DE102021129183A1

DE102021129183A1 - Strömungsmaschine

Info

Publication number: DE102021129183A1
Application number: DE102021129183.6A
Authority: DE
Inventors: Hidefumi Mori; Junya Suzuki
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-05-19
Also published as: CN114513091A; JP2022079358A; CN114513091B; US20220154724A1

Abstract

Eine Strömungsmaschine beinhaltet ein Gehäuse und einen Motor. Der Motor beinhaltet einen Rotor und einen Stator mit einem Statorkern. Der Rotor beinhaltet einen Rohrabschnitt, ein Magnetelement und einen Einsatzkörper, der an einem ersten oder einem zweiten Endabschnitt des Rohrabschnitts vorgesehen ist. Der Rohrabschnitt beinhaltet erste und zweite Abschnitte, die in Bezug zu gegenüberliegenden Enden des Statorkerns und gegenüberliegenden Enden des Magnetelements in einer axialen Richtung vorragen. Die ersten und zweiten Abschnitte des Rohrabschnitts sind jeweils drehbar durch zwei Lager gestützt. Das Magnetelement ist in der axialen Richtung von dem Einsatzkörper beabstandet, so dass ein Hohlraum in dem Rohrabschnitt durch den Rohrabschnitt, das Magnetelement und den Einsatzkörper definiert ist. Eines der beiden Lager ist auf einer radialen Außenseite des Hohlraums vorgesehen.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Strömungsmaschine.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Eine Strömungsmaschine beinhaltet ein in einem Gehäuse angeordnetes Betriebselement. Das Betriebselement saugt ein Fluid ein und entlädt das Fluid aus dem Gehäuse. Manche Strömungsmaschinen beinhalten einen Motor, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und das Betriebselement dreht. Der Motor beinhaltet einen Stator und einen Rotor. Der Stator beinhaltet einen rohrförmigen Statorkern, welcher an der Innenumfangsfläche des Gehäuses befestigt ist, und der Rotor ist auf der radialen Innenseite des Stators angeordnet. Der Rotor kann einen Rohrabschnitt, ein an der Innenumfangsfläche des Rohrabschnitts befestigtes Magnetelement und einen Einsatzkörper beinhalten, der an mindestens einem der gegenüberliegenden Enden des Rohrabschnitts vorgesehen und an der Innenumfangsfläche des Rohrabschnitts befestigt ist. Die Strömungsmaschine beinhaltet auch zwei Lager, die den Rotor drehbar lagern. Wie in JP 2004 - 112 849 A offenbart, können ein Einsatzkörper, der an einem der gegenüberliegenden Enden des Rohrabschnitts vorgesehen ist, und ein weiterer Einsatzkörper, der am anderen Ende des Rohrabschnitts vorgesehen ist, jeweils durch ein Lager drehbar gelagert sein. Auf diese Weise stützt eines der beiden Lager einen Einsatzkörper, der an einem der gegenüberliegenden Enden eines Rohrabschnitts vorgesehen ist, und das andere Lager stützt einen Einsatzkörper, der an dem anderen Ende des Rohrabschnitts vorgesehen ist.
In einem Fall, bei welchem eines der zwei Lager einen an einem der gegenüberliegenden Enden eines Rohrabschnitts vorgesehenen Einsatzkörper stützt, und das andere Lager einen an dem anderen Ende des Rohrabschnitts vorgesehenen Einsatzkörper stützt, wie in JP 2004 - 112 849 A offenbart, kann die Konzentrizität des Rotors in Bezug auf die zwei Lager aufgrund von Maßtoleranzen der Einsatzkörper nicht einfach erreicht werden. Ein magnetischer Fluss zwischen einer Endfläche des Magnetelements und dem Statorkern kann durch eines der zwei Lager austreten. Außerdem kann der magnetische Fluss zwischen der anderen Endfläche des Magnetelements und dem Statorkern durch das andere Lager entweichen. Solche magnetischen Streuflüsse sollen reduziert werden.
Zusammenfassung
Diese Zusammenfassung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die nachstehend in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands dienen.
Gemäß einem allgemeinen Aspekt beinhaltet eine Strömungsmaschine ein Gehäuse mit einer Innenumfangsfläche, ein Betriebselement, das so konfiguriert ist, dass es Fluid in das Gehäuse saugt und aus diesem entlädt, und einen Motor, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und so konfiguriert ist, dass er das Betriebselement dreht. Der Motor beinhaltet einen Stator und einen Rotor. Der Stator ist an der Innenumfangsfläche des Gehäuses befestigt und beinhaltet einen Statorkern. Der Statorkern weist eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche auf. Die zweite Endfläche befindet sich auf einer der ersten Endfläche gegenüberliegenden Seite. Der Rotor ist an einer radialen Innenseite des Stators angeordnet. Der Rotor beinhaltet einen Rohrabschnitt, ein Magnetelement und einen Einsatzkörper. Der Rohrabschnitt weist eine Innenumfangsfläche auf und beinhaltet in einer axialen Richtung des Rohrabschnitts einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt. Der zweite Endabschnitt befindet sich auf einer dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden Seite. Das Magnetelement ist an der Innenumfangsfläche des Rohrabschnitts befestigt und beinhaltet eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche. Die zweite Endfläche befindet sich auf einer der ersten Endfläche gegenüberliegenden Seite. Der Einsatzkörper ist an dem ersten Endabschnitt oder an dem zweiten Endabschnitt des Rohrabschnitts vorgesehen. Die Strömungsmaschine beinhaltet zwei Lager, die den Rotor drehbar lagern. Der Rohrabschnitt beinhaltet einen ersten Abschnitt, der in Bezug auf die erste Endfläche des Statorkerns und die erste Endfläche des Magnetelements in der axialen Richtung vorsteht. Der Rohrabschnitt beinhaltet einen zweiten Abschnitt, der in Bezug auf die zweite Endfläche des Statorkerns und die zweite Endfläche des Magnetelements in der axialen Richtung vorsteht. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Rohrabschnitts werden jeweils von den beiden Lagern drehbar gelagert. Das Magnetelement ist in der axialen Richtung von dem Einsatzkörper beabstandet, so dass im Inneren des Rohrabschnitts ein Hohlraum durch den Rohrabschnitt, das Magnetelement und den Einsatzkörper definiert wird. Eines der beiden Lager ist an einer radialen Außenseite des Hohlraumes vorgesehen.
Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die beispielhafte Ausführungsformen zeigen, ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Strömungsmaschine gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen Teil der Strömungsmaschine zeigt.
3 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Strömungsmaschine gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen Teil der in 3 gezeigtem Strömungsmaschine zeigt.
