CN110821951B - 支承系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动机转子的支承系统。该支承系统包括定子和至少一个径向轴承。该定子在此形成该径向轴承的一部分。本发明还涉及一种具有这种支承系统的增压装置。所述增压装置和支承系统尤其也可以与燃料电池一起使用。

Description

支承系统

技术领域

本发明涉及用于电动机的转子的支承系统。本发明还涉及一种具有这种支承系统的增压装置。

背景技术

越来越多的新生代车辆配备有增压装置以达到需求目的和法律规定。增压装置的研发中不仅就其可靠性和效率而言需要优化单独部件，也就其可靠性和效率而言需要整体优化系统。

已知的增压装置大多具有至少一个带有压缩机轮的压缩机，压缩机轮通过一个共同轴与驱动单元相连接。压缩机压缩针对内燃机或燃料电池所吸入的新风。由此，提供给发动机以便燃烧或提供给燃料电池以便反应的空气量或氧气量被增大。这又导致内燃机或燃料电池的功率提升。

增压装置可以配备不同的驱动单元。在现有技术中尤其知道了其中的压缩机通过电动机驱动的电动增压器和其中的压缩机通过废气涡轮驱动的废气涡轮增压器。也采用了两种驱动单元的组合形式。其驱动单元包含电动机的系统通常包括安置在轴承壳体内的定子，其包围安置在轴上的或集成到轴中的转子。由压缩机轮、轴和转子和或许有的废气涡轮构成的系统在现有技术中通常通过轴借助径向和轴向的空气轴承支承在轴承壳体中。已知的系统通常导致更高的结构空间需求以及设计限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有紧凑结构的支承系统或增压装置。

本发明涉及有利的用于电动机转子的支承系统和具有这种支承系统的增压装置。

用于电动机转子的支承系统包括定子和至少一个径向轴承。该定子在此形成该径向轴承的一部分。就是说，该定子承担径向轴承的部分功能。换而言之，这意味着径向轴承的一部分功能被集成到定子中。因此，可以省掉通常附加需要的部件如安放在轴承壳体中的且包围电动机轴的附加轴承套。结果就是零部件更少且径向机构空间需求更小。但尤其由此也得到更小的轴向结构空间需求，因为伴随本发明的支承系统并不需要通常在轴向上在定子旁边被轴承套占用的轴向空间。这最终造成了更紧凑的支承系统或者当在增压装置内采用支承系统时造成了更紧凑的增压装置。

在支承系统的设计中，该径向轴承可以是空气轴承。相比于例如油润滑轴承，空气轴承不需要供油并且也不必被完全密封。因此，空气轴承即也是径向轴承可以灵活布置在支承系统的不同区域中或者当在增压装置中采用支承系统时灵活布置在增压装置的不同区域中。尤其对于应用在燃料电池中来说，空气轴承是有利的，因为燃料电池不应该被异物污染，以便不用冒受损或功能故障的危险。在油润滑轴承情况下，这仅通过完全的油密封来保证，完全的油密封无法实现或只能以高昂成本实现。因此，空气轴承尤其在与燃料电池一起使用时也导致了更可靠的驱动系统。

在可以与在先的设计组合的支承系统设计中，该径向轴承可以在径向上形成在电动机的定子和在工作状态中被装入定子中的转子之间。由此，可以省掉通常附加需要的部件例如安置在电动机轴上的附加轴承套。即，该径向轴承可以部分由已经存在于电动机中的部件构成。结果就是零部件更少且径向机构空间需求更小。但尤其由此也得到更小的轴向结构空间需求，因为伴随本发明的支承系统并不需要通常在轴向上在定子旁边被轴承套占用的轴向空间。这最终造成了更紧凑的支承系统或者当在增压装置内采用支承系统时造成了更紧凑的增压装置。

在可以与任一在先设计组合的支承系统设计中，该定子可以被如此设计使得轴承膜可以被固定在定子上。尤其是，该定子可以设计成使得轴承膜可以被固定在定子内。

在可以与在先设计组合的支承系统设计中，该定子可以包括至少一个用于固定轴承膜的凹槽，其沿径向延伸入该定子中。

在可以与在先设计组合的支承系统设计中，该凹槽可以设计成在径向和/或周向上防错位地固定轴承膜。此外，该凹槽可以具有L形横截面。或者，该凹槽可以具有T形横截面。

在定子包括至少一个凹槽的支承系统设计中，该凹槽可以安置在定子的壳罩内表面上。

替代地或附加地，该定子可以包括多个沿径向延伸的绕组肋条。此时该凹槽可以设置在其中一个所述绕组肋条中。替代地或附加地，该定子可以包括多个沿轴向延伸的填料肋条。该凹槽此时可以设置在其中一个所述填料肋条中。

在定子包括至少一个凹槽的支承系统设计中，该凹槽可以在轴向上延伸经过定子的整个长度。替代地或附加地，该凹槽可以在轴向上从定子的第一轴向端起延伸。替代地或附加地，该凹槽可以在轴向上从定子的第二轴向端起延伸。替代地或附加地，该凹槽没有延伸到该定子的轴向中心。

