DE102015106650A1

DE102015106650A1 - Electric compressor for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102015106650A1
Application number: DE102015106650.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rothgang; Sven Nigrin; Andreas Burger; Hendrik Ferner
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-01-07
Also published as: WO2016000936A1

Abstract

Es sind elektrische Verdichter für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Elektromotor (16), der in einem Motorraum (32) angeordnet ist, einer Antriebswelle (20), die über den Elektromotor (16) antreibbar ist, einem Laufrad (34), welches mit der Antriebswelle (20) verbunden ist und in einem Strömungsraum (36) zwischen einem Einlass (44) und einem Auslass (46) angeordnet ist, einem ersten Gehäuseteil (12) mit einer ersten Umfangswand (70), an deren Innenseite ein Stator (14) des Elektromotors (16) anliegt, einem zweiten Gehäuseteil (30), mit einer zweiten Umfangswand (72), welche die erste Umfangswand (70) vollumfänglich umgibt, und einem Kühlmittelkanal (84), der radial zwischen der ersten Umfangswand (70) und der zweiten Umfangswand (72) ausgebildet ist, bekannt. Zur besseren Abfuhr der entstehenden Wärme und Abschirmung der von außen eindringenden Wärme wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine der Umfangswände (70, 72) einstückig mit einem Boden ausgebildet ist, an dessen zum Kühlmittelkanal (84) entgegengesetzter Seite eine Elektronikbauteile (100) tragende Platine (64) des Elektromotors (16) angeordnet ist.There are electric compressors for internal combustion engines with an electric motor (16) which is arranged in an engine compartment (32), a drive shaft (20) which is drivable via the electric motor (16), an impeller (34) which is connected to the drive shaft (16). 20) is connected and in a flow space (36) between an inlet (44) and an outlet (46) is arranged, a first housing part (12) having a first peripheral wall (70), on the inside of a stator (14) of the electric motor (16) abuts a second housing part (30) having a second peripheral wall (72) completely surrounding the first peripheral wall (70) and a coolant channel (84) radially between the first peripheral wall (70) and the second peripheral wall (72) is formed, known. For better dissipation of the resulting heat and shielding of the heat penetrating from the outside, it is proposed according to the invention that one of the peripheral walls (70, 72) is formed integrally with a bottom, at the opposite side of the coolant channel (84) an electronic components (100) carrying board ( 64) of the electric motor (16) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Elektromotor, der in einem Motorraum angeordnet ist, einer Antriebswelle, die über den Elektromotor antreibbar ist, einem Laufrad, welches mit der Antriebswelle verbunden ist und in einem Strömungsraum zwischen einem Einlass und einem Auslass angeordnet ist, einem ersten Gehäuseteil mit einer ersten Umfangswand, an deren Innenseite ein Stator des Elektromotors anliegt, einem zweiten Gehäuseteil, mit einer zweiten Umfangswand, welche die erste Umfangswand vollumfänglich umgibt und einem Kühlmittelkanal, der radial zwischen der ersten Umfangswand und der zweiten Umfangswand ausgebildet ist.The invention relates to an electric compressor for an internal combustion engine with an electric motor, which is arranged in an engine compartment, a drive shaft, which is drivable via the electric motor, an impeller, which is connected to the drive shaft and arranged in a flow space between an inlet and an outlet is a first housing part having a first peripheral wall, on the inside of which a stator of the electric motor is applied, a second housing part, with a second peripheral wall which surrounds the first circumferential wall and a coolant channel which is formed radially between the first peripheral wall and the second peripheral wall ,

Derartige elektrische Verdichter werden in modernen Verbrennungsmotoren eingesetzt, um beispielsweise bei plötzlicher Laststeigerungsanforderung kurzfristig aktiv einen ausreichenden Ladedruck zur Verfügung stellen zu können. Insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit kleinem Hubraum und hoher Leistung ermöglichen diese elektrischen Verdichter im leerlaufnahen Bereich entweder eine zusätzliche Nachverdichtung zum Abgasturbolader oder eine Vorverdichtung für diesen, wodurch dem so genannten Turboloch entgegen gewirkt werden kann. Auch ist der Einsatz als einzelnes Aufladeaggregat im Verbrennungsmotor möglich. Such electric compressors are used in modern internal combustion engines, in order to be able to actively provide a sufficient boost pressure in the short term, for example, in the event of sudden load increase demand. Particularly in internal combustion engines with a small displacement and high power, these electric compressors in the region close to the idling either enable additional recompression to the exhaust-gas turbocharger or precompression for the latter, whereby the so-called turbocharger can be counteracted. Also, the use is possible as a single supercharger in the internal combustion engine.

