JP6671858B2 - 二方向性冷却液通路を有する電気モーター駆動圧縮機 - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
[0001]本願は、本願の権利者が所有する、２０１４年２月１９日に出願した同時係属出願第１４／１８４，１２２号、および２０１４年３月２６日に出願した同時係属出願第１４／２２６，３０９号に関し、それらの全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
[0001]本願は、本願の権利者が所有する、２０１４年２月１９日に出願した同時係属出願第１４／１８４，１２２号、および２０１４年３月２６日に出願した同時係属出願第１４／２２６，３０９号に関し、それらの全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
[0002]本開示は、燃料電池に使用されるような電気モーター駆動圧縮機に関する。
[0003]燃料電池のカソード側に圧縮空気を供給することで燃料電池の効率を高めるために、空気圧縮機が使用されうる。単一の圧縮機段で得られる圧力よりも高い圧力を必要とするいくつかの用途では、二段圧縮機が使用されうる。二段圧縮機では、軸上に低圧圧縮機翼車が設けられ、同じ軸上に高圧圧縮機翼車が設けられる。この軸は電気モーターによって駆動され、それにより圧縮機翼車が回転されて、空気が低圧圧縮機翼車に入って第１の圧力まで圧縮される。次いで圧縮空気は、圧力をさらに高めるための高圧翼車に送られる。次いで、高圧圧縮機翼車からの空気は、燃料電池反応を促進するために燃料電池に送達される。
[0004]燃料電池用の圧縮機で使用される電気モーターは、通常、かなりの熱量を発生させる高速で高出力のモーターである。さらに、空気圧縮過程もまた、熱を発生させる。モーター構成要素の周りで冷却液を循環させることなどにより、電気モーター駆動圧縮機からの効率的な熱伝達を実現することが必要である。
[0005]本開示は、燃料電池または他の用途などに有用な電気モーター駆動圧縮機の実施形態について説明する。例えば一実施形態では、電気モーター駆動圧縮機が、モーターハウジングと、モーターハウジングに取り付けられた圧縮機ハウジングとを備える、ハウジング組立体を含む。モーターハウジングは、モーター固定子およびモーター回転子を有し、かつ、回転可能な軸が貫通する穴を画定する。圧縮機ハウジングは、軸に取り付けられて軸中心線の周りで回転する遠心圧縮機翼車を有する。圧縮機ハウジングはまた、圧縮機翼車に空気を導く空気吸入口と、圧縮機翼車を通過した圧縮空気を集める渦形室とを画定する。
[0006]本開示によれば、モーターハウジングは、冷却液を循環させるための冷却液通路を画定する。冷却液通路の構造は、本開示の特別の焦点であり、本明細書において説明される示された実施形態では、冷却液通路は、回旋状冷却液通路である。冷却液通路は、モーターハウジングの両端部にそれぞれ近接して配置された入口および出口を画定し、また、冷却液を入口から回旋状通路のそれぞれに順々に通して最後に出口から流れ出させるように配置された、軸方向に離間された複数の回旋状通路を画定する。
[0007]一実施形態では、冷却液通路はさらに、回旋状通路を相互に連結させて入口から出口までの一部の冷却液のための代替的な流れ経路を提供するように、回旋状通路と交差して曲がりくねらない形で延在する、少なくとも１つの第１の側路を画定する。
[0008]冷却液通路は、回旋状通路を相互に連結させるように回旋状通路と交差して曲がりくねらない形で延在する、第２の側路をさらに画定することができ、第１および第２の側路は、互いに円周方向に離間される。
