KR101980205B1

KR101980205B1 - 전기 보조 터보차저를 위한 위치 센서 배치

Info

Publication number: KR101980205B1
Application number: KR1020147024635A
Authority: KR
Inventors: 어거스틴 카바냐로
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2019-08-29
Also published as: WO2013122859A1; KR20140119188A; DE112013000587T5; US20160010492A1; CN104105857A; IN2014DN07370A; CN104105857B

Abstract

전기 보조 터보차저(10)는, 회전자(72) 및 고정자(74)를 구비한 전기 모터(70)를 포함한다. 회전자(72)는 터보차저(10)의 동작에 응답하여 회전하고, 고정자(74)는 회전자(72)에 대해 고정된다. 구성요소(40, 48, 24)가 회전자(72)와 함께 회전하며, 복수의 특징부(80, 84, 86, 90)를 포함한다. 전기 모터(70)의 상 여기의 타이밍을 제어하기 위해, 위치 센서(82)가 터보차저(10)에 장착되어 회전 구성요소(40, 48, 24) 상의 복수의 특징부(80, 84, 86, 90)를 감지함으로써, 회전자(72)의 회전 위치를 판단한다.

Description

전기 보조 터보차저를 위한 위치 센서 배치{POSITION SENSOR PLACEMENT FOR ELECTRICALLY ASSISTED TURBOCHARGER}

본 발명은 내연기관을 위한 전기 보조 터보차저에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 전기 보조 터보차저 내의 회전자 위치를 감지하는 방법에 관한 것이다.

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2012년 2월 17일자로 출원된 "전기 보조 터보차저를 위한 위치 센서 배치(Position Sensor Placement For Electrically Assisted Turbocharger)"라는 명칭의 미국 가출원 제61/600,126호의 우선권 및 모든 이익을 주장한다.

터보차저는 내연기관과 함께 사용되는 일종의 강제 유도 시스템이다. 터보차저는 압축 공기를 엔진 흡기부에 전달하여 더 많은 연료가 연소되도록 함에 따라, 엔진 중량을 크게 증가시키지 않고도 엔진의 마력을 증폭시킨다. 따라서 터보차저는 더 큰 자연 흡기 엔진과 동일한 양의 마력을 발생시키는 더 작은 엔진을 사용할 수 있게 한다. 차량에 더 작은 엔진을 이용하면, 차량의 질량을 감소시키고, 성능을 증대시키며, 연료 경제성을 향상시킨다는 원하는 효과를 얻게 된다. 더욱이, 터보차저를 이용하면 엔진에 전달된 연료를 더욱 완전히 연소시킬 수 있으며, 더 깨끗한 환경이라는 매우 바람직한 목표에 기여하게 된다.

터보차저는 일반적으로, 엔진의 배기 매니폴드에 연결된 터빈 하우징, 엔진의 흡기 매니폴드에 연결된 압축기 하우징, 및 터빈 하우징과 압축기 하우징을 함께 결합하는 중앙 베어링 하우징을 포함한다. 터빈 하우징 내의 터빈 휠은, 배기 매니폴드로부터 공급된 배기가스의 유입에 의해 회전 구동된다. 중앙 베어링 하우징 내에 회전 가능하게 지지된 샤프트는, 터빈 휠을 압축기 하우징 내의 압축기 임펠러에 연결하여, 터빈 휠의 회전이 압축기 임펠러의 회전을 야기하게 된다. 터빈 휠과 압축기 임펠러를 연결하는 샤프트는 회전축을 정의한다. 압축기 임펠러가 회전함에 따라, 엔진의 흡기 매니폴드를 통해 엔진의 실린더들로 전달되는 공기 압력, 기류 밀도, 및 공기 질량 유동 속도가 증가한다.

엔진 효율을 더욱 향상시키기 위해, 터보차저의 샤프트에 전기 모터를 통합시키는 것이 알려져 있다. 이러한 유형의 터보차저는 전기 보조 터보차저로 불린다. 이러한 구성에서, 모터는 낮은 엔진 속도에서 구동되어 샤프트에 추가적인 회전을 부여하고, 이는 터보 래그를 최소화하기 위해 압축기 임펠러의 회전을 증대시킨다. 전기 모터는 샤프트 작용을 전력으로 변환하는 발전기로서 이용될 수도 있다. 발전기에 의해 생산된 전력은 보조 전기 구성요소를 작동시키거나 엔진 크랭크샤프트에 장착된 모터를 작동시켜, 낭비될 수도 있는 배기가스의 에너지를 회수한다.

