(57)【要約】【課題】空気を強制的に回転子と固定子との隙間に送り込むための空気供給装置を設けずに、回転子と固定子との隙間に空気を供給可能とすることで、回転電動機の大型化を抑制しつつ、回転子の回転に対する摩擦抵抗の低減が図られた回転電動機を提供する。【解決手段】回転電動機３００は、筒状に形成されたステータ１１７と、回転可能な回転シャフト１０８と、ステータ１１７内に挿入され、回転シャフト１０８に固設されたロータ１１８と、ステータ１１７と対向するロータ１１８の外周面に開口し、ロータ１１８とステータ１１７との隙間に気体を供給する供給口１９０Ａと、気体を吸入する吸入口１９０Ｂと、供給口１９０Ａと吸入口１９０Ｂとを連通する連通路１９０とを備える。【選択図】図１
2008118742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成されたステータと、
回転可能な回転シャフトと、
前記ステータ内に挿入され、前記回転シャフトに固設されたロータと、
前記ステータと対向する前記ロータの外周面に開口し、前記ロータと前記ステータとの隙間に気体を供給する供給口と、
前記気体を吸入する吸入口と、
前記供給口と前記吸入口とを連通する連通路と、
を備えた回転電動機。
【請求項２】
前記吸入口は、前記ロータと前記ステータとの隙間の圧力よりも、高い圧力の空間に開口する、請求項１に記載の回転電動機。
【請求項３】
前記吸入口は、前記供給口に対して前記ロータの径方向内方に位置する、請求項１または請求項２に記載の回転電動機。
【請求項４】
前記供給口を複数備え、前記供給口を前記ロータの軸方向に間隔を隔てて設けた、請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電動機。
【請求項５】
前記ロータおよび前記ステータを収容する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記回転シャフトを回転可能に支持する支持部と、
前記支持部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構と、
をさらに備え、
前記吸入口は、前記筐体の外方に位置する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電動機。
【請求項６】
前記吸入口は、前記シャフトの軸方向端部に形成される、請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電動機。
【請求項７】
前記供給口は、前記ロータの軸方向端部より、前記ロータの軸方向内方に位置する前記ロータの外周面に形成された、請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転電動機。
【請求項８】
前記供給口は、前記ロータの軸方向端部に位置する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転電動機。
【請求項９】
前記連通路は、前記ロータと前記シャフトとの間に形成され、前記気体を収容可能な気体収容空間と、前記気体収容空間と前記吸入口とを連通する第１連通路と、前記気体収容空間と前記供給口とを連通する第２連通路とを含む、請求項１から請求項８のいずれかに記載の回転電動機。
【請求項１０】
前記連通路は、前記ロータに形成され、前記ロータの内径側から前記外径側に向かうに従って、前記ロータの回転方向後方側に向けて傾斜し、前記供給口に達する傾斜経路を有する、請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転電動機。
【請求項１１】
前記ステータと前記ロータとの間に設けられ、内周面と前記ロータの外周面と間に隙間が設けられた非磁性体の環状部材をさらに備えた、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の回転電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内燃機関には自然吸気式エンジンと過給式エンジンとがある。過給機構としては、一般にターボチャージャと呼ばれる排気タービン駆動式のものと、一般にスーパチャージャと呼ばれる機械駆動式のものとが実用化されている。ターボチャージャは、排気ガスのエネルギでタービンを回転させ、それと直結したコンプレッサで吸入空気を圧縮してエンジンに供給するものである。
【０００３】
内燃機関の低回転域においては、排気エネルギが小さいことから、回転電動機によりコンプレッサを回転させることにより、低回転域の過給圧を強制的に上昇させるターボチャージャが公知である。
【０００４】
