WO2024201875A1 - 電動コンプレッサ装置 - Google Patents

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WO2024201875A1
WO2024201875A1 PCT/JP2023/013105 JP2023013105W WO2024201875A1 WO 2024201875 A1 WO2024201875 A1 WO 2024201875A1 JP 2023013105 W JP2023013105 W JP 2023013105W WO 2024201875 A1 WO2024201875 A1 WO 2024201875A1
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cooling
rib
passage
circumferential direction
electric compressor
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剛 北村
泰高 青木
孝昭 吉澤
佑紀 八鍬
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Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Engine and Turbocharger Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
    • F05D2260/22141—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs

Definitions

  • This disclosure relates to an electric compressor device.
  • electric compressor devices that include a motor housing in which a coolant flow path is formed.
  • the coolant flowing through the flow path cools the stator of the motor that constitutes the electric compressor device.
  • the motor housing disclosed in Patent Document 1 has a coolant passageway that extends in the circumferential direction.
  • an electric compressor device A rotation axis; A compressor wheel provided on the rotating shaft; A motor for driving the rotating shaft; a motor housing that houses the motor; Equipped with The motor is A rotor fixed to the rotating shaft; a stator disposed around the rotor and supported by the motor housing; Including, A cooling flow passage is formed inside the motor housing at a position radially outside the stator through which a cooling liquid flows in a circumferential direction, When viewed along the circumferential direction, an axial length of the cooling passage is at least twice as long as a radial length of the cooling passage, At least one rib is provided which protrudes radially outward from an inner peripheral wall surface of the motor housing that defines the cooling flow passage and extends in the circumferential direction.
  • expressions indicating that things are in an equal state such as “identical,””equal,” and “homogeneous,” not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
  • expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to rectangular shapes, cylindrical shapes, etc. in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
  • the expressions “comprise”, “include”, or “have” a certain element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.
  • the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.
  • the direction in which the axis of the rotating shaft 2 extends is referred to as the "axial direction”, and the circumferential and radial directions based on the axis are sometimes simply referred to as the “circumferential direction” and "radial direction”.
  • the outer radial direction is the side that moves away from the axis of the rotating shaft 2, and the inner radial direction is the side that moves closer to the axis.
  • the electric compressor device 1 includes a housing 20 that houses the rotating shaft 2.
  • the housing 20 includes a low-pressure side housing 23 that houses the low-pressure wheel 13 provided at one end of the rotating shaft 2, a high-pressure side housing 24 that houses the high-pressure wheel 14 provided at the other end of the rotating shaft 2, and a motor housing 25 that houses the motor 5 for driving the rotating shaft 2.
  • the low-pressure side housing 23 and the high-pressure side housing 24 are arranged to sandwich the motor housing 25 in the axial direction.
  • the motor 5 includes a rotor 51 fixed to the rotating shaft 2 between the high-pressure wheel 14 and the low-pressure wheel 13, and a stator 52 arranged around the rotor 51.
  • the rotor 51 has a rotor core supported by the rotating shaft 2 and a plurality of permanent magnets supported by the rotor core.
  • the stator 52 also has a stator core 53 extending in the circumferential direction and a stator coil 54 provided on the stator core 53.
  • the stator core 53 is supported by the motor housing 25.
  • the operation of the electric compressor device 1 is as follows. A rotating magnetic field is formed by the current flowing through the stator coil 54, and the rotor 51 starts to rotate together with the rotating shaft 2. As a result, the low-pressure wheel 13 and the high-pressure wheel 14 also start to rotate.
  • air is drawn in from the suction port 236 (arrow A1). The drawn in air is accelerated by the centrifugal force of the low-pressure wheel 13, and the accelerated air is decelerated and pressurized by the diffuser 237, then flows through the scroll section 238 and is discharged from the discharge port (arrow A2). The low-pressure air compressed by the low-pressure compressor 3 is sent to the suction port 246 via the connecting pipe (arrow A3).
  • the low-pressure air that passes through the suction port 246 is accelerated by the centrifugal force of the high-pressure wheel 14.
  • the accelerated air is decelerated and pressurized by the diffuser 247, then flows through the scroll section 248 and is discharged from the discharge port (arrow A4).
  • the motor housing 25 is formed with a cooling flow passage 40 radially outside the stator 52, through which a cooling liquid (not shown) can flow circumferentially.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1.
  • the cooling flow passage 40 of this example has a first cooling flow passage 41, a second cooling flow passage 42, and a first turned-back cooling flow passage 46.
  • the first cooling flow passage 41 and the second cooling flow passage 42 extend in the circumferential direction and are arranged to be aligned in the axial direction.
  • the first turned-back cooling flow passage 46 is connected to the first cooling flow passage 41 and the second cooling flow passage 42.
  • the cooling liquid that has passed through the inlet 251 formed in the motor housing 25 flows into the first cooling flow passage 41 (arrow B1).
  • the cooling liquid also flows through the first cooling flow passage 41, the first turned-back cooling flow passage 46, and the second cooling flow passage 42 in order, and is discharged from an outlet 252 formed in the motor housing 25 (arrow B2).
  • the axial length of the cooling flow passage 40 is at least twice its radial length, more specifically at least four times.
  • the ratio of the axial length to the radial length is defined as the aspect ratio
  • an axial length that is N times or more larger than the radial length is synonymous with an aspect ratio of 1/N or less.
  • the aspect ratio of the cooling flow passage 40 in this example is 0.5 or less, more specifically 0.25 or less.
  • the aspect ratio of 0.25 or less only needs to be established for at least the circumferentially extending cooling passages 40. That is, in the example of Figs. 1 and 2, the aspect ratio of the first cooling passage 41 and the second cooling passage 42 needs to be 0.25 or less.
  • the axial length and radial length of the first cooling passage 41 correspond to dimensions La and Ld, respectively, in Fig. 2.
  • the axial length and radial length of the second cooling passage 42 correspond to dimensions Ma and Md, respectively.
  • dimension La is at least four times dimension Ld
  • dimension Ma is at least four times dimension Md.
  • the cross section of the first turned cooling passage 46 also has a similar shape. More specifically, when viewed along the axial direction, the circumferential length of the first turned cooling passage 46 is at least twice, and more specifically at least four times, the radial length of the first turned cooling passage 46 (not shown).
  • the motor housing 25 includes at least one rib 70 extending circumferentially in the cooling passage 40. More specifically, the motor housing 25 includes a wall surface 60 that defines the cooling passage 40, and the wall surface 60 has an inner circumferential wall surface 62 and an outer circumferential wall surface 64.
  • the rib 70 protrudes radially outward from the inner circumferential wall surface 62.
  • the rib 70 is a convex surface that is integrally formed with the inner circumferential wall surface 62.
  • the ribs 70 are arranged at intervals in the axial direction.
  • the ribs 70 include a plurality of first ribs 71 arranged at intervals in the axial direction in the first cooling flow passage 41, and a plurality of second ribs 72 arranged at intervals in the axial direction in the second cooling flow passage 42.
  • Each of the first ribs 71 and each of the second ribs 72 extend in the circumferential direction.
  • the aspect ratio of the cooling flow passage 40 is smaller than 1, so the flow rate of the cooling liquid in the cooling flow passage 40 increases, and the provision of at least one rib 70 appropriately narrows the flow passage cross-sectional area, further increasing the flow rate of the cooling liquid.
  • This increases the heat transfer coefficient between the cooling flow passage 40 and the cooling liquid.
  • the provision of the rib 70 also increases the heat transfer area.
  • an electric compressor device 1 with improved cooling performance is realized.
  • the heat transfer area is further increased, further improving the cooling performance of the electric compressor device 1.
  • FIG. 3 is a schematic graph showing the relationship between the flow rate of the coolant and the heat transfer coefficient determined by analysis.
  • the solid line indicates the cooling flow path 40 of the embodiment having an aspect ratio of 0.25
  • the dashed line indicates the cooling flow path of the comparative example (not shown) having an aspect ratio of 1.
