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KR102068390B1 - 과급기 및 모터 냉각 방법 - Google Patents

과급기 및 모터 냉각 방법 Download PDF

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KR102068390B1
KR102068390B1 KR1020167017140A KR20167017140A KR102068390B1 KR 102068390 B1 KR102068390 B1 KR 102068390B1 KR 1020167017140 A KR1020167017140 A KR 1020167017140A KR 20167017140 A KR20167017140 A KR 20167017140A KR 102068390 B1 KR102068390 B1 KR 102068390B1
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다케시 츠지
게이이치 시라이시
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

이 과급기는, 컴프레서부에 접속된 로터축 (15) 의 사일런서 (26) 측 단부에 모터 (30) 가 장착된 전동 어시스트 과급기이며, 사일런서 (26) 의 직경 방향으로부터 사일런서 (26) 와 컴프레서부의 접속부를 향하여 흡입 공기 주류가 흘러들도록 사일런서 (26) 에 형성된 흡입 공기 도입로 (24) 와, 사일런서 (26) 에 있어서 적어도 출구가 로터축 (15) 의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로 (40) 를 구비하고 있다.

Description

과급기 및 모터 냉각 방법{SUPERCHARGER AND METHOD FOR COOLING ELECTRIC MOTOR}
본 발명은 과급기 및 모터 냉각 방법에 관한 것이다.
종래, 내연 기관의 연소용 공기를 압축하고, 밀도가 높은 공기를 연소실 내로 보내는 과급기가 알려져 있으며, 예를 들어 선박용 디젤 기관이나 발전용 디젤 기관과 같은 2 스트로크 저속 기관 등에 있어서도 널리 사용되고 있다. 이와 같은 과급기는, 연소용 공기를 압축하는 압축기 및 압축기의 구동원이 되는 터빈이 로터축에 접속되고, 케이싱 내에 수납되어 일체로 회전한다. 또한, 터빈은, 내연 기관의 배기 가스가 보유하는 에너지에 의해 구동된다.
상기 서술한 과급기로서, 로터축에 고속의 전동 발전기를 접속한 하이브리드 과급기가 알려져 있다. 이 하이브리드 과급기는, 통상적인 과급기와 마찬가지로 가압한 연소용 공기를 내연 기관에 공급함과 함께, 잉여의 배기 가스 에너지를 사용하여 발전하여 전력을 공급할 수도 있다. 또한, 하이브리드 과급기의 전동 발전기를 압축기측의 사일런서 내부에 설치하는 경우, 일반적으로 사일런서를 관통하는 정도의 크기를 갖고 있다.
또, 상기 서술한 하이브리드 과급기의 전동 발전기로 바꾸어 소형화한 모터를 채용하고, 이 모터를 과급기에 내장한 전동 어시스트 과급기가 알려져 있다. 이 전동 어시스트 과급기는, 로터축을 흡입 공기 도입로측으로 연장한 축연장부에 소형화한 모터가 장착된다. 이 경우, 모터가 소형이기 때문에, 모터 로터의 중량을 기존의 과급기 베어링에 의해 충분히 지지하는 것이 가능하기 때문에, 모터 전용의 베어링을 불필요로 한다. 즉, 모터 전용의 베어링을 갖지 않는 모터 오버행 구조가 일반적이다. 이와 같은 전동 어시스트 과급기는, 예를 들어 주기관 저부하시에 충분한 배기 가스량이 얻어지지 않는 경우, 주기 (主機) 에 대한 소기 압력이 부족해지기 때문에, 종래의 보조 블로어의 사용으로 바꾸어 모터에 통전하고, 모터의 구동력을 가하여 압축기의 구동을 가세한다.
또, 하기의 특허문헌 1 에는, 전동 과급기에서 사용되는 모터의 과열을 방지하기 위해서, 냉각 매체의 오일을 순환시켜 모터를 냉각시키는 제어 기술이 개시되어 있다.
