WO2018202668A1 - Elektrische medienspaltmaschine für einen verdichter und/oder eine turbine, turbolader und/oder turbine - Google Patents

Elektrische medienspaltmaschine für einen verdichter und/oder eine turbine, turbolader und/oder turbine Download PDF

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WO2018202668A1
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rotor
splitting machine
inner sleeve
media
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Michael Nau
Hartmut Weiss
Johannes Riedl
Kilian Ertl
Michael BÄUERLE
Thomas FRÜHSCHÜTZ
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Robert Bosch Gmbh
Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • Electric media splitting machine for a compressor and / or a turbine, turbocharger and / or turbine
  • the invention relates to an electric media splitting machine for a compressor and / or a turbine, in particular exhaust gas turbocharger compressor or
  • Micro gas turbine compressor of an internal combustion engine with a rotatably mounted in a housing shaft on which a rotor is arranged rotationally fixed, with a housing-fixed stator, the at least one multi-phase
  • Drive winding for generating a drive magnetic field and a plurality of radially inwardly projecting stator teeth, and having a means for optimizing the flow of a fluid flowing through the media splitting medium.
  • the invention relates to a compressor and / or a turbine
  • exhaust gas turbocharger in particular exhaust gas turbocharger, with a housing and with one in the
  • Housing rotatably mounted shaft on which at least one compressor wheel is rotatably mounted, and with an electric media splitting machine having a rotatably mounted on the shaft rotor and a stator fixed to the housing, wherein the stator has a drive winding for generating a drive magnetic field.
  • Exhaust gas turbocharger provided with an electric machine to drive the shaft of the exhaust gas turbocharger, on which a compressor wheel and a turbine wheel are arranged rotationally fixed.
  • the otherwise delayed boost pressure buildup can be significantly accelerated.
  • Media splitting machine has the advantage that the motor support can be integrated in a particularly space-saving manner in the turbocharger, because the sucked fresh air through a between rotor and stator of the
  • the media splitting machine can be integrated space-saving in the flow path.
  • the rotor and stator of the media splitting machine can be integrated space-saving in the flow path.
  • the stator usually has an annular stator yoke and radially inwardly protruding from the stator yoke stator teeth, which in
  • stator teeth Seen circumferentially spaced from each other evenly distributed.
  • the stator teeth are usually wrapped by a multi-phase drive winding, wherein by energizing the phases of the
  • the rotating drive magnetic field is generated, through which the rotatably mounted by the shaft rotor is driven with a predetermined torque.
  • the rotor expediently has at least one
  • the media splitting machine according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the flow behavior through the
  • Stator cooling takes place and prevents the deposition of particles, in particular of magnetic or magnetizable particles on the rotor or at least substantially avoided.
  • the stator-fixed device has a cover cap that covers at least the rotor on the front side and that is held in particular on the stator teeth.
  • the arrangement of the cap upstream of the rotor or in the flow direction in front of the rotor ensures that the fluid does not hit a flat or the media flow perpendicularly opposed wall of the rotor, but is flowed past the rotor by the cap flow optimized.
  • By arranging the cap on the stator teeth ensures that the cap is fixed to the housing, so that the
  • Turbulence of the flow is avoided, so on the one hand the operation of the compressor optimized and on the other hand, the cooling of the stator is improved.
  • adjoins the cap an inner sleeve which surrounds the rotor circumferentially completely and axially or in the flow direction at least partially.
  • the conveying medium as seen in the flow direction, is prevented behind the covering cap from contacting the rotor directly, as a result of which contamination of the rotor is largely excluded.
  • the inner sleeve By avoiding deposits on the rotor, it is ensured that no critical imbalance is generated. Due to the advantageous embodiment of the device with the inner sleeve, this is avoided in a simple manner.
  • the inner sleeve preferably for the respective stator tooth
  • the device has a coaxial with the inner sleeve arranged outer sleeve, so that between the inner sleeve and outer sleeve of the only flow path for the medium through the stator
  • Inner sleeve and outer sleeve thus define the only media gap available for the medium, which is carried out through the stator and is interrupted in the circumferential direction only by the stator teeth, which, however, extend to or into the inner sleeve. Because the media gap now not by the stator and is interrupted in the circumferential direction only by the stator teeth, which, however, extend to or into the inner sleeve. Because the media gap now not by the
  • the rotor or the stator winding itself is limited, but by the outer sleeve and the inner sleeve, a substantially annular flow path at the level of the stator teeth, between the
  • Stator winding or drive winding and the Stator leopard include, is a flow-optimized surface for the leadership of the
  • the cap is flow-optimized, in particular in the form of a half ovoid and in particular is arranged with its tip centric or eccentric to the axis of rotation of the rotor. This results in an advantageous flow control for in the flow path between the inner sleeve and
  • the preferred shape of the cap as a half ovoid ensures that the media flow hardly or only slightly contacts the rotor itself, so that the probability of deposits of the particles on the rotor is reduced. At the same time the media flow is directed outwards in the direction of the stator, so that this is advantageously cooled.
  • the cap is centric to
  • Rotary axis of the rotor arranged so that the tip of the cap is at the height of the axis of rotation.
  • the media splitting upstream pipe bend which the medium to be conveyed from an axis pivoted to the rotor axis for
  • the inner sleeve has at least one, preferably a plurality of radially outwardly projecting retaining struts, which are formed in particular for the frontal attachment or attachment to each one of the stator teeth.
  • the inner sleeve and thus the cap are thus aligned and held by the attached to the stator teeth holding struts.
  • Cover cap on the stator teeth by the support struts of the inner sleeve thus ensures a simple and space-saving integration of the retaining cap in the media splitting machine.
  • this is a simple housing-fixed connection of the cap realized.
  • the retaining struts are preferably formed optimized flow and cover the respective stator tooth upstream at least partially.
  • the holding struts in front of the stator teeth thus lie in the media gap and thus offer, independently of the shape of the stator teeth, even the possibility of a flow-optimized design for the media gap.
  • Holding struts are in each case connected in one piece in particular at its end facing away from the inner sleeve with an outer sleeve coaxial with the inner sleeve. Between inner sleeve and outer sleeve is thus a
  • annular media gap for the fluid to
  • Inner sleeve and outer sleeve thus provide an advantageous flow channel for the pumped medium through the media-splitting machine.
  • the cap, the inner sleeve, the retaining struts, the outer sleeve and the cap are integrally formed with each other.
  • the aforementioned device is at least essentially formed by this mounting part.
  • Mounting part is designed such that a simple mounting on the
  • the mounting part is designed to be pushed axially onto the stator or onto the stator teeth of the stator.
  • the mounting member is easy to attach to the stator teeth by the mounting part is pushed axially with the receiving recesses on the mounting teeth.
  • the receiving recesses on insertion bevels to the arrangement and orientation of the mounting part to the media splitting machine to facilitate and ensure safe mounting.
  • Attachment such as adhesive or the like is achieved. According to an alternative embodiment, it is preferably provided that the
  • the stator is preferably composed of several stator parts.
  • the stator is interrupted along the stator yoke in several places, so that in each case one
  • Stator tooth is located on a single Statorjochabites so that the stator teeth can be inserted radially into a respective radial receiving recess until the Statorjochabitese abut each other in the circumferential direction and connected there, in particular welded. Subsequently, the unit of stator and device is no longer destructive solvable and allows easy handling of this unit.
  • a plurality of coil holders for coils of the drive winding are formed integrally with the outer sleeve.
  • the drive winding is advantageously formed by a plurality of manageable coils.
  • the coil holders are designed so that the coils can be easily attached and mounted on this.
  • the coils can be pushed radially onto the coil holders in order to be fastened to the mounting part.
  • the mounting part is not only for flow optimization, but at the same time as a support for the drive winding, which then not directly to the stator, but on the
  • the mounting part is preferably made of plastic, so that the mounting part simultaneously produces an electrical insulator between the different coils and the stator.
  • the production of plastic is inexpensive and also allows a complicated shape of the mounting part.
  • the coil holder are formed such that they have a radial opening through which protrude through the stator teeth of the stator.
  • the breakthrough is preferably formed axially open edge, so that the Stator teeth can be inserted axially into the coil holder so that the coils can then be mounted on the coil holders.
  • stator teeth are then connected to each other by a common stator yoke, wherein the stator teeth preferably with the
  • Statorjoch permanently connected, in particular welded. According to an alternative embodiment, it is preferably provided that the
  • Coil holders have only one radial opening, so that the stator teeth are inserted radially into the coil holder for mounting, then the coils are mounted on the respective coil holder and absch dirtyend the stator teeth are connected to the stator yoke as described above.
  • a coil holder is provided for each stator tooth. This ensures that a coil of the winding can be arranged on each stator tooth.
  • the coils can be formed separately from each other or even
  • the coil holders are provided on radially outside of the outer ring, and the coils or the drive winding are outside the outer ring, so that the flow channel between the inner sleeve and outer sleeve is formed free of spools, so that the flowing through the conveyor channel conveying medium is not affected by the coil and optimally through inner ring, outer ring and retaining struts and cap is performed.
  • Each coil holder preferably has a latching device for fastening a coil or a coil part of the drive winding.
  • Detent device thus the coils or coil parts of the drive winding in a simple manner can be locked to the respective coil holder.
  • the latching device acts radially, so that a simple targeting of the coils is prevented by the respective coil holder.
  • the latching device cooperates in a form-fitting manner with the coil arranged on the respective coil holder.
  • Detent device also releasably designed to remove if necessary, a coil or a coil part. Furthermore, it is preferably provided that the respective latching device has at least one laterally projecting locking lug of a coil holder, which elastically springs back upon radial displacement of a coil onto the respective coil holder. By the locking device is achieved that the respective coil can not solve by itself during operation of the media splitting machine of the respective coil holder. Rather, a form-fitting
  • the locking lug elastically springs back, so that a simple installation is guaranteed.
