WO2016000930A1 - Elektrischer verdichter für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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WO2016000930A1
WO2016000930A1 PCT/EP2015/063184 EP2015063184W WO2016000930A1 WO 2016000930 A1 WO2016000930 A1 WO 2016000930A1 EP 2015063184 W EP2015063184 W EP 2015063184W WO 2016000930 A1 WO2016000930 A1 WO 2016000930A1
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stator
webs
internal combustion
housing
combustion engine
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PCT/EP2015/063184
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Sven Nigrin
Andreas Burger
Stefan Rothgang
Hendrik Ferner
Markus Von Scheven
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Pierburg Gmbh
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    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to an electric compressor for an internal combustion engine with an electric motor having a radially inner rotor and a radially outer stator, a drive shaft on which the rotor of the electric motor is mounted, an impeller which is connected to the drive shaft and in one Flow space between an inlet and an outlet is arranged and a motor housing having a peripheral wall, on the inner surface of the stator of the electric motor with a plurality of evenly distributed over the circumference stator teeth is fixed by pressing.
  • Such electric compressors are used in modern internal combustion engines, in order to be able to provide a sufficient boost pressure in the short term, for example, in the event of sudden load increase demand.
  • these electric compressors in the region close to the idling either enable additional recompression to the exhaust-gas turbocharger or precompression for the latter, whereby the so-called turbocharger can be counteracted.
  • the use is possible as a single supercharger in the internal combustion engine.
  • the stators of such electric motors which are used to drive the compressor in the surrounding motor housing is pressed over the entire surface, resulting in a good durability of the connection, but at the same time leads to a transfer of all vibrations acting on the stator to the surrounding housing. Also, with this type of attachment, it is necessary to apply large forces to create the interference fit between the housing and the stator.
  • DE 10 2009 027 872 A1 proposes an electric motor with internal rotor and external stator, in which the stator is fastened in the surrounding housing via two substantially cylindrical decoupling rings arranged at its axial ends. In this way, although the contact surfaces between the stator and the housing are reduced, however, additional components for mounting are required, which increases the assembly effort and results in that an ideal concentric position of the stator to the rotor can not be ensured.
  • the stator is formed by a laminated core whose sheets have at its axial ends a larger outer diameter, so that the stator when installed in the surrounding housing only held over these axial ends becomes.
  • the space is filled either with air or with a damping mass.
  • the distance of the stator to the housing is in this filled with air or damping mass Section relatively large, so that heat generated in the stator can be dissipated through the housing poor, which is disadvantageous when using the electric motor as a drive for a high-speed compressor and can lead to thermal overload.
  • the surrounding housing is sensitive to radial vibrations.
  • the stator is guided over its entire length and yet the contact surfaces between the surrounding motor housing and the stator minimized.
  • the insertion of the stator during assembly is facilitated by these axial webs due to the smaller contact surfaces.
  • a large contact pressure for a secure attachment of the stator can be generated in the housing in the investment areas.
  • rotational movements of the stator due to the magnetic forces are reliably avoided.
  • the webs are linear on the stator or the surrounding peripheral wall. In this way, the abutment surfaces are minimized, thereby increasing the contact pressure per unit area of attachment and minimizing the area for transmitting vibrations.
  • the webs are distributed uniformly over the circumference, whereby the forces acting on the stator or the motor housing by the pressing forces cancel each other, so that occurring bending moments are avoided.
  • the webs are arranged between the stator teeth. It has been found that occurring vibrations of the stator, especially in the area of the teeth, are generated and transmitted from the stator teeth via the return ring. By this offset to the stator teeth, these vibrations are not completely transferred to the housing, whereby the noise is additionally attenuated.
  • the webs are formed on the inner surface of the peripheral wall.
  • these webs are easy to produce without additional parts time or assembly costs.
  • the demolding of the motor housing from the mold is not complicated.
  • the strength and rigidity of the motor housing is increased by the webs, so that the motor housing can be made with lower wall thicknesses, which in turn leads to a lower weight.
  • the joining of the stator in the housing can be carried out with little force.
