JP2022079358A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の軸受に対するロータの同軸度を確保しつつも、磁束の洩れを抑制すること。【解決手段】第１空気軸受２１が、筒部３４のうち、ステータコア３２の第１端面３２ａ及び永久磁石３５の第１端面３５ａに対して軸線方向に突出した部分を支持するとともに、第２空気軸受２３が、筒部３４のうち、ステータコア３２の第２端面３２ｂ及び永久磁石３５の第２端面３５ｂに対して軸線方向に突出した部分を支持している。筒部３４内には、第１空間部Ｓ１及び第２空間部Ｓ２が形成され、第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の径方向外周に設けられ、第２空気軸受２３は、第２空間部Ｓ２の径方向外周に設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、流体機械に関する。

流体機械は、ハウジング内にて流体を吸入して吐出する作動体を備えている。また、流体機械は、ハウジングに収容され、作動体を回転させるモータを備えている場合がある。モータは、ハウジングの内周面に固定される筒状のステータコアを有するステータと、ステータの径方向内側に配置されるロータと、を有している。ロータとしては、筒部と、筒部の内周面に固定された磁性体と、筒部の両端部の少なくとも一方に設けられるとともに筒部の内周面に固定される蓋部と、を有しているものがある。また、流体機械は、ロータを回転可能に支持する一対の軸受を備えている。ここで、例えば特許文献１のように、筒部の両端部の一方に設けられた蓋部、及び筒部の両端部の他方に設けられた蓋部それぞれが軸受に回転可能に支持されている場合がある。このように、一対の軸受の一方が、筒部の両端部の一方に設けられた蓋部を支持し、一対の軸受の他方が、筒部の両端部の他方に設けられた蓋部を支持している場合がある。

特開２００４－１１２８４９号公報

しかしながら、特許文献１のように、一対の軸受の一方が、筒部の両端部の一方に設けられた蓋部を支持し、一対の軸受の他方が、筒部の両端部の他方に設けられた蓋部を支持している場合、両蓋部それぞれに生じる寸法公差によって、一対の軸受に対するロータの同軸度が確保され難い場合がある。また、一対の軸受の一方を経由した磁性体の一端面とステータコアとの間の磁束の洩れや、一対の軸受の他方を経由した磁性体の他端面とステータコアとの間の磁束の洩れが生じる場合があり、このような磁束の洩れを抑制することが望まれている。

上記課題を解決するための流体機械は、ハウジングと、前記ハウジング内にて流体を吸入して吐出する作動体と、前記ハウジングに収容され、前記作動体を回転させるモータと、を備え、前記モータは、前記ハウジングの内周面に固定される筒状のステータコアを有するステータと、前記ステータの径方向内側に配置されるロータと、を有し、前記ロータは、筒部と、前記筒部の内周面に固定された磁性体と、前記筒部の軸線方向の端部に設けられる蓋部と、を有し、前記ロータを回転可能に支持する一対の軸受を備える流体機械であって、前記筒部のうち、前記ステータコアの両端面及び前記磁性体の両端面に対して前記軸線方向にそれぞれ突出した部分が前記軸受に回転可能に支持されており、前記筒部内には、前記磁性体が前記蓋部から軸線方向に離間して配置されることにより前記筒部と前記磁性体と前記蓋部とから区画される空間部が形成され、前記軸受の一方は、前記空間部の径方向外周に設けられる。

これによれば、一対の軸受の一方が、筒部のうち、ステータコアの両端面の一方及び磁性体の両端面の一方に対して軸線方向に突出した部分を支持するとともに、一対の軸受の他方が、筒部のうち、ステータコアの両端面の他方及び磁性体の両端面の他方に対して軸線方向に突出した部分を支持している。このため、例えば、従来技術のように、一対の軸受の一方が、筒部の両端部の一方に設けられた蓋部を支持し、一対の軸受の他方が、筒部の両端部の他方に設けられた蓋部を支持している場合のように、両蓋部それぞれに生じる寸法公差によって、一対の軸受に対するロータの同軸度が確保され難くなってしまうといった問題が回避される。したがって、一対の軸受に対するロータの同軸度が確保され易くなる。

また、筒部内には、磁性体が蓋部から軸線方向に離間して配置されることにより筒部と磁性体と蓋部とから区画される空間部が形成され、一対の軸受の一方は、空間部の径方向外周に設けられている。これによれば、一対の軸受の一方を経由した磁性体の一端面とステータコアとの間の磁束の洩れを抑制することができる。以上により、一対の軸受に対するロータの同軸度を確保しつつも、磁束の洩れを抑制することができる。

上記流体機械において、前記磁性体の軸線方向の両側に前記空間部がそれぞれ形成され、前記軸受は、前記空間部の径方向外周にそれぞれ設けられるとよい。
これによれば、一対の軸受の一方を経由した磁性体の一端面とステータコアとの間の磁束の洩れ、及び一対の軸受の他方を経由した磁性体の他端面とステータコアとの間の磁束の洩れの両方を抑制することができるため、磁束の洩れをさらに抑制することができる。

