DE202014102996U1

DE202014102996U1 - Electromagnetically driven compressor

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Publication number: DE202014102996U1
Application number: DE202014102996.6U
Authority: DE
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2015-10-06
Anticipated expiration: 2024-07-02

Abstract

Verdichter zur Verdichtung von einem Verbrennungsmotor zugeführter Verbrennungsluft, umfassend zumindest ein in einem Verdichtergehäuse drehbar angeordnetes Verdichterrad und zumindest einen ersten, elektromagnetischen Aktuator zur Drehung des Verdichterrades, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse ein Kunststoffmaterial umfasst.Compressor for compressing combustion air supplied to an internal combustion engine, comprising at least one compressor wheel rotatably arranged in a compressor housing and at least one first electromagnetic actuator for rotating the compressor wheel, characterized in that the compressor housing comprises a plastic material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter zur Verdichtung von einem Verbrennungsmotor zugeführter Verbrennungsluft, umfassend zumindest ein in einem Verdichtergehäuse drehbar angeordnetes Verdichterrad und zumindest einen ersten, elektromagnetischen Aktuator zur Drehung des Verdichterrades. The present invention relates to a compressor for compressing combustion air supplied to an internal combustion engine, comprising at least one compressor wheel rotatably arranged in a compressor housing and at least one first electromagnetic actuator for rotating the compressor wheel.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Verdichtern für einem Verbrennungsmotor zugeführter Verbrennungsluft bekannt. From the prior art, a plurality of compressors for combustion engine supplied combustion air are known.

So gibt es einerseits sogenannte Turbolader, bei denen eine ein Verdichterrad antreibende Welle mit einem Turbinenrad versehen bzw. verbunden ist. Mittels des Turbinenrads wird die in einem Abgasstrom des Verbrennungsmotors vorhandene kinetische Energie dazu ausgenutzt, um das Verdichterrad anzutreiben. Für solche Turbolader wurde insbesondere vorgeschlagen, dass ein Gehäuse desselben aus einem Hybridmaterial hergestellt ist. So offenbart beispielsweise die EP 2 003 343 B1 ein Kunststoffverdichtergehäuse und ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffverdichtergehäuses. Um eine ausreichende Stabilität des Gehäuses zu erreichen, insbesondere um bei einem Containmenttest, bei dem ein Brechen des mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Verdichterrads simuliert wird, eine Zerstörung bzw. ein Brechen des Gehäuses zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass ein Duroplastmaterial haubenartig von einem Thermoplastmaterial überdeckt wird. Obwohl sich dieses Verdichtergehäuse grundsätzlich bewährt hat, weist es einen vergleichsweise komplizierten Aufbau und Herstellungsverfahren aufgrund der Kombination zwei Kunststoffmaterialien auf. Thus, on the one hand, there are so-called turbochargers, in which a shaft driving a compressor wheel is provided or connected to a turbine wheel. By means of the turbine wheel, the kinetic energy present in an exhaust gas stream of the internal combustion engine is utilized to drive the compressor wheel. For such turbochargers has been proposed in particular that a housing thereof is made of a hybrid material. For example, the EP 2 003 343 B1 a plastic compressor housing and a method for producing a plastic compressor housing. In order to achieve sufficient stability of the housing, in particular in order to prevent destruction of the housing in a containment test in which a breakage of the high-speed compressor wheel is simulated, it is proposed that a thermoset material be hood-covered by a thermoplastic material becomes. Although this compressor housing has basically proven itself, it has a comparatively complicated structure and manufacturing method due to the combination of two plastic materials.

