JP2017133428A

JP2017133428A - Motor-driven turbocompressor

Info

Publication number: JP2017133428A
Application number: JP2016014305A
Authority: JP
Inventors: 貴裕貞光; Takahiro Sadamitsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor-driven turbocompressor in a relatively simple configuration for absorbing the vibration in the axial direction of a shaft and developing excellent effects of damping the vibration at the same time without increasing its physical constitution.SOLUTION: A motor-driven turbocompressor 10 includes, at least, a motor 4 including a stator 1 and a rotor 3, a motor housing 5 storing the motor 4, a supercharger housing 6 arranged on the lateral side of the motor housing 5, a bearing mechanism 7 including a bearing 7d supporting a shaft 3a passing through the rotor 3, and an oil passage 5a formed in the motor housing 5, the bearing mechanism 7 having a closed space 7a, the closed space 7a storing an elastic body 7b for imparting elastic force to the bearing 7d in the axial direction of the shaft 3a, the oil passage 5a being fluid-communicated with the closed space 7a.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、車両に搭載される電動ターボコンプレッサに関するものである。 The present invention relates to an electric turbo compressor mounted on a vehicle.

車両に搭載される電動ターボコンプレッサは、モータハウジング内にモータが内蔵され、モータを構成するロータを貫通するシャフトがその両端でベアリング機構にて支持され、モータハウジングの側方に過給機ハウジングが配設されてその全体が構成されている。 In an electric turbo compressor mounted on a vehicle, a motor is built in a motor housing, shafts that penetrate the rotor constituting the motor are supported by bearing mechanisms at both ends thereof, and a turbocharger housing is provided on the side of the motor housing. The whole is arranged.

シャフトを回転自在に支持するベアリング機構は、シャフトを支持するベアリングと、ベアリングを保持するホルダーなどから構成されている。 A bearing mechanism that rotatably supports a shaft includes a bearing that supports the shaft and a holder that holds the bearing.

ここで、特許文献１には、軸受の外輪よりも径方向外側であって、ハウジングよりも内側には中間リングが遊挿され、中間リングの内側には溝が設けられ、中間リングと外輪との間で粘性潤滑剤を保持し、中間リングとハウジングとの間にはダンパー材としてメカニカルダンパーが嵌装され、外輪には軸受の中心軸方向で予圧が付与される転がり軸受機構およびそれを用いた電動機器が開示されている。 Here, in Patent Document 1, an intermediate ring is loosely inserted inside the housing and radially outside the outer ring of the bearing, and a groove is provided inside the intermediate ring. A rolling bearing mechanism is used, in which a viscous lubricant is held between the intermediate ring and the housing, and a mechanical damper is fitted as a damper material between the intermediate ring and the housing, and a preload is applied to the outer ring in the direction of the center axis of the bearing. An electric device that has been disclosed is disclosed.

転がり軸受機構がこのように構成されることで、予圧がダンパー材に吸収されることなく適切に外輪に伝わり、ダンパー材は軸受から中間リングに伝わる振動を減衰させるように機能し、したがって、この転がり軸受機構は超高速回転する軸を支持するものとして、適切な予圧を与え続けつつ、軸の振動をダンパー材によって減衰させることができるとしている。 With this configuration of the rolling bearing mechanism, the preload is properly transmitted to the outer ring without being absorbed by the damper material, and the damper material functions to attenuate the vibration transmitted from the bearing to the intermediate ring. The rolling bearing mechanism supports the shaft rotating at an ultra-high speed, and it is said that the vibration of the shaft can be damped by the damper material while maintaining an appropriate preload.

しかしながら、ダンパー材をベアリングの外径側に挿入していることから、シャフトの軸方向の振動減衰効果が大きく期待し難いことが懸念される。 However, since the damper material is inserted on the outer diameter side of the bearing, there is a concern that it is difficult to expect a large vibration damping effect in the axial direction of the shaft.

これは、径方向に対しては引張圧縮となって減衰効果が大きい一方で、軸方向に対してはせん断となるために振動減衰効果が小さくなるためである。 This is because the damping effect becomes large in the radial direction and the damping effect is large, while the shearing effect is small in the axial direction and the vibration damping effect becomes small.

そしてこのことは、エンジンが無く、ベースノイズの小さな燃料電池車において特に影響が大きくなることが想定される。 This is expected to have a particularly large effect in a fuel cell vehicle with no engine and low base noise.

さらに、ダンパー材をベアリング外径側に挿入していることから、電動コンプレッサとしての体格が大きくなり易く、さらには構成が複雑になり易いといった課題を有している。 Furthermore, since the damper material is inserted on the outer diameter side of the bearing, there is a problem that the physique as an electric compressor is likely to be large and the configuration is likely to be complicated.

