CN109869224A - 由具有非磁性收缩环的转子轴的电机驱动的用于压缩流体的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由电机驱动的压缩装置，用于压缩装置的转子(1)包括转子轴(31)、圆柱形磁体(34)和非磁性收缩环(33)。根据本发明，转子轴(31)包括用于***压缩机轴(3)的一端的孔(36)。
Description
本发明涉及由电机驱动的压缩装置的领域，具体涉及一种由电机驱动的涡轮增压器。
本发明尤其涉及一种通过压缩机用于压缩气态流体、本文中为空气的装置，以便随后将空气送到所有类型的设备以及特别是内燃机的入口，压缩机单独地或连接到涡轮机以形成涡轮增压器。
实际上，如广泛已知的，内燃机所传递的功率取决于该内燃机的燃烧室引入的空气量，空气量本身与该空气的密度成比例。
因此，当需要大功率时，经常通过在外部空气进入该燃烧室之前对其进行压缩来增加空气量。这种称为增压的操作可以通过任何方式进行，比如单独由电机(电动压缩机)电驱动的压缩机、或者通过由涡轮机和电机组合以形成电动涡轮增压器的压缩机。
在上述两种情况下，与压缩机组合的电机可以是两种类型。
这两个类型中的一种是具有小的气隙和靠近转子的绕组的电机，这种电机允许最佳地引导磁通量以及优化效率。这种类型的电机具有一定的紧凑性的优点，这有时会对其冷却造成问题，从而需要使用特定的***来免除其损失。
为了不侵入压缩机的进气口，在电动压缩机的情况下这种类型的电机通常位于压缩机的后部，或者在电动涡轮增压器的情况下这种类型的电机位于压缩机和涡轮机之间，尽管在后一种情况下存在不利的热环境，因为电机靠近涡轮机。通常，压缩机、涡轮机和电机之间的连接是刚性的。这种类型的电机也可以定位在压缩机侧，但是相对地远离进气口一段距离，以便不干扰后者。压缩机和电机之间的连接是刚性的，或者使用机械或磁性联接来实现。
在专利US 2014/0373532、US 8,157,543、US 8,882,478、US 2010/0247342、US 6,449,950、US 7,360,361、EP 0,874,953或EP 0,912,821中最佳地描述了这种类型的***。
这两个类型中的另一种是具有较大气隙的电机(称为“气隙”电机)，这种电机的气隙有时可以有几厘米的测量值以允许工作流体在该气隙中通过，从而在更有利的热环境中允许压缩***可以最靠近地成一体。
然而，这种电机装置具有干扰和限制转子和定子之间的磁通量通过大气隙的缺点，这导致限制了电机的固有效率及其规格(功率重量比和功率密度)。这种设计的高损耗还需要用于从转子和定子排出热量的特定冷却的开发或者对规格的限制来弥补。
在专利EP 1,995,429、US 2013/169074或US 2013/043745中具体描述了这种类型的电机。
使压缩机通电的问题之一涉及转子的设计以及转子与压缩机轴的连接。这种设计通常(使用螺钉而)比较复杂并且(具体地由于短的定心而)不允许转子和压缩机轴具有良好的同轴度，因此限制了整个***可实现的最大速度。
为了克服这些缺点，本发明涉及一种由电机驱动的压缩装置，用于压缩装置的转子包括转子轴、圆柱形磁体和非磁性收缩环。根据本发明，转子轴包括用于***压缩机轴的一端的孔。因此，转子的设计简单，并且转子与压缩机轴的连接易于实现。
根据本发明的装置
本发明涉及一种由电机驱动的用于流体的压缩装置，所述电机包括转子和定子，并且所述压缩装置包括压缩机轴，在所述压缩机轴上安装有至少一个叶轮，所述转子被固定到所述压缩机轴上。所述转子包括转子轴、安装在所述转子轴的至少一部分上的圆柱形磁体、用于将所述磁体保持在所述转子轴上的非磁性材料的收缩环，并且所述转子轴包括用于***所述压缩机轴的一端的孔。
根据一种实施例，所述转子的外径小于或等于所述叶轮的入口的直径。
有利地，所述转子在所述磁体的一侧包括至少一个非磁性止挡件。
根据一方面，所述收缩环由钛或碳制成。
根据一种实施例，所述转子包括相对于用于固定到所述压缩机轴的端部具有减小直径的部分，并且在转子中所述磁体安装在具有减小直径的所述部分上。
根据一区别特征，所述转子包括与所述叶轮的平坦端面接触的平坦表面。
根据一实施例，所述转子包括***所述叶轮中的圆柱形部分。
有利地，所述转子的所述圆柱形部分的轴向长度基本上等于压缩机轴直径的1.5倍。
或者，所述压缩装置包括管状套筒，所述管状套筒安装在所述压缩机轴上并且设置在所述叶轮的一端和所述转子的所述圆柱形部分之间。
根据一方面，所述转子通过螺纹固定到所述压缩机轴。
优选地，所述转子包括操纵适配器，以使所述转子运动。
有利地，所述操纵适配器是可移除的。