터보차저의 샤프트에 통합된 전기 모터의 일례로 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)가 있다. SRM의 작동 원리는 간단하고, 잘 알려져 있으며, 릴럭턴스 토크를 기반으로 한다. SRM은 집중 권선을 구비한 고정자와 권선을 구비하지 않은 회전자를 가진다. 전기 보조 터보차저에서, 회전자는 터보차저의 샤프트와 통합되고, 고정자는 회전자를 둘러싼다. 일반적인 SRM은 6개의 고정자 자극 및 4개의 회전자 자극을 구비하여, "6//4 SRM"으로 지칭될 수 있다. 6/4 SRM은 각각 반대측 고정자 자극들 상의 두 개의 권선으로 구성된 3개의 상(phase)을 가진다. 하나의 상에서의 권선들은 동시에 구동되어 자속을 발생시킨다. 권선에 의해 생성된 자속은 최소 자기 저항의 경로를 따르며, 이는 자속이 구동된 고정자 자극에 가장 가까운 회전자 자극을 통해 흐르게 되며 그로 인해 그러한 회전자 자극에 자기를 띠게 하며 회전자가 구동된 고정자 자극에 스스로 정렬하게끔 한다는 것을 의미한다. 회전자 자극이 구동된 고정자 자극에 정렬하려는 경항에 의해 전자기 토크가 생성된다. 회전자가 회전함에 따라, 여러 상들이 순차적으로 구동되어 회전자가 계속 회전하게 한다. 발전기로서의 사용을 위해, 고정자 자극과 회전자 자극이 서로 접근 중일 때보다는 분리 중일 때에 상들이 구동된다. 따라서, 모터로서이든 발전기로서이든, 상 여기의 타이밍을 제어하는 것이 전기 보조 터보차저의 작동에 중요하다.

상 여기의 타이밍을 적절히 제어하기 위해, 고정자에 대한 회전자의 정확한 위치 감지가 필요하다.

그러므로, 전기 모터의 회전자의 위치가 간단하고 정확하게 감지되는 전기 보조 터보차저를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 전기 보조 터보차저는, 샤프트의 일 단부에 장착된 터빈 휠 및 샤프트의 반대측 단부에 장착된 압축기 임펠러를 포함한다. 샤프트 및 압축기 임펠러는 터빈 휠의 회전에 응답하여 회전한다. 전기 모터의 회전자가 터빈 휠과 압축기 임펠러 사이에서 샤프트에 고정되며 샤프트와 함께 회전한다. 전기 모터의 고정자가 회전자에 대해 고정된다. 압축기 너트, 플린저 슬리브 또는 압축기 임펠러와 같은 구성요소가 샤프트와 함께 회전하고, 평평부(flat), 로브(lobe) 또는 스캘럽(scallop)과 같은 복수의 특징부를 포함한다. 위치 센서가 터보차저에 장착되고 회전 구성요소 상의 복수의 특징부를 감지하도록 배치되며, 이는 전기 모터의 상 여기의 타이밍을 제어하기 위해 회전자의 회전 위치를 판단하는 데 사용된다.

첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조하여 본 발명을 더 잘 이해하게 됨에 따라 본 발명의 이점을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 전기 모터를 포함하는 전기 보조 터보차저의 횡단면도이다.
도 2는 터빈 휠의 샤프트에 장착된 전기 모터의 회전자의 횡단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 특징부를 포함하는 압축기 너트의 사시도이다.
도 3b는 위치 센서에 대한 하나의 위치를 예시하는, 도 3a에 도시된 압축기 너트의 단부도이다.
도 4a는 위치 센서에 대한 또 다른 위치를 예시하는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인서트 및 복수의 특징부를 포함하는 플린저 슬리브의 부분 절개 횡단면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 플린저 휠의 단부도이다
도 5a는 위치 센서에 대한 또 다른 위치를 예시하는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 특징부를 포함하는 압축기 임펠러의 부분 절개 횡단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 압축기 임펠러의 배면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복수의 스캘럽 절개부를 포함하는 압축기 임펠러의 정면도이다.