特開２００５−２４０９７８号公報JP-A-2005-240978

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易な構成で、体格を増大させることなく、シャフトの軸方向の振動を吸収しながら該振動の減衰効果に優れた電動ターボコンプレッサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is an electric turbo compressor that has a relatively simple configuration and absorbs vibration in the axial direction of the shaft without increasing the physique, and is excellent in damping effect of the vibration. The purpose is to provide.

前記目的を達成すべく、本発明による電動ターボコンプレッサは、ステータおよびロータを備えたモータと、前記モータを収容するモータハウジングと、前記モータハウジングの側方に配設された過給機ハウジングと、前記ロータを貫通するシャフトを支持するベアリングを備えたベアリング機構と、前記モータハウジング内に形成されたオイル通路と、を少なくとも備えた電動ターボコンプレッサであって、前記ベアリング機構は閉空間を有しており、前記閉空間内には、前記ベアリングに対して前記シャフトの軸方向に弾性力を付与する弾性体が収容されており、前記閉空間に前記オイル通路が流体連通しているものである。 In order to achieve the above object, an electric turbo compressor according to the present invention includes a motor including a stator and a rotor, a motor housing that houses the motor, a supercharger housing that is disposed on a side of the motor housing, An electric turbo compressor comprising at least a bearing mechanism supporting a shaft passing through the rotor and an oil passage formed in the motor housing, wherein the bearing mechanism has a closed space. In the closed space, an elastic body for applying an elastic force to the bearing in the axial direction of the shaft is accommodated, and the oil passage is in fluid communication with the closed space.

本発明の電動ターボコンプレッサは、ベアリング機構がハウジング内と連通している閉空間を有し、この閉空間内においてベアリングに対してシャフトの軸方向に弾性力を付与する弾性体が収容され、閉空間にオイル通路が流体連通している点に特徴を有するものである。 The electric turbo compressor of the present invention has a closed space in which the bearing mechanism communicates with the inside of the housing, and an elastic body that applies an elastic force to the bearing in the axial direction of the shaft is accommodated in the closed space. It is characterized in that an oil passage is in fluid communication with the space.

ベアリングに対してシャフトの軸方向に弾性力を付与するバネ等の弾性体があることで、シャフトの軸方向の振動を弾性体の軸方向の伸び縮みによって吸収することが可能になる。 Since there is an elastic body such as a spring that applies an elastic force to the bearing in the axial direction of the shaft, vibration in the axial direction of the shaft can be absorbed by expansion and contraction of the elastic body in the axial direction.

さらに、弾性体が収容される閉空間内にオイル通路が流体連通していることから、閉空間内はオイル（潤滑油）で充満された状態となっている。 Furthermore, since the oil passage is in fluid communication with the closed space in which the elastic body is accommodated, the closed space is filled with oil (lubricating oil).

そのため、オイルが充満された閉空間はダッシュポットの機能を有することとなり、バネの伸縮運動をダッシュポットにて速やかに減衰させることができ、結果として、シャフトの軸方向の振動を減衰させることが可能になる。 Therefore, the closed space filled with oil has the function of a dashpot, and the expansion and contraction movement of the spring can be quickly damped by the dashpot, and as a result, the axial vibration of the shaft can be damped. It becomes possible.

このように、シャフトの軸方向に弾性力を付与する弾性体を、オイルが提供される閉空間に収容した構成を適用したことで、電動ターボコンプレッサの体格を増大させることなく、シャフトの軸方向の振動を効果的に吸収し、かつ当該振動を効果的に減衰することが可能になる。 In this way, by applying a configuration in which an elastic body that imparts elastic force in the axial direction of the shaft is accommodated in a closed space in which oil is provided, the axial direction of the shaft can be increased without increasing the size of the electric turbo compressor. Can be effectively absorbed, and the vibration can be effectively damped.

以上の説明から理解できるように、本発明の電動ターボコンプレッサによれば、ベアリング機構が閉空間を有しており、閉空間内には、ベアリングに対してシャフトの軸方向に弾性力を付与する弾性体が収容されており、閉空間にオイル通路が流体連通している構成が適用されている。 As can be understood from the above description, according to the electric turbo compressor of the present invention, the bearing mechanism has a closed space, and in the closed space, an elastic force is applied to the bearing in the axial direction of the shaft. A configuration in which an elastic body is accommodated and an oil passage is in fluid communication with the closed space is applied.

この構成により、電動ターボコンプレッサの体格を増大させることなく、シャフトの軸方向の振動を弾性体の軸方向の伸び縮みによって吸収するとともに、バネの伸縮運動を閉空間内に充満したオイル（ダッシュポット）にて速やかに減衰させることができ、したがって、シャフトの軸方向の振動を効果的に吸収し、かつ当該振動を効果的に減衰することができる。 This configuration absorbs the vibration in the axial direction of the shaft by the expansion and contraction in the axial direction of the elastic body without increasing the size of the electric turbo compressor, and the oil that expands and contracts the spring in the closed space (dashpot ), The vibration in the axial direction of the shaft can be effectively absorbed and the vibration can be effectively damped.

