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Die Erfindung geht aus von einer Strömungsmaschine für einen Energiewandler und ein Verfahren zum Lagern eines Laufzeugs einer Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Derartige Strömungsmaschinen für Energiewandler, insbesondere für Brennstoffzellen von Kraftfahrzeugen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Eine solche Strömungsmaschine kommt üblicherweise bei einem Energiewandler in Form einer Brennstoffzelle beziehungsweise eines Brennstoffzellensystems zum Einsatz, wobei mittels der Strömungsmaschine Luft verdichtet wird, welche dem Energiewandler zugeführt wird. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb des Energiewandlers, insbesondere der Brennstoffzelle beziehungsweise des Brennstoffzellensystems, realisiert werden.
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Die Strömungsmaschine kann einen Verdichter zum Verdichten der dem Energiewandler zugeführten Luft sowie wenigstens ein Gehäuse umfassen. Darüber hinaus umfasst die Strömungsmaschine ein Laufzeug, welches um eine Drehachse relativ zum Gehäuse drehbar ist. Zudem können zur Lagerung des Laufzeugs, welches üblicherweise auch als Rotor bezeichnet wird, verschiedene Lagereinrichtungen vorgesehen sein. Üblicherweise kommen dabei beispielsweise Radial- und Axiallager zum Einsatz. Die Radiallager nehmen dabei Kräfte in radialer zur Drehachse verlaufender Richtung auf, während Axiallager Kräfte in axialer Richtung der Drehachse aufnehmen können. Üblicherweise werden als Axiallager hydrodynamische Luftlager eingesetzt, welche eine rotorfeste Spurscheibe und zwei auf jeder Seite der Spurscheibe befindliche, gehäusefeste Lagerscheiben umfassen. Da die Tragfähigkeit von Luft im Vergleich zu Öl nur 1/100 beträgt, benötigen hydrodynamische, axiale Luftlager eine Spurscheibe mit einem großen Durchmesser. Durch den großen Durchmesser der Spurscheibe und den damit verbundenen hohen Umfangsgeschwindigkeiten im Betrieb entstehen am Axiallager zwei Drittel der Lagerverluste. Das verbleibende Drittel entsteht an den beiden Radiallagern. Aufgrund der entstehenden Verluste haben Luftlager einen Kühlbedarf. Dieser teilt sich proportional zu den Reibverlusten auf. Die Kühlluft wird von der verdichteten Luft für die Brennstoffzelle abgezweigt und ist somit für den Brennstoffzellenprozess verloren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Strömungsmaschine und ein Verfahren zum Lagern eines Laufzeugs einer Strömungsmaschine bereitzustellen, welche eine Reduktion der Reibungsverluste durch die Lagerung des Laufzeugs ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Strömungsmaschine und ein Verfahren zum Lagern eines Laufzeugs einer Strömungsmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Strömungsmaschine für einen Energiewandler umfasst einen Verdichter zum Verdichten von dem Energiewandler zuzuführender Luft, ein Gehäuse und ein um eine Drehachse relativ zum Gehäuse drehbaren Laufzeug. Weiterhin umfasst die Strömungsmaschine eine axiale Lagereinrichtung, die einen ersten Lagereinrichtungsteil aufweist, welche zur Aufnahme einer in eine erste axiale Richtung gerichteten Kraft ausgelegt ist, und einen zweiten Lagereinrichtungsteil, welcher zur Aufnahme einer in eine zweite der ersten axialen Richtung entgegengesetzten axialen Richtung gerichteten Kraft ausgebildet ist. Erfindungsgemäß umfasst der zweite Lagereinrichtungsteil ein Magnetlager. Durch das Vorsehen des Magnetlagers lassen sich die durch die axiale Lagereinrichtung verursachten Reibungsverluste deutlich verringern. Dadurch verringert sich vorteilhafterweise auch der Kühlbedarf der axialen Lagereinrichtung und der Aufbau der Strömungsmaschine kann dadurch vorteilhafterweise auch konstruktiv deutlich vereinfacht werden.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass die Kräfte, die im Betrieb der Strömungsmaschine üblicherweise in der ersten und zweiten axialen Richtung wirken, unterschiedlich groß sind, da sie unterschiedliche Ursachen haben, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Diese Erkenntnis kann vorteilhafterweise dazu genutzt werden, den Lagereinrichtungsteil, welcher nur zur Aufnahme der geringeren Kräfte ausgebildet sein muss, in diesem Fall den zweiten Lagereinrichtungsteil, als Magnetlager auszubilden und dadurch die Reibungsverluste deutlich zu reduzieren.