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Die
Erfindung betrifft eine Rotorwelle eines Turboladers, wobei die
Rotorwelle insbesondere über
eine Magnetlageranordnung in dem Turbolader lagerbar ist.
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Allgemein
dienen Turbolader dazu den Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors
zu verbessern und damit dessen Leistung zu steigern. In dem Gehäuse des
Turboladers ist hierzu eine Rotorwelle vorgesehen, auf welcher ein
Turbinenrad einer Turbine und ein Verdichterrad eines Verdichters
angeordnet sind. Das Turbinenrad wird hierbei über einen Abgasmassenstrom
einer angeschlossenen Brennkraftmaschine angetrieben und treibt
wiederum das Verdichterrad an. Der Verdichter verdichtet hierbei
die angesaugte Luft und führt
diese der Brennkraftmaschine zu.
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An
die Lagerung der Rotorwelle des Turboladers werden hierbei im Allgemeinen
sehr hohe Anforderungen gestellt. Dies rührt daher, dass die Rotorwelle
eines Turboladers sehr hohe Drehzahlen erreichen kann von beispielsweise
größer 250.000
U/min. Des Weiteren ist der Turbolader hohen Temperaturen ausgesetzt,
aufgrund des heißen
Abgases, das zum Antreiben des Turbinenrads verwendet wird. Die
Lagerung der Rotorwelle eines Abgasturboladers für einen Ottomotor oder einen
Dieselmotor mit den hohen Drehzahlanforderungen, den harten Umgebungsbedingungen
und der langen Lebensdaueranforderung stellt daher eine große technische
Herausforderung dar. Die derzeit zur Lagerung der Rotorwelle eingesetzten Öllager haben
den Nachteil, dass sie eine hohe Verlustleistung im kW-Bereich aufweisen.
Des Weiteren wird das Motoröl
zum Schmieren der Lager durch Abgase des Turboladers verschmutzt,
was die Ölwechselintervalle
deutlich verkürzt.
Aus diesem Grund werden derzeit berührungslose Lagerungen mit Elektromagneten
entwickelt.
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Als
problematisch gestaltet sich hierbei jedoch die hohe Abgastemperatur
auf der Turbinenseite von beispielsweise 1000°C bis 1100°C. Bei der Rotorwelle bzw. dem
Rotor bewegt sich als Wärmequelle
auf der einen Seite das Turbinenrad, das vom Abgasmassenstrom aufgeheizt
wird, und auf der anderen Seite als Wärmesenke das Verdichterrad.
Bei dem Verdichter wird die Ansaugluft komprimiert und dadurch erwärmt, wobei
sich der Verdichter hierbei ebenfalls mit erwärmt. An dem Verdichterrad können dadurch
Temperaturen von beispielsweise maximal 150°C bis 200°C auftreten.
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Demnach
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Rotorwelle für
einen Turbolader bereitzustellen, welche insbesondere mittels einer
Magnetlageranordnung in dem Turbolader lagerbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Rotorwelle eines Turboladers mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß wird erfindungsgemäß eine Turbolader-Rotorwelle
bereitgestellt, wobei die Turbolader-Rotorwelle wenigstens einen
oder mehrere Kerne aufweist.
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Die
Turbolader-Rotorwelle hat dabei den Vorteil, dass durch den Einsatz
wenigstens eines Kerns, die Wärme
besser abgeleitet bzw. besser zu dem Verdichterrad geleitet werden
kann, im Gegensatz zu den bisher verwendeten massiven Rotorwellen
aus Stahl. Dadurch eignet sich eine solche Rotorwelle mit einem
Kern insbesondere auch für
den Einsatz von Magnetlagern, zum Lagern der Rotorwelle in radialer
und/oder axialer Richtung.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen
sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist der Kern der Turbolader-Rotorwelle
wenigstens ein, zwei oder mehr Lagen bzw. Schichten als Ummantelung
auf. Die äußere Ummantelung bzw.