  • the webs are formed on the outer surface of the stator.
  • the position of the webs is already fixed to the stator teeth in the manufacture of the stator, so that an alignment of the stator to the housing in the circumferential direction is eliminated. Also in this embodiment no additional components are needed.
  • a damping material can be arranged between the webs. Although this increases the contact surface, but without vibrations are transmitted. As a result, the heat dissipation from the stator to the housing can be improved when using a good heat conducting material as a damping material.
  • an electric compressor for an internal combustion engine in which the stator of the electric motor is decoupled from the surrounding motor housing, that significantly fewer vibrations are transmitted from the stator to the motor housing, whereby the noise emissions minimized and thus meets the acoustic requirements of such a compressor can be.
  • a connection to the heat dissipation via the motor housing can still be achieved.
  • the number of components and the assembly and manufacturing costs remain low.
  • joining forces are reduced during assembly and, if necessary, the strength of the motor housing is increased without having to increase the wall thicknesses.
  • FIG. 1 shows a side view of an electric compressor according to the invention in a sectional view.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the motor housing of the compressor of FIG. 1.
  • Figure 3 shows an enlarged view of a cross section through the motor housing of the compressor shown in Figure 1 in a sectional view.
  • the electric compressor consists of a housing 10, which is composed of a total of four housing parts.
  • a stator 14 of an electric motor 16 is pressed.
  • This stator 14 cooperates in a known manner with a rotor 18 which is fixedly mounted on a drive shaft 20.
  • the drive shaft 20 is connected via a first bearing 22, which is arranged in a first bearing receptacle 24, which is formed centrally on the motor housing 12, and a second bearing 26, which is arranged in a second bearing receptacle 28, which is formed centrally on an electronics housing 30 stored.
  • the motor housing 12 and electronics housing 30 define an engine compartment 32 in which the entire electric motor 16 is received.
  • an impeller 34 of the electric compressor is arranged in a flow space 36, which is bounded by a flow housing 38 and a first radially extending to the drive shaft 20 bottom 40 of the motor housing 12.
  • the flow housing 38 which is fastened to the motor housing 12, has a spiral channel 42 into which the gas flowing in via an inlet 44 formed on the flow housing 38 is conveyed by means of the impeller 34. In the spiral channel 42, this gas is compressed until it leaves the flow space 36 and the spiral channel 42 via an outlet 46 likewise formed on the flow housing 38.
  • This cylindrical projection 54 is, as can be seen in particular in Figure 2, connected via ribs 62 with a motor space 32 radially bounding and extending from the bottom 40 axially in the direction of the electronics housing 30 extending cylindrical peripheral wall 64, on the inside of the stator 14 is pressed ,
  • the motor housing 12 has six evenly distributed over the circumference ribs 62, which are each arranged offset to winding heads 66 on the stator teeth 68 of the stator 14 and thus each project centrally into a space between the winding heads 66.
  • stator 14 has a constant diameter which is slightly larger than the distance between two of these webs 70 on the radially opposite sides of the peripheral wall 64 and slightly smaller than the diameter of the regions of the peripheral wall 64, where no web 70 is formed. Accordingly, the pressing of the stator 14 takes place during assembly and thus its attachment in the motor housing 12 exclusively on the evenly distributed over the circumference six Webs 70, which, like the ribs 62 viewed in the circumferential direction are arranged between the stator teeth 68 and abut against the radial outer surface of the stator 14.
  • the contact surface is as small as possible, so that only a line contact between the webs 70 and the radial outer surface of the stator 14 is formed. In the other areas, the outer surface of the stator 14 to the surrounding peripheral wall 64 at a small distance.
  • a helically extending around the peripheral wall partition wall 72 is formed, against the radial outer side of an axially extending cylindrical peripheral wall 74 of the electronics housing 30 is applied in that between the turns of the partition 72, a coolant channel 76 is formed, which is flowed through by a coolant.
