多级电动离心压缩机的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种多级电动离心压缩机，在具备电动马达的多级离心压缩机中，无须担心从低压级压缩机、高压级压缩机产生的热造成动作控制部发生故障，在电动马达的两侧连结一对离心压缩机，所述一对离心压缩机串联连接，其中的一方为低压级压缩机，另一方为高压级压缩机。在多级电动离心压缩机中，在所述电动马达的所述低压级压缩机侧的端部与该低压级压缩机的所述马达外壳侧端部之间，设有隔绝从所述低压级压缩机产生的热的隔热板，在所述隔热板的中心侧，设有沿着所述旋转轴延伸以包围所述电动马达的旋转轴的外周的弯折部，使所述弯折部的内表面与所述旋转轴具有小空隙部地对置，使所述弯折部作为密封从所述低压级压缩机漏出到所述马达外壳内的进气的轴密封部发挥作用。
【专利说明】
多级电动离心压缩机
技术领域
[0001]本公开涉及在从电动马达的两侧延伸的旋转轴的一端侧及另一端侧设有压缩机的多级电动离心压缩机。
【背景技术】
[0002]作为内燃机的一个例子的发动机逐渐小型化，对提高低速扭矩和响应性的要求逐渐提高。作为实现这些要求的机构，多级离心压缩机引人注目(参照专利文献I)。该多级离心压缩机构成为，在从旋转驱动机构的两侧延伸的旋转轴的一端侧设有低压级压缩机，在旋转轴的另一端侧连接有高压级压缩机，利用高压级压缩机再次压缩利用低压级压缩机压缩的进气。
[0003]在使用电动马达作为该多级离心压缩机的旋转驱动机构的情况下，电动马达动作而驱动低压级压缩机及高压级压缩机，利用低压级压缩机压缩的进气升温而发热，并且利用高压级压缩机压缩的进气升温而发热。因此，存在热在多级离心压缩机中积聚而使电动马达发生故障的隐患。
[0004]于是，一般在对电动马达进行保持的马达外壳上设有多个散热板。另外，由于利用离心力的离心压缩机的小型化较为容易，因此存在将对电动马达的动作进行控制的动作控制部设置为环抱离心压缩机的情况。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:(日本)特开2004-11440号
【发明内容】
[0008]发明所要解决的技术问题
[0009]然而，近些年，除了在发动机低速时要求以提高响应性为目的的涡轮的辅助功能之外，在稳定运转时也要求涡轮的辅助，发动机的使用环境愈发恶化。因此，即使从对离心压缩机进行驱动的电动马达产生的热经由散热板进行散热，从低压级压缩机、高压级压缩机产生的热也不能经由散热板充分地进行散热，因此产生热积聚于多级离心压缩机的隐患。其结果是，产生积聚的热使电气部件即动作控制部产生故障的隐患。
[0010]鉴于上述情况，本发明的至少几个实施方式的目的在于提供一种多级电动离心压缩机，在具备电动马达的多级离心压缩机中，无须担心从低压级压缩机、高压级压缩机产生的热导致动作控制部发生故障。
[0011 ]用于解决技术问题的技术方案
[0012]本发明的几个实施方式的多级电动离心压缩机构成为，
[0013]在电动马达的两侧连结一对离心压缩机，所述一对离心压缩机串联连接，其中的一方为低压级压缩机，另一方为高压级压缩机，
[0014]在所述电动马达的所述低压级压缩机侧的端部与该低压级压缩机的所述马达外壳侧端部之间，设有隔绝从所述低压级压缩机产生的热的隔热板，
[0015]在所述隔热板的中心侧，设有沿着所述旋转轴延伸以包围所述电动马达的旋转轴的外周的弯折部，
[0016]使所述弯折部的内表面与所述旋转轴具有小空隙部地对置，使所述弯折部作为密封从所述低压级压缩机漏出的进气的轴密封部发挥作用。