优选地，所述压缩装置是具体用于车辆的内燃机的将涡轮机和压缩机组合起来的涡轮增压器，或者微型涡轮机。
有利地，所述电机设置在所述涡轮增压器的气体进入口中。
根据一方面，所述电机是具有定子格架的机器。
此外，本发明涉及一种用于制造由电机驱动的压缩装置的方法，所述电机包括转子和定子，并且所述压缩装置包括压缩机轴和叶轮。对于此方法，实施以下步骤：
a)将所述叶轮安装在所述压缩机轴上；
b)将圆柱形磁体安装在转子轴的至少一部分上；
c)将所述圆柱形磁体通过非磁性收缩环固定在所述转子轴上；以及
d)将所述压缩机轴的一端***所述转子轴的孔中，并且将所述压缩机轴固定在所述转子轴上。
根据一种实施例，在将压缩机轴***所述转子轴的所述孔中的步骤期间，所述转子通过接触的平坦表面邻接所述叶轮。
根据一种实施例，在将压缩机轴***所述转子轴的所述孔中的步骤期间，所述转子的圆柱形部分***所述叶轮。
有利地，转子轴通过螺纹固定到所述压缩机轴。
优选地，所述转子由操纵适配器转动。
附图说明
通过阅读以下实施例的描述并且参照下文描述的附图，根据本发明的装置的其它特征和优点将变得显而易见，所述实施例绝不是限制性的。
图1示出了根据本发明的一实施例的电机的转子。
图2示出了根据本发明第一实施例的由电机驱动的压缩装置。
图3示出了根据本发明第二实施例的由电机驱动的压缩装置。
图4示出了根据本发明第三实施例的由电机驱动的压缩装置。
具体实施方式
本发明涉及一种由电机驱动的用于流体、具体是气体的压缩装置。换言之，本发明涉及由电机和压缩装置形成的组件。优选地，压缩装置用于压缩空气。
用于流体的压缩装置包括称为压缩机轴的轴，在该轴上安装有叶轮(也称为叶片)。
电机包括转子和定子。转子固定在压缩机轴上，以将扭矩从电机传输或传递到压缩机轴和叶轮，并且反之亦然。
根据本发明，转子包括：
-转子轴；转子轴旨在固定于压缩机轴上，并旨在支承电机转子的有源部件，从而确保这些不同的旋转元件之间的同轴度，
-圆柱形磁体，该圆柱形磁体安装在转子轴的至少一部分上；优选地，圆柱形磁体安装在转子轴的一端上，转子通过与该端部相对的另一端固定到压缩机轴上；磁体与定子的绕组相互作用，以产生转子的旋转运动，
-非磁性材料的收缩环，该收缩环用以压缩磁体并将磁体轴向保持在转子轴上，该收缩环可以具有围绕圆柱形磁体和转子轴的至少一部分的基本上圆柱形的形状。另外，非磁性材料可以避免漏磁。
此外，转子轴在一端包括用于***压缩机轴的一端的孔。该孔优选地沿着转子轴的轴线，以便允许两个(转子和压缩)轴的良好的对准。
根据本发明的一种实施例，转子还可以包括在磁体的至少一侧上的非磁性止挡件。这种非磁性止挡件可以避免从磁体到转子轴的漏磁。非磁性止挡件还可以用作热屏障，以保护对温度敏感的磁体。该非磁性止挡件可以具有插在转子轴的肩部和圆柱形磁体之间的环的形式。
根据本发明的一方面，转子通过螺纹固定到压缩机轴。为此，可以在压缩机轴的端部上设置外螺纹，并且可以在转子轴的孔内设置内螺纹。借助螺纹的这种螺纹固定易于实现并且允许转子轴与压缩机轴的刚性连接。
对于借助螺纹的该实施例，转子可包括操纵适配器，该操纵适配器旨在便于将压缩机轴“拧紧”到转子中。根据一个实施例，操纵适配器可以具有十二边凹部或任何其它***，以使对气流的惯性和空气动力学的影响最小化，以便于组装。有利地，操纵适配器具体地通过螺旋组件能够是可移除的。操纵适配器的可移除特性使得一旦转子固定到压缩机轴上，就可以产生具有恒定外径的转子，并且可以使运行中的转子的质量最小化。
或者，可以通过任何其它方式来进行将转子轴固定在压缩机轴上的操作。例如，可以通过销和螺钉进行这种固定。
根据本发明的一个特征，收缩环可以由钛或碳、或具有合适的机械和非磁性的任何其它材料制成。
根据一方面，转子轴可以由磁性材料制成，例如AISI 420或APX4。
优选地，电机可以安装在压缩装置的进入口的一侧上。
根据本发明的一种实施例，转子(在这种情况下，收缩环)的外径小于或等于叶轮的入口的直径。以这种方式，压缩装置入口处的气流不会受到转子轴的阻碍。
根据本发明的一实施方式，转子轴可包括相对于转子轴的端部具有减小直径的部分，该部分用于固定到压缩机轴。在这种情况下，磁体可以安装在具有减小直径的部分上。有利地，在压缩***入口处，收缩环的外径对应于压缩***的直径。因此，转子的直径是受限的且平滑的(外径恒定的)直径，这允许压缩装置的入口处的气流受到转子的阻碍尽可能的小(转子和压缩***的入口之间的直径的连续性)。
为了促进部件的安装和定位，转子可包括与叶轮的平坦端面接触的平坦表面。此外，该特性使得可以将转子尽可能靠近压缩装置设置。
