JP6565644B2 - モータ及びこれを備える電動過給機 - Google Patents

Description

本発明は、モータ及びこれを備える電動過給機に関し、さらに詳しくは、ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受を備えるモータ及びこれを備える電動過給機に関する。

従来のモータとして、ケースと、ケース内に取り付けられる筒状のステータと、ステータの内周側に設けられるロータと、を備え、ケースは、ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受（「フローティング部材」とも称される。）を備え、回転軸の外周面と流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部が形成されるものが一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、例えば、図７に示されるように、ラジアル軸受１０１（即ち、流体軸受）に隣接してスラスト軸受１０２（即ち、流体軸受）を設け、スラスト軸受１０２にオイル飛散通路１０３を貫通形成し、オイル飛散通路１０３を介してオイルをステータ１０４に向かって飛散させる技術が開示されている。これにより、ラジアル軸受１０１及びスラスト軸受１０２に供給されるオイルを利用してステータ１０４が冷却される。

特開２００７−３０９１０１号公報 特開２００８−１２８０４２号公報

しかし、上記特許文献１に開示された技術では、ラジアル軸受１０１に隣接してスラスト軸受１０２を設けるとともに、スラスト軸受１０２にオイル飛散通路１０３を貫通形成する必要があるため、複雑な構造になるという問題がある。なお、上記特許文献１では、回転軸１１１の外周面とラジアル軸受１０１の内周面との間に形成される間隙部１１５は、その軸方向の中間側の内径が略一様とされている。そのため、間隙部１１５の形状作用のみにより間隙部１１５内の流体が軸方向の一端側に向かって積極的に送り出されない。

なお、上記特許文献２には、シャフトとフローティングメタルとの間隙をコンプレッサ側を大きくすることでコンプレッサ側にオイルを多く流す過給機が開示されている（特許文献２の段落〔００７５〕図９及び図１０等参照）。しかし、特許文献２は、流体軸受のホワール振動に起因する騒音を抑制することを目的としており、モータの冷却を目的とするものではない。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、流体軸受に供給される流体を利用してステータ及びロータを冷却することができる簡素な構造のモータ及びこれを備える電動過給機を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ケースと、前記ケース内に取り付けられる筒状のステータと、前記ステータの内周側に設けられるロータと、を備え、前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受を備え、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部が形成されるモータであって、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には、前記間隙部内に供給された流体を前記間隙部の軸方向の前記ロータに近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部が設けられており、前記流体送出部により前記間隙部の一端側に送り出された流体を前記ステータ及び前記ロータに向かって飛散させるように構成されており、前記回転軸の外周面には、前記流体軸受の内周面と対向する位置に、前記ロータに近い側に向かって外径が漸減する第１徐変径部が設けられており、前記流体送出部は、前記第１徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流体軸受の内周面には、前記ロータに近い側に向かって内径が漸増する第２徐変径部が設けられており、前記流体送出部は、前記第２徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記第1徐変径部は、テーパ状、階段状又はスパイラル状に形成されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記間隙部は、前記流体軸受の内周面の軸方向の中間側で形成される主間隙部と、前記流体軸受の内周面の軸方向の各端側で形成されるとともに前記主間隙部より小さな間隙を有する一対の端側間隙部と、を備え、前記流体送出部は、前記一対の端側間隙部のうちの前記ロータに近い側の一方の端側間隙部の軸方向の長さが他方の端側間隙部の軸方向の長さより短く設定されることで構成されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記ケースには、前記流体軸受の軸方向のロータに近い側の一端側を支持する支持部が設けられており、前記支持部には、前記回転軸が挿通される挿通孔が形成されており、前記回転軸の外周面と前記支持部の前記挿通孔との間には、一端側が前記間隙部に連なり且つ他端側が前記ロータ側に開口する飛散用間隙部が形成されていることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項６に記載の発明は、ケースと、前記ケース内に取り付けられる筒状のステータと、前記ステータの内周側に設けられるロータと、を備え、前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受を備え、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部が形成されるモータであって、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には、前記間隙部内に供給された流体を前記間隙部の軸方向の前記ロータに近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部が設けられており、前記流体送出部により前記間隙部の一端側に送り出された流体を前記ステータ及び前記ロータに向かって飛散させるように構成されており、前記流体軸受の内周面には、前記ロータに近い側に向かって内径が漸増する徐変径部が設けられており、前記流体送出部は、前記徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されていることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項７に記載の発明は、ケースと、前記ケース内に取り付けられる筒状のステータと、前記ステータの内周側に設けられるロータと、を備え、前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受を備え、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部が形成されるモータであって、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には、前記間隙部内に供給された流体を前記間隙部の軸方向の前記ロータに近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部が設けられており、前記流体送出部により前記間隙部の一端側に送り出された流体を前記ステータ及び前記ロータに向かって飛散させるように構成されており、前記間隙部は、前記流体軸受の内周面の軸方向の中間側で形成される主間隙部と、前記流体軸受の内周面の軸方向の各端側で形成されるとともに前記主間隙部より小さな間隙を有する一対の端側間隙部と、を備え、前記流体送出部は、前記一対の端側間隙部のうちの前記ロータに近い側の一方の端側間隙部の軸方向の長さが他方の端側間隙部の軸方向の長さより短く設定されることで構成されていることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項８に記載の発明は、内燃機関に圧縮空気を供給するための電動過給機であって、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモータと、前記回転軸の一端側に取り付けられるインペラを有するコンプレッサと、を備えることを要旨とする。

