JP6358236B2

JP6358236B2 - 電動過給機

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Publication number: JP6358236B2
Application number: JP2015223941A
Authority: JP
Inventors: 真貴夫大下; 聡梅村; 豊藤木; 智裕山道
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2035-11-16
Also published as: JP2017089578A; EP3168965A1; US10415572B2; US20170138365A1

Description

本発明は、電動モータを用いてコンプレッサを駆動する電動過給機に関する。

近年では、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関を搭載した車両において、ターボチャージャ等の過給機を備えた車両が増加傾向にある。特に、ボディサイズに対してやや小排気量の内燃機関を搭載し、小排気量では不足するパワーをターボチャージャで補うタイプの車両が増加傾向にある。一般的なターボチャージャは、内燃機関の排気ガスを利用してタービンを回転駆動し、当該タービンにてコンプレッサを駆動して吸気を過給する機械式ターボチャージャである。なお周知のとおり、ターボチャージャは、内燃機関の回転が低い状態から急加速等した場合、排気ガスの流量が少ない低回転からの立上り時の過給遅れ（応答遅れ）が発生しやすい。この過給遅れを抑制するためにタービン内に可変ノズルを備えたターボチャージャも広く普及している。また過給遅れを更に抑制するために、機械式ターボチャージャに、電動モータを用いてコンプレッサを駆動する電動式ターボチャージャを追加したものも考案されている。例えば機械式ターボチャージャと電動式ターボチャージャとを一体化して、コンプレッサの応答遅れの発生が予測された場合に電動モータを用いて一時的にコンプレッサの回転を補うものや、内燃機関の低回転域で継続的に電動モータを用いて過給を行うものもある。また、別々に構成された機械式ターボチャージャと電動式ターボチャージャとを直列に配置し、過給遅れの発生が予測された場合に電動式ターボチャージャを駆動して一時的に過給遅れを抑制するものや、内燃機関の低回転域で継続的に電動式ターボチャージャを駆動して過給を行うものもある。

例えば特許文献１には、機械式過給機（機械式ターボチャージャ）と電動過給機（電動式ターボチャージャ）とを一体化した電動過給機が開示されている。特許文献１に記載された電動過給機は、シャフトの一端にコンプレッサホイールが取り付けられ、当該シャフトの他端にタービンホイールが取り付けられ、当該シャフトにおけるコンプレッサホイールの側に電動モータのロータが取り付けられている。当該電動過給機は、タービンホイールに近接する部分のシャフトが円筒状に形成されて空洞部が設けられ、シャフトを伝ってタービンホイールからロータへと伝わる熱の伝熱経路の断面積が小さくされている。これにより、シャフトの剛性を過度に低下させることなくロータの温度上昇を抑制している。

また特許文献２には、電動過給機（電動式ターボチャージャ）が開示されている。特許文献２に記載された電動過給機では、シャフトの一端の側に、コンプレッサ及びコンプレッサハウジング（階段状ハウジング）が設けられ、当該シャフトの他端の側に、ロータ、ステータ及びモータハウジング（機械ハウジング）を有する電動モータが設けられている。そして当該電動過給機は、液化天然ガス（ＬＮＧ）の圧縮及び移送や、空気の分解の際のガス類の開放等、極低温の流体の圧縮や移送等に用いられている。電動モータの側のシャフト（軸受を含む）、は、極低温に冷え切ってしまうと、軸受内の潤滑物質が使用不能となってしまうので、好ましくない。またロータの永久磁石は、極低温に冷え切ってしまうと、永久磁石が減磁されてしまうので好ましくない。またステータのコイルは、極低温に冷え切ってしまうと、コイル材料の脆性によって振動等にて破損し易くなるので好ましくない。そこで、特許文献２の電動過給機は、コンプレッサハウジングとモータハウジングとの間に、断熱材料からなる分離壁が設けられている。

特開２００７−３２１６７５号公報特開２００５−３２０９６７号公報

電動過給機は、シャフト、ロータ、ステータ、モータハウジングを有する電動モータ部と、シャフトの一方端の側に設けられたコンプレッサ、コンプレッサハウジングを有するコンプレッサ部と、シャフトの一方端の側を支持する軸受と、シャフトの他方端の側を支持する軸受と、を有している。なお前記軸受は、モータハウジングに設けられている。前記軸受は、特許文献２に記載されているように、極低温では潤滑物質が使用不能となるが、所定温度以上の高温となった場合も、潤滑物質が有効に機能しない。従って、前記軸受が所定温度以上とならないように、当該軸受へ伝わる熱を抑制する必要がある。なお、電動モータは、コイルからの発熱量も非常に多く（特に、内燃機関の低回転域で継続的に過給する場合）、コイルからの熱が前記軸受を所定温度以上に上昇させてしまう可能性がある。

特許文献１に記載された電動過給機では、排気ガスの高熱が、タービン及びシャフトを伝ってロータに伝導される伝熱経路による熱を抑制することができる。しかし特許文献１には、電動モータのコイルから発生した熱が、モータハウジングからフローティング軸受に伝わる伝熱経路について、及び当該伝熱経路によって伝わる熱を抑制することについて、記載が見受けられない。

