CN101688470A

CN101688470A - 电动机

Info

Publication number: CN101688470A
Application number: CN200880017273A
Authority: CN
Inventors: 霍格·郭得可; 如多夫·勒夫勒; 拉尔夫·黑博尔; 托马斯·毕硕夫; 散德拉·迈尔; 奥利弗·坎夫
Original assignee: Lindenmaier AG; SYCOTEC GmbH and Co KG
Current assignee: Lindenmaier AG; SYCOTEC GmbH and Co KG
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2028-04-15
Also published as: CN101715509B; EP1995427A1; ES2420968T3; EP2158386A1; EP1995426B1; US20080289333A1; EP1995428A1; EP1995427B1; US8371121B2; ATE498061T1; CN101715509A; EP2158385A1; ATE525559T1; WO2008141669A1; EP1995426A1; US20080292480A1; EP1995429A1; US20110076167A1; EP1995428B1; US20110076166A1

Abstract

本发明设计一种用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机装置，包括：压缩机轮3以及电动机4，该电动机具有至少一个定子4b和包括转子磁铁4c的至少一个转子4a，以及在转子4a与定子4b之间的转子空隙，其中，转子空隙被设计成使得当压缩机轮旋转时待压缩气团流的至少50％、优选是至少90％、更加优选是100％流过该转子空隙，其中，压缩机轮3被固定在轴8上或包括所述轴3a，并且至少一个转子磁铁4c或用于支撑所述转子磁铁的承载体20作为单独部件可被装配在所述轴上，并可与所述轴旋接、压接、接合、焊接，套接在该轴上或通过形状配合连接确保不会在该轴上扭转。因此，提出了节省能量的和快速响应的针对车辆的增压器，可特别大量地、低成本地和快速地生产。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种压缩机装置，特别涉及一种涡轮增压器。

背景技术

具有涡轮增压器的内燃机基本上是已知的。通常，利用从内燃机中排出的废气流驱动涡轮。例如该涡轮通过轴(Welle)与压缩机轮(Verdichterrad)耦合，该压缩机轮使得在燃烧室中压缩所提供的新鲜空气。这样的预压缩或“增压”相对于传统内燃机提高了发动机功率或提高了扭矩。当然这种增压内燃机具有所谓的“涡轮洞”的问题，该问题特别是在车辆发动或车辆从低转速加速时出现，进而也在内燃机在高功率范围内需要急速加速时出现。这是因为空气导入侧的增大的空气需求量只能在一延迟后提供(由涡轮和增压轮的系统惯性等引起)。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种涡轮增压器，其通过尽可能小的延迟，精确馈入准确数量的新鲜空气，并且同时具有简单的结构和尽可能高的抗干扰性。

此外，这种装置应能够大量低成本制造并容易维修。

所述目的通过独立权利要求的主题来实现。

本发明涉及一种压缩机装置，该装置相对于现有技术在转子和定子之间具有更大的空隙，其中，优选是待压缩的空气通过该空隙被引导到压缩机装置。这可以是用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机装置，包括压缩机轮以及电动机，该电动机具有包括转子磁铁的至少一个转子，并且具有至少一个定子以及在定子与转子之间是转子空隙，其中，该转子空隙被设计为使得当压缩机轮转动时待压缩的气团流的至少50％、优选是至少90％、特别优选是100％流过转子空隙。因此，重要的是，主气团流被引导通过该转子空隙，并且相对于该气团流，其他气流(例如再循环流或冷却流)保持较少(参照权利要求1)。此外，应根据权利要求18和19涉及独立权利要求。在本申请的下文中，“转子空隙”的概念与“媒介空隙”和“空气空隙”具有相同含义。

在此，权利要求18涉及一种用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机装置，包括压缩机轮以及具有转子和定子的电动机，其中，转子具有至少一个转子磁铁并且定子的最小内径是转子的最大外径的1.2至10倍，优选是1.5至8倍，特别优选是2至4倍，更加优选是2.4至4倍。用于空气压缩的电动机的转速优选大于15000rpm。

权利要求19涉及一种压缩机装置，其中，该装置包括电动机，该电动机具有定子，具有包括转子磁铁的转子，以及在转子和定子之间的媒介通道开口，并且在电动机的至少一个横截面内，入口的横截面面积与转子磁铁的横截面面积的比例在0.5至100之间，优选在0.8至50之间，特别优选在2至20之间。术语“入口的横截面面积”或“转子磁铁的横截面面积”将随后在描述介绍中再次精确定义。

对于所有三个上述变型以及独立权利要求，共同特征为：在定子和转子之间设有相对较大的空隙，通过该空隙，例如待压缩的空气可以作为所使用的媒介而被引导通过。

在此，对于这三种变型的特征在于，分别将压缩机轮固定在轴上，或者压缩机轮包括该轴，并且至少一个转子磁铁或用于支撑该转子磁铁的承载体作为分离的部件可被装配在该轴上，并与该轴旋接、压接、栓接、接合、焊接、熔接、外围注塑，被套接在该轴上、被套接在该轴中或者可通过形状配合连接被固定在该轴上防止扭转。这意味着，该转子磁铁可通过可松开和不可松开的连接单元与该轴连接。

作为这种固定的替选方案，转子的转子磁铁被部分或全部集成在压缩机轮中。利用这些变型，这里主要是将转子磁铁或其承载体作为分离的元件安装，这在特定环境下在制造技术方面是有利的。

压缩机轮例如通过套接和螺纹、或者套接及轴向固定而通常被固定在轴上。重要的是，由于螺纹或其它凹槽的冲孔效应，特别对于铝压铸，压缩机轮不会引起非必要的弱化。但是，这样的弱化无法消除，重要的是(这也适用于转子磁铁及其承载体)，找到尽可能旋转对称的布局，使得能够通过非圆形消除轴及其轴承的太高的负载。

该压缩机轮也可自身具有延续部分，该延续部分作为轴并且例如布置在其他轴(例如在该轴上固定有涡轮)周围，或在这样的轴的延伸上。转子磁铁可被放置在轴(其为压缩机轮自身所在的或压缩机轮匹配的轴)上。例如，在这里提供中空圆柱形形状，转子磁铁被以径向形状配合的方式被安置于其上，使得通过形状配合的方式可阻止扭转。注意，普通的磁铁材料已由于其易碎性而在高转速情况下变得不稳定，或者由于额外的机械负荷而变得比任何时候都不稳定。在此，提出了优选为金属材料或塑料材料的支撑转子磁铁的分离的承载体。根据本发明，可以将转子磁铁或用于支撑转子磁铁的、作为分离的部件的承载体装配在上述轴上并在该轴上旋接、栓接和接合、热压套装在该轴上或通过形状配合的方式固定在该轴上防止扭转。