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Verdichter ein Verdichterrad auf, wobei das Laufzeug das Verdichterrad und eine mit dem Verdichterrad drehfest verbundene Welle umfasst, die zum Antreiben des Verdichterrads mit einer Antriebseinrichtung wirkverbunden ist, wobei die zweite axiale Richtung parallel zur Drehachse vom Verdichterrad zur Welle gerichtet ist. Beim Betrieb der, insbesondere hochdrehenden, Strömungsmaschine zur Luftversorgung des Brennstoffzellensystem prägt sich der Verdichterauslassdruck auf den Rücken des Verdichterrads auf. Hierdurch entsteht eine zur Verdichtereintrittsseite gerichtete Kraft, die mit zunehmendem Verdichterauslassdruck steigt. Bei Strömungsmaschinen ist der Verdichterauslassdruck proportional zur Drehzahl. Aufgrund dieser Randbedingungen ist die in die erste axiale Richtung wirkende Kraft ab einer vom Auslegungsfall abhängigen Mindestdrehzahl deutlich größer als eine in die zweite axiale Richtung wirkende Kraft, die durch die aufgrund des Fahrbetriebs entstehenden axialen Beschleunigungen entsteht. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, den zweiten Lagereinrichtungsteil zur Aufnahme in der zweiten axialen Richtung wirkenden Kräfte als deutlich reibungsärmeres Magnetlager auszubilden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Lagereinrichtungsteil als Luftlager ausgebildet und umfasst eine drehfest mit dem Laufzeug, insbesondere der Welle, verbundene Spurscheibe und eine gehäusefeste Lagerscheibe. Eine derartige Ausbildung des ersten Lagereinrichtungsteils eignet sich besonders gut, um die in der ersten axialen Richtung wirkenden hohen Axialkräfte aufzunehmen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Antriebseinrichtung eine Turbine mit einem Turbinenrad auf, wobei das Laufzeug das Turbinenrad umfasst und die Welle drehfest mit dem Turbinenrad verbunden ist. Die Turbine kann beispielsweise mit der Abluft des Brennstoffzellensystems betrieben werden, die ihrerseits wiederum über die Welle das Verdichterrad antreibt, sodass dies eine besonders energieeffiziente Ausgestaltung darstellt. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebseinrichtung auch einen Elektromotor aufweisen, sodass jederzeit ein ausreichender Antrieb des Verdichterrads sichergestellt ist, auch im Fall, dass die Turbine kein ausreichendes Antriebsmoment bereitstellen kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist das Magnetlager als repulsives Magnetlager ausgebildet, insbesondere wobei das Magnetlager mindestens einen ersten Magneten und einen zweiten Magneten umfasst, und wobei der erste Magnet gehäusefest angeordnet ist und der zweite Magnet mit dem Laufzeug verbunden ist und der erste und zweite Magnet derart zueinander angeordnet sind, dass eine vom ersten Magneten auf den zweiten Magneten ausgeübte abstoßende Kraft zumindest zum Teil in die erste axiale Richtung gerichtet ist. Das Magnetlager kann dadurch vorteilhafterweise auch räumlich und wirktechnisch vom ersten Lagereinrichtungsteil getrennt sein. Dies ermöglicht vielzählige flexible Ausgestaltungs- und Anordnungsmöglichkeiten der Strömungsmaschine. Der erste und zweite Magnet sind dabei bevorzugt als Permanentmagneten ausgebildet und zudem können bei Bedarf auch mehrere erste und/oder zweite Magneten vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine besonders energieeffiziente Ausgestaltung des Magnetlagers und es sind vorteilhafterweise vielzählige bauliche Anpassungsmöglichkeiten bereitgestellt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Magnetlager als attraktives Magnetlager ausgebildet, insbesondere wobei das Magnetlager mindestens einen ersten Magneten und ein magnetisches Element umfasst, insbesondere aus einem ferromagnetischen Material, wobei der erste Magnet gehäusefest angeordnet ist und wobei das magnetische Element mit dem Laufzeug verbunden ist oder als ein Teil des Laufzeugs ausgebildet ist. Dabei sind der erste Magnet und das magnetische Element derart zueinander angeordnet, dass die vom ersten Magneten auf das magnetische Element ausgeübte anziehende Kraft zumindest zum Teil in die erste axiale Richtung gerichtet ist. Das magnetische Element könnte dabei auch als ein zweiter Magnet ausgebildet sein, jedoch ist es besonders vorteilhaft, dieses aus einem ferromagnetischen Material auszubilden, da dann das magnetische Element auf besonders bauraumeffiziente Weise als ein Teil des Laufzeugs selbst ausgebildet werden kann.
