JP2008118742A - Rotating motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電動機に関する。 The present invention relates to a rotary electric motor.
自動車用内燃機関には自然吸気式エンジンと過給式エンジンとがある。過給機構としては、一般にターボチャージャと呼ばれる排気タービン駆動式のものと、一般にスーパチャージャと呼ばれる機械駆動式のものとが実用化されている。ターボチャージャは、排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、それと直結したコンプレッサで吸入空気を圧縮してエンジンに供給するものである。 The internal combustion engines for automobiles include naturally aspirated engines and supercharged engines. As the supercharging mechanism, an exhaust turbine drive type generally called a turbocharger and a mechanical drive type generally called a supercharger have been put into practical use. The turbocharger rotates a turbine with the energy of exhaust gas, compresses intake air with a compressor directly connected thereto, and supplies the compressed air to the engine.
内燃機関の低回転域においては、排気エネルギが小さいことから、回転電動機によりコンプレッサを回転させることにより、低回転域の過給圧を強制的に上昇させるターボチャージャが公知である。 Since the exhaust energy is small in the low rotation range of the internal combustion engine, a turbocharger that forcibly increases the supercharging pressure in the low rotation range by rotating the compressor by a rotary electric motor is known.
このようなターボチャージャに用いられる回転電動機は、全力運転時には、毎分数十万回転を超えるような高速で運転する。また、たとえば、ハイブリット自動車や電気自動車等に搭載される回転電動機においても、全力運転中には、毎分数十万回転程度の運転をする(下記特許文献1参照)。このような回転電動機においては、回転子と固定子との間の隙間を小さくして、動作効率の向上が図られている。 A rotary electric motor used in such a turbocharger operates at a high speed exceeding several hundred thousand rotations per minute during full power operation. Further, for example, a rotary motor mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like is operated at several hundred thousand revolutions per minute during full power operation (see Patent Document 1 below). In such a rotary electric motor, the clearance between the rotor and the stator is reduced to improve the operation efficiency.
しかし、この回転子と固定子との隙間に潤滑油が侵入すると、その部分で回転子の回転に対する摩擦抵抗が大きくなり、回転電動機の動作効率が大きく損なわれる。 However, when lubricating oil enters the gap between the rotor and the stator, the frictional resistance against the rotation of the rotor increases at that portion, and the operating efficiency of the rotary motor is greatly impaired.
このような課題に対して、たとえば、特開2004−108213号公報には、ロータとステータとの間の隙間に、潤滑油を入り込むことを抑制するために、回転子と固定子との隙間に空気を吹き込む潤滑油排出手段を備えた回転電動機が提案されている。 In response to such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-108213 discloses a gap between the rotor and the stator in order to prevent the lubricating oil from entering the gap between the rotor and the stator. There has been proposed a rotary electric motor provided with lubricating oil discharging means for blowing air.
この回転電動機においては、固定子の軸線方向中央部に空気噴出口を配置して、回転子と固定子との隙間に向けて空気を供給して、回転子と固定子との間に進入した潤滑油を排出し、回転子の摩擦抵抗の低減を図っている。
一般に、ロータが回転すると、ロータの外周面近傍に位置する空気もロータの回転に追従する。このため、ロータの外周面近傍においては、空気の流れが速くなり、そして、ロータから離れるに従って、空気の流速は遅くなる。 In general, when the rotor rotates, the air located near the outer peripheral surface of the rotor follows the rotation of the rotor. For this reason, in the vicinity of the outer peripheral surface of the rotor, the air flow becomes faster, and the air flow rate becomes slower as the distance from the rotor increases.
ここで、上記特開2004−108213号公報に記載された回転電動機においては、ロータとステータとの隙間に空気を供給する空気噴出口は、ステータに形成されている。したがって、ロータが回転しても、空気噴出口近傍の空気の流速は遅く、空気噴出口近傍の空気の空気圧は低くなり難くなっている。このため、ベルヌーイの定理から、流速が遅い領域では、空気の圧力が十分に低減されず、空気を吸入する領域と空気噴出口近傍との間で大きな圧力差を確保することが困難なものとなっている。 Here, in the rotary electric motor described in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-108213, an air outlet for supplying air to the gap between the rotor and the stator is formed in the stator. Therefore, even if the rotor rotates, the flow velocity of air in the vicinity of the air outlet is slow, and the air pressure in the vicinity of the air outlet is unlikely to be low. For this reason, from Bernoulli's theorem, the air pressure is not sufficiently reduced in the region where the flow velocity is low, and it is difficult to ensure a large pressure difference between the region where air is sucked and the vicinity of the air outlet. It has become.
