车辆用空气压缩机的制作方法

本发明涉及车辆用空气压缩机，更加详细地，涉及通过同时实施对空气压缩机的径向轴承、马达以及止推轴承的冷却，从而可提高上述空气压缩机的冷却效率的车辆用空气压缩机。

背景技术

通常，作为支撑压缩机、涡轮机、增压器等高速旋转设备的旋转轴的轴承，不使用润滑油，而将空气或气体状态的流体用作工作流体的所谓气体轴承(gasbearing)可大致分为静压轴承和动压轴承。

静压轴承采用将通过外部压缩机加压的空气或气体向强制轴承之间供给来获得承载能力的形式，其需要压力源(外部加压装置)，但可在轴不旋转的情况下也可使轴悬浮，因而可防止因固体摩擦而引起的轴承损坏。

相对于此，动压轴承采用根据轴的旋转将周边的空气或气体引入轴承之间来使压力上升，从而获得负载能力的形式，其无需单独的压力源，但当旋转体启动及停止时，必然发生固体摩擦，因而使轴承寿命缩短，为了防止上述缺点，需要在轴承面涂敷固体润滑剂。

在动压轴承中，箔轴承(foilbearing)通过将弯曲形薄板重叠来实现轴承面，以支撑径向载荷的箔径向轴承形式和支撑轴向载荷的箔止推轴承形式来适用。

其中，在韩国授权专利公报授权号第10-0360240号、授权专利公报授权号第10-0590139号、授权专利公报授权号第10-0954066号等中公开了实现为止推轴承形式以支撑轴向载荷的箔止推轴承的多种例。

箔止推轴承包括：圆板形的底垫，在中心形成有驱动轴通过用贯通孔，固定于轴承壳体；波箔(bumpfoil)，以放射状附着于底垫的上部面，对于轴向力具有弹性；以及顶箔(topfoil)，覆盖多个波箔并附着于底垫，与驱动轴的止推轴承调节垫(thrustpad)(或称作“轴环(collar)”)相向。

上述箔止推轴承根据驱动轴的旋转向驱动轴的止推轴承调节垫与顶箔之间引入周边的空气来形成空气层，从而支撑驱动轴的轴向载荷。

如上所述，静压轴承需要强制供给加压空气来支撑载荷，因而需要外部的压力源，但即使在启动初期或驱动轴不旋转的情况下也可使驱动轴悬浮，因而可防止因固体摩擦而引起的轴承损坏。

相对于此，作为动压轴承的箔止推轴承无需额外的压力源，因而适用简单，但在驱动轴的启动初期或停止末期，顶箔和止推轴承调节垫必然发生固体摩擦，从而存在轴承寿命缩短的弊端。并且，为了减少因固体摩擦而引起的损坏，需要在顶箔和止推轴承调节垫涂敷固体润滑剂，从而发生制造成本增加，并且即使涂敷固体润滑剂，也无法防止固体摩擦的问题。

但是，在这种以往的空气压缩机中，由于轴承周边的空间狭窄，因而冷却空气需要经过狭窄的缝隙来冷却轴承及马达等，从而存在冷却性能差的问题。尤其，马达及位于空气压缩机的后方的径向轴承的温度易于急剧上升，因而可能发生轴承损坏的情况。