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Daher stellt es eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Spurscheibe das magnetische Element umfasst, insbesondere wobei die Spurscheibe selbst vollständig oder zum Teil aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet ist, und die Lagerscheibe in axialer Richtung zumindest zum Teil zwischen der Spurscheibe und dem ersten Magneten angeordnet ist. Die Spurscheibe stellt damit vorteilhafterweise gleichzeitig einen Teil des ersten Lagereinrichtungsteils und des zweiten Lagereinrichtungsteils dar, wodurch eine besonders kompakte Ausgestaltung der axialen Lagereinrichtung bereitgestellt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Spurscheibe auf einer Seite, insbesondere welche in zweiter axialer Richtung dem Verdichter abgewandt ist, eine Beschaufelung auf. Darüber hinaus weist die Strömungsmaschine einen Luftkanal verlaufend durch das Verdichterrad, zumindest zum Teil durch die Welle und durch einen Zwischenraum zwischen der Beschaufelung und dem Gehäuse auf, wobei die Beschaufelung dazu ausgelegt ist, bei Rotation der Spurscheibe um die Drehachse Luft durch den Luftkanal zu fördern. Damit kann vorteilhafterweise durch die Beschaufelung kühle Luft von der Verdichtereintrittsseite durch das hohle Verdichterrad gefördert werden, die dann zur Kühlung des ersten Lagereinrichtungsteils, und insbesondere auch zur Kühlung weiterer Komponenten der Strömungsmaschine, beispielsweise von Radiallagern und eines Motormagneten des Elektromotors, genutzt werden kann. Hierdurch entfällt vorteilhafterweise die Notwendigkeit, dem Verdichter Luft zu Kühlzwecken abzuzweigen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Lagern eines Laufzeugs einer Strömungsmaschine für einen Energiewandler, wobei das Laufzeug in axialer Richtung zumindest zum Teil magnetisch gelagert wird.
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Die für die erfindungsgemäße Strömungsmaschine und ihre Ausgestaltungen genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine und ihren Ausgestaltungen beschriebenen gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Längsschnittansicht einer Strömungsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine schematische Längsschnittansicht einer Strömungsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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3 eine schematische Längsschnittansicht einer Strömungsmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht einer im Ganzen mit 10 bezeichneten Strömungsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Turboladers für einen Energiewandler, insbesondere einer Brennstoffzelle beziehungsweise eines Brennstoffzellensystems. Die Strömungsmaschine 10 umfasst einen Verdichter 12, mittels welchem Luft verdichtet wird. Die verdichtete Luft wird dem Energiewandler, insbesondere der Brennstoffzelle, zugeführt, sodass der Energiewandler besonders effizient betrieben werden kann. Die Strömungsmaschine 10 ist somit eine Luftversorgungseinheit zum Versorgen des Brennstoffzellensystems mit verdichteter Luft. Der Verdichter 12 umfasst ein Verdichtergehäuse 14 und ist zum Beispiel als Radialverdichter ausgebildet. Die Strömungsmaschine 10 umfasst weiterhin ein im Ganzen mit 16 bezeichnetes Laufzeug, welches auch als Rotor bezeichnet wird. Der Rotor (das Laufzeug 16) umfasst eine Welle 18, ein erstes Laufrad in Form eines Turbinenrads 20 sowie ein zweites Laufrad in Form eines Verdichterrads 22. Die Laufräder (Turbinenrad 20 und Verdichterrad 22) sind drehfest mit der Welle 18 verbunden, welche auch als Motorwelle bezeichnet wird. Das Verdichterrad 22 ist dem Verdichter 12 zugeordnet und in dem Verdichtergehäuse 14 aufgenommen. Die Luft wird dabei mittels des Verdichterrads 22 verdichtet.
