DE102019207438A1 - Elektrisch unterstützter Turbolader - Google Patents

Elektrisch unterstützter Turbolader Download PDF

Info

Publication number
DE102019207438A1
DE102019207438A1 DE102019207438.3A DE102019207438A DE102019207438A1 DE 102019207438 A1 DE102019207438 A1 DE 102019207438A1 DE 102019207438 A DE102019207438 A DE 102019207438A DE 102019207438 A1 DE102019207438 A1 DE 102019207438A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
channels
housing
coolant
turbocharger
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019207438.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Baeuerle
Ralph Glemser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102019207438.3A priority Critical patent/DE102019207438A1/de
Publication of DE102019207438A1 publication Critical patent/DE102019207438A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33Drive circuits, e.g. power electronics
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806Cooling the drive system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/584Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling or heating the machine
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch unterstützten Turbolader (100), der ein Verdichtergehäuse (106), ein an das Verdichtergehäuse (106) anschließendes Statorpaket (108) eines mit dem Turbolader (100) gekoppelten Elektromotors (104) und ein an das Statorpaket (108) anschließendes Elektronikgehäuse (110) des Elektromotors (104) aufweist, wobei in dem Statorpaket (108) Kühlmittelkanäle (112) angeordnet sind, die das Verdichtergehäuse (106) und das Elektronikgehäuse (110) fluidisch miteinander verbinden und durch Verbindungskanäle (300) im Verdichtergehäuse (106) und im Elektronikgehäuse (110) fluidisch verschaltet sind

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen elektrisch unterstützten Turbolader.
  • Stand der Technik
  • Die DE 10 2017 207 532 A1 beschreibt eine elektrische Medienspaltmaschine für einen Verdichter und/oder eine Turbine, Turbolader und/oder Turbine.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein elektrisch unterstützter Turbolader gemäß dem unabhängigen Anspruch vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Vorteile der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, einen elektrisch unterstützten Turbolader in einen Kühlkreislauf eines Fahrzeugs einzubinden und zu temperieren. Dabei kann ein Kühlmedium zum Temperieren eines Elektromotors des Turboladers und zum Temperieren eines Verdichters des Turboladers über einen gemeinsamen Zufluss und einen gemeinsamen Abfluss geführt werden.
  • Es wird ein elektrisch unterstützter Turbolader vorgeschlagen, wobei der Turbolader ein Verdichtergehäuse, ein an das Verdichtergehäuse anschließendes Statorpaket eines mit dem Turbolader gekoppelten Elektromotors und ein an das Statorpaket anschließendes Elektronikgehäuse des Elektromotors aufweist, wobei in dem Statorpaket Kühlmittelkanäle angeordnet sind, die das Verdichtergehäuse und das Elektronikgehäuse fluidisch miteinander verbinden und durch Verbindungskanäle im Verdichtergehäuse und im Elektronikgehäuse fluidisch verschaltet sind.
  • Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
  • Bei einem elektrisch unterstützten Turbolader ist ein Verdichterrad des Turboladers mit einem Elektromotor gekoppelt und kann durch den Elektromotor angetrieben werden. Unter einem Elektromotor kann eine elektrische Maschine verstanden werden, die elektrische Leistung in mechanische Leistung umsetzen kann. Zur sprachlichen Vereinfachung wird die elektrische Maschine hier als Elektromotor bezeichnet.
  • Der Turbolader kann verwendet werden, um einem Verbrennungsmotor eine erhöhte Menge Verbrennungsluft zuzuführen. Dazu saugt der Turbolader Luft an und verdichtet sie. Der Turbolader weist im Betrieb also an einem Luftauslass einen höheren Luftdruck auf als an einem Lufteinlass. Der Luftdruck am Luftauslass kann als Ladedruck bezeichnet werden. Der Elektromotor kann zumindest einen Anteil einer zum Komprimieren der Luft erforderlichen Leistung bereitstellen. Wenn der Turbolader ein Abgasturbolader ist, kann das Verdichterrad auch dann in einem Arbeitsbereich betrieben werden, wenn eine Abgasturbine des Abgasturboladers nicht ausreichend Leistung zur Verfügung stellen kann.
