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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Drehmaschine.
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Stand der Technik
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Ein Turbolader, der Ansaugluft zu einem Triebwerk komprimiert und die komprimierte Luft dem Triebwerk zuführt, ist bekannt. Der Turbolader besteht aus einer Rotorwelle (einer Drehwelle) und einer Turbine und einem Kompressor, die an beiden Enden der Rotorwelle angeordnet sind. Der Turbolader weist eine Struktur auf, bei der Abgase aus dem Triebwerk der Turbine zugeführt werden, um die Turbine anzutreiben, wodurch die mit der Turbine verbundene Rotorwelle gedreht wird und der Kompressor gedreht wird, um dem Triebwerk komprimierte Luft zuzuführen. Da jedoch die Abgase aus dem Triebwerk erforderlich sind, um den Turbolader anzutreiben, gibt es einen Fall, in dem die von dem Turbolader zugeführte Menge an komprimierter Luft nicht ausreicht, wenn das Triebwerk gestartet wird oder sich bei einer niedrigen Drehzahl befindet.
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Daher wurde ein elektrisch unterstützter Turbolader, der mit einem Motor (Elektromotor) versehen ist, entwickelt, der im Stande ist, eine Rotorwelle des Turboladers, unabhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Abgases eines Triebwerks, zu drehen (zum Beispiel PTL 1). Bei einem mit einem elektrisch unterstützten Turbolader versehenen Triebwerk wird der Turbolader bei einem Niedriglastbetrieb des Triebwerks, bei dem das Abgas, das den Turbolader antreibt, nicht ausreicht, durch den Motor angetrieben, um den Mangel an Drehung des Turboladers aufgrund des Mangels des Abgases zu kompensieren.
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Bei einem solchen elektrisch unterstützten Turbolader gibt es einen Fall, in dem der Motor zwischen einem Kompressor und einer Turbine angeordnet ist. Es gibt jedoch Probleme, wie zum Beispiel eine Zunahme einer Reaktionsvergrößerung in einem primären Biegemodus und eine Abnahme des Motorwirkungsgrads aufgrund der Übertragung von Abhitze von der Turbine zu dem Motor. Als eine Gegenmaßnahme gibt es einen Fall, in dem eine Motorüberhangstruktur angenommen wird, in der ein Motor an einem Wellenverlängerungsabschnitt angebracht ist, in dem sich ein Endabschnitt auf einer Kompressorseite der Rotorwelle erstreckt.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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[PTL 1] PCT Internationale Veröffentlichung Nr.
2018/202668 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei der Struktur, bei der der Motor an dem Wellenverlängerungsabschnitt der Rotorwelle angeordnet ist, besteht jedoch eine Besorgnis, dass sich die Schwingungseigenschaften aufgrund einer Zunahme des Gewichts eines Überhangabschnitts und einer Zunahme der Länge des Überhangabschnitts verschlechtern können.
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf das oben beschriebene Problem gemacht und hat eine Aufgabe, eine Drehmaschine vorzusehen, in der es möglich ist, Schwingung einer Rotorwelle zu unterdrücken.
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Lösung für das Problem
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Um das oben beschriebene Problem zu lösen und die Aufgabe zu erzielen, enthält eine Drehmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung: eine Rotorwelle; einen Kompressorteil, der mit der Rotorwelle verbunden ist; einen Rotorteil, der mit der Rotorwelle auf einer Stromaufwärtsseite einer durch den Kompressorteil strömenden Strömung von Luft in Bezug auf den Kompressorteil verbunden ist; einen Statorteil, der so vorgesehen ist, dass er einen Spalt von einem Außenumfangsabschnitt des Rotorteils aufweist; und einen Abdeckteil, der die Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft des Spalts zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil abdeckt und der einen Öffnungsabschnitt aufweist, der so gebildet ist, dass der Spalt und eine Stelle auf der Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft in Bezug auf den Spalt miteinander kommunizieren.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, Schwingung der Rotorwelle zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen elektrisch unterstützten Turbolader gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine erste Ausführungsform einer schwingungsdämpfenden Struktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 3 ist ein schematisches Diagramm, das eine zweite Ausführungsform der schwingungsdämpfenden Struktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 4 ist ein schematisches Diagramm eines Aussparung bildenden Abschnitts, der in der schwingungsdämpfenden Struktur gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
- 5 ist ein schematisches Diagramm, das ein erstes Beispiel der Form einer Aussparung zeigt, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt gemäß der vorliegenden Offenbarung gebildet ist.