本発明のモータによると、回転軸の外周面と流体軸受の内周面との間には、間隙部内に供給された流体を間隙部の軸方向のロータに近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部が設けられており、流体送出部により間隙部の一端側に送り出された流体をステータ及びロータに向かって飛散させるように構成されている。これにより、間隙部に供給された流体は、流体送出部により間隙部の一端側に向かって積極的に送り出されてステータ及びロータに向かって効果的に飛散される。よって、流体軸受に供給される流体を利用してステータ及びロータを冷却することができる。さらに、従来のようにラジアル軸受に隣接してスラスト軸受を設けるとともにスラスト軸受にオイル飛散通路を形成するものに比べて、簡素な構造にできる。
また、前記回転軸の外周面に、第１徐変径部が設けられており、前記流体送出部が、前記第１徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されている場合は、回転軸の第１徐変径部という簡素な構造で送出性能に優れた流体送出部を構成できる。
また、前記流体軸受の内周面に、第２徐変径部が設けられており、前記流体送出部が、前記第２徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されている場合は、流体軸受の第２徐変径部という簡素な構造で送出性能に優れた流体送出部を構成できる。
また、前記徐変径部が、テーパ状、階段状又はスパイラル状に形成されている場合は、更に送出性能に優れた流体送出部を構成できる。
また、前記間隙部が、主間隙部と、一対の端側間隙部と、を備え、前記流体送出部が、前記一対の端側間隙部のうちの前記ロータに近い側の一方の端側間隙部の軸方向の長さが他方の端側間隙部の軸方向の長さより短く設定されることで構成されている場合は、一方の端側間隙部での流体の流通抵抗が他方の端側間隙部より小さくなるため、間隙部に供給された流体が間隙部の一端側に向かって積極的に送り出される。よって、一対の端側間隙部の軸方向の長さ設定という簡素な構造で送出性能に優れた流体送出部を構成できる。
さらに、前記ケースに、支持部が設けられており、前記支持部に、挿通孔が形成されており、前記回転軸の外周面と前記支持部の前記挿通孔との間に、一端側が前記間隙部に連なり且つ他端側が前記ロータ側に開口する飛散用間隙部が形成されている場合は、流体送出部により間隙部の一端側に向かって送り出された流体は、飛散用間隙部を通って開口からステータ及びロータに向かって更に効果的に飛散される。
本発明の電動過給機によると、上述のモータと、回転軸の一端側に取り付けられるインペラを有するコンプレッサと、を備える。これにより、高速回転するインペラで生成される圧縮空気を内燃機関に供給できる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例１に係るモータを備える電動過給機の縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 図２のＩＩＩ矢視図である。 実施例２に係るモータの要部縦断面図である。 実施例３に係るモータの要部縦断面図である。 他の形態の流体送出部の説明図であり、（ａ）は階段状の第１徐変径部を示し、（ｂ）はスパイラル状の第１徐変径部を示し、（ｃ）は回転軸がスパイラル部を備える形態を示す。 従来のモータの要部縦断面図である。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