  • Der Elektromotor kann als Medienspaltmotor ausgeführt sein. Bei einem Medienspaltmotor wird ein Medium, d.h. beispielsweise ein Ansaugstrom des Turboladers, zwischen einem Rotor des Medienspaltmotors und einem Stator des Medienspaltmotors hindurchgeführt. Bei dem Turbolader kann das Medium insbesondere Luft sein.
  • Ein Statorpaket kann aus im Wesentlichen gleichartigen, aneinander ausgerichteten und gestapelten Blechen bestehen. Ein Verdichtergehäuse kann als Volutengehäuse bezeichnet werden. Das Verdichtergehäuse kann feststehende Teile des Verdichters, wie Leitschaufeln, und zumindest einen Luftauslasskanal aufweisen.
  • Ein Elektronikgehäuse kann die zum Betrieb des Elektromotors erforderlichen elektrischen und elektronischen Komponenten, wie Steuerungselektronik und Leistungselektronik, beherbergen. Das Elektronikgehäuse kann hohlzylinderförmig um einen Ansaugkanal des Turboladers herum ausgeführt sein.
  • Das Statorpaket kann zwei im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete gegenüberliegende Kontaktflächen zu dem Verdichtergehäuse und dem Elektronikgehäuse aufweisen. Die Kühlmittelkanäle können von Kontaktfläche zu Kontaktfläche durchgehende Aussparungen im Statorpaket sein. Die Kühlmittelkanäle können fluiddicht sein. Verbindungskanäle können im Wesentlichen quer zu den Kühlmittelkanälen verlaufen. Ein Verbindungskanal kann zumindest zwei der Kühlmittelkanäle verbinden.
  • Die Kühlmittelkanäle können im Statorpaket als Vorlaufkanäle und Rücklaufkanäle ausgebildet sein. Die Verbindungskanäle im Elektronikgehäuse können als Verteilerkanäle und als von den Verteilerkanälen getrennte Sammlerkanäle ausgebildet sein. Ein Kühlmitteleinlass des Elektronikgehäuses kann durch die Verteilerkanäle mit den Vorlaufkanälen verbunden sein. Die Rücklaufkanäle können durch die Sammlerkanäle mit einem Kühlmittelauslass des Elektronikgehäuses verbunden sein. Die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle können durch die Verbindungskanäle im Verdichtergehäuse verbunden sein.
  • Alternativ können die Verbindungskanäle im Verdichtergehäuse als Verteilerkanäle und als von den Verteilerkanälen getrennte Sammlerkanäle ausgebildet sein. Ein Kühlmitteleinlass des Verdichtergehäuses kann durch die Verteilerkanäle mit den Vorlaufkanälen verbunden sein. Die Rücklaufkanäle können durch die Sammlerkanäle mit einem Kühlmittelauslass des Verdichtergehäuses verbunden sein. Die Vorlaufkanäle und die Rücklaufkanäle können durch die Verbindungskanäle im Elektronikgehäuse verbunden sein. In Vorlaufkanälen kann Kühlmittel von einem Kühler geleitet werden. In Rücklaufkanälen kann bereits erwärmtes Kühlmittel in Richtung Kühler geleitet werden. Durch eine Hin- und Rückführung des Kühlmediums kann eine gleichmäßige Mitteltemperatur der Elektronik, des Stators und des Verdichtergehäuses erreicht werden.
  • Alternativ können die Verbindungskanäle im Elektronikgehäuse als Verteilerkanäle ausgebildet sein. Die Verbindungskanäle im Verdichtergehäuse können als Sammlerkanäle ausgebildet sein. Ein Kühlmitteleinlass des Elektronikgehäuses kann durch die Verteilerkanäle mit den Kühlmittelkanälen verbunden sein. Die Kühlmittelkanäle können durch die Sammlerkanäle mit einem Kühlmittelauslass des Verdichtergehäuses verbunden sein. Die Elektronik kann so mit kühlem Kühlmittel gekühlt werden, das es sich auf dem Weg zum Verdichter erwärmt und von dort zum Kühler zurückgeführt werden kann. Durch eine Kühlmittelführung von der Elektronik durch den Stator zum Verdichter kann eine Temperatur der Elektronik auf einem niedrigen Wert gehalten werden. Das erwärmte Kühlmittel kann zusätzlich noch durch einen Ladeluftkühler geleitet werden.
