JP2021175883A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】電動モータによって回転軸を高速回転させることができる流体機械を提供すること。【解決手段】第１ナット４１によるレゾルバロータ２１の締結と、第２ナット４２によるタービンホイール１３の締結とは、回転軸１２の軸方向において同一方向でなされると共に、回転軸１２の径方向において各々離間してなされるため、レゾルバロータ２１は、第２ナット４２からの軸力を受けないようになっている。したがって、例えば、レゾルバロータ２１のクリープが生じても、第２ナット４２の軸力が低下してしまうことが無いため、レゾルバロータ２１及びタービンホイール１３が、第１ナット４１及び第２ナット４２それぞれによって安定的に回転軸１２に固定される。【選択図】図２

Description

本発明は、流体機械に関する。

例えば特許文献１に記載されているような、回転軸と共に一体回転する羽根車を有する流体機械は、回転軸を電動モータによって高速回転させたいというニーズがある。電動モータのモータロータの回転角を検出するために、例えば特許文献２に記載されているようなレゾルバが用いられる。レゾルバは、回転軸に固定される筒状のレゾルバロータを有している。また、羽根車は、回転軸に固定されている。

特開２０１０−１４４５３７号公報 特開２０１７−１５８３９５号公報

ところで、例えば、レゾルバロータのクリープが生じた場合に、回転軸に対するレゾルバロータ及び羽根車の固定が不安定になってしまう場合がある。すると、回転軸が回転する際に、回転軸が振れ易くなってしまい、電動モータによって回転軸を高速回転させることができなくなってしまう虞がある。

本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電動モータによって回転軸を高速回転させることができる流体機械を提供することにある。

上記課題を解決する流体機械は、回転軸と共に一体回転する羽根車と、前記回転軸に固定されるモータロータを有し、前記回転軸を回転させる電動モータと、筒状のレゾルバロータを有し、前記モータロータの回転角を検出するレゾルバと、前記レゾルバロータを前記回転軸に固定する第１固定部材と、前記羽根車を前記回転軸に固定する第２固定部材と、を有する流体機械であって、前記回転軸は、大径部及び前記大径部より小径の小径部を有し、前記大径部には、前記第１固定部材と前記回転軸とで挟み込まれて前記レゾルバロータが固定され、前記小径部には、前記第２固定部材と前記回転軸とで挟み込まれて前記羽根車が固定され、前記第１固定部材による前記レゾルバロータの締結と、前記第２固定部材による前記羽根車の締結とは、前記回転軸の軸方向において同一方向でなされると共に、前記回転軸の径方向において各々離間してなされ、前記レゾルバロータは前記第２固定部材からの軸力を受けないようにした。

これによれば、第１固定部材の軸力によりレゾルバロータが第１固定部材と回転軸とで挟み込まれることによって、レゾルバロータが回転軸の大径部に固定されるとともに、第２固定部材の軸力により羽根車が第２固定部材と回転軸とで挟み込まれることによって、羽根車が回転軸の小径部に固定される。ここで、第１固定部材によるレゾルバロータの締結と、第２固定部材による羽根車の締結とは、回転軸の軸方向において同一方向でなされると共に、回転軸の径方向において各々離間してなされ、レゾルバロータは第２固定部材からの軸力を受けないようになっている。したがって、例えば、レゾルバロータのクリープが生じても、第２固定部材の軸力が低下してしまうことが無いため、レゾルバロータ及び羽根車を、第１固定部材及び第２固定部材それぞれによって安定的に回転軸に固定することができる。よって、電動モータによって回転軸を高速回転させることができる。

上記流体機械において、前記電動モータ及び前記レゾルバを収容する第１収容室、前記羽根車を収容する第２収容室、及び前記第１収容室と前記第２収容室との間に配置されるとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成された隔壁を有するハウジングと、前記挿通孔の内側に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記第１収容室と前記第２収容室との間をシールするシールリングと、前記挿通孔に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記シールリングが収容される環状のシール収容溝と、を有し、前記挿通孔の内側には、前記シール収容溝が形成された筒状のシール保持部材が設けられ、前記シール保持部材と前記第１固定部材との間には軸方向に空隙が設けられているとよい。

これによれば、例えば、シール保持部材を羽根車とは異なる材質の材料から形成することができる。例えば、シール保持部材の材質を羽根車の材質よりも強度の高い材質の材料を使用することができるため、流体機械の耐久性を向上させることができる。

上記流体機械において、前記電動モータ及び前記レゾルバを収容する第１収容室、前記羽根車を収容する第２収容室、及び前記第１収容室と前記第２収容室との間に配置されるとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成された隔壁を有するハウジングと、前記挿通孔の内側に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記第１収容室と前記第２収容室との間をシールするシールリングと、前記挿通孔に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記シールリングが収容される環状のシール収容溝と、を有し、前記挿通孔の内側には、前記シール収容溝が形成された前記第１固定部材が設けられ、前記第１固定部材と前記羽根車との間には軸方向に空隙が設けられているとよい。