このようなターボチャージャに用いられる回転電動機は、全力運転時には、毎分数十万回転を超えるような高速で運転する。また、たとえば、ハイブリット自動車や電気自動車等に搭載される回転電動機においても、全力運転中には、毎分数十万回転程度の運転をする（下記特許文献１参照）。このような回転電動機においては、回転子と固定子との間の隙間を小さくして、動作効率の向上が図られている。
【０００５】
しかし、この回転子と固定子との隙間に潤滑油が侵入すると、その部分で回転子の回転に対する摩擦抵抗が大きくなり、回転電動機の動作効率が大きく損なわれる。
【０００６】
このような課題に対して、たとえば、特開２００４−１０８２１３号公報には、ロータとステータとの間の隙間に、潤滑油を入り込むことを抑制するために、回転子と固定子との隙間に空気を吹き込む潤滑油排出手段を備えた回転電動機が提案されている。
【０００７】
この回転電動機においては、固定子の軸線方向中央部に空気噴出口を配置して、回転子と固定子との隙間に向けて空気を供給して、回転子と固定子との間に進入した潤滑油を排出し、回転子の摩擦抵抗の低減を図っている。
【特許文献１】特開２００５−６４２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、ロータが回転すると、ロータの外周面近傍に位置する空気もロータの回転に追従する。このため、ロータの外周面近傍においては、空気の流れが速くなり、そして、ロータから離れるに従って、空気の流速は遅くなる。
【０００９】
ここで、上記特開２００４−１０８２１３号公報に記載された回転電動機においては、ロータとステータとの隙間に空気を供給する空気噴出口は、ステータに形成されている。したがって、ロータが回転しても、空気噴出口近傍の空気の流速は遅く、空気噴出口近傍の空気の空気圧は低くなり難くなっている。このため、ベルヌーイの定理から、流速が遅い領域では、空気の圧力が十分に低減されず、空気を吸入する領域と空気噴出口近傍との間で大きな圧力差を確保することが困難なものとなっている。
【００１０】
そのため、空気噴出口から空気を噴出させるためには、導管に空気を強制的に送り込む供給装置が必要となり、空気噴出口に空気を送り込む装置を要する。このような装置を設けることにより、回転電動機自体が大型化し、回転電動機のコストもかかってしまう。
【００１１】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気を強制的に回転子と固定子との隙間に送り込むための空気供給装置を設けずに、回転子と固定子との隙間に空気を供給可能とすることで、回転電動機の大型化を抑制しつつ、回転子の回転に対する摩擦抵抗の低減が図られた回転電動機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る回転電動機は、筒状に形成されたステータと、回転可能な回転シャフトと、ステータ内に挿入され、回転シャフトに固設されたロータと、ステータと対向するロータの外周面に開口し、ロータとステータとの隙間に気体を供給する供給口と、気体を吸入する吸入口と、供給口と吸入口とを連通する連通路とを備える。好ましくは、吸入口は、上記ロータとステータとの隙間の圧力よりも、高い圧力の空間に開口する。好ましくは、上記吸入口は、供給口に対してロータの径方向内方に位置する。好ましくは、上記供給口を複数備え、供給口をロータの軸方向に間隔を隔てて設ける。好ましくは、上記ロータおよびステータを収容する筐体と、筐体内に設けられ、回転シャフトを回転可能に支持する支持部と、支持部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構とをさらに備え、吸入口は、筐体の外方に位置する。好ましくは、上記吸入口は、シャフトの軸方向端部に形成される。好ましくは、上記供給口は、ロータの軸方向端部より、ロータの軸方向内方に位置するロータの外周面に形成される。好ましくは、上記供給口は、ロータの軸方向端部に位置する。好ましくは、上記連通路は、ロータとシャフトとの間に形成され、気体を収容可能な気体収容空間と、気体収容空間と吸入口とを連通する第１連通路と、気体収容空間と供給口とを連通する第２連通路とを含む。好ましくは、上記連通路は、ロータに形成され、ロータの内径側から外径側に向かうに従って、ロータの回転方向後方側に向けて傾斜し、前記供給口に達する傾斜経路を有する。好ましくは、ステータとロータとの間に設けられ、内周面とロータの外周面と間に隙間が設けられた非磁性体の環状部材をさらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る回転電動機によれば、供給口がロータの外周面に開口しているため、ロータが回転し、ロータの外周面近傍の気体がロータの回転に追従して流動して、ロータの外周面近傍の圧力が低下した際に、吸入口近傍と供給口近傍との間で大きな圧力差を生じさせることができる。このため、気体を強制的に供給する供給機構を設けなくとも、吸入口から気体を吸入させ、吸入された気体を供給口から噴き出させることができる。すなわち、回転電動機の大型化を招くことなく、ロータとステータとの隙間に侵入した異物を排除することができると共に、ロータとステータとの間に異物の侵入を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１から図１５を用いて、本実施の形態に係る回転電動機３００について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転電動機３００を適用したターボチャージャ１００の概略構成を示す断面図である。