일본 특허공보 제4959753호
그런데, 상기 서술한 전동 어시스트 과급기의 모터에는, 모터 전용의 베어링을 갖지 않는 모터 오버행 구조를 채용하고 있는 것이 있다. 이와 같은 모터 오버행 구조의 경우, 소형화된 모터의 모터 로터가 과급기의 로터축의 연장부에 장착되어 있다. 이 때문에, 모터 로터에 전용의 베어링을 형성할 필요가 없고, 과급기 본체를 지지하는 베어링 (로터축의 베어링) 에 의해 지지된 구조로 되어 있다.
또, 특허문헌 1 에 있어서는, 모터의 과열을 방지하기 위해서, 베어링에 공급하는 오일 (윤활유) 을 순환시켜 모터를 냉각시키고 있다. 그러나, 모터 오버행 구조의 전동 어시스트 과급기에 있어서는, 모터 전용의 베어링을 갖고 있지 않다. 이 때문에, 모터의 냉각 매체로서 윤활유를 사용할 수 없고, 따라서, 예를 들어, 과급기 흡입 공기를 사용하여 냉각시키는 방법이 채용되어 있다.
또한, 상기 서술한 하이브리드 과급기 등과 같이, 모터 전용의 베어링을 갖는 모터를 채용한 구조로 하는 것도 가능하기는 하지만, 이와 같은 구조로 하는 경우에는, 윤활유 배관과 오일 제거를 위한 압축 공기 배관의 신설이 필요해진다. 또한, 과급기와 모터가 각각 베어링을 가짐으로써, 과급기와 모터 사이의 축방향 변위, 심 (芯) 어긋남을 흡수하기 위해서 다이어프램 커플링 등이 필요해진다. 이 때문에, 비용이 올라 레트로피트 (retrofit) 가 어려워진다.
이와 같은 배경으로부터, 예를 들어 모터 오버행 구조와 같이, 컴프레서부에 접속된 로터축의 사일런서측 단부 (端部) 에 모터가 장착된 구조를 채용하고 있는 과급기에 있어서는, 모터의 냉각 매체에 과급기 흡입 공기를 사용하여 효율적으로 냉각시키는 것이 요망된다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 컴프레서부에 접속된 로터축의 사일런서측 단부에 모터가 장착된 구조를 채용하고 있는 과급기에 있어서, 냉각 매체에 과급기 흡입 공기를 사용하여 효율적으로 모터를 냉각시킬 수 있는 과급기 및 과급기의 모터 냉각 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 하기의 수단을 채용하였다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 과급기는, 컴프레서부에 접속된 로터축의 사일런서측 단부에 모터가 장착된 과급기로서, 상기 사일런서의 직경 방향으로부터 상기 사일런서와 상기 컴프레서부의 접속부를 향하여 흡입 공기 주류가 흘러들도록 상기 사일런서에 형성된 흡입 공기 도입로와, 상기 사일런서에 있어서 적어도 출구가 로터축의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로를 구비한다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 과급기에 의하면, 상기 사일런서의 직경 방향으로부터 상기 사일런서와 상기 컴프레서부의 접속부를 향하여 흡입 공기 주류가 흘러들도록 상기 사일런서에 형성된 흡입 공기 도입로와, 상기 사일런서에 있어서 적어도 출구가 로터축의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로를 구비하고 있다. 이 때문에, 냉각 공기 취입 유로를 통과하는 냉각용 흡입 공기는, 전체량이 동축 상에 있는 모터를 향하여 공급되고, 과급기 흡입 공기의 일부가 모터 내부나 주변부에 공급된다. 이 때문에, 효율적으로 냉각을 실시하는 것이 가능해진다.
