CN105308289B - 用于燃烧发动机的增压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃烧发动机(21)的增压装置(20)，其包括电驱动压缩机(1)，该压缩机具有在其内布置有压缩机轮(3)的压缩机壳体(2)，压缩机轮紧固在转子轴(5)的一端上，并且压缩机壳体(2)具有布置在压缩机轮(3)后面且闭合压缩机壳体(2)的压缩机壳体后壁(6)；电机(7)；以及定子绕组(12)，该绕组包括由多条利兹线(22，23，24)形成的线路(21)，其中，线路(21)的利兹线(22，23，24)在定子绕组(12)的端绕组区域(25)中具有第一绞合度并且在磁致激活部段(I，II，III，IV)中具有第二绞合度，其中，第一绞合度高于第二绞合度。

Description

用于燃烧发动机的增压装置

技术领域

本发明涉及一种用于燃烧发动机的增压装置，其包括：

-具有压缩机壳体的电可驱动压缩机，

·其中布置有压缩机轮，所述压缩机轮紧固在转子轴的一端，并且

·其具有与压缩机轮后部相邻且紧固在所述压缩机壳体上的压缩机壳体后壁；

-电机；以及

-定子绕组，其包括由多个利兹线形成的线路。

背景技术

在这种压缩机的传统线圈叠层中，电流在操作期间流经的多条线路分布在线圈的周边。这些线路由螺旋绞合的导线构成。这种绞合方式实现了单独导线的均匀的绕组相电压，并且减少了功率损失（循环电流）。然而，这样的线圈只能在高复杂度下以自动的方式产生，并且对于完全相互平行地铺设的导线来说，将会出现效率方面的不利情况或较高的损耗。

发明内容

因此，本发明要解决的问题在于提供一种具有改进效率的用于燃烧发动机的增压装置，其包括：

-具有压缩机壳体的电可驱动压缩机，

·其中布置有压缩机轮，所述压缩机轮紧固在转子轴的一端，并且

·其具有与压缩机轮后部相邻且紧固在所述压缩机壳体上的压缩机壳体后壁；

-电机；以及

-定子绕组，其包括由多个利兹线形成的线路。

以下技术方案中的特征提供了针对该问题的解决方案。一种用于燃烧发动机的增压装置，其包括：

-具有压缩机壳体的电可驱动压缩机，

·其中布置有压缩机轮，所述压缩机轮紧固在转子轴的一端，并且

·其具有与压缩机轮后部相邻且紧固在所述压缩机壳体上的压缩机壳体后壁；

-电机；以及

-定子绕组，其包括由多个利兹线形成的线路，

其中

-所述线路的所述利兹线在所述定子绕组的端绕组区域中具有第一绞合度，并且在磁致激活部段中具有第二绞合度，其中，所述第一绞合度高于所述第二绞合度。

相应地，提出了包括具有压缩机壳体的电驱动压缩机的增压装置，其中，压缩机轮设置在压缩机壳体中并紧固在转子轴的一端上，并且其中，压缩机壳体还具有压缩机壳体后壁。此外，压缩机具有电机，该电机具有定子绕组，该定子绕组包括一条由多条利兹线形成的线路。根据本发明，线路的利兹线在定子绕组的端绕组区域中具有第一绞合度并且在磁致激活部段中具有第二绞合度。在这种情况下，端绕组区域是定子绕组的这样一种区域：其中线路的串联连接的磁致激活部段彼此电连接在一起，而它们基本上不会形成空气隙的磁场。与此形成对照的是，定子绕组的磁致激活部段是理解为指代同样并且尤其地形成空气隙的磁场的部段。在本发明的含义中，“绞合度”应当理解为指代线路的利兹线互相绞合的程度。这也可以是例如第一利兹线绕着另一条利兹线在线路的每单位长度内的旋转数。根据本发明，第一绞合度高于第二绞合度。换句话说，所研究的线路的利兹线在端绕组中围绕彼此缠绕的程度大于在磁致激活部段中缠绕的程度。这样，线路的端绕组区域便具有增强的机械强度，而在磁致激活部段中的线路更靠近彼此并占用更小的体积。这结合了在现有技术中未知的制造方面的优势。

