DE112017005877T5

DE112017005877T5 - Elektrischer Kompressor

Info

Publication number: DE112017005877T5
Application number: DE112017005877.5T
Authority: DE
Inventors: Kuniaki IIZUKA; Takashi Yoshida; Yuji Sasaki; Tatsumi Inomata; Takuya Ozasa; Ryosuke Yumoto; Takashi Mori
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-08-01
Also published as: CN109790854B; CN109790854A; JPWO2018092892A1; US20190226486A1; WO2018092892A1; JP6705510B2

Abstract

Ein elektrischer Kompressor weist Folgendes auf: eine Drehwelle, an der ein Kompressorlaufrad angebracht ist; einen Statorabschnitt, der um die Drehwelle herum angeordnet ist; und ein Motorgehäuse, das den Statorabschnitt beherbergt. Das Motorgehäuse weist ein inneres Gehäuse, das einen ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, der den Statorabschnitt umgibt und hält, und ein äußeres Gehäuse auf, das einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, der den ersten zylindrischen Abschnitt des inneren Gehäuses umgibt und hält. Zwischen einer äußeren Fläche des Innengehäuses und einer inneren Fläche des äußeren Gehäuses ist ein Kühlmantelabschnitt in einem Teil einer Umfangsrichtung um die Drehwelle herum oder über den gesamten Umfang um die Drehwelle herum ausgebildet. Das innere Gehäuse weist einen ersten Endwandabschnitt auf, der ausgebildet ist, um zu dem ersten zylindrischen Abschnitt stetig zu sein, und sich in Bezug auf einen Außenumfangsabschnitt des Statorabschnitts in einer radialen Richtung der Drehwelle einwärts erstreckt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen elektrischen Kompressor.
Stand der Technik
Gewöhnlicherweise ist ein elektrischer Kompressor bekannt, der in Patentdokumenten 1 und 2 offenbart ist. Der elektrische Lader weist einen Motorstator und einen Motorrotor auf. Der elektrische Lader, der in Patentdokument 1 beschrieben ist, weist eine Statorbaugruppe auf, in der ein Motorstator mit einer äußeren Buchse integriert ist, die den Motorstator stützt. Ein Wasserkühlmantel ist zwischen einer äußeren Buchse bzw. Hülse und einem Lagergehäuse vorgesehen. Außerdem ist in dem elektrischen Lader bzw. Kompressor (Supercharger), der in Patentdokument 2 beschrieben ist, ein Raum um den Motorstator herum vorgesehen.
Literaturstellenliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: Internationale Publikation Nr. 2008/020512
Patentdokument 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2007/321698

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem vorangehend beschriebenen konventionellen elektrischen Lader bzw. Kompressor (elektrischer Kompressor) wird das Kühlen des Statorabschnitts in Erwägung gezogen, jedoch gibt es andere Elemente, die Wärme in der Nähe eines Drehkörpers (einer Drehwelle oder dergleichen) erzeugen, der sich mit einem Kompressorlaufrad dreht. Deshalb ist es erforderlich, eine Kühleffizienz des gesamten elektrischen Kompressors weiter zu verbessern. Die vorliegende Offenbarung wird einen elektrischen Kompressor beschreiben, der in der Lage ist, eine Kühleffizienz zu verbessern.
Lösung des Problems
Ein elektrischer Kompressor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist Folgendes auf: eine Drehwelle, an der ein Kompressorlaufrad angebracht ist; einen Statorabschnitt, der um die Drehwelle herum angeordnet ist; und ein Motorgehäuse, das den Statorabschnitt beherbergt, in welchem das Motorgehäuse ein inneres Gehäuse, das einen ersten zylindrischen Abschnitt, der den Statorabschnitt umgibt und hält, aufweist, und ein äußeres Gehäuse aufweist, das einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, der den ersten zylindrischen Abschnitt des inneren Gehäuses umgibt und hält, in dem zwischen einer Außenfläche des inneren Gehäuses und einer Innenfläche des äußeren Gehäuses ein Kühlmantelabschnitt in einem Teil einer Umfangsrichtung um die Drehwelle herum oder über den gesamten Umfang um die Drehwelle herum ausgebildet ist und in dem das innere Gehäuse einen ersten Endwandabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, um stetig zu dem ersten zylindrischen Abschnitt zu sein und sich in Bezug auf einen Außenumfangsabschnitt des Statorabschnitts in einer radialen Richtung der Drehwelle erstreckt.
Effekte der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Kühleffizienz zu verbessern.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zentrifugalkompressor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Motorgehäuse von 1 darstellt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie III-III von 2 genommen ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein inneres Gehäuse von 1 darstellt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Gehäuse von 1 darstellt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die einen ersten Schritt eines Zusammenbauprozesses darstellt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Schritt des Zusammenbauprozesses darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein elektrischer Kompressor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist Folgendes auf: eine Drehwelle, an der ein Kompressorlaufrad angebracht ist; einen Statorabschnitt, der um die Drehwelle herum angeordnet ist; und ein Motorgehäuse, das den Statorabschnitt beherbergt, in dem das Motorgehäuse ein inneres Gehäuse, das einen ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, der den Statorabschnitt umgibt und hält, und ein äußeres Gehäuse aufweist, das einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, der den ersten zylindrischen Abschnitt des inneren Gehäuses umgibt und hält, in dem zwischen einer Außenfläche des inneren Gehäuses und einer Innenfläche des äußeren Gehäuses ein Kühlmantelabschnitt in einem Teil einer Umfangsrichtung um die Drehwelle herum oder über den gesamten Umfang um die Drehwelle herum ausgebildet ist und in dem das innere Gehäuse einen ersten Endwandabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, um zu dem ersten zylindrischen Abschnitt stetig zu sein, und sich in Bezug auf einen Außenumfangabschnitt des Statorabschnitts in einer radialen Richtung der Rotorwelle bzw. Drehwelle einwärts erstreckt.