5 ist eine seitliche Querschnittsansicht, die eine Strömungsmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt.

In den Zeichnungen und in der detaillierten Beschreibung beziehen sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben Elemente. Die Zeichnungen sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu, und die relative Größe, die Proportionen und die Darstellung der Elemente in den Zeichnungen können aus Gründen der Klarheit, der Illustration und der Bequemlichkeit übertrieben sein.
Detaillierte Beschreibung
Diese Beschreibung vermittelt ein umfassendes Verständnis der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme. Modifikationen und Äquivalente der beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und/oder Systeme sind für einen Fachmann offensichtlich. Die Abfolge der Vorgänge ist beispielhaft und kann von einem Fachmann geändert werden, mit Ausnahme von Vorgängen, die in einer bestimmten Reihenfolge ablaufen müssen. Beschreibungen von Funktionen und Konstruktionen, die dem Fachmann gut bekannt sind, können weggelassen werden.
Beispielhafte Ausführungsformen können unterschiedliche Formen haben und sind nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Die beschriebenen Beispiele sind jedoch gründlich und vollständig und vermitteln einem Fachmann den vollen Umfang der Offenbarung.
In dieser Beschreibung soll unter „zumindest eines aus A und B“ „nur A, nur B oder A und B“ verstanden werden.
Eine Strömungsmaschine 10 gemäß einer Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. Die Strömungsmaschine 10 der vorliegenden Ausführungsform ist an einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert. Das Brennstoffzellenfahrzeug beinhaltet ein Brennstoffzellensystem, an welches Sauerstoff und Wasserstoff geliefert werden, um Strom zu erzeugen. Die Strömungsmaschine 10 verdichtet Luft, welche ein Fluid ist und an eine Brennstoffzelle gelieferten Sauerstoff enthält.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Strömungsmaschine 10 ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 der Strömungsmaschine 10 ist rohrförmig. Das Gehäuse 11 beinhaltet ein Motorgehäuseelement 12, ein erstes Verdichtergehäuseelement 13, ein zweites Verdichtergehäuseelement 14, eine erste Platte 15, eine zweite Platte 16 und eine dritte Platte 17. Das Motorgehäuseelement 12 beinhaltet eine plattenförmige Bodenwand 12a und eine rohrförmige Umfangswand 12b, welche sich von dem Außenumfang der Bodenwand 12a erstreckt. Das Motorgehäuse 12 ist ein Rohr mir einem geschlossenen Ende. Die erste Platte 15 ist an ein Ende der Umfangswand 12b des Motorgehäuses 12 gekoppelt, welches nahe einer Öffnung ist, um die Öffnung der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 zu schließen.
Das Gehäuse 11 beinhaltet eine Motorkammer 18. Die Motorkammer 18 wird durch eine Innenfläche 121a der Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12, eine Innenumfangsfläche 121b der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 und einer Endfläche 15a der ersten Platte 15, welche näher zu dem Motorgehäuseelement 12 ist, definiert. Die Strömungsmaschine 10 beinhaltet einen Motor 19. Der Motor 19 ist in der Motorkammer 18 aufgenommen. Der Motor 19 ist somit in dem Gehäuse 11 aufgenommen.
Die erste Platte 15 beinhaltet einen ersten Lagerhalteabschnitt 20. Der erste Lagerhalteabschnitt 20 ist rohrförmig. Der erste Lagerhalteabschnitt 20 hält ein erstes Luftlager 21, das ein Lager ist. Das erste Luftlager 21 ist zylindrisch. Das Innere des ersten Lagerhalteabschnitts 20 erstreckt sich durch die erste Platte 15. Der erste Lagerhalteabschnitt 20 beinhaltet eine Öffnung in einer Endfläche 15b der ersten Platte 15 auf einer dem Motorgehäuseelement 12 gegenüberliegenden Seite.
Das Motorgehäuseelement 12 beinhaltet eine zweiten Lagerhalteabschnitt 22. Der zweite Lagerhalteabschnitt 22 ist zylindrisch. Der zweite Lagerhalteabschnitt 22 ragt von der Innenfläche 121a der Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12 hin zu dem Motor 19 vor. Der zweite Lagerhalteabschnitt 22 hält ein zweites Luftlager 23, welches ein Lager ist. Das zweite Luftlager 23 ist zylindrisch. Das Innere des zweiten Lagerhalteabschnitts 22 erstreckt sich durch die Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12. Der zweite Lagerhalteabschnitt 22 beinhaltet eine Öffnung in einer Außenfläche 122a der Bodenwand 12a. Die Achse des ersten Lagerhalteabschnitts 20 und die Achse des zweiten Lagerhalteabschnitts 22 sind aufeinander ausgerichtet. Außerdem sind die Achse des ersten Luftlagers 21 und die Achse des zweiten Luftlagers 23 aufeinander ausgerichtet.
Die zweite Platte 16 ist mit der Endfläche 15b der ersten Platte 15 gekoppelt. Die zweite Platte 16 beinhaltet eine zweite Welleneinführöffnung 16a in einem Mittenabschnitt. Die zweite Welleneinführöffnung 16a ist kontinuierlich mit dem Inneren des ersten Lagerhalteabschnitts 20. Die Achse der zweiten Welleneinführöffnung 16a ist auf die Achse des ersten Lagerhalteabschnitts 20 ausgerichtet.
Die dritte Platte 17 ist mit der Außenfläche 122a der Bodenwand 12a des Motorgehäuseelements 12 gekoppelt. Die dritte Platte 17 beinhaltet eine dritte Welleneinführöffnung 17a in einem Mittenabschnitt. Die dritte Welleneinführöffnung 17a ist kontinuierlich mit dem Inneren des zweiten Lagerhalteabschnitts 22. Die Achse der dritten Welleneinführöffnung 17a ist auf die Achse des zweiten Lagerhalteabschnitts 22 ausgerichtet.
