DE102019207438A1 - Electrically assisted turbocharger - Google Patents
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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 sindThe present invention relates to an electrically assisted turbocharger (100) comprising a compressor housing (106), a stator package (108) connected to the compressor housing (106) of an electric motor (104) coupled to the turbocharger (100) and a stator package (108) has a subsequent electronics housing (110) of the electric motor (104), with coolant channels (112) being arranged in the stator package (108), which fluidically connect the compressor housing (106) and the electronics housing (110) to one another and through connecting channels (300) are fluidically interconnected in the compressor housing (106) and in the electronics housing (110)
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die Erfindung betrifft einen elektrisch unterstützten Turbolader.The invention relates to an electrically assisted turbocharger.
Stand der TechnikState of the art
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
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.Against this background, the approach presented here is used to present an electrically assisted turbocharger according to the independent claim. Advantageous developments and improvements of the approach presented here emerge from the description and are described in the dependent claims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
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.Embodiments of the present invention can advantageously enable an electrically assisted turbocharger to be integrated into a cooling circuit of a vehicle and to control the temperature. In this case, a cooling medium for controlling the temperature of an electric motor of the turbocharger and for controlling the temperature of a compressor of the turbocharger can be fed via a common inflow and a common outflow.
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.An electrically assisted turbocharger is proposed, the turbocharger having a compressor housing, a stator pack connected to the compressor housing of an electric motor coupled to the turbocharger, and an electronics housing of the electric motor connected to the stator pack, with coolant channels being arranged in the stator pack, which the compressor housing and the Connect electronics housings fluidly to one another and are fluidically interconnected by connecting channels in the compressor housing and in the electronics housing.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.Ideas for embodiments of the present invention can be viewed, inter alia, as being based on the thoughts and knowledge described below.
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.In the case of an electrically assisted turbocharger, a compressor wheel of the turbocharger is coupled to an electric motor and can be driven by the electric motor. An electric motor can be understood as an electrical machine that can convert electrical power into mechanical power. To simplify the language, the electric machine is referred to here as an electric motor.
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.The turbocharger can be used to supply an increased amount of combustion air to an internal combustion engine. To do this, the turbocharger draws in air and compresses it. During operation, the turbocharger therefore has a higher air pressure at an air outlet than at an air inlet. The air pressure at the air outlet can be referred to as boost pressure. The electric motor can provide at least a portion of the power required to compress the air. If the turbocharger is an exhaust gas turbocharger, the compressor wheel can also be operated in a working area when an exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger cannot provide sufficient power.
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.The electric motor can be designed as a media gap motor. In a media gap motor, a medium, i. for example an intake flow of the turbocharger, passed between a rotor of the media gap motor and a stator of the media gap motor. In the case of the turbocharger, the medium can in particular be air.
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.A stator packet can consist of essentially similar, mutually aligned and stacked metal sheets. A compressor housing can be referred to as a volute housing. The compressor housing can have stationary parts of the compressor, such as guide vanes, and at least one air outlet duct.
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.An electronics housing can accommodate the electrical and electronic components required for operating the electric motor, such as control electronics and power electronics. The electronics housing can be designed as a hollow cylinder around an intake duct of the turbocharger.
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.The stator package can have two opposing contact surfaces, which are aligned essentially parallel to one another, with the compressor housing and the electronics housing. The coolant channels can be continuous recesses in the stator core from contact surface to contact surface. The coolant channels can be fluid-tight. Connection channels can run essentially transversely to the coolant channels. A connecting channel can connect at least two of the coolant channels.
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.The coolant channels can be designed as flow channels and return channels in the stator package. The connecting channels in the electronics housing can be designed as distribution channels and as collector channels separate from the distribution channels. A coolant inlet of the electronics housing can be connected to the flow ducts through the distribution ducts. The return channels can be connected to a coolant outlet of the electronics housing through the collector channels. The flow channels and the return channels can be connected by the connecting channels in the compressor housing.
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.Alternatively, the connecting channels in the compressor housing can be designed as distributor channels and as collector channels that are separate from the distributor channels. A coolant inlet of the compressor housing can be connected to the supply ducts through the distributor ducts. The return ducts can be connected to a coolant outlet of the compressor housing through the collector ducts. The flow channels and the return channels can be connected by the connecting channels in the electronics housing. Coolant can be routed from a cooler in supply channels. In return ducts, already heated coolant can be directed towards the cooler. A constant mean temperature of the electronics, the stator and the compressor housing can be achieved by feeding the cooling medium back and forth.