Ummantelungsschicht kann dabei aus einem Material oder einer Materialkombination
hergestellt werden, welche eine geeignete bzw. hohe Festigkeit auch
bei hohen Temperaturen aufweist, während eine innere Ummantelungsschicht
bzw. -lage aus einem Material oder einer Materialkombination hergestellt
ist, welche ein höhere
thermische Leitfähigkeit
als die äußere Ummantelungsschicht
aufweist aber dafür
u. U. eine geringere Festigkeit als die äußere Ummantelungsschicht.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist der Kern wenigstens ein, zwei oder mehrere Abschnitte auf,
welche keine Ummantelung bzw. Ummantelungsschicht aufweisen bzw. wobei
der Kern wenigstens ein, zwei oder mehrere freigelegte Abschnitte
aufweist. Auf diese Weise können
die Abschnitte der Rotorwelle mit dem Kern zusätzlich mit einer Ummantelungsschicht
versehen werden, wo beispielsweise eine höhere Festigkeit gefordert ist.
Währenddessen
können
andere Abschnitte des Kerns freigelassen werden können, wo dies
nicht der Fall ist oder das Material bzw. die Materialkombination
bezüglich
ihrer Materialeigenschaften für
die dortige Belastung ausreichend ist.
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Gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
besteht der jeweilige Kern aus einem Material oder einer Materialkombination,
welche eine höhere
thermische Leitfähigkeit
als wenigstens eine, mehrere oder alle Lagen bzw. Schichten der Ummantelung
aufweist. Der Kern mit der hohen bzw. höheren thermischen Leitfähigkeit
als die Ummantelungsschicht oder – schichten hat den Vorteil,
dass die Wärme
gut abgeleitet werden kann, während
die Ummantelungsschicht bzw. -schichten beispielsweise aus einem
Material oder einer Materialkombination hergestellt werden können, welche
eine geringere thermische Leitfähigkeit
als der Kern aber dafür
z. B. eine höhere
Festigkeit aufweist.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist der Kern aus Kupfer, Aluminium, Nickel, Silber, einer Kupferlegierung,
einer Aluminiumlegierung, einer Silberlegierung und/oder einer Nickellegierung
hergestellt. Diese Materialien bzw. Legierungen haben den Vorteil,
dass sie eine höhere thermische
Leitfähigkeit
als der bei Rotorwellen üblicherweise
verwendete Stahl aufweisen. Grundsätzlich kann aber auch wenigstens
eine Ummantelungsschicht bzw. -lage aus Kupfer, Aluminium, Nickel,
Silber, einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung einer Silberlegierung
und/oder einer Nickellegierung hergestellt sein. Die Erfindung ist
auf die genannten Materialien und Materialkombinationen nicht beschränkt. Es
kann auch jedes andere Material oder Metall eingesetzt werden, das
eine gute bzw. hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist eine Ummantelungsschicht bzw. -lage aus Stahl oder einer Stahllegierung
hergestellt. Stahl hat eine geringere thermische Leitfähigkeit
als die zuvor genannten Materialien, wie z. B. Kupfer, Nickel usw.,
für den
Kern aber dafür
eine hohe Festigkeit, so dass er insbesondere in den Abschnitten
der Rotorwelle als Ummantelung eingesetzt werden kann, die besonders
belastet sind.
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Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist die Turbolader-Rotorwelle wenigstens eine Wärmedrossel
auf, vorzugsweise zum thermischen Abkoppeln der Turbine. Durch die. Kombination
aus Rotorwelle mit Kern und Wärmedrossel
kann die Belastung der Lagerung der Rotorwelle aufgrund von Wärmeeintrag
weiter verbessert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht durch ein Lagergehäuse eines Turboladers mit einer
Rotorwelle, wobei die Rotorwelle mittels einer Magnetlageranordnung gelagert
ist;
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2 eine
Schnittansicht durch ein Lagergehäuse eines Turboladers mit einer
Rotorwelle gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
Schnittansicht A-A durch die Rotorwelle gemäß der Ausführungsform in 2;
und
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4 eine
Schnittansicht durch eine Rotorwelle gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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In
allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern
nichts anderes angegeben ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen worden. Des Weiteren ist die Darstellung
des Lagergehäuses
des Turboladers, der Wärmedrosseleinrichtung,
der Rotorwelle und der Lagerung der Rotorwelle in den nachfolgenden
Figuren rein schematisch, nicht maßstäblich und stark vereinfacht
gezeigt.