上記流体機械において、前記軸受は、前記空間部の軸線方向の範囲内で前記筒部を支持するとよい。
例えば、軸受の一部が、空間部の軸線方向の範囲外で筒部を支持している場合を考える。このような場合に比べて、一対の軸受の一方を経由した磁性体の一端面とステータコアとの間の磁束の洩れを抑制し易くすることができる。

上記流体機械において、前記ロータは、前記筒部よりも引張強度が大きい筒状の保護部をさらに有し、前記保護部は、前記磁性体と前記筒部の径方向で重なる位置で、前記筒部の外周面に固定されているとよい。

これによれば、ロータの回転によって遠心力を受ける磁性体の変形を保護部によって抑制することができる。

一対の軸受に対するロータの同軸度を確保しつつも、磁束の洩れを抑制することができる。

実施形態における流体機械を示す側断面図。 流体機械の一部分を拡大して示す断面図。 別の実施形態における流体機械を示す側断面図。 流体機械の一部分を拡大して示す断面図。 別の実施形態における流体機械を示す側断面図。

以下、流体機械を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。本実施形態の流体機械は、燃料電池車に搭載されている。燃料電池車には、酸素及び水素を供給して発電させる燃料電池システムが搭載されている。そして、流体機械は、燃料電池に供給される酸素を含む流体としての空気を圧縮する。

図１に示すように、流体機械１０は、ハウジング１１を備えている。流体機械１０のハウジング１１は、筒状である。ハウジング１１は、モータハウジング１２、第１コンプレッサハウジング１３、第２コンプレッサハウジング１４、第１プレート１５、第２プレート１６、及び第３プレート１７を有する。モータハウジング１２は、板状の底壁１２ａと、底壁１２ａの外周部から筒状に延びる周壁１２ｂと、を有する。モータハウジング１２は、有底筒状である。第１プレート１５は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口寄りの端部に連結され、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口を閉塞している。

ハウジング１１は、モータ室１８を有している。モータ室１８は、モータハウジング１２の底壁１２ａの内面１２１ａ、周壁１２ｂの内周面１２１ｂ、及び第１プレート１５におけるモータハウジング１２寄りの端面１５ａによって区画されている。流体機械１０は、モータ１９を備えている。モータ１９は、モータ室１８内に収容されている。したがって、モータ１９は、ハウジング１１に収容されている。

第１プレート１５は、第１軸受保持部２０を有している。第１軸受保持部２０は、筒状である。第１軸受保持部２０には、軸受としての第１空気軸受２１が保持されている。第１空気軸受２１は、円筒状である。第１軸受保持部２０の内側は、第１プレート１５を貫通して第１プレート１５におけるモータハウジング１２とは反対側の端面１５ｂに開口している。

モータハウジング１２は、第２軸受保持部２２を有している。第２軸受保持部２２は、円筒状である。第２軸受保持部２２は、モータハウジング１２の底壁１２ａの内面１２１ａからモータ１９に向けて突出する。第２軸受保持部２２には、軸受としての第２空気軸受２３が保持されている。第２空気軸受２３は、円筒状である。第２軸受保持部２２の内側は、モータハウジング１２の底壁１２ａを貫通して底壁１２ａの外面１２２ａに開口している。第１軸受保持部２０の軸心と第２軸受保持部２２の軸心とは一致している。そして、第１空気軸受２１の軸心と第２空気軸受２３の軸心とは一致している。

第２プレート１６は、第１プレート１５の端面１５ｂに連結されている。第２プレート１６の中央部には第２シャフト挿通孔１６ａが形成されている。第２シャフト挿通孔１６ａは、第１軸受保持部２０の内側に連通している。第２シャフト挿通孔１６ａの軸心は、第１軸受保持部２０の軸心と一致している。

第３プレート１７は、モータハウジング１２の底壁１２ａの外面１２２ａに連結されている。第３プレート１７の中央部には、第３シャフト挿通孔１７ａが形成されている。第３シャフト挿通孔１７ａは、第２軸受保持部２２の内側に連通している。第３シャフト挿通孔１７ａの軸心は、第２軸受保持部２２の軸心と一致している。