这既可在该轴径向的内部、也可在该轴径向的外部或者在该轴的轴延伸上实现。

通过上述可能的方式可以大规模产业的方式容易地生产根据本发明的具有大转子空隙的压缩机装置，特别地，再次简化了保养和维修。

在下文中将进一步说明本发明的改进方案或细节或更进一步的限定。

一个改进方案提供轴，在该轴上固定有压缩机轮，此外该轴还携带涡轮。这是传统涡轮增压器最常见的布局，通常轴的座架被布置在压缩机轮和涡轮之间。

另一改进方案提出了具有螺纹的轴，该螺纹用于旋接压缩机轮、转子磁铁和/或转子磁铁的承载体。因此，除径向固定外，还可实现轴向固定，此外具有以固定环形式或类似形式的固定装置。

另一改进方案提供具有螺纹的轴，用于安置带螺纹的螺母，该带螺纹的螺母用于压紧和/或固定压缩机轮、转子磁铁。通过带螺纹的螺母，可一方面实现存在固定轴向支撑，此外例如在强热负荷后可调节该装置。在被连续构建在轴上的各部件之间也可布置间隔件或间隔片。

在一方的压缩机轮、转子磁铁和/或转子磁铁的承载体与另一方的轴的形状配合可通过与轴的外齿部互补的内齿部或者通过与轴的相应内齿部齿合的外齿部实现，以达到额外的径向固定。可替选地，在一方的压缩机轮、转子磁铁和/或转子磁铁的承载体与在另一方的轴的形状配合可通过榫槽形成。此外，压缩机轮与转子磁铁或转子铁磁的承载体也可以径向相互旋接，例如只要将转子磁铁的承载体旋接在压缩机轮上或旋接在压缩机轮的突出作为延续部分的轴上。此外，例如利用与轴平行的螺钉，通过将转子磁铁的承载体或转子磁铁自身旋接在压缩机轮上，也可实现轴向固定。

可替选地，可通过开口销实现转子磁铁或转子磁铁的承载体的径向或轴向固定，为此，该轴包括优选以旋转对称方式布置的削弱部，其他部件被插入或旋接入所述削弱部中用于固定。

转子磁铁的承载体可由塑料或金属材料制成，与压缩机轮类似。这两种材料具有可利用注模工艺易于大规模工业生产的优点。为承受承载体内所支撑的转子磁铁的负荷，塑料材料特别适合转子磁铁的承载体，因为承载体优选不像压缩机轮径向突出的那样远，并且现代塑料材料可满足很高的转速。

承载体可具有能够放置中空圆柱形或环形磁铁的环形腔室或部分环形腔室，或相同的环形截面。有利的变型在于用于插入转子磁铁的多个空腔，其中这些空腔优选是以规则方式径向均匀布置在轴的周围，以实现轴的圆形运行。

在此，承载体可具有用于接收转子磁铁的轴向开口的腔室(这些腔室可以在一侧或两侧开口)，当然还可提供由盖封闭的腔室。

为在至少一侧轴向固定转子磁铁或转子磁铁的承载体或压缩机轮，轴自身可具有台阶。

另一有利改进方案在于，承载体还具有翼或螺旋桨，翼或螺旋桨例如对待由压缩机轮压缩的气流进行预压缩。优选将这种翼或螺旋桨径向固定在承载体外侧。

本发明另外涉及一种具有用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机装置的涡轮增压器，其包括压缩机轮以及具有转子和定子的电动机，其中，转子的转子磁铁被构布置成部分或整体集成在压缩机轮中(在一方的转子磁铁或转子与在另一方的压缩机轮相互连接)，并且定子的最小内径是转子的最大外径的1.5至8倍。在此，给定的长度各自涉及各相关元件的最大延伸或最小延伸，当然仅在电或磁有效元件的范围内，也就是说，例如仅在转子磁铁的长度上。

在本申请的上下文中，“涡轮增压器”应理解为可为内燃机输送预压缩的助燃空气的所有装置，通过该涡轮增压器，更大质量的进气燃烧室中。(因此，传统压缩机轮-涡轮耦合也不是必要的)。

此外，本发明涉及一种涡轮增压器，其包括至少一个压缩机轮，其中压缩机轮可通过至少一个电动机驱动，并且该电动机具有定子、转子以及在定子和转子之间的转子空隙，该转子空隙被设计成使得压缩机轮旋转时待增压气团流的至少50％、优选是至少90％通过该转子空隙输送。

所述的百分数分别说明最小范围。在此，百分数原则上适用于涡轮增压器或与其连接的内燃机的整个转速范围。

在一改进方案中，被输送给各压缩机轮的总气流应通过该转子空隙输送。

此外，设计的数值界限也用于消除非期望的或“偶然的”漏流(在现有技术中可能出现)。根据现有技术的主题(对于现有技术，转子被安置在压缩机轮的非常靠近定子的外侧)的在转子和定子之间的“再循环流”不应被视为“待压缩气团流”，因为这样的“再循环空气”严格来说已经过了压缩机轮。

“整体”构造是有利的，对于整体构造，待压缩气团流的大部分或甚至待压缩气团流的全部通过转子空隙被输送给至少一个压缩机轮。

不同于将转子安置在压缩机轮的径向外侧，将转子或其磁作用部分布置成尽可能靠近压缩机轮的转轴是有利的。这从机械角度看，这对于快速运转的涡轮增压器非常有利，因为这里通常通过高的或快速变化的离心力可能出现机械损伤。也有利的是，以这种方式，旋转惯性矩可以保持相对较低，因为在径向上位于外部的磁铁通常具有很大的特定重量，进而具有大的旋转惯性矩。由此增压器的不稳定的表现被显著改善。此外，位于压缩机轮外侧的磁铁具有更强的热负荷性能，因为通过压缩做功会在这些外表侧出现更大的加热，这对转子的磁铁的寿命产生负面影响。

在参考文献中公开了用于产生电力的涡轮增压器。该涡轮增压器被设计成小型燃气涡轮机，并且同样具有涡轮机以及被刚性耦合的压缩机。用于产生电力的常规发电机被法兰连接在涡轮机的转子轴上。因为该发电机被布置在入口通道内，所以具有高的流阻，该流阻降低效率，并且同时对轴承部件施加很高的负荷。

根据本发明的涡轮增压器的一个改进方案提出将涡轮增压器例如用作用于热电联产或冷电联产的微型涡轮机。在此，助燃空气在电动机/发电机的转子和定子之间流入增压器内，并被压缩以及预加热至大约200℃。在热交换器中，预加热的压缩空气通过热废气被加热到更到的温度水平。被压缩的热空气在布置在下游的燃烧室中与燃料(例如再生气体)一同被燃烧。这样生成的高温气体在涡轮机中膨胀并驱动涡轮机轮，进而驱动增压器以及发电机。在热交换器中的废气的热能一部分直接再次被馈给助燃孔气。而且，本发明的涡轮增压器可与第二热交换器耦合，使得剩余热量用于产生热水或将剩余热量输送至例如用于建筑物的温度控制的热回路中。发电机可作为启动进程的电动机使用。由此，通过本发明的涡轮增压器可产生低成本小型热电站，其基本部件由大规模制造的部件构成。

