DE102017202658A1 - Verdichter und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Helmut Kindl
Andreas Kuske
Jörg Kemmerling
Vanco Smiljanovski
Franz Arnd Sommerhoff
Frank Kraemer
Franz J. Brinkmann
Hanno Friederichs
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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart einen Verdichter (16) für einen Verbrennungsmotor (11). Der Verdichter (16) umfasst ein Lager (30), welches in einem Luftkanal (22) angeordnet ist und eine Verdichterradwelle (21) führt. Das Lager (30) umfasst einen Achsenbereich (28) der Verdichterradwelle (21) und einen eine Statorelektrik (34) aufweisenden Ring (32). Der Achsenbereich (28) weist mindestens zwei entlang der Drehrichtung der Verdichterradwelle (21) angeordnete Magnete (31) auf. Der Ring (32) ist koaxial zur Verdichterradwelle (21) angeordnet und umgreift die Magnete (31) berührungslos. Das Lager (30) ist dazu ausgebildet, unter Zuhilfenahme einer elektromagnetischen Wechselwirkung die Verdichterradwelle (21) axial zu lagern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetisch gelagerten Verdichter für einen Verbrennungsmotor. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Verdichter.
  • Verdichter in einem Verbrennungsmotor werden typischerweise mechanisch gelagert. Insbesondere als Bestandteil eines Turboladers, der eine mit einem Verdichterrad versehende Turbinenwelle aufweist, wird eine mechanische Lagerung bevorzugt. Die hohe, vom Abgasstrom auf die Turbinenwelle übertragene Wärmemenge führt häufig zu einer starken Belastung des Lagers.
  • Ein elektrisch unterstütztes Turbocharging wird durch Spannungs- und Leistungsverbesserungen in elektronischen Komponenten immer attraktiver. Während mehrere Ansätze existieren, Elektromotoren bzw. Generatoren in Turbolader zu integrieren, ist die elektromagnetische Lagerung der Verdichterradwelle aufgrund der hohen Drehzahlen und den thermischen Belastungen eine große Herausforderung. Eine Verdichterradwelle ist eine einem Verdichter zugeordnete Welle mit einem Verdichterradschaufeln aufweisendes Verdichterrad. Gegenüber einer Integration eines Elektromotors bzw. eines Generators in den Turbolader hat die elektromagnetische Lagerung einer Verdichterradwelle weitaus höhere Anforderungen bzgl. der Stärke und Aufbau des elektromagnetischen Feldes zu erfüllen.
  • Einen Lösungsansatz eines elektromagnetischen Radiallagers offenbart die DE 10 2015 207 341 A1 . Diese offenbart einen Verdichter, dessen ein Verdichterrad aufweisende Verdichterradwelle elektromagnetisch, radial gelagert ist. Dabei umgreift ein mit einer Statorelektrik versehender Ring berührungslos eine mit Magneten versehende Verdichterradwelle. Dieses auf einer magnetischen Kraft basierende Lager ist stromaufwärts des Verdichterrades angeordnet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen hinsichtlich der Lagerung verbesserten Verdichter sowie ein Kraftfahrzeug mit diesen bereitzustellen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verdichter nach Anspruch 1 sowie einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung offenbart einen Verdichter für einen Verbrennungsmotor. Der Verdichter umfasst ein Lager, welches in einem Luftkanal angeordnet ist und eine Verdichterradwelle führt. Das Lager umfasst einen Achsenbereich der Verdichterradwelle und einen eine Statorelektrik aufweisenden Ring. Der Achsenbereich weist mindestens zwei entlang der Drehrichtung der Verdichterradwelle angeordnete Magnete auf. Der Ring ist koaxial zur Verdichterradwelle angeordnet und umgreift die Magnete berührungslos. Das Lager ist dazu ausgebildet, unter Zuhilfenahme einer elektromagnetischen Wechselwirkung die Verdichterradwelle axial und gemäß einer weiteren Ausgestaltung radial zu lagern.
