-
[Gebiet der Technik]
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftkompressor für ein Fahrzeug, insbesondere einen Luftkompressor für ein Fahrzeug, bei dem ein gesamter Betrieb des Luftkompressors durch eine Kühleinheit stabilisiert werden kann, in der ein Teil der Druckluft, der sich durch eine Verbindungsleitung bewegt, die hauptsächlich Druckluft transportiert, Wärme mit einem Kühlwasserströmungsteil austauscht, um eine Antriebseinheit zu kühlen.
-
[Technischer Hintergrund]
-
Im Allgemeinen kann ein Brennstoffzellenfahrzeug ein Fahrzeug bezeichnen, in dem Wasserstoff und Sauerstoff einem Befeuchter zugeführt werden und elektrische Energie, die durch eine elektrochemische Reaktion, die eine Umkehrreaktion der Elektrolyse von Wasser ist, erzeugt wird, als Antriebskraft des Fahrzeugs zugeführt wird, und ein solches allgemeines Brennstoffzellenfahrzeug ist im koreanischen Patent Nr.
10-0962903 offenbart.
-
Im Allgemeinen kann in einem Brennstoffzellen-Personenfahrzeug ein 100-kW-Brennstoffzellenstapel eingebaut werden. Wenn der Brennstoffzellenstapel unter Druck betrieben wird, kann die dem Brennstoffzellenstapel zugeführte Luft mit einem hohen Druck von 1 bis 4 bar zugeführt werden. Daher ist es notwendig, einen Luftkompressor mit einer Drehzahl von 100.000 bis 200.000 U/min zu verwenden.
-
Das Brennstoffzellenfahrzeug kann typischerweise einen Brennstoffzellenstapel, der Strom erzeugt, einen Befeuchter, der die Feuchtigkeit, der dem Brennstoffzellenstapel zugeführten Luft erhöht, eine Brennstoffversorgungseinheit, die den Brennstoffzellenstapel mit Wasserstoff versorgt, eine Luftzufuhreinheit, die den Brennstoffzellenstapel mit sauerstoffhaltiger Luft versorgt, ein Kühlmodul, das den Brennstoffzellenstapel kühlt, usw. umfassen.
-
Die Luftzufuhreinheit kann einen Luftreiniger, der in der Luft enthaltene Fremdstoffe herausfiltert, einen Luftkompressor, der die vom Luftreiniger gefilterte Luft komprimiert und in die Luft einspeist, eine Kühlvorrichtung, die die unter Druck stehende heiße Luft kühlt, einen Befeuchter, der die Luftfeuchtigkeit erhöht, und ein Ventil, das die Durchflussmenge regelt, umfassen.
-
Der oben beschriebene Luftkompressor kann die von außen angesaugte Luft mit Hilfe eines Laufrads des Kompressors verdichten und dann in den Brennstoffzellenstapel leiten.
-
Hier kann das Laufrad des Verdichters mit einer Drehwelle verbunden sein, die von der Antriebseinheit angetrieben wird, und im Allgemeinen kann die Antriebseinheit die Drehwelle durch elektromagnetische Induktion eines Stators und eines Rotors antreiben.
-
In diesem Fall kann der Luftkompressor Wärmeverluste in einem Luftlager aufgrund des Luftwiderstands aufweisen, der durch die schnelle Rotation des Rotors verursacht wird, und es kann daher notwendig sein, einen Motor und das Lager zu kühlen, die die Hauptwärmequellen darstellen. Daher wird eine Struktur vorgeschlagen, bei der der Motor und das Lager zum Drehen des Laufrads gekühlt werden, indem ein Teil, der vom Laufrad des Luftkompressors erzeugten Druckluft verwendet wird, und die Druckluft dann durch ein Innenloch der Drehwelle des Motors wieder in einen Einlass des Laufrads eingeführt wird.
-
In diesem Zusammenhang offenbart das koreanische Patent Nr. 10-1810430 offenbart einen Luftkompressor, in dem ein innerer Luftstrom unter Verwendung eines Endes einer Motorwelle umgewälzt wird, und ein Brennstoffzellenfahrzeug, wobei der Luftkompressor umfasst: ein Antriebsgehäuse, in das ein Rotor und ein Stator eingebettet sind; eine Motorwelle, die ein durch das Antriebsgehäuse gebohrtes Luftauslassloch aufweist; ein Luftlager, das mit einem gehäuseseitigen Ende des Antriebsgehäuses gekoppelt ist, um ein wellenrückwärtiges Ende der Motorwelle zu stützen; und einen Motorkühlpfad, in dem kühle Luft, die von einer Laufradkammer durch einen Innenraum des Antriebsgehäuses zu einer Kammer außerhalb des Motors gesammelt wird, aus der durch das Laufrad erzeugten Druckluft extrahiert wird, in ein Luftauslassloch gesaugt wird und dann von dem wellenrückwärtigen Ende zu einem wellenvorderseitigen Ende ausgegeben wird.
-
Ein solcher herkömmlicher Luftkompressor hat jedoch das Problem, dass die Druckluft eine verringerte Durchflussrate und einen verzögerten Luftstrom haben kann, während sie durch einen engen Raum um ein Luftfolienlager strömt, wodurch die Selbstkühlungseffizienz der Druckluft verringert wird.
