[发明专利]涡轮增压器Ⅱ

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮增压器。

背景技术

具有涡轮增压器的内燃机主要在机动车辆领域中为人所知。通常，利用从 内燃机排出的废气流驱动涡轮。该涡轮例如通过轴与压缩机轮耦接，该压缩机 轮保证在燃烧室中压缩所提供的新鲜空气。这样的预压缩或“增压”导致与传 统内燃机相比增加了引擎功率或提高了扭矩。但是，利用通过这种方式增压的 内燃机，存在所谓的“涡轮迟滞”问题，该问题特别是当从车辆低转数提速和 加速时、进而在要将内燃机快速加速到功率增大的范围内时出现。这是因为对 供气侧的空气量要求增加仅可以允许有一些延迟(除了由涡轮和压缩机轮系统 的惯性引起的之外)。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种涡轮增压器，该涡轮增压器以最小可能延 迟来精确提供准确的新鲜空气量，并且其结构简单而且尽可能不易出故障。

该目的通过专利独立权利要求的主题来实现。

本发明涉及涡轮增压器，该涡轮增压器具有用于压缩用于内燃机的新鲜空 气的压缩机装置，包括压缩机轮以及具有转子和定子的电动机，其中，转子的 转子磁铁被设计成使其被部分或全部集成到压缩机轮中(这样，在一边的转子 磁铁或转子和在另一边的压缩机轮彼此连接)，并且定子的最小内径是转子的最 大外径的1.5至8倍。这里指定的长度各自与相关部件的最大延伸或最小延伸相 关，但是仅在电有效或磁有效部件的范围内，即例如仅在转子磁铁的长度上。

本发明背景中的“涡轮增压器”应理解为可以将预压缩的空气引导到内燃 机的所有装置，通过所述装置，更大的气团进入燃烧室中。(因此传统的压缩轮 -涡轮耦接不是必需的)

本发明还涉及一种包括至少一个压缩机轮的涡轮增压器，其中，所述压缩 机轮可以通过至少一个电动机驱动，并且所述电动机包括转子、定子以及转子 与定子之间的转子间隙，并且该转子间隙被设计成使得压缩机轮旋转时，要压 缩的气团流的至少50％、优选是至少90％被引导通过所述转子间隙。

所述百分数每个都指定最小范围。这里，所述百分数基本上应用于涡轮增 压器或与其连接的内燃机的整个转速范围。

在特别有利的另一构成中，被引导到相应压缩机轮的全部气流被引导通过 所述转子间隙。

关于数值等等的限定是为了相应地排除如现有技术中出现的不希望的或 “巧合的”泄露流。但是，利用根据现有技术的主题(根据该现有技术主题， 转子被附接到压缩机轮的外侧，很靠近定子)进行的转子与定子之间的“再循 环流”不应该被看作“要压缩的气团流”，因为这样的“再循环流”严格来说已 经经过压缩机轮。

有利的是“整体”构造形式，利用该形式，要压缩的气团流的大部分、甚 至是要压缩的气团流的全部通过转子间隙被引导到至少一个压缩机轮。

与将转子附接到压缩机轮的径向外侧不同，将转子或其磁有效部分布置得 尽可能靠近压缩机轮的旋转轴是有利的。这在一方面从机械的观点来看对于快 速运转的涡轮增压器是很有利的，原因是在特定情况下，由于很高且快速变化 的离心力可能出现机械损伤。还有利的是，通过这种方式，旋转惯性矩可以保 持较小，原因是在径向上位于外侧的磁铁通常具有很高的特定重量，因而具有 很高的旋转惯性矩。通过这种方式，压缩机的瞬时行为可以得到相当大的改善。 此外，磁铁在外侧置于压缩机轮上，这些也在更大程度上受到热负荷，原因是 由于压缩功的原因在这些外侧出现更大的温度上升，这又会对磁铁或转子的寿 命具有负面影响。

从文献中可知，涡轮增压器用于产生电力。这些涡轮增压器被设计为小的 燃气涡轮机，类似地具有涡轮机以及刚性耦接的压缩机。用于产生电力的传统 发电机被法兰安装在涡轮机的转子轴上。该发电机由于被布置在入口通道内， 所以表现出很高的流阻力，并且该流阻力降低效率，并且同时对轴承部件产生 很高的负荷。