專利名稱：電控渦輪增壓器的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于與內(nèi)燃發(fā)動機(jī)一起使用的電控渦輪增壓器的領(lǐng)域，更具體涉及冷卻技術(shù)的領(lǐng)域以及對此渦輪增壓器的運(yùn)行效率的其他改進(jìn)。
背景技術(shù)：
眾所周知傳統(tǒng)渦輪增壓器使用發(fā)動機(jī)自身的廢氣來驅(qū)動渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)又驅(qū)動壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)向發(fā)動機(jī)供應(yīng)具有增加容積的新鮮空氣，從而提高發(fā)動機(jī)效率。來自排氣歧管的發(fā)動機(jī)廢氣驅(qū)動渦輪機(jī)并且使渦輪機(jī)以高速旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)在與壓縮機(jī)共用的軸上旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)壓縮外部空氣并將它輸送到發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管。壓縮機(jī)致使更多的空氣并因而更多的氧氣進(jìn)入每個燃燒缸。由此，與傳統(tǒng)的吸氣式發(fā)動機(jī)相比，發(fā)動機(jī)以更高的馬力和轉(zhuǎn)矩更有效地運(yùn)行并且具有更低的汽缸排量。因而，與沒有渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)相比，使用渦輪增壓器的更加輕型的發(fā)動機(jī)消耗更少的燃料，同時提供相同或更好的性能。目前新車輛中的柴油發(fā)動機(jī)很少在沒有渦輪增壓器的情況下運(yùn)行。此外渦輪增壓器在汽油發(fā)動機(jī)上正變得更加普遍。另外，非車輛發(fā)動機(jī)也從渦輪增壓器中受益。傳統(tǒng)渦輪增壓器的一個問題在于在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)下，排氣流可能不足以以足夠高的速度驅(qū)動渦輪增壓器從而獲得充足的壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。在沒有充足壓縮機(jī)速度的情況下，沒有足夠的力來從壓縮機(jī)向發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管提供額外的空氣。因而，在具有傳統(tǒng)渦輪增壓器的車輛中，當(dāng)駕駛員從空轉(zhuǎn)或低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)迅速加速到高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)時，發(fā)動機(jī)響應(yīng)增加，但渦輪增壓器增壓的效果感覺滯后。這主要由于渦輪增壓器在達(dá)到足夠高的用以向發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管提供空氣容積的有效增加中產(chǎn)生延遲。因此，正好當(dāng)請求發(fā)動機(jī)輸送更多功率時，傳統(tǒng)渦輪增壓器在向發(fā)動機(jī)的燃燒缸供應(yīng)預(yù)期氣流中遭受傳遞滯后或延遲。由于這些問題，已開發(fā)了渦輪增壓器，所述渦輪增壓器在其內(nèi)包括電動機(jī)，以在發(fā)動機(jī)廢氣不足以以為需求所需的速度驅(qū)動渦輪機(jī)時驅(qū)動壓縮機(jī)。例如參見US專利 No. 4769993(1998)和US專利No. 5605045 (1997)。在使用電控渦輪增壓器(“ECT”)的情形中，基本消除了傳統(tǒng)渦輪增壓器通常所經(jīng)歷的滯后。當(dāng)駕駛員想要迅速從空轉(zhuǎn)或相對的低的速度加速時，控制ECT的電動機(jī)以壓縮機(jī)迅速使加速到預(yù)期速度以便向進(jìn)氣歧管和燃燒缸供應(yīng)充足的空氣。在發(fā)動機(jī)達(dá)到廢氣容積足以保持ECT的渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的速度處于預(yù)期水平的足夠高的rpm之后，通過控制器減小或消除供應(yīng)到電動機(jī)的功率，渦輪增壓器以傳統(tǒng)方式起作用。在US專利5906098 (1999)中，提出使用電動機(jī)-發(fā)電機(jī)來將快速減速期間的渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成電能以供應(yīng)至少一部分的車輛的電需求。例如，電動機(jī)-發(fā)電機(jī)可為電池充電或供應(yīng)混合車輛的其他電需求。重大的挑戰(zhàn)依然存在，從而在不過早發(fā)生故障的情況下，ECT的電動機(jī)繼續(xù)在惡劣的、高溫、高速環(huán)境中起作用。