第１コンプレッサハウジング１３は、筒状である。第１コンプレッサハウジング１３は、第１吸入口１３ａを有している。第１吸入口１３ａは、円孔状である。第１吸入口１３ａには、空気が吸入される。第１コンプレッサハウジング１３は、第１吸入口１３ａの軸心が、第２プレート１６の第２シャフト挿通孔１６ａの軸心、及び第１軸受保持部２０の軸心と一致した状態で第２プレート１６における第１プレート１５とは反対側の端面１６ｂに連結されている。第１吸入口１３ａは、第１コンプレッサハウジング１３における第２プレート１６とは反対側の端面に開口している。第１コンプレッサハウジング１３と第２プレート１６との間には、第１吸入口１３ａに連通する第１羽根車室１３ｂと、第１羽根車室１３ｂの周囲で第１吸入口１３ａの軸心周りに延びる第１吐出室１３ｃと、第１羽根車室１３ｂと第１吐出室１３ｃとを連通する第１ディフューザ流路１３ｄと、が形成されている。第１羽根車室１３ｂは、第２プレート１６の第２シャフト挿通孔１６ａに連通している。

第２コンプレッサハウジング１４は、筒状である。第２コンプレッサハウジング１４は、第２吸入口１４ａを有している。第２吸入口１４ａは、円孔状である。第２吸入口１４ａには、空気が吸入される。第２コンプレッサハウジング１４は、第２吸入口１４ａの軸心が、第３プレート１７の第３シャフト挿通孔１７ａの軸心、及び第２軸受保持部２２の軸心と一致した状態で第３プレート１７におけるモータハウジング１２とは反対側の端面１７ｂに連結されている。第２吸入口１４ａは、第２コンプレッサハウジング１４における第３プレート１７とは反対側の端面に開口している。第２コンプレッサハウジング１４と第３プレート１７の端面１７ｂとの間には、第２羽根車室１４ｂと、第２吐出室１４ｃと、第２ディフューザ流路１４ｄと、が形成されている。第２羽根車室１４ｂは、第２吸入口１４ａと第３シャフト挿通孔１７ａとを連通している。第２吐出室１４ｃは、第２羽根車室１４ｂの周囲で第２吸入口１４ａの軸心周りに延びている。第２ディフューザ流路１４ｄは、第２羽根車室１４ｂと第２吐出室１４ｃとを連通している。

モータ１９は、ステータ３０と、ロータ３１と、を有している。ステータ３０は、モータハウジング１２の周壁１２ｂに固定されている。ステータ３０は、筒状のステータコア３２と、コイル３３と、を有している。ステータコア３２は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの内周面１２１ｂに固定されている。コイル３３は、ステータコア３２に巻回されている。モータ１９は、コイルエンド３３ｅを有している。コイルエンド３３ｅは、コイル３３の一部であるとともにステータコア３２の第１端面３２ａ及び第２端面３２ｂからそれぞれ突出している。なお、ステータコア３２の第１端面３２ａは、ステータコア３２の両端面の一方の面であり、ステータコア３２の第２端面３２ｂは、ステータコア３２の両端面の他方の面である。

ロータ３１は、筒部３４と、磁性体である永久磁石３５と、蓋部としての第１軸部材３６と、蓋部としての第２軸部材３７と、を有している。筒部３４は、例えば、金属製材料から構成されている。筒部３４は、円筒状である。筒部３４の内周面３４１は、第１内周面３４１ａ及び第２内周面３４１ｂを有している。第１内周面３４１ａの内径は、第２内周面３４１ｂの内径よりも小さい。第１内周面３４１ａと第２内周面３４１ｂとは、円環状の段差面３４３によって接続されている。段差面３４３は、筒部３４の径方向に延びている。

図２に示すように、永久磁石３５は、中実円柱状である。永久磁石３５は、筒部３４の第１内周面３４１ａにおける第２内周面３４１ｂ寄りの部位に圧入されることにより筒部３４の内周面３４１に固定されている。永久磁石３５の軸心は、筒部３４の軸心と一致している。永久磁石３５における軸線方向の長さは、筒部３４における軸線方向の長さよりも短い。永久磁石３５の軸線方向における第１端面３５ａと第２端面３５ｂとは、軸線方向に対して直交する方向に延びる平坦面状である。なお、永久磁石３５の第１端面３５ａは、永久磁石３５の一端面であり、永久磁石３５の第２端面３５ｂは、永久磁石３５の他端面である。永久磁石３５は、永久磁石３５の径方向に着磁されている。

永久磁石３５の第１端面３５ａは、筒部３４の第１内周面３４１ａの内側に位置している。よって、筒部３４の第１端部３４ａは、永久磁石３５の第１端面３５ａから突出している。したがって、筒部３４の第１端部３４ａは、永久磁石３５の第１端面３５ａに対して軸線方向に突出した部分である。永久磁石３５の第２端面３５ｂは、筒部３４の段差面３４３と筒部３４の径方向で重なっている。よって、筒部３４の第２端部３４ｂは、永久磁石３５の第２端面３５ｂから突出している。したがって、筒部３４の第２端部３４ｂは、永久磁石３５の第２端面３５ｂに対して軸線方向に突出した部分である。