Andererseits wurden im Stand der Technik gattungsgemäße Verdichter vorgeschlagen. So offenbart die DE 10 2007 025 550 B4 einen elektromagnetischen Abgasturbolader, der als sogenannter E-Booster ausgebildet ist. Bei diesem Verdichter wird das Verdichterrad zusätzlich zu der Abgasturbine mit einem Elektromotor angetrieben. Dadurch soll die dem Abgasturbolader zugeführte Energie und damit die Verdichterleistung frei regelbar sein. Nachteilig bei diesem Verdichter ist jedoch weiterhin, dass das Verdichtergehäuse aus einem Material bestehen muss, welches den vergleichsweise hohen Abgastemperaturen und den hohen Umgebungstemperaturen in der Nähe eines Verbrennungsmotors widerstehen können muss. Derartige Materialien weisen jedoch ein hohes Gewicht und eine schlechte und kostenintensive Bearbeitbarkeit auf. On the other hand, generic compressors have been proposed in the prior art. So revealed the DE 10 2007 025 550 B4 an electromagnetic exhaust gas turbocharger, which is designed as a so-called e-booster. In this compressor, the compressor wheel is driven in addition to the exhaust gas turbine with an electric motor. This should be the exhaust gas turbocharger supplied energy and thus the compressor power to be freely adjustable. However, a disadvantage of this compressor is that the compressor housing must be made of a material which must be able to withstand the comparatively high exhaust gas temperatures and the high ambient temperatures in the vicinity of an internal combustion engine. However, such materials have a high weight and a poor and costly workability.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den gattungsgemäßen Verdichter derartig weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere ein Verdichter bereitgestellt wird, welcher eine frei regelbare Einstellung der Verdichterleistung ermöglicht, gleichzeitig jedoch erhöhten Ansprüchen an eine Gewichtsersparnis ohne eine Verzicht auf eine hohe Stabilität entspricht. It is therefore an object of the present invention to develop the generic compressor such that the disadvantages of the prior art are overcome, in particular a compressor is provided which allows a freely adjustable adjustment of the compressor performance, but at the same time increased demands for weight savings without a waiver a high stability corresponds.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße dadurch gelöst, dass das Verdichtergehäuse ein Kunststoffmaterial umfasst und/oder aus einem Kunststoffmaterial besteht. This object is achieved in that the compressor housing comprises a plastic material and / or consists of a plastic material.

Darüber hinaus schlägt die Erfindung vor, dass das Kunststoffmaterial temperaturbeständig bis 150°C, vorzugsweise bis 160°C, noch bevorzugter bis 180°C, noch mehr bevorzugt bis 200°C, am bevorzugtesten bis 220°C ist und/oder ein thermoplastisches Material umfasst. In addition, the invention proposes that the plastic material is temperature-resistant to 150 ° C, preferably to 160 ° C, more preferably to 180 ° C, even more preferably to 200 ° C, most preferably to 220 ° C and / or a thermoplastic material includes.

Weiterhin ist besonders bevorzugt, dass das Verdichtergehäuse, insbesondere das Kunststoffmaterial, verstärkungsfrei und/oder duroplastfrei, ausgebildet ist. Furthermore, it is particularly preferred for the compressor housing, in particular the plastic material, to be free of reinforcing and / or duroplastic.

Ein erfindungsgemäßer Verdichter kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass der erste Aktuator einen Gleichstrom- oder Wechselstrommotor umfasst, der erste Aktuator bürstenlos ausgebildet ist, der erste Aktuator zumindest einen Rotor mit zumindest einem Einzelpolpaar oder zumindest einem Doppelpolpaar, vorzugsweise gebildet durch zumindest einen Permanentmagneten, aufweist, der erste Aktuator zumindest einen Stator mit zumindest drei, sechs oder neun Statorwicklungen und/oder Zähnen umfasst, der erste Aktuator eine, vorzugsweise mit einem Steuerungssystem, insbesondere Bus-System, des Verbrennungsmotors verbindbare, Regel- und/oder Steuereinrichtung umfasst, und/oder der erste Aktuator zumindest einen bürstenlosen Gleichstrommotor umfasst. An inventive compressor may also be characterized in that the first actuator comprises a DC or AC motor, the first actuator is brushless, the first actuator at least one rotor with at least one Einzelpolpaar or at least a Doppelpolpaar, preferably formed by at least one permanent magnet having the first actuator comprises at least one stator with at least three, six or nine stator windings and / or teeth, the first actuator comprises a regulating and / or control device, preferably connectable to a control system, in particular bus system, of the internal combustion engine, and / or or the first actuator comprises at least one brushless DC motor.

Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass das Verdichtergehäuse und/oder der erste Aktuator zumindest bereichsweise mit zumindest einer Kühlvorrichtung in thermischen Kontakt steht bzw. stehen und/oder die Kühlvorrichtung zumindest bereichsweise umfasst, wobei die Kühlvorrichtung vorzugsweise zumindest einen von einem Kühlfluid, wie Wasser, durchströmbaren und mit dem Verdichtergehäuse und/oder dem ersten Aktuator in thermischen Kontakt und/der zumindest bereichsweise von diesem umfassten Kühlkanal umfasst. Furthermore, the invention proposes that the compressor housing and / or the first actuator is at least partially in thermal contact with at least one cooling device and / or the cooling device comprises at least partially, wherein the cooling device preferably at least one of a cooling fluid, such as water, flow-through and with the compressor housing and / or the first actuator in thermal contact and / at least partially encompassed by this cooling channel.

Auch ist bevorzugt, dass der erste Aktuator zumindest eine zumindest bereichsweise in das Verdichtergehäuse integrierte erste Funktionskomponente umfasst, wobei die erste Funktionskomponente vorzugsweise zumindest einen Lagersitz, zumindest ein Lagerschild, zumindest ein Abstützelement, zumindest ein Zentrierelement und/oder zumindest ein Führungselement umfasst. It is also preferred that the first actuator comprises at least one first functional component integrated in the compressor housing, at least in certain areas, wherein the first functional component preferably comprises at least one bearing seat, at least one end shield, at least one Supporting element comprises at least one centering element and / or at least one guide element.

Weiterhin kann ein erfindungsgemäßer Verdichter gekennzeichnet sein durch zumindest einen, vorzugsweise mechanisch parallel oder seriell zu dem ersten Aktuator geschalteten, zweiten Aktuator, wobei mittels des zweiten Aktuators ein zusätzlich auf das Verdichterrad wirkendes Drehmoment erzeugbar ist, wobei der zweite Aktuator vorzugsweise einen pneumatischen, hydraulischen und/oder thermomechanischen Antrieb umfasst, vorzugweise der Antrieb mittels von in Verbrennungsabgasen des Verbrennungsmotors enthaltener Energie, insbesondere Druckenergie, thermischer Energie und/oder kinetischer Energie, antreibbar ist. Furthermore, a compressor according to the invention may be characterized by at least one, preferably mechanically parallel or serially connected to the first actuator, second actuator, wherein by means of the second actuator additionally acting on the compressor wheel torque can be generated, the second actuator preferably a pneumatic, hydraulic and / or thermomechanical drive, preferably the drive by means of contained in combustion exhaust gases of the internal combustion engine energy, in particular pressure energy, thermal energy and / or kinetic energy, is drivable.

Auch wird für den Verdichter vorgeschlagen, dass er zumindest einen Generator aufweist, wobei der Generator vorzugsweise zumindest bereichsweise von dem ersten Aktuator und/oder dem zweiten Aktuator umfasst ist und/oder zumindest bereichsweise durch den ersten Aktuator und/oder den zweiten Aktuator gebildet ist. It is also proposed for the compressor that it has at least one generator, wherein the generator is preferably at least partially encompassed by the first actuator and / or the second actuator and / or at least partially formed by the first actuator and / or the second actuator.

Schließlich wird für die vorgenannte Ausführungsform vorgeschlagen, dass mittels des Generators elektrische Energie erzeugbar ist, vorzugsweise kinetische Energie, insbesondere des Verdichterrades, und/oder thermische Energie, insbesondere des Verdichtergehäuses, des ersten Aktuators, des zweiten Aktuators und/oder eines den zweiten Aktuator antreibenden pneumatischen und/oder hydraulischen Fluids zumindest teilweise in elektrische Energie umwandelbar ist. Finally, it is proposed for the aforementioned embodiment that electrical energy can be generated by means of the generator, preferably kinetic energy, in particular of the compressor wheel, and / or thermal energy, in particular of the compressor housing, the first actuator, the second actuator and / or a second actuator driving pneumatic and / or hydraulic fluid is at least partially convertible into electrical energy.

Die Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis, dass es möglich ist, einen Verdichter derartig auszubilden, dass seine Leistung im wesentlichen frei regelbar ist, der Verdichter ein geringstmögliches Gewicht aufweist und gleichzeitig hohe Stabilitätseigenschaften aufweist. The invention is based on the surprising finding that it is possible to form a compressor in such a way that its power is essentially freely controllable, the compressor has the lowest possible weight and at the same time has high stability properties.