  • the locking lug preferably has an actuating bevel, which elastically pushes the latching nose back when the coil is pushed on, and a stop facing away from the actuating bevel, against which the coil can be pushed radially outwards without being able to overcome it.
  • the detent To release or replace the coil, only the detent must be manually compressed in its release position
  • the rotor is mounted on the shaft or by a threaded connection to a shaft end of the shaft on the shaft.
  • the rotor can be in a simple
  • Rotor shaft which has the mating thread, the end face of the shaft can be fastened. If the rotor is arranged directly on the shaft, there is the advantage of an axial space saving.
  • the shaft or the rotor has an annular projection whose outer diameter is greater than the inner diameter of the inner sleeve, and up to which the inner sleeve can be pushed axially onto the shaft or the rotor.
  • the annular projection thus forms an axial end for the inner sleeve, through which the rotor is completely enclosed by the mounting part or the inner sleeve and the cover cap. The axially on the
  • Ring projection adjacent inner sleeve seals the rotor with a close tolerances air gap to the environment, so that a safe protection of the rotor, especially against dirt particles is guaranteed.
  • At least one permanent magnet of the rotor protrudes axially downstream via the stator or the stator teeth.
  • the rotor preferably has at least one permanent magnet, which ensures a particularly compact design. Alternatively, however, the rotor can do more than one
  • the device is designed as a part of the stator which is inseparable from the stator.
  • the device has the inner sleeve, the cap, the support struts, the
  • the device forms the stator with or the stator means.
  • turbocharger according to the invention with the features of claim 15 is characterized by the inventive design of the media splitting machine. This results in the already mentioned advantages. Further advantages and preferred features and combinations of features emerge in particular from the previously described and from the claims. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows an exhaust gas turbocharger with a media splitting machine in a simplified longitudinal sectional view
  • Figure 2 is a perspective view of
  • Figure 5 is a longitudinal sectional view through the
  • Figure 6 is a detail view of the media splitting machine.
  • FIG. 1 shows in a simplified longitudinal sectional view a
  • Exhaust gas turbocharger 1 which has a compressor 2 and a turbine 3.
  • the compressor 2 has a compressor wheel 4, which is arranged rotatably on a shaft 5.
  • the shaft 5 is itself rotatable in a housing 6 of the
  • Exhaust gas turbocharger 1 stored.
  • a turbine 7 of the turbine 3 is rotatably connected to the shaft 5.
  • Compressor 4 compressed fresh air supplied and the internal combustion engine is supplied.
  • the rotatable mounting of the shaft 5 in the housing 6 can be realized in different ways.
  • the shaft 5 is rotatably supported by at least two bearings 8 and 9 in the housing 6.
  • bearings 8 and 9 Preferably, as a bearing are 8.9 two
  • Rolling element bearing available.
  • one of the rolling element bearing is designed as Axialskysky Ratios.
  • the bearing 8 is designed as a magnetic bearing, and the bearing 9, which serves as a thrust bearing, as WälzShoreslager.
  • the compressor 2 regardless of the exhaust stream of
  • Media splitting machine 10 has. This is presently integrated in the compressor 2, wherein a rotor 1 1 of the media splitting machine 10 rotatably disposed on the side remote from the turbine wheel 7 end of the shaft 5. A cooperating with the rotor 1 1 stator 12 is fixed to the housing coaxial with the rotor 1 1 in the leading to the compressor 4 flow channel 13 of the
  • Exhaust gas turbocharger 1 is arranged.
  • Figure 2 shows a simplified perspective view of
  • stator 12 has an annular Statorjoch 14, of which a plurality of uniformly over the circumference of the stator 12
  • Statorjochs 14 distributed stator teeth 15 protrude radially inwardly and point in the direction of the rotor 1 1 and the axis of rotation of the shaft 5.
  • the stator teeth 15 end radially spaced from the rotor 12 so that an air gap remains between the stator teeth 15 and the rotor 12.
  • the stator 12 is provided with an in particular multi-phase drive winding 16, as shown for example in FIG.
  • the drive winding 16 may be formed of a winding wound over the stator or a radially plugged onto the stator teeth 15 winding consisting of a plurality of coils, wherein on each stator tooth at least one coil is pushed. This will be discussed again later.
  • the media splitting machine 10 furthermore has a device 17, which is designed to control the flow behavior of the conveyed medium conveyed by the exhaust gas turbocharger 1, that is to say the fresh air, through the media splitting machine
  • the device 17 has a cap 1 assigned to the rotor 11.
  • the cap 18 is at
  • the cap 18 has the shape of a half ovoid, wherein a tip of the cap 18 is preferably at the height of the axis of rotation of the shaft 5 and the rotor 1 1.
  • the cap 18 is not centric, but eccentrically to the axis of rotation or axis of rotation of the shaft 8 and the rotor 1 1 arranged
  • the cap 18 is at the remote from the tip axial end in an inner sleeve 19 whose inner diameter is larger than the rotor 1 1, so that it is accommodated in the inner sleeve 19, such as in FIG
  • the inner sleeve 19 From the inner sleeve 19 go from a plurality of support struts 20, which extend radially outward, wherein corresponding to the stator teeth 15 each a support strut 20 is provided.
  • the retaining struts 20 are corresponding to the
  • each retaining strut 20 is upstream of a stator tooth 15.
  • the holding struts 20 also have a flow-optimized profile to the
  • FIG. 6 shows a simplified detail view of a stator tooth 15 and a stator tooth 15 associated holding web 20.
  • the holding web 20 has a teardrop-shaped profile and is flush at its side surfaces in the stator tooth 15 and in the side surfaces of the stator tooth 15, so in the transition no turbulence arises.
  • the respective holding web 20 with the associated stator tooth 15 a is provided that the respective holding web 20 with the associated stator tooth 15 a
  • Drop shape or wing shape as shown in Figure 6, formed.
  • Cover cap 18 on the stator teeth 15 is preferably provided that the
  • Statorzähne 15 each have a recess 21 into which the holding struts 20 are each inserted with a corresponding to the recess 21 projection 22, as shown for example in Figure 6.
  • a reverse training may be implemented, in which the stator teeth 15 are partially inserted into the respective holding web 20.
  • the support struts 20 terminate radially outward on an outer ring 23, whose
  • Outer diameter is smaller than that of the stator yoke 14, so that between outer ring 23 and stator yoke 14, the drive winding 16 can be arranged.
  • the outer ring 23 is disposed coaxially with the inner ring 19 and extends as well as the inner ring axially through the media splitting machine 10 so that it projects axially from the stator teeth 15 on both sides, as shown in particular in Figure 2.
  • FIGS. 3A and 3B show in each case a perspective rear view (FIG
  • Outer ring 23 is formed.
  • the inner ring 19, the retaining struts 20 and the outer ring 23 are advantageously formed integrally with each other and made of plastic. This results in the advantageous mounting part 24, which is easy to install in the media splitting machine 10.
  • at least the inner sleeve 19 is slotted, so that they have a plurality of axial
  • the inner sleeve 25 is axially attachable to the rotor and stator.
  • the arrangement of the Axialaufsure 25 corresponds to the arrangement of the support struts 23, so that a correct alignment of the support struts 20 to the stator teeth 15, as shown in Figure 2, is possible.
  • the outer sleeve 23 has according to a first embodiment of the axial recesses 25 corresponding recesses, so that the outer ring 23 can be pushed onto the stator teeth.
  • stator teeth 15 are mounted radially.
  • the outer sleeve 23 has a plurality of radial
  • stator is divided into a plurality of stator segments, each stator segment having a stator yoke segment on which only one stator tooth 15 is arranged or formed.
  • the stator teeth 15 are inserted radially into the radial openings 26 of the outer sleeve 23 until they reach the inner sleeve 19 or in there provided radial receiving recesses or breakthroughs protrude until the Statorjochsegmente abut each other in the circumferential direction and are connected together.
  • the Statorjochsegmente be welded together.
  • each aperture 26 is associated with a coil holder 27.
  • the respective coil holder 27 projects radially outwards from the outer ring 23 and in each case has an oval-shaped contour with flattened surfaces
  • a coil 28 of the drive winding 16 is radially slidable, as shown in Figures 3A and 3B or in Figures 4A and 4B.
  • the coil holders 27 each have a latching device 29, which is formed by two elastically displaceable latching lugs, which are arranged or formed on the end remote from the outer ring 23 of the coil holders 27.
  • the locking lugs 30 are in particular integrally formed with the coil holders 27, which are preferably also integrally formed with the outer ring 23 formed.
  • the locking lugs 30 of a coil holder 27 are adapted to spring towards one another when a coil 28 on the coil holder 27 radially
  • the advantageous mounting part 24 thus has inner sleeve 19, outer sleeve 23, retaining struts 20 and coil holder 27 and is preferably formed in one piece.
  • the assembly is carried out such that first the coils 28 are attached to the coil holder 27 before the stator teeth 15 are guided through the respective opening 26 and connected to the stator yoke 14.
  • FIGS. 4A and 4B respectively show the mounting part 24 with mounted stator 12 and several coils 28, in each case in a perspective rear view (FIG. 4A) and in a perspective top view (FIG. 4B).
  • the Coils 28 are arranged evenly distributed over the circumference of the mounting part 24 to the coil brackets 27. Particularly preferred is at each
  • Coil holder 27 each arranged at least one coil 28. According to the present embodiment of Figures 4A and 4B is off
  • a coil holder 27 without coil 28 is provided.
  • several coils 28 are distributed irregularly over the circumference of the mounting part 24 to the
  • the stator teeth 15 are each formed from a base portion 31 and a flux guide 32 according to the present embodiment.
  • the flux-guiding element 32 is narrower than the base part 31 and the rotor 1 1.