在可以与任一在先设计组合的支承系统设计中，该支承系统可以包括第一径向轴承和第二径向轴承。第一径向轴承在此可以安置在该定子的第一轴向端。第二径向轴承在此可以安置在该定子的第二轴向端。替代地或附加地，该支承系统可以包括至少一个间隔件。该间隔件可以安置在该定子的壳罩内表面上。第一径向轴承和第二径向轴承可以通过该间隔件在轴向上相互间隔开。通过相比于一个径向轴承使用两个径向轴承，可以减小在轴承膜与在工作状态中支承在其中的电动机转子或电动机轴之间的潜在接触面或摩擦面。因此可以提高该支承系统的效率。这例如可以如此实现，即，代替一个径向轴承地采用两个沿轴向相互间隔的径向轴承，每个径向轴承在轴向上具有小的延伸尺寸，因此，这两个径向轴承的轴向延伸尺寸之和小于单个径向轴承的轴向延伸尺寸。这两个径向轴承相互间隔得越远，在工作状态中被装入定子中的电动机转子或电动机轴的支承稳定性可以越高。因此，可以通过所述有利设计来提供一种更高效的支承系统。也可以通过所述设计来减小支承系统的振动和颤动。

在支承系统包括凹槽且可以与在先设计组合的支承系统设计中，该间隔件可以包括固定部。该固定部可以设计成可插入凹槽中。替代地或附加地，该固定部可以设计成可以沿轴向移入凹槽中。

在支承系统包括至少一个间隔件的支承系统设计中，该间隔件可以在轴向上设计成基本呈肋条形状。替代地，该间隔件可以在围绕定子轴线的周向上被设计成基本圆柱体部段形状。

在可以与任一在先设计组合的支承系统设计中，该径向轴承可以包括至少一个波形膜和/或至少一个光滑膜。所述波形膜和/或光滑膜可以沿着定子的内周面布置。此外，所述波形膜和/或光滑膜可以设计成围绕定子轴线的环段形状。替代地或附加地，该光滑膜可以沿径向向内紧邻波形膜地贴靠波形膜布置。替代地或附加地，该波形膜可以沿径向紧邻定子地贴靠定子布置。替代地或附加地，该波形膜可以设计成沿径向将光滑膜偏压向在工作状态中被装入定子中的电动机转子。通过所述有利实施方式，在支承系统工作中可以在工作状态中被装入定子中的电动机转子与光滑膜之间产生很狭窄的气隙，由此可以在转子和定子或在转子和光滑膜之间产生支承作用。

在支承系统包括至少一个波形膜和/或至少一个光滑膜的支承系统的设计中，所述波形膜可以设计成通过光滑膜的径向运动可在光滑膜与定子之间被弹性压缩，从而在工作状态中被装入定子中的转子与光滑膜之间可沿径向形成气隙。换而言之，这意味着光滑膜在所述支承系统或电动机或增压装置不工作时可以直接贴靠被装入定子中的电动机转子布置。在工作中，可以通过被波形膜的弹性压缩性所允许的、光滑膜朝向波形膜和径向邻接于波形膜的定子的径向运动而在光滑膜和转子之间沿径向形成气隙。该气隙产生支承作用并且相比于贴靠转子的光滑膜或滚动轴承导致很小的摩擦。

在支承系统包括至少一个波形膜和/或至少一个光滑膜，并且定子包括至少一个凹槽的支承系统的设计中，所述波形膜和/或光滑膜可以分别包括至少一个锁定件。该锁定件可以设计成插入定子的凹槽中以便防错位地在周向和/或径向上固定所述波形膜和/或光滑膜。附加地，各自锁定件可以在安装状态中在径向上从波形膜和/或各自光滑膜突出。附加地，该锁定件可以设计成在径向上和在轴向上延伸的肋条状凸起。替代地或附加地，该锁定件可以具有呈L形的横截面。替代地，该锁定件可以具有呈T形的横截面。

在支承系统包括至少一个波形膜和/或至少一个光滑膜的支承系统的设计中，该支承系统可以包括至少一个轴向锁定件。该轴向锁定件可以设计成防止轴向位移地固定该波形膜和/或该光滑膜和/或该间隔件。

在可以与在先设计组合的支承系统设计中，该支承系统可以包括第一轴向锁定件。第一轴向锁定件可以安置在该定子的第一轴向端。替代地或附加地，该支承系统可以包括第二轴向锁定件，其安置在该定子的第二轴向端。

在可以与任一在先设计组合的支承系统设计中，该支承系统还可以包括至少一个推力轴承。

本发明还涉及一种增压装置。该增压装置包括轴、电动机和至少一个压缩机轮。该电动机具有转子。该转子安置在该轴上。该增压装置还包括根据任一前述设计的支承系统。在此，该定子是电动机的一部分。该增压装置尤其可以设计成与燃料电池一起使用。在此，空气轴承尤其是有利的，因为燃料电池不应被异物污染，以便不用冒受损或功能故障的危险。在油润滑轴承情况下，这仅通过完全的油密封来保证，完全的油密封无法实现或只能以高昂成本实现。因此，空气轴承尤其在与燃料电池一起使用时也导致了更可靠的驱动系统。