So haben die Erfinder erkannt, dass durch die Entkopplung des Verdichters von einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors der Verdichter in Bereichen eines Motorraums angeordnet werden kann, bei dem deutlich geringere Temperaturen vorherrschen. So weisen die Abgase, die üblicherweise durch einen Abgasturbolader geführt werden, Temperaturen im Bereich von 600° bis 900 ° Celsius auf. Dies macht es notwendig, dass bei diesen hohen Temperaturen beständige Materialien eingesetzt werden. Thus, the inventors have recognized that by decoupling the compressor from an exhaust line of an internal combustion engine, the compressor can be arranged in regions of an engine compartment in which significantly lower temperatures prevail. Thus, the exhaust gases, which are usually passed through an exhaust gas turbocharger, temperatures in the range of 600 ° to 900 ° Celsius. This makes it necessary to use durable materials at these high temperatures.

Die Verbindung des elektromagnetischen Antriebs mit der Verwendung eines Kunststoffmaterials für das Verdichtergehäuse ermöglicht jedoch, dass Kunststoffmaterialien eingesetzt werden, die eine hohe Stabilität, auch bei einer Zerstörung des Verdichterrads, aufweisen, gleichzeitig aber den Temperaturen, beispielsweise von 200° bis 220° Celsius aufgrund der Eigenerwärmung der verdichteten Luft bzw. von 160° Celsius aufgrund der Umgebungstemperaturen im Motorraum, widerstehen. Insbesondere ermöglicht es die Anordnung des Verdichters in einem größeren Abstand vom Verbrennungsmotor, dass das Verdichtergehäuse ausschließlich aus thermoplastischen Material gefertigt werden kann, ohne dass es weiterer Verstärkungen oder Kombinationen mit anderen Kunststoffmaterialien, wie einem Duroplastmaterial, bedarf. So wurde durch die Erfinder erkannt, dass bereits thermoplastische Materialien eine ausreichende Stabilität des Verdichtergehäuses auch in einem Containmenttest bereitstellen und gleichzeitig eine ausreichende thermische Stabilität besteht, es also zur Vermeidung thermischer Überanspruchungen des Verdichtergehäuses keiner weiteren Materialien oder mechanischer Verstärkungen bedarf. Insbesondere bei Ausgestaltung des Verdichters als E-Booster mit Umdrehungszahlen von bis zu 80.000 U/min wird diese Stabilität ohne weitere Materialien und/oder Verstärkungen ohne weiteres erreicht. Bei höheren Drehzahlen sind weitere Maßnahmen hinsichtlich Materialauswahl und geometrischer Ausgestaltung angezeigt, um dieses Ergebnis verlässlich zu erzielen. However, the connection of the electromagnetic drive with the use of a plastic material for the compressor housing allows plastic materials are used which have a high stability, even with a destruction of the compressor wheel, but at the same time the temperatures, for example from 200 ° to 220 ° Celsius due to Self-heating of the compressed air or of 160 ° Celsius due to the ambient temperatures in the engine compartment, withstand. In particular, the arrangement of the compressor at a greater distance from the internal combustion engine makes it possible for the compressor housing to be manufactured exclusively from thermoplastic material, without the need for further reinforcements or combinations with other plastic materials, such as a duroplastic material. Thus, it was recognized by the inventors that even thermoplastic materials provide sufficient stability of the compressor housing in a containment test and at the same time there is sufficient thermal stability, that is to avoid thermal overloading of the compressor housing requires no further materials or mechanical reinforcements. In particular, in the design of the compressor as an e-booster with speeds of up to 80,000 rev / min, this stability is readily achieved without further materials and / or reinforcements. At higher speeds, further measures regarding material selection and geometric design are indicated in order to reliably achieve this result.

