(57)【要約】別々のモーター冷却入口およびベアリング冷却入口を有するハウジングを含むモーターが提供される。モーターはハウジング内に配置され、ステーターと、空気ベアリングに支持されたローターアセンブリーと、を含む。モーター冷却入口はステーターと流体的に連通しており、ベアリング冷却入口は空気ベアリングと流体的に連通している。モーター冷却入口はローターアセンブリーに第一の圧力を加える第一の冷却流体を供給し、ベアリング冷却入口はローターアセンブリーに第一の圧力とは異なる第二の圧力を加える第二の冷却流体を供給する。ローターアセンブリーにかかる圧力がおおよそ互いに打ち消しあうベアリング負荷を発生する。これは、モーター冷却入口とベアリング冷却入口とに共通する通気口をハウジングに設けることによって達成される。結果として、実質的に同じ寸法のジャーナルベアリングおよびシールを用いることができ、かついくつかのシールを省略することができる。
2008514179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
別々のモーター冷却入口とベアリング冷却入口とを含むハウジングと、
ハウジング内に配置されるとともに、ステーターと、空気ベアリングに支持されたローターアセンブリーと、を含むモーターであり、モーター冷却入口がステーターと流体的に連通しており、ベアリング冷却入口が空気ベアリングと流体的に連通しており、モーター冷却入口がローターアセンブリーに第一の圧力を加える第一の流体を供給し、ベアリング冷却入口がローターアセンブリーに第一の圧力とは異なる第二の圧力を加える第二の流体を供給し、ローターアセンブリーにかかる圧力がおおよそ互いに打ち消し合うベアリング負荷を発生するモーターと、を有することを特徴とする、モーター。
【請求項２】
ハウジングは、互いに固定されたモーターハウジング部分および圧縮機ハウジング部分を含み、モーターはモーターハウジング部分に配置されるとともに圧縮機ローターを駆動し、ローター圧縮機が圧縮機ハウジング部分に具備される圧縮機入口から入口空気を受け入れることを特徴とする、請求項１記載のモーター。
【請求項３】
可変面積ディフューザーがハウジング内で、圧縮機ローターとモーターハウジング部分に具備される圧縮機出口との間に配置されることを特徴とする、請求項２記載のモーター。
【請求項４】
モーター冷却入口がハウジングに具備される圧縮機入口と流体的に連通していることを特徴とする、請求項１記載のモーター。
【請求項５】
圧縮機入口がラムエアダクトからの空気を受け入れることを特徴とする、請求項４記載のモーター。
【請求項６】
圧縮機入口がラムエアダクト内で熱交換器の下流に配置されることを特徴とする、請求項５記載のモーター。
【請求項７】
圧縮機入口がラムエアダクト内でファンの上流に配置されることを特徴とする、請求項５記載のモーター。
【請求項８】
ハウジングに通気口が具備され、該通気口がモーター冷却入口およびベアリング冷却入口について共通に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のモーター。
【請求項９】
通気口はラムエアダクトの低圧側と流体的に連通しており、ベアリング冷却入口はラムエアダクトの高圧側と流体的に連通しており、高圧側と低圧側との間の圧力差が冷却流体をベアリング冷却入口から通気口へ流動させることを特徴とする、請求項８記載のモーター。
【請求項１０】
ベアリング冷却入口と流体的に連通する逆Ｊ字型チューブがラムエアダクトの高圧側に配置されることを特徴とする、請求項９記載のモーター。
【請求項１１】
空気ベアリングがスラストベアリングおよび少なくとも二つのジャーナルベアリングを含み、ベアリング負荷によってスラストベアリングにおおよそゼロのスラスト負荷がかかることを特徴とする、請求項１記載のモーター。
【請求項１２】
少なくとも二つのジャーナルベアリングが実質的に同じ寸法であることを特徴とする、請求項１１記載のモーター。
【請求項１３】
少なくとも二つのジャーナルベアリングのそれぞれの近傍にシールが具備され、このシールが第一および第二の圧力を分離することを特徴とする、請求項１１記載のモーター。
【請求項１４】
シールが実質的に同じ寸法であることを特徴とする、請求項１３記載のモーター。
【請求項１５】
第一の圧力が第二の圧力より高いことを特徴とする、請求項１記載のモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモーター冷却経路およびスラストベアリング負荷設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気モーターはステーターによって駆動されるローターアセンブリーを有する。高熱に曝されるモーターにおいて空気ベアリング、特にジャーナルベアリングおよびスラストベアリングが用いられることがある。電気モーターの空気ベアリングおよびステーターは、互いに別々の二つの空気流れ経路を用いて冷却されている。すなわち空気流れ経路は別々の入口および出口を有する。別々の流れ経路を用いることの結果として、ベアリングは流れ経路の異なる圧力に基づく異なる負荷に曝され、この負荷がローターアセンブリー、ベアリング、およびシールにかかる。ローターアセンブリー負荷の不均衡はスラストベアリングの負荷を増加するので好ましくない。
【０００３】
負荷を均衡させてスラストベアリングの実質的な軸方向の負荷をゼロにすることが望ましい。通常、ローターアセンブリーを支持するのに用いられるジャーナルベアリングは、異なる圧力に起因する負荷の不均衡を補償するために一様でない寸法のものが用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
別々の流れ経路は従来、多数の一様でない寸法のシールを用いて互いに分離されている。異なるベアリングおよびシールはモーター組立てのコストおよび複雑さを増加させる。
【０００５】