  • the flux guide elements 32 end in the inner sleeve 19, so that the inner sleeve has on its inner side a flush or continuous cylindrical outer surface, as can be seen in particular in FIG. 4A.
  • FIG. 5 shows the rotor 1 1 of the media splitting machine 10 in a simplified longitudinal sectional view.
  • the rotor 1 1 has a permanent magnet 33, which rests in an axial receiving recess 34 of a rotor shaft 35.
  • the receiving recess 34 may also be formed directly in the shaft 5.
  • a jacket wall is formed, which is the
  • Permanent magnet 33 circumferentially surrounds and thus forms a reinforcement, which the permanent magnet 33 before at high speeds
  • the rotor shaft 35 is connected by a threaded connection 36 with the shaft 5 at its front end.
  • the rotor shaft 35 at its end facing the shaft 5 a polygon contour on which a
  • Key surface 37 forms, on which a tool key for applying the tightening torque during assembly of the rotor 1 1 on the shaft 5 can attack.
  • the rotor shaft 35 Spaced to the key surface 37, the rotor shaft 35 also has an over the entire circumference extending annular projection 38 whose outer diameter is greater than the inner diameter of the inner sleeve 19.
  • the mounting member 24 is pushed with the cap 18 and the inner sleeve 19 to close to the annular projection 38 on the rotor shaft 35.
  • the permanent magnet 33 is securely protected in the interior against magnetic or magnetizable dirt particles.
  • the advantageous embodiment of the media splitting machine 10 has the advantage that between inner sleeve 19 and outer sleeve 23 is an advantageous and
  • flow-optimized flow channel 39 is formed for the medium to be conveyed or the charge air, which leads only through the stator 12 and through the 12 lying between the stator teeth of the stator 12 spaces of the stator, wherein the medium through the outer sleeve
  • stator teeth 15 protrude into the inner sleeve 19, the medium does not enter into a gap between the rotor 1 1 and stator 12. Due to the advantageous embodiment of the cap 18 ensures that the inflowing fluid is directed substantially past the rotor and more in Direction of the stator 12 is operated so that it undergoes an advantageous cooling and the deposition of dirt particles on the rotor is avoided. Because the stator teeth 15 nevertheless end up close to the rotor as a whole and there is only a small air gap between the stator teeth 15 and the rotor 11, the electromagnetic property is improved by the lower magnetic resistance.
  • Fluxes 23 corresponds, according to the further embodiment, a different number may be provided. In particular, more holding struts may be present as flux guides.
  • at least the outer sleeve 23 is conical to
  • the retaining struts 20 represent the upstream part of the airfoil up to the maximum profile width.
  • the flux guiding pieces 23 geometrically represent the shape of the outflowing profile.
  • the upstream part of the airfoil profile is formed by the retaining struts 20, reduces the effort in the shaping of the flux guides 32, thereby reducing manufacturing costs.
  • the average cross section of the flux guides 32 which is available in the magnetic flux in this region, increases.
  • the permanent magnet 33 is arranged and formed so that it projects axially beyond the stator 12 on the side facing away from the cap 18 side. Due to the resulting

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Medienspaltmaschine (10) für einen Verdichter und/oder eine Turbine, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem Gehäuse (6) drehbar gelagerten Welle (5), an welcher ein Rotor (11) drehfest angeordnet ist, mit einem gehäusefesten Stator (12), der zumindest eine mehrphasige Antriebswicklung (16) zur Erzeugung eines Antriebsmagnetfelds sowie mehrere radial nach innen vorstehende Statorzähne (15) aufweist, und mit einer statorfesten Einrichtung (17) zur Strömungsoptimierung für ein durch die Medienspaltmaschine strömendes Medium, wobei die Einrichtung (17) eine zumindest den Rotor (11) stromaufwärts überdeckende Abdeckkappe (18) aufweist, wobei sich an die Abdeckkappe (18) eine Innenhülse (19) anschließt, welche den Rotor (11) umfangsseitig vollständig und axial zumindest abschnittsweise umgibt, und wobei die Einrichtung (17) eine koaxial zur Innenhülse (19) angeordnete Außenhülse (23) aufweist, sodass zwischen Innenhülse (19) und Außenhülse (23) der einzige Strömungsweg für das Medium nur durch den Stator (12) der Medienspaltmaschine hindurch gebildet ist.

Description

Beschreibung Titel
Elektrische Medienspaltmaschine für einen Verdichter und/oder eine Turbine, Turbolader und/oder Turbine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Medienspaltmaschine für einen Verdichter und/oder eine Turbine, insbesondere Abgasturbolader-Verdichter oder
Mikrogasturbinen-Verdichter einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Welle, auf welcher ein Rotor drehfest angeordnet ist, mit einem gehäusefesten Stator, der zumindest eine mehrphasige
Antriebswicklung zur Erzeugung eines Antriebsmagnetfelds sowie mehrere radial nach innen vorstehende Statorzähne aufweist, und mit einer Einrichtung zur Strömungsoptimierung für ein durch die Medienspaltmaschine strömendes Medium.
Ferner betrifft die Erfindung einen Verdichter und/oder eine Turbine,
insbesondere Abgasturbolader, mit einem Gehäuse und mit einer in dem
Gehäuse drehbar gelagerten Welle, auf welcher zumindest ein Verdichterrad drehfest angeordnet ist, und mit einer elektrischen Medienspaltmaschine, die einen auf der Welle drehfest angeordneten Rotor und einen gehäusefesten Stator aufweist, wobei der Stator eine Antriebswicklung zum Erzeugen eines Antriebsmagnetfelds aufweist.
Stand der Technik
Medienspaltmaschinen und Turbolader der oben genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So offenbart beispielsweise die
Offenlegungsschrift DE 10 2014 210 451 A1 einen Turbolader mit einer integrierten elektrischen Medienspaltmaschine. Turbolader, insbesondere Abgasturbolader, werden insbesondere im Kraftfahrzeugbau dazu genutzt, die Luftfüllung in Zylindern einer Brennkraftmaschine zu erhöhen, um die Leistung der Brennkraftmaschine zu steigern. Häufig werden dazu Abgasturbolader eingesetzt, die vom Abgasstrom der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Darüber hinaus ist es bekannt, einen Turbolader elektromotorisch zu
unterstützen, sodass unabhängig von einem Abgasstrom der
Brennkraftmaschine angesaugte Frischluft verdichtet und dem
Verbrennungsmotor mit erhöhtem Ladedruck zugeführt werden kann. Auch eine Kombination beider Varianten ist bereits bekannt. Dabei wird ein
Abgasturbolader mit einer elektrischen Maschine versehen, um die Welle des Abgasturboladers, auf welcher ein Verdichterrad sowie ein Turbinenrad drehfest angeordnet sind, anzutreiben. Hierdurch kann beispielsweise der ansonsten zeitlich verzögerte Ladedruckaufbau maßgeblich beschleunigt werden.
Die Realisierung der elektromotorischen Unterstützung durch eine
Medienspaltmaschine hat den Vorteil, dass die motorische Unterstützung besonders bauraumsparend in den Turbolader integrierbar ist, weil die angesaugte Frischluft durch einen zwischen Rotor und Stator der
Medienspaltmaschine gebildeten Medienspalt geführt wird. Damit ist die Medienspaltmaschine in den Strömungsverlauf bauraumsparend integrierbar. Außerdem gibt sich dadurch der Vorteil, dass Rotor und Stator der
Medienspaltmaschine durch den Luftstrom gekühlt werden.
Der Stator verfügt üblicherweise über ein kreisringförmiges Statorjoch sowie radial nach innen von dem Statorjoch vorstehende Statorzähne, die in
Umfangsrichtung gesehen beabstandet voneinander gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Statorzähne sind üblicherweise von einer mehrphasigen Antriebswicklung umwickelt, wobei durch Bestromen der Phasen der
Antriebswicklung mittels einer dafür vorgesehenen Leistungselektronik das drehende Antriebsmagnetfeld erzeugt wird, durch welches der durch die Welle drehbar gelagerte Rotor mit einem vorgebbaren Drehmoment angetrieben wird. Der Rotor weist dabei zweckmäßigerweise zumindest einen
Permanentmagneten auf, der mit dem drehenden Magnetfeld zusammenwirkt.
Aus der oben bereits genannten Offenlegungsschrift ist es außerdem bekannt, eine Einrichtung vorzusehen, welche zur Strömungsoptimierung dient und dazu den Statorzähnen, die in den Medienspalt zwischen Rotor und Stator
hineinragen, und an welchen das zu fördernde Medium vorbeiströmt, ein strömungsoptimiertes Profil, insbesondere ein tropfenförmiges Profil verleiht. Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäß Medienspaltmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass das Strömungsverhalten durch den
Medienspalt weiter dahingehend verbessert ist, dass eine intensive
Statorkühlung erfolgt und das Ablagern von Partikeln, insbesondere von magnetischen oder magnetisierbaren Partikeln auf dem Rotor verhindert oder zumindest im Wesentlichen vermieden wird. Durch eine einfache konstruktive Maßnahme werden die zuvor genannten Vorteile erreicht, ohne dass dies zu einer nennenswerten Erhöhung des Bauraumbedarfs führt, sodass auch bei ansonsten gleichbleibenden Maßen der Medienspaltmaschine das
Strömungsverhalten, die Kühlung sowie das Reinhalten des Rotors verbessert werden. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die statorfeste Einrichtung eine zumindest den Rotor stirnseitig überdeckende Abdeckkappe aufweist, die insbesondere an den Statorzähnen gehalten ist. Durch die Anordnung der Abdeckkappe stromaufwärts des Rotors beziehungsweise in Strömungsrichtung vor dem Rotor wird erreicht, dass das Fördermedium nicht auf eine flache beziehungsweise dem Medienstrom senkrecht entgegenstehende Wand des Rotors trifft, sondern durch die Abdeckkappe strömungsoptimiert an dem Rotor vorbeigeleitet wird. Durch das Anordnen der Abdeckkappe an den Statorzähnen wird erreicht, dass die Abdeckkappe gehäusefest angeordnet ist, sodass das
Fördermedium im Unterschied zu bekannten Lösungen nicht in einer
Rotationsbewegung oder in Verwirbelungen gesetzt wird, wenn es den Rotor anströmt. Dadurch wird das Strömungsverhalten weiter verbessert und
Turbulenzen der Strömung werden vermieden, sodass einerseits der Betrieb des Verdichters optimiert und andererseits auch die Kühlung des Stators verbessert wird. Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass sich an die Abdeckkappe eine Innenhülse anschließt, welche den Rotor umfangsseitig vollständig und axial beziehungsweise in Strömungsrichtung zumindest abschnittsweise umgibt.