  • Bei dem hier vorgestellten Ansatz können der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass frei positioniert werden. So können bauliche Gegebenheiten im Fahrzeug berücksichtigt werden.
  • Die Kühlmittelkanäle können als axial in dem Statorpaket ausgerichtete Rohre ausgeführt sein. Das Statorpaket besteht meist aus geschichteten Blechen. Zwischen den Blechen können Undichtigkeiten entstehen. Rohre können eine ununterbrochene Wand aufweisen. Durch Rohre kann eine Dichtheit der Kühlmittelkanäle sichergestellt werden. Die Rohre können aus einem anderen Material als das Statorpaket sein. Beispielweise können die Rohre eine gegenüber dem Statorpaket verbesserte Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
  • Die Rohre können in das Statorpaket eingepresst sein. Durch einen Pressverband kann ein guter Wärmeübergang zwischen den Rohren und dem Stator sichergestellt werden.
  • Das Statorpaket kann pro Spule des Elektromotors zumindest einen Kühlmittelkanal aufweisen. Die Kühlmittelkanäle können innerhalb eines Statorjochs des Statorpakets angeordnet sein. Die Kühlmittelkanäle können im Bereich eines Übergangs zwischen dem Statorjoch und Statorzähnen des Stators angeordnet sein.
  • Die Verbindungskanäle können im Elektronikgehäuse und/oder im Verdichtergehäuse als Labyrinth ausgebildet sein. Als Labyrinth kann eine Kanalführung über zumindest einen Umweg bezeichnet werden. Insbesondere kann als Labyrinth eine Kanalführung mit zumindest einer näherungsweise 180° Kurve. Die Kurve kann als Windung bezeichnet werden. Ein Verbindungskanal des Labyrinths kann beispielsweise von dem Vorlaufkanal ausgehend in Richtung des Rücklaufkanals verlaufen. Dabei kann der Verbindungskanal an dem Rücklaufkanal vorbei in Richtung des nächsten Vorlaufkanals geführt sein. Kurz vor dem nächsten Vorlaufkanal kann der Verbindungskanal seine 180° Kurve aufweisen und in entgegengesetzter Richtung zum Rücklaufkanal verlaufen. Durch ein Labyrinth kann das Verdichtergehäuse und/oder das Elektronikgehäuse über eine vollständige Kontaktfläche zum Statorpaket gekühlt werden.
  • Die Verbindungskanäle können im Elektronikgehäuse und/oder im Verdichtergehäuse als Aussparungen in einer Kontaktfläche zum Statorpaket ausgeführt sein. Die Verbindungskanäle können in die Kontaktfläche gefräst sein. Die Verbindungskanäle können durch eine Dichtung zwischen dem Statorpaket und dem Elektronikgehäuse oder dem Verdichtergehäuse abgedichtet werden. Durch eine Anordnung im Bereich der Kontaktfläche können das Elektronikgehäuse und/oder das Verdichtergehäuse vereinfacht hergestellt werden, da die Verbindungskanäle in derselben Aufspannung in die Kontaktfläche eingebracht werden können, in der die Kontaktfläche plangefräst wird, um die Dichtigkeit zu erreichen.
  • Das Statorpaket kann auf einer Außenseite eine Wärmeabgabefläche aufweisen. Das Statorpaket kann auf der Außenseite sichtbar sein. Auf der Außenseite können Schmalkanten der Statorbleche freiliegen. Die Außenseite kann strukturiert sein, um eine vergrößerte Wärmeabgabefläche zu erhalten. Beispielsweise können die Statorbleche auf der Außenseite geringfügig unterschiedliche Abmessungen aufweisen, um eine Struktur ähnlich wie Kühlrippen zu erzeugen.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
    • 1 zeigt eine Darstellung eines elektrisch unterstützten Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Kühlmittelanschlüssen an einem Elektronikgehäuse des Turboladers;
    • 2 zeigt eine Darstellung eines elektrisch unterstützten Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Kühlmittelanschlüssen an einem Verdichtergehäuse des Turboladers;
    • 3 zeigt eine Darstellung eines Elektronikgehäuses eines elektrisch unterstützten Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 4 zeigt eine Darstellung eines Statorpakets eines elektrisch unterstützten Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines Statorpakets und eines Elektronikgehäuses eines elektrisch unterstützten Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Darstellung eines elektrisch unterstützten Turboladers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Turbolader 100 weist einen Verdichter 102 und einen mit dem Verdichter 102 gekoppelten Elektromotor 104 auf. Wenn der Turbolader 100 als Abgasturbolader ausgebildet ist, weist der Turbolader 100 ferner eine nicht dargestellte, mit dem Verdichter 102 gekoppelte Abgasturbine auf.