  • the circumferential wall 64 of the motor housing 12 is surrounded over the entire axial extent of the stator 14 from the coolant channel 76, so that the heat generated in the stator 14 can be dissipated via the coolant despite the gap between the outer surface of the stator 14 and the inner surface of the peripheral wall 64.
  • the gap can also be filled with a good heat-conducting damping material.
  • the axial end of the peripheral wall 64 is disposed in an annular receiving opening 80 which is formed radially between the peripheral wall 74 and a cylindrical projection 82 of the electronics housing 30.
  • This cylindrical projection 82 of the electronics housing 30, as well as the peripheral wall 64 of the motor housing 12 via six second, radially and axially extending ribs 86, which in turn are formed in extension of the webs 70 and thus axially opposite to the ribs 62, with an axially in the engine compartment 32 facing second cylindrical projection 88 is connected.
  • This serves as a second bearing receptacle 24 for the second bearing 26 and is integral with a second radially extending bottom 90, from which also the peripheral wall 74 and the cylindrical projection 82 extend axially.
  • the ribs 86 are formed as annular projections 92 having an inner through-opening 94, through each of which a winding end of each winding head 66 extends to the opposite side of the bottom 90.
  • a board 96 is arranged, which contains the control electronics, so that the coil ends can be connected directly to the board 96 and the winding heads 66 can be powered via the board 96 with power to drive the electric motor 16.
  • the circuit board 96 is located in an electronics compartment 98 which is radially bounded by an outer wall 100 that extends 90 from the bottom 90 to the peripheral wall 74 and is axially closed by a cover 102.
  • the embodiment of the motor housing 12 and the electronics housing 30 with the ribs 62, 86 and the webs 70 a very good rigidity of the housing 10 and the bearing receivers 24, 28 is achieved, even at rotational speeds of the impeller 34 of up to 100,000 RPM, the resulting axial and radial forces, which are still transmitted to the housing 10, are absorbed by this and a constant concentricity of the rotor 18 and the stator 14 are ensured during operation.
  • the mounting of the stator 14 in the motor housing 12 is also simplified compared to known designs by the small contact surfaces. Nevertheless, a very firm connection is created, since 70 high contact forces act on the stator 14 in the region of the webs.
  • the webs can also be formed on the outer circumference of the stator, whereby their angular position would also be fixed to the stator teeth. It would also be conceivable to use additional components as a bridge. Other design changes of the compressor or the distribution of the housing are of course also conceivable.

Abstract

Es sind elektrische Verdichter für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Elektromotor (16), der einen radial innenliegenden Rotor (18) und einen radial außen liegenden Stator (14) aufweist, einer Antriebswelle (20), auf der der Rotor (18) des Elektromotors (16) befestigt ist, einem Laufrad (34), welches mit der Antriebswelle (20) verbunden ist und in einem Strömungsraum (36) zwischen einem Einlass (44) und einem Auslass (46) angeordnet ist und einem Motorgehäuse (12) mit einer Umfangswand (64), an deren Innenfläche der Stator (14) des Elektromotors (16) mit mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilten Statorzähnen (68) durch Einpressen befestigt ist, bekannt. Um nach außen dringende Geräuschemissionen zu reduzieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen der Innenfläche der Umfangswand (64) und einer radialen Außenfläche des Stators (14) mehrere in Axialrichtung verlaufende Stege (70) ausgebildet sind, über die der Stator (14) im Motorgehäuse (12) befestigt ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Elektromotor, der einen radial innenliegenden Rotor und einen radial außen liegenden Stator aufweist, einer Antriebswelle, auf der der Rotor des Elektromotors befestigt ist, einem Laufrad, welches mit der Antriebswelle verbunden ist und in einem Strömungsraum zwischen einem Einlass und einem Auslass angeordnet ist und einem Motorgehäuse mit einer Umfangswand, an deren Innenfläche der Stator des Elektromotors mit mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilten Statorzähnen durch Einpressen befestigt ist.