また特許文献２に記載された電動過給機では、コンプレッサハウジングとモータハウジングとの間に、断熱材料からなる分離壁を設けており、部品点数が増加しているので、あまり好ましくない。また特許文献２も、特許文献１と同様に、電動モータのコイルから発生した熱が、モータハウジングから軸受に伝わる伝熱経路について、及び当該伝熱経路によって伝わる熱を抑制することについて、記載が見受けられない。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、コンプレッサ部と電動モータ部とを有する電動過給機において、電動モータのコイルから発生した熱であってモータハウジングを介して軸受に至る熱を、より抑制することが可能な構造を有する電動過給機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電動過給機は次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、コンプレッサと、前記コンプレッサを収容するコンプレッサハウジング、ロータが設けられたシャフト、前記ロータの外周面と対向するようにモータハウジングに設けられたステータ、及び前記ステータの周囲に巻回されたコイル、を有して前記シャフトに接続された前記コンプレッサを回転駆動する電動モータと、前記電動モータを収容する前記モータハウジングと、を有する電動過給機であって、前記シャフトにおける前記コイルに対して前記コンプレッサに近い側、及び前記シャフトにおける前記コイルに対して前記コンプレッサから遠い側、のそれぞれは、前記モータハウジングに保持されたそれぞれの軸受にて支持されており、前記コイルから発生して前記モータハウジングを伝導した熱が前記コイルに対して前記コンプレッサに近い側の前記軸受に至る前記モータハウジングの熱伝導経路には、前記熱伝導経路の熱伝導の方向に交差する幅方向を絞る絞り部が設けられている、電動過給機である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る電動過給機であって、前記絞り部は、前記熱が前記コイルに対して前記コンプレッサに近い側の前記軸受に至る前記モータハウジングの熱伝導経路に設けられていることに加えて、前記熱が前記コイルに対して前記コンプレッサから遠い側の前記軸受に至る前記モータハウジングの熱伝導経路にも設けられている、電動過給機である。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る電動過給機であって、前記絞り部は、前記シャフトの回転軸に対して円周方向に形成された空洞部であって、前記シャフトに対して径方向外方に向かって延ばされた前記空洞部、によって設けられている、電動過給機である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係る電動過給機であって、前記絞り部は、冷却用流体が循環される流路である流体用ジャケット、あるいは放熱用のフィンを形成するフィン溝と、前記空洞部と、にて形成されている、電動過給機である。

第１の発明によれば、電動モータのコイルから発生した熱が、モータハウジングを伝わってコンプレッサに近い側の軸受まで伝導される熱伝導経路に、絞り部を設ける。これにより、電動モータのコイルから発生した熱であってモータハウジングを介して軸受に至る熱を、より抑制することができる。また、モータハウジングの熱伝導経路に絞り部を設けるだけでよいので、部品点数を増やす必要もない。

第２の発明によれば、コイルから発生した熱であってモータハウジングを介してコンプレッサに近い側の軸受に至る熱を抑制するとともに、モータハウジングを介してコンプレッサから遠い側の軸受に至る熱も抑制することができる。

第３の発明によれば、空洞部における径方向外方に延びる長さ等を調整することで、容易に絞り部を調整して熱伝導量を調整することができるので、便利である。

第４の発明によれば、電動モータ部の全体の冷却用の流体用ジャケット、あるいは電動モータ部の全体の放熱用のフィンを形成するフィン溝と、空洞部と、にて絞り部を形成するので、非常にシンプルな構造の絞り部を、容易に形成することができる。

本発明の電動過給機を有する内燃機関の概略構成を説明する図である。第１の実施の形態の電動過給機の構造を説明する軸方向断面図である。図２におけるＩＩＩ部の拡大図（部分拡大図）である。第２の実施の形態の電動過給機の構造を説明する軸方向断面図（部分拡大図）であって、図３に対して、空洞部の近傍における流体用ジャケットの形状を変更した例（その１）を説明する図である。第３の実施の形態の電動過給機の構造を説明する軸方向断面図（部分拡大図）であって、図３に対して、空洞部の近傍における流体用ジャケットの形状を変更した例（その２）を説明する図である。第４の実施の形態の電動過給機の構造を説明する軸方向断面図（部分拡大図）であって、図３に対して、空洞部の近傍における流体用ジャケットの形状を変更した例（その３）を説明する図である。第５の実施の形態の電動過給機の構造を説明する軸方向断面図（部分拡大図）であって、図３に対して、流体用ジャケットの代わりに、放熱用フィンを設け、フィン溝と空洞部にて絞り部を形成した例（その１）を説明する図である。第６の実施の形態の電動過給機の構造を説明する軸方向断面図（部分拡大図）であって、図３に対して、流体用ジャケットの代わりに、放熱用フィンを設け、フィン溝と空洞部にて絞り部を形成した例（その２）を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお、図中にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている場合、各軸は互いに直交しており、Ｘ軸方向は、コンプレッサインペラ６１Ｃ（コンプレッサに相当）及びシャフト６２Ｈの回転軸６２Ｘと平行な方向を示している。
●［電動過給機を有する内燃機関の概略構成（図１）］
まず図１を用いて、本発明の電動過給機６０を有する内燃機関の概略構成について、４気筒のエンジン１０（内燃機関の例であって、例えばディーゼルエンジン）を用いて説明する。

エンジン１０には、エンジン１０の各気筒４５Ａ〜４５Ｄへの吸入空気を導入する吸気管１１及び吸気マニホルド１１Ｍが接続されている。またエンジン１０には、各気筒４５Ａ〜４５Ｄからの排気ガスが吐出される排気マニホルド１２Ｍ及び排気管１２が接続されている。各気筒４５Ａ〜４５Ｄには、燃料配管４２Ａ〜４２Ｄを介してコモンレール４１に接続されたインジェクタ４３Ａ〜４３Ｄが設けられている。また吸気管１１と吸気通路１１Ｃと吸気通路１１Ａにて構成された吸気経路には、ターボ過給機３０のコンプレッサ部３５、電動過給機６０のコンプレッサ部６１、が直列に設けられており、排気管１２と排気通路１２Ａにて構成された排気経路には、ターボ過給機３０のタービン部３６が設けられている。