本発明の電動ターボコンプレッサの実施の形態の縦断面図である。It is a longitudinal section of an embodiment of an electric turbo compressor of the present invention. 図１のII部の拡大図である。It is an enlarged view of the II section of FIG.

以下、図面を参照して本発明の電動ターボコンプレッサの実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of an electric turbo compressor of the present invention will be described with reference to the drawings.

（電動ターボコンプレッサの実施の形態）
図１は本発明の電動ターボコンプレッサの実施の形態の縦断面図であり、図２は図１のII部の拡大図である。 (Embodiment of electric turbo compressor)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric turbo compressor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion II in FIG.

図示する電動ターボコンプレッサ１０は、モータ４と、モータ４を収容したモータハウジング５と、モータハウジング５に固定されてコンプレッサ６ａを収容した過給機ハウジング６とから大略構成されている。 An electric turbo compressor 10 shown in the figure is roughly composed of a motor 4, a motor housing 5 that houses the motor 4, and a supercharger housing 6 that is fixed to the motor housing 5 and houses a compressor 6a.

モータ４は、略円環状に加工された電磁鋼板が積層され、径方向内側に突出するティースとティース間に形成されたスロットを備えたステータ１と、ステータ１のティース周りに不図示のボビンもしくは絶縁紙等を介して配設されたコイル２と、ステータ１の中央開口に配設されてシャフト３ａが貫通したロータ３と、から構成されている。 The motor 4 includes a stator 1 having a slot formed between teeth and teeth that protrude radially inward, and a bobbin (not shown) around the teeth of the stator 1. The coil 2 is disposed through insulating paper and the like, and the rotor 3 is disposed in the central opening of the stator 1 and through which the shaft 3a passes.

ロータ３もステータ１と同様、電磁鋼板が積層して構成されており、その径方向に磁極数に応じた不図示の永久磁石が磁石用スロット内に配設されている。 Similarly to the stator 1, the rotor 3 is configured by laminating electromagnetic steel plates, and permanent magnets (not shown) corresponding to the number of magnetic poles are arranged in the magnet slots in the radial direction.

シャフト３ａの左右の二箇所は固有のベアリング機構７で回転自在に支持されており、また、シャフト３ａの左側では、不図示の回転側のメカニカルシールと固定側のメカニカルシールからなるシール機構が設けられており、シール機構にてモータハウジング５と過給機ハウジング６のシール構造が形成されている。 The left and right portions of the shaft 3a are rotatably supported by a unique bearing mechanism 7. On the left side of the shaft 3a, a seal mechanism comprising a rotation-side mechanical seal (not shown) and a fixed-side mechanical seal is provided. The seal structure of the motor housing 5 and the supercharger housing 6 is formed by a seal mechanism.

ハウジング５の肉厚内にはオイル通路５ａが形成されており、たとえば図示例では、左右のベアリング機構７間に連通するように形成されている。 An oil passage 5 a is formed in the wall thickness of the housing 5. For example, in the illustrated example, the oil passage 5 a is formed so as to communicate with the left and right bearing mechanisms 7.

シャフト３ａの左右にはオイル溜り７ｅが配設されており、その側方には不図示のスナップリングにて位置決め固定が図られている。 Oil reservoirs 7e are disposed on the left and right sides of the shaft 3a, and the positions thereof are fixed by snap rings (not shown) on the sides thereof.

また、左側のオイル溜り７ｅにはオイルＯが収容されており、ベアリング機構７を構成するベアリング７ｄの一部と不図示のシール機構を構成する回転側のメカニカルシールの一部がオイルＯに接触するようになっている。 The oil reservoir 7e on the left side contains the oil O, and a part of the bearing 7d constituting the bearing mechanism 7 and a part of the rotating side mechanical seal constituting the seal mechanism (not shown) are in contact with the oil O. It is supposed to be.

一方、右側のオイル溜り７ｅにもオイルＯが収容されており、ベアリング機構７を構成するベアリングの一部がオイルＯに接触するようになっている。 On the other hand, the oil reservoir 7e on the right side also contains the oil O, and a part of the bearing constituting the bearing mechanism 7 comes into contact with the oil O.

左右のオイル溜り７ｅはオイル通路５ａを介して流体連通しており、オイル通路５ａを介してオイルＯが左右のオイル溜り７ｅに循環される。 The left and right oil reservoirs 7e are in fluid communication via the oil passage 5a, and the oil O is circulated to the left and right oil reservoirs 7e via the oil passage 5a.

