Kompressorlaufrads 8 hat eine Rückfläche 8d an der Seite entgegengesetzt zu der Nabenfläche 8b. In dem Ausführungsbeispiel ist die Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 nicht flach, sondern hat eine Form mit einem ausgesparten Abschnitt, aber die Form des Kompressorlaufrads 8 kann in geeigneter Weise geändert werden. Beispielsweise kann das Kompressorlaufrad 8 eine flache Rückfläche haben.
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Der Endwandabschnitt 50 des Motorgehäuses 3 ist von dem Kompressorlaufrad 8 in der Richtung der Drehachse X geringfügig beabstandet. Der Endwandabschnitt 50 ist der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 mit einem Spalt A dazwischen zugewandt (siehe 2). Der Spalt A ist ein Teil des vorstehend beschriebenen Laufradraums S1. Der Endwandabschnitt 50 hat eine Referenzwandfläche 50a (siehe 1, 2 und 3), die der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 zugewandt ist, und hat eine Form gemäß der Rückfläche 8d. Die Referenzwandfläche 50a ist bspw. so ausgebildet, dass der Spalt A im Wesentlichen konstant ist, und hat eine Form entsprechend der Rückfläche 8d. Wenn bspw. die Rückfläche 8d eine konkave Fläche hat, hat die Referenzwandfläche 50a eine bauchige Fläche entsprechend der konkaven Fläche. Wenn die Rückfläche 8d eine vorstehende oder ausgesparte konische Fläche hat, hat die Referenzwandfläche 50a eine entsprechende ausgesparte oder vorstehende konische Fläche. Wenn die Rückfläche 8d flach ist, ist die Referenzwandfläche 50a auch flach. Die Referenzwandfläche 50a ist eine fixierte bzw. feste Fläche, die von einem Fachmann in Anbetracht einer gewünschten aerodynamischen Leistung und dergleichen bestimmt werden kann, wenn die Form der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 bestimmt wird.
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Im Speziellen hat der Endwandabschnitt 50 eine Außenfläche 38a des freiliegenden Wandabschnitts 38 und eine Außenfläche 34a des äußeren Endwandabschnitts 34. Die Außenfläche 38a und die Außenfläche 34a sind sanft bzw. gleichmäßig fortlaufend. Das heißt eine Position eines äußeren Umfangsrands der Außenfläche 38a und eine Position eines inneren Umfangsrands der Außenfläche 34a stimmen miteinander überein und keine Stufe ist zwischen der Außenfläche 38a und der Außenfläche 34a ausgebildet. Selbst falls eine Stufe zwischen diesen ausgebildet ist, sollte eine Größe der Stufe vernachlässigbar sein. Obwohl sich die Referenzwandfläche 50a entlang der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 erstreckt, kann eine Wandfläche (eine ringförmige Fläche 50b) des Endwandabschnitts 50 weiter vorstehen, bspw. in der Richtung der Drehachse X an der Außenumfangsseite der Referenzwandfläche 50a (zu der äußeren Seite in der Radialrichtung weiter als eine hintere Kante 8e des Kompressorlaufrads 8). In diesem Fall ist bspw. die flache ringförmige Fläche 50b senkrecht zu der Drehachse X ausgebildet. Die ringförmige Fläche 50b bildet einen Diffusorströmungspfad mit dem Kompressorgehäuse 6 dazwischen aus.
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In dem elektrischen Kompressor 1 ist ein Umgehungsloch 51 in dem Endwandabschnitt 50 ausgebildet, um eine Druckdifferenz zwischen dem Laufradraum S1 und dem Motorraum S2 während eines Betriebs von diesem zu verringern. Das Umgehungsloch 51 hat bspw. ein äußeres Durchgangsloch 34b, das in dem äußeren Endwandabschnitt 34 ausgebildet ist, und ein inneres Durchgangsloch 37b, das in dem inneren Endwandabschnitt 37 ausgebildet ist. Jedes von dem äußeren Durchgangsloch 34b und dem inneren Durchgangsloch 37b ist bspw. ein zylindrischer Lochabschnitt, der sich in der Richtung der Drehachse X erstreckt, und die Durchgangslöcher sind in einer Linie angeordnet, um miteinander in Verbindung zu sein. Das Umgehungsloch 51, das das äußere Durchgangsloch 34b und das innere Durchgangsloch 37b umfasst, verbindet den Laufradraum S1 mit dem Motorraum S2. Das Umgehungsloch 51 hat eine erste Öffnung 51a, die in den Laufradraum S1 öffnet, und eine zweite Öffnung 51b, die in den Motorraum S2 öffnet. Die erste Öffnung 51a ist ein Kreis, in dem sich das äußere Durchgangsloch 34b und die Außenfläche 34a schneiden, und ist ein Endrand des Umgehungslochs 51 an der Seite des Laufradraums S1. Die erste Öffnung 51a ist an einer Position ausgebildet, bei der sie der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 zugewandt ist. Die zweite Öffnung 51b ist ein Kreis, in dem das innere Durchgangsloch 37b und die Rückfläche des inneren Endwandabschnitts 37 sich schneiden, und ist ein Endrand des Umgehungslochs 51 an der Seite des Motorraums S2. Die erste Öffnung 51a ist eine Öffnung an der Seite des Laufradraums S1, und die zweite Öffnung 51b ist eine Öffnung an der Seite des Motorraums S2.