附图说明

图1示出带有已知的电动机用支承系统的增压装置的侧剖视图；

图2A示出在增压装置中的带有径向轴承的本发明支承系统的侧剖视图；

图2B示出带有替代安装就位的径向轴承的图2A的本发明支承系统的侧剖视图；

图3A-3D示出包括定子、轴承膜和转子的本发明支承系统的不同安装状态的多个横截面图；

图4A-4B示出本发明支承系统的横截面图(B-B)和沿剖切线A-A的侧剖视图中的对应细节图，在此示出了带有间隔件的两个径向轴承；

图5A-5B示出包括间隔件的示例性设计和径向轴承的不同安装就位的支承系统的不同的侧剖视图；

图6示出包括燃料电池的本发明的增压装置的示意图。

具体实施方式

在本申请的上下文中，表述“轴”和“轴向”涉及到定子的或转子的轴线。参照附图(例如见图1或图2A)，该轴向用附图标记22表示。径向24在此涉及到定子的或转子的轴线。同样，周长或周向26涉及到定子的或转子的轴线。

图1示出了在增压装置1000中的用于电动机3000的已知的支承系统1010。支承系统1010包括推力轴承800和径向轴承2000，借此来支承安放在轴500上的电动机3000的转子400。推力轴承800和径向轴承2000是包含波形膜210和光滑膜220的薄膜轴承。推力轴承800形成在安放在轴500上的轴承盘850和壳体1900之间。在所示例子中，电动机3000被安装在增压装置1000中，因此壳体1900属于增压装置1000。确切说，推力轴承800因此形成在压缩机壳体1960的压缩机后壁1962与轴承壳体1910之间。作为其替代方式，也知道了推力轴承800形成在涡轮壳体1970的涡轮后壁1972与轴承壳体1910之间。参照图1的视图，这意味着轴500通过轴承盘850在压缩机后壁1962和轴承壳体之间轴向安装到压缩机后壁1962和轴承壳体1910上。径向轴承2000形成在轴500与轴承套2100之间。轴承套2100在轴向22上在电动机3000定子1100的右侧和左侧安置在轴承壳体1910的相应凹槽中。即，轴500通过轴承套2100径向安装在轴承壳体1910内。

与之相比，图2A示出了本发明的支承系统10。类似于图1的支承系统，根据图2A的本发明的支承系统10的实施例具有相似的部件和元件，其尽管一部分可设计成是相同的，但大部分具有不同的附图标记以便明显区分。而在也如图2A地示出支承系统10的本发明设计的图2B至5B中，相同的特征带有与图2A中一样的附图标记。

图2A示出了用于电动机2的转子400的本发明的支承系统10。支承系统10包括一个定子100和两个径向轴承200。在替代设计中，支承系统10也可以只包括一个径向轴承200或超过两个的径向轴承200。定子100在此形成径向轴承200的一部分。即，定子100担负径向轴承200的部分功能。换言之，这意味着径向轴承200的功能件被集成到定子100中。因此，可以省掉图1的已知的支承系统1010的通常附加所需的部分例如像位于轴承壳体1900中的且包围电动机3000的轴500的附加轴承套2100。结果就是零部件更少且径向24的机构空间需求更小。但是，尤其是也由此产生沿轴向22的更小结构空间需求，因为伴随本发明的支承系统10不需要通常被已知的支承系统1010的轴承套2100(比较图1和2A)沿轴向22在定子旁边所占用的轴向空间。这最终导致了结构紧凑的支承系统10或者在电动机2或增压装置1内采用支承系统10时导致紧凑的电动机2和/或紧凑的增压装置1。

径向轴承200被设计成空气轴承。相比于例如油润滑轴承，空气轴承不需要供油并且也不必被完全密封。因此，空气轴承即也是径向轴承200可以灵活地安置在支承系统10的不同区域内或者在电动机2或增压装置1内采用支承系统10情况下安置在电动机2的和/或增压装置1的不同区域内。尤其对于应用在燃料电池3中来说，空气轴承是有利的，因为燃料电池3不应该被异物污染，以便不用冒受损或功能故障的危险。在油润滑轴承情况下，这仅通过完全的油密封来保证，完全的油密封无法实现或只能以高昂成本实现。因此，空气轴承尤其在与燃料电池3一起使用时也导致了更可靠的驱动系统。

图2A和2B示出了安装在电动机2内的支承系统10，该电动机被集成到增压装置1中。但支承系统10或电动机2也可以被用在不同于增压装置的其它装置中。在此能看到，径向轴承200沿径向24形成在定子100和被装入定子100中的电动机2转子400之间。即，支承系统10还包括轴500连同安装在轴上的转子400。转子400和轴500在附图所示例子中一体制成，但也可以在替代设计中相互分开地制成。转子400在此是轴500的一部分，其在轴向22上大部分位于定子100中。此外能看到，径向轴承200在此并未在轴向22上布置在定子100的右侧或左侧。换句话说，径向轴承200在轴向22上并未突出超过定子100的长度。即，径向轴承200在轴向22上设置在定子100内。由此可以节约结构空间和重量。最后，这可能导致结构更紧凑的装置。

