專利名稱：電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)裝置，特別涉及一種渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
具有渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)基本上是已知的。通常，利用從內(nèi)燃機(jī)中排出的
廢氣流驅(qū)動(dòng)渦輪。例如該渦輪通過(guò)軸(Welle )與壓縮機(jī)輪(Verdichterrad)耦合， 該壓縮機(jī)輪使得在燃燒室中壓縮所提供的新鮮空氣。這樣的預(yù)壓縮或"增壓"相對(duì) 于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率或提高了扭矩。當(dāng)然這種增壓內(nèi)燃機(jī)具有所謂 的"渦輪洞，，的問(wèn)題，該問(wèn)題特別是在車輛發(fā)動(dòng)或車輛從低轉(zhuǎn)速加速時(shí)出現(xiàn)，進(jìn)而 也在內(nèi)燃機(jī)在高功率范圍內(nèi)需要急速加速時(shí)出現(xiàn)。這是因?yàn)榭諝鈱?dǎo)入側(cè)的增大 的空氣需求量只能在一延遲后提供(由渦輪和增壓輪的系統(tǒng)慣性等引起)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種渦輪增壓器，其通過(guò) 盡可能小的延遲， 精確饋入準(zhǔn)確數(shù)量的新鮮空氣，并且同時(shí)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和盡可能高的抗干擾性。
此外，這種裝置應(yīng)能夠大量低成本制造并容易維修。
所述目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)裝置，該裝置相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)在轉(zhuǎn)子和定子之間具 有更大的空隙，其中，優(yōu)選是待壓縮的空氣通過(guò)該空隙被引導(dǎo)到壓縮機(jī)裝置。 這可以是用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)裝置，包括壓縮機(jī)輪以及電動(dòng)機(jī)， 該電動(dòng)機(jī)具有包括轉(zhuǎn)子磁鐵的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，并且具有至少一個(gè)定子以及在定 子與轉(zhuǎn)子之間是轉(zhuǎn)子空隙，其中，該轉(zhuǎn)子空隙被設(shè)計(jì)為使得當(dāng)壓縮機(jī)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)
待壓縮的氣團(tuán)流的至少50%、優(yōu)選是至少90%、特別優(yōu)選是100%流過(guò) 子空隙。因此，重要的是，主氣團(tuán)流被引導(dǎo)通過(guò)該轉(zhuǎn)子空隙，并且相對(duì)于該氣團(tuán)流，其 他氣流(例如再循環(huán)流或冷卻流)保持較少(參照權(quán)利要求1)。此外，應(yīng)根據(jù)
權(quán)利要求18和19涉及獨(dú)立外又利要求。在本申請(qǐng)的下文中，"轉(zhuǎn)子空隙"的概念與
"媒介空隙"和"空氣空隙"具有相同含義。
在此，權(quán)利要求18涉及一種用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)裝置，包 括壓縮機(jī)輪以及具有轉(zhuǎn)子和定子的電動(dòng)機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵 并且定子的最小內(nèi)徑是轉(zhuǎn)子的最大外徑的1.2至10倍，優(yōu)選是1.5至8倍，特 別優(yōu)選是2至4倍，更加優(yōu)選是2.4至4倍。用于空氣壓縮的電動(dòng)^li的轉(zhuǎn)速優(yōu)選 大于15000 rpm。
權(quán)利要求19涉及一種壓縮機(jī)裝置，其中，該裝置包括電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)具 有定子，具有包括轉(zhuǎn)子磁鐵的轉(zhuǎn)子，以及在轉(zhuǎn)子和定子之間的媒介通道開(kāi)口， 并且在電動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)橫截面內(nèi)，入口的橫截面面積與轉(zhuǎn)子磁鐵的橫截面面 積的比例在0.5至100之間，優(yōu)選在0.8至50之間，特別優(yōu)選在2至20之間。 術(shù)語(yǔ)"入口的橫截面面積，，或"轉(zhuǎn)子磁鐵的橫截面面積"將隨后在描述介紹中再次 精確定義。
對(duì)于所有三個(gè)上述變型以及獨(dú)立權(quán)利要求，共同特征為在定子和轉(zhuǎn)子之 間設(shè)有相對(duì)較大的空隙，通過(guò)該空隙，例如待壓縮的空氣可以作為所使用的媒 介而被引導(dǎo)通過(guò)。
在此，對(duì)于這三種變型的特征在于，分別將壓縮機(jī)輪固定在軸上，或者壓 縮機(jī)輪包括該軸，并且至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵或用于支撐該轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體作為 分離的部件可被裝配在該軸上，并與該軸旋接、壓接、栓接、接合、焊接、熔 接、外圍注塑，被套接在該軸上、被套接'在該軸中或者可通過(guò)形狀配合連接被 固定在該軸上防止扭轉(zhuǎn)。這意味著，該轉(zhuǎn)子石茲^^可通過(guò)可^^開(kāi)和不可+>開(kāi)的連 接單元與該軸連接。
作為這種固定的替選方案，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁鐵被部分或全部集成在壓縮機(jī)輪 中。利用這些變型，這里主要是將轉(zhuǎn)子磁鐵或其承載體作為分離的元件安裝， 這在特定環(huán)境下在制造技術(shù)方面是有利的。該壓縮機(jī)輪也可自身具有延續(xù)部分，該延續(xù)部分作為軸并且例如布置在其 他軸(例如在該軸上固定有渦輪)周圍，或在這樣的軸的延伸上。轉(zhuǎn)子磁鐵可 被放置在軸(其為壓縮機(jī)輪自身所在的或壓縮機(jī)輪匹配的軸)上。例如，在這 里提供中空?qǐng)A柱形形狀，轉(zhuǎn)子磁鐵被以徑向形狀配合的方式被安置于其上，像 得通過(guò)形狀配合的方式可阻止扭轉(zhuǎn)。注意，普通的石茲鐵材料已由于其易碎性而 在高轉(zhuǎn)速情況下變得不穩(wěn)定，或者由于額外的機(jī)械負(fù)荷而變得比任何時(shí)候都不 穩(wěn)定。在此，提出了優(yōu)選為金屬材料或塑料材料的支撐轉(zhuǎn)子磁鐵的分離的承栽 體。根據(jù)本發(fā)明，可以將轉(zhuǎn)子磁鐵或用于支撐轉(zhuǎn)子磁鐵的、作為分離的部件的 承載體裝配在上述軸上并在該軸上旋接、栓接和接合、熱壓套裝在該軸上或通 過(guò)形狀配合的方式固定在該軸上防止扭轉(zhuǎn)。
這既可在該軸徑向的內(nèi)部、也可在該軸徑向的外部或者在該軸的軸延伸上 實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)上述可能的方式可以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)的方式容易地生產(chǎn)沖艮據(jù)本發(fā)明的具有 大轉(zhuǎn)子空隙的壓縮機(jī)裝置，特別地，再次簡(jiǎn)化了保養(yǎng)和維修。
在下文中將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的改進(jìn)方案或細(xì)節(jié)或更進(jìn)一步的限定。 一個(gè)改進(jìn)方案提供軸，在該軸上固定有壓縮機(jī)輪，此外該軸還攜帶渦輪。 這是傳統(tǒng)渦輪增壓器最常見(jiàn)的布局，'通常軸的座架被布置在壓縮機(jī)輪和渦輪之 間。
另一改進(jìn)方案提出了具有螺紋的軸，該螺紋用于旋接壓縮機(jī)輪、轉(zhuǎn)子磁鋏 和/或轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體。因此，除徑向固定外，還可實(shí)現(xiàn)軸向固定，此外具有 以固定環(huán)形式或類似形式的固定裝置。
另一改進(jìn)方案提供具有螺紋的軸，用于安置帶螺紋的螺母，該帶螺紋的螺
7母用于壓緊和/或固定壓縮機(jī)輪、轉(zhuǎn)子磁鐵。通過(guò)帶螺紋的螺母，可一方面實(shí)現(xiàn) 存在固定軸向支撐，此外例如在強(qiáng)熱負(fù)荷后可調(diào)節(jié)該裝置。在被連續(xù)構(gòu)建在軸 上的各部件之間也可布置間隔件或間隔片。
在一方的壓縮機(jī)輪、轉(zhuǎn)子磁鐵和/或轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體與另 一方的軸的形狀
部實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到額外的徑向固定?？商孢x地，在一方的壓縮機(jī)輪、轉(zhuǎn)子磁鐵和/ 或轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體與在另一方的軸的形狀配合可通過(guò)榫槽形成。此外，壓縮 機(jī)輪與轉(zhuǎn)子磁鐵或轉(zhuǎn)子鐵磁的承載體也可以徑向相互旋接，例如只要將轉(zhuǎn)子磁
此外，例如利用與軸平行的螺釘，通過(guò)將轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體或轉(zhuǎn)子磁鐵自身旋 接在壓縮機(jī)輪上，也可實(shí)現(xiàn)軸向固定。
可替選地，可通過(guò)開(kāi)口銷實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鐵或轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體的徑向或軸向 固定，為此，該軸包括優(yōu)選以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方式布置的削弱部，其他部件被插入或 旋接入所述削弱部中用于固定。 ，
轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體可由塑料或金屬材料制成，與壓縮機(jī)輪類似。這兩種材 料具有可利用注^^工藝易于大規(guī)-漠工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。為承受承載體內(nèi)所支撐的 轉(zhuǎn)子磁鐵的負(fù)荷，塑料材料特別適合轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體，因?yàn)槌休d體優(yōu)選不像 壓縮機(jī)輪徑向突出的那樣遠(yuǎn)，并且現(xiàn)代塑料材料可滿足很高的轉(zhuǎn)速。
承載體可具有能夠放置中空?qǐng)A柱形或環(huán)形磁鐵的環(huán)形腔室或部分環(huán)形腔 室，或相同的環(huán)形截面。有利的變型在于用于插入轉(zhuǎn)子磁鐵的多個(gè)空腔，其中 這些空腔優(yōu)選是以規(guī)則方式徑向均勻布置在軸的周圍，以實(shí)現(xiàn)軸的圓形運(yùn)行。
在此，承載體可具有用于接收轉(zhuǎn)子磁鐵的軸向開(kāi)口的腔室(這些腔室'可以 在一側(cè)或兩側(cè)開(kāi)口 )，當(dāng)然還可提供由蓋封閉的腔室。
為在至少一側(cè)軸向固定轉(zhuǎn)子磁鐵或轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體或壓縮機(jī)輪，軸自身 可具有臺(tái)階。
另一有利改進(jìn)方案在于，承載體還具有翼或螺^t槳，翼或螺旋槳例如對(duì)待 由壓縮機(jī)輪壓縮的氣流進(jìn)行預(yù)壓縮。優(yōu)選將這種翼或螺旋槳徑向固定在承載體夕卜#1。
本發(fā)明另外涉及一種具有用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)裝置的渦輪 增壓器，其包括壓縮機(jī)輪以及具有轉(zhuǎn)子和定子的電動(dòng)機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁 鐵被構(gòu)布置成部分或整體集成在壓縮機(jī)輪中(在一方的轉(zhuǎn)子磁鐵或轉(zhuǎn)子與在另
一方的壓縮機(jī)輪相互連接)，并且定子的最小內(nèi)徑是轉(zhuǎn)子的最大外徑的1.5至8 倍。在此，給定的長(zhǎng)度各自涉及各相關(guān)元件的最大延伸或最小延伸，當(dāng)然僅在 電或》茲有效元件的范圍內(nèi)，也就是說(shuō)，例如僅在轉(zhuǎn)子磁鐵的長(zhǎng)度上。
在本申請(qǐng)的上下文中，"渦輪增壓器，，應(yīng)理解為可為內(nèi)燃機(jī)輸送預(yù)壓縮的助燃 空氣的所有裝置，通過(guò)該渦輪增壓器，更大質(zhì)量的進(jìn)氣燃燒室中。(因此，傳統(tǒng) 壓縮機(jī)輪-渦輪耦合也不是必要的)。
此外，本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，其包括至少一個(gè)壓縮機(jī)輪，其中壓縮 機(jī)輪可通過(guò)至少一個(gè)電動(dòng)^/L驅(qū)動(dòng)，并且該電動(dòng)才幾具有定子、轉(zhuǎn)子以及在定子和 轉(zhuǎn)子之間的轉(zhuǎn)子空隙，該轉(zhuǎn)子空隙被設(shè)計(jì)成使得壓縮機(jī)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)待增壓氣團(tuán)流 的至少50%、優(yōu)選是至少90%通過(guò)該轉(zhuǎn)子空隙輸送。
所述的百分?jǐn)?shù)分別說(shuō)明最小范圍。在此，百分?jǐn)?shù)原則上適用于渦輪增壓器 或與其連接的內(nèi)燃機(jī)的整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍。 在一改進(jìn)方案中，被輸送給各壓縮機(jī)輪的總氣流應(yīng)通過(guò)該轉(zhuǎn)子空隙輸送。
此外，設(shè)計(jì)的數(shù)值界限也用于消除非期望的或"偶然的"漏流(在現(xiàn)有技術(shù)中 可能出現(xiàn))。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的主題(對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，轉(zhuǎn)子被安置在壓縮機(jī)輪的非 ?？拷ㄗ拥耐鈧?cè))的在轉(zhuǎn)子和定子之間的"再循環(huán)流"不應(yīng)凈皮i見(jiàn)為"待壓縮氣團(tuán) 流"，因?yàn)檫@樣的"再循環(huán)空氣"嚴(yán)格來(lái)說(shuō)已經(jīng)過(guò)了壓縮機(jī)輪。
"整體"構(gòu)造是有利的,'對(duì)于整體構(gòu)造，待壓縮氣團(tuán)流的大部分或甚至待壓縮 氣團(tuán)流的全部通過(guò)轉(zhuǎn)子空隙被輸送給至少一個(gè)壓縮機(jī)輪。
不同于將轉(zhuǎn)子安置在壓縮機(jī)輪的徑向外側(cè)，將轉(zhuǎn)子或其磁作用部分布置成 盡可能靠近壓縮機(jī)輪的轉(zhuǎn)軸是有利的。這從機(jī)械角度看，這對(duì)于快速運(yùn)轉(zhuǎn)的渦 輪增壓器非常有利，因?yàn)檫@里通常通過(guò)高的或快速變化的離心力可能出現(xiàn)機(jī)械 損傷。也有利的是，以這種方式，旋轉(zhuǎn)慣性矩可以保持相對(duì)較低，因?yàn)樵趶较蛏衔挥谕獠康拇盆F通常具有;f艮大的特定重量，進(jìn)而具有大的旋轉(zhuǎn)慣性矩。由此增壓器的不穩(wěn)定的表現(xiàn)被顯著改善。此外，位于壓縮機(jī)輪外側(cè)的磁鐵具有更強(qiáng)的熱負(fù)荷性能，因?yàn)橥ㄟ^(guò)壓縮做功會(huì)在這些外表側(cè)出現(xiàn)更大的加熱，這對(duì)轉(zhuǎn)子的石茲鐵的壽命產(chǎn)生負(fù)面影響。
在參考文獻(xiàn)中公開(kāi)了用于產(chǎn)生電力的渦輪增壓器。該渦輪增壓器被設(shè)計(jì)成小型燃?xì)鉁u輪機(jī)，并且同樣具有渦輪機(jī)以及被剛性耦合的壓縮機(jī)。用于產(chǎn)生電力的常規(guī)發(fā)電機(jī)被法蘭連接在渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上。因?yàn)樵摪l(fā)電機(jī)被布置在入口通道內(nèi)，所以具有高的流阻，該流阻降低效率，并且同時(shí)對(duì)軸承部件施加很高的負(fù)荷。
根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的 一個(gè)改進(jìn)方案提出將渦輪增壓器例如用作用于熱電聯(lián)產(chǎn)或冷電聯(lián)產(chǎn)的微型渦輪機(jī)。在此，助燃空氣在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間流入增壓器內(nèi)，并被壓縮以及預(yù)加熱至大約200。C。在熱交換器中，預(yù)加熱的壓縮空氣通過(guò)熱廢氣被加熱到更到的溫度水平。被壓縮的熱空氣在布置在下游的燃燒室中與燃料(例如再生氣體) 一同被燃燒。這樣生成的高溫氣體在渦輪機(jī)中膨脹并驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)輪，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)增壓器以及發(fā)電機(jī)。在熱交換器中的廢氣的熱能一部分直接再次^皮饋給助燃孔氣。而且，本發(fā)明的渦輪增壓器可與第二熱交換器耦合，使得剩余熱量用于產(chǎn)生熱水或?qū)⑹Ｓ酂崃枯斔椭晾缬糜诮ㄖ锏臏囟瓤刂频臒峄芈分?。發(fā)電機(jī)可作為啟動(dòng)進(jìn)程的電動(dòng)機(jī)使用。由此，通過(guò)本發(fā)明的渦輪增壓器可產(chǎn)生低成本小型熱電站，其基本部件由大規(guī)模制造的部件構(gòu)成。
一個(gè)改進(jìn)方案提出轉(zhuǎn)子磁鐵的質(zhì)量在5g至1000g之間，對(duì)于車輛渦輪增壓器優(yōu)選在10至100g之間。在此，電動(dòng)機(jī)的》茲(主動(dòng))有效質(zhì)量關(guān)于轉(zhuǎn)子的it轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量慣性矩在0.1kgmr^至10 kgmn^之間，對(duì)于車輛^吏用優(yōu)選在0.3kgmm2至1 kgmm2之間。
由此，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子空隙，使得相對(duì)較大的空氣空隙成為可能，質(zhì)量以及電或磁有效馬達(dá)部件的質(zhì)量慣性矩很小，盡管如此，仍形成非常均勻的場(chǎng)。一個(gè)改進(jìn)方案提出壓縮機(jī)輪被安置在軸上并且包括葉片，其中，葉片的前緣(因而是壓縮機(jī)輪的首先遇到空氣的部分)在進(jìn)氣流方向上相對(duì)于轉(zhuǎn)子的磁有效的前部和/或定子的》茲有效前部位于上游。
這意味著，電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子或定子)的有效部件在軸向更加朝向進(jìn)氣口，并且實(shí)際壓縮機(jī)輪被布置在下游。因此，也可以經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子空隙輸送待輸送給壓縮才凡輪的入空氣。
為減小在壓縮機(jī)軸上的彎矩，提出可以將轉(zhuǎn)子應(yīng)用在壓縮機(jī)輪中或壓縮機(jī)輪的面向渦輪的一側(cè)，盡管如此，待壓縮的氣團(tuán)流主要通過(guò)轉(zhuǎn)子空隙引導(dǎo)。
多個(gè)不同轉(zhuǎn)子磁鐵在壓縮機(jī)輪的不同位置上(前、內(nèi)和/或后)的混合構(gòu)造，在同時(shí)優(yōu)化馬達(dá)的扭矩和減少轉(zhuǎn)子軸彎曲負(fù)荷的同時(shí)，可優(yōu)化必要的結(jié)構(gòu)空間。在此，轉(zhuǎn)子/定子的形狀不一定必須為圓柱形，而是可以適合于壓縮機(jī)輪的形狀。