コモンレール４１には燃料タンク（図示省略）から燃料が供給され、コモンレール４１内の燃料は高圧に維持されて燃料配管４２Ａ〜４２Ｄを介してインジェクタ４３Ａ〜４３Ｄのそれぞれに供給されている。インジェクタ４３Ａ〜４３Ｄは、各気筒４５Ａ〜４５Ｄに対応させて設けられており、制御手段５１からの制御信号によって各気筒内に所定のタイミングで所定量の燃料を噴射する。

またエンジン１０には、回転検出手段２２が設けられている。回転検出手段２２は、例えば内燃機関の回転数（例えばクランク軸の回転数）や回転角度（例えば各気筒の圧縮上死点タイミング）等を検出可能な回転角度センサである。制御手段５１は、回転検出手段２２からの検出信号に基づいて、エンジン１０の回転数や回転角度等を検出することが可能である。

図１に示す内燃機関の吸気経路は、エンジン１０に遠い側から、吸気通路１１Ａ、吸気通路１１Ｃ及びバイパス通路１１Ｂ、吸気管１１を有している。なお、バイパス通路１１Ｂの上流端は吸気通路１１Ａに接続されており、バイパス通路１１Ｂの下流端は吸気通路１１Ｃに接続されている。そして当該吸気経路には、流量検出手段２１、電動過給機６０、バイパス弁１１Ｄ、ターボ過給機３０、電子スロットル装置４７及びスロットル開度検出手段４７Ｓ、過給圧検出手段２４等が設けられている。以下、吸気経路に設けられた上記の各機器及び検出手段等について順に説明する。

流量検出手段２１は、例えば吸入空気の流量を検出可能な流量センサであり、吸気通路１１Ａに設けられている。制御手段５１は、流量検出手段２１からの検出信号に基づいて、エンジン１０が吸入した吸入空気の流量である吸入空気流量を検出することが可能である。

電動過給機６０は、コンプレッサインペラ６１Ｃを有するコンプレッサ部６１と、制御手段５１から制御される電動モータ部６２とを備えている。またコンプレッサ部６１の入力側には、吸気通路１１Ａの下流端が接続され、コンプレッサ部６１の出力側には、吸気通路１１Ｃの上流端が接続されている。また、バイパス通路１１Ｂには、制御手段５１から制御されるバイパス弁１１Ｄが設けられている。例えば、制御手段５１は、ユーザからの急加速要求等を検出してターボ過給機３０だけでは過給遅れが発生すると予測等した場合、一時的に電動過給機６０の電動モータ部６２を駆動するとともにバイパス弁１１Ｄを閉鎖する側に制御する。あるいは、制御手段５１は、エンジン１０が低回転域であるが過給するべきと判断した場合、電動過給機６０の電動モータ部６２を駆動するとともにバイパス弁１１Ｄを閉鎖する側に制御する。その後、制御手段５１は、ターボ過給機３０で充分過給できている状態になったことを確認すると、電動過給機６０の電動モータ部６２の駆動を停止するとともにバイパス弁１１Ｄを開口する側に制御する。コンプレッサ部６１は、制御手段５１から駆動された場合、吸気通路１１Ａからの吸入空気をコンプレッサインペラ６１Ｃにて圧縮し、圧縮した吸入空気を吸気通路１１Ｃに吐出することで過給する。

ターボ過給機３０は、コンプレッサインペラ３５Ａを有するコンプレッサ部３５と、タービンインペラ３６Ａを有するタービン部３６とを備えている。タービン部３６には、タービンインペラ３６Ａへの排気ガスの流速を制御可能な可変ノズル３３が設けられており、可変ノズル３３は、駆動手段３１によって開度が調整される。制御手段５１は、駆動手段３１に制御信号を出力して可変ノズル３３の開度を調整可能であり、開度検出手段３２（例えば、ノズル開度センサ）からの検出信号に基づいて、可変ノズル３３の開度を検出することが可能である。

コンプレッサ部３５の入力側には、吸気通路１１Ｃの下流端が接続され、コンプレッサ部３５の出力側には、吸気管１１の上流端が接続されている。そしてコンプレッサ部３５は、吸気通路１１Ｃあるいはバイパス通路１１Ｂから吸入空気を吸入してコンプレッサインペラ３５Ａにて圧縮し、圧縮した吸入空気を吸気管１１に吐出することで過給する。

また、タービン部３６の入力側には、排気管１２の下流端が接続され、タービン部３６の出力側には、排気通路１２Ａの上流端が接続されている。排気管１２からの高温高圧の排気ガスは、タービン部３６に導入されてタービンインペラ３６Ａ（及びコンプレッサインペラ３５Ａ）を回転駆動して排気通路１２Ａへと吐出される。

電子スロットル装置４７は、吸気管１１（吸気経路）に設けられており、制御手段５１からの制御信号に基づいて吸気管１１の開度を調整し、吸気流量を調整する。制御手段５１は、電子スロットル装置４７に制御信号を出力して吸気管１１の開度を調整可能であり、スロットル開度検出手段４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号に基づいて、電子スロットル装置４７の開度を検出することが可能である。

過給圧検出手段２４は、例えば圧力センサであり、吸気管１１に設けられている。制御手段５１は、過給圧検出手段２４からの検出信号に基づいて、コンプレッサ部３５にて過給された吸入空気の圧力を検出可能である。

ＥＧＲ通路１３は、排気管１２と吸気管１１とを連通し、排気管１２内の排気を吸気管１１に還流させることが可能である。ＥＧＲ弁１４は、ＥＧＲ通路１３に配設されており、制御手段５１からの制御信号に基づいて、ＥＧＲ通路１３の開度を調整する。