例えば、永久磁石３５は、筒部３４の第２端部３４ｂ側の開口から筒部３４内に挿入される。そして、永久磁石３５は、筒部３４の第２内周面３４１ｂの内側を通過して、永久磁石３５の第１端面３５ａが段差面３４３まで到達し、永久磁石３５をさらに挿入していくと、永久磁石３５が第１内周面３４１ａに圧入されていく。そして、永久磁石３５の第２端面３５ｂが段差面３４３と筒部３４の径方向で重なるまで、永久磁石３５を圧入する。これにより、永久磁石３５が、筒部３４の第１内周面３４１ａにおける第２内周面３４１ｂ寄りの部位に圧入された状態で、筒部３４の内周面３４１に固定されている。

筒部３４の軸線方向の長さは、ステータコア３２の軸線方向の長さよりも長い。筒部３４の第１端部３４ａは、ステータコア３２の第１端面３２ａに対して突出している。よって、筒部３４の第１端部３４ａは、筒部３４のうち、ステータコア３２の第１端面３２ａに対して軸線方向に突出した部分である。筒部３４の第２端部３４ｂは、ステータコア３２の第２端面３２ｂに対して突出している。よって、筒部３４の第２端部３４ｂは、筒部３４のうち、ステータコア３２の第２端面３２ｂに対して軸線方向に突出した部分である。したがって、筒部３４の両端部は、筒部３４のうち、ステータコア３２の両端面及び永久磁石３５の両端面に対して筒部３４の軸線方向にそれぞれ突出した部分である。ロータ３１は、ステータ３０の径方向内側に配置されている。

第１軸部材３６は、円柱状の第１固定部３６１を有している。第１軸部材３６は、筒部３４の第１端部３４ａに設けられている。第１軸部材３６は、第１軸部材３６の第１固定部３６１が、筒部３４の第１内周面３４１ａに圧入されることにより、筒部３４の内周面３４１に固定されている。

第２軸部材３７は、円柱状の第２固定部３７１を有している。第２固定部３７１の外径は、第１固定部３６１の外径よりも大きい。第２軸部材３７は、筒部３４の第２端部３４ｂに設けられている。第２軸部材３７は、第２軸部材３７の第２固定部３７１が、筒部３４の第１内周面３４１ａに圧入されることにより、筒部３４の内周面３４１に固定されている。よって、ロータ３１は、筒部３４の軸線方向の端部に設けられる蓋部として、第１軸部材３６及び第２軸部材３７を有している。

図１に示すように、第１軸部材３６における筒部３４とは反対側の端部には、第１羽根車３８が連結されている。第１羽根車３８は、第１軸部材３６と一体的に回転可能である。つまり、モータ１９は、第１羽根車３８を回転させる。第１羽根車３８は、ハウジング１１内にて空気を吸入して吐出する。第２軸部材３７における筒部３４とは反対側の端部には、第２羽根車３９が連結されている。第２羽根車３９は、第２軸部材３７と一体的に回転可能である。つまり、モータ１９は、第２羽根車３９を回転させる。第２羽根車３９は、ハウジング１１内にて空気を吸入して吐出する。したがって、第１羽根車３８及び第２羽根車３９は、ハウジング１１内にて空気を吸入して吐出する作動体である。

第１空気軸受２１は、筒部３４の第１端部３４ａを回転可能に支持している。したがって、第１空気軸受２１は、筒部３４のうち、ステータコア３２の両端面及び永久磁石３５の両端面に対して軸線方向にそれぞれ突出した部分を回転可能に支持している。第１空気軸受２１の軸心は、筒部３４の軸心と一致している。

図２に示すように、第２空気軸受２３は、筒部３４の第２端部３４ｂを回転可能に支持している。したがって、第２空気軸受２３は、筒部３４のうち、ステータコア３２の両端面及び永久磁石３５の両端面に対して軸線方向にそれぞれ突出した部分を回転可能に支持している。よって、筒部３４のうち、ステータコア３２の両端面及び永久磁石３５の両端面に対して軸線方向にそれぞれ突出した部分が第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に回転可能に支持されている。第２空気軸受２３の軸心は、筒部３４の軸心と一致している。

筒部３４の内側には、第１空間部Ｓ１及び第２空間部Ｓ２が形成されている。第１空間部Ｓ１は、永久磁石３５と第１軸部材３６との間に位置している。したがって、永久磁石３５は、第１軸部材３６から軸線方向に離間して配置されている。第１空間部Ｓ１は、永久磁石３５の第１端面３５ａと隣り合った状態で第１空気軸受２１と筒部３４の径方向で重なっている。本実施形態では、第１空間部Ｓ１は、筒部３４の内周面３４１と、永久磁石３５の第１端面３５ａと、第１軸部材３６の端面３６ａと、から区画されている。したがって、筒部３４内には、永久磁石３５が第１軸部材３６から軸線方向に離間して配置されることにより、筒部３４と永久磁石３５と第１軸部材３６とから区画される空間部としての第１空間部Ｓ１が形成されている。