Das erste Verdichtergehäuseelement 13 ist rohrförmig. Das erste Verdichtergehäuseelement 13 beinhaltet eine erste Saugöffnung 13a. Die erste Saugöffnung 13a ist ein kreisrundes Loch. Luft wird in die erste Saugöffnung 13a gesaugt. Das erste Verdichtergehäuseelement 13 ist mit einer Endfläche 16b der zweiten Platte 16 auf einer der ersten Platte 15 gegenüberliegenden Seite gekoppelt, wobei die Achse der ersten Saugöffnung 13a auf die Achse der zweiten Welleneinführöffnung 16a der zweiten Platte 16 und die Achse des ersten Lagerhalteabschnitts 20 ausgerichtet ist. Die erste Saugöffnung 13a beinhaltet eine Öffnung in einer Endfläche des ersten Verdichtergehäuseelements 13 auf einer der zweiten Platte 16 eggenüberliegenden Seite. Eine erste Laufradkammer 13b, eine erste Entladekammer 13c und ein erste Diffusorkanal 13d sind zwischen dem ersten Verdichtergehäuseelement 13 und der zweiten Platte 16 vorgesehen. Die erste Laufradkammer 13b ist kontinuierlich mit der ersten Saugöffnung 13a. Die erste Entladekammer 13c befindet sich rund um die erste Laufradkammer 13b und erstreckt sich um die Achse der ersten Saugöffnung 13a. Der erste Diffusorkanal 13d verbindet die erste Laufradkammer 13b und die erste Entladekammer 13c miteinander. Die erste Laufradkammer 13b ist kontinuierlich mit der zweiten Welleneinführöffnung 16a der zweiten Platte 16.
Das zweite Verdichtergehäuseelement 14 ist rohrförmig. Das zweite Verdichtergehäuseelement 14 beinhaltet eine zweite Saugöffnung 14a. Die zweite Saugöffnung 14a ist ein kreisrundes Loch. Luft wird in die zweite Saugöffnung 14a gesaugt. Das zweite Verdichtergehäuseelement 14 ist mit einer Endfläche 17b der dritten Platte 17 auf einer dem Motorgehäuseelement 12 gegenüberliegenden Seite gekoppelt, wobei die Achse der zweiten Saugöffnung 14a auf die Achse der dritten Welleneinführöffnung 17a der dritten Platte 17 und der Achse des zweiten Lagerhalteabschnitts 22 ausgerichtet ist. Die zweite Saugöffnung 14a beinhaltet eine Öffnung in einer Endfläche des zweiten Verdichtergehäuseelements 14 auf einer der dritten Platte 17 gegenüberliegenden Seite. Eine zweite Laufradkammer 14b, eine zweite Entladekammer 14c und ein zweiter Diffusorkanal 14d sind zwischen dem zweiten Verdichtergehäuseelement 14 und der Endfläche 17b der dritten Platte 17 vorgesehen. Die zweite Laufradkammer 14b verbindet die zweite Saugöffnung 14a und die dritte Welleneinführöffnung 17a miteinander. Die zweite Entladekammer 14c befindet sich rund um die zweite Laufradkammer 14b und erstreckt sich um die Achse der zweiten Saugöffnung 14a. Der zweite Diffusorkanal 14d verbindet die zweite Laufradkammer 14b und die zweite Entladekammer 14c miteinander.
Der Motor 19 beinhaltet einen Stator 30 und einen Rotor 31. Der Stator 30 ist an der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 befestigt. Der Stator 30 beinhaltet einen rohrförmigen Statorkern 32 und eine Spule 33. Der Statorkern 32 ist an der Innenumfangsfläche 121b der Umfangswand 12b des Motorgehäuseelements 12 befestigt. Die Spule 33 ist um den Statorkern 32 gewickelt. Der Motor 19 beinhaltet Spulenenden 33e. Die Spulenenden 33e sind Teile der Spule 33 und ragen jeweils von einer ersten Endfläche 32a und einer zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 vor. Die erste Endfläche 32a des Statorkerns 32 ist eine der sich gegenüberliegenden Oberflächen des Statorkerns 32 und die zweite Endfläche 32b des Statorkerns 32 ist die andere der sich gegenüberliegenden Oberflächen des Statorkerns 32.
Der Rotor 32 beinhaltet einen Rohrabschnitt 34, einen Permanentmagnet 35, welcher ein Magnetelement ist, ein erstes Wellenelement 36, welches ein Einsatzkörper ist, und ein zweites Wellenelement 37, welches ein Einsatzkörper ist. Der Rohrabschnitt 34 ist beispielsweise aus Metall gefertigt. Der Rohrabschnitt 34 ist zylindrisch. Eine Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 beinhaltet eine erste Innenumfangsfläche 341a und eine zweite Innenumfangsfläche 341b. Der Innendurchmesser der ersten Innenumfangsfläche 341a ist kleiner als der Innendurchmesser der zweiten Innenumfangsfläche 341b. Die erste Innenumfangsfläche 341a und die zweite Innenumfangsfläche 341b sind über eine ringförmige Stufenfläche 343 miteinander verbunden. Die Stufenfläche 343 erstreckt sich in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34.
Wie in 2 gezeigt, hat der Permanentmagnet 35 die Form einer massiven Säule. Der Permanentmagnet 35 ist durch Einpressen in einen Teil der ersten Innenumfangsfläche 341a des Rohrabschnitts 34, welcher näher an der zweiten Innenumfangsfläche 341b ist, an der Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 befestigt. Die Achse des Permanentmagnets 35 ist auf die Achse des Rohrabschnitts 34 ausgerichtet. Die Länge des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung ist kürzer als die Länge des Rohrabschnitts 34 in der axialen Richtung. Eine erste Endfläche 35a und eine zweite Endfläche 35b in der axialen Richtung des Permanentmagnets 35 sind flache Oberflächen, die sich in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung erstrecken. Die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 ist eine Endfläche des Permanentmagnets 35 und die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 ist eine andere Endfläche des Permanentmagnets 35. Der Permanentmagnet 35 ist in der radialen Richtung des Permanentmagnets 35 magnetisiert.
Die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 befindet sich auf der Innenseite der ersten Innenumfangsfläche 341a des Rohrabschnitts 34. Somit ragt ein erster Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 von der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 vor. Daher ist der erste Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 ein erster Abschnitt, welche in Bezug zu der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung vorragt. Die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit der Stufenfläche 343 des Rohrabschnitts 34. In anderen Worten ist die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 bündig mit der Stufenfläche 343 des Rohrabschnitts 34. Somit ragt ein zweiter Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 von der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 vor. Daher ist der zweite Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 ein zweiter Abschnitt, welcher in Bezug zu der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung vorragt.
Der Permanentmagnet 35 wird beispielsweise durch eine Öffnung des zweiten Endabschnitts 34b des Rohrabschnitts 34 in den Rohrabschnitt 34 eingeführt. Dann durchstößt der Permanentmagnet 35 das Innere der zweiten Innenumfangsfläche 341b des Rohrabschnitts 34, so dass die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 die Stufenfläche 343 erreicht. Wenn der Permanentmagnet 35 weiter eingeführt wird, wird der Permanentmagnet 35 in die erste Innenumfangsfläche 341a eingepresst. Der Permanentmagnet 35 wird eingepresst, bis die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit der Stufenfläche 343 überlappt, d.h. bis die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 bündig mit der Stufenfläche 343 ist. Das befestigt den Permanentmagnet 35 an der Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34, indem der Permanentmagnet 35 in den Abschnitt der ersten Innenumfangsfläche 341a des Rohrabschnitts 34 eingepresst wird, der näher an der zweiten Innenumfangsfläche 341b ist.