此外，本發(fā)明提出了用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的方法。如上所述，該渦輪增壓器具有至少一個(gè)用于壓縮空氣的壓縮機(jī)輪，并且該壓縮機(jī)輪可通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其中在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間布置有轉(zhuǎn)子空隙，并且被輸送給
壓縮機(jī)輪的氣團(tuán)流的至少50%、特別優(yōu)選是至少90%在渦輪增壓器的至少一個(gè)工作條件下通過(guò)轉(zhuǎn)子空隙輸送。
該"操作方法，，已經(jīng)在設(shè)備權(quán)利要求中提出，在那里已經(jīng)提出的也適用于這里的操作方法。重要的是，在渦輪增壓器的正常操作下，例如在壓縮機(jī)輪的轉(zhuǎn)速在5000rpm至300000 rpm之間、優(yōu)選在40000至200000 rpm之間，或?qū)τ谕鶑?fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)被連接的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速在50至200000 rpm之間、優(yōu)選在100至15000rpm之間的工作條件下，可以達(dá)到上迷至少50%或至少90%甚至100%的氣團(tuán)流比例。
應(yīng)當(dāng)再次ii意，本發(fā)明的"渦輪增壓器，，不必一定包括^廢氣流驅(qū)動(dòng)的渦輪。重要的僅在于在"渦輪增壓器，，中包括至少一個(gè)(被驅(qū)動(dòng)的)壓縮機(jī)輪用于將預(yù)壓縮的助燃空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)。
在一個(gè)改進(jìn)方案中，根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器包括渦輪以及與其連接的壓縮機(jī)輪，其中，在壓縮機(jī)輪的面對(duì)渦輪的一側(cè)設(shè)有電動(dòng)機(jī)，并且與該壓縮機(jī)輪以抗扭的方式連接的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子以自由伸出的方式設(shè)計(jì)。對(duì)于(例如由控制電子設(shè)備確定的)更高的新鮮空氣需求，該電動(dòng)機(jī)用于通過(guò)該電動(dòng)機(jī)提供壓縮機(jī)輪的額外加速。此外，電動(dòng)機(jī)是有利的，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可以高扭矩來(lái)加速，^f旦沒(méi)有明顯啟動(dòng)延遲。
此外，有利的是，電動(dòng)機(jī)在這種情況下未被構(gòu)建在渦輪和壓縮機(jī)輪之間。這樣的構(gòu)建可導(dǎo)致熱問(wèn)題并且產(chǎn)生很大的傳統(tǒng)(純機(jī)械的)渦輪的結(jié)構(gòu)變化。除設(shè)計(jì)成本提高外也提高了對(duì)于這種構(gòu)造的修理成本。
有利的是(但在本發(fā)明的框架內(nèi)不是必須的)，在這種情況下在軸向方向上提出了"渦輪、軸(座架)、壓縮機(jī)輪、電動(dòng)機(jī)"的順序。該電動(dòng)機(jī)基本上只置于環(huán)境溫度中，使得在此不會(huì)導(dǎo)致定子繞組等的熱損壞。
一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于壓縮機(jī)輪另一側(cè)的自由伸出端。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子被安置在這里。在這里可安置另一軸承位置(但這不是必須的)，以使得轉(zhuǎn)子在兩側(cè)安置。這樣的軸承位置可能在特定情況下干擾電動(dòng)機(jī)的電特性，并且產(chǎn)生靜態(tài)冗余。另夕卜提高了系統(tǒng)中的摩擦功。此外，在特定情況下，通過(guò)這樣的軸承會(huì)阻礙輸送新鮮空氣，因?yàn)橄鄳?yīng)的支柱縮小了朝向壓縮機(jī)輪的進(jìn)氣口。這樣的軸承位置，即兩側(cè)的壓縮機(jī)輪的軸座架，也是有利的。
此外，對(duì)于"伸出的"轉(zhuǎn)子，與純機(jī)械渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)差別很小，使得以這用方式可將電動(dòng)機(jī)以很低的成本、統(tǒng)一地以及可簡(jiǎn)便維修地安置在傳統(tǒng)渦輪增壓器上。
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除包括本發(fā)明的渦輪增壓器外，還包括內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明的"內(nèi)燃機(jī)"應(yīng)理解為需要或產(chǎn)生新鮮空氣/新鮮氣體以及廢氣的發(fā)動(dòng)機(jī)，使得相匹配的渦輪增壓器可在這里使用。此外，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電能儲(chǔ)存裝置。這里，優(yōu)選的是渦輪增'壓器的電動(dòng)機(jī)被連接到電能儲(chǔ)存裝置，用手在渦輪增壓器的馬達(dá)工作方式下取出電能并在渦輪增壓器的發(fā)電機(jī)工作方式下饋入電能。
在渦輪增壓器的多個(gè)工作條件下(例如全負(fù)荷、慣性滑行等)，高達(dá)30%的廢氣被排放而未被使用。通過(guò)所述渦輪增壓器的實(shí)施例，通過(guò)將電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，過(guò)多廢氣的能量將被額外利用。以這種方式，剩余的"熱/動(dòng)能"將再次轉(zhuǎn)化成電能，由此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量均衡得到顯著優(yōu)化。理性情況下，渦輪壓縮機(jī)裝置甚至被設(shè)計(jì)成使得在車輛中的內(nèi)燃機(jī)不再需要額外的發(fā)電機(jī)。
當(dāng)渦輪增壓器的電動(dòng)機(jī)或與其連接的電能存儲(chǔ)器可額外地與車輛的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力連接時(shí)，對(duì)于該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特別有利。所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)例如可以是輪轂電動(dòng)機(jī)(或設(shè)在傳動(dòng)中的另一電動(dòng)機(jī))，其被固定在車輛的驅(qū)動(dòng)輪上。現(xiàn)在，所謂的"混合動(dòng)力車輛，，以這種方式實(shí)現(xiàn)在加速時(shí)提供扭矩或發(fā)動(dòng)機(jī)功率，因?yàn)槌齼?nèi)燃機(jī)外，還有電動(dòng)輪轂馬達(dá)為加速提供動(dòng)力。在制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)將電動(dòng)輪轂馬達(dá)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)工作模式可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果以及將動(dòng)能再次轉(zhuǎn)化成電能，該電能被轉(zhuǎn)存在相應(yīng)的儲(chǔ)存裝置中?，F(xiàn)在渦輪增壓器的電動(dòng)機(jī)也同樣與該儲(chǔ)存裝置連接，由此可集中"管理，，總電能，使其可在任意時(shí)間被使用。
此外，渦輪增壓系統(tǒng)和電動(dòng)輪轂馬達(dá)(或動(dòng)力傳動(dòng)系中的其他馬達(dá))顯然還可具有相互獨(dú)立的電儲(chǔ)存裝置。
如果渦輪壓縮機(jī)系統(tǒng)(或不帶有渦輪的壓縮機(jī)系統(tǒng))具有與機(jī)動(dòng)車輛的板上系統(tǒng)的電壓或車輛的電傳動(dòng)系統(tǒng)的電壓不同的電壓，則是有利的。由此，例如可使該獨(dú)立系統(tǒng)在才凡動(dòng)車輛慣性滑行時(shí)自動(dòng)充電，并在加速時(shí)由相應(yīng)的獨(dú)卑儲(chǔ)存裝置再次提供驅(qū)動(dòng)能量。因此不再需要在壓縮機(jī)系統(tǒng)的電系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或板上電源之間的向上轉(zhuǎn)換或向下轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)可被相應(yīng)地電封裝成具有額外保護(hù)。
此外，本發(fā)明的渦輪增壓器也適用于可調(diào)節(jié)的發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置可由燃料(如天然氣、液化石油氣、燃油，以及再生氣體如生物氣、沼氣、垃圾填埋氣或固體燃料如碎材、木塊、草等)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)這種方式，可實(shí)現(xiàn)低成本且高效率的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。本發(fā)明的渦輪增壓器還可作為用于熱電聯(lián)產(chǎn)的微型渦輪機(jī)的;S^模塊使用。 '
為控制電能、沖放電過(guò)程或在低消耗時(shí)提供理想的扭矩，優(yōu)選在動(dòng)力傳動(dòng)系中提供控制電子裝置。渦輪或壓縮機(jī)輪的轉(zhuǎn)速，在渦輪機(jī)殼體側(cè)上及壓縮機(jī)殼體側(cè)上的壓力狀況的實(shí)際值，以及與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的關(guān)于扭矩的其它特征變量可以作為控制參數(shù)。
