(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸の一端側に設けられたコンプレッサホイールと、
前記コンプレッサホイールを回転可能に収容するコンプレッサハウジングと、
前記コンプレッサホイールよりも前記回転軸の他端側に設けられた、前記回転軸に回転力を付与するための電動モータと、
前記電動モータを収容するモータハウジングと、
前記コンプレッサホイールと前記電動モータとの間に設けられた、前記回転軸を回転可能に支持する軸受であって、内部に潤滑剤が封入されてなる潤滑剤封入軸受と、
前記コンプレッサハウジングおよび前記モータハウジングの少なくとも一方に固定されるとともに、前記潤滑剤封入軸受を支持する軸受支持部材であって、前記コンプレッサホイールの背面との間に隙間を有して対向するホイール側対向面を有する軸受支持部材と、
前記潤滑剤封入軸受よりも前記コンプレッサホイール側の位置において前記回転軸に設けられたスリーブと、を備え、
前記ホイール側対向面は、前記スリーブまで延在するように構成され、
前記軸受支持部材は、前記ホイール側対向面に形成された開口から、前記回転軸の軸方向に沿って前記電動モータに向かって延在する貫通孔を有することを特徴とする電動過給圧縮機。
【請求項２】
前記電動モータは、
前記回転軸に固定されるロータと、
前記ロータの周囲において前記モータハウジングによって支持され、電磁力によって前記ロータに回転力を付与するためのステータと、を含み、
前記ステータと前記軸受支持部材との間には放熱空間が形成され、
前記貫通孔は、前記隙間と前記放熱空間とを連通することを特徴とする請求項１に記載の電動過給圧縮機。
【請求項３】
前記貫通孔の前記開口は、前記ホイール側対向面における外周側領域に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動過給圧縮機。
【請求項４】
前記貫通孔の前記開口は、前記ホイール側対向面における外周側領域よりも内周側に形成されるとともに、
前記貫通孔は、前記潤滑剤封入軸受の外周面よりも外周側を延在することを特徴とする請求項１または２に記載の電動過給圧縮機。
【請求項５】
前記軸受支持部材は、
前記コンプレッサハウジングとの間でディフューザ通路を画定するディフューザ通路面を有するディフューザ形成部と、
前記ディフューザ形成部における外周部に接続されるとともに前記モータハウジングに向かって延在する外周側接続部、及び前記コンプレッサハウジングと前記モータハウジングとの間に挟持される挟持部、を有する固定部と、
前記ディフューザ形成部における内周部に接続されるとともに前記電動モータのステータに向かって延在する内周側接続部と、
前記内周側接続部から前記潤滑剤封入軸受に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を径方向に支持する径方向支持部と、
前記内周側接続部から前記回転軸に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を軸方向に支持する軸方向支持部と、を含み、
前記ホイール側対向面は、前記内周側接続部及び前記軸方向支持部に亘って形成され、
前記貫通孔の前記開口は、前記内周側接続部における前記ホイール側対向面に形成されることを特徴とする請求項３に記載の電動過給圧縮機。
【請求項６】
前記軸受支持部材は、
前記コンプレッサハウジングとの間でディフューザ通路を画定するディフューザ通路面を有するディフューザ形成部と、
前記ディフューザ形成部における外周部に接続されるとともに前記モータハウジングに向かって延在する外周側接続部、及び前記コンプレッサハウジングと前記モータハウジングとの間に挟持される挟持部、を有する固定部と、
前記ディフューザ形成部における内周部に接続されるとともに前記電動モータのステータに向かって延在する内周側接続部と、
前記内周側接続部から前記潤滑剤封入軸受に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を径方向に支持する径方向支持部と、
前記内周側接続部から前記回転軸に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を軸方向に支持する軸方向支持部と、を含み、
前記ホイール側対向面は、前記内周側接続部及び前記軸方向支持部に亘って形成され、
前記貫通孔の前記開口は、前記軸方向支持部における前記ホイール側対向面に形成されることを特徴とする請求項４に記載の電動過給圧縮機。
【請求項７】
前記貫通孔は、周方向に長手方向を有し、且つ、径方向に短手方向を有する断面形状からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動過給圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば車両に搭載され、電動モータで駆動される電動過給圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃費改善および排出ガス改善が年々強化されており、その対策として、過給機を用いた過給を利用したエンジンのタウンサイジング化が進められている。このような背景の下、電動モータを用いてコンプレッサを駆動する電動過給圧縮機（電動コンプレッサ）は、排気タービン過給機（ターボチャージャ）に比べると、一般的には、目標のブースト圧までの到達時間が早く、過渡応答性に優れる。近年では、ターボチャージャに電動過給圧縮機を組合せた電動２ステージターボシステムが提案されており、電動２ステージターボシステムによって、低速時のトルクの増加といったコンプレッサ作動マップにおけるワイドレンジ化や過渡応答性の向上が可能となる。
【０００３】
その反面、電動過給圧縮機では、コンプレッサを回転駆動することにより電動モータが発熱するが、電動モータの発熱による熱が、コンプレッサホイールの回転軸を支持する軸受（ベアリング）に伝熱することにより、軸受が許容温度を超えて損傷するなどのリスクがある。このため、電動モータの発熱による熱によって軸受が許容温度を超えることがないように、例えば電動モータの回転数や駆動時間を制限するといった対応がとられており、電動モータからの熱は、電動過給機の信頼性および性能を決める一つの要因となっている。