Die Länge des Rohrabschnitts 34 in der axialen Richtung ist länger als die Länge des Statorkerns 32 in der axialen Richtung. Der erste Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 ragt in Bezug zu der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32 vor. Somit ist der erste Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 Teil des Rohrabschnitts 34, der in Bezug zu der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32 in der axialen Richtung vorragt. Der zweite Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 ragt in Bezug zu der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 vor. Somit ist der zweite Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 Teil des Rohrabschnitts 34, der in Bezug zu der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 in der axialen Richtung vorragt. Daher sind die gegenüberliegenden Endabschnitte des Rohrabschnitts 34 Teile des Rohrabschnitts 34, welche in Bezug zu den gegenüberliegenden Enden des Statorkerns 32 und den gegenüberliegenden Enden des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung des Rohrabschnitts 34 vorragen. Der Rotor 31 befindet sich auf der radialen Innenseite des Stators 30.
Das erste Wellenelement 36 beinhaltet einen säulenförmigen ersten Befestigungsabschnitt 361. Das erste Wellenelement 36 ist an dem ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 vorgesehen. Das erste Wellenelement 36 ist an der Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 durch Einpressen des ersten Befestigungsabschnitts 361 des ersten Wellenelements 36 in die erste Innenumfangsfläche 341a des Rohrabschnitts 34 befestigt.
Das zweite Wellenelement 37 beinhaltet einen säulenförmigen zweiten Befestigungsabschnitt 371. Der Außendurchmesser des zweiten Befestigungsabschnitts 371 ist größer als der Außendurchmesser des ersten Befestigungsabschnitts 361. Das zweite Wellenelement 37 ist an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 vorgesehen. Das zweite Wellenelement 37 ist an der Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 durch Einpressen des zweiten Befestigungsabschnitts 371 des zweiten Wellenelements 37 in die erste Innenumfangsfläche 341a des Rohrabschnitts 34 befestigt. Demzufolge beinhaltet der Rotor 31 das erste Wellenelement 36 und das zweite Wellenelement 37 als Einsatzkörper an den Enden des Rohrabschnitts 34 in der axialen Richtung.
Wie in 1 gezeigt, ist ein erstes Laufrad 38 mit einem Ende des ersten Wellenelements 36, das dem Rohrabschnitt 34 gegenüberliegt, gekoppelt. Das erste Laufrad 38 rotiert integral mit dem ersten Wellenelement 36. D.h. der Motor 19 ist eingerichtet, das erste Laufrad 38 zu drehen. Das erste Laufrad 38 saugt Luft in das Gehäuse 11 und entlädt die Luft aus diesem. Ein zweites Laufrad 39 ist mit einem Ende des zweiten Wellenelements 37, das auf einer dem Rohrabschnitts 34 gegenüberliegenden Seite ist, gekoppelt. Das zweite Laufrad 39 rotiert integral mit dem zweiten Wellenelement 37. D.h. der Motor 19 ist eingerichtet, das zweite Laufrad 39 zu drehen. Das zweite Laufrad 39 saugt Luft in das Gehäuse 11 und entlädt die Luft aus diesem. Daher sind das erste Laufrad 38 und das zweite Laufrad 39 Betriebselemente, die eingerichtet sind, Luft in das Gehäuse 11 zu saugen und Luft aus diesem zu entladen.
Das erste Luftlager 21 stützt drehbar den ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34. Daher stützt das erste Luftlager 21 drehbar den ersten Endabschnitt 34a, welcher der Teil des Rohrabschnitts 34 ist, der in Bezug zu der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32 und der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung vorragt. Die Achse des ersten Luftlagers 21 ist auf die Achse des Rohrabschnitts 34 ausgerichtet.
Wie in 2 gezeigt, stützt das zweite Luftlager 23 drehbar den zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34. Demzufolge stützt das zweite Luftlager 23 drehbar den zweiten Endabschnitt 34b, welcher der Teil des Rohrabschnitts 34 ist, der in Bezug zu der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 und der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung vorragt. Somit sind die Teile des Rohrabschnitts 34, die jeweils in Bezug zu den gegenüberliegenden Endflächen des Statorkerns 32 und die gegenüberliegenden Endflächen des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung vorragen, drehbar durch das erste Luftlager 21 und das zweite Luftlager 23 gestützt- Die Achse des zweiten Luftlagers 23 ist auf die Achse des Rohrabschnitts 34 ausgerichtet.
Ein erster Hohlraum S1 und ein zweiter Hohlraum S2 sind innerhalb des Rohrabschnitts 34 definiert. Der erste Hohlraum S1 befindet sich zwischen dem Permanentmagnet 35 und dem ersten Wellenelement 36. Daher ist der Permanentmagnet 35 in der axialen Richtung von dem ersten Wellenelement 36 beabstandet. Der erste Hohlraum S1 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem ersten Luftlager 21, während er neben der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird der erste Hohlraum S1 durch die Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34, die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 und eine Endfläche 36a des ersten Wellenelements 36 definiert. Somit ist der Permanentmagnet 35 in der axialen Richtung in dem Rohrabschnitt 34 von dem ersten Wellenelement 36 beabstandet, so dass der Rohrabschnitt 34, der Permanentmagnet 35 und das erste Wellenelement 36 den ersten Hohlraum S1 definieren.
Die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32. Die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 und die erste Endfläche 32a des Statorkerns 32 sind in derselben Ebene angeordnet. Somit überlappt die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem Teil des Rohrabschnitts 34, der näher an dem zweiten Endabschnitt 34b ist als der Teil des Rohrabschnitts 34, der durch das erste Luftlager 21 gestützt ist, aber überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem ersten Luftlager 21. Die Endfläche 36a des ersten Wellenelements 36 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen auch mit dem Teil des Rohrabschnitts 34, der näher an der Öffnung des ersten Endabschnitts 34a ist als der Teil des Rohrabschnitts 34, der durch das erste Luftlager 21 gestützt ist, aber überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem ersten Luftlager 21. Daher stützt das erste Luftlager 21 den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs der Länge des ersten Hohlraums S1 in der axialen Richtung.