Der Rotor und damit das Laufrad eines derartig genutzten Verdichters müssen in kürzester Zeit auf Drehzahlen von bis zu 100.000 U/min beschleunigt werden. Um in kurzer Zeit auf diese Geschwindigkeiten beschleunigen zu können, sind große Ströme von bis zu 500A erforderlich, die zu hohen thermischen Belastungen der Wicklungen sowie der Leistungselektronik, insbesondere der Transistoren des Elektromotors des Verdichters führen. Im Bereich der Wicklungen können Temperaturen von etwa 230°C im Innern des Verdichters entstehen, an den Transistoren Temperaturen von etwa 120°C. Zusätzlich entsteht eine thermische Belastung durch die Temperatur der Umgebung des Verdichters, welche ebenfalls etwa 200°C betragen kann, was bei Verwendung von Leichtmetall als Gehäusematerial auch zu einer Festigkeitsabnahme des Gehäuses führen kann. The rotor and thus the impeller of such a used compressor must be accelerated in no time to speeds of up to 100,000 rev / min. In order to be able to accelerate to these speeds in a short time, large currents of up to 500 A are required, which lead to high thermal loads on the windings and the power electronics, in particular the transistors of the electric motor of the compressor. In the area of the windings, temperatures of about 230 ° C can arise inside the compressor, at the transistors temperatures of about 120 ° C. In addition, a thermal load is created by the temperature of the environment of the compressor, which may also be about 200 ° C, which can also lead to a decrease in strength of the housing when using light metal as the housing material.

Ein elektrischer Verdichter, bei dem die im Elektromotor erzeugte Wärme nach außen abgeführt wird und der daher höheren thermischen Belastungen ausgesetzt werden kann, ist aus der JP 2009-257165 A bekannt. Dieser Kompressor weist ein zylindrisches Gehäuse auf, welches den Stator des Elektromotors aufnimmt. An der Außenseite dieses Gehäuses ist eine Kühlmittelkanal ausgebildet, der nach radial außen durch ein weiteres Gehäuseteil verschlossen wird. Entsprechend wird der Stator direkt durch das Kühlmittel gekühlt und die entstehende Wärme kann nach außen abgeführt werden. Eine Kühlung der Elektronik ist nicht vorgesehen.An electric compressor, in which the heat generated in the electric motor is dissipated to the outside and therefore can be exposed to higher thermal loads, is from the JP 2009-257165 A known. This compressor has a cylindrical housing which accommodates the stator of the electric motor. On the outside of this housing, a coolant channel is formed, which is closed radially outwardly by a further housing part. Accordingly, the stator is cooled directly by the coolant and the resulting heat can be dissipated to the outside. A cooling of the electronics is not provided.

Aus der WO 2014/084989 A1 ist ebenfalls ein elektrischer Verdichter bekannt, dessen Stator durch einen umliegenden Kühlmittelkanal gekühlt werden kann. Die Elektronik dieses Verdichters ist am Außengehäuse angeordnet und wird nicht zusätzlich gekühlt.From the WO 2014/084989 A1 An electric compressor is also known, the stator of which can be cooled by a surrounding coolant channel. The electronics of this compressor is arranged on the outer housing and is not additionally cooled.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen elektrischen Verdichter zu schaffen, der thermisch hoch belastbar ist, so dass Schäden am Stator beziehungsweise an dessen Wicklungen ebenso vermieden werden, wie an der Leistungselektronik des Elektromotors oder an einem aus Leichtmetall hergestellten Gehäuse. Dabei soll sowohl von außen eindringende Wärme abgeschirmt werden, als auch innen entstehende Wärme abgeführt werden. Die Montage des Verdichters soll dennoch möglichst einfach sein.It is therefore an object to provide an electric compressor, which is thermally highly resilient, so that damage to the stator or to its windings are also avoided, as to the power electronics of the electric motor or on a housing made of light metal. It should be shielded both from the outside penetrating heat, as well as heat dissipated inside. The installation of the compressor should nevertheless be as simple as possible.

Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Verdichter mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an electric compressor with the features of the main claim 1.

Dadurch, dass eine der Umfangswände einstückig mit einem Boden ausgebildet ist, an dessen zum Kühlmittelkanal entgegengesetzter Seite eine Elektronikbauteile tragende Platine des Elektromotors angeordnet ist, wird neben der Umströmung des Stators auch eine Kühlung der Platine und der Elektronik über den gleichen Kühlmittelkanal sichergestellt. Aus dem gesamten Gehäuseteil, bestehend aus Boden und Umfangswand wird Wärme nach außen abgeführt. Der Boden wirkt als Kühlkörper für die Platine. Characterized in that one of the peripheral walls is integrally formed with a bottom, on the coolant channel opposite side of an electronic components supporting board of the electric motor is arranged, in addition to the flow around the stator and a cooling of the board and the electronics over the same coolant channel ensured. From the entire housing part, consisting of bottom and peripheral wall heat is dissipated to the outside. The bottom acts as a heat sink for the board.

