DE10342808B4 - Turbolader mit Schmiermittelaustrageinrichtung - Google Patents

Turbolader mit Schmiermittelaustrageinrichtung Download PDF

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Abstract

Turbolader mit einer in Kombination mit einer Turbine (10) und einem Kompressor (12) integrierten elektrischen Rotationsmaschine (14), mit:
einer Schmiermittelaustrageinrichtung zum Austragen von Schmiermittel aus einem Spalt (44) zwischen einem Rotor (20) und einem Stator (30) in der elektrischen Rotationsmaschine,
wobei die Schmiermittelaustrageinrichtung einen an wenigstens einem Wellenendabschnitt des Rotors (20) vorgesehenen, radial erweiterten Abschnitt (46) umfasst, der den an dem Wellenabschnitt haftenden Schmiermittelfilm unter Nutzung der bei einer Drehung des Rotors (20) auf den Schmiermittelfilm wirkenden Zentrifugalkraft mit einer zur Außenseite des Spalts hin ausgerichteten Axialkraft beaufschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass
der Radius des radial erweiterten Abschnitts (46) ausgehend von dem axialen Abschnitt des Rotors (20), um den herum der Stator (30) angeordnet ist, zum Wellenende des Rotors (20) hin stetig zunimmt.

Description

  • 1. Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbolader für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung. Die Erfindung bezieht sich im Besonderen auf einen Turbolader mit einer in Kombination mit der Turbine und dem Verdichter integrierten elektrischen Rotationsmaschine, wie z.B. einem Elektromotor oder Elektromotor/Generator.
  • Ein Turbolader mit einer elektrischen Rotationsmaschine ist bekannt. So beschreibt beispielsweise die JP 2001-527613 A oder US 5,605,045 einen derartigen Turbolader. In dem in der JP 2001-527613 A oder US 5,605,045 offenbarten Turbolader ist als eine elektrische Rotationsmaschine ein Elektromotor in einem Motorraum zwischen den beiden Lagerungen zum Lagern des Turboladerlaufzeugs angeordnet. Ein Teil des den beiden Lagerungen zugeführten Schmiermittels läuft in den Motorraum. Das Schmiermittel, das in den Motorraum läuft, soll mittels einer Ölschleuderstruktur und einer Dichtung, die auf jeder der beiden Seiten des Elektromotors angeordnet sind, vom Motorraum abgeführt und in einem im Motorraum entlang der Lagerungen geschaffenen Ablaufraum gesammelt werden, von wo aus es schließlich ausläuft.
  • Die JP 4-178147 A schlägt vor, den Durchmesser des Außenrandes eines an einem Ende eines Rotors vorgesehenen Flansches so zu vergrößern, dass er einen Stator überdeckt, um zu verhindern, dass Fremdstoffe zwischen den Rotor und Stator geraten.
  • Die JP 63-129829 A schlägt vor, dass in einer Struktur, in der ein Generator und eine Unterdruckpumpe von einer gemeinsamen Antriebswelle angetrieben werden, an der Schnittstelle zwischen dem Generator und der Unterdruckpumpe an der Antriebswelle eine Scheibe angebracht, der Außenumfangsabschnitt der Scheibe zur Unterdruckpumpe hin gebogen und um die Scheibe herum eine Ringnut zum Sammeln von Schmiermittel ausgebildet wird, um zu verhindern, dass ein zum Schmieren eines Gleitteils der Unterdruckpumpe zugeführtes Schmiermittel in den Generatorbereich eintritt.
  • Der Turbolader läuft, wenn er bei voller Kapazität betrieben wird, mit einer Drehzahl von 200000 U/min oder höher. Zur Erhöhung des Wirkungsgrads der elektrischen Rotationsmaschine soll der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator der elektrischen Rotationsmaschine, wie z.B. eines Elektromotors oder Elektromotor/Generators, vorzugsweise möglichst minimal gehalten werden. In dem Fall, in dem der Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator der in den Turbolader integrierten elektrischen Rotationsmaschine klein gehalten ist, bedeutet der Eintritt von Schmiermittel in den Spalt infolge einer Zunahme des der Drehung des Rotors entgegenwirkenden Reibungswiderstands in diesem Spalt eine erhebliche Beeinträchtigung des Wirkungsgrads des Turboladers.