通常，存在于渦輪增壓器的渦輪機(jī)側(cè)的廢氣溫度(在汽油發(fā)動機(jī)中 1050°C ；在柴油發(fā)動機(jī)中較低)足夠高，從而不利地影響整體結(jié)構(gòu)。此外，因?yàn)闅鈮旱纳咛岣吡藦臏u輪增壓器輸出的空氣溫度，通常在180°C的范圍內(nèi)，所以渦輪增壓器的壓縮機(jī)側(cè)導(dǎo)致明顯的溫度升高。此外，電動機(jī)的定子中的電阻加熱能夠增加ECT的熱負(fù)荷。一般地，熱管理在渦輪增壓器工程師中是永恒的關(guān)注。由此，關(guān)于傳統(tǒng)渦輪增壓器中的熱管理已公開了很多努力。然而現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、材料和技術(shù)提供了若干用于改進(jìn)的機(jī)會，以便足夠地保護(hù)ECT內(nèi)的內(nèi)裝式電動機(jī)。高溫以若干方式影響ECT的電動機(jī)。定子線圈配線上的絕緣體能夠熔化。絕緣體熔化使裸露的配線暴露并且能夠?qū)е戮€圈短接在一起。此外銅線的電阻隨著溫度升高而明顯增加。在高溫下，定子線圈中的較高電阻降低了電動機(jī)效率并且致使線圈產(chǎn)生更多的熱。在某些情形中，與電動機(jī)從加熱渦輪機(jī)部的廢氣和加熱壓縮機(jī)部的空氣壓縮接收的熱相比，線圈的電阻加熱可在電動機(jī)內(nèi)產(chǎn)生更多的熱。在US專利No. 5605045 (1997)中，顯示了通過將磁鐵安裝在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的背面上并且利用形成在緊緊環(huán)繞電動機(jī)定子繞組的渦輪增壓器外殼中的冷卻套來向ECT中的電動機(jī)提供冷卻的一些嘗試。發(fā)動機(jī)冷卻液在該套中循環(huán)以耗散來自定子的一些熱。高速旋轉(zhuǎn)也引發(fā)問題。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)渦輪增壓器中渦輪機(jī)和壓縮機(jī)彼此鄰近，所以連接渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的軸相對短。為了將電動機(jī)容納在ECT中的渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間，需要較長的軸。在較長的軸的情況下，軸中的輕微缺陷或不平衡在渦輪增壓器運(yùn)行的高轉(zhuǎn)速下被放大。離心力遵循如下公式(1)，這里m是質(zhì)量，ω是轉(zhuǎn)速(每單位時間的弧度)，而 r是半徑。對于各質(zhì)量沿其長度布置的旋轉(zhuǎn)軸組件，該公式變得更復(fù)雜。然而，該公式仍表示隨著實(shí)心軸的半徑增加，其質(zhì)量增加，離心力也增加。此外，隨著軸長度增加，軸變得更柔軟并且其固有頻率下降。因而，在較低速度下就可能在軸中出現(xiàn)共振。除非軸是完全地圓形和均勻的，否則產(chǎn)生的不平衡導(dǎo)致離心力，該離心力趨于使軸振動。此外電動機(jī)外殼內(nèi)的軸上的任何油或污染物都可能導(dǎo)致軸的輕微不平衡。當(dāng)軸通過固有頻率時，不平衡能夠放大能夠不利地影響渦輪增壓器的共振。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明對在構(gòu)造和操作ECT中出現(xiàn)的問題提供若干解決方案。在一些實(shí)施例中， 通過利用非導(dǎo)電液體，諸如通常供應(yīng)以潤滑渦輪增壓器的軸承的潤滑油噴射ECT的電動機(jī)的定子繞組來實(shí)現(xiàn)對定子繞組的附加冷卻。其他實(shí)施例提供了用以噴射到電動機(jī)外殼內(nèi)的定子繞組上的非導(dǎo)電流體的專用源。另外的實(shí)施例使用形成在緊緊環(huán)繞電動機(jī)定子繞組的渦輪增壓器外殼中的冷卻套。通過在外殼內(nèi)的冷卻套的內(nèi)部與電動機(jī)座腔之間提供流體通道，能夠?qū)⒅T如油的非導(dǎo)電液體泵送到冷卻套中并且允許部分的液體噴射到電動機(jī)座腔中的定子繞組上。對ECT外殼進(jìn)行描述，所述ECT外殼允許非導(dǎo)電液體，諸如通常用于潤滑軸的軸承的潤滑油部分地轉(zhuǎn)向電動機(jī)座腔中并直接噴射到定子繞組上。在使用潤滑油進(jìn)行附加的電動機(jī)冷卻的情形中，可在潤滑通道與電動機(jī)座腔的內(nèi)部之間使用閥來確保潤滑油的壓力足以實(shí)現(xiàn)其潤滑軸承的主要目的。除了附加冷卻之外，采用若干技術(shù)來減小ECT軸中的共振，包括在軸上提供加強(qiáng)套筒；在加強(qiáng)套筒上提供拋油環(huán)以減少沉積在軸上的冷卻油的量；此外為轉(zhuǎn)子提供較小直徑的延伸部，用于安裝較小直徑的夾具，這減小軸上的轉(zhuǎn)子的質(zhì)量；以及提供非對稱尺寸的軸承。在單軸ECT中，軸承外殼改進(jìn)采用外軸承套筒和內(nèi)軸頸軸承來實(shí)現(xiàn)軸承套筒和唯一止推軸承以及密封構(gòu)造的將來取下和替換。在同心軸構(gòu)造中，ECT采用改進(jìn)的潤滑系統(tǒng)，該改進(jìn)潤滑系統(tǒng)使用具有勺形通道的軸承，用于在高速旋轉(zhuǎn)期間抵抗存在于軸上的離心力來使油在軸之間引導(dǎo)。