-
[Verwandtes Kunstdokument]
-
[Patentdokument]
-
(Patentdokument 1) Koreanisches Patent Nr.
10-1810430 (eingetragen am 13. Dezember 2017)
-
[Disclosure]
-
[Technisches Problem]
-
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem der gesamte Betrieb des Luftkompressors durch eine Kühleinheit stabilisiert werden kann, in der ein Teil der Druckluft, der sich durch eine Verbindungsleitung bewegt, die hauptsächlich Druckluft transportiert, Wärme mit einem Kühlwasserströmungsteil austauscht, um eine Antriebseinheit zu kühlen.
-
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, der die Antriebseinheit (d.h. den Luftkompressor für ein Fahrzeug) reibungslos kühlen kann, ohne dass eine Konfiguration für die separate Eingabe von Luft zur Verwendung von Druckluft und eine Konfiguration für die Abgabe von Druckluft, die die Kühlung der Antriebseinheit vervollständigt, erforderlich ist, indem die Kühlung unter Verwendung von hauptsächlich Druckluft durchgeführt wird und diese dann zu einem Einlass (d.h. vorderen Einlass) einer ersten Kompressionseinheit befördert wird.
-
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, der eine ausreichende Kühlleistung aufweist, indem er eine erste Kühleinheit enthält, die einen Rotor und ein Lager kühlt, indem sie Druckluft fördert, die durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser gekühlt wird, während sich die Druckluft durch einen ersten Strömungsweg eines Motorgehäuses, durch einen zweiten Strömungsweg einer hinteren Abdeckung bewegt, eine zweite Kühleinheit, die ein vorderes Laufrad durch ein erstes Durchgangsloch des vorderen Laufrads kühlt, und eine dritte Kühleinheit, die den Rotor umgeht und das Innere des Motorgehäuses kühlt, und indem sie ferner eine offene Welleneinheit enthält, die es ermöglicht, dass ein Teil der Druckluft in einem hinteren Einlass weiter gekühlt wird, während sie sich von einem hinteren Teil des Rotors zu einem vorderen Teil desselben in axialer Richtung bewegt.
-
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, der eine verbesserte Kühlleistung einer Rotorscheibe in Kontakt mit ersten und zweiten Axiallagern haben kann, indem er einen 2-2-th-Strömungsweg einer hinteren Abdeckung enthält, die in einer Richtung geneigt ist, in der ein Rotor gedreht wird, und eine Strömung von Druckluft zur Durchführung der Kühlung glatter macht, indem eine Querschnittsfläche einer Kühleinheit eingestellt wird.
-
[Technische Lösung]
-
In einem allgemeinen Aspekt kann ein Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug umfassen: eine erste Kompressionseinheit 100, die ein vorderes Gehäuse 110 mit einem vorderen Einlass 111, in den zu komprimierende Luft eingeleitet wird, und einem vorderen Auslass 112, aus dem komprimierte Luft ausgestoßen wird, und ein in dem vorderen Gehäuse 110 angeordnetes vorderes Laufrad 120 umfasst; eine zweite Kompressionseinheit 200, die ein hinteres Gehäuse 210 mit einem hinteren Einlass 211, der mit dem vorderen Auslass 112 der ersten Kompressionseinheit 100 durch ein Verbindungsrohr 400 verbunden ist und in den durch die erste Kompressionseinheit 100 strömende Luft eingeleitet wird, und einem hinteren Auslass 212, aus dem komprimierte Luft ausgestoßen wird, und ein in dem hinteren Gehäuse 210 angeordnetes hinteres Laufrad 220 umfasst eine Antriebseinheit 300, die das vordere Gehäuse 110 und das hintere Gehäuse 210 aufweist, die jeweils an der Vorderseite und der Rückseite davon angeordnet sind, und die ein Motorgehäuse 310 mit einem Kühlwasserströmungsteil 313, in dem Kühlwasser strömt, einen Stator 300a, der mit einer inneren Umfangsfläche des Motorgehäuses 310 gekoppelt ist, einen Rotor 301, der in dem Stator 300a gedreht wird, und eine Rotorscheibe 302, die integral mit dem Rotor 301 ausgebildet ist, um das vordere Laufrad 120 und das hintere Laufrad 220 anzutreiben, umfasst und eine Kühleinheit 500, in die ein Teil der von der ersten Kompressionseinheit 100 komprimierten und durch die Verbindungsleitung 400 strömenden Druckluft eingeleitet wird, Wärme mit dem Kühlwasser austauscht, um die Antriebseinheit 300 zu kühlen.
-
Außerdem kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug ein Heckläufertyp sein, bei dem die Rotorscheibe 302 hinten angeordnet ist, und die Kühleinheit 500 kann in Längsrichtung des Motorgehäuses 310 angeordnet sein und einen ersten Strömungsweg 311 umfassen, der Wärme mit dem Kühlwasserströmungsteil 313 austauscht.
-
Darüber hinaus kann der erste Strömungsweg 311 einen 1-1-ten Strömungsweg 311-1 zum Fördern von Druckluft von der äußeren Umfangsfläche zur inneren Mitte des Motorgehäuses 310 und einen 1-2-ten Strömungsweg 311-2 zum Fördern von Druckluft vom 1-1-ten Strömungsweg 311-1 zu dessen Rückseite umfassen.