  • Die JP 9-191598 A offenbart eine elektrische Rotationsmaschine, bei der die Rotorwelle des Rotors über eine Lagerung abgestützt ist, die durch die Zufuhr von Schmieröl geschmiert wird. Zur Erhöhung des Wirkungsgrads der elektrischen Rotationsmaschine wird vorgeschlagen, Druckluft in einen Spalt zwischen einer Halterung und der Rotorwelle, im Besonderen in einen Spalt zwischen der Halterung und einem an einer Außenoberfläche der Rotorwelle vorgesehenen Labyrinths, über einen in der Halterung ausgebildeten Belüftungskanal einzublasen. Im Spalt vorhandenes Schmieröl wird durch die Druckluft in Richtung der Lagerung der Rotorwelle verdrängt und somit davon abgehalten, zum Elektromotor der elektrischen Rotationsmaschine zu fließen. Folglich unterbleibt eine Zunahme eines mechanischen Verlusts infolge der Tatsache, dass Schmieröl in den Mittelteil einer Rotationsvorrichtung und in den Spalt zwischen Rotor und Stator der elektrischen Rotationsmaschine gerät.
  • Des Weiteren offenbart die US 4,669,263 eine Anordnung mit einem Hochgeschwindigkeitsgenerator, dessen Rotorwelle an die Hauptwelle einer Gasturbinenmaschine gekoppelt ist. Um den Eintritt von Schmiermittel in den engen Spalt zwischen Rotor und Stator des Hochgeschwindigkeitsgenerators zu verhindern, wird neben der Vorsehung von Ölablaufkanälen für den Rücklauf von in Richtung Rotor entwichenem Schmieröl zu einem Öltank vorgeschlagen, eine Druckdifferenz zwischen einem Hohlraum, der zwischen dem Hochgeschwindigkeitsgenerator und dem Lufteinlass der Gasturbinenmaschine ausgebildet ist, und dem Innenraum des Hochgeschwindigkeitsgenerators zu beseitigen.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Ausgehend von der JP 2001-527613 A oder der US 5,605,045 liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Turbolader mit integrierter elektrischer Rotationsmaschine zu schaffen, der eine Schmiermittelaustrageinrichtung aufweist, um Schmiermittel aus einem Spalt zwischen dem Rotor und Stator in der elektrischen Rotationsmaschine auszutragen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird hierzu ein Turbolader mit einer in Kombination mit der Turbine und dem Verdichter integrierten elektrischen Rotationsmaschine bereitgestellt. Der Turbolader mit der elektrischen Rotationsmaschine weist eine Schmiermittelaustrageinrichtung zum Abführen oder Austragen von Schmiermittel aus einem Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator der elektrischen Rotationsmaschine auf.
  • Die Schmiermittelaustrageinrichtung umfasst einen radial erweiterten Abschnitt, der an wenigstens einem Wellenendabschnitt des Rotors vorgesehen ist und der, wenn der anhaftende Schmiermittelfilm infolge einer Drehung des Rotors eine Zentrifugalkraft erfährt, den Schmiermittelfilm unter Heranziehung der Zentrifugalkraft mit einer zur Außenseite des Spalts hin ausgerichteten Axialkraft beaufschlägt. Erfindungsgemäß nimmt der Radius des radial erweiterten Abschnitts zum Wellenende des Rotors hin stetig. Des Weiteren kann in dem radial erweiterten Abschnitt eine Nut vorgesehen sein, die sich in Richtung der radialen Erweiterung erstreckt.
  • Bei dem Turbolader, bei dem die Schmiermittelaustrageinrichtung den radial erweiterten Abschnitt aufweist, der an dem wenigstens einen Wellenendabschnitt des Rotors vorgesehen ist und der, wenn der daran anhaftende Schmiermittelfilm infolge einer Drehung des Rotors eine Zentrifugalkraft erfährt, den anhaftenden Schmiermittelfilm unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft mit einer zur Außenseite des Spalts hin gerichteten Axialkraft beaufschlägt, kann auch für den Fall, dass während eines Stillstands des Turboladers Schmiermittel in den Spalt eindringt, das Schmiermittel aus dem Spalt ausgetragen werden, wenn der Rotor bei einer Inbetriebnahme des Turboladers in Drehung gesetzt wird. Außerdem kann während des Betriebs des Turboladers verhindert werden, dass Schmiermittel in den Spalt strömt.
