DE112021003196T5

DE112021003196T5 - Luftkompressor für fahrzeuge

Info

Publication number: DE112021003196T5
Application number: DE112021003196.1T
Authority: DE
Inventors: Chi Yong PARK; Hyun Chil KIM; Gunwoong Park; Min Gyu Park; Yeol Woo Sung; Hyun Sup Yang; Jong Sung Lee; Kyu Sung CHOI
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2023-04-06
Also published as: US20240011498A1; CN116261628A; WO2022211158A1; US11982283B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor und insbesondere auf einen Luftkompressor für ein Fahrzeug, der eine Rotorscheibe tragen und einen Kühlungsströmungspfad durch eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung bilden kann, und somit die Kühleffizienz verbessern und gleichzeitig die Herstellbarkeit erhöhen kann.

Description

[Technischer Bereich]
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor, und insbesondere einen Luftkompressor für ein Fahrzeug, bei dem eine Rotorscheibe von einer ersten Abdeckung und einer zweiten Abdeckung getragen wird und ein Kühlungsströmungspfad gebildet wird, um die Kühleffizienz zu verbessern und gleichzeitig die Herstellbarkeit zu erhöhen.
[Stand der Technik]
Im Allgemeinen bezieht sich ein Brennstoffzellenfahrzeug auf ein Fahrzeug, 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 die koreanische Patentanmeldung Nr . 0962903 offenbart ein allgemeines Brennstoffzellenfahrzeug.
Brennstoffzellenfahrzeuge für den Personenverkehr sind in der Regel mit einem 100-kW-Brennstoffzellenstapel ausgestattet. Wenn der Brennstoffzellenstapel unter Druck betrieben wird, wird die Luft, die dem Brennstoffzellenstapel zugeführt wird, mit einem hohen Druck von 1 bis 4 bar zugeführt, und daher sollte ein Luftkompressor mit einer Drehzahl von 100.000 bis 200.000 U/min verwendet werden.
Ein Brennstoffzellenfahrzeug umfasst im Allgemeinen einen Brennstoffzellenstapel, der Elektrizität erzeugt, einen Befeuchter, der die Feuchtigkeit der dem Brennstoffzellenstapel zugeführten Luft erhöht, eine Brennstoffzufuhreinheit, die den Brennstoffzellenstapel mit Wasserstoff versorgt, eine Luftzufuhreinheit, die den Brennstoffzellenstapel mit sauerstoffhaltiger Luft versorgt, und ein Kühlmodul, das den Brennstoffzellenstapel kühlt.
Die Luftzufuhreinheit umfasst einen Luftreiniger, der in der Luft enthaltene Fremdstoffe filtert, einen Luftkompressor, der die gefilterte Luft aus dem Luftreiniger komprimiert, um Druckluft zu liefern, eine Kühleinrichtung, die die komprimierte Luft, die hohe Temperatur hat, kühlt, einen Befeuchter, der die Feuchte der Luft erhöht, und ein Ventil, das eine Durchflussmenge regelt.
Der bereits erwähnte Luftkompressor verdichtet die von außen angesaugte Luft mit Hilfe eines Kompressorflügelrads und leitet sie anschließend in den Brennstoffzellenstapel.
Hier ist das Kompressorflügelrad mit einer rotierenden Welle verbunden, die von der Antriebseinheit angetrieben wird, und im Allgemeinen treibt die Antriebseinheit die rotierende Welle durch elektromagnetische Induktion eines Stators und eines Rotors an.
Hier tritt, im Luftkompressor, ein Wärmeverlust durch den Luftwiderstand in einem Luftlager aufgrund der Hochgeschwindigkeitsrotation des Rotors auf, und ein Motor und ein Lager, die Hauptwärmequellen sind, müssen gekühlt werden. Daher wurde eine Struktur vorgeschlagen, bei der der Motor und das Lager zum Drehen des Flügelrads gekühlt werden, indem ein Teil, der vom Flügelrad des Luftkompressors erzeugten Druckluft verwendet wird, und die Druckluft dann durch eine Innenbohrung der rotierenden Welle des Motors in einen Einlass des Flügelrads eingeleitet wird.
In diesem Zusammenhang offenbart die koreanische Patentanmeldung Nr. 1810430 offenbart einen Luftkompressor und ein Brennstoffzellenfahrzeug, in dem ein interner Luftstrom unter Verwendung eines Endes einer Motorwelle umgewälzt wird, und der Luftkompressor umfasst ein Antriebsgehäuse mit einem Rotor und einem Stator darin; eine Motorwelle mit einer Luftauslassöffnung durch das Antriebsgehäuse; ein Tragflächenlager, das mit einem hinteren Gehäuseende des Antriebsgehäuses gekoppelt ist, um ein hinteres Wellenende der Motorwelle zu stützen; und einen Motorkühlungsströmungspfad, der gesammelte Kühlluft, die durch einen Innenraum des Antriebsgehäuses aus der Flügelradkammer in einer äußeren Motorwölbung gesammelt wird, aus komprimierter Luft, die durch das Flügelrad gebildet wird, extrahiert und die Kühlluft zu der Luftauslassöffnung saugt, um die angesaugte Kühlluft von dem hinteren Ende der Welle zu dem vorderen Ende der Welle zu leiten.