これによれば、レゾルバロータを回転軸に固定するために必要な第１固定部材を、シール保持部材として機能させることができるため、第１固定部材とは別にシール保持部材を設ける場合に比べると、流体機械を回転軸の軸方向において小型化することができる。

上記流体機械において、前記シール収容溝の内周側の面における直径の最小値は、前記回転軸の最も曲がり易い部分の外径よりも大きいとよい。
これによれば、シール収容溝の内周側の面における直径の最小値が、回転軸の最も曲がり易い部分の外径よりも大きいため、回転軸の固有値が確保し易くなり、回転軸が振れ難くなる。よって、電動モータによって回転軸を高速回転させ易くすることができる。

この発明によれば、電動モータによって回転軸を高速回転させることができる。

第１の実施形態における流体機械の概略構成図。 流体機械の一部を示す拡大断面図。 第２の実施形態における流体機械の一部を示す拡大断面図。

（第１の実施形態）
以下、流体機械を具体化した第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１に示すように、流体機械１０は、筒状のハウジング１１と、ハウジング１１内に収容される回転軸１２と、を備えている。ハウジング１１の軸方向と回転軸１２の回転軸線とは一致している。ハウジング１１は、モータ室２３、タービン室２４、及びインペラ室２５を有している。モータ室２３、タービン室２４、及びインペラ室２５は、回転軸１２の軸方向の一方から他方にかけて、タービン室２４、モータ室２３、及びインペラ室２５の順に回転軸１２の軸方向に並んで配置されている。

ハウジング１１は、ハウジング１１内をモータ室２３とタービン室２４とに仕切る第１隔壁１１ａと、ハウジング１１内をモータ室２３とインペラ室２５とに仕切る第２隔壁１１ｂと、を有している。モータ室２３は、電動モータ１６及びレゾルバ２０を収容する。したがって、モータ室２３は、電動モータ１６及びレゾルバ２０を収容する第１収容室である。タービン室２４は、羽根車であるタービンホイール１３を収容する。したがって、タービン室２４は、羽根車であるタービンホイール１３を収容する第２収容室である。インペラ室２５は、コンプレッサインペラ１４を収容する。

回転軸１２の一端部は、第１隔壁１１ａを貫通してタービン室２４内に突出している。そして、回転軸１２の一端部には、タービンホイール１３が固定されている。タービンホイール１３は、回転軸１２と共に一体回転する。回転軸１２の他端部は、第２隔壁１１ｂを貫通してインペラ室２５内に突出している。回転軸の他端部には、コンプレッサインペラ１４が固定されている。コンプレッサインペラ１４は、回転軸１２と共に一体回転する。

電動モータ１６は、回転軸１２を回転させる。電動モータ１６は、回転軸１２に固定される筒状のモータロータ１５、及びハウジング１１に固定される筒状のモータステータ１７を有している。モータロータ１５は、モータステータ１７の内側に配置されるとともに回転軸１２と一体的に回転する。モータロータ１５は、回転軸１２に止着された円筒状のモータロータコア１５ａと、モータロータコア１５ａに設けられた複数の図示しない永久磁石と、を有している。モータステータ１７は、モータロータ１５を取り囲んでいる。モータステータ１７は、ハウジング１１に固定された円筒状のモータステータコア１７ａと、モータステータコア１７ａに巻回されたコイル１７ｂと、を有している。そして、図示しないバッテリからコイル１７ｂに電流が流れることによって、モータロータ１５と回転軸１２とが一体的に回転する。これにより、タービンホイール１３及びコンプレッサインペラ１４が回転軸１２と一体的に回転する。流体機械１０の回転軸１２は、例えば、８万ｒｐｍ以上で高速回転する。

レゾルバ２０は、モータロータ１５の回転角を検出する。レゾルバ２０は、回転軸１２に固定される円筒状のレゾルバロータ２１と、ハウジング１１に固定される筒状のレゾルバステータ２２と、を有している。レゾルバロータ２１は、レゾルバステータ２２の内側に配置されるとともに回転軸１２と一体的に回転する。レゾルバステータ２２は、レゾルバロータ２１を取り囲んでいる。レゾルバステータ２２は、ハウジング１１に固定された円筒状のレゾルバステータコア２２ａと、レゾルバステータコア２２ａに巻回されたコイル２２ｂと、を有している。レゾルバステータ２２のコイル２２ｂからは、図示しないレゾルバ配線が引き出されている。レゾルバ配線は、図示しない制御装置に電気的に接続されている。そして、レゾルバロータ２１の回転によって、レゾルバロータ２１の回転を検出した２相出力からなるレゾルバ信号がコイル２２ｂからレゾルバ配線を介して制御装置に送られる。

流体機械１０は、回転軸１２をハウジング１１に対して回転軸１２の径方向で回転可能に支持する円筒状の第１ラジアルベアリング３１及び第２ラジアルベアリング３２を備えている。第１ラジアルベアリング３１及び第２ラジアルベアリング３２は、回転軸１２の軸方向において、電動モータ１６を挟んだ両側にそれぞれ配置されている。第１ラジアルベアリング３１は、電動モータ１６よりもタービンホイール１３側に位置している。第２ラジアルベアリング３２は、電動モータ１６よりもコンプレッサインペラ１４側に位置している。

