专利名称：电动增压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内置有电动机的电动增压器。
背景技术：
将利用压缩机提高了密度的空气提供给发动机(engine)的情况 称为增压(supercharging),其中，将通过排气能量来供给压缩机的 驱动功的设备称为排气涡轮增压器(exhaust-gas turbocharger )。
排气涡轮增压器一般由隔着轴承单元配置的压缩机(压缩器)和 涡轮构成，压缩机内置有压缩机叶轮，涡轮内置有涡轮叶轮。压缩机 叶轮和涡轮叶轮通过被轴承单元支承的连接轴(轴)相互连结，由发 动机的排气旋转驱动涡轮叶轮，经由连结轴将该旋转力传递给压缩机 叶轮，利用压缩机叶轮压缩空气，向发动机增压进气。
在上述的排气涡轮增压器中，为了辅助低速旋转时的加速而已经 提出了一种内置电动机的方案(例如专利文献l、 2)。下面，将这种 内置了电动机的排气涡轮增压器简单称为"电动增压器"。
专利文献1的涡轮增压器如图1所示，具备由在连结涡轮51和压 缩机52的轴53上安装的发电/电动用的转子54、与安装在壳体55内 的定子56构成的发电机；和为了冷却定子而形成在包围定子的壳体的 内部的冷却用水套(water jacket) 57。
专利文献2的电才几辅助增压器(motor assist super charger) 如图2所示，具有被压缩机转轮61的轴向延长部支承的多个磁铁62、 和从该磁铁62向半径方向外方隔着间隔地由壳体63支承的多个定子 绕线64。
专利文献1:特开2000 - 130176号7>才艮、"具备发电/电动才几的涡 轮增压器"
专利文献2:美国专利第5， 870， 894号i兌明书"MOTOR-ASSISTED SUPERCHARGING DEVICES FOR INTERMLCOMBUSTIO翻GINES，，
在电动增压器中，由于利用内置的电动机对通过轴而连结的压缩 机叶轮和涡轮叶轮进行旋转驱动，所以，需要将电动机的转子(电机转子)相对它们减小偏心地固定，以减少不平衡(unbalance)。
但是，在如专利文献1那样将转子54 (电机转子)直接固定于轴 53的情况下，存在着以下的问题。
(1) 如果增大电机转子与轴的间隙，则由于有时在电机转子偏移 的状态下进行了组装，所以具有不平衡增大的倾向。
但是，如果反过来为了得到同心而紧固嵌合，则组装时会对轴产 生应力，有可能因轴弯曲而发生不平衡。
另外，当如专利文献2那样在压缩机转轮61的延长部的周围固定 磁铁62 (电机转子)时，存在以下的问题。
(2) 由于位于电机转子的内周侧的材料一般是非磁性体部件(压 缩机叶轮的部件；铝合金等)，对电机的磁回路形成没有帮助，所以， 难以确保足够体积的磁回路，导致电机性能降低。
(3) 由于电机转子外周的固定位置的直径增大，所以，对该电机 转子作用的离心应力增大，导致难以高速旋转。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题点而提出的方案。即，本发明的目 的在于，提供一种相对通过轴连结的压缩机叶轮和涡轮叶轮没有不平 衡的增加，没有发生轴的轴弯曲之虞，电机性能不会降低且能够容易 地高速旋转的电动增压器。
根据本发明，提供一种电动增压器，具备 一端具有涡轮叶轮的 涡轮轴、被涡轮轴旋转驱动的压缩机叶轮、包围涡轮叶轮、涡轮轴及 压缩机叶轮的壳体、固定在该壳体内的电机定子、和被该电机定子旋 转驱动的电机转子，其特征在于，
前述电机转子通过嵌合被固定在压缩机叶轮的内径侧。
根据本发明的优选实施方式，前述电机转子具备包围涡轮轴的具 有贯通孔的中空圓筒形套筒，
前述压缩机叶轮具有通过嵌合对前述套筒的轴向端部进行固定的 中空圆筒孔。