根据本发明的一实施例，转子可包括***叶轮中的圆柱形部分。该圆柱形部分围绕压缩机轴并***叶轮的孔中。该圆柱形部分确保转子相对于压缩机轴的长定心，该长定心允许两个轴的更好的同轴度。圆柱形部分可以具有相对于转子外径的减小外径。
有利地，圆柱形部分的轴向长度大于或等于叶轮内压缩机轴的直径的1.5倍，以允许长定心得到优化。
根据该实施例的第一变型，圆柱形部分的轴向长度基本上对应于叶轮的轴向长度，以允许长定心最大并加强叶轮，以具体用于高转速。这种构造使得尤其可以加强压缩机叶轮下方的轴部分，该部分可以是某些弯曲模式的临界点。
根据该实施例的第二变型，管状套筒可以安装在压缩机轴上并且***到叶轮中，从而在一侧抵靠着转子的圆柱形部分以及在压缩机轴的导向装置的环上停止。以这种方式，叶轮搁置在管状套筒上和圆柱形部分上，而不与压缩机轴接触。该实施例变型允许叶轮长定心得到优化并加强叶轮，以具体用于高转速。这种构造使得尤其可以加强压缩机叶轮下方的轴部分，该部分可以是某些弯曲模式的临界点。该解决方案还可以限制不同材料之间的接触。根据一种实施示例，管状套筒可包括凸缘，以增加叶轮的强度。
根据本发明的一种实施方式，压缩装置是具体用于车辆的内燃机的涡轮增压器。因此它是由电机驱动的涡轮增压器。在这种情况下，压缩机轴对应于涡轮增压器的轴，该涡轮增压器的轴将涡轮增压器的涡轮连接到涡轮增压器的压缩机。因此，电机同时驱动压缩机和涡轮机。
根据本发明的该实施例的一种变型，电机可以设置在涡轮增压器***的气体(通常是空气)进入口中。这个解决方案的优点是双重的：电机可以通过进入气流冷却，并且进入气体由电机加热，这在内燃机的某些运行模式中是有利的。
优选地，电机可以是具有定子格架的电机、即具有定子齿的电机，定子齿周围安装有绕组；这些定子齿具有大尺寸以允许气流通过。在专利申请WO2013/050577和FR 3048022中具体描述了这种具有定子格架的机器。
图1示意性且非限制性地示出了根据本发明的转子的一种实施例。对于所示的实施例，转子1包括转子轴31、圆柱形磁体34、收缩环33和非磁性止挡件32。转子轴31在一侧包括用于***压缩机轴3(部分示出)的孔36。压缩机轴3可包括外螺纹(未示出)，并且孔36可包括与压缩机轴3的外螺纹配合的内螺纹(未示出)。另一方面，转子轴31包括相对于第一侧上的转子轴31的直径具有减小直径的部分35。圆柱形磁体34安装在具有减小直径的该部分上。磁体34轴向地抵靠非磁性止挡件32停止。非磁性止挡件32基本上具有环形。非磁性止挡件32设置在转子轴31的肩部中。(例如碳或钛的)非磁性收缩环33绕磁体34放置。非磁性收缩环33压缩磁体34并将磁体34在转子轴31上轴向保持就位。非磁性收缩环33的外径对应于转子轴31的最大直径。由此形成的转子具有“平滑”的(具有恒定外径的)圆柱形状。转子还可包括操纵适配器(未示出)。
图2示意性且非限制性地示出了根据本发明的第一实施例的压缩装置(具体是涡轮增压器)。在该图中，未示出转子1的不同部件，即转子轴、磁体、收缩环和可选的非磁性止挡件。涡轮增压器的涡轮部分也未示出。图2示出了用于在涡轮增压器轴3上组装电动转子1的***，该***同时确保组件和特别是压缩机叶轮2的刚性连接。在这种情况下，在安装轴承4a之后，压缩机叶轮2直到与轴承4a的内环轴向接触之前，经由径向定心定位在涡轮增压器轴3上。
叶轮2的孔可在与轴承4相对的一侧扩大。这种(相对于常规叶轮的)改进(有利地)在不损害叶轮2的机械强度的情况下进行。
电机的转子1的孔配备有内螺纹，涡轮增压器轴3通过压缩机轴的外螺纹8拧入该内螺纹中。该电动转子1的定位经由与压缩机轴3相互作用的长定心，通过转子1的圆柱形部分7来实现。在压缩机叶轮2的孔和电机的转子轴1的定心气缸7之间可以存在机械间隙。圆柱形部分7表示出大约为压缩机轴直径的1.5倍。这确保了电动涡轮增压器的整个轴的同轴度。电动转子1的轴向定位通过平面接头实现，该平面接头抵靠压缩机叶轮2的(入口的)头部的平坦表面6。在压缩机叶轮2的孔的底部和电机的转子1的定心气缸之间可以存在机械间隙。电机1的转子在涡轮增压器轴3上的刚性连接和涡轮增压器4a的轴承内环的轴向预加载通过干涉(摩擦)来进行。
图3示意性且非限制性地示出了根据本发明的第二实施例的压缩装置(具体是涡轮增压器)。在该图中，未示出转子1的不同部件，即转子轴、磁体、收缩环和可选的非磁性止挡件。涡轮增压器的涡轮部分也未示出。图3示出了在涡轮增压器轴3上组装电动转子1的***，该***同时确保组件以及特别是压缩机叶轮2的固定。与图2相同的元件将不再详细描述。图3中的第二实施例与图2中的第一实施例的不同之处在于，圆柱形部分7的长度大致等于叶轮2的轴向长度，圆柱形部分7在轴承4a的内环和其端部之间保持机械间隙。对于该实施例，叶轮2包括内孔，该内孔的直径大于常规的叶轮2。此外，叶轮2直接安装在转子1的圆柱形部分7上。采用具有合适材料的电机的转子1的这种结构使得可以增加涡轮增压器轴3的一部分的刚度，以使该结构对不安全的弯曲模式更不敏感。在这种结构中，通常铝制的叶轮2位于电机1的转子和轴承4a的内环之间的接口处，转子1和轴承4a的内环通常由钢制成。