[0009]本発明の特徴は、本明細書で示されかつ説明される実施形態のような二段直列圧縮機に適用されうる。そのような二段圧縮機の場合、第２の圧縮機ハウジングが、モーターハウジングの反対側の端部に取り付けられ、また、第２の遠心圧縮機翼車が、第２の圧縮機ハウジングに内蔵されて軸の反対側の端部に固定される。第２の圧縮機ハウジングは、第２の圧縮機翼車に空気を導く第２の空気吸入口と、第２の圧縮機翼車を通過しそれによって圧縮された圧縮空気を集める第２の渦形室とを含む、第２の圧縮機流れ経路を画定する。段間導管が、第２の圧縮機翼車によって圧縮された空気がその段間導管により第２の渦形室から第１の空気吸入口内に導かれて、第１の圧縮機翼車によってさらに圧縮されて第１の渦形室に送達されるように、第２の渦形室を第１の空気吸入口に接続する。したがって、第２の圧縮機翼車は、低圧圧縮機翼車を構成し、第１の圧縮機翼車は、高圧圧縮機翼車を構成する。
[0010]冷却液通路への入口は、有利には高圧圧縮機翼車に近接し、冷却液通路からの出口は、低圧圧縮機翼車に近接する。
[0011]本明細書において説明される実施形態では、高圧圧縮機翼車に近接した回旋状通路は、低圧圧縮機翼車に近接した回旋状通路よりも大きい断面積を有する。
[0011]本明細書において説明される実施形態では、高圧圧縮機翼車に近接した回旋状通路は、低圧圧縮機翼車に近接した回旋状通路よりも大きい断面積を有する。
[0012]電気モーター駆動圧縮機は、モーターハウジングと第１の圧縮機ハウジングとの間に配置された遮熱材をさらに含むことができ、遮熱材は、モーターハウジングと第１の圧縮機ハウジングとの間に捕捉される取付フランジを画定することができる。取付フランジは、取付フランジからモーターハウジングの一部分への熱伝達を促進するために、冷却液通路によって冷却されるモーターハウジングの前述の部分と接触する。
[0013]一実施形態では、熱伝導材料が、モーター固定子およびモーターハウジングの両方と接触してモーター固定子からモーターハウジングへの熱伝導経路として働くように、モーター固定子とモーターハウジングとの間に配置される。これにより、固定子から冷却液への熱伝達が向上される。熱伝導材料は、例えば、熱伝導エポキシでありうる。
[0014]以上、本開示について大まかに説明したが、次に添付の図面を参照する。これらの図面は必ずしも一定の比例に応じて描かれたものではない。
[0019]次に、本発明の実施形態の全てではなくいくつかが示される添付の図面を参照しながら、本発明について以下により詳細に説明する。実際には、本発明の諸態様は、多くの異なる形態で具現化されうるものであり、本明細書に記載の実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、適用される法的要求事項を本開示が満たすことができるように提供されるものである。全体にわたって、同様の番号は同様の要素を示す。
[0020]本発明は、単段および多段の電気モーター駆動圧縮機を含む、様々なタイプの電気モーター駆動圧縮機に応用することができる。本発明の原理を説明することを目的として本明細書において説明される具体的な実施形態は、連続して配置された２つの遠心圧縮機を有する直列二段圧縮機であるが、本発明は、並列二段圧縮機や他のタイプの圧縮機にも適用することができる。したがって、燃料電池（プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池など）で使用するための直列二段電気モーター駆動圧縮機１０の簡易断面図が、図１に示される。二段圧縮機１０は、モーターハウジング２０と、モーターハウジングの一方の端部に取り付けられた低圧圧縮機ハウジング４０と、モーターハウジングの他方の端部に取り付けられた高圧圧縮機ハウジング６０とを備える、ハウジング組立体を含む。モーターハウジング２０は、モーター固定子２２と、軸２６を有するモーター回転子２４とを有し、軸２６の周りには永久磁石２８がしっかりと取り付けられている。モーターハウジング２０は、モーター回転子２４および軸２６が貫通する穴３０を画定する。空気ジャーナル軸受３２がモーターハウジング２０内に配置されて、回転子２４および軸２６を回転可能に支持する。低圧側のジャーナル空気軸受３２は、モーターハウジング２０と低圧圧縮機ハウジング４０との間に配置された別体の軸受ハウジング３９内に保持される。