此外顯示了對ECT的另外的改進(jìn)，其中通過將油供應(yīng)到內(nèi)中空軸的一端來對同心軸進(jìn)行潤滑，并且油傳送到另一端以及傳送到緊鄰定位的潤滑端口，用于經(jīng)由沿中空軸的內(nèi)表面形成的螺旋形凹槽分配到軸承以及軸之間的空間。本發(fā)明的目的是通過將冷卻流體噴射到電動馬達(dá)的定子繞組上來提供ECT的改進(jìn)操作。本發(fā)明的另一目的是使來自ECT外殼中的軸承潤滑通道的潤滑油轉(zhuǎn)向并且將該轉(zhuǎn)向的潤滑油噴射到電動機(jī)座腔內(nèi)的定子繞組上。本發(fā)明的另一目的是在潤滑油已用于潤滑軸承之后將此油噴射到ECT的定子上。本發(fā)明的另一目的是在ECT的外殼內(nèi)提供一種裝置，該裝置將實(shí)現(xiàn)潤滑油向電動馬達(dá)的定子繞組的可控轉(zhuǎn)向。本發(fā)明的另一目的是通過在冷卻套與電動機(jī)座腔之間延伸的端口來將冷卻油噴射到ECT的定子上。本發(fā)明的另一目的是通過在潤滑油噴射到電動馬達(dá)的定子繞組上之前對其去污來實(shí)現(xiàn)ECT的改進(jìn)操作。本發(fā)明的另一目的是通過在定子繞組的噴射之后去除從電動機(jī)座腔排出的油中的空氣來實(shí)現(xiàn)ECT的改進(jìn)操作。本發(fā)明的又一目的是通過為渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子、電力驅(qū)動的電動機(jī)轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子提供加強(qiáng)套筒來抑制其固有共振來實(shí)現(xiàn)ECT的改進(jìn)操作。本發(fā)明的又一目的是為所述加強(qiáng)套筒提供至少一個拋油環(huán)來減小電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的油的質(zhì)量。本發(fā)明的另一目的是提供用于保持和潤滑軸頸軸承的軸頸軸承外殼。本發(fā)明的另一目的是為ECT的壓縮機(jī)級提供冷卻套。本發(fā)明的另一目的是提供用于與ECT的排氣驅(qū)動的渦輪機(jī)級接合的離合器機(jī)構(gòu)， 以當(dāng)渦輪機(jī)達(dá)到預(yù)定和足夠的速度時，允許所接合的渦輪機(jī)直接驅(qū)動壓縮機(jī)級。本發(fā)明的另一目的是提供一種使用單軸的改進(jìn)ECT以及改進(jìn)的軸承潤滑系統(tǒng)，該單軸在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)級之間延伸并且包含電動機(jī)的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明的另一目的是提供一種使用同心軸的改進(jìn)ECT以及用于軸和軸承的改進(jìn)潤滑系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)的ECT，該ECT通過從一端供應(yīng)潤滑油并且利用形成在內(nèi)中空軸的內(nèi)表面中的螺旋形凹槽使油在軸之間針對其整個長度傳輸來潤滑內(nèi)和外同心軸的對向表面。本發(fā)明的另一目的是提供一種改進(jìn)ECT，該ECT使用從同心軸的一端供應(yīng)的潤滑油來潤滑軸承并且在外軸中提供孔以使施加在旋轉(zhuǎn)外軸上的離心力能夠強(qiáng)迫潤滑油進(jìn)入軸承中。


圖1是顯示可選離合器的電控渦輪增壓器的框圖。圖2和圖3是電控渦輪增壓器的外部透視圖。圖4是電控渦輪增壓器的剖視圖。圖5是具有外圍項(xiàng)的電控渦輪增壓器的剖面圖。圖6是圖5中所示的油分配通道和電動機(jī)座腔的放大部分。圖7是止回閥的橫剖視圖。圖8是渦輪增壓器軸、電動機(jī)轉(zhuǎn)子以及渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的移動部件的透視圖。圖9是渦輪增壓器軸、電動機(jī)轉(zhuǎn)子以及渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的移動部件的透視、剖視圖。圖10是渦輪增壓器軸、電動機(jī)轉(zhuǎn)子以及渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的移動部件的剖面圖。圖11是具有軸加強(qiáng)元件的電動機(jī)轉(zhuǎn)子的分解視圖。圖12是圖11中所示的組裝的轉(zhuǎn)子和軸加強(qiáng)件的橫剖平面圖。圖13是沿圖6中的剖面線XII-XII截取的ECT的橫剖視圖，顯示了從潤滑通道通向電動機(jī)座腔的徑向定向的噴口。圖14是沿圖6中的剖面線XII-XII截取的ECT的橫剖視圖，顯示了從潤滑通道通向電動機(jī)座腔的旋轉(zhuǎn)定向的噴口。圖15是ECT的放大橫剖視圖，該ECT具有用于強(qiáng)迫潤滑油進(jìn)入軸承和電動機(jī)座腔中的同心軸和潤滑系統(tǒng)。圖16是具有雙級壓縮機(jī)和壓縮機(jī)冷卻套的單軸ECT的橫剖視圖。圖17是具有雙級壓縮機(jī)和壓縮機(jī)冷卻套的同心軸ECT的橫剖視圖。