そのため、空気噴出口から空気を噴出させるためには、導管に空気を強制的に送り込む供給装置が必要となり、空気噴出口に空気を送り込む装置を要する。このような装置を設けることにより、回転電動機自体が大型化し、回転電動機のコストもかかってしまう。 Therefore, in order to eject air from the air outlet, a supply device for forcibly sending air to the conduit is required, and a device for sending air to the air outlet is required. By providing such a device, the rotary motor itself is increased in size and the cost of the rotary motor is increased.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気を強制的に回転子と固定子との隙間に送り込むための空気供給装置を設けずに、回転子と固定子との隙間に空気を供給可能とすることで、回転電動機の大型化を抑制しつつ、回転子の回転に対する摩擦抵抗の低減が図られた回転電動機を提供することである。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and an object of the present invention is to provide a rotor without providing an air supply device for forcing air into a gap between the rotor and the stator. An object of the present invention is to provide a rotary electric motor that can reduce the frictional resistance against the rotation of the rotor while suppressing the increase in size of the rotary electric motor by enabling air to be supplied to the gap with the stator.
本発明に係る回転電動機は、筒状に形成されたステータと、回転可能な回転シャフトと、ステータ内に挿入され、回転シャフトに固設されたロータと、ステータと対向するロータの外周面に開口し、ロータとステータとの隙間に気体を供給する供給口と、気体を吸入する吸入口と、供給口と吸入口とを連通する連通路とを備える。好ましくは、吸入口は、上記ロータとステータとの隙間の圧力よりも、高い圧力の空間に開口する。好ましくは、上記吸入口は、供給口に対してロータの径方向内方に位置する。好ましくは、上記供給口を複数備え、供給口をロータの軸方向に間隔を隔てて設ける。好ましくは、上記ロータおよびステータを収容する筐体と、筐体内に設けられ、回転シャフトを回転可能に支持する支持部と、支持部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構とをさらに備え、吸入口は、筐体の外方に位置する。好ましくは、上記吸入口は、シャフトの軸方向端部に形成される。好ましくは、上記供給口は、ロータの軸方向端部より、ロータの軸方向内方に位置するロータの外周面に形成される。好ましくは、上記供給口は、ロータの軸方向端部に位置する。好ましくは、上記連通路は、ロータとシャフトとの間に形成され、気体を収容可能な気体収容空間と、気体収容空間と吸入口とを連通する第1連通路と、気体収容空間と供給口とを連通する第2連通路とを含む。好ましくは、上記連通路は、ロータに形成され、ロータの内径側から外径側に向かうに従って、ロータの回転方向後方側に向けて傾斜し、前記供給口に達する傾斜経路を有する。好ましくは、ステータとロータとの間に設けられ、内周面とロータの外周面と間に隙間が設けられた非磁性体の環状部材をさらに備える。 A rotary electric motor according to the present invention includes a cylindrically formed stator, a rotatable rotating shaft, a rotor inserted into the stator and fixed to the rotating shaft, and an opening on an outer peripheral surface of the rotor facing the stator. And a supply port that supplies gas to a gap between the rotor and the stator, a suction port that sucks gas, and a communication path that connects the supply port and the suction port. Preferably, the suction port opens in a space having a pressure higher than the pressure in the gap between the rotor and the stator. Preferably, the suction port is located radially inward of the rotor with respect to the supply port. Preferably, a plurality of the supply ports are provided, and the supply ports are provided at intervals in the axial direction of the rotor. Preferably, the apparatus further includes a housing that houses the rotor and the stator, a support portion that is provided in the housing and rotatably supports the rotating shaft, and a lubricating oil supply mechanism that supplies lubricating oil to the supporting portion. The mouth is located outside the housing. Preferably, the suction port is formed at an axial end portion of the shaft. Preferably, the supply port is formed on the outer peripheral surface of the rotor positioned inward in the axial direction of the rotor from the axial end portion of the rotor. Preferably, the supply port is located at an axial end portion of the rotor. Preferably, the communication path is formed between the rotor and the shaft, and includes a gas storage space that can store gas, a first communication path that connects the gas storage space and the suction port, a gas storage space, and a supply port. And a second communication passage communicating with each other. Preferably, the communication path is formed in the rotor, and has an inclined path that inclines toward the rear side in the rotational direction of the rotor and reaches the supply port as it goes from the inner diameter side to the outer diameter side of the rotor. Preferably, it further includes a non-magnetic annular member provided between the stator and the rotor and having a gap provided between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the rotor.