In dem Luftkompressor des Standes der Technik nimmt jedoch die Strömungsgeschwindigkeit ab, wenn die komprimierte Luft durch einen engen Raum um ein Tragflächenlager herum strömt, und da der Luftstrom verzögert wird, nimmt die Selbstkühlungseffizienz durch die komprimierte Luft ab.
[Ähnliche Dokumente aus dem Stand der Technik]
[Patentdokument]
Koreanische Patent mit der Registrierungsnummer 10-1810430 (registriert am 13. Dezember 2017)
[Offenbarung]
[Technische Aufgabe]
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem eine Rotorscheibe von einer ersten Abdeckung und einer zweiten Abdeckung getragen wird und ein Kühlungsströmungspfad gebildet wird, um die Kühleffizienz zu verbessern und gleichzeitig die Herstellbarkeit weiter zu erhöhen.
Insbesondere ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, in dem ein erstes Element und ein zweites Element einer zweiten Abdeckung einstückig ausgebildet sind, um darin einen Kammerabschnitt zu bilden, um einen Kühlungsströmungspfad zu bilden und eine Rückseite einer Rotorscheibe zu stützen, wodurch die Anzahl der Teile reduziert, und die Herstellbarkeit verbessert wird.
Darüber hinaus ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem eine Lagereinheit und ein Rotor leicht durch eine Außenseite und eine Innenseite des Rotors gekühlt werden können und ein Strom von Kühlluft durch einen Umgehungs-Strömungspfad und einen hohlen Expansionsabschnitt geglättet werden kann, wodurch die Kühlleistung erhöht wird.
Darüber hinaus ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Luftkompressor für ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem eine erste Wärmeabgaberippe innerhalb der zweiten Abdeckung und eine zweite Wärmeabgaberippe außerhalb der zweiten Abdeckung ausgebildet ist und ein Abstand zu einer Steuerplatine ausreichend sichergestellt ist, um die Wärmeableitung und die Kühlleistung zu erhöhen.
[Technische Lösung]
In einem allgemeinen Aspekt umfasst ein Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug: ein Flügelrad 120, das eingeleitete Luft komprimiert, um Druckluft zu erzeugen; eine Antriebseinheit 200 mit einem Stator 210, einem mit dem Flügelrad 120 gekoppelten Rotor 220 und einer an einer Rückseite des Rotors 220 integral ausgebildeten Rotorscheibe 221, um das Flügelrad 120 anzutreiben; ein Antriebsgehäuse 300, in dem die Antriebseinheit 200 angeordnet ist; ein Flügelradgehäuse 110, das mit einer Vorderseite des Antriebsgehäuses 300 gekoppelt ist und in dem sich das Flügelrad 120 befindet; eine erste Abdeckung 400, die mit einer Rückseite des Antriebsgehäuses 300 gekoppelt ist und eine Vorderseite der Rotorscheibe 221 trägt; und eine zweite Abdeckung 500, die mit der ersten Abdeckung 400 gekoppelt ist, um die andere Seite der Rotorscheibe 221 zu tragen.
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug eine Lagereinheit 600 mit einem ersten Tragflächenlager („airfoil bearing“) 611 und einem zweiten Tragflächenlager 612 umfassen, die jeweils an der Vorder- und Rückseite der Rotorscheibe 221 angeordnet sind.
Der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug kann auch einen Kühlungsströmungspfad zur Kühlung der Lagereinheit 600 und des Rotors 220 umfassen, indem die vom Flügelrad 120 abgegebene Druckluft in die Lagereinheit 600 geleitet wird.
Darüber hinaus kann der Kühlungsströmungspfad einen ersten Kühlungsströmungspfad P1 umfassen, in dem ein Teil der durch das Flügelrad 120 komprimierten Luft eine Kühlung bewirkt, während sie sich entlang einer Außenseite des Rotors 220 von vorne nach hinten bewegt, um die Kühlung zu bewirken; und einen zweiten Kühlungsströmungspfad P2, in dem die von dem ersten Kühlungsströmungspfad P1 bewegte Luft eine Kühlung bewirkt, während sie sich entlang eines hohlen Wellenabschnitts 222, in dem eine Mitte des Rotors 220 axial hohl ist, zu dem Flügelrad 120 hin bewegt, und wobei die zweite Abdeckung 500 einen hohlen Abschnitt 512 aufweist, in dem ein zentraler vorbestimmter Bereich hohl ist, so dass der erste Kühlungströmungspfad P1 und der zweite Kühlungsströmungspfad P2 miteinander in Verbindung stehen.
Darüber hinaus kann der Kühlungsströmungspfad einen Umgehungs-Strömungspfad P3 enthalten, durch den die Druckluft zumindest einen Teil der Lagereinheit 600 umgeht, wobei der Umgehungs-Strömungspfad P3 in diesem Fall durch eine erste Hohlbohrung 401 gebildet wird, die die erste Abdeckung 400 durchdringt.
Darüber hinaus kann der Umgehungs-Strömungspfad P3 durch eine zweite Hohlbohrung 515 gebildet werden, die die zweite Abdeckung 500 durchdringt.
Darüber hinaus kann die zweite Hohlbohrung 515 in der zweiten Abdeckung 500 so geneigt sein, dass sie sich näher an einer zentralen Richtung des Rotors 220 in einer Richtung von vorne nach hinten befindet.