- 6 ist ein schematisches Diagramm, das ein zweites Beispiel der Form der Aussparung zeigt, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt gemäß der vorliegenden Offenbarung gebildet ist.
- 7 ist ein schematisches Diagramm, das ein drittes Beispiel der Form der Aussparung zeigt, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt gemäß der vorliegenden Offenbarung gebildet ist.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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(Elektrisch Unterstützter Turbolader)
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1 ist ein schematisches Diagramm, das einen elektrisch unterstützten Turbolader gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie in 1 gezeigt, enthält ein elektrisch unterstützter Turbolader 1 als eine Drehmaschine ein Kompressorgehäuse 10, ein Turbinengehäuse 12, einen Kompressorteil 20, einen Turbinenteil 30, eine Rotorwelle 40 und einen Motorteil 50.
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(Gehäuse)
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Das Kompressorgehäuse 10 ist ein Gehäuse, das einen Innenraum SP1 aufweist, der den Kompressorteil 20, die Rotorwelle 40 und den Motorteil 50 aufnimmt. Das Kompressorgehäuse 10 ist mit einem Ansaugluft-Einführungsweg 60 und einem Abgabeweg 62 für komprimierte Luft versehen, die beide mit dem Raum SP1 kommunizieren. Der Ansaugluft-Einführungsweg 60 ist auf einer Stromaufwärtsseite in einer Strömungsrichtung von Luft A in dem Raum SP1 vorgesehen, und der Abgabeweg 62 für komprimierte Luft ist auf einer Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung der Luft A in dem Raum SP1 vorgesehen. Das Kompressorgehäuse 10 ist nicht auf eine Struktur beschränkt, die aus einem einzigen Element besteht, und kann aus mehreren Gehäusen bestehen.
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Das Turbinengehäuse 12 ist ein Gehäuse, das einen Innenraum SP2 aufweist, der den Turbinenteil 30 aufnimmt. Das Turbinengehäuse 12 ist mit dem Kompressorgehäuse 10 verbunden. Das Turbinengehäuse 12 ist mit einem Abgas-Einführungsweg 70 und einem Abgas-Abgabeweg 72 versehen, die beide mit dem Raum SP2 kommunizieren. Der Abgas-Einführungsweg 70 ist auf der Stromaufwärtsseite in einer Strömungsrichtung eines Abgases A1 in dem Raum SP2 vorgesehen, und der Abgas-Abgabeweg 72 ist auf der Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung des Abgases A1 in dem Raum SP2 vorgesehen.
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Die aus dem Ansaugluft-Einführungsweg 60 eingeführte Luft A wird in den Raum SP1 des Kompressorgehäuses 10 eingeführt, durch den Kompressorteil 20 komprimiert und via den Abgabeweg 62 für komprimierte Luft einem Triebwerk zugeführt. Das Abgas A1 des Triebwerks wird via den Abgas-Einführungsweg 70 in den Raum SP2 des Turbinengehäuses 12 eingeführt und treibt aufgrund der Drehung des Turbinenteils 30 eine Turbine an. Nachdem die Turbine angetrieben wurde, wird das Abgas A1 durch den Abgas-Abgabeweg 72 abgegeben.
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(Rotorwelle und Kompressorteil)
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Die Rotorwelle 40 ist ein Element, das eine Säulenform aufweist, innerhalb des Kompressorgehäuses 10 und des Turbinengehäuses 12 vorgesehen ist und sich entlang einer Axialrichtung AX erstreckt. Die Rotorwelle 40 ist in einen Basisabschnitt 42 und einen Wellenverlängerungsabschnitt 44 unterteilt. Der Basisabschnitt 42 ist als ein Abschnitt, der beide Enden aufweist, an denen der Kompressorteil 20 und der Turbinenteil 30 angepasst sind, gebildet. Radiallager 46 und 48 sind in einem Zwischenbereich zwischen der Stelle des Basisabschnitts 42, mit dem der Kompressorteil 20 verbunden ist, und der Stelle des Basisabschnitts 42, mit dem der Turbinenteil 30 verbunden ist, vorgesehen. Ein Abschnitt, der sich entlang der Rotorwelle 40 an dem Endabschnitt auf der Seite der Stelle, an der der Kompressorteil 20 angepasst ist, des Basisabschnitts 42 der Rotorwelle 40 erstreckt, entspricht dem Wellenverlängerungsabschnitt 44. Der Kompressorteil 20 ist innerhalb des Kompressorgehäuses 10 vorgesehen. Der Kompressorteil 20 ist an dem Endabschnitt auf der Seite des Wellenverlängerungsabschnitts 44 des Basisabschnitts 42 der Rotorwelle 40 angebracht. Der Kompressorteil 20 enthält ein Kompressorrad, das einem Gelenkabschnitt mit einem Außenumfangsabschnitt der Rotorwelle 40 entspricht. Das Kompressorrad enthält mehrere Kompressorschaufeln, die an einem Außenumfangsabschnitt des Kompressorrads vorgesehen sind.