一个改进方案提出转子磁铁的质量在5g至1000g之间，对于车辆涡轮增压器优选在10至100g之间。在此，电动机的磁(主动)有效质量关于转子的旋转轴的质量惯性矩在0.1kgmm²至10kgmm²之间，对于车辆使用优选在0.3kgmm²至1kgmm²之间。

由此，根据本发明的转子空隙，使得相对较大的空气空隙成为可能，质量以及电或磁有效马达部件的质量惯性矩很小，尽管如此，仍形成非常均匀的场。

一个改进方案提出压缩机轮被安置在轴上并且包括叶片，其中，叶片的前缘(因而是压缩机轮的首先遇到空气的部分)在进气流方向上相对于转子的磁有效的前部和/或定子的磁有效前部位于上游。

这意味着，电动机(转子或定子)的有效部件在轴向更加朝向进气口，并且实际压缩机轮被布置在下游。因此，也可以经过转子空隙输送待输送给压缩机轮的入空气。

为减小在压缩机轴上的弯矩，提出可以将转子应用在压缩机轮中或压缩机轮的面向涡轮的一侧，尽管如此，待压缩的气团流主要通过转子空隙引导。

多个不同转子磁铁在压缩机轮的不同位置上(前、内和/或后)的混合构造，在同时优化马达的扭矩和减少转子轴弯曲负荷的同时，可优化必要的结构空间。在此，转子/定子的形状不一定必须为圆柱形，而是可以适合于压缩机轮的形状。

此外，本发明提出了用于驱动根据本发明的涡轮增压器的方法。如上所述，该涡轮增压器具有至少一个用于压缩空气的压缩机轮，并且该压缩机轮可通过电动机驱动，其中在电动机的转子和定子之间布置有转子空隙，并且被输送给压缩机轮的气团流的至少50％、特别优选是至少90％在涡轮增压器的至少一个工作条件下通过转子空隙输送。

该“操作方法”已经在设备权利要求中提出，在那里已经提出的也适用于这里的操作方法。重要的是，在涡轮增压器的正常操作下，例如在压缩机轮的转速在5000rpm至300000rpm之间、优选在40000至200000rpm之间，或对于往复式发动机被连接的内燃机的转速在50至200000rpm之间、优选在100至15000rpm之间的工作条件下，可以达到上述至少50％或至少90％甚至100％的气团流比例。

应当再次注意，本发明的“涡轮增压器”不必一定包括由废气流驱动的涡轮。重要的仅在于在“涡轮增压器”中包括至少一个(被驱动的)压缩机轮用于将预压缩的助燃空气输送给内燃机。

在一个改进方案中，根据本发明的涡轮增压器包括涡轮以及与其连接的压缩机轮，其中，在压缩机轮的面对涡轮的一侧设有电动机，并且与该压缩机轮以抗扭的方式连接的电动机的转子以自由伸出的方式设计。

对于(例如由控制电子设备确定的)更高的新鲜空气需求，该电动机用于通过该电动机提供压缩机轮的额外加速。此外，电动机是有利的，因为电动机可以高扭矩来加速，但没有明显启动延迟。

此外，有利的是，电动机在这种情况下未被构建在涡轮和压缩机轮之间。这样的构建可导致热问题并且产生很大的传统(纯机械的)涡轮的结构变化。除设计成本提高外也提高了对于这种构造的修理成本。

有利的是(但在本发明的框架内不是必须的)，在这种情况下在轴向方向上提出了“涡轮、轴(座架)、压缩机轮、电动机”的顺序。该电动机基本上只置于环境温度中，使得在此不会导致定子绕组等的热损坏。

一个优势在于压缩机轮另一侧的自由伸出端。电动机的转子被安置在这里。在这里可安置另一轴承位置(但这不是必须的)，以使得转子在两侧安置。这样的轴承位置可能在特定情况下干扰电动机的电特性，并且产生静态冗余。另外提高了系统中的摩擦功。此外，在特定情况下，通过这样的轴承会阻碍输送新鲜空气，因为相应的支柱缩小了朝向压缩机轮的进气口。这样的轴承位置，即两侧的压缩机轮的轴座架，也是有利的。

此外，对于“伸出的”转子，与纯机械涡轮增压器的结构差别很小，使得以这用方式可将电动机以很低的成本、统一地以及可简便维修地安置在传统涡轮增压器上。

本发明的驱动系统除包括本发明的涡轮增压器外，还包括内燃机。本发明的“内燃机”应理解为需要或产生新鲜空气/新鲜气体以及废气的发动机，使得相匹配的涡轮增压器可在这里使用。此外，该驱动系统包括电能储存装置。这里，优选的是涡轮增压器的电动机被连接到电能储存装置，用于在涡轮增压器的马达工作方式下取出电能并在涡轮增压器的发电机工作方式下馈入电能。

在涡轮增压器的多个工作条件下(例如全负荷、惯性滑行等)，高达30％的废气被排放而未被使用。通过所述涡轮增压器的实施例，通过将电动机作为发电机使用，过多废气的能量将被额外利用。以这种方式，剩余的“热/动能”将再次转化成电能，由此驱动系统的能量均衡得到显著优化。理性情况下，涡轮压缩机装置甚至被设计成使得在车辆中的内燃机不再需要额外的发电机。

当涡轮增压器的电动机或与其连接的电能存储器可额外地与车辆的电动机的动力连接时，对于该驱动系统特别有利。所述电动机驱动例如可以是轮毂电动机(或设在传动中的另一电动机)，其被固定在车辆的驱动轮上。现在，所谓的“混合动力车辆”以这种方式实现在加速时提供扭矩或发动机功率，因为除内燃机外，还有电动轮毂马达为加速提供动力。在制动过程中，通过将电动轮毂马达转换成发电机工作模式可实现制动效果以及将动能再次转化成电能，该电能被转存在相应的储存装置中。现在涡轮增压器的电动机也同样与该储存装置连接，由此可集中“管理”总电能，使其可在任意时间被使用。

此外，涡轮增压系统和电动轮毂马达(或动力传动系中的其他马达)显然还可具有相互独立的电储存装置。

如果涡轮压缩机系统(或不带有涡轮的压缩机系统)具有与机动车辆的板上系统的电压或车辆的电传动系统的电压不同的电压，则是有利的。由此，例如可使该独立系统在机动车辆惯性滑行时自动充电，并在加速时由相应的独立储存装置再次提供驱动能量。因此不再需要在压缩机系统的电系统和驱动系统或板上电源之间的向上转换或向下转换，系统可被相应地电封装成具有额外保护。

此外，本发明的涡轮增压器也适用于可调节的发电装置，该发电装置可由燃料(如天然气、液化石油气、燃油，以及再生气体如生物气、沼气、垃圾填埋气或固体燃料如碎材、木块、草等)驱动。通过这种方式，可实现低成本且高效率的热电联产装置。本发明的涡轮增压器还可作为用于热电联产的微型涡轮机的基础模块使用。