【０００４】
また、電動過給圧縮機は、排気タービン過給機とは異なり、回転軸の片側にのみインペラ（コンプレッサホイール）を有している。このため、回転軸やコンプレッサホイールを含む回転体（ロータ）には、コンプレッサホイールの背面から前面に向かう方向にスラスト荷重が常に作用する（例えば、特許文献１）。この回転体に作用するスラスト荷重は、回転体を支持する軸受に対する負荷となると共に、回転体を駆動する際の機械損失を生じさせる。したがって、軸受の保護や性能向上のために、上記の回転体に作用するスラスト荷重を低減することも、電動過給機の信頼性および性能の向上のために重要となる。なお、排気タービン過給機では、回転軸の両端に各々にインペラが設けられており、この両側のインペラによって生じる互いに逆方向のスラスト荷重によって、各々のスラスト荷重が相殺されるようになっている。
【０００５】
この点、特許文献１では、回転軸におけるインペラが設けられていない方の端部側にスラスト荷重を相殺するためのキャンセラ室を形成すると共に、インペラの背面にある隙間と上記のキャンセラ室とを、回転体のように動くことなく静止している静止部材同士の間を縫って形成された通路部によって接続することでスラスト荷重の低減を図っている。より詳細には、インペラの外周端とスクロールとの隙間からはコンプレッサによって圧縮された圧縮空気が漏れてしまうものであり、上記の通路部によって、漏れ出した圧縮空気をキャンセラ室に導入するよう構成することで、この圧縮空気を、回転体に生じるスラスト荷重を相殺するためのキャンセラ圧力を発生させる加圧空気として利用している。また、上記の隙間から漏れ出した圧縮空気を一対のベアリングシャフト及びロータを冷却するための冷却空気として利用することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０２５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、スラスト荷重を相殺するためのキャンセラ室を前提とすると共に、電動過給圧縮機の回転軸は空気軸受（スラストエア軸受）で支持されている。このため、キャンセラ室を有していない電動過給圧縮機や、転がり軸受けを採用した電動過給圧縮機に対して、特許文献１の上記の通路部をそのまま適用することはできない。また、特許文献１の通路部は、静止部材同士の間に形成されており、インペラの外周端とスクロールとの隙間から漏れた圧縮空気を、まずは径方向に沿って回転軸から離れるように導いた後、軸方向に沿って導き、再度径方向に沿って回転軸に向けて導くなど、複雑な構造となっている。このため、例えば、キャンセラ室を有していない電動過給圧縮機に対して上記の通路部を適用したとしても、通路部を通過する際の圧力損失によって通路部を通過する圧縮空気の流量が減り、スラスト荷重の低減効果や軸受に対する冷却効果が十分に発揮されない懸念もある。
【０００８】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、回転体を支持する潤滑剤封入軸受に対する運転時の負荷の低減が図られた電動過給圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る電動過給圧縮機は、
回転軸と、
前記回転軸の一端側に設けられたコンプレッサホイールと、
前記コンプレッサホイールを回転可能に収容するコンプレッサハウジングと、
前記コンプレッサホイールよりも前記回転軸の他端側に設けられた、前記回転軸に回転力を付与するための電動モータと、
前記電動モータを収容するモータハウジングと、
前記コンプレッサホイールと前記電動モータとの間に設けられた、前記回転軸を回転可能に支持する軸受であって、内部に潤滑剤が封入されてなる潤滑剤封入軸受と、
前記コンプレッサハウジングおよび前記モータハウジングの少なくとも一方に固定されるとともに、前記潤滑剤封入軸受を支持する軸受支持部材であって、前記コンプレッサホイールの背面との間に隙間を有して対向するホイール側対向面を有する軸受支持部材と、を備え、
前記軸受支持部材は、前記ホイール側対向面に形成された開口から、前記回転軸の軸方向に沿って前記電動モータに向かって延在する貫通孔を有する。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、コンプレッサホイールの背面側と軸受支持部とによって形成される隙間に漏れ出した圧縮空気（空気）は、軸受支持部材の貫通孔を通って電動モータに向かって導かれる。また、軸受支持部材の貫通孔は回転軸の軸方向に沿って延在することにより、貫通孔によって形成される空気の通路長の短縮化が図られている。つまり、電動過給圧縮機は、軸受支持部材に形成した貫通孔によって、コンプレッサハウジングの内部に形成される吸気通路側から上記の隙間に漏れ出した圧縮空気を、より短い距離で電動モータ側に逃がすよう構成されている。ここで、運転時の電動過給圧縮機のコンプレッサホイールや回転軸を含んで構成される回転体には、コンプレッサホイールの背面から前面の方向に向けたスラスト荷重が常に作用する。上記の構成によれば、コンプレッサホイールの前面側および背面側における圧力差をより小さくし、回転体に作用するスラスト荷重をより低減することができる。このため、回転体を支持する潤滑剤封入軸受のスラスト荷重による負荷を低減することができる。
【００１１】
また、軸受支持部材の貫通孔から供給される相対的に低温側にある圧縮空気によって、相対的に高温側にある電動モータおよび潤滑剤封入軸受を冷却することもできる。特に、潤滑剤封入軸受は潤滑油の外部からの供給はなく、上記の圧縮空気によって潤滑剤封入軸受を冷却することにより、電動モータの発熱によって潤滑剤封入軸受が許容温度を超えるような事態を抑制することができる。また、このように潤滑剤封入軸受の冷却能力が向上されることで、発熱する電動モータの熱から潤滑剤封入軸受を保護するために電動モータの回転数や駆動時間を制限するような事態を抑制することができる。したがって、潤滑剤封入軸受の信頼性向上を図りつつ、電動過給圧縮機の性能向上を図ることができる。