【００１５】
この図１に示されるように、ターボチャージャ１００は、内燃機関（以下、エンジンと記載する）の吸気経路上に設けられたコンプレッサ１２４と、エンジンの排気経路上に設けられたタービン１２６と、コンプレッサ１２４とタービン１２６との間に設けられるベアリングハウジング１０２と、このベアリングハウジング１０２内に設けられた回転電動機３００とを備えている。
【００１６】
コンプレッサ１２４は、コンプレッサハウジング１０４と、コンプレッサホイール（コンプレッサロータ、コンプレッサブレードなどとも呼ばれる）１１０とを備えている。タービン１２６は、タービンハウジング１０６と、タービンホイール（タービンロータ、タービンブレードなどとも呼ばれる）１１２とを備えている。
【００１７】
コンプレッサホイール１１０と、タービンホイール１１２とは、シャフト１０８により連結される。ベアリングハウジング１０２は、シャフト１０８を回転自在に支持する。
【００１８】
なお、本実施の形態に係るターボチャージャ１００は、車両のエンジンに搭載される過給機構である。エンジンは、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよく、特に限定されるものではない。また、車両はハイブリッド車両であってもよく、特に限定されるものではない。また、本発明に係るターボチャージャは車両に限定して適用されるものではない。
【００１９】
コンプレッサハウジング１０４は、シャフト１０８に対して、シャフト１０８の軸方向に位置する部分に形成された入口１２２と、コンプレッサハウジング１０４の側面に形成された出口とを備えている。
【００２０】
入口１２２には、シャフト１０８の軸方向に沿って延びる吸気通路２００の一方の端部が接続される。出口には、シャフト１０８の軸方向に対して直交する方向から吸気通路２１０の一方の端部が接続される。
【００２１】
そして、吸気通路２００の他方の端部は、エアクリーナに接続されており、吸気通路２１０の他方の端部は、インタークーラに接続されている。吸気通路２００の途中には、調整弁２０４が設けられている。この調整弁２０４より上流側に位置する吸気通路２００には、この吸気通路２００と吸気通路２１０とを接続するバイパス通路２０２が接続されている。
【００２２】
また、バイパス通路２０２の端部にも、調整弁２０６が設けられており、初期状態は、閉状態とされている。
【００２３】
ベアリングハウジング１０２に隣接するタービンハウジング１０６には、シャフト１０８の回転軸と直交する位置に入口が設けられる。タービンハウジング１０６の入口には、排気通路２１２の一方端に接続される。排気通路２１２の他方端には、エンジンのエキゾーストマニホールドに接続される。タービンハウジング１０６には、シャフト１０８の回転軸の延長方向に出口１２８が設けられる。タービンハウジング１０６の出口１２８は、触媒に接続される。
【００２４】
シャフト１０８は、ベアリングハウジング１０２を貫通するように設けられる。シャフト１０８の一方端には、コンプレッサホイール１１０が設けられ、コンプレッサハウジング１０４に収納される。シャフト１０８の他方端には、タービンホイール１１２が設けられ、タービンハウジング１０６に収納される。
【００２５】
ＥＣＵ５００は、ＣＰＵおよびメモリ等から構成される。ＥＣＵ５００は、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、温度検知センサにより検知された温度に応じて、アクチュエータを介して調整弁（１）２０４、調整弁（２）２０６の状態を制御したり、回転電動機３００を制御したりする。なお、上記温度センサは、ベアリングハウジング１０２内に配置されており、ベアリングハウジング１０２内の温度を測定可能となっている。
【００２６】
ベアリングハウジング１０２は、コンプレッサハウジング１０４およびタービンハウジング１０６の間に、それぞれに隣接するように設けられる。ベアリングハウジング１０２は、シャフト１０８の周りで中空の筒状に形成され、軸方向の両端部に、シャフト１０８を回転自在に支持する２つのベアリング１１４および２つのスラストベアリング１２９がそれぞれ設けられる。
【００２７】