为控制电能、冲放电过程或在低消耗时提供理想的扭矩，优选在动力传动系中提供控制电子装置。涡轮或压缩机轮的转速，在涡轮机壳体侧上及压缩机壳体侧上的压力状况的实际值，以及与内燃机相关的关于扭矩的其它特征变量可以作为控制参数。

一个改进方案在于涡轮与压缩机轮永久性地相互抗扭地连接在一起。这意味着，在涡轮与压缩机轮之间没有耦合，由此改善了机械结构和系统的易受干扰性。取而代之的是，通过重量轻的转子、重量轻的压缩机轮、重量轻的轴和相应的小质量涡轮限制运动旋转质量。

涡轮增压器的壳体优选是以模块化方式构造，也就是说，除了用于涡轮的涡轮机壳体之外，还有用于压缩机轮的压缩机壳体。涡轮机壳体优选是与将废气从内燃机的各个汽缸引导到涡轮的排气歧管连接。考虑到涡轮机壳体的热负荷，设计需求与围绕压缩机轮的压缩机壳体有些不同。涡轮和压缩机轮的实际座架优选是仅设在涡轮和压缩机轮之间。这意味着在压缩机轮的背离涡轮的一侧没有额外的座架，因为实际上在这里电动机的定子自由伸出。优选地，在涡轮机壳体与压缩机壳体之间设有轴承壳体，该轴承壳体用于容纳涡轮和压缩机轮的轴承部件。

电动机优选包括基本上具有圆柱形形状的定子，该定子环绕转子。在此，有利的是，该定子可作为压缩机轮壳体的内壁的一部分。该定子例如还可作为可插入压缩机轮壳体的相应开口中的插入物。对于本实施例，有利的是，只需要对传统机械涡轮增压器的结构做最小的变化，由此使得特别是电动机的额定电压大于12V，例如为24V或48V。

特别有利的是，电动机可以从马达工作模式转换成发电机工作模式。(在涡轮机壳体中)增压压力达到特定的额定值，则通过使用具有再生制动能力的换能器产生额外的能量。由此，理想地，通过制动能量的能量转换，可摒弃用于消除过多废气压的排泄阀门/测压器。

马达/发电机工作模式的控制首次使得对增压过程的现代控制成为可能。因为电动机优选通过频率转换器控制，可精确确定压缩机轮以及涡轮的转速，以及气团流。内燃机的增压过程控制优选集成在中央马达控制中。因此可实现受综合特征曲线控制的增压。因此使得对燃烧参数(燃料量、空气量、进气压力、废气回送率、点火时间点等)的确定和优化成为可能，由此明显降低燃料消耗。因此，这描述了有效综合特征曲线扩展，由此可明显优化内燃机的能量均衡。该控制环路允许在内燃机的燃烧室内实现完整燃烧进程的控制和优化。

其他有利改进方案将在其他从属权利要求中给出。

电动机几乎不阻碍空气流入，并且不必提供额外的、可不必要地提高流阻的空气输送口。在此，甚至使得可以不必在转子和定子之间设有进气口。由于删去了“反轴承”，在这里这种支撑物不是必要的。同样地，即对于具有涡轮机的“传统”涡轮增压器、也对于单纯作为压缩机级的涡轮增压器使用这样的“反轴承”(例如对于特别高的转速、临界固有频率等)。

取决于转子或定子的尺度，入口可以具有大横截面面积。优选地，定子的最小内径是转子的最大外径的尺寸的1.2至10倍，优选是1.5至8倍，特别优选是2至4倍。这里指定的长度各自与相关部件的最大延伸或最小延伸相关，但是仅在电有效或磁有效部件的范围内(因此例如仅在转子磁铁的长度上)，并且随后变厚(例如在压缩机轮的区域中)在这里并不重要。这些值在(横截面面积的)单个横截面中满足即可。

另一有利设计在于压缩机轮包括螺纹、叶片或翼状物形式的输送结构，其中，所述输送结构的前缘在进气流方向上相对于转子磁铁的磁有效前缘或定子的磁有效前缘位于下游或上游。在本文中，“磁有效前缘”表示实际的电和磁部件，但没有隔离外壳等。这样，根据应用情况，可以自由地以实际上自由的方式相对于压缩机轮布置定子或转子。例如，如果使用金属材料的压缩机轮，则可以将转子磁铁的前缘关于进气流方向被布置在上游。利用转子磁铁伸出压缩机轮，相应的电动机的电特性或磁特性是特别有利的。但是，如果要求构造空间最小化，则转子磁铁可以始于压缩机轮的输送结构内部。这例如适合于输送结构由塑料材料构成的情况。定子的前缘可以类似地关于输送结构的前缘被布置在下游或上游。这里，也是出于对最前面的关于构造空间及材料的考虑。

另一(作为上述构造的替代方式或者另一方式)构造在于压缩机轮包括叶片、螺纹或翼状物形式的输送结构，其中，输送结构的后缘在进气流方向上相对于所述转子磁铁的后缘或定子的后缘位于下游或上游。因此，根据周围材料的电介质或磁特性、转子磁铁或定子或压缩机轮/输送结构的尺度，“待驱动”的部件也可以被部分布置在输送结构的下游。这里，特别大的或大功率的定子装置或转子磁铁还可以被设计成足够长，使得它们在两侧(因此在下游和上游)在轴向上延伸超过输送结构或压缩机轮。

这也意味着，转子磁体或定子的外轮廓或内轮廓不必为圆柱形或中空圆柱形，而且在这里也可具有其他形状，例如为截顶圆锥形形状或中空截顶圆锥形形状。为实现本发明的专利规范，根据本发明的直径或面积比例对于这种倾斜结构必须仅在单一截面中实现。

另一有利改进方案在于转子磁铁关于压缩机轮的轴在径向上在压缩机轮的轮毂外部布置。该布置由于转子磁铁的更高的机械负荷以及热负荷因而是不希望有的，当然这给出了更高的灵活性，例如可实现轮毂的小型化制造(或在理想状态下取消轮毂)以及在压缩机轮中心的额外空气流。另外，压缩机轮也可实施为使得空气在径向上既可在转子磁体的内部也可在转子磁体的外部输送。在这里例如可想象的是，转子磁体被实施成基本上为圆环形。当然这也可通过多个转子磁铁段分布来实现。

在这里，压缩机轮可实施成至少50％、优选为至少70％、特别优选为至少90％在径向上在转子磁体的外部输送。

上述一个变型提出了在至少一个横截面中，入口的横截面面积与转子磁铁的横截面面积的比例(根据公式的表达为：V_QE＝A_入口/A_转子磁铁)在0.5至100之间，优选是在0.8至50之间，特别优选是在2至20之间。