도면들을 참조하면, 도 1에 터보차저 전체가 참조번호 10으로 도시되어 있다. 터보차저(10)는, 서로 연결된 터빈 하우징(14), 베어링 하우징(16) 및 압축기 하우징(18)으로 구성된 하우징 조립체(12)를 포함한다. 터빈 휠(20)이 터빈 하우징(14)에 배치되며, 엔진 배기 매니폴드로부터 공급된 배기가스의 유입에 의해 회전 구동된다. 터빈 휠(20)의 구동 후, 배기가스가 터빈 하우징(14)으로부터 중앙 배기 파이프 또는 엑스듀서(21)를 통해 배출된다. 베어링 하우징(16)에서 회전 가능하게 지지되는 샤프트(22)가 터빈 휠(20)을 압축기 하우징(18)의 압축기 임펠러(24)에 연결하여, 터빈 휠(20)의 회전이 압축기 임펠러(24)의 회전을 야기한다. 터빈 휠(20)과 압축기 임펠러(24)를 연결하는 샤프트(22)는 회전축(R1)을 정의한다. 압축기 임펠러(24)가 회전함에 따라, 입구 통로(25)를 통해 압축기 하우징(18) 내로 공기가 유도되고 압축되어 승압에서 엔진 흡기 매니폴드로 전달된다.

샤프트(22)는 베어링 하우징(16)에서 한 쌍의 이격된 저널 베어링(26, 28)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 터빈 휠(20)은 샤프트(22)의 확장 견부(30)에 바로 인접한 샤프트(22)의 일 단부에 일반적으로 맞대기 용접된다. 샤프트(22)는 베어링 하우징(16)의 터빈측에 형성된 피스톤 링 보어(32)를 통해 베어링 하우징(16)으로 들어간다. 견부(30)는 피스톤 링 보어(32)에 배치된다. 피스톤 링(34)이 견부(30)의 홈에 안착되며 샤프트(22)와 베어링 하우징(16) 사이에 씰을 형성한다. 샤프트(22)의 반대측 단부에는 압축기 임펠러(24)가 장착된 감소 직경부(36)가 구비된다. 샤프트(22)의 원위 단부(38)에 나사산이 형성되고, 압축기 너트(40)가 압축기 임펠러(24)를 샤프트(22)에 단단히 유지한다. 저널 베어링(28)에 인접한 곳에서, 샤프트(22)의 감소 직경부(36)는, 고정 스러스트 베어링 부재(44)와 함께 터보차저(10)의 축방향 하중을 다루는 스러스트 와셔(42)를 지닌다. 감소 직경부(36)는 또한, 압축기 임펠러(24)의 후벽(50)에 바로 인접하게 위치되는 인서트(46) 및 플린저 슬리브(48)를 지닌다. 스러스트 와셔(42), 스러스트 베어링 부재(44), 인서트(46) 및 플린저 슬리브(48)는, 베어링 하우징(16)의 압축기측에 형성된 스러스트 베어링 포켓(52) 안으로 조립된다. 인서트(46)와 플린저 슬리브(48)는 함께 오일이 압축기 하우징(14) 안으로 빨려 들어가는 것을 방지하고 압축 공기가 베어링 하우징(16) 안으로 누출되지 않게 한다. 플린저 슬리브(48)는 압축기 임펠러(24)에 인접한 외측부(54) 및 스러스트 와셔(42)에 인접한 내측부(56)를 포함하며, 이는 도 4a에 가장 잘 나타나 있다. 샤프트(22)는 인서트(46)에 형성된 피스톤 링 보어(58)를 통해 베어링 하우징(16) 밖으로 나간다. 플린저 슬리브(48)는 샤프트(22)와 함께 회전하며, 그 외측부(54)는 피스톤 링 보어(58)에 배치된다. 피스톤 링(60)이 플린저 슬리브(48)의 외측부(54) 상의 홈에 안착되며, 플린저 슬리브(48)와 인서트(46)의 내주 사이에 씰을 형성한다. 오링(62)이 인서트(46)의 외주 상의 홈에 안착되며, 인서트(46)와 베어링 하우징(16) 사이에 씰을 형성한다. 스냅 링(64)이 인서트(46)를 제 위치에 고정한다. 플린저 슬리브(48)의 내측부(56)는 스러스트 베어링 부재(44)의 보어에 배치된다. 플린저 슬리브(48)는 또한 외측부(54)와 내측부(56) 사이에 립(66)을 포함하며, 그 원주는 외측부(54) 및 내측부(56) 각각의 원주보다 크다. 립(66)은 인서트(46)와 스러스트 베어링 부재(44) 사이에 배치된다.