상기 양태의 과급기에 있어서, 상기 흡입 공기 도입로는, 상기 흡입 공기 주류를 상기 모터의 축 중심 방향으로 유도하도록 경사벽을 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 모터를 향하여 공급되는 흡입 공기 주류의 공급량을 늘리고, 모터의 냉각 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 양태의 과급기에 있어서, 상기 모터의 상기 사일런서측 단부에, 상기 흡입 공기 주류를 상기 모터의 축 중심 방향으로 유도하도록 축경 (縮徑) 한 냉각 공기 도입로를 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 모터 내부를 향하여 과급기 흡입 공기를 확실하게 유도하는 것이 가능해진다.
상기 양태의 과급기에 있어서, 상기 모터가, 원통 형상의 하우징과, 그 하우징의 내부에 수납되어 있는 스테이터와, 상기 로터축의 단부에 접속되어 상기 스테이터의 내부에서 회전하는 영구 자석을 구비한 모터 로터를 구비하고, 상기 하우징의 내주면에 1 또는 복수의 오목 홈부를 형성함과 함께, 상기 내주면 및 상기 오목 홈부에 방열 그리스를 도포함으로써, 하우징으로부터의 방열성을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 상기 하우징의 외벽면에 방열 핀을 형성함으로써, 하우징으로부터의 방열성을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 관련된 과급기의 모터 냉각 방법은, 터빈부 및 컴프레서부를 구비한 로터축의 사일런서측 단부에 모터가 장착된 과급기의 모터 냉각 방법으로서, 상기 사일런서의 공기 취입구로부터 도입되어 흡입 공기 도입로를 통과하는 흡입 공기 주류와, 상기 사일런서에 있어서 적어도 유로의 출구부가 상기 로터축의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로를 통과하는 냉각용 흡입 공기에 의해 상기 모터를 냉각시키는 것이다.
이와 같은 본 발명의 제 2 양태에 관련된 과급기의 모터 냉각 방법에 의하면, 상기 사일런서의 공기 취입구로부터 도입되어 흡입 공기 도입로를 통과하는 흡입 공기 주류와, 상기 사일런서에 있어서 적어도 유로의 출구부가 상기 로터축의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로를 통과하는 냉각용 흡입 공기에 의해 상기 모터를 냉각시킨다. 이 때문에, 냉각 공기 취입 유로를 통과하는 냉각용 흡입 공기의 전체량이 동축 상에 있는 모터를 향하여 공급되고, 또, 과급기 흡입 공기의 일부가 모터 내부나 주변부에 대해 공급되어, 냉각을 효율적으로 실시하는 것이 가능해진다.
상기 서술한 본 발명에 의하면, 컴프레서부에 접속된 로터축의 사일런서측 단부에 모터가 장착된 구조의 과급기에 있어서, 모터의 냉각 매체로서 과급기 흡입 공기의 일부를 사용하고, 모터를 효율적으로 확실하게 냉각시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 모터를 구비한 과급기는, 그 신뢰성이나 내구성이 향상된다는 현저한 효과가 얻어진다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 과급기 및 모터 냉각 방법의 일 실시형태를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 2 는, 소정 위치에 장착된 모터를 사일런서 방향에서 본 도 1 의 좌측면도이다.
도 3 의 (a) 는 모터를 구성하는 하우징의 좌측면도, (b) 는 모터를 구성하는 하우징의 종단면도이다.
도 4 는, 본 발명에 관련된 과급기의 개략 구성예를 나타내는 종단면도이다.
도 5 는, 도 4 에 나타내는 과급기의 모터 주변부를 확대한 도면이다.