永久磁石３５の第１端面３５ａは、ステータコア３２の第１端面３２ａと筒部３４の径方向で重なっている。永久磁石３５の第１端面３５ａとステータコア３２の第１端面３２ａとは同一平面上に位置している。したがって、永久磁石３５の第１端面３５ａは、筒部３４における第１空気軸受２１によって支持される部分よりも筒部３４の第２端部３４ｂ寄りの部分と筒部３４の径方向で重なっており、第１空気軸受２１と筒部３４の径方向で重なっていない。また、第１軸部材３６の端面３６ａは、筒部３４における第１空気軸受２１によって支持される部分よりも筒部３４の第１端部３４ａ側の開口寄りの部分と筒部３４の径方向で重なっており、第１空気軸受２１と筒部３４の径方向で重なっていない。したがって、第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持している。

第２空間部Ｓ２は、永久磁石３５と第２軸部材３７との間に位置している。したがって、永久磁石３５は、第２軸部材３７から軸線方向に離間して配置されている。第２空間部Ｓ２は、永久磁石３５の第２端面３５ｂと隣り合った状態で第２空気軸受２３と筒部３４の径方向で重なっている。本実施形態では、第２空間部Ｓ２は、筒部３４の内周面３４１と、永久磁石３５の第２端面３５ｂと、第２軸部材３７の端面３７ａと、から区画されている。したがって、筒部３４内には、永久磁石３５が第２軸部材３７から軸線方向に離間して配置されることにより、筒部３４と永久磁石３５と第２軸部材３７とから区画される空間部としての第２空間部Ｓ２が形成されている。つまり、永久磁石３５の軸線方向の両側に第１空間部Ｓ１及び第２空間部Ｓ２がそれぞれ形成され、第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の径方向外周に設けられ、第２空気軸受２３は、第２空間部Ｓ２の径方向外周に設けられている。

永久磁石３５の第２端面３５ｂは、ステータコア３２の第２端面３２ｂと筒部３４の径方向で重なっている。永久磁石３５の第２端面３５ｂとステータコア３２の第２端面３２ｂとは同一平面上に位置している。したがって、永久磁石３５の第２端面３５ｂは、筒部３４における第２空気軸受２３によって支持される部分よりも筒部３４の第１端部３４ａ寄りの部分と筒部３４の径方向で重なっており、第２空気軸受２３と筒部３４の径方向で重なっていない。また、第２軸部材３７の端面３７ａは、筒部３４における第２空気軸受２３によって支持される部分よりも筒部３４の第２端部３４ｂ側の開口寄りの部分と筒部３４の径方向で重なっており、第２空気軸受２３と筒部３４の径方向で重なっていない。したがって、第２空気軸受２３は、第２空間部Ｓ２の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持している。

ロータ３１は、保護部４０をさらに有している。保護部４０は、円筒状である。保護部４０は、筒部３４の外周面３４２に固定されている。保護部４０における保護部４０の軸線方向の長さは、永久磁石３５における永久磁石３５の軸線方向の長さよりも長い。永久磁石３５の第１端面３５ａは、軸線方向において、保護部４０の第１端面４０ａよりも保護部４０の第２端面４０ｂ寄りに位置し、永久磁石３５の第２端面３５ｂは、軸線方向において、保護部４０の第２端面４０ｂよりも保護部４０の第１端面４０ａ寄りに位置している。したがって、保護部４０は、永久磁石３５と筒部３４の径方向で重なる位置で、筒部３４の外周面３４２に固定されている。保護部４０は、例えば、炭素繊維強化プラスチック製である。したがって、保護部４０は、筒部３４よりも引張強度が大きい。

次に、本実施形態の作用について説明する。
第１吸入口１３ａから吸入された空気は、第１羽根車室１３ｂ内で第１羽根車３８の回転によって圧縮されるとともに第１ディフューザ流路１３ｄを通過して第１吐出室１３ｃから吐出される。そして、第１吐出室１３ｃから吐出された空気は、図示しない配管を介して第２吸入口１４ａに吸入されて第２羽根車室１４ｂ内で第２羽根車３９の回転によって再び圧縮されるとともに第２ディフューザ流路１４ｄを通過して第２吐出室１４ｃから吐出される。第２吐出室１４ｃから吐出された空気は、図示しない配管を介して図示しない燃料電池に供給される。

ところで、例えば、第１空気軸受２１が、筒部３４の第１端部３４ａに設けられた第１軸部材３６を支持するとともに、第２空気軸受２３が、筒部３４の第２端部３４ｂに設けられた第２軸部材３７を支持する場合が考えられる。このような場合、第１軸部材３６及び第２軸部材３７それぞれに生じる寸法公差によって、第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に対するロータ３１の同軸度が確保され難くなってしまう場合がある。