-
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug eine hintere Abdeckung 330 und einen Diffusor 340 umfassen, die zwischen dem Motorgehäuse 310 und dem hinteren Gehäuse 210 angeordnet sind, um die Rotorscheibe 302 zu tragen, wobei die hintere Abdeckung 330 einen zweiten Strömungsweg 333 zur Aufnahme der vom ersten Strömungsweg 311 geförderten Druckluft und zur Weiterleitung derselben an die Rotorscheibe 302 umfasst.
-
Zusätzlich kann der zweite Strömungspfad 333 einen 2-1-ten Strömungspfad 333-1, der zur Verbindung mit dem 1-2-ten Strömungspfad 311-2 offen ist, und einen 2-2-ten Strömungspfad 333-2 zur Beförderung von Druckluft vom 2-1-ten Strömungspfad 333-1 zum inneren Zentrum umfassen.
-
Darüber hinaus kann die hintere Abdeckung 330 einen Sitzabschnitt 335 aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er in einem vorbestimmten zentralen Bereich seiner hinteren Oberfläche konkav nach vorne gewölbt ist, damit die Rotorscheibe 302 darin sitzen kann, sowie ein zweites Durchgangsloch 334 mit einem offenen vorbestimmten Bereich neben einem Außenumfang des Sitzabschnitts 335, damit ein Teil der durch den zweiten Strömungsweg 333 beförderten Druckluft die Rotorscheibe 302 umgehen kann.
-
Darüber hinaus kann der 2-2-te Strömungsweg 333-2 in einer Richtung geneigt sein, in der der Rotor 301 gedreht wird, damit der 2-1-te Strömungsweg 333-1 mit dem Sitzabschnitt 335 in Verbindung steht.
-
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug auch ein erstes Axiallager 303 und ein zweites Axiallager 304 umfassen, die jeweils die Vorderseite und die Rückseite der Rotorscheibe 302 stützen.
-
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug ein vorderes Zapfenlager 305 und ein hinteres Zapfenlager 306 umfassen, die jeweils die Vorderseite und die Rückseite des Rotors 301 stützen.
-
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug eine vordere Abdeckung 320 aufweisen, wobei die Kühleinheit 500 eine erste Kühleinheit P1 aufweist, in der Druckluft, die durch den ersten Strömungsweg 311 und den zweiten Strömungsweg 333 strömt, die Rotorscheibe 302, das erste Axiallager 303 und das zweite Axiallager 304 kühlt und die Kühlung durchführt, während sie sich von der Rückseite des Rotors 301 durch einen Bereich zwischen der hinteren Abdeckung 330, der vorderen Abdeckung 320 und dem Rotor 301 nach vorne bewegt.
-
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug eine erste Durchgangsöffnung 122 aufweisen, die von der Rückseite zur Vorderseite des vorderen Laufrads 120 verläuft, wobei die Kühleinheit 500 eine zweite Kühleinheit P2 umfasst, in der Druckluft das vordere Laufrad 120 kühlt, während sie durch die erste Durchgangsöffnung 122 strömt.
-
Darüber hinaus kann das erste Durchgangsloch 122 von der äußeren Rückseite zur mittleren Vorderseite hin geneigt sein.
-
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug eine dritte Durchgangsbohrung 312 und eine vierte Durchgangsbohrung 323 aufweisen, die im Motorgehäuse 310 bzw. in der Frontabdeckung 320 offen sind, damit Druckluft, die das Innere des Motorgehäuses 310 kühlt, durch die zweite Durchgangsbohrung 334 zur zweiten Kühleinheit P2 strömen kann, wobei die Kühleinheit 500 eine dritte Kühleinheit P3 aufweist, in der Druckluft das Innere des Motorgehäuses 310 kühlt, während sie durch mindestens eine der zweiten Durchgangsbohrung 334, der dritten Durchgangsbohrung 312 und der vierten Durchgangsbohrung 323 strömt.
-
Darüber hinaus können in der Kühleinheit 500 die Verbindungsleitung 400 und der erste Strömungsweg 311 durch ein Kühlrohr 510 miteinander verbunden sein, und die hintere Abdeckung 330 kann eine Summe der Querschnittsflächen der ersten Kühleinheit P1 und des zweiten Durchgangslochs 334 aufweisen, die größer ist als eine Querschnittsfläche des Kühlrohrs 510.
-
Darüber hinaus kann der Rotor 301 eine in axialer Richtung offene Welleneinheit aufweisen, um den Rotor 301 zu kühlen, indem ein Teil der Druckluft vom hinteren Einlass 211 aufgenommen wird.
-
[Vorteilhafte Wirkungen]
-
Wie oben dargelegt, kann die vorliegende Erfindung den Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitstellen, in dem der gesamte Betrieb des Luftkompressors durch die Kühleinheit stabilisiert werden kann, in der ein Teil der Druckluft, die sich durch die Verbindungsleitung bewegt, die hauptsächlich Druckluft befördert, Wärme mit dem Kühlwasser fließenden Teil austauscht, um die Antriebseinheit zu kühlen.
