压缩机和机动车辆制造技术

本申请提供一种用于内燃发动机的压缩机。该压缩机包括压缩机轴和磁性轴承，该压缩机轴具有与其附连的压缩机叶片、被定位在进气管道中并且在压缩机运转期间围绕轴线旋转，该磁性轴承在进气管道中被定位在压缩机叶片的上游，该磁性轴承包括被定位在压缩机轴周围的环形物、被布置在环形物中的定子电体以及被布置在压缩机轴上的至少两个磁体，所述磁体被配置为施加磁力在定子电体上以在环形物与压缩机轴之间形成气隙。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年4月22日提交的德国专利申请DE 102015207341.6的优先权，该德国专利申请的内容全部通过引用并入本文以用于所有目的。
技术介绍
涡轮增压器被用在内燃发动机中以增加燃烧效率和/或发动机功率输出。因此，通过涡轮增压器来对发动机升压使发动机功率和效率能够被增加或者使发动机能够被缩小尺寸且同时提供较大的自然吸气发动机的功率输出。轴承被用在涡轮增压器中以促进与涡轮机和压缩机叶片附连的轴的旋转。例如，DE 102013203042 A1示出一种用于内燃发动机的涡轮增压器，其具有油润滑轴承、用于油的供应管路以及用于油的限流器。这种类型的油轴承具有由轴承中的摩擦所造成的功率损耗。热量也是轴承摩擦的不需要的副产物。功率损耗和发热两者都有降低涡轮增压器性能的效果。
技术实现思路
为了解决至少一些上述问题，本申请提供一种用于内燃发动机的压缩机。该压缩机包括压缩机轴和磁性轴承，该压缩机轴具有与其附连的压缩机叶片、被定位在进气管道中并且在压缩机运转期间围绕轴线旋转，该磁性轴承在进气管道中被定位在压缩机叶片的上游，该磁性轴承包括被定位在压缩机轴周围的环形物(ring)、被布置在环形物中的定子电体(stator electrics)以及被布置在压缩机轴上的至少两个磁体，所述磁体被配置为施加磁力在定子电体上以在环形物与压缩机轴之间形成气隙(air gap)。当单独或结合附图时，本说明书的以上优点和其他优点以及特征在以下具体实施方式中是显而易见的。应该认识到，提供上述内容是为了以简化的形式引入在具体实施方式中将会进一步描述的选择构思。这不意味着识别了所要求保护主题的关键或本质特征，所述主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求书唯一地限定。而且，所要求保护的主题不局限于解决上文或在本公开的其他部分中指出的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出在示例配置中的机动车辆；图2以侧视图示出图1中所示的在示例配置中包括在机动车辆中的压缩机；图3示出压缩机的支柱；图4以剖视图示出压缩机；以及图5示出用于发动机和压缩机的运转的方法。具体实施方式本说明书涉及一种用于内燃发动机的磁性支撑压缩机。本说明书也涉及一种具有内燃发动机和压缩机的机动车辆。在本文所描述的压缩机的特征减小压缩机中的摩擦损耗且同时向压缩机中的轴承提供冷却。在一个示例中，提供了一种在车辆的内燃发动机中的压缩机。该压缩机包括压缩机轴，该压缩机轴具有与其附连的压缩机叶片。该压缩机轴被可旋转地安装在进气管道并且被配置为围绕旋转轴线旋转。该压缩机也包括布置在压缩机叶片的上游的磁性轴承。该磁性轴承包括环形物，该环形物以无接触(contact-free)方式接合在压缩机轴周围。因此，在环形物与压缩机轴之间存在气隙。该磁性轴承也包括布置在环形物中的定子电体和布置在压缩机轴上的至少两个磁体。该磁性轴承可以被配置为使压缩机轴能够旋转且同时在轴中的磁体与进气管道中的定子电体之间形成气隙。因此该轴承可以用磁力安装压缩机轴。因此提供了压缩机轴的无接触且非常低损耗的安装。也预想到具有所述配置的磁性轴承集成到其它压缩机类型中。当与涡轮增压器中所用的以前的辊式轴承相比时，用磁性轴承支撑压缩机轴使得轴承中的损耗能够被减小，从而增加压缩机转速。另外，将轴承定位在压缩机的进气中使轴承能够通过进气气流来冷却。以此方式，压缩机和轴承两者的运转可以被改进。此外，通过提供以无接触方式使能轴旋转的磁性轴承增加了压缩机的寿命。在一个有利示例中，环形物可以由进气管道中的至少一个支柱来保持。特别地，支柱可以具有水滴形(drop-shaped)的横截面。因为至少一个支柱被形成以具有低空气阻力，所以气流的压力损耗特别地通过支柱的水滴形配置来有利地减少。在另一示例中，用于定子电体的供电线被布置在压缩机的支柱内。该供电线因此被以节省空间的(例如，紧凑的)方式布置并且具有低空气阻力。在又一示例中，该磁性轴承被形成为电动马达。在此，根据需要，压缩机轴可以以扭矩传输的方式同时连接到排气涡轮机的涡轮机轴。可以通过将磁性轴承形成为电动马达来驱动压缩机轴。通过磁性轴承驱动压缩机可以通过控制器根据预定控制策略来实施。该排气涡轮机代表压缩机轴的积极有利驱动的可能性。结合形成为电动马达的轴承，压缩机的响应特性可以被改进，这是因为占优势的排气压力并不总是使压缩机能够在期望时段内向发动机传送增压和/或使得能够在发动机中生成期望的升压量。因此，当涡轮机没有正在提供期望的旋转输入时，该磁性轴承可以用于驱动压缩机。例如，磁性轴承可以用于驱动压缩机以减小由缓慢气门响应所引起的涡轮增压器滞后(lag)。在又一示例中，该磁性轴承可以用于在高扭矩需求时段期间驱动与涡轮机串联的压缩机以增加发动机功率输出。