一個(gè)改進(jìn)方案在于渦輪與壓縮機(jī)輪永久性地相互抗扭地連接在一起。這意味著，在渦輪與壓縮機(jī)輪之間沒(méi)有耦合，由此改善了機(jī)械結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的易受干擾性。取而代之的是，通過(guò)重量輕的轉(zhuǎn)子、重量輕的壓縮機(jī)輪、重量輕的軸和相應(yīng)的小質(zhì)量渦^^限制運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。
渦輪增壓器的殼體優(yōu)選是以模塊化方式構(gòu)造，也就是說(shuō)，除了用于渦輪的渦輪機(jī)殼體之外，還有用于壓縮機(jī)輪的壓縮機(jī)殼體。渦輪機(jī)殼體優(yōu)選是與將廢氣從內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)汽缸引導(dǎo)到渦輪的排氣歧管連接?？紤]到渦輪機(jī)殼體的熱負(fù)荷，設(shè)計(jì)需求與圍繞壓縮機(jī)輪的壓縮機(jī)殼體有些不同。渦輪和壓縮機(jī)輪的實(shí)際座架優(yōu)選是僅設(shè)在渦輪和壓縮機(jī)輪之間。這意味著在壓縮機(jī)輪的背離渦輪的一側(cè)沒(méi)有額外的座架，因?yàn)閷?shí)際上在這里電動(dòng)才幾的定子自由伸出。優(yōu)選地，在渦輪機(jī)殼體與壓縮機(jī)殼體之間設(shè)有軸承殼體，該軸承殼體用于容納渦輪和壓縮機(jī)4侖的軸承部件。
電動(dòng)機(jī)優(yōu)選包括基本上具有圓柱形形狀的定子，該定子環(huán)繞轉(zhuǎn)子。在此，有利的是，該定子可作為壓縮機(jī)輪殼體的內(nèi)壁的一部分。該定子例如還可作為可插入壓縮機(jī)輪殼體的相應(yīng)開(kāi)口中的插入物。對(duì)于本實(shí)施例，有利的是，只需要對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)做最小的變化，由此使得特別是電動(dòng)機(jī)的額定
電壓大于12V,例如為24V或48V。
特別有利的是，電動(dòng)機(jī)可以從馬達(dá)工作模式轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)工作模式。(在渦輪機(jī)殼體中)增壓壓力達(dá)到特定的額定值，則通過(guò)使用具有再生制動(dòng)能力的換能器產(chǎn)生額外的能量。由此，理想地，通過(guò)制動(dòng)能量的能量轉(zhuǎn)換，可摒棄用于消除過(guò)多廢氣壓的排泄閥門/測(cè)壓器。
馬達(dá)/發(fā)電機(jī)工作模式的控制首次使得對(duì)增壓過(guò)程的現(xiàn)代控制成為可能。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)優(yōu)選通過(guò)頻率轉(zhuǎn)換器控制，可精確確定'壓縮機(jī)輪以及渦輪的轉(zhuǎn)速，以及氣團(tuán)流。內(nèi)燃機(jī)的增壓過(guò)程控制優(yōu)選集成在中央馬達(dá)控制中。因此可實(shí)現(xiàn)受綜合特征曲線控制的增壓。因此使得對(duì)燃燒參凄t (燃料量、空氣量、進(jìn)氣壓力、廢氣回送率、點(diǎn)火時(shí)間點(diǎn)等)的確定和優(yōu)化成為可能，由此明顯降低燃料消耗。因此，這描述了有效綜合特征曲線擴(kuò)展，由此可明顯優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的能量均衡。該控制環(huán)路允許在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)實(shí)現(xiàn)完整燃燒進(jìn)程的控制和優(yōu)化。其他有利改進(jìn)方案將在其他從屬權(quán)利要求中給出。
電動(dòng)機(jī)幾乎不阻礙空氣流入，并且不必提供額外的、可不必要地提高流阻的空氣輸送口。在此，甚至使得可以不必在轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)有進(jìn)氣口。由于刪去了"反軸承"，在這里這種支撐物不是必要的。同樣地，即對(duì)于具有渦輪機(jī)的"傳統(tǒng)"渦輪增壓器、也對(duì)于單純作為壓縮機(jī)級(jí)的渦輪增壓器使用這樣的"反軸承"(例如對(duì)于特別高的轉(zhuǎn)速、臨界固有頻率等)。
取決于轉(zhuǎn)子或定子的尺度，入口可以具有大橫截面面積。優(yōu)選地，定子的
最小內(nèi)徑是轉(zhuǎn)子的最大外徑的尺寸的1.2至10倍，優(yōu)選是1.5至8倍，特別優(yōu)選是2至4倍。這里指定的長(zhǎng)度各自與相關(guān)部件的最大延伸或最小延伸相關(guān)，但是僅在電有效或f茲有效部件的范圍內(nèi)(因此例如僅在轉(zhuǎn)子磁鐵的長(zhǎng)度上)，并且隨后變厚(例如在壓縮機(jī)輪的區(qū)域中)在這里并不重要。這些值在(橫截面面積的)單個(gè)橫截面中滿足即可。
另一有利設(shè)計(jì)在于壓縮機(jī)輪包括螺紋、葉片或翼狀物形式的輸送結(jié)構(gòu)，其中，所述輸送結(jié)構(gòu)的前緣在進(jìn)氣流方向上相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鐵的石茲有效前緣或定于的磁有效前緣位于下游或上游。在本文中，"磁有效前緣"表示實(shí)際的電和磁部件，但沒(méi)有隔離外殼等。這樣，根據(jù)應(yīng)用情況，可以自由地以實(shí)際上自由的方式相對(duì)于壓縮機(jī)輪布置定子或轉(zhuǎn)子。例如，如果使用金屬材料的壓縮機(jī)輪，則可以將轉(zhuǎn)子磁鐵的前緣關(guān)于進(jìn)氣流方向被布置在上游。利用轉(zhuǎn)子磁鐵伸出壓縮機(jī)輪，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的電特性或磁特性是特別有利的。但是，如果要求構(gòu)造空間最小化，則轉(zhuǎn)子磁鐵可以始于壓縮機(jī)輪的輸送結(jié)構(gòu)內(nèi)部。這例如適合于輸送結(jié)構(gòu)由塑料材料構(gòu)成的情況。定子的前緣可以類似地關(guān)于輸送結(jié)構(gòu)的前緣被布置在下游或上游。這里，也是出于對(duì)最前面的關(guān)于構(gòu)造空間及材料的考慮。
另一(作為上述構(gòu)造的替代方式或者另一方式)構(gòu)造在于壓縮機(jī)輪包括葉片、螺紋或翼狀物形式的輸送結(jié)構(gòu)，其中，輸送結(jié)構(gòu)的后緣在進(jìn)氣流方向上相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子^茲鐵的后緣或定子的后緣位于下游或上游。因此，根據(jù)周圍材料的電介質(zhì)或磁特性、轉(zhuǎn)子磁鐵或定子或壓縮機(jī)輪/輸送結(jié)構(gòu)的尺度，"待驅(qū)動(dòng)"的部件也可以被部分布置在輸送結(jié)構(gòu)的下游。這里，特別大的或大功率的定子裝置或轉(zhuǎn)子磁鐵還可以^皮設(shè)計(jì)成足夠長(zhǎng)，使得它們?cè)趦蓚?cè)(因此在下游和上游)在軸向上延伸超過(guò)輸送結(jié)構(gòu)或壓縮積4侖。
這也意味著，轉(zhuǎn)子石茲體或定子的外輪廓或內(nèi)輪廓不必為圓柱形或中空?qǐng)A柱形，而且在這里也可具有其他形狀，例如為截頂圓錐形形狀或中空截頂圓錐形形狀。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的專利規(guī)范，根據(jù)本發(fā)明的直徑或面積比例對(duì)于這種傾斜結(jié)構(gòu)必須僅在單一截面中實(shí)現(xiàn)。
另一有利改進(jìn)方案在于轉(zhuǎn)子磁鐵關(guān)于壓縮機(jī)輪的軸在徑向上在壓縮機(jī)輪的輪轂外部布置。該布置由于轉(zhuǎn)子磁鐵的更高的機(jī)械負(fù)荷以及熱負(fù)荷因而是不希望有的，當(dāng)然這給出了更高的靈活性，例如可實(shí)現(xiàn)輪轂的小型化制造(或在理想狀態(tài)下取消輪轂)以及在壓縮機(jī)輪中心的額外空氣流。另外，壓縮機(jī)輪也可實(shí)施為使得空氣在徑向上既可在轉(zhuǎn)子磁體的內(nèi)部也可在轉(zhuǎn)子磁體的外部輸送。在這里例如可想象的是，轉(zhuǎn)子磁體被實(shí)施成基本上為圓環(huán)形。當(dāng)然這也可通過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵段分布來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在這里，壓縮機(jī)輪可實(shí)施成至少50%、優(yōu)選為至少70%、特別優(yōu)選為至少90%在徑向上在轉(zhuǎn)子磁體的外部輸送。
上述一個(gè)變型提出了在至少一個(gè)橫截面中，入口的橫截面面積與轉(zhuǎn)子磁鐵的橫截面面積的比例(根據(jù)公式的表達(dá)為VQE=A人。/A轉(zhuǎn)子磁鐵)在0.5至100之間，優(yōu)選是在0.8至50之間，特別優(yōu)選是在2至20之間。
媒介空隙馬達(dá)的最初工作性能是將媒介輸送通過(guò)在轉(zhuǎn)子和定子之間的空隙，或作為發(fā)電機(jī)，由媒介空隙中的傳送媒介來(lái)驅(qū)動(dòng)。
"入口的橫截面面積"應(yīng)當(dāng)理解為空氣或流體可以通過(guò)的實(shí)際開(kāi)口橫截面 因此這是該區(qū)域中的實(shí)際的"入口凈橫截面面積"。例如，對(duì)于圓圈形入口，首先將其假設(shè)為總的圓形面積，但是減去葉片或輪轂(包括護(hù)套、轉(zhuǎn)子磁鐵等)的相應(yīng)的橫截面面積，以1更確定凈橫截面面積。這里得到的測(cè)量值因而是實(shí)際轉(zhuǎn)子磁鐵(關(guān)于面積)與空氣可以流過(guò)的實(shí)際橫截面的比。
用于確定VQE的橫截面優(yōu)選是經(jīng)過(guò)不僅存在轉(zhuǎn)子磁鐵而且存在轉(zhuǎn)子的磁有效或電有步丈截面的區(qū)i或。另一有利設(shè)計(jì)在于定子的橫截面面積與轉(zhuǎn)子磁鐵的橫截面面積的比(以公