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(Motorteil)
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2 ist ein schematisches Diagramm, das eine erste Ausführungsform einer schwingungsdämpfenden Struktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie in 1 gezeigt, ist der Motorteil 50 in dem Raum SP1 des Kompressorgehäuses 10 auf der Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft A in Bezug auf die Stelle, an der der Kompressorteil 20 vorgesehen ist, der Rotorwelle 40 vorgesehen. Insbesondere ist der Motorteil 50 an dem Wellenverlängerungsabschnitt 44 vorgesehen, in dem sich die Rotorwelle 40 von einer Verbindungsstelle mit dem Kompressorteil 20 weiter zu der Stromaufwärtsseite der Luft A erstreckt. Wie in 2 gezeigt, enthält der Motorteil 50 einen Statorteil 52, der ein Stator ist, und einen Rotorteil 54, der ein Rotor ist. Der Rotorteil 54 ist mit dem Wellenverlängerungsabschnitt 44 verbunden. Der Rotorteil 54 kann ein säulenförmiges Element, das einen Permanentmagneten aufweist, sein, der an einer Außenumfangsfläche des Wellenverlängerungsabschnitts 44 der Rotorwelle 40 vorgesehen ist. Der Statorteil 52 ist so vorgesehen, dass er einen Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 mit einem Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 umgibt. Der Statorteil 52 enthält eine Spule 522, in der ein Leitungsdraht um einen Eisenkern gewickelt ist, und ein Statorgehäuse 524, das die Spule 522 abdeckt. Als das Material für den Leitungsdraht kann Kupfer, Aluminium oder dergleichen verwendet werden. Der Motorteil 50, der den Statorteil 52 und den Rotorteil 54 enthält, wird von einer Steuervorrichtung angetrieben. Die Steuervorrichtung kann ein Wechselrichter sein. Die Steuervorrichtung erzeugt ein Magnetfeld durch Anwenden einer Wechselstromspannung auf den Statorteil 52, und das Magnetfeld und die Magnetkraft des Rotorteils 54 wirken, um eine Kraft in einer Umfangsrichtung der Rotorwelle 40 in dem Rotorteil 54 zu erzeugen, und die Rotorwelle 40, mit der der Rotorteil 54 verbunden ist, dreht sich.
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Aufgrund der Drehung des Motorteils 50 wird der mit der Rotorwelle 40 verbundene Kompressorteil 20 angetrieben, und selbst wenn die Drehzahl des Triebwerks niedrig ist, kann dem Triebwerk ausreichend komprimierte Luft aus dem elektrisch unterstützten Turbolader 1 zugeführt werden.
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(Turbinenteil)
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Der Turbinenteil 30 ist mit dem Endabschnitt auf der Seite, die dem Verbindungsabschnitt mit dem Kompressorteil 20 gegenüberliegt, des Basisabschnitts 42 der Rotorwelle 40 verbunden. Der Turbinenteil 30 enthält ein Turbinenrad, das einem Gelenkabschnitt mit dem Außenumfangsabschnitt der Rotorwelle 40 entspricht. Das Turbinenrad enthält mehrere Turbinenschaufeln, die an einem Außenumfangsabschnitt des Turbinenrads vorgesehen sind.
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(Schwingungsdämpfende Struktur erster Ausführungsform)
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Wie in 2 gezeigt, enthält der elektrisch unterstützte Turbolader 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Abdeckteil 80 auf der Stromaufwärtsseite der Luft A, die durch den Kompressorteil 20 strömt, des Statorteils 52. Der Abdeckteil 80 weist einen Öffnungsabschnitt 82 auf, der an dem Endabschnitt auf der Stromaufwärtsseite von Luft des Abdeckteils 80 gebildet ist. Der Öffnungsabschnitt 82 lässt den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 und die Stelle auf der Stromaufwärtsseite der Luft A des Öffnungsabschnitts 82 in dem Raum SP1 miteinander in dem Raum SP1 kommunizieren.