이하, 본 발명에 관련된 과급기 및 모터 냉각 방법에 대하여, 그 일 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 4 는, 본 발명에 관련된 과급기의 일례로서, 전동 어시스트 과급기의 개략 구성예를 나타내는 종단면도이다. 도시하는 전동 어시스트 과급기 (이하, 「과급기」 라고 부른다) (10) 는, 예를 들어, 도시되지 않은 선박용 디젤 기관 (예를 들어, 저속 2 사이클 디젤 기관) 에 구비되어, 선박용 디젤 기관을 구성하는 실린더 라이너 (도시하지 않음) 의 내부와 연통하는 급기 매니폴드 (도시하지 않음) 에 압축된 공기를 공급하는 장치이다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 과급기 (10) 는, 가스 입구 케이싱 (11), 가스 출구 케이싱 (12), 베어링대 (13) 및 컴프레서측의 공기 안내 케이싱 (14) 이 볼트 (도시하지 않음) 에 의해 일체로 체결됨으로써 구성되어 있다. 로터축 (15) 은, 베어링대 (13) 내에 형성한 트러스트 베어링 (16) 및 래디얼 베어링 (17, 18) 에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있고, 일단부에 터빈부를 구성하는 터빈 (19) 을 갖고, 타단부에 컴프레서부를 구성하는 컴프레서 날개차 (날개바퀴) (20) 를 갖고 있다.
터빈 (19) 은, 외주부에 다수의 블레이드 (19a) 를 갖고 있다. 이 블레이드 (19a) 는, 가스 입구 케이싱 (11) 에 형성된 배기 가스 도입로 (22) 와, 가스 출구 케이싱 (12) 에 형성된 배기 가스 배출로 (23) 의 사이에 배치되어 있다.
한편, 컴프레서 날개차 (20) 는, 외주부에 다수의 블레이드 (20a) 를 갖고 있다. 이 블레이드 (20a) 는, 과급기 케이싱의 일부인 공기 안내 케이싱 (14) 에 형성된 흡입 공기 도입로 (흡기 유로) (24) 의 하류측에 배치되어 있다. 흡입 공기 도입로 (24) 는, 컴프레서 날개차 (20) 를 통해서 와류실 (25) 에 접속되고, 또한, 와류실 (25) 은 도시되지 않은 흡입 공기 도입로를 통해서 엔진의 연소실에 접속되어 있다.
또, 상기 서술한 과급기 (10) 는, 흡입 공기 도입로 (24) 의 상류측에 사일런서 (26) 를 구비하고 있다. 이 사일런서 (26) 는, 컴프레서부에서 압축하는 흡입 공기가 흡입 공기 도입로 (24) 에 흡입되는 전단 (상류측) 에, 즉 흡입 공기 도입로 (24) 의 입구부 상류측에 설치되어 있다. 이 사일런서 (26) 는, 흡입 공기를 통과시킴으로써 공기류를 정류하는 필터 기능과, 공기 흡입에 의해 발생하는 소음을 흡수하는 소음 기능을 갖고 있다. 이 사일런서 (26) 는, 중간 피스 (27) 를 통해서 공기 안내 케이싱 (14) 에 지지되고 있다.
그리고, 본 실시형태의 과급기 (10) 는, 로터축 (15) 에 접속한 모터 (30) 를 구비하고 있다. 이 모터 (30) 는, 하이브리드 과급기에 이용되고 있던 전동 발전기의 발전 기능을 생략하고, 전동 기능으로 좁힘으로써 소형화한 것이다. 이 때문에, 모터 (30) 는, 로터축 (15) 을 흡입 공기 도입로 (24) 측으로 연장하여 장착하는 구조, 즉, 모터 (30) 가 전용의 베어링을 갖지 않는 모터 오버행 구조가 된다. 따라서, 모터 (30) 및 후술하는 모터 (30) 의 모터 로터 (31) 는, 로터축 (15) 을 지지하는 트러스트 베어링 (16) 및 래디얼 베어링 (17, 18) 에 의해 지지된 구조가 된다.
도 5 는, 상기 서술한 모터 (30) 의 주변부를 확대한 도면이다.
모터 (30) 는, 모터 로터 (31), 스테이터 (32) 및 하우징 (33) 을 주된 구성 요소로 한다. 이 중, 모터 로터 (31) 는, 외주면에 영구 자석을 구비하는 원기둥 형상의 부재이며, 그 일단부가 로터축 (15) 의 단부와 플랜지 결합에 의해 접속되어 있다. 이 플랜지 결합은, 로터축 (15) 의 흡입 공기 도입로 (24) 측 (동 도면에 있어서 좌측) 이 되는 단부에 형성한 플랜지 (15a) 와, 모터 로터 (31) 의 컴프레서 날개차 (20) 측 (동 도면에 있어서 우측) 이 되는 단부에 형성한 플랜지 (31a) 를 접합하고, 복수의 볼트·너트 (34) 를 사용하여 연결한 것이다.
