JP2017133426A - Motor-driven turbocompressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される電動ターボコンプレッサに関するものである。 The present invention relates to an electric turbo compressor mounted on a vehicle.
車両に搭載される電動ターボコンプレッサは、モータハウジング内にモータが内蔵され、モータを構成するロータを貫通するシャフトがその両端でベアリング機構にて支持され、モータハウジングの側方に過給機ハウジングが配設され、モータハウジング内のオイルが過給機ハウジングへ漏れるのを防止するシール機構が双方のハウジングの境界に設けられてその全体が構成されている。 In an electric turbo compressor mounted on a vehicle, a motor is built in a motor housing, shafts that penetrate the rotor constituting the motor are supported by bearing mechanisms at both ends thereof, and a turbocharger housing is provided on the side of the motor housing. A seal mechanism that is disposed and prevents oil in the motor housing from leaking to the supercharger housing is provided at the boundary between the two housings to constitute the whole.
上記するベアリング機構やシール機構の焼き付きを防止するべく、モータハウジング内では、シャフトの両端にあるベアリング機構同士をオイル(潤滑油)が流通するオイル通路で繋ぎ、オイルの循環を図る方策が試みられている。なお、モータハウジング内ではオイルが循環することから、シャフトの回転でオイルがハウジング内に飛散したり、ハウジング内がオイルの蒸気で満たされた状態となり易い。 In order to prevent seizure of the bearing mechanism and seal mechanism described above, an attempt has been made to circulate oil by connecting the bearing mechanisms at both ends of the shaft with oil passages through which oil (lubricating oil) flows in the motor housing. ing. In addition, since oil circulates in the motor housing, the oil is likely to be scattered in the housing by the rotation of the shaft, or the housing is easily filled with oil vapor.
上記する焼き付きは、たとえば低温始動時に電動オイルポンプが起動せず、電動オイルポンプの停止によって長時間オイルの循環が無い場合に発生し得る。 The burn-in described above can occur, for example, when the electric oil pump does not start at a low temperature start and there is no oil circulation for a long time due to the electric oil pump being stopped.
このように長時間オイルの循環が無いと、オイルの温度が低下することでオイルの粘度が大幅に上昇する。そして、このようにオイルの粘度が高くなると、オイル循環のための電動オイルポンプのトルクが上限に達し易く、このことに起因して電動オイルポンプが起動しない状況が生じ得る。 Thus, if there is no oil circulation for a long time, the viscosity of the oil increases significantly due to a decrease in the temperature of the oil. And when the viscosity of oil becomes high in this way, the torque of the electric oil pump for oil circulation tends to reach the upper limit, which may cause a situation where the electric oil pump does not start.
たとえば、燃料電池車の場合には、オイルを別途温める手段が講じられていないことに加えて、燃料として酸素を必須とすることから低温時でもポンプを作動させる必要がある。 For example, in the case of a fuel cell vehicle, it is necessary to operate the pump even at a low temperature because oxygen is essential as fuel in addition to the means for separately heating the oil.
そこで、ベアリング機構やシール機構の一部を常時オイルに接触させるべく、これらの下方にオイル溜り(もしくはオイルバス)を配設し、低温始動時、オイルポンプが起動するまでの間、オイルが無循環の状態にてベアリング機構やシール機構を焼き付きさせることなく電動ターボコンプレッサの作動を継続させる方策が考えられる。 Therefore, in order to keep part of the bearing mechanism and seal mechanism in contact with oil at all times, an oil sump (or oil bath) is provided below these parts, and there is no oil until the oil pump starts at low temperature start. It is conceivable to continue the operation of the electric turbo compressor without causing the bearing mechanism or the seal mechanism to seize in the circulating state.
ここで、特許文献1には、ターボチャージャの転がり軸受の焼き付きを防ぐことを可能とした、潤滑油供給装置付きターボチャージャが開示されている。
Here,
具体的には、円筒状の外輪と、外輪の内周側に配置される円筒状の内輪と、外輪と内輪間を転動する複数の転動体と、複数の転動体を保持するポケットを有し、外輪と内輪間に配置される円筒状の保持器と、外輪、内輪、転動体、保持器の互いに接触する箇所を潤滑する潤滑油とからなる転がり軸受において、保持器の軸方向両側面において軸方向に深さを有する凹溝を径方向に形成し、この転がり軸受をターボチャージャの転がり軸受に適用するとともに、転がり軸受の軸方向両側に油溜りを設けたものである。 Specifically, it has a cylindrical outer ring, a cylindrical inner ring disposed on the inner peripheral side of the outer ring, a plurality of rolling elements that roll between the outer ring and the inner ring, and a pocket that holds the plurality of rolling elements. In a rolling bearing comprising a cylindrical cage disposed between the outer ring and the inner ring, and a lubricating oil that lubricates the outer ring, the inner ring, the rolling element, and the cage in contact with each other, both side surfaces of the cage in the axial direction In this embodiment, a concave groove having a depth in the axial direction is formed in the radial direction, the rolling bearing is applied to a rolling bearing of a turbocharger, and oil reservoirs are provided on both axial sides of the rolling bearing.