Dadurch wird das Fördermedium auch in Strömungsrichtung gesehen hinter der Abdeckkappe noch daran gehindert, den Rotor direkt zu kontaktieren, wodurch eine Verunreinigung des Rotors weitestgehend ausgeschlossen wird. Durch das Vermeiden von Ablagerungen an dem Rotor, wird gewährleistet, dass keine kritische Unwucht generiert wird. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung mit der Innenhülse wird dies in einfacher Art und Weise vermieden. Darüber hinaus weist die Innenhülse bevorzugt für den jeweiligen Statorzahn
Aussparungen zur Aufnahme der Statorzahnspitzen auf. Dadurch wird ein seitliches tangentiales Oszillieren der Statorzahnfüße mit entsprechender Geräuschbildung vermieden. Weiterhin weist die Einrichtung eine koaxial zur Innenhülse angeordnete Außenhülse auf, sodass zwischen Innenhülse und Außenhülse der einzige Strömungsweg für das Medium durch den Stator der
Medienspaltmaschine hindurch gebildet ist. Innenhülse und Außenhülse definieren somit den einzigen für das Medium zur Verfügung stehenden Medienspalt, der durch den Stator hin durchgeführt und in Umfangsrichtung lediglich durch die Statorzähne unterbrochen wird, die sich jedoch bis zur oder bis in die Innenhülse erstrecken. Weil der Medienspalt nunmehr nicht durch die
Statorzahnspitzen, den Rotor oder die Statorwicklung selbst begrenzt wird, sondern durch die Außenhülse und die Innenhülse, die einen im Wesentlichen ringförmigen Strömungsweg auf Höhe der Statorzähne, zwischen der
Statorwicklung beziehungsweise Antriebswicklung und den Statorzahnspitzen einschließen, wird eine strömungsoptimierte Oberfläche für die Führung des
Mediums bereitgestellt, die ein besonders verlustarmes Hindurchströmen des Mediums durch die Medienspaltmaschine hindurch ermöglicht, wobei außerdem die oben genannten Vorteile bezüglich der Ablagerung von Partikeln erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abdeckkappe strömungsoptimiert, insbesondere in Form eines halben Ovoids ausgebildet und insbesondere mit ihrer Spitze zentrisch oder exzentrisch zur Rotationsachse des Rotors angeordnet ist. Dadurch erfolgt eine vorteilhafte Strömungslenkung für das in den Strömungsweg zwischen Innenhülse und
Außenhülse eintretende Fördermedium. Durch die bevorzugte Form der Abdeckkappe als halbes Ovoid wird erreicht, dass der Medienstrom den Rotor selbst kaum oder nur wenig kontaktiert, sodass die Wahrscheinlichkeit von Ablagerungen der Partikel an dem Rotor verringert wird. Gleichzeitig wird der Medienstrom nach außen in Richtung des Stators gelenkt, sodass dieser vorteilhaft gekühlt wird. Bevorzugt ist die Abdeckkappe zentrisch zur
Rotationsachse des Rotors angeordnet, sodass die Spitze der Abdeckkappe auf Höhe der Rotationsachse liegt. Alternativ, insbesondere unter Berücksichtigung eines der Medienspaltmaschine vorgeschalteten Rohrkrümmers, welcher das zu fördernde Medium aus einer zur Rotorachse verschwenkt liegenden Achse zum
Einlass der Medienspaltmaschine heranführt, hat die exzentrische
beziehungsweise dezentrale Anordnung der Abdeckkappe, zumindest der Spitze der Abdeckkappe, insbesondere in Richtung des Rohrs versetzt, den Effekt einer vorteilhaften Strömungsführung.
Die Innenhülse weist mindestens eine, bevorzugt mehrere radial nach außen ragende Haltestreben auf, die insbesondere zur stirnseitigen Anlage oder Befestigung an jeweils einem der Statorzähne ausgebildet sind. Die Innenhülse und damit die Abdeckkappe werden somit durch die an den Statorzähnen befestigten Haltestreben ausgerichtet und gehalten. Durch die Befestigung der
Abdeckkappe an den Statorzähnen durch die Haltestreben der Innenhülse wird somit eine einfache und bauraumsparende Integration der Haltekappe in die Medienspaltmaschine gewährleistet. Darüber hinaus ist dadurch eine einfache gehäusefestige Anbindung der Abdeckkappe realisiert.
Die Haltestreben sind dabei bevorzugt strömungsoptimiert ausgebildet und überdecken den jeweiligen Statorzahn stromaufwärts zumindest bereichsweise. Wie die Abdeckkappe vor dem Rotor liegen somit die Haltestreben vor den Statorzähnen in dem Medienspalt und bieten somit losgelöst von der Form der Statorzähne selbst die Möglichkeit einer strömungsoptimierten Ausbildung für den Medienspalt. Durch die stromaufwärtige Anordnung der Haltestreben ist eine einfache Montage gewährleistet und darüber hinaus wird die Haltekraft durch das Fördermedium im Betrieb erhöht, indem die Haltestreben gegen die Statorzähne gedrängt werden. Somit ist eine sichere Befestigung der Innenhülse und der Abdeckkappe an den Statorzähnen sicher gewährleistet. Durch die
strömungsoptimierte Ausbildung der Haltestreben, insbesondere in einer gemeinsamen mit den Statorzähnen gebildeten Tropfen-, tropfenähnlichen oder Teiltropfenform, wird darüber hinaus das Strömungsverhalten des
Fördermediums in dem Medienspalt optimiert, insbesondere indem Turbulenzen vermieden und ein vorteilhafter Medienstrom zur Kühlung des Stators hergestellt beziehungsweise gewährleistet wird. Im einfachsten Fall erfolgt die Trennung des tropfenförmigen Profils zwischen der jeweiligen Haltestrebe und dem
dazugehörigen Statorzahn an der Stelle mit höchster Profildicke. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Haltestreben an ihrem von der Innenhülse abgewandten Ende jeweils mit einer koaxial zu der Innenhülse angeordneten Außenhülse insbesondere einstückig verbunden sind. Zwischen Innenhülse und Außenhülse wird somit ein
insbesondere kreisringförmiger Medienspalt für das Fördermedium zur
Verfügung gestellt, der lediglich von den Haltestreben in Umfangsrichtung gesehen unterbrochen wird. Weil die Haltestreben an den Statorzähnen befestigt sind, bedeutet dies auch, dass die Statorzähne in diesen Medienspalt hineinragen und dadurch einen vorteilhaften und leistungsstarken Betrieb der Medienspaltmaschine gewährleisten. Durch die Haltestreben, die insbesondere strömungsoptimiert ausgebildet sind, ist dabei die Beeinflussung des
Fördermediums durch die Statorzähne gering gehalten. Durch Innenhülse und Außenhülse wird somit ein vorteilhafter Strömungskanal für das Fördermedium durch die Medienspaltmaschine geboten. Besonders bevorzugt sind die Abdeckkappe, die Innenhülse, die Haltestreben, die Außenhülse und die Abdeckkappe einstückig miteinander ausgebildet.
Dadurch ergibt sich ein vorteilhaftes Montageteil, das einfach handhabbar und in/an der Medienspaltmaschine montierbar ist. Die zuvor genannte Einrichtung wird zumindest im Wesentlichen durch dieses Montageteil gebildet. Das
Montageteil ist dabei derart ausgebildet, dass eine einfache Montage an dem
Stator und Anordnung zu dem Rotor gewährleistet ist. So ist gemäß einer Ausführungsform beispielsweise vorgesehen, dass das Montageteil dazu ausgebildet ist, axial auf den Stator beziehungsweise auf die Statorzähne des Stators aufgeschoben zu werden. Insbesondere ist dazu vorgesehen, dass die Innenhülse und/oder die Außenhülse axiale Aufnahmevertiefungen zur
Aufnahme jeweils eines Statorzahns aufweisen. Dadurch ist das Montageteil einfach an den Statorzähnen befestigbar, indem das Montageteil mit den Aufnahmevertiefungen auf die Montagezähne axial aufgeschoben wird.
Bevorzugt weisen die Aufnahmevertiefungen Einführschrägen auf, um die Anordnung und Ausrichtung des Montageteils zu der Medienspaltmaschine zu erleichtern und ein sicheres Montieren zu gewährleisten. Zur Befestigung des Montageteils an dem Stator ist insbesondere vorgesehen, dass eine Haltekraft durch eine Presspassung, Klemmung und/oder durch zusätzliche
Befestigungsmittel, wie beispielsweise Klebstoff oder dergleichen erreicht wird. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass die
Innenhülse und/oder die Außenhülse radiale Aufnahmevertiefungen zur
Aufnahme jeweils eines Statorzahns aufweisen. Weil hierbei ein axiales
Aufschieben nicht möglich ist, ist in diesem Fall der Stator bevorzugt aus mehreren Statorteilen zusammengesetzt. So wird der Stator beispielsweise entlang des Statorjochs an mehreren Stellen unterbrochen, sodass jeweils ein
Statorzahn an einem einzelnen Statorjochabschnitt liegt, sodass die Statorzähne in jeweils eine radiale Aufnahmevertiefung radial eingeschoben werden können, bis die Statorjochabschnitte in Umfangsrichtung aneinander anliegen und dort miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden. Anschließend ist die Einheit aus Stator und Einrichtung nicht mehr zerstörungsfrei lösbar und ermöglicht eine einfache Handhabung dieser Einheit.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass an der Außenhülse radial nach außen vorstehend mehrere Spulenhalterungen für Spulen der Antriebswicklung angeordnet und insbesondere einstückig mit der Außenhülse ausgebildet sind.
