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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektrischen Turbolader.
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Stand der Technik
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Ein elektrischer Turbolader nimmt Wärme von verdichteter Luft auf. Der elektrische Turbolader weist einen Motor auf, der ein Laufrad dreht, und der Motor ist zudem eine Wärmequelle. Wenn Temperaturen von Komponenten, die den elektrischen Turbolader ausbilden, durch Wärme der verdichteten Luft und durch Wärme des Motors erhöht sind, kann der elektrische Turbolader nicht in der Lage sein, eine gewünschte Leistung vorzuweisen. Daher hat der elektrische Turbolader, wie in Patentliteratur 1 und 2 offenbart ist, eine Kühlungsstruktur zum Kühlen der Komponenten. Die Kühlungsstruktur von Patentliteratur 1 beabsichtigt, den Motor und das Laufrad zu kühlen. Die Kühlungsstruktur von Patentliteratur 2 beabsichtigt, das Laufrad zu kühlen.
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-196478
- Patentliteratur 2: Japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017-150339
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Es gibt einen Bedarf für eine weitere Verbesserung bei einer Leistung des elektrischen Turboladers. Um die Leistung des elektrischen Turboladers zu verbessern, muss eine Ausgabe bzw. Leistungsabgabe des Motors erhöht werden. Um die Ausgabe bzw. Leistungsabgabe des Motors zu erhöhen, wird dem Motor ein großer elektrischer Strom bereitgestellt. Der Motor, dem der große elektrische Strom bereitgestellt wird, erzeugt mehr Wärme. Wenn die Temperatur des Motors aufgrund der Wärmeerzeugung ansteigt, gibt es eine Möglichkeit, dass die Ausgabe bzw. Leistungsabgabe des Motors abnimmt. Daher muss eine Kühlungsleistung weiter verbessert werden.
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Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen elektrischen Turbolader, der in der Lage ist, eine Kühlungsleistung weiter zu verbessern.
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Lösung des Problems
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Ein elektrischer Turbolader gemäß der vorliegenden Offenbarung weist Folgendes auf: einen Motor, der einen Stator aufweist; und eine Diffusorplatte, die mit einer Endfläche des Stators thermisch verbunden ist. Die Diffusorplatte hat einen Strömungspfad, durch welchen ein Wärmemedium zirkuliert wird.
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Wirkungen der Erfindung
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Der elektrische Turbolader der vorliegenden Offenbarung kann eine Kühlungsleistung weiter verbessern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines elektrischen Turboladers der vorliegenden Offenbarung schematisch zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Diffusorplatte, die in 1 gezeigt ist.
- 3 ist eine Vorderansicht, die eine Beziehung zwischen der Diffusorplatte und einem Stator zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ein elektrischer Turbolader gemäß der vorliegenden Offenbarung weist Folgendes auf: einen Motor, der einen Stator aufweist; und eine Diffusorplatte, die mit einer Endfläche des Stators thermisch verbunden ist. Die Diffusorplatte hat einen Strömungspfad, durch welchen ein Wärmemedium zirkuliert wird.
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Ein thermischer Widerstand von einer Wärmeerzeugungsstelle innerhalb des Stators zu der Endfläche des Stators ist vergleichsweise klein. Daher kann Wärme von dem Stator effizient abgeführt werden, indem die Diffusorplatte mit der Endfläche des Stators thermisch verbunden wird und indem das Wärmemedium durch den Strömungspfad der Diffusorplatte zirkuliert wird. Daher kann eine Kühlungseffizienz weiter verbessert werden.
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Der elektrische Turbolader der vorliegenden Offenbarung kann ferner ein Laufrad, das durch eine Drehwelle zu drehen ist, die an dem Motor befestigt ist; und ein Verdichtergehäuse aufweisen, das das Laufrad aufnimmt und das einen Schneckenströmungspfad hat, der das Laufrad umgibt. Die Diffusorplatte kann eine Scheibenform haben und eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche haben. Die erste Endfläche kann mit der Endfläche des Stators thermisch verbunden sein. Die zweite Endfläche kann im Zusammenwirken mit dem Verdichtergehäuse einen Diffusorströmungspfad ausbilden, der ein Fluid, das von dem Laufrad abgegeben wird, von dem Laufrad zu dem Schneckenströmungspfad führt. Sogar mit einer solchen Konfiguration kann eine gute Kühlungseffizienz erzielt werden.