圖18是具有雙級渦輪機(jī)、雙級壓縮機(jī)和壓縮機(jī)冷卻套的同心軸ECT的橫剖視圖。圖19A-19D是同心軸的一部分的分解和組裝視圖。圖20是具有勺形通道的旋轉(zhuǎn)軸承的橫剖視圖。圖21是具有端部供給潤滑的同心軸ECT的橫剖視圖。圖22是圖21中所示的沒有浮動軸承元件的軸承部的放大視圖。圖23是圖21中所示的具有浮動軸承元件的軸承部的放大視圖。圖M是ECT的端部的平面圖，顯示了潤滑油供應(yīng)連接。圖25是ECT的端部的局部剖視圖，顯示了與軸的端部的潤滑油供應(yīng)連接和通道。圖沈是如圖沈中所示的ECT的一部分的橫剖視圖，顯示了通向軸的端部的潤滑油供應(yīng)通道。圖26A是圖沈的放大橫剖視圖，顯示了與軸的端部的潤滑油供應(yīng)通道連接的細(xì)節(jié)。圖27是可選離合器機(jī)構(gòu)的放大視圖。圖28是設(shè)計(jì)用于外部中冷器連接的雙級ECT的透視圖。圖四是圖觀中的ECT的橫剖視圖。
具體實(shí)施例方式
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在圖1的框圖中，電控渦輪增壓器100包括渦輪機(jī)200、壓縮機(jī)400、電動機(jī)300、 軸組件500和控制器600。電動機(jī)300布置在渦輪機(jī)200與壓縮機(jī)400之間，而軸組件500 將渦輪機(jī)200、壓縮機(jī)400和電動機(jī)300互連。渦輪機(jī)200和壓縮機(jī)400分別固定到軸500 以形成單一單元。渦輪機(jī)200、壓縮機(jī)400、電動機(jī)300和軸組件500可具有其他相對物理配置?？刂破?00通過連接602來控制電動機(jī)300的操作(圖幻。可替代地，可將離合器 700(以虛線顯示)用在電動機(jī)300與渦輪機(jī)200之間以允許電動機(jī)300使壓縮機(jī)400旋轉(zhuǎn)，與低速下的渦輪機(jī)負(fù)載無關(guān)。由于ECT中的電動機(jī)300用于在低發(fā)動機(jī)速度下取代弱從動渦輪機(jī)，所以用以使渦輪機(jī)與電動機(jī)負(fù)載脫離的離合器的使用允許人們設(shè)計(jì)一種具有更緊湊和更小電動機(jī)的ECT。當(dāng)然，直到渦輪機(jī)200達(dá)到足夠高的用以取代電動機(jī)300的速度時為止。離合器700接合以允許渦輪機(jī)200驅(qū)動壓縮機(jī)400。離合器的使用使電動機(jī) 300能更加有效，因?yàn)殡妱訖C(jī)300沒有低速的渦輪機(jī)負(fù)載的負(fù)擔(dān)。電動離合器的實(shí)施例在圖 24中顯示。然而，其他離合器設(shè)計(jì)，諸如離心、液壓或單向機(jī)械設(shè)計(jì)也可考慮。在圖2和圖3的電控渦輪增壓器100的外部透視圖中，渦輪機(jī)200的外殼202包括進(jìn)口 212處的進(jìn)口法蘭206。來自發(fā)動機(jī)(未示出)的廢氣進(jìn)入進(jìn)口 212并流過蝸殼 214(此外參見圖4和圖幻。在此實(shí)施例中，蝸殼214為進(jìn)入的廢氣提供螺旋形路徑，因此朝著中心可具有漸減的尺寸。比較216和218處的尺寸(圖4和圖5)。隨著蝸殼向內(nèi)盤旋，此漸減的尺寸減小蝸殼的橫截面面積，在正常操作中，這導(dǎo)致廢氣的增加的速度。根據(jù)情形，蝸殼可預(yù)期具有另一形狀。蝸殼214具有與渦輪機(jī)外殼202的中心開口 222連通的向內(nèi)面向的、錐形開口 220(圖4)。渦輪機(jī)葉輪204具有繞渦輪機(jī)葉輪204間隔的渦輪機(jī)葉片208。當(dāng)廢氣從蝸殼經(jīng)過開口 220時，氣體作用于渦輪機(jī)葉片208并致使渦輪機(jī)葉輪204旋轉(zhuǎn)。此外參見圖8、 圖9和圖10，對于渦輪機(jī)葉輪204和渦輪機(jī)葉片208的其他視圖，沒有渦輪外殼202的環(huán)繞結(jié)構(gòu)。法蘭206附接到發(fā)動機(jī)排氣歧管(未示出)上的配套件，從而廢氣進(jìn)入進(jìn)口 212 和蝸殼214。在廢氣使渦輪機(jī)葉輪204旋轉(zhuǎn)之后，用過的氣體經(jīng)過開口 222并進(jìn)入排氣系統(tǒng)中，該排氣系統(tǒng)可包括污染處理系統(tǒng)、回氣管和排氣管。廢氣的一部分可引向進(jìn)氣歧管以使廢氣再循環(huán)到燃燒過程中。法蘭210環(huán)繞開口 222并且設(shè)置為附接到該排氣系統(tǒng)。渦輪機(jī)外殼202優(yōu)選由鑄鐵或另一具有高熔點(diǎn)的材料形成，其在經(jīng)受例如達(dá)到 ^ 1050°C的高溫廢氣時保持其強(qiáng)度。渦輪機(jī)200可包括廢氣門或其他允許廢氣繞過渦輪機(jī)的特征。如果在一特定安裝中，渦輪機(jī)在設(shè)計(jì)輸出之上運(yùn)行，則可能積聚過量的熱和渦輪機(jī)速度并且壓縮機(jī)可能向發(fā)動機(jī)燃燒氣缸提供太多的壓縮空氣。廢氣門將解決此問題。壓縮機(jī)400包括在圖2、3、4和5中示出的壓縮機(jī)外殼404。壓縮機(jī)400將壓縮空氣通過出口 406排放到發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管(未示出)中。