Vorzugsweise ist die Leistungselektronik des Elektromotors auf der Platine unmittelbar gegenüberliegend zum axialen Ende des Kühlmittelkanals angeordnet, so dass die großen Wärmemengen der Leistungselektronik, insbesondere der Transistoren direkt in unmittelbarer Nähe über das Kühlmittel abgeführt werden können.Preferably, the power electronics of the electric motor is arranged on the board directly opposite to the axial end of the coolant channel, so that the large amounts of heat of the power electronics, in particular the transistors can be dissipated directly in the immediate vicinity of the coolant.

In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist die Leistungselektronik auf einem gleichen Teilkreisdurchmesser angeordnet, in dem der Kühlmittelkanal an den Boden grenzt. Entsprechend kann der Kanal als ringförmiger Kanal ausgeführt werden, so dass eine einfache Montage des Verdichters und eine einfache Abdichtung des Kühlmittelkanals bei guter Strömungsführung erreicht wird. Dennoch wird das Kühlmittel in unmittelbare Nähe zu den Leistungsbausteinen geführt. In a further development of the invention, the power electronics is arranged on a same pitch circle diameter, in which the coolant channel is adjacent to the ground. Accordingly, the channel can be designed as an annular channel, so that a simple assembly of the compressor and a simple sealing of the coolant channel is achieved with good flow guidance. Nevertheless, the coolant is brought into close proximity to the service modules.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittelkanal schraubenförmig um das erste Gehäuseteil verläuft, da hierdurch Toträume im Kanal zuverlässig vermieden werden und so über die gesamte Länge und an jeder Position des Kanals und damit des Stators, eine ausreichende Kühlwirkung erzielt wird und gleichzeitig sichergestellt, dass im Bereich des zur Platine gegenüberliegenden Kanalbereichs eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels vorliegt.In particular, it is advantageous if the coolant channel extends helically around the first housing part, as a result of dead spaces in the channel reliably be avoided and so over the entire length and at each position of the channel and thus the stator, a sufficient cooling effect is achieved, while ensuring that there is a sufficient flow rate of the coolant in the region of the channel region opposite to the board.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der ersten Umfangswand des ersten Gehäuseteils ein nach radial außen weisender schraubenförmiger Steg ausgebildet, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der umliegenden Umfangswand des zweiten Gehäuseteils. Dies erleichtert einerseits die Montage beim Aufeinanderschieben der beiden Gehäuseteile und andererseits wird durch den Steg auf einfache Weise eine axiale Begrenzung und Strömungsführung mit gleichbleibenden Strömungsquerschnitten hergestellt, so dass geringe Druckverluste vorliegen.In a preferred embodiment, a radially outwardly pointing helical web is formed on the first peripheral wall of the first housing part, whose outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the surrounding peripheral wall of the second housing part. On the one hand, this facilitates assembly when the two housing parts are pushed together and, on the other hand, an axial limitation and flow guidance with constant flow cross sections are produced by the web in a simple manner, so that there are slight pressure losses.

In einer montagetechnisch vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist das zweite Gehäuseteil eine ringförmige Aufnahmeöffnung auf, welche radial nach außen durch die zweite Umfangswand des zweiten Gehäuseteils begrenzt ist und radial nach innen durch einen sich axial ersteckenden ringförmigen Vorsprung des zweiten Gehäuseteils begrenzt ist, und in welche ein axiales Ende der ersten Umfangswand des ersten Gehäuseteils ragt. Entsprechend erfolgt beim Einstecken des ersten Gehäuseteils in das zweite Gehäuseteil eine Zentrierung der beiden Teile zueinander. In a mounting advantageous advantageous embodiment of the invention, the second housing part on an annular receiving opening which is bounded radially outwardly by the second peripheral wall of the second housing part and is bounded radially inwardly by an axially ersteckenden annular projection of the second housing part, and in which axial end of the first peripheral wall of the first housing part protrudes. Accordingly, when inserting the first housing part in the second housing part, a centering of the two parts to each other.

In einer weiterführenden vorteilhaften Ausführungsform weist das axiale Ende des ersten Gehäuseteils, welches in die Aufnahmeöffnung ragt, einen axialen Abstand zum Boden des zweiten Gehäuseteils auf. Durch diesen Abstand wird am Boden eine größere Kühlfläche bereitgestellt, die direkt von Kühlmittel angeströmt wird. Entsprechend wird auf diese Weise die Kühlwirkung auf die Platine und die Leistungsbausteine erhöht. In a further advantageous embodiment, the axial end of the first housing part, which projects into the receiving opening, at an axial distance to the bottom of the second housing part. By this distance, a larger cooling surface is provided at the bottom, which is directly flowed by coolant. Accordingly, the cooling effect on the board and the power components is increased in this way.