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Bei dem elektrischen Turbolader der vorliegenden Offenbarung kann die Diffusorplatte ein erstes Plattenelement, das die erste Endfläche aufweist, und ein zweites Plattenelement aufweisen, das die zweite Endfläche aufweist. Eine thermische Leitfähigkeit bzw. Wärmeleitfähigkeit des ersten Plattenelements kann unterschiedlich von einer thermischen Leitfähigkeit bzw. Wärmeleitfähigkeit des zweiten Plattenelements sein. Gemäß dieser Konfiguration kann Wärme von einer Seite des ersten Plattenelements, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, zu dem Wärmemedium übertragen werden. Daher kann der Stator effizient gekühlt werden.
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Bei dem elektrischen Turbolader der vorliegenden Offenbarung kann die Wärmeleitfähigkeit des ersten Plattenelements höher als die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Plattenelements sein. Gemäß dieser Konfiguration kann Wärme effizienter von der Seite des ersten Plattenelements, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, zu dem Wärmemedium übertragen werden. Daher kann der Stator effizienter gekühlt werden.
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Bei dem elektrischen Turbolader der vorliegenden Offenbarung kann eine Temperatur, die durch das erste Plattenelement aufgenommen wird, niedriger als eine Temperatur sein, die durch das zweite Plattenelement aufgenommen wird. Sogar in diesem Aspekt kann bei dem elektrischen Turbolader Wärme effizient von dem Stator abgeführt werden. Daher kann der Stator effizienter gekühlt werden.
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Nachfolgend wird ein Weg zum Ausführen eines elektrischen Turboladers der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine doppelte Beschreibung wird nicht wiederholt.
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1 ist eine Schnittansicht eines elektrischen Turboladers 1 der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1 gezeigt ist, weist der elektrische Turbolader 1 einen Verdichter 10 und einen Motor 20 auf. Der elektrische Turbolader 1 treibt den Verdichter 10 durch den Motor 20 an, der elektrische Energie als eine Energiequelle verwendet. Der Verdichter 10 nimmt Energie von dem Motor 20 über eine Drehwelle 30 auf. Der elektrische Turbolader 1 gibt verdichtete Luft ab.
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Der Verdichter 10 weist ein Laufrad 11 und ein Verdichtergehäuse 12 auf. Das Verdichtergehäuse 12 hat einen Sauganschluss 13 und einen Schneckenströmungspfad 14. Der Sauganschluss 13 ist ein Öffnungsabschnitt, der koaxial zu der Drehwelle 30 ist. Der Schneckenströmungspfad 14 umgibt eine Drehachse RL. Das Laufrad 11 ist auf einer entfernten Seite des Sauganschlusses 13 angeordnet. Der Schneckenströmungspfad 14 umgibt das Laufrad 11. Gemäß dieser Anordnung erreicht Luft, die von dem Sauganschluss 13 angesaugt wird, über das Laufrad 11 den Schneckenströmungspfad 14. Ein Diffusorströmungspfad 15 ist zwischen dem Laufrad 11 und dem Schneckenströmungspfad 14 ausgebildet. Der Diffusorströmungspfad 15 nimmt Luft von dem Laufrad 11 auf. Der Diffusorströmungspfad 15 gibt die aufgenommene Luft zu dem Schneckenströmungspfad 14 weiter. Der Diffusorströmungspfad 15 ist durch eine Gehäusewandfläche 12a des Verdichtergehäuses 12 und die Diffusorplatte 40 ausgebildet, die später beschrieben werden.
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Der Motor 20 weist einen Rotor 21 und einen Stator 22 auf. Der Rotor 21 ist an der Drehwelle 30 fixiert. Der Rotor 21 dreht zusammen mit der Drehwelle 30. Der Rotor 21 weist beispielsweise eine Vielzahl von Permanentmagneten auf. Der Stator 22 ist ein Element, das vorgesehen ist, um den Rotor 21 zu umgeben. Der Stator 22 weist eine Spule auf.