また、ベアリングハウジング１０２の軸方向の両端部において、軸に直交する方向に潤滑油通路１１６が形成されており、その潤滑油通路１１６を介して、ベアリング１１４とシャフト１０８との間に潤滑油が供給される。潤滑油は、エンジンの作動に応じてオイルポンプが駆動することにより、ベアリング１１４とシャフト１０８との間に供給される。
【００２８】
ベアリングハウジング１０２内には、さらに、中空部１２０と、中空部１２０内に収納され、シャフト１０８を回転軸とする回転電動機３００が設けられる。
【００２９】
回転電動機３００は、電力の供給を受けてシャフト１０８を回転させる。回転電動機３００は、たとえば、交流モータであり電動機としても発電機としても機能し得る。回転電動機３００は、特に交流モータに限定されるものではなく、直流モータであってもよい。
【００３０】
回転電動機３００は、ベアリングハウジング１０２に固定され、筒状に形成されたステータ１１７と、回転可能にベアリングハウジング１０２に設けられたシャフト１０８と、このシャフト１０８に固設されステータ１１７内に配置されたロータ１１８と、ステータ１１７とロータ１１８との隙間に空気（気体）を供給する供給機構４００とを備えている。
【００３１】
ステータ１１７は、ロータ１１８に対して僅かに離間して設けられており、ステータ１１７とロータ１１８との間には、隙間ＧＰが形成されている。
【００３２】
供給機構４００は、ステータ１１７と対向するロータ１１８の外周面に形成され、ロータ１１８とステータ１１７との隙間ＧＰに空気を供給する供給口１９０Ａと、空気（気体）を吸入する吸入口１９０Ｂと、吸入口１９０Ｂと供給口１９０Ａとを連通する連通路１９０とを備えている。
【００３３】
供給口１９０Ａは、ロータ１１８の外周面に形成されているため、ロータ１１８が回転すると、ロータ１１８の外周面近傍の空気もロータ１１８の動きに追従する。このため、ベルヌーイの定理からも明らかなように、ロータ１１８の外周面近傍の空気圧が低下する。これにより、吸入口１９０Ｂから空気が吸入され、供給口１９０Ａから空気が噴き出す。そして、供給口１９０Ａから噴き出た空気によって、隙間ＧＰ内に入り込んだ潤滑油等の異物を外方に排出することができる。さらに、ロータ１１８の軸方向端部に位置する外周縁部と、ステータ１１７の内周面とで規定される開口部ＧＰａから、空気が噴き出すことにより、隙間ＧＰ内に潤滑油等の異物が侵入することを抑制することができる。このようにして、ロータ１１８の回転に対する摩擦抵抗を低減することができ、回転電動機３００の動作効率の向上を図ることができる。
【００３４】
ここで、ロータ１１８が高速で回転している際に、ロータ１１８の表面からステータ１１７に向かうに従って、空気の流速は遅くなる。このため、隙間ＧＰ内において、ロータ１１８の外表面に近いほど圧力が低くなっている。そこで、本実施の形態においては、ロータ１１８の外表面に供給口１９０Ａを形成することにより、供給口１９０Ａ近傍の圧力の低減を図り、空気の流れの確保を図ることにしている。
【００３５】
吸入口１９０Ｂは、供給口１９０Ａに対してロータ１１８の径方向内方に位置している。すなわち、供給口１９０Ａは、吸入口１９０Ｂよりロータ１１８の径方向外方に位置しており、ロータ１１８が回転すると、供給口１９０Ａ近傍に位置する空気の流れの方が、吸入口１９０Ｂ近傍に位置する空気の流れより速くなる。
【００３６】
このため、ベルヌーイの定理により、吸入口１９０Ｂ近傍の空気圧より、供給口１９０Ａ近傍の空気圧の方が低くなり、供給口１９０Ａから吸入口１９０Ｂに向かう空気の流れを確実に生じさせることができる。このようにして、供給口１９０Ａからロータ１１８とステータ１１７との間の隙間ＧＰに空気を良好に供給することができる。
【００３７】
供給口１９０Ａは、シャフト１０８のうち、ベアリングハウジング１０２の外方に位置する部分に形成されている。このため、供給口１９０Ａから取り入れられる空気に、潤滑油通路１１６からの潤滑油が含まれることがなく、隙間ＧＰに潤滑油が入り込むことを抑制することができる。
【００３８】
さらに、本実施の形態においては、吸入口１１９Ｂは、シャフト１０８の軸方向に位置する端部に形成され、シャフト１０８およびロータ１１８の回転軸線Ｏと重なるように形成されている。
【００３９】
シャフト１０８の端部の外周面は、ロータ１１８の外周面より、回転軸線Ｏまでの距離は小さい。このため、ロータ１１８が回転した際に、シャフト１０８の外周面の回転速度よりも、ロータ１１８の外周面の回転速度の方が小さくなる。そして、シャフト１０８の端部近傍の空気の流速よりも、ロータ１１８の外周面近傍の空気の流速の方が遥かに速くなる。したがって、シャフト１０８の端部に吸入口１９０Ｂを開口させることにより、吸入口１１９Ｂ近傍の圧力よりも、供給口１９０Ａ近傍の圧力の方を確実に低くすることができる。
【００４０】
