用于燃烧发动机的增压设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所述的用于燃烧发动机的增压设备。
【背景技术】
[0002]此种类型的增压设备的压缩机设有无刷DC马达，其使用层叠、底切结构作为定子绕组。
[0003]人们主要认为此配置的缺点是，定子绕组的结构复杂且所述结构的磁特性需要改口 ο
[0004]因此，本发明的目的是提供一种如权利要求1的前序部分中所述的增压设备，其结构得以简化并且功率特能更好。
【发明内容】
[0005]此目的通过权利要求1的特征实现。
[0006]运行期间的低噪声级和相对高的扭矩分别源于布置在叠片铁芯的无槽圆柱形内表面上定子绕组以及无刷马达形式的电动马达。
[0007]根据本发明的增压设备的定子绕组的结构带来的优点是，实际上可无空气间隙地卷绕作用面。这提高填充水平，也增加了所得的组装密度。
[0008]与设计为无刷马达(特别是根据本发明的DC马达)的电动马达组合时，特别地在优选高达10kW(特别是高达5kW、特别优选地高达3.5kff)的功率范围内、大约11V至15V的电压下并且在高达80，OOOrpm (特别是高达70，OOOrpm、特别优选地高达60，OOOrpm)的转速下带来关于根据本发明的增压设备的功率特性优点。
[0009]从属权利要求包含本发明的有利的改进。
[0010]如果压缩机外壳后壁设置有冷却套，则这带来及其紧凑且节约成本的结构，其中电动马达、电动马达轴的轴承以及电力电子电路可有利地通过设置的冷却套同时冷却。
[0011]本发明还涉及一种用于改善燃烧发动机的增压设备的启动性能的方法，该增压设备包括通过用电动马达驱动的压缩机。
[0012]根据本发明的方法首先包括向压缩机的电动马达的线圈或绕组暂时地施加电压的方法步骤，因此在已限定的转子位置中定向电动马达的转子。由于这种暂时的电压施加以及由于转子的所得定向，因此下游电子系统知晓转子位置。
[0013]转子然后可以从这个限定的转子位置加速。
[0014]这带来的优点是，可免除使用用于确定转子的位置的传感器，否则，需要所述传感器来确定转子的位置，在转子周围，磁场在无刷电动马达中随机地旋转以便带动转子。因此，一般可比利用最初随机旋转的磁场更快8ms将所述压缩机加速到运行旋转速度。
[0015]虽然DE 10 2011 084 299 A1公开了在电动马达静止时向线圈施加电压，但这在所述现有技术文件中是出于控制线圈电阻的目的。
[0016]在根据本发明的方法中，如上所述地施加电压以便将转子定向在所已限定的起始位置中，这样，除了避免需要传感器外，还优化了电动马达的运行性能。
[0017]权利要求12限定了根据本发明的方法的有利改进，根据该改进，在根据本发明的增压设备马上即将进行压缩过程之前(例如，当燃烧发动机怠速或内燃机处于超限运行模式时)施加电压。
【附图说明】
[0018]参考附图，从示例性实施例的以下描述可获得本发明的更多细节、优点和特征，其中:
[0019]图1是根据本发明的增压设备的第一实施例的示意性稍简化剖视图；
[0020]图2是根据本发明的定子绕组的立体图；
[0021]图3是根据图2的定子绕组的剖开状态的立体图；以及
[0022]图4是可设有根据本发明的增压设备的燃烧发动机的基本图示。
【具体实施方式】
[0023]图1示出包括电驱动压缩机1的增压设备20的实施例。压缩机1具有在其中布置有压缩机叶轮3的压缩机外壳2。压缩机叶轮3安装在转子轴5的一端4上。
[0024]同样如图1中所示，压缩机外壳2具有压缩机外壳后壁6，其形式是示出的示例性实施例中压缩机外壳盖。
[0025]在此情况下，压缩机外壳后壁6设有冷却套10，优选地适用于冷却水。如图1中所示，压缩机外壳后壁6布置在压缩机叶轮后方且固定于压缩机外壳2，并以这样的方式将压缩机外壳封闭。