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Der Motor 20 weist ferner ein Statorgehäuse 23, einen Durchgangsblock 24 und ein Motorgehäuse 25 auf. Das Statorgehäuse 23 nimmt den Stator 22 und den Rotor 21 auf. Das Statorgehäuse 23 hat eine Zylinderform. Der Stator 22 ist innerhalb des Statorgehäuses 23 fixiert. Ein Ende des Statorgehäuses 23 bildet eine Gehäuseöffnung 23a aus (siehe 2). Das andere Ende des Statorgehäuses 23 ist durch eine Gehäuseendfläche 23b geschlossen. Die Gehäuseendfläche 23b bildet im Zusammenwirken mit dem Motorgehäuse 25, das später beschrieben wird, einen rückflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F2 aus.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Gehäuserippe 23d an einer Gehäuseaußenumfangsfläche 23c des Statorgehäuses 23 vorgesehen. Der Durchgangsblock 24 ist an der Gehäuserippe 23d befestigt. Der Durchgangsblock 24 ist eine Komponente, die separat von dem Statorgehäuse 23 ist. Der Durchgangsblock 24 hat eine Blockrückfläche 24a und eine Blockhauptfläche 24b. Die Blockrückfläche 24a liegt an der Gehäuserippe 23d an. Die Blockhauptfläche 24b liegt an der Diffusorplatte 40 an. Der Durchgangsblock 24 hat Verbindungsströmungspfade 24F. Die Verbindungsströmungspfade 24F sind Löcher, die von der Blockrückfläche 24a zu der Blockhauptfläche 24b dort hindurchdringen. Die Verbindungsströmungspfade 24F verbinden den rückflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F2 mit einem hauptflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F1 der Diffusorplatte 40, die später beschrieben wird.
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Die Gehäuseöffnung 23a ist durch die Diffusorplatte 40 geschlossen. Wie oben beschrieben ist, bildet die Diffusorplatte 40 im Zusammenwirken mit dem Verdichtergehäuse 12 den Diffusorströmungspfad 15 aus. Die Diffusorplatte 40 teilt den Verdichter 10 und den Motor 20 voneinander ab. Die Diffusorplatte 40 weist eine motorseitige Scheibe 41 (erstes Plattenelement) und eine verdichterseitige Scheibe 42 (zweites Plattenelement) auf. Die motorseitige Scheibe 41 ist in einer Draufsicht eine kreisförmige dünne Platte. In anderen Worten ist die motorseitige Scheibe 41 bei Betrachtung in einer Richtung der Drehachse RL eine kreisförmige dünne Platte. Die verdichterseitige Scheibe 42 ist in einer Draufsicht eine kreisförmige dünne Platte. In anderen Worten ist die verdichterseitige Scheibe 42 bei Betrachtung in der Richtung der Drehachse RL auch eine kreisförmige dünne Platte. Eine Hauptfläche der motorseitigen Scheibe 41 liegt an einer Rückfläche der verdichterseitigen Scheibe 42 an, wodurch die Diffusorplatte 40 ausgebildet wird. Die motorseitige Scheibe 41 hat ein motorseitiges Loch 41H, das ein Durchgangsloch ist. Die verdichterseitige Scheibe 42 hat auch ein verdichterseitiges Loch 42H, das ein Durchgangsloch ist. Mitten des motorseitigen Lochs 41H und des verdichterseitigen Lochs 42H stimmen mit der Drehachse RL überein. Das motorseitige Loch 41H und das verdichterseitige Loch 42H sind koaxial zueinander.
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Ein Material, das die motorseitige Scheibe 41 ausbildet, ist unterschiedlich von einem Material, das die verdichterseitige Scheibe 42 ausbildet. Eine Wärmeleitfähigkeit des Materials, das die motorseitige Scheibe 41 ausbildet, ist unterschiedlich von einer Wärmeleitfähigkeit des Materials, das die verdichterseitige Scheibe 42 ausbildet. Die Wärmeleitfähigkeit der motorseitigen Scheibe 41 ist höher als die Wärmeleitfähigkeit der verdichterseitigen Scheibe 42. Beispielsweise kann ein Metallmaterial wie etwa eine Aluminiumlegierung als das Material eingesetzt werden, das die motorseitige Scheibe 41 ausbildet. Ein wärmebeständiges Harzmaterial wie etwa ein Polyphenylsulfidharz oder ein Phenolharz können als das Material eingesetzt werden, das die verdichterseitige Scheibe 42 ausbildet.
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Wenn Materialien, die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten haben, ausgewählt werden, kann zwischen einer Wärmeübertragung von dem Motor 20 zu der Diffusorplatte 40 und einer Wärmeübertragung von dem Verdichter 10 zu der Diffusorplatte 40 eine Vorspannung erzeugt werden. Die Diffusorplatte 40 nimmt aktiv Wärme von der motorseitigen Scheibe 41 auf, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Wenn ein Harzmaterial mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit ausgewählt wird, kann eine Wärmeübertragung von einer Seite des Verdichters 10 zu einer Seite des Motors 20 unterdrückt werden.
