CN216381609U - 一种电动辅助涡轮增压器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动辅助涡轮增压器结构，用以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能。一种电动辅助涡轮增压器结构，包括涡轮增压器的叶轮罩壳、涡轮轴，安装在所述涡轮轴上的压气叶轮，以及螺纹配合在所述涡轮轴上的叶轮锁紧螺母，涡轮轴伸出叶轮锁紧螺母的一端套有法兰盘，所述法兰盘通过涡轮轴上螺纹配合的轴套轴向锁紧；还包括高速永磁电机，所述高速永磁电机具有外壳、电机定子、电机转子，所述外壳固定在涡轮增压器的叶轮罩壳内，所述电机转子的一端通过连接螺栓同轴固定在所述法兰盘上。

Description

一种电动辅助涡轮增压器结构

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种电动辅助涡轮增压器结构。

背景技术

电动辅助涡轮增压器可以优化柴油机低工况性能，提高柴油机的燃油经济性，是增压器技术发展的一种趋势。由于柴油机在低负荷运行时，排气量不足，导致涡轮增压器无法提供足够的增压器空气以最大优化发动机性能，因此采用一种电动辅助涡轮增压器，将经过特殊设计的高速永磁电机安装在涡轮增压器上，高速永磁电机将向涡轮增压器转子施加扭矩，使其能够在发动机低排气量下保持或者改变转子的速度，以此来为发动机提供足够的压缩空气，大多数船用柴油机在辅助设计点运行期间都使用辅助鼓风机向发动机进气口提供额外的空气，由于这些辅助鼓风机效率低下，也不是在发动机全周期运行，因此同样电动辅助涡轮增压器可以用来代替柴油机辅助鼓风机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动辅助涡轮增压器结构，用以改善柴油机低负荷时涡轮增压器的性能。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种电动辅助涡轮增压器结构，包括涡轮增压器的叶轮罩壳、涡轮轴，安装在所述涡轮轴上的压气叶轮，以及螺纹配合在所述涡轮轴上的叶轮锁紧螺母，

涡轮轴伸出叶轮锁紧螺母的一端套有法兰盘，所述法兰盘通过涡轮轴上螺纹配合的轴套轴向锁紧；

还包括高速永磁电机，所述高速永磁电机具有外壳、电机定子、电机转子，所述外壳固定在涡轮增压器的叶轮罩壳内，所述电机转子的一端通过连接螺栓同轴固定在所述法兰盘上。

优选地，所述电机转子包括空心轴，设置在空心轴上的线圈，以及螺纹配合在空心轴上的端匝，所述端匝与空心轴上设置的台阶配合，锁紧所述线圈。

优选地，所述空心轴与法兰盘固定的一端为圆盘形。

优选地，所述轴套的外周面呈阶梯型，所述法兰盘通过孔轴配合台阶定位安装在轴套上，所述轴套与空心轴相邻的一段设有六方结构。

优选地，所述轴套、法兰盘的配合处涂有耐磨涂层。

优选地，所述空心轴、法兰盘与外壳之间设有间隙，作为空气流道，所述外壳、叶轮罩壳之间形成第一冷却通道，所述外壳、电机定子之间设有间隙，形成第二冷却通道，所述电机定子、电机转子之间设有间隙，形成第三冷却通道。

优选地，所述外壳的外形为便于增压器进气的流线型，外壳与压气叶轮内流道光滑过渡，减小进气损失。

优选地，所述空心轴与轴套之间设有环形腔，所述空心轴与环形腔对应的部分为圆弧形，使环形腔形成圆弧形空腔，用于扩大环形腔的容积并缩短环形腔与第三冷却通道的距离，使圆弧形空腔内的空气通过第三冷却通道进行冷却，圆弧形空腔与空心轴内孔相邻，高速永磁电机工作状态下，圆弧形空腔内形成环形气流，与空心轴内部的空气进行换热，形成对空心轴内部的冷却。