[0026]压缩机1还具有电动马达7。电动马达7包括连接到转子轴5的轴8。在示例性实施例中，轴8和转子轴5设计为整体部件，如图1详细所示。在这种情况下，轴8的形式是短轴，其外径小于转子轴5，且其上设置有轴承16。相对于转子轴5，转子轴5的端部4的直径同样减小，并装配有第二轴承17。如图1所示，轴承17支撑在定子外壳13的轴承部，然而轴承16通过其外环支撑于压缩机外壳后壁6的凹部中。
[0027]磁体11也设置在转子轴5上，所述磁体与在外侧环绕所述磁体的定子绕组12相互作用。
[0028]根据图1的压缩机1的实施例还具有安装在定子外壳13或压缩机外壳后壁6上灰尘防护盖14，并且其中设置电力电子电路或电子设备印刷电路板9中的电子部件15。
[0029]如图1所不，电力电子电路9被设置在压缩机外壳后壁6和电动马达7或灰尘防护盖14之间。为此，电力电子电路9可以被牢固地夹紧在，例如灰尘防护盖14和压缩机外壳后壁6之间，或者以其他方式安装，例如固定粘结到两个部件中的一个上。
[0030]这种布置优势在于，电力电子电路9邻接冷却套10设置，这大大地改善了相对于电力电子电路9的所述冷却套的冷却效果。电力电子电路9可包括用于实现电子转换器功能的所需的全部部件。特别地，所述电力电子电路是控制电路，所述控制电路包括晶体管或者所谓的MOSFETs。电力电子电路还可包括传感器、尤其是霍尔传感器。此外，电子部件15除其他以后包括电容器。
[0031]可将导热膏可设置在电力电子电路9和冷却套10或压缩机外壳后壁6之间，其中安装有冷却套10。
[0032]压缩机外壳后壁6也可以由定子外壳13的端壁形成，然后轴承17将安装在此端壁中。在本实施例中，定子外壳13同样具有内部冷却装置，并因此具有冷却套10，其中，同样在本实施例中，电力电子电路9被安装在压缩机外壳后壁6和电动马达7或其定子外壳13之间，并因此享有紧凑结构和改善的部件冷却的同样优势。
[0033]根据本发明的定子绕组12在图2和图3中详细图解。
[0034]定子绕组12是不含铁绕组，其是自支撑的，在本实施例的情况下，其形成中空的圆柱体。叠片铁芯18设置在定子绕组12上，定子绕组12的一端具有凹部19供叠片铁芯18插入，图3示出了特别优选的实施例。从图2和图3可见，本例中，叠片铁芯18的外侧圆周表面32径向地凸出超过定子绕组12的外侧圆周表面31
[0035]图2和图3还示出了两个绕组抽头34和35设置在定子绕组12的端面33上。特别地，上述参照图1-3说明的增压设备20适用于燃烧机，例如内燃机或燃料电池。
[0036]图4是燃烧机21的示意性高度简化的图示，例如以(柴油或汽油)内燃机的形式。燃烧机21具有进气管线22，其中设置有增压设备20的压缩机，所述压缩机由电动马达7驱动。增压空气冷却器23，随后节流阀24，可设置在压缩机1下游的进气管线22中。来自压缩机1的压缩空气用符号表示为箭头CA，其被供给到进气歧管25，而燃烧机21的汽缸供给有来自所述进气歧管的压缩空气。
[0037]排气EG经由排气歧管26供给到排气管线27。
[0038]在图4示例的特别优选实施例中，内燃机21还设置有排气回流管线28，在排气回流管线28中设置有排气冷却器29和阀门23。然而，所述排气回流管线28连同其元件29和30并不是强制性的，而仅仅是构成了优选的实施例。
[0039]除了本发明的上述书面说明，对于其附加的公开内容，此处可明确参考附图1-4中的本发明的图解说明。
[0040]附图标记列表
[0041]1压缩机
[0042]2压气机外壳
[0043]3压缩机叶轮
[0044]4 端
[0045]5转子轴
[0046]6压缩机外壳后壁
[0047]7电动马达，特别地，无刷DC马达
[0048]8 轴
[0049]9电力电子电路/电子设备印刷电路板
[0050]10冷却套
[0051]11 磁体
[0052]12定子绕组
[0053]13定子外壳