そこで、本実施形態では、第１空気軸受２１が、筒部３４の第１端部３４ａを支持するとともに、第２空気軸受２３が、筒部３４の第２端部３４ｂを支持しているため、第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に対するロータ３１の同軸度が確保され難くなってしまうといった問題が回避され易く、ロータ３１が安定的に回転する。

ここで、第１空間部Ｓ１が、第１空気軸受２１と重ならず、第２空間部Ｓ２が、第２空気軸受２３と重ならない場合、即ち、第１空気軸受２１の全体が第１軸部材３６と筒部３４の径方向で重なり、第２空気軸受２３の全体が第２軸部材３７と筒部３４の径方向で重なる場合を比較例とする。この場合、例えば、永久磁石３５の第１端面３５ａから第１軸部材３６、筒部３４の第１端部３４ａ、第１空気軸受２１、及び第１軸受保持部２０を介してステータコア３２の第１端面３２ａに磁束が洩れてしまう虞がある。また、例えば、ステータコア３２の第１端面３２ａから第１軸受保持部２０、第１空気軸受２１、筒部３４の第１端部３４ａ、及び第１軸部材３６を介して永久磁石３５の第１端面３５ａに磁束が洩れてしまう虞がある。

同様に、例えば、永久磁石３５の第２端面３５ｂから第２軸部材３７、筒部３４の第２端部３４ｂ、第２空気軸受２３、及び第２軸受保持部２２を介してステータコア３２の第２端面３２ｂに磁束が洩れてしまう虞がある。また、例えば、ステータコア３２の第２端面３２ｂから第２軸受保持部２２、第２空気軸受２３、筒部３４の第２端部３４ｂ、及び第２軸部材３７、を介して永久磁石３５の第２端面３５ｂに磁束が洩れてしまう虞がある。

そこで、本実施形態では、筒部３４の内側に、第１空間部Ｓ１と第２空間部Ｓ２とが形成されている。第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持し、第２空気軸受２３は、第２空間部Ｓ２の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持する。これにより、例えば、永久磁石３５の第１端面３５ａから筒部３４の第１端部３４ａを介して第１空気軸受２１に洩れようとする磁束が、第１空間部Ｓ１によって抑えられる。また、例えば、ステータコア３２の第１端面３２ａから第１軸受保持部２０、第１空気軸受２１、及び筒部３４の第１端部３４ａを介して永久磁石３５の第１端面３５ａに洩れようとする磁束が、第１空間部Ｓ１によって抑えられる。よって、第１空気軸受２１を経由した永久磁石３５とステータコア３２との間での磁束の洩れが抑制される。

同様に、例えば、永久磁石３５の第２端面３５ｂから筒部３４の第２端部３４ｂを介して第２空気軸受２３に洩れようとする磁束が、第２空間部Ｓ２によって抑えられる。また、例えば、ステータコア３２の第２端面３２ｂから第２軸受保持部２２、第２空気軸受２３、及び筒部３４の第２端部３４ｂを介して永久磁石３５の第２端面３５ｂに洩れようとする磁束が、第２空間部Ｓ２によって抑えられる。よって、第２空気軸受２３を経由した永久磁石３５とステータコア３２との間での磁束の洩れが抑制される。したがって、モータ１９の出力の低下が抑制される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）第１空気軸受２１が、筒部３４のうち、ステータコア３２の第１端面３２ａ及び永久磁石３５の第１端面３５ａに対して軸線方向に突出した部分を支持するとともに、第２空気軸受２３が、筒部３４のうち、ステータコア３２の第２端面３２ｂ及び永久磁石３５の第２端面３５ｂに対して軸線方向に突出した部分を支持している。このため、例えば、従来技術のように、第１空気軸受２１が、筒部３４の第１端部３４ａに設けられた第１軸部材３６を支持し、第２空気軸受２３が、筒部３４の第２端部３４ｂに設けられた第２軸部材３７を支持している場合のように、第１軸部材３６及び第２軸部材３７それぞれに生じる寸法公差によって、第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に対するロータ３１の同軸度が確保され難くなってしまうといった問題が回避される。したがって、第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に対するロータ３１の同軸度が確保され易くなる。

また、筒部３４内には、永久磁石３５が第１軸部材３６から軸線方向に離間して配置されることにより筒部３４と永久磁石３５と第１軸部材３６とから区画される第１空間部Ｓ１が形成され、第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の径方向外周に設けられている。さらに、筒部３４内には、永久磁石３５が第２軸部材３７から軸線方向に離間して配置されることにより筒部３４と永久磁石３５と第２軸部材３７とから区画される第２空間部Ｓ２が形成され、第２空気軸受２３は、第２空間部Ｓ２の径方向外周に設けられている。これによれば、第１空気軸受２１を経由した永久磁石３５の第１端面３５ａとステータコア３２との間の磁束の洩れ、及び第２空気軸受２３を経由した永久磁石３５の第２端面３５ｂとステータコア３２との間の磁束の洩れを抑制することができる。以上により、第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に対するロータ３１の同軸度を確保しつつも、磁束の洩れを抑制することができる。