技术实现要素：

技术课题

本发明的目的在于，提供通过改善冷却流路来可提高轴承的耐久性及冷却效率的车辆用空气压缩机。

解决课题的手段

为了实现如上所述的目的，本发明的第一实施例的车辆用空气压缩机包括：壳体100，形成外观，具有储存有冷却水的冷却水套110；壳体盖200，与上述壳体100的一侧相结合来支撑用于吸入外部空气的叶轮400，设置于上述叶轮400的后端；叶轮壳体300，包括空气流入口310及空气排出口330，上述空气流入口310位于上述壳体100的中央，用于使外部空气流入，上述空气排出口330用于使借助上述叶轮400通过空气流入口310吸入的空气在被叶轮400压缩之后向外部排出；风机马达600，位于上述壳体100的内部，用于使上述叶轮400旋转并驱动，具有沿着轴向形成有中空的旋转轴650；径向轴承700，与上述旋转轴650相结合来以能够旋转的方式支撑上述旋转轴650的两端；止推轴承800，与上述径向轴承700隔开设置，以能够旋转的方式支撑上述旋转轴650的一端；冷却部900，用于通过接收从上述空气排出口330排出的高温且高压的空气来进行冷却；管1000，用于连接上述空气排出口330、上述冷却部900及上述壳体盖200之间，并使在上述冷却部900经过冷却的冷却空气向上述壳体盖200供给；以及空气冷却流路p1，以使向上述壳体盖200供给的冷却空气在沿着上述旋转轴650的轴向移动并冷却上述径向轴承700及止推轴承800之后通过上述旋转轴650的中空移动的方式连通。

上述管1000包括：第一管1010，一端与上述空气排出口330相连接，另一端与上述冷却部900相连接；以及第二管1020，一端与上述冷却部900相连接，另一端朝向上述壳体盖200延伸。

在上述第一管1010及第二管1020的外侧设置有绝热部件1002，使得冷却空气的热损耗达到最小化。

本发明的特征在于，上述第二管1020以相对短于上述第一管1010的长度延伸。

本发明的特征在于，上述冷却部900使用中间冷却器。

上述壳体盖200包括第一通道202，上述第一通道202以使通过上述管1000供给的冷却空气向上述旋转轴650供给的方式开口。

本发明的特征在于，在上述第一通道202沿着轴向形成有螺旋形的槽202a。

设置有沿着上述径向轴承700的圆周方向包围外侧的轴承壳体700a，在上述轴承壳体700a设置有径向轴承冷却流路1112及马达冷却流路1114，上述径向轴承冷却流路1112使通过上述壳体盖200供给的冷却空气中的一部分向上述风机马达600供给，上述马达冷却流路1114以与上述径向轴承冷却流路1112相邻的方式开口，使得从上述壳体盖200供给的冷却空气向上述风机马达600供给。

本发明的第二实施例的车辆用空气压缩机包括：壳体100，形成外观，具有储存有冷却水的冷却水套110；壳体盖200，与上述壳体100的一侧相结合来支撑用于吸入外部空气的叶轮400，设置于上述叶轮400的后端；叶轮壳体300，包括空气流入口310及空气排出口330，上述空气流入口310位于上述壳体100的中央，用于使外部空气流入，上述空气排出口330用于使借助上述叶轮400通过空气流入口310吸入的空气在被叶轮400压缩之后向外部排出；风机马达600，位于上述壳体100的内部，用于使上述叶轮400旋转并驱动，具有沿着轴向形成有中空的旋转轴650；径向轴承700，与上述旋转轴650相结合来以能够旋转的方式支撑上述旋转轴650的两端；止推轴承800，与上述径向轴承700隔开设置，以能够旋转的方式支撑上述旋转轴650的一端；冷却部900，用于通过接收从上述空气排出口330排出的高温且高压的空气来进行冷却；第二通道120，形成于上述壳体100，使得在上述冷却部900经过冷却的冷却空气经由上述壳体100来向上述风机马达600供给；管1000，用于连接上述空气排出口330、上述冷却部900及上述壳体100之间，并使在上述冷却部900经过冷却的冷却空气向上述壳体100供给；以及空气冷却流路p1，以使向上述壳体100供给的冷却空气在沿着上述旋转轴650的轴向移动并冷却上述径向轴承700及止推轴承800之后通过上述旋转轴650的中空移动的方式连通。

上述管1000包括：第一管1010，一端与上述空气排出口330相连接，另一端与上述冷却部900相连接；以及第二管1020，一端与上述冷却部900相连接，另一端朝向上述壳体100延伸。

本发明的特征在于，上述冷却部900使用中间冷却器。

本发明的特征在于，上述第二通道120在构成上述风机马达600的线圈630b的前端位置开口，从而使通过上述第二通道120移动的冷却空气向上述径向轴承700和上述线圈630b供给。