制御装置５０は、少なくとも、制御手段５１、記憶手段５３を有している。制御手段５１は、例えばＣＰＵ（中央処理ユニット）であり、各種の検出手段等からの検出信号が入力されて、エンジン１０の運転状態を検出し、インジェクタ４３Ａ〜４３Ｄ、ＥＧＲ弁１４、電子スロットル装置４７、可変ノズル３３の駆動手段３１、電動過給機６０、バイパス弁１１Ｄ等を駆動する制御信号を出力する。また制御手段５１への入力、及び制御手段５１からの出力は、図１の例に限定されるものではない。例えば制御手段５１は、内燃機関の動力を車輪に伝達する変速機の動作状態に関する情報が入力され、当該変速機のギア段（１速、２速、３速等）を検出することも可能である。

記憶手段５３は、例えばＦｌａｓｈ−ＲＯＭ等の記憶装置であり、制御手段５１の処理を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。

大気圧検出手段２３は、例えば大気圧センサであり、制御装置５０に設けられている。制御手段５１は、大気圧検出手段２３からの検出信号に基づいて、大気圧を検出することが可能である。

アクセルペダル踏込量検出手段２５は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御手段５１は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。

●［第１の実施の形態の電動過給機６０の構造（図２、図３）］
次に、図２に示す第１の実施の形態の電動過給機６０の軸方向断面図、及び図２のＩＩＩ部の拡大図である図３を用いて、第１の実施の形態の電動過給機６０の構造について説明する。電動過給機６０は、図２に示すように、コンプレッサ部６１、電動モータ部６２を有している。

コンプレッサ部６１は、コンプレッサインペラ６１Ｃ、コンプレッサハウジング６１Ａ、６１Ｂを有している。コンプレッサインペラ６１Ｃは電動モータ部６２のシャフト６２Ｈの一方端の側に取り付けられており（接続されており）、電動モータ部６２にて回転軸６２Ｘ回りに回転駆動される。コンプレッサハウジング６１Ａは、吸入口６１Ｄ、吐出口であるスクロール室６１Ｅを有し、コンプレッサハウジング６１Ａの蓋部となるコンプレッサハウジング６１Ｂとともにコンプレッサインペラ６１Ｃを収容している。

電動モータ部６２は、モータハウジング６２Ａ、ハウジングプレート６２Ｃ、軸受保持部材６２Ｂ、６２Ｋ、６２Ｐ、軸受６２Ｌ、６２Ｎ、シャフト６２Ｈ、ロータ６２Ｊ、ステータ６２Ｇ、コイル６２Ｆ、放熱グリス６２Ｄ、６２Ｅ等を有している。

シャフト６２Ｈは、永久磁石等を有するロータ６２Ｊに嵌め込まれ、シャフト６２Ｈとロータ６２Ｊは一体となって回転する。ロータ６２Ｊに近接する外周には、ロータ６２Ｊの外周面に接触することなく近接する内周面を有する複数のステータ６２Ｇが、回転軸６２Ｘに対して円周方向に沿ってモータハウジング６２Ａに固定されている。各ステータ６２Ｇには、コイル６２Ｆが巻回され、コイル６２Ｆは樹脂材にてモールドされている。コイル６２Ｆとモータハウジング６２Ａとの間には、放熱グリス６２Ｄ、６２Ｅが充填されている。そしてシャフト６２Ｈ、ロータ６２Ｊ、ステータ６２Ｇ、コイル６２Ｆにて電動モータ６２Ｍが構成されている。

シャフト６２Ｈは、モータハウジング６２Ａに設けられた軸受６２Ｌ、６２Ｎにて、回転軸６２Ｘ回りに回転自在に支持されている。軸受６２Ｌは、シャフト６２Ｈの他方端の側（図２の例ではシャフト６２Ｈの右側）を支持し、軸受保持部材６２Ｋに保持されている。そして軸受保持部材６２Ｋは、軸受保持部材６２Ｂに保持され、軸受保持部材６２Ｂはモータハウジング６２Ａに固定されている。従って、軸受６２Ｌは、シャフト６２Ｈにおけるコイル６２Ｆに対してコンプレッサインペラ６１Ｃから遠い側を支持し、モータハウジング６２Ａに保持されている。なお、軸受６２Ｌと、回転軸６２Ｘの方向において当該軸受６２Ｌと対向するコイル６２Ｆと、の間には空洞部６２Ｔ１が形成されている。さらに空洞部６２Ｔ１には、空洞部６２Ｖが形成されている。空洞部６２Ｖは、シャフト６２Ｈに対して径方向外方に向かって延ばされて形成され、シャフト６２Ｈの回転軸６２Ｘに対して円周方向に形成されている。この空洞部６２Ｖによって、後述する絞り部が形成されている。

また、軸受６２Ｎは、シャフト６２Ｈの一方端の側（図２の例ではシャフト６２Ｈの左側）を支持し、軸受保持部材６２Ｐに保持されている。そして軸受保持部材６２Ｐは、モータハウジング６２Ａに固定されている。従って、シャフト６２Ｈにおけるコンプレッサの側は、モータハウジング６２Ａに設けられた軸受６２Ｎであって、回転軸６２Ｘの方向においてコンプレッサと、電動モータ６２Ｍのコイル６２Ｆ（図２参照）と、の間となる位置に設けられた軸受６２Ｎ、にて支持されている。従って、軸受６２Ｎは、シャフト６２Ｈにおけるコイル６２Ｆに対してコンプレッサインペラ６１Ｃに近い側を支持し、モータハウジング６２Ａに保持されている。なお、軸受６２Ｎと、回転軸６２Ｘの方向において当該軸受６２Ｎと対向するコイル６２Ｆと、の間には空洞部６２Ｓが形成されている。空洞部６２Ｓは、シャフト６２Ｈに対して径方向外方に向かって延ばされて形成され、シャフト６２Ｈの回転軸６２Ｘに対して円周方向に形成されている。この空洞部６２Ｓによって、後述する絞り部が形成されている。またコイル６２Ｆとシャフト６２Ｈとの間には空洞部６２Ｒが形成されている。