また、流体機械１０は、回転軸１２をハウジング１１に対して回転軸１２の軸方向で回転可能に支持する平板リング状のスラストベアリング３３を備えている。スラストベアリング３３は、回転軸１２の軸方向において、電動モータ１６よりもコンプレッサインペラ１４側であって、且つ第２ラジアルベアリング３２とコンプレッサインペラ１４との間に二つ配置されている。二つのスラストベアリング３３は、ハウジング１１に支持されている。

図２に示すように、第１隔壁１１ａには、回転軸１２が挿通される挿通孔１１ｈが形成されている。第１隔壁１１ａは、モータ室２３とタービン室２４との間に配置されるとともに挿通孔１１ｈが形成された隔壁である。挿通孔１１ｈは、一端が第１隔壁１１ａにおけるモータ室２３側の端面１１ｄに開口するとともに、他端が第１隔壁１１ａにおけるタービン室２４側の端面１１ｅに開口するように第１隔壁１１ａを板厚方向に貫通している。

回転軸１２は、第１軸部１２ａ、第２軸部１２ｂ、及び第３軸部１２ｃを有している。第１軸部１２ａ、第２軸部１２ｂ、及び第３軸部１２ｃは、円柱状である。第１軸部１２ａ、第２軸部１２ｂ、及び第３軸部１２ｃは、回転軸１２の一端から他端に向かってこの順に配置されている。第１軸部１２ａ、第２軸部１２ｂ、及び第３軸部１２ｃは、この順に外径が大きくなっている。第１軸部１２ａ、第２軸部１２ｂ、及び第３軸部１２ｃの外径は、挿通孔１１ｈの内径よりも小さい。第１軸部１２ａ、第２軸部１２ｂ、及び第３軸部１２ｃそれぞれの軸心は一致している。第１軸部１２ａ、第２軸部１２ｂ、及び第３軸部１２ｃは、回転軸１２の一端部を形成している。

回転軸１２は、第２軸部１２ｂの外周面と第３軸部１２ｃの外周面とを接続する環状の第１受面１２１を有している。第１受面１２１は、回転軸１２の径方向に延びる平坦面状。また、回転軸１２は、第１軸部１２ａの外周面と第２軸部１２ｂの外周面とを接続する環状の第２受面１２２を有している。第２受面１２２は、回転軸１２の径方向に延びる平坦面状である。第２受面１２２、第２軸部１２ｂ、第１受面１２１、及び第３軸部１２ｃは、モータ室２３内に位置している。第１軸部１２ａは、挿通孔１１ｈの内側を通過してタービン室２４に突出している。

第２軸部１２ｂは、レゾルバロータ２１の内側を通過している。したがって、レゾルバロータ２１は、第２軸部１２ｂの外周面を囲繞した状態で第２軸部１２ｂに対して配置されている。第２軸部１２ｂの軸方向の長さは、レゾルバロータ２１の軸方向の長さよりも長い。レゾルバロータ２１は、第１受面１２１に当接した状態で第２軸部１２ｂに対して配置されている。なお、レゾルバロータ２１の外径は、挿通孔１１ｈの内径よりも小さい。

第２軸部１２ｂの外周面におけるレゾルバロータ２１が配置されている部位よりも第２受面１２２側の部位には、雄ねじ１２０ｂが形成されている。雄ねじ１２０ｂは、第２受面１２２に連続している。雄ねじ１２０ｂには、レゾルバロータ２１を回転軸１２に固定する第１固定部材としての第１ナット４１が螺合されている。第１ナット４１の外径は、レゾルバロータ２１の外径と略同じである。したがって、第１ナット４１の外径は、挿通孔１１ｈの内径よりも小さい。

第１ナット４１は、第１ナット４１の雌ねじ孔４１ａが第２軸部１２ｂの雄ねじ１２０ｂに螺合されることにより、レゾルバロータ２１を第１受面１２１に向けて押圧し、第１受面１２１と共にレゾルバロータ２１を回転軸１２の軸方向で挟み込むようにして固定している。したがって、第２軸部１２ｂには、第１ナット４１と回転軸１２とで挟み込まれてレゾルバロータ２１が固定されている。第１ナット４１は、レゾルバロータ２１を回転軸１２に固定するための軸力を発生させる。第１受面１２１は、モータ室２３内で第１ナット４１の軸力を受けている。

第１ナット４１によってレゾルバロータ２１が回転軸１２に固定されている状態において、第１ナット４１におけるレゾルバロータ２１とは反対側の端面は、回転軸１２の軸方向で第２受面１２２よりも第１受面１２１寄りに位置している。したがって、第１ナット４１によってレゾルバロータ２１が回転軸１２に固定されている状態において、第２受面１２２は、回転軸１２の軸方向で第１ナット４１におけるレゾルバロータ２１とは反対側の端面よりもタービン室２４側に位置している。