Die Antriebswicklung wird dabei vorteilhafterweise durch mehrere handhabbare Spulen gebildet. Die Spulenhalterungen sind dazu ausgebildet, dass die Spulen an diesem einfach befestigt und montiert werden können. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Spulen radial auf die Spulenhalterungen aufschiebbar sind, um an dem Montageteil befestigt zu werden. Damit dient das Montageteil nicht nur zur Strömungsoptimierung, sondern gleichzeitig auch als Träger für die Antriebswicklung, die dann nicht direkt an dem Stator, sondern an dem
Montageteil angeordnet ist. Das Montageteil ist bevorzugt aus Kunststoff hergestellt, sodass das Montageteil gleichzeitig einen elektrischen Isolator zwischen den unterschiedlichen Spulen und dem Stator herstellt. Darüber hinaus ist die Herstellung aus Kunststoff kostengünstig und lässt auch eine komplizierte Form des Montageteils zu. Vorzugsweise sind die Spulenhalterung derart ausgebildet, dass sie einen radialen Durchbruch aufweisen, durch welchen die Statorzähne des Stators hindurchragen. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Durchbruch bevorzugt auch axial randoffen ausgebildet, sodass die Statorzähne axial in die Spulenhalterung eingeführt werden können, sodass im Anschluss die Spulen an den Spulenhalterungen montiert werden können.
Anschließend werden dann die Statorzähne durch ein gemeinsames Statorjoch miteinander verbunden, wobei dazu die Statorzähne bevorzugt mit dem
Statorjoch dauerhaft verbunden, insbesondere verschweißt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist bevorzugt vorgesehen, dass die
Spulenhalterungen nur einen radialen Durchbruch aufweisen, sodass die Statorzähne zur Montage radial in die Spulenhalterung eingeführt werden, anschließend die Spulen auf der jeweiligen Spulenhalterung montiert und abschießend die Statorzähne mit dem Statorjoch wie zuvor beschrieben verbunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für jeden Statorzahn eine Spulenhalterung vorhanden ist. Damit ist gewährleistet, dass an jedem Statorzahn eine Spule der Wicklung anordenbar ist. Die Spulen können dabei separat zueinander ausgebildet sein oder auch
zusammenhängend. Dadurch, dass die Spulenhalterungen auf radial außerhalb des Außenrings vorhanden sind, liegen auch die Spulen beziehungsweise die Antriebswicklung außerhalb des Außenrings, sodass der Strömungskanal zwischen Innenhülse und Außenhülse spulenfrei ausgebildet ist, sodass das durch den Förderkanal strömende Fördermedium durch die Spule nicht beeinflusst wird und optimal durch Innenring, Außenring und Haltestreben sowie Abdeckkappe geführt wird.
Vorzugsweise weist jede Spulenhalterung eine Rastvorrichtung zum Befestigen einer Spule oder eines Spulenteils der Antriebswicklung auf. Mittels der
Rastvorrichtung sind somit die Spulen oder Spulenteile der Antriebswicklung in einfacher Art und Weise an der jeweiligen Spulenhalterung arretierbar.
Insbesondere wirkt die Rasteinrichtung radial, sodass ein einfaches Abzielen der Spulen von der jeweiligen Spulenhalterung verhindert ist. Insbesondere wirkt die Rastvorrichtung dabei formschlüssig mit der auf der jeweiligen Spulenhalterung angeordneten Spule zusammen. Zweckmäßigerweise ist die jeweilige
Rastvorrichtung außerdem lösbar ausgebildet, um bei Bedarf eine Spule oder ein Spulenteil zu entfernen. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die jeweilige Rastvorrichtung wenigstens eine seitlich vorstehende Rastnase einer Spulenhalterung aufweist, die bei radialem Aufschieben einer Spule auf die jeweilige Spulenhalterung elastisch zurückfedert. Durch die Rastvorrichtung wird erreicht, dass die jeweilige Spule sich nicht von selbst im Betrieb der Medienspaltmaschine von der jeweiligen Spulenhalterung lösen kann. Vielmehr ist eine formschlüssige
Arretierung der Spule an der jeweiligen Spulenhalterung durch die Rastnase gewährleistet. Bei der Montage federt die Rastnase elastisch zurück, sodass eine einfache Montage gewährleistet ist. Die Rastnase weist dazu bevorzugt eine Betätigungsschräge auf, welche beim Aufschieben der Spule die Rastnase elastisch zurückdrängt, sowie einen von der Betätigungsschräge abgewandten Anschlag auf, gegen welchen die Spule radial nach außen schiebbar ist, ohne ihn überwinden zu können. Zum Lösen oder Austauschen der Spule muss lediglich die Rastnase manuell in ihre Freigabestellung eingefedert
beziehungsweise bewegt werden. Hierdurch ist eine einfache und sichere
Montage der Spulen an dem Montageteil gewährleistet.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Rotor auf der Welle oder durch eine Gewindeverbindung an einem Wellenende der Welle an der Welle befestigt ist. Insbesondere durch die Gewindeverbindung lässt sich der Rotor in einfacher
Art und Weise an eine Welle eines bestehenden Turboladers, insbesondere Abgasturboladers, anbringen. Dazu muss lediglich an das freie Stirnende der Welle ein Gewinde eingearbeitet werden, das mit einem entsprechenden Gegengewinde des Rotors zusammenwirkt, sodass der Rotor mit seiner
Rotorwelle, welche das Gegengewinde aufweist, stirnseitig an der Welle befestigbar ist. Wird der Rotor direkt auf der Welle angeordnet, ergibt sich der Vorteil einer axialen Bauraumeinsparung.
Vorzugsweise weisen die Welle oder der Rotor einen Ringvorsprung auf, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Innenhülse ist, und bis zu welchem die Innenhülse axial auf die Welle oder den Rotor aufschiebbar ist. Der Ringvorsprung bildet somit einen Axialabschluss für die Innenhülse, durch welchen der Rotor vollständig durch das Montageteil beziehungsweise die Innenhülse und die Abdeckkappe eingehaust wird. Die axial an dem
Ringvorsprung angrenzende Innenhülse dichtet den Rotor mit einem engtolerierten Luftspalt zur Umgebung ab, sodass ein sicherer Schutz des Rotors, insbesondere vor Schmutzpartikeln gewährleistet ist.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass zumindest ein Permanentmagnet des Rotors axial stromabwärts über den Stator oder die Statorzähne vorsteht.
Dadurch wird via Reluktanzkräfte eine Axialkraft entgegen der
Strömungsrichtung des Fördermediums hergestellt, die zu einer Stabilisierung der Rotorbewegung im Turbolader führt. Der Rotor weist bevorzugt mindestens einen Permanentmagneten auf, wodurch eine besonders kompakte Bauform gewährleistet ist. Alternativ kann der Rotor jedoch auch mehr als nur einen
Permanentmagneten aufweisen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einrichtung als ein von dem Stator untrennbarer Bestandteil des Stators ausgebildet ist. Insbesondere weist die Einrichtung dabei die Innenhülse, die Abdeckkappe, die Haltestreben, die
Außenhülse und die Spulenhalterungen auf, die einstückig miteinander ausgebildet und derart an dem Stator angeordnet sind, dass sie nicht zerstörungsfrei von diesem lösbar sind. Mit anderen Worten bildet die Einrichtung den Stator mit oder der Stator die Einrichtung.
Der erfindungsgemäße Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 15 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Medienspaltmaschine aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen Figur 1 einen Abgasturbolader mit einer Medienspaltmaschine in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung der
Medienspaltmaschine, Figuren 3A und 3B ein Montageteil der Medienspaltmaschine in einer
perspektivischen Vorderansicht und Rückansicht,
Figuren 4A und 4B die Medienspaltmaschine in einer weiteren
perspektivischen Vorderansicht und Rückansicht,
Figur 5 eine Längsschnittdarstellung durch die
Medienspaltmaschine im Bereich eines Rotors und
Figur 6 eine Detailansicht der Medienspaltmaschine.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung einen
Abgasturbolader 1 , der einen Verdichter 2 sowie eine Turbine 3 aufweist. Der Verdichter 2 weist ein Verdichterrad 4 auf, das auf einer Welle 5 drehfest angeordnet ist. Die Welle 5 ist selbst drehbar in einem Gehäuse 6 des
Abgasturboladers 1 gelagert. An einem von dem Verdichterrad 4 abgewandten Ende der Welle 5 ist außerdem ein Turbinenrad 7 der Turbine 3 drehfest mit der Welle 5 verbunden. Wenn das Turbinenrad 7 vom Abgas einer
Brennkraftmaschine angeströmt und dadurch angetrieben wird, wird damit das Verdichterrad 4 ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt, sodass dem
Verdichterrad 4 zugeführte Frischluft verdichtet und der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Die drehbare Lagerung der Welle 5 in dem Gehäuse 6 kann auf unterschiedliche Arten realisiert werden. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Welle 5 durch wenigstens zwei Lager 8 und 9 in dem Gehäuse 6 drehbar gelagert ist. Vorzugsweise sind als Lager 8,9 zwei
Wälzkörperlager vorhanden. Zur axialen Lagerung der Welle 5 kann auch vorgesehen sein, dass eines der Wälzkörperlager als Axialwälzkörperlager ausgebildet ist.