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Eine Größenbeziehung zwischen einem Druck in dem Laufradraum S1 und einem Druck in dem Motorraum S2 kann sich aufgrund eines Betriebszustands des elektrischen Kompressors 1 oder einer Drehzahl des Kompressorlaufrads 8 ändern. Mit anderen Worten gesagt ändert sich eine Richtung einer Luft, die durch das Umgehungsloch 51 strömt, gemäß dem Betriebszustand des elektrischen Kompressors 1 oder der Drehzahl des Kompressorlaufrads 8. Im Speziellen, wenn die Drehzahl des Kompressorlaufrads 8 von der in einem gestoppten Betriebszustand erhöht wird, erhöht sich der Druck aufgrund der Drehung des Kompressorlaufrads 8, und somit kann der Druck in dem Laufradraum S1 momentan höher werden als der Druck in dem Motorraum S2. Da die Luft in dem Laufradraum S1 mit der Zeit in den Motorraum S2 durch das Umgehungsloch 51 strömt, wird der Druck in dem Laufradraum S1 im Wesentlichen gleich zu dem Druck in dem Motorraum S2. Des Weiteren, wenn die Drehzahl des Kompressorlaufrads 8 verringert wird, verringert sich ein Abgabedruck von dem Kompressorlaufrad 8, wodurch der Druck des Laufradraums S1 verringert wird, und der Druck in dem Laufradraum S1 kann niedriger gemacht werden als der Druck in dem Motorraum S2. In diesem Fall strömt die Luft in dem Motorraum S2 in den Laufradraum S1 durch das Umgehungsloch 51 hindurch.
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Das Umgehungsloch 51 kann eine beliebige Form haben, solange das Umgehungsloch 51 die zwei Räume verbinden kann. Das Umgehungsloch 51 kann eine Prismenform haben. Formen der ersten Öffnung 51a und der zweiten Öffnung 51b können sich gemäß der Form des Umgehungslochs 51 ändern. Das Umgehungsloch 51 kann sich in einer Richtung erstrecken, die einen Winkel mit Bezug zu der Drehachse X hat. Ein ringförmiges drittes Dichtungsbauteil 39C, das das Umgehungsloch 51 umgibt, kann zwischen dem äußeren Endwandabschnitt 34 und dem inneren Endwandabschnitt 37 vorgesehen sein.
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In dem elektrischen Kompressor 1 ist ein Umgehungsloch 51 unmittelbar unterhalb der Drehwelle 12 ausgebildet. In der Anmeldung basiert der Ausdruck „untere/r/s“ oder „obere/r/s“ auf einer Lage, in der der elektrische Kompressor 1 verwendet wird (das heißt wenn er in einem Fahrzeug oder einem Schiff installiert ist). Das Umgehungsloch 51 ist bspw. an einer Position ausgebildet, bei der es eine vertikale Ebene überlappt, die durch die Drehwelle 12 hindurchgeht. Das heißt das Umgehungsloch 51 ist unterhalb der Drehwelle 12 angeordnet. Das Umgehungsloch 51 ist innerhalb eines Bereichs eines Radius des Kompressorlaufrads 8 mit der Drehachse X als eine Referenz ausgebildet.