  • Da der radial erweiterte Abschnitt an dem Wellenendabschnitt des Rotors vorgesehen ist, erfährt das an dem radial erweiterten Abschnitt des Wellenendes anhaftende Schmiermittel die zur Aussenseite des Spalts hin ausgerichtete Kraft, wie es im Folgenden erläutert wird. An dem radial erweiterten Abschnitt erfährt der Schmiermittelfilm, der ausgehend von einem zylindrischen Abschnitt des Rotors hin zu dem radial erweiterten Abschnitt des Rotors an der Rotoraußenfläche anhaftet, infolge der Zentrifugalkraft eine in Radialrichtung wirkende Kraft. Diese Kraft wird dann über den Schmiermittelfilm an dem radial erweiterten Abschnitt auf den Schmiermittelfilm an dem zylindrischen Abschnitt des Rotors übertragen. Wenn der radial erweiterte Abschnitt in diesem Fall in der Art eines Kreiskegels oder eines Kreisbogenkegels ausgebildet ist und der Radius zum Wellenende hin stetig zunimmt, wird die aus der Zentrifugalkraft resultierende, in Radialrichtung wirkende Kraft über den Schmiermittelfilm effektiv auf den Schmiermittelfilm an dem zylindrischen Abschnitt des Rotors übertragen.
  • Des Weiteren wird in diesem Fall, wenn in dem radial erweiterten Abschnitt eine Nut vorgesehen ist, die sich in Richtung der radialen Erweiterung erstreckt, der Schmiermittelfilm in der Nut gehalten, so dass er der Drehung des radial erweiterten Abschnitts besser folgt, und dass infolge des Schmiermittelfilms in dem radial erweiterten Abschnitt eine starke Zentrifugalkraft erzeugt wird, wodurch sich die in Axialrichtung wirkende Zug kraft, die der Schmiermittelfilm in dem zylindrischen Abschnitt erfährt, weiter erhöhen lässt.
  • Die vorgenannte Schmiermittelaustrageinrichtung kann zusätzlich eine Wendelnut beinhalten, die entlang der Außenumfangsfläche des Rotors vorgesehen ist. Die Wendelnut kann in die Richtung ansteigen, in der das Schmiermittel zum Wellenende des Rotors hin strömt, wenn sich der Rotor dreht, d.h. entgegen der Drehrichtung des Rotors. Des Weiteren kann die Wendelnut ausgehend von einem axialen Mittelabschnitt des Rotors an der Außenumfangsfläche des Rotors symmetrisch zu den beiden Wellenenden hin ansteigen.
  • In dem Fall, in dem die Schmiermittelaustrageinrichtung die Wendelnut aufweist, die entlang der Außenumfangsfläche des Rotors vorgesehen und in die Richtung bogen ist, in der das Schmiermittel zum Wellenende des Rotors hin strömt, d.h. entgegen der Drehrichtung des Rotors, wenn sich der Rotor dreht, wird das in dem Spalt vorhandene Schmiermittel von der Wendelnut erfasst, wenn sich der Rotor dreht, entlang der Wendelnut zum Wellenende des Rotors geführt und aus dem Spalt ausgetragen. Wenn sich die Wendelnut in diesem Fall ausgehend von dem axialen Mittelabschnitt an der Außenumfangsfläche des Rotors symmetrisch zu den beiden Wellenenden hin neigt, kann das Schmiermittel über die kürzeste Distanz hinweg, die gleich der halben axialen Länge des Rotors oder kürzer als diese ist, aus dem Spalt ausgetragen werden. Durch die Teilung des Schmiermittels so, dass es über beide Wellenenden ausgetragen wird, lässt sich das Schmiermittel einfacher aus dem Spalt austragen.