优选地，所述空心轴与法兰盘配合处设有间隙，使圆弧形空腔内的空气与空气流道中的空气进行换热。

优选地，所述轴套与叶轮锁紧螺母、空心轴端面之间具有过盈量；空心轴的端面同时与轴套的端面、涡轮轴的端面接触。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型在叶轮罩壳内安装高速永磁电机，高速永磁电机轴与涡轮增压器轴采用法兰连接，法兰与轴套采用过盈配合，通过摩擦传递扭矩，从而当高速永磁电机轴旋转时，带动涡轮增压器旋转，实现电动辅助增压。

本实用新型将高速永磁电机与涡轮增压器连接，用高速永磁电机带动涡轮增压器旋转，用于替代进气鼓风机，高速永磁电机与涡轮增压器连接方式简单可靠，螺纹轴套、法兰盘安装、拆卸简单，高速永磁电机具有结构小，安装方便，运行稳定可靠等特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的局部放大示意图；

图3为轴套的示意图；

图4为本实用新型的冷却结构空气流向图。

附图标记

附图中，1-外壳、2-电机定子、3-轴套、4-连接螺栓、5-叶轮锁紧螺母、6-压气叶轮、7-涡轮轴、8-法兰盘、9-空心轴、10-线圈、11端匝。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例行进行详细描述。

如图1-图4所示，本实用新型实施例的电动辅助涡轮增压器结构，包括：外壳1、电机定子2、轴套3、连接螺栓4、叶轮锁紧螺母5、压气叶轮6、涡轮轴7、法兰盘8、空心轴9、线圈10、端匝11。高速永磁电机轴9设计为异形空心结构，空心轴9为阶梯形式，右侧加工为与法兰盘8配合的圆盘形结构，左侧加工有环形缺口，方便安装端匝11，中间部分与线圈10配合，空心轴9安装到位后，轴右侧端面与轴套3及涡轮轴7端面均接触，这样设计的目的是为了提高空心轴9运行稳定性，同样设计为空心轴的目的是为了降低轴的转动惯量，同时采用空气对流换热可以大大降低高速永磁电机发热量，提高高速永磁电机寿命。高速永磁电机轴9采用悬臂梁布置形式，取消轴承等结构，大大简化了高速永磁电机的结构。所述电机定子安装在高速永磁电机外壳中，定子内孔端面倒斜角。所述高速永磁电机外壳外形设计为流线形，内孔与所述电机定子配合，有一定的间隙，内孔端面加工为流线形与电机定子端面配合。

在轴套3上铣削有六方结构，安装、拆卸时只需要将涡轮轴7止动，采用扭力扳手即可进行轴套安装拆卸，轴套3左侧端面与空心轴9右侧端面接触，并有一小过盈量，这将大大提高空心轴运行稳定性。

在空心轴9右侧与轴套3端面接触部分设计为圆弧形结构，这样设计能减小高速永磁电机旋转时所受的离心力，降低空心轴惯性，同时圆弧形结构能降低空心轴应力，改善应力分布，减小应力集中，提高空心轴高周疲劳寿命。同时圆弧形区域所围成的空腔，充满空气，在空心轴旋转时，空气被吸入与圆弧形空腔内的空气对流换热，降低空心轴温度。空心轴与法兰盘配合处存在间隙(所述法兰盘外圆面与高速永磁电机空心轴内圆面配合有一定的间隙，所述法兰盘左侧端面与高速永磁电机空心轴配合有一定的间隙)，这样方便高速永磁电机轴拆卸。

本实用新型中压气叶轮旋转时，会在压气叶轮头部(高速电机附近)形成负压，促使空气被压气叶轮源源不断的吸入，空气在高速永磁电机中的流向如附图4中箭头所示，空气沿着电机外壳壁面流动，带走电机外壳热量，同样空气沿着电机外壳与定子之间的间隙流动，带走定子的热量，同时空气沿着线圈与定子之间的间隙流动，同样带走线圈的热量，高速流动的空气与高速电机空心轴内部因摩擦生热的空气不断的参混，进行对流换热，因此本实用新型中通过特殊的设计利用压气叶轮旋转吸入的空气对电机进行冷却，大大减少了电机的发热量，减小了额外的冷却装置，提高了电机的寿命。

