CN107250505A - 用于驱动装置的增压器、尤其是废气涡轮增压器以及相应的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动装置（1）的增压器（2）、尤其是废气涡轮增压器，所述增压器具有能够借助介质间隙马达（8）电支持或电驱动的压缩机（5），其中所述介质间隙马达（8）具有与所述压缩机（5）的压缩机叶轮（6）的支承轴（7）作用连接的转子（9）以及沿圆周方向关于所述支承轴（7）的转动轴线（11）至少部分包围所述转子（9）的定子（10）。在此规定，用于操控所述定子（10）的至少一个电绕组的功率电子器件（12）沿圆周方向至少部分包围所述转动轴线（11），其中为了冷却所述定子（10）和/或所述功率电子器件（12）设置有与所述定子（10）和/或所述功率电子器件（12）存在接触的冷却套（17）。

Description

用于驱动装置的增压器、尤其是废气涡轮增压器以及相应的 驱动装置
技术领域
本发明涉及一种用于驱动装置的增压器、尤其是废气涡轮增压器，所述增压器具有能够借助介质间隙马达电支持或电驱动的压缩机，其中介质间隙马达具有与压缩机的压缩机叶轮的支承轴作用连接的转子以及沿圆周方向关于支承轴的转动轴线至少部分包围转子的定子。本发明此外还涉及一种驱动装置。
背景技术
增压器能够是驱动装置的组成部分。驱动装置例如配属于机动车并且用于驱动机动车。驱动装置例如具有驱动机组、尤其是内燃机。此外，给驱动装置配属增压器。借助增压器，输送给驱动装置的空气、尤其是新鲜空气能够被压缩并且就这方面而言能够由更低的第一压力水平带到更高的第二压力水平上。在借助增压器或借助增压器的压缩机来压缩空气后，空气被输送至驱动机组。以该方式和方法能够改进驱动机组的效率和/或功率。
如果增压器设计为废气涡轮增压器，那么增压器除了压缩机以外还具有涡轮机，所述涡轮机在驱动装置运行期间被废气流过或者流经。废气例如由驱动机组，即尤其是内燃机产生。在流过涡轮机时，从废气中提取函和/或流动能量，并且将其转换为动能，动能随后考虑用于驱动压缩机。相应地，增压器和尤其是能够以其实现的压力比，即在第二压力水平和第一压力水平之间的比强烈地依赖于驱动装置的运行点。
由于该原因，给增压器配属介质间隙马达（Medienspaltmotor）。借助介质间隙马达能够电支持压缩机。压缩机也能够仅借助介质间隙马达驱动。针对该目的，介质间隙马达与压缩机的压缩机叶轮的支承轴作用连接，从而借助介质间隙马达能够将转矩施加到支承轴上，并且因此施加到压缩机叶轮上，所述压缩机叶轮与支承轴刚性地和/或持续地作用连接。除了转子以外，介质间隙马达还具有定子，定子尤其是沿圆周方向关于支承轴或压缩机叶轮的转动轴线至少部分包围转子。
介质间隙马达的特征在于，介质间隙马达具有在定子和转子之间的特别大的空气间隙。例如，转子的外直径是定子的内直径的最高50%。处于转子的外圆周和定子的内圆周之间的区域被称为空气间隙。基于与常规的电动马达相比特别大的空气间隙，需要具有大的电感的比较大的定子线圈。该电感导致高的视在电流，所述高的视在电流不仅在线圈中而且也在介质间隙马达的功率电子器件中能够导致例如形式为热量的电损耗。
由现有技术例如公知了公开文献“具有新的电动马达技术的混合涡轮增压器”，MTZ，03/2014，第50-55页。
发明内容
与此相对地，具有权利要求1的特征的增压器具有如下优点：实现对增压器的改进的冷却。这根据本发明以如下方式实现：用于操控定子的至少一个电绕组的功率电子器件沿圆周方向至少部分包围转动轴线，其中为了冷却定子和/或功率电子器件设置有与定子和/或功率电子器件存在接触的冷却套。