类似于图1的已知的支承系统1010的径向轴承2000，根据本发明的支承系统10的径向轴承200包括至少一个波形膜210和至少一个光滑膜220(见图2A和2B)。因此，径向轴承200也可以被称为薄膜轴承或(如上所述)空气轴承。波形膜210和光滑膜220也可以总体被称为轴承膜210、220。波形膜210和光滑膜220沿着定子100的内周面170布置(尤其见图3B)。换而言之，波形膜210和光滑膜220在径向上在内周面170内地安置在定子100的壳罩内表面150上。在此，光滑膜220在径向24上向内紧邻波形膜210贴靠波形膜布置(尤其见图3C)。光滑膜220在径向24上向外紧邻转子400或轴500布置。此外，波形膜210在径向24上紧邻定子100且沿径向24贴靠定子地布置。波形膜210在此设计成沿径向24将光滑膜220偏压向安装在定子100中的电动机2转子400。通过这种有利设计，在支承系统10工作中可以在被装入定子100中的电动机2转子400与光滑膜220之间产生很狭窄的气隙，由此可以在转子400和定子100之间或在转子400和光滑膜220之间产生支承作用。因此，转子400、光滑膜220、波形膜210和定子100分别直接并排地在径向24上相邻布置。转子400、光滑膜220、波形膜210和定子100因此共同形成径向轴承200(尤其见图2A、2B和3D)。波形膜210设计成通过光滑膜220的径向24运动在光滑膜220和定子100之间可被弹性压缩，从而在工作中可在安装在定子100中的转子400和光滑膜220之间在径向24上形成狭窄气隙。

因此，转子400或轴500形成径向轴承200的第一支承面，其在光滑膜220的方向上取向，并且光滑膜220形成径向轴承200的第二支承面，其在转子400的方向上取向。当支承系统10或电动机2或增压装置1不工作时，即当转子400或轴500不转动时，光滑膜220贴靠转子400(例如见图2A和2B)。换而言之，径向轴承200的第一支承面贴靠径向轴承200的第二支承面。当电动机2或增压装置1转入工作状态时，转子400或轴500本身转动并且在转子400和光滑膜220之间出现沿周向26的相对运动。由此，空气在径向上在光滑膜220和转子400之间流过并施加径向力至转子400和光滑膜220。由此在转子400和光滑膜220之间出现气隙，由此获得支承作用。该气隙在图3D中被示意性示出。即，在径向轴承200的第一支承面和径向轴承200的第二支承面之间沿径向24出现气隙。通过波形膜210的可压缩性，光滑膜220可以沿径向24相对于波形膜210移动且将其将压到定子100上。定子100因此尤其用作固定轴承。因此，波形膜210(弹性)在光滑膜220和定子100之间被压缩。尤其因此缘故，波形膜210也可以被称为弹性件210或弹力膜210，而光滑膜220也可被称为支承面膜220。换而言之，这意味着该光滑膜220在支承系统10或电动机2或增压装置1未工作时可以直接贴靠转子400布置(例如见图2A和2B)。即，在工作中，通过光滑膜220沿径向24相对于波形膜210的直至沿径向24向外邻接波形膜210的定子100的移动，可以在光滑膜220和转子400之间沿径向24形成气隙。该气隙产生支承作用并且相比于贴靠转子400的光滑膜220或滚动轴承导致很小的摩擦。

在此要注意，附图仅呈现本发明的支承系统10的示意性显示。例如径向轴承200的波形膜210的波形走向在图2A中优选设计成沿周向26，而不是如图所示地沿轴向22。

图3A至3D示出了本发明的支承系统10的各不同安装状态。在所有四幅视图中能清楚看到，定子100被设计成使轴承膜210、220可被固定在定子之上或之中。图3A示出了具有多个绕组肋条110的定子100，在图3B中，多个绕组140围绕绕组肋条卷绕。还在图3B中看到填料130，填料在周向26上设置在绕组肋条110之间并在那里分别形成填料肋条132。如图2A和2B所示，填料也可以在轴向22上包围绕组肋条110。即，定子100的第一轴向端142和定子100的第二轴向端144可以由填料130构成。图3C除了图3C的定子100外还示出了被装入定子100中的轴承膜210、220。在此，支承系统10例如包含各三个波形膜210和三个光滑膜220。在其它实施方式中，波形膜210的和光滑膜220的数量也可以多于三个或少于三个。波形膜210的数量和光滑膜220的数量也可以是彼此不同的。波形膜210和光滑膜220此时设计成围绕定子100轴线的环段形状。由于支承系统10包括多个光滑膜220和多个波形膜210而在热膨胀时得到优点。因在单独的轴承膜210、220之间的断开而存在空间，轴承膜210、220的材料可以在加热时由温度决定地膨胀到该空间中。相比于图3C，在图3D中，转子400被装入定子100中。在此，支承系统10处于工作中。这能就此了解，径向气隙即气隙已经在径向24上在转子400和光滑膜220之间形成并且波形膜210在光滑膜220和定子100的壳罩内表面150之间被压缩。