式VQS=A m=/A轉(zhuǎn)于磁鐵表示)在2與100之間，優(yōu)選是在10和50之間。這里， 各自為要說(shuō)明的定子或轉(zhuǎn)子磁鐵的電有效部件的"凈橫截面面積"。未將非電/ 磁有效的一個(gè)或多個(gè)隔離部件計(jì)算在內(nèi)。因此，對(duì)于定子，將金屬基底主體(例 如包括銅繞組)考慮在橫截面內(nèi)，但是周圍的隔離塑料為考慮在內(nèi)。相應(yīng)地， 對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鐵，也僅將實(shí)際磁有效面積計(jì)算在內(nèi)，即使轉(zhuǎn)子由不同部分組成也 是如此(于是相應(yīng)地將各個(gè)面積相加，使得可以確定轉(zhuǎn)子》茲鐵的總面積)。 上述橫截面優(yōu)選與壓縮機(jī)輪的軸垂直布置。
另一有利形式在于轉(zhuǎn)子與壓縮機(jī)輪連接，并且壓縮機(jī)輪在兩側(cè)被軸向安裝。 這里，壓縮機(jī)輪可以與渦輪連接或者不與其連接，重要的是壓縮機(jī)輪在兩側(cè)被 軸向安裝，因此不突出。
另一有利改進(jìn)方案提出了，將渦輪增壓器實(shí)施成，僅作為具有至少一個(gè)壓 縮機(jī)輪的壓縮機(jī)輪系統(tǒng)，并且至少一個(gè)壓縮機(jī)輪被單面或雙面軸向安置。在這 種情況下，壓縮機(jī)輪也可不與渦輪連接。
另一有利的設(shè)計(jì)在于渦輪增壓器包括渦輪和壓縮機(jī)輪，其中，在壓縮機(jī)輪 的面向渦輪的一側(cè)、或者在壓縮機(jī)輪的面向渦輪的一側(cè)與背離渦輪的一側(cè)之間 ;殳有電動(dòng)才幾。
另一有利設(shè)計(jì)在于定子的最小內(nèi)徑是轉(zhuǎn)子的最大外徑的1.1至1.49倍，優(yōu) 選是1.25至1.49倍。
另一有利設(shè)計(jì)在于定子的最小內(nèi)徑也是轉(zhuǎn)子的最大外徑大小的8.01至15 倍，優(yōu)選是8.01至12倍。
這里指定的長(zhǎng)度各自與相關(guān)郜件的最大延伸或最小延伸相關(guān)，但是僅在電 有效或磁有效部件的范圍(因此，例如僅為轉(zhuǎn)子磁鐵的范圍)內(nèi)，并且隨后變 厚(例如在壓縮機(jī)輪的區(qū)域中)在這里并不重要。
在此，為減小電流強(qiáng)度以及控制能量的經(jīng)濟(jì)效益，電動(dòng)機(jī)的額定電壓可大 于12V，例如為24或48V。
電動(dòng)機(jī)可從馬達(dá)工作模式轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)工作模式。如果(在渦輪機(jī)殼體內(nèi))增壓壓力可達(dá)到特定的額定值，則通過(guò)具有再生制動(dòng)能力的換能器可產(chǎn)生額外 的能量。此外，在理想情況下，通過(guò)制動(dòng)能量的能量轉(zhuǎn)換，可摒棄用于消除過(guò) 多廢氣壓的排泄閥/測(cè)壓器。
對(duì)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)工作方式的控制首次允許實(shí)現(xiàn)對(duì)增壓過(guò)程的幾乎實(shí)時(shí)的、目 標(biāo)化閉環(huán)控制。壓縮機(jī)以及渦輪的轉(zhuǎn)速、進(jìn)而氣團(tuán)流可以凈皮準(zhǔn)確確定，因?yàn)殡?動(dòng)機(jī)優(yōu)選是通過(guò)頻率轉(zhuǎn)換器以閉環(huán)控制。內(nèi)燃機(jī)的增壓過(guò)程的控制優(yōu)選是集成 到集中式馬達(dá)控制中。這樣，可以實(shí)現(xiàn)以特征曲線控制的增壓。因此，可以實(shí) 現(xiàn)燃燒參數(shù)(燃料量、空氣量、增壓壓力、廢氣返回率、點(diǎn)火時(shí)間等)的準(zhǔn)確 調(diào)節(jié)和優(yōu)化，通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)顯著降低燃料消耗。因此，這表示特征 曲線的有效延伸，通過(guò)這種方式，內(nèi)燃機(jī)的能量平衡可以得到顯著提高。該控 制環(huán)路允許在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)實(shí)現(xiàn)完整燃燒進(jìn)程的閉環(huán)控制和優(yōu)化。
其他有利改進(jìn)方案將在其余從屬權(quán)利要求中給出。


本發(fā)明將根據(jù)多個(gè)附圖予以說(shuō)明，在附圖中
圖la以部分剖面的形式示出根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的第一實(shí)施例； 圖lb為根據(jù)圖la中的箭頭A所指向的渦輪增壓器的面的^f見(jiàn)圖； 圖lc為根據(jù)圖la中的箭頭B所指向的渦輪增壓器的面的^L圖； 圖ld為圖la所示渦輪增壓器的部分分解視圖； 圖le為具有壓縮機(jī)輪和渦輪的軸的框圖lf至圖lh為在軸上的轉(zhuǎn)子石茲鐵或轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體的可替選固定方案； 圖li至圖lk為裝配有轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體的切面圖； 圖ll為轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體的框圖，該承載體在外側(cè)上具有用于預(yù)壓縮的翼; 圖lm為作為壓縮機(jī)輪上的突起的軸的構(gòu)造圖2a以部分剖面的形式示出根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的另一實(shí)施例； 圖2b為圖2a所示渦輪增壓器的部分分解視圖； 圖3a為轉(zhuǎn)子、定子以及壓縮機(jī)輪的比例和布局的視圖；圖3b為壓縮機(jī)輪的實(shí)施例，其中，轉(zhuǎn)子和定子是傾斜的； 圖4a至圖4c為根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的幾何比例的視圖； 圖5和圖6為根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器作為用于獲取能量的微型渦輪機(jī)的 另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在下文中將4艮據(jù)圖la至圖ld所示的第一實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的基本特征。 圖la至圖ld示出了在電方面得到改進(jìn)的機(jī)械式渦輪增壓器1,該渦輪增壓 器可與渦輪機(jī)殼體5在內(nèi)燃機(jī)上套接。在燃燒后，由圖la所示的廢氣歧管收集 廢氣，并將其用于驅(qū)動(dòng)渦輪2。渦輪2被渦輪機(jī)殼體5圍繞，并且基本上取自傳 統(tǒng)機(jī)械式渦輪增壓器。軸承殼體7與渦輪機(jī)殼體5連接，還與壓縮機(jī)輪殼體6 連接。在該壓縮機(jī)輪殼體6中安置有壓縮機(jī)輪，經(jīng)過(guò)入口 (在圖lc中可很好地 看到該入口 )々赍入的空氣通過(guò)該壓縮積4侖3壓縮，并以一方式(在這里未示出) 被輸送至內(nèi)燃機(jī)的燃燒室。在圖la中左側(cè)的壓縮機(jī)輪3示出了延續(xù)部分，電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)子4a被構(gòu)建在該延續(xù)部分上。轉(zhuǎn)子4a被安置在空氣入口 4e的中心。進(jìn) 氣流方向在圖la中以LES表示(在這里與壓縮機(jī)輪的軸共軸)。
在轉(zhuǎn)子4a的周圍提供有定子4b,該定子基本上具有空心圓柱形的形狀，并 且在進(jìn)氣口范圍內(nèi)作為壓縮機(jī)殼體的內(nèi)壁。這里，定子4b還被設(shè)置作為相應(yīng)開(kāi) 口的插入物，使得這可以很容易組裝。因此在這里，在圖la中所示轉(zhuǎn)子4a與定 子4b之間的轉(zhuǎn)子空隙是壓縮機(jī)輪的進(jìn)氣口。在此，根據(jù)圖la，進(jìn)氣口 4e在轉(zhuǎn) 子和定子之間無(wú)需支柱。在所示切面中，定子的最小內(nèi)徑(參照?qǐng)Dld中所示的 "ds")例如為定子的最'大外徑dR的1.5倍(附圖是示例性的，僅用'于表明大小關(guān) 系)。
電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)子4a具有由護(hù)板圍繞的轉(zhuǎn)子^茲鐵4c(例如參考圖ld)。在此， 該護(hù)板基本上形成為"杯狀"，其中，杯的底部朝向壓縮枳4侖基本上完全封閉(除 了中心裝配孔之外)。
壓縮機(jī)輪可由非金屬材料制成(不是必須的)，在一個(gè)實(shí)施例中，例如由非強(qiáng)化塑料制成，電動(dòng)機(jī)的電磁場(chǎng)的影響被最小化。轉(zhuǎn)子磁體4c又是局部中空的， 以套在具有壓縮才幾輪的/>共軸上。在這里，在圖ld中可相應(yīng)地看到轉(zhuǎn)子》茲4失4c 的孔。此外還可看到的是，轉(zhuǎn)子(由轉(zhuǎn)子磁鐵4c和護(hù)板4d組成)、壓縮機(jī)輪3、 軸8、渦輪2這些元件順序排列，其使得電動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷最小化。在此，軸8在 本實(shí)施例中祐 沒(méi)計(jì)成4吏得渦輪2、壓縮才幾輪3以及轉(zhuǎn)子4a以固定(抗扭地固定) 的方式相互連接，因此通過(guò)旋轉(zhuǎn)力偶或飛輪不可分離。例如當(dāng)渦輪2的質(zhì)量很 大時(shí)，當(dāng)然基本上可在本發(fā)明的框架內(nèi)提供這樣的力偶。但是，由此結(jié)構(gòu)費(fèi)用 會(huì)再次提高。
在這里，圖la中的電動(dòng)機(jī)4的額定電壓為12V,當(dāng)然也可為其他電壓值(例 如對(duì)于混合動(dòng)力車輛為48V)。