【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記電動モータは、
前記回転軸に固定されるロータと、
前記ロータの周囲において前記モータハウジングによって支持され、電磁力によって前記ロータに回転力を付与するためのステータと、を含み、
前記ステータと前記軸受支持部材との間には放熱空間が形成され、
前記貫通孔は、前記隙間と前記放熱空間とを連通する。
上記（２）の構成によれば、軸受支持部材の貫通孔は、コンプレッサホイールの背面側と軸受支持部とによって形成される隙間と放熱空間とを連通する。このような放熱空間に貫通孔を通って圧縮空気が導かれることで、電動モータの主な発熱箇所となるステータを冷却することで、電動モータをより効果的に冷却することができる。また、電動モータを冷却することによって、間接的に潤滑剤封入軸受の冷却を行うことができる。
【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（２）の構成において、
前記貫通孔の前記開口は、前記ホイール側対向面における外周側領域に形成される。
上記（３）の構成によれば、ホイール側対向面の外周側領域以外の領域に貫通孔の開口を形成する場合よりも、電動過給圧縮機の回転体に生じるスラスト荷重の低減を図ることができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（２）の構成において、
前記貫通孔の前記開口は、前記ホイール側対向面における外周側領域よりも内周側に形成されるとともに、
前記貫通孔は、前記潤滑剤封入軸受の外周面よりも外周側を延在する。
上記（４）の構成によれば、ホイール側対向面の外周側領域に貫通孔の開口を形成する場合よりも、回転体の一端側（コンプレッサホイール側）の潤滑剤封入軸受をより直接的に冷却することができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記軸受支持部材は、
前記コンプレッサハウジングとの間でディフューザ通路を画定するディフューザ通路面を有するディフューザ形成部と、
前記ディフューザ形成部における外周部に接続されるとともに前記モータハウジングに向かって延在する外周側接続部、及び前記コンプレッサハウジングと前記モータハウジングとの間に挟持される挟持部、を有する固定部と、
前記ディフューザ形成部における内周部に接続されるとともに前記電動モータのステータに向かって延在する内周側接続部と、
前記内周側接続部から前記潤滑剤封入軸受に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を径方向に支持する径方向支持部と、
前記内周側接続部から前記回転軸に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を軸方向に支持する軸方向支持部と、を含み、
前記ホイール側対向面は、前記内周側接続部及び前記軸方向支持部に亘って形成され、
前記貫通孔の前記開口は、前記内周側接続部における前記ホイール側対向面に形成される。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、軸受支持部材は、ディフューザ通路を形成するディフューザ通路面を有するディフューザ形成部と、ディフューザ形成部の外周部からモータハウジングに向かって延在する部分を有する固定部と、ディフューザ形成部の内周部からステータに向かって延在する内周側接続部と、によって空間を形成し、この空間が、放熱空間に連なることで放熱空間が拡大するように構成される。また、貫通孔は、軸受支持部材によって形成される上記の空間に圧縮空気を導くように構成される。これによって、貫通孔による圧縮空気の通路長をより短くすることができ、軸受支持部材に上記の空間が形成されていない場合に比べて、圧縮空気をより圧力損失なく背面隙間から放熱空間に導くことができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記軸受支持部材は、
前記コンプレッサハウジングとの間でディフューザ通路を画定するディフューザ通路面を有するディフューザ形成部と、
前記ディフューザ形成部における外周部に接続されるとともに前記モータハウジングに向かって延在する外周側接続部、及び前記コンプレッサハウジングと前記モータハウジングとの間に挟持される挟持部、を有する固定部と、
前記ディフューザ形成部における内周部に接続されるとともに前記電動モータのステータに向かって延在する内周側接続部と、
前記内周側接続部から前記潤滑剤封入軸受に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を径方向に支持する径方向支持部と、
前記内周側接続部から前記回転軸に向かって延在するとともに前記潤滑剤封入軸受を軸方向に支持する軸方向支持部と、を含み、
前記ホイール側対向面は、前記内周側接続部及び前記軸方向支持部に亘って形成され、
前記貫通孔の前記開口は、前記軸方向支持部における前記ホイール側対向面に形成される。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、軸受支持部材は、ディフューザ通路を形成するディフューザ通路面を有するディフューザ形成部と、ディフューザ形成部の外周部からモータハウジングに向かって延在する部分を有する固定部と、ディフューザ形成部の内周部からステータに向かって延在する内周側接続部と、によって空間を形成し、この空間が、放熱空間に連なることで放熱空間が拡大するように構成される。また、貫通孔は、軸方向支持部におけるホイール側対向面に形成されることにより、回転体の一端側（コンプレッサホイール側）の潤滑剤封入軸受をより直接的に冷却することができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、
前記貫通孔は、周方向に長手方向を有し、且つ、径方向に短手方向を有する断面形状からなる。