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Des Weiteren ist ein ausgesparter Abschnitt 52, der von der ersten Öffnung 51a und der Referenzwandfläche 50a ausgespart ist, in einer Fläche (einer Fläche, die dem Kompressorlaufrad 8 zugewandt ist) des Endwandabschnitts 50 in der Umgebung des Umgehungslochs 51 ausgebildet. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist der ausgesparte Abschnitt 52 um die erste Öffnung 51a herum angeordnet. Im Speziellen ist der ausgesparte Abschnitt 52 um den gesamten Umfang der ersten Öffnung 51a herum angeordnet. Der ausgesparte Abschnitt 52 umgibt die erste Öffnung 51a. Eine Lochendfläche 54 entlang einer Erstreckungsfläche der Referenzwandfläche 50a ist zwischen der ersten Öffnung 51a und dem ausgesparten Abschnitt 52 ausgebildet. Das heißt die erste Öffnung 51a und die Lochendfläche 54 sind bei der gleichen Position gelegen wie die Referenzwandfläche 50a (einer Position in der Richtung der Drehachse X). Eine Tiefe des ausgesparten Abschnitts 52 kann in geeigneter Weise festgelegt sein. Des Weiteren kann die erste Öffnung 51a weiter ausgespart sein als die Referenzwandfläche 50a in der Richtung der Drehachse X. Das heißt die erste Öffnung 51a kann weiter an der Seite des zweiten Endes 12b (der rechten Seite in 1 und 2) gelegen sein als die Referenzwandfläche 50a in der Richtung der Drehachse X. Mit anderen Worten gesagt stehen die erste Öffnung 51a und die Lochendfläche 54 nicht weiter in der Richtung der Drehachse X (zu der Seite des Kompressorlaufrads 8) vor als die Referenzwandfläche 50a. Die erste Öffnung 51a und die Lochendfläche 54 stehen nicht in den Spalt A vor.
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Wie in 4 gezeigt ist, hat der ausgesparte Abschnitt 52 einen halbkreisförmigen Nutabschnitt 52a, der entlang einer oberen Hälfte der ersten Öffnung 51a ausgebildet ist, und einen im Wesentlichen rechteckigen ausgesparten Abschnitt 52b, der entlang einer unteren Hälfte der ersten Öffnung 51a ausgebildet ist. Eine Abgabefläche 53, die dem Laufradraum S1 zugewandt ist, ist an einem unteren Ende des ausgesparten Abschnitts 52 ausgebildet, das heißt einem unteren Ende des ausgesparten Abschnitts 52b. Die Abgabefläche 53 ist mit Bezug zu der Drehachse X geneigt und verbindet einen Bodenabschnitt des ausgesparten Abschnitts 52b mit der ringförmigen Fläche 50b. Die Abgabefläche 53 erstreckt sich von einer Position der hinteren Kante 8e des Kompressorlaufrads 8 nach unten (nach außen in der Radialrichtung). Das heißt eine Schnittlinie zwischen der Abgabefläche 53 und der ringförmigen Fläche 50b ist radial außen von der hinteren Kante 8e des Kompressorlaufrads 8 gelegen. Mit anderen Worten gesagt ist die Abgabefläche 53 an einer Position ausgebildet, an der sie mit einer kreisförmigen Grenzlinie L des Endwandabschnitts 50 entsprechend der hinteren Kante 8e (einem Außendurchmesser) des Kompressorlaufrads 8 überlappt (siehe 1, 3 und 4). Das heißt der ausgesparte Abschnitt 52 ist bspw. innerhalb des Bereichs des Radius des Kompressorlaufrads 8 mit der Drehachse X als einer Referenz ausgebildet, und die Abgabefläche 53 ist ausgebildet, um den Radius zu kreuzen (in einer Region, die den Radius umfasst).
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Während des Betriebs des elektrischen Kompressors 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel verringert das Umgehungsloch 51, das den Laufradraum S1 mit dem Motorraum S2 verbindet, die Druckdifferenz zwischen diesen zwei Räumen. Dann, wenn eine Temperatur des elektrischen Kompressors 1 verringert wird, nachdem der Betrieb gestoppt ist, kann Kondenswasser an dem Endwandabschnitt 50, der der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 zugewandt ist, und dergleichen anhaften. Das Kondenswasser fließt bspw. an der Referenzwandfläche 50a herunter. Beispielsweise fließt das Kondenswasser an der Referenzwandfläche 50a in der Umfangsrichtung. Dann, wenn das Kondenswasser nahe des Umgehungslochs 51 fließt, fließt das Kondenswasser in den ausgesparten Abschnitt 52, der um die erste Öffnung 51a des Umgehungslochs 51 herum angeordnet ist. Da der ausgesparte Abschnitt 52 von der ersten Öffnung 51a und der Referenzwandfläche 50a ausgespart ist, kann das Kondenswasser in diesem gespeichert werden. Deshalb beschränkt der ausgesparte Abschnitt 52 ein Eindringen des Kondenswassers von der ersten Öffnung 51a in das Umgehungsloch 51. Gemäß dem elektrischen Kompressor 1 wird das Eindringen des Kondenswassers durch das Umgehungsloch 51 in den Motorraum S2 beschränkt.