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Die spezifische Form des Abdeckteils 80 wird beschrieben. Wie in 2 gezeigt, weist der Abdeckteil 80 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Kopfabschnitt 802 und einen Bodenflächenabschnitt 804 auf. Das Statorgehäuse 524 ist ein rohrförmiges Element, das eine Außenumfangsfläche des Statorteils 52 bildet. Das heißt, das Statorgehäuse 524 deckt einen Außenumfangsabschnitt der Spule 522 des Statorteils 52 ab. Der Kopfabschnitt 802 ist auf der Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft A in Bezug auf den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 vorgesehen. Der Kopfabschnitt 802 deckt die Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft A des Spalts 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 ab. Der Kopfabschnitt 802 kann in einer konischen Form mit einem Scheitelpunkt, der der Stromaufwärtsseite der Luft A zugewandt ist, gebildet sein. Die Höhe des Konus des Kopfabschnitts 802 wird bevorzugt unter Berücksichtigung einer Verringerung von Luftwiderstand groß gemacht. Die Höhe des Konus wird jedoch unter Berücksichtigung des Gleichgewichts mit einem nachteiligen Effekt wie einer Gewichtszunahme aufgrund einer Vergrößerung der Höhe des Konus bestimmt. Die Form des Abdeckteils 80 ist nicht auf die konische Form beschränkt und kann jede stromlinienförmige Form sein, die in einem Drehkörper enthalten ist, wie zum Beispiel eine Wassertröpfchen-Form oder eine Nasenkonus-Form einer Rakete. Der Bodenflächenabschnitt 804, der der Endabschnitt auf einer Bodenflächenseite des Kopfabschnitts 802 ist, ist mit dem Endabschnitt auf der Stromaufwärtsseite von Luft des Statorgehäuses 524 verbunden, das die Spule 522 des Statorteils 52 abdeckt. Als das Verbindungsverfahren kann Schmelzverbindung wie Schweißen oder Löten oder mechanische Verbindung unter Verwendung von Bolzen, Nieten oder dergleichen verwendet werden. Ferner ist eine integrierte Struktur mit dem Statorgehäuse 524, das die Spule 522 in dem Statorteil 52 abdeckt, ebenfalls akzeptabel.
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Der Öffnungsabschnitt 82 ist an der Position des Scheitelpunkts in dem Fall des Kopfabschnitts 802, der eine konische Form aufweist, gebildet und lässt den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 und die Stelle auf der Stromaufwärtsseite der Luft A des Öffnungsabschnitts 82 in dem Raum SP1 miteinander kommunizieren. Die Form des Öffnungsabschnitts 82 kann ein kreisförmiges Loch sein und kann eine beliebige polygonale Form aufweisen, wie beispielsweise ein Dreieck, ein Viereck oder ein Fünfeck. Die Größe des Öffnungsabschnitts 82 ist groß genug, um ausreichend Luft in den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 zu leiten, und wird unter Berücksichtigung des Gleichgewichts mit der dem Triebwerk zugeführten komprimierten Luft bestimmt. Ferner ist die Position, an der der Öffnungsabschnitt 82 gebildet ist, nicht auf den Scheitelpunkt des Kopfabschnitts 802 beschränkt.
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Der Abdeckteil 80 und das Statorgehäuse 524, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, decken die Stelle auf der Stromabwärtsseite in der Strömung der Luft A des Spalts 56 nicht ab und sind offen. Daher kann die Luft, die durch den Spalt 56 geströmt ist, von einem Kompressor komprimiert und dem Triebwerk zugeführt werden.
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Ein Stützabschnitt 100 ist an einem Außenumfangsabschnitt des Statorteils 52 gebildet. Der Stützabschnitt 100 ist mit dem Außenumfangsabschnitt des Statorteils 52 und mit einem Innenumfangsabschnitt 602 eines Ansaugluft-Einführungswegs verbunden, der ein Innenumfangsabschnitt des Ansaugluft-Einführungswegs 60 ist und den Statorteil 52 stützt. Mehrere Stützabschnitte 100 sind auf dem Außenumfangsabschnitt des Statorteils 52 vorgesehen. Die Stützabschnitte 100 sind bevorzugt an dem Außenumfangsabschnitt des Statorteils 52 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung der Rotorwelle 40 vorgesehen. Die Querschnittsform des Stützabschnitts 100 ist bevorzugt in einer stromlinienförmigen Form gebildet, die einen Druckverlust unterdrückt.