  • Damit ist eine berührungslose und sehr verlustarme Lagerung der Verdichterradwelle bereitgestellt. Eine Integration des Lagers in bestehende Verdichter-Typen ist mit der gezeigten Ausgestaltung möglich.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters weist der Achsenbereich der Verdichterradwelle mindestens einen Vorsprung auf. Der Vorsprung ist radial nach außen gerichtet und weist mindestens einen Magneten auf. Zwischen dem mindestens einen Magneten und der Statorelektrik in dem Ring ist eine derartige elektromagnetische Wechselbeziehung aufgebaut, dass kein Kontakt zwischen dem Vorsprung und dem Ring besteht.
  • Der Vorsprung ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters umlaufend um die Verdichterradwelle ausgebildet. Damit ergibt sich ein die Verdichterradwelle umlaufender Steg, der eine einfachere Herstellung zulässt als mehrere in Drehrichtung angeordnete Vorsprünge. Ferner ist in einem umlaufenden Vorsprung im Vergleich zu mehreren Vorsprüngen eine größere Vielfalt an Anordnungen der Magnete möglich.
  • Der die Magnete umgreifende Ring kann gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters eine Aussparung aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass der mindestens eine Vorsprung der Verdichterradwelle in diese eingreifen kann. Der die Aussparung aufweisende Ring umfasst die Statorelektrik, die eine elektromagnetische Wechselwirkung mit dem mindestens einen Magneten in dem mindestens einen Vorsprung aufbaut. Der Abstand zwischen dem mindestens einen Vorsprung und der Aussparung ist sehr klein und von Herstellertoleranzen abhängig. Je kleiner der Abstand zwischen dem Magneten in dem Vorsprung und der Statorelektrik in dem Ring, desto größer ist die elektromagnetische Wechselwirkung und desto stabiler ist die axiale Lagerung der Verdichterradwelle. Ein Vorsprung einer Verdichterradwelle in einer Aussparung eines die Verdichterradwelle umgreifenden Ringes mit kleinen Abständen zwischen den dazugehörigen einzelnen Wänden kann ferner ein Sicherheitsaspekt sein, wenn die gewünschte elektromagnetische Wechselwirkung gestört wird bzw. zusammenbricht.
  • Das Lager des erfindungsgemäßen Verdichters ist nicht auf einen einzelnen Ring beschränkt. Insbesondere in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters umfasst das Lager mindestens zwei Ringe, die vorzugsweise beide eine Statorelektrik aufweisen. Beide Ringe sind koaxial zur Verdichterradwelle derart angeordnet, dass entlang der Verdichterradwelle zwischen den beiden Ringen der Vorsprung ausgebildet ist. Des Weiteren erfolgt die Anordnung der beiden Ringe in derart, dass jeweils eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen dem Magneten in dem Vorsprung und einer der beiden Statorelektriken aufgebaut ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters umfasst die Statorelektrik mindestens einen Permanentmagneten. Damit kann ein statisches Magnetfeld aufgebaut werden, das permanent, unabhängig von einem Stromfluss, eine axiale berührungslose Lagerung erlaubt.