Darüber hinaus gehen mit der Kombination eines elektromagnetischen Verdichters und der Verwendung eines Kunststoffmaterials für das Verdichtergehäuse weitere Vorteile einher. So führt die Kombination des elektromagnetischen Antriebs und des Kunststoffgehäuses dazu, dass Funktionskomponente des Motors in das Verdichtergehäuse integriert werden können, beispielsweise ein Lagerschild bzw. ein Lagersitz für die Lagerung einer Motorwelle bzw. die Verdichterradwelle. So bietet ein Kunststoffmaterial den Vorteil, dass es im Vergleich zu einem metallischen Material, grundsätzlich nicht nachbearbeitet werden muss, um entsprechende Bauteiltoleranzen zu erreichen. Auch ist, falls Änderungen notwendig sind, ein Kunststoffmaterial deutlich leichter und kostengünstiger zu bearbeiten als ein metallisches Material. Darüber hinaus führt die Verwendung eines Kunststoffmaterials nicht nur zur Gewichtseinsparung sondern auch zu Kosteneinsparungen. In addition, the combination of an electromagnetic compressor and the use of a plastic material for the compressor housing are accompanied by further advantages. Thus, the combination of the electromagnetic drive and the plastic housing means that functional components of the motor can be integrated into the compressor housing, for example, a bearing plate or a bearing seat for the storage of a motor shaft or the Verdichterradwelle. Thus, a plastic material offers the advantage that, in comparison to a metallic material, it generally does not have to be reworked in order to achieve corresponding component tolerances. Also, if changes are necessary, a plastic material is much easier and less expensive to machine than a metallic material. In addition, the use of a plastic material not only saves weight but also leads to cost savings.

Als geeignete Kunststoffmaterialien haben sich insbesondere Materialien umfassend Polyphenylsulfid (PPS) und/oder Polyamid (PA) herausgestellt. In particular, materials comprising polyphenylsulfide (PPS) and / or polyamide (PA) have been found to be suitable as plastic materials.

Für den alleinigen Antrieb eines Verdichterrads in einem Verdichter für einen Verbrennungsmotor haben sich insbesondere bürstenlose Gleichstrommotoren als vorteilhaft herausgestellt. So kann durch diese mit geringen Reaktionszeiten die Verdichterleistung, insbesondere durch Veränderung der Umdrehungszahlen, erreicht werden. Derartige Motoren bzw. Antriebe erlauben Drehzahlen von bis zu 200.000 Umdrehungen pro Minute bei einer Leistung von 2 kW. Darüber hinaus können durch diese Motoren Reibungsverluste in Lagern weitestgehend eliminiert werden, Wirbelstrom- und Ventilationsverluste reduziert werden und es wird eine elektronische Steuerung, insbesondere in Form einer Regel- und/oder Steuereinrichtung, ermöglicht. Diese elektronische Steuerung ermöglicht es insbesondere, dass der Antrieb in ein bestehendes Bus-System des Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs integriert werden kann, ohne dass es umfangreicher Anpassungsmaßnahmen bedarf. For the sole drive of a compressor in a compressor for an internal combustion engine brushless DC motors have been found to be advantageous. Thus, the compressor performance, in particular by changing the number of revolutions, can be achieved by this with low reaction times. Such motors or drives allow speeds of up to 200,000 revolutions per minute with a power of 2 kW. In addition, friction losses in bearings can be largely eliminated by these motors, eddy current and ventilation losses are reduced and it is an electronic control, in particular in the form of a control and / or control device enabled. This electronic control makes it possible in particular for the drive to be able to be integrated into an existing bus system of the internal combustion engine of a vehicle without the need for extensive adaptation measures.

Auch ist es möglich, den elektromagnetischen Antrieb und/oder das Verdichtergehäuse mittels einer Kühlvorrichtung weiter zu kühlen. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass noch leichtere und kostengünstigere Kunststoffmaterialien für das Verdichtergehäuse eingesetzt werden können. Darüber hinaus ermöglicht es diese Konzeption, dass der Verdichter auch als E-Booster eingesetzt werden kann, also über den elektromagnetischen Antrieb ein Teil der Verdichterantriebsleistung bereitgestellt wird, während ein Teil über die thermische und/oder kinetische Energie eines Abgasstroms zur Verfügung gestellt wird. Diese Kombination der Komponenten ermöglicht darüber hinaus auch, dass die Antriebseinheit selbst als Generator eingesetzt werden kann, um beim Auslaufen des Verdichterrads die kinetische Energie des Verdichterrads zur Erzeugung elektrischer Energie auszunutzen, wodurch gleichzeitig auch eine schnelle Abbremsung des Verdichterrads auf eine gewünschte Drehzahl ermöglicht wird. It is also possible to further cool the electromagnetic drive and / or the compressor housing by means of a cooling device. This can be achieved in particular that even lighter and less expensive plastic materials can be used for the compressor housing. Moreover, this design allows the compressor to be used as an e-booster, that is to say that part of the compressor drive power is provided via the electromagnetic drive, while a portion is made available via the thermal and / or kinetic energy of an exhaust gas flow. In addition, this combination of components also allows the drive unit itself to be used as a generator to utilize the kinetic energy of the compressor wheel to generate electrical energy when the compressor wheel is coasting, thereby also allowing rapid deceleration of the compressor wheel to a desired speed.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigt: Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description, are explained in the preferred embodiments of the invention with reference to schematic drawings. Showing:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters; 1 a schematic block diagram of a first embodiment of a compressor according to the invention;