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.Alternatively, the connection channels in the electronics housing can be designed as distribution channels. The connecting channels in the compressor housing can be designed as collector channels. A coolant inlet of the electronics housing can be connected to the coolant channels through the distribution channels. The coolant channels can be connected to a coolant outlet of the compressor housing through the collector channels. The electronics can be cooled with cool coolant so that it heats up on the way to the compressor and from there can be returned to the cooler. A temperature of the electronics can be kept at a low value by routing the coolant from the electronics through the stator to the compressor. The heated coolant can also be passed through a charge air cooler.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz können der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass frei positioniert werden. So können bauliche Gegebenheiten im Fahrzeug berücksichtigt werden.In the approach presented here, the coolant inlet and the coolant outlet can be positioned freely. This means that structural conditions in the vehicle can be taken into account.
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.The coolant channels can be designed as axially aligned tubes in the stator core. The stator package usually consists of laminated metal sheets. Leaks can occur between the sheets. Pipes can have an uninterrupted wall. A tightness of the coolant channels can be ensured by pipes. The tubes can be made of a different material than the stator core. For example, the tubes can have a better thermal conductivity than the stator core.
Die Rohre können in das Statorpaket eingepresst sein. Durch einen Pressverband kann ein guter Wärmeübergang zwischen den Rohren und dem Stator sichergestellt werden.The tubes can be pressed into the stator package. A press fit can ensure good heat transfer between the tubes and the stator.
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.The stator package can have at least one coolant channel per coil of the electric motor. The coolant channels can be arranged inside a stator yoke of the stator core. The coolant channels can be arranged in the area of a transition between the stator yoke and stator teeth of the stator.
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.The connecting channels can be designed as a labyrinth in the electronics housing and / or in the compressor housing. A channel routing via at least one detour can be referred to as a labyrinth. In particular, a channel guide with at least one approximately 180 ° curve can be used as a labyrinth. The curve can be called a turn. A connecting channel of the labyrinth can for example run from the flow channel in the direction of the return channel. The connecting channel can be guided past the return channel in the direction of the next flow channel. Shortly before the next flow channel, the connecting channel can have its 180 ° curve and run in the opposite direction to the return channel. The compressor housing and / or the electronics housing can be cooled by a labyrinth over a complete contact surface with the stator package.
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.The connecting channels can be designed in the electronics housing and / or in the compressor housing as recesses in a contact surface to the stator package. The connecting channels can be milled into the contact surface. The connection channels can be sealed by a seal between the stator package and the electronics housing or the compressor housing. The electronics housing and / or the compressor housing can be manufactured in a simplified manner by an arrangement in the area of the contact surface, since the connecting channels can be introduced into the contact surface in the same clamping in which the contact surface is milled flat in order to achieve the tightness.
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.The stator packet can have a heat dissipation surface on an outside. The stator package can be visible on the outside. Narrow edges of the stator laminations can be exposed on the outside. The outside can be structured in order to obtain an enlarged heat dissipation surface. For example, the stator laminations can have slightly different dimensions on the outside in order to produce a structure similar to cooling fins.
FigurenlisteFigure list
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.
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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.
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1 shows a representation of an electrically assisted turbocharger according to an embodiment with coolant connections on an electronics housing of the turbocharger; -
2 shows an illustration of an electrically assisted turbocharger according to an embodiment with coolant connections on a compressor housing of the turbocharger; -
3 shows an illustration of an electronics housing of an electrically assisted turbocharger according to an embodiment; -
4th shows an illustration of a stator pack of an electrically assisted turbocharger according to an embodiment; and -
5 FIG. 11 shows a sectional illustration of a stator core and an electronics housing of an electrically assisted turbocharger according to an exemplary embodiment.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are only schematic and not true to scale. In the figures, the same reference symbols denote the same or similarly acting features.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Ein drehbares Verdichterrad des Verdichters
Das Statorpaket
Das Kühlmittel fließt von einem Kühlmitteleinlass in den Kühlmittelkanälen
Dabei fließt das Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass in den Kühlmittelkanälen
In einem Ausführungsbeispiel ist der Kühlmitteleinlass am Elektronikgehäuse
In einem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungskanäle
Der Elektromotor
Die Luftführung
Das Statorpaket
Mit anderen Worten wird ein gemeinsamer Wasserkreislauf einer e-Maschine mit einem Verdichtergehäuse vorgestellt.In other words, a common water circuit of an e-machine with a compressor housing is presented.