图4示意性且非限制性地示出了根据本发明的第三实施例的压缩装置(具体是涡轮增压器)。在该图中，未示出转子1的不同部件，即转子轴、磁体、收缩环和可选的非磁性止挡件。涡轮增压器的涡轮部分也未示出。图4示出了在涡轮增压器轴3上组装电动转子1的***，该***同时确保组件以及特别是压缩机叶轮2的固定。与图2相同的元件将不再详细描述。图4中的第三实施例与图2中的第一实施例的不同之处在于，在压缩机轴3和叶轮2之间使用管状套筒9。管状套筒与轴承4a和转子1的圆柱形部分7轴向接触，可选地具有间隙。管状套筒9在其端部包括与轴承环4接触的凸缘。对于该实施例，叶轮2包括内孔，该内孔的直径大于常规的叶轮2。
此外，本发明涉及一种用于制造由电机驱动的压缩装置的方法，所述电机包括转子和定子，并且所述压缩装置包括压缩机轴和叶轮。对于此方法，实施以下步骤：
a)将叶轮安装在压缩机轴上；
b)将圆柱形磁体安装在转子轴的至少一部分上；
c)将所述圆柱形磁体通过非磁性收缩环保持在所述转子轴上，非磁性收缩环包含转子轴上的磁体，该非磁性收缩环为大致圆柱形；以及
d)将压缩机轴的一端***所述转子轴的孔中，并且将压缩机轴固定在转子轴上。
有利地，制造方法旨在制造根据先前描述的变型的任何组合的压缩装置。例如，制造方法可以用于制造如参照图1至图4之一所述的压缩装置。
根据一实施例，在将压缩机轴***转子轴的孔中的步骤期间，转子通过接触的平坦表面邻接所述叶轮。
根据一实施例，在将压缩机轴***转子轴的孔中的步骤期间，转子的圆柱形部分***叶轮。该圆柱形部分确保转子相对于压缩机轴的长定心，这允许两个轴的良好的同轴度。
根据本发明的一方面，转子轴可通过螺纹固定到压缩机轴。为此，可以在压缩机轴的端部上设置外螺纹，并且可以在转子轴的孔内设置内螺纹。这种通过螺纹的固定很容易实现，并且允许保持正确的位置。
对于该实施例，转子可以通过操纵适配器旋转，例如操纵适配器包括十二边凹部。
或者，转子轴可以通过任何其它已知的方式固定到压缩机轴上，例如通过销和螺钉。
根据该方法的一实施例，压缩装置、或可选地涡轮增压器，和电机组件可以安装在内燃机的空气路径中。
有利地，电机可以放置在进气管道中，使得进入压缩装置的气流首先通过电机。这个解决方案的优点是双重的：电机可以通过进气流冷却，并且进气由电机加热，这在内燃机的某些运行模式中是有利的。
该方法还可以包括绕转子安装定子的步骤。
有利地，根据本发明的制造方法可涉及(配备有叶轮和压缩机轴，但最初没有电驱动的)压缩装置或常规涡轮增压器的通电。为此，叶轮和压缩机轴可以是用于执行上述步骤a)至d)的压缩机轴和叶轮。
在这种情况下，该过程可以包括对叶轮进行钻孔的附加步骤，以在其中至少***转子的圆柱形部分，并且可选地***管状套筒。
此外，本发明还适用于诸如微型涡轮机之类的能量产生***。
Claims (20)
1.一种由电机驱动的用于流体的压缩装置，所述电机包括转子(1)和定子，并且所述压缩装置包括压缩机轴(3)，所述压缩机轴(3)上安装有至少一个叶轮(2)，所述转子(1)固定在所述压缩机轴(3)上，其特征在于，所述转子(1)包括转子轴(31)、安装在所述转子轴(31)的至少一部分上的圆柱形磁体(34)、由非磁性材料制成的收缩环(33)，以将所述磁体(34)保持在所述转子轴(31)上，并且所述转子轴(31)包括用于***所述压缩机轴(3)的一端的孔(36)。
2.如权利要求1所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)的外径小于或等于所述叶轮的入口的直径。
3.如前述权利要求中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)在所述磁体(34)的一侧包括至少一个非磁性止挡件(32)。
4.如前述权利要求中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述收缩环(33)由钛或碳制成。
5.如前述权利要求中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)包括相对于用于固定到所述压缩机轴(3)的端部具有减小直径(35)的部分，并且在所述转子(1)中所述磁体(34)安装在具有减小直径(35)的所述部分上。