  • the heat transfer coefficient of the cooling flow path 40 is greater than that of the cooling flow path of the comparative example.
  • the flow rate of the coolant required to achieve the required heat transfer coefficient (E shown in the graph) in the electric compressor device 1 is less for the cooling flow path 40 of the embodiment than for the cooling flow path of the comparative example. Therefore, it is also possible in the electric compressor device 1 to reduce the flow rate of the coolant flowing through the cooling flow path 40.
  • cooling passage 40 in other examples may not have the second cooling passage 42 and the first return cooling passage 46, and may be configured only with the first cooling passage 41.
  • first cooling passage 41 may have only one first rib 71.
  • ⁇ Rib 70 according to some embodiments> 4A and 4B show a first rib 71 constituting the rib 70.
  • Fig. 4A is a schematic cross-sectional view of the first rib 71A (71)
  • Fig. 4B is a schematic cross-sectional view of the first rib 71B (71).
  • At least one of the configurations relating to the first ribs 71A and 71B described below may be applied to the second rib 72 (see Fig. 2).
  • the above configuration makes it possible to avoid an excessive increase in the flow rate of the cooling liquid and the associated increase in pressure loss caused by the shortest distance between the first rib 71 and the side surface 65 being too short.
  • the above-mentioned relationship between the dimensions Wf and Wt may also be established for the second rib 72. That is, the shortest distance between a side surface (not shown) of the wall surface 60 that defines the second cooling flow passage 42 and the second rib 72 closest to that side surface may be longer than the axial length of the top of the second rib 72.
  • the first extension portion 913 extends parallel to the first rib 71 and the second rib 72. 6A and 6B, the circumferential range in which the first cooling flow passage 41 is disposed and the circumferential range in which the second cooling flow passage 42 is disposed are both the same as the circumferential range in which the first partition wall 91 is disposed.
  • the first turned cooling flow passage 46 is disposed at a position offset in the circumferential direction from the first partition wall 91.
  • the inlet 251 is formed in the first cooling passage 41, and the outlet 252 is formed in the second cooling passage 42.
  • the cooling liquid that passes through the inlet 251 flows through the first cooling passage 41, then flows through the first return cooling passage 46 and the second cooling passage 42 in that order, and is discharged from the outlet 252.
  • the arrangement of the first turning cooling passage 46 makes it possible to lengthen the axial length of the cooling passage 40 (in other words, the axial length of the motor housing 25), further improving the cooling performance of the electric compressor device 1.
  • the arrangement of the first turning cooling passage 46 allows the coolant to move back and forth in the circumferential direction, increasing the passage length of the cooling passage 40 and improving the cooling performance of the electric compressor device 1.
  • all of the ribs 70A (70) according to the first embodiment are positioned so as to be offset from the first turned cooling flow passage 46 in the circumferential direction. More specifically, the first rib 71 and the second rib 72 are positioned in a circumferential range offset from the first turned cooling flow passage 46. In the illustrated example, one end 711 of the first rib 71 and one end 721 of the second rib 72 may be positioned at the same circumferential position as the first flow passage forming end 912. With the above configuration, the shape of the motor housing 25A can be simplified, making it easier to manufacture the motor housing 25A.
  • the rib 70B (70) further includes a first curved rib 77 arranged in the first return cooling flow passage 46.
  • the first curved rib 77 connects to one end 711 of the first rib 71 and one end 721 of the second rib 72, and curves in an arc shape so as to be convex toward the second body end 82.
  • a plurality of first curved ribs 77 are arranged, and each first curved rib 77 connects to one end 711 of each first rib 71 and one end 721 of each second rib 72.
  • the above configuration increases the heat transfer area in the first turning cooling passage 46, further improving the cooling performance of the electric compressor device 1.
  • the coolant in the first turning cooling passage 46 can flow along the first curved rib 77, reducing the pressure loss of the coolant in the first turning cooling passage 46.
  • ⁇ Details of the motor housing 25 and the cooling passage 40 according to another embodiment> 6C and 6D respectively show a motor housing 25C (25) according to the third embodiment and a motor housing 25D (25) according to the fourth embodiment.
  • the cooling passage 40B (40) of the motor housing 25C, 25D (25) further includes a third cooling passage 43 and a second turned cooling passage 48 in addition to the first cooling passage 41, the second cooling passage 42, and the first turned cooling passage 46.
  • the third cooling passage 43 is aligned with the first cooling passage 41 and the second cooling passage 42 in the axial direction and extends in the circumferential direction.
  • the second turned cooling passage 48 communicates with the second cooling passage 42 and the third cooling passage 43.
  • the illustrated ribs 70C, 70D (70) further include a third rib 73 extending in the circumferential direction in the third cooling passage 43 in addition to the first rib 71 and the second rib 72.
  • three third ribs 73 are arranged axially spaced apart in the third cooling passage 43 .
  • the motor housing 25C, 25D (25) shown in Figures 6C and 6D further includes a second partition wall 92.
  • the second partition wall 92 extends in the circumferential direction so as to divide the cooling passages 40C, 40D (40) into the second cooling passage 42, the third cooling passage 43, and the third cooling passage 43. More specifically, the second partition wall 92 has a second connection end 921 connected to the second main body end 82, a second passage forming end 922 circumferentially facing the first main body end 81 with the second return cooling passage 48 in between, and a second extension portion 923 extending in the circumferential direction between the second connection end 921 and the second passage forming end 922. The second extension portion 923 extends parallel to the second rib 72 and the third rib 73.
  • the second turned cooling channel 48 is disposed at a position offset in the circumferential direction with respect to the second rib 72 and the third rib 73.
  • the first rib 71 and the third rib 73 have the same circumferential length, and the second rib 72 has a shorter circumferential length than the first rib 71 and the third rib 73.
  • the first cooling channel 41 and the third cooling channel 43 have the same circumferential length, and the second cooling channel 42 has a shorter circumferential length than the first cooling channel 41 and the third cooling channel 43.
  • the second turned cooling channel 48 has the same circumferential length and axial length as the first cooling channel 41, respectively.
  • the inlet 251 is formed in the first cooling passage 41, and the outlet 252 is formed in the third cooling passage 43.
  • the cooling liquid that passes through the inlet 251 flows in order through the first cooling passage 41, the first return cooling passage 46, the second cooling passage 42, the second return cooling passage 48, and the third cooling passage 43, and is discharged from the outlet 252.
  • the second turning cooling passage 48 in addition to the first turning cooling passage 46, the axial length of the cooling passage 40 (in other words, the axial length of the motor housing 25) can be lengthened, and the cooling performance of the electric compressor device 1 is further improved.
  • the second turning cooling passage 48 by further arranging the second turning cooling passage 48, the number of times the coolant travels back and forth in the circumferential direction increases, so the passage length of the cooling passage 40 increases, and the cooling performance of the electric compressor device 1 is improved.
  • the second rib 72 and the third rib 73 are disposed in a circumferential range offset from the second return cooling flow passage 48.
  • the other end 722 of the second rib 72 and one end 731 of the third rib 73 may be disposed in the same circumferential position as the second flow passage forming end 922.
  • the rib 70D (70) illustrated in FIG. 6D further includes a second curved rib 78 that is also disposed in the second return cooling passage 48.
  • the second curved rib 78 is connected to the other end 722 of the second rib 72 and one end 731 of the third rib 73, and is curved in an arc shape that is convex toward the first body end 81.
  • multiple second curved ribs 78 are disposed, and each second curved rib 78 is connected to the other end 722 of each second rib 72 and one end 731 of each third rib 73.
  • the above configuration increases the heat transfer area in the second cooling passage 42, further improving the cooling performance of the electric compressor device 1.
  • the coolant in the second cooling passage 42 can flow along the second curved rib 78, reducing the pressure loss of the coolant in the second return cooling passage 48.
  • the electric compressor device 1 is not limited to the two-stage compression type electric compressor shown in Fig. 1.
  • the electric compressor device 1 may be a single-stage compression type electric compressor incorporated in a turbocharger device.