此外壓縮機(jī)400還可包括減壓閥 (未示出)。當(dāng)壓縮機(jī)在設(shè)計(jì)輸出之上運(yùn)行時，能夠積聚太高的壓縮機(jī)速度，并且壓縮機(jī)將向發(fā)動機(jī)燃燒氣缸提供太多的壓縮空氣。減壓閥解決此問題。壓縮機(jī)400包括圖4、5、8、9和10中示出的壓縮機(jī)葉輪408。例如來自空氣過濾器(未示出)的外部空氣通過壓縮機(jī)進(jìn)口 410進(jìn)入壓縮機(jī)400中?？?18與壓縮機(jī)進(jìn)口連通以將空氣引向擴(kuò)散器412，該擴(kuò)散器412可以是從416處的較小內(nèi)部尺寸逐漸變大到414處的較大內(nèi)部尺寸的螺旋通道。壓縮機(jī)葉輪408通過進(jìn)口 410吸入空氣并且使空氣徑向加速通過孔418到達(dá)擴(kuò)散器412。擴(kuò)散器增加空氣壓力，同時降低其速度。壓縮機(jī)400內(nèi)的增加的空氣壓力導(dǎo)致空氣的明顯加熱，該明顯加熱的空氣移動到壓縮機(jī)外殼404和壓縮機(jī)內(nèi)的其他部件。此熱中的一些可傳導(dǎo)到電動機(jī)300。盡管中冷器可設(shè)置在壓縮機(jī)與進(jìn)氣歧管之間的渦輪增壓器中，但是中冷器的主要功能是降低壓縮機(jī)外的空氣溫度并且增加空氣密度。它通常不降低熱從壓縮機(jī)向外殼和電動機(jī)300的傳遞。電動機(jī)300包括外殼302，在此實(shí)施例中，該外殼302處于兩個部分304和306中。 所述兩個部分可彼此密封，但是可分離以提供內(nèi)部入口，用于組裝以及修理和維修。一個或多個密封，諸如0型環(huán)3 用于密封兩個電動機(jī)外殼部。電動機(jī)300可以是感應(yīng)電動機(jī)、永磁電動機(jī)、開關(guān)磁阻電動機(jī)或其他類型的電動機(jī)或電機(jī)。在此處公開的實(shí)施例中，電動機(jī)顯示具有定子繞組和感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子元件。電動機(jī)外殼302包括用于接收油的進(jìn)油口 308和用于使油排出電動機(jī)的放油口 314。此油在內(nèi)部流動以潤滑移動部件并冷卻電動機(jī)的部件。油源310(在圖5中示意性顯示)可以是發(fā)動機(jī)曲軸箱用油或獨(dú)立的油泵源。一些發(fā)動機(jī)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的機(jī)械泵，所述機(jī)械泵在發(fā)動機(jī)開始運(yùn)行時開始向發(fā)動機(jī)中泵油。這些發(fā)動機(jī)可依靠發(fā)動機(jī)關(guān)閉后剩余在移動部件上的油來進(jìn)行初始潤滑。渦輪增壓器100中的一些部件可較早地從加壓油中受益。例如，與用于冷卻渦輪增壓器電動機(jī)相比，充足的油對于渦輪增壓器軸承可能更關(guān)鍵。曲軸箱用油的大容積提供用于從渦輪增壓器100散熱的較大儲存器，如本申請中進(jìn)一步說明的。此外曲軸箱用油容積例如可增加一升或多升以增加油源的散熱能力。此外可使用冷油器。相反，使用來自獨(dú)立源的油防止此油被任何污染發(fā)動機(jī)油的狀況污染。無論油來自發(fā)動機(jī)曲軸箱還是來自獨(dú)立源，獨(dú)立泵328 (在圖5中示意性顯示)都可為定子和軸承泵油。此泵可以是電動或機(jī)械的。電動泵可在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動之前，諸如當(dāng)駕駛員起動汽車時，但在發(fā)動機(jī)的控制器開始點(diǎn)火之前啟動油流。對于頻繁啟動和停止的發(fā)動機(jī)，諸如混合式車輛中的發(fā)動機(jī)，此獨(dú)立油泵可能是有益的。獨(dú)立油泵可恒溫控制，因此可在發(fā)動機(jī)停機(jī)之后繼續(xù)運(yùn)行，直到渦輪增壓器100中的溫度下降到可接受的水平。電動機(jī)外殼302包括電連接器322，該電連接器322提供與電動機(jī)300的電連接。 來自控制器600的導(dǎo)線602(圖幻可通過電連接器322連接到電動機(jī)。此外電動機(jī)可包括用于接收冷卻液的冷卻液進(jìn)口 ；348(圖2)和用于使冷卻液返回到散熱器或其他冷卻流體源的冷卻液出口 320 (圖幻。冷卻系統(tǒng)可具有獨(dú)立的電動或機(jī)械泵以將冷卻液引向冷卻液進(jìn)口 348。此外此泵可在控制器600的控制之下，該控制器600可從恒溫器接收數(shù)據(jù)。冷卻液循環(huán)通過冷卻套318 (圖5和圖6)，該冷卻套318鄰近電動機(jī)定子332地形成在電動機(jī)外殼部306內(nèi)。電動機(jī)外殼302可由鑄鐵或其他合適的材料形成。電動機(jī)外殼302可包括各種內(nèi)部支撐。鑄鐵能夠在不削弱的情況下抵抗相當(dāng)大的熱負(fù)荷。然而，在電動機(jī)外殼的部件上的力不高的情況下，陶瓷或其他絕緣體可代替鑄鐵，或除了鑄鐵之外，可使用陶瓷或其他絕緣體。由于陶瓷材料導(dǎo)熱性比鑄鐵差，所以它將減少從渦輪機(jī)200向電動機(jī)300以及軸承 510和512的熱流。