＜モータ＞
本実施形態に係るモータは、ケース（７）と、ケース内に取り付けられる筒状のステータ（８）と、ステータの内周側に設けられるロータ（９）と、を備え、ケースは、ロータの回転軸（１１）を回転可能に支持する流体軸受（１３）を備え、回転軸の外周面と流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部（１５）が形成されるモータ（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）である（例えば、図１等参照）。そして、回転軸（１１）の外周面と流体軸受（１３）の内周面との間には、間隙部（１５）内に供給された流体を間隙部の軸方向のロータ（９）に近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）が設けられており、流体送出部により間隙部の一端側に送り出された流体をステータ（８）及びロータ（９）に向かって飛散させるように構成されている（例えば、図２及び図４〜図６等参照）。

本実施形態に係るモータとしては、例えば、上記回転軸（１１）の外周面には、流体軸受（１３）の内周面と対向する位置に、ロータ（９）に近い側に向かって外径が漸減する第１徐変径部（２１、２１’、２１"）が設けられており、流体送出部（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、第１徐変径部により間隙部（１５）の間隙がロータ（９）に近い側に向かって漸増されることで構成されている形態Ａ（例えば、図２及び図４〜図６（ａ）（ｂ）等参照）を挙げることができる。

本実施形態に係るモータとしては、例えば、上記流体軸受（１３）の内周面には、ロータ（９）に近い側に向かって内径が漸増する第２徐変径部（２２）が設けられており、流体送出部（２０Ｂ）は、第２徐変径部により間隙部（１５）の間隙がロータ（９）に近い側に向かって漸増されることで構成されている形態Ｂ（例えば、図４等参照）を挙げることができる。

上述の形態Ａ、Ｂの場合、例えば、上記徐変径部（２１、２１’、２１"、２２）は、テーパ状、階段状又はスパイラル状に形成されていることができる（例えば、図２及び図６（ａ）（ｂ）等参照）。特に、第１徐変径部（２１"）がスパイラル状に形成されていることが好ましい。これにより、第１徐変径部の回転により間隙部内で流体を一端側に押し出す流れが生じるため、更に送出性能に優れた流体送出部を構成できる。

上述の形態Ａ、Ｂの場合、例えば、上記間隙部（１５）は、流体軸受（１３）の内周面の軸方向の中間側で形成される主間隙部（１５ａ）と、流体軸受（１３）の内周面の軸方向の各端側で形成されるとともに主間隙部より小さな間隙を有する一対の端側間隙部（１５ｂ、１５ｂ）と、を備え、徐変径部（２１、２１’、２１"、２２）により主間隙部（１５ａ）の間隙が漸増されることができる（例えば、図２及び図４〜図６（ａ）（ｂ）等参照）。これにより、更に送出性能に優れた流体送出部を構成できる。

本実施形態に係るモータとしては、例えば、上記間隙部（１５）は、流体軸受（１３）の内周面の軸方向の中間側で形成される主間隙部（１５ａ）と、流体軸受（１３）の内周面の軸方向の各端側で形成されるとともに主間隙部より小さな間隙を有する一対の端側間隙部（１５ｂ、１５ｂ）と、を備え、流体送出部（２０Ｃ）は、一対の端側間隙部のうちのロータに近い側の一方の端側間隙部の軸方向の長さ（Ｌ１）が他方の端側間隙部の軸方向の長さ（Ｌ２）より短く設定されることで構成されている形態（例えば、図５等参照）を挙げることができる。

本実施形態に係るモータとしては、例えば、上記ケース（７）には、流体軸受（１３）の軸方向のロータ（９）に近い側の一端側を支持する支持部（２３）が設けられており、支持部には、回転軸（１１）が挿通される挿通孔（２３ａ）が形成されており、回転軸の外周面と支持部の挿通孔との間には、一端側が間隙部（１５）に連なり且つ他端側がロータ（９）側に開口する飛散用間隙部（２４）が形成されている形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。

本実施形態に係るモータとしては、例えば、上記流体軸受（１３）には、一端側が間隙部（１５）（好ましくは、主間隙部（１５ａ））に開口し且つ他端側がケース（７）に形成された流体供給通路（１９ａ）に接続される流体供給孔（１８ａ）が径方向に貫通して形成されている形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。これにより、間隙部に流体を好適に供給できる。