媒介空隙马达的最初工作性能是将媒介输送通过在转子和定子之间的空隙，或作为发电机，由媒介空隙中的传送媒介来驱动。

“入口的横截面面积”应当理解为空气或流体可以通过的实际开口横截面。因此这是该区域中的实际的“入口净横截面面积”。例如，对于圆圈形入口，首先将其假设为总的圆形面积，但是减去叶片或轮毂(包括护套、转子磁铁等)的相应的横截面面积，以便确定净横截面面积。这里得到的测量值因而是实际转子磁铁(关于面积)与空气可以流过的实际横截面的比。

用于确定V_QE的横截面优选是经过不仅存在转子磁铁而且存在转子的磁有效或电有效截面的区域。

另一有利设计在于定子的横截面面积与转子磁铁的横截面面积的比(以公式V_QS＝A_定子＝/A_转子磁铁表示)在2与100之间，优选是在10和50之间。这里，各自为要说明的定子或转子磁铁的电有效部件的“净横截面面积”。未将非电/磁有效的一个或多个隔离部件计算在内。因此，对于定子，将金属基底主体(例如包括铜绕组)考虑在横截面内，但是周围的隔离塑料为考虑在内。相应地，对于转子磁铁，也仅将实际磁有效面积计算在内，即使转子由不同部分组成也是如此(于是相应地将各个面积相加，使得可以确定转子磁铁的总面积)。

上述横截面优选与压缩机轮的轴垂直布置。

另一有利形式在于转子与压缩机轮连接，并且压缩机轮在两侧被轴向安装。这里，压缩机轮可以与涡轮连接或者不与其连接，重要的是压缩机轮在两侧被轴向安装，因此不突出。

另一有利改进方案提出了，将涡轮增压器实施成，仅作为具有至少一个压缩机轮的压缩机轮系统，并且至少一个压缩机轮被单面或双面轴向安置。在这种情况下，压缩机轮也可不与涡轮连接。

另一有利的设计在于涡轮增压器包括涡轮和压缩机轮，其中，在压缩机轮的面向涡轮的一侧、或者在压缩机轮的面向涡轮的一侧与背离涡轮的一侧之间设有电动机。

另一有利设计在于定子的最小内径是转子的最大外径的1.1至1.49倍，优选是1.25至1.49倍。

另一有利设计在于定子的最小内径也是转子的最大外径大小的8.01至15倍，优选是8.01至12倍。

这里指定的长度各自与相关部件的最大延伸或最小延伸相关，但是仅在电有效或磁有效部件的范围(因此，例如仅为转子磁铁的范围)内，并且随后变厚(例如在压缩机轮的区域中)在这里并不重要。

在此，为减小电流强度以及控制能量的经济效益，电动机的额定电压可大于12V，例如为24或48V。

电动机可从马达工作模式转换成发电机工作模式。如果(在涡轮机壳体内)增压压力可达到特定的额定值，则通过具有再生制动能力的换能器可产生额外的能量。此外，在理想情况下，通过制动能量的能量转换，可摒弃用于消除过多废气压的排泄阀/测压器。

对马达/发电机工作方式的控制首次允许实现对增压过程的几乎实时的、目标化闭环控制。压缩机以及涡轮的转速、进而气团流可以被准确确定，因为电动机优选是通过频率转换器以闭环控制。内燃机的增压过程的控制优选是集成到集中式马达控制中。这样，可以实现以特征曲线控制的增压。因此，可以实现燃烧参数(燃料量、空气量、增压压力、废气返回率、点火时间等)的准确调节和优化，通过这种方式，可以实现显著降低燃料消耗。因此，这表示特征曲线的有效延伸，通过这种方式，内燃机的能量平衡可以得到显著提高。该控制环路允许在内燃机的燃烧室内实现完整燃烧进程的闭环控制和优化。

其他有利改进方案将在其余从属权利要求中给出。

附图说明

本发明将根据多个附图予以说明，在附图中：

图1a以部分剖面的形式示出根据本发明的涡轮增压器的第一实施例；

图1b为根据图1a中的箭头A所指向的涡轮增压器的面的视图；

图1c为根据图1a中的箭头B所指向的涡轮增压器的面的视图；

图1d为图1a所示涡轮增压器的部分分解视图；

图1e为具有压缩机轮和涡轮的轴的框图；

图1f至图1h为在轴上的转子磁铁或转子磁铁的承载体的可替选固定方案；

图1i至图1k为装配有转子磁铁的承载体的切面图；

图1l为转子磁铁的承载体的框图，该承载体在外侧上具有用于预压缩的翼；

图1m为作为压缩机轮上的突起的轴的构造图；

图2a以部分剖面的形式示出根据本发明的涡轮增压器的另一实施例；

图2b为图2a所示涡轮增压器的部分分解视图；

图3a为转子、定子以及压缩机轮的比例和布局的视图；

图3b为压缩机轮的实施例，其中，转子和定子是倾斜的；

图4a至图4c为根据本发明的涡轮增压器的几何比例的视图；

图5和图6为根据本发明的涡轮增压器作为用于获取能量的微型涡轮机的另一实施例。

具体实施方式

在下文中将根据图1a至图1d所示的第一实施例说明本发明的基本特征。

图1a至图1d示出了在电方面得到改进的机械式涡轮增压器1，该涡轮增压器可与涡轮机壳体5在内燃机上套接。在燃烧后，由图1a所示的废气歧管收集废气，并将其用于驱动涡轮2。涡轮2被涡轮机壳体5围绕，并且基本上取自传统机械式涡轮增压器。轴承壳体7与涡轮机壳体5连接，还与压缩机轮壳体6连接。在该压缩机轮壳体6中安置有压缩机轮，经过入口(在图1c中可很好地看到该入口)馈入的空气通过该压缩机轮3压缩，并以一方式(在这里未示出)被输送至内燃机的燃烧室。在图1a中左侧的压缩机轮3示出了延续部分，电动机的转子4a被构建在该延续部分上。转子4a被安置在空气入口4e的中心。进气流方向在图1a中以LES表示(在这里与压缩机轮的轴共轴)。

在转子4a的周围提供有定子4b，该定子基本上具有空心圆柱形的形状，并且在进气口范围内作为压缩机壳体的内壁。这里，定子4b还被设置作为相应开口的插入物，使得这可以很容易组装。因此在这里，在图1a中所示转子4a与定子4b之间的转子空隙是压缩机轮的进气口。在此，根据图1a，进气口4e在转子和定子之间无需支柱。在所示切面中，定子的最小内径(参照图1d中所示的“d_S”)例如为定子的最大外径d_R的1.5倍(附图是示例性的，仅用于表明大小关系)。

电动机4的转子4a具有由护板围绕的转子磁铁4c(例如参考图1d)。在此，该护板基本上形成为“杯状”，其中，杯的底部朝向压缩机轮基本上完全封闭(除了中心装配孔之外)。