上記（７）の構成によれば、軸受支持部材の貫通孔を形成するために要する時間や工数を低減することができ、貫通孔の製作コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、回転体を支持する潤滑剤封入軸受に対する運転時の負荷の低減が図られた電動過給圧縮機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動過給圧縮機の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２のＡＡ断面を示す図であり、軸受支持部材の貫通孔の断面形状を示す。
【図４】本発明の他の一実施形態に係る電動過給圧縮機の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る軸受支持部材の貫通孔の断面形状を示す断面図であり、図２のＡＡ断面における断面図に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る電動過給圧縮機１の構成を概略的に示す断面図である。図２は、図１の部分拡大図である。図３は、図２のＡＡ断面を示す図であり、軸受支持部材５の貫通孔９の断面形状を示す。図４は、本発明の他の一実施形態に係る電動過給圧縮機１の構成を概略的に示す断面図である。図５は、図４の部分拡大図である。なお、以下の説明では、後述するコンプレッサホイール２および回転軸３を含んで構成される回転体の回転時に生じるスラスト荷重の方向をスラスト方向というものとする。このスラスト方向は、コンプレッサホイール２の背面から前面に向けた方向に一致する。
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態に係る電動過給圧縮機１を説明する。
【００２４】
電動過給圧縮機１は、例えば車両などの内燃機関の吸気通路（不図示）に設けられ、吸気通路に設置されるコンプレッサホイール２を電動モータ７によって回転することにより、内燃機関のシリンダ（不図示）に吸入される給気ａを圧縮して送り込むための装置である。図１〜図５に示されるように、回転軸３の一端側にはコンプレッサホイール２が設けられ、回転軸３の他端側には回転軸３に回転力を付与するための電動モータ７が設けられる。また、電動モータ７は、コンプレッサホイール２よりも回転軸３の他端側に設けられており、回転軸３の一端側から他端側に向けて、コンプレッサホイール２、電動モータ７の順に配置される。
【００２５】
コンプレッサホイール２は、図１〜図５に示されるように、回転軸３に取り付けられるハブ部２１と、ハブ部２１の外周面上に取り付けられるブレード２２とを備えており、電動過給圧縮機１における回転体を構成する。図１〜図５に示される実施形態では、コンプレッサホイール２のハブ部２１の回転中心軸線上に軸挿入孔が設けられており、この軸挿入孔に回転軸３の一端（コンプレッサ側端部）が嵌入すると共に、この端部に形成されたネジ部３ａにナット３ｂが螺着することで、コンプレッサホイール２が回転軸３に接続されている。また、回転軸３の他端（インバータ側端部）には、電動モータ７の回転数を制御するためのインバータ７６が配置されている。
【００２６】
また、回転軸３には、図１〜図５に示されるように、コンプレッサホイール２と電動モータ７との間において、内部に潤滑剤が封入されてなる潤滑剤封入軸受８（例えばグリース封入型転がり軸受）であるコンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１が設けられており、このコンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１によって回転軸３は回転可能に支持される。また、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１とは別の潤滑剤封入軸受８となるインバータ側潤滑剤封入軸受８２が、上記のインバータ７６と電動モータ７との間に設けられる。つまり、回転体は、２つの潤滑剤封入軸受８（８１、８２）で支持されており、これによって、回転軸３の軸振動の低減が図られている。
【００２７】
そして、上述したコンプレッサホイール２や回転軸３からなる回転体と、電動モータ７と、潤滑剤封入軸受８（８１、８２）とは、電動過給圧縮機１のハウジングの内部に収容される。電動過給圧縮機１のハウジングは、運転時に動く回転体とはことなり、回転体の周囲において回転体を回転可能に支持するために静止状態にある静止部材を構成する。この静止部材は、図１〜図５に示されるように、コンプレッサホイール２を回転可能に収容するコンプレッサハウジング４と、電動モータ７を収容するモータハウジング６と、コンプレッサハウジング４およびモータハウジング６の少なくとも一方に固定されるとともに、潤滑剤封入軸受８を支持する軸受支持部材５とを含んで構成されている。
【００２８】
コンプレッサハウジング４は、コンプレッサホイール２を収容するとともに回転軸３の軸方向（以下、適宜、軸方向という）に延在する案内筒４１と、案内筒４１の吐出口から吐出された圧縮された給気ａ（以下、適宜、圧縮空気という）が流入する渦形室を形成するスクロール部４３と、案内筒４１の吐出口４１ｏとスクロール部４３とを接続し、案内筒４１の吐出口４１ｏからスクロール部４３に圧縮空気を導くためのディフューザ部４２とを有する。ディフューザ部４２は、圧縮空気の流速を減速させることにより、圧縮空気に付与された運動エネルギー（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換する部分である。図１〜図５に示される実施形態では、ディフューザ部４２に形成されるディフューザ通路４２ｐの壁面の一部は、軸受支持部材５のディフューザ通路面５ｄ（後述）によって形成されている。また、案内筒４１は、内燃機関の吸気通路（不図示）の上流側部分との接続部であって、コンプレッサハウジング４の内部へ給気ａを導入するための入口となる吸入口４１ｉが形成される。つまり、内燃機関の吸気通路を上流側から流れてきた給気ａは、案内筒４１によって吸入口４１ｉから吐出口４１ｏに案内される途中でコンプレッサホイール２を通過することにより圧縮される。その後、案内筒４１の吐出口４１ｏから、ディフューザ部４２、スクロール部４３をこの順に通過した後に、不図示の吸気通路の下流側部分に流れることになる。