モータハウジング６２Ａは、円筒状に形成され、一方端の側に軸受保持部材６２Ｐを嵌合する孔部が形成された蓋部６２Ｗを有しており、他方端の側は電動モータ６２Ｍ及び軸受保持部材６２Ｂを収容するための開口部が形成されている。またモータハウジング６２Ａにおいて、コイル６２Ｆを含む電動モータ６２Ｍの外周部には、コイル６２Ｆから発生した熱を冷却するための冷却用流体（冷却液等）を循環させる流体用ジャケット６２Ｑが形成されている。コイル６２Ｆにて発生した熱のほとんどは、放熱グリス６２Ｄ、６２Ｅとモータハウジング６２Ａを経由して流体用ジャケット６２Ｑに伝導される。モータハウジング６２Ａは、モータハウジング６２Ａの蓋部となるハウジングプレート６２Ｃとともに電動モータ６２Ｍを収容している。

図１の例にて説明した内燃機関において、例えばエンジン１０がアイドリング等の低回転で排気ガスの流量が少ない状態から、ユーザがアクセルペダルを急激に踏み込んで急加速要求等を行った場合、ターボ過給機３０だけでは過給遅れが発生する場合がある。このような場合、制御手段５１は、過給遅れを予測して、一時的に電動過給機６０を動作させるとともにバイパス弁１１Ｄを閉鎖する側に制御する。電動過給機６０は、エンジン１０の回転の高低にかかわらず、非常に短時間で所望する高回転（例えば数万［ｒｐｍ］）に達して過給することが可能である。あるいは、エンジン１０が低回転域であるが過給を行うべきであると制御手段５１が判断した場合、制御手段５１は、継続的に（所定期間）電動過給機６０を動作させるとともにバイパス弁１１Ｄを閉鎖する側に制御する。

しかし、電動過給機６０は、上記のように非常に高回転が要求されるので、コイル６２Ｆの消費電流が大きく、コイル６２Ｆの発熱量も非常に大きい（特に、継続的に動作させた場合）。このコイル６２Ｆから発生した熱によって、軸受６２Ｎ、６２Ｌが、軸受６２Ｎ、６２Ｌの許容温度以上に上昇してしまうのは好ましくない。軸受６２Ｎ、６２Ｌは、潤滑物質（潤滑用グリス等）が適切に機能するための上限温度を有しているからである。コイル６２Ｆから発生した熱は、図２に示す熱伝導経路ＴＨ２に示す経路にて、放熱グリス６２Ｄ、モータハウジング６２Ａ、軸受保持部材６２Ｂ、軸受保持部材６２Ｋ、を経由して軸受６２Ｌに伝導される。また、コイル６２Ｆから発生した熱は、図２に示す熱伝導経路ＴＨ１に示す経路にて、放熱グリス６２Ｅ、モータハウジング６２Ａ、軸受保持部材６２Ｐ、を経由して軸受６２Ｎに伝導される。

熱伝導経路ＴＨ２は、熱伝導経路ＴＨ１よりも充分長い距離であり、かつ流体用ジャケット６２Ｑに近接した位置を伝導する距離も長い。よって、熱伝導経路ＴＨ２の経路にて軸受６２Ｌに伝導される熱は、熱伝導経路ＴＨ１の経路にて軸受６２Ｎに伝導される熱よりも充分小さく、軸受６２Ｌの温度は、許容温度以下に維持される。しかし、熱伝導経路ＴＨ１にて軸受６２Ｎに伝導される熱は、軸受６２Ｎを許容温度以上にする可能性がある。

そこで、図３に示すように、空洞部６２Ｓを、径方向外方に向かって延長するように形成することで、空洞部６２Ｓと流体用ジャケット６２Ｑとの間の距離Ｓ１を、コイル６２Ｆから流体用ジャケット６２Ｑまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした、絞り部ＳＡを形成する。空洞部６２Ｓと流体用ジャケット６２Ｑは、接触することなく近接され、絞り部ＳＡが形成されている。絞り部ＳＡは、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２Ａから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ１のいずれかの位置に、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ１の方向）に交差する幅方向（図３の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。なお、絞り部ＳＡの外周側に隣接する位置には、流体用ジャケット６２Ｑが円周方向に設けられているが、流体用ジャケット６２Ｑを省略して、空洞部６２Ｓを、モータハウジング６２Ａの外周面の近傍まで、径方向外方に延長させてもよい。

また、空洞部６２Ｓと平行するように、流体用ジャケット６２Ｑを径方向内方に延長した流体用ジャケット延長部６２ＱＺを形成することで、空洞部６２Ｓと流体用ジャケット延長部６２ＱＺとの間の距離Ｓ２を、コイル６２Ｆから流体用ジャケット６２Ｑまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした、絞り部ＳＢを形成する。絞り部ＳＢは、絞り部ＳＡと同様に、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２Ａから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ１のいずれかの位置に、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ１の方向）に交差する幅方向（図３の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。なお、絞り部ＳＢに対して、コンプレッサ部６１に向かう回転軸６２Ｘの方向に隣接する位置には、流体用ジャケット延長部６２ＱＺが円周方向に設けられているが、流体用ジャケット延長部６２ＱＺを省略して、空洞部６２Ｓを、モータハウジング６２Ａの表面の近傍まで、コンプレッサ部６１に向かう回転軸６２Ｘの方向に延長させてもよい。