-
Insbesondere kann die vorliegende Erfindung den Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitstellen, der die Antriebseinheit (d.h. den Luftkompressor für ein Fahrzeug) reibungslos kühlen kann, ohne dass die Konfiguration für die separate Zufuhr von Luft zur Verwendung von Druckluft und irgendeine Konfiguration für die Abgabe von Druckluft erforderlich ist, die die Kühlung der Antriebseinheit vervollständigt, indem die Kühlung unter Verwendung von primär komprimierter Luft durchgeführt wird und diese dann zum Einlass (d.h. zum vorderen Einlass) der ersten Kompressionseinheit befördert wird.
-
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung den Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitstellen, der eine ausreichende Kühlleistung aufweist, indem die erste Kühleinheit den Rotor und das Lager kühlt, indem sie Druckluft fördert, die durch Wärmeaustausch mit Kühlwasser gekühlt wird, während sich die Druckluft durch den ersten Strömungsweg des Motorgehäuses, durch den zweiten Strömungsweg der hinteren Abdeckung bewegt, die zweite Kühleinheit das vordere Laufrad durch das erste Durchgangsloch des vorderen Laufrads kühlt, und die dritte Kühleinheit den Rotor umgeht und das Innere des Motorgehäuses kühlt, und indem sie ferner die offene Welleneinheit einschließt, die es ermöglicht, dass ein Teil der Druckluft im hinteren Einlass weiter gekühlt wird, während sie sich in axialer Richtung vom hinteren Teil des Rotors zum vorderen Teil bewegt.
-
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung die Luftkompressor für ein Fahrzeug, das die verbesserte Kühlleistung der Rotorscheibe in Kontakt mit dem ersten und zweiten Axiallager durch die Einbeziehung der 2-2-th Strömungsweg der hinteren Abdeckung, in der Richtung, in der der Rotor gedreht wird, geneigt haben kann, und machen einen Strom von Druckluft für die Durchführung von Kühlung glatter durch die Anpassung der Querschnittsfläche der Kühleinheit.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2 und 3 sind Querschnitts- und Vergrößerungsansichten des Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine Ansicht, die einen Druckluftstrom, in dem in 2 dargestellten Luftkompressor für ein Fahrzeug zeigt (hier ist die Konfiguration eines Lagers nicht dargestellt).
- 5 ist eine Querschnittsansicht von 2 in Richtung AA'.
- 6 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Frontabdeckung an der Rückseite des Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in Richtung seiner Vorderseite montiert ist (hier ist ein Diffusor davon beabstandet).
- 7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 6.
- 8 und 9 sind Querschnitts- und Vergrößerungsansichten des Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
[Best Mode]
-
Nachfolgend wird ein Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug mit den oben beschriebenen Merkmalen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
-
1 ist eine schematische Ansicht des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, 2 und 3 sind Querschnitts- und vergrößerte Ansichten des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, 4 ist eine Ansicht, die eine Strömung von Druckluft in dem Luftkompressor 1000 für ein in 2 gezeigtes Fahrzeug zeigt, 5 ist eine Querschnittsansicht von 2 in einer AA'-Richtung, 6 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Frontabdeckung 320 an der Rückseite des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung in Richtung seiner Vorderseite montiert ist, 7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 6, und 8 und 9 sind Querschnitts- und vergrößerte Ansichten des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine erste Kompressionseinheit 100, eine zweite Kompressionseinheit 200, eine Antriebseinheit 300 und eine Kühleinheit 500 umfassen.
-
Wie in 1 gezeigt, kann in dem Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung die von der ersten Kompressionseinheit 100 primär komprimierte Luft über eine Verbindungsleitung 400 der zweiten Kompressionseinheit 200 zugeführt und dann zweitens komprimiert werden, um ausgestoßen zu werden.
-
Erstens kann die erste Kompressionseinheit 100 eine Einheit sein, die an der Vorderseite positioniert ist und hauptsächlich Druckluft erzeugt, und ein Abschnitt, der auf jeder linken Seite der Zeichnungen einschließlich der 2, 3, 4, 8 und 9 positioniert ist, kann als die Vorderseite definiert werden.
-
Die erste Verdichtungseinheit 100 kann ein vorderes Gehäuse 110 und ein vorderes Laufrad 120 umfassen. Das vordere Gehäuse 110 kann einen vorderen Einlass 111 haben, in den die zu verdichtende Luft eingeleitet wird, und einen vorderen Auslass 112, aus dem die verdichtete Luft ausgestoßen wird, und kann ein Gebläse sein, das so verdichtet ist, dass seine Querschnittsfläche in einer Richtung, in der sich die in den vorderen Einlass 111 eingeleitete Luft bewegt, allmählich verringert wird. In diesem Fall kann der vordere Auslass 112 mit der Anschlussleitung 400 verbunden sein, um die Druckluft in die Anschlussleitung 400 abzugeben.
-
Das vordere Laufrad 120 kann im vorderen Gehäuse 110 angeordnet sein und ein Drehmoment von der Antriebseinheit 300 erhalten, um gedreht zu werden und die in den vorderen Einlass 111 eingeleitete Luft zu verdichten. Ein erstes Dichtungselement 121 kann auf der Rückseite des vorderen Laufrads 120 angeordnet sein.