图3A至3D还示出了定子包括三个凹槽120，凹槽沿径向24延伸入定子100。凹槽120设计用于固定轴承膜210、220。在替代设计中，定子100也可以包括比三个更多或更少的凹槽120。凹槽120的数量可以与轴承膜210、220的数量相关联。对于每对轴承膜210、220，其中可以有利地设置至少一个凹槽120，所述一对可以由一个波形膜210和一个光滑膜220组成。此时凹槽120可以如图3A所示已被集成到“原始”定子100中并且在浇注时被空出，从而它未填充填料130。替代地或附加地，凹槽120可以在浇注时通过被置入填料肋条132区域中的相应阻挡件被空出或形成，或者在浇注后被加工到定子100中。在此，凹槽100可以布置在绕组肋条110和/或填料肋条132和/或在轴向22上设于绕组肋条110旁的填料130中。凹槽120此时布置在定子100的壳罩内表面150上。

凹槽120可以如图3A至3D所示地分别形成在其中一个绕组肋条110中。在这个实施例中，在相应的绕组肋条110中形成三个沿周向26相互间隔的用于各自三个光滑膜220和三个波形膜210的凹槽120。凹槽120此时等间距地沿周向26相互间隔，但在替代实施方式中也可以按照不同的间距沿周向布置在定子100的壳罩内表面150中。替代地或附加地，也可以将所述凹槽120中的一个、多个或全部布置在填料肋条132中。

在此，凹槽120可以在轴向22上延伸经过定子100的整个长度。替代地，凹槽120可以从定子100的第一轴向端142起沿轴向22延伸。替代地，凹槽120可以从定子100的第二轴向端144起沿轴向22延伸。在后两种情况下，凹槽120并未延伸到定子100的轴向中心152。如果定子100包括多个凹槽120，则这些凹槽120也可以设计成是不同的。尤其是，这些凹槽120可以具有不同的轴向走向。与此相关，图2A例如示出了支承系统10，在这里，径向轴承200在轴向22上比图2B的支承系统10的径向轴承200更靠近定子的轴向中心152布置。由此得到例如以下优点，一个或多个凹槽120不必在轴向22上延伸经过定子100的整个长度(见图2A)，但能可选地延伸经过其整个长度。例如，凹槽120可以在这样的例子中仅在定子100的轴向中心区内延伸，而不必存在于定子100的一个或两个轴向端142、144区域中。

凹槽120被设计成至少防错位地在周向26上固定轴承膜210、220。这已经可以利用凹槽120的简单的I形横截面做到(未示出)。这样的凹槽120也有以下优点，相应的轴承膜210、220不必从定子100的一个轴向端142、144沿轴向22被移入，而是可以简单地沿径向24向外地被装入相应凹槽120中。另外，凹槽120可以被设计成防错位地在径向24上固定轴承膜210、220。这样的凹槽120在图3A至3D中被示出，在这里，凹槽120例如设计成T形。通过沿周向26的附加组件，可以防止相应构成的轴承膜210、220径向滑出。除T形或I形外的凹槽120的其它横截面形状也是可以想到的。仅为了提到一些可能，凹槽120的横截面形状也可以设计成S形、L形或“/”形(斜杠形)。

在图3C和3D的例子中，每个波形膜210和每个光滑膜220分别包括一个锁定件250。在替代设计中，也可以仅一些轴承膜210、220包括锁定件250。一些轴承膜210、220或其锁定件250也可以通过相应的本领域技术人员所熟知的设计同时固定其它的轴承膜210、220。锁定件250在此设计成插入定子100的相应凹槽120中。因此，波形膜210和/或光滑膜220(类似于以上关于凹槽120的解释地)可以在周向26和/或径向24上被防错位地固定。各自锁定件250在径向24上突出于各自波形膜210和各自光滑膜220。在此，锁定件250尤其可以设计成肋条形凸起，但也可设计成销形或其它合适的可与凹槽接合的凸起，凸起优选基本上沿径向24和轴向22延伸。另外，锁定件250可以具有在周向26上的组件(类似于凹槽120)以阻止各自轴承膜210、220的径向滑出。与此相应，锁定件250在图3C和3D中设计成具有L形横截面。但替代地，该锁定件250的横截面形状也可以呈T形、I形、S形或“/”形，只是提出一些可能。

替代地，可以代替定子100中的凹槽120在定子100中形成凸起，凸起可以与轴承膜210、220的相应形状的元件(凹槽和/或凸起)接合以防止错位地在周向26和/或径向24上固定轴承膜210、220。锁定件250例如也可以基本在轴向22和/或周向26上延伸(深挖和/或从各自轴承膜210、220突出)且可以与定子100的相应形状的元件(凹槽和/或凸起)接合。