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Die Strömungsmaschine 10 umfasst ferner ein im Ganzen mit 24 bezeichnetes Gehäuse, welches eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Gehäuseteilen 26, 28 und 30 umfasst, wobei auch das Verdichtergehäuse 14 ein Gehäuseteil des Gehäuses 24 darstellt, sowie auch ein Turbinengehäuse 34 einer im Ganzen mit 32 bezeichneten Turbine. Das Turbinenrad 20 ist dabei in dem Turbinengehäuse 34 angeordnet und der Turbine 32 zugeordnet. Die Turbine 32 kann als Radialturbine ausgebildet sein und ist von Abgas des Energiewandlers durchströmbar. Bei diesem Abgas handelt es sich beispielsweise um Luft, mittels welcher die Turbine 32, insbesondere das Turbinenrad 20, antreibbar ist. Aus 1 ist erkennbar, dass das Laufzeug 16 um eine Drehachse 36 relativ zum Gehäuse 24 drehbar ist. Da das Verdichterrad 22 über die Welle 18 mit dem Turbinenrad 20 verbunden ist, kann das Verdichterrad 22 zum Verdichten der Luft von dem Turbinenrad 20 angetrieben werden, sodass im Abgas des Energiewandlers enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann. Hierdurch lässt sich ein besonders effizienter Betrieb des Brennstoffzellensystems (Energiewandler) realisieren.
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Um die dem Energiewandler zuzuführende Luft auch dann mittels der Strömungsmaschine 10 zu verdichten, wenn der Energiewandler kein Abgas oder Abgas mit einem nur geringen Energiegehalt bereitstellt, umfasst die Strömungsmaschine 10 einen Motor in Form eines Elektromotors 38, mittels welchem das Laufzeug 16 und somit das Verdichterrad 22 antreibbar ist. Von dem Elektromotor 38 ist in 1 eine Wicklung 40 schematisch dargestellt, welche auch als Motorwicklung bezeichnet wird. Ferner kann ein als Permanentmagnet ausgebildeter Magnet 42 (vergleiche 2 und 3) des Elektromotors 38 mit der Welle 18 drehfest verbunden sein. Darüber hinaus ist das mit 30 bezeichnete Gehäuseteil als ein Motorkühlmantel zur Kühlung des Elektromotors 38 ausgebildet.
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Die Strömungsmaschine 10 ist eine hochdrehende Strömungsmaschine. Die bedeutet, dass sich das Laufzeug 16 während des Betriebs der Strömungsmaschine 10 mit sehr hohen Drehzahlen relativ zum Gehäuse 24 dreht. Um hierbei eine hinreichende Lagerung des Laufzeugs 16 zu realisieren, umfasst die Strömungsmaschine 10 eine als Luftlager ausgebildete radiale Lagereinrichtung, welche ein verdichterseitiges Radiallager 44a und ein turbinenseitiges Radiallager 44b umfasst. Die Radiallager 44a und 44b sind dabei gehäusefest, das heißt am Gehäuse 24 angeordnet. Über die Radiallager 44a, 44b ist das Laufzeug 16 in radialer Richtung am Gehäuse 24 drehbar gelagert.