當(dāng)關(guān)聯(lián)發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)或低輸出運(yùn)行并且需要增加功率用于加速時，低排氣輸出可能不足以以將足夠驅(qū)動壓縮機(jī)400的速度驅(qū)動渦輪機(jī)200。要避免在發(fā)動機(jī)逐漸產(chǎn)生充足的用以以運(yùn)行輸出驅(qū)動壓縮機(jī)的排氣之前的延遲，激勵電動機(jī)300以立即以預(yù)期速度驅(qū)動壓縮機(jī)。控制器600接收關(guān)于發(fā)動機(jī)狀況，諸如負(fù)載、每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)、油門位置、燃油流量和其他信息的數(shù)據(jù)并且起作用以控制用以驅(qū)動電動機(jī)300的電功率。要克服該延遲，控制器驅(qū)動電動機(jī)300以在軸組件500上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即使在較低的發(fā)動機(jī)速度下，該轉(zhuǎn)矩也致使壓縮機(jī) 400更快地轉(zhuǎn)動并且將空氣加壓到電動機(jī)的全容量。圖4-10中所示的單軸組件500包括軸504，該軸504連接到渦輪機(jī)200并且從渦輪機(jī)200延伸通過電動機(jī)300并進(jìn)入壓縮機(jī)400中。來自作用于渦輪機(jī)葉輪204的葉片 208的廢氣的轉(zhuǎn)矩致使該軸旋轉(zhuǎn)。軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致壓縮機(jī)葉輪408的旋轉(zhuǎn)。電動機(jī)外殼302包含環(huán)繞電動機(jī)300的電動機(jī)座腔347。電動機(jī)座腔347與放油口 314處于開放連通。軸504延伸通過電動機(jī)座腔347并且通過軸承510和512懸掛，用于在電動機(jī)座腔中旋轉(zhuǎn)。電動機(jī)300具有安裝在軸504上的轉(zhuǎn)子330，該轉(zhuǎn)子330隨軸504旋轉(zhuǎn)。定子332 安裝在電動機(jī)座腔347內(nèi)以環(huán)繞轉(zhuǎn)子330。定子332可具有線圈式的密集絕緣線(未示出) 以及疊層346。線的材料、規(guī)格、纏繞、絕緣和其他特征以及疊層的性質(zhì)可針對其電、磁、環(huán)境和其他因素選擇。電動機(jī)300可經(jīng)受來自渦輪機(jī)200和壓縮機(jī)400以及定子332中的電阻加熱的高溫。當(dāng)然期望將熱對電動機(jī)和所有關(guān)聯(lián)元件的影響減到最小程度。在圖5和圖6中所示的實(shí)施例中，為潤滑軸承510和512而泵送到外殼302中的潤滑油部分地轉(zhuǎn)向并且噴射到定子332上，用于冷卻該定子。要冷卻該定子，油通過噴油嘴350和352噴向定子，所述噴油嘴350和352在油道340與電動機(jī)座腔347之間延伸。油來自油源310 (圖5中示意性顯示)，該油源310可以是發(fā)動機(jī)曲軸箱或獨(dú)立的儲油器。油也可來自可選的并且專門用于潤滑渦輪增壓器的軸承的專用源(下文描述)。然后噴射到定子332上的油流入排油槽 336(圖4和圖5)，在這里油聚集并流回到曲軸箱或獨(dú)立的儲油器。在圖5中，空氣分離器 317圖示為在油輸送回油槽之前幫助除去油中的氣泡。輻射熱擋板334 (圖4和圖6)可設(shè)置用以將來自渦輪機(jī)200的輻射熱遠(yuǎn)離電動機(jī)外殼302和電動機(jī)300反射。一個或多個導(dǎo)熱擋板358(在圖5中示意性顯示)可設(shè)置用以阻擋從壓縮機(jī)400或渦輪機(jī)200向電動機(jī)的熱傳遞。導(dǎo)熱擋板可以是陶瓷或其他阻擋熱傳遞的合適材料。輻射熱擋板可以是金屬或其他材料的。在渦輪機(jī)100中的其他地方可使用另外的熱擋板和絕緣。渦輪增壓器100能夠使用不同標(biāo)準(zhǔn)的渦輪增壓器渦輪機(jī)和壓縮機(jī)部件，或者部件可專門構(gòu)造。此外，渦輪機(jī)200和壓縮機(jī)400能夠使用可變幾何形狀?？墒褂秒p面壓縮機(jī)葉輪。在圖4、5和6中，兩個軸承510和512顯示為支撐軸504。要將電動機(jī)300容納在渦輪機(jī)200與壓縮機(jī)400之間，軸504可比標(biāo)準(zhǔn)渦輪增壓器，即沒有電動機(jī)的渦輪增壓器長。此增加的軸長度增加了軸承510與512之間的長度。所有其他情形相等，該增加的長度導(dǎo)致更柔軟的軸。當(dāng)軸504以高速旋轉(zhuǎn)時，它可能經(jīng)過固有頻率并且經(jīng)受共振。要減小軸的振動，單軸組件500包括繞軸504的中心部放置的軸加強(qiáng)件516套筒元件，參見圖4-6和8-12。轉(zhuǎn)子通過干涉配合附接到該加強(qiáng)件，而不是直接與軸504接觸。 該加強(qiáng)件以這樣的方式對軸進(jìn)行加強(qiáng)允許通過共振速度以及在共振速度之間的減震操作。加強(qiáng)件516可由若干材料制成。然而，Inconel 合金是優(yōu)選的，因?yàn)镮nconel具有使它用作熱障的性質(zhì)。