Vorzugsweise ist zwischen dem die Aufnahmeöffnung nach radial innen begrenzenden ringförmigen Vorsprung und der ersten Umfangswand ein den Kühlmittelkanal radial abdichtender Dichtring angeordnet. Diese Anordnung des Dichtrings an der Innenseite der Umfangswand des ersten Gehäuseteils ermöglicht es, das Kühlmittel bis an den Boden des zweiten Gehäuseteils heranzuführen, den gesamten Querschnitt der Aufnahmeöffnung als Kühlfläche zu nutzen und trotzdem einen zuverlässig abgedichteten Kanal zu schaffen.Preferably, between the receiving opening radially inwardly bounding annular projection and the first peripheral wall, a coolant channel radially sealing sealing ring is arranged. This arrangement of the sealing ring on the inside of the peripheral wall of the first housing part makes it possible to introduce the coolant to the bottom of the second housing part, to use the entire cross-section of the receiving opening as a cooling surface and still create a reliable sealed channel.

In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung ist der Dichtring in einer Radialnut der Umfangswand des ersten Gehäuseteils angeordnet. So wird eine einfache Montage des Dichtrings erreicht und eine zuverlässige Abdichtung geschaffen.In a further development of the invention, the sealing ring is arranged in a radial groove of the peripheral wall of the first housing part. Thus, a simple assembly of the sealing ring is achieved and created a reliable seal.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt der Kühlmittelkanal sich axial über die gesamte Länge des Stators, wodurch dieser auch über seine gesamte axiale Länge gekühlt wird. Einzelne Hitzepunkte oder eine ungleichförmige thermische Belastung des Stators werden vermieden.In a particularly preferred embodiment, the coolant channel extends axially over the entire length of the stator, whereby it is also cooled over its entire axial length. Individual heat points or a non-uniform thermal load of the stator are avoided.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Kühlmittelkanal sich axial bis zu einem Boden eines oder beider der Gehäuseteile erstreckt, an dem eine Lageraufnahme für ein Lager des Elektromotors ausgebildet ist. Auf diese Weise werden auch die Lager vor Überhitzung zuverlässig geschützt.Furthermore, it is advantageous if the coolant channel extends axially as far as a bottom of one or both of the housing parts, on which a bearing receptacle for a bearing of the electric motor is formed. In this way, the bearings are reliably protected against overheating.

Es wird somit ein elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer druckverlustarmen und zuverlässigen Kühlung geschaffen, über die sowohl von außen eindringende Hitze als auch im Innern entstehende Wärme zuverlässig abgeführt, beziehungsweise abgeschirmt werden können. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer der Elektronik, des Stators, des Gehäuses und der Lager. Zusätzliche Anbauten zur Kühlung außer ein Kühlmitteleinlass und ein Kühlmittelauslass sind nicht notwendig, da alle thermisch empfindlichen Teile durch den einen Kanal zuverlässig gekühlt werden.It is thus an electric compressor for an internal combustion engine with a low-pressure loss and reliable cooling created over the both heat from the outside penetrating heat and heat dissipated inside, or can be shielded. This leads to a longer life of the electronics, the stator, the housing and the bearings. Additional attachments for cooling except for a coolant inlet and a coolant outlet are not necessary as all thermally sensitive parts are reliably cooled by the one channel.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Verdichters ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment of an electric compressor according to the invention is shown in the figures and will be described below.

1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verdichters in geschnittener Darstellung. 1 shows a side view of an electric compressor according to the invention in a sectional view.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Gehäuseteils 2 shows a perspective view of the second housing part

3 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Ansicht der 1. 3 shows an enlarged view of a section of the view of 1 ,

Der erfindungsgemäße elektrische Verdichter besteht aus einem Gehäuse 10, welches sich aus insgesamt vier Gehäuseteilen zusammensetzt. In ein erstes zentrales Gehäuseteil 12 ist ein Stator 14 eines Elektromotors 16 eingepresst. Dieser Stator 14 wirkt in bekannter Weise mit einem Rotor 18 zusammen, der fest auf einer Antriebswelle 20 befestigt ist. Die Antriebswelle 20 wird über ein erstes als Kugellager ausgeführtes Lager 22, welches in einer ersten Lageraufnahme 24 angeordnet ist, die zentral am ersten Gehäuseteil 12 ausgebildet ist, sowie ein zweites als Kugellager ausgebildetes Lager 26, welches in einer zweiten Lageraufnahme 28 angeordnet ist, die zentral an einem zweiten Gehäuseteil 30 ausgebildet ist, gelagert. Das erste Gehäuseteil 12 und das zweite Gehäuseteil 30 begrenzen einen Motorraum 32, in dem der Elektromotor 16 aufgenommen wird.The electric compressor according to the invention consists of a housing 10 , which is composed of a total of four housing parts. In a first central housing part 12 is a stator 14 an electric motor 16 pressed. This stator 14 acts in a known manner with a rotor 18 together, firmly on a drive shaft 20 is attached. The drive shaft 20 is about a first bearing designed as a ball bearing 22 , which in a first camp admission 24 is arranged, which is centrally on the first housing part 12 is formed, and a second designed as a ball bearing bearing 26 , which is in a second warehouse 28 is arranged, which is centrally on a second housing part 30 is formed, stored. The first housing part 12 and the second housing part 30 limit an engine compartment 32 in which the electric motor 16 is recorded.