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Beim Betrieb der hochdrehenden Strömungsmaschine 10 zur Luftversorgung des Brennstoffzellensystems prägt sich der Verdichterauslassdruck auf den Rücken 22a des Verdichterrads 22 auf. Hierdurch entsteht eine zur Verdichtereintrittsseite 12a gerichtete Kraft, die in 1 durch einen Kraftpfeil F veranschaulicht ist. Diese wirkt also in einer ersten axialen Richtung auf das Laufzeug 16 im Betrieb der Strömungsmaschine 10. Weitere axiale Kräfte entstehen im Fahrbetrieb durch axiale Beschleunigungen. Bei Strömungsmaschinen ist der Verdichterauslassdruck proportional zur Drehzahl. Dadurch bedingt ist ab einer bestimmten Mindestdrehzahl die in die erste axiale Richtung wirkende Kraft F deutlich größer als die durch die axialen Beschleunigungen bedingten und in eine zweite axiale Richtung, welche der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, gerichteten Kräfte. Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch ausgenutzt, dass eine axiale Lagereinrichtung vorgesehen ist, welche einen ersten Lagereinrichtungsteil 46 zur Aufnahme der in die erste axiale Richtung gerichteten Kräfte und einen zweiten Lagereinrichtungsteil 48 zur Aufnahme der in die zweite axiale Richtung gerichteten Kräfte aufweist, wobei der zweite Lagereinrichtungsteil 48 als Magnetlager ausgebildet ist. Das Magnetlager ist dabei so ausgelegt, dass alle durch den Fahrbetrieb auftretenden äußeren Beschleunigungen unabhängig von der Drehzahl der Strömungsmaschine 10 aufgenommen werden können. Der erste Lagereinrichtungsteil 46 ist dabei ebenfalls als Luftlager ausgebildet und umfasst eine rotorfeste Spurscheibe 46a, sowie eine gehäusefeste Lagerscheibe 46b.
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In diesem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Magnetlager 48 als passiv magnetisches repulsives Axiallager auf der Turbinenseite ausgebildet. Hierzu umfasst das Magnetlager 48 einen gehäusefesten ersten Magneten 48a, welcher am Turbinengehäuse 34 angeordnet ist, und einen zweiten Magneten 48b, der mit dem Laufzeug 16, insbesondere mit dem Turbinenrad 20 verbunden ist. Der erste und zweite Magnet 48a und 48b sind dabei derart zueinander angeordnet, dass der Südpol S des ersten Magneten 48a dem Südpol S des zweiten Magneten 48b zugewandt ist und die jeweiligen Nordpole N des ersten und zweiten Magneten 48a und 48b voneinander abgewandt sind. Dadurch ist die vom ersten Magneten 48a auf den zweiten Magneten 48b ausgeübte abstoßende Kraft in die erste axiale Richtung gerichtet, wodurch der zweite Lagereinrichtungsteil 48, das heißt das Magnetlager, in die zweite axiale Richtung gerichtete Kräfte aufnehmen kann. Des Weiteren können auch mehrere erste und/oder zweite Magnete 48a und 48b vorgesehen sein. Auch kann die Polarisierung der beiden Magnete um 180° gedreht sein, so dass sich die Nordpole N abstoßen.
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2 zeigt eine schematische Längsschnittansicht der Strömungsmaschine 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Strömungsmaschine 10 ist dabei im Wesentlichen wie die Strömungsmaschine 10 aus 1 ausgestaltet, so dass im Folgenden nur die Unterschiede erläutert werden. Der zweite Lagereinrichtungsteil 48 ist hierbei wiederum als Magnetlager ausgebildet, jedoch als attraktives Magnetlager. Dazu umfasst der zweite Lagereinrichtungsteil 48 wiederum einen gehäusefesten ersten Magneten 48a, der in diesem Beispiel in den Kühlmantel (Gehäuseteil 30) eingebettet ist. Als Gegenstück umfasst der zweite Lagereinrichtungsteil 48 ein magnetisches Element, welches durch die Spurscheibe 46a, welche in diesem Beispiel aus einem ferromagnetischen Werkstoff ausgeführt ist, bereitgestellt ist. Unabhängig davon, ob der Nord- oder Südpol des ersten Magneten 48a der Spurscheibe 46b zugewandt ist, übt der erste Magnet 48a eine anziehende Kraft auf die Spurscheibe 46a aus, welche in die erste axiale Richtung gerichtet ist und damit Kräften in Richtung der zweiten axialen Richtung entgegenwirken kann. Die gehäusefeste Lagerscheibe 46b des ersten Lagereinrichtungsteils 46 ist in axialer Richtung zwischen dem ersten Magneten 48a und der Spurscheibe 46a angeordnet. Die Spurscheibe 46a ist damit vorteilhafterweise gleichzeitig Teil des ersten und zweiten Lagereinrichtungsteils 46 und 48. Darüber hinaus können auch mehrere erste Magnete 48a im Kühlmantel eingebettet sein.
