渦輪增壓器上的高速開關(guān)磁阻電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于內(nèi)燃機的混合動力滿輪增壓器，更具體地，設(shè)及一種用于混 合動力滿輪增壓器的高速開關(guān)磁阻電機。
【背景技術(shù)】
[0002] 滿輪增壓器是一種與內(nèi)燃機一起使用的壓力感應(yīng)系統(tǒng)。滿輪增壓器將壓縮空氣輸 送至發(fā)動機進氣口，使更多的燃料燃燒，進而提高了發(fā)動機的輸出功率而不明顯增加發(fā)動 機重量。因此，滿輪增壓器允許使用能夠產(chǎn)生與較大發(fā)動機相同功率的較小發(fā)動機，通常為 吸氣發(fā)動機。在車輛中使用較小的發(fā)動機具有減輕車輛重量、提升車輛性能和提高燃料經(jīng) 濟性的預(yù)期效果。此外，滿輪增壓器的使用使輸送給發(fā)動機的燃料燃燒更為充分，有助于實 現(xiàn)減排的高期望目標。
[0003] 傳統(tǒng)的滿輪增壓器包括與發(fā)動機排氣歧管連接的滿輪機殼體、與發(fā)動機進氣歧管 連接的壓縮機氣缸W及將滿輪機和壓縮機氣缸連接在一起的中屯、軸承殼體。滿輪機殼體中 的滿輪機葉輪由排氣歧管供給的排氣流入旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。可轉(zhuǎn)動地支撐在中屯、軸承殼體內(nèi)的 軸，將滿輪機葉輪連接到壓縮機氣缸中的壓縮機葉輪，使得滿輪機葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動壓縮機 葉輪的旋轉(zhuǎn)。當壓縮機葉輪旋轉(zhuǎn)時，增大了通過發(fā)動機的進氣歧管輸送至發(fā)動機氣缸的空 氣質(zhì)量流量、氣流密度和空氣壓力增大。
[0004] 滿輪機葉輪通過軸與壓縮機葉輪連接的滿輪增壓器，往往出現(xiàn)性能滯后，直到必 要的排氣能量克服轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)慣性，然后才達到向進氣歧管提供所需空氣量所要求的 高轉(zhuǎn)速。運種性能滯后被稱作滿輪遲滯。滿輪遲滯問題的一個解決方案就是將壓縮機葉輪 連接至電動機，驅(qū)動壓縮機級，直至產(chǎn)生必要的排氣能量為滿輪/壓縮機提供動力。 陽0化]可使用開關(guān)磁阻電機驅(qū)動壓縮機。開關(guān)磁阻電機（SRM)是一種將電力輸送至定子 中的繞組而非轉(zhuǎn)子的電機。電流產(chǎn)生磁場，磁場拉動轉(zhuǎn)子向定子磁極對齊。通過將電流從 定子的一組磁極向下一組磁極轉(zhuǎn)換，磁場總是位于轉(zhuǎn)子前方，轉(zhuǎn)子被向前拉動并旋轉(zhuǎn)。電流 被輸送至繞組，該繞組環(huán)繞于電機定子部分的磁極。電機的轉(zhuǎn)子部分沒有繞組，相反具有軟 磁材料忍，典型層壓軟鋼凸起，通常呈桿狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在某些方面，開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子組件包括：軸；磁性層合板疊片，其安裝在軸 上；第一軸環(huán)，其安裝在軸上疊片一端；第二軸環(huán)，其安裝在軸上疊片的相對端；W及多個 絕緣非金屬銷，其被配置為將疊片的旋轉(zhuǎn)力通過第一軸環(huán)和第二軸環(huán)傳遞至軸。
[0007] 轉(zhuǎn)子組件可包括W下特征中的一個或多個：銷延伸穿過磁性層合板的疊片，使得 銷的各個端部連接至第一軸環(huán)和第二軸環(huán)中的每一個；銷與軸平行；第一軸環(huán)不與磁性層 合板的疊片接觸，第二軸環(huán)與磁性層合板疊片接觸。該組件還包括放置于第一軸環(huán)與磁性 層合板疊片之間的彈黃墊片。該組件包括二至四個銷。銷由選自于由聚酸酬、聚酷亞胺樹 脂W及酪醒樹脂構(gòu)成的一組化合物中的一種材料制成。銷圍繞軸的旋轉(zhuǎn)軸線對稱設(shè)置。第 一軸環(huán)和第二軸環(huán)相對于軸固定。銷的各自端緊密裝配在每個第一軸環(huán)和第二軸環(huán)的開口 內(nèi)。