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Da das Umgehungsloch 51 unterhalb der Drehwelle 12 angeordnet ist, kann mehr Kondenswasser zu dem ausgesparten Abschnitt 52 geführt werden. Die Ansammlung des Kondenswassers wird in geeigneter Weise realisiert.
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Da der ausgesparte Abschnitt 52 an dem gesamten Umfang der ersten Öffnung 51a des Umgehungslochs 51 ausgebildet ist, wird das Kondenswasser, das nahe des Umgehungslochs 51 fließt, zuverlässig zu dem ausgesparten Abschnitt 52 geführt. Da es keinen Pfad gibt, der die Referenzwandfläche 50a mit der ersten Öffnung 51a verbindet, wird eine Einleitung des Kondenswassers in das Umgehungsloch 51 zuverlässig verhindert.
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Da die Abgabefläche 53, die mit Bezug zu der Drehachse X geneigt ist, an dem unteren Ende des ausgesparten Abschnitts 52 ausgebildet ist, fließt das Kondenswasser, das in den ausgesparten Abschnitt 52 eingeleitet worden ist, an der Abgabefläche 53 und fällt nach unten. Obwohl eine Kapazität des ausgesparten Abschnitts 52 begrenzt ist, kann das Kondenswasser in dem ausgesparten Abschnitt 52 durch die geneigte Abgabefläche 53 sanft abgegeben werden.
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Wenn die erste Öffnung 51a weiter zu der Seite des ersten Endes 12a vorsteht als die Referenzwandfläche 50a, kommt die erste Öffnung 51a sehr nahe zu der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8. Dies kann die aerodynamische Leistung des Kompressors 7 beeinträchtigen. Wenn die erste Öffnung 51a des Umgehungslochs 51 bei einer Position in der vorstehend beschriebenen Gestaltung ist, kann die Druckdifferenz zwischen dem Laufradraum S1 und dem Motorraum S2 ohne Beeinträchtigung der aerodynamischen Leistung des Kompressors 7 verringert werden.
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Des Weiteren, da die Abgabefläche 53 unterhalb der hinteren Kante 8e des Kompressorlaufrads 8 ausgebildet ist (nach außen in der Radialrichtung), fließt das Kondenswasser, das durch die Abgabefläche 53 abgegeben worden ist, zu dem Diffusorströmungspfad aus. Beispielsweise erreicht das Kondenswasser den Schneckenabschnitt 10 und wird dann in geeigneter Weise abgegeben.
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Obwohl das Ausführungsbeispiel der Offenbarung vorstehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist die Position des Umgehungslochs nicht auf die Position in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel begrenzt. Das Umgehungsloch muss nicht an der Position direkt unterhalb der Drehwelle 12 ausgebildet sein, sondern kann bei einer Position, die nach links oder rechts von der Position unmittelbar unterhalb der Drehwelle 12 versetzt ist, ausgebildet sein. Das Umgehungsloch kann unterhalb der Drehwelle angeordnet sein. Das heißt das Umgehungsloch kann unterhalb des unteren Endes der Drehwelle 12 angeordnet sein. Des Weiteren kann das Umgehungsloch unterhalb der Drehachse X und oberhalb des unteren Endes der Drehwelle 12 angeordnet sein oder kann oberhalb der Drehachse X angeordnet sein. Selbst wenn das Umgehungsloch oberhalb der Drehwelle 12 angeordnet ist, kann die Druckdifferenz verringert werden. Des Weiteren ist es möglich, ein Eindringen von Kondenswasser in das Umgehungsloch durch Sammeln des Kondenswassers, das an der Referenzwandfläche nach unten fließt, in dem ausgesparten Abschnitt zu beschränken.
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Die Anzahl der Umgehungslöcher ist nicht auf eins begrenzt, und eine Vielzahl von Umgehungslöchern können in dem Wandabschnitt ausgebildet sein. Die vorstehend beschriebene freie Anordnung kann auf jedes der Vielzahl von Umgehungslöchern angewendet werden. Eines der Vielzahl von Umgehungslöchern kann unmittelbar unterhalb der Drehwelle 12 angeordnet sein. Zwei oder mehr Umgehungslöcher können symmetrisch mit Bezug zu der vertikalen Ebene angeordnet sein, die durch die Drehwelle 12 hindurchgeht.