[0021]低圧圧縮機ハウジング４０は、軸２６の一方の端部に取り付けられて軸２６と一緒に回転する遠心低圧圧縮機翼車４２を内蔵し、低圧圧縮機ハウジングはまた、低圧圧縮機翼車に空気を導く空気吸入口４４と、低圧圧縮機翼車を通過しそれによって圧縮された圧縮空気を集める低圧渦形室４６とを含む、低圧圧縮機流れ経路を画定する。低圧圧縮機はまた、圧縮空気を低圧圧縮機翼車４２から低圧渦形室４６内に導き、かつ、渦形室に入っていく空気の速度を低減させて静圧を高める働きをする、ディフューザ４５を含む。
[0022]高圧圧縮機ハウジング６０は、軸２６の反対側の端部に取り付けられて軸２６と一緒に回転する、遠心高圧圧縮機翼車６２を内蔵する。高圧圧縮機ハウジングは、高圧圧縮機翼車に空気を導く空気吸入口６４と、高圧圧縮機翼車を通過しそれによって圧縮された圧縮空気を集める高圧渦形室６６とを含む、高圧圧縮機流れ経路を画定する。高圧圧縮機はまた、圧縮空気を高圧圧縮機翼車６２から高圧渦形室６６内に導き、かつ、渦形室に入っていく空気の速度を低減させて静圧を高める働きをする、ディフューザ６５を含む。
[0023]圧縮機は、圧縮空気を低圧渦形室４６から高圧圧縮機へ循環させて第２段階の圧縮過程でさらに加圧するための、低圧渦形室４６と高圧圧縮機の吸入口６４との間に接続された段間導管５０をさらに含む。
[0024]冷却空気通路がハウジング組立体内に画定されて、空気軸受３２に冷却空気を供給する。具体的には、冷却空気は、モーターハウジング２０に画定された冷却空気供給入口（図示せず）内に供給される。例えば、圧縮機１０が車両用の燃料電池システムで使用される場合、高圧渦形室６６からの圧縮空気は、燃料電池に供給される前に空気を冷却するための車両の熱交換器に通されるが、熱交換器から出る空気の一部分が、取り出されて冷却空気供給入口内に供給されうる。そこから、冷却空気は、モーターハウジング２０および軸受ハウジング３９により協働的に画定されたアニュラス部７２に入る。アニュラス部７２内の冷却空気の一部分は、軸受ハウジング３９内に画定された通路７３を通じて径方向内方に向けられて、低圧側空気スラスト軸受のためのスラスト板４３の両側に供給される。スラスト板４３の内（モーター）側にある空気は、ジャーナル空気軸受３２に供給され（また、回転子の磁石２８を冷却し）、次いで、モーター空隙内に排出される。スラスト板４３の外側にある空気は、通路４７を通じて、圧縮機ハウジングに画定された環状空間４９内へと径方向外方に進み、そしてそこから通路５１を通じて、モーター空隙内へと進む。
[0025]アニュラス部７２内の冷却空気の残りの部分は、軸方向に延在する冷却空気導管（図示せず）を通るように向けられ、この冷却空気導管は、アニュラス部７２からモーターハウジング２０を貫通して延在して、高圧圧縮機の領域内のさらなるアニュラス部７６に接続する。モーターハウジング２０は、アニュラス部７６からモーター回転子２４の高圧側端部に位置する全体的に環状の空間８０内へと概ね径方向内方に通じる、冷却空気通路７８を画定する。全体的に環状の空間８０内に供給された冷却空気は、概ね軸方向に（図１では左に）進んで、回転子２４のためのジャーナル空気軸受３２に供給され（また、回転子の磁石２８を冷却し）、次いで、モーター空隙内に排出される。
[0026]モーター空隙内の冷却空気は、ポート（図示せず）を介してモーター空隙から排出される。
[0027]高圧圧縮機は、高圧圧縮機ハウジング６０およびモーターハウジング２０とは別に形成されてそれらの間に配置された、全体的に環状の遮熱材１００を含む。具体的には、遮熱材１００は、その径方向外周にフランジ１０２を有し、このフランジ１０２は、径方向に関して、圧縮機ハウジング６０のフランジ６８とモーターハウジング２０の肩２１と間に配置され、また、遮熱材を径方向に拘束するように、フランジ６８と肩２１との間に挟まれる。遮熱材のフランジ１０２は、モーターハウジングのフランジ２３とＨＰ圧縮機ハウジング６０上の肩との間に捕捉されかつ軸方向に拘束される。Ｖバンドクランプ３５が、モーターハウジングのフランジ２３およびＨＰ圧縮機ハウジングのフランジ６８をまとめて挟持し、それにより、ＨＰ圧縮機ハウジングの肩と遮熱材のフランジ１０２との間に配置された密閉リングが、それらの部分の間で軸方向に圧縮され、それにより、遮熱材と圧縮機ハウジングとの接合部分が密閉される。遮熱材１００は、径方向に向けられた壁部分１０４を含み、この壁部分１０４は、フランジ１０２から径方向内方に延在し、かつ、ＨＰ渦形室６６内に送達される圧縮空気のためのディフューザ６５の一方の壁を画定し、ディフューザの反対側の壁は、ＨＰ圧縮機ハウジング６０によって画定されている。