凹槽120的数量和锁定件250的数量可以是不同的。尤其是每个轴承膜对(210+220)可以有比锁定件250更多的凹槽120。

图4B示出了沿图4A的剖切线A-A的支承系统10的侧剖视图，在这里，剖切线A-A垂直延伸经过支承系统10及其凹槽120以及在图4A的横剖视图中的光滑膜220的锁定件250。如已经说明地，示例性的支承系统10包括两个径向轴承200。这两个径向轴承200中的一个是第一径向轴承200a，另一个是第二径向轴承200b。如之前已进一步描述地，径向轴承200a、200b可以安置在定子100的壳罩内表面150上的不同的轴向位置上。与此相关，图5A和5B尤其示出了与图4B类似的侧剖视图，其具有径向轴承200a、200b的两个不同的定位。通过相比于延伸经过定子100的整个轴向宽度的唯一的径向轴承200使用两个径向轴承200a、200b，可以减小在轴承膜210、220和在工作状态中安装在其中的电动机2转子400或轴500之间的潜在接触面或摩擦面。因此可以提高支承系统10的效率。这例如可以如此实现，即，代替唯一的径向轴承200，采用两个在轴向22上相互间隔的径向轴承200a、200b，每个径向轴承沿轴向22具有小的延伸尺寸，从而这两个径向轴承200a、200b的轴向延伸尺寸之和小于唯一的径向轴承200的轴向延伸尺寸。两个径向轴承200a、200b相互间隔得越远，在工作状态中被装入定子100中的电动机2转子400或轴500的支承稳定性越高。因此，可以通过所述有利的设计提供更高效的支承系统10。也可以通过所述设计来减小支承系统10的振动和颤动。

图5B与此相关地示出了支承系统10，其中第一径向轴承200a安置在定子100的第一轴向端142，第二径向轴承200b安置在定子100的第二轴向端144。

图5B的支承系统10还包括间隔件300。间隔件300安置在定子100的壳罩内表面150上。在替代设计中，间隔件300也能以其它形式构成，尤其是设计成套筒状。第一径向轴承200a和第二径向轴承200b通过间隔件300在轴向22上被相互间隔开。或者，这两个径向轴承200a、200b也可以如此按照轴向间距被保持，即凹槽120并未在定子100的轴向中心区内完成，因而径向轴承200a、200b通过其锁定件250被阻止滑入定子100的轴向中心区。

在所示例子中，间隔件300在轴向22上呈肋条状构成。尤其当间隔件300呈肋条状构成时，间隔件300包括固定部(未示出)。该固定部此时设计成可沿径向24被装入凹槽120中和/或在轴向22上可以移入凹槽中。替代地，间隔件300可以在围绕定子100轴线的周向26上设计成基本圆柱体部段形状。

另外，支承系统10也可以包括沿周向26分布的多个间隔件300。替代地或附加地，支承系统10可以包括多个沿轴向22相互间隔的间隔件300。尤其是，在此如图5A所示地，可以分别在两个间隔件300之间设置一个径向轴承200。此时各径向轴承200a、200b通过该间隔件300被保持就位，尤其保持在其轴向位置上。

此外，支承系统10可以包括至少一个轴向锁定件270(见图2A和2B)。轴向锁定件270设计用于防止轴向22位移地固定波形膜210和/或光滑膜220和/或间隔件300。尤其是，支承系统10可以包括第一轴向锁定件270a和第二轴向锁定件270b。在图2A和2B的例子中，轴向锁定件207a、270b分别作为压缩机后壁962的或涡轮后壁972的一部分构成。替代地，第一轴向锁定件270a和第二轴向锁定件270b也能以单独件形式构成。第一轴向锁定件270a可以安置在定子100的第一轴向端142上，第二轴向锁定件270b可以安置在定子100的第二轴向端144上。

支承系统10还可以包括至少一个推力轴承800(见图2A和2B)。

本发明还涉及一种增压装置1(见图2A和2B)。增压装置1包括轴500、电动机2、压缩机轮600和涡轮700。电动机2具有转子400。转子400安置在轴500上。增压装置1还包括根据任一前述实施方式的支承系统10。在此，定子100是电动机2的一部分。

增压装置1尤其可以设计成与燃料电池3一起使用。与此相关地，图6示出了本发明的增压装置1(例如与之前附图相关所描述的增压装置)的极其简化的示意图，其具有压缩机6、涡轮7和电动机2。空气经压缩机进口6a流入压缩机6并在那里被压缩。通过与燃料电池3的空气进口3a相连通的压缩机出口6b，压缩空气流入燃料电池3以便与氢气反应。燃料电池3可以通过氢气供应装置3c被供应氢气。反应产物(水蒸汽)可通过空气出口3b被送出燃料电池3。如图6所示，反应产物在此可以用于驱动涡轮7。为此，空气出口3b与涡轮7的涡轮进口7a相连，由此，涡轮7或涡轮叶轮可以在反应产物经涡轮出口7b离开涡轮7和增压装置1之前通过反应产物被驱动。涡轮7此时通过共同的轴500驱动压缩机6。在此，电动机2也可以替代地或附加地通过轴500驱动压缩机6。在此，空气轴承尤其是有利的，因为燃料电池3不应被异物污染以便不用冒受损或功能故障的危险。在油润滑轴承情况下，这仅通过完全的油密封来保证，完全的油密封无法实现或只能以高昂成本实现。因此，空气轴承尤其在与燃料电池3一起使用时也导致了更可靠的驱动系统。