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(Deckelteil)
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Ein Deckelteil 90 ist an dem Endabschnitt auf der Seite des Ansaugluft-Einführungswegs 60 des Rotorteils 54 innerhalb des Kompressorgehäuses 10 vorgesehen. Der Deckelteil 90 deckt die gesamte Oberfläche des Endabschnitts auf der Seite des Ansaugluft-Einführungswegs 60 des Rotorteils 54 ab. Der Deckelteil 90 ist vorzugsweise parallel zu dem Kopfabschnitt 802 des Abdeckteils 80 gebildet. Das heißt, in einem Fall, in dem der Kopfabschnitt 802 des Abdeckteils 80 in einer konischen Form gebildet ist, ist der Deckelteil 90 ebenfalls in einer konischen Form gebildet. Der Deckelteil 90, der parallel zu dem Kopfabschnitt 802 gebildet ist, ist an dem Endabschnitt auf der Seite des Ansaugluft-Einführungswegs 60 des Rotorteils 54 gebildet, der mit dem Wellenverlängerungsabschnitt 44 der Rotorwelle 40 verbunden ist, so dass die aus dem Öffnungsabschnitt 82 einströmende Luft in den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 eingeführt werden kann, wobei ein Druckverlust unterdrückt wird. Da der Luftdruck im Spalt 56 im Vergleich zu einem Fall, in dem der Deckelteil 90 nicht vorgesehen ist, erhöht werden kann, ist es daher möglich, die Steifigkeit des Rotorteils 54 zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, Schwingung des mit der Rotorwelle 40 verbundenen Rotorteils 54 zu unterdrücken.
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Der Deckelteil 90 ist jedoch nicht darauf beschränkt, in einer konischen Form gebildet zu sein. Als weiteres Beispiel der Form des Deckelteils 90 kann ein Beispiel angegeben werden, bei dem ein Winkel θ2 des Deckelteils 90 in Bezug auf die Axialrichtung AX kleiner als ein Winkel θ1 des Kopfabschnitts 802 des Abdeckteils 80 in Bezug auf die Axialrichtung AX gemacht wird, so dass ein Strömungsweg, durch den die von dem in dem Abdeckteil 80 gebildeten Öffnungsabschnitt 82 einströmende Luft strömt, in einer Form gebildet ist, die in Richtung des Spalts 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 expandiert. Daher kann die aus dem Öffnungsabschnitt 82 einströmende Luft leicht in den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 eingeführt werden.
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(Betrieb und Effekt von Abdeckteil)
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Die durch den Ansaugluft-Einführungsweg 60 in das Innere des elektrisch unterstützten Turboladers 1 eingeleitete Luft A strömt horizontal zu der Rotorwelle 40 in dem zu der Rotorwelle 40 horizontalen Abschnitt des Ansaugluft-Einführungswegs 60. Ein Teil der Luft A strömt durch den in dem Abdeckteil 80 gebildeten Öffnungsabschnitt 82. Wenn die horizontal zu der Rotorwelle 40 strömende Luft A von der Stromaufwärtsseite durch den Öffnungsabschnitt 82 strömt, strömt die Luft in den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54. Die in den Spalt 56 eingeführte Luft A übt eine Fluidkraft in der Richtung senkrecht zu der Rotorwelle 40 auf den Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 aus. Da die Strömung der Luft A so gebildet ist, dass sie den Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 abdeckt, kann daher gesagt werden, dass ein Gaslager, das Luft als ein Schmierfluid verwendet, auf dem Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 gebildet ist.
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Da eine Kraft in einer vertikalen Richtung auf den Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 ausgeübt wird, der mit dem Wellenverlängerungsabschnitt 44 der Rotorwelle 40 verbunden ist, wird daher ein Zustand geschaffen, in dem dem mit der Rotorwelle 40 verbundenen Rotorteil 54 Steifigkeit hinzugefügt wird, und somit kann die Verschiebung der Rotorwelle 40, das heißt, die Schwingung der Rotorwelle 40, unterdrückt werden. Da die in den Spalt 56 eingeführte Luft Viskosität aufweist, wird ferner, wenn der Statorteil 52 in der Richtung senkrecht zu der Rotorwelle 40 schwingt, Schwingungsenergie durch die Strömung der Luft A, die Viskosität in der Richtung horizontal zu der Rotorwelle 40 aufweist, und durch die Kompression in der Richtung senkrecht zu der Rotorwelle 40 verbraucht, und somit wird der Schwingungsdämpfungseffekt gezeigt.