Derartige elektrische Verdichter werden in modernen Verbrennungsmotoren eingesetzt, um beispielsweise bei plötzlicher Laststeigerungsanforderung kurzfristig aktiv einen ausreichenden Ladedruck zur Verfügung stellen zu können. Insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit kleinem Hubraum und hoher Leistung ermöglichen diese elektrischen Verdichter im leerlaufnahen Bereich entweder eine zusätzliche Nachverdichtung zum Abgasturbolader oder eine Vorverdichtung für diesen, wodurch dem so genannten Turboloch entgegen gewirkt werden kann. Auch ist der Einsatz als einzelnes Aufladeaggregat im Verbrennungsmotor möglich.
Der Rotor und damit das Laufrad eines derartig genutzten Verdichters müssen in kürzester Zeit auf Drehzahlen von bis zu 100.000 U/min beschleunigt werden. Je nach Gestaltung des elektromagnetischen Kreises entstehen bei der Drehung des Rotors Schwingungen, die in unterschiedliche Richtungen und in verschiedenen Stärken über den Stator auf das umliegende Gehäuse übertragen werden, was zu unerwünschten Geräuschemissionen führt.
Üblicherweise werden die Statoren derartiger Elektromotoren, die zum Antrieb des Verdichters dienen in das umliegende Motorgehäuse vollflächig eingepresst, was zu einer guten Haltbarkeit der Verbindung führt, jedoch gleichzeitig auch zu einer Übertragung aller am Stator wirkenden Schwingungen auf das umliegende Gehäuse führt. Auch ist es bei dieser Art der Befestigung notwendig, große Kräfte aufzubringen, um den Pressverband zwischen dem Gehäuse und dem Stator zu schaffen.
Um diese störende Geräuschentwicklung zu reduzieren, sind daher Lösungen bekannt geworden, bei der neben einer Optimierung bei der Auslegung des elektromagnetischen Kreises auch die Anbindung des Stators im Gehäuse geändert wurde.
So wird in der DE 10 2009 027 872 AI ein Elektromotor mit innenliegendem Rotor und außen liegendem Stator vorgeschlagen, bei dem der Stator über zwei an seinen axialen Enden angeordnete im Wesentlichen zylinderförmige Entkopplungsringe im umliegenden Gehäuse befestigt wird. Auf diese Weise werden zwar die Berührungsflächen zwischen dem Stator und dem Gehäuse verringert, jedoch werden zusätzliche Bauteile zur Befestigung benötigt, was den Montageaufwand erhöht und dazu führt, dass eine ideale konzentrische Lage des Stators zum Rotor nicht sichergestellt werden kann.
Des Weiteren ist es aus der WO 2013/182338 AI ein Elektromotor bekannt, dessen Stator durch ein Blechpaket gebildet wird, dessen Bleche an seinen axialen Enden einen größeren Außendurchmesser aufweisen, so dass der Stator beim Einbau in das umliegende Gehäuse lediglich über diese axialen Enden gehalten wird. Der Zwischenraum ist entweder mit Luft oder mit einer Dämpfungsmasse gefüllt. Der Abstand des Stators zum Gehäuse ist in diesem mit Luft oder Dämpfungsmasse gefüllten Abschnitt relativ groß, so dass im Stator entstehende Wärme über das Gehäuse schlecht abgeführt werden kann, was bei einer Verwendung des Elektromotors als Antrieb für einen schnell laufenden Verdichter nachteilhaft ist und zu thermischer Überlastung führen kann. Des Weiteren ist das umliegende Gehäuse empfindlich gegen radiale Schwingungen.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen elektrischen Verdichter zu schaffen, bei dem der Stator möglichst gut vom umliegenden Gehäuse entkoppelt ist, so dass auftretende Geräuschemissionen minimiert werden. Gleichzeitig soll die Montage vereinfacht werden, indem zusätzliche Bauteile vermieden werden und Fügekräfte verringert werden. Ein Lösen des Staotrs im Betrieb soll zuverlässig vermieden werden. Dennoch soll eine möglichst gute Konzentrizität zwischen dem Stator und dem Rotor und eine möglichst gute Abfuhr von am Stator entstehender Wärme sichergestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Verdichter mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass zwischen der Innenfläche der Umfangswand und einer radialen Außenfläche des Stators mehrere in Axialrichtung verlaufende Stege