-
Die zweite Verdichtungseinheit 200 kann ein hinteres Gehäuse 210 und ein hinteres Laufrad 220 umfassen. Das hintere Gehäuse 210 kann einen hinteren Einlass 211 haben, in den die hauptsächlich von der ersten Kompressionseinheit 100 komprimierte Luft durch die Verbindungsleitung 400 zugeführt wird, und einen hinteren Auslass 212, aus dem die komprimierte Luft ausgestoßen wird.
-
Das hintere Laufrad 220 kann im hinteren Gehäuse 210 angeordnet sein und das Drehmoment von der Antriebseinheit 300 aufnehmen, um gedreht zu werden und die in den hinteren Einlass 211 eingeleitete Luft zu verdichten. Ein zweites Dichtungselement 221 kann an der Vorderseite des hinteren Laufrads 220 angeordnet sein.
-
Die Antriebseinheit 300 kann ein Motorgehäuse 310, einen Stator 300a, einen Rotor 301 und eine Rotorscheibe 302 umfassen.
-
Das Motorgehäuse 310 kann ein Grundkörper der Antriebseinheit 300 sein und ist zwischen dem vorderen Gehäuse 110 und dem hinteren Gehäuse 210 angeordnet. Darüber hinaus kann das Motorgehäuse 310 einen kühlwasserdurchströmten Teil 313 enthalten, der ein Raum ist, in dem Kühlwasser fließt. Der kühlwasserfließende Teil 313 kann das Motorgehäuse 310 selbst durch ein Wasserkühlverfahren kühlen, während Kühlwasser darin fließt, und gleichzeitig Druckluft kühlen, die durch die Kühleinheit 500 strömt, und die Kühlung kann daher auch durch ein Luftkühlverfahren erreicht werden. Eine spezifische Konfiguration der Kühleinheit 500 wird im Folgenden beschrieben.
-
Außerdem kann das Motorgehäuse 310 den Stator 300a, den Rotor 301 und die darin angeordnete Rotorscheibe 302 enthalten.
-
Der Stator 300a kann an eine innere Umfangsfläche des Motorgehäuses 310 gekoppelt und befestigt werden und umfasst eine Platte und eine Spule.
-
Der Rotor 301 kann eine Seite, d.h. die Vorderseite, die mit dem vorderen Laufrad 120 der ersten Verdichtungseinheit 100 gekoppelt ist, und die andere Seite, d.h. die Rückseite, die mit dem hinteren Laufrad 220 der zweiten Verdichtungseinheit 200 gekoppelt ist, um das vordere Laufrad 120 und das hintere Laufrad 220 zu drehen, umfassen. Hier kann die Rotorscheibe 302 einstückig mit dem Rotor 301 ausgebildet sein. Bei externer Energiezufuhr kann der Rotor 301 durch elektromagnetische Wechselwirkung mit dem Stator ein Drehmoment erzeugen, das vordere Laufrad 120 und das hintere Laufrad 220 können durch die Kraft in Drehung versetzt werden, so dass Luft primär und sekundär komprimiert werden kann.
-
Hier kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ein Heckläufertyp sein, bei dem die Rotorscheibe 302 am Heck angeordnet ist. Dementsprechend kann ein Teil der durch die Verbindungsleitung 400 strömenden Druckluft eingeleitet werden, kann Wärme mit dem Kühlwasser strömenden Teil 313 austauschen, während er sich von vorne nach hinten bewegt, und kann der Rotorscheibe 302 in einem kühlen Zustand zugeführt werden, wodurch die Kühlung reibungslos durchgeführt wird.
-
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ein Lager zur Erleichterung der Drehung des Rotors 301, ein erstes Axiallager 303 und ein zweites Axiallager 304, die jeweils die Vorderseite und die Rückseite der Rotorscheibe 302 tragen, sowie ein vorderes Zapfenlager 305 und ein hinteres Zapfenlager 306, die jeweils die Vorderseite und die Rückseite des Rotors 301 tragen, umfassen.
-
Der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann die vordere Abdeckung 320 umfassen, die zwischen dem vorderen Gehäuse 110 und dem Motorgehäuse 310 angeordnet ist, sowie eine hintere Abdeckung 330 und einen Diffusor 340, die zwischen dem Motorgehäuse 310 und dem hinteren Gehäuse 210 angeordnet sind.
-
Die vordere Abdeckung 320 kann aus einem plattenförmigen ersten Plattenteil 321 bestehen, der an der Vorderseite des Motorgehäuses 310 angebracht ist, und einen ersten Montageabschnitt 322 aufweisen, der offen ist, damit der Rotor 301 in die Mitte des ersten Plattenteils 321 eingeführt werden kann. Das vordere Zapfenlager 305 kann in einem Bereich positioniert werden, in dem der erste Montageabschnitt 322 der vorderen Abdeckung 320 positioniert ist. Dabei kann die vordere Abdeckung 320 an der Vorderseite einen Raum aufweisen, in dem das vordere Laufrad 120 und das vordere Gehäuse 110 montiert sind, und die Rückseite kann die Vorderseite des Motorgehäuses 310 blockieren.