タービンホイール１３は、羽根部１３ａを有している。羽根部１３ａには、タービンホイール１３の回転軸方向に延び、且つ第１軸部１２ａが挿通可能な羽根挿通孔１３ｂが形成されている。また、羽根部１３ａの背面１３０ａにおける羽根挿通孔１３ｂの周囲には、羽根挿通孔１３ｂに連通する円筒状の筒状部１３ｃが突出している。

流体機械１０は、挿通孔１１ｈの内側に設けられ、モータ室２３とタービン室２４との間をシールするシールリング４０を有している。挿通孔１１ｈの内側には、シールリング４０が収容される環状のシール収容溝４３が形成された筒状のシール保持部材４４が配置されている。シール収容溝４３及びシールリング４０は、挿通孔１１ｈの周方向に延びる。したがって、本実施形態において、シールリング４０が収容されるシール収容溝４３が形成されたシール保持部材４４は、タービンホイール１３とは別部材である。シール保持部材４４は、例えば、鉄製である。

シール保持部材４４の外径は、第２軸部１２ｂの外径よりも大きく、且つ第１ナット４１の外径及びレゾルバロータ２１の外径よりも大きい。したがって、シール保持部材４４の一部分は、回転軸１２の軸方向で第１ナット４１とタービンホイール１３との間に配置されている。シール収容溝４３は、シール保持部材４４の外周面に形成されている。シール収容溝４３の底部４３ａは、回転軸１２の軸方向に延びる平坦面状である。したがって、シール収容溝４３の底部４３ａは、回転軸１２の軸線周りで回転軸１２の軸方向に延びる筒状である。シール収容溝４３の底部４３ａに位置するシール保持部材４４の外径Ｌ２は、第２軸部１２ｂの外径Ｌ１よりも大きい。シール収容溝４３の底部４３ａに位置するシール保持部材４４の外径Ｌ２は、シール収容溝４３の内周側の面における直径の最小値である。また、本実施形態において、第２軸部１２ｂの外径Ｌ１は、回転軸１２の最も曲がり易い部分の外径である。シール収容溝４３に支持されているシールリング４０は、挿通孔１１ｈの内周面とシール保持部材４４の外周面との間をシールしている。

シール保持部材４４の内側には、タービンホイール１３の筒状部１３ｃが嵌め込まれている。シール保持部材４４の軸方向の長さは、筒状部１３ｃの軸方向の長さと同じである。したがって、シール保持部材４４の内側に筒状部１３ｃが嵌め込まれて、シール保持部材４４における羽根部１３ａ側の端面が羽根部１３ａの背面１３０ａに当接した状態において、シール保持部材４４における羽根部１３ａとは反対側の端面と、筒状部１３ｃの先端面とは、同一面上に位置している。

第１軸部１２ａは、筒状部１３ｃの内側及び羽根挿通孔１３ｂを通過して羽根部１３ａの先端面１３１ａから突出する突出端部１２０を有している。したがって、回転軸１２は、レゾルバロータ２１、挿通孔１１ｈ、及びタービンホイール１３を貫通している。また、シール保持部材４４の内径は、第２軸部１２ｂの外径よりも小さい。したがって、シール保持部材４４における羽根部１３ａとは反対側の端面の内周部寄りの部位、及び筒状部１３ｃの先端面は、回転軸１２の軸方向で第２受面１２２と対向している。

第１軸部１２ａの突出端部１２０の外周面には、雄ねじ１２０ａが形成されている。雄ねじ１２０ａには、タービンホイール１３を回転軸１２に固定する第２固定部材としての第２ナット４２が螺合されている。第２ナット４２は、第２ナット４２の雌ねじ孔４２ａが第１軸部１２ａの雄ねじ１２０ａに螺合されることにより、タービンホイール１３及びシール保持部材４４を第２受面１２２に向けて押圧し、第２受面１２２と共にタービンホイール１３及びシール保持部材４４を回転軸１２の軸方向で挟み込むようにして固定している。したがって、第１軸部１２ａには、第２ナット４２と回転軸１２とで挟み込まれてタービンホイール１３が固定されている。よって、回転軸１２は、レゾルバロータ２１が固定される大径部としての第２軸部１２ｂと、第２軸部１２ｂよりも小径であって、タービンホイール１３が固定される小径部としての第１軸部１２ａと、を有している。

タービンホイール１３及びシール保持部材４４は、回転軸１２と一体回転する。タービンホイール１３及びシール保持部材４４は、回転軸１２に固定されて回転軸１２と共に一体回転する回転体４５を構成している。

第２ナット４２は、タービンホイール１３及びシール保持部材４４を回転軸１２に固定するための軸力を発生させる。よって、第１ナット４１によるレゾルバロータ２１の締結と、第２ナット４２によるタービンホイール１３の締結とは、回転軸１２の軸方向において同一方向でなされる。また、第２軸部１２ｂには、第１ナット４１が固定されており、第１軸部１２ａには、第２ナット４２が固定されている。よって、第１ナット４１によるレゾルバロータ２１の締結と、第２ナット４２によるタービンホイール１３の締結とは、回転軸１２の径方向において各々離間してなされている。