回転軸線Ｏ上に位置する空気は、ロータ１１８およびシャフト１０８が回転しても、殆どその影響を受けない。そのため、吸入口１９０Ｂを回転軸線Ｏ上に位置させることにより、ロータ１１８が回転した際に、吸入口１９０Ｂ近傍の空気の流速と供給口１１９Ａ近傍の空気の流速との差を大きく確保することがでる。そして、供給口１１９Ａ近傍の空気圧と吸入口１１９Ｂ近傍の空気の空気圧の差を大きく確保することがきる。さらに、吸気通路２００は、シャフト１０８の回転軸線Ｏに沿うように設けられているため、シャフト１０８の軸方向端面に形成された吸入口１９０Ｂは、吸気通路２００を流れる空気を取り入れやすくなっている。
【００４１】
連通路１９０は、吸入口１９０Ｂに接続され、シャフト１０８の回転軸線Ｏ上を軸方向に延在する経路１９１と、経路１９１に接続されシャフト１０８の径方向に延びる経路１９２Ｂと、この経路１９２Ｂに接続され、ロータ１１８の径方向に延在し、供給口１１９Ａに達する経路１９２Ｂとを備えている。
【００４２】
経路１９２Ｂは、ステータ１１７の内周面に対して略垂直な方向に延在しているため、供給口１９０Ａから排出される空気は、ステータ１１７に対して略垂直に噴き出る。そして、供給口１９０Ａは、ロータ１１８の周面のうち、ロータ１１８の軸方向端部より、軸方向内方に位置するロータ１１８の外周面に形成されている。供給口１９０Ａから供給された空気は、ロータ１１８の両端部に向けて分流する。このため、隙間ＧＰ内の異物の排出およびの隙間ＧＰ内に異物の侵入の防止を図ることができる。なお、供給口１９０Ａは、好ましくは、ロータ１１８の軸方向中央部に位置するロータ１１８の外周面に開口させるのが好ましい。このような位置に供給口１９０Ａを形成すると、供給口１９０Ａから噴き出た空気は、ロータ１１８の軸方向に偏りなく略均等に分流させることができる。
【００４３】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。この図２に示されるように、供給口１９０Ａは、ロータ１１８の周方向に複数形成されている。このため、ロータ１１８の周面において、ロータ１１８の周方向に亘って均等に空気を供給することができる。すなわち、ロータ１１８の軸方向および周方向のいずれの方向においても、異物の排出および異物の進入の抑制を均等に行なうことができる。
【００４４】
なお、この図２に示すように、ステータ１１７は、ロータ１１８に向けて突出する複数のステータティース１１７Ａと、このステータティース１１７Ａに巻回されたコイル１１７Ｂとを備えている。
【００４５】
そして、供給口１９０Ａから空気が供給されると、ステータティース１１７Ａおよびコイル１１７Ｂが冷却され、回転電動機３００の駆動能率の向上を図ることができる。
【００４６】
上記のように構成されたターボチャージャ１００の動作について説明する。図１において、まず、エンジンで、燃料と混合された空気が燃焼された後、排気ガスは、エンジンの各気筒に接続されたエキゾーストマニホールドからタービン１２６内に導かれる。排気ガスはそこでタービンホイール１１２を回転させ、その回転力がシャフト１０８に伝達される。その後、排気ガスは、触媒に導かれ、浄化された状態で車外へ排出される。
【００４７】
一方、エンジンに供給するため車外より吸入された空気は、エアクリーナによってろ過された後、コンプレッサ１２４に導かれる。空気は、そこで、シャフト１０８と一体となって回転するコンプレッサホイール１１０によって圧縮（加圧）される。圧縮された空気は、インタークーラに導かれ、冷却された状態でエンジンのインテークマニホールドに吸入される。
【００４８】
また、ＥＣＵ５００は、エンジンの低回転域において、コンプレッサ１２４において圧縮される空気が所望の過給圧に到達しない場合（たとえば、エンジンの回転数が予め定められた回転数以下である場合）には、回転電動機３００を駆動することにより、コンプレッサ１２４の過給圧が強制的に上昇するように制御する。
【００４９】
回転電動機３００の駆動中において、供給口２００から空気が隙間ＧＰに供給され、異物を隙間ＧＰから排出することにより、ロータ１１８の回転に対する抵抗を低減することができ、回転電動機３００の駆動能力を確保することができる。
【００５０】
図３は、本実施の形態に係る回転電動機の第１変形例を示す断面図である。この図３に示すように、供給口１９０Ａが、ロータ１１８の軸方向の端部側に形成されている。そして、経路１９２Ｂは、ロータ１１８の径方向内方から径方向外方に向かうに従って、ロータ１１８の軸方向中央部から軸方向の両端部側に向けて傾斜するように延びている。
【００５１】
このため、供給口１９０Ａから噴出す空気は、隙間ＧＰから外方に向かうように噴出し、潤滑油等の異物が隙間ＧＰ内に入り込むことを効果的に抑制することができる。
【００５２】