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Aus
dem Stand der Technik ist bekannt, eine Rotorwelle eines Turboladers
mittels einer mit Öl
geschmierten Lageranordnung in einem Lagergehäuse des Turboladers zu lagern.
Dabei kann eine mit Vakuum oder Luft oder einem anderen Medium gefüllte Wärmedrosseleinrichtung
auf der Seite eines Turbinenrads der Rotorwelle vorgesehen werden,
um die Turbine bzw. deren Turbinenrad zumindest teilweise thermisch
zu entkoppeln. Die eigentliche Kühlung
erfolgt dabei jedoch über
das Motoröl,
welches permanent der Lageranordnung zugeführt wird.
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In 1 ist
nun eine Schnittansicht eines Lagergehäuses 22 eines Turboladers 12 mit
einer Rotorwelle 10 gezeigt. Die Rotorwelle 10 weist
dabei eine Magnetlageranordnung 14 auf, mittels der die Rotorwelle 10 in
dem Lagergehäuse 22 gelagert
wird. In 1 sind dabei beispielsweise
zwei Blechpakete 24 bzw. Rotorblechpakete vorgesehen, welche
die radialen Magnetlagereinrichtungen 14 für die Rotorwelle 10 bilden.
Auf der Rotorwelle 10 ist dabei auf einer Seite ein Verdichterrad 26 eines
Verdichters 28 angeordnet und auf der anderen Seite ein
Turbinenrad 18 einer Turbine 20.
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Dabei
wird nun ebenfalls eine zusätzliche Wärmedrosseleinrichtung 16 im
Bereich des Turbinenrads 18 vorgesehen, um die Turbine 20 thermisch zu
entkoppeln. Durch die thermische Entkopplung der Turbine 20 mittels
der Wärmedrosseleinrichtung 16 kann
die Temperatur für
die Magnetlageranordnung 14 gesenkt werden, wobei sich
eine Temperatur von größer 700°C in der
Rotorwelle 10 und in dem Rotorblechpaket 24 der
radialen Magnetlagereinrichtung 14 auf der Turbinenseite
ergibt. Dies stellt entsprechend hohe Anforderungen an die magnetischen Materialien,
die dort verwendet werden. Des Weiteren kann es zu thermischen Ausdehnungen
kommen und es können
Spannungen auftreten..
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird die Turbine 20 durch
den Abgasmassenstrom einer angeschlossenen Brennkraftmaschine (nicht
dargestellt) angetrieben und dabei erwärmt auf Temperaturen beispielsweise
in einem Bereich von 1000°C.
Durch das Vorsehen der Wärmedrosseleinrichtung 16 an
der Turbine 20, kann diese thermisch zumindest teilweise
entkoppelt werden, so dass die Temperatur bei der Magnetlagereinrichtung 30 des
Turbinenrads 18 gesenkt werden kann, auf beispielsweise
eine Temperatur in einem Bereich von 800°C. Auf der anderen Seite der
Rotorwelle 10 ist der Verdichter 28 mit seinem
Verdichterrad 26 angeordnet. Dabei erwärmt sich der Verdichter 28 durch
das Verdichten von angesaugter Luft auf eine Temperatur welche in
einem Bereich von beispielsweise maximal 150°C bis 200°C liegt. Der Temperaturgradient
entlang der Rotorwelle 10 sinkt dabei von der Turbinenseite
aus hin zu der Verdichterseite ab. So beträgt der Temperaturgradient im
Bereich der Magnetlagereinrichtung 30 des Turbinenrads 18 beispielsweise
ca. 800°C
und sinkt bei der Magnetlagereinrichtung 32 des Verdichterrads 26 auf
beispielsweise ca. 400°C
ab.
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Um
den Wärmewiderstand
von dem heißen Turbinenrad 18 hin
zu der Rotorwelle 10 weiter zu erhöhen bzw. möglichst groß zuhalten, wird des Weiteren
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung anstatt oder zusätzlich
zu der Wärmedrosseleinrichtung 16 gemäß 1 die
Rotorwelle 10 entsprechend angepasst.
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In 2 ist
eine Schnittansicht durch ein Lagergehäuse 22 eines Turboladers 12 mit
einer Rotorwelle 10 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Rotorwelle 10 bereitgestellt, welche eine
gute bzw. hohe thermische Leitfähigkeit
aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Rotorwelle 10 möglichst
viel Wärme
ohne einen großen
Temperaturgradienten hin zum Verdichterrad 26 ableiten kann.