本発明に係る回転電動機によれば、供給口がロータの外周面に開口しているため、ロータが回転し、ロータの外周面近傍の気体がロータの回転に追従して流動して、ロータの外周面近傍の圧力が低下した際に、吸入口近傍と供給口近傍との間で大きな圧力差を生じさせることができる。このため、気体を強制的に供給する供給機構を設けなくとも、吸入口から気体を吸入させ、吸入された気体を供給口から噴き出させることができる。すなわち、回転電動機の大型化を招くことなく、ロータとステータとの隙間に侵入した異物を排除することができると共に、ロータとステータとの間に異物の侵入を抑制することができる。 According to the rotary electric motor of the present invention, since the supply port is opened on the outer peripheral surface of the rotor, the rotor rotates, and the gas in the vicinity of the outer peripheral surface of the rotor flows following the rotation of the rotor. When the pressure in the vicinity of the outer peripheral surface decreases, a large pressure difference can be generated between the vicinity of the suction port and the vicinity of the supply port. For this reason, without providing a supply mechanism for forcibly supplying the gas, the gas can be sucked from the suction port, and the sucked gas can be ejected from the supply port. That is, foreign matter that has entered the gap between the rotor and the stator can be eliminated without increasing the size of the rotary motor, and foreign matter can be prevented from entering between the rotor and the stator.
図1から図15を用いて、本実施の形態に係る回転電動機300について説明する。図1は、本実施の形態に係る回転電動機300を適用したターボチャージャ100の概略構成を示す断面図である。
A
この図1に示されるように、ターボチャージャ100は、内燃機関(以下、エンジンと記載する)の吸気経路上に設けられたコンプレッサ124と、エンジンの排気経路上に設けられたタービン126と、コンプレッサ124とタービン126との間に設けられるベアリングハウジング102と、このベアリングハウジング102内に設けられた回転電動機300とを備えている。
As shown in FIG. 1, a
コンプレッサ124は、コンプレッサハウジング104と、コンプレッサホイール(コンプレッサロータ、コンプレッサブレードなどとも呼ばれる)110とを備えている。タービン126は、タービンハウジング106と、タービンホイール(タービンロータ、タービンブレードなどとも呼ばれる)112とを備えている。
The
コンプレッサホイール110と、タービンホイール112とは、シャフト108により連結される。ベアリングハウジング102は、シャフト108を回転自在に支持する。
The
なお、本実施の形態に係るターボチャージャ100は、車両のエンジンに搭載される過給機構である。エンジンは、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよく、特に限定されるものではない。また、車両はハイブリッド車両であってもよく、特に限定されるものではない。また、本発明に係るターボチャージャは車両に限定して適用されるものではない。
The
コンプレッサハウジング104は、シャフト108に対して、シャフト108の軸方向に位置する部分に形成された入口122と、コンプレッサハウジング104の側面に形成された出口とを備えている。
The
入口122には、シャフト108の軸方向に沿って延びる吸気通路200の一方の端部が接続される。出口には、シャフト108の軸方向に対して直交する方向から吸気通路210の一方の端部が接続される。
One end of an
そして、吸気通路200の他方の端部は、エアクリーナに接続されており、吸気通路210の他方の端部は、インタークーラに接続されている。吸気通路200の途中には、調整弁204が設けられている。この調整弁204より上流側に位置する吸気通路200には、この吸気通路200と吸気通路210とを接続するバイパス通路202が接続されている。
The other end of the
また、バイパス通路202の端部にも、調整弁206が設けられており、初期状態は、閉状態とされている。
An
ベアリングハウジング102に隣接するタービンハウジング106には、シャフト108の回転軸と直交する位置に入口が設けられる。タービンハウジング106の入口には、排気通路212の一方端に接続される。排気通路212の他方端には、エンジンのエキゾーストマニホールドに接続される。タービンハウジング106には、シャフト108の回転軸の延長方向に出口128が設けられる。タービンハウジング106の出口128は、触媒に接続される。
The turbine housing 106 adjacent to the bearing
シャフト108は、ベアリングハウジング102を貫通するように設けられる。シャフト108の一方端には、コンプレッサホイール110が設けられ、コンプレッサハウジング104に収納される。シャフト108の他方端には、タービンホイール112が設けられ、タービンハウジング106に収納される。
The
ECU500は、CPUおよびメモリ等から構成される。ECU500は、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、温度検知センサにより検知された温度に応じて、アクチュエータを介して調整弁(1)204、調整弁(2)206の状態を制御したり、回転電動機300を制御したりする。なお、上記温度センサは、ベアリングハウジング102内に配置されており、ベアリングハウジング102内の温度を測定可能となっている。