  • Durch die Anordnung des Lagers in einem Luftkanal stromaufwärts des Verdichterrades gemäß einer Ausgestaltung ist eine aktive Kühlung des auf einer elektromagnetischen Wechselwirkung basierenden Axiallagers gegeben. Durch eine Anordnung des Lagers in einem Luftkanal anstatt beispielsweise bei einem Turbolader zwischen einem Verdichter und einer Turbine ist auch eine kompakte Bauweise gegeben.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters weist die radial äußere Wandung des Ringes des Lagers einen geringeren Durchmesser auf, als die radial innere Wandung des Luftkanals. Das Lager ist somit vollständig von dem Luftkanal umgeben. Der Abstand zwischen der radial äußeren Wandung des Ringes und der radial inneren Wandung des Luftkanals ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der für die Verdichtung benötigte Luftstrom durch diesen Abstandsbereich hindurchtreten kann. Damit einhergehend ist der Abstand der radial inneren Wandung des Ringes und der radial äußeren Wandung der Verdichterradwelle vorzugsweise minimal gehalten. Je kleiner die Differenz zwischen den beiden, letztgenannten Durchmessern ist, desto höher sind die elektromagnetische Wechselwirkung und damit die Stabilität der radialen Lagerung der Verdichterradwelle.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters ist der Ring des Lagers von mindestens einer Strebe im Luftkanal gehalten. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters ist innerhalb der Strebe eine Zuleitung für die Statorelektrik angeordnet. Des Weiteren weist die Strebe gemäß einer weiteren Ausgestaltung einen tropfenförmigen Querschnitt auf. Durch die tropfenförmige Ausgestaltung der Strebe werden Turbulenzen der Luftströme reduziert. Die Strebe und somit auch die Zuleitung sind damit platzsparend und luftwiderstandsarm angeordnet.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters ist die Verdichterradwelle drehmomentübertragend mit einer Turbinenwelle einer Abgasturbine verbunden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Lager auch als Elektromotor betrieben werden. Die Anordnung des Lagers ermöglicht es, das Lager mit der durch den Luftkanal strömenden noch unverdichteten Luft zu kühlen. Insbesondere bei hohen Drehzahlen kann dadurch der durch Reibung entstehende Leistungsverlust reduziert werden. Damit lassen sich Elektromotoren mit einer höheren Leistung betreiben.
  • Mit der Ausbildung des Lagers als Elektromotor kann die Verdichterradwelle elektrisch bedarfsgerecht angetrieben werden. In Kombination mit der Abgasturbine ist das Ansprechverhalten des Verdichters verbessert. Der aktuell herrschende Abgasdruck für den Antrieb der Verdichterradwelle wird hierbei nicht mehr allein genutzt.
  • Der erfindungsgemäße Verdichter kann in allen Ausgestaltungen in ein Kraftfahrzeug integriert werden. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und einen Zuluftkanal, in dem der Verdichter angeordnet ist.
  • Die Vorteile des Verdichters kommen so dem Kraftfahrzeug zugute. Das Kraftfahrzeug besitzt durch den erfindungsgemäßen Verdichter einen effizienteren Antrieb mit verbessertem Ansprechverhalten.
  • Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren.
    • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer beispielhaften Ausgestaltung.
    • 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verdichter in einer beispielhaften Ausgestaltung in einer Seitenansicht.
    • 3 zeigt den Querschnitt einer Strebe in einer beispielhaften Ausgestaltung zur Halterung eines Ringes eines Lagers eines erfindungsgemäßen Verdichters.
    • 4 zeigt einen Verdichter in einer beispielhaften Ausgestaltung in einer Querschnittsansicht.
    • 5 zeigt ein Lager eines erfindungsgemäßen Verdichters in einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht.
    • 6 zeigt ein Lager eines erfindungsgemäßen Verdichters in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht.
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren zwei Ausführungsbeispiele für einen erfindungsgemäßen Verdichter für einen Verbrennungsmotor beschrieben. Zuerst wird auf den Teil der Erfindung eingegangen, der in beiden Ausführungsbeispielen gleicht ist. Danach wird auf die Unterschiede der beiden Ausführungsbeispiele näher eingegangen.
  • In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 10 in einer beispielhaften Ausgestaltung schematisch dargestellt. Der in 1 dargestellte Teil der Erfindung ist in beiden Ausführungsbeispielen gleich. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Verbrennungsmotor 11 auf. Zudem verfügt das Kraftfahrzeug 10 über einen Zuluftkanal 12, der ausgebildet ist, dem Verbrennungsmotor 11 Luft für dessen Betrieb zuzuleiten. Zum Ableiten eines in Betrieb des Verbrennungsmotors 11 entstehenden Abgases verfügt das Kraftfahrzeug 10 über einen Abgaskanal 13.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 weist einen im Zuluftkanal 12 angeordneten Verdichter 16 auf. Der Verdichter 16 ist vorzugsweise Teil eines Abgasturboladers 14 und dabei mit einer im Abgaskanal 13 angeordneten Abgasturbine 15 drehmomentübertragend verbunden.