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Die motorseitige Scheibe 41 hat eine motorseitige Rückfläche 41a (erste Endfläche) und eine motorseitige Hauptfläche 41b. Die motorseitige Rückfläche 41a ist zudem in Kontakt mit dem Motor 20. Die motorseitige Rückfläche 41a liegt an dem Durchgangsblock 24 an. Die motorseitige Rückfläche 41a ist zudem mit einer Statorhauptfläche 22a des Stators 22 verbunden, der in dem Statorgehäuse 22 aufgenommen ist.
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„Verbindung“, worauf Bezug genommen wird, bedeutet „thermisch verbunden“. „Thermisch verbunden“ nimmt an, dass ein Spalt zwischen der motorseitigen Rückfläche 41a und der Statorhauptfläche 22a vorliegt. Ein Zustand, in dem ein thermischer Widerstand von der motorseitigen Rückfläche 41a zu der Statorhauptfläche 22a kleiner als ein thermischer Widerstand in einem Zustand ist, in dem der Spalt mit Luft gefüllt ist, kann auf der Grundlage von dieser Annahme als „thermisch verbunden“ definiert sein. Ein Beispiel von „thermisch verbunden“ ist ein Zustand, in dem die motorseitige Rückfläche 41a in physischem Kontakt mit der Statorhauptfläche 22a ist. In einem Zustand, in dem die Statorhauptfläche 22a und die motorseitige Rückfläche 41a in physischem Kontakt miteinander sind, wird keine wesentliche Luftschicht dazwischen ausgebildet, die eine Wärmeübertragung beeinflusst. Daher wird Wärme gleichwohl von der Statorhauptfläche 22a zu der motorseitigen Rückfläche 41a übertragen. Ein anderes Beispiel von „thermisch verbunden“ ist ein Zustand, in dem ein Spalt zwischen der Statorhauptfläche 22a und der motorseitigen Rückfläche 41a vorliegt, aber der Spalt mit einem wärmeleitenden Material wie etwa einer Wärmeleitpaste gefüllt ist. Da das wärmeleitende Material eine höhere Wärmeleitfähigkeit als jene von Luft hat, wird Wärme gleichwohl von der motorseitigen Rückfläche 41a zu der Statorhauptfläche 22a übertragen.
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Eine Strömungspfadnut 41G ist in der motorseitigen Hauptfläche 41b ausgebildet. Die Strömungspfadnut 41G ist eine Aussparung, die in der motorseitigen Hauptfläche 41b abgetragen ist. Die Strömungspfadnut 41G weist Durchgangslöcher 41G1, einen Ringnutabschnitt 41G2 und Verbindungsnutabschnitte 41G3 auf. Die Durchgangslöcher 41G1 durchdringen die motorseitige Scheibe 41 von der motorseitigen Hauptfläche 41b zu der motorseitigen Rückfläche 41a. Die Durchgangslöcher 41G1 sind an der motorseitigen Rückfläche 41a mit den entsprechenden Verbindungsströmungspfaden 24F des Durchgangsblocks 24 verbunden. Daher ist die motorseitige Rückfläche 41a auf eine wasserdichte Weise mit dem Durchgangsblock 24 verbunden.
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Wie in 3 gezeigt ist, hat der Ringnutabschnitt 41G2 eine Ringform, die die Drehachse RL umgibt. Der Ringnutabschnitt 41G2 kann in einer Draufsicht in der Richtung der Drehachse RL die Statorhauptfläche 22a überlappen. Beispielsweise kann die Gesamtheit des Ringnutabschnitts 41G2 die Statorhauptfläche 22a überlappen oder ein Teil des Ringnutabschnitts 41G2 kann die Statorhauptfläche 22a überlappen. Ein Aspekt, in welchem der Ringnutabschnitt 41G2 die Statorhauptfläche 22a überlappt, kann durch einen Durchmesser des Ringnutabschnitts 41G2 angepasst werden. Ein Aspekt, in welchem der Ringnutabschnitt 41G2 die Statorhauptfläche 22a überlappt, kann zudem durch eine Nutbreite des Ringnutabschnitts 41G2 angepasst werden. Der Ringnutabschnitt 41G2 ist mit einem Mittelwinkel von 180 Grad oder mehr um die Drehachse RL ausgebildet. Dieser Winkel kann gemäß einer Position von jedem der Verbindungsströmungspfade 24F des Durchgangsblocks 24 eingestellt sein.
