离心式电动涡轮增压器的制作方法

本实用新型属于涡轮增压器领域，具体涉及一种离心式电动涡轮增压器。

背景技术：

涡轮增压器是一种空气压缩器，通过压缩空气来增加机动车发动机的进气压力，产生强大的旋风涡流，并且增大进气压力，使雾化过程中的油、气分子充分混合，增加氧密度，从而使燃烧更彻底、更充分，消除死角及余爆，达到增强发动机的功率和扭矩，提升动力、节省燃油的效果。

目前，现有技术中最常用的涡轮增压器，是利用发动机所排出的废气惯性冲力来驱动涡轮，从而带动叶轮向发动机的进气口实施增压。这种结构的增压器由于以发动机废气为动力，其高速性能较好，但中、低速行驶中提速较差，而汽车大部分是在中、低速下行驶。这种结构的增压器还存在工作温度高、结构复杂、安装麻烦、成本高等问题。

另外，现在还有其他一些电动涡轮增压器，分别为有刷轴增压器，无刷多级轴流式或者单级离心式增压器，这些增压器都有各自缺点，具体为：有刷增压器，主要缺点需要定期更换检测，初期使用效果可以，后期由于碳刷消耗，噪声与耗电量会大幅增加，增压效果会大大降低，转速下降，之后会阻碍进气。无刷多级轴流式（如公告号为CN205477913的专利）的优点是流速高，推力大，但是压力小，所以主要作用是改善汽车中低速效果，超过80km时速后，效果就不明显了。而且在轴流风扇的增压效率非常高时，由于发动机内的压力已近饱和，在电动涡轮增压器的出气端形成一定的正压，削弱了增压气流的虹吸效应，此时出气端的气体会从底部倒喷出来，影响效果。单级离心式增压器（如公告号为CN2864163的专利）主要优点是风压大，缺点启动比轴流式增压器慢，流速也没有轴流式涡轮快，低速效果没有轴流式涡轮好。

基于此，如何克服了现有电动涡轮增压器耗电高、噪声大、寿命短、难以维护，增压效果差的缺陷，是本领域技术人员需要考虑解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：怎样提供一种电动涡轮增压器，其结构简单，成本低，寿命长，噪声小，便于维护，能为发动机在各个时速下提供足够的进气量的离心式电动涡轮增压器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

离心式电动涡轮增压器，包括离心式风扇，所述离心式风扇包括涡轮机壳、离心涡轮轴、离心涡轮叶片和离心涡旋驱动电机；

所述涡轮机壳整体呈涡旋型且具有进气口和送气口，所述进气口为与所述涡轮机壳的内腔同轴向相连的管型结构，所述送气口为与所述涡轮机壳的内腔切向相连的管型结构；所述涡轮机壳的内腔中同轴向可旋转地安装有所述离心涡轮轴，所述离心涡轮轴上固定设置有所述离心涡轮叶片，所述离心涡旋驱动电机的转轴与所述离心涡轮轴同轴固定相连；其特征在于：

所述离心涡旋驱动电机为无刷电机；

还包括轴流式风扇和连接管；所述轴流式风扇包括导流筒、轴流转轴和轴流增压叶片；所述导流筒整体呈圆筒形结构且两端均为开口端，且一端为用于与空滤器的出气口密封相连的进气端，另一端为通过所述连接管与所述涡轮机壳的进气口密封相连的出气端；

所述导流筒的内部通过支撑架可旋转地安装有所述轴流转轴，且所述轴流转轴与所述导流筒为同轴向，所述轴流转轴上固定安装有所述轴流增压叶片。

本实用新型的离心式电动涡轮增压器的工作原理如下：

包括两级级风扇，其中第一级为轴流式风扇，第二级为离心式风扇，从而组成两级增压。

关于第一级轴流风扇：

第一级轴流式风扇是通过进气管道接口连汽车空滤器盒或者空滤盒后面的进气管道。该结构保证了导流筒的内径大于空滤盒后面的气路管道的内径，从而让轴流增压叶片大小不再受到气路管道大小的限制，可以在导流筒内径的范围内相应增大内叶轮的直径，以提高增压效率。并且导流筒内径增大，也可以避免当发动机高速运转时，进气量大大增加，此时若叶轮的转速不能够提供足够的增压动力，叶片阻挡气流流通的情况发生。