베어링 하우징(16)을 통해 오일이 순환하여, 저널 베어링(26, 28)을 윤활시키고 터빈 하우징(14)으로부터 발생하는 열을 제거한다. 터빈측에서 베어링 하우징(16)으로 배기가스가 들어가는 것이 피스톤 링(34)에 의해 방지된다. 유사하게, 압축기측에서 압축 공기가 베어링 하우징(16)에 들어가는 것이 피스톤 링(60)에 의해 방지된다. 샤프트(22)가 회전함에 따라, 터빈측에서 저널 베어링(26)을 빠져 나오는 오일은 도 2에 가장 잘 나타난 견부(30)의 측면(68)에 의해 모이고, 베어링 하우징(16)의 오일 배출 공동 안으로 개방된 제1 슬롯으로 향한다. 샤프트(22)가 회전함에 따라 압축기측에서 저널 베어링(28)을 빠져나오는 오일은 플린저 슬리브(48)의 립(66)에 의해 모이고, 베어링 하우징(16)의 오일 배출 공동 안으로 또한 개방된 제2 슬롯으로 향한다.

터보차저(10)에 전기 모터가 통합된다. 본 실시예에서, 모터는 전체가 참조번호 70으로 도시된 스위치드 릴럭턴스 모터(SRM)이다. 그러나 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 전기 모터는 임의의 적합한 모터일 수 있음은 물론이다. SRM(70)은 베어링 하우징(16) 내에서 이격된 저널 베어링들(26, 28) 사이에 대략 배치된다. SRM(70)은, 샤프트(22)와 함께 회전하는 회전자(72) 및 고정되어 있으면서 회전자(72)를 원주방향으로 둘러싸는 집중 권선을 구비한 고정자(74)를 포함한다. 본 실시예에서, 회전자(72)는 4개의 회전자 자극을 가지며, 고정자(74)는 6개의 고정자 자극을 가진다. 터빈측의 칼라(76)가 샤프트(22)에 고정되며, 저널 베어링(26)과 회전자(72) 사이의 스페이서로서 작용한다. 유사하게, 압축기측의 칼라(78)가 샤프트(22)에 고정되며, 저널 베어링(28)과 회전자(72) 사이의 스페이서로서 작용한다. SRM에서의 상 여기의 타이밍을 적절히 제어하기 위해, 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 회전자(72)의 정확한 위치 감지가 필요하다. 그러나, 하우징 조립체(12) 내부의 특정 영역들에서의 공간 제약 및 극단적인 조건들로 인해, 회전자 위치를 감지하기 위해 종래의 위치 센서를 배치하기 위한 공간이 상대적으로 적다. 샤프트(22)는 회전자(72)와 함께 회전하므로, 샤프트(22)의 정확한 위치 감지로 이러한 요건이 충족될 것이다. 마찬가지로, 회전자(72)의 위치 감지를 용이하게 하기 위해, 회전자(72)와 관련된 임의의 회전 구성요소를 이용할 수 있다. 위치 센서에 의한 감지를 위한 이들 회전 구성요소들에 평평부, 로브, 스캘럽 또는 기타 특징부를 추가할 수 있다. 위치 센서는 이들 특징부를 모니터링하기에 적합한 임의의 유형의 센서, 예컨대 마그네틱 픽업 (홀 효과) 센서 또는 반사형 (광학) 센서일 수 있음을 고려한다. 또한, 사용되는 위치 센서의 유형에 다양한 인자들이 모두 일정 역할을 할 것임을 고려한다. 예를 들어, 특징부들이 자성을 띠는지 여부, 특징부들의 형상 및 크기, 특징부들에 대한 위치 센서의 근접성이 있다.