[0017]根据上述多级电动离心压缩机，在电动马达的低压级压缩机侧的端部与该低压级压缩机的马达外壳侧端部之间，设有隔绝从低压级压缩机产生的热的隔热板，能够防止在低压级压缩机内流过而升温的进气所产生的热传递到电动马达侧。因此，能够实现在将电气部件配设于马达外壳的情况下，保护该电气部件免受从低压级压缩机产生的热的多级电动离心压缩机。另外，在隔热板的中心侧设有沿着旋转轴延伸以包围电动马达的旋转轴的外周的弯折部，使弯折部的内表面与旋转轴具有小空隙部地对置，使弯折部作为密封从低压级压缩机漏出的进气的轴密封部发挥作用，在低压级压缩机的动作时，即使在低压级压缩机内流过的进气在弯折部内通过而漏出到对旋转轴进行支承的轴承侧，作为轴密封部发挥作用的弯折部也能够抑制进气的漏出。因此，能够抑制热积聚于多级电动离心压缩机的这一隐患，从而能够在多级电动离心压缩机内设置电气部件，并且，能够防止对旋转轴进行支承的轴承内的油脂偏向一方而使轴承发生损伤这一隐患。另外，弯折部在多级电动离心压缩机的装配时，能够使弯折部的内表面作为定位部件发挥作用。
[0018]在几个实施方式中，
[0019]在所述马达外壳的所述低压级压缩机侧配设有对所述电动马达的动作进行控制的动作控制部。
[0020]在这种情况下，由于动作控制部配设在马达外壳的低压级压缩机侧，因此动作控制部处于远离高压级压缩机的位置。因此，能够减少流入高压级压缩机而升温的进气所产生的热造成的影响。另外，动作控制部配置在靠近低压级压缩机的部位，在动作控制部与低压级压缩机之间配置有隔热板，因此能够利用隔热板隔绝流入低压级压缩机而升温的进气所产生的热，因此动作控制部受到热的影响减少。因此，能够实现保护动作控制部免受从高压级压缩机及低压级压缩机产生的热的多级电动离心压缩机。另外，一般来说，与高压级压缩机相比，低压级压缩机由于动作而产生的温度较低，因此希望将作为电气部件的动作控制部配置在低温侧的低压级压缩机侧。
[0021]另外，在几个实施方式中，
[0022]所述动作控制部配设为在其与所述隔热板之间具有间隙。
[0023]在这种情况下，动作控制部在其与隔热板之间具有间隙地配设，因此能够更有效地防止隔热板的热传递到动作控制部这一情况。
[0024]在几个实施方式中，
[0025]在与所述隔热板的所述弯折部的内表面相对的所述旋转轴的外周设有密封部件嵌合部，
[0026]在所述密封部件嵌合部的外周面设有相对于所述弯折部的内表面滑动接触的环。
[0027]在这种情况下，在密封部件嵌合部的外周面设有相对于弯折部的内表面滑动接触的环，因此密封部件嵌合部的外周面与弯折部的内表面经由环滑动接触。因此，在低压级压缩机的动作时，即使在低压级压缩机内流过的进气在弯折部内通过，漏出到设置于旋转轴的轴承侧，也能够利用环更可靠地防止进气的漏出。因此，能够实现更有效地防止高温进气侵入电动马达内部，并且能够在多级电动离心压缩机内设置电气部件(动作控制部)，进而对旋转轴进行支承的轴承内的油脂不会偏向一方的多级电动离心压缩机。此外，密封部件嵌合部可以与旋转轴一体，也可以使圆筒状的轴套嵌合。
[0028]在几个实施方式中，
[0029]所述环在所述密封部件嵌合部的外周面上沿所述旋转轴的轴向具有间隔地设有多个。
[0030]在这种情况下，环在密封部件嵌合部的外周面上沿旋转轴的轴向具有间隔地设有多个，因此密封部件嵌合部的外周面和弯折部的内表面经由多个环接触。因此，能够使环与弯折部的内表面的接触面积扩大而使密封性能提高。因此，在低压级压缩机的动作时，即使在低压级压缩机内流过的进气在弯折部内通过而漏出到轴承侧，也能够利用环可靠地防止进气的漏出。因此，能够实现防止高温进气侵入电动马达内部、可靠地抑制热在多级电动离心压缩机积聚、轴承内的油脂不会偏向一方的多级电动离心压缩机。
[0031]在几个实施方式中，
[0032]所述低压级压缩机成为比所述高压级压缩机低的压缩比。
[0033]在这种情况下，低压级压缩机成为比高压级压缩机低的压缩比，因此能够抑制动作控制部的附近的升温，并且抑制弯折部的附近的压力。因此，能够实现动作控制部发生故障的隐患小的多级电动离心压缩机。
[0034]发明的效果
[0035]根据本发明的至少几个实施方式，能够提供一种多级电动离心压缩机，在具备电动马达的多级离心压缩机中，无须担心从低压级压缩机、高压级压缩机产生的热导致动作控制部发生故障。