因而，加強(qiáng)件516在減少從軸504向轉(zhuǎn)子330的熱傳遞中也能夠有效。軸504可經(jīng)受來自廢氣和壓縮機(jī)400中的熱的、加壓空氣的高熱負(fù)荷。加強(qiáng)件可作為兩個或多個、高度控制的圓柱形部件的精確干涉配合的組件形成，以在轉(zhuǎn)子與加強(qiáng)件之間以及加強(qiáng)件與軸之間提供附接機(jī)構(gòu)。雖然花鍵或其他鋸齒狀轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)由于在保持軸平衡允差以及部件上的增加的局部應(yīng)力中的困難而可能是不太理想的，但它們是可選的。軸504成階梯狀，使得軸承510和512是不同尺寸的以適應(yīng)各個軸承處的軸的外徑上的差別。每個軸承包括軸頸軸承和止推軸承以在抵抗軸向載荷的同時允許部件之間的旋轉(zhuǎn)。抵抗兩個軸向方向上的軸向載荷的單一止推軸承可滿足需要。止推軸承依靠在加壓油或其他液體的薄層上以支撐軸向推力。同樣地，軸頸軸承510和512中的油的薄層可將軸504與軸承結(jié)構(gòu)和電動機(jī)外殼302分開。此外可使用滾動元件軸承或滾動元件與軸頸軸承和止推軸承的組合。下文對止推軸承和密封進(jìn)行更詳細(xì)地說明。電動機(jī)外殼302包括基本封裝定子332和轉(zhuǎn)子330的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。電動機(jī)外殼302 包括一個或多個連接在進(jìn)油口 308與軸承510和512之間的油道340，參見圖4、5和6。電動機(jī)外殼302包括一個或多個從通道340噴油的噴口 350和352，參見圖4和圖 6。所述噴口可作為用以將加壓油噴向定子332的噴嘴。噴口 350和352可包括分離噴嘴或用以分配油的類似結(jié)構(gòu)。同樣地，取決于具體的應(yīng)用，噴口 350和352可具有致使油以期望的噴射方式，諸如扇形、錐體、直流、緩慢滴落或者其他方式或方式的組合離開噴口的形狀。 此外，一些噴口可以一種方式噴射，而其他噴口可以其他方式噴射。噴口的尺寸可設(shè)置為在不使軸承510和512失去油的情況下，提供充足的用于冷卻定子的油。在圖4和圖6中，噴口將油從定子332的側(cè)面噴出，但是噴口能夠相對于定子定位在任何位置，只要充足供應(yīng)的油接觸定子。例如，如果使用一個噴油口，則它可定位為在定子的頂部處噴向定子疊片， 從而油在重力作用下流到定子線圈上。此外噴口可定位為沿軸向或傾斜方向噴油。另外的噴口和/或開口可遍及電動機(jī)外殼設(shè)置并且目的是使得油到達(dá)定子上的期望位置。因此， 來自發(fā)動機(jī)曲軸箱或來自另一油源的油可用于冷卻電動機(jī)300并且潤滑軸承510和512。定子332可設(shè)計(jì)為具有暴露的線圈，使得油到達(dá)線圈本身。油是電絕緣體，因此允許油接觸線圈將不導(dǎo)致短路或允許電流流向相鄰線圈或電動機(jī)中的其他結(jié)構(gòu)。定子可具有一個或多個散熱片(未示出)以幫助散熱。因?yàn)橛陀糜诶鋮s定子332，所以用于軸承的油供給應(yīng)是充足容量的以補(bǔ)償用于冷卻的油。用于冷卻油的熱交換器或其他系統(tǒng)可設(shè)置在油路系統(tǒng)中的適當(dāng)位置處。噴口 350和352可包括各自用以在油壓達(dá)到期望等級之前使油流減速的閥，參見圖6和圖7中示意性顯示的閥354。在圖7中顯示了適合于此目的的止回閥。在此閥中， 止回閥球353通常通過偏置彈簧的力密封封閉。當(dāng)進(jìn)口 355處的流體壓力超過預(yù)定值時， 該球抵抗偏置彈簧力推開。在達(dá)到并保持至少該預(yù)定壓力值時，油通過噴嘴351。以這種方式，僅當(dāng)軸承510和512具有或估計(jì)具有充足的油時，閥才保持打開以將油噴到定子332 上。閥能夠保持對軸承的最小油壓，而不會因?yàn)橛土飨蚨ㄗ佑糜诶鋮s而使油壓下降。隨著油在定子332及其線圈周圍流動，它滴入排油槽336中(圖4和圖5)。為防止油接近轉(zhuǎn)子330，托盤324(圖6)可在定子的一部分之下延伸。托盤3M可繞定子延伸大約180°。該托盤可具有一個或多個排油管。當(dāng)油到達(dá)托盤的邊緣時，油滴入排油槽336 中。排油槽336中的油可流過出油口 314 (圖2、3、4和5)，油從該出油口 314返回到曲軸箱或其他儲油器。出油口的尺寸和位置可適當(dāng)設(shè)定以允許油在合理的車輛姿態(tài)(傾斜、 傾角以及角加速度和線性加速度)下的完全排出。真空泵316(圖5)向出口 314應(yīng)用真空以通過出口將油吸出。在不排氣的情況下，由該真空泵導(dǎo)致的電動機(jī)外殼302內(nèi)的低壓可將廢氣從渦輪機(jī)200吸入電動機(jī)外殼中。 因此，在電動機(jī)外殼中包括排氣口 356(圖幻，新鮮的環(huán)境空氣或曲軸箱空氣流過該排氣口 356以防止在電動機(jī)外殼中形成真空。要防止該排氣口將水或其他污染物吸入電動機(jī)300 中，可包括過濾器、活性碳濾罐、單向閥或其他阻塞裝置。無污染的油是良好的電絕緣體，但是油能夠變得污有金屬顆粒和水，它們對電器裝置都是有害的。因此濾出污染物并將水從渦輪增壓器100中使用的油中分離出來可能是值得的。傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)油過濾器和油/水分離器可能對于過濾用于發(fā)動機(jī)潤滑的曲軸箱油是足夠的。如果它們不足以滿足渦輪增壓器的需求，則可使用專門的濾油器和油/水分離