본 실시예에서, SRM(70)의 상 여기에 필요한 제어 및 전자기술을 간단히 하기 위해, 회전자(72)의 자극 수에 상응하도록 터보차저(10)의 회전 구성요소에 4개의 특징부를 추가하는 것이 편리하다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고 더 적거나 더 많은 수의 특징부들이 사용될 수 있음은 물론이다. 또한, 회전자(72) 자극들에 특징부들이 정렬되도록 회전 구성요소 상의 특징부들을 배향 또는 ?Х壙?하는 것이 바람직하기도 하지만, 특징부들과 자극들의 정렬은 필수적인 것은 아니다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 본 발명의 일 실시예에서, 압축기 너트(40)의 외주는 4개의 특징부(80)를 갖고, 압축기 하우징(18)의 입구 통로(25) 내부에 위치 센서(82)가 장착되어 샤프트(22)의 회전 중 특징부(80)를 감지한다. 도시된 실시예에서 특징부들(80)은 평평부이지만, 특징부(80)는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 몇몇 다른 형태를 가질 수 있다. 또한, 특징부들(80)은 압축기 너트(40)의 원주 주위에 동일하게 이격된 것으로 도시되어 있다. 다시 말해서, 특징부들(80)은 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격된다. 그러나, 특징부들(80)이 회전축(R1) 주위에 반드시 동일하게 이격될 필요는 없다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 플린저 슬리브(48)의 외주는 4개의 특징부(84)를 가지며, 위치 센서(82)는 인서트(46)에 부착되어 샤프트(22)의 회전 중 특징부(84)를 감지한다. 특징부(84)는 스러스트 베어링 부재(44)에 인접하게 위치된다. 도시된 실시예에서 특징부(84)는 로브이지만, 특징부(84)는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 몇몇 다른 형태를 가질 수 있다. 더 구체적으로, 특징부들(84)은 립(66)으로부터 반경방향 외측으로 연장되며, 립(66)의 원주 주위에 동일하게 이격된 것으로 도시된다. 다시 말해서, 특징부들(84)은 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격된다. 그러나 특징부들(84)이 회전축(R1) 주위에 반드시 동일하게 이격될 필요는 없다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 또 다른 실시예에서, 압축기 임펠러(24)의 후벽(50)에 인접한 압축기 임펠러(24)의 외주는 4개의 특징부(86)를 가지며, 위치 센서(82)는 베어링 하우징(16)의 압축기측에 위치되어 샤프트(22)의 회전 중 특징부(86)를 감지한다. 도시된 실시예에서. 특징부(86)는 로브이지만, 특징부(86)는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 몇몇 다른 형태를 가질 수 있다. 또한, 특징부들(86)은 압축기 임펠러(24)의 외주 주위에 동일하게 이격된 것으로 도시되어 있다. 다시 말해서, 특징부들(86)은 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격된다. 그러나 특징부들(86)이 회전축(R1) 주위에 반드시 동일하게 이격될 필요는 없다. 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 특징부들(86)은 압축기 너트(40)에 인접한 압축기 임펠러(24)의 노우즈(88), 압축기 임펠러(24)의 후벽(50), 또는 후벽(50)의 외주에 위치될 수 있음을 고려한다. 이러한 경우들에, 위치 센서는(82)는 이에 따라 특징부들(86)을 감지하는 방식으로 터보차저(10) 내부에 위치된다. 위치 감지에 더하여, 압축기 임펠러(24)의 후벽(50) 상의 또는 그에 인접한 특징부들(86)은 압축기 임펠러(24)의 밸런스 교정에 이용될 수 있음을 또한 고려한다. 이에 따라, 특징부들(86)은 동일한 크기가 아니어도 된다. 압축기 임펠러(24)는 일반적으로 알루미늄으로 만들어짐은 물론이다. 이에 따라 위치 센서(82)는 자기 센서이기보다는 광학 센서일 것이다.