  • the radial length of the first curved rib 77 may be shorter than at least one of the radial length of the first rib 71 and the radial length of the second rib 72. In this case, the cooling liquid flowing along the first curved rib 77 in the first turned cooling passage 46 can run up the first curved rib 77 and flow, thereby reducing pressure loss in the first turned cooling passage 46.
  • the first curved rib 77 is not limited to extending continuously between one end 711 of the first rib 71 and one end 721 of the second rib 72.
  • the first curved rib 77 may have a first through hole penetrating in the circumferential direction.
  • the first curved rib 77 may include a first connecting curved rib extending in an arc shape from the one end 711 and a second connecting curved rib extending in an arc shape from the one end 721, and a gap may be formed as a first through hole between the first connecting curved rib and the second connecting curved rib.
  • the first connecting curved rib and the second connecting curved rib have the same radius of curvature.
  • the cooling liquid flowing through the first turned cooling flow passage 46 can also pass through the gap, and heat transfer in the first turned cooling flow passage 46 can be improved compared to the case where the flow of the cooling liquid along the circumferential direction is restricted by the first curved rib 77.
  • the second curved rib 78 is not limited to extending continuously between the other end 722 of the second rib 72 and one end 731 of the third rib 73.
  • the second curved rib 78 may have a second through hole formed therethrough in the circumferential direction.
  • the second curved rib 78 may include a third connecting curved rib extending in an arc shape from the other end 722 and a fourth connecting curved rib extending in an arc shape from the one end 731, and a gap may be formed as a second through hole between the third connecting curved rib and the fourth connecting curved rib.
  • the third connecting curved rib and the fourth connecting curved rib have the same radius of curvature.
  • the cooling liquid flowing through the second turned cooling passage 48 can also pass through the gap, and heat transfer in the second turned cooling passage 48 can be improved compared to the case where the flow of the cooling liquid along the circumferential direction is restricted by the second curved rib 78.
  • At least one embodiment of the electric compressor device (1) includes: A rotating shaft (2); A compressor wheel (at least one of a low pressure wheel 13 and a high pressure wheel 14) provided on the rotating shaft; A motor (5) for driving the rotating shaft; A motor housing (25) that houses the motor; Equipped with The motor is A rotor (51) fixed to the rotating shaft; a stator (52) disposed around the rotor and supported by the motor housing; Including, A cooling flow passage (40) is formed inside the motor housing, radially outside the stator, through which a cooling liquid flows in a circumferential direction, When viewed along the circumferential direction, an axial length of the cooling passage is at least twice as long as a radial length of the cooling passage, At least one rib (70) is provided which protrudes radially outward from an inner peripheral wall surface (62) of the wall surface (60) of the motor housing which defines the cooling flow passage and extends in the circumferential direction.
  • the radial length of the rib is less than or equal to 4/5 of the maximum radial length of the cooling passage.
  • the configuration described above in 3) further increases the heat transfer area, further improving the cooling performance of the electric compressor device.
  • Each of the plurality of ribs has an apex (175) that is an outer end in the radial direction, The ribs are spaced apart in the axial direction at intervals greater than the axial length of the top portion.
  • the configuration of 4) above makes it possible to avoid an excessive increase in the flow rate of the coolant and the associated increase in pressure loss caused by the distance between two adjacent ribs being too short.
  • each of the plurality of ribs has a trapezoidal or rectangular shape.
  • each of the plurality of ribs has an apex (175) that is an outer end in the radial direction
  • the wall surface of the motor housing includes an axially facing side surface (65) that defines the cooling passage, The distance between the rib closest to the side surface and the side surface is greater than the axial length of the apex.
  • the configuration of 6) above makes it possible to avoid an excessive increase in the flow rate of the coolant and the associated increase in pressure loss caused by the distance between the rib and the side being too short.
  • the electric compressor device according to any one of 3) to 6) above,
  • the number of the ribs arranged in the cooling passage extending in the circumferential direction is three or more.
  • the configuration of 7) above further increases the heat transfer area, further improving the cooling performance of the electric compressor device.
  • the motor housing includes: A first main body end portion (81) which is one end portion in the circumferential direction; A second body end portion (82) which is the other end portion in the circumferential direction and faces the first body end portion with a gap (M) therebetween; a first partition wall (91) extending in the circumferential direction so as to partition the cooling flow passage into a first cooling flow passage (41) and a second cooling flow passage (42) arranged in an axial direction, and a first turned-back cooling flow passage (46) communicating with the first cooling flow passage and the second cooling flow passage; Including, The first partition wall is a first connecting end (911) connected to the first body end; The second main body end portion and a first flow passage forming end portion (912) opposed to each other in the circumferential direction are disposed between the first turned cooling flow passage.
  • the axial length of the cooling passage can be increased by providing a first return cooling passage in the cooling passage, thereby further improving the cooling performance of the electric compressor device.
  • the electric compressor device according to 8) above,
  • the at least one rib is positioned such that all of the ribs are offset from the first turning cooling passage in the circumferential direction.
  • the at least one rib is a first rib (71) extending in the circumferential direction in the first cooling flow passage; a second rib (72) extending in the circumferential direction in the second cooling flow passage;
  • the first curved rib (77) is a curved rib that is curved convexly toward the second main body end in the first return cooling flow passage, and connects one end (711) of the first rib and one end (721) of the second rib.
  • the configuration of 10) above can increase the heat transfer area in the first turning cooling passage, further improving the cooling performance of the electric compressor device.
  • the cooling liquid can flow along the curved ribs in the first turning cooling passage, reducing the pressure loss of the cooling liquid in the first turning cooling passage.
  • the motor housing includes: a second partition wall (92) extending in the circumferential direction so as to partition the cooling flow passage into the second cooling flow passage and the third cooling flow passage (43) arranged in the axial direction, and a second turned-back cooling flow passage (48) communicating with the second cooling flow passage and the third cooling flow passage,
  • the second partition wall is a second connecting end (921) connected to the second body end;
  • the first main body end portion and a second flow passage forming end portion (922) opposed to each other in the circumferential direction are disposed between the first main body end portion and the second turned cooling flow passage.
  • the axial length of the cooling passage can be further increased by further providing a second return cooling passage in the cooling passage, thereby further improving the cooling performance of the electric compressor device.