功率电子器件与定子的至少一个电绕组电连接。功率电子器件用于操控定子的一个绕组、优选多个绕组，所述定子用于提供电磁转动场，所述电磁转动场引起转子的转动运动。以理想方式，功率电子器件现在以如下方式布置：其至少部分包围转动轴线。功率电子器件优选完全地包围转动轴线，即沿圆周方向连续地构造。
功率电子器件在此特别优选地沿圆周方向至少部分包围定子。这意味着的是，功率电子器件的至少一部分存在于和定子相同的一个同样的轴向位置或多个同样的轴向位置上。功率电子器件优选比定子沿径向方向更靠外地布置。附加地或替选地，功率电子器件的至少一个区域能够沿轴向方向来看在定子旁边存在、尤其是沿轴向方向连接到定子上。
通过功率电子器件的这种布置能够作为有利的副作用避免在功率电子器件和定子或定子的电绕组之间的昂贵的布线。更确切的说，连接功率电子器件和至少一个绕组的至少一个线路能够非常短。由此得到用于确保电磁兼容性（EMV）的明显减少的费用。能够规定，功率电子器件至少部分贴靠在定子上、尤其是沿圆周方向来看连续地贴靠在定子上。
附加地设置有冷却套，借助冷却套能够冷却定子和/或功率电子器件。针对该目的，冷却套与定子和/或功率电子器件处于热传递连接中。特别优选地，冷却套要么与定子要么与功率电子器件要么与两者处于接触中，即至少部分贴靠在两者上或相应的壳体上、尤其是功率电子器件的电子器件壳体上。冷却套具有至少一个流动通道，所述流动通道在驱动装置运行期间被冷却剂流过或能够被冷却剂流过。特别优选地，冷却套与功率电子器件类似地沿圆周方向至少部分、尤其是完全包围转动轴线。在此，冷却套能够至少部分存在于和定子和/或功率电子器件相同的一个同样的轴向位置或多个同样的轴向位置上。例如，冷却套比定子沿径向方向更靠外。
能够规定，冷却套接触式地不仅贴靠在定子上，而且也贴靠在功率电子器件上或电子器件壳体上。针对该目的，冷却套例如以其内圆周与定子的外圆周处于接触中，然而沿轴向方向来看限定冷却套的端面优选相应地沿圆周方向连续地贴靠在功率电子器件上、尤其是功率电子器件的端面上。例如，冷却套在此沿轴向方向来看布置在功率电子器件和压缩机的压缩机出口之间，从而冷却套以该端面贴靠在功率电子器件上，并且以沿轴向方向与该端面对置的另外的端面贴靠在压缩机壳体上、尤其是增压器的压缩机出口或压缩机出口壳体上。
本发明的优选的设计方案规定，冷却套沿圆周方向至少部分包围定子。之前已经讨论了这种设计方案。特别优选地，冷却套沿圆周方向明显完全地包围定子，其中冷却套连续地贴靠在定子上。利用冷却套的这种设计方案能够借助冷却套特别高效地冷却定子。
本发明的改进方案规定，冷却套以其内圆周与定子的外圆周处于接触中。冷却套至少部分沿径向方向来看在内部由内圆周限定。内圆周的至少一个区域，然而特别优选地整个内圆周现在能够贴靠在定子上。例如，内圆周在此贴靠在定子的外圆周上，其中外圆周沿径向方向向外至少部分限定定子。在此特别优选的是内圆周和外圆周之间的平面接触。例如能够在内圆周和外圆周之间引入热传递剂，例如导热膏或类似物。
本发明的另外的设计方案规定，沿轴向方向限定冷却套的端面贴靠在功率电子器件、尤其是功率电子器件的端面上。端面沿轴向方向至少部分、尤其是完全限定冷却套。端面现在应该至少部分贴靠在功率电子器件上。例如，针对该目的，该端面与功率电子器件的端面处于接触中，其中端面沿轴向方向至少部分、尤其是完全限定功率电子器件。附加地或替选地能够规定，冷却套的该端面和/或冷却套的另外的端面贴靠在定子、尤其是定子的端面上。定子的端面沿轴向方向至少部分限定该冷却套。在这种设计方案中就这方面而言能够规定，冷却套不仅以其内圆周与定子的外圆周处于接触中，而且也附加地以其端面和/或另外的端面贴靠在定子上。以该方式和方法能够实现特别高效地冷却定子。