스테이터 (32) 는, 원통 형상의 하우징 (33) 내에 수납 설치되어 있다. 이 하우징 (33) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 서포트 부재 (35) 를 통해서 공기 안내 케이싱 (14) 에 지지되고 있다. 또한, 서포트 부재 (35) 와 공기 안내 케이싱 (14) 의 사이 및 서포트 부재 (35) 와 하우징 (33) 의 사이는, 각각 육각 볼트 (36) 에 의해 연결되어 있다.
스테이터 (32) 의 중공부에는, 축 중심부를 통과하는 모터 로터 (31) 가 스테이터 (32) 에 대해서 비접촉 상태로 배치 형성되어 있다.
또, 하우징 (33) 의 흡입 공기 도입로 (24) 측이 되는 선단부에는, 캡 (37) 이 육각 구멍이 부착된 볼트 (38) 에 의해 고정되어 장착되어 있다. 이 캡 (37) 은, 사일런서 (26) 측으로부터 컴프레서 날개차 (20) 측을 향해 위치하고, 축 중심부에는 원형의 개구부 (37a) 가 형성되어 있다. 즉, 모터 (30) 는, 로터축 (15) 의 축연장부가 사일런서 (26) 에 도달하지 않는 크기까지 소형화되어 있다.
그런데, 상기 서술한 구성의 과급기 (10) 는, 운전시에 온도 상승하는 모터 (30) 를 냉각시키는 것이 필요해진다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 과급기 흡입 공기의 일부를 사용하여 모터 (30) 를 냉각시킨다.
모터 (30) 의 냉각에 사용하는 과급기 흡입 공기는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 사일런서 (26) 의 공기 취입구 (26a) 로부터 도입되어 흡입 공기 도입로 (24) 를 통과하는 흡입 공기 주류와, 사일런서 (26) 의 축방향 중심부를 관통하여 로터축 (15) 의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로 (40) 를 통과하는 냉각용 흡입 공기를 구비하고 있다. 즉, 과급기 흡입 공기에는, 흡입 공기 도입로 (24) 를 통과하여 흡입된 흡입 공기 주류와, 냉각 공기 취입 유로 (40) 를 통과하여 흡입된 냉각용 흡입 공기가 있고, 상이한 경로를 통과한 공기 (흡입 공기 주류 및 냉각용 흡입 공기) 가 합류하여 공기 안내 케이싱 (14) 내에 유입한다. 또한, 여기서의 냉각용 흡입 공기는, 흡입 공기 주류와 구별하기 위한 명칭이며, 용도를 냉각에만 한정하는 것은 아니다.
흡입 공기 주류는, 사일런서 (26) 의 외주부에 형성한 공기 취입구 (26a) 로부터 흡입 공기 도입로 (24) 에 유입하고, 로터축 (15) 의 축방향을 향하여 공기 안내 케이싱 (14) 내에 유입한다. 이 흡입 공기 주류는, 일부가 냉각용 흡입 공기와 함께 모터 (30) 의 냉각에 사용된다. 또한, 흡입 공기 주류 및 냉각용 흡입 공기는, 모터 (30) 의 냉각에 사용된 것도 포함하여 공기 안내 케이싱 (14) 내에서 합류한 후, 컴프레서 날개차 (20) 에 의해 압축된다.