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Daher ist der Abdeckteil 80, der den Öffnungsabschnitt 82 aufweist, so vorgesehen, dass die Luft A in den Spalt 56 zwischen dem Rotorteil 54 und dem Statorteil 52 eingeführt werden kann, und daher kann, selbst wenn der Motorteil 50 an dem Endabschnitt der Rotorwelle 40 vorgesehen ist, Schwingung durch die in den Spalt 56 eingeführte Luft unterdrückt werden. Ferner kann der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden, da die in den Spalt 56 eingeführte Luft den Statorteil 52 kühlen kann.
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(Schwingungsdämpfende Struktur zweiter Ausführungsform)
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3 ist ein schematisches Diagramm, das eine zweite Ausführungsform der schwingungsdämpfenden Struktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Die zweite Ausführungsform ist mit der ersten Ausführungsform gleich, mit der Ausnahme, dass ein Aussparung bildender Abschnitt 110 zu der ersten Ausführungsform hinzugefügt wird. Die Beschreibung von Abschnitten, die mit der ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform gleich sind, wird weggelassen.
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Wie in 3 gezeigt, ist in der schwingungsdämpfenden Struktur gemäß der zweiten Ausführungsform der Aussparung bildende Abschnitt 110 an dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils 20 eines Innenumfangsabschnitts des Statorgehäuses 524 vorgesehen. Das heißt, der Aussparung bildende Abschnitt 110 ist auf der Stromabwärtsseite der Strömung der Luft A in Bezug auf die Spule 522 vorgesehen, die auf dem Innenumfangsabschnitt des Statorgehäuses 524 vorgesehen ist. Der Aussparung bildende Abschnitt 110 ist so vorgesehen, dass er den Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 mit einem Spalt umgibt, der die gleiche Größe wie der dazwischen eingefügte Spalt 56 aufweist. Mehrere Aussparungen sind in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 gebildet. Nachstehend wird der Aussparung bildende Abschnitt 110 detaillierter beschrieben.
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(Aussparung bildender Abschnitt)
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4 ist ein schematisches Diagramm des Aussparung bildenden Abschnitts, der in der schwingungsdämpfenden Struktur gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet wird. Wie in 4 gezeigt, ist der Aussparung bildende Abschnitt 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils 20 des Innenumfangsabschnitts des Statorgehäuses 524 vorgesehen. Der Aussparung bildende Abschnitt 110 ist so gebildet, dass er den Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 umgibt. Mehrere Aussparungen 112 sind in einem Innenumfangsabschnitt des Aussparung bildenden Abschnitts 110 gebildet. Die Aussparung 112 dringt nicht in das Statorgehäuse 524 ein, das an einer Außenumfangsfläche des Aussparung bildenden Abschnitts 110 vorgesehen ist. Mit anderen Worten, die Aussparung 112 ist von einer Innenumfangsfläche des Aussparung bildenden Abschnitts 110 bis zu einem Zwischenabschnitt gebildet, der sich zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche in einer Radialrichtung befindet. Es ist bevorzugt, dass eine ausreichende Anzahl an Aussparungen 112 gebildet ist, um die gesamte Oberfläche des Innenumfangsabschnitts des Aussparung bildenden Abschnitts 110 abzudecken.
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Die in den Spalt 56 zwischen dem Innenumfangsabschnitt des Statorteils 52 und dem Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 eingeführte Luft strömt durch den Spalt 56 in der Richtung horizontal zu der Rotorwelle 40 von dem Endabschnitt auf der Seite des Ansaugluft-Einführungswegs 60 des Spalts 56. Wenn die in den Spalt 56 eingeführte Luft den Aussparung bildenden Abschnitt 110 erreicht, der an dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils 20 des Innenumfangsabschnitts des Statorteils 52 vorgesehen ist, strömt ein Teil der Luft in die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 gebildete Aussparung 112, so dass ein Druckverlust erzeugt wird.
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Daher ist es möglich, die Ausströmung der in den Spalt 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 eingeführten Luft aus dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils 20 des Spalts 56 zu unterdrücken. Infolgedessen erhöht sich der Luftdruck im Inneren des Spalts 56 im Vergleich zu einem Fall, in dem der Aussparung bildende Abschnitt 110 nicht vorgesehen ist, so dass sich die Lastkapazität des Gaslagerabschnitts erhöht und die Lagersteifigkeit sich erhöht. Dadurch ist es möglich, die Schwingung des mit der Rotorwelle 40 verbundenen Rotorteils 54 zu unterdrücken.
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(Wabenform)
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5 ist ein schematisches Diagramm, das ein erstes Beispiel der Form der Aussparung zeigt, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt gemäß der vorliegenden Offenbarung gebildet ist.