ここで、第１ナット４１によってレゾルバロータ２１が回転軸１２に固定されている状態において、第２受面１２２は、回転軸１２の軸方向で第１ナット４１におけるレゾルバロータ２１とは反対側の端面よりもタービン室２４側に位置している。よって、シール保持部材４４は、第１ナット４１に対して回転軸１２の軸方向で離間している。したがって、シール保持部材４４と第１ナット４１との間には軸方向に空隙が設けられている。

次に、レゾルバロータ２１及びタービンホイール１３を回転軸１２に固定する方法について説明する。
まず、回転軸１２の第１軸部１２ａをモータ室２３側から挿通孔１１ｈに対して挿通し、第１軸部１２ａをタービン室２４内に突出させる。そして、レゾルバロータ２１の内側に第１軸部１２ａ及び第２軸部１２ｂを通過させながらレゾルバロータ２１をタービン室２４側から挿通孔１１ｈを介してモータ室２３内に配置する。このとき、レゾルバロータ２１が第２軸部１２ｂの外周面を囲繞するとともに第１受面１２１に接するようにレゾルバロータ２１を回転軸１２に対して配置する。

次に、第１ナット４１の内側に第１軸部１２ａを通過させながら第１ナット４１をタービン室２４側から挿通孔１１ｈを通過させ、第１ナット４１の雌ねじ孔４１ａを第２軸部１２ｂの雄ねじ１２０ｂに螺合する。そして、第１ナット４１がレゾルバロータ２１に当接してレゾルバロータ２１が第１受面１２１と第１ナット４１とによって挟み込まれた状態になるまで第１ナット４１を第２軸部１２ｂの雄ねじ１２０ｂに対して螺進させる。これにより、第１ナット４１の軸力が、レゾルバロータ２１を介して第１受面１２１に伝達され、第１受面１２１が第１ナット４１の軸力を受けることによって、レゾルバロータ２１が第１軸部１２ａに固定される。

続いて、シール収容溝４３にシールリング４０が予め支持された状態のシール保持部材４４の内側にタービンホイール１３の筒状部１３ｃを嵌め込むことで、シール保持部材４４及びタービンホイール１３が一体化されてなる回転体４５において、筒状部１３ｃの内側及び羽根挿通孔１３ｂに対して第１軸部１２ａを通過させる。そして、シール保持部材４４及び筒状部１３ｃが挿通孔１１ｈの内側に配置されるとともに、シール保持部材４４における羽根部１３ａとは反対側の端面の内周部寄りの部位、及び筒状部１３ｃの先端面が第２受面１２２に接触するように、シール保持部材４４及びタービンホイール１３を第１軸部１２ａに対して配置する。また、シール収容溝４３に支持されているシールリング４０が挿通孔１１ｈの内側に配置され、シールリング４０によって挿通孔１１ｈの内周面とシール保持部材４４の外周面との間がシールされた状態になる。

続いて、第２ナット４２の雌ねじ孔４２ａを第１軸部１２ａの突出端部１２０の雄ねじ１２０ａに螺合する。そして、第２ナット４２が羽根部１３ａの先端面１３１ａに当接してタービンホイール１３及びシール保持部材４４が第２受面１２２と第２ナット４２とによって挟み込まれた状態になるまで第２ナット４２を突出端部１２０の雄ねじ１２０ａに対して螺進させる。これにより、第２ナット４２の軸力が、タービンホイール１３及びシール保持部材４４を介して第２受面１２２に伝達され、第２受面１２２が第２ナット４２の軸力を受けることによって、タービンホイール１３及びシール保持部材４４により構成される回転体４５が回転軸１２に固定される。以上により、レゾルバロータ２１及びタービンホイール１３が回転軸１２に固定される。

次に、第１の実施形態の作用について説明する。
第１ナット４１によるレゾルバロータ２１の締結と、第２ナット４２によるタービンホイール１３の締結とは、回転軸１２の軸方向において同一方向でなされると共に、回転軸１２の径方向において各々離間してなされるため、レゾルバロータ２１は、第２ナット４２からの軸力を受けないようになっている。したがって、例えば、レゾルバロータ２１のクリープが生じても、第２ナット４２の軸力が低下してしまうことが無い。さらに、シール収容溝４３の底部４３ａに位置するシール保持部材４４の外径Ｌ２が、第２軸部１２ｂの外径Ｌ１よりも大きい。つまり、シール収容溝４３の内周側の面における直径の最小値が、回転軸１２の最も曲がり易い部分の外径よりも大きいため、回転軸１２の固有値が確保し易くなり、回転軸１２が振れ難くなる。