本发明的优选的设计方案规定，冷却套沿轴向方向来看布置在功率电子器件和压缩机的压缩壳体之间。即冷却套例如在功率电子器件的端面以及压缩机壳体的端面之间存在。压缩机壳体尤其是用于容纳压缩机的叶轮。冷却套明显能够沿轴向方向贴靠在功率电子器件和压缩机的压缩机壳体上，然而也能够设置冷却套与这些元件中的至少一个元件、例如两个元件的间隔开的布置。就这方面而言，冷却套例如能够一方面贴靠在功率电子器件上，并且另一方面贴靠在压缩机壳体或其端面上。然而也能够规定，冷却套虽然贴靠在功率电子器件上，但是沿轴向方向与压缩机壳体间隔开。相反地能够规定，冷却套贴靠在压缩机壳体上，然而沿轴向方向与功率电子器件间隔开。
在本发明的另外的优选的设计方案中规定，冷却套以与该端面对置的另外的端面贴靠在压缩机壳体上。在之前已经指出了这种设计方案。例如，冷却套在此沿轴向方向来看布置在功率电子器件和压缩机壳体之间，并且在此以另外的端面贴靠在压缩机壳体或压缩机壳体的端面上。
本发明的另外的设计方案规定，功率电子器件和定子的电绕组之间的布线的至少一个电线路在存在于功率电子器件和定子之间的间隙、尤其是环形间隙中延伸。布线用于建立功率电子器件和定子的电绕组之间的电连接。布线具有至少一个电线路。为了实现特别简单的布线，电线路延伸穿过间隙，所述间隙在功率电子器件和定子之间尤其是沿径向方向构造。间隙在此能够构造为环形间隙，即至少部分、尤其是完全地沿圆周方向连续地存在。间隙因此沿圆周方向至少部分、尤其是完全包围定子或电绕组。同时，功率电子器件能够沿圆周方向至少部分、尤其是完全包围间隙。当电线路基本上沿径向方向延伸穿过间隙时，实现特别简单的布线，因为电线路能够以这种方式和方法特别短地实施。
本发明的另外的有利的设计方案规定，冷却套附加地设置用于冷却在压缩机出口上从压缩机排出的空气和/或用于冷却压缩机的压缩机壳体。针对该目的，如已经在前面阐述的那样，冷却套例如至少部分贴靠在增压器的壳体上、尤其是压缩机壳体或压缩机出口的壳体上。压缩机出口例如是压缩机的如下区域，借助压缩机压缩的空气通过该区域从压缩机流出。通过冷却空气实现增压空气冷却，通过增压空气冷却进一步改进了驱动装置的效率。附加地或替选地能够设置对压缩机壳体的冷却。
最后，在本发明的另外的设计方案中能够规定，冷却套连接到冷却循环回路上，在冷却循环回路中存在驱动装置的增压空气冷却器和/或轴承冷却装置和/或轴承壳体冷却装置。冷却循环回路例如设计为低温循环回路。在冷却循环回路中此外设置了增压空气冷却器，借助增压空气冷却器来冷却之前借助增压器或压缩机压缩的空气。增压空气冷却器就这方面而言关于空气存在于压缩机的下游。增压空气冷却器尤其是在流动技术上连接到压缩机出口和/或压缩机壳体上。就这方面而言特别有利的是，除了增压空气冷却器以外，也借助冷却套实现对从压缩机排出的空气的之前阐述的冷却。因此存在两级的并且特别高效的增压空气冷却。替选地能够规定，增压空气冷却器整合到压缩机壳体中。
附加地或替选地能够规定，轴承冷却装置和/或轴承壳体冷却装置连接到冷却循环回路上。轴承冷却装置用于冷却驱动装置、尤其是增压器的至少一个轴承。轴承能够布置在轴承壳体中，所述轴承壳体又具有轴承壳体冷却装置。设置轴承冷却装置和/或轴承壳体冷却装置尤其在内燃机设计为奥托内燃机的情况下是有意义的。