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Abstract

電動コンプレッサ装置は、モータを収容するモータハウジングを備える。モータハウジングの内部には、モータのステータよりも径方向の外側において冷却液が周方向に沿って流れるための冷却流路が形成され、周方向に沿って視たとき、冷却流路の軸方向長さが冷却流路の径方向長さよりも２倍以上ある。また、冷却流路を画定するモータハウジングの壁面のうち内周側壁面から径方向の外側に突出すると共に、周方向に延在する少なくとも１つのリブがモータハウジングに設けられている。

Description

電動コンプレッサ装置
　本開示は、電動コンプレッサ装置に関する。
　従来、冷却液の流路が形成されたモータハウジングを備える電動コンプレッサ装置が知られている。流路を流れる冷却液は、電動コンプレッサ装置を構成するモータのステータなどを冷却する。例えば特許文献１に開示のモータハウジングには、周方向に延在する冷却液通路が形成されている。
特開２０１５－２０９８４５号公報
　しかしながら、上記のモータハウジングの冷却液通路は、流路断面が略正方形であるため、冷却液の流速が小さくなる傾向にある。そのため、電動コンプレッサ装置は冷却性能を十分に発揮できない虞がある。
　本開示の目的は、冷却性能を向上させた電動コンプレッサ装置を提供することである。
　本開示の少なくとも一実施形態に係る電動コンプレッサ装置は、
　回転軸と、
　前記回転軸に設けられたコンプレッサホイールと、
　前記回転軸を駆動するためのモータと、
　前記モータを収容するモータハウジングと、
を備え、
　前記モータは、
　　前記回転軸に固定されたロータと、
　　前記ロータの周囲に配置され、前記モータハウジングによって支持されるステータと、
を含み、
　前記モータハウジングの内部には、前記ステータよりも径方向の外側において冷却液が周方向に沿って流れるための冷却流路が形成され、
　前記周方向に沿って視たとき、前記冷却流路の軸方向長さが前記冷却流路の径方向長さよりも２倍以上あり、
　前記冷却流路を画定する前記モータハウジングの壁面のうち内周側壁面から前記径方向の外側に突出すると共に、前記周方向に延在する少なくとも１つのリブが設けられる。
　本開示によれば、冷却性能を向上させた電動コンプレッサ装置を提供できる。
一実施形態に係る電動コンプレッサ装置の概略的な断面図である。 図１の部分拡大図である。 シミュレーションによって特定した冷却液の流量と熱伝達係数との関係を示す概略的なグラフである。 リブ７０を構成する第１リブ７１の概略的な断面図である（第１の例示）。 リブ７０を構成する第１リブ７１の概略的な断面図である（第２の例示）。 一実施形態に係る軸方向視におけるモータハウジングの概略図である。 第１実施形態に係るモータハウジングを示す概略的な断面図である。 第２実施形態に係るモータハウジングを示す概略的な断面図である。 第３実施形態に係るモータハウジングを示す概略的な断面図である。 第４実施形態に係るモータハウジングを示す概略的な断面図である。
　以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
＜電動コンプレッサ装置１の全体構成＞
　図１は、本開示の一実施形態に係る電動コンプレッサ装置１の概略的な断面図である。本例の電動コンプレッサ装置１は回転軸２を備えた２段圧縮式電動コンプレッサである。２段圧縮式電動コンプレッサは例えば車両に搭載された燃料電池に圧縮空気を送るように構成される。
　以下の説明では、回転軸２の軸線が延在する方向を「軸方向」といい、軸線を基準とした周方向と径方向を単に「周方向」と「径方向」という場合がある。径方向の外側は、回転軸２の軸線から遠ざかる方向側であり、径方向の内側は、軸線に近づく方向側である。
　電動コンプレッサ装置１は、回転軸２を収容するハウジング２０を備える。ハウジング２０は、回転軸２の一端部に設けられた低圧ホイール１３を収容する低圧側ハウジング２３と、回転軸２の他端部に設けられた高圧ホイール１４を収容する高圧側ハウジング２４と、回転軸２を駆動するためのモータ５を収容するモータハウジング２５とを含む。本実施形態では、低圧側ハウジング２３と高圧側ハウジング２４が軸方向においてモータハウジング２５を挟むように配置されている。
　低圧側ハウジング２３には、吸入口２３６、ディフューザ２３７、スクロール部２３８、および、図示外の吐出口が形成されている。同様に、高圧側ハウジング２４には、吸入口２４６、ディフューザ２４７、スクロール部２４８、および、図示外の吐出口が形成されている。低圧側ハウジング２３の吐出口は、高圧側ハウジング２４の吸入口２４６に、図示外の連結管を介して連結されている。低圧側ハウジング２３と低圧ホイール１３は低圧圧縮機３として機能するようになっており、高圧側ハウジング２４と高圧ホイール１４は高圧圧縮機４として機能するようになっている。低圧ホイール１３と高圧ホイール１４はそれぞれ、コンプレッサホイールの一例である。
　モータ５は、高圧ホイール１４と低圧ホイール１３の間において回転軸２に固定されるロータ５１と、ロータ５１の周囲に配置されるステータ５２とを含む。ロータ５１は、回転軸２によって支持されるロータコアと、ロータコアによって支持される複数の永久磁石とを有する。また、ステータ５２は、周方向に延在するステータコア５３と、ステータコア５３に設けられるステータコイル５４とを有する。ステータコア５３はモータハウジング２５によって支持されている。
　電動コンプレッサ装置１の動作概要は以下の通りである。ステータコイル５４を流れる電流によって回転磁界が形成されることで、ロータ５１は回転軸２と共に回転を開始する。これにより、低圧ホイール１３と高圧ホイール１４も回転を開始する。低圧圧縮機３では、吸入口２３６から空気が吸入される（矢印Ａ１）。吸入された空気は、低圧ホイール１３の遠心力により加速され、加速された空気がディフューザ２３７により減速加圧された後、スクロール部２３８を流れて吐出口から排出される（矢印Ａ２）。低圧圧縮機３によって圧縮された低圧空気は、連結管を経由して吸入口２４６に送られる（矢印Ａ３）。高圧圧縮機４では、吸入口２４６を通過した低圧空気が高圧ホイール１４の遠心力によって加速される。加速された空気がディフューザ２４７によって減速加圧された後、スクロール部２４８を流れ、吐出口から排出される（矢印Ａ４）。
　上記の動作を電動コンプレッサ装置１が行われる間、ステータコイル５４に電流が流れるため、ステータ５２の温度が上昇する。また、ステータコア５３またはステータコイル５４の少なくとも一方で発生する渦電流によっても、ステータ５２の温度は上昇する。そこで本例のモータハウジング２５には、ステータ５２よりも径方向の外側において図示外の冷却液が周方向に沿って流れるための冷却流路４０が形成されている。
＜冷却流路４０の概略＞
　図１、図２を参照して本開示の一実施形態に係る冷却流路４０を例示する。図２は、図１の部分拡大図である。本例の冷却流路４０は、第１冷却流路４１、第２冷却流路４２、および、第１折返冷却流路４６を有する。第１冷却流路４１と第２冷却流路４２は周方向に延在すると共に、軸方向において並ぶように配置されている。第１折返冷却流路４６は、第１冷却流路４１および第２冷却流路４２に連通している。モータハウジング２５に形成される入口２５１を通過した冷却液は、第１冷却流路４１に流入するようになっている（矢印Ｂ１）。また、冷却液は、第１冷却流路４１、第１折返冷却流路４６、および、第２冷却流路４２を順に流れて、モータハウジング２５に形成される出口２５２から排出されるようになっている（矢印Ｂ２）。
　冷却流路４０の流路断面の形状について説明する。本例の冷却流路４０は、周方向に沿って視たとき、冷却流路４０の軸方向長さが冷却流路４０の径方向長さよりも２倍以上あり、より具体的には４倍以上である。ここで、径方向長さに対する軸方向長さの比をアスペクト比と定義したとき、軸方向長さが径方向長さよりもＮ倍以上あることは、アスペクト比が１／Ｎ以下であることと同義である。つまり、本例の冷却流路４０のアスペクト比は、０．５以下であり、より具体的には０．２５以下である。