第１の実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１−１）第１ナット４１によるレゾルバロータ２１の締結と、第２ナット４２によるタービンホイール１３の締結とは、回転軸１２の軸方向において同一方向でなされると共に、回転軸１２の径方向において各々離間してなされるため、レゾルバロータ２１は、第２ナット４２からの軸力を受けないようになっている。したがって、例えば、レゾルバロータ２１のクリープが生じても、第２ナット４２の軸力が低下してしまうことが無いため、レゾルバロータ２１及びタービンホイール１３を、第１ナット４１及び第２ナット４２それぞれによって安定的に回転軸１２に固定することができる。その結果、電動モータ１６によって回転軸１２を高速回転させることができる。

（１−２）挿通孔１１ｈの内側には、シール収容溝４３が形成された筒状のシール保持部材４４が設けられ、シール保持部材４４と第１ナット４１との間には軸方向に空隙が設けられている。これによれば、例えば、シール保持部材４４をタービンホイール１３とは異なる材質の材料から形成することができる。例えば、シール保持部材４４の材質をタービンホイール１３の材質よりも強度の高い材質の材料を使用することができるため、流体機械１０の耐久性を向上させることができる。

（１−３）シール収容溝４３の内周側の面における直径の最小値が、回転軸１２の最も曲がり易い部分の外径よりも大きい。これによれば、回転軸１２の固有値が確保し易くなり、回転軸１２が振れ難くなる。よって、電動モータ１６によって回転軸１２を高速回転させ易くすることができる。

（１−４）挿通孔１１ｈの内側には、回転軸１２と一体回転するとともにシールリング４０を収容する環状のシール収容溝４３が形成された筒状のシール保持部材４４が配置されている。したがって、例えば、シールリング４０を支持するためのシール収容溝４３を回転軸１２の外周面に形成する必要が無く、回転軸１２がシール収容溝４３を形成した分だけ外径が小さくなって細くなってしまうといったことが無い。回転軸１２が振れ難くなる。

（第２の実施形態）
以下、流体機械を具体化した第２の実施形態を図３にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成において同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したシール保持部材４４を用いておらず、シールリングが収容されるシール収容溝が形成されたシール保持部材が第１ナットである点が、第１の実施形態と相違する。

図３に示すように、第２軸部１２ｂにおける雄ねじ１２０ｂの一部は、挿通孔１１ｈを介してタービン室２４内へ突出している。したがって、第２受面１２２は、タービン室２４内に位置している。第２軸部１２ｂの雄ねじ１２０ｂの大部分は、挿通孔１１ｈの内側に位置している。

第１ナット４１は、第２軸部１２ｂの雄ねじ１２０ｂに螺合されることにより、挿通孔１１ｈの内側に設けられている。第１ナット４１の外周面には、挿通孔１１ｈに設けられ、挿通孔１１ｈの周方向に延び、シールリング４０が収容される環状のシール収容溝４３が形成されている。シールリング４０は、挿通孔１１ｈの内側に設けられ、挿通孔１１ｈの周方向に延びている。第２の実施形態において、第１ナット４１は、レゾルバロータ２１を回転軸１２に固定する第１固定部材であり、且つシールリング４０が収容されるシール収容溝４３が形成された筒状のシール保持部材としても機能している。シール収容溝４３の底部４３ａに位置する第１ナット４１の外径Ｌ３は、第２軸部１２ｂの外径Ｌ１よりも大きい。本実施形態において、シール収容溝４３の底部４３ａに位置する第１ナット４１の外径Ｌ３は、シール収容溝４３の内周側の面における直径の最小値である。また、第２軸部１２ｂの外径Ｌ１は、回転軸１２の最も曲がり易い部分の外径である。したがって、シール収容溝４３の内周側の面における直径の最小値である第１ナット４１の外径Ｌ３は、第２軸部１２ｂの外径Ｌ１よりも大きい。

羽根部１３ａの背面１３０ａは、タービン室２４内において、回転軸１２の第２受面１２２に接触している。第２ナット４２は、第２受面１２２と共にタービンホイール１３を回転軸１２の軸方向で挟み込むようにしてタービンホイール１３を回転軸１２に固定している。本実施形態において、タービンホイール１３は、回転軸１２の固定される回転体である。羽根部１３ａは、第１ナット４１に対して回転軸１２の軸方向で離間している。したがって、タービンホイール１３は、第１ナット４１に対して回転軸１２の軸方向で離間している。第１ナット４１とタービンホイール１３との間には軸方向に空隙が設けられている。

次に、レゾルバロータ２１及びタービンホイール１３を回転軸１２に固定する方法について説明する。
まず、回転軸１２の第１軸部１２ａ及び第２軸部１２ｂをモータ室２３側から挿通孔１１ｈに対して挿通し、第１軸部１２ａ、及び第２軸部１２ｂにおける雄ねじ１２０ｂの一部をタービン室２４内に突出させる。そして、レゾルバロータ２１の内側に第１軸部１２ａ及び第２軸部１２ｂを通過させながらレゾルバロータ２１をタービン室２４側から挿通孔１１ｈを介してモータ室２３内に配置する。このとき、レゾルバロータ２１が第２軸部１２ｂの外周面を囲繞するとともに第１受面１２１に接するようにレゾルバロータ２１を回転軸１２に対して配置する。