发明效果

本发明一实施例的车辆用空气压缩机具有如下效果：在对从空气排出口330排出的高温且高压的空气进行冷却之后同时实施对径向轴承或风机马达的冷却以及对止推轴承的冷却，从而可提高轴承的耐久性及冷却效率。

本实施例的车辆用空气压缩机具有如下效果：可防止从叶轮的出口发生的高温且高压的空气流入风机马达和径向轴承的现象。

附图说明

图1为示出本发明第一实施例的车辆用空气压缩机的空气冷却流路的侧面剖视图。

图2为图1所示的第一通道的放大图。

图3为示出本发明第二实施例的空气冷却流路的侧面剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明一实施例的车辆用空气压缩机进行详细说明。作为参照，图1为示出本发明第一实施例的车辆用空气压缩机的空气冷却流路的侧面剖视图，图2为示出图1所示的第一通道的放大图。

参照所附的图1，本发明一实施例的车辆用空气压缩机10包括：壳体100，形成外观；壳体盖200及叶轮壳体300，与壳体100的前方相结合来支撑用于吸入空气的叶轮400；后盖500，与上述壳体100的后方相结合；以及风机马达600，设置于壳体100的内部，用于使叶轮400旋转并驱动。

壳体盖200与上述壳体100的一侧相结合来支撑用于吸入外部空气的叶轮400，设置于上述叶轮400的后端。

上述壳体盖200设置于使叶轮壳体300以附图基准相邻地设置于左侧，并在空气压缩机进行工作的过程中根据位置发热的温度中维持最低温度的位置。

本实施例的壳体盖200包括第一通道202，上述第一通道202以使通过上述管1000供给的冷却空气向上述旋转轴650供给的方式开口。上述第一通道202以使上述旋转轴650以附图为基准垂直向下的方式开口。

在此情况下，可使工作人员容易实施对上述第一通道202的加工，因而提高可操作性。

在向上述第一通道202供给冷却空气的情况下，可阻断从叶轮400的出口发生的高温且高压的空气向风机马达600或径向轴承700供给，从而可进一步提高冷却效率。

在上述第一通道202沿着开口的轴向形成有螺旋形的槽202a，上述槽202a可提高冷却空气的移动速度。因此，可快速实施对维持高温的旋转轴650或径向轴承700或止推轴承800的冷却。

在叶轮壳体300的前方中央形成有用于使外部空气流入的空气流入口310，在前方的两侧形成有空气排出口330。叶轮400设置于叶轮壳体300的内部，贯通叶轮400的中空与后述的风机马达600的旋转轴650相结合。即，叶轮400被旋转轴650支撑。借助叶轮400并通过空气流入口310吸入的空气被叶轮400压缩后通过空气排出口330排出。

后盖500与壳体100的后方相结合来防止旋转轴650暴露于外部，并支撑旋转轴650的端部。在后盖500的内侧设置有壳体盖850，用于支撑后述的后方侧轴承壳体700a'。

风机马达600以相邻的方式设置于壳体100的内周面，并包括：定子630，具有中空；旋转轴650，以贯通定子630的中空的方式设置；以及转子610，与旋转轴650的外周面相结合。

定子630包括板630a及线圈630b并被固定，转子610与旋转轴650的外周面形成为一体，旋转轴650为沿着长度方向贯通中空而成的中空轴。

旋转轴650在一端与叶轮400的中空相结合的状态下以可旋转的方式被设置于叶轮400的后方的径向轴承700支撑，另一端以可旋转的方式被止推轴承(thrustbearing)800支撑(以下，以图1为基准，将设置有叶轮的端部(左侧端部)定义为前方，将设置有上述止推轴承的端部(右侧端部)定义为后方)。

若风机马达600从外部接收电力来进行工作，则旋转轴650一边旋转一边使叶轮400旋转并驱动，外部的空气通过空气流入口310流入并经过叶轮400来被压缩之后通过空气排出口330排出。

冷却水套110设置于壳体100的内侧，以对上述风机马达600在工作过程中发生热量进行冷却。

冷却水套110具有在壳体100的内部包围壳体100的形态，冷却水供给到冷却水套110的内部并被储存。冷却水套110以与风机马达600相邻的方式设置，因而通过与冷却水进行热交换来起到冷却风机马达600的作用。