【附图说明】
[0036]图1(a)表示多级电动离心压缩机的剖面图，图1(b)表示与图1(a)中的箭头A方向对应的部分的部分放大图。
【具体实施方式】
[0037]以下，按照附图，对于本发明的多级电动离心压缩机的实施方式，一边参照图1一边进行说明。在本实施方式中，以在电动马达的两侧配设有一对压缩机的多级电动离心增压器为例进行说明。此外，该实施方式所记载的构成部件的材质、形状、其相对配置等并非是用于将本发明的范围限定于此，只不过是单纯的说明例。
[0038]如图1(a)(剖面图)所示，多级电动离心压缩机I构成为具有旋转自如地被支承的旋转轴3、在旋转轴3的一端侧安装的低压级叶轮11、在旋转轴3的另一端侧安装的高压级叶轮21、在旋转轴3的长度方向中央部安装的电动马达转子30。
[0039]低压级叶轮11设置于在多级电动离心压缩机I的一端侧配设的低压级压缩机10内。该低压级压缩机10具有在旋转轴3的一端侧安装的低压级叶轮11和包围该低压级叶轮11的低压级外壳16。低压级外壳16具有在内部旋转自如地收纳低压级叶轮11的空间部17。吸入进气的吸入口 17a在空间部17的一端侧开口，在空间部17的径向形成有与吸入口 17a连通而向低压级压缩机10的周向弯曲的流路17c。另外，与流路17c连通的排出口 17b在低压级外壳16的宽度方向的一方侧端部，即，图1的纸面侧的端部开口。从吸入口 17a流入的进气被低压级叶轮11压缩而升温，在流路17c中流过而从排出口 17b排出。
[0040]能够插入低压级叶轮11且从侧面看为圆形的插入口18在低压级外壳16的另一端侧开口。插入口 18比低压级叶轮11更大地开口而使流路17b的一部分露出。低压级外壳16的插入口 18侧的侧面16a形成为平面状，从侧面看形成为圆环状。
[0041]在低压级压缩机外壳16的另一端侧设有隔热板35，该隔热板35安装于低压级压缩机外壳16的侧面16a而封堵露出的流路17c。后面将对隔热板35的细节进行说明。在隔热板35的高压级压缩机20侧安装有对电动马达转子30及轴承40R进行保持的马达外壳45。后文将对该马达外壳45的细节进行说明。
[0042]低压级叶轮11具有圆板状的背面板12、从与背面板12的一方侧的面向正交的方向突出而一体设置于背面板12的圆锥台状的轮毂部13、在从轮毂部13的外周面到背面板12—体设置的多个叶片14。在轮毂部13的中央部设有贯通孔13a，在该贯通孔13a插入有旋转轴3而经由螺母15将低压级叶轮11安装于旋转轴3。低压级叶轮11的径比后述高压级压缩机20的高压级叶轮21的径小。因此，与高压级压缩机20的压力比相比，低压级压缩机10的压力比小。
[0043]高压级压缩机20构成为与低压级压缩机10相同，具有在旋转轴3的另一端侧安装的高压级叶轮21和包围该高压级叶轮21的高压级外壳26。高压级外壳26具有在内部旋转自如地收纳高压级叶轮21的空间部27。吸入进气的吸入口27a在空间部27的另一端侧开口，在空间部27的径向形成有与吸入口 27a连通而向高压级压缩机20的周向弯曲的流路27 c。与流路27c连通的排出口 27b在高压级外壳26的宽度方向的一方侧端部，S卩，图1纸面侧的端部开口。从吸入口27a流入的进气被高压级叶轮21压缩而升温，在流路27c中流过而从排出口27b排出。高压级外壳26的吸入口 27a经由进气连通路29与低压级外壳16的排出口 17c连通。
[0044]能够插入高压级叶轮21且从侧面看为圆形的插入口28在高压级外壳26的一端侧开口。插入口 28比高压级叶轮21更大地开口而使流路27c的一部分露出。高压级外壳26的插入口 28侧的侧面26a形成为平面状，从侧面看形成为圆环状。