  • Ein drehbares Verdichterrad des Verdichters 102 ist in einem Verdichtergehäuse 106 des Verdichters 102 angeordnet. Das Verdichterrad ist mit einem Rotor des Elektromotors 104 gekoppelt. Der Rotor ist in einem Statorpaket 108 des Elektromotors 104 drehbar gelagert. Im Statorpaket 108 sind Spulen angeordnet, die über eine Leistungselektronik des Elektromotors 104 angesteuert werden, um ein elektromagnetisches Drehfeld zum Antreiben des Rotors zu erzeugen. Die Leistungselektronik ist in einem Elektronikgehäuse 110 des Elektromotors 104 angeordnet.
  • Das Statorpaket 108 ist zwischen dem Verdichtergehäuse 106 und dem Elektronikgehäuse 110 angeordnet. Das Statorpaket 108, das Verdichtergehäuse 106 und das Elektronikgehäuse 110 weisen gemeinsame Kühlmittelkanäle 112 auf. Hier sind Kühlmittelanschlüsse 114 der Kühlmittelkanäle 112 am Elektronikgehäuse 110 angeordnet.
  • Das Kühlmittel fließt von einem Kühlmitteleinlass in den Kühlmittelkanälen 112 von dem Elektronikgehäuse 110 durch das Statorpaket 108 zum Verdichtergehäuse 106 und durch das Statorpaket 108 wieder zurück zum Elektronikgehäuse 110 und zu einem Kühlmittelauslass.
  • 2 zeigt eine Darstellung eines elektrisch unterstützten Turboladers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Turbolader 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Turbolader in 1. Im Gegensatz dazu sind die Kühlmittelanschlüsse 114 am Verdichtergehäuse 106 des Turboladers 100 angeordnet.
  • Dabei fließt das Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass in den Kühlmittelkanälen 112 von dem Verdichtergehäuse 106 durch das Statorpaket 108 zum Elektronikgehäuse 110 und durch das Statorpaket 108 wieder zurück zum Verdichtergehäuse 106 und zu dem Kühlmittelauslass.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der Kühlmitteleinlass am Elektronikgehäuse 110 angeordnet, während der Kühlmittelauslass am Verdichtergehäuse 106 angeordnet ist. Dabei fließt das Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass am Elektronikgehäuse 110 durch das Statorpaket 108 zu dem Kühlmittelauslass am Verdichtergehäuse 106.
  • 3 zeigt eine Darstellung eines Elektronikgehäuses 110 eines elektrisch unterstützten Turboladers gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Elektronikgehäuse entspricht dabei im Wesentlichen dem Elektronikgehäuse in 2. Das Elektronikgehäuse 110 weist drei getrennte Verbindungskanäle 300 auf, die als Teilbereiche der Kühlmittelkanäle 112 jeweils einen Vorlaufkanal 302 des Statorpakets mit einem Rücklaufkanal 304 des Statorpakets verbinden. Das nicht dargestellte Statorpaket weist also drei Vorlaufkanäle 302 und drei Rücklaufkanäle 304 auf. Durch die Vorlaufkanäle 302 wird das Kühlmittel von dem nicht dargestellten Verdichtergehäuse zum Elektronikgehäuse 110 geleitet. Durch die Rücklaufkanäle 304 wird das Kühlmittel von dem Elektronikgehäuse 110 zu dem Verdichtergehäuse zurückgeleitet. Die Verbindungskanäle 300 sind als Aussparungen in einer Kontaktfläche 306 des Elektronikgehäuses 110 zu dem Statorpaket ausgebildet. Die Verbindungskanäle 300 sind also als Nuten in einer Wand 308 des Elektronikgehäuses 110 ausgeführt.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungskanäle 300 labyrinthförmig ausgeführt. Dabei führt ein Verbindungskanal 300 im Wesentlichen parallel zu einer Innenwand beziehungsweise einer Außenwand des Elektronikgehäuses 110 von seinem Vorlaufkanal 302 in Richtung seines Rücklaufkanals 304. Kurz vor seinem Rücklaufkanal 304 verläuft der Verbindungskanal 300 bogenförmig an dem Rücklaufkanal 304 vorbei und weiter im Wesentlichen parallel zu der Außenwand in Richtung des nächsten Vorlaufkanals 302. Kurz vor dem nächsten Vorlaufkanal 302 kehrt der Verbindungskanal 300 seine Richtung um und verläuft im Wesentlichen parallel zu der Innenwand zurück zu seinem Rücklaufkanal 304. Dadurch werden ein überwiegender Teil der Kontaktfläche 306 und der Wand 308 des Elektronikgehäuses 110 durch einen Verbindungskanal 300 gekühlt.