Gemäß dem elektrischen Kompressor, wenn ein Kühlfluid in den Kühlmantelabschnitt strömt, kann ein Heizteil bzw. heizender Teil (ein Motor oder dergleichen) des elektrischen Kompressors durch das innere Gehäuse gekühlt werden. Der Statorabschnitt kann durch den ersten zylindrischen Abschnitt gekühlt werden. Außerdem erstreckt sich der erste Endwandabschnitt in Bezug auf den Außenumfangsabschnitt des Statorabschnitts in der radialen Richtung einwärts. Nicht lediglich der Motor, sondern auch die Heizteile um die Drehwelle herum können durch den ersten Endwandabschnitt gekühlt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Kühleffizienz zu verbessern.
In einigen Aspekten ist der Kühlmantelabschnitt in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet. Der Kühlmantelabschnitt weist einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt auf, die ein Einlass und ein Auslass eines Kühlfluids sind. In diesem Fall strömt das Kühlfluid von dem ersten Endabschnitt zu dem zweiten Endabschnitt oder von dem zweiten Endabschnitt zu dem ersten Endabschnitt. Da es möglich ist, die Stagnation oder Drift bzw. Abweichung des Kühlfluids zu unterdrücken, wird eine Kühleffizienz weiter verbessert. Die Positionen des Einlasses und des Auslasses des Kühlfluids können durch die Konfiguration der peripheren Vorrichtung bzw. Umfangsvorrichtung geändert werden, die mit dem elektrischen Kompressor versehen ist, jedoch kann solch eine Änderung flexibel gehandhabt werden durch ein geeignetes Ändern der Position des Kühlmantelabschnitts (der Positionen des ersten und des zweiten Endabschnitts).
In einigen Aspekten ist eine Kontaktebene, deren Außenfläche des inneren Gehäuses die Innenfläche des äußeren Gehäuses berührt, zwischen der Außenfläche des inneren Gehäuses und der Innenfläche des äußeren Gehäuses ausgebildet, wobei zumindest eines von dem Innengehäuse des äußeren Gehäuses einen Vertiefungsabschnitt aufweist, der hinsichtlich der Kontaktebene vertieft ist und den Kühlmantelabschnitt ausbildet, und der Vertiefungsabschnitt des Innengehäuses oder des äußeren Gehäuses ist lediglich in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet, sodass der Kühlmantelabschnitt in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Kühlmantelabschnitt durch ein geeignetes Ändern der Position (Bereich) oder Größe des Vertiefungsabschnitts beliebig ausgebildet sein.
In einigen Aspekten weist der elektrische Kompressor ein Lager auf, das innerhalb des Motorgehäuses vorgesehen ist und die Drehwelle stützt, und der erste Endwandabschnitt des Innengehäuses weist einen ringförmigen Abschnitt auf, durch den die Drehwelle hindurchdringt und der das Lager umgibt, und der ringförmige Abschnitt hält das Lager. In diesem Fall kann das Lager durch den ringförmigen Abschnitt des ersten Endwandabschnitts gekühlt werden. Nicht lediglich der Motor, sondern auch das Lager kann effizient gekühlt werden.
Hiernach wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine redundante Beschreibung wird weggelassen. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Ausdrücke der „radialen Richtung“ und der „Umfangsrichtung“ mit Bezug auf eine Drehwelle 12 oder eine Drehachse X verwendet, solange nichts Anderes spezifiziert ist.
Bezugnehmend auf 1 wird ein elektrischer Kompressor 1 einer ersten Ausführungsform beschrieben. Wie in 1 dargestellt ist, ist der elektrische Kompressor 1 auf z.B. eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs oder eines Schiffs angewendet. Der elektrische Kompressor 1 weist einen Kompressor 7 auf. Der elektrische Kompressor 1 dreht ein Kompressorlaufrad 8 durch die Interaktion eines Rotorabschnitts 13 und eines Statorabschnitts 14, um ein Gas, wie z.B. Luft, zu komprimieren und komprimierte Luft bzw. Druckluft zu erzeugen. Der Rotorabschnitt 13 und der Statorabschnitt 14 bilden einen Motor 5.
Der elektrische Kompressor 1 weist eine Drehwelle 12, die innerhalb eines Gehäuses 2 drehbar gestützt ist, und das Kompressorlaufrad 8 auf, das an einem vorderen Endabschnitt der Drehwelle 12 angebracht ist. Das Gehäuse 2 weist ein Motorgehäuse 3, das den Rotorabschnitt 13 und den Statorabschnitt 14 beherbergt, ein Inverter- bzw. Gleichrichtergehäuse 4, das eine Öffnung einer zweiten Endseite (die linke Seite der Zeichnung) des Motorgehäuses 3 schließt, und ein Kompressorgehäuse 6 auf, das das Kompressorlaufrad 8 beherbergt. Das Kompressorgehäuse 6 ist an einer ersten Endseite (der rechten Seite der Zeichnung) des Motorgehäuses 3 vorgesehen. Das Kompressorgehäuse 6 weist einen Saugteil 9, einen Schneckenabschnitt 10 und einen Abgabeanschluss 11 auf.