ausgebildet sind, über die der Stator im Motorgehäuse befestigt ist, wird der Stator über seine gesamte Länge geführt und dennoch die Kontaktflächen zwischen dem umliegenden Motorgehäuse und dem Stator minimiert. Auch wird durch diese axialen Stege aufgrund der kleineren Berührungsflächen das Einschieben des Stators bei der Montage erleichtert. Dennoch kann in den Anlagebereichen eine große Anpresskraft für eine sichere Befestigung des Stators im Gehäuse erzeugt werden. Insbesondere Drehbewegungen des Stators aufgrund der magnetischen Kräfte werden zuverlässig vermieden. Vorzugsweise liegen die Stege linienförmig am Stator oder der umliegenden Umfangswand an. Auf diese Weise werden die Anlageflächenminimiert, wodurch die Anpresskraft pro Flächeneinheit bei der Befestigung erhöht wird und die Fläche zur Übertragung von Schwingungen minimiert wird.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Stege gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, wodurch sich die auf den Stator beziehungsweise das Motorgehäuse durch das Verpressen wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben, so dass auftretende Biegemomente vermieden werden.
Besonders vorteilhaft ist es erfindungsgemäß, wenn die Stege in Umfangsrichtung betrachtet, zwischen den Statorzähnen angeordnet sind. Es hat sich herausgestellt, dass auftretende Schwingungen des Stators vor allem im Bereich der Zähne entstehen und von den Statorzähnen über den Rückschlussring übertragen werden. Durch diesen Versatz zu den Statorzähnen werden diese Schwingungen nicht vollständig auf das Gehäuse übertragen, wodurch die Geräuschentwicklung zusätzlich gedämpft wird.
Vorzugsweise sind die Stege an der Innenfläche der Umfangswand ausgebildet. Bei der Herstellung des Motorgehäuses als Guss- oder Spritzgussteil sind diese Stege einfach ohne zusätzlichen Teile- Zeit- oder Montageaufwand herzustellen. Auch das Entformen des Motorgehäuses aus der Gießform wird nicht erschwert. Zusätzlich wird die Festigkeit und Steifigkeit des Motorgehäuses durch die Stege erhöht, so dass das Motorgehäuse mit geringeren Wandstärken ausgeführt werden kann, was wiederum zu einem geringeren Gewicht führt. Die Fügung des Stators in das Gehäuse ist mit geringen Kräften durchführbar.
In einer hierzu alternativen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Stege an der Außenfläche des Stators ausgebildet. Bei dieser Ausführung wird entsprechend die Lage der Stege zu den Statorzähnen bei der Herstellung des Stators bereits festgelegt, so dass ein Ausrichten des Stators zum Gehäuse in Umfangsrichtung entfällt. Auch bei dieser Ausführung werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt.
Zur zusätzlichen Verbesserung der akustischen Entkopplung kann zwischen den Stegen ein Dämpfungsmaterial angeordnet sein. Dies erhöht zwar die Anlagefläche, jedoch ohne dass Schwingungen übertragen werden. Hierdurch kann bei Verwendung eines gut wärmeleitenden Materials als Dämpfungsmaterial auch die Wärmeabfuhr vom Stator zum Gehäuse verbessert werden.
Es wird somit ein elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, bei dem der Stator des Elektromotors derart vom umliegenden Motorgehäuse entkoppelt ist, dass deutlich weniger Schwingungen vom Stator auf das Motorgehäuse übertragen werden, wodurch die Geräuschemissionen minimiert und somit die akustischen Anforderungen an einen derartigen Verdichter erfüllt werden können. Eine Anbindung zur Wärmeabfuhr über das Motorgehäuse kann dennoch erreicht werden. Die Anzahl der Bauteile sowie der Montage- und Herstellungsaufwand bleiben gering. Zusätzlich werden Fügekräfte bei der Montage verringert und gegebenenfalls die Festigkeit des Motorgehäuses erhöht, ohne die Wandstärken vergrößern zu müssen.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Verdichters ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verdichters in geschnittener Darstellung. Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Motorgehäuses des Verdichters der Figur 1.