圖ld示出了具有用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)輪裝置的渦輪增壓 器，包括壓縮機(jī)輪3;以及具有轉(zhuǎn)子4a和定子4b的電動(dòng)機(jī)4，其中，該轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)子磁鐵4c被設(shè)計(jì)成使得被部分或全部集成在壓縮機(jī)輪中或與壓縮機(jī)輪連 接，并且該定子的最小內(nèi)徑為該轉(zhuǎn)子的最大外徑的1.5至8倍。在此，轉(zhuǎn)子石茲4失、 定子或壓縮機(jī)輪的布局在軸向方向上可變，為此，參照隨后將具體說(shuō)明的圖3a。 這里，轉(zhuǎn)子磁鐵3c的質(zhì)量(總質(zhì)量，即使該轉(zhuǎn)子磁鐵由多個(gè)部分構(gòu)成的情況) 為50g。轉(zhuǎn)子i茲鐵關(guān)于轉(zhuǎn)子的軸的質(zhì)量慣性矩為0.6kgmm2。
入口的橫截面面積與轉(zhuǎn)子磁鐵的橫截面面積的比例(Vqe )為7: 1 。定子的 橫截面面積與轉(zhuǎn)子磁鐵的橫截面面積的比列VQs例如為16: 1。
電動(dòng)機(jī)既可在馬達(dá)工作模式(用于加速和避免"渦輪洞，，)下被驅(qū)動(dòng)，也可在 發(fā)電機(jī)工作模式(用于回收能量)下被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)(在渦輪機(jī)殼體內(nèi))增壓壓力 達(dá)到特定的額定值時(shí)，通過(guò)具有再生制動(dòng)能力的換能器產(chǎn)生'額外的電能。理想 地，通過(guò)在發(fā)電機(jī)工作模式下對(duì)制動(dòng)能量的這種能量轉(zhuǎn)換，可以摒棄用于消除 過(guò)多廢氣的排泄閥門/測(cè)壓器，如在圖lb中的編號(hào)9所示。
根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器應(yīng)用于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)于車輛，該驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)包括與渦輪增壓器連接的內(nèi)燃機(jī)，以及電能儲(chǔ)存裝置。在此，渦輪增壓 器1的電動(dòng)機(jī)與電能儲(chǔ)存裝置連接，用于在渦輪增壓器1的馬達(dá)工作才莫式下取出電能并在渦輪增壓器1的發(fā)電機(jī)工作模式下饋入電能。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí) 施例中，渦輪增壓器的電動(dòng)機(jī)與電能儲(chǔ)存裝置連接，其中，該電能儲(chǔ)存裝置還 可與車輛的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)連接。這可以是車輛的傳動(dòng)中設(shè)置的"輪轂馬達(dá)"或(例如在
傳動(dòng)裝置的范圍內(nèi))另一電動(dòng)機(jī)。將電渦輪增壓器與"混合動(dòng)力車輛"這樣連接是 特別高效能的。
為高效地控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及渦輪增壓器，提出了用于確定渦輪2或壓縮機(jī)
輪3的轉(zhuǎn)速、渦輪機(jī)殼體側(cè)與壓縮機(jī)殼體側(cè)的壓力條件的實(shí)際值以及與內(nèi)燃機(jī)
有關(guān)的關(guān)于扭矩的其它值的控制電子裝置。
根據(jù)圖la至圖ld的第一實(shí)施例的最重要的部件在圖ld的右上方以部分分 解視圖的形式示出。這里，可看到對(duì)于具有渦輪2以及與其連接的壓縮機(jī)輪3 的渦輪增壓器l，其中，在壓縮機(jī)輪的背向渦輪的一側(cè)，設(shè)有電動(dòng)機(jī)4(由轉(zhuǎn)子 4a以及定子4b構(gòu)成)，并且與壓縮才幾輪3以抗扭方式連接的電動(dòng)才幾4的轉(zhuǎn)子4a 以自由伸出的方式i殳計(jì)。
該"自由伸出"是有利的，因?yàn)橛纱藢⒔档驮O(shè)計(jì)成本，并且例如避免了完整座 架的靜態(tài)冗余。"自由伸出"應(yīng)理解為其中轉(zhuǎn)子未以單獨(dú)且永久性方式安裝的方 案?？赡芴峁┑?捕獲籠，，等在本文中不被看作"軸承"，所述"捕獲籠，，等用于防止 自由伸出的轉(zhuǎn)子的彎曲，該彎曲例如由于彎曲諧振而可能太大。
圖le示出了根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)裝置的框圖。在此，軸8被單獨(dú)取出，其 他周圍部件在圖la至圖ld中示出。
在軸8上，右側(cè)附接有渦輪2，而左側(cè)附接有壓縮機(jī)輪3。在渦輪2與壓縮 機(jī)輪3之間的范圍內(nèi)是通過(guò)帶有叉的正方形標(biāo)記的軸承。在右側(cè)，渦輪2借助 于帶螺紋的墻母固定，在左側(cè)，渦輪2緊靠在軸的軸肩'上。
壓縮機(jī)輪在右側(cè)緊靠在軸8的相應(yīng)的軸肩上。在其左邊示出間隔件28。轉(zhuǎn) 子磁鐵4c被示為在間隔件的左側(cè)，轉(zhuǎn)子磁鐵4c為中空?qǐng)A柱形且與軸8接合。通 過(guò)這種接合實(shí)現(xiàn)了可使轉(zhuǎn)子磁鐵4c與軸8以相同速度共轉(zhuǎn)的材料安裝?？商孢x 地，在這里示出的構(gòu)件也可以是承載體20，該承載體在其內(nèi)部支撐轉(zhuǎn)子磁鐵4c。 可替選地，轉(zhuǎn)子磁鐵4c或承載體20可被熱壓套裝在軸8上，并且具有軸的上，以將轉(zhuǎn) 子磁鐵或其承載體、間隔件28以及壓縮機(jī)輪3加緊，使得在這里不會(huì)出現(xiàn)軸向 作用。
圖lf示出了可替選的變型，對(duì)于該變型，在右側(cè)示出壓縮機(jī)輪3 (沒(méi)有間 隔件28)，并且轉(zhuǎn)子磁鐵4c或承載體20與其直接連接。在此，軸8具有螺紋， 磁鐵4c或承載體20被旋接在該螺紋上。另外，還旋接有作為鎖緊螺母使用的 帶螺紋的螺母23,以在這里提供額外的軸向支撐。
作為這里所示形狀的替選方案，承載體20或轉(zhuǎn)子石茲鐵4c可例如具有星形的 內(nèi)部齒狀部，其凈皮套在軸8的互補(bǔ)的外部形狀上，以阻止4丑轉(zhuǎn)。
除了這里示出的實(shí)施例外，轉(zhuǎn)子磁鐵也可關(guān)于軸被容納在軸的內(nèi)部或被安 置在軸的外圍中(這適用于轉(zhuǎn)子》茲4失或承載體的所有固定方式)。
圖lg示出榫槽構(gòu)件24,在軸的周圍示出分布有總共2至4個(gè)栓，其嵌接在 轉(zhuǎn)子磁鐵4c或相應(yīng)承載體20的相應(yīng)的槽中。在這里，再次通過(guò)在螺紋22上的 帶螺紋的螺母23實(shí)現(xiàn)軸向固定。
圖lh示出了在壓縮機(jī)輪3上的承載體20或轉(zhuǎn)子磁鐵4c的其他固定形式。 在此，設(shè)有軸向螺4丁 29，其軸向進(jìn)入壓縮機(jī)輪3 (該螺釘29與軸8平行)。在 此，為了固定，示出了固定環(huán)30,其額外地在軸向上固定該布局。
圖li示出了承載體20的橫截面，其上安置有蓋26。在此，在承載體20的 空腔25內(nèi)各自安置有單獨(dú)的轉(zhuǎn)子磁鐵4c,這些轉(zhuǎn)子磁鐵在承載體20的圓周上 均勻分布，如圖lk才艮據(jù)Z-Z所示的截面那樣。
在此，蓋26不是一定必需的，空腔25也可在軸向方向上以開(kāi)口的方式i殳 計(jì)。'
圖11示出具有在徑向整體形成的翼27的承載體20。由此，原有的壓縮機(jī) 輪可獲得額外的增壓器級(jí)，也就是說(shuō)，在這里，承載體具有除承載轉(zhuǎn)子磁鐵4c 的功能之外的空氣壓縮形式的附加功能。
這里，承載體20通過(guò)塑料注模來(lái)制造，但是，在這里也可通過(guò)金屬或其他 材料注模來(lái)生產(chǎn)。圖lm示出了具有軸的形式的左側(cè)延續(xù)部分3a的壓縮機(jī)輪3。中空?qǐng)A柱形 轉(zhuǎn)子磁鐵4c或承載體20被附接、接合和/或被熱壓套裝在該延續(xù)部分上。壓縮 機(jī)輪自身被熱壓套裝在軸8上，并且還通過(guò)帶螺紋的螺母23被固定在螺紋22 上。
圖1所示的裝置示出了用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)裝置，其包括 壓縮機(jī)輪3;以及電動(dòng)機(jī)4 ，該電動(dòng)機(jī)具有包括轉(zhuǎn)子磁鐵4c的至少 一個(gè)轉(zhuǎn)子4a, 以及具有至少一個(gè)定子4b,并且在轉(zhuǎn)子4a和定子4b之間具有轉(zhuǎn)子空隙，其中， 轉(zhuǎn)子空隙被設(shè)計(jì)成使得壓縮機(jī)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)待壓縮的氣團(tuán)流的至少90%通過(guò)該轉(zhuǎn)子 空隙輸送，其中，壓縮機(jī)輪3被固定在軸8上，并且轉(zhuǎn)子磁鐵4c或用于支撐轉(zhuǎn) 子磁鐵的承載體20被裝配在軸8上作為單獨(dú)的部件，并且與軸8接合并隨后通 過(guò)螺母23被固定在該軸的螺紋22上。
可替選地，也可涉及一種方案，在該方案中，定子的最小內(nèi)徑為轉(zhuǎn)子的最 大外徑(關(guān)于這些細(xì)節(jié)的限定，請(qǐng)參考說(shuō)明書(shū))的1.2至10倍，優(yōu)選為2倍。
在另一可替選的形式中，可在定子和轉(zhuǎn)子之間才是供i某介入口，并且在電動(dòng) 機(jī)的至少一個(gè)橫截面上，入口 4e的橫截面面積與轉(zhuǎn)子》茲鐵的橫截面面積的比例 在0.5至100之間，這里為5。
在圖2a和圖2b中示出另一實(shí)施例，在此，轉(zhuǎn)子磁鐵4c在制造時(shí)被部分地 集成在壓縮機(jī)輪3中。定子構(gòu)成壓縮才幾殼體內(nèi)輪廓。
電動(dòng)機(jī)既可在馬達(dá)工作才莫式(用于加速和避免"渦輪洞")下被驅(qū)動(dòng)，也可在 發(fā)電機(jī)工作模式(用于回收能量)下被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)(在渦輪機(jī)殼體中)增壓壓力 達(dá)到特定的額定值時(shí)，通過(guò)^f吏用具有再生制動(dòng)能力的換能器產(chǎn)生額外的能量。 在該設(shè)計(jì)變型中，由于在發(fā)電機(jī)工作模式下^T對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)^f亍能量轉(zhuǎn)換，所以 可以摒棄用于消除過(guò)多廢氣的排泄閥門和測(cè)壓器(如在圖lb中的編號(hào)9所示)。