特許文献1に記載の潤滑油供給装置付きターボチャージャにおいても、ベアリング機構等の焼き付きを防止させるためのオイル溜りが適用されている。
Also in the turbocharger with a lubricating oil supply device described in
ところで、上記するように、モータハウジングと過給機ハウジングの境界には、モータハウジング内のオイルが過給機ハウジングへ漏れるのを防止するシール機構が設けられているものの、オイル溜りにオイルが溜まり過ぎてしまうと、シール機構を介してオイルが過給機ハウジング側へ漏れる危険性が否定できない。 By the way, as described above, a seal mechanism for preventing oil in the motor housing from leaking to the turbocharger housing is provided at the boundary between the motor housing and the turbocharger housing, but the oil is accumulated in the oil reservoir. If it passes, the risk of oil leaking to the turbocharger housing side through the seal mechanism cannot be denied.
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、モータハウジング内にベアリング機構等の焼き付きを防止させるためのオイル溜りが適用されている電動ターボコンプレッサにおいて、オイル溜りにオイルが溜まり過ぎた場合にシール機構を介してオイルが過給機ハウジング側へ漏れることを解消することのできる電動ターボコンプレッサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an electric turbo compressor in which an oil reservoir for preventing seizure of a bearing mechanism or the like is applied in a motor housing, when oil is excessively accumulated in the oil reservoir. Another object of the present invention is to provide an electric turbo compressor capable of eliminating oil leakage to the supercharger housing side through a seal mechanism.
前記目的を達成すべく、本発明による電動ターボコンプレッサは、ステータおよびロータを備えたモータと、前記モータを収容するモータハウジングと、前記モータハウジングの側方に配設された過給機ハウジングと、前記ロータを貫通するシャフトを支持するベアリング機構と、前記モータハウジング内において該モータハウジングから前記過給機ハウジングへのオイル漏れをシールするシール機構と、前記モータハウジング内に形成されたオイル通路と、を少なくとも備えた電動ターボコンプレッサであって、前記ベアリング機構と前記シール機構それぞれの一部がオイルに接触するように該オイルを溜めたオイル溜りが該ベアリング機構と該シール機構の下方に配設されており、前記オイル溜りにはオイルの一部をモータハウジングの外部へ排出する排出孔が設けられているものである。 In order to achieve the above object, an electric turbo compressor according to the present invention includes a motor including a stator and a rotor, a motor housing that houses the motor, a supercharger housing that is disposed on a side of the motor housing, A bearing mechanism that supports a shaft passing through the rotor, a seal mechanism that seals oil leakage from the motor housing to the supercharger housing in the motor housing, and an oil passage formed in the motor housing; And an oil reservoir in which the oil is stored so that a part of each of the bearing mechanism and the seal mechanism comes into contact with the oil is disposed below the bearing mechanism and the seal mechanism. Part of the oil in the oil reservoir In which discharge hole for discharging the parts is provided.
本発明の電動ターボコンプレッサは、ベアリング機構とシール機構それぞれの一部がオイルに接触するようにオイルを溜めたオイル溜りがこれらベアリング機構とシール機構の下方に配設されているものにおいて、オイルの一部をモータハウジングの外部へ排出する排出孔がオイル溜りに設けられていることに特徴を有するものである。 The electric turbo compressor according to the present invention includes an oil reservoir in which oil is stored so that a part of each of the bearing mechanism and the seal mechanism is in contact with the oil. It is characterized in that a discharge hole for discharging a part to the outside of the motor housing is provided in the oil reservoir.
ベアリング機構はシャフトの左右二箇所に設けられており、シール機構は側方に過給機ハウジングが存在する側の一箇所(たとえばシャフトの左側のみ)に設けられている。 The bearing mechanism is provided at two positions on the left and right sides of the shaft, and the seal mechanism is provided at one position (for example, only on the left side of the shaft) on the side where the turbocharger housing exists.