一方、モータハウジング６は、図１〜図５に示される実施形態では、電動モータ７及びインバータ７６のハウジングを兼ねる一体型ハウジングとなっている。
【００２９】
これらのコンプレッサハウジング４とモータハウジング６とはボルト等で接続されるが、コンプレッサハウジング４とモータハウジング６とが接続されることによって、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を覆うように、ハウジングの内部空間が形成される。そして、このハウジングの内部空間に軸受支持部材５が設置される。より詳細には、コンプレッサハウジング４にはフランジ部４ｆが形成され、モータハウジング６にはフランジ部６ｆが形成されており、各々のフランジ部（４ｆ、６ｆ）は、それぞれ、互いに当接される平坦なフランジ面を有している。そして、コンプレッサハウジング４とモータハウジング６とによって軸受支持部材５に形成された挟持部５２ｆ（後述）を挟んだ状態で、コンプレッサハウジング４のフランジ部４ｆとモータハウジング６のフランジ部６ｆとがボルト１５で接続されている。これによって、ハウジングの内部空間において、軸受支持部材５はハウジングに固定される。
【００３０】
また、軸受支持部材５は、このようにハウジング（４、６）に固定された状態において、回転軸３の一端側（コンプレッサ側端部の側）を向くコンプレッサ側面と、回転軸３の他端側（インバータ側端部の側）を向くモータ側面とを有している。そして、上記のコンプレッサ側面のうちの一部は、コンプレッサホイール２の背面と対向しており、この一部分（ホイール側対向面５ｓ）と、コンプレッサホイール２の背面（コンプレッサホイール２のハブ部２１）との間には隙間（背面隙間Ｓ１）が形成される。他方、軸受支持部材５と電動モータ７との間には放熱空間Ｓ２が形成される。換言すれば、放熱空間Ｓ２は、軸受支持部材５のモータ側面と、電動モータ７のコンプレッサ側端部を向く面との間に形成される。
【００３１】
そして、軸受支持部材５は、回転軸３の軸方向に沿って電動モータ７に向かって延在する貫通孔９を有しており、コンプレッサ側端部の側に位置する貫通孔９の開口９ｉは、上述した軸受支持部材５のホイール側対向面５ｓに形成される。また、上記のインバータ側端部の側にある貫通孔９の開口９ｏは、軸受支持部材５の上述したモータ側面に形成される。換言すれば、貫通孔９は、上記の背面隙間Ｓ１と、軸受支持部材５および電動モータ７との間の放熱空間Ｓ２とを連通する。図１〜図５に示される実施形態では、貫通孔９は、回転軸３に並行するように直線状に形成されており、上述した背面隙間Ｓ１と放熱空間Ｓ２とを最短距離で連通するように形成されている。ただし、本実施形態には限定されず、貫通孔９は、貫通孔９により形成される通路の中心線が回転軸３の軸方向に沿っていれば良い。例えば、軸受支持部材５を貫通した貫通孔９によって背面隙間Ｓ１と放熱空間Ｓ２とを連通することができれば良く、貫通孔９は、回転軸３に対して０〜４５度の角度を有するように延在しても良い。貫通孔９による通路長が短いほど圧力損失は少なく有利となる。
【００３２】
このような構成を備える電動過給圧縮機１において、給気ａは、コンプレッサホイール２を通過する際にはブレード２２の前縁側から後縁側に向けて徐々に圧縮される。また、コンプレッサホイール２を通過することにより圧縮された給気ａがスクロール部に向けて流れる際に、その一部は、案内筒４１の吐出口４１ｏ付近において、上述した背面隙間Ｓ１に漏れる。この背面隙間Ｓ１に流入した圧縮空気は、吐出口４１ｏにおける圧縮空気と同等の圧力を有しており、コンプレッサホイール２の背面側における圧力は、コンプレッサホイール２の前面側における圧力よりも高圧となる。このため、回転体には、高圧側から低圧側の方向（上記のスラスト方向Ｄｓ）に向けてスラスト荷重が作用する。そして、このスラスト荷重は、回転体を支持する潤滑剤封入軸受８（８１、８２）に対して作用する負荷となる。
【００３３】
ところが、本実施形態では、上述したように、軸受支持部材５には貫通孔９が形成されており、背面隙間Ｓ１に流入した圧縮空気は貫通孔９を通って電動モータ７の方に流れることになる。換言すれば、背面隙間Ｓ１に流入した圧縮空気は、背面隙間Ｓ１に滞留することなく、軸受支持部材５の貫通孔９によって背面隙間Ｓ１から逃がされる。これによって、背面隙間Ｓ１の圧力が低下されるので、コンプレッサホイール２の背面側における圧力と前面側における圧力との圧力差が低減される。その結果、本実施形態の電動過給圧縮機１では、軸受支持部材５に貫通孔９が形成されていない場合よりも、回転体に作用するスラスト荷重が低減され、スラスト荷重によって生ずる潤滑剤封入軸受８（８１、８２）への負荷を低減することができる。
【００３４】
さらに、貫通孔９は、軸受支持部材５を貫通して形成されることにより、背面隙間Ｓ１の圧縮空気を電動モータ７までより短い距離で導くように構成されている。つまり、圧縮空気が貫通孔９を通過する際の圧力損失を低減することで、コンプレッサホイール２の背面側における圧力をより低下させるように構成されている。これによって、回転体に作用するスラスト荷重のさらなる低減を図り、スラスト荷重によって生ずる潤滑剤封入軸受８（８１、８２）への負荷の低減を図っている。
【００３５】
また、軸受支持部材５の貫通孔９を通って流れてきた圧縮空気は、電動モータ７に向かう。この際、電動モータ７の発熱による温度は、貫通孔９を通過する圧縮空気の温度よりも高い。このため、相対的に低温の圧縮空気と、相対的に高温の電動モータ７とが熱交換することにより、電動モータ７を冷却することが可能となる。また、電動モータ７が冷却されることで、電動モータ７から潤滑剤封入軸受８（８１、８２）に伝熱する熱の温度が低下される。その結果、本実施形態の電動過給圧縮機１の潤滑剤封入軸受８（８１、８２）は、軸受支持部材５に貫通孔９が形成されていない場合よりも、潤滑剤封入軸受８（８１、８２）を低下させることができ、潤滑剤封入軸受８（８１、８２）に対する熱負荷を低減することができる。