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Wie in 5 gezeigt, ist das erste Beispiel der Form der mehreren Aussparungen 112, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 gebildet sind, in einer Wabenform gebildet. Die Wabenform ist eine Struktur, in der regelmäßige Sechsecke oder regelmäßige sechseckige Säulen ohne Spalten angeordnet sind. Da das regelmäßige Sechseck den kürzesten Umfang unter den Figuren aufweist, die tesseliert werden können, ist es möglich, die Anzahl an verwendeten Elementen zu reduzieren. Die Wabenform der Aussparung 112 ist nicht auf ein regelmäßiges Sechseck oder eine regelmäßige sechseckige Säule beschränkt und kann eine Struktur sein, in der ein aus Polygonen wie einem Dreieck, einem Viereck und einem Fünfeck ausgewähltes Element angeordnet ist. Ferner ist auch eine Struktur akzeptabel, bei der mehrere Polygone, einschließlich eines Dreiecks, eines Vierecks, eines Fünfecks, eines Sechsecks und dergleichen, ausgewählt und in Kombination ausgerichtet sind.
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Indem die Form der Aussparung wabenförmig gemacht wird, ist es möglich, die Aussparungen eng zu integrieren. Daher kann die in den Spalt 56 zwischen dem Innenumfangsabschnitt des Statorteils 52 und dem Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 eingeführte Luft leicht in die eng integrierten wabenförmigen Aussparungen 112 strömen. Durch die mehreren Aussparungen 112, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 gebildet sind, wird ein Druckverlust erzeugt, und somit kann die Ausströmung von Luft aus dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils 20 des Statorteils 52 unterdrückt werden. Da sich der Luftdruck innerhalb des Spalts 56 erhöht, erhöht sich die Lastkapazität des Gaslagerabschnitts, und die Lagersteifigkeit erhöht sich. Es ist möglich, die Schwingung des mit der Rotorwelle 40 verbundenen Rotorteils 54 zu unterdrücken.
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(Nutform)
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6 ist ein schematisches Diagramm, das ein zweites Beispiel der Form der Aussparung zeigt, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt gemäß der vorliegenden Offenbarung gebildet ist.
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Wie in 6 gezeigt, ist das zweite Beispiel der mehreren Aussparungen 112, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 gebildet sind, in einer Nutform gebildet. Es ist bevorzugt, dass mehrere Aussparungen, die in einer Nutform gebildet sind, parallel in Bezug auf die Richtung senkrecht zu der Rotorwelle 40 gebildet sind. Die nutförmigen Aussparungen können die Herstellungskosten im Vergleich zu den wabenförmigen Aussparungen reduzieren.
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Die Form der Aussparung 112 ist in einer Nutform gebildet, so dass ein Druckverlust in der Luft, die durch den Spalt 56 strömt, aufgrund der in die Aussparung 112 strömenden Luft erzeugt wird. Daher ist es möglich, die Ausströmung der in den Spalt 56 eingeführten Luft aus dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils 20 des Statorteils 52 zu unterdrücken. Da sich der Luftdruck innerhalb des Spalts 56 erhöht, erhöht sich die Lastkapazität des Gaslagerabschnitts, und die Lagersteifigkeit erhöht sich. Es ist möglich, die Schwingung des mit der Rotorwelle 40 verbundenen Rotorteils 54 zu unterdrücken.
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(Kreislochform)
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7 ist ein schematisches Diagramm, das ein drittes Beispiel der Form der Aussparung zeigt, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt gemäß der vorliegenden Offenbarung gebildet ist.
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Wie in 7 gezeigt, ist das dritte Beispiel der mehreren Aussparungen 112, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 gebildet sind, in einer Kreislochform gebildet. Es ist bevorzugt, dass mehrere Aussparungen 112, die in einer Kreislochform gebildet sind, auf der gesamten Oberfläche des Innenumfangsabschnitts des Aussparung bildenden Abschnitts 110 gebildet sind.
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Die Form der Aussparung 112 ist in einer Kreislochform gebildet, so dass ein Druckverlust in der Luft, die durch den Spalt 56 strömt, aufgrund der in die Aussparung 112 strömenden Luft erzeugt wird. Daher ist es möglich, die Ausströmung der in den Spalt 56 eingeführten Luft aus dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils 20 des Spalts 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 zu unterdrücken. Da sich der Luftdruck innerhalb des Spalts 56 erhöht, erhöht sich die Lastkapazität des Gaslagerabschnitts, und die Lagersteifigkeit erhöht sich. Es ist möglich, die Schwingung des mit der Rotorwelle 40 verbundenen Rotorteils 54 zu unterdrücken.