本発明の電動ターボコンプレッサでは、オイル溜りから漏れ出したオイルがシール機構を介して過給機ハウジングに浸入するのを防止することを目的としていることから、オイルの一部をモータハウジングの外部へ排出する排出孔はベアリング機構に加えてシール機構の存在するオイル溜りにのみ設けられていればよい。 The electric turbo compressor according to the present invention aims to prevent oil leaking from the oil reservoir from entering the turbocharger housing through the seal mechanism, and therefore a part of the oil is transferred to the outside of the motor housing. The discharge hole for discharging may be provided only in the oil reservoir in which the seal mechanism exists in addition to the bearing mechanism.
本発明の電動ターボコンプレッサによれば、ベアリング機構とシール機構それぞれの一部がオイルに接触するようにオイルを溜めたオイル溜りがこれらベアリング機構とシール機構の下方に配設されていることで、低温始動時、オイルポンプが起動できるまでの間、オイル無循環の状態にてベアリング機構やシール機構の焼き付きを防止することが可能になる。 According to the electric turbo compressor of the present invention, an oil reservoir in which oil is stored so that a part of each of the bearing mechanism and the seal mechanism is in contact with the oil is disposed below the bearing mechanism and the seal mechanism. It is possible to prevent seizure of the bearing mechanism and the seal mechanism in a state of no oil circulation until the oil pump can be started at a low temperature start.
このことに加えて、オイル溜りにオイルの一部をモータハウジングの外部へ排出する排出孔が設けられていることで、オイル溜りにオイルが溜まり過ぎた場合でも排出孔を介してオイルの一部をモータハウジングの外部へ排出することにより、オイルが過給機ハウジング側へ漏れることを効果的に解消することができる。 In addition to this, since the oil reservoir is provided with a discharge hole for discharging a part of the oil to the outside of the motor housing, even if the oil is excessively accumulated in the oil reservoir, a part of the oil is passed through the discharge hole. By discharging the oil to the outside of the motor housing, it is possible to effectively eliminate oil leaking to the supercharger housing side.
以上の説明から理解できるように、本発明の電動ターボコンプレッサによれば、ベアリング機構とシール機構それぞれの一部がオイルに接触するようにオイルを溜めたオイル溜りがこれらベアリング機構とシール機構の下方に配設されているものにおいて、オイル溜りにオイルの一部をモータハウジングの外部へ排出する排出孔が設けられている。 As can be understood from the above description, according to the electric turbo compressor of the present invention, an oil reservoir in which oil is stored so that a part of each of the bearing mechanism and the seal mechanism is in contact with the oil is below the bearing mechanism and the seal mechanism. The oil reservoir is provided with a discharge hole for discharging a part of the oil to the outside of the motor housing.
この構成により、低温始動時、オイルポンプが起動できるまでの間、オイル無循環の状態にてベアリング機構やシール機構の焼き付きを防止することを可能にしながら、オイル溜りにオイルが溜まり過ぎた場合でも排出孔を介してオイルの一部をモータハウジングの外部へ排出することにより、オイルが過給機ハウジング側へ漏れることを効果的に解消することができる。 With this configuration, it is possible to prevent seizure of the bearing mechanism and seal mechanism in the oil-free state until the oil pump can be started at a low temperature start, and even when the oil is excessively accumulated in the oil reservoir. By discharging a part of the oil to the outside of the motor housing through the discharge hole, it is possible to effectively eliminate the leakage of the oil to the supercharger housing side.
以下、図面を参照して本発明の電動ターボコンプレッサの実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of an electric turbo compressor of the present invention will be described with reference to the drawings.
(電動ターボコンプレッサの実施の形態)
図1は本発明の電動ターボコンプレッサの実施の形態の縦断面図であり、図2は図1のII−II矢視図である。
(Embodiment of electric turbo compressor)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric turbo compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.