-
Die hintere Abdeckung 330 kann aus einem plattenförmigen zweiten Plattenteil 331 bestehen, der an der Rückseite des Motorgehäuses 310 angebracht ist, und einen zweiten Befestigungsabschnitt 332 aufweisen, der offen ist, damit der Rotor 301 in die Mitte des zweiten Plattenteils 331 eingesetzt werden kann. Das hintere Zapfenlager 306 kann in einem Bereich positioniert werden, in dem sich der zweite Montageabschnitt 332 der hinteren Abdeckung 330 befindet. Der hintere Deckel 330 kann einen Sitzabschnitt 335 aufweisen, der in einem vorbestimmten zentralen Bereich seiner hinteren Oberfläche nach vorne konkav geformt ist, damit die Rotorscheibe 302 darin sitzen kann.
-
Der Diffusor 340 kann auf der Rückseite des hinteren Deckels 330 positioniert werden, um auf der Vorderseite einen Raum zu haben, in dem der hintere Deckel 330 und die Rotorscheibe 302 positioniert sind, und kann auf der Rückseite einen Raum haben, in dem das hintere Laufrad 220 zwischen dem Diffusor und dem Gehäuse 210 positioniert ist.
-
Der Diffusor 340 kann auch aus einem plattenförmigen dritten Plattenteil 341 bestehen und einen dritten Befestigungsabschnitt 342 enthalten, der offen ist, damit der Rotor 301 in die Mitte des dritten Plattenteils 341 eingesetzt werden kann.
-
Die durch die Verbindungsleitung 400 strömende Druckluft, d.h. ein Teil der von der ersten Verdichtungseinheit 100 primär verdichteten und zur zweiten Verdichtungseinheit 200 geleiteten Luft, kann in die Kühleinheit 500 der vorliegenden Erfindung eingeleitet werden und mit dem Kühlwasserstromteil 313 Wärme austauschen, um die Antriebseinheit 300 zu kühlen.
-
Zunächst kann die Kühleinheit 500 einen ersten Strömungsweg 311 des Motorgehäuses 310 umfassen.
-
Der erste Strömungsweg 311 kann einen 1-1-ten Strömungsweg 311-1 zum Fördern von Druckluft von der äußeren Umfangsfläche zur inneren Mitte des Motorgehäuses 310 und einen 1-2-ten Strömungsweg 311-2 zum Fördern von Druckluft vom 1-1-ten Strömungsweg 311-1 zu dessen Rückseite umfassen.
-
Der 1-2-te Strömungsweg 311-2 kann parallel zum kühlwasserführenden Teil 313 verlaufen, und die darin strömende Druckluft kann so durch Wärmeaustausch mit dem kühlwasserführenden Teil 313 gekühlt werden. 5 zeigt, dass zwölf kühlwasserführende Teile 313 und sechs 1-2-te Strömungswege 311-2 in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann die entsprechenden Komponenten in unterschiedlicher Anzahl und Größe enthalten.
-
Darüber hinaus kann die Kühleinheit 500 einen zweiten Strömungsweg 333 der hinteren Abdeckung 330 umfassen.
-
Der zweite Strömungspfad 333 kann ein Strömungspfad zum Zuführen von gekühlter Druckluft sein, die vom ersten Strömungspfad 311 zur Rotorscheibe 302 zugeführt wird, und einen 2-1-ten Strömungspfad 333-1, der offen ist, um mit dem 1-2-ten Strömungspfad 311-2 in Verbindung zu stehen, und einen 2-2-ten Strömungspfad 333-2 zum Befördern von Druckluft vom 2-1-ten Strömungspfad 333-1 zur inneren Mitte umfassen. Hier kann der 2-2-te Strömungsweg 333-2 eine Seite haben, die mit dem 2-1-ten Strömungsweg 333-1 in Verbindung steht, und die andere Seite kann in einem vorbestimmten Bereich der hinteren Oberfläche der hinteren Abdeckung 330 konkav ausgebildet sein und mit dem Sitzabschnitt 335 in Verbindung stehen, auf dem die Rotorscheibe 302 sitzt.
-
Hier kann es vorteilhaft sein, dass der 2-2-te Strömungsweg 333-2 in einer Richtung geneigt ist, in der der Rotor 301 gedreht wird, damit der 2-1-te Strömungsweg 333-1 mit dem Sitzabschnitt 335 in Verbindung steht. 6 und 7 sind Draufsichten von hinten, die jeweils einen Zustand zeigen, in dem der Rotor 301, die Rotorscheibe 302 und das zweite Axiallager 304 montiert sind und der Diffusor 340 abgenommen ist, und unter Bezugnahme auf 6 und 7 kann eine Seite des 2-2-ten Strömungsweges 333-2 in einer äußeren Umfangsrichtung mit dem 2-1-ten Strömungsweg 333-1 in Verbindung stehen, und die andere Seite kann mit dem Sitzabschnitt 335 in Verbindung stehen. Die Zeichnung zeigt, dass der 2-2-te Strömungsweg 333-2 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn geneigt ist, was der Richtung entspricht, in der der Rotor 301 gedreht wird. Durch diese Konfiguration kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ermöglichen, dass gekühlte Druckluft gleichmäßig einem Randbereich des ersten oder zweiten Axiallagers 303 oder 304 zugeführt wird, wo der meiste Verschleiß induziert wird, wodurch eine ausreichende Kühlung erreicht wird. In 7 bezeichnet L1 einen Radius von der Mitte des Rotors 301 zu einem Abschnitt, an dem der 2-2-te Strömungsweg 333-2 und der Sitzabschnitt 335 miteinander in Kontakt sind, L2 bezeichnet eine Tangente an L1, und L3 bezeichnet eine Mittellinie des 2-2-ten Strömungswegs 333-2. Das heißt, wenn Θ den kleineren der Winkel zwischen L2 und L3 angibt, kann Θ kleiner als 90° sein, und seine Neigungsrichtung kann die Richtung sein, in der der Rotor 301 gedreht wird. Hier kann ein Wert von Θ in geeigneter Weise eingestellt und vorzugsweise in einem Bereich, in dem Θ hergestellt werden kann, klein gebildet werden, wodurch die Druckluft reibungslos zu den Stellen strömen kann, an denen die Rotorscheibe 302, das erste Axiallager 303 und das zweite Axiallager 304 angeordnet sind.