Darüber hinaus kann die zweite Abdeckung 500 eine Vielzahl von zweiten Hohlbohrungen 515 aufweisen, die entlang des Umfangs ausgebildet sind.
Darüber hinaus kann die zweite Abdeckung 500 einen Kammerabschnitt 501 aufweisen, der einen bestimmten Raum bildet und mit dem hohlen Abschnitt 512 und dem Umgehungs-Strömungspfad P3 in Verbindung steht.
Darüber hinaus kann die zweite Abdeckung 500 Folgendes enthalten: ein erstes Element 510 mit einem Körperabschnitt 511, der eine Verbindungsfläche mit der ersten Abdeckung 400 bildet, einen Stützabschnitt 513, der von einer Seitenfläche des Körperabschnitts 511 vorsteht und die Rotorscheibe 221 stützt, und einen kammerbildenden Abschnitt 514, der von der anderen Seitenfläche des Körperabschnitts 511 vorsteht, um darin einen Kammerabschnitt 501 zu bilden, und ein plattenförmiges zweites Element 520, das mit dem kammerbildenden Abschnitt 514 des ersten Elements 510 verbunden ist, wobei das erste Element 510 und das zweite Element 520 einstückig miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus kann die zweite Abdeckung 500 eine Vielzahl von ersten Wärmeabgaberippen 530 aufweisen, die einen bestimmten Bereich haben, der von einer Innenfläche des kammerbildenden Abschnitts 514 in das Innere des Kammerabschnitts 501 ragt.
Darüber hinaus kann die zweite Abdeckung 500 eine Vielzahl von zweiten Wärmeabgaberippen 540 aufweisen, die von der anderen Seitenfläche des Körperabschnitts 511 und einer Außenfläche des kammerbildenden Abschnitts 514 vorstehen.
Darüber hinaus kann, bei dem Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug, ein Innendurchmesser D512 des hohlen Abschnitts der zweiten Abdeckung 500 größer als ein Innendurchmesser D400 der ersten Abdeckung ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann ein bestimmter Bereich eines hinteren Endes des Rotors 220 in den hohlen Bereich 512 der zweiten Abdeckung 500 eingeführt sein.
Darüber hinaus kann der Rotor 220 einen Stufenabschnitt 223 aufweisen, dessen Außendurchmesser sich zur Rückseite hin in einem in den hohlen Abschnitt 512 eingefügten Bereich verengt.
Darüber hinaus kann der hohle Wellenabschnitt 222 einen erweiterten Einführungsabschnitt 222a mit einem größeren Innendurchmesser als der Rest des hohlen Abschnitts in einem bestimmten hinteren Abschnitt, der mit dem Kammerabschnitt 501 in Verbindung steht, aufweisen.
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug ein Steuergerät 700 mit einer Steuerplatine 710 enthalten, und die Steuerplatine 710 ist in einem bestimmten Abstand von der Außenseite der zweiten Abdeckung 500 zu der Rückseite hin an dem Antriebsgehäuse 300 befestigt.
Darüber hinaus kann der Abstand D710 zwischen der zweiten Abdeckung 500 und der Steuerplatine 710 4 mm oder mehr betragen.
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug ein vorderes Wellenlager („journal bearing“) 621 und ein hinteres Wellenlager 622 enthalten, die an beiden Enden einer äußeren Umfangsfläche des Rotors 220 angeordnet sind und den Rotor 220 so abstützen, dass er sich reibungslos in dem Antriebsgehäuse 300 dreht.
Außerdem kann in der zweiten Abdeckung 500 die zweite Hohlbohrung 515 parallel zu einer Mittelachse des Rotors 220 ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann der Abstand C2 zwischen dem hinteren Ende des Rotors 220 und dem zweiten Element 520 größer sein als der Innendurchmesser C1 des hohlen Wellenabschnitts 222.
[Vorteilhafte Effekte]
Dementsprechend wird in dem Luftkompressor für ein Fahrzeug eine Rotorscheibe von einer ersten Abdeckung und einer zweiten Abdeckung getragen, und es wird ein Kühlungsströmungspfad gebildet, um die Kühleffizienz zu verbessern und gleichzeitig die Herstellbarkeit weiter zu erhöhen.
Insbesondere sind in dem Luftkompressor für ein Fahrzeug ein erstes Element und ein zweites Element einer zweiten Abdeckung einstückig ausgebildet, um darin einen Kammerabschnitt zu bilden, um einen Kühlungsströmungspfad zu bilden und eine Rückseite einer Rotorscheibe zu stützen, wodurch die Anzahl der Teile reduziert und die Herstellbarkeit verbessert wird.
Darüber hinaus können in dem Luftkompressor für ein Fahrzeug eine Lagereinheit und ein Rotor leicht durch eine Außenseite und eine Innenseite des Rotors gekühlt werden, und ein Strom von Kühlluft kann durch einen Umgehungs-Strömungspfad und einen hohlen Expansionsabschnitt geglättet werden, wodurch die Kühlleistung erhöht wird.