以上の構造の絞り部ＳＡ、ＳＢにより、例えばコイル６２Ｆから発生して軸受６２Ｎに至る熱の伝導を抑制することができるので、軸受６２Ｎの温度を、軸受６２Ｎの上限温度（例えば、グリス封入式軸受の場合、約１２０［℃］）以下に維持することができる。また、絞り部ＳＡ、ＳＢは、空洞部６２Ｓを延長するように形成するだけで構成することができるので、容易に実現することができる。

同様に、図２に示すように、空洞部６２Ｖを、径方向外方に向かって延長するように形成することで、空洞部６２Ｖと流体用ジャケット６２Ｑとの間の距離を、コイル６２Ｆから流体用ジャケット６２Ｑまでの（平均的な）距離よりも短くした、絞り部を形成してもよい。この絞り部により、例えばコイル６２Ｆから発生して軸受６２Ｌに至る熱の伝導を抑制することができるので、軸受６２Ｌの温度を、軸受６２Ｌの上限温度以下に維持することができる。なお、図２に示す熱伝導経路ＴＨ２の経路にて軸受６２Ｌに伝導される熱が充分小さく、空洞部６２Ｖを設けなくても軸受６２Ｌの温度を許容温度以下に維持できる場合は、空洞部６２Ｖを省略してもよい。

●［第２の実施の形態の電動過給機６０Ａの構造（図４）］
次に図４を用いて、第２の実施形態の電動過給機６０Ａの構造について説明する。図４は、電動過給機６０Ａにおける軸受６２Ｎの周囲を含む軸方向断面図である。第２の実施の形態の電動過給機６０Ａは、電動モータ部６３のモータハウジング６２ＡＡにおける流体用ジャケット６２ＱＡの形状が、図３に示す第１の実施の形態の流体用ジャケット６２Ｑの形状と異なる。以下、この相違点について主に説明する。

図４に示すように、流体用ジャケット６２ＱＡには、空洞部６２Ｓの外周部と対向する位置において、径方向内方に突出する流体用ジャケット切欠き部６２ＱＹが、円周方向に設けられている。これにより、空洞部６２Ｓの外周部と、流体用ジャケット切欠き部６２ＱＹと、の間の距離Ｓ３を、コイル６２Ｆから流体用ジャケット６２ＱＡまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした、絞り部ＳＣが形成されている。絞り部ＳＣは、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２ＡＡから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ３のいずれかの位置に設けられており、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ３の方向）に交差する幅方向（図４の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。

上記の絞り部ＳＣにより、例えばコイル６２Ｆから発生して軸受６２Ｎに至る熱の伝導を抑制することができるので、軸受６２Ｎの温度を、軸受６２Ｎの上限温度以下に維持することができる。また、絞り部ＳＣは、流体用ジャケット６２ＱＡに、流体用ジャケット切欠き部６２ＱＹを追加するだけで構成することができるので、容易に実現することができる。以上の説明では、軸受６２Ｎの側の空洞部６２Ｓの周囲に設けた絞り部について説明したが、軸受６２Ｌの側の空洞部６２Ｖ（図２参照）の周囲にも同様の絞り部を設けるようにしてもよい。

●［第３の実施の形態の電動過給機６０Ｂの構造（図５）］
次に図５を用いて、第３の実施形態の電動過給機６０Ｂの構造について説明する。図５は、電動過給機６０Ｂにおける軸受６２Ｎの周囲を含む軸方向断面図である。第３の実施の形態の電動過給機６０Ｂは、電動モータ部６４のモータハウジング６２ＡＢにおける流体用ジャケット６２ＱＢの形状が、図３に示す第１の実施の形態の流体用ジャケット６２Ｑの形状と異なる。以下、この相違点について主に説明する。

図５に示すように、流体用ジャケット６２ＱＢには、空洞部６２Ｓの外周部と対向する位置の周囲において、回転軸６２Ｘに沿ってコンプレッサ部６１に近づくにつれて徐々に流体用ジャケット６２ＱＢの内径が小さくなる流体用ジャケットテーパ面６２ＱＸが、円周方向に設けられている。これにより、空洞部６２Ｓの外周部と、流体用ジャケットテーパ面６２ＱＸと、の間の距離Ｓ４を、コイル６２Ｆから流体用ジャケット６２ＱＢまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした絞り部ＳＤが形成されている。絞り部ＳＤは、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２ＡＢから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ４のいずれかの位置に設けられており、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ４の方向）に交差する幅方向（図５の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。

上記の絞り部ＳＤにより、例えばコイル６２Ｆから発生して軸受６２Ｎに至る熱の伝導を抑制することができるので、軸受６２Ｎの温度を、軸受６２Ｎの上限温度以下に維持することができる。また、絞り部ＳＤは、流体用ジャケット６２ＱＢに、流体用ジャケットテーパ面６２ＱＸを追加するだけで構成することができるので、容易に実現することができる。以上の説明では、軸受６２Ｎの側の空洞部６２Ｓの周囲に設けた絞り部について説明したが、軸受６２Ｌの側の空洞部６２Ｖ（図２参照）の周囲にも同様の絞り部を設けるようにしてもよい。

●［第４の実施の形態の電動過給機６０Ｃの構造（図６）］
次に図６を用いて、第４の実施形態の電動過給機６０Ｃの構造について説明する。図６は、電動過給機６０Ｃにおける軸受６２Ｎの周囲を含む軸方向断面図である。第４の実施の形態の電動過給機６０Ｃは、電動モータ部６５のモータハウジング６２ＡＣにおける流体用ジャケット６２ＱＣの形状が、図３に示す第１の実施の形態の流体用ジャケット６２Ｑの形状と異なる。以下、この相違点について主に説明する。