　アスペクト比が０．２５以下となるのは、冷却流路４０のうちで少なくとも周方向に延在する流路において成立すればよい。即ち、図１、図２の例では、第１冷却流路４１と第２冷却流路４２のアスペクト比が０．２５以下であればよい。第１冷却流路４１の軸方向長さと径方向長さはそれぞれ、図２において寸法Ｌａ，Ｌｄに該当する。また、第２冷却流路４２の軸方向長さと径方向長さはそれぞれ、寸法Ｍａ，Ｍｄに該当する。冷却流路４０のアスペクト比が０．２５以下である場合、寸法Ｌａは寸法Ｌｄの４倍以上であり、寸法Ｍａは寸法Ｍｄの４倍以上である。
　なお本例では、第１折返冷却流路４６の流路断面も同様の形状を呈する。より具体的には、軸方向に沿って視たとき、第１折返冷却流路４６の周方向長さは第１折返冷却流路４６の径方向長さよりも２倍以上であり、より具体的には４倍以上である（図示外）。
　図２に示すように、モータハウジング２５は、冷却流路４０において周方向に延在する少なくとも１つのリブ７０を含む。より詳細には、モータハウジング２５は冷却流路４０を画定する壁面６０を含み、壁面６０は内周側壁面６２と外周側壁面６４を有する。そして、リブ７０は内周側壁面６２から径方向の外側に向かって突出している。リブ７０は内周側壁面６２と一体的に構成された凸面である。リブ７０が外周側壁面６４ではなく内周側壁面６２に設けられることで、温度上昇が起こりやすいステータコア５３を有効に冷却できる。なお、リブ7０は外周側壁面６４に設けられてもよい。
　本開示の必須の構成要素ではないが、本実施形態に係るリブ７０は、軸方向に間隔を空けて複数配置される。より具体的な一例として、リブ７０は、第１冷却流路４１において軸方向に間隔を空けて配置される複数の第１リブ７１と、第２冷却流路４２において軸方向に間隔を空けて配置される複数の第２リブ７２とを含む。各第１リブ７１と各第２リブ７２は周方向に延在する。
　周方向に延在する冷却流路４０において設けられるリブ７０の個数は、２つ以上であってもよいし、３つ以上であってもよい。図示される例では、第１冷却流路４１に配置される第１リブ７１の個数は３つであり、第２冷却流路４２に配置される第２リブ７２の個数も３つである。なお、詳細は後述するが、第１折返冷却流路４６にはリブ７０が配置されてもよいし、配置されなくてもよい（図６Ａ、図６Ｂ参照）。
　上記構成によれば、冷却流路４０のアスペクト比が１より小さいため冷却流路４０における冷却液の流速が増大し、また、少なくとも１つのリブ７０が設けられることで流路断面積が適度に狭められるので、冷却液の流速がさらに増大する。これにより、冷却流路４０と冷却液との間の熱伝達係数が増大する。また、リブ７０が設けられることで伝熱面積も増大する。よって、冷却性能を向上させた電動コンプレッサ装置１が実現される。また、軸方向に間隔を空けて複数のリブ７０が配置される構成が採用されることで、伝熱面積がさらに増大し電動コンプレッサ装置１の冷却性能はさらに向上する。
　なお、本実施形態ではアスペクト比が１以下であることで冷却液の流速が増大するため、冷却液の流量を減らすことも可能となる。図３は、解析によって特定した冷却液の流量と熱伝達係数との関係を示す概略的なグラフである。図３のグラフにおいて、実線はアスペクト比が０．２５の実施例に係る冷却流路４０を示し、破線はアスペクト比が１となる比較例に係る冷却流路（図示外）を示す。上述のように冷却流路４０の熱伝達係数は、比較例に係る冷却流路の熱伝達係数よりも増大する。結果として、電動コンプレッサ装置１において要求される熱伝達係数（グラフで示すＥ）が実現されるために必要な冷却液の流量は、実施例に係る冷却流路４０の方が比較例に係る冷却流路よりも少なくて済む。従って、冷却流路４０を流れる冷却液の流量を減らすことも電動コンプレッサ装置１では可能になる。
　なお、他の例に係る冷却流路４０は、第２冷却流路４２と第１折返冷却流路４６を有さず、第１冷却流路４１のみによって構成されてもよい。また、第１冷却流路４１に設けられる第１リブ７１は１つだけでもよい。これらの実施形態においても、上記の技術的な利点が得られる。
＜幾つかの実施形態に係るリブ７０＞
　図４Ａ、図４Ｂはリブ７０を構成する第１リブ７１を示す。図４Ａは第１リブ７１Ａ（７１）の概略的な断面図であり、図４Ｂは第１リブ７１Ｂ（７１）の概略的な断面図である。以下で説明する第１リブ７１Ａ，７１Ｂに関する構成の少なくとも１つは第２リブ７２（図２参照）に適用されてもよい。
　図４Ａ、図４Ｂで示すように、第１リブ７１Ａ，７１Ｂ（７１）の最大径方向長さ（寸法ｈ）は第１冷却流路４１の最大径方向長さ（寸法Ｈ）の４／５以下であり、より好ましくは２／３以下である。寸法ｈの最小値としては任意の値が採用されてもよいが、一例をあげると、寸法ｈは寸法Ｈの１／５以上であってもよく、より具体的には２／５以上であってもよい。
　上記構成によれば、モータハウジング２５の外周側壁面６４と第１リブ７１Ａ，７１Ｂとの間が狭くなり過ぎることに起因する冷却液の流量低下を回避でき、第１冷却流路４１において局所的に発生する冷却液の流速増加およびそれに付随する圧力損失の増大を回避できる。
　なお、上記した寸法ｈと寸法Ｈの間の関係は、第２リブ７２と第２冷却流路４２の間においても成立してもよい。より具体的には、第１リブ７１と第１冷却流路４１の径方向長さの関係と、第２リブ７２と第２冷却流路４２の径方向長さの関係は互いに同じであってもよい。より詳細な一例として、第１リブ７１と第２リブ７２は周方向に沿って視たとき互いに同一形状であり、かつ、第１冷却流路４１と第２冷却流路４２は周方向に沿って視たとき互いに同一形状であってもよい。
　図４Ａ、図４Ｂで示される複数の第１リブ７１Ａ，７１Ｂ（７１）の各々は、径方向における外側端である頂部１７５Ａ，１７５Ｂ（１７５）を有する。頂部１７５は、第１リブ７１のうちで径方向の外側を向く平坦面であり、かつ、径方向と直交して延在する平坦面である。頂部１７５Ａ，１７５Ｂの軸方向長さは寸法Ｗｔに該当する。複数の第１リブ７１Ａ，７１Ｂ（７１）のうちで軸方向に隣り合う２つの間隔（軸方向における最短距離）は、寸法はＷｓに該当する。本例では、寸法Ｗｓは寸法Ｗｔよりも大きい。換言すると、複数の第１リブ７１は、頂部１７５の軸方向長さよりも長い間隔を空けて、軸方向に配置される。なお、寸法Ｗｔは寸法ｈよりも短くてもよいし、長くてもよい。
　上記構成によれば、隣り合う２つの第１リブ７１の間隔が短すぎることに起因する冷却液の過度な流速増加およびそれに付随する圧力損失の増大を回避することができる。なお、上記した寸法Ｗｓと寸法Ｗｔの間の関係は、第２リブ７２においても成立してもよい。即ち、複数の第２リブ７２は、第２リブ７２の頂部の軸方向長さよりも長い間隔を空けて、軸方向に配置されてもよい。
　図４Ａ、図４Ｂで示すように、モータハウジング２５の壁面６０は、軸方向を向く一対の側面６５を有する。両図では、複数の第１リブ７１Ａ，７１Ｂ（７１）のうち最も側面６５に近接するいずれかと側面６５との間の最短距離を、寸法Ｗｆによって示している。寸法Ｗｆは上述した寸法Ｗｔよりも長い。換言すると、側面６５に最も近接する第１リブ７１と側面６５との間の最短距離は、頂部１７５の軸方向長さよりも長い。
　上記構成によれば、第１リブ７１と側面６５との間の最短距離が短すぎることに起因する冷却液の過度の流速増加およびそれに付随する圧力損失の増大を回避できる。なお、上記した寸法Ｗｆと寸法Ｗｔとの関係は、第２リブ７２においても成立してもよい。即ち、第２冷却流路４２を画定する壁面６０の側面（図示外）と当該側面に最も近接する第２リブ７２との間の最短距離は、第２リブ７２の頂部の軸方向長さよりも長くてもよい。
　図４Ａ、図４Ｂで示すように、周方向に沿って視たとき、複数の第１リブ７１Ａ（７１）の各々は台形形状を呈し、複数の第１リブ７１Ｂ（７１）の各々は矩形形状を呈する。本例では、第１リブ７１Ａ，７１Ｂは、壁面６０の内周側壁面６２と湾曲面６９を介して接続されている。上記構成によれば、例えば鋳造によって行われてもよいモータハウジング２５の製造を易化することができる。なお、上記の第１リブ７１の構成は第２リブ７２に適用されてもよい。即ち、周方向に沿って視たとき、第２リブ７２は台形形状または矩形形状を呈してもよい。