Der zweite Hohlraum S2 befindet sich zwischen dem Permanentmagnet 35 und dem zweiten Wellenelement 37. Daher ist der Permanentmagnet 35 in der axialen Richtung von dem zweiten Wellenelement 37 beabstandet. Der zweite Hohlraum S2 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem zweiten Luftlager 23, während er neben der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Hohlraum S2 durch die Inennumfangsfläche34a des Rohrabschnitts 34, die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 und eine Endfläche 37a des zweiten Wellenelements 37 definiert. Somit ist der Permanentmagnet 35 in der axialen Richtung in dem Rohrabschnitt 34 von dem zweiten Wellenelement 37 beabstandet, so dass der Rohrabschnitt 34, der Permanentmagnet 35 und das zweite Wellenelement 37 den zweiten Hohlraum S2 definieren. D.h. der erste Hohlraum S1 und der zweite Hohlraum S2 sind jeweils auf den in der axialen Richtung gegenüberliegenden Seiten des Permanentmagnets 35 angeordnet. Das erste Luftlager 21 ist auf der radialen Außenseite des ersten Hohlraums S1 vorgesehen. Ebenso ist das zweite Luftlager 23 auf der radialen Außenseite des zweiten Hohlraums S2 vorgesehen.
Die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32. Die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 und die zweite Endfläche 32b des Statorkerns 32 sind in derselben Ebene angeordnet. Somit überlappt die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem Teil des Rohrabschnitts 34, der näher an dem ersten Endabschnitt 34a ist als der Teil des Rohrabschnitts 34, der durch das zweite Luftlager 34 gestützt wird, aber überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem zweiten Luftlager 23. Die erste Endfläche 37a des zweiten Wellenelements 37 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen auch mit dem Teil des Rohrabschnitts 34, der näher an der Öffnung des zweiten Endabschnitts 34b ist als der Teil des Rohrabschnitts 34, der durch das zweite Luftlager 23 gestützt ist, aber überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem zweiten Luftlager 23. Daher stützt das zweite Luftlager 23 den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs der Länge des zweiten Hohlraums S2 in der axialen Richtung.
Der Rotor 31 beinhaltet ferner einen Schutzabschnitt 40. Der Schutzabschnitt 40 ist zylindrisch. Der Schutzabschnitt 40 ist an einer Außenumfangsfläche 342 des Rohrabschnitts 34 befestigt. Die Länge des Schutzabschnitts 40 in der axialen Richtung des Schutzabschnitts 40 ist länger als die Länge des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung des Permanentmagnets 35. In der axialen Richtung ist die erste Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 näher an einer zweiten Endfläche 40b des Schutzabschnitts 40 als eine erste Endfläche 40a des Schutzabschnitts 40 und die zweite Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 ist näher an der ersten Endfläche 40a des Schutzabschnitts 40 als die zweite Endfläche 40b des Schutzabschnitts 40. Somit ist der Schutzabschnitt 40 in einer Position, welche in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem Permanentmagnet 35 überlappt, an der Außenumfangsfläche 342 des Rohrabschnitts 34 befestigt. Der Schutzabschnitt 40 ist beispielsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Daher hat der Schutzabschnitt 40 eine höhere Zugfestigkeit als der Rohrabschnitt 34.
Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Die durch die erste Saugöffnung 13a angesaugte Luft wird durch Rotation des ersten Laufrads 38 in der ersten Laufradkammer 13b verdichtet und durch den ersten Diffusorkanal 13d aus der ersten Entladekammer 13c entladen. Die aus der ersten Entladekammer 13c entladene Luft wird über Leitungen (nicht gezeigt) in die zweite Saugöffnung 14a gesaugt und durch Rotation des zweiten Laufrads 39 in der zweiten Laufradkammer 14b erneut verdichtet. Die Luft strömt dann durch den zweiten Diffusorkanal 14d, um aus der zweiten Entladekammer 14c entladen zu werden. Die aus der zweiten Entladekammer 14c entladene Luft wird über Leitungen (nicht gezeigt) der Brennstoffzelle zugeführt.
Ein Beispiel nimmt an, dass das erste Luftlager 21 das an dem ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 vorgesehene, erste Wellenelement 36 stützt und dass das zweite Luftlager 23 das an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 vorgesehene, zweite Wellenelement 37 stützt. In diesem Fall kann die Konzentrizität des Rotors 31 in Bezug auf das erste Luftlager 21 und das zweite Luftlager 23 aufgrund der Maßtoleranzen des ersten Wellenelements 36 und des zweiten Wellenelements 37 nicht einfach erreicht werden.
In diesem Zusammenhang stützt das erste Luftlager 21 den ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 und das zweite Luftlager 23 stützt den zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 in der vorliegenden Ausführungsform. Das ermöglicht es, die Konzentrizität des Rotors 31 in Bezug zu dem ersten Luftlager 21 und dem zweiten Luftlager 23 einfach zu erreichen, was es dem Rotor 31 ermöglicht, sich stabil zu drehen.
Ein Vergleichsbeispiel wird nun betrachtet, bei welchem der erste Hohlraum S1 nicht mit dem ersten Luftlager 21 überlappt und der zweite Hohlraum S2 nicht mit dem zweiten Luftlager 23 überlappt, d.h. das gesamte erste Luftlager 21 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem ersten Wellenelement 36 und das gesamte zweite Luftlager 23 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem zweiten Wellenelement 37. In diesem Fall kann der magnetische Fluss von der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 zu der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32 beispielsweise durch das erste Wellenelement 36, den ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34, das erste Luftlager 21 und den ersten Lagerhalteabschnitt 20 austreten. Der magnetische Fluss von der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32 zu der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35a kann beispielsweise auch durch den ersten Lagerhalteabschnitt 20, das erste Luftlager 21, den ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 und das erste Wellenelement 36 ustreten.
Ebenso kann der magnetische Fluss von der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets zu der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 beispielsweise durch das zweite Wellenelement 37, den zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34, das zweite Luftlager 23 und den zweiten Lagerhalteabschnitt 22 austreten. Der magnetische Fluss von der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 zu der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 kann beispielsweise auch durch den zweiten Lagerhalteabschnitt 22, das zweite Luftlager 23, den zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 und das zweite Wellenelement 37 austreten.
In diesem Zusammenhang beinhaltet die vorliegende Ausführungsform den ersten Hohlraum S1 und den zweiten Hohlraum S2 auf der Innenseite des Rohrabschnitts 34. Das erste Luftlager 21 stützt den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des ersten Hohlraums S1 und das zweite Luftlager 23 stützt den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des zweiten Hohlraums S2. Demzufolge reduziert der erste Hohlraum S1 beispielsweise das Austreten des magnetischen Flusses von der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 zu dem ersten Luftlager 21 durch den ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34. Auch reduziert der erste Hohlraum S1 beispielsweise das Austreten des magnetischen Flusses von der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32 zu der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 durch den ersten Lagerhalteabschnitt 20, das erste Luftlager 21 und den ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34. Das unterdrückt das Austreten des magnetischen Flusses zwischen dem Permanentmagnet 35 und dem Statorkern 32 über das erste Luftlager 21.