关于第二级离心式风扇：

第二级为离心式风扇，并采用无刷电机作为离心涡旋驱动电机，由于无刷电机没有电刷，运转时摩擦力大幅度减小，运行顺畅，噪音小；同时，无刷电机的发热量小，避免了电机内的永磁体因温度太高的退磁，电机寿命得以延长 ；并且从机械角度上看，无刷电机几乎免维护，只需要作简单的除尘处理，维护简便。实施时，优选所述离心涡旋驱动电机整体为固定安装在所述涡轮机壳的内腔中。在涡轮机壳的侧壁上设有出线孔，出线孔内套设有密封套(例如橡皮密封套等)，无刷电机的导线穿过密封套从导流筒内伸出电动涡轮增压器，这样一来，不仅便于连接电源和控制电路，还能够使得本实用新型的整体结构更为紧凑小巧，更适宜在各种空间狭小的发动机舱中安装。

此外，离心涡轮进气口通过连接管和轴流风扇串联，可以将轴流风扇的高速旋转气流转换为更大的进气压力，比单纯的轴流式风扇提供更大进气压力，促进发动机内燃油的充分燃烧，为发动机在高速运转时提供足够的进气量，确保发动机在低、中、高速运转时都具备良好的动力性能，实现高能、省油的效果。

综上可知，本实用新型的离心式电动涡轮增压器具有结构简单，成本低，寿命长，噪声小，便于维护，能为发动机在各个时速下提供足够的进气量的优点。

作为优选，离心式电动涡轮增压器还包括轴流增压叶片用驱动电机，所述轴流增压叶片用驱动电机为无刷电机，所述轴流增压叶片用驱动电机固定安装在所述支撑架上且自身转轴与所述轴流转轴同轴向固定相连。

同样，导流筒的内腔固定有支撑架，支撑架上固定设置有一个无刷电机，无刷电机的输出轴上固定设置有叶轮。由于无刷电机没有电刷，运转时摩擦力大幅度减小，运行顺畅，噪音小；同时，无刷电机的发热量小，避免了电机内的永磁体因温度太高的退磁，电机寿命得以延长 ；并且从机械角度上看，无刷电机几乎免维护，只需要作简单的除尘处理，维护简便。在导流筒的侧壁上设有出线孔，出线孔内套设有密封套(例如橡皮密封套等)，无刷电机的导线穿过密封套从导流筒内伸出电动涡轮增压器，以便连接电源和控制电路。

作为优选，所述连接管为橡胶软管，所述连接管的两端均为套接固定用的套接安装端。

这样一来，即使得导流筒与离心式风扇之间形成柔性连接，从而可以减小或者避免电机运行时的相互震动干扰。

此外，且当连接管为橡胶软管时，还能够根据所安装的空间来灵活选用适宜的长短尺寸，从而提高本产品的实用性。

作为优选，所述连接管的两端通过卡箍实现套接固定。

采用卡箍作为连接固定件的结构，具有成本更低，安装和拆卸方便的优点，更适于产品购买者自行快速安装。

作为优选，所述导流筒的两端通过螺纹旋接的连接头，所述连接头整体呈锥筒型，所述连接头上与所述导流筒的端部旋接的一端为该锥筒型的大端沿轴向延伸而成的导流筒用连接端，另一端为该锥筒型的小端沿轴向延伸而成的软管用连接端。