[0027]高圧圧縮機は、高圧圧縮機ハウジング６０およびモーターハウジング２０とは別に形成されてそれらの間に配置された、全体的に環状の遮熱材１００を含む。具体的には、遮熱材１００は、その径方向外周にフランジ１０２を有し、このフランジ１０２は、径方向に関して、圧縮機ハウジング６０のフランジ６８とモーターハウジング２０の肩２１と間に配置され、また、遮熱材を径方向に拘束するように、フランジ６８と肩２１との間に挟まれる。遮熱材のフランジ１０２は、モーターハウジングのフランジ２３とＨＰ圧縮機ハウジング６０上の肩との間に捕捉されかつ軸方向に拘束される。Ｖバンドクランプ３５が、モーターハウジングのフランジ２３およびＨＰ圧縮機ハウジングのフランジ６８をまとめて挟持し、それにより、ＨＰ圧縮機ハウジングの肩と遮熱材のフランジ１０２との間に配置された密閉リングが、それらの部分の間で軸方向に圧縮され、それにより、遮熱材と圧縮機ハウジングとの接合部分が密閉される。遮熱材１００は、径方向に向けられた壁部分１０４を含み、この壁部分１０４は、フランジ１０２から径方向内方に延在し、かつ、ＨＰ渦形室６６内に送達される圧縮空気のためのディフューザ６５の一方の壁を画定し、ディフューザの反対側の壁は、ＨＰ圧縮機ハウジング６０によって画定されている。
[0028]引き続き図１を参照すると、前述の冷却空気アニュラス部７６は、遮熱材１００およびモーターハウジング２０により協働的に画定されている。モーターハウジング内の冷却空気通路７８は、アニュラス部７６から径方向内方に延在して空間８０内に冷却空気を供給し、空間８０から前述のジャーナル軸受に空気が供給される。したがって、遮熱材１００は、ハウジング組立体と協働して、空気軸受に供給される冷却空気のための冷却空気通路の一部を画定する。
[0029]遮熱材１００はまた、高温のモーターハウジング２０から高圧圧縮機を通過する空気への熱伝達を最小限に抑えるのに役立つ。この目的のために、モーターハウジング２０は、遮熱材１００とは少ししか接触しない。モーターハウジング２０は、固定子２２の周りのハウジングに冷却液を循環させるための冷却液通路２５を画定する。モーターハウジング２０とＨＰ圧縮機ハウジング６０との間に捕捉された遮熱材の取付フランジ１０２は、取付フランジからモーターハウジングの一部分への熱伝達を促進するために、冷却液通路２５内の冷却液によって冷却されるモーターハウジングの前述の部分と接触する（図３における冷却液通路２５に対するフランジ１０２の近接近性に留意されたい）。遮熱材１００とモーターハウジング２０との間には、空気ギャップも存在する。アニュラス部７６からの空気は、この片側が塞がった（ｄｅａｄ−ｈｅａｄｅｄ）空気ギャップに過給される。これらの特徴の全てが、遮熱材を介したモーターハウジングからＨＰ圧縮機内の圧縮されている空気への熱伝達を最小限に抑えることに寄与する。
[0030]本開示は具体的には、モーター固定子２２および回転子２４の温度を制御するためにそれらの構成要素からの熱伝達を向上させる、多数の特徴に関する。それらの特徴のうちの１つは、モーターハウジング内の冷却液通路２５の構造である。図１を参照すると、モーターハウジング２０は、冷却液通路２５内への入口２７と、出口２９とを画定し、冷却液は、入口２７から冷却液通路２５に沿って出口２９へと進められた後、出口２９を通ってモーターハウジングから出る。入口２７は高圧圧縮機側に近接し、出口２９は低圧圧縮機側に近接する。図１に示されるように、また、図２から図４に関連して以下でさらに説明されるように、冷却液通路２５は、通路内での冷却液流の方向にほぼ垂直な平面に沿って、全体的にＣ形状の断面を有する。全体的にＣ形状の通路は、冷却液と接触するモーターハウジングの表面領域を増大させ、それによりハウジングから冷却液への熱伝達を向上させる。また、ＨＰ圧縮機はＬＰ圧縮機よりも高い熱負荷を有するので、通路断面のサイズは、ＬＰ圧縮機に近接した通路のサイズに比べてＨＰ圧縮機に近接した通路の部分でのほうが大きいことに、図１から気がつくであろう。