6.如前述权利要求中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)包括与所述叶轮(2)的端部平坦表面接触的平坦表面(6)。
7.如前述权利要求中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)包括***所述叶轮(2)中的圆柱形部分(7)。
8.如权利要求7所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)的所述圆柱形部分(7)的轴向长度至少等于所述压缩机轴(3)直径的1.5倍。
9.如权利要求7所述的压缩装置，其特征在于，所述压缩装置包括管状套筒(9)，所述管状套筒安装在所述压缩机轴(3)上并且设置在所述叶轮(2)的一端和所述转子(1)的所述圆柱形部分(7)之间。
10.如前述权利要求中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)通过螺纹(8)固定在所述压缩机轴(3)上。
11.如权利要求10所述的压缩装置，其特征在于，所述转子(1)包括操纵适配器(5)以移动所述转子(1)。
12.如权利要求11所述的压缩装置，其特征在于，所述操纵适配器(5)是可移除的。
13.如前述权利要求中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述压缩装置是具体用于车辆的内燃机的组合涡轮机和压缩机的涡轮增压器，或者微型涡轮机。
14.如权利要求13所述的压缩装置，其特征在于，所述电机设置在所述涡轮增压器的进气口中。
15.如权利要求13或14中任一项所述的压缩装置，其特征在于，所述电机是具有定子格架的机器。
16.用于制造由电机驱动的压缩装置的方法，所述电机包括转子(1)和定子，并且所述压缩装置包括压缩机轴(3)和叶轮(2)，其特征在于，所述方法实施以下步骤：
a)将所述叶轮(2)安装在所述压缩机轴(3)上；
b)将圆柱形磁体(34)安装在转子轴(31)的至少一部分上；
c)将所述圆柱形磁体(34)通过非磁性收缩环(33)固定在所述转子轴(31)上；以及
d)将所述压缩机轴(3)的一端***所述转子轴(33)的孔(36)中，并且将所述压缩机轴(3)固定在所述转子轴(33)上。
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，在将所述压缩机轴(3)***所述转子轴(31)的所述孔(36)中的步骤期间，所述转子(1)通过接触的平坦表面(6)邻接所述叶轮(2)。
18.如权利要求16至17中任一项所述的制造方法，其特征在于，在将所述压缩机轴***所述转子轴(31)的所述孔(36)的步骤期间，将所述转子(1)的圆柱形部分(7)***所述叶轮(2)。
19.如权利要求16至18中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述转子轴(31)通过螺纹(8)固定在所述压缩机轴(3)上。
20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，所述转子(1)通过操纵适配器(5)旋转。
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|---|---|---|---|---|
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| US20220316394A1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | Honda Motor Co., Ltd. | Combined power system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101473512A (zh) * | 2006-06-16 | 2009-07-01 | 株式会社Ihi | 马达转子 |
| CN103867290A (zh) * | 2012-06-22 | 2014-06-18 | Skf磁性机械技术公司 | 嵌入了具有永磁体的电机的涡轮增压器 |
| CN104145103A (zh) * | 2012-02-20 | 2014-11-12 | 博格华纳公司 | 流体冷却的电辅助涡轮增压器 |