Ebenso reduziert der zweite Hohlraum S2 beispielsweise das Austreten des magnetischen Flusses von der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 zu dem zweiten Luftlager 23 durch den zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34. Auch reduziert der zweite Hohlraum S2 beispielsweise das Austreten des magnetischen Flusses von der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 zu der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 durch den zweiten Lagerhalteabschnitt 22, das zweite Luftlager 23 und den zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34. Das reduziert das Austreten des magnetischen Flusses zwischen dem Permanentmagnet 35 und dem Statorkern 32 über das zweite Luftlager 23. Dies limitiert die Reduzierung der Leistung des Motors 19.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform hat die folgenden Vorteile.
(1) Das erste Luftlager 21 stützt den ersten Endabschnitt 34a, welcher der Teil des Rohrabschnitts 34 ist, der in Bezug zu der ersten Endfläche 32a des Statorkerns 32 und der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung vorragt. Auch stützt das zweite Luftlager 23 den zweiten Endabschnitt 34b, welcher der Teil des Rohrabschnitts 34 ist, der in Bezug zu der zweiten Endfläche 32b des Statorkerns 32 und der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 in der axialen Richtung vorragt. Dies eliminiert das Problem, dass die Konzentrizität des Rotors 31 in Bezug zu dem ersten Luftlager 21 und dem zweiten Luftlager 23 aufgrund der Maßtoleranzen des ersten Wellenelements 36 und des zweiten Wellenelements 37 nicht einfach erreicht werden kann, wie in dem Fall des vorstehend beschriebenen Stands der Technik, bei welchem das erste Luftlager 21 das an dem ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 vorgesehene erste Wellenelement 36 stützt und das zweite Luftlager 23 das an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 vorgesehene zweite Wellenelement 37 stützt. Demzufolge wird die Konzentrizität des Rotors 31 in Bezug zu dem ersten Luftlager 21 und dem zweiten Luftlager 23 leicht erreicht.
Der Permanentmagnet 35 ist in der axialen Richtung in dem Rohrabschnitt 34 von dem ersten Wellenelement 36 beabstandet, so dass der Rohrabschnitt 34, der Permanentmagnet 35 und das erste Wellenelement 36 den ersten Hohlraum S1 definieren. Da erste Luftlager 21 ist auf der radialen Außenseite des ersten Hohlraums S1 vorgesehen. Auch ist der Permanentmagnet 35 in der axialen Richtung in dem Rohrabschnitt 34 von dem zweiten Wellenelement 37 beabstandet, so dass der Rohrabschnitt 34, der Permanentmagnet 35 und das zweite Wellenelement 37 den zweiten Hohlraum S2 definieren. Das zweite Luftlager 23 ist auf der radialen Außenseite des zweiten Hohlraums S2 vorgesehen. Dies reduziert das Austreten des magnetischen Flusses zwischen der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 und dem Statorkern 32 durch das erste Luftlager 21 und das Austreten des magnetischen Flusses zwischen der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 und dem Statorkern 32 durch das zweite Luftlager 23. Demzufolge reduziert die vorstehend beschriebene Ausführungsform das Austreten des magnetischen Flusses, während sie gleichzeitig ermöglicht, dass die Konzentrizität des Rotors 31 in Bezug zu dem ersten Luftlager 21 und dem zweiten Luftlager 23 leicht erreicht wird.
(2) Der erste Hohlraum S1 und der zweite Hohlraum S2 sind innerhalb des Rohrabschnitts 34 definiert. Das reduziert sowohl das Austreten des magnetischen Flusses zwischen der ersten Endfläche 35a in der axialen Richtung des Permanentmagnets 35 und dem Statorkern 32 durch das erste Luftlager 21 als auch das Austreten des magnetischen Flusses zwischen der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 und dem Statorkern 32 durch das zweite Luftlager 23. Die vorliegende Ausführungsform reduziert ferner effizient das Austreten des magnetischen Flusses.
(3) Das erste Luftlager 21 stützt den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des ersten Hohlraums S1 und das zweite Luftlager 23 stützt den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des zweiten Hohlraums S2. Ein Beispiel nimmt beispielsweise an, dass ein Teil des ersten Luftlagers 21 den Rohrabschnitt 34 außerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des ersten Hohlraums S1 stützt und dass ein Teil des zweiten Luftlagers 23 den Rohrabschnitt 34 außerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des zweiten Hohlraums S2 stützt. Im Vergleich zu diesem Beispiel reduziert die vorstehend beschriebene Ausführungsform leicht das Austreten des magnetischen Flusses zwischen der ersten Endfläche 35a des Permanentmagnets 35 und dem Statorkern 32 durch das erste Luftlager 21 und das Austreten des magnetischen Flusses zwischen der zweiten Endfläche 35b des Permanentmagnets 35 und dem Statorkern 32 durch das zweite Luftlager 23.
(4) Der Rotor 31 beinhaltet den rohrförmigen Schutzabschnitt 40, der eine höhere Zugfestigkeit hat als der Rohrabschnitt 34. Der Schutzabschnitt 40 ist an der Außenumfangsfläche 342 des Rohrabschnitts 34 in einer Position, welche in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem Permanentmagnet 35 überlappt, befestigt. Der Schutzabschnitt 40 unterdrückt Verformung des Permanentmagnets 35, die durch eine durch die Rotation des Rotors 31 erzeugte Zentrifugalkraft verursacht werden würde.
(5) Der Rohrabschnitt 34 ist aus Metall gefertigt. Demzufolge ist es unwahrscheinlich, dass sich die Abmessungen des Rohrabschnitts 34 durch Wärme ändern, im Vergleich mit einem Fall, bei welchem der Rohrabschnitt 34 beispielsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt ist. Das limitiert einen Anstieg der Unwucht des gesamten Rotors 31.
(6) Wenn der Rohrabschnitt 34 aus kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt ist, müssen die durch das erste Luftlager 21 und das zweite Luftlager 23 gestützten Teile Metallkomponenten beinhalten. Da der Rohrabschnitt 34, welcher aus Metall gefertigt ist, jedoch in der vorliegenden Ausführungsform durch das erste Lager 21 und das zweite Luftlager 23 gestützt ist, sind keine zusätzlichen Metallkomponenten notwendig. Somit kann die Anzahl der Komponenten reduziert werden.