Der Rotorabschnitt 13 ist einem Mittenabschnitt der Drehwelle 12 in der Richtung der Drehachse X fixiert und weist einen oder mehrere Permanentmagnete (nicht dargestellt) auf, die an der Drehwelle 12 angebracht sind. Der Statorabschnitt 14 wird durch die Innenfläche des Motorgehäuses 3 gehalten, um den Rotorabschnitt 13 zu umgeben. D.h. der Statorabschnitt 14 ist um die Drehwelle 12 herum angeordnet. Der Statorabschnitt 14 weist einen zylindrischen Kernabschnitt 14a, der angeordnet ist, um den Rotorabschnitt 13 zu umgeben, und einen Spulenabschnitt 14b auf, der durch ein Wickeln eines leitfähigen Drahts (nicht dargestellt) um den Kernabschnitt 14a herum ausgebildet ist. Wenn ein Wechselstrom zu dem Spulenabschnitt 14b des Statorabschnitts 14 durch den leitfähigen Draht fließt, drehen sich die Drehwelle 12 und das Kompressorlaufrad 8 zusammen durch die Interaktion des Rotorabschnitts 13 und des Statorabschnitts 14. Wenn das Kompressorlaufrad 8 sich dreht, saugt das Kompressorlaufrad 8 externe Luft durch den Saugansschluss 9 an, komprimiert die Luft durch den Streckenabschnitt 10 und gibt die komprimierte Luft von dem Abgabeanschluss 11 aus. Die komprimierte Luft, die von dem Abgabeanschluss 11 abgegeben wird, wird zu der vorangehend beschriebenen Brennkraftmaschine zugeführt.
Der elektrische Kompressor 1 weist zwei Lager 20A und 20B auf, die die Drehwelle 12 hinsichtlich dem Gehäuse 2 drehbar stützen. Die Lager 20A und 20B sind innerhalb des Motorgehäuses 3 vorgesehen. Die Lager 20A und 20B sind mit dem dazwischen angeordneten Motor 5 angeordnet und stützen die Drehwelle 12 an deren beiden Enden. Das erste Lager 20A wird durch einen ringförmigen Abschnitt 37 gehalten, der an einem Endabschnitt auf der Seite des Kompressorlaufrads 8 in dem Motorgehäuse 3 vorgesehen ist. Das zweite Lager 20B wird durch die Innenflächenseite (die Seite des Kompressorlaufrads 8) des Unterteilungswandabschnitts 4a des Invertergehäuses 4 gehalten.
Als nächstes wird eine Konfiguration des Motorgehäuses 3 in größeren Details hinsichtlich 1 und 2 beschrieben. Das Motorgehäuse 3 weist ein zylindrisches Innengehäuse 3A, das an der Innenseite, d.h., der Seite der Drehwelle 12 angeordnet ist, und ein zylindrisches Außengehäuse bzw. ein zylindrisches äußeres Gehäuse 3B auf, das an der Außenseite, d.h. der Außenumfangsseite des inneren Gehäuses 3A angeordnet ist. D.h., das Motorgehäuse 3 hat eine Struktur bzw. einen Aufbau, der in zwei Teile aufgeteilt ist. Das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B sind separate Bauteile und sind konzentrisch hinsichtlich der Drehachse X angeordnet. Das innere Gehäuse 3A ist an dem äußeren Gehäuse 3B durch z.B. eine Klemmpassung (Schrumpfpassung oder dergleichen) angebracht.
Das innere Gehäuse 3A umgibt und hält den Statorabschnitt 14. Der Statorabschnitt 14 ist an dem inneren Gehäuse 3A durch z.B. eine Schrumpfpassung oder eine Presspassung angebracht. Entsprechend sind das innere Gehäuse 3A und der Statorabschnitt 14 vereinigt. Das äußere Gehäuse 3B umgibt und hält das innere Gehäuse 3A. Das innere Gehäuse 3A und der Statorabschnitt 14, die vereinigt sind, sind an dem äußeren Gehäuse 3B durch z.B. eine Klemmpassung (Schrumpfpassung oder dergleichen) angebracht. Das innere Gehäuse 3A weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 31, der eine zylindrische Form hat und sich in der Richtung der Drehachse X erstreckt, und einen ersten Wandabschnitt 33 auf, der ausgebildet ist, um stetig zu einer ersten Endseite (der Seite des Kompressorlaufrads 8) des ersten zylindrischen Abschnitts 31 zu sein. Der erste zylindrische Abschnitt 31 umgibt und hält den Statorabschnitt 14. Ein zweites Ende (eine entgegengesetzte Seite zu dem ersten Endwandabschnitt 33) des ersten zylindrischen Abschnitts 31 ist offen. Der erste Endwandabschnitt 33 erstreckt sich in der radialen Richtung von dem ersten Ende des ersten zylindrischen Abschnitts 31 aus einwärts (sh. 4 und 6).
Der erste Endwandabschnitt 33 weist einen ringförmigen Abschnitt 37 auf, der an der Mittenseite, d.h., der Seite der Drehachse X vorgesehen ist. Der ringförmige Abschnitt 37 ragt in der Richtung der Drehachse X (auf der Seite des Kompressorlaufrads 8) im Verhältnis zu dem ersten Ende des ersten zylindrischen Abschnitts 31 vor. Eine ringförmige äußere Fläche 33b ist um den ringförmigen Abschnitt 37 herum ausgebildet. Die äußere Fläche 33b ist ein Schulterabschnitt, der zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 31 und dem ringförmigen Abschnitt 37 vorgesehen ist. Die äußere Fläche 33b ist eine flache Fläche, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse X erstreckt. Der ringförmige Abschnitt 37 ist um die Drehachse X herum angeordnet. Ein Durchgangsloch 37d ist an der Mitte des ringförmigen Abschnitts 37 vorgesehen. Ein Nabenabschnitt 8b des Kompressorlaufrads 8 und die Drehwelle 12 sind durch das Durchgangsloch 37d hindurch eingesetzt und die Drehwelle 12 durchdringt den ringförmigen Abschnitt 37.