Auf der Antriebswelle 20 ist ein Laufrad 34 des elektrischen Verdichters angeordnet, welches in einem Strömungsraum 36 angeordnet ist, der durch ein Strömungsgehäuse 38 und einen ersten sich radial zur Antriebswelle 20 erstreckenden Boden 40 des ersten Gehäuseteils 12 begrenzt wird. Das Strömungsgehäuse 38, welches am ersten Gehäuseteil 12 befestigt ist, weist einen Spiralkanal 42 auf, in welchen das über einen am Strömungsgehäuse 38 ausgebildeten Einlass 44 einströmende Gas mittels des Laufrades 34 gefördert wird. Im Spiralkanal 42 wird dieses Gas verdichtet bis es den Strömungsraum 36 beziehungsweise den Spiralkanal 42 über einen ebenfalls am Strömungsgehäuse 38 ausgebildeten tangentialen Auslass 46 wieder verlässt.On the drive shaft 20 is an impeller 34 disposed of the electric compressor, which in a flow space 36 which is arranged through a flow housing 38 and a first radially to the drive shaft 20 extending ground 40 of the first housing part 12 is limited. The flow housing 38 , which on the first housing part 12 is fixed, has a spiral channel 42 in which the one on the flow housing 38 trained inlet 44 inflowing gas by means of the impeller 34 is encouraged. In the spiral channel 42 this gas is compressed until it reaches the flow space 36 or the spiral channel 42 also on the flow housing 38 trained tangential outlet 46 leaves again.

Um den Strömungsraum 36 vom Motorraum 32 möglichst gasdicht zu trennen und zu verhindern, dass Gas aus dem Strömungsgehäuse 38 in das erste Gehäuseteil 12 an der Rückseite des Laufrades 34 entlang der Antriebswelle 20 strömt, ist in einer zentralen Öffnung 48 des Bodens 40 des ersten Gehäuseteils 12, durch die die Antriebswelle 20 aus dem Motorraum 32 in den Strömungsraum 36 ragt, eine Gleitringdichtung 50 angeordnet, die gegen eine Einschnürung 52 dieser Öffnung 48 axial anliegt. An der zum Motorraum 32 weisenden Seite der Einschnürung 52 erstreckt sich vom Boden 40 ein zylindrischer Vorsprung 54 axial in Richtung des Rotors 18. Dieser zylindrische Vorsprung 54 dient als die erste Lageraufnahme 24 für das erste Lager 22.Around the flow space 36 from the engine compartment 32 as gas-tight as possible to separate and prevent gas from the flow housing 38 in the first housing part 12 at the back of the wheel 34 along the drive shaft 20 flows, is in a central opening 48 of the soil 40 of the first housing part 12 through which the drive shaft 20 from the engine compartment 32 in the flow space 36 protrudes, a mechanical seal 50 arranged against a constriction 52 this opening 48 axially abutting. At the engine room 32 pointing side of the constriction 52 extends from the ground 40 a cylindrical projection 54 axially in the direction of the rotor 18 , This cylindrical projection 54 serves as the first camp admission 24 for the first camp 22 ,

Das zweite Lager 26 ist an der zum Rotor 18 entgegengesetzten Seite in einem als Lageraufnahme 28 dienenden zylindrischen Vorsprung 56 angeordnet, der sich axial von einem zweiten Boden 58, der am zweiten Gehäuseteil 30 ausgebildet ist, in den Motorraum 32 erstreckt. Auf der axial zum Motorraum entgegengesetzten Seite dieses Bodens 58 ist ein Elektronikraum 60 ausgebildet, der durch einen Deckel 62 verschlossen wird und in dem eine Platine 64 zur Ansteuerung des Elektromotors 16 angeordnet ist. Zur Kontaktierung der Platine 64 mit Wicklungen 66 des Stators 14 sind im Boden 58 entsprechende Durchstecköffnungen ausgebildet, durch die die Wicklungsenden 68 zur Platine 64 ragen. The second camp 26 is at the to the rotor 18 opposite side in one as a bearing receptacle 28 serving cylindrical projection 56 arranged axially from a second floor 58 , on the second housing part 30 is trained in the engine compartment 32 extends. On the axial side of the engine compartment opposite to this floor 58 is an electronics room 60 formed by a lid 62 is closed and in which a board 64 for controlling the electric motor 16 is arranged. For contacting the board 64 with windings 66 of the stator 14 are in the ground 58 corresponding insertion openings formed by the coil ends 68 to the board 64 protrude.