压缩机轮可由非金属材料制成(不是必须的)，在一个实施例中，例如由非强化塑料制成，电动机的电磁场的影响被最小化。转子磁体4c又是局部中空的，以套在具有压缩机轮的公共轴上。在这里，在图1d中可相应地看到转子磁铁4c的孔。此外还可看到的是，转子(由转子磁铁4c和护板4d组成)、压缩机轮3、轴8、涡轮2这些元件顺序排列，其使得电动机的热负荷最小化。在此，轴8在本实施例中被设计成使得涡轮2、压缩机轮3以及转子4a以固定(抗扭地固定)的方式相互连接，因此通过旋转力偶或飞轮不可分离。例如当涡轮2的质量很大时，当然基本上可在本发明的框架内提供这样的力偶。但是，由此结构费用会再次提高。

在这里，图1a中的电动机4的额定电压为12V，当然也可为其他电压值(例如对于混合动力车辆为48V)。

图1d示出了具有用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机轮装置的涡轮增压器，包括：压缩机轮3；以及具有转子4a和定子4b的电动机4，其中，该转子的转子磁铁4c被设计成使得被部分或全部集成在压缩机轮中或与压缩机轮连接，并且该定子的最小内径为该转子的最大外径的1.5至8倍。在此，转子磁铁、定子或压缩机轮的布局在轴向方向上可变，为此，参照随后将具体说明的图3a。这里，转子磁铁3c的质量(总质量，即使该转子磁铁由多个部分构成的情况)为50g。转子磁铁关于转子的轴的质量惯性矩为0.6kgmm²。

入口的横截面面积与转子磁铁的横截面面积的比例(V_QE)为7∶1。定子的横截面面积与转子磁铁的横截面面积的比列V_QS例如为16∶1。

电动机既可在马达工作模式(用于加速和避免“涡轮洞”)下被驱动，也可在发电机工作模式(用于回收能量)下被驱动。当(在涡轮机壳体内)增压压力达到特定的额定值时，通过具有再生制动能力的换能器产生额外的电能。理想地，通过在发电机工作模式下对制动能量的这种能量转换，可以摒弃用于消除过多废气的排泄阀门/测压器，如在图1b中的编号9所示。

根据本发明的涡轮增压器应用于本发明的驱动系统中，对于车辆，该驱动系统包括：与涡轮增压器连接的内燃机，以及电能储存装置。在此，涡轮增压器1的电动机与电能储存装置连接，用于在涡轮增压器1的马达工作模式下取出电能并在涡轮增压器1的发电机工作模式下馈入电能。在一个特别优选的实施例中，涡轮增压器的电动机与电能储存装置连接，其中，该电能储存装置还可与车辆的电动驱动连接。这可以是车辆的传动中设置的“轮毂马达”或(例如在传动装置的范围内)另一电动机。将电涡轮增压器与“混合动力车辆”这样连接是特别高效能的。

为高效地控制驱动系统以及涡轮增压器，提出了用于确定涡轮2或压缩机轮3的转速、涡轮机壳体侧与压缩机壳体侧的压力条件的实际值以及与内燃机有关的关于扭矩的其它值的控制电子装置。

根据图1a至图1d的第一实施例的最重要的部件在图1d的右上方以部分分解视图的形式示出。这里，可看到对于具有涡轮2以及与其连接的压缩机轮3的涡轮增压器1，其中，在压缩机轮的背向涡轮的一侧，设有电动机4(由转子4a以及定子4b构成)，并且与压缩机轮3以抗扭方式连接的电动机4的转子4a以自由伸出的方式设计。

该“自由伸出”是有利的，因为由此将降低设计成本，并且例如避免了完整座架的静态冗余。“自由伸出”应理解为其中转子未以单独且永久性方式安装的方案。可能提供的“捕获笼”等在本文中不被看作“轴承”，所述“捕获笼”等用于防止自由伸出的转子的弯曲，该弯曲例如由于弯曲谐振而可能太大。

图1e示出了根据本发明的压缩机装置的框图。在此，轴8被单独取出，其他周围部件在图1a至图1d中示出。

在轴8上，右侧附接有涡轮2，而左侧附接有压缩机轮3。在涡轮2与压缩机轮3之间的范围内是通过带有叉的正方形标记的轴承。在右侧，涡轮2借助于带螺纹的螺母固定，在左侧，涡轮2紧靠在轴的轴肩上。

压缩机轮在右侧紧靠在轴8的相应的轴肩上。在其左边示出间隔件28。转子磁铁4c被示为在间隔件的左侧，转子磁铁4c为中空圆柱形且与轴8接合。通过这种接合实现了可使转子磁铁4c与轴8以相同速度共转的材料安装。可替选地，在这里示出的构件也可以是承载体20，该承载体在其内部支撑转子磁铁4c。可替选地，转子磁铁4c或承载体20可被热压套装在轴8上，并且具有轴的上开口销也是可以的。在左侧示出了螺纹22，带螺纹的螺母23与其连接，以将转子磁铁或其承载体、间隔件28以及压缩机轮3加紧，使得在这里不会出现轴向作用。

图1f示出了可替选的变型，对于该变型，在右侧示出压缩机轮3(没有间隔件28)，并且转子磁铁4c或承载体20与其直接连接。在此，轴8具有螺纹，磁铁4c或承载体20被旋接在该螺纹上。另外，还旋接有作为锁紧螺母使用的带螺纹的螺母23，以在这里提供额外的轴向支撑。

作为这里所示形状的替选方案，承载体20或转子磁铁4c可例如具有星形的内部齿状部，其被套在轴8的互补的外部形状上，以阻止扭转。

除了这里示出的实施例外，转子磁铁也可关于轴被容纳在轴的内部或被安置在轴的外围中(这适用于转子磁铁或承载体的所有固定方式)。

图1g示出榫槽构件24，在轴的周围示出分布有总共2至4个栓，其嵌接在转子磁铁4c或相应承载体20的相应的槽中。在这里，再次通过在螺纹22上的带螺纹的螺母23实现轴向固定。

图1h示出了在压缩机轮3上的承载体20或转子磁铁4c的其他固定形式。在此，设有轴向螺钉29，其轴向进入压缩机轮3(该螺钉29与轴8平行)。在此，为了固定，示出了固定环30，其额外地在轴向上固定该布局。

图1i示出了承载体20的横截面，其上安置有盖26。在此，在承载体20的空腔25内各自安置有单独的转子磁铁4c，这些转子磁铁在承载体20的圆周上均匀分布，如图1k根据Z-Z所示的截面那样。

在此，盖26不是一定必需的，空腔25也可在轴向方向上以开口的方式设计。

图1l示出具有在径向整体形成的翼27的承载体20。由此，原有的压缩机轮可获得额外的增压器级，也就是说，在这里，承载体具有除承载转子磁铁4c的功能之外的空气压缩形式的附加功能。