Wie in 1 dargestellt ist, erstreckt sich der ringförmige Abschnitt 37 in Bezug auf den Außenumfangsabschnitt des Statorabschnitts 14 in der radialen Richtung einwärts. Der ringförmige Abschnitt 37 umgibt das erste Lager 20A. Der ringförmige Abschnitt 37 weist einen zylindrischen Lagerunterbringungsabschnitt auf, der zu dem Durchgangsloch 37d stetig ist, und hält das erste Lager 20A in der Innenumfangsfläche 37c.
Das äußere Gehäuse 3B weist einen zweiten zylindrischen Abschnitt 32, der eine zylindrische Form hat und sich in der Richtung der Drehachse X erstreckt, und einen zweiten Endwandabschnitt 34 auf, der vorgesehen ist, um stetig zu dem ersten Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts 32 zu sein. Der zweite zylindrische Abschnitt 32 umgibt und hält den ersten zylindrischen Abschnitt 31 des inneren Gehäuses 3A. Das zweite Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts 32 ist offen. Der zweite Endwandabschnitt 34 erstreckt sich in der radialen Richtung von dem ersten Ende des zweiten zylindrischen Abschnitts 32 einwärts. Wie in 2, 5 und 7 dargestellt ist, ist der zweite Endwandabschnitt 34 in einer ringförmigen Form ausgebildet und ist um die Drehachse X herum angeordnet. Eine innere Fläche 34b des zweiten Endwandabschnitts 34 in der radialen Richtung ist eine flache Fläche, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse X erstreckt. Eine Öffnung ist an der Mitte des zweiten Endwandabschnitts 34 ausgebildet und der ringförmige Abschnitt 37 des inneren Gehäuses 3A ist innerhalb der Öffnung angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist, sind der ringförmige Abschnitt 37 und das erste Lager 20A innerhalb der Öffnung des zweiten Endwandabschnitts 34 angeordnet.
Wie in 2 und 7 dargestellt ist, ist das innere Gehäuse 3A von der zweiten Endseite des äußeren Gehäuses 3B aus eingesetzt und in das äußere Gehäuse 3B eingepasst. Das innere Gehäuse 3A ist in das äußere Gehäuse 3B eingepasst, während es den Statorabschnitt 14 hält. Eine Außenumfangsfläche 31a des ersten zylindrischen Abschnitts 31 kommt mit einer Innenumfangsfläche 32a des zweiten zylindrischen Abschnitts 32 in Kontakt. Die Außenumfangsfläche 31a kann in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 32a sein. Eine erste Kontaktebene S1 mit einer zylindrischen Form ist durch die Außenumfangsfläche 31a und die Innenumfangsfläche 32a ausgebildet. Ein erstes Dichtbauteil 36 mit einer ringförmigen Form ist zwischen der Außenumfangsfläche 31a und der Innenumfangsfläche 32a ausgebildet. Das erste Dichtbauteil 36 ist in einer Dichtflut 31c vorgesehen (sh. 6), die in der Außenumfangsfläche 31a des ersten zylindrischen Abschnitts 31 ausgebildet ist. Das erste Dichtbauteil 36 ist z.B. ein O-Ring.
Die äußere Fläche 33b des ersten Endwandabschnitts 33 kommt mit der Innenfläche bzw. inneren Fläche 34b des zweiten Endwandabschnitts 34 in Kontakt. Die äußere Fläche 33b kann gegen die innere Fläche 34b anliegen. Eine zweite Kontaktebene S2 mit einer flachen ringförmigen Form ist durch die äußere Fläche 33b und die innere Fläche 34 b ausgebildet. Eine Außenumfangfläche 37a des ringförmigen Abschnitts 37 kommt mit einer Innenumfangsfläche 34a des zweiten Endwandabschnitts 34 in Kontakt. Der erste Endwandabschnitt 33 und der zweite Endwandabschnitt 34 sind einer Rückenfläche bzw. Rückfläche 8a des Kompressorlaufrads 8 mit einem geringfügigen Spalt dazwischen zugewandt (sh. 1). Die Außenumfangsfläche 37a kann in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 34 sein. Ein zweites Dichtbauteil 38 mit einer ringförmigen Form ist zwischen der Außenumfangsfläche 37a und der Innenumfangsfläche 34a vorgesehen. Das zweite Dichtbauteil 38 ist in einer Dichtnut 37b vorgesehen (sh. 6), die in der Außenumfangsfläche 37a des ringförmigen Abschnitts 37 ausgebildet ist. Das zweite Dichtbauteil 38 ist z.B. ein O-Ring.
Das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B können an einer von der Außenumfangsfläche 31a und der Innenumfangsfläche 32a oder der Außenumfangsfläche 37a und der Innenumfangsfläche 34a gehalten werden. Die Außenumfangsfläche 31a und die Innenumfangsfläche 32a können miteinander durch eine Klemmpassung (Schrumpfpassung oder dergleichen) verbunden sein und die Außenumfangsfläche 37a und die Innenumfangsfläche 34a können miteinander mit einem Spalt dazwischen gepasst sein. Im Gegensatz dazu können die Außenoberfläche 31a und die Innenoberfläche 32a miteinander mit einem Spalt dazwischen gepasst sein und die Außenumfangsfläche 37a und die Innenumfangsfläche 34a können miteinander durch eine Klemmpassung (Schrumpfpassung oder dergleichen) verbunden sein. Ein Spalt kann zwischen der Außenumfangsfläche 37a und der Innenumfangsfläche 34a ausgebildet sein, die aneinander mit einem Spalt dazwischen gepasst sind, oder die Außenumfangsfläche 31a und die Innenumfangsfläche 32a können miteinander mit einem Spalt dazwischen gepasst sein. Aufgrund einer Zusammenbautätigkeit durch eine Klemmpassung bspw. wird das innere Gehäuse 3A leicht mit dem äußeren Gehäuse 3B ausgerichtet.