| WO2016156757A1 (fr) * | 2015-04-01 | 2016-10-06 | Liebherr-Aerospace Toulouse Sas | Ensemble rotor et turbomachine à paliers à gaz comportant un tel ensemble rotor |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3700372A (en) * | 1969-12-23 | 1972-10-24 | March Mfg Co | Pump impeller molding apparatus |
| DE2331416A1 (de) * | 1973-06-20 | 1975-01-16 | A L Engels & Co Kg | Antriebsmotor mit pumpe fuer einen heimspringbrunnen oder dgl |
| WO1993008632A1 (en) * | 1991-10-25 | 1993-04-29 | Filmlab Engineering Pty Limited | A magnetically coupled motor |
| US5870894A (en) | 1996-07-16 | 1999-02-16 | Turbodyne Systems, Inc. | Motor-assisted supercharging devices for internal combustion engines |
| US5906098A (en) | 1996-07-16 | 1999-05-25 | Turbodyne Systems, Inc. | Motor-generator assisted turbocharging systems for use with internal combustion engines and control method therefor |
| JP3484051B2 (ja) * | 1997-09-10 | 2004-01-06 | 株式会社 日立インダストリイズ | 永久磁石式同期電動機及びその製造方法ならびに永久磁石式同期電動機を備えた遠心圧縮機 |
| FR2798169B1 (fr) * | 1999-09-06 | 2001-11-16 | Siebec Sa | Pompe a entrainement magnetique |
| US6449950B1 (en) | 2000-09-12 | 2002-09-17 | Honeywell International Inc. | Rotor and bearing system for electrically assisted turbocharger |
| US7063519B2 (en) * | 2002-07-02 | 2006-06-20 | R & D Dynamics Corporation | Motor driven centrifugal compressor/blower |
| GB2418074A (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-15 | Dana Automotive Ltd | A method of making a permanent magnet electric motor rotor |
| US7360361B2 (en) | 2005-04-09 | 2008-04-22 | Advanced Propulsion Technologies, Inc. | Turbocharger |
| WO2007072536A1 (ja) * | 2005-12-19 | 2007-06-28 | Hitachi, Ltd. | ガスタービン用永久磁石発電機ロータ、その製造方法及びガスタービン並びにその製造方法 |
| JP4600788B2 (ja) | 2006-03-23 | 2010-12-15 | 株式会社Ｉｈｉ | 過給機の高速回転軸 |
| KR20090039770A (ko) | 2006-08-18 | 2009-04-22 | 가부시키가이샤 아이에이치아이 | 전동 과급기 |
| ATE498060T1 (de) | 2007-05-24 | 2011-02-15 | Lindenmaier Gmbh | Turbolader |