Darüber hinaus ist in dem Luftkompressor für ein Fahrzeug eine erste Wärmeabgaberippe innerhalb der zweiten Abdeckung und eine zweite Wärmeabgaberippe außerhalb der zweiten Abdeckung ausgebildet, und ein Abstand zu einer Steuerplatine ist ausreichend sichergestellt, um die Wärmeableitung und Kühlleistung zu erhöhen.
Figurenliste

Die 1 und 2 sind eine Schnittansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Verlauf eines Kühlungsströmungspfades eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 4 ist eine teilweise explodierte perspektivische Ansicht eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 5 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Abdeckung eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Abdeckung eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 7 ist eine Teilschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

[Bests Ausführungsform]
Nachfolgend wird ein Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung mit den oben beschriebenen Merkmalen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben.
Die 1 und 2 sind eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, die 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Strömung eines Kühlungsströmungspfads des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die 4 ist eine teilweise explodierte perspektivische Ansicht des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, die 5 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Abdeckung 500 des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung, und die 6 ist eine explodierte perspektivische Ansicht der zweiten Abdeckung 500 des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Flügelrad 120, eine Antriebseinheit 200, ein Antriebsgehäuse 300, ein Flügelradgehäuse 110, eine erste Abdeckung 400 und die zweite Abdeckung 500.
Das Flügelrad 120 ist ein Teil, das eingeleitete Luft komprimiert, um Druckluft zu erzeugen, und ist mit dem Inneren des Flügelradgehäuses 110 verbunden. Das Flügelradgehäuse 110 umfasst einen vorderen Einlass 111, durch den zu komprimierende Luft eingeleitet wird, und einen vorderen Auslass 112, der in Form einer Schnecke verbunden ist, in der sich ein Innenraum vom vorderen Einlass 111 aus allmählich verengt, so dass Druckluft durch ihn hindurch abgegeben werden kann. Zu diesem Zeitpunkt komprimiert das Flügelrad 120 die eingeleitete Luft, während es sich dreht, nachdem es eine Antriebskraft vom Rotor 220 der Antriebseinheit 200 erhalten hat, die später beschrieben wird.
Die Antriebseinheit 200 umfasst einen Stator 210, einen Rotor 220 und eine Rotorscheibe 221. Die Antriebseinheit 200 ist in dem Antriebsgehäuse 300 untergebracht, der Stator 210 umfasst eine Platte und eine Spule und ist in dem Antriebsgehäuse 300 montiert und befestigt, und der Rotor 220 dreht sich darin.
Der Rotor 220 und die Rotorscheibe 221 sind einstückig ausgebildet, und in der vorliegenden Erfindung ist die Rotorscheibe 221 an der Rückseite vorgesehen (in einer Richtung nach rechts in den 1 bis 6 ist die Vorderseite in der vorliegenden Erfindung als eine Seite definiert, an der das Flügelrad 120 vorgesehen ist, und die Rückseite ist so definiert, dass sie der Vorderseite in einer Längsrichtung des Rotors 220 gegenüberliegt).
Der Rotor 220 hat einen hohlen Wellenabschnitt 222 mit einem hohlen Zentrum in axialer Richtung, um einen zweiten Kühlungsströmungspfad P2 zu bilden.
Der hohle Wellenabschnitt 222 umfasst einen erweiterten Einführungsabschnitt 222a, in dem der hohle Innendurchmesser eines bestimmten Bereichs auf der Rückseite, welches die Seite ist, an die Luft eingeführt wird, größer ist als der des übrigen Bereichs, so dass der Luftstrom des später zu beschreibenden Kühlungsströmungspfads reibungslos erfolgt.
Wenn externe Energie zugeführt wird, erzeugt der Rotor 220 durch elektromagnetische Wechselwirkung mit dem Stator 210 eine Rotationskraft, durch die sich das Flügelrad 120 dreht und Luft komprimiert wird.
Zu diesem Zeitpunkt umfasst der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung eine Lagereinheit 600, um die Drehung des Rotors 220 und der Rotorscheibe 221 leicht zu unterstützen, und die Lagereinheit 600 kann ein erstes Tragflächenlager 611 und ein zweites Tragflächenlager 612, die an der Vorderseite bzw. Rückseite der Rotorscheibe 221 vorgesehen sind, sowie ein vorderes Wellenlager 621 und ein hinteres Wellenlager 622 umfassen, die den Rotor 220 so unterstützen, dass er sich reibungslos in dem Antriebsgehäuse 300 dreht.
Die erste Abdeckung 400 und die zweite Abdeckung 500 sind nacheinander mit der Rückseite des Antriebsgehäuses 300 verbunden, um die Rotorscheibe 221 zu stützen und einen Kühlungsströmungspfad zu bilden.
Zunächst wird die erste Abdeckung 400 mit der Rückseite des Antriebsgehäuses 300 verbunden und stützt die Vorderseite der Rotorscheibe 221. Die erste Abdeckung 400 ist ausgehöhlt, so dass der Rotor 220 (und das hintere Wellenlager 622) in die Mitte eingesetzt ist. Insbesondere wenn die Lagereinheit 600 montiert ist, stützt die erste Abdeckung 400 das hintere Wellenlager 622, das das erste Tragflächenlager 611 und den Rotor 220 an der Vorderseite der Rotorscheibe 221 trägt.