2 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters; und 2 a schematic block diagram of a second embodiment of a compressor according to the invention; and

3 ein schematisches Blockschaltbild eines Verdichters gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 3 a schematic block diagram of a compressor according to a third embodiment of the invention.

Wie in 1 dargestellt, umfasst ein erfindungsgemäßer Verdichter 1 ein Verdichtergehäuse 3, in dem ein nicht dargestelltes Verdichterrad rotiert. Mittels des Verdichterrads wird über eine Zufuhrleitung 5 zugeführte Verbrennungsluft verdichtet und über eine Abführleitung 7 einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor zugeleitet. Das Verdichterrad des Verdichters 1 wird über eine Welle 9, die mit einem elektromagnetischen Aktuator in Form eines bürstenlosen Gleichstrommotors 11 verbunden ist, angetrieben. Der Gleichstrommotor 11 umfasst eine nicht dargestellte elektronische Steuerung, wobei über eine Steuerleitung 13 die Steuerung mit einem Steuersystem des Verbrennungsmotors bzw. eines Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor eingebaut wird, verbunden ist. As in 1 represented comprises a compressor according to the invention 1 a compressor housing 3 in which a compressor wheel, not shown, rotates. By means of the compressor wheel is via a supply line 5 supplied combustion air compressed and via a discharge line 7 fed to an internal combustion engine, not shown. The compressor wheel of the compressor 1 is about a wave 9 powered by an electromagnetic actuator in the form of a brushless DC motor 11 connected, driven. The DC motor 11 includes an electronic control, not shown, wherein via a control line 13 the controller is connected to a control system of the internal combustion engine or of a vehicle in which the internal combustion engine is installed.

Erfindungsgemäß besteht das Verdichtergehäuse 3 aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff. Aufgrund der Tatsache, dass der Verdichter 1 unabhängig von dem Verlauf einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors innerhalb eines Motorraums angeordnet werden kann, kann die Position des Verdichters 1 so gewählt werden, dass eine thermische Belastung des Verdichters, insbesondere des Verdichtergehäuses 3, minimiert wird. Aufgrund der im Vergleich zu Temperaturen von 600° bis 900 ° Celsius eines Abgasstromes geringeren Temperaturen von weniger als 220 ° Celsius ist es nicht notwendig, dass das Verdichtergehäuse 3 zusätzliche Versteifungen oder ein zusätzliches Kunststoffmaterial, wie ein Duroplastmaterial, umfasst, um eine ausreichende thermische Stabilität zu erreichen. According to the invention, the compressor housing 3 from a plastic material, in particular a thermoplastic material. Due to the fact that the compressor 1 can be arranged independently of the course of an exhaust pipe of the internal combustion engine within an engine compartment, the position of the compressor 1 be chosen so that a thermal load on the compressor, in particular the compressor housing 3 , is minimized. Due to the lower temperatures compared to temperatures of 600 ° to 900 ° Celsius of an exhaust gas flow of less than 220 ° Celsius, it is not necessary that the compressor housing 3 additional stiffeners or an additional plastic material, such as a thermoset material, to achieve sufficient thermal stability.

Darüber hinaus ermöglicht es das Kunststoffmaterial des Verdichtergehäuses 3, dass ein Lager der Welle 9 in das Gehäuse 3 integriert werden kann, also auf ein entsprechendes Lager in dem Gleichstrommotor 11 verzichtet werden kann. In addition, it allows the plastic material of the compressor housing 3 that a bearing of the shaft 9 in the case 3 can be integrated, so on a corresponding bearing in the DC motor 11 can be waived.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters 1‘. Diejenigen Elemente des Verdichters 1‘, die denjenigen des Verdichters 1 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings einfach gestrichen. 2 shows an alternative embodiment of a compressor according to the invention 1' , Those elements of the compressor 1' that of those of the compressor 1 correspond, bear the same reference numerals, but simply deleted.