図４は、本実施の形態に係る回転電動機の第２変形例を示す断面図である。この図４に示されるように、連通路１９０は、ロータ１１８に形成され、ロータ１１８の軸方向に延びる気体収容空間１９２Ｄと、シャフト１０８に形成され、回転軸線Ｏ上に延びる経路１９１と、シャフト１０８に形成され、気体収容空間１９２Ｄと経路１９１とを接続する経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２と、気体収容空間１９２Ｄに接続され供給口１９０Ａに達する経路１９２Ｅとを備えている。
【００５３】
気体収容空間１９２Ｄは、ロータ１１８の内周面上に形成され、ロータ１１８の軸方向に延びる凹部と、この凹部の開口部を閉塞するシャフト１０８の外周面とによって規定されている。すなわち、気体収容空間１９２Ｄは、ロータ１１８とステータ１１との間に形成されている。なお、気体収容空間１９２Ｄは、ロータ１１８の外表面に位置している場合のみならず、内部に位置していてもよい。
【００５４】
このように、気体収容空間１９２Ｄがロータ１１８の軸方向に延在するため、複数の経路１９２Ｃ１，１９２Ｃ２をシャフト１０８の一部に集中させることなく、シャフト１０８の軸方向に分布させることができる。これにより、複数の経路１９２Ｃ１，１９２Ｃ２が一箇所に集中することによるシャフト１０８の剛性低下を回避することができ、シャフト１０８の剛性を確保することができる。さらに、複数の経路１９２Ｃ１，１９２Ｃ２をシャフト１０８の軸方向に分布させることができることにより、各経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２の流路面積を小さくしても、合計流路面積を確保することができる。したがって、シャフト１０８のうち、各経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２が位置する部分の断面二次モーメントおよび剛性の低減を抑制することができ、駆動時におけるシャフト１０８の変形を抑制することができる。
【００５５】
図５は、図４に示されたＶ−Ｖ線における断面図であり、図６は、図４に示されたＶＩ−ＶＩ線における断面図である。図５および図６に示すように、気体収容空間１９２Ｄは、ロータ１１８およびシャフト１０８の周方向に延びており、環状に形成されている。このため、各経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２は、いずれも、シャフト１０８の径方向に亘って延在させることができ、各経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２内を空気が流れた際に、各経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２を規定するシャフト１０８が空気から受ける径方向の力を相殺することができる。このため、回転電動機３００の駆動時に、シャフト１０８に振動が生じることを抑制することができる。
【００５６】
さらに、各経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２は、互いに交差する方向に延在している。このため、各経路１９２Ｃ１，１９２Ｃ２内を空気が流通しても、経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２を規定するシャフト１０８の壁面が空気から受ける力を相殺することができ、シャフト１０８に捩れなどの変形が生じることを抑制することができる。
【００５７】
なお、この図４から図６に示す例においては、経路１９２Ｃ１，１９２Ｃ２を２箇所に形成し、互いに直交する方向に延在させているが、さらに複数設けてもよく、各経路１９２Ｃ１、１９２Ｃ２の傾斜角度は設けた本数に合わせて適宜変更させる。
【００５８】
図７は、本実施の形態に係る回転電動機の第３変形例を示す断面図である。この図７に示されるように、連通路１９０は、ロータ１１８の内周面に形成され、ロータ１１８の軸方向に延びる気体収容空間１９２Ｄと、気体収容空間１９２Ｄと供給口１９０Ａとを接続する複数の経路１９２Ｆ１，１０２Ｆ２とを含む。
【００５９】
気体収容空間１９２Ｄがロータ１１８の軸方向に延在しているため、経路１９２Ｆ１，１０２Ｆ２をロータ１１８に設けられる磁石１９５を避けるように設けることができる。このため、磁石１９５に経路１９２Ｆ１，１９２Ｆ２が通る穴を形成する必要がなく、磁石１９５の体積の減少を防止することができる。これにより、磁石１９５から生じる磁束量を確保することができ、回転電動機３００の性能を確保することができる。さらに、一般に、磁石は強度が低いため、穴が形成された磁石を製造しようとすると、磁石に割れが生じるなどの弊害が生じやすいので、この図７に示す例によれば、磁石１９５の強度を確保することができる。
【００６０】