Die zweite Abdeckung 500 ist mit der ersten Abdeckung 400 gekoppelt, um die Rückseite der Rotorscheibe 221 zu stützen. Insbesondere stützt, wenn die Lagereinheit 600 montiert ist, die zweite Abdeckung 500 das zweite Tragflächenlager 612 an der Rückseite der Rotorscheibe 221.
Der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung umfasst einen Kühlungsströmungspfad zur Kühlung der Lagereinheit 600 und des Rotors 220 durch Einleiten von aus dem Flügelrad 120 ausgestoßener Druckluft in die Lagereinheit 600, und der Kühlungsströmungspfad wird später beschrieben.
In der zweiten Abdeckung 500 sind das erste Element 510 und das zweite Element 520 einstückig ausgebildet, um einen Kammerabschnitt 501 zu bilden, der einen vorbestimmten Raum darstellt, in dem Luft strömt.
Das erste Element 510 ist ein Teil, der mit der ersten Abdeckung 400 verbunden ist und eine Vorderseite der zweiten Abdeckung 500 bildet. Das erste Element 510 umfasst einen Körperabschnitt 511, der eine Verbindungsfläche mit der ersten Abdeckung 400 bildet, einen Stützabschnitt 513, der von einer Seitenfläche des Körperabschnitts 511 vorsteht, um die Rotorscheibe 221 zu stützen, und einen kammerbildenden Abschnitt 514 mit einem Umfang, der von der anderen Seitenfläche des Körperabschnitts 511 vorsteht, um darin einen Kammerabschnitt 501 zu bilden.
Der Stützabschnitt 513 ist ein Teil, der zur Vorderseite hin vorsteht, die eine Seitenfläche des Körperteils 511 ist, um die Rotorscheibe 221 und das zweite Tragflächenlager 612 zu stützen.
Der kammerbildende Abschnitt 514 ist ein Teil mit einem Umfang, der in Richtung der Rückseite, der anderen Seitenfläche des Körperabschnitts 511, vorsteht, um darin den Kammerabschnitt 501 zu bilden.
Das erste Element 510 der zweiten Abdeckung 500 hat einen hohlen Abschnitt 512, in dem ein vorbestimmter zentraler Bereich ausgehöhlt ist, und ein vorbestimmter hinterer Bereich des Rotors 220 ist in den Bereich des hohlen Abschnitts 512 eingesetzt. Darüber hinaus ist um den hohlen Abschnitt 512 herum eine Vielzahl von zweiten hohlen Löchern 515 ausgebildet, die einen Umgehungs-Strömungspfad P3 bilden. Die zweite Hohlbohrung 515 ist so geformt, dass es von vorne nach hinten zur Mitte des Rotors 220 geneigt ist.
Zu diesem Zeitpunkt ist ein hohler Innendurchmesser D512 der zweiten Abdeckung 500 größer als ein Innendurchmesser D400 der ersten Abdeckung, und ein Stufenabschnitt 223 mit einem sich verjüngenden Außendurchmesser ist an einem Endabschnitt des Rotors 220 ausgebildet, der in den hohlen Abschnitt 512 der zweiten Abdeckung 500 eingesetzt ist, so dass sich Luft leicht von vorne nach hinten bewegen kann, wo der Kammerabschnitt 501 ausgebildet ist (siehe 2).
Darüber hinaus kann die zweite Abdeckung 500 eine Vielzahl von ersten Wärmeabgaberippen 530 aufweisen, die von der Innenfläche des kammerbildenden Abschnitts 514 in das Innere des Kammerabschnitts 501 in einem bestimmten Bereich vorstehen. Mehrere der ersten Wärmeabgaberippen 530 sind so angeordnet, dass sie in einer hinteren Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, und sie sind so geformt, dass sie eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, die sanft ist von der Mitte aus in einer Umfangsrichtung auf einer Innenfläche des kammerbildenden Abschnitts 514 auf der Rückseite des Körperabschnitts 511.
Darüber hinaus weist die zweite Abdeckung 500 eine Vielzahl von zweiten Wärmeabgaberippen 540 auf, die in einer radialen Richtung von der anderen Seitenfläche des Stützabschnitts 513 und einer Außenfläche des kammerbildenden Abschnitts 514 vorstehen.
Die zweite Abdeckung 500 enthält eine erste Wärmeableitungsrippe 530 auf der Innenseite und eine zweite Wärmeableitungsrippe 540 auf der Außenseite, so dass die Luft gleichmäßig gekühlt und dann dem hohlen Wellenabschnitt 222 zugeführt wird, um die Kühlleistung des Rotors 220 zu verbessern.
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ein Steuergerät 700 mit einer Steuerplatine 710 enthalten, und das Steuergerät 700 ist von der Rückseite der zweiten Abdeckung 500 um einen bestimmten Abstand beabstandet, um den Wärmeaustausch zwischen der von der Steuerplatine 710 erzeugten Wärme und der Luft im Inneren des Kammerabschnitts 501 zu minimieren, und der Abstand beträgt vorzugsweise 4 mm oder mehr.
Das zweite Element 520 hat die Form einer Platte, die mit dem kammerbildenden Abschnitt 514 des ersten Elements 510 verbunden ist, und ist einstückig mit dem ersten Element 510 ausgebildet.