＜モータハウジング２５と冷却流路４０の詳細例＞
　図５は、本開示の一実施形態に係る軸方向視におけるモータハウジング２５の概略図である。同図で示すように、モータハウジング２５は、周方向における一端部である第１本体端部８１と、周方向における他端部である第２本体端部８２とを含む。第１本体端部８１と第２本体端部８２は、隙間Ｍを空けて周方向にて互いに対向している。本例のモータハウジング２５は、軸方向に延在する略円筒状であると共に、軸方向視において略Ｃ字状を呈する。
　図６Ａと図６Ｂは、第１実施形態に係るモータハウジング２５Ａ（２５）と、第２実施形態に係るモータハウジング２５Ｂ（２５）とをそれぞれ示す。両図ではモータハウジング２５の展開図を示しており、紙面縦方向が周方向に該当する（後述の図６Ｃ、図６Ｄも同様）。また、両図では図面を見やすくする都合、リブ７０のハッチングをモータハウジング２５のハッチングとは異ならせている（後述の図６Ｃ、図６Ｄも同様）。モータハウジング２５Ａ、２５Ｂ（２５）の冷却流路４０Ａ（４０）は、周方向に延在する第１冷却流路４１および第２冷却流路４２と、第１冷却流路４１および第２冷却流路４２に連通する第１折返冷却流路４６とを有する。
　上記の冷却流路４０Ａが実現されるために、モータハウジング２５Ａ，２５Ｂ（２５）は、第１仕切壁９１を含む。第１仕切壁９１は、第１冷却流路４１、第２冷却流路４２、および第１折返冷却流路４６に冷却流路４０Ａを仕切るよう、周方向に延在している。より詳細には、第１仕切壁９１は、第１本体端部８１に接続される第１接続端部９１１と、第１折返冷却流路４６を間にして第２本体端部８２と周方向に並ぶ第１流路形成端部９１２と、第１接続端部９１１および第１流路形成端部９１２の間で周方向に延在する第１延在部９１３とを有する。第１延在部９１３は、第１リブ７１および第２リブ７２に対して平行に延在する。また、図６Ａ、図６Ｂの例では、第１冷却流路４１が配置される周方向範囲と第２冷却流路４２が配置される周方向範囲はいずれも、第１仕切壁９１が配置される周方向範囲と同じである。そして、第１折返冷却流路４６は、第１仕切壁９１から周方向にずれた位置に配置されている。
　図６Ａと図６Ｂで示される例では、入口２５１は第１冷却流路４１に形成され、出口２５２は第２冷却流路４２に形成される。入口２５１を通過した冷却液は、第１冷却流路４１を流れた後、第１折返冷却流路４６および第２冷却流路４２を順に流れて出口２５２から排出される。
　上記構成によれば、第１折返冷却流路４６が配置されることで、冷却流路４０の軸方向長さ（換言するとモータハウジング２５の軸方向長さ）を長くでき、電動コンプレッサ装置１の冷却性能はさらに向上する。また、第１折返冷却流路４６が配置されることで、冷却液が周方向において往復するため、冷却流路４０の流路長は増大し、電動コンプレッサ装置１の冷却性能は向上する。
　図６Ａで示すように、第１実施形態に係るリブ７０Ａ（７０）は全て、周方向において第１折返冷却流路４６からずれるように配置される。より具体的には、第１リブ７１と第２リブ７２は、第１折返冷却流路４６からずれた周方向範囲に配置されている。図示される例では、第１リブ７１の一端部７１１と第２リブ７２の一端部７２１は、第１流路形成端部９１２と同じ周方向位置に配置されてもよい。上記構成によれば、モータハウジング２５Ａの形状をより簡易にでき、モータハウジング２５Ａの製造を易化できる。
　図６Ｂで示すように、第２実施形態に係るリブ７０Ｂ（７０）は、第１折返冷却流路４６に配置される第１湾曲リブ７７をさらに有する。第１湾曲リブ７７は、第１リブ７１の一端部７１１と、第２リブ７２の一端部７２１に接続すると共に、第２本体端部８２に向けて凸となるように円弧状に湾曲する。本例では、複数の第１湾曲リブ７７が配置されており、各第１湾曲リブ７７が、各第１リブ７１の一端部７１１と各第２リブ７２の一端部７２１とに接続している。
　上記構成によれば、第１折返冷却流路４６における伝熱面積を増大させることができ、電動コンプレッサ装置１の冷却性能はさらに向上する。また、第１折返冷却流路４６において冷却液は第１湾曲リブ７７に沿って流れることができ、第１折返冷却流路４６における冷却液の圧力損失を低減できる。
＜他の実施形態に係るモータハウジング２５と冷却流路４０の詳細例＞
　図６Ｃ、図６Ｄは、第３実施形態に係るモータハウジング２５Ｃ（２５）と、第４実施形態に係るモータハウジング２５Ｄ（２５）とをそれぞれ示す。モータハウジング２５Ｃ，２５Ｄ（２５）の冷却流路４０Ｂ（４０）は、第１冷却流路４１、第２冷却流路４２、および、第１折返冷却流路４６に加えて、第３冷却流路４３と第２折返冷却流路４８をさらに有する。第３冷却流路４３は、第１冷却流路４１および第２冷却流路４２と軸方向に並ぶと共に、周方向に延在する。第２折返冷却流路４８は、第２冷却流路４２および第３冷却流路４３と連通する。図示されるリブ７０Ｃ，７０Ｄ（７０）は、第１リブ７１および第２リブ７２に加えて、第３冷却流路４３において周方向に延在する第３リブ７３をさらに有する。本例では、３つの第３リブ７３が、第３冷却流路４３において軸方向に間隔を空けて配置されている。
　図６Ｃ、図６Ｄで示されるモータハウジング２５Ｃ，２５Ｄ（２５）は、第２仕切壁９２をさらに含む。第２仕切壁９２は、冷却流路４０Ｃ，４０Ｄ（４０）を、第２冷却流路４２、第３冷却流路４３、および、第３冷却流路４３に仕切るように周方向に延在する。より詳細には、第２仕切壁９２は、第２本体端部８２に接続される第２接続端部９２１と、第２折返冷却流路４８を間にして第１本体端部８１と周方向に対向する第２流路形成端部９２２と、第２接続端部９２１と第２流路形成端部９２２の間で周方向に延在する第２延在部９２３とを有する。第２延在部９２３は、第２リブ７２および第３リブ７３に対して平行に延在する。
　図６Ｃ、図６Ｄの例では、第２折返冷却流路４８は、第２リブ７２および第３リブ７３に対して周方向にずれた位置に配置されている。また、第１リブ７１と第３リブ７３の周方向長さは互いに同じであり、第２リブ７２の周方向長さは、第１リブ７１と第３リブ７３の周方向長さよりも短い。また、両図の例では、第１冷却流路４１と第３冷却流路４３の周方向長さは互いに同じであり、第２冷却流路４２の周方向長さは、第１冷却流路４１と第３冷却流路４３の周方向長さよりも短い。さらに、第２折返冷却流路４８の周方向長さ及び軸方向長さはそれぞれ、第１冷却流路４１の周方向長さ及び軸方向長さと同じである。
　図６Ｃと図６Ｄで示されるモータハウジング２５Ｃ，２５Ｄ（２５）では、入口２５１は第１冷却流路４１に形成され、出口２５２は第３冷却流路４３に形成される。入口２５１を通過した冷却液は、第１冷却流路４１、第１折返冷却流路４６、第２冷却流路４２、第２折返冷却流路４８、および、第３冷却流路４３を順に流れて出口２５２から排出される。
　上記構成によれば、第１折返冷却流路４６に加えて第２折返冷却流路４８が配置されることで、冷却流路４０の軸方向長さ（換言するとモータハウジング２５の軸方向長さ）を長くでき、電動コンプレッサ装置１の冷却性能はさらに向上する。また、第２折返冷却流路４８がさらに配置されることで、冷却液が周方向において往復する回数が増大するため、冷却流路４０の流路長は増大し、電動コンプレッサ装置１の冷却性能は向上する。
　図６Ｃで例示されるリブ７０Ｃ（７０）では、第２リブ７２と第３リブ７３は第２折返冷却流路４８からずれた周方向範囲に配置されている。第２リブ７２の他端部７２２と第３リブ７３の一端部７３１は、第２流路形成端部９２２と同じ周方向位置に配置されてもよい。上記構成によれば、モータハウジング２５Ｃの形状をより簡易にでき、モータハウジング２５Ｃの製造を易化できる。