本发明此外涉及一种具有尤其是根据前述权利要求中任一项或多项所述的增压器、例如废气涡轮增压器的驱动装置，增压器的压缩机能够借助介质间隙马达得到电支持或电驱动，其中介质间隙马达具有与压缩机的压缩机叶轮的支承轴作用连接的转子以及沿圆周方向关于支承轴的转动轴线至少部分包围转子的定子。在此规定，用于操控定子的至少一个电绕组的功率电子器件沿圆周方向至少部分包围转动轴线，其中为了冷却定子和/或功率电子器件设置有与定子和/或功率电子器件存在接触的冷却套。
已经指出了驱动装置或增压器的这种设计方案的优点。不仅驱动装置而且增压器能够根据上面的实施方案改进，从而只要参考上面的实施方案。
附图说明
本发明随后借助在附图中示出的实施例详细阐述，而没有对本发明进行限制。在此：
唯一的附图示出了驱动装置、尤其是增压器的一个区域的纵截面图。
具体实施方式
附图示出了穿过驱动装置1、尤其是穿过用于驱动装置1的例如设计为废气涡轮增压器的增压器2的一个区域的纵截面图。增压器2优选具有带有涡轮机叶轮4的涡轮机3以及带有压缩机叶轮6的压缩机5。涡轮机叶轮4和压缩机叶轮6通过支承轴7优选刚性地和/或持续地作用连接。这意味着的是，涡轮机叶轮4的转动运动同样传递到压缩机叶轮6上。
增压器2能够借助介质间隙马达8电支持或电驱动，其中介质间隙马达8具有转子9以及定子10。转子与压缩机叶轮6优选通过支承轴7作用连接。针对该目的，转子9例如刚性地和/或持续地与支承轴7作用连接，转子尤其是紧固在该支承轴上。定子10沿圆周方向关于支承轴7的转动轴线11至少部分、尤其是完全地包围转子9。
现在规定，用于操控介质间隙马达8或定子10的至少一个电绕组的功率电子器件12沿圆周方向同样至少部分、尤其是完全地包围转动轴线11。这具有如下优点：能够取消在功率电子器件12和定子10之间的昂贵的布线。功率电子器件12能够以如下方式布置：使功率电子器件12的内圆周13贴靠在定子10的外圆周14上。
然而特别优选的是，功率电子器件的内圆周13与定子10的外圆周14沿径向方向间隔开地布置，从而在它们之间构造出间隙、尤其是环形间隙。在功率电子器件12和定子10的电绕组之间的布线的电线路能够延伸穿过该间隙，以便因此实现特别短的线路。附加地或替选地，功率电子器件12能够沿轴向方向关于转动轴线11来看至少部分在定子10旁存在。在该情况下，例如功率电子器件12的端面15尤其是沿圆周方向连续地贴靠在定子10的端面16上。
此外设置了冷却套17，借助冷却套冷却定子10和/或功率电子器件12。冷却套17沿圆周方向至少部分、尤其是完全地包围转动轴线11。在此，冷却套至少部分与定子10和/或功率电子器件12处于接触中，即贴靠在所述定子和/或功率电子器件上。例如在此规定，冷却套17的内圆周18贴靠在定子10的外圆周19上。附加地或替选地，冷却套17的端面20能够优选地沿圆周方向连续地贴靠在定子10的端面21上。
在驱动装置1的在此示出的实施方式中，冷却套17沿轴向方向来看布置在功率电子器件12和压缩机出口22之间。特别优选地，冷却套在此不仅以其端面20贴靠在功率电子器件12的端面21上，而且附加地以另外的端面23贴靠在压缩机出口22或压缩机出口壳体24上。借助冷却套17就这方面而言能够实现由压缩机5压缩的空气的增压空气冷却。
增压器2用于压缩空气，该空气随后能够输送给驱动装置1的在此未示出的驱动机组。