-
Die aus dem ersten Strömungspfad 311 und dem zweiten Strömungspfad 333 zugeführte Druckluft kann im Wesentlichen die internen Komponenten mit Hilfe eines ersten Kühlaggregats P1 kühlen.
-
Die erste Kühleinheit P1 kann einen Raum bezeichnen, in dem Druckluft von hinten nach vorne strömt, auf dem die Rotorscheibe 302 positioniert ist und die Kühlung durchführt. Genauer gesagt kann in der ersten Kühleinheit P1 Druckluft, die durch den ersten Strömungsweg 311 und den zweiten Strömungsweg 333 geleitet wird, die Rotorscheibe 302, das erste Axiallager 303 und das zweite Axiallager 304 kühlen und den Rotor 301 kühlen, während sie sich von hinten nach vorne entlang einer äußeren Umfangsfläche des Rotors 301 bewegt.
-
Darüber hinaus kann die Kühleinheit 500 in dem Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine zweite Kühleinheit P2 umfassen, damit die durch die erste Kühleinheit P1 strömende Druckluft das vordere Laufrad 120 kühlen kann und dann in den vorderen Einlass 111 des vorderen Gehäuses 110 eingeleitet wird.
-
Die zweite Kühleinheit P2 kann einen Raum bezeichnen, in dem sich Druckluft durch eine erste Durchgangsöffnung 122 im vorderen Laufrad 120 bewegt. Hier gibt es eine Strömung, bei der Luft, die durch die erste Kühleinheit P1 strömt, das vordere Laufrad 120 kühlt, während sie sich von der Rückseite des vorderen Laufrads 120 durch die erste Durchgangsbohrung 122 nach vorne bewegt, zum vorderen Einlass 111 befördert wird, um von der ersten Verdichtungseinheit 100 erneut verdichtet zu werden.
-
Das heißt, es ist kein separater Strömungsweg für die Ableitung von Druckluft zur Kühlung des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich, und die zur Kühlung des Kompressors verwendete Druckluft kann von der ersten Kompressionseinheit 100 wieder komprimiert und dann dem Kompressor zugeführt werden.
-
Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die erste Durchgangsbohrung 122 von der äußeren Rückseite zur vorderen Mitte hin geneigt ist, so dass die Druckluft für die Kühlung eine hintere Fläche des vorderen Laufrads 120 kühlt und dann zur ersten Durchgangsbohrung 122 geleitet wird, wodurch das vordere Laufrad 120 effektiv gekühlt wird.
-
Darüber hinaus kann die Kühleinheit 500 in dem Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine dritte Kühleinheit P3 umfassen.
-
Die dritte Kühleinheit P3 kann einen Raum bezeichnen, in dem eine von der Strömung der ersten Kühleinheit P1 getrennte Strömung gebildet wird. Hier kann ein Teil der durch den ersten Strömungsweg 311 und den zweiten Strömungsweg 333 geförderten Druckluft nicht der Rotorscheibe 302, dem ersten Axiallager 303 und dem zweiten Axiallager 304 zugeführt werden, sondern durch eine zweite Durchgangsbohrung 334, die eine Durchgangsbohrung ist, die durch die hintere Abdeckung 330 hindurchgeht, in das Motorgehäuse 310 geleitet werden, um die Kühlung durchzuführen und dann zur ersten Kühleinheit P1 zu gelangen, um abgeführt zu werden.
-
Das zweite Durchgangsloch 334 kann ein Loch mit einem offenen vorbestimmten Bereich in einem Außenumfang des Sitzteils 335 anzeigen, in dem die Rotorscheibe 302 nicht positioniert ist.
-
Wie in den und gezeigt, kann die durch die zweite Durchgangsbohrung 334 in das Motorgehäuse 310 eingeleitete gekühlte Druckluft direkt zur zweiten Kühleinheit P2 geleitet werden, um dort abgeführt zu werden. In diesem Fall kann die dritte Kühleinheit P3 ein drittes Durchgangsloch 312 und ein viertes Durchgangsloch 323 umfassen, die im Motorgehäuse 310 bzw. in der Frontabdeckung 320 offen sind, so dass Druckluft, die das Innere des Motorgehäuses 310 durch das zweite Durchgangsloch 334 kühlt, durch das dritte Durchgangsloch 312 und das vierte Durchgangsloch 323 zur zweiten Kühleinheit P2 geleitet werden kann.