Wie zuvor beschrieben ist im Bereich des Verdichters 28 bzw.
des Verdichterrads 26 die Wärmesenke des Turboladersystems 12.
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Um
eine Rotorwelle 10 mit einer verbesserten Leitfähigkeit
bereitzustellen, wird die Rotorwelle 10 gemäß der Erfindung
zumindest teilweise oder vollständig
aus einem Material oder einer Materialkombination mit einer gewünschten
guten thermischen Leitfähigkeit
hergestellt.
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Dabei
kann die Rotorwelle 10 zumindest in wenigstens einem oder
mehreren Abschnitten oder über
die gesamte Länge
mit einem Kern 34 versehen werden, aus einem Material oder
einer Materialkombination mit einer geeigneten guten thermischen
Leitfähigkeit.
Der Kern 34 kann hierbei beispielsweise aus Kupfer oder
einer Kupferlegierung hergestellt sein oder dieses bzw. diese aufweisen.
Kupfer ist ein Material, das eine gute thermische Leitfähigkeit
aufweist von beispielsweise 400 W/m·K gegenüber Stahl im Vergleich dazu
mit 50 W/m·K.
Neben Kupfer oder einer Kupferlegierung kann auch jedes andere Material
oder jede andere Materialkombination eingesetzt werden, welches
eine möglichst
hohe thermische Leitfähigkeit
aufweist und sich zum Einsatz als Kern 34 bei einer Rotorwelle 10 eines
Turboladers 12 eignet. Die Erfindung ist nicht auf Kupfer
oder eine Kupferlegierung beschränkt.
Des Weiteren können bei
dem Einsatz von zwei und mehr Kernen 34, die Kerne 34 aus
demselben Material oder einem unterschiedlichen Material hergestellt
sein, je nach Funktion und Einsatzzweck.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weist die Rotorwelle 10 einen
beispielsweise durchgehenden Kern 34 aus einem thermisch
gut leitenden Material oder einer thermisch gut leitenden Materialkombination
auf. Statt eines Kerns 34 können auch mehrere Kerne z. B.
zwei Kern 34 vorgesehen sein, wie in 2 mit
einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Dabei kann wenigstens
ein Abschnitt 36 des Kerns 34 ohne eine zusätzliche
Ummantelung versehen sein, wie in 2 mit einer
gepunkteten Linie angedeutet ist. Des Weiteren können der Kern 34 oder
die Kerne 34 den gleichen Durchmesser aufweisen, wie in 2 gezeigt
ist, oder verschiedene Durchmesser aufweisen (nicht dargestellt),
je nach Funktion und Einsatzzweck.
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Im
vorliegenden in 2 gezeigten Beispiel besteht
der Kern 34 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Die
Ummantelung 38 des Kerns 34 oder die übrige Rotorwelle 10,
ist hierbei beispielsweise aus einem bei Rotorwellen 10 üblicherweise
verwendeten Material. Ein solches Material weist bei den im Turbolader 12 entstehenden
hohen Temperaturen eine ausreichende Festigkeit auf. Als Material
für die Rotorwelle 10 bzw.
die Ummantelung 38 des Kerns 36 wird dabei üblicherweise
beispielsweise Stahl oder eine Stahllegierung usw. eingesetzt. Je
nach Funktion und Einsatzzweck kann der Stahl magnetisch bzw. magnetisierbar
oder nicht magnetisch bzw. nicht magnetisierbar sein.
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Wahlweise
kann zusätzlich
eine Wärmedrosseleinrichtung 16 beispielsweise
auf der Seite der Turbine 20 vorgesehen werden, wie in 2 gezeigt ist,
um die Turbine 20 bzw. das Turbinenrad 18 zumindest
teilweise thermisch zu entkoppeln. Prinzipiell kann eine solche
Wärmedrosseleinrichtung 16 auch auf
der Seite des Verdichters 28 vorgesehen werden (nicht dargestellt).