Der Verdichter 1‘ umfasst insbesondere einen zweiten Aktuator in Form eines thermomechanischen Antriebs 15‘. Dem thermomechanischen Antrieb 15‘ wird über eine Zufuhrleitung 17‘ ein erwärmtes Fluid, wie beispielsweise eine Kühlflüssigkeit des Verbrennungsmotors, zugeführt. Die diesem Fluid inne wohnende thermische Energie wird in mechanische Energie umgesetzt und das Fluid danach über eine Abführleitung 19‘ abgeführt. Die erzeugte mechanische Energie wird über eine Verbindung 20‘, beispielsweise in Form einer weiteren Welle, dem in dem Verdichtergehäuse 3‘ angeordneten Verdichterrad zugeführt. Alternativ oder ergänzend kann das dem thermomechanischen Antrieb 15‘ zugeführte Fluid zumindest teilweise eine Kühlflüssigkeit umfassen, die über Leitungen 23‘ bzw. 25‘ dem Verdichtergehäuse 3‘ und/oder dem Gleichstrommotor 11‘ zu Kühlzwecken zugeführt wird. The compressor 1' In particular, it comprises a second actuator in the form of a thermomechanical drive 15 ' , The thermomechanical drive 15 ' is via a supply line 17 ' a heated fluid, such as a cooling liquid of the internal combustion engine supplied. The inherent in this fluid thermal energy is converted into mechanical energy and the fluid then via a discharge line 19 ' dissipated. The mechanical energy generated is via a connection 20 ' , For example in the form of another wave, in the compressor housing 3 ' arranged supplied compressor wheel. Alternatively or additionally, this may be the thermomechanical drive 15 ' supplied fluid at least partially comprise a cooling liquid via lines 23 ' respectively. 25 ' the compressor housing 3 ' and / or the DC motor 11 ' is supplied for cooling purposes.

3 zeigt den schematischen Aufbau eines Verdichters 1‘‘ gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Diejenigen Elemente des Verdichters 1‘‘, die denjenigen des Verdichters 1 bzw. 1‘ entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings zweifach gestrichen. 3 shows the schematic structure of a compressor 1'' according to a third embodiment the invention. Those elements of the compressor 1'' that of those of the compressor 1 respectively. 1' correspond, bear the same reference numerals, but deleted twice.

Im Gegensatz zu dem in 2 dargestellten Verdichter 1‘ ist in dem Verdichter 1‘‘ ein zweiter Aktuator nicht parallel sondern in Serie zu dem Gleichstrommotor 11‘‘ angeordnet. Der zweite Aktuator wird durch einen thermoelektrischen Antrieb 27‘‘ gebildet. Durch den thermoelektrischen Antrieb 27‘‘ erzeugte elektrische Energie wird über eine Verbindung 29‘‘ dem Gleichstrommotor 11‘‘ zugeführt. Die Verwendung der elektrischen Leitung 29‘‘ ermöglicht es, dass der thermoelektrische Antrieb 27‘‘ beabstandet von dem Verdichtergehäuse 3‘‘ bzw. dem Gleichstrommotor 11‘‘ angeordnet werden kann. Damit kann der thermoelektrische Antrieb 27‘‘ beispielsweise in der Nähe des Verbrennungsmotors bzw. eines Abgasstranges des Verbrennungsmotors angeordnet werden, um mit einem Abgasstrom über die Zuführleitung 17‘‘ versorgt zu werden. Diese Konstellation ermöglicht insbesondere eine bestmögliche Ausnutzung der von dem Verbrennungsmotor erzeugten thermischen Energie. Unlike the in 2 shown compressor 1' is in the compressor 1'' a second actuator not parallel but in series with the DC motor 11 '' arranged. The second actuator is powered by a thermoelectric actuator 27 '' educated. By the thermoelectric drive 27 '' generated electrical energy is via a connection 29 '' the DC motor 11 '' fed. The use of electrical wiring 29 '' allows the thermoelectric drive 27 '' spaced from the compressor housing 3 '' or the DC motor 11 '' can be arranged. This allows the thermoelectric drive 27 '' for example, in the vicinity of the internal combustion engine or an exhaust line of the internal combustion engine to be arranged with an exhaust gas flow via the supply line 17 '' to be supplied. This constellation makes it possible, in particular, to make the best possible use of the thermal energy generated by the internal combustion engine.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein. The features disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the invention in its various embodiments both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1‘, 1‘‘ 1, 1 ', 1' ': Verdichter compressor
3, 3‘, 3‘‘ 3, 3 ', 3' ': Verdichtergehäuse compressor housing
5, 5‘, 5‘‘ 5, 5 ', 5' ': Zufuhrleitung supply line
7, 7‘, 7‘‘ 7, 7 ', 7' ': Abführleitung discharge
11, 11‘, 11‘‘ 11, 11 ', 11' ': Gleichstrommotor DC motor
13, 13‘, 13‘‘ 13, 13 ', 13' ': Steuerleitung control line
15‘ 15 ': thermomechanischer Antrieb thermomechanical drive
17‘, 17‘‘ 17 ', 17' ': Zuführleitung feed
19‘, 19‘‘ 19 ', 19' ': Abführleitung discharge
21‘ 21 ': Verbindung connection
23‘, 23‘‘ 23 ', 23' ': Leitung management
25‘, 25‘‘ 25 ', 25' ': Leitung management
27‘‘ 27 '': thermoelektrischer Antrieb thermoelectric drive
29‘‘ 29 '': Leitung management