  • 4 zeigt eine Darstellung eines Statorpakets 108 eines elektrisch unterstützten Turboladers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Statorpaket 108 entspricht im Wesentlichen dem in den 1 und 2 dargestellten Statorpaket. Das Statorpaket 108 ist an dem Elektronikgehäuse 110 anliegend dargestellt. Zwischen dem Statorpaket 108 und dem Elektronikgehäuse 110 ist eine Dichtung 400 angeordnet. Zusätzlich sind hier die Spulen 402 und eine Luftführung 404 des Elektromotors 104 dargestellt. Wie in 3 weist das Statorpaket 108 sechs Kühlmittelkanäle 112 auf. Die Kühlmittelkanäle 112 sind als quer zu Statorblechen des Statorpakets 108 verlaufende Rohre ausgebildet. Die Rohre sind beispielsweise in das Statorpaket 108 eingepresst.
  • Der Elektromotor 104 weist hier sechs Spulen 402 auf, die jeweils auf einem radial zu einer Rotationsachse des Elektromotors 104 ausgerichteten Statorzahn angeordnet sind. Die Kühlmittelkanäle 112 sind dabei im Bereich von Knotenpunkten der Statorzähne und eines ringförmigen Statorjochs des Statorpakets 108 angeordnet.
  • Die Luftführung 404 kleidet einen ringförmigen Medienspalt des Elektromotors 104 aus. Der Medienspalt erstreckt sich dabei ringförmig zwischen den Spulen 402 und einem zentral angeordneten Rotorgehäuse des Elektromotors 104. Die Statorzähne erstrecken sich von dem Statorjoch bis in das Rotorgehäuse hinein. Im Bereich des Medienspalts sind die Statorzähne durch die Luftführung 404 aerodynamisch günstig verkleidet.
  • 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines Statorpakets 108 und eines Elektronikgehäuses 110 eines elektrisch unterstützten Turboladers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Statorpaket 108 und das Elektronikgehäuse 110 entsprechen dabei im Wesentlichen der Darstellung in 4. Das Statorpaket 108 und das Elektronikgehäuse 110 sind durch einen der Kühlmittelkanäle 112 geschnitten dargestellt. Das Rohr steht auf beiden Seiten über das Statorpaket 108 über und dringt in das Elektronikgehäuse 110 sowie das nicht dargestellte Verdichtergehäuse ein. Die Nut des Verteilerkanals 300 im Elektronikgehäuse 110 ist tiefer, als das Rohr in das Elektronikgehäuse 110 eindringt. So gelangt das Kühlmittel auch in die Nähe der im Elektronikgehäuse 110 angeordneten Leistungselektronik 500 und kann Verlustwärme der Leistungselektronik 500 abtransportieren.
  • Das Statorpaket 108 liegt auf einer Außenseite frei. Dadurch kann Verlustwärme 502 der Spulen 402 zusätzlich zu dem Wärmetransport über die Kühlmittelkanäle 112 über die gesamte Außenseite an die Umgebung abgegeben werden.
  • Mit anderen Worten wird ein gemeinsamer Wasserkreislauf einer e-Maschine mit einem Verdichtergehäuse vorgestellt.