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Wenn Positionen der Durchgangslöcher 41G1, die Abschnitte sind, die mit den entsprechenden Verbindungsströmungspfaden 24F zu verbinden sind, außerhalb des Ringnutabschnitts 41G2 sind, sind die Verbindungsnutabschnitte 41G3 vorgesehen, die die Durchgangslöcher 41G1 mit dem Ringnutabschnitt 41G2 verbinden. Die Verbindungsnutabschnitte 41G3 können, sofern erforderlich, in Abhängigkeit von einer Positionsbeziehung zwischen dem Ringnutabschnitt 41G2 und den Durchgangslöchern 41G1 vorgesehen sein. Wenn beispielsweise die Durchgangslöcher 41G1 den Ringnutabschnitt 41G2 überlappen, können die Verbindungsnutabschnitte 41G3 weggelassen sein.
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Wie nochmals in 2 gezeigt ist, hat die verdichterseitige Scheibe 42 eine verdichterseitige Rückfläche 42a und eine verdichterseitige Hauptfläche 42b (zweite Endfläche). Die verdichterseitige Rückfläche 42a liegt an der motorseitigen Hauptfläche 41b an. Die verdichterseitige Rückfläche 42a schließt Öffnungsabschnitte der Durchgangslöcher 41G1 des Ringnutabschnitts 41G2 und der Verbindungsnutabschnitte 41G3, die in der motorseitigen Hauptfläche 41b ausgebildet sind. Daher bildet die verdichterseitige Hauptfläche 42b im Zusammenwirken mit den Durchgangslöchern 41G1 mit dem Ringnutabschnitt 41G2 und mit den Verbindungsnutabschnitten 41G3 den hauptflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F1 aus. Die verdichterseitige Hauptfläche 42b weist eine Laufradregion 42b1 und eine Diffusorregion 42b2 auf. Die Laufradregion 42b1 ist dem Laufrad 11 zugewandt. Die Diffusorregion 42b2 bildet den Diffusorströmungspfad 15 aus. Die Diffusorregion 42b2 umgibt die Laufradregion 42b1.
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Die einzelnen Komponenten, die in dem elektrischen Turbolader 1 vorgesehen sind, sind im Einzelnen beschrieben worden. Als Nächstes wird ein Kühlungsmechanismus hauptsächlich beschrieben, der in dem elektrischen Turbolader 1 vorgesehen ist. Der Kühlungsmechanismus kühlt den Motor 20. Ein Temperaturanstieg des Motors 20 beeinflusst Eigenschaften des Motors 20. Insbesondere wenn die Temperatur des Motors 20 zu sehr ansteigt, neigt eine Ausgabe bzw. Leistungsabgabe des Motors 20 dazu, abzunehmen. Daher muss der Motor 20 so gesteuert werden, dass die Temperatur während des Betriebs des Motors 20 nicht höher als eine Temperatur wird, die vorab eingestellt ist. Andererseits wird der Spule in dem Motor 20 ein elektrischer Strom als eine Energiequelle bereitgestellt. Wenn ein elektrischer Strom durch die Spule fließt, wird aufgrund eines elektrischen Widerstands Wärme erzeugt. Je höher eine Ausgabe des Motors 20 ist, desto größer ist ein elektrischer Strom, der fließt, sodass der Grad einer Wärmeerzeugung zudem ansteigt. Wenn ferner Luft in dem Verdichter 10 verdichtet wird, wird die verdichtete Luft heiß. Beispielsweise erreicht die Temperatur der verdichteten Luft sogar 280 Grad Celsius oder mehr.
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Das heißt, Wärme wird während des Betriebs des elektrischen Turboladers 1 aufgrund von verschiedenen Faktoren erzeugt. Daher muss Wärme aktiv abgegeben werden, sodass die Wärme die Temperatur des Motors 20 nicht veranlasst, höher als ein eingestellter Wert zu werden. Daher weist der elektrische Turbolader 1 den Kühlungsmechanismus auf, der den rückflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F2 und den hauptflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F1 aufweist.