図８は、本実施の形態に係る回転電動機の第４変形例を示す断面図である。この図８に示されるように、回転電動機３００は、ステータ１１７に形成されたステータティース１１７Ａと、このステータティース１１７Ａに巻回されたコイル１１１７Ｂとを備えている。そして、このステータ１１７の内周面には、供給口１９０Ａから供給される空気をコイル１１７Ｂに案内する切欠部（案内部）１１７Ｃが形成されている。
【００６１】
切欠部１１７Ｃは、筒状に形成されたステータ１１７の内周面であって、ステータ１１７の軸方向の端部に形成されている。すなわち、ステータ１１７の開口縁部に形成されている。そして、この切欠部１１７Ｃに対してステータ１１７の径方向内方に位置するロータ１１８の周面に、供給口１９０Ａが形成されている。
【００６２】
このため、供給口１９０Ａから吹き出た空気を直接コイル１１７Ｂに吹き付けることによりコイル１１７Ｂを良好に冷却することができる。具体的には、切欠部１１７Ｃによって案内された空気は、コイルエンド３１０に向けて案内され、コイル１１７Ｂを冷却する。これにより、回転電動機３００の駆動能力を向上させることができる。図１５は、この図８の変形例を示す断面図であり、この図１５に示されるように、図８に示す切欠部１１７Ｃに代えて、供給口１９０Ａをステータの軸方向幅の若干外側（ロータの軸方向端部）に配置して、供給孔１９０Ａから切欠部１１７Ｃの案内無しにコイル１１７Ｂに吹き付けるようにしてもよい。この場合には、隙間ＧＰの軸方向端部で吹き出された空気による抵抗分を軽減することができる
図９は、本実施の形態に係る回転電動機の第５変形例を示す断面図である。この図９に示すように、複数の供給口１９０Ａ１〜１９０Ａ８がロータ１１８の表面に形成されている。
【００６３】
ここで、ステータティース１１７Ａの表面のうち、ロータ１１８と対向する内周面を規定する辺部のうち、ステータ１１７の周方向に配列する辺部１１７Ａ１および辺部１１７Ａ２と回転軸線Ｏとの成す角度を角度θ１とする。
【００６４】
また、一の供給口１９０Ａ１と、この一の供給口１９０Ａ１に対してロータ１１８の周方向に直ぐに隣り合う供給口１９０Ａ２、１９０Ａ８と、中心軸線との成す角度のうち、小さい角度を角度θ２とする。
【００６５】
そして、角度θ２のうち最も大きなθ２は、角度θ１より小さくなるように、供給口１９０Ａ１が配置されている。すなわち、ロータ１１８か一回転する間に亘って、ステータティース１１７Ａの内周面は、いずれかの供給口１９０Ａ１〜１９０Ａ８と常に対向する。
【００６６】
これにより、ステータティース１１７Ａの内周面には、常に、供給口１９０Ａ１〜１９０Ａ８から空気が吹き付けられ、ステータティース１１７Ａの内周面を冷却することができる。また、常にステータティース１１７Ａに空気が吹きつけられるため、ステータティース１１７Ａの表面に付着した異物を排除することができる共に、異物の進入を抑制することができる。
【００６７】
なお、図９に示す例においては、供給口１９０Ａ１〜１９０Ａ８は、ロータ１１８の周方向に等間隔に形成されているが、これに限られない。
【００６８】
図１０は、本実施の形態に係る回転電動機の第６変形例を示す断面図である。この図１０に示されるように、連通路１９０は、シャフト１０８に形成され、シャフト１０８の軸方向に延びる経路１９１と、シャフト１０８に形成され、経路１９１に接続された経路１９２Ａと、ロータ１１８に形成され、経路１９２Ａに接続された経路１９２Ｂとを備えている。
【００６９】
ここで、経路１９２Ａは、経路１９１との接続箇所から、シャフト１０８の外主面に向かうに従って、ロータ１１８の回転方向Ｐの後方側に向けて傾斜する。さらに、経路１９２Ｂは、経路１９２Ａとの接続箇所からロータ１１８の外周面に向かうに従って、ロータ１１８の回転方向Ｐの後方側に向けて傾斜する。
【００７０】
このため、供給口１９０Ａから吹き出て空気は、ロータ１１８の回転方向Ｐの後方側に向けて噴出される。これにより、空気が供給口１９０Ａから噴出すときの反力によって、ロータ１１８を回転方向に加速することができる。
【００７１】
図１１は、図１０に示された回転電動機の変形例を示す断面図である。この図１１に示されるように、連通路１９０は、シャフト１０８に形成され、シャフト１０８の径方向に延びる経路１９２Ｈと、ロータ１１８に形成され、経路１９２Ｈに接続された経路１９２Ｉとを含む。
【００７２】
経路１９２Ｉは、経路１９２Ｈとの接続箇所から、ロータ１１８の外表面に向かうに従って、ロータ１１８の回転方向Ｐの後方側に向けて傾斜するように形成されている。このため、上記図１０に示されたターボチャージャと同様に、供給口１９０Ａから空気が噴出すると、ロータ１１８が加速される。
【００７３】