根据上述本发明的构成，由于电机转子通过嵌合被固定在压缩机 叶轮的内径侧，所以，可使电机转子相对压缩机叶轮的轴偏移最小。 而且，通过基于嵌合使电机转子和压缩机叶轮一体化，可以稍微减少组装时的部件个数，使组装变得容易。
并且，即使增强该嵌合，由于轴也会借助压缩机叶轮被旋转驱动， 所以，没有因轴的轴弯曲而发生不平衡之虞。
另外，根据本发明的构成，由于电机转子基于嵌合被固定在压缩 机叶轮的内径侧，所以能够使内套筒具有足够的体积，从而可确保足 够的磁回路。而且，由于在涡轮轴的周围或与之接近配置电4几转子， 所以一般可以将作为磁性体的涡轮轴用作磁回路的一部分，因此，可 确保高的电机性能。
并且，由于能够在涡轮轴的周围或与之接近配置电机转子，所以， 可减小电机转子的外周的直径，能够容易地实现高速旋转。
因此，根据本发明，能够不空转而可靠地旋转驱动通过轴(涡轮 轴)连结的压缩机叶轮和涡轮叶轮，没有发生轴的轴弯曲之虞，不会 使电机性能降低，能够容易地实现高速旋转。
图1是专利文献1的涡轮增压器的构成图。
图2是专利文献2的电机辅助增压器的构成图。 图3是本发明的电动增压器的整体构成图。 图4是图3的局部放大图。 图5是本发明的其他实施方式图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。其中，在各附 图中对公共的部分赋予相同的附图标记，并省略重复的说明。
图3是本发明的电动增压器的整体构成图。在该图中，本发明的 电动增压器10具备涡轮轴12、压缩机叶轮14及壳体。在该实例中， 壳体由轴承壳体16、涡轮壳体18及压缩才几壳体20构成。
涡轮轴12在一端(图中左端)具有涡轮叶轮11。在该实例中，涡 轮叶轮11与涡轮轴12—体形成，但本发明不限定于此，也可以是独 立安装涡轮叶轮11的构成。
压缩机叶轮14按照与涡轮轴12 —体旋转的方式通过轴端螺母15 与涡轮轴12的另一端(图中右端)连结。轴承壳体16通过径向轴承17将涡轮轴12支承为可旋转。另外， 渴轮轴12被推力轴环17b及推力轴承17c、 17d支承为在轴向不移动。 并且，轴承壳体16具有用于润滑径向轴承17a、推力轴环17b及推力 轴承17c、 17d的未图示的润滑油流路。
涡轮壳体18将涡轮叶轮11包围成可旋转，且被连结在轴承壳体 16上。该涡轮壳体18具有从外部向内部导入排气的涡旋室18a、和 将排气从涡旋室18a引导至涡轮叶轮11的形成为环状的流路18b。
并且，在流路18b中，沿周方向以一定的间隔配置有多个喷嘴翼 19。该喷嘴翼19是可变喷嘴翼，优选可以改变在其间形成的流路面积，
但本发明不限定于此，也可以是固定喷嘴翼或没有喷嘴的形式。
压缩机壳体20将压缩机叶轮14包围成可旋转、且被连结在轴承 壳体16上。该压缩才几壳体20具有向内部导入压缩空气的涡旋室20a、 和将压缩空气从压缩机叶轮14引导至涡旋室20a的形成为环状的流路 20b。
根据上述的构成，利用发动机的排气旋转驱动涡轮叶轮11，经由 涡轮轴12将该旋转力传递给压缩机叶轮14，通过压缩机叶轮14压缩
空气，可向发动机增压进气。
在图3中，本发明的电动增压器IO还具备电机转子22及电机定 子24。
由电才几转子22和电才几定子24构成不带电刷的交流电动才几。 优选该交流电动才几可以对应涡轮轴12的高速旋转(例如至少10 ~ 20万rpm),且可实现加速时的旋转驱动和减速时的再生运转。另外， 可以确保电动增压器的达到最高转速(例如20万rpm以上)的机械稳 定性。
图4是图3的局部放大图。如该图所示，在本发明中，电机转子 22通过嵌合被固定在压缩机叶轮14的含有转动轴的侧面。
即，在该实例中，电机转子22具备包围涡轮轴12的具有贯通孔 的中空圆筒形套筒22a。
而且，压缩机叶轮14具有通过嵌合对套筒22a的轴向端部(图中 右端)进行固定的中空圆筒孔14a。
