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CN107294258B - 一种机电机器及机电机器涡轮增压器 - Google Patents

一种机电机器及机电机器涡轮增压器 Download PDF

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CN107294258B CN201710183756.8A CN201710183756A CN107294258B CN 107294258 B CN107294258 B CN 107294258B CN 201710183756 A CN201710183756 A CN 201710183756A CN 107294258 B CN107294258 B CN 107294258B
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Abstract

提供了一种机电机器，其包括：电磁转子；壳体，其具有带止挡件的内部开口；第一轴承安装件，其用于支撑将转子可旋转地安装在壳体中的第一轴承；盖子，其与壳体连接，具有凸台，该凸台的内部提供支撑第二轴承的第二轴承安装件，该第二轴承将转子可旋转地安装在壳体中；定子，其在壳体内部开口内具有间隙配合，该定子由壳体止挡件沿朝向此第一轴承安装件的方向被轴向限制，该定子在朝向盖子凸台的方向上具有轴向间隙；以及弹性体间隔件，其连接在凸台的最末端上，顺应性地填充定子和凸台之间的轴向间隙，沿轴向方向定位定子，并且限制定子在壳体开口内在角度方向上的运动。

Description

一种机电机器及机电机器涡轮增压器
技术领域
本发明涉及电动机。更具体地，本发明涉及在电动涡轮增压器中使用的电动机。
背景技术
为了提高内燃机的热效率，通常希望增加发动机的进气充量的压力。现有的解决方案利用压缩机，其要么通过发动机的曲柄系统(增压)机械地驱动，要么通过发动机的废气流(涡轮增压)热力学、动力学地驱动。两种方法的主要限制是，由于其依靠发动机的动力，因此进气增压在发动机动力较低时是不可用的。这个问题的一种补救方法是使用独立的电驱动压缩机或用涡轮增压器从内部辅助现有的压缩机。由于所需的压缩机的热力学行为，需要电机有高转速。电机经受到非常高的速度，这决定了用于该应用的须是高速、低扭矩电动机/发电机。
大多数电辅助压缩机都利用由电动机提供动力的压缩机叶轮。电动机通常具有由电定子包围的电磁转子。为了防止定子在壳体内旋转，定子通常使用粘合剂、机械紧固件或定子和定子壳体之间的过盈配合固定住。期望提供一种适合在电辅助涡轮增压器或增压器中使用的电动机，其中电动机的定子能够在电动机壳体内具有间隙配合，以降低组装成本，因为定子更容易地插入电动机壳体中，消除了干涉配合、粘合剂、紧固件或附加部件以防止定子在电动机壳体内旋转，同时具有足够接近的配合以促进定子和电动机壳体之间的导热传递。
发明内容
为了使上述要求更明显，给出了本发明的揭示内容。在优选的实施例中，本发明提供了一种机电机器的自由度，该机电机器包括：电磁转子；壳体，其具有带止挡件的内部开口；第一轴承安装件，其用于支撑将转子可旋转地安装在壳体中的第一轴承；盖子，其与壳体固定连接，具有凸台，该凸台的内部提供支撑第二轴承的第二轴承安装件，该第二轴承将转子可旋转地安装在壳体中；定子，其在壳体内部开口内具有间隙配合，该定子由壳体止挡件沿朝向第一轴承安装件的方向被轴向限制，该定子在朝向盖子凸台的方向上具有轴向间隙；以及弹性体间隔件，其连接在凸台的最末端，顺应性地填充定子和凸台之间的轴向间隙，沿轴向方向定位定子，并且限制定子在壳体开口内角度方向上的运动。
本发明的其它应用领域将从下文提供的具体实施方式中很明显地看出。但应当理解，具体实施方式和具体实例，虽然指示了本发明的优选实施例，但仅用于说明的目的，并不意在限制本发明的范围。
附图说明
从具体实施方式和附图中，将更易理解本发明，其中：
图1是用作压缩机的本发明的优选实施例的机电机器的剖面透视图；