圖3a示出了壓縮機(jī)輪3、定子4b以及轉(zhuǎn)子4c的用于說(shuō)明幾何情況的框圖。 其中示出壓縮機(jī)輪在一側(cè)或兩側(cè)被安置在軸10上，并且受到進(jìn)氣流方向LES上 的流的作用。流入的氣流由具有輸送結(jié)構(gòu)F的壓縮機(jī)輪3加速。該輸送結(jié)構(gòu)的 前緣由VF表示，該輸送結(jié)構(gòu)的后緣由HF表示。轉(zhuǎn)子/f茲《失4c的前緣由VR標(biāo)示，轉(zhuǎn)子》茲鐵4c的后緣由HR標(biāo)示。定子的前緣由VS標(biāo)示，定子的后緣由HS標(biāo)示 (在這里，該定子是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，但是在這里出于清楚性的原因示出了上定子 截面)。壓縮機(jī)輪3因此具有葉片形式的輸送結(jié)構(gòu)F，其中，輸送結(jié)構(gòu)的前緣VF 關(guān)于定子磁鐵4c的磁有效前緣和定子的磁有效前緣VS在進(jìn)氣流方向上位于下 游。與此相反地，壓縮機(jī)輪的后緣HF關(guān)于定子磁鐵4c的后緣HR和定子4b的 后緣在進(jìn)氣流方向上位于下游。
但是，在這里可為其他構(gòu)建，轉(zhuǎn)子磁鐵或定子僅在壓縮機(jī)輪的棱上方伸出， 還可能的是，該轉(zhuǎn)子磁鐵被放置在壓縮機(jī)輪內(nèi)部，并且在側(cè)面被輸送結(jié)構(gòu)的棱 包圍。
圖3b示出了另一實(shí)施例，在該實(shí)施例中，定子4b (該定子關(guān)于軸IO旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱)相對(duì)于軸10傾斜。在這里，該定子也基本上具有中空截錐體形的形狀。 該轉(zhuǎn)子4a或相應(yīng)的轉(zhuǎn)子^茲4失也是同樣，該相應(yīng)部分的切面關(guān)于軸10傾斜(因 此非平行/共線，而是在延長(zhǎng)線上與此相交)。
圖3b所示的壓縮機(jī)輪在兩側(cè)被安裝(參看所勾畫(huà)的軸承位置Ll和L2)。 但是，其他附圖的實(shí)施例原則上也可以在兩側(cè)被安裝(即使在特定情況下這意 味著更高的構(gòu)造成本)。
對(duì)于圖3b，轉(zhuǎn)子磁鐵4c關(guān)于壓縮機(jī)輪3的軸10在徑向上被布置在壓縮機(jī) 輪3的輪轂之外。在此，壓縮機(jī)輪被設(shè)計(jì)成使得空氣既可在徑向上在轉(zhuǎn)子磁鐵 的內(nèi)部被輸送，也可在徑向上在轉(zhuǎn)子》茲鐵的外部?jī)羝ぽ斔?。在此，壓縮才幾輪也被 實(shí)施為使得所提供的氣團(tuán)(或所提供的氣團(tuán)流)的至少70%在徑向上在轉(zhuǎn)子磁 鐵的外部被輸送。
圖4a和圖4b用于說(shuō)明對(duì)并非始終fc同的幾何形狀的直徑尺寸的估計(jì)。
圖4a指出在轉(zhuǎn)子(但只在轉(zhuǎn)子磁鐵延伸的區(qū)域內(nèi))具有最大延伸的位置測(cè)
得該轉(zhuǎn)子的最大直徑dR。不考慮在壓縮機(jī)輪3的區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)子隨后變寬，因?yàn)檗D(zhuǎn)
子磁鐵未進(jìn)一 步延伸到那里。
相應(yīng)地，在定子的相應(yīng)的電或磁有效部件(由具有銅線的一個(gè)層壓芯的黑
色條表示)所延伸經(jīng)過(guò)的最狹窄的位置測(cè)量定子(見(jiàn)ds)。圖4b進(jìn)一步示出非圓形橫截面。轉(zhuǎn)子的"最大外徑"表示圍繞整個(gè)轉(zhuǎn)子的最
小外接圓的直徑(關(guān)于軸向定位，參看上面對(duì)4a的描述)。圖4b所示的波浪形 輪廓不是園形，并且外接圓基本上與外轉(zhuǎn)子的伸出位置相切。
定子4b也是同樣情況，該定子同樣不具有環(huán)形形狀。在這里，假設(shè)最大內(nèi) 接圓具有直徑ds。
圖4c再次示出經(jīng)過(guò)本發(fā)明的定子4b和轉(zhuǎn)子4a的橫截面。在這里，可看到 轉(zhuǎn)子磁鐵4c由各個(gè)段(三個(gè)分布在邊界上)構(gòu)成。可替選地，當(dāng)然也可以想到 例如圓柱形的單個(gè)磁鐵。在該轉(zhuǎn)子磁鐵4c周圍附接有護(hù)板4d。而輸送結(jié)構(gòu)F(這 里為截面，所以用陰影表示)被示出為在該護(hù)板上?？諝馔ǖ阑蛎浇橥ǖ篱_(kāi)口 4e設(shè)在輸送結(jié)構(gòu)周圍，并且在徑向上在外側(cè)由屏蔽罩11 (屏蔽罩11為塑料并且 是^f茲隔離/電絕緣的)包圍。定子4b的電有效部分設(shè)在護(hù)罩11的周圍。
在圖4c所示的4黃截面中，々某介通道開(kāi)口或空氣通道或入口 4e的4黃截面面積 與轉(zhuǎn)子磁鐵的四個(gè)分段的橫截面面積的比(定義為VQE-A入。/A轉(zhuǎn)于磁鐵)=4:1。
入口 4e被限定為可以真正用于通流的開(kāi)口，因此為護(hù)套ll內(nèi)含有的面積， 但是要減去陰影表示的輸送器結(jié)構(gòu)的面積以及轉(zhuǎn)子的輪軸的面積(該輪軸包括 護(hù)套4d以及位于其中的所有東西)。這里要表達(dá)的是入口的"凈橫截面面積"。圖 4c的橫截面顯然經(jīng)過(guò)定子4b的電有效和磁有效部分。在該橫截面中，定子的橫 截面面積與轉(zhuǎn)子磁鐵的橫截面面積的比(定義為VQS=A定子/A轉(zhuǎn)子磁鐵)=3:1。
只有電有效或磁有效部分(因此為金屬+銅線，但是減去銅線涂覆層以及可 能有的"中空面積")才被理解為定子的橫截面面積。因此，其如同轉(zhuǎn)子磁鐵一樣， 并且這里僅采用純轉(zhuǎn)子磁鐵分段在該橫截面中的橫截面。
定子的最小內(nèi)徑關(guān)于轉(zhuǎn)子的最大外徑的上述比例(附加地，為1.5至8倍) 也可以位于其它區(qū)間，特別是1.1至1.49倍，優(yōu)選是1.25至1.49倍。但是，相 應(yīng)地，在該比例值的另一端，定子的最小內(nèi)徑也可以是轉(zhuǎn)子的最大外徑大小的 8.01至15倍，優(yōu)選是8.01至12倍。
附圖中所示的所有渦輪增壓器包含用于壓縮空氣的至少一個(gè)壓縮機(jī)輪3，并 且可以由電動(dòng)機(jī)4驅(qū)動(dòng)，其中，在該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子4a和定子4b之間設(shè)有轉(zhuǎn)子空隙，并且饋送到壓縮機(jī)輪的氣團(tuán)流的至少50%、優(yōu)選是至少90%在渦輪增壓 器的至少一個(gè)工作情形下被饋送通過(guò)轉(zhuǎn)子空隙。通過(guò)附圖中的表示，該搡作條 件是在5000 rpm和300000 rpm之間、優(yōu)選是在40000 rpm和200000 rpm之間、 主要是在100000 rpm的轉(zhuǎn)速下給出的。這里,相連的4主復(fù)式內(nèi)趁吝才幾的曲柄軸的 轉(zhuǎn)速在100 rpm和15000 rpm之間、優(yōu)選是在1500 rpm和8000 rpm之間，主要 是例如2500 rpm。
底模塊。圖5示出基本構(gòu)造，圖6為分解圖。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)以標(biāo)號(hào)11表示，回 流換熱器以標(biāo)號(hào)12表示，熱交換器以標(biāo)號(hào)13表示，熱儲(chǔ)存裝置以標(biāo)號(hào)14表示。 因此，在附圖中，重要部件(轉(zhuǎn)子、定子、壓縮機(jī)輪、渦輪)以與前面的實(shí)施 例相同的標(biāo)號(hào)表示。換句話說(shuō)，機(jī)能的方式如下(在這里，重要的主要不在于 電/熱聯(lián)產(chǎn)的功能，而在于包括壓縮機(jī)輪和渦輪的根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器還可 以用于汽車之外)。
助燃空氣完全在電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)11的轉(zhuǎn)子和定子之間流入到壓縮片幾中。通過(guò) 向其施加的大約4巴的壓縮，助燃空氣已加熱到大約200。C。加熱后的助燃空氣 被導(dǎo)出壓縮機(jī)ii^第一熱交換器，并且通過(guò)流過(guò)的熱廢氣被提高到大約500°C。 在布置在下游的燃燒室中，助燃空氣與燃料如再生氣一起燃燒。通過(guò)這種方式 生成的熱氣在渦輪機(jī)中膨脹并且驅(qū)動(dòng)渦輪，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)。廢氣的 熱能在熱交換器中被部分直接再次分配給壓縮的助燃空氣。而且，根據(jù)本發(fā)明 的渦輪增壓器可以與第二熱交換器耦合，以利用總剩余熱量來(lái)提供熱水，或者 將其引導(dǎo)到加熱回路例如用于建筑物的供熱和制冷。發(fā)電機(jī)可以用作用于開(kāi)始 進(jìn)程的電動(dòng)機(jī)。因此，例如利用'根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器，可以產(chǎn)生廉價(jià)的單 岸式電站，其主要部件包括來(lái)自機(jī)動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的按大尺度制造的部件。由于低諧 振運(yùn)行，在相鄰建筑中避免了噪聲釋放以及主體聲音傳輸。該模塊由于構(gòu)造緊 湊，還適于作為用于在飛機(jī)中發(fā)電的輔助驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1、一種用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)裝置，包括壓縮機(jī)輪(3)以及電動(dòng)機(jī)(4)，所述電動(dòng)機(jī)(4)具有包括轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(4a)，具有至少一個(gè)定子(4b)，并且具有在轉(zhuǎn)子(4a)與定子(4b)之間的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子空隙，其中，所述轉(zhuǎn)子空隙被設(shè)計(jì)成使得當(dāng)壓縮機(jī)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)待壓縮的氣團(tuán)流的至少50％、優(yōu)選是至少90％、更加優(yōu)選是100％流過(guò)該轉(zhuǎn)子空隙，其中，所述壓縮機(jī)輪(3)被固定在軸(8)上，或者所述壓縮機(jī)輪包括所述軸(3a)，并且至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)或用于支撐所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)作為分離的部件可被裝配在所述軸上，并且可被旋接、壓接、栓接、接合、焊接、熔接、周圍注塑在所述軸上，套接在該軸上，套接在該軸中或者通過(guò)形狀配合被固定在該軸上防止扭轉(zhuǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述軸(8)還帶有渦輪(2)，所 述壓縮機(jī)輪被固定在所述軸上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述軸的座架被布置在壓縮 機(jī)輪(3)與渦輪(2)之間。