Das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B sind aus dem gleichen Material ausgebildet. Das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B sind z.B. aus Aluminium ausgebildet. Wie vorangehend beschrieben ist, ist das innere Gehäuse 3A in dem äußeren Gehäuse 3B durch z.B. eine Schrumpfpassung angebracht. In dem Zusammenbau bzw. der Baugruppe kann die Zusammenbautätigkeit durch ein Erwärmen von lediglich dem äußeren Gehäuse 3B durchgeführt werden. Falls das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B aus dem gleichen Material ausgebildet sind, selbst wenn beide Gehäuse im Gebrauch thermisch ausgedehnt werden, ändert sich der Klemmspalt nicht wesentlich.
Das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B können jeweils durch z.B. ein Gussformen oder dergleichen hergestellt sein. Da das das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B durch ein Verfahren geformt sind, das keinen Kern verwendet, können beide Gehäuse einfach hergestellt werden. Ferner, wenn das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B durch ein Gussformen oder dergleichen hergestellt werden, ist ein Entformungswinkel (draft angle) in der Innenumfangsfläche 32a des äußeren Gehäuses 3B ausgebildet. In Abhängigkeit von der Form der Gussform wird ein Entwurfswinkel in der Außenumfangsfläche 31a des inneren Gehäuses 3A ausgebildet. Um das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B leicht aneinander zu passen kann eine Bearbeitung an der Innenumfangsfläche 32a des äußeren Gehäuses 3B und/oder der Außenumfangsfläche 31a des Innengehäuses 3A durchgeführt werden, um einen Entwurfswinkel bzw. Entformungswinkel (draft angle) zu entfernen.
Der elektrische Kompressor 1 der Ausführungsform hat einen Aufbau zum Kühlen von Komponenten, die innerhalb des Motorgehäuses 3 vorgesehen sind, durch das Motorgehäuse 3. Wie in 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Wasserkühlmantelabschnitt 40 zum Zirkulieren eines Kühlfluids, wie z.B. Kühlwasser, zwischen der inneren Fläche des äußeren Gehäuses 3B (der Innenumfangsfläche 32a und der inneren Fläche 34b) und der äußeren Fläche des inneren Gehäuses 3A (der Außenumfangsfläche 31a und der äußeren Fläche 33b) ausgebildet.
Wie in 3 dargestellt ist, ist der Wasserkühlmantelabschnitt 40 lediglich in einem Teil in der Umfangsrichtung ausgebildet. Wie in 3 bis 5 dargestellt ist, wird der Wasserkühlmantelabschnitt 40 erlangt, indem der Vertiefungsabschnitt 43 und der Vertiefungsabschnitt 44in dem inneren Gehäuse 3A und dem äußeren Gehäuse 3B jeweils ausgebildet sind und diese Bauteile kombiniert werden. Mit anderen Worten ist der Wasserkühlmantelabschnitt 40 ein Raum, der zwischen dem Vertiefungsabschnitt 43 und dem Vertiefungsabschnitt 44 umgeben ist.
Wie in 3 und 5 dargestellt ist, ist die innere Fläche 34b des äußeren Gehäuses 3B mit dem Vertiefungsabschnitt 44 versehen, der bzgl. der zweiten Kontaktebene S2 vertieft ist. Der Vertiefungsabschnitt 44 erstreckt sich in der Umfangsrichtung und ist lediglich in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet. Mit anderen Worten hat der Vertiefungsabschnitt 44 eine rotationssymmetrische Form hinsichtlich der Rotationsachse X. Der Vertiefungsabschnitt 44 kann in einem Bereich gleich wie oder größer als 180 Grad und kleiner als 360 Grad vorgesehen sein. Der Vertiefungsabschnitt 44 weist einen ersten Endabschnitt 44a und einen zweiten Endabschnitt 44b auf. Ein Abschnitt, der nicht mit dem Vertiefungsabschnitt 44 versehen ist, d.h., ein Abschnitt zwischen dem ersten Endabschnitt 44a und dem zweiten Endabschnitt 44b (ein Bereich größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad) ist mit der flachen inneren Fläche 34b versehen, die die zweite Kontaktebene S2 ausbildet.
Wie in 4 dargestellt ist, ist ein stetiger Abschnitt zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 31 und dem ersten Endwandabschnitt 33 in dem inneren Gehäuse 3A mit dem Vertiefungsabschnitt 43 versehen, der hinsichtlich der ersten Kontaktebene S1 und der zweiten Kontaktebene S2 vertieft ist. Der Vertiefungsabschnitt 43 erstreckt sich in der Umfangsrichtung und ist lediglich in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet. Mit anderen Worten hat der Vertiefungsabschnitt 43 eine rotationssymmetrische Form hinsichtlich der Rotationsachse X. Der Vertiefungsabschnitt 43 kann in einem Bereich gleich wie oder größer als 180 Grad und kleiner als 360 Grad ausgebildet sein. Der Vertiefungsabschnitt 43 weist einen ersten Endabschnitt 43a und einen zweiten Endabschnitt 43b auf. Ein Abschnitt, der nicht mit dem Vertiefungsabschnitt 43 versehen ist, d.h., ein Abschnitt zwischen dem ersten Endabschnitt 43a und dem zweiten Endabschnitt 43b (ein Bereich größer als 0 Grad und kleiner als 180 Grad) ist mit der Außenumfangsfläche 31a und der äußeren Fläche 33b versehen, die die erste Kontaktebene S1 und die zweite Kontaktebene S2 bilden.