モーター組立てのコストを最小化し、複雑さを低減するようなスラストベアリングの負荷設計が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は別々のモーター冷却入口およびベアリング冷却入口を有するハウジングを含むモーターを提供する。モーターはハウジング内に配置され、ステーターと、空気ベアリングに支持されたローターアセンブリーと、を含む。モーター冷却入口はステーターと流体的に連通しており、ベアリング冷却入口は空気ベアリングと流体的に連通している。モーター冷却入口はローターアセンブリーに第一の圧力を加える第一の冷却流体を供給し、ベアリング冷却入口はローターアセンブリーに第一の圧力とは異なる第二の圧力を加える第二の冷却流体を供給する。ローターアセンブリーにかかる圧力はおおよそ互いに打ち消しあうベアリング負荷を発生する。これは、モーター冷却入口とベアリング冷却入口とに共通する通気口をハウジングに設けることによって達成することができる。結果として、実質的に同じ寸法のジャーナルベアリングおよびシールを用いることができ、かついくつかのシールを省略することができる。
【０００７】
したがって、本発明はコストを最小化し、モーター組立ての複雑さを低減するようなスラストベアリング負荷設計である。
【０００８】
本発明のこれらの、およびその他の特徴は以下の明細書および図面から最も良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
圧縮空気ユニット１０が図１に示されている。ユニット１０はローターブレード１４を支持する圧縮機ローター１２を含む。電気モーター１６が圧縮機ローター１２を回転駆動している。
【００１０】
モーター１６はモーターハウジング１８内に配置されており、圧縮機ハウジング２０がモーターハウジング１８に固定されている。圧縮機ハウジング２０はローターブレード１４への空気を供給するための圧縮機入口２２を具備する。図示された実施例において、圧縮機入口２２はラムエアダクト２３から空気を受け入れる。ローターブレード１４は空気を圧縮して圧縮機出口２４に圧縮空気を供給する。
【００１１】
圧縮空気ユニット１０を通過する流量を変化させるために、ローターブレード１４と圧縮機出口２４との間にディフューザー２６が配置されている。ディフューザー２６はベーン２８を含み、このベーンがアクチュエータ３０によって動かされて、ベーン２８が提供する入口スロート部直径を変化させ、これによって圧縮空気ユニット１０を通過する流量を変化させる。
【００１２】
モーター１６はモーターハウジング１８内に配置されたステーター３２を含み、このステーターが磁界を発生して圧縮機ローター１２の回転を起こさせるとともに、熱を発生する。圧縮機ローター１２は、図示された実施例では、スラストベアリング３６および圧縮機ローター１２の両端部に配置されたジャーナルベアリング３８によって支持されている。支持体３７がモーターハウジング１８に固定されてジャーナルベアリング３８の一つを支持している。
【００１３】
通路４０が圧縮機入口２２と流体的に連通しており、モーターハウジング１８の内部と流体的に連通しているモーター冷却入口４２に冷却流体を供給する。通気口４４がモーターハウジング１８に具備されている。圧縮機入口２２は高圧側Ｈにあり、通気口４４は低圧側Ｌにある。通気口４４はラムエアダクト２３に配置された出口５０と流体的に接続されている。高圧側Ｈと低圧側Ｌとの間の圧力差が、図１に流れ経路Ｍで示されるように冷却流体を流動させて、モーター冷却入口４２を通過させ、ステーター３２を冷却する。流れ経路Ｍの流体は圧縮機ローター１２に圧力Ｐ１をかける。
【００１４】
ベアリング３６および３８を冷却するためのベアリング冷却入口４６がモーターハウジング１８に具備される。逆Ｊ字型チューブ４８がラムエアダクト２３の高圧側Ｈに具備される。逆Ｊ字型チューブ４８は、当業界で公知であるようにラムエアダクト２３からの空気を濾過する。通路４９が逆Ｊ字型チューブ４８をベアリング冷却入口４６に流体的に接続している。清浄な冷却流体が高圧側Ｈにある逆Ｊ字型チューブ４８からベアリング冷却入口４６に流入し、低圧側Ｌにある通気口４４から流出する。結果として、エンジンブリード空気などの供給源からの圧縮空気は、冷却流れを供給するのに必要ではない。図２に流れ経路Ｂで示されるように、冷却流体はモーターハウジング１８を通過してベアリング３６および３８を冷却する。流れ経路Ｂの流体は圧縮機ローター１２に圧力Ｐ２をかける。
【００１５】
シール４１が圧縮機ローター１２とモーターハウジング１８との間に配置されている。通常、領域Ａにあるシールは、流れ経路ＭおよびＢが共通の通気口４４で合流するので、省略することができる。図示された実施例では圧力Ｐ１はＰ２より高い。図から分かるように、圧縮機ローター１２およびそのベアリング３６および３８とシール４１とはおおよそに対称的にすることができる。なぜならば圧力Ｐ１およびＰ２によって発生する負荷は互いに打ち消し合うからである。結果として、実質的に同じ寸法のベアリング３６および３８とシール４１を用いることができる。
【００１６】
出口５０は、ラムエアダクト２３内に配置された電気モーター５４によって駆動されるファン５６の下流に配置されてよい。圧縮機入口２２は、ラムエアダクト２３内で熱交換器５２の下流、かつファン５６の前に配置されてよい。熱交換器５２、電気モーター５４、およびファン５６は空気調和パックの一部であってよい。圧縮空気ユニット１０は空気調和パックに圧縮空気を供給するのに用いられてよい。
【００１７】
本発明の好ましい実施例を開示したが、当業者は一定の改良が本発明の範囲内にあることを認識するであろう。この理由により、本発明の真の範囲および内容を判定するには請求の範囲が検討されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】モーターのステーターへの冷却流れを示す断面図である。
【図２】モーターの空気ベアリングを通過する冷却流れを示す、図１に示されるモーターの拡大断面図である。
【図１】
2008514179.tif 000003
【図２】
2008514179.tif 000004
【国際調査報告】
2008514179.tif 000005
2008514179.tif 000006
2008514179.tif 000007