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Des Weiteren weist in diesem Beispiel die Spurscheibe 46a eine Beschaufelung 50 auf, wobei weiterhin die Strömungsmaschine 10 einen Luftkanal aufweist, der durch das hohle Verdichterrad 22, durch die Welle 18 und durch einen Zwischenraum zwischen der Beschaufelung 50 und dem Gehäuse 24 hindurch verläuft. Bei Rotation der Spurscheibe 46a wird Kühlluft, welche in 2 durch Pfeile dargestellt ist, von der Verdichtereintrittsseite 12a durch das hohle Verdichterrad 22 entlang des Luftkanals gefördert. Diese Luft kann vorteilhafterweise dann die beiden Radiallager 44a und 44b, den Motormagneten 42 und das erste Lagereinrichtungsteil 46, kühlen. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, dem Verdichter 12 Luft zu Kühlzwecken abzuzweigen.
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3 zeigt eine schematische Längsschnittansicht der Strömungsmaschine 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Strömungsmaschine 10 wiederum im Wesentlichen wie zu 1 und 2 beschrieben ausgebildet. Insbesondere ist hierbei der zweite Lagereinrichtungsteil 48 wiederum als repulsives Magnetlager wie zu 1 beschrieben ausgebildet und angeordnet. Des Weiteren umfasst die Strömungsmaschine 10 wiederum einen Luftkanal 52 und die Spurscheibe 46a, welche in diesem Beispiel nicht aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildet sein muss, weist wiederum eine Beschaufelung 50 auf, um Luft durch den Kühlkanal 52 zu fördern. Dieses Beispiel stellt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, da der erste und zweite Lagereinrichtungsteil 46 und 48 funktional und damit auch räumlich entkoppelt werden können, was wiederum eine besonders einfache Anordnung und Ausbildung des Magnetlagers ermöglicht. Zudem wird durch die Beschaufelung 50 der Spurscheibe 46a und den Luftkanal 52 wiederum ein besonders vorteilhafter Kühlmechanismus für die zu kühlenden Komponenten der Strömungsmaschine 10 bereitgestellt.
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Insgesamt wird so eine Strömungsmaschine bereitgestellt, die durch das axiale Magnetlager die durch die Lagerung entstehenden Reibungsverluste deutlich verringert. Dadurch reduziert sich vorteilhafterweise auch der Kühlbedarf und es lässt sich eine Strömungsmaschine mit besonders einfachem Aufbau realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strömungsmaschine
- 12
- Verdichter
- 12a
- Verdichtereintrittsseite
- 14
- Verdichtergehäuse
- 16
- Laufzeug
- 18
- Welle
- 20
- Turbinenrad
- 22
- Verdichterrad
- 22a
- Rücken des Verdichterrads
- 24
- Gehäuse
- 26
- Gehäuseteil
- 28
- Gehäuseteil
- 30
- Gehäuseteil
- 32
- Turbine
- 34
- Turbinengehäuse
- 36
- Drehachse
- 38
- Elektromotor
- 40
- Wicklung
- 42
- Magnet
- 44a
- verdichterseitiges Radiallager
- 44b
- turbinenseitiges Radiallager
- 46
- erster Lagereinrichtungsteil
- 46a
- Spurscheibe
- 46b
- Lagerscheibe
- 48
- zweiter Lagereinrichtungsteil
- 48a
- erster Magnet
- 48b
- zweiter Magnet
- 50
- Beschaufelung
- 52
- Luftkanal
- F
- Kraftpfeil
- N
- Nordpol
- S
- Südpol