  • Durch den hier vorgestellten Ansatz können das Statorpaket des Motors, die Leistungselektronik sowie der Wärmeeintrag aus dem Verdichtergehäuse in das Elektronikgehäuse (eTA-Gehäuse) minimiert werden und zugleich die Temperatur des Verdichters herabgesetzt werden. ETA steht dabei für eine elektrische Unterstützung eines Turboladers (electrical Turbo Assist)
  • Dabei werden das Statorpaket des Motors und die Leistungselektronik gekühlt sowie der Wärmeeintrag vom Verdichter auf das Elektronikgehäuse und das aufheizen des Verdichters minimiert, was zu einem signifikanten Wirkungsgradvorteil für den Verdichter führt, womit höhere Druckverhältnisse erreicht werden können.
  • Als Kühlwasser-Stromrichtung kann sowohl die Richtung vom Elektronikgehäuse zum Verdichter als auch die Richtung vom Verdichter zum Elektronikgehäuse umgesetzt werden. Bevorzugt wird die Strömungsrichtung vom Elektronikgehäuse zum Verdichter verwendet, da das Elektronikgehäuse bzw. die Elektronik dabei von niedrigeren Kühlwassertemperaturen besonders profitiert. Beispielsweise kann die Lebensdauer der Lötstellen bzw. der Bondverbindungen verbessert werden.
  • Aufgrund des gemeinsamen Kühlsystems, des Elektronikgehäuses und Abgasturboladers (ATL) kann auf eine zusätzliche Verrohrung und zwei Wasseranschlüsse verzichtet werden. Durch diese Vorab-Kühlung im Verdichter kommt es außerdem zur Entlastung des Ladeluftkühlers (LLK), speziell dann, wenn ein kleiner Ladeluftkühler bereits an dem Verdichter Austritt integriert ist.
  • Der Verdichter kann auch vor Verlackungen infolge thermisch degradierter Ölrückstände geschützt werden. Bei dem hier vorgestellten Ansatz sind nur zwei Wasseranschlüsse am Abgasturbolader für den Niedertemperaturkreislauf erforderlich. Das Lagergehäuse kann als dritte Wärmequelle einbezogen werden. Dann ergibt sich eine besonders vorteilhafte Strömungsreihenfolge von dem Elektronikgehäuse mit der Elektronik zum Stator zum Verdichtergehäuse mit einem optional an das Verdichtergehäuse integrierten Ladeluftkühler und zum Lagergehäuse beziehungsweise einer Rumpfgruppe.
  • Das Verdichtergehäuse und der Ladeluftkühler können alternativ in umgekehrter Reihenfolge bzw. auch parallel durchströmt werden.
  • Die 1 und 2 zeigen einen prinzipiellen Aufbau eines elektrisch unterstützten Turboladers mit einem Verdichtergehäuse bei dem das Kühlmittel am Elektronikgehäuse eingeleitet wird und durch den Stator an das Verdichtergehäuse geführt wird, sowie den umgekehrten Medienfluss mit Kühlmitteleinleitung am Verdichtergehäuse mit Durchführung durch den Stator.
  • Kühlwasser wird in das Elektronikgehäuse eingeleitet, wo es über einen Labyrinth-ähnlichen Konturverlauf durch das Stator-Blechpaket in Anzahl der Spulen zum Verdichter durchgeführt wird. Hierbei wird direkt die aus dem Stator erzeugte Wärme abgeführt. Die Kanalführung im Gehäuse dient zur Wärmeabfuhr von der Leistungselektronik, die gegenüber der Kanalführung angeordnet ist. Das Stator Blechpaket entwärmt sich zusätzlich noch durch abstrahlende Wärme am äußeren Umfang. Durch überstehenden Verbindungselemente, hier als Rohre dargestellt, wird der Kühlmittelstrom in das Volutengehäuse hinein bzw. wieder zurück zum Elektronikgehäuse geführt. Somit schließt sich der Wasserkreislauf.
  • Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • 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 102017207532 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Elektrisch unterstützter Turbolader (100), mit einem Verdichtergehäuse (106), einem an das Verdichtergehäuse (106) anschließenden Statorpaket (108) eines mit dem Turbolader (100) gekoppelten Elektromotors (104) und einem an das Statorpaket (108) anschließenden Elektronikgehäuse (110) des Elektromotors (104), wobei in dem Statorpaket (108) Kühlmittelkanäle (112) angeordnet sind, die das Verdichtergehäuse (106) und das Elektronikgehäuse (110) fluidisch miteinander verbinden und durch Verbindungskanäle (300) im Verdichtergehäuse (106) und im Elektronikgehäuse (110) fluidisch verschaltet sind.
  2. Turbolader (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Kühlmittelkanäle (112) im Statorpaket (108) als Vorlaufkanäle (302) und Rücklaufkanäle (304) ausgebildet sind und die Verbindungskanäle (300) im Elektronikgehäuse (110) als Verteilerkanäle und als von den Verteilerkanälen getrennte Sammlerkanäle ausgebildet sind, wobei ein Kühlmitteleinlass des Elektronikgehäuses (110) durch die Verteilerkanäle mit den Vorlaufkanälen (302) verbunden ist und die Rücklaufkanäle (304) durch die Sammlerkanäle mit einem Kühlmittelauslass des Elektronikgehäuses (110) verbunden sind, wobei die Vorlaufkanäle (302) und die Rücklaufkanäle (304) durch die Verbindungskanäle (300) im Verdichtergehäuse (106) verbunden sind.
  3. Turbolader (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Kühlmittelkanäle (112) im Statorpaket (108) als Vorlaufkanäle (302) und Rücklaufkanäle (304) ausgebildet sind und die Verbindungskanäle (300) im Verdichtergehäuse (106) als Verteilerkanäle und als von den Verteilerkanälen getrennte Sammlerkanäle ausgebildet sind, wobei ein Kühlmitteleinlass des Verdichtergehäuses (106) durch die Verteilerkanäle mit den Vorlaufkanälen (302) verbunden ist und die Rücklaufkanäle (304) durch die Sammlerkanäle mit einem Kühlmittelauslass des Verdichtergehäuses (106) verbunden sind, wobei die Vorlaufkanäle (302) und die Rücklaufkanäle (304) durch die Verbindungskanäle (300) im Elektronikgehäuse (110) verbunden sind.
  4. Turbolader (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Verbindungskanäle (300) im Elektronikgehäuse (110) als Verteilerkanäle ausgebildet sind und die Verbindungskanäle (300) im Verdichtergehäuse (106) als Sammlerkanäle ausgebildet sind, wobei ein Kühlmitteleinlass des Elektronikgehäuses (110) durch die Verteilerkanäle mit den Kühlmittelkanälen (112) verbunden ist und die Kühlmittelkanäle (112) durch die Sammlerkanäle mit einem Kühlmittelauslass des Verdichtergehäuses (106) verbunden sind.
  5. Turbolader (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kühlmittelkanäle (112) als axial in dem Statorpaket (108) ausgerichtete Rohre ausgeführt sind.
  6. Turbolader (100) gemäß Anspruch 5, bei dem die Rohre in das Statorpaket (108) eingepresst sind.
  7. Turbolader (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Statorpaket (108) pro Spule (402) des Elektromotors (104) zumindest einen Kühlmittelkanal (112) aufweist.
  8. Turbolader (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verbindungskanäle (300) im Elektronikgehäuse (110) und/oder im Verdichtergehäuse (106) als Labyrinth ausgebildet sind.
  9. Turbolader (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verbindungskanäle (300) im Elektronikgehäuse (110) und/oder im Verdichtergehäuse (106) als Aussparungen in einer Kontaktfläche (306) zum Statorpaket (108) ausgeführt sind.
  10. Turbolader (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Statorpaket (108) auf einer Außenseite eine Wärmeabgabefläche aufweist.