【００３６】
図１〜図５に示される実施形態では、図３に示されるように、軸受支持部材５において、貫通孔９は複数設けられている。また、これらの複数の貫通孔９は、軸受支持部材５において回転軸３の周方向に沿って互いに間隔を開けて設けられている。これによって、貫通孔９により形成される流路の流路面積を所望の値に設定している。なお、複数の貫通孔９は、互いに等間隔となるように配置されていても良いし、そうでなくても良い。また、図１〜図５に示される実施形態では、図３に示されるように、貫通孔９の断面は円形となっている。そして、貫通孔９の全長に渡って貫通孔９の断面積が等しくなるように、貫通孔９は形成されている。
【００３７】
なお、図１〜図５に示される実施形態では、モータハウジング６は、電動モータ７及びインバータ７６のハウジングを兼ねる一体型ハウジングとなっている。ただし、この実施形態には限定されず、他の幾つかの実施形態では、モータハウジング６およびインバータハウジングがそれぞれ別部材で形成されていても良く、両者がボルト等で接続されても良い。また、図１〜図５に示される実施形態では、軸受支持部材５は、コンプレッサハウジング４とモータハウジング６との間に挿入されたインサート部材となっているが、他の幾つかの実施形態では、軸受支持部材５はベアリングハウジングであっても良い。つまり、コンプレッサハウジング４とモータハウジング６とベアリングハウジングとでハウジングの内部を形成しても良い。この場合には、ベアリングハウジングが軸受支持部材５と機能を同一にする部分を有することになる。
【００３８】
上記の構成によれば、コンプレッサホイール２の背面側と軸受支持部材５とによって形成される背面隙間Ｓ１に漏れ出した圧縮空気（空気）は、軸受支持部材５の貫通孔９を通って電動モータ７に向かって導かれる。また、軸受支持部材５の貫通孔９は回転軸３の軸方向に沿って延在することにより、貫通孔９によって形成される空気の通路長の短縮化が図られている。つまり、電動過給圧縮機１は、軸受支持部材に形成した貫通孔９によって、コンプレッサハウジング４の内部に形成される吸気通路側から上記の背面隙間Ｓ１に漏れ出した圧縮空気をより短い距離で電動モータ７側に逃がすよう構成されている。これによって、コンプレッサホイール２の前面側および背面側における圧力差をより小さくし、回転体に作用するスラスト荷重をより低減することができる。このため、回転体を支持する潤滑剤封入軸受８のスラスト荷重による負荷を低減することができる。
【００３９】
また、軸受支持部材５の貫通孔９から供給される相対的に高温側の圧縮空気によって、相対的に高温側にある電動モータ７および潤滑剤封入軸受８（８１、８２）を冷却することもできる。特に、潤滑剤封入軸受８は潤滑油の外部からの供給はなく、上記の圧縮空気によって潤滑剤封入軸受８を冷却することにより、電動モータ７の発熱によって潤滑剤封入軸受８（８１、８２）が許容温度を超えるような事態を抑制することができる。また、このように潤滑剤封入軸受８（８１、８２）の冷却能力が向上されることで、発熱する電動モータ７の熱から潤滑剤封入軸受８（８１、８２）を保護するために電動モータ７の回転数や駆動時間を制限するような事態を抑制することができる。したがって、潤滑剤封入軸受８（８１、８２）の信頼性向上を図りつつ、電動過給圧縮機１の性能向上を図ることができる。
【００４０】
また、幾つかの実施形態では、図１〜図５に示されるように、電動モータ７は、回転軸３に固定されるロータ７１と、ロータ７１の周囲においてモータハウジング６によって支持され、電磁力によってロータ７１に回転力を付与するためのステータ７２と、を含んで構成される。そして、ステータ７２と軸受支持部材５との間には放熱空間Ｓ２が形成され、貫通孔９は、背面隙間Ｓ１と放熱空間Ｓ２とを連通する。本実施形態では、電動モータ７のステータ７２は、ロータ７１の周囲に設置されるステータコイル７３を含んで構成されている。また、ステータ７２側に電力が供給されることから、ステータ７２が発熱する。そして、発熱によって高温化されるステータ７２に隣接するように放熱空間Ｓ２が形成されており、放熱空間Ｓ２に向けて、背面隙間Ｓ１の圧縮空気が貫通孔９を通って供給される。
【００４１】
上記の構成によれば、軸受支持部材５の貫通孔９は、コンプレッサホイール２の背面側と軸受支持部材５とによって形成される隙間（背面隙間Ｓ１）と放熱空間Ｓ２とを連通する。このような放熱空間Ｓ２に貫通孔９を通って圧縮空気が導かれることで、電動モータ７の主な発熱箇所となるステータ７２を冷却することで、電動モータ７をより効果的に冷却することができる。また、電動モータ７を冷却することによって、間接的に潤滑剤封入軸受８（８１、８２）の冷却を行うことができる。
【００４２】
また、幾つかの実施形態では、図１〜図２に示されるように、軸受支持部材５が有する貫通孔９の開口９ｉは、軸受支持部材５のホイール側対向面５ｓにおける外周側領域に形成される。ホイール側対向面５ｓの外周側領域は、ホイール側対向面５ｓにおける径方向の外周側の領域である。すなわち、給気ａは、コンプレッサホイール２のブレード２２の前縁側から後縁側に流れるに従ってより圧縮されていくため、コンプレッサホイール２の端部の位置付近（後縁側）の圧力が、前縁側に比べて相対的に圧力が高くなる。本実施形態では、このような圧縮空気が高い位置に対して軸方向で隣接するように、貫通孔９の開口９ｉが形成される。換言すれば、圧縮空気が流入する背面隙間Ｓ１の入口から貫通孔９の入口となる開口９ｉまでの距離を短く設定しており、圧縮空気が背面隙間Ｓ１に流入する際の圧力が減じられるのを抑制した状態で、圧縮空気を開口９ｉから貫通孔９に導くことができる。例えば、ホイール側対向面５ｓの外周側領域は、回転軸３の径方向の端と、案内筒４１の吐出口４１ｏ付近に位置することになるコンプレッサホイール２の径方向の端部との間を３等分した際、最も外周側に位置する領域を含んだ領域であっても良い。そして、ホイール側対向面５ｓの外周側領域に形成された開口９ｉを一方の端部として、貫通孔９は、軸方向に沿って電動モータ７に向かって延在することになる。
