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公開番号2025085441
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2023199320
出願日2023-11-24
発明の名称遠心圧縮機
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類F04D 29/58 20060101AFI20250529BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】ステータとロータとの間のギャップを流れる流体によって、磁性体を効率良く冷却すること。
【解決手段】遠心圧縮機10は、ステータ32とロータ33との間のギャップG1よりも空気の流れ方向の上流側で空気の旋回流を発生させるノズル73と、ノズル73によって発生した空気の旋回流をギャップG1に流入させる連通路80と、を備えている。これによれば、ノズル73によって発生した空気の旋回流が、連通路80を介してステータ32とロータ33との間のギャップG1に流入するため、ギャップG1に流入した空気の旋回流が、ロータ33の回転を補助する。その結果、ロータ33の機械損失、所謂「風損」が発生し難くなっている。したがって、ギャップG1を流れる空気の風損による温度上昇が抑制される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
回転軸、及び流体を圧縮するために前記回転軸と一体的に回転するインペラを含む回転体と、
前記回転軸を回転させるモータと、
前記モータを収容するモータ室を有するハウジングと、を備え、
前記モータは、
前記ハウジングに固定される筒状のステータと、
前記回転軸と一体的に回転するとともに前記ステータの内側に配置され、前記回転体の一部を構成するロータと、を備え、
前記ロータは、磁性体を有し、
前記ハウジングは、
前記インペラの回転に伴って圧縮された流体の一部を前記モータ室内へ導入する導入通路と、
前記導入通路から前記モータ室内に導入されて前記ステータと前記ロータとの間のギャップを通過した流体を前記ハウジング外へ排出する排出通路と、を有し、
前記ギャップを通過する流体によって前記磁性体が冷却される遠心圧縮機であって、
前記ギャップよりも前記流体の流れ方向の上流側で前記流体の旋回流を発生させるノズルと、
前記ノズルによって発生した前記流体の旋回流を前記ギャップに流入させる連通路と、を備えていることを特徴とする遠心圧縮機。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ステータは、
ステータコアと、
前記ステータコアに巻回されるコイルの一部分であるとともに前記ステータコアの端面から突出するコイルエンドと、を有し、
前記ノズルは、前記ギャップよりも前記流体の流れ方向の上流側であって、且つ、前記コイルエンドよりも前記回転軸の径方向の内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項３】
前記ステータは、前記ステータコアをモールドする樹脂を備え、
前記樹脂は、前記ステータコアの端面における前記コイルエンドよりも前記回転軸の径方向の内側に位置する部分を被覆する端面被覆部を有し、
前記端面被覆部から突出するとともに前記回転軸の軸線周りで周方向に並んで配置される複数のノズルベーンを備え、
前記ノズルベーンは、前記流体の流れ方向の下流側に位置する下流縁が、前記流体の流れ方向の上流側に位置する上流縁よりも前記ギャップ寄りであって、且つ、前記回転軸の回転方向の先行側に位置するように湾曲する薄板状であり、
前記回転軸の周方向で隣り合うノズルベーン同士の間の隙間によって前記ノズルが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記ステータコアの端面における前記コイルエンドよりも前記回転軸の径方向の内側に位置する部分と前記回転軸の軸方向で対向する対向部を有し、
前記対向部から突出するとともに前記回転軸の軸線周りで周方向に並んで配置される複数のノズルベーンを備え、
前記ノズルベーンは、前記流体の流れ方向の下流側に位置する下流縁が、前記流体の流れ方向の上流側に位置する上流縁よりも前記ギャップ寄りであって、且つ、前記回転軸の回転方向の先行側に位置するように湾曲する薄板状であり、
前記回転軸の周方向で隣り合うノズルベーン同士の間の隙間によって前記ノズルが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項５】
前記導入通路における前記モータ室側に位置する下流端部は、前記下流端部よりも前記流体の流れ方向の上流側に位置する流路断面積よりも小さく形成されることにより前記ノズルを構成しており、
前記ノズルにおける前記モータ室内への前記流体の導入向きは、前記回転軸の周方向となるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心圧縮機に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