Durch die Wärmedrosseleinrichtung 16 auf
der Seite der Turbine 20 kann die Wärmeleitung von dem Turbinenrad 18,
welches einem heißen
Abgasmassenstrom von beispielsweise 1000°C ausgesetzt ist, reduziert
werden. Die Wärmedrosseleinrichtung 16 kann
dabei beispielsweise als eine Vertiefung am Ende der Rotorwelle
vorgesehen werden, wobei anschließend auf dem Ende der Rotorwelle 10 das
Turbinenrad 18 befestigt wird, beispielsweise aufgeschweißt wird.
In der Vertiefung kann dabei z. B. ein Vakuum vorhanden sein oder
Luft oder ein anderes Medium eingeschlossen.
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Des
Weiteren kann durch die Rotorwelle 10 mit dem Kern 34 aus
einem thermisch gut leitenden Material eine möglichst gute Wärmeleitung
erzielt werden, so dass die Temperatur bis zum Verdichter 28 hin
weiter deutlich reduziert werden kann. Auf diese Weise kann die
Temperatur im Bereich des Verdichters 28 auf beispielsweise
50°C reduziert
werden. Hierbei werden die beiden in 2 gezeigten radialen
Magnetlagereinrichtungen 30, 32 bzw. deren Blechpakete 24 deutlich
weniger stark erwärmt.
Dadurch können
die Anforderungen an das magnetische Material dieser Magnetlagereinrichtungen
gesenkt 30, 32 gesenkt werden, da diese für geringere Betriebstemperaturen
ausgelegt werden können.
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In 3 ist
eine Schnittansicht A-A durch die Rotorwelle 10 gemäß der Ausführungsform
in 2 gezeigt. Wie aus 3 entnommen
werden kann, weist die Rotorwelle 10 einen Kern 34 aus
einem thermisch gut leitenden Material, wie beispielsweise Kupfer,
Aluminium, Nickel oder einer Kupfer, Aluminium und/oder Nickel-Legierung
auf. Der Kern 34 ist dabei mit einer Ummantelung 38 versehen.
Die Ummantelung 38 besteht dabei beispielsweise aus einem
für Rotorwellen 10 von
Turboladern 12 üblichen Material,
wie beispielsweise Stahl, welches eine ausreichende Festigkeit auch
bei hohen Temperaturen aufweist, wie sie bei einem Turbolader 12 entstehen können. Die
thermische Leitfähigkeit
des Kerns 34 ist dabei vorzugsweise größer als die thermische Leitfähigkeit
der Ummantelung 38. Umgekehrt kann die Ummantelung 38 des
Kerns 34 aber auch aus einem Material oder einer Materialkombination
bestehen, welche eine höhere
thermische Leitfähigkeit
aufweist als der Kern 34. So kann prinzipiell die Ummantelung 38 z.
B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen und der Kern 34 aus
Stahl.
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Des
weiteren ist in 4 eine Schnittansicht durch
eine Rotorwelle 10 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Dabei weist die Rotorwelle 10 einen
Kern 34 und wenigstens zwei Lagen bzw. einer ersten und
zweiten Schicht 42, 44 von Ummantelungen 38 auf.
Es können
aber auch mehr als zwei Lagen bzw. Schichten 42, 44 vorgesehen
werden. Dabei kann der Kern 34 und beispielsweise die äußere Ummantelung 44 aus
einem Material oder einer Materialkombination bestehen mit einer
guten thermischen Leitfähigkeit,
wobei die thermische Leitfähigkeit
des Kerns 34 und der äußeren Ummantelung 44 höher ist
als die thermische Leitfähigkeit
der inneren Ummantelung 42. Die innere Ummantelung 42 besteht
wiederum aus einem Material oder einer Materialkombination welche
beispielsweise eine ausreichende Festigkeit bei hohen Temperaturen
aufweist. Die innere Ummantelung 42 kann dabei aus einem
bei Rotorwellen 10 üblichen
material bestehen, wie z. B. Stahl.
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Alternativ
können
der Kern 34 und die innere Ummantelung 42 z. B.
aus einem Material oder einer Materialkombination bestehen, welche
eine höhere thermische
Leitfähigkeit
aufweist als die äußere Ummantelung 44.