次に、シール収容溝４３にシールリング４０が予め収容された状態の第１ナット４１の内側に第１軸部１２ａを通過させながら第１ナット４１の雌ねじ孔４１ａを第２軸部１２ｂの雄ねじ１２０ｂに螺合する。そして、第１ナット４１がレゾルバロータ２１に当接してレゾルバロータ２１が第１受面１２１と第１ナット４１とによって挟み込まれた状態になるまで第１ナット４１を第２軸部１２ｂの雄ねじ１２０ｂに対して螺進させる。これにより、第１ナット４１の軸力が、レゾルバロータ２１を介して第１受面１２１に伝達され、第１受面１２１が第１ナット４１の軸力を受けることによって、レゾルバロータ２１が回転軸１２に固定される。また、シール収容溝４３に支持されているシールリング４０が挿通孔１１ｈの内側に配置され、シールリング４０によって挿通孔１１ｈの内周面とシール保持部材４４の外周面との間がシールされた状態になる。

続いて、羽根部１３ａの羽根挿通孔１３ｂに対して第１軸部１２ａを通過させる。そして、羽根部１３ａの背面１３０ａが第２受面１２２に接触するようにタービンホイール１３を第１軸部１２ａに対して配置する。さらに、第２ナット４２の雌ねじ孔４２ａを第１軸部１２ａの突出端部１２０の雄ねじ１２０ａに螺合する。そして、第２ナット４２が羽根部１３ａの先端面１３１ａに当接してタービンホイール１３が第２受面１２２と第２ナット４２とによって挟み込まれた状態になるまで第２ナット４２を突出端部１２０の雄ねじ１２０ａに対して螺進させる。これにより、第２ナット４２の軸力が、タービンホイール１３を介して第２受面１２２に伝達され、第２受面１２２が第２ナット４２の軸力を受けることによって、タービンホイール１３が回転軸１２に固定される。以上により、レゾルバロータ２１及びタービンホイール１３が回転軸１２に固定される。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。
第１ナット４１によるレゾルバロータ２１の締結と、第２ナット４２によるタービンホイール１３の締結とは、回転軸１２の軸方向において同一方向でなされると共に、回転軸１２の径方向において各々離間してなされるため、レゾルバロータ２１は、第２ナット４２からの軸力を受けないようになっている。したがって、例えば、レゾルバロータ２１のクリープが生じても、第２ナット４２の軸力が低下してしまうことが無い。さらに、シール収容溝４３の底部４３ａに位置する第１ナット４１の外径Ｌ３は、第２軸部１２ｂの外径Ｌ１よりも大きい。つまり、シール収容溝４３の内周側の面における直径の最小値が、回転軸１２の最も曲がり易い部分の外径よりも大きいため、回転軸１２の固有値が確保し易くなり、回転軸１２が振れ難くなる。

第２の実施形態では、第１の実施形態の（１−１）、（１−３）、及び（１−４）と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（２−１）挿通孔１１ｈの内側には、シール収容溝４３が形成された第１ナット４１が設けられ、第１ナット４１とタービンホイール１３との間には軸方向に空隙が設けられている。これによれば、レゾルバロータ２１を回転軸１２に固定するために必要な第１ナット４１を、シール保持部材として機能させることができるため、第１ナット４１とは別にシール保持部材を設ける場合に比べると、流体機械１０を回転軸１２の軸方向において小型化することができる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○ 第１の実施形態において、シール保持部材４４とタービンホイール１３とは別部材である構成に限らず、タービンホイール１３がシール収容溝４３を有し、タービンホイール１３の一部がシール保持部材４４として機能するような構成であってもよい。例えば、筒状部１３ｃの外周面にシール収容溝４３を形成し、シール収容溝４３に支持されるシールリング４０が、挿通孔１１ｈの内周面と筒状部１３ｃの外周面との間をシールするようにしてもよい。この場合、筒状部１３ｃは、挿通孔１１ｈの内側に設けられ、挿通孔１１ｈの周方向に延び、シールリング４０が収容される環状のシール収容溝４３が形成された筒状のシール保持部材として機能する。このように、シール保持部材がタービンホイール１３と一体であってもよい。

○ 第１の実施形態において、シール保持部材４４は鉄製であったが、鉄製に限らない。要は、シール保持部材４４が回転軸１２とともに一体回転する際にシールリング４０を支持することができる程度の強度を確保できる材質であればよい。

○ 第１の実施形態において、第２受面１２２が挿通孔１１ｈの内側に配置されていてもよい。要は、挿通孔１１ｈの内側においてモータ室２３とタービン室２４とがシールリング４０によってシールされていればよい。ただし、タービンホイール１３が第１隔壁１１ａと干渉しない場合に限る。

○ 上記各実施形態において、レゾルバロータ２１を回転軸１２に固定する第１固定部材、及びタービンホイール１３を回転軸１２に固定する第２固定部材として、例えば、カラーを用いてもよい。例えば、カラーを第１固定部材として回転軸１２に圧入することによって、カラーがレゾルバロータ２１を回転軸１２に固定するための軸力を発生させる構成であってもよい。また、例えば、カラーを第２固定部材として回転軸１２に圧入することによって、カラーがタービンホイール１３を回転軸１２に固定するための軸力を発生させる構成であってもよい。