　図６Ｄで例示されるリブ７０Ｄ（７０）は、第２折返冷却流路４８にも配置される第２湾曲リブ７８をさらに有する。第２湾曲リブ７８は、第２リブ７２の他端部７２２と、第３リブ７３の一端部７３１とに接続されると共に、第１本体端部８１に向けて凸となるように円弧状に湾曲する。本例では、複数の第２湾曲リブ７８が配置されており、各第２湾曲リブ７８が、各第２リブ７２の他端部７２２と各第３リブ７３の一端部７３１とに接続している。
　上記構成によれば、第２冷却流路４２における伝熱面積を増大させることができ、電動コンプレッサ装置１の冷却性能はさらに向上する。また、第２冷却流路４２において冷却液は第２湾曲リブ７８に沿って流れることができ、第２折返冷却流路４８における冷却液の圧力損失を低減できる。
＜その他の変形例＞
　電動コンプレッサ装置１は、図１で示す２段圧縮式電動コンプレッサであることに限定されない。電動コンプレッサ装置１は、ターボチャージャー装置に組み込まれた１段圧縮式電動コンプレッサであってもよい。
　また、第１湾曲リブ７７の径方向長さは、第１リブ７１の径方向長さまたは第２リブ７２の径方向長さの少なくとも一方よりも短くてもよい。この場合、第１折返冷却流路４６において第１湾曲リブ７７に沿って流れる冷却液が、第１湾曲リブ７７を乗り上げて流れることができるので、第１折返冷却流路４６における圧力損失を低減できる。
　また、第１湾曲リブ７７は、第１リブ７１の一端部７１１と第２リブ７２の一端部７２１の間に亘って連続的に延在することに限定されない。第１湾曲リブ７７には周方向に貫通された第１貫通孔が形成されてもよい。例えば、第１湾曲リブ７７は、一端部７１１から円弧状に延在する第１接続湾曲リブと、一端部７２１から円弧状に延在する第２接続湾曲リブとを含み、第１接続湾曲リブと第２接続湾曲リブとの間に、第１貫通孔としての間隙が形成されていてもよい。第１接続湾曲リブと第２接続湾曲リブは互いに同じ曲率半径を有する。この場合、第１折返冷却流路４６を流れる冷却液は、間隙を通過することも可能になり、冷却液の周方向に沿った流れが第１湾曲リブ７７によって規制される場合に比べて、第１折返冷却流路４６における熱伝達を向上できる。
　同様に、第２湾曲リブ７８は、第２リブ７２の他端部７２２と第３リブ７３の一端部７３１の間に亘って連続的に延在することに限定されない。第２湾曲リブ７８には周方向に貫通された第２貫通孔が形成されてもよい。例えば、第２湾曲リブ７８は、他端部７２２から円弧状に延在する第３接続湾曲リブと、一端部７３１から円弧状に延在する第４接続湾曲リブとを含み、第３接続湾曲リブと第４接続湾曲リブとの間に、第２貫通孔としての間隙が形成されていてもよい。第３接続湾曲リブと第４接続湾曲リブは互いに同じ曲率半径を有する。この場合、第２折返冷却流路４８を流れる冷却液は、間隙を通過することも可能になり、冷却液の周方向に沿った流れが第２湾曲リブ７８によって規制される場合に比べて、第２折返冷却流路４８における熱伝達を向上できる。
＜まとめ＞
　上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
１）本開示の少なくとも一実施形態に係る電動コンプレッサ装置（１）は、
　回転軸（２）と、
　前記回転軸に設けられたコンプレッサホイール（低圧ホイール１３または高圧ホイール１４の少なくとも一方）と、
　前記回転軸を駆動するためのモータ（５）と、
　前記モータを収容するモータハウジング（２５）と、
を備え、
　前記モータは、
　　前記回転軸に固定されたロータ（５１）と、
　　前記ロータの周囲に配置され、前記モータハウジングによって支持されるステータ（５２）と、
を含み、
　前記モータハウジングの内部には、前記ステータよりも径方向の外側において冷却液が周方向に沿って流れるための冷却流路（４０）が形成され、
　前記周方向に沿って視たとき、前記冷却流路の軸方向長さが前記冷却流路の径方向長さよりも２倍以上あり、
　前記冷却流路を画定する前記モータハウジングの壁面（６０）のうち内周側壁面（６２）から前記径方向の外側に突出すると共に、前記周方向に延在する少なくとも１つのリブ（７０）が設けられる。
　上記１）の構成によれば、冷却流路のアスペクト比が１より小さいため冷却流路における冷却液の流速が増大し、また、少なくとも１つのリブが設けられることで流路断面積が適度に狭められるので、冷却液の流速がさらに増大する。これにより、冷却流路と冷却液との間の熱伝達係数が増大する。また、リブが設けられることで伝熱面積も増大する。よって、冷却性能を向上させた電動コンプレッサ装置が実現される。
２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記リブの径方向長さは、前記冷却流路の最大径方向長さの４／５以下である。
　上記２）の構成によれば、リブが冷却流路を狭め過ぎることに起因する冷却液の流量低下を回避でき、冷却流路において局所的に発生する冷却液の流速増加およびそれに付随する圧力損失の増大を回避できる。
３）幾つかの実施形態では、上記１）または２）に記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記少なくとも１つのリブは、軸方向に間隔を空けて複数配置される。
　上記３）の構成によれば、伝熱面積がさらに増大するので、電動コンプレッサ装置の冷却性能はさらに向上する。
４）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記複数のリブの各々は、前記径方向における外側端である頂部（１７５）を有し、
　前記複数のリブは、前記頂部の軸方向長さよりも長い間隔を空けて、前記軸方向に配置される。
　上記４）の構成によれば、隣り合う２つのリブの間隔が短すぎることに起因する冷却液の過度な流速増加およびそれに付随する圧力損失の増大を回避できる。
５）幾つかの実施形態では、上記４）に記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記周方向に沿って視たとき、前記複数のリブの各々は、台形形状または矩形形状を呈する。
　上記５）の構成によれば、モータハウジングの製造を易化させることができる。
６）幾つかの実施形態では、上記３）から５）のいずれかに記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記複数のリブの各々は、前記径方向における外側端である頂部（１７５）を有し、
　前記モータハウジングの前記壁面は、軸方向を向く面であって、前記冷却流路を画定する側面（６５）を含み、
　前記側面に最も近接する前記リブと前記側面との間の距離は、前記頂部の軸方向長さよりも長い。
　上記６）の構成によれば、リブと側面との間の距離が短すぎることに起因する冷却液の過度な流速増加およびそれに付随する圧力損失の増大を回避できる。
７）幾つかの実施形態では、上記３）から６）のいずれかに記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記周方向に延在する前記冷却流路においては配置される前記リブの個数は３つ以上である。
　上記７）の構成によれば、伝熱面積がさらに増大するので、電動コンプレッサ装置の冷却性能はさらに向上する。
８）幾つかの実施形態では、上記１）から７）のいずれかに記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記モータハウジングは、
　　前記周方向における一端部である第１本体端部（８１）と、
　　前記周方向における他端部であって、前記第１本体端部と隙間（Ｍ）を空けて対向する第２本体端部（８２）と、
　　前記冷却流路を、軸方向に並ぶ第１冷却流路（４１）および第２冷却流路（４２）と、前記第１冷却流路および前記第２冷却流路に連通する第１折返冷却流路（４６）とに仕切るように前記周方向に延在する第１仕切壁（９１）と、
　を含み、
　前記第１仕切壁は、
　　　前記第１本体端部に接続される第１接続端部（９１１）と、
　　　前記第１折返冷却流路を間にして、前記第２本体端部と前記周方向に対向する第１流路形成端部（９１２）と
を有する。
