JP2017133430A - 電動ターボコンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内で飛散等するオイルが換気用通路に浸入するのを効果的に抑制することのできる電動ターボコンプレッサを提供する。【解決手段】ステータ１およびロータ３を備えたモータ４と、モータ４を収容するハウジング５と、ロータ３を貫通するシャフト３ａを支持するベアリング機構８と、ハウジング５内に形成されたオイル通路５ｂと、を少なくとも備えた電動ターボコンプレッサ１０であって、ハウジング５には位置決め段差５ａが設けてあり、位置決め段差５ａにステータ１が収容されてモータ４のハウジング５内における位置決めがなされており、位置決め段差５ａの無い箇所には、ハウジング５とステータ１の間に隙間Ｇが形成されており、隙間Ｇに連通するようにしてハウジング５の肉厚内に換気用通路７が形成されており、換気用通路７が、位置決め段差５ａ側から位置決め段差５ａの無い側へ向かって傾斜して配設されている。【選択図】図１

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。

車両に搭載される電動ターボコンプレッサは、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てその全体が構成されている。

上記するベアリング機構の焼き付きを防止するべく、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。

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。

ところで、ハウジングには、たとえばその肉厚内において、ハウジング内を換気してハウジング内の圧力を大気圧雰囲気にするための換気用通路が設けられている。
この換気用通路の先端（ハウジングの外側）には換気弁や換気膜が配設されている。

ハウジング内で飛散等したオイルが上記する換気用通路に浸入し、先端の換気弁まで到達して換気膜に付着すると、換気弁の換気性能が大きく低下する。

このように換気弁の換気性能が低下すると、ハウジング内の圧力が上昇し、圧縮室側へオイルが漏れるといった問題が生じ得る。また、この電動ターボコンプレッサが搭載された車両が燃料電池車の場合は、燃料電池へのオイルのコンタミによって燃料電池の性能低下に繋がる。

したがって、ハウジング内で飛散等するオイルが換気用通路に浸入し難い構造の電動ターボコンプレッサの開発が、当該技術分野で切望されている。

ここで、特許文献１には車両駆動装置が開示されている。具体的には、車両駆動用回転電機を収容する蓋とケースを含む密閉型ケースと、密閉型ケースに設けられる複数の圧力開放弁を備え、圧力開放弁の取付けられる向きは互いに異なる向きにある。また、密閉型ケースはモータジェネレータを収容する第１の空間を他のモータジェネレータを収容する第２の空間と仕切る、連通路を有する仕切り壁を含み、複数の圧力開放弁のうち一つの圧力開放弁は第１の空間部分に設けられ、他の圧力開放弁は第２の空間部分に設けられている。

特開２００６−２９８３１４号公報

特許文献１に記載の車両駆動装置によれば、内圧の上昇を確実に防止でき、安価なグレードの絶縁材が使用可能になるとしている。ところで、特許文献１に開示される車両駆動装置も、上記するようにハウジング内にモータが収容され、換気用通路を備えたものであることから、この車両駆動装置によっても、上記する課題、すなわち、ハウジング内で飛散等するオイルが換気用通路に浸入するといった課題を内在している。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、ハウジング内で飛散等するオイルが換気用通路に浸入するのを効果的に抑制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。

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、前記ハウジングには位置決め段差が設けてあり、該位置決め段差に前記ステータが収容されて前記モータの該ハウジング内における位置決めがなされており、前記位置決め段差の無い箇所には、前記ハウジングと前記ステータの間に隙間が形成されており、該隙間に連通するようにして該ハウジングの肉厚内に換気用通路が形成されており、前記ハウジングの肉厚内において、前記換気用通路が、前記位置決め段差側から該位置決め段差の無い側へ向かって傾斜して配設されているものである。

本発明の電動ターボコンプレッサは、ハウジングに位置決め段差を設け、ここにステータを収容してモータのハウジング内における位置決めをおこなうようにし、位置決め段差の無い箇所ではハウジングとステータの間に隙間を形成し、この隙間に連通するようにしてハウジングの肉厚内に換気用通路が形成された構成において、換気用通路の配設形態に特徴を有するものである。

具体的には、ハウジングの肉厚内において、換気用通路が、位置決め段差側から位置決め段差の無い側へ向かって傾斜して配設されているものであり、言い換えれば、オイルが流通してくる方向と逆方向に換気用通路を傾斜配置したものである。

ハウジングに設けられた位置決め段差にはステータが密着してモータが位置決めされることから、位置決め段差とステータの間には隙間ができず、したがってオイルがこれらの間を流通することはない。

一方、換気用通路はハウジング内にその一端の開口（換気用の入り口）を臨ませる必要があることから、この一端の開口をステータとハウジングの間の位置決め段差の無い箇所に形成されている隙間に連通するように設けている。

このような構成において、換気用通路はハウジング内に開放されていることから、ハウジング内で飛散等するオイルも場合によっては換気用通路に浸入することになる。

しかしながら、本発明の電動ターボコンプレッサでは、換気用通路が、位置決め段差側から位置決め段差の無い側へ向かって傾斜して配設されていることから、ステータとハウジングの間の隙間を通過したオイルは、位置決め段差側まで移動してはじめて換気用通路の開口（入り口）に到達できることになる。

すなわち、換気用通路を上記配設形態としたことで、オイルが換気用通路の入り口に到達するまでの距離を可及的に長くすることができ、このことによって、オイルが換気用通路に浸入する可能性を低くすることができ、換気用通路の出口端にある換気弁や換気膜に到達する可能性を低くすることができる。