在导流筒的两端均旋接上述连接头后，更便于快速地将导流筒从连接头上拆卸下进行维护。

作为优选，所述连接头的软管用连接端的外侧表面具有凸纹。

上述凸纹的设置，能够增大与软管之间的摩擦力，从而使得连接头与软管之间的连接更为可靠，并能够形成更好地密封性。

作为优选，所述离心涡轮叶片的数量至少9片，且所述离心涡轮叶片的外端与所述离心涡轮轴外侧面的最短距离至少为9厘米。

离心涡轮风扇叶片数量为9片或者以上，叶片长度不低于9厘米，这样一来，即可帮助获得更大风压。且在实施实施时，优选离心涡轮叶片有一定倾斜角度。

作为优选，所述离心涡轮叶片的外侧端边缘与所述机壳内相邻的内侧面之间的间隙小于1mm。

这样，不仅能够保证离心涡轮叶片顺畅可靠地旋转，还能够防止气流倒喷，提升增压供气的可靠性。

同现有技术相比较，本实用新型的离心式电动涡轮增压器具有的有益技术效果是：

1、结构简单，成本低，并同时具有噪音低、寿命长、维护简便的优点。

2、比单独的轴流或者离心涡轮有更快的启动速度，更大的进气流速，更大的进气压力。

3、为发动机在高速运转时提供足够的进气量，确保发动机在低、中、高速运转时都具备良好的动力性能，实现高能、省油的效果。

附图说明

图1为本实用新的离心式电动涡轮增压器的立体结构示意图（第一种状态）。

图2为本实用新的离心式电动涡轮增压器的立体结构示意图（第二种状态）。

图3为本实用新的离心式电动涡轮增压器的离心式风扇的立体结构示意图。

图4为本实用新的离心式电动涡轮增压器的轴流式风扇的立体结构示意图。

图中标记为：

离心式风扇：11涡轮机壳，12离心涡轮叶片，13进气口，14送气口；

轴流式风扇：21导流筒，22轴流增压叶片，23支撑架；

3连接管；

4连接头。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。其中，针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语，目的在于帮助读者理解，而不旨在进行限制。

具体实施时：如图1至图4所示，离心式电动涡轮增压器，包括离心式风扇，所述离心式风扇包括涡轮机壳11、离心涡轮轴、离心涡轮叶片12和离心涡旋驱动电机；

所述涡轮机壳11整体呈涡旋型且具有进气口13和送气口14，所述进气口13为与所述涡轮机壳11的内腔同轴向相连的管型结构，所述送气口14为与所述涡轮机壳11的内腔切向相连的管型结构；所述涡轮机壳11的内腔中同轴向可旋转地安装有所述离心涡轮轴，所述离心涡轮轴上固定设置有所述离心涡轮叶片12，所述离心涡旋驱动电机的转轴与所述离心涡轮轴同轴固定相连；

所述离心涡旋驱动电机为无刷电机；

还包括轴流式风扇和连接管3；所述轴流式风扇包括导流筒21、轴流转轴和轴流增压叶片22；所述导流筒21整体呈圆筒形结构且两端均为开口端，且一端为用于与空滤器的出气口密封相连的进气端，另一端为通过所述连接管3与所述涡轮机壳11的进气口13密封相连的出气端；

所述导流筒21的内部通过支撑架23可旋转地安装有所述轴流转轴，且所述轴流转轴与所述导流筒21为同轴向，所述轴流转轴上固定安装有所述轴流增压叶片22。

实施时，所述轴流式风扇可不与电机相配合来使用（即利用进气气流来吹动）。这样在能够获得一定增压效果的同时，能够使得轴流式风扇的结构更为简单，从而有效降低生产成本。

上述离心式电动涡轮增压器的工作原理如下：

包括两级级风扇，其中第一级为轴流式风扇，第二级为离心式风扇，从而组成两级增压。

关于第一级轴流风扇：

第一级轴流式风扇是通过进气管道接口连汽车空滤器盒或者空滤盒后面的进气管道。该结构保证了导流筒21的内径大于空滤盒后面的气路管道的内径，从而让轴流增压叶片22大小不再受到气路管道大小的限制，可以在导流筒21内径的范围内相应增大内叶轮的直径，以提高增压效率。并且导流筒21内径增大，也可以避免当发动机高速运转时，进气量大大增加，此时若叶轮的转速不能够提供足够的增压动力，叶片阻挡气流流通的情况发生。

关于第二级离心式风扇：

第二级为离心式风扇，并采用无刷电机作为离心涡旋驱动电机，由于无刷电机没有电刷，运转时摩擦力大幅度减小，运行顺畅，噪音小；同时，无刷电机的发热量小，避免了电机内的永磁体因温度太高的退磁，电机寿命得以延长 ；并且从机械角度上看，无刷电机几乎免维护，只需要作简单的除尘处理，维护简便。实施时，优选所述离心涡旋驱动电机整体为固定安装在所述涡轮机壳11的内腔中。在涡轮机壳11的侧壁上设有出线孔，出线孔内套设有密封套(例如橡皮密封套等)，无刷电机的导线穿过密封套从导流筒21内伸出电动涡轮增压器，这样一来，不仅便于连接电源和控制电路，还能够使得上述整体结构更为紧凑小巧，更适宜在各种空间狭小的发动机舱中安装。