ベアリングハウジング102は、コンプレッサハウジング104およびタービンハウジング106の間に、それぞれに隣接するように設けられる。ベアリングハウジング102は、シャフト108の周りで中空の筒状に形成され、軸方向の両端部に、シャフト108を回転自在に支持する2つのベアリング114および2つのスラストベアリング129がそれぞれ設けられる。
The bearing
また、ベアリングハウジング102の軸方向の両端部において、軸に直交する方向に潤滑油通路116が形成されており、その潤滑油通路116を介して、ベアリング114とシャフト108との間に潤滑油が供給される。潤滑油は、エンジンの作動に応じてオイルポンプが駆動することにより、ベアリング114とシャフト108との間に供給される。
Further, at both ends in the axial direction of the bearing
ベアリングハウジング102内には、さらに、中空部120と、中空部120内に収納され、シャフト108を回転軸とする回転電動機300が設けられる。
The bearing
回転電動機300は、電力の供給を受けてシャフト108を回転させる。回転電動機300は、たとえば、交流モータであり電動機としても発電機としても機能し得る。回転電動機300は、特に交流モータに限定されるものではなく、直流モータであってもよい。
The rotary
回転電動機300は、ベアリングハウジング102に固定され、筒状に形成されたステータ117と、回転可能にベアリングハウジング102に設けられたシャフト108と、このシャフト108に固設されステータ117内に配置されたロータ118と、ステータ117とロータ118との隙間に空気(気体)を供給する供給機構400とを備えている。
The rotary
ステータ117は、ロータ118に対して僅かに離間して設けられており、ステータ117とロータ118との間には、隙間GPが形成されている。
The
供給機構400は、ステータ117と対向するロータ118の外周面に形成され、ロータ118とステータ117との隙間GPに空気を供給する供給口190Aと、空気(気体)を吸入する吸入口190Bと、吸入口190Bと供給口190Aとを連通する連通路190とを備えている。
The
供給口190Aは、ロータ118の外周面に形成されているため、ロータ118が回転すると、ロータ118の外周面近傍の空気もロータ118の動きに追従する。このため、ベルヌーイの定理からも明らかなように、ロータ118の外周面近傍の空気圧が低下する。これにより、吸入口190Bから空気が吸入され、供給口190Aから空気が噴き出す。そして、供給口190Aから噴き出た空気によって、隙間GP内に入り込んだ潤滑油等の異物を外方に排出することができる。さらに、ロータ118の軸方向端部に位置する外周縁部と、ステータ117の内周面とで規定される開口部GPaから、空気が噴き出すことにより、隙間GP内に潤滑油等の異物が侵入することを抑制することができる。このようにして、ロータ118の回転に対する摩擦抵抗を低減することができ、回転電動機300の動作効率の向上を図ることができる。
Since
ここで、ロータ118が高速で回転している際に、ロータ118の表面からステータ117に向かうに従って、空気の流速は遅くなる。このため、隙間GP内において、ロータ118の外表面に近いほど圧力が低くなっている。そこで、本実施の形態においては、ロータ118の外表面に供給口190Aを形成することにより、供給口190A近傍の圧力の低減を図り、空気の流れの確保を図ることにしている。
Here, when the
吸入口190Bは、供給口190Aに対してロータ118の径方向内方に位置している。すなわち、供給口190Aは、吸入口190Bよりロータ118の径方向外方に位置しており、ロータ118が回転すると、供給口190A近傍に位置する空気の流れの方が、吸入口190B近傍に位置する空気の流れより速くなる。
The
このため、ベルヌーイの定理により、吸入口190B近傍の空気圧より、供給口190A近傍の空気圧の方が低くなり、供給口190Aから吸入口190Bに向かう空気の流れを確実に生じさせることができる。このようにして、供給口190Aからロータ118とステータ117との間の隙間GPに空気を良好に供給することができる。
Therefore, according to Bernoulli's theorem, the air pressure in the vicinity of the
供給口190Aは、シャフト108のうち、ベアリングハウジング102の外方に位置する部分に形成されている。このため、供給口190Aから取り入れられる空気に、潤滑油通路116からの潤滑油が含まれることがなく、隙間GPに潤滑油が入り込むことを抑制することができる。
The
さらに、本実施の形態においては、吸入口119Bは、シャフト108の軸方向に位置する端部に形成され、シャフト108およびロータ118の回転軸線Oと重なるように形成されている。
Further, in the present embodiment, the suction port 119B is formed at an end portion located in the axial direction of the
シャフト108の端部の外周面は、ロータ118の外周面より、回転軸線Oまでの距離は小さい。このため、ロータ118が回転した際に、シャフト108の外周面の回転速度よりも、ロータ118の外周面の回転速度の方が小さくなる。そして、シャフト108の端部近傍の空気の流速よりも、ロータ118の外周面近傍の空気の流速の方が遥かに速くなる。したがって、シャフト108の端部に吸入口190Bを開口させることにより、吸入口119B近傍の圧力よりも、供給口190A近傍の圧力の方を確実に低くすることができる。
The outer peripheral surface of the end portion of the
回転軸線O上に位置する空気は、ロータ118およびシャフト108が回転しても、殆どその影響を受けない。そのため、吸入口190Bを回転軸線O上に位置させることにより、ロータ118が回転した際に、吸入口190B近傍の空気の流速と供給口119A近傍の空気の流速との差を大きく確保することがでる。そして、供給口119A近傍の空気圧と吸入口119B近傍の空気の空気圧の差を大きく確保することがきる。さらに、吸気通路200は、シャフト108の回転軸線Oに沿うように設けられているため、シャフト108の軸方向端面に形成された吸入口190Bは、吸気通路200を流れる空気を取り入れやすくなっている。
The air located on the rotation axis O is hardly affected even when the