虽然以上描述了且在所附权利要求书中限定了本发明，但应该理解的是本发明也可以替代地根据如下实施方式来限定：

1.一种用于电动机(2)转子(400)的支承系统(10)，包括：

定子(100)；

至少一个径向轴承(200)；

其特征在于，

该定子(100)形成该径向轴承(200)的一部分。

2.根据实施方式1所述的支承系统(10)，其中，该径向轴承(200)是空气轴承。

3.根据实施方式1或2中任一项所述的支承系统(10)，其中，该径向轴承(200)在径向(24)上形成在该定子(100)和在工作状态中被装入该定子(100)中的电动机(2)转子(400)之间。

4.根据之前实施方式中任一项所述的支承系统(10)，其中，该定子(100)如此设计，即，若干轴承膜(210，220)能够被固定在该定子(100)上。

5.根据之前实施方式中任一项所述的支承系统(10)，其中，该定子(100)包括至少一个用于固定轴承膜(210，220)的凹槽(120)，所述凹槽沿径向(24)延伸进入定子(100)。

6.根据实施方式5所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)设计成在径向(24)和/或在周向(26)上防错位地固定轴承膜(210，220)，尤其是其中，该凹槽(120)具有L形横截面，尤其优选是其中，该凹槽(120)具有T形横截面。

7.根据实施方式5或6中任一项所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)设置在该定子(100)的壳罩内表面(150)上。

8.根据实施方式5至7中任一项所述的支承系统(10)，其中，该定子(100)包括多个沿径向(24)延伸的绕组肋条(110)，并且其中，该凹槽(120)设置在其中一个绕组肋条(110)中。

9.根据实施方式5至8中任一项所述的支承系统(10)，其中，该定子(100)包括多个沿轴向(22)延伸的填料肋条(132)，并且其中，该凹槽(120)设置在其中一个填料肋条(132)中。

10.根据实施方式5至9中任一项所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)在轴向(22)上延伸于整个定子(100)长度上。

11.根据实施方式5至10中任一项所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)从定子(100)的第一轴向端(142)起在轴向(22)上延伸。

12.根据实施方式5至11中任一项所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)从定子(100)的第二轴向端(144)起在轴向(22)上延伸。

13.根据实施方式5至12中任一项所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)未延伸到定子(100)的轴向中心(152)。

14.根据之前实施方式中任一项所述的支承系统(10)，包括第一径向轴承(200a)和第二径向轴承(200b)，其中，第一径向轴承(200a)设置在定子(100)的第一轴向端(142)，并且其中，第二径向轴承(200b)设置在定子(100)的第二轴向端(144)。

15.根据实施方式14所述的支承系统(10)，还包括至少一个间隔件(300)，其安置在定子(100)的壳罩内表面(150)上，并且所述第一径向轴承(200a)和所述第二径向轴承(200b)借助于所述间隔件在轴向上(22)被相互间隔开。

16.根据从属于实施方式5的实施方式15所述的支承系统(10)，其中，该间隔件(300)包括固定部，其设计成能够装入所述凹槽(120)中、尤其是在轴向(22)上能够移入所述凹槽(120)中。

17.根据实施方式15或16中任一项所述的支承系统(10)，其中，该间隔件(300)在轴向(22)上设计成基本肋条形状。

18.根据实施方式15至17中任一项所述的支承系统(10)，其中，该间隔件(300)在绕定子(100)轴线的周向(26)上设计成基本上圆柱体部段形状。

19.根据之前实施方式中任一项所述的支承系统(10)，其中，该径向轴承(200)包括至少一个波形膜(210)和/或至少一个光滑膜(220)，它们沿定子(100)的内周面(170)布置。

20.根据实施方式19所述的支承系统(10)，其中，该波形膜(210)和/或该光滑膜(220)设计成绕定子(100)轴线的环段状。

21.根据实施方式19或20中任一项所述的支承系统(10)，其中，所述光滑膜(220)在径向(24)上向内紧邻波形膜(210)贴靠该波形膜布置。

22.根据实施方式19至21中任一项所述的支承系统(10)，其中，该波形膜(210)在径向(24)上紧邻定子(100)贴靠该定子布置。

23.根据实施方式19至22中任一项所述的支承系统(10)，其中，该波形膜(210)设计成沿径向(24)将光滑膜(220)偏压向在工作状态中被装入定子(100)中的电动机(2)转子(400)。

24.根据实施方式19至23中任一项所述的支承系统(10)，其中，该波形膜(210)设计成通过光滑膜(220)沿径向(22)的运动能够在光滑膜(220)和定子(100)之间被弹性压缩，从而能够在光滑膜(220)与工作状态下装入定子(100)中的转子(400)之间沿径向(24)形成气隙。