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2003343 B1 [0003]
DE 102007025550 B4 [0004]

Claims

Compressor for compressing combustion air supplied to an internal combustion engine, comprising at least one compressor wheel rotatably arranged in a compressor housing and at least one first electromagnetic actuator for rotating the compressor wheel, characterized in that the compressor housing comprises a plastic material.

A compressor according to claim 1, characterized in that the plastic material is temperature resistant up to 150 ° C, preferably up to 160 ° C, more preferably up to 180 ° C, even more preferably up to 200 ° C, most preferably up to 220 ° C and / or a thermoplastic Material includes.

Compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the compressor housing, in particular the plastic material, is formed without reinforcement and / or duroplastfrei.

Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the first actuator comprises a DC or AC motor, the first actuator is brushless, the first actuator at least one rotor having at least one Einzelpolpaar or at least one Doppelpolpaar, preferably formed by at least one permanent magnet, comprises, the first actuator comprises at least one stator having at least three, six or nine stator windings and / or teeth, the first actuator comprises a, preferably with a control system, in particular bus system, the internal combustion engine connectable, control and / or control device comprises, and / or the first actuator comprises at least one brushless DC motor.

Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the compressor housing and / or the first actuator is at least partially in thermal contact with at least one cooling device in thermal contact and / or the cooling device comprises at least partially, wherein the cooling device preferably at least one of a cooling fluid , such as water, flow-through and with the compressor housing and / or the first actuator in thermal contact and / at least partially encompassed by this cooling channel.

Compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the first actuator comprises at least one at least partially integrated in the compressor housing first functional component, wherein the first functional component preferably at least one bearing seat, at least one bearing plate, at least one support element, at least one centering element and / or at least comprises a guide element.

Compressor according to one of the preceding claims, characterized by at least one, preferably mechanically parallel or serially connected to the first actuator second actuator, wherein by means of the second actuator additionally acting on the compressor wheel torque can be generated, the second actuator preferably a pneumatic, hydraulic , thermo-mechanical, thermoelectric drive comprises, preferably, the drive by means of energy contained in combustion exhaust gases of the internal combustion engine, in particular pressure energy, thermal energy and / or kinetic energy, is drivable.

Compressor according to one of the preceding claims, characterized by at least one generator, wherein the generator is preferably at least partially encompassed by the first actuator and / or the second actuator and / or at least partially formed by the first actuator and / or the second actuator.

Compressor according to claim 8, characterized in that by means of the generator electrical energy can be generated, preferably kinetic energy, in particular the compressor wheel, and / or thermal energy, in particular of the compressor housing, the first actuator, the second actuator and / or a second actuator driving pneumatic and / or hydraulic fluid is at least partially convertible into electrical energy.