此外，离心涡轮进气口13通过连接管3和轴流风扇串联，可以将轴流风扇的高速旋转气流转换为更大的进气压力，比单纯的轴流式风扇提供更大进气压力，促进发动机内燃油的充分燃烧，为发动机在高速运转时提供足够的进气量，确保发动机在低、中、高速运转时都具备良好的动力性能，实现高能、省油的效果。

综上可知，上述离心式电动涡轮增压器具有结构简单，成本低，寿命长，噪声小，便于维护，能为发动机在各个时速下提供足够的进气量的优点。

其中，离心式电动涡轮增压器还包括轴流增压叶片22用驱动电机，所述轴流增压叶片22用驱动电机为无刷电机，所述轴流增压叶片22用驱动电机固定安装在所述支撑架23上且自身转轴与所述轴流转轴同轴向固定相连。

同样，导流筒21的内腔固定有支撑架23，支撑架23上固定设置有一个无刷电机，无刷电机的输出轴上固定设置有叶轮。由于无刷电机没有电刷，运转时摩擦力大幅度减小，运行顺畅，噪音小；同时，无刷电机的发热量小，避免了电机内的永磁体因温度太高的退磁，电机寿命得以延长 ；并且从机械角度上看，无刷电机几乎免维护，只需要作简单的除尘处理，维护简便。在导流筒21的侧壁上设有出线孔，出线孔内套设有密封套(例如橡皮密封套等)，无刷电机的导线穿过密封套从导流筒21内伸出电动涡轮增压器，以便连接电源和控制电路。

其中，所述连接管3为橡胶软管，所述连接管3的两端均为套接固定用的套接安装端。

这样一来，即使得导流筒21与离心式风扇之间形成柔性连接，从而可以减小或者避免电机运行时的相互震动干扰。

此外，且当连接管3为橡胶软管时，还能够根据所安装的空间来灵活选用适宜的长短尺寸，从而提高本产品的实用性。

其中，所述连接管3的两端通过卡箍实现套接固定。

采用卡箍作为连接固定件的结构，具有成本更低，安装和拆卸方便的优点，更适于产品购买者自行快速安装。

其中，所述导流筒21的两端通过螺纹旋接的连接头4，所述连接头4整体呈锥筒型，所述连接头4上与所述导流筒21的端部旋接的一端为该锥筒型的大端沿轴向延伸而成的导流筒21用连接端，另一端为该锥筒型的小端沿轴向延伸而成的软管用连接端。

在导流筒21的两端均旋接上述连接头4后，更便于快速地将导流筒21从连接头4上拆卸下进行维护。

其中，所述连接头4的软管用连接端的外侧表面具有凸纹。

上述凸纹的设置，能够增大与软管之间的摩擦力，从而使得连接头4与软管之间的连接更为可靠，并能够形成更好地密封性。

实施时，所述离心涡旋驱动电机和轴流增压叶片22用驱动电机均为无刷电机，由汽车电瓶供电，控制部分分为2种启动模式，一种是利用汽车电瓶在熄火和发动后所产生的电压差控制，这种控制方式，电机在汽车发动后就立即工作，汽车熄火后停止工作，

另外一种控制方式是通过汽车的转速信号控制电机启动，转速信号一般取值汽车喷油嘴信号线，这种控制可以设定电机在发动机一定转速时启动，低于设定介入转速，涡轮不工作怠速时，电机不工作，减少怠速时发动机负担。

其中，所述离心涡轮叶片12的数量至少9片，且所述离心涡轮叶片12的外端与所述离心涡轮轴外侧面的最短距离至少为9厘米。

离心涡轮风扇叶片数量为9片或者以上，叶片长度不低于9厘米，这样一来，即可帮助获得更大风压。且在实施实施时，优选离心涡轮叶片12有一定倾斜角度。

其中，所述离心涡轮叶片12的外侧端边缘与所述机壳内相邻的内侧面之间的间隙小于1mm。

这样，不仅能够保证离心涡轮叶片12顺畅可靠地旋转，还能够防止气流倒喷，提升增压供气的可靠性。

同现有技术相比较，上述离心式电动涡轮增压器具有的有益技术效果是：

1、结构简单，成本低，并同时具有噪音低、寿命长、维护简便的优点。

2、比单独的轴流或者离心涡轮有更快的启动速度，更大的进气流速，更大的进气压力。

3、为发动机在高速运转时提供足够的进气量，确保发动机在低、中、高速运转时都具备良好的动力性能，实现高能、省油的效果。

以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，上述变形和改进的技术方案应同样视为落入本申请要求保护的范围。