DE102019207438.3A 2019-05-21 2019-05-21 Elektrisch unterstützter Turbolader Pending DE102019207438A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019207438.3A DE102019207438A1 (de) 2019-05-21 2019-05-21 Elektrisch unterstützter Turbolader

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019207438.3A DE102019207438A1 (de) 2019-05-21 2019-05-21 Elektrisch unterstützter Turbolader

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019207438A1 true DE102019207438A1 (de) 2020-11-26

Family

ID=73052434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019207438.3A Pending DE102019207438A1 (de) 2019-05-21 2019-05-21 Elektrisch unterstützter Turbolader

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019207438A1 (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021204234A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Anschlussteil, Stator und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
WO2022228866A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gmbh Temperaturmesseinrichtung, stator und elektrisch angetriebene luftzuführvorrichtung
DE102021206243A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102021206240A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102021206241A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102021206239A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102022200056A1 (de) 2022-01-05 2023-07-06 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbindungseinrichtung
DE102022204871A1 (de) 2022-05-17 2023-11-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltschnittstelle
DE102022206635A1 (de) 2022-06-30 2024-01-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltschnittstelle
DE102022207967A1 (de) 2022-08-02 2024-02-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltsschnittstelle und Verfahren zum Herstellen einer Hochvoltschnittstelle
DE102022211618A1 (de) 2022-11-03 2024-05-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltschnittstelle und Luftverdichter mit Hochvoltschnittstelle

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021204234A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Anschlussteil, Stator und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
WO2022228819A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gmbh Anschlussteil, stator und elektrisch angetriebene luftzuführvorrichtung
WO2022228866A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gmbh Temperaturmesseinrichtung, stator und elektrisch angetriebene luftzuführvorrichtung
DE102021204231A1 (de) 2021-04-28 2022-11-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Temperaturmesseinrichtung, Stator und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102021206243A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102021206240A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102021206241A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102021206239A1 (de) 2021-06-18 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbinder und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung
DE102022200056A1 (de) 2022-01-05 2023-07-06 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steckverbindungseinrichtung
WO2023131454A1 (de) 2022-01-05 2023-07-13 Robert Bosch Gmbh Steckverbindungseinrichtung
DE102022204871A1 (de) 2022-05-17 2023-11-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltschnittstelle
DE102022206635A1 (de) 2022-06-30 2024-01-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltschnittstelle
DE102022207967A1 (de) 2022-08-02 2024-02-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltsschnittstelle und Verfahren zum Herstellen einer Hochvoltschnittstelle
WO2024027974A1 (de) 2022-08-02 2024-02-08 Robert Bosch Gmbh Hochvoltsschnittstelle und verfahren zum herstellen einer hochvoltschnittstelle
DE102022211618A1 (de) 2022-11-03 2024-05-08 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochvoltschnittstelle und Luftverdichter mit Hochvoltschnittstelle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019207438A1 (de) Elektrisch unterstützter Turbolader
EP3405654B1 (de) Antriebssystem für luftfahrzeug
US10784750B2 (en) Electric motor having an integrated cooling system and methods of cooling an electric motor
DE3751294T2 (de) Auf einem Fahrzeug montierter Wechselstromgenerator.
DE112010000875B4 (de) Verbesserungen in einem elektrisch gesteuerten Turbolader
DE102007011699A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Wärmeableitung von Elektromotorwicklungsendbiegungen
DE102008022516A1 (de) Statorbaugruppe zur Verwendung in einem fluidgekühlten Motor und Verfahren zur Herstellung derselben
US20140217841A1 (en) High efficiency, low coolant flow electric motor coolant system
DE112019000673T5 (de) Schmier- und kühlsystem für eine elektrische maschine, elektrische maschine, die an einen turbolader gekoppelt ist, und entsprechender turbolader
DE212014000185U1 (de) Energiewandler
DE102011006681A1 (de) Polschuh
US11255215B2 (en) Gas turbine engine with microchannel cooled electric device
US20200100399A1 (en) Power converter cooling
US20220228505A1 (en) Integrated hybrid propulsion system
US11070101B2 (en) Method and apparatus for cooling an rotor assembly
DE10302572A1 (de) Flüssigkeitsgekühlter Generator
DE112018007338T5 (de) Elektrische Drehmaschine mit Bürste
CN110120731B (zh) 电机
DE102009055273A1 (de) Elektromaschine
DE10145339A1 (de) Flüssigkeitsgekühlte elektrische Maschine mit Doppelkühl-Rohranordnung
DE112015001116T5 (de) Elektromotor mit symmetrischer Kühlung
US20220416613A1 (en) Electric motor with integrated cooling system
US20230082277A1 (en) Electric motor with integrated cooling system
DE102017203156A1 (de) Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug
EP3855602B1 (de) Gekapselte elektrische maschine