連通路190は、吸入口190Bに接続され、シャフト108の回転軸線O上を軸方向に延在する経路191と、経路191に接続されシャフト108の径方向に延びる経路192Bと、この経路192Bに接続され、ロータ118の径方向に延在し、供給口119Aに達する経路192Bとを備えている。
The
経路192Bは、ステータ117の内周面に対して略垂直な方向に延在しているため、供給口190Aから排出される空気は、ステータ117に対して略垂直に噴き出る。そして、供給口190Aは、ロータ118の周面のうち、ロータ118の軸方向端部より、軸方向内方に位置するロータ118の外周面に形成されている。供給口190Aから供給された空気は、ロータ118の両端部に向けて分流する。このため、隙間GP内の異物の排出およびの隙間GP内に異物の侵入の防止を図ることができる。なお、供給口190Aは、好ましくは、ロータ118の軸方向中央部に位置するロータ118の外周面に開口させるのが好ましい。このような位置に供給口190Aを形成すると、供給口190Aから噴き出た空気は、ロータ118の軸方向に偏りなく略均等に分流させることができる。
Since the
図2は、図1のII−II線における断面図である。この図2に示されるように、供給口190Aは、ロータ118の周方向に複数形成されている。このため、ロータ118の周面において、ロータ118の周方向に亘って均等に空気を供給することができる。すなわち、ロータ118の軸方向および周方向のいずれの方向においても、異物の排出および異物の進入の抑制を均等に行なうことができる。
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, a plurality of
なお、この図2に示すように、ステータ117は、ロータ118に向けて突出する複数のステータティース117Aと、このステータティース117Aに巻回されたコイル117Bとを備えている。
As shown in FIG. 2, the
そして、供給口190Aから空気が供給されると、ステータティース117Aおよびコイル117Bが冷却され、回転電動機300の駆動能率の向上を図ることができる。
When air is supplied from
上記のように構成されたターボチャージャ100の動作について説明する。図1において、まず、エンジンで、燃料と混合された空気が燃焼された後、排気ガスは、エンジンの各気筒に接続されたエキゾーストマニホールドからタービン126内に導かれる。排気ガスはそこでタービンホイール112を回転させ、その回転力がシャフト108に伝達される。その後、排気ガスは、触媒に導かれ、浄化された状態で車外へ排出される。
The operation of the
一方、エンジンに供給するため車外より吸入された空気は、エアクリーナによってろ過された後、コンプレッサ124に導かれる。空気は、そこで、シャフト108と一体となって回転するコンプレッサホイール110によって圧縮(加圧)される。圧縮された空気は、インタークーラに導かれ、冷却された状態でエンジンのインテークマニホールドに吸入される。
On the other hand, the air taken from outside the vehicle to be supplied to the engine is filtered by an air cleaner and then guided to the
また、ECU500は、エンジンの低回転域において、コンプレッサ124において圧縮される空気が所望の過給圧に到達しない場合(たとえば、エンジンの回転数が予め定められた回転数以下である場合)には、回転電動機300を駆動することにより、コンプレッサ124の過給圧が強制的に上昇するように制御する。
In addition, when the air compressed by the
回転電動機300の駆動中において、供給口200から空気が隙間GPに供給され、異物を隙間GPから排出することにより、ロータ118の回転に対する抵抗を低減することができ、回転電動機300の駆動能力を確保することができる。
While the rotary
図3は、本実施の形態に係る回転電動機の第1変形例を示す断面図である。この図3に示すように、供給口190Aが、ロータ118の軸方向の端部側に形成されている。そして、経路192Bは、ロータ118の径方向内方から径方向外方に向かうに従って、ロータ118の軸方向中央部から軸方向の両端部側に向けて傾斜するように延びている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first modification of the rotary electric motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, a
このため、供給口190Aから噴出す空気は、隙間GPから外方に向かうように噴出し、潤滑油等の異物が隙間GP内に入り込むことを効果的に抑制することができる。
For this reason, the air ejected from the
図4は、本実施の形態に係る回転電動機の第2変形例を示す断面図である。この図4に示されるように、連通路190は、ロータ118に形成され、ロータ118の軸方向に延びる気体収容空間192Dと、シャフト108に形成され、回転軸線O上に延びる経路191と、シャフト108に形成され、気体収容空間192Dと経路191とを接続する経路192C1、192C2と、気体収容空間192Dに接続され供給口190Aに達する経路192Eとを備えている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second modification of the rotary electric motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the
気体収容空間192Dは、ロータ118の内周面上に形成され、ロータ118の軸方向に延びる凹部と、この凹部の開口部を閉塞するシャフト108の外周面とによって規定されている。すなわち、気体収容空間192Dは、ロータ118とステータ11との間に形成されている。なお、気体収容空間192Dは、ロータ118の外表面に位置している場合のみならず、内部に位置していてもよい。
The