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Eine hauptsächliche Wärmeerzeugungsquelle, die in dem Motor 20 enthalten ist, ist der Stator 22, der die Spule aufweist. Die Spule des Stators 22 ist um eine Komponente wie etwa Zähne gewickelt. Spalte zwischen Wicklungen eines leitfähigen Drahts, der die Spule ausbildet, sind mit einem Harzmaterial gefüllt. Der Kühlungsmechanismus führt effizient Wärme von dem Stator 22 ab.
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Der Kühlungsmechanismus setzt beide Endflächen des Stators 22 als Wärmepfade ein. Der Kühlungsmechanismus ordnet den Stator 22 entlang der Drehachse RL dazwischen an. Der rückflächenseitige Kühlungsströmungspfad F2 ist auf einer Seite einer Statorrückfläche angeordnet. Der rückflächenseitige Kühlungsströmungspfad F2 ist durch das Motorgehäuse 25 und das Statorgehäuse 23 ausgebildet. Eine Nut, die den rückflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F2 ausbildet, kann in dem Motorgehäuse 25 vorgesehen sein. Die Nut, die den rückflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F2 ausbildet, kann in dem Statorgehäuse 23 vorgesehen sein. Der hauptflächenseitige Kühlungsströmungspfad F1 ist auf einer Seite der Statorhauptfläche 22a angeordnet. Der hauptflächenseitige Kühlungsströmungspfad F1 ist durch die Diffusorplatte 40 ausgebildet. Der hauptflächenseitige Kühlungsströmungspfad F1 und der rückflächenseitige Kühlungsströmungspfad F2 sind durch den Durchgangsblock 24 miteinander verbunden. Der rückflächenseitige Kühlungsströmungspfad F2, der hauptflächenseitige Kühlungsströmungspfad F1 und die Verbindungsströmungspfade 24F stehen miteinander in Verbindung. Der rückflächenseitige Kühlungsströmungspfad F2, der hauptflächenseitige Kühlungsströmungspfad F1 und die Verbindungsströmungspfade 24F bilden einen Strömungspfad aus.
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Der elektrische Turbolader 1 weist den Motor 20, der den Stator 22 aufweist, und die Diffusorplatte 40 auf, die mit der Statorhauptfläche 22a thermisch verbunden ist. Die Diffusorplatte 40 hat den hauptflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F1, durch welchen ein Wärmemedium zirkuliert wird. Ein thermischer Widerstand von einer Wärmeerzeugungsstelle in dem Stator 22 zu der Statorhauptfläche 22a ist vergleichsweise klein. Daher kann Wärme von dem Stator 22 effizient abgeführt werden, indem die Diffusorplatte 40 mit der Statorhauptfläche 22a thermisch verbunden wird und indem das Wärmemedium durch den hauptflächenseitigen Kühlungsströmungspfad F1 der Diffusorplatte 40 zirkuliert wird. Daher kann eine Kühlungseffizienz weiter verbessert werden.
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Die Diffusorplatte 40 hat eine Scheibenform. Die Diffusorplatte 40 hat die motorseitige Rückfläche 41a und die verdichterseitige Hauptfläche 42b. Die motorseitige Rückfläche 41a ist mit der Statorhauptfläche 22a thermisch verbunden. Die verdichterseitige Hauptfläche 42b bildet im Zusammenwirken mit dem Verdichtergehäuse 12 den Diffusorströmungspfad 15 aus, der ein Fluid, das von dem Laufrad 11 abgegeben wird, von dem Laufrad 11 zu dem Schneckenströmungspfad 14 führt. Bei dem elektrischen Turbolader 1 weist die Diffusorplatte 40 die motorseitige Scheibe 41, die die motorseitige Rückfläche 41a aufweist, und die verdichterseitige Scheibe 42 auf, die die verdichterseitige Hauptfläche 42b aufweist. Die Wärmeleitfähigkeit der motorseitigen Scheibe 41 ist unterschiedlich von der Wärmeleitfähigkeit der verdichterseitigen Scheibe 42. Insbesondere ist die Wärmeleitfähigkeit der motorseitigen Scheibe 41 höher als die Wärmeleitfähigkeit der verdichterseitigen Scheibe 42. Ferner ist in dem elektrischen Turbolader 1 eine Temperatur, die von der motorseitigen Scheibe 41 aufgenommen wird, niedriger als eine Temperatur, die von der verdichterseitigen Scheibe 42 aufgenommen wird.