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(Konfiguration und Effekt von Drehmaschine)
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Die Drehmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält die Rotorwelle 40, den mit der Rotorwelle 40 verbundenen Kompressorteil 20, den Rotorteil 54, der mit der Rotorwelle 40 auf der Stromaufwärtsseite der Strömung von Luft, die durch den Kompressorteil 20 strömt, in Bezug auf den Kompressorteil 20 verbunden ist, den Statorteil 52, der so vorgesehen ist, dass er den Spalt 56 von dem Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 aufweist, und den Abdeckteil 80, der die Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft des Spalts 56 zwischen dem Statorteil 52 und dem Rotorteil 54 abdeckt und der den Öffnungsabschnitt 82 aufweist, der so gebildet ist, dass der Spalt 56 und die Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft in Bezug auf den Spalt 56 miteinander kommunizieren.
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Gemäß dieser Konfiguration wird, da die Luft, die aus dem in dem Abdeckteil gebildeten Öffnungsabschnitt einströmt, in den Spalt zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil eingeführt wird, ein Zustand geschaffen, in dem ein Gaslager für den Rotorteil vorgesehen ist, und somit kann die Schwingung des mit der Rotorwelle verbundenen Rotorteils unterdrückt werden.
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Die Drehmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält ferner den Deckelteil 90, der an dem Endabschnitt auf der Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft des Rotorteils 54 vorgesehen ist, in dem eine Querschnittsfläche in Richtung der Stromaufwärtsseite der Strömung der Luft in einem Fall kleiner wird, in dem sie von einer Strömungsrichtung der Luft aus gesehen wird.
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Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, einen Druckverlust in Bezug auf die Luft zu unterdrücken, die aus dem in dem Abdeckteil gebildeten Öffnungsabschnitt einströmt, und die Luft in den Spalt zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil einzuführen. Da der Druck der Luft, die in den Spalt zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil eingeführt wird, erhöht werden kann, kann die Steifigkeit des Rotorteils weiter erhöht werden, und die Schwingung des mit der Rotorwelle verbundenen Rotorteils kann unterdrückt werden.
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Die Drehmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält ferner den Aussparung bildenden Abschnitt 110, der so vorgesehen ist, dass er einen Spalt aufweist, um den Außenumfangsabschnitt des Rotorteils 54 auf der Stromabwärtsseite in Bezug auf den Endabschnitt auf der Stromabwärtsseite der Strömung der Luft des Statorteils 52 zu umgeben, wobei der Aussparung bildende Abschnitt 110 mehrere Aussparungen 112 aufweist, die auf der Innenumfangsfläche davon gebildet sind.
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Gemäß dieser Konfiguration strömt die in den Spalt zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil eingeführte Luft in die Aussparung, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt gebildet wird, und ein Druckverlust wird erzeugt. Da es also möglich ist, die Ausströmung der in den Spalt zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil eingeführten Luft aus dem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorteils des Spalts zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil zu unterdrücken, erhöht sich der Druck der in den Spalt zwischen dem Statorteil und dem Rotorteil eingeführten Luft. Dadurch kann die Steifigkeit des Rotorteils weiter erhöht und die Schwingung des mit der Rotorwelle verbundenen Rotorteils unterdrückt werden.
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Die Aussparung, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 in der Drehmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist, weist eine Wabenform auf.
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Gemäß dieser Konfiguration kann die Steifigkeit des Statorteils weiter erhöht werden, und die Schwingung des mit der Rotorwelle verbundenen Rotorteils kann unterdrückt werden.
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Die Aussparung, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 in der Drehmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist, weist eine Nutform auf.
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Gemäß dieser Konfiguration kann die Steifigkeit des Statorteils weiter erhöht werden, und die Schwingung des mit der Rotorwelle verbundenen Rotorteils kann unterdrückt werden.
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Die Aussparung, die in dem Aussparung bildenden Abschnitt 110 in der Drehmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist, weist eine Kreislochform auf.
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Gemäß dieser Konfiguration kann die Steifigkeit des Statorteils weiter erhöht werden, und die Schwingung des mit der Rotorwelle verbundenen Rotorteils kann unterdrückt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrisch unterstützter Turbolader
- 20
- Kompressorteil
- 30
- Turbinenteil
- 40
- Rotorwelle
- 52
- Statorteil
- 54
- Rotorteil
- 80
- Abdeckteil
- 82
- Öffnungsabschnitt
- 100
- Stützabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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