Figur 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts durch das Motorgehäuse des in der Figur 1 dargestellten Verdichters in geschnittener Darstellung.
Der erfindungsgemäße elektrische Verdichter besteht aus einem Gehäuse 10, welches sich aus insgesamt vier Gehäuseteilen zusammensetzt. In ein erstes zentrales Motorgehäuse 12 ist ein Stator 14 eines Elektromotors 16 eingepresst. Dieser Stator 14 wirkt in bekannter Weise mit einem Rotor 18 zusammen, der fest auf einer Antriebswelle 20 befestigt ist. Die Antriebswelle 20 wird über ein erstes Lager 22, welches in einer ersten Lageraufnahme 24 angeordnet ist, die zentral am Motorgehäuse 12 ausgebildet ist, sowie ein zweites Lager 26, welches in einer zweiten Lageraufnahme 28 angeordnet ist, welche zentral an einem Elektronikgehäuse 30 ausgebildet ist, gelagert. Das Motorgehäuse 12 und das Elektronikgehäuse 30 begrenzen einen Motorraum 32, in dem der gesamte Elektromotor 16 aufgenommen wird.
An einem axialen Ende der Antriebwelle 20 ist ein Laufrad 34 des elektrischen Verdichters in einem Strömungsraum 36 angeordnet, der durch ein Strömungsgehäuse 38 und einen ersten sich radial zur Antriebswelle 20 erstreckenden Boden 40 des Motorgehäuses 12 begrenzt wird. Das Strömungsgehäuse 38, welches am Motorgehäuse 12 befestigt ist, weist einen Spiralkanal 42 auf, in welchen das über einen am Strömungsgehäuse 38 ausgebildeten Einlass 44 einströmende Gas mittels des Laufrades 34 gefördert wird. Im Spiralkanal 42 wird dieses Gas verdichtet, bis es den Strömungsraum 36 beziehungsweise den Spiralkanal 42 über einen ebenfalls am Strömungsgehäuse 38 ausgebildeten Auslass 46 wieder verlässt. Um den Strömungsraum 36 vom Motorraum 32 möglichst gasdicht zu trennen und zu verhindern, dass Gas aus dem Strömungsgehäuse 38 in das Motorgehäuse 12 an der Rückseite des Laufrades 34 entlang der Antriebswelle 20 strömt, ist in einer zentralen Öffnung 48 des Bodens 40 des Motorgehäuses 12, die zum Laufrad 34 weist, eine Gleitringdichtung 50 angeordnet, die gegen eine Einschnürung 52 dieser Öffnung 48 axial anliegt. An der zum Motorraum 32 weisenden Seite der Einschnürung 52 erstreckt sich vom Boden 40 ein zylindrischer Vorsprung 54 axial in Richtung des Rotors 18. Dieser zylindrische Vorsprung 54 dient als erste Lageraufnahme 24 für das erste Lager 22, das einerseits gegen die Gleitringdichtung 50 und die Einschnürung 52 und andererseits gegen einen Wellenabsatz 58 anliegt.
Dieser zylindrische Vorsprung 54 ist, wie insbesondere in Figur 2 zu erkennen ist, über Rippen 62 mit einer den Motorraum 32 radial begrenzenden und sich vom Boden 40 axial in Richtung des Elektronikgehäuses 30 erstreckenden zylindrischen Umfangswand 64 verbunden, an deren Innenseite der Stator 14 eingepresst ist. Das Motorgehäuse 12 weist sechs gleichmäßig über den Umfang verteilte Rippen 62 auf, die jeweils versetzt zu Wicklungsköpfen 66 auf den Statorzähnen 68 des Stators 14 angeordnet sind und somit jeweils mittig in einen Zwischenraum zwischen den Wicklungsköpfen 66 ragen.