[0045]高压级叶轮21构成为与低压级叶轮11相同，具有圆板状的背面板22、从背面板22的一方侧的面向正交的方向突出而与背面板22—体设置的圆锥台状的轮毂部23、从轮毂部23的外周面到背面板22—体设置的多个叶片24。在轮毂部23的中央部设有贯通孔23a，在该贯通孔23a插入有旋转轴3的另一端侧而经由螺母15将高压级叶轮21安装在旋转轴3的另一端侧。因此，在旋转轴3的一端侧安装有低压级叶轮11，在旋转轴3的另一端侧安装有高压级叶轮21，低压级叶轮11及高压级叶轮21与旋转轴3成为一体而旋转。
[0046]高压级叶轮21的径比前述低压级叶轮11的径大。因此，与低压级压缩机10的压力比相比，高压级压缩机20的压力比大。
[0047]在从电动马达转子30的两侧延伸的旋转轴3的一方侧及另一方侧设有一对轴承40R、40L。这些轴承40R、40L是润滑油脂型的滚动轴承。这些轴承40R、40L中、高压级压缩机20侧的轴承40L设置于轴承外壳50。
[0048]轴承外壳50形成为圆环状，在其中央部设有能够插入旋转轴3的插入孔50a，在插入孔50a的低压级压缩机10侧设有比插入孔50a的内径大的轴承安装孔50b。在该轴承安装孔50b安装有轴承40L，并且旋转轴3插入轴承40L，旋转轴3经由轴承40L旋转自如地被支承。在轴承外壳50的高压级压缩机20侧的端部设有与高压级外壳26的插入口 28嵌合且从侧面看为圆环状的突出阶部51，并且在突出阶部51的径向外侧设有与高压级外壳26的侧面26a相对且接触的圆环状的面部52。轴承外壳50经由插入高压级外壳26的螺栓53—体固定于高压级外壳26。
[0049]在轴承外壳50的低压级压缩机10侧的侧面54设有从侧面看为圆形的卡合凹部54a。在该卡合凹部54a插入有马达外壳45的高压级压缩机20侧的端部。
[0050]另一方面，马达外壳45在其一端侧具有插入旋转轴3的插入孔45a。并且，在马达外壳45的另一端侧设有旋转自如地包围电动马达转子30的转子空间部45b，在插入孔45a与转子空间部45b之间设有安装轴承40R的轴承安装孔45c。在转子空间部45b配置有电动马达转子30，并且如果在轴承40R安装于轴承安装孔45c的状态下，将旋转轴3插入电动马达转子30及轴承40R，则旋转轴3旋转自如地被支承，并且受到来自电动马达转子30的驱动力而能够旋转。在马达外壳45的外周设有向径向外侧延伸的多个散热片46，能够将从电动马达转子30或轴承40R等产生的热放出到外部。
[0051]电动马达转子30是电动马达的旋转子，构成为利用未图示马达线圈受到驱动力，使旋转轴3旋转，并且能够以高速旋转。电动马达转子30及所述马达线圈的动作被后述动作控制部47控制。
[0052]在该马达外壳45的低压级压缩机10侧的端部与低压级压缩机10的马达外壳侧端部之间设有隔绝从压级压缩机10产生的热的隔热板35。隔热板35形成为圆板状，在其周缘部设有形成为环状的法兰部35a。该法兰部35a在与低压级外壳16的周缘部接触的状态下经由螺栓36固定于低压级外壳16，并且在与马达外壳45的周缘部接触的状态下经由未图示的螺栓固定于马达外壳45。
[0053]隔热板35的内侧形成为比法兰部35a的壁薄。隔热板35的内侧沿着低压级外壳16的侧面16a延伸而封堵低压级外壳16的插入口 18。在隔热板35的中央部设有从侧面看向轴承40R侧弯折成L形且沿着旋转轴3的外周面延伸的筒状的弯折部35b。弯折部35b的内表面35c作为供旋转轴3插入的贯通孔形成。如图1(b)所示，弯折部35b的内表面35c的直径Φ k比旋转轴3的直径Φ s大。
[0054]因此，在弯折部35b的内表面35c与旋转轴3之间形成有小空隙部39。在该小空隙部39配设有与旋转轴3的外周嵌合的圆筒状的密封部件嵌合部37。在密封部件嵌合部37的外周面，安装有相对于弯折部35b的内表面35c能够滑动地接触的活塞环38。活塞环38在旋转轴3的轴向具有间隔地设有2个。