(7) Das erste Luftlager 21 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem ersten Wellenelement 36 und das zweite Luftlager 23 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem zweiten Wellenelement 37. Demzufolge kann, sogar wenn die Wärme des ersten Wellenelements 36 und des zweiten Wellenelements 37 die Teile des Rohrabschnitts 34, an welchen das erste Wellenelement 36 und das zweite Wellenelement 37 befestigt sind, verformt, der Abstand zwischen dem Rohrabschnitt 34 und dem ersten Luftlager 21 und der Abstand zwischen dem Rohrabschnitt 34 und dem zweiten Luftlager 23 beibehalten werden.
(8) Das gesamte erste Luftlager 21 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem ersten Wellenelement 36 und das gesamte zweite Luftlager 23 überlappt in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen nicht mit dem zweiten Wellenelement. Demzufolge werden, sogar wenn Schwankungen der Wechselwirkung/Übermaß zwischen dem Rohrabschnitt 34 und dem ersten Luftlager 21 und der Wechselwirkung/Übermaß zwischen dem Rohrabschnitt 34 und dem zweiten Luftlager 23 den Außendurchmesser des Rohrabschnitts 34 variieren, der Abstand zwischen dem Rohrabschnitt 34 und dem ersten Luftlager 21 und der Abstand zwischen dem Rohrabschnitt 34 und dem zweiten Luftlager 23 nicht variieren.
(9) Der Permanentmagnet 35 ist durch Einpressen in einen Teil der ersten Innenumfangsfläche 341a des Rohrabschnitts 34, der näher an der zweiten Innenumfangsfläche 341b ist, an der Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 befestigt. Demzufolge neigt der Rohrabschnitt 34 weniger zum Verformen als in einem Fall, bei welchem beispielsweise der Innendurchmesser der Innenumfangsfläche 341 von dem ersten Endabschnitt 34a bis zu dem zweiten Endabschnitt 34b konstant ist und der Permanentmagnet 35 bereits in die Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 eingepresst wird, wenn er in die Öffnung des zweiten Endabschnitts 34b des Rohrabschnitts 34 eingeführt wird.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform und die nachfolgenden Modifikationen können kombiniert werden, solange die kombinierten Modifikationen technisch konsistent zueinander bleiben.
Wie in der 3 und 4 gezeigt, kann die Strömungsmaschine 10 nur ein erstes Wellenelement 36 beinhalten. In anderen Worten kann die Strömungsmaschine 10 einen Einsatzkörper beinhalten, an welchem ein Betriebselement an zumindest einem der gegenüberliegenden Enden in der axialen Richtung des Rohrabschnitts 34 angebracht ist. Das erste Wellenelement 36 ist an dem ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 vorgesehen und ein Schließelement 50 ist an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 vorgesehen. Das Schließelement 50 fungiert als ein Einsatzkörper, der die Öffnung des zweiten Endabschnitts 34b schließt. Das Schließelement 50 ist an der Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 durch Einpressen in den zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 befestigt. Das Schließelement 50 an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 erhöht die Steifigkeit des zweiten Endabschnitts 34b des Rohrabschnitts 34. Demzufolge ist es unwahrscheinlich, dass der Rohrabschnitt 34 verformt wird. Das Schließelement 50 muss nicht notwendigerweise an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 vorgesehen sein.
Wie in 5 gezeigt, kann der Rohrabschnitt 34 eine Bodenwand 34c beinhalten, welche als ein Einsatzkörper fungiert. Die Bodenwand 34c ist an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 vorgesehen. Das zweite Laufrad 39 ist an eine Endfläche 340c der Bodenwand 34c, welche auf der dem Permanentmagnet 35 in der axialen Richtung gegenüberliegenden Seite des Rohrabschnitts 34 liegt, gekoppelt. Das zweite Laufrad 39 rotiert integral mit der Bodenwand 34c des Rohrabschnitts 34. Das erlaubt dem Rohrabschnitt 34, mit dem zweiten Laufrad 39 ohne irgendwelche Komponenten dazwischen gekoppelt zu werden, wobei die Notwendigkeit zum Vorsehen des zweiten Wellenelements 37 eliminiert wird. Somit wird die Anzahl der Komponenten reduziert. Ferner muss die Bodenwand 34c des Rohrabschnitts 34 nicht notwendigerweise an dem zweiten Endabschnitt 34b des Rohrabschnitts 34 vorgesehen sein, sondern kann an dem ersten Endabschnitt 34a des Rohrabschnitts 34 vorgesehen sein.
In der Ausführungsform kann der erste Hohlraum S1 auf der Innenseite des Rohrabschnitts 34 vorgesehen sein und der zweite Hohlraum S2 kann weggelassen werden. In anderen Worten kann die Ausführungsform modifiziert werden, solange der Permanentmagnet 35 in der axialen Richtung von einem Einsatzkörper beabstandet ist, so dass ein Hohlraum innerhalb des Rohrabschnitts 34 durch den Rohrabschnitt 34, den Permanentmagnet 35 und den Einsatzkörper definiert wird.
In der Ausführungsform stützt das erste Luftlager 21 den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des ersten Hohlraums S1 und das zweite Luftlager 23 stützt den Rohrabschnitt innerhalb des Bereichs in der axialen Richtung des zweiten Hohlraums S2. Jedoch ist die Ausführungsform nicht darauf begrenzt. Das erste Luftlager 21 kann beispielsweise den Rohrabschnitt 34 innerhalb des Bereichs der Länge in der axialen Richtung des ersten Hohlraums S1 stützen und ein Teil des zweiten Luftlagers 23 kann den Rohrabschnitt 34 außerhalb des Bereichs der Länge in der axialen Richtung des zweiten Hohlraums S2 stützen. D.h. der erste Hohlraum S1 kann in radialer Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit dem gesamten ersten Luftlager 21 überlappen und der zweite Hohlraum S2 kann in radialer Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen mit einem Teil des zweiten Luftlagers 23 überlappen. In anderen Worten kann die Ausführungsform modifiziert werden, solange der erste Hohlraum S1 in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen zumindest mit einem Teil des ersten Luftlagers 21 überlappt und der zweite Hohlraum S2 in der radialen Richtung des Rohrabschnitts 34 gesehen zumindest mit einem Teil des zweiten Luftlagers 23 überlappt.
In der Ausführungsform muss der Rotor 31 nicht notwendigerweise den Schutzabschnitt 40 beinhalten.
In der Ausführungsform ist der Schutzabschnitt 40 aus einem kohlefaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Jedoch kann auch jedes andere Material verwendet werden, solange das Material eine höhere Zugfestigkeit hat als das des Rohrabschnitts 34.
In der Ausführungsform kann der Innendurchmesser der Innenumfangsfläche 341 des Rohrabschnitts 34 von dem ersten Endabschnitt 34a bis zu dem zweiten Endabschnitt 34b konstant sein. In diesem Fall ist der Außendurchmesser des ersten Befestigungsabschnitts 361 des ersten Wellenelements 36 gleich dem Außendurchmesser des zweiten Befestigungsabschnitts 371 des zweiten Wellenelements 37.