このように、気体収容空間192Dがロータ118の軸方向に延在するため、複数の経路192C1,192C2をシャフト108の一部に集中させることなく、シャフト108の軸方向に分布させることができる。これにより、複数の経路192C1,192C2が一箇所に集中することによるシャフト108の剛性低下を回避することができ、シャフト108の剛性を確保することができる。さらに、複数の経路192C1,192C2をシャフト108の軸方向に分布させることができることにより、各経路192C1、192C2の流路面積を小さくしても、合計流路面積を確保することができる。したがって、シャフト108のうち、各経路192C1、192C2が位置する部分の断面二次モーメントおよび剛性の低減を抑制することができ、駆動時におけるシャフト108の変形を抑制することができる。
Thus, since the
図5は、図4に示されたV−V線における断面図であり、図6は、図4に示されたVI−VI線における断面図である。図5および図6に示すように、気体収容空間192Dは、ロータ118およびシャフト108の周方向に延びており、環状に形成されている。このため、各経路192C1、192C2は、いずれも、シャフト108の径方向に亘って延在させることができ、各経路192C1、192C2内を空気が流れた際に、各経路192C1、192C2を規定するシャフト108が空気から受ける径方向の力を相殺することができる。このため、回転電動機300の駆動時に、シャフト108に振動が生じることを抑制することができる。
5 is a cross-sectional view taken along line VV shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI shown in FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, the
さらに、各経路192C1、192C2は、互いに交差する方向に延在している。このため、各経路192C1,192C2内を空気が流通しても、経路192C1、192C2を規定するシャフト108の壁面が空気から受ける力を相殺することができ、シャフト108に捩れなどの変形が生じることを抑制することができる。
Furthermore, each path 192C1, 192C2 extends in a direction intersecting with each other. For this reason, even if air flows through each of the paths 192C1 and 192C2, the force received from the air on the wall surface of the
なお、この図4から図6に示す例においては、経路192C1,192C2を2箇所に形成し、互いに直交する方向に延在させているが、さらに複数設けてもよく、各経路192C1、192C2の傾斜角度は設けた本数に合わせて適宜変更させる。 In the example shown in FIGS. 4 to 6, the paths 192C1 and 192C2 are formed at two locations and extend in directions orthogonal to each other. However, a plurality of paths 192C1 and 192C2 may be provided. The inclination angle is appropriately changed according to the number provided.
図7は、本実施の形態に係る回転電動機の第3変形例を示す断面図である。この図7に示されるように、連通路190は、ロータ118の内周面に形成され、ロータ118の軸方向に延びる気体収容空間192Dと、気体収容空間192Dと供給口190Aとを接続する複数の経路192F1,102F2とを含む。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a third modification of the rotary electric motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the
気体収容空間192Dがロータ118の軸方向に延在しているため、経路192F1,102F2をロータ118に設けられる磁石195を避けるように設けることができる。このため、磁石195に経路192F1,192F2が通る穴を形成する必要がなく、磁石195の体積の減少を防止することができる。これにより、磁石195から生じる磁束量を確保することができ、回転電動機300の性能を確保することができる。さらに、一般に、磁石は強度が低いため、穴が形成された磁石を製造しようとすると、磁石に割れが生じるなどの弊害が生じやすいので、この図7に示す例によれば、磁石195の強度を確保することができる。
Since the
図8は、本実施の形態に係る回転電動機の第4変形例を示す断面図である。この図8に示されるように、回転電動機300は、ステータ117に形成されたステータティース117Aと、このステータティース117Aに巻回されたコイル1117Bとを備えている。そして、このステータ117の内周面には、供給口190Aから供給される空気をコイル117Bに案内する切欠部(案内部)117Cが形成されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fourth modification of the rotary electric motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, the rotary
切欠部117Cは、筒状に形成されたステータ117の内周面であって、ステータ117の軸方向の端部に形成されている。すなわち、ステータ117の開口縁部に形成されている。そして、この切欠部117Cに対してステータ117の径方向内方に位置するロータ118の周面に、供給口190Aが形成されている。
The
このため、供給口190Aから吹き出た空気を直接コイル117Bに吹き付けることによりコイル117Bを良好に冷却することができる。具体的には、切欠部117Cによって案内された空気は、コイルエンド310に向けて案内され、コイル117Bを冷却する。これにより、回転電動機300の駆動能力を向上させることができる。図15は、この図8の変形例を示す断面図であり、この図15に示されるように、図8に示す切欠部117Cに代えて、供給口190Aをステータの軸方向幅の若干外側(ロータの軸方向端部)に配置して、供給孔190Aから切欠部117Cの案内無しにコイル117Bに吹き付けるようにしてもよい。この場合には、隙間GPの軸方向端部で吹き出された空気による抵抗分を軽減することができる
図9は、本実施の形態に係る回転電動機の第5変形例を示す断面図である。この図9に示すように、複数の供給口190A1〜190A8がロータ118の表面に形成されている。