[0008] 在某些方面，排氣滿輪增壓器包括：壓縮機段，其包含壓縮機葉輪；滿輪機段，其 包含滿輪機葉輪、軸承殼體，其支撐將壓縮機輪連接至滿輪機葉輪的軸；W及開關(guān)磁阻電 機，其設(shè)置在軸承殼體中的。電機包括轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括安裝于軸上的磁性層合板 疊片；第一軸環(huán)，其安裝于軸上疊片的一端；第二軸環(huán)，其安裝于軸上疊片的相對端；W及 絕緣非金屬銷，其配置為將疊片的旋轉(zhuǎn)力通過第一軸環(huán)和第二軸環(huán)傳遞至軸。
[0009] 滿輪增壓器可包括W下特征中的一個或多個：銷延伸穿過磁性疊片層合板的疊 片，使得銷的各自端連接至第一軸環(huán)和第二軸環(huán)中的每一個；銷與軸平行；第一軸環(huán)不與 磁性層合板疊片接觸，第二軸環(huán)與磁性層合板疊片接觸。滿輪增壓器還包括放置于第一軸 環(huán)與磁性層合板疊片之間的彈黃墊片。銷圍繞軸的旋轉(zhuǎn)軸線對稱設(shè)置。第一軸環(huán)和第二軸 環(huán)相對于軸固定。銷由選自于由聚酸酬、聚酷亞胺樹脂W及酪醒樹脂構(gòu)成的一組化合物中 的一種材料制成。銷的各自端緊密裝配在每個第一軸環(huán)和第二軸環(huán)的開口內(nèi)。
[0010] 滿輪增壓器包括一個開關(guān)磁阻電機，W解決滿輪遲滯的問題。由于所要求的速度 較高（例如，l〇〇〇(K)rpm)并且為滿輪增壓器應(yīng)用所設(shè)計的開關(guān)磁阻電機采用低強度電工 鋼，因此，要將轉(zhuǎn)子保持在滿輪增壓器軸上且將轉(zhuǎn)子保持在理想的方向是非常困難的。為了 解決運些問題，滿輪增壓器包括一個開關(guān)磁阻電機。該電機包括具有磁性疊片元件的轉(zhuǎn)子 組件，運些磁性疊片元件安裝于軸上并且通過絕緣非金屬銷固定。此外，銷將疊片元件的運 動傳遞至軸。通過將銷布置在軸的相對側(cè)，電機扭矩被傳遞至軸。疊片元件相對于軸的方 向被鎖定，對轉(zhuǎn)子組件的平衡造成最低程度的影響。并且在滿輪增壓器運轉(zhuǎn)期間，疊片元件 組必要時可W自由地軸向生長。此外，能夠在安裝至滿輪增壓器之前調(diào)平轉(zhuǎn)子組件。
【附圖說明】
[0011] 結(jié)合附圖，本發(fā)明的優(yōu)點通過參考下面的詳細描述將更好地理解并且由此將會容 易被領(lǐng)會，其中：
[0012] 圖1為滿輪增壓器的側(cè)剖視圖，該滿輪增壓器包括設(shè)置于滿輪機段與壓縮機段之 間的軸上的開關(guān)磁阻電機；
[0013] 圖2為與滿輪增壓器隔離的電機轉(zhuǎn)子組件的側(cè)剖視圖；
[0014] 圖3為具有兩個絕緣非金屬銷和滿輪增壓器軸的電機轉(zhuǎn)子組件的側(cè)剖視圖；W及
[0015] 圖4示出了電機轉(zhuǎn)子組件的端視圖，其圖示了兩個絕緣非金屬銷。
【具體實施方式】
[0016] 參考圖1，排氣滿輪增壓器100包括滿輪機段102、壓縮機段120W及設(shè)置于壓縮 機段120與滿輪機段102之間并將壓縮機段120連接至滿輪機段102的中屯、軸承殼體140。 滿輪機段102包括滿輪機殼體（未示出），其限定為廢氣入口、廢氣出口W及設(shè)置于廢氣入 口與廢氣出口之間的流體通道中的滿輪蝸殼。滿輪機葉輪112設(shè)置于滿輪蝸殼與廢氣出口 之間的滿輪機殼體中。