図６に示すように、流体用ジャケット６２ＱＣには、空洞部６２Ｓの外周部と対向する位置の周囲において、回転軸６２Ｘに沿ってコンプレッサ部６１に近づくにつれて段階的に流体用ジャケット６２ＱＢの内径が小さくなる流体用ジャケット段差部６２ＱＷ、６２ＱＶが、円周方向に設けられている。これにより、空洞部６２Ｓの外周部と、流体用ジャケット段差部６２ＱＷと、の間の距離Ｓ５を、コイル６２Ｆから流体用ジャケット６２ＱＣまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした、絞り部ＳＥが形成されている。絞り部ＳＥは、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２ＡＣから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ５のいずれかの位置に設けられており、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ５の方向）に交差する幅方向（図６の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。

また、空洞部６２Ｓにおける回転軸６２Ｘに直交する面と、流体用ジャケット段差部６２ＱＶと、の間の距離Ｓ６を、コイル６２Ｆから流体用ジャケット６２ＱＣまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした、絞り部ＳＦが形成されている。絞り部ＳＦは、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２ＡＣから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ５のいずれかの位置に、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ５の方向）に交差する幅方向（図６の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。

上記の絞り部ＳＥ、ＳＦにより、例えばコイル６２Ｆから発生して軸受６２Ｎに至る熱の伝導を抑制することができるので、軸受６２Ｎの温度を、軸受６２Ｎの上限温度以下に維持することができる。また、絞り部ＳＥ、ＳＦは、流体用ジャケット６２ＱＣに、流体用ジャケット段差部６２ＱＷ、６２ＱＶを追加するだけで構成することができるので、容易に実現することができる。以上の説明では、軸受６２Ｎの側の空洞部６２Ｓの周囲に設けた絞り部について説明したが、軸受６２Ｌの側の空洞部６２Ｖ（図２参照）の周囲にも同様の絞り部を設けるようにしてもよい。

●［第５の実施の形態の電動過給機６０Ｄの構造（図７）］
次に図７を用いて、第５の実施形態の電動過給機６０Ｄの構造について説明する。図７は、電動過給機６０Ｄにおける軸受６２Ｎの周囲を含む軸方向断面図である。第５の実施の形態の電動過給機６０Ｄは、流体用ジャケットが省略され、電動モータ部６６のモータハウジング６２ＡＤの外周部に、回転軸６２Ｘに対して円周方向に形成された放熱用のフィン６２Ｔ及びフィン溝６２Ｕが、回転軸６２Ｘの方向に沿って複数設けられている点が、図３に示す第１の実施の形態の電動過給機６０と異なる。以下、この相違点について主に説明する。

図７に示すように、空洞部６２Ｓの外周部は、フィン溝６２Ｕに接触することなく近接する位置まで、径方向外方に向かって延長するように形成されている。これにより、空洞部６２Ｓの外周部と、フィン溝６２Ｕと、の間の距離Ｓ７を、コイル６２Ｆからフィン溝６２Ｕまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした、絞り部ＳＪが形成されている。絞り部ＳＪは、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２ＡＤから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ６のいずれかの位置に設けられており、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ６の方向）に交差する幅方向（図７の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。

上記の絞り部ＳＪにより、例えばコイル６２Ｆから発生して軸受６２Ｎに至る熱の伝導を抑制することができるので、軸受６２Ｎの温度を、軸受６２Ｎの上限温度以下に維持することができる。また、絞り部ＳＪは、空洞部６２Ｓを径方向外方に延長させるだけで構成することができるので、容易に実現することができる。以上の説明では、軸受６２Ｎの側の空洞部６２Ｓの周囲に設けた絞り部について説明したが、軸受６２Ｌの側の空洞部６２Ｖ（図２参照）の周囲にも同様の絞り部を設けるようにしてもよい。

●［第６の実施の形態の電動過給機６０Ｅの構造（図８）］
次に図８を用いて、第６の実施形態の電動過給機６０Ｅの構造について説明する。図８は、電動過給機６０Ｅにおける軸受６２Ｎの周囲を含む軸方向断面図である。第６の実施の形態の電動過給機６０Ｅは、流体用ジャケットが省略され、電動モータ部６７のモータハウジング６２ＡＥの外周部に、回転軸６２Ｘに対して円周方向に形成された放熱用のフィン６２Ｔ及びフィン溝６２Ｕ、６２ＵＡが、回転軸６２Ｘの方向に沿って複数設けられている点が、図３に示す第１の実施の形態の電動過給機６０と異なる。以下、この相違点について主に説明する。

図８に示すように、空洞部６２Ｓの外周部に対向するフィン溝６２ＵＡが、空洞部６２Ｓに接触することなく近接する位置まで、径方向内方に向かって延長するように形成されている。これにより、空洞部６２Ｓの外周部と、フィン溝６２ＵＡと、の間の距離Ｓ８を、コイル６２Ｆからフィン溝６２Ｕまでの（平均的な）距離ＳＨよりも短くした絞り部ＳＫが形成されている。絞り部ＳＫは、コイル６２Ｆから発生した熱が、モータハウジング６２ＡＥから軸受６２Ｎに至るまでの熱伝導経路ＴＨ７のいずれかの位置に設けられており、熱伝導方向（熱伝導経路ＴＨ７の方向）に交差する幅方向（図８の例では、熱伝導方向にほぼ直交する幅方向）を絞っている。

上記の絞り部ＳＫにより、例えばコイル６２Ｆから発生して軸受６２Ｎに至る熱の伝導を抑制することができるので、軸受６２Ｎの温度を、軸受６２Ｎの上限温度以下に維持することができる。また、絞り部ＳＫは、フィン溝６２ＵＡを径方向内方に延長させるだけで構成することができるので、容易に実現することができる。以上の説明では、軸受６２Ｎの側の空洞部６２Ｓの周囲に設けた絞り部について説明したが、軸受６２Ｌの側の空洞部６２Ｖ（図２参照）の周囲にも同様の絞り部を設けるようにしてもよい。