（２）筒部３４の内側には、第１空間部Ｓ１及び第２空間部Ｓ２が形成されている。これによれば、第１空気軸受２１を経由した永久磁石３５の軸線方向の第１端面３５ａとステータコア３２との間の磁束の洩れ、及び第２空気軸受２３を経由した永久磁石３５の第２端面３５ｂとステータコア３２との間の磁束の洩れの両方を抑制することができるため、磁束の洩れをさらに抑制することができる。

（３）第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持し、第２空気軸受２３は、第２空間部Ｓ２の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持する。例えば、第１空気軸受２１の一部が、第１空間部Ｓ１の軸線方向の範囲外で筒部３４を支持していたり、第２空気軸受２３の一部が、第２空間部Ｓ２の軸線方向の範囲外で筒部３４を支持していたりする場合を考える。このような場合に比べて、第１空気軸受２１を経由した永久磁石３５の第１端面３５ａとステータコア３２との間の磁束の洩れ、及び第２空気軸受２３を経由した永久磁石３５の第２端面３５ｂとステータコア３２との間の磁束の洩れを抑制し易くすることができる。

（４）ロータ３１は、筒部３４よりも引張強度が大きい筒状の保護部４０をさらに有している。保護部４０は、永久磁石３５と筒部３４の径方向で重なる位置で、筒部３４の外周面３４２に固定されている。これによれば、ロータ３１の回転によって遠心力を受ける永久磁石３５の変形を保護部４０によって抑制することができる。

（５）筒部３４は、金属製材料から構成されている。これによれば、例えば、筒部３４が炭素繊維強化プラスチックからなる場合に比べて、筒部３４は、熱により寸法が変化し難くなる。したがって、ロータ３１全体のアンバランス量の増大を抑制することができる。

（６）例えば、筒部３４が炭素繊維強化プラスチックからなる場合、第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に支持される部分には、金属製部材を介する必要があるが、本実施形態では、金属製材料の筒部３４が第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に支持されるため、新たに別の金属製部材を介する必要がない。したがって、部品点数を削減することができる。

（７）第１空気軸受２１が第１軸部材３６と筒部３４の径方向で重なっておらず、第２空気軸受２３が第２軸部材３７と筒部３４の径方向で重なっていない。これによれば、第１軸部材３６及び第２軸部材３７の熱によって、筒部３４における第１軸部材３６及び第２軸部材３７それぞれが固定されている部分が変形しても、筒部３４と第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３それぞれとのクリアランスの変動を抑制することができる。

（８）第１空気軸受２１の全体が第１軸部材３６と筒部３４の径方向で重なっておらず、第２空気軸受２３の全体が第２軸部材３７と筒部３４の径方向で重なっていない。これによれば、筒部３４と第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３それぞれの締め代のばらつきによって筒部３４の外径の変動が生じても、筒部３４と第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３それぞれとのクリアランスの変動を抑制することができる。

（９）永久磁石３５は、筒部３４の第１内周面３４１ａにおける第２内周面３４１ｂ寄りの部位に圧入されることにより、筒部３４の内周面３４１に固定されている。これによれば、例えば、筒部３４の内周面３４１における第１端部３４ａから第２端部３４ｂまでの内径が等しく、永久磁石３５が、筒部３４の第２端部３４ｂ側の開口から筒部３４内に挿入され始める時点で筒部３４の内周面３４１に圧入されていく場合に比べると、筒部３４の変形を抑えることができる。

なお、上記実施形態は、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。

○ 図３及び図４に示すように、流体機械１０は、第１軸部材３６のみを有する構成であってもよい。要は、流体機械１０は、蓋部のうち、作動体を取り付けることができる蓋部が筒部３４の軸線方向の両端部の少なくとも一方に設けられている構成であればよい。筒部３４の第１端部３４ａに第１軸部材３６が設けられ、筒部３４の第２端部３４ｂには、第２端部３４ｂの開口を閉塞する蓋部としての閉塞部材５０が設けられている。閉塞部材５０は、筒部３４の第２端部３４ｂに圧入されることにより、筒部３４の内周面３４１に固定されている。筒部３４の第２端部３４ｂに、閉塞部材５０が設けられていることにより、筒部３４の第２端部３４ｂの剛性が向上するため、筒部３４が変形し難くなる。なお、筒部３４の第２端部３４ｂに、閉塞部材５０が設けられていなくてもよい。