Der Vertiefungsabschnitt 43 kann in einem Bereich ausgebildet sein, der dem Vertiefungsabschnitt 44 entspricht. In einem Zustand, in dem das innere Gehäuse 3A an dem äußeren Gehäuse 3B angebracht ist, ist der Vertiefungsabschnitt 43 mit dem Vertiefungsabschnitt 44 kombiniert (um miteinander in Verbindung zu stehen). Die Position des ersten Endabschnitts 44a kann im Wesentlichen der Position des ersten Endabschnitts 43a entsprechen. Die Position des zweiten Endabschnitts 44b kann im Wesentlichen der Position des zweiten Endabschnitts 43b entsprechen. Der Wasserkühlmantelabschnitt 40 hat eine rotationssymmetrische Form hinsichtlich der Rotationsachse X. Der Wasserkühlmantelabschnitt 40 weist einen ersten Endabschnitt 41, der durch den ersten Endabschnitt 43a und den ersten Endabschnitt 44a ausgebildet ist, und einen zweiten Endabschnitt 42 auf, der durch den zweiten Endabschnitt 43b und den zweiten Endabschnitt 44b ausgebildet ist. Ein Installationsbereich des Wasserkühlmantelabschnitts 40 oder eine Form des Wasserkühlmantelabschnitts 40 kann geeignet geändert werden durch ein Ändern der Bereiche eines Ausbildens des Vertiefungsabschnitt 43 und des Vertiefungsabschnitts 44 oder der Formen des Vertiefungsabschnitt 43 und des Vertiefungsabschnitt 44. Der Vertiefungsabschnitt 43 und der Vertiefungsabschnitt 44 können leicht gemäß einem Formguss bzw. eines Gesenkformens ausgebildet sein.
Der Wasserkühlmantelabschnitt 40 ist der Außenumfangsfläche 31a und der äußeren Fläche 33b des inneren Gehäuse 3A zugewandt. Dementsprechend kühlt ein Kühlfluid den ersten zylindrischen Abschnitt 31 und den ersten Endwandabschnitt 33 (einschließlich dem ringförmigen Abschnitt 37). Es ist möglich, Komponenten zu kühlen, die innerhalb des Motorgehäuses 3 installiert sind und Wärme durch den ersten zylindrischen Abschnitt 31 und den ersten Endwandabschnitt 33 erzeugen, welche gekühlt werden.
Wie in 3 und 5 dargestellt ist, kann das äußere Gehäuse 3B mit einer Einströmleitung bzw. eine Einströmrohr 51 und einer Einströmleitung bzw. einem Einströmrohr 52 versehen sein, die jeweils mit dem ersten Endabschnitt 43a und dem zweiten Endabschnitt 43b des inneren Gehäuses 3A verbunden sind. Das Einströmrohr 51 und das Ausströmrohr 52 sind mit einem externen Rohr und einer Pumpe verbunden, sodass ein Kühlfluid darin zirkuliert wird.
Bezugnehmend auf 6 und 7 wird ein Zusammenbauverfahren des Motorgehäuses 3 beschrieben. Wie in 6 dargestellt ist, ist der Statorabschnitt 14 an dem inneren Gehäuse 3A durch eine Schrumpfpassung oder Presspassung angebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Statorabschnitt 14 in der Richtung der Rotationsachse X von der zweiten Endseite des inneren Gehäuses 3A (die linke Seite der Zeichnung) aus eingesetzt. Entsprechend werden das innere Gehäuse 3A und der Statorabschnitt 14 vereinigt.
Wie in 7 dargestellt ist, sind das erste Dichtbauteil 36 und das zweite Dichtbauteil 38 jeweils an der Dichtnut 31c und der Dichtnut 37b des inneren Gehäuses 3A angebracht. Das innere Gehäuse 3A und der Statorabschnitt 14, die vereinigt sind, werden an dem äußeren Gehäuse 3B durch eine Schrumpfpassung angebracht. Zu dieser Zeit ist das innere Gehäuse 3A in der Richtung der Rotationsachse X von der zweiten Endseite des äußeren Gehäuses 3B (der linken Seite der Zeichnung) aus eingesetzt. Durch den vorangehend beschriebenen Prozess ist es möglich, eine Einheit von dem Motorgehäuse 3 und dem Statorabschnitt 14 zu erlangen.
Gemäß dem elektrischen Kompressor 1 der Ausführungsform, wenn ein Kühlfluid in den Wasserkühlmantelabschnitt 40 strömt, kann ein Heizteil (der Motor 5 oder dergleichen) des elektrischen Kompressors 1 durch das innere Gehäuse 3A gekühlt werden. Der Statorabschnitt 14 kann durch den ersten zylindrischen Abschnitts 31 gekühlt werden. Außerdem erstreckt sich der erste Endwandabschnitt 33 in Bezug auf den Außenumfangsabschnitt des Statorabschnitts 14 in der radialen Richtung einwärts. Durch den ersten Endwandabschnitt 33 kann nicht lediglich der Motor, sondern auch andere periphere bzw. umfängliche Heizteile der Drehwelle 12 gekühlt werden. Dementsprechend ist es möglich, eine Kühleffizienz zu verbessern.