＜電動過給機＞
本実施形態に係る電動過給機は、内燃機関に圧縮空気を供給するための電動過給機（１）であって、上記実施形態に係るモータ（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）と、回転軸（１１）の一端側に取り付けられるインペラ（４ａ）を有するコンプレッサ（４）と、を備える（例えば、図１等参照）。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、本発明に係る「モータ」として、内燃機関の吸気通路に組み込まれる電動過給機（「電動ターボチャージャ」とも称される。）に備えられるモータを例示する。さらに、本発明に係る「流体」としてオイルを例示する。

本実施例に係る電動過給機１は、図１に示すように、モータ３Ａと、モータ３Ａを構成するロータ９の回転軸１１の一端側に取り付けられるインペラ４ａを有するコンプレッサ４と、回転軸１１の他端側に取り付けられるインペラ５ａを有するタービン５と、を備えている。このコンプレッサ４は、インペラ４ａの回転によりハウジング（図示省略）内で圧縮空気を生成する。また、タービン５のインペラ５ａは、内燃機関から排出される排気ガスのエネルギによりハウジング（図示省略）内で回転される。

＜実施例１＞
（１）モータの構成
本実施例に係るモータ３Ａは、図１に示すように、ケース７と、ケース７内に取り付けられる筒状のステータ８と、ステータ８の内周側に設けられるロータ９と、を備えている。このステータ９の巻取部にはコイル１０が巻かれている。また、ロータ９には、回転軸１１が取り付けられている。さらに、ロータ９は、永久磁石９ａを備えている。そして、モータ３Ａにおいては、コイル１０への電流の供給によって電磁力が生じ、その電磁力とロータ９内の永久磁石の磁力とによってロータ９にトルクが付与される。

上記ケース７は、ロータ９の回転軸１１を回転可能に支持する円筒状の一対の流体軸受１３、１３（「フローティング部材」とも称される。）を備えている。これら各流体軸受１３の内周面には、図２及び図３に示すように、軸方向の中間側に外周側に向かって凹む凹部１４が形成されている。よって、流体軸受１３は、大径部１３ａと、大径部１３ａの軸方向の各端側に連なる一対の小径部１３ｂ、１３ｂと、を備えている。そして、流体軸受１３の内周面と回転軸１１の外周面との間には、オイルが供給される円筒状の間隙部１５が形成されている。

上記間隙部１５は、流体軸受１３の内周面の軸方向の中間側で形成される主間隙部１５ａと、流体軸受１３の内周面の軸方向の各端側で形成されるとともに主間隙部１５ａより小さな間隙を有する一対の端側間隙部１５ｂ、１５ｂと、を備えている。この主間隙部１５ａは、流体軸受１３の大径部１３ａの内周面と回転軸１１の後述する第１徐変径部２１の外周面との間に形成されている。よって、主間隙部１５ａの間隙は、第１徐変径部２１によりロータ９に近い側に向かって漸増されている。

上記流体軸受１３には、径方向に貫通してオイル供給孔１８ａが形成されている。このオイル供給孔１８ａは、一端側が間隙部１５に開口し、他端側がケース７に形成されたオイル供給通路１９ａに接続されている。また、流体軸受１３には、径方向に貫通してオイル排出孔１８ｂが形成されている。このオイル排出孔１８ｂは、一端側が間隙部１５に開口し、他端側がケース７に形成されたオイル排出通路１９ｂに接続されている。そして、オイル供給孔１８ａ及びオイル排出孔１８ｂを介して間隙部１５に対してオイルを供給及び排出することで、間隙部１５内に適当な油膜が形成される。

なお、上記オイル供給通路１９ａ及びオイル排出通路１９ｂのケース７の外部に開口する端部には、図示しないポンプ及びオイルクーラ等を備えるオイル循環経路が接続されており、ポンプによりオイル供給通路１９ａ内にオイルが流入される一方、オイル排出通路１９ｂから排出されたオイルがオイルクーラにより冷却される。さらに、上記間隙部１５の軸方向のロータ９から遠い側の端側間隙部１５ｂに流れるオイルは、後述する間隙部３４を通ってケース７内の底部に落下し、ケース７の底部に形成されたオイル排出通路（図示省略）を介してオイル循環経路に戻されるものとする。ただし、ケース７と回転軸１１との間に間隙部３４の開口を封止するシール構造を設けるようにしてもよい。