遠心圧縮機は、回転軸、及びインペラを含む回転体を備えている。インペラは、流体を圧縮するために回転軸と一体的に回転する。遠心圧縮機は、モータと、ハウジングと、を備えている。モータは、回転軸を回転させる。ハウジングは、モータ室を有している。モータ室は、モータを収容する。モータは、筒状のステータと、ロータと、を備えている。ステータは、ハウジングに固定されている。ロータは、回転軸と一体的に回転する。ロータは、ステータの内側に配置されている。ロータは、回転体の一部を構成する。ロータは、磁性体を有している。
【０００３】
ところで、このような遠心圧縮機においては、磁性体に渦電流が生じることにより、磁性体に熱が生じる。そこで、例えば特許文献１のように磁性体を冷却することが考えられている。ハウジングは、導入通路と、排出通路と、を有している。導入通路は、インペラの回転に伴って圧縮された流体の一部をモータ室内へ導入する。排出通路は、導入通路からモータ室内に導入されてステータとロータとの間のギャップを通過した流体をハウジング外へ排出する。そして、ステータとロータとの間のギャップを通過する流体によって磁性体が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－４３２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような遠心圧縮機においては、ロータが高速回転すると、ステータとロータとの間のギャップを流れる流体の速度が上昇する。このロータの高速回転に伴う流体の速度の上昇は、ロータの外周面と流体との間で生じる摩擦による抵抗が大きくなることにより生じる。その結果、ロータの機械損失、所謂「風損」が発生する。このため、ステータとロータとの間のギャップを流れる流体の温度が上昇してしまう。その結果、ステータとロータとの間のギャップを流れる流体によって、磁性体を効率良く冷却できなくなってしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する遠心圧縮機は、回転軸、及び流体を圧縮するために前記回転軸と一体的に回転するインペラを含む回転体と、前記回転軸を回転させるモータと、前記モータを収容するモータ室を有するハウジングと、を備え、前記モータは、前記ハウジングに固定される筒状のステータと、前記回転軸と一体的に回転するとともに前記ステータの内側に配置され、前記回転体の一部を構成するロータと、を備え、前記ロータは、磁性体を有し、前記ハウジングは、前記インペラの回転に伴って圧縮された流体の一部を前記モータ室内へ導入する導入通路と、前記導入通路から前記モータ室内に導入されて前記ステータと前記ロータとの間のギャップを通過した流体を前記ハウジング外へ排出する排出通路と、を有し、前記ギャップを通過する流体によって前記磁性体が冷却される遠心圧縮機であって、前記ギャップよりも前記流体の流れ方向の上流側で前記流体の旋回流を発生させるノズルと、前記ノズルによって発生した前記流体の旋回流を前記ギャップに流入させる連通路と、を備えている。
【０００７】
これによれば、ノズルによって発生した流体の旋回流が、連通路を介してステータとロータとの間のギャップに流入するため、ステータとロータとの間のギャップに流入した流体の旋回流が、ロータの回転を補助する。その結果、ロータの機械損失、所謂「風損」が発生し難くなっている。そのため、ステータとロータとの間のギャップを流れる流体の風損による温度上昇を抑制することができる。風損による温度上昇が抑制された分だけステータとロータとの間のギャップを流れる流体の平均温度を下げることが可能となる。その結果、ステータとロータとの間のギャップを流れる流体によって、磁性体を効率良く冷却することができる。
【０００８】
上記遠心圧縮機において、前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻回されるコイルの一部分であるとともに前記ステータコアの端面から突出するコイルエンドと、を有し、前記ノズルは、前記ギャップよりも前記流体の流れ方向の上流側であって、且つ、前記コイルエンドよりも前記回転軸の径方向の内側に位置しているとよい。
【０００９】
これによれば、ステータとロータとの間のギャップに流体が流入する直前でノズルによって流体の旋回流を発生させることができる。このため、流体の旋回流の圧力損失を抑えつつも、ステータとロータとの間のギャップに流体の旋回流を流入させることができる。その結果、ステータとロータとの間のギャップを流れる流体の温度上昇をさらに抑制し易くすることができるため、ステータとロータとの間のギャップを流れる流体によって、磁性体をさらに効率良く冷却することができる。
【００１０】
上記遠心圧縮機において、前記ステータは、前記ステータコアをモールドする樹脂を備え、前記樹脂は、前記ステータコアの端面における前記コイルエンドよりも前記回転軸の径方向の内側に位置する部分を被覆する端面被覆部を有し、前記端面被覆部から突出するとともに前記回転軸の軸線周りで周方向に並んで配置される複数のノズルベーンを備え、前記ノズルベーンは、前記流体の流れ方向の下流側に位置する下流縁が、前記流体の流れ方向の上流側に位置する上流縁よりも前記ギャップ寄りであって、且つ、前記回転軸の回転方向の先行側に位置するように湾曲する薄板状であり、前記回転軸の周方向で隣り合うノズルベーン同士の間の隙間によって前記ノズルが形成されているとよい。このような構成は、ギャップよりも流体の流れ方向の上流側であって、且つ、コイルエンドよりも回転軸の径方向の内側に位置するノズルを形成する上で好適な構成である。
（【００１１】以降は省略されています）

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