  • Insbesondere ist dabei eine Verdichterradwelle 21 des Verdichters 16 mit einer Turbinenwelle der Abgasturbine 15 einstückig ausgebildet.
  • Ein erfindungsgemäßer Verdichter 16 ist in der 2 in einer beispielhaften Ausgestaltung dargestellt. Der in 2 dargestellte Teil der Erfindung ist in beiden Ausführungsbeispielen gleich. Der Verdichter 16 weist ein Gehäuse 31 auf, in dem ein Luftkanal 22 ausgebildet ist. In dem Luftkanal 22 ist zumindest ein Teil der Verdichterradwelle 21 angeordnet. Die Verdichterradwelle 21 ist um eine Rotationsachse 29 drehbar gelagert und mit mehreren Verdichterradschaufeln 18 versehen. Die Verdichterradschaufel 18 sind in Drehrichtung versetzt angeordnet und bilden das Verdichterrad 19 aus. Der Verdichter 16 ist ausgebildet, durch Rotation der Verdichterradwelle 21 Luft durch den Luftkanal 22 zu befördern. Die Luft strömt dabei stromaufwärts der Verdichterradschaufeln 18 im Wesentlichen axial zur Rotationsachse 29 der Verdichterradwelle 21. An der Stelle der Verdichterradschaufeln 6 wird die Luft tangential zum Verdichterrad 19 befördert.
  • Der erfindungsgemäße Verdichter 16 weist mindestens ein Lager 30 auf, welches stromaufwärts des Verdichterrades 19 angeordnet ist. Die durch den Luftkanal 22 strömende Luft kann somit kühlend auf das Lager 30 wirken.
  • Ein Querschnitt des erfindungsgemäßen Verdichters 16 ist in 4 dargestellt. Der in 4 dargestellte Teil der Erfindung ist in beiden Ausführungsbeispielen gleich. Das Lager 30 in diesem Ausführungsbeispiel umfasst einen Achsenbereich der Verdichterradwelle 21, in dem vier Magnete 31 entlang der Drehrichtung angeordnet sind. Jeder Magnet 31 ist dabei in jeweils einer Magnetaussparung 26 der Verdichterradwelle 21 untergebracht. Die abgebildeten, vier Magnete 31 in diesem Ausführungsbeispiel sind drehsymmetrisch zur Rotationsachse 29 der Verdichterradwelle 21 angeordnet. Des Weiteren sind die hier betrachteten Magnete 31 Permanentmagnete.
  • Das Lager 30 des erfindungsgemäßen Verdichters 16 umfasst mindestens einen Ring 32, der berührungslos den mit Magneten 31 versehenden Achsenbereich 28 der Verdichterradwelle 21 umschließt. Der Ring 32 ist hierbei koaxial zur Rotationsachse 29 der Verdichterradwelle 21 angeordnet und weist eine Statorelektrik 34 auf. Die Statorelektrik 34 ist derart ausgebildet, dass eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen einem der sich bewegenden Magneten 31 und der Statorelektrik 34 aufgebaut werden kann. Der Abstand 35 zwischen der Außenwandung 40 der Verdichterradwelle 21 und der Innenwandung 41 des Ringes 32 ist hierbei klein. Dieser Abstand 35 ist hauptsächlich von Herstellungstoleranzen abhängig. Je kleiner der Abstand 35 zwischen der Innenwandung 41 und der Außenwandung 40, desto größer ist die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen der in dem Ring 32 angeordneten Statorelektrik 34 und den in der Verdichterradwelle 21 angeordneten Magneten 31. Unter Zuhilfenahme der elektromagnetischen Wechselwirkung zwischen den einzelnen Magneten 31 in der Verdichterradwelle 21 und der Statorelektrik 34 in dem Ring 32 wird die Verdichterradwelle 21 radial gelagert. Eine größere Wechselwirkung führt zu einer größeren Stabilität der radialen Lagerung.