Alternativ und gemäß dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Lager 8 als Magnetlager ausgebildet ist, und das Lager 9, das als Axiallager dient, als Wälzkörperlager. Damit insbesondere der Verdichter 2 unabhängig vom Abgasstrom der
Brennkraftmaschine antreibbar ist, sodass jederzeit eine hohe Zylinderluftfüllung in den Zylindern der Brennkraftmaschine erreicht werden kann, ist vorliegend außerdem vorgesehen, dass der Abgasturbolader 1 eine elektrische
Medienspaltmaschine 10 aufweist. Diese ist vorliegend in den Verdichter 2 integriert, wobei ein Rotor 1 1 der Medienspaltmaschine 10 drehfest auf dem von dem Turbinenrad 7 abgewandten Ende der Welle 5 angeordnet ist. Ein mit dem Rotor 1 1 zusammenwirkender Stator 12 ist koaxial zu dem Rotor 1 1 gehäusefest in dem zu dem Verdichterrad 4 führenden Strömungskanal 13 des
Abgasturboladers 1 angeordnet.
Figur 2 zeigt eine vereinfachte perspektivische Darstellung der
Medienspaltmaschine 10. Insbesondere sind dabei Stator 12 und Rotor 1 1 der Medienspaltmaschine 10 gezeigt. Der Stator 12 weist ein kreisringförmiges Statorjoch 14 auf, von welchem mehrere gleichmäßig über den Umfang des
Statorjochs 14 verteilt angeordnete Statorzähne 15 radial nach innen vorstehen und in Richtung des Rotors 1 1 beziehungsweise der Drehachse der Welle 5 weisen. Die Statorzähne 15 enden radial beabstandet zu dem Rotor 12, sodass zwischen den Statorzähnen 15 und dem Rotor 12 jeweils ein Luftspalt verbleibt.
Der Stator 12 ist mit einer insbesondere mehrphasigen Antriebswicklung 16 versehen, wie beispielsweise in Figur 1 gezeigt. Die Antriebswicklung 16 kann eine über den Stator gewickelte Wicklung oder eine radial auf die Statorzähne 15 aufgesteckte Wicklung bestehend aus mehreren Spulen ausgebildet sein, wobei auf jeden Statorzahn wenigstens eine Spule aufgeschoben ist. Hierzu wird später nochmals näher eingegangen.
Die Medienspaltmaschine 10 weist weiterhin eine Einrichtung 17 auf, die dazu ausgebildet ist, das Strömungsverhalten des von dem Abgasturbolader 1 geförderten Fördermediums, also der Frischluft, durch die Medienspaltmaschine
10 hindurch zu optimieren. Dazu weist die Einrichtung 17 eine dem Rotor 1 1 zugeordnete Abdeckkappe 18 auf. Die Abdeckkappe 18 ist bei
bestimmungsgemäßem Gebrauch stromaufwärts des Rotors 1 1 angeordnet und der stromaufwärtigen Stirnseite des Rotors 1 1 zugeordnet beziehungsweise vorgeschaltet. Die Abdeckkappe 18 weist die Form eines halben Ovoids auf, wobei eine Spitze der Abdeckkappe 18 bevorzugt auf Höhe der Drehachse der Welle 5 beziehungsweise des Rotors 1 1 liegt. Alternativ, insbesondere wenn der Medienspaltmaschine ein Rohrkrümmer vorgeschaltet ist, ist die Abdeckkappe 18 nicht zentrisch, sondern exzentrisch zur Rotationsachse beziehungsweise Drehachse der Welle 8 beziehungsweise des Rotors 1 1 angeordnet
beziehungsweise versetzt dazu.
Die Abdeckkappe 18 geht an dem von der Spitze abgewandten axialen Ende in eine Innenhülse 19 über, deren Innendurchmesser größer ist als der Rotor 1 1 , sodass dieser in der Innenhülse 19 aufgenommen ist, wie beispielsweise in Figur
5 gezeigt.
Von der Innenhülse 19 gehen mehrere Haltestreben 20 aus, die sich radial nach außen erstrecken, wobei korrespondierend zu den Statorzähnen 15 jeweils eine Haltestrebe 20 vorgesehen ist. Dabei sind die Haltestreben 20 entsprechend der
Verteilung der Statorzähne 15 angeordnet, sodass in der Endmontageposition jeder Haltestrebe 20 stromaufwärts eines Statorzahns 15 liegt. Die Haltestreben 20 weisen dabei ebenfalls ein strömungsoptimiertes Profil auf, um das
Fördermedium möglichst verlustarm an den Statorzähnen 15 vorbeizuführen.
Figur 6 zeigt hierzu in einer vereinfachten Detailansicht einen Statorzahn 15 sowie ein dem Statorzahn 15 zugeordneter Haltesteg 20. Der Haltesteg 20 weist ein tropfenförmiges Profil auf und geht an seinen Seitenflächen bündig in den Statorzahn 15 beziehungsweise in die Seitenflächen des Statorzahns 15 über, sodass im Übergang keine Turbulenzen entstehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der jeweilige Haltesteg 20 mit dem zugehörigen Statorzahn 15 eine
Tropfenform oder Flügelform, wie sie in Figur 6 gezeigt ist, ausbildet.
Zur Montage des Verbundes aus Hülsen 19, 23, der Haltestreben 20 und
Abdeckkappe 18 an den Statorzähnen 15 ist bevorzugt vorgesehen, dass die
Statorzähne 15 jeweils eine Vertiefung 21 aufweisen, in welche die Haltestreben 20 jeweils mit einer zu der Vertiefung 21 korrespondierenden Vorsprung 22 einschiebbar sind, wie beispielsweise in Figur 6 gezeigt. Alternativ kann auch eine umgekehrte Ausbildung realisiert sein, bei welcher die Statorzähne 15 bereichsweise in den jeweiligen Haltesteg 20 eingesteckt werden. Die Haltestreben 20 enden radial außen an einem Außenring 23, dessen
Außendurchmesser kleiner ist als der des Statorjochs 14, sodass zwischen Außenring 23 und Statorjoch 14 die Antriebswicklung 16 anordenbar ist. Der Außenring 23 ist koaxial zu dem Innenring 19 angeordnet und erstreckt sich ebenso wie der Innenring axial durch die Medienspaltmaschine 10 derart, dass er axial von den Statorzähnen 15 beidseitig vorsteht, wie insbesondere in Figur 2 ersichtlich. Figuren 3A und 3B zeigen in jeweils einer perspektivischen Rückansicht (Figur
3A) und in einer perspektivischen Draufsicht (Figur 3B) ein vorteilhaftes
Montageteil 24, das von dem Innenring 19, den Haltestreben 20 und dem
Außenring 23 gebildet wird. Der Innenring 19, die Haltestreben 20 und der Außenring 23 sind vorteilhafterweise einstückig miteinander ausgebildet und aus Kunststoff gefertigt. Dadurch ergibt sich das vorteilhafte Montageteil 24, das einfach in der Medienspaltmaschine 10 montierbar ist. Dabei ist zumindest die Innenhülse 19 geschlitzt ausgebildet, sodass sie mehrere axiale
Aufnahmevertiefungen 25 aufweist, für jeden Statorzahn 15 eine. Damit ist die Innenhülse 25 axial auf den Rotor und Stator aufsteckbar. Die Anordnung der Axialaufnahmen 25 entspricht dabei der Anordnung der Haltestreben 23, sodass eine korrekte Ausrichtung der Haltestreben 20 zu den Statorzähnen 15, wie in Figur 2 gezeigt, ermöglicht ist. Die Außenhülse 23 weist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zu den Axialvertiefungen 25 entsprechende Vertiefungen auf, sodass auch der Außenring 23 auf die Statorzähne aufschiebbar ist.
Alternativ und gemäß dem vorliegend in Figuren 3A und 3B gezeigten
Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, dass die Statorzähne 15 radial montiert werden. Dazu weist die Außenhülse 23 mehrere radiale
Ausnahmevertiefungen beziehungsweise Radialdurchbrüche 26 auf, durch welche jeweils ein Statorzahn 15 in Richtung des Rotors 1 1 radial einführbar ist.
Insbesondere ist der Stator in mehrere Statorsegmente aufgeteilt, wobei jedes Statorsegment ein Statorjochsegment aufweist, an welchem nur ein Statorzahn 15 angeordnet oder ausgebildet ist. Die Statorzähne 15 werden radial in die Radialdurchbrüche 26 von der Außenhülse 23 eingeschoben, bis sie an die Innenhülse 19 gelangen oder in dort vorgesehene radiale Aufnahmevertiefungen beziehungsweise Durchbrüche hineinragen, bis die Statorjochsegmente in Umfangsrichtung aneinander anliegen und miteinander verbunden werden. Insbesondere werden die Statorjochsegmente miteinander verschweißt.