In der Ausführungsform sind die Lager nicht auf das erste Luftlager 21 und das zweite Luftlager 23 begrenzt, sondern können Gleitlager sein.
In der Ausführungsform muss die Strömungsmaschine 10 nicht notwendigerweise an einem Brennstoffzellenfahrzeug montiert sein, sondern kann für andere Zwecke eingesetzt werden.
In der Ausführungsform kann der Permanentmagnet 35 durch ein magnetisches Element, wie z.B. einem laminierten Kern, einem amorphen Kern oder einem gepressten Pulverkern, ersetzt werden.
An den vorstehenden Beispielen können verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden, ohne vom Geist und Schutzbereich der Ansprüche und ihrer Äquivalente abzuweichen. Die Beispiele dienen nur der Beschreibung und nicht der Einschränkung. Beschreibungen von Merkmalen in den einzelnen Beispielen sind als auf ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Beispielen anwendbar zu betrachten. Geeignete Ergebnisse können erzielt werden, wenn Abläufe in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden und/oder wenn Komponenten in einem beschriebenen System, einer Architektur, einem Gerät oder einer Schaltung anders kombiniert und/oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalente ersetzt oder ergänzt werden. Der Schutzbereich der Offenbarung wird nicht durch die detaillierte Beschreibung, sondern durch die Ansprüche und ihre Entsprechungen definiert. Alle Variationen innerhalb des Anwendungsbereichs der Ansprüche und ihrer Äquivalente sind in der Offenbarung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004112849 A [0002, 0003]

Claims

Strömungsmaschine (10), mit: einem Gehäuse (11), das eine Innenumfangsfläche (121b) beinhaltet; einem Betriebselement (38, 39), das eingerichtet ist, ein Fluid in das Gehäuse (11) zu saugen und das Fluid aus diesem zu entladen; und einem Motor (19), der in dem Gehäuse (11) aufgenommen ist und eingerichtet ist, das Betriebselement (38, 39) zu drehen, wobei der Motor (19) beinhaltet: einen Stator (30), der an der Innenumfangsfläche (121b) des Gehäuses (11) befestigt ist und einen Statorkern (32) beinhaltet, wobei der Statorkern (32) eine erste Endfläche (32a) und eine zweite Endfläche (32b) beinhaltet, wobei die zweite Endfläche auf einer der ersten Endfläche (32a) gegenüberliegenden Seite liegt; und einen Rotor (31), der an einer radialen Innenseite des Stators (30) angeordnet ist, wobei der Rotor (31) beinhaltet: einen Rohrabschnitt (34), der eine Innenumfangsfläche (341) beinhaltet und in einer axialen Richtung des Rohrabschnitts (34) einen ersten Endabschnitt (34a) und einen zweiten Endabschnitt (34b) beinhaltet, wobei der zweite Endabschnitt (34b) auf einer dem ersten Endabschnitt (34a) gegenüberliegenden Seite liegt; ein Magnetelement (35), das an der Innenumfangsfläche (341) des Rohrabschnitts (34) befestigt ist und eine erste Endfläche (35a) und eine zweite Endfläche (35b) beinhaltet, wobei die zweite Endfläche (35b) auf einer der ersten Endfläche (35a) gegenüberliegenden Seite liegt; und einen Einsatzkörper (36, 37), welcher an dem ersten Endabschnitt (34a) oder an dem zweiten Endabschnitt (34b) des Rohrabschnitts (34) vorgesehen ist, wobei die Strömungsmaschine (10) zwei Lager (21, 22) beinhaltet, die den Rotor (31) drehbar stützen, der Rohrabschnitt (34) einen ersten Abschnitt (34a) beinhaltet, der in Bezug zu der ersten Endfläche (32a) des Statorkerns (32) und der ersten Endfläche (35a) des Magnetelements (35) in der axialen Richtung vorragt, der Rohrabschnitt (34) einen zweiten Abschnitt (34b) beinhaltet, der in Bezug zu der zweiten Endfläche (32b) des Statorkerns (32) und der zweiten Endfläche (35b) des Magnetelements (35) in der axialen Richtung vorragt, der erste Abschnitt (34a) und der zweite Abschnitt (34b) des Rohrabschnitts (34) entsprechend drehbar durch die zwei Lager (21, 22) gestützt sind, das Magnetelement (35) in der axialen Richtung von dem Einsatzkörper (36, 37) beabstandet ist, so dass ein Hohlraum (S1, S2) innerhalb des Rohrabschnitts (34) durch den Rohrabschnitt (34), das Magnetelement (35) und den Einsatzkörper (36, 37) definiert ist, und eines der zwei Lager (21, 22) auf einer radialen Außenseite des Hohlraums (S1, S2) vorgesehen ist.
Strömungsmaschine (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Einsatzkörper ein erster Einsatzkörper (36) ist, der an dem ersten Endabschnitt (34a) des Rohrabschnitts (34) vorgesehen ist, und der Hohlraum ein erster Hohlraum (S1) ist; der Rotor (31) ferner einen zweiten Einsatzkörper (37) beinhaltet, der an dem zweiten Endabschnitt (34b) des Rohrabschnitts (34) vorgesehen ist, ein zweiter Hohlraum (S2) in dem Rohrabschnitt (34) durch den Rohrabschnitt (34), das Magnetelement (35) und den zweiten Einsatzkörper (37) definiert ist, der erste und zweite Hohlraum (S1, S2) auf in der axialen Richtung gegenüberliegenden Seiten des Magnetelements (35) angeordnet sind, und die zwei Lager (21, 22) jeweils auf einer radialen Außenseite des ersten und des zweiten Hohlraums (S1, S2) angeordnet sind.
Strömungsmaschine (10) gemäß Anspruch 1, wobei der Hohlraum (S1, S2) eine Länge in der axialen Richtung hat, und das Lager (21, 22) den Rohrabschnitt (34) innerhalb eines Bereichs der Länge des Hohlraums (S1, S2) stützt.
Strömungsmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotor (31) ferner einen rohrförmigen Schutzabschnitt (40) beinhaltet, der eine höhere Zugfestigkeit hat als der Rohrabschnitt (40), der Rohrabschnitt (34) eine Außenumfangsfläche (342) beinhaltet, und der Schutzabschnitt (40) an einer Position, an welcher er in der radialen Richtung des Rohrabschnitts (34) gesehen mit dem Magnetelement (35) überlappt, an der Außenumfangsfläche (342) des Rohrabschnitts (34) befestigt ist.