○ 上記各実施形態において、レゾルバロータ２１がモータ室２３内においてタービン室２４寄りに配置される構成であったが、レゾルバロータ２１がモータ室２３内においてインペラ室２５寄りに配置される構成であってもよい。この場合、コンプレッサインペラ１４が羽根車に相当し、インペラ室２５が第２収容室に相当する。要は、レゾルバロータ２１がモータ室２３内に配置され、モータロータ１５の回転角を検出できるような構成であればよい。

○ 上記各実施形態において、第１受面１２１とレゾルバロータ２１とが当接し、第２受面１２２と回転体４５とが当接する構成であったが、第１受面１２１とレゾルバロータ２１との間、及び第２受面１２２と回転体４５との間に介在物が存在する構成であってもよい。要は、第１ナット４１の軸力を第１受面１２１に伝達でき、第２ナット４２の軸力を第２受面１２２に伝達できるような構成であればよい。

○ 上記各実施形態において、流体機械１０は、タービンホイール１３及びコンプレッサインペラ１４を有する構成であったが、例えば、タービンホイール１３とコンプレッサインペラ１４との一方を省略した構成であってもよい。例えば、タービンホイール１３を省略した場合、コンプレッサインペラ１４が羽根車に相当し、インペラ室２５が第２収容室に相当する。

○ 上記各実施形態において、第１受面１２１及び第２受面１２２は、回転軸１２の径方向に延びる平坦面であったが、回転軸１２の回転軸線に対して斜交する方向へ延びるテーパ面であってもよい。要は、第１受面１２１が第１ナット４１の軸力を受けることができ、第２受面１２２が第２ナット４２の軸力を受けることができれば、第１受面１２１及び第２受面１２２の形状は特に限定されるものではない。

１０…流体機械、１１…ハウジング、１１ａ…隔壁である第１隔壁、１１ｈ…挿通孔、１２…回転軸、１２ａ…小径部としての第１軸部、１２ｂ…大径部としての第２軸部、１３…羽根車としてのタービンホイール、１５…モータロータ、１６…電動モータ、２０…レゾルバ、２１…レゾルバロータ、２３…第１収容室としてのモータ室、２４…第２収容室としてのタービン室、４０…シールリング、４１…第１固定部材としての第１ナット、４２…第２固定部材としての第２ナット、４３…シール収容溝、４４…シール保持部材。

Claims (4)

1. 回転軸と共に一体回転する羽根車と、
   前記回転軸に固定されるモータロータを有し、前記回転軸を回転させる電動モータと、
   筒状のレゾルバロータを有し、前記モータロータの回転角を検出するレゾルバと、
   前記レゾルバロータを前記回転軸に固定する第１固定部材と、
   前記羽根車を前記回転軸に固定する第２固定部材と、を有する流体機械であって、
   前記回転軸は、大径部及び前記大径部より小径の小径部を有し、
   前記大径部には、前記第１固定部材と前記回転軸とで挟み込まれて前記レゾルバロータが固定され、
   前記小径部には、前記第２固定部材と前記回転軸とで挟み込まれて前記羽根車が固定され、
   前記第１固定部材による前記レゾルバロータの締結と、前記第２固定部材による前記羽根車の締結とは、前記回転軸の軸方向において同一方向でなされると共に、前記回転軸の径方向において各々離間してなされ、前記レゾルバロータは前記第２固定部材からの軸力を受けないようにしたことを特徴とする流体機械。
2. 前記電動モータ及び前記レゾルバを収容する第１収容室、前記羽根車を収容する第２収容室、及び前記第１収容室と前記第２収容室との間に配置されるとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成された隔壁を有するハウジングと、
   前記挿通孔の内側に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記第１収容室と前記第２収容室との間をシールするシールリングと、
   前記挿通孔に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記シールリングが収容される環状のシール収容溝と、を有し、
   前記挿通孔の内側には、前記シール収容溝が形成された筒状のシール保持部材が設けられ、
   前記シール保持部材と前記第１固定部材との間には軸方向に空隙が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
3. 前記電動モータ及び前記レゾルバを収容する第１収容室、前記羽根車を収容する第２収容室、及び前記第１収容室と前記第２収容室との間に配置されるとともに前記回転軸が挿通される挿通孔が形成された隔壁を有するハウジングと、
   前記挿通孔の内側に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記第１収容室と前記第２収容室との間をシールするシールリングと、
   前記挿通孔に設けられ、前記挿通孔の周方向に延び、前記シールリングが収容される環状のシール収容溝と、を有し、
   前記挿通孔の内側には、前記シール収容溝が形成された前記第１固定部材が設けられ、
   前記第１固定部材と前記羽根車との間には軸方向に空隙が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
4. 前記シール収容溝の内周側の面における直径の最小値は、前記回転軸の最も曲がり易い部分の外径よりも大きいことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の流体機械。

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