以下可选技术方案包括本发明的有利变型。

优选地，第一绞合度是第二绞合度的两倍之高。换句话说，相对于第一利兹线，相同线路中的第二利兹线在端绕组中在其周围缠绕的频率是在磁致激活部段中的频率的两倍。特别地，第一绞合度是第二绞合度四倍之高。因此，在不需要在磁致激活部段内占用太大体积的情况下，实现了端绕组区域中刚性的改善。

特别优选地，利兹线配置成在线路的磁致激活部段中完全没有进行绞合。为了在单独的平行利兹线中感应相同的总和电压，还提出的是，利兹线在端绕组中的绞合至少统计上平均地在电机的磁场的转动方向上降低并特别是防止了利兹线在线路的多个磁致激活部段中的优先顺序。换句话说，通过在端绕组中的绞合，在第一磁致激活部段与随后的第二磁致激活部段之间的利兹线的顺序有了针对性的改变。在根据本发明设计的定子内的转子发生旋转的情况下，现在每个利兹线（统计上平均地）在相应的时间点经历相同的感应。换句话说，在端绕组中的利兹线以这样的方式绞合：在这些单独的利兹线中感应相同的总和电压（从一个开关点到另一个开关点）。因此，可以将利兹线以自动的方式（平行导线）继续牵引进圆周方向上的相应位置，不过可以防止出现有损耗的循环电流或涡流。优选地，在这种情况下的自动制造应配置成使得导线以这样一种方式分布于磁场中：仅仅只有很低的循环电流出现。这可以通过如下方式进行研究并优化：在测量这些单独的导线的EMF电压的过程中，通过主动驱动的电机在开放导线端测量电压。

更优选地，定子绕组的形式为不具有铁芯的绕组。由于不需要在不存在的铁芯内进行再磁化，使得压缩机的质量减小，并且实现了在效率方面的优势。

更优选地，线路的利兹线使用烘烤搪瓷的方式机械地互相连接。首先，烘烤搪瓷可用于利兹线相对于彼此的电绝缘和相对于所述利兹线的周围环境的电绝缘。另外，一旦卷绕完成后，烘烤搪瓷通过热的作用可以至少在表面进行液化，这将在温度降低和烘烤搪瓷固化后令利兹线之间产生粘性电绝缘连接。在这种情况下，单独利兹线还可以包括多层，其中最外层由烘烤搪瓷构成。烘烤搪瓷下面的一层可以具有相对高的熔点，并且由此可以在烘烤搪瓷处于液体状态时相对于利兹线彼此为其提供可靠的电绝缘。

更优选地，线路的利兹线可分配给公共的电相。换言之，在给定时间点，线路的利兹线上发生基本相同的磁过程和电过程。在这种情况下，电动机原则上可以在不同的线路中使用不同的相，特别是三相，以形成更高的功率和/或更均匀的扭矩。

例如，电机可以设计为12伏的电动机，以便能够在常规车辆的配电系统上运行。

具体地，电机具有低极对数，这是因为它需要较高的额定速度来驱动压缩机。例如，低极对数为1、2、3或4。

优选地，所述燃烧发动机的形式为内燃机或燃料电池。

根据本发明的另一个方面，提出了一种交通工具，其包括燃烧发动机和压缩机，如以上已详细讨论的。在这种情况下，压缩机可以设计成在供应新鲜空气给燃烧发动机的燃烧室之前先对其进行冷凝。

附图说明

结合附图，通过以下与示例性实施例有关的说明得到本发明的其它细节、优点和特征，在附图中：

图1示出了根据本发明的增压装置的第一实施例的略微简化的示意性剖视图；

图2示出了根据现有技术的定子绕组的完全绞合利兹线的示意图；

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的仅在定子绕组的线路的端绕组处绞合的利兹线的示意图；

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的线路的另一示意图，该线路包括定子绕组的三条利兹线；以及

图5示出了燃烧发动机的非常简化的示意图，该燃烧发动机能够设置有根据本发明的增压装置。

具体实施方式

图1示出了包括一台电驱动压缩机1的增压装置的实施例。压缩机1具有压缩机壳体2，在压缩机壳体2中布置了压缩机轮3。压缩机轮3紧固在转子轴5的端部4上。

如在图1中进一步示出的那样，压缩机壳体2具有压缩机壳体后壁6，在所示的实施例中，该后壁呈压缩机壳体盖的形式。压缩机壳体后壁6布置在压缩机轮3的后方并固定在压缩机壳体2上，从而闭合所述压缩机壳体。