Das Bezugszeichen 800, das in der 1 nicht beschrieben ist, bezeichnet einen Diffusor 800, der zwischen dem Flügelradgehäuse 110 und dem Antriebsgehäuse 300 angeordnet ist, um die Rückseite des Flügelrads 120 zu stützen, und das vordere Wellenlager 621 abstützt.
Es wird nun ein Kühlungsströmungspfad (Luftstrom) zur Kühlung des Luftkompressors 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung mit der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben.
Der Kühlungsströmungspfad ist so konfiguriert, dass er die Antriebseinheit 200 und die Lagereinheit 600 innerhalb des Antriebsgehäuses 300 unter Verwendung eines Teils der vom Flügelrad 120 komprimierten Druckluft kühlt, und enthält einen ersten Kühlungsströmungspfad P1 und einen zweiten Kühlungsströmungspfad P2.
Der Kühlungsströmungspfad ist in der 3 dargestellt. Die 3 zeigt einen Luftstrom mit den Pfeilen unter Verwendung der gleichen Zeichnung wie die 2, und eine Konfiguration der Lagereinheit 600 ist nicht dargestellt, um den Fluss der Pfeile deutlich zu machen.
Der erste Kühlungströmungspfad P1 ist so konfiguriert, dass er einen Teil, der von dem Flügelrad 120 komprimierten Luft kühlt, während sie sich entlang der Außenseite des Rotors 220 von vorne nach hinten bewegt, und kühlt, zusammen mit der Außenseite des Rotors 220, das vordere Wellenlager 621, das hintere Wellenlager 622, das erste Tragflächenlager 611 und das zweite Tragflächenlager 612.
Der zweite Kühlungströmungspfad P2 kühlt Luft, die aus dem ersten Kühlungsströmungspfad P1 kommt, während sie sich entlang des hohlen Wellenabschnitts 222 des Rotors 220 zum Flügelrad 120 hinbewegt. Das heißt, dass sich die Luft im zweiten Kühlungströmungspfad P2 von hinten nach vorne bewegt.
Der erste Kühlungsströmungspfad P1 und der zweite Kühlungsströmungspfad P2 stehen durch den Kammerabschnitt 501 miteinander in Verbindung, und Luft, die durch den ersten Kühlungsströmungspfad P1 strömt, wird durch den hohlen Abschnitt 512 der zweiten Abdeckung 500 in den Kammerabschnitt 501 eingeführt und bewegt sich zum zweiten Kühlungsströmungspfad P2.
Darüber hinaus kann der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung den Umgehung-Strömungspfad P3 aufweisen, durch den die Druckluft zumindest einen Teilbereich der Lagereinheit 600 umgeht.
Der Umgehungs-Strömungspfad P3 kann durch eine erste Hohlbohrung 401 gebildet werden, die durch die erste Abdeckung 400 verläuft, und kann auch durch eine zweite Hohlbohrung 515 gebildet werden, die durch die zweite Abdeckung 500 hindurchgeht.
Der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung umfasst eine und beide aus der ersten Hohlbohrung 401 und der zweiten Hohlbohrung 515, die darin ausgebildet sind.
Die erste Hohlbohrung 401 bildet einen Raum, der die Luft innerhalb des Antriebsgehäuses 300 umleitet, ohne durch das hintere Wellenlager 622 zu strömen, und die zweite Hohlbohrung 515 bildet einen Raum, der die durch die erste Hohlbohrung 401 bewegte Luft oder die durch das hintere Wellenlager 622 und das erste Tragflächenlager 611 des ersten Kühlungsströmungspfads P1 strömende Luft umleitet, ohne durch das zweite Tragflächenlager 612 zu strömen.
Dadurch bildet der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung den Umgehungs-Strömungspfad P3, während die Lagereinheit 600 durch den ersten Kühlungsströmungspfad P1 gekühlt wird, um eine Temperatur der durch den hohlen Wellenabschnitt 222 strömenden Luft zu senken, wodurch die Kühlleistung des Rotors 220 ausreichend sichergestellt wird.
Das heißt, dass der Luftkompressor 1000 für ein Fahrzeug der vorliegenden Erfindung die Rotorscheibe 221 tragen kann, indem er nur die Konfiguration der ersten Abdeckung 400 und der zweiten Abdeckung 500 verwendet, und er kann einen Kühlungsströmungspfad bilden, wodurch die Kühleffizienz verbessert wird, während die Herstellbarkeit verbessert wird.
Die 7 ist eine Teilschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Luftkompressors für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezugnehmend auf die 7 kann eine zweite Hohlbohrung 515 der zweiten Abdeckung 500 in einer Richtung parallel zur Mittelachse des Rotors 220 gebildet werden, und dementsprechend kann das Loch leicht bearbeitet werden, verglichen mit dem Fall, in dem die zweite Hohlbohrung 515 so gebildet ist, dass es in Bezug auf eine Mittelachse des Rotors 220 geneigt ist.