上記回転軸１１の外周面と流体軸受１３の内周面との間には、間隙部１５内に供給されたオイルを間隙部１５の軸方向のロータ９に近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部２０Ａが設けられている。具体的に、回転軸１１の外周面には、流体軸受１３の内周面と対向する位置に、ロータ９に近い側に向かって外径が漸減するテーパ状の第１徐変径部２１が設けられている。そして、流体送出部２０Ａは、第１徐変径部２１により間隙部１５（具体的に、主間隙部１５ａ）の間隙がロータ９に近い側に向かって漸増されることで構成されている。なお、上記回転軸１１において、第１徐変径部２１の軸方向のロータ９に近い側の一端側には小径部１１ｂが連なり、第１徐変径部２１の他端側には大径部１１ａが連なっている。

上記ケース７には、流体軸受１３の軸方向のロータ９に近い側の一端側の端面を支持する支持部２３と、流体軸受１３の軸方向の他端側の端面を支持する支持部３３と、を備えている。これら各支持部２３、３３には、回転軸１１が挿通される挿通孔２３ａ、３３ａが形成されている。また、回転軸１１の外周面と支持部２３の挿通孔２３ａとの間には、一端側が間隙部１５（具体的に、一方の端側間隙部１５ｂ）に連なり且つ他端側がロータ９側に開口する筒状の飛散用間隙部２４が形成されている。この飛散用間隙部２４は、接続される端側間隙部１５ｂと略同じ大きさの間隙を有している。そして、飛散用間隙部２４を備えることで、モータ３Ａは、流体送出部２０Ａにより間隙部１５の一端側に送り出された流体をステータ８及びロータ９に向かって飛散させるように構成されている。なお、上記回転軸１１の外周面と支持部３３の挿通孔３３ａとの間には、一端側が間隙部１５（具体的に、他方の端側間隙部１５ｂ）に連なり且つ他端側がロータ９と反対側に開口する筒状の間隙部３４が形成されている。

（２）電動過給機の作用
次に、上記構成の電動過給機１の作用について説明する。内燃機関の排気エネルギによりタービン５のインペラ５ａが回転されることで、インペラ４ａが回転されてコンプレッサ４で圧縮空気が生成されて内燃機関の吸気側へ供給される。一方、ターボラグが発生し易い内燃機関の低負荷回領域では、モータ３Ａの駆動により回転軸１１の回転がアシストされる。

電動過給機１の作動中には、一対の流体軸受１３、１３の各間隙部１５に対してオイルが供給及び排出されることで間隙部１５内に油膜が形成されて回転軸１１が軸支される。間隙部１５内に供給されたオイルは、流体送出部２０Ａにより間隙部１５の軸方向の一端側に向かって積極的に送り出され、飛散用間隙部２４を通って開口からステータ８及びロータ９に向かって飛散される（図１及び図２中に破線矢印で示す。）。その結果、ステータ８（特に、コイル１０）及びロータ９（特に、永久磁石９ａ）が冷却される。

（３）実施例の効果
本実施例のモータ３Ａによると、回転軸１１の外周面と流体軸受１３の内周面との間には、間隙部１５内に供給されたオイルを間隙部１５の軸方向のロータ９に近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部２０Ａが設けられており、流体送出部２０Ａにより間隙部１５の一端側に送り出されたオイルをステータ８及びロータ９に向かって飛散させるように構成されている。これにより、間隙部１５に供給されたオイルは、流体送出部２０Ａにより間隙部１５の一端側に向かって積極的に送り出されてステータ８及びロータ９に向かって効果的に飛散される。よって、流体軸受１３に供給されるオイルを利用してステータ８及びロータ９を冷却することができる。さらに、従来のようにラジアル軸受１０１に隣接してスラスト軸受１０２を設けるとともにスラスト軸受１０２にオイル飛散通路１０３を形成するもの（図７参照）に比べて、簡素な構造にできる。