在这种情况下，压缩机壳体后壁6设置有冷却夹套10，优选用于对水进行冷却。

此外，压缩机1具有电机7。电机7包括连接到转子轴5的轴8。在所示的实施例中，轴8和转子轴5体现为一个整体组成部分，如图1中详细可见。在这种情况下，轴8呈轴颈的形式，其外径小于转子轴5，并且在其上布置有轴承16。转子轴5的端部4与转子轴5相比在其直径方面同样减小了，并承载了第二轴承17。如图1中可见，轴承17支撑在定子壳体13的轴承部段上，而轴承16通过其外环支撑在压缩机壳体后壁6中的切口中。

此外，磁体11设置在转子轴5上，该磁体与在外侧围绕所述磁体的定子绕组12相互作用。结合图3和图4，给出了与根据本发明的定子绕组12的设计相关的更精确的细节。

此外，图1所示的压缩机1的实施例具有防尘盖14，其紧固在定子壳体13上或压缩机壳体后壁6上，并且防尘盖14中布置有电力电子电路9或电子电路板9的电子部件15。电力电子电路9可以具有用于执行电子换向器的功能所必需的所有元件。具体地，这涉及到包括晶体管或所谓MOSFET的调节电路。此外，电力电子电路9可包括传感器，具体讲是霍尔传感器。电子元件15尤其具有电容器。

如图1所示，电力电子电路9布置在压缩机壳体后壁6与电机7或防尘盖14之间。为此，电力电子电路9可以固定地夹紧（例如）在防尘盖14与压缩机壳体后壁6之间或者也可以紧固在两个部件的其中一个上，例如固定地胶合。

这种布置方式带来的优点是，电力电子电路9邻近于冷却夹套10布置，这显着地改善了其对于电力电子电路9的冷却效果。

可以在电力电子电路9与冷却夹套10或在压缩机壳体后壁6（其内布置有冷却夹套10）之间设置导热膏。

压缩机壳体后壁6还可以由定子壳体13的端壁形成，然后在定子壳体13中布置轴承17。在本实施例中，定子壳体13同样具有内部冷却且因此具有冷却夹套10，其中，也根据本实施例，电力电子电路9布置在压缩机壳体后壁6与电机7或其定子壳体13之间，并且因此具有组成零件的紧凑设计和改善冷却的相同优点。

图2示出了线路21的第一利兹线22和第二利兹线23。第一利兹线22和第二利兹线23在连续磁致激活部段I，II，III，IV中以及在插入的端绕组区域25a，25b中彼此绞合。换言之，利兹线22，23在相应的磁致激活部段I，II，III，IV中具有第一绞合度，第一绞合度与位于端绕组区域25a，25b中的第二绞合度相同。虽然所示出的绞合能够避免利兹线22，23之间的补偿电流（“循环电流”），但是，其首先在磁致激活部段I，II，III，IV中占据了额外的体积，并且其次，在定子绕组12成形之前已经形成了线路21的机械强度，且该机械强度可以是定子绕组12成形期间的一个阻碍因素。

图3示出了根据本发明配置的定子绕组12。如图2所示，所示出的是线路21在端绕组区域25a，25b中的利兹线22，23彼此绞合，而在磁致激活部段I，II，III，IV中彼此相邻平行未绞合地延伸。在这种情况下，它们各自在连续磁致激活部段I，II，III，IV中相对于彼此改变了相关顺序。尽管第一磁致激活部段I中的第一利兹线22是布置在左侧（图中）或在圆周方向U的前侧，但是，在第二磁致激活部段II中，其相对于圆周方向U布置在第二利兹线23后面。利兹线22，23之间的顺序的改变沿着圆周方向U持续变化。

图4示出了图3给出的布置，其中线路21具有三个利兹线22，23，24。利兹线22，23，24的顺序根据各磁致激活部段I，II，III，IV在圆周方向上变化。为此，通过在各种情况下仅两个利兹线22，23，24表示为彼此交叉，使得端绕组区域25a，25b中的绞合处于最低水平。