本発明の電動過給機６０、６０Ａ〜６０Ｅは、本実施の形態で説明した構成、構造、形状、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

また、本発明の電動過給機を適用した内燃機関の構成は、図１の例に示すものに限定されず、種々の構成の内燃機関に適用することが可能である。

また本発明の電動過給機は、機械式ターボチャージャと別体とされた本実施の形態にて説明した電動式ターボチャージャに限定されず、機械式ターボチャージャと一体化された電動式ターボチャージャや、機械式スーパーチャージャと別体とされた電動式スーパーチャージャ（あるいは電動式ターボチャージャ）や、機械式スーパーチャージャと一体化された電動式スーパーチャージャ等、種々の過給機に適用することができる。

また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１０エンジン（内燃機関）
１１吸気管
１１Ｂバイパス通路
１１Ｄバイパス弁
１２排気管
１３ＥＧＲ通路
１４ＥＧＲ弁
２１流量検出手段
２２回転検出手段
２３大気圧検出手段
２４過給圧検出手段
２５アクセルペダル踏込量検出手段
３０ターボ過給機
３１駆動手段
３２開度検出手段
３３可変ノズル
３５コンプレッサ部
３５Ａコンプレッサインペラ
３６タービン部
３６Ａタービンインペラ
４１コモンレール
４３Ａ〜４３Ｄインジェクタ
４５Ａ〜４５Ｄ気筒
４７電子スロットル装置
４７Ｓスロットル開度検出手段
５０制御装置
５１制御手段
５３記憶手段
６０、６０Ａ〜６０Ｅ電動過給機
６１コンプレッサ部
６１Ａ、６１Ｂコンプレッサハウジング
６１Ｃコンプレッサインペラ（コンプレッサ）
６２〜６７電動モータ部
６２Ａ、６２ＡＡ〜６２ＡＥモータハウジング
６２Ｂ、６２Ｋ、６２Ｐ軸受保持部材
６２Ｃハウジングプレート
６２Ｄ、６２Ｅ放熱グリス
６２Ｆコイル
６２Ｇステータ
６２Ｈシャフト
６２Ｊロータ
６２Ｌ、６２Ｎ軸受
６２Ｍ電動モータ
６２Ｑ流体用ジャケット
６２Ｒ、６２Ｔ１空洞部
６２Ｓ、６２Ｖ空洞部（絞り部を形成する空洞部）
６２Ｔフィン
６２Ｕフィン溝
Ｓ１〜Ｓ８距離
ＳＡ〜ＳＦ、ＳＪ、ＳＫ絞り部
ＴＨ１〜ＴＨ７熱伝導経路

Claims

コンプレッサと、
前記コンプレッサを収容するコンプレッサハウジングと、
ロータが設けられたシャフトと、前記ロータの外周面と対向するようにモータハウジングに設けられたステータと、前記ステータの周囲に巻回されたコイルと、を有して前記シャフトに接続された前記コンプレッサを回転駆動する電動モータと、
前記電動モータを収容する前記モータハウジングと、を有する電動過給機であって、
前記シャフトにおける前記コイルに対して前記コンプレッサに近い側、及び前記シャフトにおける前記コイルに対して前記コンプレッサから遠い側、のそれぞれは、前記モータハウジングに保持されたそれぞれの軸受にて支持されており、
前記コイルから発生して前記モータハウジングを伝導した熱が前記コイルに対して前記コンプレッサに近い側の前記軸受に至る前記モータハウジングの熱伝導経路には、前記熱伝導経路の熱伝導の方向に交差する幅方向を絞る絞り部が設けられており、
前記モータハウジングにおける前記コイルと対向する個所であるコイル対向部と、前記コイルと、の間には放熱グリスが充填されており、
前記モータハウジングにおいて、前記コイルを含む前記電動モータの外周部には、冷却用流体を循環させる流体用ジャケットが設けられており、
前記モータハウジングにおける前記コンプレッサに近い側の前記軸受を支持している個所である軸受支持部と、前記コイル対向部と、を接続する前記モータハウジングにおける接続部には、前記シャフトの回転軸に対して円周方向に形成されることで前記シャフトから径方向外方に向かって延ばされた空洞部、が形成されており、
前記絞り部は、前記空洞部と前記流体用ジャケットにて挟まれていることで絞られており、前記空洞部の外周部と対向する個所となる前記流体用ジャケットにおける前記シャフトの側の面が、前記シャフトの側に近づけられていることで、さらに絞られている、
電動過給機。
請求項１に記載の電動過給機であって、
前記絞り部は、
前記熱が前記コイルに対して前記コンプレッサに近い側の前記軸受に至る前記モータハウジングの熱伝導経路に設けられていることに加えて、前記熱が前記コイルに対して前記コンプレッサから遠い側の前記軸受に至る前記モータハウジングの熱伝導経路にも設けられている、
電動過給機。
請求項１または２に記載の電動過給機であって、
前記シャフトの径方向において、前記絞り部の長さである絞り部幅は、前記コイル対向部から前記流体用ジャケットまでの前記モータハウジングの長さであるコイル対向部幅よりも短い、
電動過給機。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動過給機であって、
前記コンプレッサに近い側の前記軸受に対応する前記絞り部の近傍の前記流体用ジャケットの前記径方向の長さである絞り部近傍ジャケット幅は、前記絞り部の近傍を除いた前記コイル対向部の近傍の前記流体用ジャケットの前記径方向の長さであるコイル対向部近傍ジャケット幅よりも長い、
電動過給機。