In Verlängerung dieser Rippen 62 erstrecken sich erfindungsgemäß sechs schmale Stege 70 entlang der Innenfläche der Umfangswand 64 des Motorgehäuses 12 in axialer Richtung. Der Stator 14 weist einen konstanten Durchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Abstand zweier dieser Stege 70 an den radial gegenüberliegenden Seiten der Umfangwand 64 und geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bereiche der Umfangswand 64, an denen kein Steg 70 ausgebildet ist. Dementsprechend erfolgt das Einpressen des Stators 14 beim Zusammenbau und damit dessen Befestigung im Motorgehäuse 12 ausschließlich über die gleichmäßig über den Umfang verteilten sechs Stege 70, die wie die Rippen 62 in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Statorzähnen 68 angeordnet sind und gegen die radiale Außenfläche des Stators 14 anliegen. Die Berührungsfläche ist dabei möglichst gering, derart dass lediglich eine Linienberührung zwischen den Stegen 70 und der radialen Außenfläche des Stators 14 entsteht. In den übrigen Bereichen weist die Außenfläche des Stators 14 zur umgebenden Umfangswand 64 einen geringen Abstand auf.
Dieser geringe Abstand ermöglicht eine weiterhin gute Wärmeabfuhr aus dem Stator 14. Um diese sicherzustellen, ist an der Außenseite der Umfangswand 64 eine sich schraubenförmig um die Umfangswand erstreckende Trennwand 72 ausgebildet, gegen deren radiale Außenseite eine sich axial erstreckende zylindrische Umfangswand 74 des Elektronikgehäuses 30 anliegt, so dass zwischen den Windungen der Trennwand 72 ein Kühlmittelkanal 76 gebildet wird, der von einem Kühlmittel durchströmt wird. Entsprechend ist die Umfangswand 64 des Motorgehäuses 12 über die gesamte axiale Erstreckung des Stators 14 vom Kühlmittelkanal 76 umgeben, so dass die im Stator 14 entstehende Wärme trotz des Spaltes zwischen Außenfläche des Stators 14 und der Innenfläche der Umfangswand 64 über das Kühlmittel abgeführt werden kann. Um diesen Wärmeübergang zu verbessern, kann der Spalt auch mit einem gut Wärme leitenden Dämpfungsmaterial gefüllt werden.
Das axiale Ende der Umfangswand 64 ist in einer ringförmigen Aufnahmeöffnung 80 angeordnet, die radial zwischen der Umfangswand 74 und einem zylindrischen Vorsprung 82 des Elektronikgehäuses 30 ausgebildet ist. Dieser zylindrische Vorsprung 82 des Elektronikgehäuses 30 ist ebenso wie die Umfangswand 64 des Motorgehäuses 12 über sechs zweite, sich radial und axial erstreckende Rippen 86, die wiederum in Verlängerung der Stege 70 und damit axial gegenüberliegend zu den Rippen 62 ausgebildet sind, mit einem axial in den Motorraum 32 weisenden zweiten zylindrischen Vorsprung 88 verbunden. Dieser dient als zweite Lageraufnahme 24 für das zweite Lager 26 und ist einteilig mit einem zweiten sich radial erstreckenden Boden 90 ausgebildet, von dem aus sich auch die Umfangswand 74 und der zylindrische Vorsprung 82 axial erstrecken. Im radial inneren Bereich sind die Rippen 86 als ringförmige Vorsprünge 92 mit einer inneren Durchgangsöffnung 94 ausgebildet, durch die sich jeweils ein Wicklungsende jedes Wicklungskopfes 66 zur entgegengesetzten Seite des Bodens 90 erstreckt. Auf dieser rückwärtigen Seite des Bodens 90 ist eine Platine 96 angeordnet, die die Steuerelektronik enthält, so dass die Wicklungsenden direkt mit der Platine 96 verbunden werden können und die Wicklungsköpfe 66 über die Platine 96 mit Strom versorgt werden können, um den Elektromotor 16 anzusteuern. Die Platine 96 befindet sich in einem Elektronikraum 98, der durch eine sich 90 zur Umfangswand 74 vom Boden 90 erstreckende Außenwand 100 radial begrenzt wird und durch einen Deckel 102 axial verschlossen ist.