ベアリング機構７は、図２で示すように、オイル通路５ａに流体連通した閉空間７ａと、ベアリング７ｄと、閉空間７ａの側方にあってベアリング７ｄを保持するホルダー７ｃと、閉空間７ａ内にあってベアリング７ｄ（のホルダー７ｃ）に対してシャフト３ａの軸方向（Ｘ１方向）に弾性力を付与するバネ等の弾性体７ｂと、から構成されている。 As shown in FIG. 2, the bearing mechanism 7 includes a closed space 7a in fluid communication with the oil passage 5a, a bearing 7d, a holder 7c on the side of the closed space 7a and holding the bearing 7d, and a closed space 7a. And an elastic body 7b such as a spring for applying an elastic force to the bearing 7d (the holder 7c) in the axial direction (X1 direction) of the shaft 3a.

ベアリング７ｄに対してシャフト３ａの軸方向に弾性力を付与する弾性体７ｂがあることで、シャフト３ａの軸方向の振動を弾性体７ｂの軸方向の伸び縮みによって吸収することができる。 Since there is an elastic body 7b that applies an elastic force to the bearing 7d in the axial direction of the shaft 3a, the vibration in the axial direction of the shaft 3a can be absorbed by the expansion and contraction of the elastic body 7b in the axial direction.

また、弾性体７ｂが収容される閉空間７ａ内にオイル通路５ａが流体連通していることから、閉空間７ａ内はオイルＯ（潤滑油）で充満された状態となっている。 Further, since the oil passage 5a is in fluid communication with the closed space 7a in which the elastic body 7b is accommodated, the closed space 7a is filled with oil O (lubricating oil).

そのため、オイルＯが充満された閉空間７ａはダッシュポットの機能を有することとなり、バネの伸縮運動をダッシュポットにて速やかに減衰させることができ、結果として、シャフト３ａの軸方向の振動を減衰させることが可能になる。 For this reason, the closed space 7a filled with the oil O has a dashpot function, and the expansion and contraction of the spring can be quickly damped by the dashpot. As a result, the axial vibration of the shaft 3a is damped. It becomes possible to make it.

このように、シャフト３ａの軸方向に弾性力を付与する弾性体７ｂを、オイルＯが提供される閉空間７ａに収容した構成を適用したことで、電動ターボコンプレッサ１０の体格を増大させることなく、シャフト３ａの軸方向の振動を効果的に吸収し、かつ当該振動を効果的に減衰することが可能になる。 In this way, by applying the configuration in which the elastic body 7b that applies elastic force in the axial direction of the shaft 3a is accommodated in the closed space 7a provided with the oil O, the physique of the electric turbo compressor 10 is not increased. The vibration in the axial direction of the shaft 3a can be effectively absorbed, and the vibration can be effectively damped.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

１…ステータ、２…コイル、３…ロータ、３ａ…シャフト、４…モータ、５…ハウジング（モータハウジング）、５ａ…オイル通路、６…過給機ハウジング、６ａ…コンプレッサ、７…ベアリング機構、７ａ…閉空間、７ｂ…弾性体、７ｃ…ホルダー、７ｄ…ベアリング、１０…電動ターボコンプレッサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stator, 2 ... Coil, 3 ... Rotor, 3a ... Shaft, 4 ... Motor, 5 ... Housing (motor housing), 5a ... Oil passage, 6 ... Supercharger housing, 6a ... Compressor, 7 ... Bearing mechanism, 7a ... Closed space, 7b ... Elastic body, 7c ... Holder, 7d ... Bearing, 10 ... Electric turbo compressor

Claims

ステータおよびロータを備えたモータと、
前記モータを収容するモータハウジングと、
前記モータハウジングの側方に配設された過給機ハウジングと、
前記ロータを貫通するシャフトを支持するベアリングを備えたベアリング機構と、
前記モータハウジング内に形成されたオイル通路と、を少なくとも備えた電動ターボコンプレッサであって、
前記ベアリング機構は閉空間を有しており、
前記閉空間内には、前記ベアリングに対して前記シャフトの軸方向に弾性力を付与する弾性体が収容されており、
前記閉空間に前記オイル通路が流体連通している、電動ターボコンプレッサ。 A motor having a stator and a rotor;
A motor housing that houses the motor;
A supercharger housing disposed on a side of the motor housing;
A bearing mechanism comprising a bearing for supporting a shaft passing through the rotor;
An oil turbocompressor comprising at least an oil passage formed in the motor housing,
The bearing mechanism has a closed space;
The closed space contains an elastic body that applies elastic force to the bearing in the axial direction of the shaft,
An electric turbo compressor in which the oil passage is in fluid communication with the closed space.