Vom Boden 40 des ersten Gehäuseteils 12 erstreckt sich im radial äußeren Bereich eine erste Umfangswand 70 in Richtung des Bodens 58 des zweiten Gehäuseteils 30, an deren Innenseite der Stator 14 eingepresst ist. Diese erste Umfangswand 70 ist von einer zweiten Umfangswand 72 des zweiten Gehäuseteils 30 umgeben, wobei zwischen der radialen Außenseite der ersten Umfangswand 70 und der radialen Innenseite der zweiten Umfangswand 72 ein geringes Spiel vorgesehen ist. From the ground 40 of the first housing part 12 extends in the radially outer region, a first peripheral wall 70 in the direction of the ground 58 of the second housing part 30 , on the inside of the stator 14 is pressed. This first peripheral wall 70 is from a second peripheral wall 72 of the second housing part 30 surrounded, between the radial outer side of the first peripheral wall 70 and the radial inside of the second peripheral wall 72 a small game is provided.

Ein zum Boden 58 des zweiten Gehäuseteils 30 weisendes axiales Ende 74 der ersten Umfangswand 70 des ersten Gehäuseteils 12 ragt in eine ringförmige Aufnahmeöffnung 76 des zweiten Gehäuseteils 30, welche zwischen der zweiten Umfangswand 72 und einem radial weiter innen sich vom Boden 58 erstreckenden weiteren ringförmigen Vorsprung 78 angeordnet ist. Der Boden 58 und das axiale Ende 74 der ersten Umfangswand 70 weisen einen Abstand zueinander auf. One to the ground 58 of the second housing part 30 pointing axial end 74 the first peripheral wall 70 of the first housing part 12 protrudes into an annular receiving opening 76 of the second housing part 30 which is between the second peripheral wall 72 and one radially further in from the ground 58 extending further annular projection 78 is arranged. The floor 58 and the axial end 74 the first peripheral wall 70 have a distance from each other.

Im zwischen dem ersten axialen Ende 74 und einem entgegengesetzten zweiten axialen Ende 80 der Umfangswand 70 liegenden Bereich weist diese erfindungsgemäß eine schraubenförmige Ausnehmung 82 auf, die als Kühlmittelkanal 84 dient. Die schraubenförmige Ausnehmung 82 wird axial jeweils durch die Wände eines schraubenförmigen Steges 86 begrenzt und erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Stators 14 und bis zum Boden 58 des zweiten Gehäuseteils 30, indem das axiale Ende 74 der ersten Umfangswand 70 einen axialen Abstand zum Boden 58 aufweist, was dazu führt, dass das Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal 84 tatsächlich bis direkt an den Boden 58 herangeführt werden kann.Im between the first axial end 74 and an opposite second axial end 80 the peripheral wall 70 lying region, this invention has a helical recess 82 on that as a coolant channel 84 serves. The helical recess 82 is axially each through the walls of a helical ridge 86 limited and extends over the entire axial length of the stator 14 and to the bottom 58 of the second housing part 30 by the axial end 74 the first peripheral wall 70 an axial distance to the ground 58 has, which causes the coolant from the coolant channel 84 actually right up to the ground 58 can be introduced.

Zur Abdichtung des Kühlmittelkanals 84 ist entsprechend am zum Boden 40 weisenden axialen Ende 80 an der Außenseite der ersten Umfangswand 70 sowie am entgegengesetzten axialen Ende 76 an der Innenseite der Umfangswand 70 eine Radialnut 88, 90 ausgebildet, in der je ein Dichtring 92, 94 in Form eines O-Rings angeordnet ist, der gegen die radial gegenüberliegende Innenseite der zweiten Umfangswand 72 beziehungsweise die Außenseite des ringförmigen Vorsprungs 78 des zweiten Gehäuseteils 30 dichtend anliegt. Kühlmittel, welches durch einen am zweiten Gehäuseteil ausgebildeten Kühlmitteleinlass 96 in den Kühlmittelkanal 84 eintritt, strömt entsprechend schraubenförmig um den gesamten Stator 14 herum bis an den Boden 58 und wird lediglich durch den innen an der Umfangswand 70 angeordneten Dichtring gehindert, weiter ins Innere zu strömen. Das Kühlmittel verlässt, nachdem es ringförmig entlang des Bodens 58 geströmt ist, über einen ebenfalls am zweiten Gehäuseteil 30 ausgebildeten Kühlmittelauslass 98 den Kühlmittelkanal 84. Diese Umströmung findet aufgrund der über die gesamte Lauflänge des Kühlmittelkanals 84 etwa gleichbleibenden Durchströmungsquerschnitte mit sehr geringen Druckverlusten statt. For sealing the coolant channel 84 is accordingly on to the ground 40 facing axial end 80 on the outside of the first peripheral wall 70 and at the opposite axial end 76 on the inside of the peripheral wall 70 a radial groove 88 . 90 formed, in each a sealing ring 92 . 94 is arranged in the form of an O-ring, against the radially opposite inner side of the second peripheral wall 72 or the outside of the annular projection 78 of the second housing part 30 sealingly rests. Coolant, which by a formed on the second housing part coolant inlet 96 in the coolant channel 84 enters, flows helically around the entire stator 14 around to the ground 58 and only by the inside of the peripheral wall 70 arranged sealing ring prevented to flow further into the interior. The coolant leaves after being annular along the bottom 58 has flowed over a likewise on the second housing part 30 trained coolant outlet 98 the coolant channel 84 , This flow occurs due to the over the entire run length of the coolant channel 84 approximately constant flow cross sections with very low pressure losses instead.