Hierdurch ergibt sich eine untrennbare Einheit aus Stator 12 und der Einrichtung 17.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist außerdem vorgesehen, dass jedem Durchbruch 26 eine Spulenhalterung 27 zugeordnet ist. Die jeweilige Spulenhalterung 27 steht jeweils radial von dem Außenring 23 nach außen vor und weist jeweils eine oval-förmige Kontur mit abgeflachten Flächen in
Umfangsrichtung auf. Auf jeder der Spulenhalterungen 27 ist eine Spule 28 der Antriebswicklung 16 radial aufschiebbar, wie in Figuren 3A und 3B oder auch in Figuren 4A und 4B gezeigt. Vorteilhafterweise weisen die Spulenhalterungen 27 jeweils eine Rastvorrichtung 29 auf, die durch zwei elastisch verlagerbare Rastnasen gebildet ist, die an dem von dem Außenring 23 abgewandten Ende der Spulenhalterungen 27 angeordnet beziehungsweise ausgebildet sind. Die Rastnasen 30 sind insbesondere einstückig mit den Spulenhalterungen 27, die bevorzugt auch einstückig mit dem Außenring 23 ausgebildet sind, ausgebildet. Die Rastnasen 30 einer Spulenhalterung 27 sind dazu ausgebildet, aufeinander zu zu federn, wenn eine Spule 28 auf der Spulenhalterung 27 radial
aufgeschoben wird. Sobald die Spule 28 ihre Montageendposition erreicht hat, schnappen die Rastnasen 30 zurück und halten somit die jeweilige Spule 28 formschlüssig an der jeweiligen Spulenhalterung 27, wie in Figuren 3A und 3B gezeigt.
Das vorteilhafte Montageteil 24 weist somit Innenhülse 19, Außenhülse 23, Haltestreben 20 und Spulenhalterung 27 auf und ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Vorteilhafterweise erfolgt die Montage derart, dass zuerst die Spulen 28 an der Spulenhalterung 27 befestigt werden, bevor die Statorzähne 15 durch den jeweiligen Durchbruch 26 geführt und mit dem Statorjoch 14 verbunden werden.
Figuren 4A und 4B zeigen jeweils das Montageteil 24 mit montiertem Stator 12 und mehreren Spulen 28, jeweils in einer perspektivischen Rückansicht (Figur 4A) und in einer perspektivischen Draufsicht (Figur 4B). Bevorzugt sind die Spulen 28 gleichmäßig über den Umfang des Montageteils 24 verteilt an den Spulenhalterungen 27 angeordnet. Besonders bevorzugt ist an jeder
Spulenhalterung 27 jeweils zumindest eine Spule 28 angeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Figuren 4A und 4B ist aus
Darstellungszwecken jeweils eine Spulenhalterung 27 ohne Spule 28 vorgesehen. Optional ist es jedoch auch denkbar, mehrere Spulen 28 unregelmäßig verteilt über den Umfang des Montageteils 24 an den
Spulenhalterungen 27 anzuordnen, wie beispielweise in Figuren 4A und 4B gezeigt.
Die Statorzähne 15 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils aus einem Basisabschnitt 31 und einem Flussleitelement 32 gebildet. Das Flussleitelement 32 ist dabei vorliegend schmaler ausgebildet als das Basisteil 31 und dem Rotor 1 1 zugeordnet. Insbesondere enden die Flussleitelemente 32 in der Innenhülse 19, sodass die Innenhülse an ihrer Innenseite eine bündige beziehungsweise durchgehende zylindrische Mantelfläche aufweist, wie insbesondere in Figur 4A ersichtlich ist.
Figur 5 zeigt den Rotor 1 1 der Medienspaltmaschine 10 in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung. Der Rotor 1 1 weist einen Permanentmagneten 33 auf, der in einer axial Aufnahmevertiefung 34 einer Rotorwelle 35 einliegt. Alternativ kann die Aufnahmevertiefung 34 auch direkt in der Welle 5 ausgebildet sein. Durch die Axialvertiefung 34 wird eine Mantelwand gebildet, die dem
Permanentmagneten 33 umfangsseitig umgibt und damit eine Armierung bildet, welche den Permanentmagneten 33 auch bei hohen Drehzahlen vor
Beschädigungen schützt, die durch die wirkenden Zentrifugalkräfte entstehen könnten. Vorliegend ist die Rotorwelle 35 durch eine Gewindeverbindung 36 mit der Welle 5 an deren Stirnende verbunden. Um ein sicheres Aufschrauben der Rotorwelle 35 auf die Welle 5 zu gewährleisten, weist die Rotorwelle 35 an ihrem der Welle 5 zugewandten Endabschnitt eine Polygon-Kontur auf, die eine
Schlüsselfläche 37 bildet, an welcher ein Werkzeugschlüssel zum Aufbringen des Anzugsmoments bei der Montage des Rotors 1 1 auf der Welle 5 angreifen kann. Beabstandet zu der Schlüsselfläche 37 weist die Rotorwelle 35 außerdem einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Ringvorsprung 38 auf, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Innenhülse 19. Wie in Figur 5 gezeigt, ist das Montageteil 24 mit der Abdeckkappe 18 und der Innenhülse 19 bis nahe an den Ringvorsprung 38 auf der Rotorwelle 35 aufgeschoben. Dadurch ist der Permanentmagnet 33 sicher im Inneren vor magnetischen oder magnetisierbaren Schmutzpartikeln geschützt.
Zweckmäßigerweise verbleibt ein minimaler axialer und radialer Abstand zwischen Innenhülse 19 und dem Ringvorsprung 38, sodass im Betrieb aufgrund der Relativbewegung des Rotors 1 1 zu dem Montageteil 24 keine Reibung zwischen Montageteil 24 und Rotor 1 1 entsteht. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Medienspaltmaschine 10 hat den Vorteil, dass zwischen Innenhülse 19 und Außenhülse 23 ein vorteilhafter und
strömungsoptimierter Strömungskanal 39 für das zu fördernde Medium beziehungsweise die Ladeluft gebildet ist, der nur durch den Stator 12 beziehungsweise durch die zwischen den Statorzähnen des Stators 12 liegenden Zwischenräume des Stators 12 führt, wobei das Medium durch die Außenhülse
23 an der Antriebswicklung 16 und durch die Innenhülse 19 an dem Rotor 1 1 vorbeigeführt wird. Weil die Statorzähne 15 bis in die Innenhülse 19 hineinragen, gelangt das Medium nicht in einen Spalt zwischen Rotor 1 1 und Stator 12. Durch die vorteilhafte Ausbildung der Abdeckkappe 18 wird erreicht, dass das anströmende Fördermedium im Wesentlichen an dem Rotor vorbei gelenkt und eher in Richtung des Stators 12 betrieben wird, sodass diese eine vorteilhafte Kühlung erfährt und das Ablagern von Schmutzpartikeln an dem Rotor vermieden wird. Weil die Statorzähne 15 insgesamt dennoch nahe zu dem Rotor enden, und damit ein nur kleiner Luftspalt zwischen den Statorzähnen 15 und dem Rotor 1 1 vorliegt, wird die elektromagnetische Eigenschaft durch den geringeren magnetischen Widerstand verbessert. Wenn sich der Rotor 1 1 sowie die Flussleitelemente 32 im Windschatten des Montageteils 24 befinden, werden Verwirbelungen im Luftstrom reduziert und die Anströmung des axial hinter dem Rotor 1 1 befindlichen Verdichterrads 4 verbessert. Während gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl der Haltestreben 20 der Anzahl der
Flussleitstücke 23 entspricht, kann gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel auch eine davon abweichende Anzahl vorgesehen sein. Insbesondere können mehr Haltestreben als Flussleitstücke vorhanden sein. Vorteilhafterweise ist zumindest die Außenhülse 23 konisch ausgebildet, um
Strömungsgeschwindigkeiten von dem Verdichterrad 4 zu erhöhen. Durch die strömungsoptimierte Gestaltung der Haltestreben 20 wird eine
Verbesserung der Geometrie der Flussleitstücke 23 ermöglicht. Wie in Figur 6 ersichtlich, stellen die Haltestreben 20 den stromaufwärts liegenden Teil des Strömungsprofils bis zur maximalen Profilbreite dar. Die Flussleitstücke 23 stellen geometrisch die Form des abströmenden Profils dar. Dadurch, dass der stromaufwärts liegende Teil des Stromlinienprofils durch die Haltestreben 20 gebildet wird, reduziert sich der Aufwand bei der Formgebung der Flussleitstücke 32, wodurch Herstellungskosten reduziert werden. Zusätzlich vergrößert sich der mittlere Querschnitt der Flussleitstücke 32 der in dem Magnetfluss in diesem Bereich zur Verfügung steht. Somit verbessern sich ebenfalls die
elektromagnetischen Eigenschaften der Maschine 10 hinsichtlich ihrer maximalen Leistung.
Vorteilhafterweise ist der Permanentmagnet 33 derart angeordnet und ausgebildet, dass er axial über den Stator 12 auf der von der Abdeckkappe 18 abgewandten Seite vorsteht. Aufgrund der dadurch entstehenden
Reluktanzkräfte wird eine Axialkraft erzeugt, welche der Strömung entgegenwirkt und dadurch für eine erhöhte Laufruhe des Rotors 1 1 sorgt.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Medienspaltmaschine (10) für einen Verdichter und/oder eine Turbine, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem Gehäuse (6) drehbar gelagerten Welle (5), an welcher ein Rotor (1 1 ) drehfest angeordnet ist, mit einem gehäusefesten Stator (12), der zumindest eine mehrphasige Antriebswicklung (16) zur Erzeugung eines
Antriebsmagnetfelds sowie mehrere radial nach innen vorstehende Statorzähne (15) aufweist, und mit einer statorfesten Einrichtung (17) zur
Strömungsoptimierung für ein durch die Medienspaltmaschine strömendes Medium, wobei die Einrichtung (17) eine zumindest den Rotor (1 1 ) stromaufwärts überdeckende Abdeckkappe (18) aufweist, wobei sich an die Abdeckkappe (18) eine Innenhülse (19) anschließt, welche den Rotor (1 1 ) umfangsseitig vollständig und axial zumindest abschnittsweise umgibt, und wobei die Einrichtung (17) eine koaxial zur Innenhülse (19) angeordnete Außenhülse (23) aufweist, sodass zwischen Innenhülse (19) und Außenhülse (23) der einzige Strömungsweg für das Medium nur durch den Stator (12) der Medienspaltmaschine hindurch gebildet ist.
2. Medienspaltmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckkappe (18) strömungsoptimiert, insbesondere in Form eines halben Ovoids ausgebildet und zentrisch oder exzentrisch zur Rotationsachse des Rotors (1 1 ) angeordnet ist.
3. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenhülse (19) mehrere radial nach außen vorstehende Haltestreben (20) angeordnet sind, die insbesondere zur Anlage oder Befestigung an jeweils einem der Statorzähne (15) ausgebildet sind.
4. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestreben (20) strömungsoptimiert ausgebildet sind und den jeweiligen Statorzahn (15) stromaufwärts zumindest bereichsweise überdecken.
5. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestreben (20) an ihrem von der Innenhülse (19) abgewandten Ende jeweils mit der Außenhülse (23)
insbesondere einstückig verbunden sind.
6. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckkappe (18), die Innenhülse (19), die Haltestreben (20) und die Außenhülse (23) einstückig miteinander ausgebildet sind.
7. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (19) und/oder die Außenhülse (23) axiale Aufnahmevertiefungen (25) zur Aufnahme jeweils eines Statorzahns (15) aufweisen.
8. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenhülse (23) radial nach außen vorstehend mehrere Spulenhalterungen (27) für Spulen (28) der
Antriebswicklung (16) über den Umfang insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
9. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenhalterungen (27) einstückig mit der Außenhülse (23) ausgebildet sind.
10. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Statorzahn (15) jeweils eine
Spulenhalterung (27) vorhanden ist.
1 1. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spulenhalterung (27) eine Rastvorrichtung (29) zum Befestigen einer Spule (28) oder eines Spulenteils der Antriebswicklung (16) aufweist.
12. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (5) oder der Rotor (1 1 ) einen
Ringvorsprung (38) aufweisen, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Innenhülse (19) ist und bis zu welchem die Innenhülse (19) axial auf die Welle (5) oder den Rotor (1 1 ) aufschiebbar ist.
13. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Permanentmagnet (33) des Rotors (1 1 ) axial stromabwärts über den Stator (12) oder die Statorzähne (15) hinaus vorsteht.
14. Medienspaltmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (17) als ein von dem Stator (12) untrennbarer Bestandteil des Stators (12) ausgebildet ist.
15. Verdichter und/oder Turbine, insbesondere Abgasturbolader, mit einem Gehäuse (6) und mit einer in dem Gehäuse (6) drehbar gelagerten Welle (5), auf welcher zumindest ein Verdichterrad (4) oder Turbinenrad drehfest angeordnet ist, und mit einer elektrischen Medienspaltmaschine (10), die einen auf der Welle (5) drehfest angeordneten Rotor (1 1 ) und einen gehäusefesten Stator (12) aufweist, wobei der Stator (12) eine Antriebswicklung (16) zum Erzeugen eines Antriebsmagnetfelds aufweist, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Medienspaltmaschine (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14.
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EP18721379.8A EP3619796A1 (de) 2017-05-04 2018-05-02 Elektrische medienspaltmaschine für einen verdichter und/oder eine turbine, turbolader und/oder turbine
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WO (1) WO2018202668A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019057711A1 (de) * 2017-09-22 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Elektrische medienspaltmaschine, verdichter und/oder turbine
CN109707643A (zh) * 2018-11-27 2019-05-03 中国科学院工程热物理研究所 具有高速发电功能的轴流压气机结构及燃气涡轮发动机
WO2020126172A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung eines stators, insbesondere für eine elektrische antriebsmaschine
EP3806292A1 (de) 2019-10-07 2021-04-14 Robert Bosch GmbH Elektrische antriebsmaschine für einen verdichter und/oder eine turbine, turbolader und/oder turbine
DE112020005636T5 (de) 2020-03-26 2022-10-20 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Drehmaschine

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3078205B1 (fr) * 2018-02-16 2020-02-28 IFP Energies Nouvelles Machine electrique a grille statorique comprenant des appendices aerodynamiques
DE102018204623A1 (de) 2018-03-27 2019-10-02 Robert Bosch Gmbh Elektrische Medienstrommaschine für einen Verdichter und/oder eine Turbine
DE102018206156A1 (de) 2018-04-20 2019-10-24 Robert Bosch Gmbh Elektrische Medienstrommaschine, Verdichter und/oder Turbine
DE102018209705A1 (de) 2018-06-15 2019-12-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, elektrische Maschine, Antriebseinrichtung und Verdichter und/oder Turbine
DE102018209708A1 (de) 2018-06-15 2019-12-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Medienstrommaschine, Steuergerät, Medienstrommaschine, Verdichter und/oder Turbine
DE102018221134A1 (de) 2018-12-06 2020-06-10 Robert Bosch Gmbh Rotor für eine elektrische Antriebsmaschine zum Antrieb eines Verdichters, einer Turbine oder einer Laderwelle eines Abgasturboladers, elektrische Antriebsmaschine mit einem solchen Rotor und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rotors
DE102018221138A1 (de) 2018-12-06 2020-06-10 Robert Bosch Gmbh Rotor für eine elektrische Antriebsmaschine zum Antrieb eines Verdichters, einer Turbine oder einer Laderwelle eines Abgasturboladers und Abgasturbolader mit einer elektrischen Antriebsmaschine und einem solchen Rotor
DE102018222065A1 (de) 2018-12-18 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Kompressorrad zur Kompression eines fluiden Mediums
FR3092448B1 (fr) * 2019-02-04 2021-01-15 Ifp Energies Now Dispositif de compression d’un fluide entraîné par une machine électrique avec rotor équipé d’un aimant cylindrique plein
KR102201386B1 (ko) * 2019-02-20 2021-01-12 엘지전자 주식회사 팬 모터
US10876424B2 (en) * 2019-04-14 2020-12-29 Hamilton Sunstrand Corporation Energy recovery modules, generator arrangements, and methods of recovering energy in generator arrangements
FR3101208B1 (fr) * 2019-09-23 2023-06-30 Ifp Energies Now Rotor à aimantation transitoire hybride
EP3822467B1 (de) * 2019-11-12 2024-05-22 G+L Innotec GmbH Medienspaltmotor, insbesondere für einen turbolader
DE102020201646A1 (de) 2020-02-11 2021-08-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrische Maschine
DE102020201643A1 (de) 2020-02-11 2021-08-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrische Maschine für ein Verdichter und/oder Turbine
DE102020203464A1 (de) 2020-03-18 2021-09-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, Antriebsvorrichtung
CN111828375A (zh) * 2020-06-30 2020-10-27 中国航发南方工业有限公司 分流离心叶轮及具有其的航空发动机
CN111963304A (zh) * 2020-08-07 2020-11-20 中国北方发动机研究所(天津) 一种基于长齿铁芯定子电机的电辅助增压器结构
DE102020214337A1 (de) * 2020-11-13 2022-05-19 Mtu Friedrichshafen Gmbh Medienspaltmaschine, Turbolader mit einer solchen Medienspaltmaschine und Leistungserzeugungseinrichtung mit einem solchen Turbolader
CN114370416A (zh) * 2021-12-27 2022-04-19 广州市昊志机电股份有限公司 一种空压机和燃料电池***
EP4206447A1 (de) * 2022-01-04 2023-07-05 G+L Innotec GmbH Medienspaltmotor für ein brennstoffzellensystem, brennstoffzellensystem und verwendung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120128512A1 (en) * 2009-08-03 2012-05-24 Atlas Copco Airpower Turbocompressor system
DE102013109136A1 (de) * 2012-08-24 2014-02-27 Ecomotors International, Inc. Kühlung einer elektrischen Maschine
DE102014210451A1 (de) 2014-06-03 2015-12-03 Robert Bosch Gmbh Turbolader mit elektrischer Maschine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
GB0111124D0 (en) * 2001-05-05 2001-06-27 Spring Gregson W M Torque-generating apparatus
WO2004093294A1 (en) * 2003-04-15 2004-10-28 Honeywell International Inc. Electric motor cartridge for an electrically assisted turbocharger
TWI504107B (zh) * 2010-09-10 2015-10-11 Delta Electronics Inc 矽鋼片組件及其組裝方法
GB2507153B (en) * 2012-08-24 2020-08-26 Borgwarner Inc Cooling stator windings of an electric machine
TWI587610B (zh) * 2015-09-04 2017-06-11 Wen-San Chou 馬達之散熱結構
US10574114B2 (en) * 2017-05-02 2020-02-25 Moog Inc. Electric motor for use in pressurized fluid environment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120128512A1 (en) * 2009-08-03 2012-05-24 Atlas Copco Airpower Turbocompressor system
DE102013109136A1 (de) * 2012-08-24 2014-02-27 Ecomotors International, Inc. Kühlung einer elektrischen Maschine
DE102014210451A1 (de) 2014-06-03 2015-12-03 Robert Bosch Gmbh Turbolader mit elektrischer Maschine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019057711A1 (de) * 2017-09-22 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Elektrische medienspaltmaschine, verdichter und/oder turbine
CN109707643A (zh) * 2018-11-27 2019-05-03 中国科学院工程热物理研究所 具有高速发电功能的轴流压气机结构及燃气涡轮发动机
WO2020126172A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur herstellung eines stators, insbesondere für eine elektrische antriebsmaschine
EP3806292A1 (de) 2019-10-07 2021-04-14 Robert Bosch GmbH Elektrische antriebsmaschine für einen verdichter und/oder eine turbine, turbolader und/oder turbine
DE112020005636T5 (de) 2020-03-26 2022-10-20 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Drehmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017207532A1 (de) 2018-11-08
CN110754029A (zh) 2020-02-04
US20210156300A1 (en) 2021-05-27
CN110754029B (zh) 2021-11-02
EP3619796A1 (de) 2020-03-11
US11451114B2 (en) 2022-09-20

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