| JP2009013966A (ja) | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Ihi Corp | 電動機付き過給機 |
| US8350432B2 (en) * | 2008-07-28 | 2013-01-08 | Direct Drive Systems, Inc. | Electric machine |
| JP4961485B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2012-06-27 | 本田技研工業株式会社 | 動圧型フォイル式気体軸受 |
| JP5722673B2 (ja) * | 2011-03-16 | 2015-05-27 | 川崎重工業株式会社 | 多段遠心圧縮機およびこれを用いたターボ冷凍機 |
| DE102011079224B3 (de) * | 2011-07-15 | 2012-12-06 | Bühler Motor GmbH | Kreiselpumpenlaufrad einer durch einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor angetriebenen Kreiselpumpe |
| US20130043745A1 (en) | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Sheikh Nayyer Hussain | Synchronous reluctance motor for conducting media |
| JP6134715B2 (ja) * | 2011-08-24 | 2017-05-24 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | 燃料電池用の空気供給装置 |
| US20130169074A1 (en) | 2011-12-31 | 2013-07-04 | Sheikh Nayyer Hussain | Synchronous relcutance motor for conducting media |
| US9470231B2 (en) | 2012-01-06 | 2016-10-18 | Borgwarner Inc. | Electrically assisted turbocharger |
-
2017
- 2017-12-04 FR FR1761576A patent/FR3074622B1/fr active Active
-
2018
- 2018-11-15 EP EP18206368.5A patent/EP3493373B1/fr active Active
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- 2018-12-03 CN CN201811465218.9A patent/CN109869224B/zh active Active
- 2018-12-04 JP JP2018227432A patent/JP7189750B2/ja active Active
- 2018-12-04 US US16/209,333 patent/US10975761B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101473512A (zh) * | 2006-06-16 | 2009-07-01 | 株式会社Ihi | 马达转子 |
| CN104145103A (zh) * | 2012-02-20 | 2014-11-12 | 博格华纳公司 | 流体冷却的电辅助涡轮增压器 |
| CN103867290A (zh) * | 2012-06-22 | 2014-06-18 | Skf磁性机械技术公司 | 嵌入了具有永磁体的电机的涡轮增压器 |
| WO2016156757A1 (fr) * | 2015-04-01 | 2016-10-06 | Liebherr-Aerospace Toulouse Sas | Ensemble rotor et turbomachine à paliers à gaz comportant un tel ensemble rotor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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