图2是图1的一部分的放大图；
图3是图1的机电机器的透视端视图，其中盖子被移除；
图4是用作涡轮机的本发明的优选实施例机电机器的剖面透视图；
图5是图4的一部分的放大图；以及
图6是用作涡轮增压器的本发明的优选实施例机电机器的剖面透视图。
具体实施方式
以下优选实施例的具体实施方式仅是示例性质的，并不意在限制本发明、其应用或用途。
参考图1至图3，提供了本发明的电辅助涡轮增压器7和电动机。涡轮增压器7具有包括转子轴12的电磁转子组件10。转子轴12在一端连接有涡轮增压器压缩机叶轮14。转子轴12通过第一轴承16可旋转地安装在第一端上。第一轴承16可以是滚子轴承、流体膜轴承、磁性轴承或气翼轴承。第一轴承16被定位和支撑在第一轴承安装件18内。第一轴承安装件18相对于壳体20固定并与壳体20一体形成。壳体通常由铝、不锈钢、铸铁或聚合物制成。第一轴承16的前面是密封件22。转子轴12具有邻接密封件22的肩部24。转子轴12还具有邻接第一轴承16的外径向肩部26。壳体20具有内部开口30。内部开口具有由肩部32提供的轴向止挡件。
提供了盖子38。盖子通常由铝、不锈钢、铸铁或聚合物制成。盖子 38具有末端表面34，其大体上与壳体的具有第一轴承安装件18的侧面相对。盖子具有固定地连接的凸台40。凸台40是管状的并且为第二轴承46 提供了第二轴承安装件42，第二轴承46将定子轴12可旋转地安装在大致与压缩机叶轮14相对的端部附近。第二轴承46可以是像第一轴承16那样的多种类型的轴承。轴承46邻接转子轴12的肩部48。
提供了电定子50。如图1和图2所示，定子是示意性地示出的，但是定子具有一系列叠片组成的铁磁体或芯。这些叠片包裹有线圈绕组51。定子在壳体开口30内具有滑动配合。如本文所用，术语滑动配合是紧密但也具有足够松散的间隙以允许在插入壳体开口中之后容易地手动插入或旋转定子。在某些应用中，定子外径也可以覆盖有导热油脂，其有助于定子和壳体之间的热传导。沿着定子前端的叠片52接触壳体开口肩部32以限制其在朝向压缩机叶轮14方向上的轴向位置。
盖子38具有肩部56。肩部56与壳体的表面58接触，确保当定子的前端邻接壳体肩部32时，在定子的叠片60与管状凸台40的最末端轴向端面62之间存在微小的间隙。管状凸台的轴向端面62具有接收弹性体间隔件的几何形状。该几何形状可以是如图所示的凹槽或接受/对齐弹性体间隔件的任何其它式样，例如但不限于脊或其它构造。弹性体间隔件可以如图所示成形为O形环，但是可以是具有其他横截面形状(例如矩形、多边形和曲线形状)的其它环形构件。与几何形状64接触的是弹性体间隔件。弹性体间隔件70顺应性地填充定子和凸台40之间的轴向间隙，由于定子 /弹性体间隔件/顶盖(凸台)接口中的静摩擦而在轴向上定位定子50，并且限制定子在壳体内在角度方向上的运动。
本发明的另一个优点是弹性体间隔件的轴向压缩允许在定子和顶盖之间具有相对大的轴向加工间隙和容差。由于上述弹性体接口被压缩，压缩在定子和定子壳体肩部之间施加轴向力，从而无需附加固定而在轴向方向上有效地约束定子。
图4和图5示出了涡轮发电机107的本发明机电机器的本发明实施例。安装在壳体120和盖子138中的转子100令涡轮机叶轮114连接到其上。发动机废气为涡轮机提供动力。O形环弹性体间隔件170设置在凸台140 的轴向面162中。弹性体间隔件170限制定子150的角运动。定子150也通过壳体开口止挡件132轴向地限制。
图6示出了涡轮增压器207的本发明所述机电机器的本发明的实施例。安装在壳体220和盖子238中的转子220令涡轮机叶轮214和压缩机叶轮 215连接到其上。O形环弹性体间隔件270设置在凸台240的轴向面262 中，也被设置以限制定子250的角运动。定子250也被壳体开口止挡件232 轴向地限制。
本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，因此不脱离本发明主旨的变型形式旨在处于本发明的范围之内。这样的变型形式不应被认为是脱离了本发明的实质和范围。

Claims (15)