[0031]図２を参照すると、モーターハウジング２０の鋳造で使用するためのクーラント中子１２５が、斜視図で示される。通路２５はクーラント中子１２５のポジティブパターンの反転したものであるので、クーラント中子１２５を示すことは、冷却液通路２５の構造を表現するのに役立つ方法である。モーターハウジング２０を鋳造するために、砂型重力鋳造法を使用することができる。有利には、モーターハウジングは、アルミニウム合金で形成されうる。クーラント中子１２５は、圧縮砂で作られ、また、金属が固化されかつ冷却された後で、容易に崩されて鋳造モーターハウジングから取り除かれる。鋳造モーターハウジング内の冷却液通路２５は、中子１２５の形状を有する空洞を備える。
[0032]図２から図４で最も良くわかるように、クーラント中子１２５は、軸方向に離間された複数の回旋状通路を有する冷却液通路を作り出す。すなわち、冷却液通路２５は、モーターハウジングに巻き付く単純な螺旋状の通路ではない。むしろ、冷却液通路は、２セットの回旋状の通路に分かれ、そのそれぞれが、モーターハウジングの軸の周りで一連の逆向きの流れ方向に冷却液を流す。したがって、中子１２５は、冷却液通路の入口２７を形成するための入口部分１２７を画定し、入口部分は、回旋状部分１３０Ｒおよび１３０Ｌと連絡する。入口２７を通じて入って来る冷却液は２つの部分に分かれ、一方は、右ねじれの回旋状部分（回旋状部分１３０Ｒによって示される）を流れ、もう一方は、左ねじれの回旋状部分（回旋状部分１３０Ｌによって示される）を流れる。図２〜４を参照すると、クーラント中子のポジティブパターンによって示される冷却液通路に沿った冷却液流の方向を表すために、矢印が示される。冷却液の各部分は再び一緒になり、出口部分１２９によって表された出口を通じて出て行く。
[0033]さらに、冷却液通路は少なくとも１つの側路を画定し、示された実施形態では、控え棒１３２および１３４によってクーラント中子に表された、２つのそのような側路が存在する。入口および出口部分１２７、１２９に加えて、第１の控え棒１３２のセットが、クーラント中子１２５の上部に配置されており、また、第２の控え棒１３４のセットが、中子の底部に沿って配置される。控え棒１３２および１３４は、クーラント中子１２５の隣接した回旋状部分１３０間に接続されて、回旋状部分を安定させる働きをする。さらに、控え棒１３２は、鋳造モーターハウジング内に冷却液側路を集合的に画定し、控え棒１３４も同様に、第２の側路を集合的に画定する。側路のそれぞれは、入口と出口との間を流れる冷却液に代替的な流れ経路を提供するように、回旋状通路と交差して曲がりくねらない形で延在する。控え棒１３２によって形成される上部に位置する側路の特有の利点は、通路に冷却液を満たす際に冷却液通路２５から空気を抜くのに役立つことである。
[0034]図１を参照すると、モーター固定子２２からの熱伝達を促進するために含まれうるさらなる特徴は、固定子２２およびモーターハウジング２０の両方と接触するようにそれらの間に配置された、熱伝導材料１４０である。例えば、熱伝導材料１４０は、熱伝導エポキシ等でありうる。熱伝導材料１４０は、固定子２２からモーターハウジング２０への熱伝導経路として働き、モーターハウジング２０は、冷却液通路２５を流れる冷却液によって冷却される。
[0035]本発明は電気モーター駆動二段直列圧縮機を参照して説明されたが、本発明は、単段圧縮機などの他の電気モーター駆動圧縮機に適用することもできる。添付の特許請求の範囲において、「第１の圧縮機翼車」への言及は、二段直列圧縮機のＨＰ圧縮機翼車（この場合、「第２の圧縮機翼車」はＬＰ圧縮機翼車である）か、または単段圧縮機における圧縮機翼車に当てはまるものとして理解されるべきである。
