JP7078716B2 - 駆動機械を作動させる装置および方法 - Google Patents
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Description
ターボチャージャの駆動機械、圧縮機および/またはタービン、駆動装置ならびに冒頭で述べた形式の方法は、従来技術から周知である。ターボチャージャは一般に、内燃機関、特に往復動機関の性能ならびにエミッション特性を最適化させるために使用される。このために内燃機関の新気路内には、新気を圧縮して内燃機関の燃焼室内に供給する圧縮機が設けられており、これにより、燃焼室内に流入する空気量が増大されている。圧縮機を駆動するためには、一般に内燃機関の排気路内にタービンが設けられており、この場合、トルクの伝達はシャフトを介して行われる。さらに、特に往復動機関の回転数が低い場合の圧力上昇の遅延を回避するために、電気的な支援手段が設けられている、ということが周知である。電気的な支援手段により、シャフトの回転数を排気流に関係無く高めることができる。電気的な支援手段を制御しひいては駆動機械を制御するためには、パワーエレクトロニクスが必要とされる。しかしながら、このような電子構成部品、特に内蔵されたコンデンサに対し、エンジンルーム内の高い温度は、極めて負荷をかけることになる。パワーエレクトロニクスの根本的な冷却を保証するためには、パワーエレクトロニクスに、内燃機関の冷却回路内に組み込まれた冷却手段を設けることが周知である。
本発明が提供する、請求項1記載の特徴を備えた駆動機械は、従来技術から周知の駆動機械に比べ、パワーエレクトロニクスの耐久性が改良される、という利点を有している。パワーエレクトロニクスの如何なる熱負荷も、特にコンデンサの摩耗の増大につながり、最終的には電気構成部品もしくはパワーエレクトロニクスの故障を招く恐れがある。本発明による駆動機械により、大幅な摩耗が簡単かつ廉価に回避されひいては駆動機械の耐用年数が延長される。このためには、冷却通路に、冷却通路の通流横断面を開放または閉鎖するためにパワーエレクトロニクスの運転温度に応じて操作される少なくとも1つの弁が、対応して配置されている、ということが想定されている。パワーエレクトロニクスの運転温度が閾値を超過した場合には、冷却通路を介した冷却を前記のように能動的に制御することで、パワーエレクトロニクスが、このパワーエレクトロニクスに比べて高温の、それ自体が内燃機関により加熱された冷却水により加熱される、ということが回避される。パワーエレクトロニクスが駆動機械を制御し、これによりパワーエレクトロニクス自体が本来の電気的な排熱により加熱されて危機的な温度範囲にもたらされる状態においてのみ、冷却手段が接続され、これにより、パワーエレクトロニクスにおける損傷を回避することができる。あらゆる不要な加熱が阻止されるため、パワーエレクトロニクス、特にコンデンサの耐用年数もしくは耐久性が大幅に増大され得る。本発明の意味では、明記しない限り「パワーエレクトロニクス」という用語は常に、特にターボチャージャの圧縮機および/またはタービン用の駆動機械に対応して配置されたパワーエレクトロニクスを意味するものである。
Claims (11)
- 圧縮機(16)および/またはタービン(15)用の駆動機械(1)であって、ハウジング内に回転可能に支持されたシャフト(2)に相対回動不能に配置されたロータ(3)と、前記ハウジングに固定されたステータ(4)と、該ステータ(4)に対応して配置されたパワーエレクトロニクス(5)と、該パワーエレクトロニクス(5)に対応して配置され、外部冷却系の冷却回路に接続可能な冷却通路(6)とを有する、駆動機械(1)において、
前記冷却通路(6)には、前記パワーエレクトロニクス(5)の運転温度に応じて操作される、前記冷却通路(6)の通流横断面(9)を開放または閉鎖するための少なくとも1つの弁(8)が対応して配置されており、
前記弁(8)は、前記パワーエレクトロニクス(5)の下流側で前記冷却通路(6)内に配置されており、
前記駆動機械(1)は冷却媒体導管(18)を有しており、前記冷却通路(6)は、前記冷却媒体導管(18)に通じるバイパス通路(7)として形成されており、
前記弁(8)は、前記パワーエレクトロニクス(5)の予め設定可能な限界温度を超過した場合に初めて操作され、これにより、前記バイパス通路(7)が開放され、冷却媒体が前記バイパス通路(7)を通って案内されるように配置されかつ構成されている、
ことを特徴とする、駆動機械(1)。 - 前記弁(8)は、前記パワーエレクトロニクス(5)の100℃の運転温度を超過した場合に前記弁(8)が前記通流横断面(9)を開放するように操作されるように配置されかつ構成されている、請求項1記載の駆動機械(1)。
- 前記弁(8)には、前記パワーエレクトロニクス(5)の運転温度に応じて制御される、前記弁(8)の操作用のアクチュエータ(10)が対応して配置されている、請求項1または2記載の駆動機械(1)。
- 前記弁(8)は、前記アクチュエータ(10)に接続された温度センサ(11)を有しており、該温度センサ(11)は前記パワーエレクトロニクス(5)に対応して配置されている、請求項3記載の駆動機械(1)。
- 前記温度センサ(11)と前記アクチュエータ(10)の代わりに、予め設定可能な限界温度を超過した場合にその大きさを変化させる、前記弁(8)を操作するための伸長材エレメント(12)が対応して配置されている、請求項4記載の駆動機械(1)。
- 前記伸長材エレメント(12)は、前記パワーエレクトロニクス(5)の100℃の運転温度を超過した場合に前記通流横断面(9)を開放するように前記弁(8)を操作するように形成されかつ/または配置されている、請求項5記載の駆動機械(1)。
- 前記弁(8)に、少なくとも1つの戻しばね(13)が対応して配置されており、該戻しばね(13)は、前記通流横断面(9)を閉じるように、前記伸長材エレメントに抗して作用する、請求項5または6記載の駆動機械(1)。
- 前記弁(8)は、ヒステリシススイッチを有している、請求項1から7までのいずれか1項記載の駆動機械(1)。
- ハウジング内に回転可能に支持されたシャフト(2)および請求項1から8までのいずれか1項記載の駆動機械(1)を備えた、圧縮機(16)および/またはタービン(15)。
- 圧縮機(16)および/またはタービン(15)を有している内燃機関を備えた自動車用の駆動装置であって、前記圧縮機(16)および/または前記タービン(15)には、電気的な駆動機械(1)が対応して配置されている、駆動装置において、
請求項1から8までのいずれか1項記載の前記駆動機械(1)を構成すること、または請求項9記載の圧縮機(16)および/またはタービン(15)を構成することを特徴とする、駆動装置。 - ハウジング内に回転可能に支持されたシャフト(2)に相対回動不能に配置されたロータ(3)と、前記ハウジングに固定されたステータ(4)と、該ステータ(4)に対応して配置されたパワーエレクトロニクス(5)と、該パワーエレクトロニクス(5)に対応して配置され、外部冷却系の冷却回路に接続可能な冷却通路(6)とを有する請求項1から8までのいずれか1項記載の駆動機械(1)を作動させる方法において、
前記冷却通路(6)に、該冷却通路(6)の通流横断面(9)を開放または閉鎖するための少なくとも1つの弁(8)を対応して配置し、該弁(8)を、前記パワーエレクトロニクス(5)の運転温度に応じて操作して、前記冷却通路(6)の前記通流横断面(9)を開放または閉鎖することを特徴とする、方法。
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