Als Wärmequellen des Verdichters wirken vor allem die Wicklungen 66 des Stators 14 sowie die auf der Platine angeordnete Elektronikbauteile 100 und hier insbesondere die Leistungselektronik 102, beispielweise die verwendeten Transistoren. Der Stator 14 ist direkt im ersten Gehäuseteil 12 eingepresst und liegt somit direkt und über seine gesamte Länge gegen die umströmte Innenwand des Kühlmittelkanals 84 an, so dass die dort entstehende Wärme über das Kühlmittel zuverlässig abgeführt werden kann. Durch die innere Umströmung der zweiten Umfangswand 72 über den Kühlmittelkanal 84 und dem daraus entstehenden direkten Kontakt des zweiten Gehäuseteils 30 zum Kühlmittel wird auch dieses Gehäuseteil zuverlässig gekühlt. Diese Kühlwirkung überträgt sich auch auf den Boden 58 des zweiten Gehäuseteils 30, wobei eine besonders hohe Wärmeabfuhr durch die geringeren Temperaturen des Kühlmittels im Bereich der Aufnahmeöffnung 76 am Boden 58 entsteht, der in diesem Bereich auch eine relativ geringe Wandstärke aufweist. Dies führt dazu, dass in dem der Aufnahmeöffnung 76 gegenüberliegenden Bereich des Bodens 58 und damit an der Platine 64 eine geringere Temperatur anliegt. Dies wird genutzt, indem die Leistungselektronik 102 des Elektromotors 16 auf einem der Aufnahmeöffnung 76 gegenüberliegenden Teilkreis angeordnet wird, wodurch die besonders Wärme erzeugenden Bauteile besonders gut gekühlt werden. Auch wird das Kühlmittel am entgegengesetzten axialen Ende 80 möglichst nah an den Boden 40 herangeführt, so dass auch aus den Lagern 22, 26 in ihren Lageraufnahmen 24, 28 durch die gekühlten Böden 40, 58 Wärme abgeführt werden kann. Neben dieser direkten Kühlwirkung der Wärme erzeugenden Teile wird auch Wärme von außen von diesen Bauteilen ferngehalten, da durch den Kühlmittelkanal eine Abschirmung entsteht. Von außen auf das Gehäuse wirkende Wärmestrahlung kann nicht eindringen, da die zweite Umfangswand 72 ebenfalls durch den Kühlmittelkanal 84 gekühlt wird und dennoch eintretende Wärme vor dem Eindringen in den Motorraum 32 abführt.Above all, the windings act as heat sources of the compressor 66 of the stator 14 as well as the electronic components arranged on the board 100 and here in particular the power electronics 102 , for example, the transistors used. The stator 14 is directly in the first housing part 12 Pressed and thus lies directly and over its entire length against the inner wall of the flowed around Coolant channel 84 so that the heat generated there can be reliably dissipated via the coolant. By the inner flow around the second peripheral wall 72 over the coolant channel 84 and the resulting direct contact of the second housing part 30 To the coolant, this housing part is reliably cooled. This cooling effect is also transferred to the ground 58 of the second housing part 30 , wherein a particularly high heat dissipation by the lower temperatures of the coolant in the region of the receiving opening 76 on the ground 58 arises, which also has a relatively small wall thickness in this area. This leads to that in the receiving opening 76 opposite area of the ground 58 and thus on the board 64 a lower temperature is applied. This is used by the power electronics 102 of the electric motor 16 on one of the receiving opening 76 opposite pitch is arranged, whereby the particularly heat-generating components are cooled particularly well. Also, the coolant will be at the opposite axial end 80 as close to the ground as possible 40 introduced, so that also from the camps 22 . 26 in their camp shots 24 . 28 through the cooled floors 40 . 58 Heat can be dissipated. In addition to this direct cooling effect of the heat-generating parts and heat from the outside is kept away from these components, as a shield is formed by the coolant channel. From the outside acting on the housing heat radiation can not penetrate, since the second peripheral wall 72 also through the coolant channel 84 is cooled and yet incoming heat from entering the engine compartment 32 dissipates.