  • Darüber hinaus kann die Schmiermittelaustrageinrichtung des Weiteren eine Lufteinblaseinrichtung zum Einblasen von Luft in den Spalt umfassen. In diesem Fall kann die Lufteinblaseinrichtung in einem axialen Mittelabschnitt des Rotors in den Spalt Luft einblasen.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann das Schmiermittel in dem Fall, in dem die Schmiermittelaustrageinrichtung zum Austragen des Schmiermittels als eine Lufteinblaseinrichtung konfiguriert ist, unter Verwendung von Luft als ein Medium, das nach dem Schmiermittelaustrag ohne weiteres in die Atmosphäre austreten kann, ausgetragen werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich dieses Medium einfach handhaben bzw. behandeln lässt. Wenn in desem Fall die Lufteinblaseinrichtung in dem axialen Mittelabschnitt Luft in den Spalt einbläst, kann das Schmiermittel wie in dem Fall, in dem sich die Wendelnut ausgehend von dem axialen Mittelabschnitt an der Außenumfangsfläche des Rotors symmetrisch zu den beiden Wellenenden hin neigt, ausgetragen werden, indem es über die kürzeste Distanz hinweg, die gleich der halben axialen Länge des Rotors oder kürzer als diese ist, aus dem Spalt gefördert wird. Des Weiteren kann das Schmiermittel aufgrund seiner Teilung in der Weise, dass es über beide Wellenenden ausgetragen wird, einfacher aus dem Spalt ausgetragen werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorstehend genannten Ausführungsformen und weitere Ausführungsformen, Gegenstände, Merkmale und Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutsamkeit dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verständlicher, in denen:
  • 1 eine schematische Vertikalschnittdarstellung ist, die einen Turoblader mit einer Schmiermittelaustrageinrichtung zum Austragen von Schmiermittel aus einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 2A eine vergrößerte schematische Darstellung der elektrischen Rotationsmaschine aus 1 ist;
  • 2B eine vergrößerte schematische Darstellung der elektrischen Rotationsmaschine aus 1 in gegenüber 2A abgewandelter Form ist;
  • 3 eine schematische Darstellung in Axialrichtung ist, die einen Abschnitt eines Teils eines Rotors in abgewandelter Form der ersten Ausführungsform zeigt, in der in einem radial erweiterten Abschnitt, der in 2A oder 2B gezeigt ist, eine Nut vorgesehen ist;
  • 4 eine schematische Draufsicht ist, die eine Außenumfangsfläche des Rotors eines Turboladers mit Schmiermittelaustrageinrichtung zum Austragen von Schmiermittel aus einem Spalt einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 5 eine schematische Vertikalschnittdarstellung ist, die die Außenumfangsfläche des Rotors eines Turboladers mit Schmiermittelaustrageinrichtung zum Austragen von Schmiermittel aus einem Spalt einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
  • 6 eine Schnittdarstellung des Stators, betrachtung in der in 5 durch Pfeile 6-6 angegebenen Richtung, ist.
  • Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen an beispielhaften Ausführungsformen ausführlich erläutert.
  • 1 ist eine schematische Vertikalschnittdarstellung, die einen Turbolader mit einer Schmiermittelaustrageinrichtung zum Austragen von Schmiermittel aus einer elektrischen Rotationsmaschine gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. In 1 sind ein Turbinenteil, ein Verdichterteil und ein elektrischer Rotationsmaschinenteil mit den Bezugszeichen 10, 12 bzw. 14 bezeichnet. Im Turboladerlaufzeug sind ein Turbinenrad 16 des Turbinenteils 10, ein Verdichterrad 18 des Verdichterteils 12 und ein Rotor 20 des elektrischen Rotationsmaschinenteils 14 zu einer Einheit verbunden. Das Turboladerlaufzeug ist durch ein Lager 24 auf einem Wellenabschnitt 22 zwischen dem Turbinenrad 16 und dem Rotor 20 und durch ein Lager 28 auf einem Wellenabschnitt 26 zwischen dem Verdichterrad 18 und dem Rotor 20 drehbar gelagert. Die elektrische Rotationsmaschine 14 umfasst einen Stator 30, der um den Rotor 20 herum angeordnet ist. In 1 ist in Bezug auf den Stator 30 nur der Kernteil gezeigt. Aus Gründen der Vereinfachung der Figur wurde die Wicklung weggelassen.