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)With the approach presented here, the stator package of the motor, the power electronics and the heat input from the compressor housing into the electronics housing (eTA housing) can be minimized and at the same time the temperature of the compressor can be reduced. ETA stands for electrical support for a turbocharger (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.The stator package of the motor and the power electronics are cooled and the heat input from the compressor to the electronics housing and the heating of the compressor are minimized, which leads to a significant efficiency advantage for the compressor, with which higher pressure ratios can be achieved.
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.Both the direction from the electronics housing to the compressor and the direction from the compressor to the electronics housing can be implemented as the cooling water flow direction. The flow direction from the electronics housing to the compressor is preferably used, since the electronics housing or the electronics particularly benefit from lower cooling water temperatures. For example, the service life of the solder points or the bond connections can be improved.
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.Due to the common cooling system, the electronics housing and the exhaust gas turbocharger (ATL), additional piping and two water connections are not required. This preliminary cooling in the compressor also relieves the load on the charge air cooler (CAC), especially when a small charge air cooler is already integrated at the compressor outlet.
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.The compressor can also be protected against laking due to thermally degraded oil residues. With the approach presented here, only two water connections on the exhaust gas turbocharger are required for the low-temperature circuit. The bearing housing can be used as a third heat source be included. A particularly advantageous flow sequence then results from the electronics housing with the electronics to the stator to the compressor housing with a charge air cooler optionally integrated into the compressor housing and to the bearing housing or a fuselage group.
Das Verdichtergehäuse und der Ladeluftkühler können alternativ in umgekehrter Reihenfolge bzw. auch parallel durchströmt werden.The compressor housing and the charge air cooler can alternatively be flowed through in reverse order or also in parallel.
Die
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.Cooling water is fed into the electronics housing, where it is carried through the stator laminated core in the number of coils to the compressor via a labyrinth-like contour. The heat generated from the stator is dissipated directly. The channel guide in the housing is used to dissipate heat from the power electronics, which are arranged opposite the channel guide. The stator laminated core is also cooled by radiating heat on the outer circumference. The coolant flow is guided into the volute housing or back again to the electronics housing by protruding connecting elements, shown here as tubes. This closes the water cycle.
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.Finally, it should be pointed out that terms such as “having”, “comprising”, etc. do not exclude other elements or steps and that terms such as “a” or “an” do not exclude a plurality. Reference signs in the claims are not to be regarded as a restriction.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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---|---|
DE (1) | DE102019207438A1 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021204231A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Temperature measuring device, stator and electrically driven air supply device |
WO2022228819A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Robert Bosch Gmbh | Connection part, stator, and electrically driven air delivery device |
DE102021206239A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102021206243A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102021206240A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102021206241A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102022200056A1 (en) | 2022-01-05 | 2023-07-06 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | plug-in connection device |
DE102022204871A1 (en) | 2022-05-17 | 2023-11-23 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-voltage interface |
DE102022206635A1 (en) | 2022-06-30 | 2024-01-04 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-voltage interface |
WO2024027974A1 (en) | 2022-08-02 | 2024-02-08 | Robert Bosch Gmbh | High-voltage interface and method for producing a high-voltage interface |
DE102022211618A1 (en) | 2022-11-03 | 2024-05-08 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-voltage interface and air compressor with high-voltage interface |
-
2019
- 2019-05-21 DE DE102019207438.3A patent/DE102019207438A1/en active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021204231A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Temperature measuring device, stator and electrically driven air supply device |
WO2022228866A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Robert Bosch Gmbh | Temperature measuring device, stator and electrically driven air supply device |
WO2022228819A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Robert Bosch Gmbh | Connection part, stator, and electrically driven air delivery device |
DE102021204234A1 (en) | 2021-04-28 | 2022-11-03 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connection part, stator and electrically driven air supply device |
DE102021206239A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102021206243A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102021206240A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102021206241A1 (en) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Connector and electrically driven air delivery device |
DE102022200056A1 (en) | 2022-01-05 | 2023-07-06 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | plug-in connection device |
WO2023131454A1 (en) | 2022-01-05 | 2023-07-13 | Robert Bosch Gmbh | Plug-in connection device |
DE102022204871A1 (en) | 2022-05-17 | 2023-11-23 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-voltage interface |
DE102022206635A1 (en) | 2022-06-30 | 2024-01-04 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-voltage interface |
WO2024027974A1 (en) | 2022-08-02 | 2024-02-08 | Robert Bosch Gmbh | High-voltage interface and method for producing a high-voltage interface |
DE102022207967A1 (en) | 2022-08-02 | 2024-02-08 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-voltage interface and method for producing a high-voltage interface |
DE102022211618A1 (en) | 2022-11-03 | 2024-05-08 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | High-voltage interface and air compressor with high-voltage interface |
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