对风机马达600的冷却除了利用冷却水套110的水冷式冷却之外还混用利用空气冷却风机马达600的空冷式冷却方法。

空气冷却流路p1与主流路连通，上述主流路与空气流入口310、叶轮400及空气排出口330连通。空气冷却流路p1从叶轮400与壳体盖200之间经由前方径向轴承700和旋转轴650之间并经过后方径向轴承700'与旋转轴650之间后沿着止推轴承800之间连通至后盖500。并且，空气冷却流路p1在后盖500与旋转轴650之间沿着贯通旋转轴650的中央的中空再连通至空气流入口310。

空气冷却流路p1以使向上述壳体盖200供给的冷却空气在沿着上述旋转轴650的轴向移动并冷却上述径向轴承700及止推轴承800之后通过上述旋转轴650的中空移动的方式连通。

前述路径为空气冷却流路p1，被叶轮400压缩的空气的一部分在沿着空气冷却流路p1循环的过程中冷却前方径向轴承700并冷却风机马达600，之后冷却止推轴承800后通过中空向空气流入口310排气。

在止推轴承800相对于前方配置于后方的情况下，马达600接收的空气温度下降，且前方径向轴承700接收的空气温度也下降。并且，止推轴承800配置于后方，从而位于接近冷却水套110的位置，因而具有使整个系统温度下降的效果。

本实施例的冷却部900用于通过接收从上述空气排出口330排出的高温且高压的空气来进行冷却，作为一例，可使用中间冷却器，但也可变更为可使高温且高压的空气交换为低温且低压的空气的其他构成品。

本实施例的管1000用于连接上述空气排出口330、上述冷却部900及上述壳体盖200之间，用于使在上述冷却部900经过冷却的冷却空气向上述壳体盖200供给。

上述管1000包括：第一管1010，一端与上述空气排出口330相连接，另一端与上述冷却部900相连接；以及第二管1020，一端与上述冷却部900相连接，另一端朝向上述壳体盖200延伸。

作为上述管1000，可设置单独的连接软管(未图示)或连接管(未图示)。使得与空气排出口330或冷却部900或壳体盖200相连接的连接部位维持稳定连接的状态。上述连接软管或连接管选择性地适用与上述管1000相连接或被固定的方法中的一种方法，因此可稳定地与上述空气排出口330或冷却部900或壳体盖200相连接。

在本实施例的上述第一管1010及第二管1020的外侧设置有绝热部件1002，使得冷却空气的热损耗达到最小化。上述绝热部件1002用于使通过第一管1010及第二管1020来移动的冷却空气因周围的温度而引起的热损耗达到最小化。上述绝热部件1002起到从外部的异物或污染保护上述第一管1010及第二管1020的作用。

上述第二管1020以相对短于上述第一管1010的长度延伸，上述第二管1010为用于使低温的冷却空气移动的通道，因而在延伸较长的情况下，因热损耗而存在温度上升的隐患。

但是，如前所述，可通过绝热部件1002使外部的热损耗达到最小化，但为了布局或冷却空气的快速移动，优选地短于上述第一管1010的长度延伸。

设置有沿着本实施例的上述径向轴承700的圆周方向包围外侧的轴承壳体700a，在上述轴承壳体700a形成有径向轴承冷却流路1112，使得通过上述壳体盖200供给的冷却空气中的一部分向上述风机马达600供给。

上述径向轴承流路1112以规定长度沿着旋转轴650的轴向延伸，在本实施例中延伸至线圈630b所处的位置。上述径向轴承流路1112用于冷却径向轴承700，上述径向轴承700可维持110度以上的高温，但在通过上述径向轴承流路1112供给的冷却空气来实现稳定冷却的情况下，维持比前述的温度更低的温度。

设置以与上述径向轴承冷却流路1112相邻的方式开口的马达冷却流路1114，使得与上述径向轴承流路1112单独地使从上述壳体盖200供给的冷却空气向上述风机马达600供给。