Darüber hinaus kann der Abstand C2 zwischen dem hinteren Ende des Rotors 220 und den einander zugewandten Oberflächen des zweiten Elements 520 größer sein als der Innendurchmesser C1 des hohlen Wellenabschnitts 222. Dies liegt daran, dass, wenn C2 kleiner als C1 ist, eine in den hohlen Wellenabschnitt 222 eingeleitete Strömung möglicherweise nicht gleichmäßig ist und eine auf die hintere Oberfläche des Flügelrads übertragene Kühlungsströmungsrate reduziert werden kann, was bei der Kühlung des Verdichters und eines Axiallagers nachteilig ist. Daher ist eine Mindestlänge von C2 so konfiguriert, dass sie länger als die Länge von C1 ist, wodurch der Raum des Kammerabschnitts 501 vergrößert und gleichzeitig der Strömungspfad des Einführungsabschnitts sichergestellt wird, wodurch die Menge an Kühlluft erhöht wird, um den Kühleffekt im Inneren des Verdichters zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise angewandt und von Fachleuten auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, in vielfältiger Weise modifiziert werden, ohne vom Kern der in den Ansprüchen beanspruchten vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1000: Luftkompressor für ein Fahrzeug
110: Flügelradgehäuse
111: Einlass vorne
112: Auslass vorne
120: Flügelrad
200: Antriebseinheit
210: Stator
220: Rotor
221: Rotorscheibe
222: hohler Wellenabschnitt
222a: erweiterter Einführungsabschnitt
223: Stufenabschnitt
300: Antriebsgehäuse
400: erste Abdeckung
401: erste Hohlbohrung
D400: Innendurchmesser der ersten Abdeckung
500: zweite Abdeckung
501: Kammerteil
510: erstes Element
511: Körperteil
512: hohler Abschnitt
D512: Innendurchmesser des hohlen Abschnitts
513: Stützteil
514: kammerbildender Teil
515: zweite Hohlbohrung
520: zweites Element
530: erste Wärmeabgaberippe
540: zweite Wärmeabgaberippe
600: Lagereinheit
611: erstes Tragflächenlager
612: zweites Tragflächenlager
621: vorderes Wellenlager
622: hinteres Wellenlager
700: Steuergerät
710: Steuerplatine
D710: Abstandshalter
800: Diffusor
P1: erster Kühlungsströmungspfad
P2: zweiter Kühlungsströmungspfad
P3: Umhegungs-Strömungspfad
C1: Innendurchmesser des hohlen Wellenabschnitts
C2: Abstand zwischen dem hinteren Ende des Rotors und dem zweiten Element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 0962903 [0002]
KR 1810430 [0009]
KR 101810430 [0011]

Claims

Ein Luftkompressor für ein Fahrzeug, wobei der Luftkompressor umfasst: ein Flügelrad (120), das die zugeführte Luft verdichtet, um Druckluft zu erzeugen; eine Antriebseinheit (200) mit einem Stator (210), einem mit dem Flügelrad (120) gekoppelten Rotor (220) und einer an einer Rückseite des Rotors (220) integral ausgebildeten Rotorscheibe (221) zum Antrieb des Flügelrads (120) ; ein Antriebsgehäuse (300), in dem die Antriebseinheit (200) untergebracht ist; ein Flügelradgehäuse (110), das mit einer Vorderseite des Antriebsgehäuses (300) verbunden ist und in dem sich das Flügelrad (120) befindet; eine erste Abdeckung (400), die mit einer Rückseite des Antriebsgehäuses (300) verbunden ist und eine Vorderseite der Rotorscheibe (221) trägt; und eine zweite Abdeckung (500), die mit der ersten Abdeckung (400) verbunden ist, um die andere Seite der Rotorscheibe (221) zu stützen.
Der Luftkompressor nach Anspruch 1, wobei der Luftkompressor (1000) für ein Fahrzeug eine Lagereinheit (600) umfasst, die ein erstes Tragflächenlager (611) und ein zweites Tragflächenlager (612) enthält, die jeweils an einer Vorderseite und einer Rückseite der Rotorscheibe (221) vorgesehen sind.
Der Luftkompressor nach Anspruch 2, wobei der Luftkompressor (1000) für ein Fahrzeug einen Kühlungsströmungspfad zum Kühlen der Lagereinheit (600) und des Rotors (220) durch Einleiten der vom Flügelrad (120) abgegebenen Druckluft in die Lagereinheit (600) aufweist.
Der Luftkompressor nach Anspruch 3, wobei der Kühlungsströmungspfad umfasst: einen ersten Kühlungsströmungspfad (P1), in dem ein Teil der durch das Flügelrad (120) komprimierten Luft eine Kühlung bewirkt, während sie sich von vorne nach hinten entlang einer Außenseite des Rotors (220) bewegt, um eine Kühlung zu bewirken; und einen zweiten Kühlungsströmungspfad (P2), in dem die von dem ersten Kühlungsströmungspfad (P1) bewegte Luft eine Kühlung bewirkt, während sie sich entlang eines hohlen Wellenabschnitts (222), in dem ein Zentrum des Rotors (220) axial hohl ist, zum Flügelrad (120) hin bewegt, und wobei die zweite Abdeckung (500) einen hohlen Abschnitt (512) aufweist, in dem ein zentraler vorbestimmter Bereich hohl ist, so dass der erste Kühlungsströmungspfad (P1) und der zweite Kühlungsströmungspfad (P2) miteinander in Verbindung stehen.
Der Luftkompressor nach Anspruch 4, wobei der Kühlungsströmungspfad einen Umgehungs-Strömungspfad (P3) umfasst, durch den die Druckluft mindestens einen Teil der Lagereinheit (600) umgeht.