电机转子22的套筒22a与压缩机叶轮14的中空圓筒孔14a的嵌 合，只要被紧固嵌合为在运转时也不产生间隙(例如直径过盈量为0. 01mm以上)即可。
而且，套筒22a的内面与涡轮轴12的外面之间可以具有微小的间隙。
图5是与图4同样的、本发明的其他实施方式图。
在该图中，电机转子22具有位于涡轮轴12与压缩机叶轮14之间， 将它们同心连结的圆筒形套筒22b。
在该实例中，涡轮轴12与套筒22b的连结是轴端部的嵌合和螺紋 件的拧合。但本发明不限定于此，只要能同心且牢靠地连结，也可以 采用其他的手段。
电机转子22的套筒22b与压缩机叶轮14的中空圓筒孔14b的嵌 合与图4同样，只要被充分紧固嵌合为在运转时也不产生间隙(例如 直径过盈量为0. Olmm以上)即可。
其他的构成与图4相同。
根据上述本发明的构成，由于电机转子22的套筒22a、 22b通过 嵌合被固定于压缩机叶轮14的内径侧，所以，通过该嵌合可使压缩机 叶轮与电机转子的重心偏移最小。由于压缩机叶轮一般与涡轮轴具有 少的过盈量而连接，所以，与涡轮轴的重心的偏移也最小。
另外，通过电机转子22的套筒22a、 22b与压缩机叶轮14基于嵌 合而一体化，可以稍微减少组装时的部件个数，使组装变得容易。
即，通过嵌合来组装电机转子22和压缩机叶轮14，预先将两个部 件一体化，然后，可以与涡轮轴结合。与以往那样将电机转子22组装 到涡轮轴，然后，将压缩机叶轮14组装到涡轮轴相比，通过使电机转 子22与压缩机叶轮14的一体化组装作业、和预先一体化的电机转子 22、压缩机叶轮14与渴轮轴的结合作业成为不同的工序，可以作为不 同的作业并行实施，由此可缩短整体的组装时间。
而且，根据本发明的构成，由于电机转子22通过嵌合固定在压缩 机叶轮14的内径侧，所以，能够使内套筒具有足够的体积，可确保充 足的磁回路。另外，由于可以在渴轮轴12的周围或与之接近配置电枳i 转子22，所以一般能够将作为磁性体的涡轮轴用作磁回路的一部分， 因此，可保持高的电机性能。
并且，由于可在涡轮轴12的周围或与之接近配置电机转子22，所 以，可减小电机转子的固定位置的直径，能够容易地实现高速旋转。因此，根据本发明，能够不空转而可靠地旋转驱动由轴(涡轮轴
12)连结的压缩机叶轮14和涡轮叶轮11，没有发生轴的轴弯曲之虞， 不会使电机性能降低，能够容易地实现高速旋转。
另外，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明宗旨的 范围中当然可进行各种变更。
权利要求
1. 一种电动增压器，具备一端具有涡轮叶轮的涡轮轴、被涡轮轴旋转驱动的压缩机叶轮、包围涡轮叶轮、涡轮轴及压缩机叶轮的壳体、固定在该壳体内的电机定子、和被该电机定子旋转驱动的电机转子，其特征在于，前述电机转子通过嵌合被固定在压缩机叶轮的内径侧。
2、 根据权利要求1所述的电动增压器，其特征在于， 前述电机转子具备包围涡轮轴的具有贯通孔的中空圓筒形套筒， 前述压缩机叶轮具有通过嵌合对前述套筒的轴向端部进行固定的中空圆筒孔。
3、 根据权利要求1所述的电动增压器，其特征在于， 前述电机转子具有位于涡轮轴与压缩机叶轮之间，将它们同心连结的圓筒形套筒。
全文摘要
本发明提供一种电动增压器，具备一端具有涡轮叶轮(11)的涡轮轴(12)、被涡轮轴旋转驱动的压缩机叶轮(14)、包围涡轮叶轮、涡轮轴及压缩机叶轮的壳体、固定在壳体内的电机定子(24)、和被电机定子旋转驱动的电机转子(22)。电机转子(22)通过嵌合被固定在压缩机叶轮(14)的内径侧。
文档编号F02B37/10GK101460723SQ200780020450
公开日2009年6月17日 申请日期2007年4月25日 优先权日2006年6月2日
发明者涩井康行, 清水政宏 申请人:株式会社Ihi