1.一种机电机器，其包括：
电磁转子；
壳体，其具有带止挡件的内部开口；
第一轴承安装件，其相对于所述壳体固定，用于支撑将所述电磁转子可旋转地安装在所述壳体中的第一轴承；
盖子，其与所述壳体固定连接，所述盖子具有固定连接的凸台，所述凸台的内部提供支撑第二轴承的第二轴承安装件，所述第二轴承将所述电磁转子可旋转地安装在所述壳体中；
定子，其在所述壳体内部开口内具有间隙配合，所述定子由所述壳体的止挡件沿朝向此第一轴承安装件的方向被轴向限制，所述定子在朝向所述盖子的凸台的方向上具有轴向间隙；以及
弹性体间隔件，其连接在所述凸台的最末端，顺应性地填充所述定子和所述凸台之间的所述轴向间隙，沿轴向方向定位所述定子，并且限制所述定子在所述壳体开口内在角度方向上的运动。
2.如权利要求1所述的机电机器，其中所述凸台最末端具有放置其中用于放置所述弹性体间隔件的弹性体间隔件几何形状的轴向面。
3.如权利要求1所述的机电机器，其中所述止挡件是所述壳体的内部开口内的肩部。
4.如权利要求2所述的机电机器，其中所述弹性体间隔件几何形状具有两个侧壁。
5.如权利要求1所述的机电机器，其中所述定子具有叠片，且其中所述叠片中的一个叠片接触所述壳体内的所述止挡件。
6.如权利要求1所述的机电机器，其中所述定子具有叠片，且其中所述叠片中的一个叠片接触所述弹性体间隔件。
7.如权利要求1所述的机电机器，其中所述第一轴承选自包括滚子轴承、流体膜轴承、磁性轴承或气翼轴承的组。
8.如权利要求1所述的机电机器，其中所述第二轴承选自包括滚子轴承、流体膜轴承、磁性轴承或气翼轴承的组。
9.如权利要求1所述的机电机器，其中所述电磁转子与选自包括涡轮机叶轮和压缩机叶轮的组中的部件相连接。
10.如权利要求1所述的机电机器，其中所述电磁转子与涡轮机叶轮和压缩机叶轮相连接。
11.如权利要求1所述的机电机器，其中所述电磁转子与涡轮机叶轮相连接，且所述定子是发电机的一部分。
12.如权利要求1所述的机电机器，其中所述机电机器能够达到高达200,000RPM的转速。
13.如权利要求1所述的机电机器，其中所述盖子具有肩部以限制所述盖子相对于所述壳体的轴向位置。
14.一种机电机器涡轮增压器，其包括：
电转子，其与包括涡轮机叶轮和压缩机叶轮的一组轮中的至少一者连接；
壳体，其具有带肩部止挡件的内部开口；
第一轴承安装件，其相对于所述壳体固定，用于支撑将所述电转子可旋转地安装在所述壳体中的轴承；
盖子，其与所述壳体固定连接，所述盖子具有固定连接的凸台，所述凸台的内部提供支撑第二轴承的第二轴承安装件，所述第二轴承将所述电转子可旋转地安装在所述壳体中，所述盖子具有肩部止挡件，用于设置所述盖子相对于所述壳体的轴向限制；
电定子，其具有包裹有线圈绕组的叠片，所述电定子间隙配合在所述壳体的内部开口内，所述电定子由接触所述叠片的所述壳体的肩部止挡件沿朝向此第一轴承安装件的方向被轴向限制，所述电定子在朝向所述盖子的凸台的方向上具有轴向间隙；以及
弹性体间隔件，其连接在所述凸台的最末端轴向端面中的几何形状中，顺应性地填充所述电定子和所述凸台之间的所述轴向间隙，沿轴向方向定位所述电定子，并且限制所述电定子在所述壳体内在角度方向上的运动。
15.一种机电机器涡轮增压器，其包括：
电转子，其与涡轮机叶轮和压缩机叶轮连接；
壳体，其具有带肩部止挡件的内部开口；
第一轴承安装件，其相对于所述壳体固定，用于支撑将所述电转子可旋转地安装在所述壳体中的轴承；
盖子，其与所述壳体固定连接，所述盖子具有固定连接的凸台，所述凸台的内部提供支撑第二轴承的第二轴承安装件，所述第二轴承将所述电转子可旋转地安装在所述壳体中，所述盖子具有肩部止挡件，用于设置所述盖子相对于所述壳体的轴向限制；
电定子，其具有包裹有线圈绕组的叠片，所述电定子在所述壳体的内部开口内具有间隙配合，所述电定子由接触所述叠片的所述壳体的肩部止挡件沿朝向此第一轴承安装件的方向被轴向限制，所述电定子在朝向所述盖子的凸台的方向上具有轴向间隙；以及
弹性体间隔件，其连接在所述凸台的最末端轴向端面内的几何形状内，顺应性地填充所述电定子和所述凸台之间的所述轴向间隙，沿轴向方向定位所述电定子，并且限制所述电定子在所述壳体内在角度方向上的运动。
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