Gewöhnlicherweise wurde ein Motorgehäuse mit einem Kühlmantelabschnitt durch ein Verfahren, wie z.B. ein Gießen unter Verwendung eines Kerns hergestellt. Da es schwierig war, das Motorgehäuse durch ein Gussformen bzw. Gesenkformen herzustellen, waren Herstellungskosten hoch. Ferner, da es nötig war, das gesamte Motorgehäuse entgegen Unterschieden in Kompatibilität und Kompressorspezifikation herzustellen, war eine Verbesserung von dem Gesichtspunkt einer Komponentengleichheit (component commonality) gewünscht. Gemäß dem elektrischen Kompressor 1 der Ausführungsform weist das Motorgehäuse 3 das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B auf. Mit anderen Worten ist das Motorgehäuse 3 in das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B aufgeteilt. Durch ein Zusammensetzen dieser Gehäuse wird der Wasserkühlmantelabschnitt 40 ausgebildet. Ferner sind das erste Dichtbauteil 36 und das zweite Dichtbauteil 38 an der Vorder- und Rückseite des Wasserkühlmantelabschnitts 40 vorgesehen und ein Wasserkühlmechanismus ist vorgesehen. Da ein Abschnitt, in dem das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B gegeneinander anliegen, mit den Vertiefungsabschnitten 43 und 44 mit einer rotationssymmetrischen Form vorgesehen, wobei eine Wasserkanalform, die der Einlass-/Auslassposition des Kühlfluids entspricht, realisiert. Ferner kann die äußere Form des äußeren Gehäuses 3B gegen Unterschiede der Form des Kompressorlaufrads 8, der Form des Invertergehäuses 4 oder des Kompressorgehäuses 6 oder der Montagenabe geändert werden. Es gibt keine Notwendigkeit, das innere Gehäuse 3A und die Innenflächenseite des äußeren Gehäuses 3B zu ändern, und eine gemeinsame Konfiguration kann eingesetzt werden.
Ferner, da das Motorgehäuse 3 in das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B aufgeteilt ist, wird der Wasserkühlmantelabschnitt 40 kein geschlossener Raum, wenn jedes Gehäuse hergestellt wird, und daher ist ein Kern nicht notwendig. Aus diesem Grund kann das Motorgehäuse durch ein Gussformen oder dergleichen hergestellt werden. Da das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B durch ein Herstellungsverfahren, wie z.B. ein Gussformen, das keinen Kern verwendet, geformt werden, ist das Motorgehäuse leicht herzustellen. In dem Zusammenbau des äußeren Gehäuses 3B und des inneren Gehäuses 3A können diese Gehäuse gerade durch ein Erwärmen des äußeren Gehäuses 3B zusammengesetzt werden. Obwohl das innere Gehäuse 3A und das äußere Gehäuse 3B in einem Gebrauchszustand thermisch ausgedehnt werden können, ändert sich eine Anzugsspanne bzw. Verklemmungsspanne im Wesentlichen nicht, wenn beide Gehäuse aus dem gleichen Material ausgebildet sind. Aus diesem Grund kann das äußere Gehäuse 3B zuverlässig das innere Gehäuse 3A in einem Gebrauchszustand halten.
Ferner, da das erste Dichtbauteil 36 und das zweite Dichtbauteil 38 an der Vorder- und Rückseite des Wasserkühlmantelabschnitts 40 vorgesehen sind, wird eine Struktur bzw. ein Aufbau erlangt, der die Leckage des Kühlfluids zu der Außenseite hin verhindert. Durch ein Ändern der Form des Anlageabschnitts kann ein Strömungsdurchgangsbereich in der Umfangsrichtung geändert werden. Dementsprechend ist es möglich, die Flexibilität der Einlass-/Auslassposition des Kühlfluids zu gewährleisten.
In dem Wasserkühlmantelabschnitt 40 mit einer rotationssymmetrischen Form strömt das Kühlfluid von dem ersten Endabschnitt 41 zu dem zweiten Endabschnitt 42. Da es möglich ist, die Stagnation oder Drift des Kühlfluids verglichen mit einem Fall zu unterdrücken, in dem der Wasserkühlmantelabschnitt in dem gesamten Umfang vorgesehen ist, wird eine Kühleffizienz weiter verbessert. Die Positionen des Einlasses und des Auslasses des Kühlfluids können in Abhängigkeit von der Konfiguration der peripheren Vorrichtung geändert werden, die mit dem elektrischen Kompressor 1 versehen ist, jedoch wenn die Position des Wasserkühlmantelabschnitts 40 (die Positionen des ersten Endabschnitts 41 und des zweiten Endabschnitts 42) geeignet geändert wird, kann solch eine Änderung auch flexibel gehandhabt werden.
Durch ein geeignetes Ändern der Positionen (Bereiche) oder Größen der Vertiefungsabschnitte 43 und 44 ist es möglich, den Wasserkühlmantelabschnitt 40 in einer beliebigen Form auszubilden.
Gemäß dem ringförmigen Abschnitt 37, der das erste Lager 20A hält, ist es möglich, nicht lediglich den Motor 5, sondern auch das erste Lager 20A effizient zu kühlen.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Z.B. kann der zweite Endwandabschnitt des äußeren Gehäuses 3B sich nicht in Bezug auf den Außenumfangsabschnitt des Statorabschnitts 14 einwärts erstrecken. Der zweite Endwandabschnitt des äußeren Gehäuses 3B kann weggelassen werden. Der erste Endwandabschnitt des inneren Gehäuses 3A kann der gesamten Fläche der Rückfläche 3A des Kompressorlaufrads 8 zugewandt sein.