また、本実施例では、回転軸１１の外周面には、第１徐変径部２１が設けられており、流体送出部２０Ａは、第１徐変径部２１により間隙部１５の間隙がロータ９に近い側に向かって漸増されることで構成されている。これにより、回転軸１１の第１徐変径部２１という簡素な構造で送出性能に優れた流体送出部２０Ａを構成できる。特に、本実施例では、間隙部１５は、主間隙部１５ａと、一対の端側間隙部１５ｂ、１５ｂと、を備え、第１徐変径部２１により主間隙部１５ａの間隙が漸増されるので、更に送出性能に優れた流体送出部２０Ａを構成できる。

また、本実施例では、ケース７には、支持部２３が設けられており、支持部２３には、挿通孔２３ａが形成されており、回転軸１１の外周面と支持部２３の挿通孔２３ａとの間には、一端側が間隙部１５に連なり且つ他端側がロータ９側に開口する飛散用間隙部２４が形成されている。これにより、流体送出部２０Ａにより間隙部１５の一端側に向かって送り出されたオイルは、飛散用間隙部２４を通って開口からステータ８及びロータ９に向かって更に効果的に飛散される。

また、本実施例では、流体軸受１３には、一端側が間隙部１５（具体的に、主間隙部１５ａ）に開口し且つ他端側がケース７に形成されたオイル供給通路１９ａに接続されるオイル供給孔１８ａが径方向に貫通して形成されている。これにより、間隙部１５にオイルを好適に供給できる。

さらに、本実施例の電動過給機１によると、上述のモータ３Ａと、回転軸１１の一端側に取り付けられるインペラ４ａを有するコンプレッサ４と、を備える。これにより、高速回転するインペラ４ａで生成される圧縮空気を内燃機関に供給できる。

＜実施例２＞
次に、本実施例２に係るモータについて説明する。なお、本実施例２に係るモータにおいて、上記実施例１に係るモータ３Ａと略同じ構成の部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である流体送出部について以下に詳説する。

本実施例に係るモータ３Ｂでは、図４に示すように、ロータ９の回転軸１１の外周面と流体軸受１３の内周面との間には、間隙部１５内に供給されたオイルを間隙部１５の軸方向のロータ９に近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部２０Ｂが設けられている。具体的に、回転軸１１の外周面には、ロータ９に近い側に向かって外径が漸減するテーパ状の第１徐変径部２１が設けられている。また、流体軸受１３の内周面には、ロータ９に近い側に向かって内径が漸増するテーパ状の第２徐変径部２２が設けられている。そして、流体送出部２０Ｂは、第１及び第２徐変径部２１、２２により間隙部１５（具体的に、主間隙部１５ａ）の間隙がロータ９に近い側に向かって漸増されることで構成されている。

本実施例のモータ３Ｂによると、上記実施例のモータ３Ａと略同様の作用及び効果を奏することに加えて、流体軸受１３の内周面には、第２徐変径部２２が設けられており、流体送出部２０Ｂは、第２徐変径部２２により間隙部１５の間隙がロータ９に近い側に向かって漸増されることで構成されているので、流体軸受１３の第２徐変径部２２という簡素な構造で送出性能に優れた流体送出部２０Ｂを構成できる。

＜実施例３＞
次に、本実施例３に係るモータについて説明する。なお、本実施例３に係るモータにおいて、上記実施例１に係るモータ３Ａと略同じ構成の部位には同じ符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である流体送出部について以下に詳説する。

本実施例に係るモータ３Ｃでは、図５に示すように、ロータ９の回転軸１１の外周面と流体軸受１３の内周面との間には、間隙部１５内に供給されたオイルを間隙部１５の軸方向のロータ９に近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部２０Ｃが設けられている。この流体送出部２０Ｃは、第１徐変径部２１により間隙部１５の間隙がロータ９に近い側に向かって漸増されるとともに、一対の端側間隙部１５ｂ、１５ｂのうちのロータ９に近い側の一方の端側間隙部１５ｂの軸方向の長さＬ１が他方の端側間隙部１５ｂの軸方向の長さＬ２より短く設定されることで構成されている。なお、上記一方の端側間隙部１５ｂと飛散用間隙部２４とを合わせた軸方向の長さＬ１’は、他方の端側間隙部１５ｂと間隙部３４とを合わせた軸方向の長さＬ２’より短く設定されている。