[0017] 壓縮機段120包括壓縮機殼體（未示出），其限定為空氣入口、空氣出口W及壓縮 機蝸殼。壓縮機葉輪130設(shè)置于空氣入口與壓縮機蝸殼之間的壓縮機氣缸中。 陽01引軸142將滿輪機葉輪112連接至壓縮機葉輪130。軸142通過一對軸向分置的軸 頸軸承146、148支撐，在軸承殼體140中的鉆孔144內(nèi)圍繞旋轉(zhuǎn)軸線R旋轉(zhuǎn)。例如，壓縮機 側(cè)的軸頸軸承146支撐鄰近壓縮機段120的軸142,滿輪機側(cè)的軸頸軸承148支撐鄰近滿 輪機段102的軸142。壓縮機側(cè)的軸頸軸承146與滿輪機側(cè)的軸頸軸承148之間的軸向間 距由設(shè)置在它們之間的開關(guān)磁阻電機160保持。此外，推力軸承組件150設(shè)置于軸承殼體 140內(nèi)，用W向軸142提供軸向支撐。
[0019] 使用中，滿輪機殼體中的滿輪機葉輪112由發(fā)動機（未示出）的排氣歧管供給的 廢氣流入流可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。由于軸142可旋轉(zhuǎn)地支撐于軸承殼體140中并將滿輪機葉輪112 連接至壓縮機氣缸中的壓縮機葉輪130,所W滿輪機葉輪112的旋轉(zhuǎn)引起壓縮機葉輪130的 旋轉(zhuǎn)。隨著壓縮機葉輪130旋轉(zhuǎn)，增加了經(jīng)由壓縮機空氣出口 126的流出流輸送至發(fā)動機 氣缸的空氣質(zhì)量流量、氣流密度和空氣壓力。上述壓縮機空氣出口 126與發(fā)動機的進氣歧 管相連。
[0020] 滿輪增壓器包括開關(guān)磁阻電機160,用W解決車輛啟動和/或在低發(fā)動機速度期 間的滿輪遲滯。電機160包括由繞制磁場線圈形成的定子162,W及設(shè)置于定子162內(nèi)并 配置成相對于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組件164。轉(zhuǎn)子組件164可旋轉(zhuǎn)地支撐在各個軸頸軸承146、 148之間的軸142上，并配置成將電機扭矩傳遞至軸142,如下文進一步討論。
[0021] 參照圖2至圖4,轉(zhuǎn)子組件164包括磁性層合板3的疊片2。例如，層合板3可由 鋼制成。單個層合板3通過粘合劑結(jié)合在一起，提供了電氣絕緣。疊片2的形狀由單個磁 性疊片元件（例如層合板3)的形狀限定。層合板3通常具有圓形的外圍形狀，該形狀包括 限定電機極點1的向外凸起。例如，具有四個極點1的轉(zhuǎn)子組件164將由具有四個凸起的 磁性層合板3堆疊形成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機中適用二至八個極點1。盡管圖示實施例 中包含四個極點1 (圖4)，但轉(zhuǎn)子組件164不限于具有四個極點。
[0022] 每一個磁性層合板3包括一個中屯、開口 14,板3如此設(shè)置使得當板3層疊在一起 時，各自的中屯、開口 14可軸向?qū)R并限定穿過疊片2的中空管狀的中屯、通道4。
[0023] 另外，每一個磁性層合板3都具有兩個或多個非中屯、孔16,非中屯、孔的尺寸設(shè)置 成可容納銷5。板3如此設(shè)置使得當磁性層狀金屬元件層疊在一起時，非中屯、孔16可軸向 對齊并限定穿過疊片2的中空管狀的銷通道18。每一板3中限定銷通道18的孔16的數(shù)量 可W是偶數(shù)或者奇數(shù)，并可W低于或高于轉(zhuǎn)子組件164中極點1的數(shù)量。已發(fā)現(xiàn)二至八個 孔是有效的?？?6可設(shè)置在板3的圓周周圍，從而使孔圍繞旋轉(zhuǎn)軸R對稱，但孔的設(shè)置不 限于此。此外，孔16可與極點1排成一列（例如，沿徑向軸），但是并非必須與極點1排成 一列。例如，一個四極轉(zhuǎn)子組件164可具有兩個或=個對稱設(shè)置的孔16。
[0024] 轉(zhuǎn)子組件164包括絕緣非金屬銷5。銷5設(shè)置于由層疊的磁性層合板3限定的每 一銷通道18內(nèi)并延伸穿過每一銷通道18。每個銷5的軸向長度大于由板3的疊片2的軸 向尺寸，從而使得銷5的各個端部5曰、化從疊片2的兩端突出。 陽0巧]轉(zhuǎn)子組件164還包括一對