图5示出了燃烧发动机26的非常简化的示意图，例如，内燃机形式的发动机（柴油发动机或奥托发动机）。燃烧发动机26具有吸气管线27，其中布置有增压装置20的压缩机1，该压缩机通过电机7驱动。在压缩机1的下游，增压空气冷却器28以及与其邻近的节气门29可以布置在吸气管线27中。将由压缩机1压缩的空气（通过箭头CA表示）供给到吸气歧管30，从这里向燃烧发动机26的汽缸供给压缩空气。

排气EG经由排气歧管31供给至排气管线32。

在图5所示的特别优选的实施例中，内燃机26进一步设有其内布置有排气冷却器34和阀门35的排气返回管线33。然而，带有部件34和35的排气返回管线33并不是必需的，仅表示特别优选的实施例。

除了本发明的上述书面说明之外，据此还将本发明在图1、图3、图4和图5中的附图图示明确引用为所述说明的补充性公开内容。

附图标记列表

1 压缩机

2 压缩机壳体

3 压缩机轮

4 端

5 转子轴

6 压缩机壳体后壁

7 电机，特别是无刷直流电机

8 轴

9 电力电子电路/电子电路板

10 冷却夹套

11 磁体

12 定子绕组

13 定子壳体

14 防尘盖

15 电子组件部件

16，17 轴承

18 铁环

19 间隙

20 增压装置

21 线路

22-24 利兹线

25a，25b 端绕组区域

26 燃烧发动机

27 吸气管线

28 增压空气冷却器

29 节气门

30 吸气歧管

31 排气歧管

32 排气管线

33 排气返回管线

34 排气冷却器

35 阀门

36 压缩机轮后部

I-IV 磁致激活部段

Claims (14)

1.一种用于燃烧发动机(26)的增压装置(20)，其包括

-具有压缩机壳体(2)的电可驱动压缩机(1)，

·其中布置有压缩机轮(3)，所述压缩机轮紧固在转子轴(5)的一端(4)上，并且

·其具有与压缩机轮后部(36)相邻且紧固在所述压缩机壳体(2)上的压缩机壳体后壁(6)；

-电机(7)；以及

-定子绕组(12)，其包括由多个利兹线(22，23，24)形成的线路(21)，

其中

-所述线路(21)的所述利兹线(22，23，24)在所述定子绕组(12)的端绕组区域(25)中具有第一绞合度，并且在磁致激活部段(I，II，III，IV)中具有第二绞合度，其中，所述第一绞合度高于所述第二绞合度，

通过所述线路(21)的所述利兹线(22，23，24)在所述端绕组区域(25)中进行绞合，使多个磁致激活部段(I，II，III，IV)中顺次的磁致激活部段之间的利兹线(22，23，24)的顺序有了针对性的改变，从而使得当所述定子绕组(12)内的转子发生旋转时，每个利兹线(22，23，24)在相应的时间点经历相同的感应。

2.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述第一绞合度是所述第二绞合度的两倍之高。

3.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述利兹线(22，23，24)在所述线路(21)的多个磁致激活部段(I，II，III，IV)的至少一个磁致激活部段中没有进行绞合。

4.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述定子绕组(12)为不具有铁芯的绕组。

5.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述线路(21)的所述利兹线(22，23，24)通过烘烤搪瓷的方式彼此机械连接。

6.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述线路(21)的所述利兹线(22，23，24)分配到公共电相。

7.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述电机(7)为12V的电动机。

8.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述电机(7)具有的极对数为1、2、3或4。

9.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述燃烧发动机(26)为内燃机或燃料电池。

10.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述第一绞合度是所述第二绞合度的四倍之高。

11.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述利兹线(22，23，24)在所述线路(21)的多个磁致激活部段(I，II，III，IV)的多于一个磁致激活部段中没有进行绞合。

12.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述利兹线(22，23，24)在所述线路(21)的多个磁致激活部段(I，II，III，IV)的全部磁致激活部段中没有进行绞合。

13.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述增压装置(20)设置有多个线路(21)，所述多个线路(21)的所述利兹线(22，23，24)通过烘烤搪瓷的方式彼此机械连接。

14.根据权利要求1所述的增压装置(20)，其中，所述线路(21)的所述利兹线(22，23，24)分配到三相供给电压。