図示する電動ターボコンプレッサ10は、モータ4と、モータ4を収容したモータハウジング5と、モータハウジング5に固定された過給機ハウジング6とから大略構成されている。
The
モータ4は、略円環状に加工された電磁鋼板が積層され、径方向内側に突出するティースとティース間に形成されたスロットを備えたステータ1と、ステータ1のティース周りに不図示のボビンもしくは絶縁紙等を介して配設されたコイル2と、ステータ1の中央開口に配設されてシャフト3aが貫通したロータ3と、から構成されている。
The motor 4 includes a
ロータ3もステータ1と同様、電磁鋼板が積層して構成されており、その径方向に磁極数に応じた不図示の永久磁石が磁石用スロット内に配設されている。
Similarly to the
シャフト3aの左右の二箇所は固有のベアリング機構8で回転自在に支持されており、また、シャフト3aの左側では、回転側のメカニカルシール9aと固定側のメカニカルシール9bからなるシール機構9が設けられており、シール機構9にてモータハウジング5と過給機ハウジング6のシール構造が形成されている。
The left and right portions of the
ハウジング5の肉厚内にはオイル通路5aが形成されており、たとえば図示例では、左右のベアリング機構8間に連通するように形成されている。
An
また、シャフト3aの左右にはオイル溜り7A,7Bが配設されており、その側方にあるスナップリング5bにて位置決め固定が図られている。
左側のオイル溜り7AにはオイルOが収容されており、ベアリング機構8を構成するベアリングの一部とシール機構9を構成する回転側のメカニカルシール9aの一部がオイルOに接触するようになっている。
Oil O is accommodated in the
一方、右側のオイル溜り7BにもオイルOが収容されており、ベアリング機構8を構成するベアリングの一部がオイルOに接触するようになっている。
On the other hand, oil O is also stored in the right oil reservoir 7B, and a part of the bearing constituting the
左右のオイル溜り7A,7Bはオイル通路5aを介して流体連通しており、オイル通路5aを介してオイルOが左右のオイル溜り7A,7Bに循環される。
The left and
このように、左側のオイル溜り7Aでは、ベアリング機構8を構成するベアリングの一部とシール機構9を構成する回転側のメカニカルシール9aの一部がオイルOに接触し、右側のオイル溜り7Bでは、ベアリング機構8を構成するベアリングの一部がオイルOに接触していることにより、低温始動時、オイルポンプが起動できるまでの間、オイル無循環の状態にてベアリング機構8やシール機構9の焼き付きを防止することが可能になる。
Thus, in the
また、ベアリング機構8を構成するベアリングの一部に加えてシール機構9の一部がオイルOと接触している左側のオイル溜り7Aには、図2で示すように、オイル溜り7Aの所定高さ位置に排出孔7Aaが設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the
オイル溜り7Aに排出孔7Aaを設けたことにより、オイル溜り7AにオイルOが溜まり過ぎた場合でも、排出孔7Aaを介してオイルOの一部をモータハウジング5の外部へ排出することができ、オイルOがシール機構9を介して過給機ハウジング6側へ漏れることが効果的に防止される。
By providing the drain hole 7Aa in the
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1…ステータ、2…コイル、3…ロータ、3a…シャフト、4…モータ、5…ハウジング(モータハウジング)、5a…オイル通路、5b…スナップリング、6…過給機ハウジング、7A,7B…オイル溜り、7Aa…排出孔、8…ベアリング機構、9…シール機構、10…電動ターボコンプレッサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記モータを収容するモータハウジングと、
前記モータハウジングの側方に配設された過給機ハウジングと、
前記ロータを貫通するシャフトを支持するベアリング機構と、
前記モータハウジング内において該モータハウジングから前記過給機ハウジングへのオイル漏れをシールするシール機構と、
前記モータハウジング内に形成されたオイル通路と、を少なくとも備えた電動ターボコンプレッサであって、
前記ベアリング機構と前記シール機構それぞれの一部がオイルに接触するように該オイルを溜めたオイル溜りが該ベアリング機構と該シール機構の下方に配設されており、
前記オイル溜りにはオイルの一部をモータハウジングの外部へ排出する排出孔が設けられている、電動ターボコンプレッサ。 A motor having a stator and a rotor;
A motor housing that houses the motor;
A supercharger housing disposed on a side of the motor housing;
A bearing mechanism for supporting a shaft passing through the rotor;
A seal mechanism for sealing oil leakage from the motor housing to the supercharger housing in the motor housing;
An oil turbocompressor comprising at least an oil passage formed in the motor housing,
An oil sump for storing the oil is disposed below the bearing mechanism and the seal mechanism so that a part of each of the bearing mechanism and the seal mechanism is in contact with the oil.
The electric turbo compressor, wherein the oil reservoir is provided with a discharge hole for discharging a part of the oil to the outside of the motor housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016014235A JP2017133426A (en) | 2016-01-28 | 2016-01-28 | Motor-driven turbocompressor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020041470A (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | トヨタ自動車株式会社 | compressor |
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2016
- 2016-01-28 JP JP2016014235A patent/JP2017133426A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020041470A (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | トヨタ自動車株式会社 | compressor |
US11434998B2 (en) | 2018-09-10 | 2022-09-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compressor |
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