冷却结构为：所述空心轴、法兰盘与外壳之间设有间隙，作为空气流道，所述外壳、叶轮罩壳之间形成第一冷却通道，所述外壳、电机定子之间设有间隙，形成第二冷却通道，所述电机定子、电机转子之间设有间隙，形成第三冷却通道。所述空心轴与轴套之间设有环形腔，所述空心轴与环形腔对应的部分为圆弧形，使环形腔形成圆弧形空腔，用于扩大环形腔的容积并缩短环形腔与第三冷却通道的距离，使圆弧形空腔内的空气通过第三冷却通道进行冷却，圆弧形空腔与空心轴内孔相邻，高速永磁电机工作状态下，圆弧形空腔内形成环形气流，与空心轴内部的空气进行换热，形成对空心轴内部的冷却。所述空心轴与法兰盘配合处设有间隙，使圆弧形空腔内的空气与空气流道中的空气进行换热。

高速永磁电机空心轴及配合的法兰盘均与高速永磁电机外壳有一定间隙，此间隙为空气流道，电机外形设计为流线型，方便增压器进气，同时电机外壳与压气叶轮内流道光滑过渡，减小进气损失。

锁紧螺母5安装到位以后，通过工装将法兰盘8安装在轴套3上，再将轴套3安装在涡轮轴7上，将空心轴9通过螺栓4连接在法兰盘8上，将线圈安装在电机定子2上，将电机定子2安装到外壳1中，将外壳1安装在涡轮增压器叶轮罩壳内，即完成高速永磁电机安装，轴套3与法兰盘8配合处涂有耐磨涂层，提高了轴套3和法兰盘8的使用寿命，在轴套3和法兰盘8磨损以后，只需要将其更换，无需要维修空心轴，降低维修成本。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种电动辅助涡轮增压器结构，包括涡轮增压器的叶轮罩壳、涡轮轴，安装在所述涡轮轴上的压气叶轮，以及螺纹配合在所述涡轮轴上的叶轮锁紧螺母，其特征在于：

涡轮轴伸出叶轮锁紧螺母的一端套有法兰盘，所述法兰盘通过涡轮轴上螺纹配合的轴套轴向锁紧；

还包括高速永磁电机，所述高速永磁电机具有外壳、电机定子、电机转子，所述外壳固定在涡轮增压器的叶轮罩壳内，所述电机转子的一端通过连接螺栓同轴固定在所述法兰盘上。

2.根据权利要求1所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述电机转子包括空心轴，设置在空心轴上的线圈，以及螺纹配合在空心轴上的端匝，所述端匝与空心轴上设置的台阶配合，锁紧所述线圈。

3.根据权利要求2所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述空心轴与法兰盘固定的一端为圆盘形。

4.根据权利要求2所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述轴套的外周面呈阶梯型，所述法兰盘通过孔轴配合台阶定位安装在轴套上，所述轴套与空心轴相邻的一段设有六方结构。

5.根据权利要求4所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述轴套、法兰盘的配合处涂有耐磨涂层。

6.根据权利要求2或4所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述空心轴、法兰盘与外壳之间设有间隙，作为空气流道，所述外壳、叶轮罩壳之间形成第一冷却通道，所述外壳、电机定子之间设有间隙，形成第二冷却通道，所述电机定子、电机转子之间设有间隙，形成第三冷却通道。

7.根据权利要求6所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述外壳的外形为便于增压器进气的流线型，外壳与压气叶轮内流道光滑过渡，减小进气损失。

8.根据权利要求6所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述空心轴与轴套之间设有环形腔，所述空心轴与环形腔对应的部分为圆弧形，使环形腔形成圆弧形空腔，用于扩大环形腔的容积并缩短环形腔与第三冷却通道的距离，使圆弧形空腔内的空气通过第三冷却通道进行冷却，圆弧形空腔与空心轴内孔相邻，高速永磁电机工作状态下，圆弧形空腔内形成环形气流，与空心轴内部的空气进行换热，形成对空心轴内部的冷却。

9.根据权利要求8所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述空心轴与法兰盘配合处设有间隙，使圆弧形空腔内的空气与空气流道中的空气进行换热。

10.根据权利要求2所述的一种电动辅助涡轮增压器结构，其特征在于：所述轴套与叶轮锁紧螺母、空心轴端面之间具有过盈量；空心轴的端面同时与轴套的端面、涡轮轴的端面接触。

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