本実施例のモータ３Ｃによると、上記実施例のモータ３Ａと略同様の作用及び効果を奏することに加えて、流体送出部２０Ｃは、一対の端側間隙部１５ｂ、１５ｂのうちのロータ９に近い側の一方の端側間隙部１５ｂの軸方向の長さＬ１が他方の端側間隙部１５ｂの軸方向の長さＬ２より短く設定されることで構成されている。これにより、一方の端側間隙部１５ｂでのオイルの流通抵抗が他方の端側間隙部１５ｂより小さくなるため、間隙部１５に供給されたオイルが間隙部１５の一端側に向かって積極的に送り出される。よって、一対の端側間隙部１５ｂ、１５ｂの軸方向の長さ設定という簡素な構造で送出性能に優れた流体送出部２０Ｃを構成できる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例１〜３における第１徐変径部２１、第２徐変径部２２及び間隙部１５の大きさ、形状、配置場所等は、間隙部１５内でオイルを一端側に向かって積極的に送り出し得る限りにおいて適宜選択される。

また、上記実施例１〜３では、テーパ状の第１徐変径部２１を例示したが、これに限定されず、例えば、階段状の第１徐変径部２１’（図６（ａ）参照）としたり、スパイラル状（具体的に、ねじ溝状）の第１徐変径部２１"（図６（ｂ）参照）としたりしてもよい。また、上記実施例２では、テーパ状の第２徐変径部２２を例示したが、これに限定されず、例えば、階段状やスパイラル状の第２徐変径部としてもよい。

また、上記実施例１〜３では、間隙部１５の漸増形状により流体送出部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを構成するようにしたが、これに限定されず、例えば、間隙部１５を漸増させず、回転軸１１の外周面に流体を送出可能なスパイラル部２６（図６（ｃ）参照）や羽根部を設けることで流体送出部を構成してもよい。さらに、上記実施例３において、間隙部１５を漸増させず、一対の端側間隙部１５ｂ、１５ｂの軸方向の長さ設定のみで流体送出部を構成してもよい。

また、上記実施例１〜３における第１徐変径部２１（２１’、２１"）に、例えば、図６（ａ）中に仮想線で示すように、間隙部１５内で流体がロータ９から離れる側に向かって流れることを邪魔する邪魔壁２７を備えてもよい。

また、上記実施例２では、第１及び第２徐変径部２１、２２により間隙部１５を漸増させて流体送出部２０Ｂを構成するようにしたが、これに限定されず、例えば、第２徐変径部２２のみにより間隙部１５を漸増させて流体送出部を構成してもよい。

また、上記実施例１〜３では、ケース７側の飛散用間隙部２４の開口からオイルを飛散させるようにしたが、これに限定されず、例えば、間隙部１５の軸方向の一端側をロータ９側に開口させ、間隙部１５の開口からオイルを飛散させるようにしもよい。

また、上記実施例１〜３の流体軸受１３としては、例えば、回転軸１１の回転に伴って回転するフルフローティング式であってもよいし、回転軸１１の回転に伴って回転しないセミフローティング式であってもよい。

また、上記実施例１〜３では、ロータ９の回転軸１１を両持ち支持する一対の流体軸受１３、１３を備えるモータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば、ロータ９の回転軸１１を片持ち支持する１つの流体軸受１３を備えるモータとしてもよい。また、上記実施例１〜３では、オイルの油膜により回転軸１１を軸支する流体軸受１３を例示したが、これに限定されず、例えば、オイル以外の液体膜や空気等の気体膜により回転軸を軸支する流体軸受としてもよい。

さらに、上記実施例１〜３では、内燃機関の排気エネルギとともにモータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの駆動力により作動される電動過給機１を例示したが、これに限定されず、例えば、モータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃの駆動力のみで作動される電動過給機としてもよい。さらに、上記実施例では、電動過給機１で用いられるモータ３Ａ、３Ｂ、３Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば、歯科用スピンドルや航空機の酸素供給用エアコンプレッサ等で用いられるモータとしてもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