また、オイルが流通してくる方向と逆方向に換気用通路を傾斜配置したことにより、このことによっても、オイルが換気用通路に浸入する可能性を低くすることができ、換気用通路の出口端にある換気弁や換気膜に到達する可能性を低くすることができる。

本発明の電動ターボコンプレッサは、換気用通路の配設位置や傾斜方向を改良した極めて簡易な構造改良によるものであることから、その製造時間を長くすることはなく、また、製造コストを高騰させるものでもない。

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、ハウジングに位置決め段差を設けてここにステータを収容してモータのハウジング内における位置決めをおこなうようにし、位置決め段差の無い箇所ではハウジングとステータの間に隙間を形成し、この隙間に連通するようにしてハウジングの肉厚内に換気用通路が形成された構成において、ハウジングの肉厚内において、換気用通路が、位置決め段差側から位置決め段差の無い側へ向かって傾斜して配設されているものである。このような構成により、オイルが換気用通路の入り口に到達するまでの距離を可及的に長くすることができ、さらには、換気用通路に浸入したオイルが換気用通路において隙間を流通してくる方向と逆方向に流通せざるを得ないことから、換気用通路の出口端にある換気弁や換気膜に到達する可能性を低くすることができる。

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る。 図１のII部を拡大した図である。

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。

（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部を拡大した図である。

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を収容したハウジング５（モータハウジング）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。

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。

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。

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が設けられており、これらのメカニカルシール９ａ、９ｂ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。

ハウジング５にはステータ１の被固定箇所１ａと係合する位置決め段差５ａが形成されており、位置決め段差５ａとステータ１の被固定箇所１ａが密着してステータ１の固定が図られ、ハウジング５内におけるモータ４の位置決め固定が図られている。

また、ステータ１のうち、被固定箇所１ａ以外の箇所とハウジング５の間には換気用の隙間Ｇが形成されており、この隙間Ｇと流体連通する換気用通路７がハウジング５の肉厚内に形成されている。

換気用通路７の一端（入り口７’）は隙間Ｇに通じており、換気用通路７の他端には換気弁７ａと換気膜７ｂが取り付けられている。

ハウジング５の肉厚内にはオイル通路５ｂ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。

ハウジング５内には不図示のオイル溜りがあり、オイル通路５ｂを介してオイルが左右のベアリング機構８に循環され、このオイルにてベアリング機構８の焼き付きを防止するようになっている。

また、ハウジング５内は、シャフト３ａの回転によってオイルが飛散し、さらには、オイルの蒸気で満たされた状態となっている。

図１，２で示すように、ハウジング５の肉厚内に形成されている換気用通路７は、位置決め段差１ａ側から位置決め段差１ａの無い側へ向かって傾斜して配設されている。

言い換えれば、図２において隙間Ｇをオイルが流通してくる方向（Ｘ１方向）と逆斜め方向（Ｙ２方向）に換気用通路７が傾斜配置されている。

図から明らかなように、換気用通路７はハウジング５の内部に開放されていることから、ハウジング５内で飛散等するオイルも場合によっては換気用通路７に浸入し得る（Ｘ２方向）。

しかしながら、電動ターボコンプレッサ１０では、換気用通路７が、位置決め段差１ａ側から位置決め段差１ａの無い側へ向かって傾斜して配設されていることから、ステータ１とハウジング５の間の隙間Ｇを通過した（Ｘ１方向）オイルは、位置決め段差１ａ側まで移動してはじめて換気用通路７の入り口７’に到達できることになる。

すなわち、換気用通路７を上記する配設形態としたことで、オイルが換気用通路７の入り口に到達するまでの距離を可及的に長くすることができ、このことによって、オイルが換気用通路７に浸入する可能性を低くすることができ、換気用通路７の出口端にある換気弁７ａや換気膜７ｂに到達する可能性を低くすることができる。

また、オイルが流通してくる方向と逆斜め方向（Ｙ２方向）に換気用通路７を傾斜配置したことにより、このことによっても、オイルが換気用通路７に浸入する可能性を低くすることができ、換気用通路７の出口端にある換気弁７ａや換気膜７ｂにオイルが到達する可能性を低くすることができる。

したがって、オイルが換気用通路７の先端の換気弁７ａまで到達して換気膜７ｂに付着し、換気弁７ａの換気性能が大きく低下するといった問題は生じ得ない。このため、換気弁７ａの換気性能が低下し、ハウジング５内の圧力が上昇し、圧縮室側へオイルが漏れるといった問題も生じ得ない。また、この電動ターボコンプレッサ１０が燃料電池車に搭載されている場合においては、燃料電池へのオイルのコンタミの危険性が無いことから、このオイルのコンタミによって燃料電池の性能が低下するといった問題も生じ得ない。

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。

１…ステータ、１ａ…被固定箇所、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…位置決め段差、５ｂ…オイル通路、６…過給機ハウジング、７…換気用通路、７ａ…換気弁、７ｂ…換気膜、８…ベアリング機構、１０…電動ターボコンプレッサ

Claims (1)

1. 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、
   前記ハウジングには位置決め段差が設けてあり、該位置決め段差に前記ステータが収容されて前記モータの該ハウジング内における位置決めがなされており、
   前記位置決め段差の無い箇所には、前記ハウジングと前記ステータの間に隙間が形成されており、該隙間に連通するようにして該ハウジングの肉厚内に換気用通路が形成されており、
   前記ハウジングの肉厚内において、前記換気用通路が、前記位置決め段差側から該位置決め段差の無い側へ向かって傾斜して配設されている、電動ターボコンプレッサ。

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