한편, 냉각용 흡입 공기는, 냉각 공기 취입 유로 (40) 를 통과하여 유입하지만, 이 냉각 공기 취입 유로 (40) 는, 적어도 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 출구 부분이 로터축 (15) 의 축 중심선 상에 있도록, 사일런서 (26) 를 관통하도록 형성되어 있다. 이 냉각 공기 취입 유로 (40) 는, 그 전체가 로터축 (15) 의 축 중심선 상에 존재하도록 사일런서 (26) 를 직선상으로 관통하고 있어도 된다. 이 때문에, 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 출구 (41) 는, 로터축 (15) 의 축 중심선 상에 장착된 모터 (30) 의 캡 (37) 과 대향하여 개구한다. 즉, 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 출구 (41) 는, 로터축 (15) 의 축 중심선 상에 있어서, 캡 (37) 의 개구부 (37a) 와 대향하고 있다.
또한, 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 입구 (42) 는, 사일런서 (26) 의 축방향 단면 (端面) 에 장착한 단자대 (50) 의 내부에 개구하고, 단자대 (50) 의 외벽면 적소에 형성한 공기 취입구 (도시하지 않음) 로부터 냉각용 흡입 공기를 도입한다. 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 입구 (42) 는, 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 설치 방법에 의해, 로터축 (15) 의 축 중심선과 합치하지 않고, 축 중심에서 벗어난 위치에 입구 (42) 를 개구시켜도 된다.
이 때문에, 냉각 공기 취입 유로 (40) 로부터 유입하는 냉각용 흡입 공기는, 그 전체량이 동축 상에 있는 모터 (30) 를 향하여 공급된다. 구체적으로 설명하면, 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 출구 (41) 와, 모터 (30) 의 선단부에 장착된 캡 (37) 의 개구부 (37a) 가 동축 상에 있다. 이 때문에, 직선상의 냉각 공기 취입 유로 (40) 로부터 유출하는 냉각용 흡입 공기는, 그대로 직진하여 전체량이 개구부 (37a) 로부터 모터 (30) 내에 유입한다. 또, 흡입 공기 주류의 일부도 냉각용 흡입 공기와 합류하고, 개구부 (37a) 로부터 유입한다.
이렇게 하여 모터 (30) 의 내부에 유입한 냉각용 흡입 공기 및 흡입 공기 주류의 일부는, 모터 로터 (31) 와 스테이터 (32) 의 사이에 형성되어 있는 간극을 통과하는 등 하여, 모터 (30) 의 캡 (37) 과 반대측으로부터 컴프레서 날개차 (20) 측으로 유출된다.
이 결과, 모터 (30) 의 내부를 통과하여 흐르는 냉각용 흡입 공기 및 흡입 공기 주류의 일부는, 모터 (30) 로부터 흡열하여 냉각에 이용할 수 있다. 또, 흡입 공기 주류의 대부분이 모터 (30) 의 외주측을 통과하여 흐르므로, 이 흡입 공기 주류도 모터 (30) 로부터 흡열하여 냉각에 이용할 수 있다. 따라서, 과급기 흡입 공기의 일부를 사용하는 모터 (30) 의 냉각은, 모터 (30) 의 내부나 주변부를 통과하는 충분한 공랭용 공기량을 확실하게 확보할 수 있고, 특히, 모터 (30) 의 내부를 통과하는 공랭용 공기로서, 주로 냉각용 흡입 공기를 확실하게 도입하여 효율적으로 냉각시킬 수 있다.
또, 상기 서술한 실시형태 (도 1 참조) 의 과급기 (10) 에는, 흡입 공기 도입로 (24) 의 로터축측 출구를 연장하고, 흡입 공기 주류를 모터 (30) 의 축 중심 방향으로 유도하도록 경사벽 (60) 을 형성하고 있다. 즉, 이 경사벽 (60) 은, 흡입 공기 도입로 (24) 를 형성하는 벽면 중, 로터축 (15) 측이 되는 유로 내측 벽면 (24a) 의 경사면을 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 출구 (41) 까지 연장한 것이다. 또한, 경사벽 (60) 이 냉각 공기 취입 유로 (40) 의 출구 (41) 로부터 로터축측 (도 1 에 있어서 우측) 으로 돌출하면, 냉각용 흡입 공기의 흐름을 방해하게 되어, 냉각용 흡입 공기가 적절히 모터 (30) 내부로 유도되지 않게 되기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 이 경사벽 (60) 은, 그 연장선이, 캡 (37) 의 개구부 (37a) 내 또는 그 근방에서, 로터축 (15) 의 축 중심선 상에서 교차하는 각도로 설정 하면 된다.