図１２は、本実施の形態に係る回転電動機の第７変形例を示す断面図である。この図１２に示されるように、連通路１９０は、シャフト１０８に形成され、シャフト１０８の軸方向に延びる経路１９１と、経路１９１および供給口１９０Ａとを接続する経路１９１とを含む。経路１９２は、ロータ１１８およびシャフト１０８の径方向に向けて延びており、放射線状に複数形成されている。そして、ロータ１１８のうち、経路１９２間に位置する部分には、磁石１９５Ａが設けられている。
【００７４】
磁石１９５Ａを経路１９２間に配置することにより、磁石１９５Ａに経路１９２が通る穴を形成する必要がなく、磁石１９５Ａの強度を確保することができる。
【００７５】
図１３は、本実施の形態に係る回転電動機の第８変形例を示す断面図であり、図１４は、図１３に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。
【００７６】
図１３に示されるように、回転電動機は、ステータ１１７とロータ１１８との間に設けられ、ロータ１１８の外周面から間隔を隔てて設けられた非磁性体の環状部材２１７を備えている。この環状部材２１７は、各ステータティース１１７Ａの内周面と当接している。そして、環状部材２１７の中央部に形成された穴部２１７Ａの内周面は、ロータ１１８の外周面から離間しており、穴部２１７Ａの内周面とロータ１１８の外周面との間には、ギャップＧＰが形成されている。
【００７７】
そして、ステータ１１７の周方向に隣り合うステータティース１１７Ａ間の空間を環状部材２１７が埋めると共に、ステータティース１１７Ａの内周面とロータ１１８の内周面との間に位置する空間を小さくする。図１４において、ロータ１１８の外周面側に位置する空間を小さくすることができ、供給口１９０Ａから噴出した空気の流速を大きくすることができる。これにより、軸方向端部に位置するロータ１１８とステータ１１７とのギャップＧＰの開口部からギャップＧＰ内に潤滑油等の異物が入り込もうとしても、噴出する空気で押出すことができる。
【００７８】
すなわち、この図１３および図１４に示す例においては、ロータ１１８とステータ１１７との間に位置する空間の大部分を環状部材２１７が占めることにより、ロータ１１８と環状部材２１７との間に位置する隙間の容積を低減して、流れる空気の流速の向上を図り、異物の進入を抑制している。
【００７９】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、回転電動機に好適であり、特に、ターボチャージャに設けられる回転電動機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本実施の形態に係る回転電動機を適用したターボチャージャの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】本実施の形態に係る回転電動機の第１変形例を示す断面図である。
【図４】本実施の形態に係る回転電動機の第２変形例を示す断面図である。
【図５】図４に示されたＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】図４に示されたＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】本実施の形態に係る回転電動機の第３変形例を示す断面図である。
【図８】本実施の形態に係る回転電動機の第４変形例を示す断面図である。
【図９】本実施の形態に係る回転電動機の第５変形例を示す断面図である。
【図１０】本実施の形態に係る回転電動機の第６変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０に示された回転電動機の変形例を示す断面図である。
【図１２】本実施の形態に係る回転電動機の第７変形例を示す断面図である。
【図１３】本実施の形態に係る回転電動機の第８変形例を示す断面図である。
【図１４】図１３に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。
【図１５】図８の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  ターボチャージャ、１０２  ベアリングハウジング、１０４  コンプレッサハウジング、１０６  タービンハウジング、１０８  シャフト、１１０  コンプレッサホイール、１１２  タービンホイール、１１４  ベアリング、１１６  潤滑油通路、１１７  ステータ、１１７Ａ  ステータティース、１１７Ｃ  切欠部、１１７Ｂ  コイル、１１８  ロータ、１１９Ａ  供給口、１１９Ｂ  吸入口、１２０  中空部、１９０Ａ  供給口、１９０Ｂ  吸入口、１９０  連通路、Ｏ  回転軸線、Ｐ  回転方向、３００  回転電動機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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