[0036]上記の説明および関連する図面に提示された教示の便益を有する当業者には、本明細書で説明された本発明の多くの修正形態および他の実施形態が思い浮かぶであろう。したがって、本発明は開示された特定の実施形態およびその修正形態に限定されるものではなく、また、他の実施形態が添付の特許請求の範囲に記載の範囲に含まれるように意図されていることが、理解されるべきである。本明細書において具体的な用語が用いられたが、これらの用語は包括的かつ記述的な意味で使用されたものに過ぎず、限定を目的としたものではない。
本願の発明は、電気モーター駆動圧縮機であって、
モーターハウジング、および前記モーターハウジングの一方の端部に取り付けられた第１の圧縮機ハウジングを含むハウジング組立体であって、前記モーターハウジングが、モーター固定子、および軸を有するモーター回転子を有し、前記モーターハウジングが、前記モーター回転子および前記軸が貫通する穴を画定する、ハウジング組立体を備え、
前記第１の圧縮機ハウジングが、前記軸の一方の端部に取り付けられて前記軸と一緒に回転する第１の遠心圧縮機翼車を有し、前記第１の圧縮機ハウジングがまた、前記第１の圧縮機翼車に空気を導く第１の空気吸入口と、前記第１の圧縮機翼車を通されそれによって圧縮された圧縮空気を集める第１の渦形室とを含む、第１の圧縮機流れ経路を画定し、また、
前記モーターハウジングが、回旋状の冷却液通路を内部に画定し、前記冷却液通路が、前記モーターハウジングの両端部に近接してそれぞれ配置された入口および出口を画定し、前記冷却液通路が、冷却液を前記入口から複数の回旋状通路のそれぞれに順々に通して最後に前記出口から流れ出させるように配置された、軸方向に離間された前記複数の回旋状通路を画定する、電気モーター駆動圧縮機である。
モーターハウジング、および前記モーターハウジングの一方の端部に取り付けられた第１の圧縮機ハウジングを含むハウジング組立体であって、前記モーターハウジングが、モーター固定子、および軸を有するモーター回転子を有し、前記モーターハウジングが、前記モーター回転子および前記軸が貫通する穴を画定する、ハウジング組立体を備え、
前記第１の圧縮機ハウジングが、前記軸の一方の端部に取り付けられて前記軸と一緒に回転する第１の遠心圧縮機翼車を有し、前記第１の圧縮機ハウジングがまた、前記第１の圧縮機翼車に空気を導く第１の空気吸入口と、前記第１の圧縮機翼車を通されそれによって圧縮された圧縮空気を集める第１の渦形室とを含む、第１の圧縮機流れ経路を画定し、また、
前記モーターハウジングが、回旋状の冷却液通路を内部に画定し、前記冷却液通路が、前記モーターハウジングの両端部に近接してそれぞれ配置された入口および出口を画定し、前記冷却液通路が、冷却液を前記入口から複数の回旋状通路のそれぞれに順々に通して最後に前記出口から流れ出させるように配置された、軸方向に離間された前記複数の回旋状通路を画定する、電気モーター駆動圧縮機である。
本願の発明の別の側面は、前記冷却液通路がさらに、前記回旋状通路を相互に連結させて一部の前記冷却液のための前記入口から前記出口までの代替的な流れ経路を提供するように、前記回旋状通路と交差して曲がりくねらない形で延在する、少なくとも１つの第１の側路を画定する。
本願の発明の別の側面は、前記冷却液通路がさらに、前記回旋状通路を相互に連結させるように前記回旋状通路と交差して曲がりくねらない形で延在する第２の側路を画定し、前記第１および第２の側路が、互いに円周方向に離間される。
本願の発明の別の側面は、前記モーターハウジングの反対側の端部に取り付けられた第２の圧縮機ハウジングと、前記第２の圧縮機ハウジングに設けられかつ前記軸の反対側の端部に固定された第２の遠心圧縮機翼車とをさらに備える、電気モーター駆動圧縮機であって、前記第２の圧縮機ハウジングが、前記第２の圧縮機翼車に空気を導く第２の空気吸入口と、前記第２の圧縮機翼車を通過しそれによって圧縮された圧縮空気を集める第２の渦形室とを含む第２の圧縮機流れ経路を画定し、前記電気モーター駆動圧縮機が、段間導管をさらに備え、前記段間導管が、前記第２の圧縮機翼車によって圧縮された空気が前記段間導管により前記第２の渦形室から前記第１の空気吸入口内に導かれて、前記第１の圧縮機翼車によってさらに圧縮されて前記第１の渦形室内に送達されるように、前記第２の渦形室を前記第１の空気吸入口に接続し、したがって、前記第２の圧縮機翼車が、低圧圧縮機翼車を構成し、前記第１の圧縮機翼車が、高圧圧縮機翼車を構成する。