이와 같은 경사벽 (60) 을 형성함으로써, 모터 (30) 를 향하여 공급되는 흡입 공기 주류의 공급량이 증가하므로, 모터 (30) 의 내부나 외주의 냉각에 이용하는 공랭용 공기량을 늘리고, 모터 (30) 의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 서술한 실시형태의 과급기 (10) 에는, 모터 (30) 의 사일런서 (26) 측이 되는 선단부에, 과급기 흡입 공기의 일부 및 냉각용 흡입 공기를 모터 (30) 의 축 중심 방향으로 유도하도록 컴프레서 날개차 (20) 측으로 축경한 콘 형상의 냉각 공기 도입로 (39) 를 형성하는 것이 바람직하다. 도시하는 구성예에서는, 도 1 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 캡 (37) 의 개구부 (37a) 를 형성하는 내주면 (37b) 및 스테이터 (32) 의 내주면 단부 (32a) 가 서로 연속하고, 콘 형상의 냉각 공기 도입로 (39) 를 형성하고 있지만, 캡 (37) 의 개구부 (37a) 측에만 부분적으로 냉각 공기 도입로 (39) 를 형성해도 된다.
이와 같은 냉각 공기 도입로 (39) 를 형성함으로써, 과급기 흡입 공기의 일부 및 냉각용 흡입 공기를 모터 (30) 의 내부를 향하여 확실하게 유도할 수 있다. 이 때문에, 모터 (30) 의 내부에서는, 모터 로터 (31) 와 스테이터 (32) 의 사이에 형성된 간극을 충분한 양의 공기가 흐르고, 효율이 좋은 냉각을 실시할 수 있다.
또한, 스테이터 (32) 의 내주면 단부 (32a) 가 냉각 공기 도입로 (39) 의 일부를 형성함으로써, 모터 로터 (31) 와 스테이터 (32) 의 사이에 형성된 간극에 대해서 공기를 보다 확실하게 유도할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태의 과급기 (10) 는, 예를 들어 도 3 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 하우징 (33) 의 내주면 (33a) 에 전체 둘레에 걸치는 1 또는 복수의 오목 홈부 (33b) 를 형성하고, 내주면 (33a) 및 오목 홈부 (33b) 에 방열 그리스를 도포하는 것이 바람직하다.
구체적으로 설명하면, 하우징 (33) 의 내주면 (33a) 에는, 전체 둘레에 걸치는 오목 홈부 (33b) 가 축방향으로 복수 (본 실시형태에서는 7 열) 형성되어 있다. 그리고, 내주면 (33a) 및 오목 홈부 (33b) 에 방열 그리스를 얇게 도포해 둠으로써, 운전시에 있어서의 하우징 (33) 으로부터의 방열성이 향상된다. 또, 하우징 (33) 으로부터의 방열성을 향상시키기 위해서, 하우징 (33) 의 외주면에는 복수의 방열 핀 (33c) 이 형성되어 있다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 과급기 (10) 는, 과급기 흡입 공기로서, 사일런서 (26) 의 공기 취입구 (26a) 로부터 도입되어 흡입 공기 도입로 (24) 를 통과하는 흡입 공기 주류와, 흡입 공기 도입로 (24) 의 적어도 출구는 사일런서 (26) 의 축방향 중심부를 관통하여 로터축 (15) 의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로 (40) 를 통과하는 냉각용 흡입 공기를 사용하고, 그 일부를 공랭용 공기로 하여 모터 (30) 를 냉각시키는 모터 냉각 방법을 실시하고 있다.