Der Kern 34 und die innere Ummantelung 42 können dabei
aus dem selben Material oder der selben Materialkombination hergestellt
sein oder aus einem unterschiedlichen Material bzw. einer unterschiedlichen
Materialkombination. Beispielsweise kann der Kern 34 aus
einer Kupferlegierung hergestellt sein, die innere Ummantelung 42 aus
einer Aluminiumlegierung und die äußere Ummantelung 44 aus
Stahl. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft. Gemäß der Erfindung
bestehen der Kern 34 und die Ummantelung 38 bzw.
zumindest eine Lager 42, 44 der Ummantelung 38 aus
einem Material oder einer Materialkombination mit einer unterschiedlichen
thermischen Leitfähigkeit.
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Die
Rotorwelle gemäß der Erfindung
hat den Vorteil, dass mit dieser Rotorwelle konstant niedrigere
Temperaturen erzielt werden können
als mit herkömmlichen
Rotorwellen. Dies geschieht, indem konstruktiv gezielt eine sehr
gute Wärmeleitfähigkeit
in der Rotorwelle bereitgestellt wird, mittels beispielsweise eines
Kerns mit einer hohen thermischen Wärmeleitfähigkeit. Des Weiteren kann
die geringere Wärmeleitfähigkeit
von dem Turbinenrad hin zu der Rotorwelle zusätzlich konstruktiv gezielt
gesteuert werden, beispielsweise durch das Vorsehen wenigstens einer
Wärmedrosseleinrichtung.
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Die
Wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Rotorwelle liegen darin,
dass deutlich geringere maximale Temperaturen in der Rotorwelle
auftreten und damit in einer Magnetlageranordnung zum Lagern der
Rotorwelle. Dadurch können
des Weiteren die Anforderungen an die magnetischen Materialien der
Magnetlageranordnung deutlich reduziert werden, da beispielsweise
die auszugleichenden Wärmeausdehnungen
bzw. thermischen Spannungen wesentlich geringer sind.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar. Die vorgenannten Ausführungsformen sind miteinander
kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmal davon.
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Die
Rotorwelle kann insbesondere über
eine Magnetlageranordnung in dem Gehäuse des Turboladers gelagert
sein oder auch beispielsweise mittels einer mit Öl geschmierten Lageranordnung
oder mit einer Kombination aus einer Magnetlageranordnung und einer
mit Öl
geschmierten Lageranordnung, je nach Funktion und Einsatzzweck.
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Erste
Simulationen haben zudem ergeben, dass bei den in 2 genannten
Temperaturrandbedingungen für
Abgas- und Ansauglufttemperaturen, einer Wärmedrosseleinrichtung von außen 6 mm (Außendurchmesser)
und innen 5 mm (Innendurchmesser) Durchmesser, sowie einer Rotorwelle
mit z. B. 20 mm Länge
und dem Rest bzw. einem Teil der Welle mit einem 8 mm langen Kupferkern
welcher einen Außendurchmesser
von 10 mmm aufweist, sowie den üblichen
Verlustwerten in den Rotorblechpaketen, Temperaturen von kleiner
400°C im
kritischen Bereich auf der Seite der Turbine bzw. im in 2 rechts
gezeichneten Blechpakt des Lagers der Rotorwelle erreichbar sind.
Das kann mit derzeitigen aktuellen magnetischen Materialien gut
realisiert werden. Die zuvor genannten Dimensionierungen der Welle, des
Kerns und der Wärmedrosseleinrichtung
sind lediglich beispielhaft und können beliebig abgewandelt werden,
je nach Funktion und Einsatzzweck. Die Erfindung ist nicht auf diese
spezielle Ausführungsform beschränkt.
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Grundsätzlich kann
die gesamte Rotorwelle oder zumindest ein oder mehrere Abschnitte
der Rotorwelle vollständig
aus einem Material oder einer Materialkombination mit einer geeigneten
guten thermischen Leitfähigkeit
hergestellt sein. Bei einer Herstellung der Welle, beispielsweise
aus Kupfer, ist zu beachten, dass eine ausreichende mechanische Festigkeit
sichergestellt ist. Des Weiteren wird der maximale Durchmesser für eine Rotorwelle
durch Bauraumanforderungen vorgegeben. Die Rotorwelle wird außerdem beispielsweise
so ausgebildet, dass sie ein möglichst
geringes Trägheitsmoment
aufweist, so dass entsprechend möglichst
geringe Fliehkräfte
an der Rotorwelle angreifen.