[0055]在马达外壳45的低压级压缩机10侧，如图1(a)所示，配设有对电动马达转子30的动作进行控制的动作控制部47。动作控制部47收纳在马达外壳45的低压级压缩机10侧的端部内，动作控制部47的低压级压缩机10侧的侧面在其与隔热板35之间具有间隙48。
[0056]接着，对多级电动离心压缩机I的动作进行说明。使电动马达转子30驱动，在旋转轴3的旋转的同时，低压级叶轮11及高压级叶轮21旋转。利用低压级叶轮11的旋转从低压级压缩机10的吸入口 17a吸入进气，所吸入的进气被低压级叶轮11压缩而升温，在低压级压缩机1内的流路17c内通过而达到规定的压力，从排出口 17b排出。
[0057]从排出口 17b排出的进气在进气连通路29中流过而从高压级压缩机20的吸入口27a流入高压级压缩机20内。流入高压级压缩机20内的进气被高压级叶轮压缩而升温，在流路27c内通过而得到规定的压力，从排出口 27b排出。
[0058]在这里，动作控制部47配设在马达外壳45的低压级压缩机10侧，因此动作控制部47处于远离高压级压缩机20的位置。因此，能够减少流入高压级压缩机20而升温的进气所产生的热造成的影响。另外，虽然动作控制部47配置在靠近低压级压缩机10的部位，但是由于在动作控制部47与低压级压缩机10之间配置有隔热板35，因此流入低压级压缩机10而升温的进气所产生的热被隔热板35隔绝.因此，动作控制部47受到来自在低压级压缩机10内流动的进气的热的影响小。另外，一般来说，与高压级压缩机20相比，低压级压缩机10升温的温度更低，因此希望电气部件的配置在低压级压缩机10侧，在本实施方式中，动作控制部47配置在低压级压缩机10侧。另外，动作控制部47经由在低压级压缩机10侧的侧面与隔热板35之间设置的间隙48配设，因此能够更有效地防止隔热板35的热传递到动作控制部47。因此，能够实现保护动作控制部47免受从高压级压缩机20及低压级压缩机10产生的热的多级电动离心压缩机I。
[0059]另外，吸入低压级压缩机10的进气在低压级压缩机10内的流路17c通过而被压缩，从排出口 17b排出，但是也存在进气在流路17c的中途在隔热板35的内表面35c流过而漏出的情况。然而，在隔热板35的中央部设有向轴承40R侧弯折而沿着旋转轴3的外周面延伸的筒状的弯折部35b，与弯折部35b的内表面35c相对的旋转轴3的外周嵌合于圆筒状的密封部件嵌合部37，在密封部件嵌合部37的外周面设有相对于弯折部35b的内表面35c滑动地接触的多个活塞环38，因此即使在低压级压缩机10的动作时，进气从贯通孔35bl漏出，也能够利用活塞环38及密封部件嵌合部37可靠地防止进气的漏出。因此，能够防止高温进气侵入电动马达内部，能够可靠地防止轴承40R内的油脂偏向一方而从轴承40R漏出、轴承40R烧瓦而产生损伤这一隐患。
[0060]以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的目的的范围内能够实施各种变更。例如，可以适当地对上述各种实施方式进行组入口 ο
[0061 ]附图标记说明
[0062]I多级电动离心压缩机
[0063]3旋转轴
[0064]10低压级压缩机
[0065]11低压级叶轮
[0066]12、22 背面板
[0067]13、23 轮毂部
[0068]13a、23a 贯通孔
[0069]14,24 叶片
[0070]15 螺母
[0071]16低压级外壳
[0072]16a、26a、54 侧面
[0073]17,27 空间部
[0074]17a、27a 吸入口
[0075]17b、27b 流路
[0076]17c、27c 排出口
[0077]18,28 插入口
[0078]20高压级压缩机
[0079]21高压级叶轮
[0080]26高压级外壳[0081 ]29进气连通路
[0082]30电动马达转子
[0083]35隔热板
[0084]35a法兰部
[0085]35b弯折部
[0086]35bl、55a 贯通孔
[0087]35c内表面
[0088]36、53 螺栓