本願の発明の別の側面は、前記冷却液通路への前記入口が、前記高圧圧縮機翼車に近接し、前記冷却液通路からの前記出口が、前記低圧圧縮機翼車に近接する。
本願の発明の別の側面は、前記高圧圧縮機翼車に近接した前記回旋状通路が、前記低圧圧縮機翼車に近接した前記回旋状通路よりも大きい断面積を有する。
本願の発明の別の側面は、前記高圧圧縮機翼車に近接した前記回旋状通路が、前記低圧圧縮機翼車に近接した前記回旋状通路よりも大きい断面積を有する。
本願の発明の別の側面は、前記モーターハウジングと前記第１の圧縮機ハウジングとの間に配置された遮熱材をさらに備え、前記遮熱材が、前記モーターハウジングと前記第１の圧縮機ハウジングとの間に捕捉される取付フランジを画定し、前記取付フランジが、前記取付フランジから前記モーターハウジングの一部分への熱伝達を促進するために、前記冷却液通路によって冷却される前記モーターハウジングの前記部分と接触する。
本願の発明の別の側面は、前記モーター固定子および前記モーターハウジングの両方と接触して前記モーター固定子から前記モーターハウジングへの熱伝導経路として働くように、前記モーター固定子と前記モーターハウジングとの間に配置された、熱伝導材料をさらに備える。
本願の発明の別の側面は、前記熱伝導材料が、熱伝導エポキシである。
１０ 直列二段電気モーター駆動圧縮機、二段圧縮機
２０ モーターハウジング
２１ 肩
２２ モーター固定子
２３ フランジ
２４ モーター回転子
２５ 冷却液通路
２６ 軸
２７ 入口
２８ 永久磁石
２９ 出口
３０ 穴
３２ 空気軸受、ジャーナル空気軸受、空気ジャーナル軸受
３５ Ｖバンドクランプ
３９ 軸受ハウジング
４０ 低圧圧縮機ハウジング
４２ 遠心低圧圧縮機翼車
４３ スラスト板
４４ 空気吸入口
４５ ディフューザ
４６ 低圧渦形室
４７ 通路
４９ 環状空間
５０ 段間導管
５１ 通路
６０ 高圧圧縮機ハウジング
６２ 遠心高圧圧縮機翼車
６４ 空気吸入口
６５ ディフューザ
６６ 高圧渦形室
６８ フランジ
７２ アニュラス部
７３ 通路
７６ アニュラス部
７８ 冷却空気通路
８０ 全体的に環状の空間
１００ 遮熱材
１０２ フランジ、取付フランジ
１０４ 壁部分
１２５ クーラント中子
１２７ 入口部分
１２９ 出口部分
１３０Ｌ 回旋状部分
１３０Ｒ 回旋状部分
１３２ 第１の控え棒
１３４ 第２の控え棒
１４０ 熱伝導材料
２０ モーターハウジング
２１ 肩
２２ モーター固定子
２３ フランジ
２４ モーター回転子
２５ 冷却液通路
２６ 軸
２７ 入口
２８ 永久磁石
２９ 出口
３０ 穴
３２ 空気軸受、ジャーナル空気軸受、空気ジャーナル軸受
３５ Ｖバンドクランプ
３９ 軸受ハウジング
４０ 低圧圧縮機ハウジング
４２ 遠心低圧圧縮機翼車
４３ スラスト板
４４ 空気吸入口
４５ ディフューザ
４６ 低圧渦形室
４７ 通路
４９ 環状空間
５０ 段間導管
５１ 通路
６０ 高圧圧縮機ハウジング
６２ 遠心高圧圧縮機翼車
６４ 空気吸入口
６５ ディフューザ
６６ 高圧渦形室
６８ フランジ
７２ アニュラス部
７３ 通路
７６ アニュラス部
７８ 冷却空気通路
８０ 全体的に環状の空間
１００ 遮熱材
１０２ フランジ、取付フランジ
１０４ 壁部分
１２５ クーラント中子
１２７ 入口部分
１２９ 出口部分
１３０Ｌ 回旋状部分
１３０Ｒ 回旋状部分
１３２ 第１の控え棒
１３４ 第２の控え棒
１４０ 熱伝導材料
Claims (9)
- 電気モーター駆動圧縮機であって、
モーターハウジング、および前記モーターハウジングの一方の端部に取り付けられた第１の圧縮機ハウジングを含むハウジング組立体であって、前記モーターハウジングが、モーター固定子、および軸を有するモーター回転子を有し、前記モーターハウジングが、前記モーター回転子および前記軸が貫通する穴を画定する、ハウジング組立体を備え、