  • Das Lager 24 wird mit Schmiermittel geschmiert, das aus einer Ölleitung 32 über eine Ölleitung 34 bereitgestellt und über eine Ölleitung 36 ausgetragen wird. Das Lager 26 wird mit Schmiermittel geschmiert, das aus einer Ölleitung 38 über eine Ölleitung 40 bereitgestellt und über eine Ölleitung 42 ausgetragen wird.
  • 2A ist eine vergrößerte Darstellung der elektrischen Rotationsmaschine aus 1 (wobei aber der Durchmesser des Kerns 30 aus Gründen der Zweckmäßigkeit verkleinert dargestellt ist). In 1, 2A und 2B ist ein Ringspalt 44 zwischen dem Rotor 20 und dem Stator 30 aus Gründen der Klarheit vergrößert. Zur Steigerung des Wirkungsgrad der elektrischen Rotationsmaschine ist der Ringspalt 44 tatsächlich aber in einem Bereich, in dem der Rotor den Kern des Stators noch nicht konkaktiert, auf ein Minimum eingestellt. Wenn das Turboladerlaufzeug mit einer hohen Drehzahl dreht und gleichzeitig in dem kleinen Spalt Schmiermittel vorhanden ist, erfährt das Turboladerlaufzeug dementsprechend eine hohe Bremskraft, so dass der Wirkungsgrad des Turboladers entsprechend reduziert ist. Durch Anordnen des Stators und des Rotors in einem fluiddichten Gehäuse ließe sich verhindern, dass Schmiermittel in den Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor in der elektrischen Rotationsmaschine eintritt. Ein derartiges Gehäuse hätte aber eine Zunahme der axialen Länge des Turboladerrotors und entsprechend eine Abnahme der Steifigkeit des Turboladerrotors zur Folge, so diese Anordnung nicht vorteilhaft ist.
  • In der ersten Ausführungsform, die in 2A gezeigt ist, weist die Schmiermittelaustrageinrichtung daher an wenigstens einem Wellenende des Rotors 20 einen radial erweiterten Abschnitt 46 auf (in der Ausführungsform in 2A sind jedoch an beiden Wellenenden radial erweiterte Abschnitte 46 ausgebildet), dessen Radius stetig zunimmt. Wenn Schmiermittel in den Spalt 44 eingetreten ist oder eintritt, bildet sich an dem Wellenendabschnitt natürlich ein Schmiermittelfilm. Wenn an dem Wellenendabschnitt der radial erweiterte Abschnitt vorgesehen ist, erfährt der Schmiermittelfilm bei einer Drehung des Rotors daher eine Zentrifugalkraft, die zu einer auf den Schmiermittelfilm wirkenden Kraft in Radialrichtung führt. Im Ergebnis erfährt der Schmiermittelfilm, der sich ausgehend von dem radial erweiterten Abschnitt in den Spalt hinein erstreckt, eine Zugkraft, die den Schiermittelfilm aus dem Spalt zieht. Der Grund dafür ist, dass der radial erweiterte Abschnitt eine zentrifugale Pumpwirkung bewirkt.
  • Der radial erweiterte Abschnitt 46 hat vorzugsweise eine Kreiskegelform, wie in 2A gezeigt, oder eine Kreisbogenform, wie in 2B gezeigt, bei denen der Radius stetig zunimmt, damit die zum Spalt 44 hin ausgerichtete Kraft in Radialrichtung auf den an der Oberfläche des radial erweiterten Abschnitts ausgebildeten Schmiermittelfilm effektiver aufgebracht werden kann, wenn der radial erweiterte Abschnitt die zentrifugale Pumptätigkeit bewirkt.