이 때문에, 특히, 냉각 공기 취입 유로 (40) 를 통과하는 냉각용 흡입 공기의 전체량이 동축 상에 있는 모터 (30) 를 향하여 공급되게 된다. 이 때문에 과급기 흡입 공기의 일부가 모터 (30) 의 내부나 주변부에 공급되기 때문에, 효율적으로 냉각을 실시하는 것이 가능해진다.
상기 서술한 본 실시형태에 의해, 모터 오버행 구조를 채용하고 있는 과급기 (10) 는, 모터 (30) 의 냉각 매체로서, 냉각 공기 취입 유로 (40) 를 통과하는 냉각용 흡입 공기와 과급기 흡입 공기의 일부를 사용함으로써, 모터 (30) 를 효율적으로 확실하게 냉각시킬 수 있기 때문에, 과급기 (10) 의 신뢰성이나 내구성이 향상된다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 적절히 변경할 수 있다.
10 : 전동 어시스트 과급기 (과급기)
11 : 가스 입구 케이싱
12 : 가스 출구 케이싱
13 : 베어링대
14 : 공기 안내 케이싱
15 : 로터축
19 : 터빈
20 : 컴프레서 날개차
22 : 배기 가스 도입로
23 : 배기 가스 배출로
24 : 흡입 공기 도입로
25 : 와류실
26 : 사일런서
30 : 모터
31 : 모터 로터
32 : 스테이터
33 : 하우징
33a : 내주면
33b : 오목 홈부
33c : 방열 핀
35 : 서포트 부재
36 : 육각 볼트
37 : 캡
39 : 냉각 공기 도입로
40 : 냉각 공기 취입 유로
60 : 경사벽

Claims (8)

  1. 컴프레서부에 접속된 로터축의 단부 (端部) 에, 내부에 냉각용 공기를 도입하는 개구부를 구비하는 모터가 장착된 과급기로서,
    사일런서의 직경 방향으로부터 상기 사일런서와 상기 컴프레서부의 접속부를 향하여 흡입 공기 주류가 흘러들도록 상기 사일런서에 형성된 흡입 공기 도입로와,
    상기 사일런서에 있어서 적어도 출구가 상기 로터축의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로를 구비하는 과급기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입 공기 도입로는, 상기 흡입 공기 주류를 상기 모터의 축 중심 방향으로 유도하도록 경사벽을 구비하는 과급기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모터의 상기 개구부에, 상기 흡입 공기 주류를 상기 모터의 축 중심 방향으로 유도하도록 축경 (縮徑) 한 냉각 공기 도입로를 구비하는 과급기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터가, 원통 형상의 하우징과, 그 하우징의 내부에 수납되어 있는 스테이터와, 상기 로터축의 단부에 접속되어 상기 스테이터의 내부에서 회전하는, 영구 자석을 구비한 모터 로터를 구비하고,
    상기 하우징의 내주면에 1 또는 복수의 오목 홈부를 형성함과 함께, 상기 내주면 및 상기 오목 홈부에 방열 그리스가 도포되어 있는 과급기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징의 외벽면에 방열 핀이 형성되어 있는 과급기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 공기 취입 유로는 직선상인 과급기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 공기 취입 유로의 입구는 상기 사일런서의 축 방향의 단부에 형성되어 있는 과급기.
  8. 터빈부 및 컴프레서부를 구비한 로터축의 사일런서측 단부에 모터가 장착된 과급기의 모터 냉각 방법으로서,
    상기 사일런서의 공기 취입구로부터 도입되어 흡입 공기 도입로를 통과하는 흡입 공기 주류와, 상기 사일런서에 있어서 적어도 유로의 출구부가 상기 로터축의 축 중심선 상에 형성된 냉각 공기 취입 유로를 통과하는 냉각용 흡입 공기에 의해 상기 모터를 냉각시키는 과급기의 모터 냉각 방법.
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