　上記８）の構成によれば、冷却流路に第１折返冷却流路が設けられることで冷却流路の軸方向長さを長くでき、電動コンプレッサ装置の冷却性能はさらに向上する。
９）幾つかの実施形態では、上記８）に記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記少なくとも１つのリブは全て、前記周方向において前記第１折返冷却流路からずれるように配置される。
　上記９）の構成によれば、モータハウジングの製造を易化できる。
１０）幾つかの実施形態では、上記８）に記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記少なくとも１つのリブは、
　　　　前記第１冷却流路において前記周方向に延在する第１リブ（７１）と、
　　　　前記第２冷却流路において前記周方向に延在する第２リブ（７２）と、
　　　　前記第１折返冷却流路において前記第２本体端部に向けて凸となるように湾曲する湾曲リブであって、前記第１リブの一端部（７１１）と前記第２リブの一端部（７２１）とに接続する湾曲リブ（第１湾曲リブ７７）と
を有する。
　上記１０）の構成によれば、第１折返冷却流路における伝熱面積を増大させることができるので、電動コンプレッサ装置の冷却性能はさらに向上する。また、第１折返冷却流路において冷却液は湾曲リブに沿って流れることができ、第１折返冷却流路における冷却液の圧力損失を低減できる。
１１）幾つかの実施形態では、上記８）から１０）のいずれかに記載の電動コンプレッサ装置であって、
　前記モータハウジングは、
　　前記冷却流路を、前記軸方向に並ぶ前記第２冷却流路および第３冷却流路（４３）と、前記第２冷却流路および前記第３冷却流路に連通する第２折返冷却流路（４８）とに仕切るように前記周方向に延在する第２仕切壁（９２）をさらに含み、
　前記第２仕切壁は、
　　　前記第２本体端部に接続される第２接続端部（９２１）と、
　　　前記第２折返冷却流路を間にして、前記第１本体端部と前記周方向に対向する第２流路形成端部（９２２）と
を有する。
　上記１１）の構成によれば、冷却流路に第２折返冷却流路がさらに設けられることで冷却流路の軸方向長さをさらに長くでき、電動コンプレッサ装置の冷却性能はさらに向上する。
１　　　　：電動コンプレッサ装置
２　　　　：回転軸
３　　　　：低圧圧縮機
４　　　　：高圧圧縮機
５　　　　：モータ
１３　　　：低圧ホイール
１４　　　：高圧ホイール
２０　　　：ハウジング
２３　　　：低圧側ハウジング
２４　　　：高圧側ハウジング
２５　　　：モータハウジング
４０　　　：冷却流路
４１　　　：第１冷却流路
４２　　　：第２冷却流路
４３　　　：第３冷却流路
４６　　　：第１折返冷却流路
４８　　　：第２折返冷却流路
５１　　　：ロータ
５２　　　：ステータ
５３　　　：ステータコア
５４　　　：ステータコイル
６０　　　：壁面
６２　　　：内周側壁面
６４　　　：外周側壁面
６５　　　：側面
６９　　　：湾曲面
７０　　　：リブ
７１　　　：第１リブ
７２　　　：第２リブ
７３　　　：第３リブ
７７　　　：第１湾曲リブ
７８　　　：第２湾曲リブ
８１　　　：第１本体端部
８２　　　：第２本体端部
９１　　　：第１仕切壁
９２　　　：第２仕切壁
１７５　　：頂部
２３６，２４６　　：吸入口
２３７，２４７　　：ディフューザ
２３８，２４８　　：スクロール部
２５１　　：入口
２５２　　：出口
７１１，７２１，７３１　　：一端部
７２２　　：他端部
９１１　　：第１接続端部
９１２　　：第１流路形成端部
９１３　　：第１延在部
９２１　　：第２接続端部
９２２　　：第２流路形成端部
９２３　　：第２延在部
Ｍ　　　　：隙間

 

Claims (11)

  1. 　回転軸と、
    　前記回転軸に設けられたコンプレッサホイールと、
    　前記回転軸を駆動するためのモータと、
    　前記モータを収容するモータハウジングと、
    を備え、
    　前記モータは、
    　　前記回転軸に固定されたロータと、
    　　前記ロータの周囲に配置され、前記モータハウジングによって支持されるステータと、
    を含み、
    　前記モータハウジングの内部には、前記ステータよりも径方向の外側において冷却液が周方向に沿って流れるための冷却流路が形成され、
    　前記周方向に沿って視たとき、前記冷却流路の軸方向長さが前記冷却流路の径方向長さよりも２倍以上あり、
    　前記冷却流路を画定する前記モータハウジングの壁面のうち内周側壁面から前記径方向の外側に突出すると共に、前記周方向に延在する少なくとも１つのリブが設けられる
    電動コンプレッサ装置。
  2. 　前記リブの径方向長さは、前記冷却流路の最大径方向長さの４／５以下である
    請求項１に記載の電動コンプレッサ装置。
  3. 　前記少なくとも１つのリブは、軸方向に間隔を空けて複数配置される
    請求項１または２に記載の電動コンプレッサ装置。
  4. 　前記複数のリブの各々は、前記径方向における外側端である頂部を有し、
    　前記複数のリブは、前記頂部の軸方向長さよりも長い間隔を空けて、前記軸方向に配置される
    請求項３に記載の電動コンプレッサ装置。
  5. 　前記周方向に沿って視たとき、前記複数のリブの各々は、台形形状または矩形形状を呈する
    請求項４に記載の電動コンプレッサ装置。
  6. 　前記複数のリブの各々は、前記径方向における外側端である頂部を有し、
    　前記モータハウジングの前記壁面は、軸方向を向く面であって、前記冷却流路を画定する側面を含み、
    　前記側面に最も近接する前記リブと前記側面との間の距離は、前記頂部の軸方向長さよりも長い
    請求項３に記載の電動コンプレッサ装置。
  7. 　前記周方向に延在する前記冷却流路においては配置される前記リブの個数は３つ以上である
    請求項３に記載の電動コンプレッサ装置。
  8. 　前記モータハウジングは、
    　　前記周方向における一端部である第１本体端部と、
    　　前記周方向における他端部であって、前記第１本体端部と隙間を空けて対向する第２本体端部と、
    　　前記冷却流路を、軸方向に並ぶ第１冷却流路および第２冷却流路と、前記第１冷却流路および前記第２冷却流路に連通する第１折返冷却流路とに仕切るように前記周方向に延在する第１仕切壁と、
    　を含み、
    　前記第１仕切壁は、
    　　　前記第１本体端部に接続される第１接続端部と、
    　　　前記第１折返冷却流路を間にして、前記第２本体端部と前記周方向に並ぶ第１流路形成端部と
    を有する
    請求項１または２に記載の電動コンプレッサ装置。
  9. 　前記少なくとも１つのリブは全て、前記周方向において前記第１折返冷却流路からずれるように配置される
    請求項８に記載の電動コンプレッサ装置。
  10. 　前記少なくとも１つのリブは、
    　　　　前記第１冷却流路において前記周方向に延在する第１リブと、
    　　　　前記第２冷却流路において前記周方向に延在する第２リブと、
    　　　　前記第１折返冷却流路において前記第２本体端部に向けて凸となるように湾曲する湾曲リブであって、前記第１リブの一端部と前記第２リブの一端部とに接続する湾曲リブと
    を有する
    請求項８に記載の電動コンプレッサ装置。
  11. 　前記モータハウジングは、
    　　前記冷却流路を、前記軸方向に並ぶ前記第２冷却流路および第３冷却流路と、前記第２冷却流路および前記第３冷却流路に連通する第２折返冷却流路とに仕切るように前記周方向に延在する第２仕切壁をさらに含み、
    　前記第２仕切壁は、
    　　　前記第２本体端部に接続される第２接続端部と、
    　　　前記第２折返冷却流路を間にして、前記第１本体端部と前記周方向に対向する第２流路形成端部と
    を有する
    請求項８に記載の電動コンプレッサ装置。

     
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