도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 압축기 임펠러(24)의 후벽(50)의 외주는 4개의 특징부(90)를 가지고, 위치 센서(82)는 대략 압축기 하우징(18) 및/또는 베어링 하우징(16)의 압축기측에 위치되어 샤프트(22)의 회전 중 특징부(90)를 감지한다. 위치 센서(82)는 반경방향으로, 축방향으로, 또는 둘 사이의 일부 각도로 위치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 특징부(90)는 스캘럽 절개부이지만, 특징부(90)는 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 몇몇 다른 형태를 가질 수 있다. 특징부들(90)은 후벽(50)의 외주 주위에 동일하게 이격된 것으로 도시되어 있다. 다시 말해서, 특징부들(90)은 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격된다. 그러나, 특징부들(90)이 반드시 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격될 필요는 없다. 위치 감지에 더하여, 압축기 임펠러(24)의 후벽(50)의 외주 상의 특징부들(90)은 압축기 임펠러(24)의 밸런스 교정에 이용될 수 있음을 고려한다. 이에 따라, 특징부들(90)은 동일한 크기가 아니어도 된다.

본원에서 본 발명을 예시적으로 기술하였으며, 사용된 용어는 한정적이기보다는 설명을 위한 단어들인 것으로 의도하고자 함을 이해할 것이다. 상기의 교시내용을 고려하여 본 발명을 다양하게 변형 및 변경하는 것이 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 범주 내에서, 기술 내용 내에서 구체적으로 열거한 것 외에 본 발명을 실시할 수 있음을 이해해야 한다.