进一步地，在另一示例中，磁性轴承可以用作驱动压缩机的唯一输入。应当认识到，该磁性轴承可以通过进入压缩机的未压缩进气流来冷却。结果，根据需要，由于通过将轴承定位在压缩机的进气中所实现的冷却，该轴承可以特别地作为具有较高输出的电动马达来运转。应当认识到，压缩机可以被包括在机动车辆的内燃发动机中。该机动车辆可以包括供应空气分支(supply air branch)，压缩机被布置在该分支中。该压缩机的优点因此有益于机动车辆。由于本文所描述的压缩机，该机动车辆拥有具有改进的响应特性的更有效驱动装置。机动车辆10以图1中的示例配置示意性地表示。机动车辆10具有内燃发动机11。为了内燃发动机11的运转，机动车辆10还具有供应空气分支12，该供应空气分支12如图2所示被形成为供应空气24(例如，进气)到内燃发动机11。继续参考图1，机动车辆10具有排气分支(exhaust gas branch)13，以便排放在内燃发动机11的运转期间所生成的排气。机动车辆10包括布置在供应空气分支12中的压缩机16。压缩机16可以是排气涡轮增压器14的一部分并且以扭矩传输的方式被连接到布置在排气分支13中的排气涡轮机15。它在图1中以此种方式表示。特别地，在一个示例中，压缩机16的压缩机轴18以扭矩传输的方式被连接到排气涡轮机15的涡轮机轴，特别是压缩机轴18和涡轮机轴由单个涡轮增压器轴41形成。但是，在其它示例中，压缩机可以被包括在接收来自发动机曲轴的机械驱动输入的机械增压器中和/或可以被电驱动。压缩机16在图2和图4中以示例配置表示。压缩机16具有壳体17，进气
管道27被形成在该壳体中。压缩机轴18被至少部分地布置在进气管道27中。压缩机轴18被可旋转地安装在进气管道27中并且因此围绕旋转轴线25旋转。压缩机轴18被提供有若干压缩机叶片26，这些压缩机叶片26被布置成至少一排叶片。也就是说，压缩机叶片26被附连到压缩机轴18。压缩机16被形成为通过压缩机轴18的旋转传送空气24穿过进气管路27。空气24基本上在相对于旋转轴线25的轴向上流过压缩机叶片26的上游。在压缩机叶片26的位置处，空气24随后在相对于旋转轴线25的径向方向上被传送。因此压缩机16是径向压缩机。空气从压缩机叶片26流入压缩机蜗壳40。另外，如上所述，压缩机轴18可以被连接到图1中所示的排气涡轮机15的涡轮机轴，使得扭矩从涡轮机轴被传输到压缩机轴。压缩机16具有被布置在特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃发动机的压缩机，其包括：压缩机轴，其被提供具有定位在进气管道中的压缩机叶片，所述压缩机轴和所述压缩机叶片被配置为围绕旋转轴线旋转；以及磁性轴承，其在所述进气管道中被定位在所述压缩机叶片的上游，所述磁性轴承包括被定位在所述压缩机轴周围的环形物、被布置在所述环形物中的定子电体以及被安装在所述压缩机轴上的至少两个磁体，其中在所述环形物与所述压缩机轴之间存在气隙，所述至少两个磁体被配置为施加磁力在所述定子电体上。

【技术特征摘要】
2015.04.22 DE 102015207341.61.一种用于内燃发动机的压缩机，其包括：压缩机轴，其被提供具有定位在进气管道中的压缩机叶片，所述压缩机轴和所述压缩机叶片被配置为围绕旋转轴线旋转；以及磁性轴承，其在所述进气管道中被定位在所述压缩机叶片的上游，所述磁性轴承包括被定位在所述压缩机轴周围的环形物、被布置在所述环形物中的定子电体以及被安装在所述压缩机轴上的至少两个磁体，其中在所述环形物与所述压缩机轴之间存在气隙，所述至少两个磁体被配置为施加磁力在所述定子电体上。2.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述环形物通过在所述进气管道中的至少一个支柱来保持。3.根据权利要求2所述的压缩机，其中用于所述定子电体的供电线被布置在所述至少一个支柱内。4.根据权利要求2所述的压缩机，其中所述至少一个支柱具有水滴形的横截面。5.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述压缩机轴被连接到排气涡轮机的涡轮机轴，使得扭矩从所述涡轮机轴被传输到所述压缩机轴。6.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述至少两个磁体和所述定子电体被配置为通过磁力彼此排斥。7.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述磁性轴承被形成为电动马达。8.一种机动车辆，其包括：内燃发动机；向所述内燃发动机提供进气空气的供应空气分支；以及布置在所述供应空气分支中的压缩机，所述压缩机包括：压缩机轴，所述压缩机轴被提供具有定位在进气管道中的压缩机叶片，所述压缩机轴和所述压缩机叶片被配置为围绕旋转轴线旋转；以及磁性轴承，其在所述进气管道中被定位在所述压缩机叶片的上游，所述磁性轴承包括被定位在所述压缩机轴周围的环形物、被布置在所述环形物中的定子电体以及被安装在所述压缩机轴上的至少两个磁体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·斯米利亚诺夫斯基，H·M·金德尔，J·克默林，F·克拉默，F·J·布林克曼，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US