○ 図５に示すように、筒部３４は、蓋部としての底壁３４ｃを有していてもよい。底壁３４ｃは、筒部３４の第２端部３４ｂに設けられている。底壁３４ｃにおける筒部３４の軸線方向で永久磁石３５とは反対側の端面３４０ｃには、第２羽根車３９が連結されている。第２羽根車３９は、筒部３４の底壁３４ｃと一体的に回転可能である。これによれば、筒部３４に他の部材を介さずに第２羽根車３９を連結することができるため、第２軸部材３７を設ける必要が無い。したがって、部品点数を削減することができる。なお、筒部３４の底壁３４ｃは、筒部３４の第２端部３４ｂに設けられている必要はなく、筒部３４の第１端部３４ａに設けられていてもよい。

○ 実施形態において、例えば、筒部３４の内側に、第１空間部Ｓ１が形成されており、第２空間部Ｓ２が形成されていなくてもよい。要は、筒部３４内に、永久磁石３５が蓋部から軸線方向に離間して配置されることにより筒部３４と永久磁石３５と蓋部とから区画される空間部が形成されていればよい。

○ 実施形態において、第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持し、第２空気軸受２３は、第２空間部Ｓ２の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持していたが、これに限らない。例えば、第１空気軸受２１は、第１空間部Ｓ１の軸線方向の範囲内で筒部３４を支持しており、第２空気軸受２３の一部が、第２空間部Ｓ２の軸線方向の範囲外で筒部３４を支持していてもよい。つまり、第１空間部Ｓ１は、第１空気軸受２１の全体と筒部３４の径方向で重なり、第２空間部Ｓ２は、第２空気軸受２３の一部と筒部３４の径方向で重なっていてもよい。要は、第１空間部Ｓ１は、第１空気軸受２１の少なくとも一部と筒部３４の径方向で重なり、第２空間部Ｓ２は、第２空気軸受２３の少なくとも一部と筒部３４の径方向で重なっている構成であればよい。

○ 実施形態において、ロータ３１は、保護部４０を有していなくてもよい。
○ 実施形態において、保護部４０は、炭素繊維強化プラスチック製であったが、これに限られず、筒部３４よりも引張強度が大きければ、その材質は特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、筒部３４の内周面３４１における第１端部３４ａから第２端部３４ｂまでの内径が等しくてもよい。この場合、第１軸部材３６の第１固定部３６１の外径と、第２軸部材３７の第２固定部３７１の外径とが等しい。

○ 実施形態において、軸受としては、第１空気軸受２１及び第２空気軸受２３に限らず、例えば、滑り軸受であってもよい。
○ 実施形態において、流体機械１０は、燃料電池車に搭載されていなくてもよく、その他の用途で用いられるものであってもよい。

○ 実施形態において、永久磁石３５に代えて、例えば、積層コア、アモルファスコア、又は圧粉コア等の磁性体を用いてもよい。

１０…流体機械、１１…ハウジング、１９…モータ、２１…軸受としての第１空気軸受、２３…軸受としての第２空気軸受、３０…ステータ、３１…ロータ、３２…ステータコア、３４…筒部、３４ｃ…蓋部としての底壁、３５…磁性体である永久磁石、３６…蓋部としての第１軸部材、３７…蓋部としての第２軸部材、３８…作動体としての第１羽根車、３９…作動体としての第２羽根車、４０…保護部、５０…蓋部としての閉塞部材、Ｓ１…空間部としての第１空間部、Ｓ２…空間部としての第２空間部。

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内にて流体を吸入して吐出する作動体と、
   前記ハウジングに収容され、前記作動体を回転させるモータと、を備え、
   前記モータは、
   前記ハウジングの内周面に固定される筒状のステータコアを有するステータと、
   前記ステータの径方向内側に配置されるロータと、を有し、
   前記ロータは、
   筒部と、
   前記筒部の内周面に固定された磁性体と、
   前記筒部の軸線方向の端部に設けられる蓋部と、を有し、
   前記ロータを回転可能に支持する一対の軸受を備える流体機械であって、
   前記筒部のうち、前記ステータコアの両端面及び前記磁性体の両端面に対して前記軸線方向にそれぞれ突出した部分が前記軸受に回転可能に支持されており、
   前記筒部内には、前記磁性体が前記蓋部から軸線方向に離間して配置されることにより前記筒部と前記磁性体と前記蓋部とから区画される空間部が形成され、
   前記軸受の一方は、前記空間部の径方向外周に設けられることを特徴とする流体機械。
2. 前記磁性体の軸線方向の両側に前記空間部がそれぞれ形成され、前記軸受は、前記空間部の径方向外周にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
3. 前記軸受は、前記空間部の軸線方向の範囲内で前記筒部を支持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体機械。
4. 前記ロータは、前記筒部よりも引張強度が大きい筒状の保護部をさらに有し、
   前記保護部は、前記磁性体と前記筒部の径方向で重なる位置で、前記筒部の外周面に固定されていることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の流体機械。

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