-
In der Kühleinheit 500 können die Verbindungsleitung 400 und der erste Strömungsweg 311 durch ein Kühlrohr 510 miteinander verbunden sein. Hier kann es vorteilhaft sein, dass die hintere Abdeckung 330 eine Summe der Querschnittsflächen der ersten Kühleinheit P1 und der zweiten Durchgangsbohrung 334 aufweist, die größer ist als eine Querschnittsfläche des Kühlrohrs 510.
-
Die Querschnittsfläche der ersten Kühleinheit P1 kann einen Bereich zwischen dem zweiten Befestigungsabschnitt 332 und dem Rotor 301 der hinteren Abdeckung anzeigen und kann einen Bereich anzeigen, in dem sich Druckluft bewegen kann, wie in 5 gezeigt wird.
-
Wenn mehrere zweite Durchgangslöcher 334 vorgesehen sind, kann die Querschnittsfläche des zweiten Durchgangslochs 334 die Gesamtquerschnittsflächen der zweiten Durchgangslöcher angeben.
-
Der erfindungsgemäße Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug kann eine weiter verbesserte Kühlleistung der Druckluft ermöglichen, indem die Strömung der Druckluft gleichmäßiger wird, weil die Summe der Querschnittsflächen der ersten Kühleinheit P1 und der Querschnittsfläche der zweiten Durchgangsbohrung 334 größer ist als die Querschnittsfläche des Kühlrohrs 510 in dem Bereich, in dem Druckluft zur Kühlung eingeleitet wird.
-
Das heißt, die Kühleinheit 500 kann das Innere des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gleichmäßig kühlen, während Druckluft durch den ersten Strömungsweg 311 und den zweiten Strömungsweg 333 strömt, durch einen der Strömungswege der ersten Kühleinheit P1 und der dritten Kühleinheit P3 strömt und dann durch die zweite Kühleinheit P2 strömt und dann zum vorderen Einlass 111 abgegeben werden kann, um sich mit anderer Luft zu verbinden, die in den zu komprimierenden Kompressor eingeführt wird. Dementsprechend kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine weiter verbesserte Kühlleistung aufweisen, ohne dass eine separate Konfiguration für die Förderung von Druckluft oder eine separate Konfiguration für die Abgabe von Druckluft, die die Kühlung vervollständigt, erforderlich ist.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise angewendet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung von den Fachleuten auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom Kern der in den Ansprüchen beanspruchten vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
[Detaillierte Beschreibung der Hauptelemente]
-
- 1000
- Luftkompressor für Fahrzeuge,
- 100
- erste Kompressionseinheit,
- 110
- Frontgehäuse,
- 111
- Einlass vorne,
- 112
- Auslass vorne,
- 120
- Laufrad vorne,
- 121
- erstes Dichtungselement,
- 122
- erstes Durchgangloch,
- 200
- zweite Druckeinheit,
- 210
- hinteres Gehäuse,
- 211
- hinterer Einlass,
- 212
- hinterer Auslass,
- 220
- hinteres Laufrad,
- 221
- zweites Dichtungselement,
- 300
- Antriebseinheit,
- 300a
- Stator,
- 301
- Rotor,
- 301a
- offene Welleneinheit,
- 302
- Rotorscheibe,
- 303
- erstes Axiallager,
- 304
- zweites Axiallager,
- 305
- vorderes Zapfenlager,
- 306
- Hinteres Zapfenlager,
- 310
- Motorgehäuse,
- 311
- erster Durchflussweg
- (311-1
- 1-1-ter Durchflussweg,
- 311-2
- 1-2-ter Durchflussweg),
- 312
- drittes Durchgangsloch,
- 313
- Kühlwasser fließender Teil,
- 320
- Frontabdeckung,
- 321
- erster Plattenabschnitt,
- 322
- erster Befestigungsabschnitt,
- 323
- viertes Durchgangsloch,
- 330
- hintere Abdeckung,
- 331
- zweiter Plattenabschnitt,
- 332
- zweiter Befestigungsabschnitt,
- 333
- zweiter Durchflussweg
- (333-1
- 2-1-ter Durchflussweg,
- 333-2
- 2-2-ter Durchflussweg),
- 334
- zweites Durchgangsloch,
- 335
- Sitzteil (mit Raum, in dem die Rotorscheibe montiert ist),
- 340
- Diffusor,
- 341
- dritter Plattenabschnitt, dritter Befestigungsabschnitt,
- 400
- Anschlussleitung,
- 500
- Kühlaggregat,
- 510
- Kühlleitung,
- P1
- erste Kühleinheit,
- P2
- zweite Kühleinheit,
- P3
- dritte Kühleinheit (Bypass-Strömungsweg),
- A1
- erste Querschnittsfläche,
- A2
- zweite Querschnittsfläche (Bereich, in dem das zweite Durchgangsloch durchgeht),
- A3
- dritte Querschnittsfläche (Bereich zwischen zweitem Befestigungsteil und Rotor der hinteren Abdeckung)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- KR 100962903 [0002]
- KR 101810430 [0011]