  • Die Befestigung des mindestens einen Ringes 32 in dem Luftkanal 22 ist in 4 beispielhaft dargestellt. Der Ring 32 ist hierbei über eine Strebe 24 mit dem Luftkanal 22 verbunden. Alternativ können mehrere Streben 24 zur Befestigung des Ringes 32 dienen, wobei drei Streben 24 aus Stabilitätsgründen bevorzugt werden. Diese mindestens eine Strebe 24 befindet sich direkt in der für die Verdichtung genutzten Luftströmung 17. Die mindestens eine Strebe 24 ist daher vorzugsweise aerodynamisch in Form einer Tropfenform ausgebildet. Ein tropfenförmiger Querschnitt der Strebe 24 ist in 3 dargestellt.
  • In mindestens einer dieser Streben 24 ist die Statorelektrik 34 des Ringes 32 mit dem Außenbereich des Luftkanals 22 verbunden. Über eine Zuleitung 25 ist die Statorelektrik 34 mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden, welche die Statorelektrik 34 schaltet.
  • In 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist in dem von dem Ring 32 umgriffenen Achsenbereich 28 der Verdichterradwelle 21 ein Vorsprung 36 ausgebildet. Der die Verdichterradwelle 21 umgreifende Ring 32 weist an seiner Innenwandung 41 eine Aussparung 44 auf, die derart angeordnet ist, dass der Vorsprung 36 der Verdichterradwelle 21 in die Aussparung 44 des Ringes 32 greift. Der Vorsprung 36 in diesem Ausführungsbeispiel ist umlaufend um die Rotationsachse 29 der Verdichterradwelle 21 ausgebildet. Der einen umlaufenden Steg bildende Vorsprung 36 weist in beide Axialrichtungen der Verdichterradwelle 21 eine Wandung 46 auf, die jeweils senkrecht zur Rotationsachse 29 ausgebildet ist. Die Form der Aussparung 44 des Ringes 32 ist der Form des Vorsprungs 36 angepasst, so dass die in Axialrichtung zeigenden Wandungen 46 des Vorsprunges 36 und die entsprechenden Innenwandungen 45 der Aussparung 44 des Ringes 32 parallel, in einem kleinen Abstand 37 zueinander verlaufen. Der Abstand 37 zwischen den einzelnen Wandungen 45, 46 ist wieder toleranzabhängig bzgl. der Herstellung.
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst der Vorsprung 36 acht Magnete 31, welche als Permanentmagnete ausgebildet sind. Dabei sind jeweils vier Magnete 31 auf jeweils einer der Wandungen 46 des Vorsprunges 36 drehsymmetrisch zur Rotationsachse 29 der Verdichterradwelle 21 in Umfangsrichtung über die Wandungen 46 verteilt angeordnet. Die vier Magnete 31 der ersten Wandung 46 des Vorsprunges 36 sind mit den vier Magneten 31 der zweiten Wandung 46 des Vorsprunges 36 deckungsgleich in einer Richtung parallel zur Rotationsachse 29 angeordnet.
  • Zwischen der in dem Ring 32 angeordneten Statorelektrik 34 und den einzelnen Magneten 31 in dem Vorsprung 36 ist jeweils eine elektromagnetische Wechselwirkung aufgebaut. Unter Zuhilfenahme dieser elektromagnetischen Wechselwirkung kann die Verdichterradwelle 21 axial gelagert werden.
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Lager 30 zusätzlich als Elektromotor ausgebildet. Dabei ist der Ring 32 der Stator, der ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt und die Verdichterradwelle 21 der Rotor, der über die Permanentmagnete dem elektromagnetischen Feld des Stators in Form einer Rotation folgt.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 6, umfasst das Lager 30 einen ersten und einen zweiten Ring 32, 33. Beide Ringe 32, 33 sind spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene 50 senkrecht zur Rotationsachse 29 der Verdichterradwelle 21 angeordnet. Jeder einzelne Ring 32, 33 umschließt einen Satz von vier Magneten 31, deren Anordnung der bereits vorhergehend erwähnten Anordnung für eine radiale Lagerung gleicht.