【００４３】
上記の構成によれば、ホイール側対向面５ｓの外周側領域以外の領域に貫通孔９の開口９ｉを形成する場合よりも、電動過給圧縮機１の回転体に生じるスラスト荷重の低減を図ることができる。
【００４４】
他の幾つかの実施形態では、図４〜図５に示されるように、軸受支持部材５が有する貫通孔９の開口９ｉは、軸受支持部材５のホイール側対向面５ｓにおける外周側領域よりも内周側に形成されるとともに、貫通孔９は、潤滑剤封入軸受８の外周面よりも外周側を延在する。例えば、上述のように外周側領域を定義した場合には、ホイール側対向面５ｓにおける、外周側領域以外となる内周側の領域（内周側領域）に貫通孔９の開口９ｉが形成される。ホイール側対向面５ｓの内周側領域は、外周側領域よりも、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１の近くに位置する。本実施形態では、ホイール側対向面５ｓの内周側領域に貫通孔９の開口９ｉを形成することで、軸受支持部材５におけるコンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１により近い部分に貫通孔９を形成する。これによって、圧縮空気が貫通孔９を流れることによって、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を支持する軸受支持部材５の部分（後述する径方向支持部５４や軸方向支持部５５）の温度を、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１よりも相対的に低温とすることができ、相対的に高温のコンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を冷却することが可能となる。
【００４５】
図１〜図５に示される実施形態では、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１の外周面にはスリーブ３４が設けられている。また、軸受支持部材５は、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を上記のスリーブ３４を介して支持する径方向支持部５４（後述）と、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を径方向に支持する軸方向支持部５５（後述）とが別部材で構成されており、ボルト５８によって両者が連結されている。そして、径方向支持部５４と軸方向支持部５５とを連結する上記のボルト５８とスリーブ３４との径方向における間において、貫通孔９が軸方向に沿って電動モータ７に向かって延在するように軸受支持部材５に形成されている。
【００４６】
上記の構成によれば、ホイール側対向面５ｓの外周側領域に貫通孔９の開口９ｉを形成する場合よりも、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１をより直接的に冷却することができる。
【００４７】
次に、図１〜図５に示される実施形態の軸受支持部材５について、より詳細に説明する。
幾つかの実施形態では、図２、図５に示されるように、軸受支持部材５は、ディフューザ形成部５１と、固定部５２と、内周側接続部５３と、径方向支持部５４と、軸方向支持部５５と、を有する。これらの軸受支持部材５を構成する部分（５１〜５５）は全て一体の部材として形成されていても良いし、少なくとも一部の構成が他の部材と別の部材として形成され、ボルト等で接続されることにより一体化されていても良い。図１〜図５に示される実施形態では、ディフューザ形成部５１と、固定部５２と、内周側接続部５３と、径方向支持部５４とが一体的に形成されており、これとは別部材として形成された軸方向支持部５５がボルト５８によって径方向支持部５４に接続（固定）されることで、軸受支持部材５が構成されている。
【００４８】
詳述すると、ディフューザ形成部５１は、軸受支持部材５における、コンプレッサハウジング４との間でディフューザ通路４２ｐを画定するディフューザ通路面５ｄを有する部分である。
固定部５２は、軸受支持部材５における、ディフューザ形成部５１における外周部に接続された部分であり、モータハウジング６に向かって延在する外周側接続部５２ａと、コンプレッサハウジング４とモータハウジング６との間に挟持される挟持部５２ｆと、を有している。
図１〜図５に示される実施形態では、ディフューザ形成部５１および固定部５２における、軸方向のインバータ側端部の側にある端部の各々は、互いに距離Ｌ１だけ離れている。換言すると、固定部５２は、ディフューザ形成部５１から距離Ｌ１だけインバータ側端部の側に突出している。
【００４９】
内周側接続部５３は、軸受支持部材５における、ディフューザ形成部５１における内周部に接続された部分であり、ステータ７２に向かって延在する部分である。図１〜図５に示される実施形態では、内周側接続部５３は、ディフューザ形成部５１に対して、軸方向におけるインバータ側端部の側にずれて設けられており、ディフューザ形成部５１のディフューザ通路面５ｄと、内周側接続部５３により形成される軸受支持部材５のコンプレッサ側面の部分とで段差が生じている。そして、この段差の部分に、コンプレッサホイール２の背面が位置しており、内周側接続部５３によって、ホイール側対向面５ｓの外周側の一部が形成されている。なお、内周側接続部５３および後述する径方向支持部５４によって、ホイール側対向面５ｓは構成されている。
また、ディフューザ形成部５１および内周側接続部５３における、軸方向のインバータ側端部の側にある端部の各々は、互いに距離Ｌ１だけ離れている。換言すると、内周側接続部５３は、ディフューザ形成部５１から距離Ｌ１だけインバータ側端部の側に突出している。そして、この内周側接続部５３には、径方向支持部５４と軸方向支持部５５とがそれぞれ接続される。
【００５０】