前記第１の圧縮機ハウジングが、前記軸の一方の端部に取り付けられて前記軸と一緒に回転する第１の遠心圧縮機翼車を有し、前記第１の圧縮機ハウジングがまた、前記第１の圧縮機翼車に空気を導く第１の空気吸入口と、前記第１の圧縮機翼車を通されそれによって圧縮された圧縮空気を集める第１の渦形室とを含む、第１の圧縮機流れ経路を画定し、また、
前記モーターハウジングが、回旋状の冷却液通路を内部に画定し、前記冷却液通路が、前記モーターハウジングの軸線方向の両端部に近接してそれぞれ配置された入口および出口を画定し、前記冷却液通路が、冷却液を前記入口から複数の回旋状通路のそれぞれに順々に通して最後に前記出口から流れ出させるように配置された、軸方向に離間された前記複数の回旋状通路を画定し、
冷却液通路は、右ねじれの回旋状部分と左ねじれの回旋状部分とを各々有する２セットの回旋状の通路に分かれ、各通路の各々は前記モーターハウジングの軸の周りで一連の逆向きの流れ方向に冷却液が流れる流路になっており、
冷却液の前記入口から入る冷却液は２つの部分に分かれ、その一方は前記右ねじれの回旋状部分を通って流れ、他方は前記左ねじれの回旋状部分を通って流れ、前記２つの部分は再び一緒になり前記出口から出ていく、電気モーター駆動圧縮機。 - 前記冷却液通路がさらに、前記回旋状通路を相互に連結させて一部の前記冷却液のための前記入口から前記出口までの代替的な流れ経路を提供するように、前記回旋状通路と交差して曲がりくねらない形で延在する、少なくとも１つの第１の側路を画定する、請求項１に記載の電気モーター駆動圧縮機。
- 前記冷却液通路がさらに、前記回旋状通路を相互に連結させるように前記回旋状通路と交差して曲がりくねらない形で延在する第２の側路を画定し、前記第１および第２の側路が、互いに円周方向に離間される、請求項２に記載の電気モーター駆動圧縮機。
- 前記モーターハウジングの反対側の端部に取り付けられた第２の圧縮機ハウジングと、前記第２の圧縮機ハウジングに設けられかつ前記軸の反対側の端部に固定された第２の遠心圧縮機翼車とをさらに備える、電気モーター駆動圧縮機であって、前記第２の圧縮機ハウジングが、前記第２の圧縮機翼車に空気を導く第２の空気吸入口と、前記第２の圧縮機翼車を通過しそれによって圧縮された圧縮空気を集める第２の渦形室とを含む第２の圧縮機流れ経路を画定し、前記電気モーター駆動圧縮機が、段間導管をさらに備え、前記段間導管が、前記第２の圧縮機翼車によって圧縮された空気が前記段間導管により前記第２の渦形室から前記第１の空気吸入口内に導かれて、前記第１の圧縮機翼車によってさらに圧縮されて前記第１の渦形室内に送達されるように、前記第２の渦形室を前記第１の空気吸入口に接続し、したがって、前記第２の圧縮機翼車が、低圧圧縮機翼車を構成し、前記第１の圧縮機翼車が、高圧圧縮機翼車を構成する、請求項１に記載の電気モーター駆動圧縮機。
- 前記冷却液通路への前記入口が、前記高圧圧縮機翼車に近接し、前記冷却液通路からの前記出口が、前記低圧圧縮機翼車に近接する、請求項４に記載の電気モーター駆動圧縮機。
- 前記高圧圧縮機翼車に近接した前記回旋状通路が、前記低圧圧縮機翼車に近接した前記回旋状通路よりも大きい断面積を有する、請求項４に記載の電気モーター駆動圧縮機。
- 前記モーターハウジングと前記第１の圧縮機ハウジングとの間に配置された遮熱材をさらに備え、前記遮熱材が、前記モーターハウジングと前記第１の圧縮機ハウジングとの間に捕捉される取付フランジを画定し、前記取付フランジが、前記取付フランジから前記モーターハウジングの一部分への熱伝達を促進するために、前記冷却液通路によって冷却される前記モーターハウジングの前記部分と接触する、請求項４に記載の電気モーター駆動圧縮機。
- 前記モーター固定子および前記モーターハウジングの両方と接触して前記モーター固定子から前記モーターハウジングへの熱伝導経路として働くように、前記モーター固定子と前記モーターハウジングとの間に配置された、熱伝導材料をさらに備える、請求項１に記載の電気モーター駆動圧縮機。
- 前記熱伝導材料が、熱伝導エポキシである、請求項８に記載の電気モーター駆動圧縮機。
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