这里，承载体20通过塑料注模来制造，但是，在这里也可通过金属或其他材料注模来生产。

图1m示出了具有轴的形式的左侧延续部分3a的压缩机轮3。中空圆柱形转子磁铁4c或承载体20被附接、接合和/或被热压套装在该延续部分上。压缩机轮自身被热压套装在轴8上，并且还通过带螺纹的螺母23被固定在螺纹22上。

图1所示的装置示出了用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机装置，其包括：压缩机轮3；以及电动机4，该电动机具有包括转子磁铁4c的至少一个转子4a，以及具有至少一个定子4b，并且在转子4a和定子4b之间具有转子空隙，其中，转子空隙被设计成使得压缩机轮旋转时待压缩的气团流的至少90％通过该转子空隙输送，其中，压缩机轮3被固定在轴8上，并且转子磁铁4c或用于支撑转子磁铁的承载体20被装配在轴8上作为单独的部件，并且与轴8接合并随后通过螺母23被固定在该轴的螺纹22上。

可替选地，也可涉及一种方案，在该方案中，定子的最小内径为转子的最大外径(关于这些细节的限定，请参考说明书)的1.2至10倍，优选为2倍。

在另一可替选的形式中，可在定子和转子之间提供媒介入口，并且在电动机的至少一个横截面上，入口4e的横截面面积与转子磁铁的横截面面积的比例在0.5至100之间，这里为5。

在图2a和图2b中示出另一实施例，在此，转子磁铁4c在制造时被部分地集成在压缩机轮3中。定子构成压缩机壳体内轮廓。

电动机既可在马达工作模式(用于加速和避免“涡轮洞”)下被驱动，也可在发电机工作模式(用于回收能量)下被驱动。当(在涡轮机壳体中)增压压力达到特定的额定值时，通过使用具有再生制动能力的换能器产生额外的能量。在该设计变型中，由于在发电机工作模式下可对制动能量进行能量转换，所以可以摒弃用于消除过多废气的排泄阀门和测压器(如在图1b中的编号9所示)。

图3a示出了压缩机轮3、定子4b以及转子4c的用于说明几何情况的框图。其中示出压缩机轮在一侧或两侧被安置在轴10上，并且受到进气流方向LES上的流的作用。流入的气流由具有输送结构F的压缩机轮3加速。该输送结构的前缘由VF表示，该输送结构的后缘由HF表示。转子磁铁4c的前缘由VR标示，转子磁铁4c的后缘由HR标示。定子的前缘由VS标示，定子的后缘由HS标示(在这里，该定子是旋转对称的，但是在这里出于清楚性的原因示出了上定子截面)。压缩机轮3因此具有叶片形式的输送结构F，其中，输送结构的前缘VF关于定子磁铁4c的磁有效前缘和定子的磁有效前缘VS在进气流方向上位于下游。与此相反地，压缩机轮的后缘HF关于定子磁铁4c的后缘HR和定子4b的后缘在进气流方向上位于下游。

但是，在这里可为其他构建，转子磁铁或定子仅在压缩机轮的棱上方伸出，还可能的是，该转子磁铁被放置在压缩机轮内部，并且在侧面被输送结构的棱包围。

图3b示出了另一实施例，在该实施例中，定子4b(该定子关于轴10旋转对称)相对于轴10倾斜。在这里，该定子也基本上具有中空截锥体形的形状。该转子4a或相应的转子磁铁也是同样，该相应部分的切面关于轴10倾斜(因此非平行/共线，而是在延长线上与此相交)。

图3b所示的压缩机轮在两侧被安装(参看所勾画的轴承位置L1和L2)。但是，其他附图的实施例原则上也可以在两侧被安装(即使在特定情况下这意味着更高的构造成本)。

对于图3b，转子磁铁4c关于压缩机轮3的轴10在径向上被布置在压缩机轮3的轮毂之外。在此，压缩机轮被设计成使得空气既可在径向上在转子磁铁的内部被输送，也可在径向上在转子磁铁的外部被输送。在此，压缩机轮也被实施为使得所提供的气团(或所提供的气团流)的至少70％在径向上在转子磁铁的外部被输送。

图4a和图4b用于说明对并非始终相同的几何形状的直径尺寸的估计。

图4a指出在转子(但只在转子磁铁延伸的区域内)具有最大延伸的位置测得该转子的最大直径d_R。不考虑在压缩机轮3的区域内转子随后变宽，因为转子磁铁未进一步延伸到那里。

相应地，在定子的相应的电或磁有效部件(由具有铜线的一个层压芯的黑色条表示)所延伸经过的最狭窄的位置测量定子(见d_S)。

图4b进一步示出非圆形横截面。转子的“最大外径”表示围绕整个转子的最小外接圆的直径(关于轴向定位，参看上面对4a的描述)。图4b所示的波浪形轮廓不是园形，并且外接圆基本上与外转子的伸出位置相切。

定子4b也是同样情况，该定子同样不具有环形形状。在这里，假设最大内接圆具有直径d_S。

图4c再次示出经过本发明的定子4b和转子4a的横截面。在这里，可看到转子磁铁4c由各个段(三个分布在边界上)构成。可替选地，当然也可以想到例如圆柱形的单个磁铁。在该转子磁铁4c周围附接有护板4d。而输送结构F(这里为截面，所以用阴影表示)被示出为在该护板上。空气通道或媒介通道开口4e设在输送结构周围，并且在径向上在外侧由屏蔽罩11(屏蔽罩11为塑料并且是磁隔离/电绝缘的)包围。定子4b的电有效部分设在护罩11的周围。

在图4c所示的横截面中，媒介通道开口或空气通道或入口4e的横截面面积与转子磁铁的四个分段的横截面面积的比(定义为V_QE＝A_入口/A_转子磁铁)＝4∶1。

入口4e被限定为可以真正用于通流的开口，因此为护套11内含有的面积，但是要减去阴影表示的输送器结构的面积以及转子的轮轴的面积(该轮轴包括护套4d以及位于其中的所有东西)。这里要表达的是入口的“净横截面面积”。图4c的横截面显然经过定子4b的电有效和磁有效部分。在该横截面中，定子的横截面面积与转子磁铁的横截面面积的比(定义为V_QS＝A_定子/A_转子磁铁)＝3∶1。

只有电有效或磁有效部分(因此为金属+铜线，但是减去铜线涂覆层以及可能有的“中空面积”)才被理解为定子的横截面面积。因此，其如同转子磁铁一样，并且这里仅采用纯转子磁铁分段在该横截面中的横截面。

定子的最小内径关于转子的最大外径的上述比例(附加地，为1.5至8倍)也可以位于其它区间，特别是1.1至1.49倍，优选是1.25至1.49倍。但是，相应地，在该比例值的另一端，定子的最小内径也可以是转子的最大外径大小的8.01至15倍，优选是8.01至12倍。