本発明は、内燃機関の電動過給機等で用いられるロータの回転軸が高速回転するモータに関する技術として広く利用される。

１；電動過給機、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ；モータ、４；コンプレッサ、４ａ；インペラ、７；ケース、８；ステータ、９；ロータ、１１；回転軸、１３；流体軸受、１５；間隙部、１５ａ；主間隙部、１５ｂ；端側間隙部、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ；流体送出部、２１，２１’，２１"；第１徐変径部、２２；第２徐変径部、２３；支持部、２３ａ；挿通孔、２４；飛散用間隙部。

Claims (8)

1. ケースと、前記ケース内に取り付けられる筒状のステータと、前記ステータの内周側に設けられるロータと、を備え、前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受を備え、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部が形成されるモータであって、
   前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には、前記間隙部内に供給された流体を前記間隙部の軸方向の前記ロータに近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部が設けられており、
   前記流体送出部により前記間隙部の一端側に送り出された流体を前記ステータ及び前記ロータに向かって飛散させるように構成されており、
   前記回転軸の外周面には、前記流体軸受の内周面と対向する位置に、前記ロータに近い側に向かって外径が漸減する第１徐変径部が設けられており、
   前記流体送出部は、前記第１徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されていることを特徴とするモータ。
2. 前記流体軸受の内周面には、前記ロータに近い側に向かって内径が漸増する第２徐変径部が設けられており、
   前記流体送出部は、前記第２徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されている請求項１に記載のモータ。
3. 前記第１徐変径部は、テーパ状、階段状又はスパイラル状に形成されている請求項１又は２に記載のモータ。
4. 前記間隙部は、前記流体軸受の内周面の軸方向の中間側で形成される主間隙部と、前記流体軸受の内周面の軸方向の各端側で形成されるとともに前記主間隙部より小さな間隙を有する一対の端側間隙部と、を備え、
   前記流体送出部は、前記一対の端側間隙部のうちの前記ロータに近い側の一方の端側間隙部の軸方向の長さが他方の端側間隙部の軸方向の長さより短く設定されることで構成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ。
5. 前記ケースには、前記流体軸受の軸方向のロータに近い側の一端側を支持する支持部が設けられており、
   前記支持部には、前記回転軸が挿通される挿通孔が形成されており、
   前記回転軸の外周面と前記支持部の前記挿通孔との間には、一端側が前記間隙部に連なり且つ他端側が前記ロータ側に開口する飛散用間隙部が形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ。
6. ケースと、前記ケース内に取り付けられる筒状のステータと、前記ステータの内周側に設けられるロータと、を備え、前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受を備え、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部が形成されるモータであって、
   前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には、前記間隙部内に供給された流体を前記間隙部の軸方向の前記ロータに近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部が設けられており、
   前記流体送出部により前記間隙部の一端側に送り出された流体を前記ステータ及び前記ロータに向かって飛散させるように構成されており、
   前記流体軸受の内周面には、前記ロータに近い側に向かって内径が漸増する徐変径部が設けられており、
   前記流体送出部は、前記徐変径部により前記間隙部の間隙が前記ロータに近い側に向かって漸増されることで構成されていることを特徴とするモータ。
7. ケースと、前記ケース内に取り付けられる筒状のステータと、前記ステータの内周側に設けられるロータと、を備え、前記ケースは、前記ロータの回転軸を回転可能に支持する流体軸受を備え、前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には流体が供給される筒状の間隙部が形成されるモータであって、
   前記回転軸の外周面と前記流体軸受の内周面との間には、前記間隙部内に供給された流体を前記間隙部の軸方向の前記ロータに近い側の一端側に向かって送り出す流体送出部が設けられており、
   前記流体送出部により前記間隙部の一端側に送り出された流体を前記ステータ及び前記ロータに向かって飛散させるように構成されており、
   前記間隙部は、前記流体軸受の内周面の軸方向の中間側で形成される主間隙部と、前記流体軸受の内周面の軸方向の各端側で形成されるとともに前記主間隙部より小さな間隙を有する一対の端側間隙部と、を備え、
   前記流体送出部は、前記一対の端側間隙部のうちの前記ロータに近い側の一方の端側間隙部の軸方向の長さが他方の端側間隙部の軸方向の長さより短く設定されることで構成されていることを特徴とするモータ。
8. 内燃機関に圧縮空気を供給するための電動過給機であって、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモータと、
   前記回転軸の一端側に取り付けられるインペラを有するコンプレッサと、を備えることを特徴とする電動過給機。

Images