  • Für den Fall, dass an dem in 2A oder 2B gezeigten radial erweiteren Abschnitt 46 weiter eine Nut 48 vorgesehen ist, die, wie in 3 zu sehen ist, in Richtung der radialen Erweiterung verläuft, wird der an der Oberfläche des radial erweiterten Abschnitts ausgebildete Schmiermittelfilm von der Nut 48 erfasst, wodurch der Schmiermittelfilm während einer Drehung des Rotors zuverlässig in Drehung gesetzt und dadurch die Zugkraft, die der Schmiermittelfilm an dem radial erweiterten Abschnitt erfährt und zum Spalt 44 hin ausgerichtet ist, sogar noch verstärkt wird. Die Nut 48 ist vorzugsweise so ausgebildet sein, dass sie spiralartig gekrümmt und in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors (die in 3 durch einen Pfeil angegeben ist) von einem Innenumfangsrand zu einem Außenumfangsrand rückwärts, d.h. entgegen der Drehrichtung, gekrümmt ist. Des Weiteren sind vorzugsweise eine Vielzahl von Nuten 48 in geeigneten Abständen in Umfangsrichtung des radial erweiterten Abschnitts vorgesehen, wie es in 3 gezeigt ist.
  • Im Folgenden wird ein Turbolader gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert. 4 ist eine schematische Draufsicht, die die Außenumfangsfläche des Rotors des erfindungsgemäßen Turboladers zeigt, bei der die Schmiermittelaustrageinrichtung neben den vorstehend erwähnten Merkmalen der ersten Ausführungsform eine schraubenförmige bzw. gewendelte Nut 50 aufweist, die an der Außenumfangsfläche des Rotors 20 in der Weise ausgebildet ist, dass sie in die Richtung geneigt ist oder ansteigt, in der das Schmiermittel bei einer Drehung des Rotors zum Wellenende hin strömt. In dem Fall, in dem eine derartige gewendelte Nut vorgesehen ist, wird das an der Außenumfangsfläche des Rotors anhaftende Schmiermittel von der Wendelnut 50 erfasst, zu den beiden Wellenenden hin gefördert und aus dem Spalt 44 ausgetragen, wenn sich der Rotors so dreht, dass sich dessen Außenumfangsfläche in die in 4 durch einen Pfeil angegebene Richtung bewegt.
  • Wenn die Wendelnut 50 von einem in Axialrichtung in der Mitte liegenden Abschnitt des Rotors symmetrisch zu den beiden Wellenenden hin ansteigt, insbesondere so wie es in 4 gezeigt ist, kann das Schmiermittel in diesem Fall dadurch aus dem Spalt 44 ausgetragen werden, dass es über eine Strecke, die gleich der halben axialen Länge des Rotors oder kürzer als diese ist, verdrängt wird. Da das Schmiermittel auf zwei Teile aufgeteilt wird, die jeweils zu einem der beiden Enden des Spalts 44 hin ausgetragen werden, kann das Schmiermittel des Weiteren einfacher aus dem Spalt 44 ausgetragen werden.
  • In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die schraubenförmige Nut derart symmetrisch vorgesehen, dass sie sich sich von dem axialen Mittelabschnitt des Rotors zu den beiden Wellenenden hin erstreckt. Jedoch können auch mehrere Wendelnuten in der Weise vorgesehen sein, dass die Wendelnuten in ihrer Lage in Umfangsrichtung voneinander versetzt sind.
  • Im Folgenden wird ein Turbolader gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert. 5 ist eine schematische Vertikalschnittdarstellung, die einen Turbolader mit Schmiermittelaustrageinrichtung zeigt, die neben den vorstehend erwähnten Merkmalen der ersten Ausführungsform eine Lufteinblaseinrichtung zum Einblasen von Luft in den Spalt 44 umfasst. In 5 sind dieselben Teile wie in 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In der dritten Ausführungsform wird Schmiermittel, das in den Spalt 44 eintritt oder eingetreten ist, dadurch aus dem Spalt 44 ausgestoßen oder ausgetragen, indem Luft in den Spalt 44 eingeblasen wird. In der in 5 gezeigten dritten Ausführungsform ist im Besonderen ein an der Spitze einer Leitung 52 vorgesehener Lufteinblasauslass 54 in einem axialen Mittelabschnitt des Rotors im Spalt 44 angeordnet. Der Lufteinblasauslass 54 bläst somit Luft in Richtung des axialen Mittelabschnitts in den Spalt 44 ein. Da Luft auf diese weise am axialen Mittelabschnitt in den Spalt 44 eingeblasen wird, wird im Spalt vorhandenes Schmiermittel zuverlässig vom Mittelabschnitt des Spalts 44 weg in Richtung zu den offenen Enden des Spalts 44 hin ausgetragen. Schmiermittel lässt sich somit effektiver aus dem Spalt 44 austragen. Im Kern 56 des Stators 30 ist, wie es in 6 gezeigt ist, die ein schematischer Schnitt durch den Stator in die durch die Pfeile 6-6 in 5 angegebene Richtung ist, eine sternförmige Nut 60 zur Aufnahme einer Wicklung 58 ausgebildet. Daher lässt sich der Lufteinblasauslass 54 im axialen Mittelabschnitt im Spalt 44 anordnen, indem der Spitzenbereich der Leitung 52 entlang des offenen Endes der Nut 60 angeordnet wird.