Der Wasserkühlmantelabschnitt 40 kann durch zumindest einen von dem Vertiefungsabschnitt 43 und dem Vertiefungsabschnitt 44 ausgebildet sein. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf einen Fall begrenzt, in dem der Wasserkühlmantelabschnitt 40 lediglich durch die Vertiefungsabschnitte 43 und 44 ausgebildet ist. Der Wasserkühlmantelabschnitt 40 kann durch die Vertiefungsabschnitte 43 und 44 ausgebildet sein, die in dem gesamten Umfang vorgesehen sind, und ein Unterteilungsbauteil, das von dem inneren Gehäuse 3A oder dem äußeren Gehäuse 3B getrennt ist, kann in einem Teil des Wasserkühlmantelabschnitts 40 vorgesehen sein. Das Unterteilungsbauteil ist innerhalb des Wasserkühlmantelabschnitts 40 vorgesehen und kann eine Strömungsdurchgangsform definieren.
Der Wasserkühlmantelabschnitt kann in der Gesamtheit (d.h. dem gesamten Umfang) der Umfangsrichtung ausgebildet sein. Das Kühlfluid ist nicht auf Wasser begrenzt und kann andere Flüssigkeiten, wie z.B. Öl, sein. Die vorliegende Offenbarung kann auf einem elektrischen Kompressor mit einer Turbine angewendet werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Kühleffizienz zu verbessern.
Bezugszeichenliste
1: elektrischer Kompressor, 2: Gehäuse, 3: Motorgehäuse, 3A: inneres Gehäuse, 3B: äußeres Gehäuse, 4: Invertergehäuse, 4A: Unterteilungswandabschnitt, 5: Motor, 6: Kompressorgehäuse, 8: Kompressorlaufrad, 8a: Rückfläche, 12: Drehwelle, 14: Statorabschnitt, 20A: erstes Lager, 20B: zweites Lager, 31: erster zylindrischer Abschnitt, 31a: Außenumfangsfläche (äußere Fläche), 32: zweiter zylindrischer Abschnitt, 32a: Innenumfangsfläche (innere Fläche), 33: erster Endwandabschnitt, 33b: äußere Fläche, 34: zweiter Endwandabschnitt, 34a: Innenumfangsfläche, 34b: innere Fläche, 36: erstes Dichtbauteil, 37: ringförmiger Abschnitt, 37a: Außenumfangsfläche, 38: zweites Dichtbauteil, 40: Wasserkühlmantelabschnitt (Kühlmantelabschnitt), 41: erster Endabschnitt, 42: zweiter Endabschnitt, 43: Vertiefungsabschnitt, 44: Vertiefungsabschnitt, S1: erste Kontaktebene, S2: zweite Kontaktebene, X: Drehachse.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007/321698 [0002]

Claims

Elektrischer Kompressor der Folgendes aufweist: eine Drehwelle, an der ein Kompressorlaufrad angebracht ist; einen Statorabschnitt, der um die Drehwelle herum angeordnet ist; und ein Motorgehäuse, das den Statorabschnitt beherbergt, wobei das Motorgehäuse ein inneres Gehäuse, das einen ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, der den Statorabschnitt umgibt und hält, und ein äußeres Gehäuse aufweist, das einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, der den ersten zylindrischen Abschnitt des Innengehäuses umgibt und hält, wobei zwischen einer äußeren Fläche des inneren Gehäuses und einer inneren Fläche des äußeren Gehäuses ein Kühlmantelabschnitt in einem Teil einer Umfangsrichtung um die Drehwelle herum oder über den gesamten Umfang um die Drehwelle herum ausgebildet ist, und wobei das innere Gehäuse einen ersten Endwandabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, um zu dem ersten zylindrischen Abschnitt stetig zu sein und sich in Bezug auf einen Außenumfangsabschnitt des Statorabschnitts in einer radialen Richtung der Drehwelle einwärts erstreckt.
Elektrischer Kompressor nach Anspruch 1, wobei der Kühlmantelabschnitt in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet ist, wobei der Kühlmantelabschnitt einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist, die ein Einlass und ein Auslass eines Kühlfluids sind.
Elektrischer Kompressor nach Anspruch 2, wobei eine Kontaktebene, in der die äußere Fläche des Innengehäuses die innere Fläche des äußeren Gehäuses berührt, zwischen der äußeren Fläche des Innengehäuses und der inneren Fläche des äußeren Gehäuses ausgebildet ist, wobei zumindest eines von dem inneren Gehäuse und dem äußeren Gehäuse einen Vertiefungsabschnitt aufweist, der hinsichtlich der Kontaktebene vertieft ist und den Kühlmantelabschnitt ausbildet, und wobei der Vertiefungsabschnitt des inneren Gehäuses oder des äußeren Gehäuses lediglich in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet ist, sodass der Kühlmantelabschnitt in dem Teil der Umfangsrichtung ausgebildet ist.
Elektrischer Kompressor nach Anspruch 1, ferner mit: einem Lager, das innerhalb des Motorgehäuses vorgesehen ist und die Drehwelle stützt, wobei der erste Endwandabschnitt des inneren Gehäuses einen ringförmigen Abschnitt aufweist, durch den die Drehwelle hindurch dringt und der das Lager stützt, und der ringförmige Abschnitt das Lager hält.
Elektrischer Kompressor nach Anspruch 2, ferner mit: einem Lager, das innerhalb des Motorgehäuses vorgesehen ist und die Drehwelle stützt, wobei der erste Endwandabschnitt des inneren Gehäuses einen ringförmigen Abschnitt aufweist, durch den die Drehwelle hindurch dringt und der das Lager stützt, und der ringförmige Abschnitt das Lager hält.
Elektrischer Kompressor nach Anspruch 3, ferner mit: einem Lager, das innerhalb des Motorgehäuses vorgesehen ist und die Drehwelle stützt, wobei der erste Endwandabschnitt des inneren Gehäuses einen ringförmigen Abschnitt aufweist, durch den die Drehwelle hindurch dringt und der das Lager umgibt, und der ringförmige Abschnitt das Lager hält.