Der Luftkompressor nach Anspruch 5, wobei der Umgehungs-Strömungspfad (P3) durch eine erste Hohlbohrung (401) gebildet wird, die die erste Abdeckung (400) durchdringt.
Der Luftkompressor nach Anspruch 6, wobei der Umgehungs-Strömungspfad (P3) durch eine zweite Hohlbohrung (515) gebildet wird, die die zweite Abdeckung (500) durchdringt.
Der Luftkompressor nach Anspruch 7, wobei in der zweiten Abdeckung (500) die zweite Hohlbohrung (515) so geneigt ist, dass sie näher an einer zentralen Richtung des Rotors (220) in einer Richtung von vorne nach hinten liegt.
Der Luftkompressor nach Anspruch 8, wobei die zweite Abdeckung (500) eine Vielzahl von zweiten Hohlbohrungen (515) aufweist, die entlang des Umfangs ausgebildet sind.
Der Luftkompressor nach Anspruch 7, wobei die zweite Abdeckung (500) einen Kammerabschnitt (501) aufweist, der einen bestimmten Raum darin bildet und mit dem hohlen Abschnitt (512) und dem Umgehungs-Strömungspfad (P3) in Verbindung steht.
Der Luftkompressor nach Anspruch 10, wobei die zweite Abdeckung (500) umfasst: ein erstes Element (510) mit einem Körperabschnitt (511), der eine Verbindungsfläche mit der ersten Abdeckung (400) bildet, einem Stützabschnitt (513), der von einer Seitenfläche des Körperabschnitts (511) vorsteht und die Rotorscheibe (221) stützt, und einen Kammerbildungsabschnitt (514), der von der anderen Seitenfläche des Körperabschnitts (511) vorsteht, um darin einen Kammerabschnitt (501) zu bilden, und ein plattenförmiges zweites Element (520), das mit dem kammerbildenden Abschnitt (514) des ersten Elements (510) verbunden ist, wobei das erste Element (510) und das zweite Element (520) einstückig miteinander verbunden sind.
Der Luftkompressor nach Anspruch 11, wobei die zweite Abdeckung (500) eine Vielzahl von ersten Wärmeabgaberippen (530) aufweist, die einen bestimmten Bereich haben, der von einer Innenfläche des kammerbildenden Abschnitts (514) zur Innenseite des Kammerabschnitts (501) vorsteht.
Der Luftkompressor nach Anspruch 12, wobei die zweite Abdeckung (500) eine Vielzahl von zweiten Wärmeabgaberippen (540) aufweist, die von der anderen Seitenfläche des Körperabschnitts (511) und einer Außenfläche des kammerbildenden Abschnitts (514) vorstehen.
Der Luftkompressor nach Anspruch 4, wobei in dem Luftkompressor (1000) für ein Fahrzeug ein Innendurchmesser (D512) des hohlen Abschnitts der zweiten Abdeckung (500) größer ausgebildet ist als ein Innendurchmesser (D400) der ersten Abdeckung.
Der Luftkompressor nach Anspruch 14, wobei ein bestimmter Bereich eines hinteren Endes des Rotors (220) in den Bereich des hohlen Abschnitts (512) der zweiten Abdeckung (500) eingesetzt ist.
Der Luftkompressor nach Anspruch 15, wobei der Rotor (220) einen Stufenabschnitt (223) aufweist, dessen Außendurchmesser sich zur Rückseite hin in einem in den hohlen Abschnitt (512) eingefügten Bereich verengt.
Der Luftkompressor nach Anspruch 16, wobei der hohle Wellenabschnitt (222) einen erweiterten Einführungsabschnitt (222a) mit einem größeren Innendurchmesser als der Rest des hohlen Abschnitts in einem bestimmten hinteren Abschnitt aufweist, der mit dem Kammerabschnitt (501) in Verbindung steht.
Der Luftkompressor nach Anspruch 7, wobei der Luftkompressor (1000) für ein Fahrzeug eine Steuereinheit (700) mit einer Steuerplatine (710) enthält und die Steuerplatine (710) in einem bestimmten Abstand von der Außenseite der zweiten Abdeckung (500) zur Rückseite am Antriebsgehäuse (300) hin befestigt ist.
Der Luftkompressor nach Anspruch 18, wobei ein Abstand (D710) zwischen der zweiten Abdeckung (500) und der Steuerplatine (710) 4 mm oder mehr beträgt.
Der Luftkompressor nach Anspruch 19, wobei der Luftkompressor (1000) für ein Fahrzeug ein vorderes Wellenlager (621) und ein hinteres Wellenlager (622) aufweist, die an beiden Enden einer äußeren Umfangsfläche des Rotors (220) angeordnet sind und den Rotor (220) so abstützen, dass er sich gleichmäßig im Antriebsgehäuse (300) dreht.
Der Luftkompressor nach Anspruch 7, wobei in der zweiten Abdeckung (500) die zweite Hohlbohrung (515) parallel zu einer Mittelachse des Rotors (220) ausgebildet ist.
Der Luftkompressor nach Anspruch 11, wobei ein Abstand (C2) zwischen einem hinteren Ende des Rotors (220) und dem zweiten Element (520) größer ist als ein Innendurchmesser (C1) des hohlen Wellenabschnitts (222).