  • Über den Lufteinblasauslass 54 wird Luft aus der Leitung 52 in Richtung zum Mittelabschnitt in den Spalt 44 eingeblasen. Nach der Strömung der Luft im Spalt 44 zu den beiden Wellenenden strömt die Luft durch einen geeigneten Luftzwischenraum und Ausströmleitungen 62, 64 (in 5 ist die Ausströmleitung 64 hinter der Leitung 52 angeordnet, so dass die Lage der Ausströmleitung 64 gegenüber der Lage der Leitung 52 versetzt ist). Anschließend strömt die Luft aus der elektrischen Rotationsmaschine heraus.

Claims (8)

  1. Turbolader mit einer in Kombination mit einer Turbine (10) und einem Kompressor (12) integrierten elektrischen Rotationsmaschine (14), mit: einer Schmiermittelaustrageinrichtung zum Austragen von Schmiermittel aus einem Spalt (44) zwischen einem Rotor (20) und einem Stator (30) in der elektrischen Rotationsmaschine, wobei die Schmiermittelaustrageinrichtung einen an wenigstens einem Wellenendabschnitt des Rotors (20) vorgesehenen, radial erweiterten Abschnitt (46) umfasst, der den an dem Wellenabschnitt haftenden Schmiermittelfilm unter Nutzung der bei einer Drehung des Rotors (20) auf den Schmiermittelfilm wirkenden Zentrifugalkraft mit einer zur Außenseite des Spalts hin ausgerichteten Axialkraft beaufschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des radial erweiterten Abschnitts (46) ausgehend von dem axialen Abschnitt des Rotors (20), um den herum der Stator (30) angeordnet ist, zum Wellenende des Rotors (20) hin stetig zunimmt.
  2. Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei der Radius des radial erweiterten Abschnitts (46) zum Wellenende hin stetig linear zunimmt.
  3. Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine nach Anspruch 1, wobei der Radius des radial erweiterten Abschnitts (46) zum Wellenende hin stetig kurvenartig zunimmt.
  4. Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem radial erweiterten Abschnitt (46) eine Nut vorgesehen ist, die sich in Richtung der radialen Erweiterung erstreckt.
  5. Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schmiermittelaustrageinrichtung eine Wendelnut (50) umfasst, die entlang der Außenumfangsfläche des Rotors (20) vorgesehen ist und in die Richtung ansteigt, in der das Schmiermittel bei einer Drehung des Rotors (20) zum Wellenende des Rotors (20) hin strömt.
  6. Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine nach Anspruch 5, wobei die Wendelnut (50) ausgehend von einem axialen Mittelabschnitt der Außenumfangsfläche des Rotors (20) symmetrisch zu den beiden Wellenenden hin ansteigt.
  7. Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine nach einem der Ansprüch 1 bis 6, wobei die Schmiermittelaustrageinrichtung eine Lufteinblaseinrichtung (52, 54, 62, 64) zum Einblasen von Luft in den Spalt (44) umfasst.
  8. Turbolader mit elektrischer Rotationsmaschine nach Anspruch 7, wobei die Lufteinblaseinrichtung (52, 54, 62, 64) in einem axialen Mittelabschnitt Luft in den Spalt (44) einbläst.
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