Claims

전기 보조 터보차저(10)에 있어서,
상기 전기 보조 터보차저(10)의 동작에 응답하여 회전하는 회전자(72)를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터(70);
상기 회전자(72)에 대해 고정된 고정자(74);
상기 회전자(72)와 함께 회전하며, 네 개의 특징부(80)를 형성하는 정다각형 모양을 갖는 압축기 너트(40)를 포함하는 구성요소;
상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)에서의 상 여기의 타이밍을 제어하기 위해, 상기 구성요소의 회전 중에 상기 특징부(80)들을 감지하여 상기 회전자(72)의 회전 위치를 판단하는 상기 전기 보조 터보차저(10)에 장착된 위치 센서(82); 및
상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)를 수용하는 오목한 부분을 갖는 단일체의 베어링 하우징(16)으로서, 상기 베어링 하우징(16)의 일부분은 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70) 및 상기 위치 센서(82) 사이에 간격을 두고 있는, 상기 베어링 하우징(16);을 포함하는, 전기 보조 터보차저(10).
전기 보조 터보차저(10)에 있어서,
상기 전기 보조 터보차저(10)에 응답하여 회전하는 샤프트(22);
상기 샤프트(22)에 고정되어 이와 함께 회전하는 회전자(72)를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터(70);
상기 회전자(72)에 대해 고정된 고정자(74);
상기 샤프트(22)에 장착된 칼라(76)로서, 상기 칼라(76)는 제1 단부 및 제2 단부를 가지고, 상기 제1 단부는 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)에 인접하는, 상기 칼라(76);
상기 샤프트(22) 및 적어도 하나의 베어링(26, 28)에 인접한 플린저 슬리브(48);
상기 플린저 슬리브(48)에 인접하게 상기 샤프트(22)에 장착된 압축기 임펠러(24);
상기 압축기 임펠러(24)에 인접하게 상기 샤프트(22)에 나사를 감아 연결되어 이와 함께 회전하는 압축기 너트(40)로서, 상기 압축기 너트(40)는 복수의 특징부(80)를 포함하는, 상기 압축기 너트(40);
상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)에서의 상 여기의 타이밍을 제어하기 위해, 상기 압축기 너트(40)의 회전 중에 상기 압축기 너트(48) 상의 상기 복수의 특징부(80)를 감지하여 상기 회전자(72)의 회전 위치를 판단하기 위한, 상기 전기 보조 터보차저(10)에 장착된 위치 센서(82); 및
상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)를 수용하는 오목한 부분 및 상기 적어도 하나의 베어링(26, 28)과 플린저 슬리브(48)를 수용하는 오목한 부분을 갖는 베어링 하우징(16)으로서, 상기 베어링 하우징(16)의 일부분은 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70) 및 상기 압축기 임펠러(24) 사이에 놓여 있는, 상기 베어링 하우징(16);을 포함하는, 전기 보조 터보차저(10).
제2항에 있어서,
상기 압축기 너트(40)는 외주에 정다각형의 모양을 가지고 상기 샤프트(22)에 결합되어 이와 함께 회전하며, 상기 압축기 너트의 정다각형 모양의 외주가 상기 복수의 특징부(80)를 포함하는, 전기 보조 터보차저(10).
제2항에 있어서,
상기 샤프트(22)는 회전축(R1)을 정의하며, 상기 복수의 특징부(80)는 상기 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격되는, 전기 보조 터보차저(10).
제2항에 있어서,
상기 샤프트(22)는 회전축(R1)을 정의하며, 상기 복수의 특징부(80)는 상기 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격되지 않는, 전기 보조 터보차저(10).
전기 모터(70)를 포함하는 전기 보조 터보차저(10)에 있어서,
샤프트(22);
상기 샤프트(22)의 일 단부에 장착되며 그 회전에 응답하여 상기 샤프트(22)가 회전하는 것인 터빈 휠(20);
압축기 하우징(18) 내에서 상기 샤프트(22)의 반대측 단부에 장착되어 이와 함께 회전하는 압축기 임펠러(24);
상기 터빈 휠(20)과 상기 압축기 임펠러(24) 사이에서 상기 샤프트(22)에 고정되며 상기 샤프트(22)와 함께 회전하는 회전자(72)를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터(70);
상기 회전자(72)에 대해 고정된 고정자(74);
상기 샤프트(22)에 인접하여 상기 압축기 임펠러(24)와 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70) 사이에 장착된 복수의 베어링(26, 28) 및 플린저 슬리브(48);
상기 복수의 베어링(26, 28) 및 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70) 사이에서 상기 샤프트(22)에 장착된 칼라(76);
상기 샤프트(22)에 나사 연결되어 이와 함께 회전하며, 네 개의 특징부(80)를 포함하는 압축기 너트(40); 및
상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)에서의 상 여기의 타이밍을 제어하기 위해, 상기 압축기 너트(40)의 회전 중 상기 압축기 너트(40) 상의 상기 특징부(80)들을 감지하여 상기 회전자(72)의 회전 위치를 판단하기 위한, 상기 압축기 하우징의 입구 통로(25)에 장착된 위치 센서(82); 및
상기 압축기 하우징(18)과 연결되고 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)를 수용하는 오목한 부분 및 상기 복수의 베어링(26, 28)을 수용하는 오목한 부분을 갖는 베어링 하우징(16)으로서, 상기 베어링 하우징(16)의 벽은 상기 스위치드 릴럭턴스 모터(70)를 상기 압축기 임펠러(24) 및 상기 위치 센서(82)로부터 분리하고 이격시키는, 상기 베어링 하우징(16);을 포함하는, 전기 보조 터보차저(10).
제6항에 있어서,
상기 압축기 너트(40)는, 상기 샤프트(22) 상에 상기 압축기 임펠러(24)를 유지하며, 상기 압축기 너트(40)는 정다각형 부위와 일체로 연결되는 원통형 부위를 포함하고, 나사를 감아서 상기 샤프트(22)를 수용하기 위하여 상기 원통형 부위와 정다각형 부위를 관통해 연장하는 나사산 보어를 가지며, 상기 정다각형 부위는 상기 특징부(80)들을 가진 외주를 포함하고, 상기 특징부(80)들은 정다각형 모양의 외주의 평평부에 의해 형성되는, 전기 보조 터보차저(10).
제6항에 있어서,
상기 압축기 임펠러(24)와 상기 회전자(72) 사이에 배치된 인서트(46)를 포함하되,
상기 인서트(46)는 피스톤 링 보어(58)를 포함하고, 상기 플린저 슬리브(48)는 상기 피스톤 링 보어(58)에 배치된 외측부(54)를 포함하며, 상기 위치 센서(82)는 상기 인서트(46)에 장착되어 상기 플린저 슬리브(48)의 회전 중 상기 특징부(80)들을 감지하는, 전기 보조 터보차저(10).
제6항에 있어서,
상기 압축기 임펠러(24)는 상기 복수의 특징부(86, 90)를 가진 외주를 포함하는, 전기 보조 터보차저(10).
제9항에 있어서,
상기 샤프트(22)는 회전축(R1)을 정의하며, 상기 특징부(86, 90)들은 상기 회전축(R1) 주위에 동일하게 이격되지 않는, 전기 보조 터보차저(10).
제10항에 있어서,
상기 특징부(86, 90)들의 크기가 동일하지 않은, 전기 보조 터보차저(10).
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