[0054]14灰尘防护盖
[0055]15电子部件
[0056]16、17 轴承
[0057]18叠片铁芯
[0058]19凹部
[0059]20增压设备
[0060]21燃烧发动机
[0061]22进气管线
[0062]23进气空气冷却器
[0063]24节流阀
[0064]25进气歧管
[0065]26排气歧管
[0066]27排气管线
[0067]27排气回流管线
[0068]29排气冷却器
[0069]30阀门
[0070]31、32外侧圆周表面
[0071]33端面
[0072]34、35绕组抽头
[0073]36压缩机叶轮后侧
[0074]37内表面
[0075]CA压缩空气
[0076]EG排气
【主权项】
1.一种用于燃烧发动机的增压设备(20)， 包括压缩机(1)，所述压缩机(1)具有压缩机外壳(2)， 所述压缩机外壳(2)内设置有压缩机叶轮(3)，所述压缩机叶轮被安装于转子轴(5)的一端⑷，且 所述压缩机外壳(2)具有邻近压缩机叶轮后侧(36)的压缩机外壳后壁(6);和 包括电动马达(7) 所述电动马达(7)具有围绕磁体(11)外侧的定子绕组(12)，所述磁体(11)设置在所述转子轴(5)上， 其中， 所述定子绕组(12)布置在叠片铁芯(18)的无槽圆柱形内表面(37)上，且 所述电动马达(7)的形式为无刷马达。2.如权利要求1所述的增压设备，其中，所述叠片铁芯(18)为环形设计。3.如权利要求2所述的增压设备，其中，所述叠片铁芯(18)布置在所述定子绕组(12)的容纳凹部(19)内。4.如权利要求2或3所述的增压设备，其中，所述叠片铁芯(18)以其外圆周表面(32)径向凸出超过所述定子绕组(12)的外圆周表面(31)。5.如权利要求3或4所述的增压设备，其特征在于，围绕在所述定子绕组(12)的外侧的定子外壳(13)。6.如权利要求1至5中任一项所述的增压设备，其特征在于，布置在所述压缩机外壳后壁(6)上的灰尘防护盖(14)。7.如权利要求1至6中任一项所述的增压设备，其特征在于，所述轴(8)和所述转子轴(5)的形式为整体部件。8.如权利要求1至7中任一项所述的增压设备，其特征在于，所述压缩机外壳(2)的所述压缩机外壳后壁(6)具有冷却套(10)。9.如权利要求1至8中任一项所述的增压设备，其特征在于，在所述的定子绕组(12)的端面(33)上设置了绕组抽头(34，35)。10.如权利要求1至9中任一项所述的增压设备，其特征在于，所述燃烧发动机的形式为内燃机或燃料电池。11.一种用于改善燃烧发动机的增压设备的电驱动压缩机的启动性能的方法，包括以下方法步骤: 将电压施加至所述增压设备的所述压缩机的电动马达线圈，用于将在已限定的转子位置定向所述电动马达的转子；以及 从该已限定的转子位置加速所述转子。12.如权利要求11中所述的方法，其中，在马上即将进行压缩过程之前施加所述电压。
【专利摘要】本发明涉及一种用于燃烧发动机的增压设备(20)，其包括具有压缩机外壳(2)的压缩机(1)，在压缩机外壳(2)内布置压缩机叶轮(3)，该压缩机叶轮安装在转子轴(5)的一端(4)处，且压缩机外壳包括压缩机外壳后壁(6)；以及包括具有围绕磁体(11)外侧的定子绕组(12)的电动马达(7)，其中，定子绕组(12)的形式为无铁定子绕组，并且其中电动马达(7)的形式为无刷DC电动马达。
【IPC分类】F02B39/16, H02K1/27, F02B33/34, F04D29/40
【公开号】CN105308287
【申请号】CN201480034207
【发明人】G·斯平纳, D·梅茨, A·布莱, V·里茨豪普特
【申请人】博格华纳公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年6月23日
【公告号】EP3014085A1, US20160123336, WO2014209873A1