Durch die Ausbildung der Stege 70, über die der Stator 14 des Elektromotors 16 im Motorgehäuse befestigt ist, wird die Berührungsfläche zwischen der Umfangswand 64 und der Außenfläche des Stators 14 extrem reduziert. Schwingungen des Stators 14 können ausschließlich über diese Stege 70 auf das Gehäuse 10 übertragen werden, wodurch eine deutliche akustische Dämpfungswirkung erzielt wird. Da zusätzlich durch die Ausführung des Motorgehäuses 12 sowie des Elektronikgehäuses 30 mit den Rippen 62, 86 und auch den Stegen 70 eine sehr gute Steifigkeit des Gehäuses 10 und der Lageraufnahmen 24, 28 erzielt wird, können auch bei Drehgeschwindigkeiten des Laufrades 34 von bis zu 100.000 U/min die entstehenden axialen und radialen Kräfte, die noch auf das Gehäuse 10 übertragen werden, von diesem aufgenommen werden und eine gleichbleibende Konzentrizität des Rotors 18 und des Stators 14 auch im Betrieb sichergestellt werden. Die Montage des Stators 14 im Motorgehäuse 12 wird ebenfalls im Vergleich zu bekannten Ausführungen durch die geringen Berührungsflächen vereinfacht. Dennoch wird eine sehr feste Verbindung geschaffen, da im Bereich der Stege 70 hohe Anpresskräfte auf den Stator 14 wirken. Während also das axiale Einschieben des Stators 14 bei der Montage erleichtert wird, wird eine ungewollte Drehung des Stators 14 im Motorgehäuse 12 aufgrund auftretender in Umfangsrichtung wirkender elektromagnetischer Kräfte zuverlässig vermieden. Durch die Anordnung der Stege 70 zwischen den Statorzähnen 68 werden die auf das Motorgehäuse 12 übertragenen Schwingungen zusätzlich verringert, da diese üblicherweise verstärkt über den Bereich der Statorzähne übertragen werden. Auf zusätzliche Bauteile zur Reduzierung der Geräuschemissionen kann verzichtet werden. Ein derartiges Motorgehäuse 12 kann als Leichtmetalldruckgussteil einfach hergestellt werden.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere können die Stege auch am Außenumfang des Stators ausgebildet werden, wodurch deren Winkellage zu den Statorzähnen auch festgelegt wäre. Auch wäre es denkbar, zusätzliche Bauteile als Steg zu verwenden. Andere konstruktive Änderungen des Verdichters oder der Aufteilung des Gehäuse sind selbstverständlich ebenfalls denkbar.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einem Elektromotor (16), der einen radial innenliegenden Rotor (18) und einen radial außen liegenden Stator (14) aufweist,
einer Antriebswelle (20), auf der der Rotor (18) des Elektromotors (16) befestigt ist,
einem Laufrad (34), welches mit der Antriebswelle (20) verbunden ist und in einem Strömungsraum (36) zwischen einem Einlass (44) und einem Auslass (46) angeordnet ist,
einem Motorgehäuse (12) mit einer Umfangswand (64), an deren Innenfläche der Stator (14) des Elektromotors (16) mit mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilten Statorzähnen (68) durch Einpressen befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Innenfläche der Umfangswand (64) und einer radialen Außenfläche des Stators (14) mehrere in Axialrichtung verlaufende Stege (70) ausgebildet sind, über die der Stator (14) im Motorgehäuse (12) befestigt ist.
2. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stege (70) linienförmig am Stator (14) oder der umliegenden Umfangswand (64) anliegen.
3. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (70) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stege (70) in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Statorzähnen (68) angeordnet sind.
Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stege (70) an der Innenfläche der Umfangswand (64) ausgebildet sind.
Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stege (70) an der radialen Außenfläche des Stators (14) ausgebildet sind.
Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Stegen (70) ein Dämpfungsmaterial angeordnet ist.
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