附图中所示的所有涡轮增压器包含用于压缩空气的至少一个压缩机轮3，并且可以由电动机4驱动，其中，在该电动机的转子4a和定子4b之间设有转子空隙，并且馈送到压缩机轮的气团流的至少50％、优选是至少90％在涡轮增压器的至少一个工作情形下被馈送通过转子空隙。通过附图中的表示，该操作条件是在5000rpm和300000rpm之间、优选是在40000rpm和200000rpm之间、主要是在100000rpm的转速下给出的。这里，相连的往复式内燃机的曲柄轴的转速在100rpm和15000rpm之间、优选是在1500rpm和8000rpm之间，主要是例如2500rpm。

图5和图6将根据本发明的涡轮增压器示为用于电/热联产的微涡轮机的基底模块。图5示出基本构造，图6为分解图。电动机/发电机以标号11表示，回流换热器以标号12表示，热交换器以标号13表示，热储存装置以标号14表示。因此，在附图中，重要部件(转子、定子、压缩机轮、涡轮)以与前面的实施例相同的标号表示。换句话说，机能的方式如下(在这里，重要的主要不在于电/热联产的功能，而在于包括压缩机轮和涡轮的根据本发明的涡轮增压器还可以用于汽车之外)。

助燃空气完全在电动机/发电机11的转子和定子之间流入到压缩机中。通过向其施加的大约4巴的压缩，助燃空气已加热到大约200℃。加热后的助燃空气被导出压缩机进入第一热交换器，并且通过流过的热废气被提高到大约500℃。在布置在下游的燃烧室中，助燃空气与燃料如再生气一起燃烧。通过这种方式生成的热气在涡轮机中膨胀并且驱动涡轮，进而驱动压缩机和发电机。废气的热能在热交换器中被部分直接再次分配给压缩的助燃空气。而且，根据本发明的涡轮增压器可以与第二热交换器耦合，以利用总剩余热量来提供热水，或者将其引导到加热回路例如用于建筑物的供热和制冷。发电机可以用作用于开始进程的电动机。因此，例如利用根据本发明的涡轮增压器，可以产生廉价的单岸式电站，其主要部件包括来自机动车产业的按大尺度制造的部件。由于低谐振运行，在相邻建筑中避免了噪声释放以及主体声音传输。该模块由于构造紧凑，还适于作为用于在飞机中发电的辅助驱动。

Claims

1、一种用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机装置，包括：压缩机轮(3)以及电动机(4)，所述电动机(4)具有包括转子磁铁(4c)的至少一个转子(4a)，具有至少一个定子(4b)，并且具有在转子(4a)与定子(4b)之间的至少一个转子空隙，其中，所述转子空隙被设计成使得当压缩机轮旋转时待压缩的气团流的至少50％、优选是至少90％、更加优选是100％流过该转子空隙，其中，所述压缩机轮(3)被固定在轴(8)上，或者所述压缩机轮包括所述轴(3a)，并且至少一个转子磁铁(4c)或用于支撑所述转子磁铁的承载体(20)作为分离的部件可被装配在所述轴上，并且可被旋接、压接、栓接、接合、焊接、熔接、周围注塑在所述轴上，套接在该轴上，套接在该轴中或者通过形状配合被固定在该轴上防止扭转。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴(8)还带有涡轮(2)，所述压缩机轮被固定在所述轴上。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述轴的座架被布置在压缩机轮(3)与涡轮(2)之间。

4、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述轴(8)具有用于旋接所述压缩机轮(3)、所述转子磁铁(4c)和/或所述转子磁铁的承载体(20)的螺纹。

5、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述轴具有用于附接带螺纹的螺母(23)的螺纹(22)，所述带螺纹的螺母用于压紧和/或固定所述压缩机轮(3)、转子磁铁(4c)和/或所述转子磁铁的承载体(20)。

6、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述压缩机轮(3)、转子磁铁(4c)和/或转子磁铁的承载体(20)的形状配合连接由与所述轴的外齿部互补的内齿部组成。

7、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，在一方的所述压缩机轮(3)、转子磁铁(4c)和/或转子磁铁的承载体(20)与另一方的所述轴的形状配合连接通过榫槽连接(24)实现。

8、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，在一方的压缩机轮(3)与在另一方的转子磁铁(4c)、转子磁铁的承载体(20)和/或带螺纹的螺母(23)之间沿轴向设有间隔件。

9、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，在一方的压缩机轮(3)与在另一方的转子磁铁(4c)和/或所述转子磁铁的承载体(20)在轴向(参见图1h)上和/或径向上彼此旋接。

10、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，转子磁铁(4c)和/或所述转子磁铁的承载体(20)通过至少一个开口销固定，防止径向和/或轴向偏移。

11、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述转子磁铁的承载体(20)由塑料材料或金属材料制成。

12、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述转子磁铁的承载体(20)具有至少一个空腔25，所述空腔用于安置所述至少一个转子磁铁。

13、根据权利要求12所述的装置，其特征在于，设有用于安置转子磁铁(4c)的多个空腔(25)，其中，这些空腔围绕所述轴被径向布置。

14、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述承载体(20)在轴向开口，用于容纳转子磁铁和/或具有用于轴向封闭转子磁铁的盖(26)。

15、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴被设计为压缩机轮(3)的延续部分(3a)，转子磁铁(4c)和/或所述转子磁铁的承载体(20)以不可旋转的方式被布置在所述延续部分上。

16、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述轴(3a、8)具有台阶，用于形成关于转子磁铁(4c)和/或所述转子磁铁的承载体(20)的至少一侧的轴向接合点。

17、根据上述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述压缩机装置具有涡轮(2)，并且所述至少一个压缩机轮与其连接，其中，所述电动机被布置在所述压缩机轮的背向涡轮的一侧。

18、一种用于压缩内燃机的新鲜空气的压缩机装置，包括：压缩机轮(3)以及具有转子4a和定子4b的电动机，其中，所述转子具有至少一个转子磁铁，并且所述定子的最小内径为所述转子的最大外径的1.2至10倍和1.5至8倍，其中，所述压缩机轮(3)被固定在轴(8)上或者包括轴(3a)，并且至少一个转子磁铁(4c)或用于支撑所述转子磁铁的承载体(20)作为分离的部件可以被装配在所述轴(3a，b)上，并被旋接、栓接、接合到所述轴上、在被套接在该轴上或者通过形状配合连接被固定在该轴上防止扭转。

19、一种压缩机装置，其包括具有定子(4b)、转子(4a)的电动机以及在定子与转子之间的媒介通路开口，所述转子具有转子磁铁(4c)；并且在所述电动机的至少一个横截面中，入口(4e)的横截面面积与所述转子磁铁(4c)的横截面面积的比例在0.5至100之间，优选在0.8至50之间，特别优选在2至20之间，其中，压缩机轮(3)被固定在轴(8)上或者包括该轴(3a)，并且至少一个转子磁铁(4c)或用于支撑所述转子磁铁的承载体(20)作为分离的部件可被装配在所述轴上，并被旋接、栓接、接合到所述轴上、套接在该轴上或通过形状配合连接被固定在该轴上防止扭转。