  • In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist zwischen den beiden Ringen 32, 33 ein die Rotationsachse 29 umlaufender Vorsprung 36 ausgebildet. Die Ausrichtungen der Wandungen 46 des Vorsprungs 36 sowie die Anzahl und die Anordnung der Magnete 31 innerhalb des Vorsprunges 36 sind denen des ersten Ausführungsbeispiels angeglichen. Die in axialer Richtung gesehene Mitte des Vorsprunges 36 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel in der Spiegelebene 50 der beiden Ringe 32.
  • Die dem Vorsprung 36 zugewandten Wandungen 45 des jeweiligen Ringes 32, 33 weisen Permanentmagnete auf. Die Anzahl der Permanentmagnete in den Ringen entspricht der Anzahl der Permanentmagnete in dem Vorsprung 36. Die Größe der einzelnen Magnete 31 ist derart gewählt, dass eine permanente auf einen Abstand 23 gerichtete, rein magnetische Wechselwirkung zwischen den einzelnen Wandungen 45, 46 bei jeder Winkelstellung der Rotationsachse 29 der Verdichterradwelle 21 gegeben ist. Unter Zuhilfenahme dieser magnetischen Wechselwirkung wird die Verdichterradwelle 21 spannungsunabhängig, axial gelagert.
  • Die Befestigung der einzelnen Ringe 32, 33 erfolgt wie vorhergehend genannt über mindestens eine Strebe 24. Jeder einzelne Ring 32, 33 ist unabhängig von dem anderen Ring 32, 33 mit dem Luftkanal 22 verbunden. Aus aerodynamischen Gründen sind in Strömungsrichtung 17 der Luft die Streben 24 des zweiten Ringes 61 im Windschatten der Streben 24 des ersten Ringes 32 angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung wurde anhand zweier Ausführungsbeispiele zu Erläuterungszwecken detailliert beschrieben. Dabei können einzelne Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, so dass die Erfindung nicht auf eine im bestimmten Ausführungsbeispiel offenbarte Merkmalskombination eingeschränkt werden soll. Außerdem kann von den Ausführungsbeispielen abgewichen werden. So kann beispielsweise die Anzahl der Magnete 31 innerhalb des Vorsprungs 36 und/oder innerhalb einer oder mehrerer Ringe 32, 33 von dem vorgetragenen Beispielen abweichen. Insbesondere besteht keine Eingrenzung bzgl. der Anzahl an verwendeten Magneten 31, weder in dem Vorsprung 36 noch in einem der Ringe 32, 33. Hierbei ist nur wesentlich, dass eine elektromagnetische Wechselwirkung bzw. eine rein magnetische Wechselwirkung zwischen den einzelnen Wandungen von der Winkelposition der Verdichterradwelle unabhängig aufgebaut ist und aufrechterhalten bleibt. Ferner erkennt ein Fachmann, dass die Form des Vorsprungs 36 anders als in den Ausführungsbeispielen sein kann. Weiterhin erkennt ein Fachmann, dass ein die Rotationsachse 29 nicht vollständig umschließender Vorsprung 36 aus mehreren einzelnen, mit Magneten 31 versehenden Vorsprüngen 36 aufgebaut sein kann. Des Weiteren können beispielsweise mehrere Ringe 32, 33 über die gleichen Streben 24 mit dem Luftkanal 22 verbunden sein. Die Erfindung soll daher nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Kraftfahrzeug
    11
    Verbrennungsmotor
    12
    Zuluftkanal
    13
    Abgaskanal
    14
    Abgasturbolader
    15
    Abgasturbine
    16
    Verdichter
    17
    Luftströmung
    18
    Verdichterradschaufel
    19
    Verdichterrad
    20
    Gehäuse
    21
    Verdichterradwelle
    22
    Luftkanal
    23
    Sockel
    24
    Strebe
    25
    Zuleitung
    26
    Magnetaussparung
    27
    Sockelaussparung
    28
    Achsenbereich
    29
    Rotationsachse
    30
    Lager
    31
    Magnet
    32
    erster Ring
    33
    zweiter Ring
    34
    Statorelektrik
    35
    Abstand zwischen Verdichterradwelle und Ring
    36
    Vorsprung
    37
    Abstand zwischen Vorsprung und Ring
    40
    Außenwandung der Verdichterradwelle
    41
    Innenwandung des Ringes