Entsprechend kann dieser Verdichter trotz hoher benötigter Ströme und den daraus resultierenden Wärmeströmen auch in thermisch belasteter Umgebung, wie in einem Verbrennungsmotor, eingesetzt werden. Die Lager, Gehäuseteile sowie alle elektronischen Bauteile werden zuverlässig vor thermischer Überlastung geschützt, so dass eine lange Lebensdauer des Verdichters erreicht wird und Schäden an diesen Teilen vermeiden werden. Gleichzeitig ist die Herstellung der Einzelteile sowie die Montage trotz der internen Kühlmittelführung im Vergleich zu bekannten Ausführungen vereinfacht.Accordingly, this compressor can be used despite high currents required and the resulting heat flows in a thermally contaminated environment, such as in an internal combustion engine. The bearings, housing parts and all electronic components are reliably protected against thermal overload, so that a long life of the compressor is achieved and damage to these parts will be avoided. At the same time, the manufacture of the individual parts and the assembly is simplified in spite of the internal coolant supply compared to known designs.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere können die Gehäuseteile andere Teilungen aufweisen oder der Kühlmittelkanal auf andere Art abgedichtet werden. Andere konstruktive Änderungen sind ebenfalls denkbar.It should be clear that the scope of the main claim is not limited to the embodiment described. In particular, the housing parts can have other divisions or the coolant channel can be sealed in a different way. Other design changes are also conceivable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2009-257165 A [0004]
WO 2014/084989 A1 [0005]

Claims

Electric compressor for an internal combustion engine with an electric motor ( 16 ) in an engine compartment ( 32 ) is arranged, a drive shaft ( 20 ), via the electric motor ( 16 ), an impeller ( 34 ), which with the drive shaft ( 20 ) and in a flow space ( 36 ) between an inlet ( 44 ) and an outlet ( 46 ) is arranged, a first housing part ( 12 ) with a first peripheral wall ( 70 ), on whose inside a stator ( 14 ) of the electric motor ( 16 ) is applied, a second housing part ( 30 ), with a second peripheral wall ( 72 ), which the first peripheral wall ( 70 ) completely surrounds a coolant channel ( 84 ), which is radially between the first peripheral wall ( 70 ) and the second peripheral wall ( 72 ), characterized in that one of the peripheral walls ( 70 . 72 ) is integrally formed with a bottom, at the coolant channel ( 84 ) on the opposite side an electronic components ( 100 ) carrying board ( 64 ) of the electric motor ( 16 ) is arranged.

Electric compressor for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that a power electronics ( 102 ) of the electric motor ( 16 ) on the board ( 64 ) immediately opposite to the axial end of the coolant channel ( 84 ) is arranged.

Electric compressor for an internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the power electronics ( 102 ) is arranged on an equal pitch diameter, in which the coolant channel ( 84 ) to the ground ( 58 ) borders.

Electric compressor for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant channel ( 84 ) helically around the first peripheral wall ( 70 ) of the first housing part ( 12 ) runs.

Electric compressor for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that on the first peripheral wall ( 70 ) of the first housing part ( 12 ) a radially outwardly pointing helical ridge ( 86 ) is formed, whose outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the surrounding peripheral wall ( 72 ) of the second housing part ( 30 ).

Electric compressor for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the second housing part ( 30 ) an annular receiving opening ( 76 ), which radially outwardly through the second peripheral wall ( 72 ) of the second housing part ( 30 ) is limited and radially inwardly by an axially erstckenden annular projection ( 78 ) of the second housing part ( 30 ) is limited, and in which an axial end of the first peripheral wall ( 70 ) of the first housing part ( 12 protrudes.

Electric compressor for an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the axial end ( 74 ) of the first housing part ( 12 ), which in the receiving opening ( 76 ) protrudes, an axial distance to the ground ( 58 ) of the second housing part ( 30 ) having.

Electric compressor for an internal combustion engine according to one of claims 6 or 7, characterized in that between the receiving opening ( 76 ) radially inwardly bounding annular projection ( 78 ) and the first peripheral wall ( 70 ) a coolant channel ( 84 ) radially sealing sealing ring ( 94 ) is arranged.

Electric compressor for an internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the sealing ring ( 94 ) in a radial groove ( 90 ) of the peripheral wall ( 70 ) of the first housing part ( 12 ) is arranged.

Electric compressor for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coolant channel ( 84 ) axially over the entire length of the stator ( 14 ).

Electric compressor for an internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the coolant channel ( 84 ) axially to a floor ( 40 . 58 ) of one or both of the housing parts ( 12 . 30 ), on which a bearing receptacle ( 24 . 28 ) for a warehouse ( 22 . 26 ) of the electric motor ( 16 ) is trained.