For this reason, the
ここで、ステータティース117Aの表面のうち、ロータ118と対向する内周面を規定する辺部のうち、ステータ117の周方向に配列する辺部117A1および辺部117A2と回転軸線Oとの成す角度を角度θ1とする。
Here, out of the sides defining the inner circumferential surface facing the
また、一の供給口190A1と、この一の供給口190A1に対してロータ118の周方向に直ぐに隣り合う供給口190A2、190A8と、中心軸線との成す角度のうち、小さい角度を角度θ2とする。
Of the angles formed by one supply port 190A1 and supply ports 190A2 and 190A8 immediately adjacent to the one supply port 190A1 in the circumferential direction of the
そして、角度θ2のうち最も大きなθ2は、角度θ1より小さくなるように、供給口190A1が配置されている。すなわち、ロータ118か一回転する間に亘って、ステータティース117Aの内周面は、いずれかの供給口190A1〜190A8と常に対向する。
The supply port 190A1 is arranged such that the largest θ2 of the angles θ2 is smaller than the angle θ1. That is, the inner peripheral surface of the
これにより、ステータティース117Aの内周面には、常に、供給口190A1〜190A8から空気が吹き付けられ、ステータティース117Aの内周面を冷却することができる。また、常にステータティース117Aに空気が吹きつけられるため、ステータティース117Aの表面に付着した異物を排除することができる共に、異物の進入を抑制することができる。
Thus, air is always blown from the supply ports 190A1 to 190A8 to the inner peripheral surface of the
なお、図9に示す例においては、供給口190A1〜190A8は、ロータ118の周方向に等間隔に形成されているが、これに限られない。
In the example illustrated in FIG. 9, the
図10は、本実施の形態に係る回転電動機の第6変形例を示す断面図である。この図10に示されるように、連通路190は、シャフト108に形成され、シャフト108の軸方向に延びる経路191と、シャフト108に形成され、経路191に接続された経路192Aと、ロータ118に形成され、経路192Aに接続された経路192Bとを備えている。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a sixth modification of the rotary electric motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the
ここで、経路192Aは、経路191との接続箇所から、シャフト108の外主面に向かうに従って、ロータ118の回転方向Pの後方側に向けて傾斜する。さらに、経路192Bは、経路192Aとの接続箇所からロータ118の外周面に向かうに従って、ロータ118の回転方向Pの後方側に向けて傾斜する。
Here, the
このため、供給口190Aから吹き出て空気は、ロータ118の回転方向Pの後方側に向けて噴出される。これにより、空気が供給口190Aから噴出すときの反力によって、ロータ118を回転方向に加速することができる。
For this reason, the air blown out from the
図11は、図10に示された回転電動機の変形例を示す断面図である。この図11に示されるように、連通路190は、シャフト108に形成され、シャフト108の径方向に延びる経路192Hと、ロータ118に形成され、経路192Hに接続された経路192Iとを含む。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modification of the rotary electric motor shown in FIG. As shown in FIG. 11, the
経路192Iは、経路192Hとの接続箇所から、ロータ118の外表面に向かうに従って、ロータ118の回転方向Pの後方側に向けて傾斜するように形成されている。このため、上記図10に示されたターボチャージャと同様に、供給口190Aから空気が噴出すると、ロータ118が加速される。
The path 192I is formed so as to incline toward the rear side in the rotation direction P of the
図12は、本実施の形態に係る回転電動機の第7変形例を示す断面図である。この図12に示されるように、連通路190は、シャフト108に形成され、シャフト108の軸方向に延びる経路191と、経路191および供給口190Aとを接続する経路191とを含む。経路192は、ロータ118およびシャフト108の径方向に向けて延びており、放射線状に複数形成されている。そして、ロータ118のうち、経路192間に位置する部分には、磁石195Aが設けられている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a seventh modification of the rotary electric motor according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the
磁石195Aを経路192間に配置することにより、磁石195Aに経路192が通る穴を形成する必要がなく、磁石195Aの強度を確保することができる。
By disposing the
図13は、本実施の形態に係る回転電動機の第8変形例を示す断面図であり、図14は、図13に示すXIV−XIV線における断面図である。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing an eighth modification of the rotary electric motor according to the present embodiment, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV shown in FIG.