    42
    Außenwandung des Ringes
    43
    Innenwandung des Luftkanals
    44
    Ausparung im Ring
    45
    Innenwandung der Ausparung
    46
    Außenwandung des Vorsprungs
    50
    Spiegelebene
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015207341 A1 [0004]

Claims (15)

  1. Verdichter (16) für einen Verbrennungsmotor (11), umfassend ein in einem Luftkanal (22) angeordnetes, eine Verdichterradwelle (21) führendes Lager (30), wobei das Lager (30) einen Achsenbereich (28) der Verdichterradwelle (21) mit mindestens zwei entlang der Drehrichtung angeordneten Magneten (31) und mindestens einen die Magnete (31) berührungslos umgreifenden, koaxial zur Verdichterradwelle (21) angeordneten, eine Statorelektrik (34) aufweisenden Ring (32) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (30) dazu ausgebildet ist, die Verdichterradwelle (21) unter Zuhilfenahme der elektromagnetischen Wechselwirkung axial zu lagern (30).
  2. Verdichter (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (30) dazu ausgebildet ist, die Verdichterradwelle (21) unter Zuhilfenahme einer elektromagnetischen Wechselwirkung radial zu lagern (30),
  3. Verdichter (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsenbereich (28) mindestens einen radial nach außen gerichteten, mindestens einen Magneten (31) aufweisenden Vorsprung (36) umfasst und zwischen dem Magnet (31) in dem Vorsprung (36) und der Statorelektrik (34) in dem Ring (32) eine derartige elektromagnetische Wechselwirkung aufgebaut ist, dass kein Kontakt zwischen dem Vorsprung (36) und dem Ring (32) besteht.
  4. Verdichter (16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (36) umlaufend um die Verdichterradwelle (21) ausgebildet ist.
  5. Verdichter (16) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (32) eine Aussparung (44) aufweist und der Vorsprung (36) in die Aussparung (44) greift.
  6. Verdichter (16) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (30) einen zweiten, koaxial angeordneten Ring (33) umfasst, der mit dem ersten Ring (32) den Vorsprung (36) axial einschließt und derart angeordnet ist, dass eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen dem Vorsprung (36) und den beiden Ringen (32, 33) aufgebaut ist.
  7. Verdichter (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorelektrik (34) mindestens einen Permanentmagneten (31) umfasst.
  8. Verdichter (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterradwelle (21) ein Verdichterrad (19) aufweist und das Lager (30) stromaufwärts des Verdichterrades (19) angeordnet ist.
  9. Verdichter (16) nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußere Wandung (42) des Ringes (32) des Lagers (30) einen kleineren Durchmesser aufweist als die radial innere Wandung (43) des Luftkanals (22).
  10. Verdichter (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (32) des Lagers (30) von mindestens einer Strebe (24) im Luftkanal (22) gehalten ist.
  11. Verdichter (16) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Strebe (24) eine Zuleitung (25) für die Statorelektrik (34) angeordnet ist.
  12. Verdichter (16) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strebe (24) einen tropfenförmigen Querschnitt aufweist.
  13. Verdichter (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterradwelle (21) drehmomentübertragend mit einer Turbinenwelle einer Abgasturbine (15) verbunden ist.
  14. Verdichter (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (30) als Elektromotor ausgebildet ist.
  15. Kraftfahrzeug (10) mit einem Verbrennungsmotor (11), einem Zuluftkanal (12) und einem im Zuluftkanal (12) angeordneten Verdichter (16) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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