借助驱动装置1的之前描述的设计方案或阐述的工作原理确保了对定子10和/或功率电子器件12的可靠的冷却。最后，增压器2的安装得到简化，并且此外实现了明显更简单的布线。

Claims (10)

1.用于驱动装置（1）的增压器（2）、尤其是废气涡轮增压器，所述增压器具有能够借助介质间隙马达（8）电支持或电驱动的压缩机（5），其中所述介质间隙马达（8）具有与所述压缩机（5）的压缩机叶轮（6）的支承轴（7）作用连接的转子（9）以及沿圆周方向关于所述支承轴（7）的转动轴线（11）至少部分包围所述转子（9）的定子（10），其特征在于，用于操控所述定子（10）的至少一个电绕组的功率电子器件（12）沿圆周方向至少部分包围所述转动轴线（11），其中为了冷却所述定子（10）和/或所述功率电子器件（12）设置有与所述定子（10）和/或所述功率电子器件（12）存在接触的冷却套（17）。
2.根据权利要求1所述的增压器，其特征在于，所述冷却套（17）沿圆周方向至少部分包围所述定子（10）。
3.根据前述权利要求中任一项所述的增压器，其特征在于，所述冷却套（17）以其内圆周与所述定子的外圆周处于接触中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的增压器，其特征在于，沿轴向方向限定所述冷却套（17）的端面贴靠在所述功率电子器件、尤其是所述功率电子器件的端面上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的增压器，其特征在于，所述冷却套（17）沿轴向方向来看布置在所述功率电子器件（12）和所述压缩机（5）的压缩机壳体之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的增压器，其特征在于，所述冷却套（17）以与所述端面对置的另外的端面贴靠在所述压缩机壳体上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的增压器，其特征在于，功率电子器件（12）和所述定子（10）的电绕组之间的布线的至少一个电线路在存在于功率电子器件（12）和定子之间的间隙、尤其是环形间隙中延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的增压器，其特征在于，所述冷却套（17）附加地设置用于冷却在压缩机出口（22）上从所述压缩机（5）排出的空气和/或用于冷却所述压缩机（5）的压缩机壳体。
9.根据前述权利要求中任一项所述的增压器，其特征在于，所述冷却套（17）连接到冷却循环回路上，在所述冷却循环回路中存在所述驱动装置（1）的增压空气冷却器和/或轴承冷却装置和/或轴承壳体冷却装置。
10.具有尤其是根据前述权利要求中任一项或多项所述的增压器（2）、例如废气涡轮增压器的驱动装置（1），所述增压器的压缩机（5）能够借助介质间隙马达（8）得到电支持或电驱动，其中所述介质间隙马达（8）具有与所述压缩机（5）的压缩机叶轮（6）的支承轴（7）作用连接的转子（9）以及沿圆周方向关于所述支承轴（7）的转动轴线（11）至少部分包围所述转子（9）的定子（10），其特征在于，用于操控所述定子（10）的至少一个电绕组的功率电子器件（12）沿圆周方向至少部分包围所述转动轴线（11），其中为了冷却所述定子（10）和/或所述功率电子器件（12）设置有与所述定子（10）和/或所述功率电子器件（12）存在接触的冷却套（17）。
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