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Der ausgesparte Abschnitt kann nur in einem Teil um die erste Öffnung des Umgehungslochs herum ausgebildet sein. Beispielsweise kann der ausgesparte Abschnitt ein U-förmiger Nutabschnitt sein, der oberhalb und an einer Seite (an beiden Seiten oder an einer Seite) der ersten Öffnung ausgebildet ist und der nicht unterhalb der ersten Öffnung ausgebildet ist. Das heißt der ausgesparte Abschnitt kann nur in der oberen Hälfte der ersten Öffnung ausgebildet sein. Der ausgesparte Abschnitt kann nur unmittelbar oberhalb der ersten Öffnung ausgebildet sein. In diesen Fällen ist der ausgesparte Abschnitt ein Nutabschnitt mit einem Paar von Endabschnitten, und die Abgabefläche kann mit den Endabschnitten des Nutabschnitts verbunden sein.
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Die Abgabefläche muss nicht an dem unteren Ende des ausgesparten Abschnitts ausgebildet sein. Wenn die Abgabefläche weggelassen ist, kann eine Wandfläche, die parallel zu der Drehachse ist, oder eine Wandfläche, die mit Bezug zu der Drehachse geneigt ist, die dem Laufradraum nicht zugewandt ist und die dem Inneren des ausgesparten Abschnitts zugewandt ist, an dem unteren Ende des ausgesparten Abschnitts ausgebildet sein.
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Die erste Öffnung des Umgehungslochs kann weiter zu der Seite des ersten Endes (innerhalb des Spalts A) vorstehen als die Referenzwandfläche des Wandabschnitts.
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Das Motorgehäuse 3 ist nicht auf den Aufbau mit dem Gehäusehauptkörper 31 und dem inneren Gehäuse 32 begrenzt. Das Motorgehäuse 3 muss nicht in eine Vielzahl von Bauteilen unterteilt sein und kann einen integralen bzw. einstückigen Aufbau haben. In diesem Fall kann das Umgehungsloch 51 ein einzelner Lochabschnitt sein, der in einem Wandabschnitt ausgebildet ist. Andere bekannte Aufbauten können als der grundlegende Aufbau des Motorgehäuses 3 verwendet werden, mit Ausnahme der charakteristischen Teile des elektrischen Kompressors der Offenbarung (das Umgehungsloch 51, der ausgesparte Abschnitt 52 und dergleichen).
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann, obwohl der Aufbau beschrieben worden ist, in dem der Endwandabschnitt 50 ein Teil des Motorgehäuses 3 ist, der Endwandabschnitt 50 separat von dem Motorgehäuse 3 vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein plattenförmiger Wandabschnitt zwischen dem Kompressorgehäuse 6 und dem Motorgehäuse 3 angeordnet sein. Auch in diesem Fall trennt der Wandabschnitt den Laufradraum S1 und den Motorraum S2 voneinander und ist der Rückfläche 8d des Kompressorlaufrads 8 zugewandt. Das Umgehungsloch und der ausgesparte Abschnitt sind in diesem Wandabschnitt ausgebildet.
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Die vorliegende Erfindung kann auf einen elektrischen Kompressor angewendet werden, der eine Turbine hat.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Gemäß einigen Aspekten der Offenbarung ist es möglich, ein Eindringen von Kondenswasser in den Motorraum durch das Umgehungsloch, das in dem Wandabschnitt ausgebildet ist, zu beschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- elektrischer Kompressor
- 3:
- Motorgehäuse
- 5:
- Motor
- 6:
- Kompressorgehäuse
- 7:
- Kompressor
- 8:
- Kompressorlaufrad
- 8d:
- Rückfläche
- 12:
- Drehwelle
- 12a:
- erstes Ende
- 12b:
- zweites Ende
- 13:
- Rotorabschnitt
- 14:
- Statorabschnitt
- 17:
- Hülsenabschnitt
- 31:
- Gehäusehauptkörper
- 32:
- inneres Gehäuse
- 33:
- äußerer zylindrischer Abschnitt
- 34:
- äußerer Endwandabschnitt
- 36:
- innerer zylindrischer Abschnitt
- 37:
- innerer Endwandabschnitt
- 38:
- freiliegender Wandabschnitt
- 40:
- Wasserkühlungstaschenabschnitt
- 50:
- Endwandabschnitt (Wandabschnitt)
- 50a:
- Referenzwandfläche
- 51:
- Umgehungsloch
- 51a:
- erste Öffnung
- 51b:
- zweite Öffnung
- 52:
- ausgesparter Abschnitt
- 53:
- Abgabefläche
- S1:
- Laufradraum
- S2:
- Motorraum
- X:
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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