径方向支持部５４は、軸受支持部材５における、内周側接続部５３からコンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１に向かって延在する部分であり、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を径方向に支持する。図５に示される実施形態では、径方向支持部５４は、上述したスリーブ３４を介してコンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を支持している。
【００５１】
軸方向支持部５５は、軸受支持部材５における、内周側接続部５３から回転軸３に向かって延在する部分であり、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１を軸方向に支持する。図１〜図５に示される実施形態では、軸方向支持部５５によって、ホイール側対向面５ｓの外周側の一部が形成されている。なお、上述の内周側接続部５３および径方向支持部５４によって、ホイール側対向面５ｓは構成されている。また、軸方向支持部５５は、回転軸３に設けられたスリーブ３５まで伸びており、軸方向支持部５５のインバータ側端部の側の端部がコンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１の外輪を支持している。
【００５２】
上述したように、軸受支持部材５は、軸方向で最もインバータ側端部の側に位置するディフューザ形成部５１から見ると、ディフューザ形成部５１の外周側からは固定部５２が軸方向の電動モータ７のある方向に沿って距離Ｌ１だけ突出し、また、ディフューザ形成部５１の内周側からは、内周側接続部５３に接続された径方向支持部５４が軸方向の電動モータ７のある方向に沿って距離Ｌ１だけ突出している。これによって、ディフューザ形成部５１と、固定部５２と、内周側接続部５３および径方向支持部５４と、によって空間Ｓ３を形成している。また、軸受支持部材５によって形成される上記の空間Ｓ３は、上記の放熱空間Ｓ２に連なっているため、電動モータの冷却を促進することができる。
【００５３】
そして、図１〜図２に示される実施形態では、ホイール側対向面５ｓは、内周側接続部５３及び軸方向支持部５５に亘って形成され、貫通孔９の開口９ｉは、内周側接続部５３におけるホイール側対向面５ｓに形成される。これによって、貫通孔９による圧縮空気の通路長をより短くすることができ、軸受支持部材５に上記の空間Ｓ３が形成されていない場合に比べて、圧縮空気をより圧力損失なく背面隙間Ｓ１から放熱空間Ｓ２に導くことができる。
【００５４】
他方、図４〜図５に示される実施形態では、同様にホイール側対向面５ｓは、内周側接続部５３及び軸方向支持部５５に亘って形成されているが、貫通孔９の開口９ｉは、軸方向支持部５５におけるホイール側対向面５ｓに形成される。これによって、上述したように、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１に近い部分に貫通孔９を形成しており、コンプレッサ側潤滑剤封入軸受８１をより直接的に冷却することができる。
【００５５】
以下、軸受支持部材５の貫通孔９の断面形状の他の幾つかの実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の他の一実施形態に係る軸受支持部材５の貫通孔９の断面形状を説明するための断面図であり、図２のＡＡ断面における断面図に対応する図である。
図６に示されるように、軸受支持部材５の貫通孔９は、周方向に長手方向Ｈｌを有し、且つ、径方向に短手方向Ｈｓを有する断面形状からなっていても良い。このような断面形状を貫通孔９が有することによって、軸受支持部材５の貫通孔９による通路幅を容易に広げることができる。例えば、図６の断面形状を有する１つの貫通孔９によって流すことが可能な流量と同等の流量を、図３に示される断面形状が円形の貫通孔９で流すことを可能とするためには、貫通孔９の数をより増やす必要があり、製作工数等が増大する。ところが、図６の断面形状は溝加工によって１工程によって容易に形成することができる。したがって、軸受支持部材５の貫通孔９を形成するために要する時間や工数を低減することができ、貫通孔９の製作コストの低減を図ることができる。
【００５６】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００５７】
１        過給圧縮機
１５      ボルト
２        コンプレッサホイール
２１      ハブ部
２２      ブレード
３        回転軸
３ａ      ネジ部
３ｂ      ナット
３４      スリーブ
３５      スリーブ
４        コンプレッサハウジング
４ｆ      フランジ部
４１      案内筒
４１ｉ    吸入口
４１ｏ    吐出口
４２      ディフューザ部
４２ｐ    ディフューザ通路
４３      スクロール部
５        軸受支持部材
５ｄ      ディフューザ通路面
５ｓ      ホイール側対向面
５１      ディフューザ形成部
５２      固定部
５２ａ    外周側接続部
５２ｆ    挟持部
５３      内周側接続部
５４      径方向支持部
５５      軸方向支持部
５８      ボルト
６        モータハウジング
６ｆ      フランジ部
７        電動モータ
７１      ロータ
７２      ステータ
７３      ステータコイル
７６      インバータ
８        潤滑剤封入軸受
８１      コンプレッサ側潤滑剤封入軸受
８２      インバータ側潤滑剤封入軸受
９        貫通孔
９ｉ      貫通孔の開口
Ｓ１      背面隙間
Ｓ２      放熱空間
Ｓ３      空間
Ｄｓ      スラスト方向
Ｈｌ      長手方向
Ｈｓ      短手方向
ａ        給気
【図１】
0006682374.tif 000002
【図２】
0006682374.tif 000003
【図３】
0006682374.tif 000004
【図４】
0006682374.tif 000005
【図５】
0006682374.tif 000006
【図６】
0006682374.tif 000007