4、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述軸(8)具 有用于旋接所述壓縮機(jī)輪(3)、所述轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)和/或所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20) 的螺紋。
5、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述軸具有用 于附接帶螺紋的螺母(23)的螺紋(22)，所述帶螺紋的螺母用于壓緊和/或固定所 述壓縮機(jī)輪(3)、轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)和/或所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)。
6、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)輪 (3)、轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)和/或轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)的形狀配合連接由與所述軸的外 齒部互補(bǔ)的內(nèi)齒部組成。
7、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在一方的所述 壓縮機(jī)輪(3)、轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)和/或轉(zhuǎn)子磁鐵的承栽體(20)與另 一方的所述軸的形' 狀配合連接通過(guò)榫槽連接(24)實(shí)現(xiàn)。
8、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在一方的壓縮 機(jī)輪(3)與在另一方的轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)、轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)和/或帶螺紋的螺母 (23)之間沿軸向i殳有間隔件。
9、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在一方的壓縮 機(jī)輪(3)與在另一方的轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)和/或所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)在軸向(參 見(jiàn)圖lh)上和/或徑向上彼此旋接。
10、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子磁鐵(4c) 和/或所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)通過(guò)至少一個(gè)開(kāi)口銷固定，防止徑向和/或軸向 偏移。
11、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子磁 鐵的承載體(20)由塑料材料或金屬材料制成。
12、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子磁 鐵的承載體(20)具有至少一個(gè)空腔25,所述空腔用于安置所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，設(shè)有用于安置轉(zhuǎn)子磁鐵(4c) 的多個(gè)空腔(25),其中，這些空腔圍繞所述軸凈皮徑向布置。
14、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述承載體 (20)在軸向開(kāi)口 ，用于容納轉(zhuǎn)子^茲鐵和/或具有用于軸向封閉轉(zhuǎn)子石茲鐵的蓋(26)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述軸祐:設(shè)計(jì)為壓縮機(jī)輪 (3)的延續(xù)部分(3a)，轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)和/或所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)以不可旋轉(zhuǎn)的 方式被布置在所述延續(xù)部分上。
16、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述軸(3a、 8 )具有臺(tái)階，用于形成關(guān)于轉(zhuǎn)子^茲鐵(4c)和/或所述轉(zhuǎn)子》茲4失的承載體(20)的至 少一側(cè)的軸向^妄合點(diǎn)。
17、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī) 裝置具有渦輪(2),并且所述至少一個(gè)壓縮機(jī)輪與其連接，其中，所述電動(dòng)機(jī)被布置在所述壓縮才幾輪的背向渦輪的一側(cè)。
18、 一種用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)裝置，包括壓縮機(jī)輪(3)以 及具有轉(zhuǎn)子4a和定子4b的電動(dòng)機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵， 并且所述定子的最小內(nèi)徑為所述轉(zhuǎn)子的最大外徑的1.2至IO倍和1.5至8倍， 其中，所述壓縮機(jī)輪(3)被固定在軸(8)上或者包括軸(3a)，并且至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁 鐵(4c)或用于支撐所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體(20)作為分離的部件可以被裝配在所 述軸(3a， b)上，并被旋接、栓接、接合到所述軸上、在被套接在該軸上或者通 過(guò)形狀配合連接凈皮固定在該軸上防止扭轉(zhuǎn)。
19、 一種壓縮機(jī)裝置，其包括具有定子(4b)、轉(zhuǎn)子(4a)的電動(dòng)機(jī)以及在定子 與轉(zhuǎn)子之間的媒介通路開(kāi)口，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子磁鐵(4c);并且在所述電動(dòng)機(jī) 的至少一個(gè)橫截面中，入口(4e)的橫截面面積與所述轉(zhuǎn)子磁鐵(4c)的橫截面面積 的比例在0.5至100之間，優(yōu)選在0.8至50之間，特別優(yōu)選在2至20之間，其 中，壓縮機(jī)輪(3)被固定在軸(8)上或者包括該軸(3a),并且至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵(4c) 或用于支撐所述轉(zhuǎn)子》茲鐵的承載體(20)作為分離的部件可被裝配在所述軸上， 并被旋接、栓接、接合到所述軸上、套接在該軸上或通過(guò)形狀配合連接被固定 在該軸上防止扭轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種用于壓縮內(nèi)燃機(jī)的新鮮空氣的壓縮機(jī)裝置，包括壓縮機(jī)輪3以及電動(dòng)機(jī)4，該電動(dòng)機(jī)具有至少一個(gè)定子4b和包括轉(zhuǎn)子磁鐵4c的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子4a，以及在轉(zhuǎn)子4a與定子4b之間的轉(zhuǎn)子空隙，其中，轉(zhuǎn)子空隙被設(shè)計(jì)成使得當(dāng)壓縮機(jī)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)待壓縮氣團(tuán)流的至少50％、優(yōu)選是至少90％、更加優(yōu)選是100％流過(guò)該轉(zhuǎn)子空隙，其中，壓縮機(jī)輪3被固定在軸8上或包括所述軸3a，并且至少一個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵4c或用于支撐所述轉(zhuǎn)子磁鐵的承載體20作為單獨(dú)部件可被裝配在所述軸上，并可與所述軸旋接、壓接、接合、焊接，套接在該軸上或通過(guò)形狀配合連接確保不會(huì)在該軸上扭轉(zhuǎn)。因此，提出了節(jié)省能量的和快速響應(yīng)的針對(duì)車輛的增壓器，可特別大量地、低成本地和快速地生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H02K7/14GK101688470SQ200880017273
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者奧利弗·坎夫, 如多夫·勒夫勒, 托馬斯·畢碩夫, 拉爾夫·黑博爾, 散德拉·邁爾, 霍格·郭得可 申請(qǐng)人:林登邁爾股份有限公司;西歐克泰克有限公司及兩合公司