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Es ist bereits eine Konfiguration beschrieben worden, in welcher eine Rückflächenseite der Diffusorplatte 40 mit dem Motor 20 thermisch verbunden ist und eine Hauptflächenseite der Diffusorplatte 40 den Diffusorströmungspfad 15 ausbildet.
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Eine Temperatur auf der Seite des Motors 20 ist niedriger als eine Temperatur auf der Seite des Verdichters 10. In anderen Worten ist in Bezug auf eine Temperatur des Wärmemediums, das durch die Diffusorplatte 40 strömt, eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Wärmemediums und einer Temperatur auf der Seite des Motors 20 kleiner als eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Wärmemediums und einer Temperatur auf einer Seite des Diffusorströmungspfads 15. Die Erleichterung einer Wärmeübertragung ist proportional zu einer Temperaturdifferenz. Je größer die Temperaturdifferenz ist, desto leichter wird Wärme übertragen. Im Hinblick auf lediglich eine Temperaturbeziehung wird eine Wärmeübertragung zu der Diffusorplatte 40 wahrscheinlich durch eine Wärmeübertragung von der Seite des Verdichters 10 dominiert. Im Ergebnis ist das Abführen von Wärme von dem Motor 20, der zu kühlen ist, unzureichend und es gibt eine Wahrscheinlichkeit, dass der Stator 22 nicht ausreichend gekühlt werden kann.
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Daher ist die Diffusorplatte 40 der Ausführungsform aus Materialien gemacht, die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten haben. Insbesondere wird ein Material, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als jene eines Materials einer Komponente auf der Seite des Verdichters 10 hat, auf welcher der Eintrag von Wärme unterdrückt werden soll, für eine Komponente auf der Seite des Motors 20 eingesetzt, von welcher Wärme aktiv abgeführt werden soll. Andererseits wird ein Material, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als jene eine Materials der Komponente auf der Seite des Motors 20 hat, auf welcher Wärme aktiv abgeführt werden soll, für die Komponente auf der Seite des Verdichters 10 eingesetzt, auf welcher der Eintrag von Wärme unterdrückt werden soll. Eine Komponente mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ist auf einer Niedertemperaturseite angeordnet und eine Komponente mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit ist auf einer Hochtemperaturseite angeordnet. Gemäß einer solchen Konfiguration kann Wärme gleichwohl von der Seite des Motors 20, auf welcher die Temperatur vergleichsweise gering ist, zu dem Wärmemedium übertragen werden.
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Der elektrische Turbolader der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die Konfiguration und das Verfahren der Ausführungsform beschränkt, die oben beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Turbolader,
- 10
- Verdichter,
- 11
- Laufrad,
- 12
- Verdichtergehäuse,
- 12a
- Gehäusewandfläche,
- 13
- Sauganschluss,
- 14
- Schneckenströmungspfad,
- 15
- Diffusorströmungspfad,
- 20
- Motor,
- 21
- Rotor,
- 22
- Stator,
- 22a
- Statorhauptfläche,
- 23
- Statorgehäuse,
- 23a
- Gehäuseöffnung,
- 23b
- Gehäuseendfläche,
- 23c
- Gehäuseaußenumfangsfläche,
- 23d
- Gehäuserippe,
- 24
- Durchgangsblock,
- 24a
- Blockrückfläche,
- 24b
- Blockhauptfläche,
- 24F
- Verbindungsströmungspfad,
- 25
- Motorgehäuse,
- 30
- Drehwelle,
- 40
- Diffusorplatte,
- 41
- motorseitige Scheibe (erstes Plattenelement),
- 41a
- motorseitige Rückfläche (erste Endfläche),
- 41b
- motorseitige Hauptfläche,
- 41G
- Strömungspfadnut,
- 41G1
- Durchgangsloch,
- 41G
- Ringnutabschnitt,
- 41G3
- Verbindungsnutabschnitt,
- 41H
- motorseitiges Loch,
- 42
- verdichterseitige Scheibe (zweites Plattenelement),
- 42a
- verdichterseitige Rückfläche,
- 42b
- verdichterseitige Hauptfläche (zweite Endfläche),
- 42b1
- Laufradregion,
- 42b2
- Diffusorregion,
- 42H
- verdichterseitiges Loch,
- F1
- hauptflächenseitiger Kühlungsströmungspfad,
- F2
- rückflächenseitiger Kühlungsströmungspfad,
- RL
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010196478 [0002]
- JP 2017150339 [0002]