図13に示されるように、回転電動機は、ステータ117とロータ118との間に設けられ、ロータ118の外周面から間隔を隔てて設けられた非磁性体の環状部材217を備えている。この環状部材217は、各ステータティース117Aの内周面と当接している。そして、環状部材217の中央部に形成された穴部217Aの内周面は、ロータ118の外周面から離間しており、穴部217Aの内周面とロータ118の外周面との間には、ギャップGPが形成されている。
As shown in FIG. 13, the rotary motor includes a non-magnetic
そして、ステータ117の周方向に隣り合うステータティース117A間の空間を環状部材217が埋めると共に、ステータティース117Aの内周面とロータ118の内周面との間に位置する空間を小さくする。図14において、ロータ118の外周面側に位置する空間を小さくすることができ、供給口190Aから噴出した空気の流速を大きくすることができる。これにより、軸方向端部に位置するロータ118とステータ117とのギャップGPの開口部からギャップGP内に潤滑油等の異物が入り込もうとしても、噴出する空気で押出すことができる。
The
すなわち、この図13および図14に示す例においては、ロータ118とステータ117との間に位置する空間の大部分を環状部材217が占めることにより、ロータ118と環状部材217との間に位置する隙間の容積を低減して、流れる空気の流速の向上を図り、異物の進入を抑制している。
That is, in the example shown in FIGS. 13 and 14, the
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. Furthermore, the above numerical values are examples, and are not limited to the above numerical values and ranges.
本発明は、回転電動機に好適であり、特に、ターボチャージャに設けられる回転電動機に好適である。 The present invention is suitable for a rotary motor, and particularly suitable for a rotary motor provided in a turbocharger.
100 ターボチャージャ、102 ベアリングハウジング、104 コンプレッサハウジング、106 タービンハウジング、108 シャフト、110 コンプレッサホイール、112 タービンホイール、114 ベアリング、116 潤滑油通路、117 ステータ、117A ステータティース、117C 切欠部、117B コイル、118 ロータ、119A 供給口、119B 吸入口、120 中空部、190A 供給口、190B 吸入口、190 連通路、O 回転軸線、P 回転方向、300 回転電動機。 100 Turbocharger, 102 Bearing housing, 104 Compressor housing, 106 Turbine housing, 108 Shaft, 110 Compressor wheel, 112 Turbine wheel, 114 Bearing, 116 Lubricating oil passage, 117 Stator, 117A Stator tooth, 117C Notch, 117B Coil, 118 Rotor, 119A supply port, 119B suction port, 120 hollow portion, 190A supply port, 190B suction port, 190 communication path, O rotation axis, P rotation direction, 300 rotation motor.
Claims (11)
回転可能な回転シャフトと、
前記ステータ内に挿入され、前記回転シャフトに固設されたロータと、
前記ステータと対向する前記ロータの外周面に開口し、前記ロータと前記ステータとの隙間に気体を供給する供給口と、
前記気体を吸入する吸入口と、
前記供給口と前記吸入口とを連通する連通路と、
を備えた回転電動機。 A cylindrically formed stator;
A rotatable rotating shaft;
A rotor inserted into the stator and fixed to the rotating shaft;
A supply port that opens to an outer peripheral surface of the rotor facing the stator and supplies gas to a gap between the rotor and the stator;
An inlet for inhaling the gas;
A communication path communicating the supply port and the suction port;
Rotating electric motor with
前記筐体内に設けられ、前記回転シャフトを回転可能に支持する支持部と、
前記支持部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、
をさらに備え、
前記吸入口は、前記筐体の外方に位置する、請求項1から請求項4のいずれかに記載の回転電動機。 A housing for housing the rotor and the stator;
A support portion provided in the housing and rotatably supporting the rotating shaft;
A lubricating oil supply mechanism for supplying lubricating oil to the support;
Further comprising
The rotary electric motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the suction port is located outside the housing.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006297743A JP2008118742A (en) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | Rotating motor |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2006297743A JP2008118742A (en) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | Rotating motor |
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Family Applications (1)
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| JP2006297743A Withdrawn JP2008118742A (en) | 2006-11-01 | 2006-11-01 | Rotating motor |
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-
2006
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