25.在从属于实施方式3情况下根据实施方式19至24中任一项所述的支承系统(10)，其中，该波形膜(210)和/或该光滑膜(220)分别包括至少一个锁定件(250)，该锁定件设计成插入定子(100)的凹槽(120)中以便在周向(26)和/或在径向(24)上防错位地固定所述波形膜(210)和/或所述光滑膜(220)。

26.根据实施方式25所述的支承系统(10)，其中，各自锁定件(250)在安装状态中在径向(24)上从所述波形膜(210)和/或各自光滑膜(220)凸出，尤其是其中，该锁定件(250)设计成肋条状凸起，其在径向(24)上和在轴向(22)上延伸。

27.根据实施方式25或26中任一项所述的支承系统(10)，其中，该锁定件(250)具有呈L形的、优选呈T形的横截面。

28.根据实施方式19至27中任一项所述的支承系统(10)，还包括至少一个轴向锁定件(270)，其设计成防止轴向(22)移动地固定所述波形膜(210)和/或所述光滑膜(220)和/或所述间隔件(300)。

29.根据实施方式28所述的支承系统(10)，包括安置在定子(100)的第一轴向端(142)上的第一轴向锁定件(270a)。

30.根据实施方式28或29中任一项所述的支承系统(10)，包括安置在定子(100)的第二轴向端(144)上的第二轴向锁定件(270b)。

31.根据在前实施方式中任一项所述的支承系统(10)，还包括推力轴承(800)。

32.一种增压装置(1)，包括：

轴(500)；

包括转子(400)的电动机(2)，其中，该转子(400)安置在该轴(500)上；和

至少一个压缩机轮(600)；

其特征在于，

其特征在于，该增压装置(1)包括根据任一前述实施方式的支承系统(10)，其中，该定子(100)是电动机(2)的一部分，并且可选地其中，该增压装置(1)设计成与燃料电池(3)一起使用。

Claims (16)

1.一种用于电动机(2)的转子(400)的支承系统(10)，包括：

定子(100)；

至少一个径向轴承(200)；

其特征在于，

该定子(100)形成该径向轴承(200)的一部分，该定子(100)包括至少一个用于固定轴承膜的凹槽(120)，所述凹槽沿径向(24)延伸到该定子(100)中，该定子(100)包括多个沿径向(24)延伸的绕组肋条(110)，并且其中，该凹槽(120)设置在其中一个所述绕组肋条(110)中，且多个绕组(140)围绕绕组肋条卷绕。

2.根据权利要求1所述的支承系统(10)，其中，该径向轴承(200)是空气轴承。

3.根据权利要求1所述的支承系统(10)，其中，该径向轴承(200)沿径向(24)形成在电动机(2)的所述定子(100)和在工作状态中被装入该定子(100)中的转子(400)之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的支承系统(10)，其中，该定子(100)构成为，使得轴承膜能被固定在该定子(100)上。

5.根据权利要求1所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)设置在该定子(100)的壳罩内表面(150)上。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)从该定子(100)的第一轴向端(142)起在轴向(22)上延伸。

7.根据权利要求6所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)从该定子(100)的第二轴向端(144)起在轴向(22)上延伸。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的支承系统(10)，其中，该凹槽(120)未延伸至该定子(100)的轴向中心(152)。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的支承系统(10)，包括第一径向轴承(200a)和第二径向轴承(200b)，其中，第一径向轴承(200a)安置在该定子(100)的第一轴向端(142)上，并且其中，第二径向轴承(200b)安置在该定子(100)的第二轴向端(144)上。

10.根据权利要求9所述的支承系统(10)，还包括至少一个间隔件(300)，该间隔件布置在该定子(100)的壳罩内表面(150)上，并且所述第一径向轴承(200a)和所述第二径向轴承(200b)在轴向(22)上通过该间隔件相互间隔。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的支承系统(10)，其中，该径向轴承(200)包括至少一个波形膜(210)和/或至少一个光滑膜(220)，所述波形膜和/或光滑膜沿该定子(100)的内周面(170)布置。

12.根据权利要求11所述的支承系统(10)，其中，该光滑膜(220)在径向(24)上向内与波形膜(210)紧邻地贴靠该波形膜布置。

13.根据权利要求12所述的支承系统(10)，其中，该波形膜(210)在径向(24)上与定子(100)紧邻地贴靠定子布置。

14.根据权利要求11所述的支承系统(10)，其中，该波形膜(210)和/或该光滑膜(220)分别包括至少一个锁定件(250)，该锁定件设计用于插入该定子(100)的凹槽(120)中，以便在周向(26)和/或径向(24)上防错位地锁定该波形膜(210)和/或该光滑膜(220)。

15.一种增压装置(1)，包括：

轴(500)；

包括转子(400)的电动机(2)，其中，该转子(400)安置在该轴(500)上；和

至少一个压缩机轮(600)；

其特征在于，该增压装置(1)包括根据权利要求1至14中任一项所述的支承系统(10)，其中，该定子(100)是电动机(2)的一部分。

16.根据权利要求15所述的增压装置，其特征在于，该增压装置(1)设计成与燃料电池(3)一起使用。

Images