在上述马达冷却流路1114形成有以规定直径朝向线圈630b开口的一种通道，从而冷却空气如附图的箭头所示被供给并进行冷却。

通过前述的空气冷却流路p1移动的冷却空气沿着上述旋转轴650如虚线的箭头所示在对止推轴承800实施冷却之后移动至设置有后盖500的位置。并且沿着旋转轴650的中空朝向空气流入口310移动。

参照附图，对本发明的第二实施例的空气压缩机进行说明。

参照所附的图3，本发明的第二实施例的空气压缩机10a包括：壳体100，形成外观，具有储存有冷却水的冷却水套110；壳体盖200，与上述壳体100的一侧相结合来支撑用于吸入外部空气的叶轮400，设置于上述叶轮400的后端；叶轮壳体300，包括空气流入口310及空气排出口330，上述空气流入口310位于上述壳体100的中央，用于使外部空气流入，上述空气排出口330用于使借助上述叶轮400通过空气流入口310吸入的空气在被叶轮400压缩之后向外部排出；风机马达600，位于上述壳体100的内部，用于使上述叶轮400旋转并驱动，具有沿着轴向形成有中空的旋转轴650；径向轴承700，与上述旋转轴650相结合来以能够旋转的方式支撑上述旋转轴650的两端；止推轴承800，与上述径向轴承700隔开设置，以能够旋转的方式支撑上述旋转轴650的一端；冷却部900，用于通过接收从上述空气排出口330排出的高温且高压的空气来进行冷却；第二通道120，形成于上述壳体100，使得在上述冷却部900经过冷却的冷却空气经由上述壳体100来向上述风机马达600供给；管1000，用于连接上述空气排出口330、上述冷却部900及上述壳体100之间，并使在上述冷却部900经过冷却的冷却空气向上述壳体100供给；以及空气冷却流路p1，以使向上述壳体100供给的冷却空气在沿着上述旋转轴650的轴向移动并冷却上述径向轴承700及止推轴承800之后通过上述旋转轴650的中空移动的方式连通。

与前述实施例不同，在本实施例中，冷却空气不向壳体盖200供给而向壳体100供给，之后沿着第二通道120向风机马达600供给，因此在稳定地冷却上述风机马达600的同时可提高对径向轴承700和止推轴承800的冷却效率。

本实施例的管1000包括：第一管1010，一端与上述空气排出口330相连接，另一端与上述冷却部900相连接；以及第二管1020，一端与上述冷却部900相连接，另一端朝向上述壳体100延伸。

在本实施例的第一管1010及第二管1020的外侧设置有绝热部件1002(参照图1)，使得冷却空气的热损耗达到最小化。上述绝热部件1002用于使通过第一管1010及第二管1020移动的冷却空气因周围的温度而引起的热损耗达到最小化。上述绝热部件1002起到从外部的异物或污染保护上述第一管1010及第二管1020的作用。

本实施例的冷却部900用于通过接收从上述空气排出口330排出的高温且高压的空气来进行冷却，作为一例，可使用中间冷却器，但也可变更为可使高温且高压的空气交换为低温且低压的空气的其他构成品。

本实施例的第二通道120在构成上述风机马达600的线圈630b的前端位置开口，从而使通过上述第二通道120移动的冷却空气向上述径向轴承700和上述线圈630b供给。

在旋转轴650持续旋转的情况下，构成风机马达600的多个构成品的温度因发热或热传递而以规定温度上升，因而通过向上述构成品供给冷却空气来维持稳定温度可能相当重要。

为此，本发明通过形成第二通道120来持续供给冷却空气，从而可同时实施对径向轴承700的冷却和对风机马达600的冷却。

通过前述的空气冷却流路p1移动的冷却空气沿着上述旋转轴650如虚线的箭头所示在对止推轴承800实施冷却之后移动至设置有后盖500的位置。并且沿着旋转轴650的中空朝向空气流入口310移动，从而实施稳定的冷却。

产业上的可利用性

本发明可利用于通过同时实施对空气压缩机的径向轴承、马达以及止推轴承的冷却，从而可提高上述空气压缩机的冷却效率的车辆用空气压缩机的领域。