[0089]37密封部件嵌合
[0090]38活塞环(环)
[0091]39小空隙部
[0092]40R、40L 轴承
[0093]45马达外壳
[0094]45a、50a 插入孔
[0095]45b转子空间部
[0096]45c、50b轴承安装孔
[0097]46散热片
[0098]47动作控制部
[0099]48 间隙
[0100]50轴承外壳
[0101]51突出阶
[0102]52 面部
[0103]54a卡合凹部
[0104]直径
【主权项】
1.一种多级电动离心压缩机，在电动马达的两侧连结一对离心压缩机，所述一对离心压缩机串联连接，其中的一方为低压级压缩机，另一方为高压级压缩机，该多级电动离心压缩机的特征在于， 在所述电动马达的所述低压级压缩机侧的端部与该压缩机的所述马达外壳侧端部之间，设有隔绝从所述低压级压缩机产生的热的隔热板， 在所述隔热板的中心侧，设有沿着所述旋转轴延伸以包围所述电动马达的旋转轴的外周的弯折部， 使所述弯折部的内表面与所述旋转轴具有小空隙部地对置，使所述弯折部作为密封从所述低压级压缩机漏出的进气的轴密封部发挥作用。2.根据权利要求1所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 在所述电动马达的所述低压级压缩机侧，配设有对所述电动马达的动作进行控制的动作控制部。3.根据权利要求2所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 所述动作控制部配设为在其与所述隔热版之间具有间隙。4.根据权利要求1所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 在与所述弯折部的内表面相对的所述旋转轴的外周设有密封部件嵌合部， 在所述密封部件嵌合部的外周面设有相对于所述弯折部的内表面滑动接触的环。5.根据权利要求2所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 在与所述弯折部的内表面相对的所述旋转轴的外周设有密封部件嵌合部， 在所述密封部件嵌合部的外周面设有相对于所述弯折部的内表面滑动地接触的环。6.根据权利要求3所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 在与所述弯折部的内表面相对的所述旋转轴的外周设有密封部件嵌合部， 在所述密封部件嵌合部的外周面设有相对于所述弯折部的内表面滑动地接触的环。7.根据权利要求4所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 所述环在所述密封部件嵌合部的外周面上沿所述旋转轴的轴向具有间隔地设有多个。8.根据权利要求5所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 所述环在所述密封部件嵌合部的外周面上沿所述旋转轴的轴向具有间隔地设有多个。9.根据权利要求6所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 所述环在所述密封部件嵌合部的外周面上沿所述旋转轴的轴向具有间隔地设有多个。10.根据权利要求2所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 所述低压级压缩机以比所述高压级压缩机低的压缩比构成。11.根据权利要求3所述的多级电动离心压缩机，其特征在于， 所述低压级压缩机以比所述高压级压缩机低的压缩比构成。
【文档编号】F04D29/58GK105829733SQ201480069099
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年2月13日
【发明人】安秉, 安秉一, 铃木浩
【申请人】三菱重工业株式会社