O用于冷卻的油可能經(jīng)受充氣。因此，使油流過空氣分離器317可能是值得的。此外，軸504、加強(qiáng)件516和轉(zhuǎn)子330可在電動機(jī)外殼302形成的整個腔內(nèi)產(chǎn)生風(fēng)切變。噴口 350和352以及任意其他油口和噴口的定位和方向應(yīng)當(dāng)考慮到該風(fēng)切變。因此，油不應(yīng)迎著風(fēng)切變的流動噴射，使得油不減緩空氣的流動并從而使轉(zhuǎn)子不合需要地減慢。至少，這些噴口中的一個必須存在以為定子線圈提供直接接觸式的油冷卻。具有不止一個噴口可能是更理想的，因?yàn)樗鼈冊诙ㄗ又車峁└鶆虻挠屠鋮s分布。要考慮轉(zhuǎn)子內(nèi)的風(fēng)切變的流動，噴口可能應(yīng)將油接近切向地引向定子周圍并且沿內(nèi)部電動機(jī)外殼風(fēng)切變的方向引導(dǎo)油。噴口能夠從軸向或徑向方向或其任意傾斜組合面對定子。例如，噴口可置于或至少集中在9 00或10 00到3 00或4 00之間的周向位置中。將油移出電動機(jī)部件可能是值得的。定子332、軸504或加強(qiáng)件516上的過熱的油在280°C下可能開始焦化。軸或加強(qiáng)件上的焦化能夠影響軸504的平衡并且增加軸和加強(qiáng)件的慣性。此外焦化油可能堵塞包括噴口 350和352的通道。即使焦化不發(fā)生，軸或加強(qiáng)件上的油也能夠不利地影響軸的平衡并且不合需要地能夠增加慣性和牽引阻力。因而，軸可包括一個或多個拋油環(huán)，拋油環(huán)具有這樣的幾何特征隨著它們旋轉(zhuǎn)而使流體徑向向外流出。例如，拋油環(huán)520和522(圖5和圖6)可定位在軸上以保持油在渦輪機(jī)200和壓縮機(jī)400之外。也就是說，當(dāng)任何油沿軸朝著渦輪機(jī)或壓縮機(jī)流動時，油遇到拋油環(huán)，在此處，油被徑向向外地遠(yuǎn)離渦輪機(jī)或壓縮機(jī)拋出。油或者被拋入排油槽336中或者被拋向電動機(jī)外殼302中的其他結(jié)構(gòu)并從那里滴入油槽中。因?yàn)閽佊铜h(huán)將油從軸504移出，所以軸的有效質(zhì)量不會由于軸上的油而明顯增加。因此，在渦輪增壓器100的快速加速期間，源于慣性效應(yīng)的滯后得以減小。此外通過將油從旋轉(zhuǎn)軸移出并將它拋到定子線圈和電動機(jī)外殼壁上，拋油環(huán)可繼續(xù)油的排氣。軸組件500可具有與定子332的側(cè)面對齊的拋油環(huán)，例如環(huán)繞加強(qiáng)件516的拋油環(huán)5 和526(圖幻。這些拋油環(huán)可使油循環(huán)回到定子332上。盡管將油噴到托盤的外部將使熱遠(yuǎn)離該托盤傳導(dǎo)，但是油可能必須對準(zhǔn)以避開托盤324。托盤的任何溫度降低都可能從定子吸熱?？砂硗獾膾佊铜h(huán)5 和526以使油遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子330流動或者使油沿到達(dá)并進(jìn)一步冷卻定子332的方向流動。拋油環(huán)可添加到或并入軸504、加強(qiáng)件516或與該軸相聯(lián)的某些其他部件中。電動機(jī)外殼302可在壁338中形成一個或多個環(huán)繞定子332的通道318 (圖5和圖6)。所述通道可連接到冷卻液進(jìn)口 320(圖幻，冷卻液可流過該冷卻液進(jìn)口。冷卻液可以是來自現(xiàn)有發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液。來自除車輛系統(tǒng)之外的冷卻系統(tǒng)，諸如發(fā)動機(jī)油或分離油系統(tǒng)的冷卻液可與通道一起使用。盡管空氣可能向大部分液體一樣不導(dǎo)熱，但是可使用環(huán)境空氣。如果通道318攜帶有油，則壁338可包括徑向或其他開口以使油滴落或噴射到定子332的線圈上。下文參照圖13和圖14對此進(jìn)行更詳細(xì)地說明。導(dǎo)熱好的材料(例如，鋁或銅)的導(dǎo)熱介質(zhì)346(圖6)接觸定子以將熱從定子傳遞到壁338以及通道318中的冷卻液。冷卻液冷卻電動機(jī)外殼302的周圍結(jié)構(gòu)以從電動機(jī) 300的電動機(jī)外殼和其他部件導(dǎo)熱。通向通道318(圖5和圖6)的冷卻液進(jìn)口 348 (圖2)和冷卻液出口 320 (圖3)可定位為使得冷卻液繞定子332的大部分流動，從冷卻液入口進(jìn)入通道，然后從該通道排出。 通過冷卻液移除的熱增加了發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷。因而，發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)可能需要更大或具有更大的容量以排出增加的熱負(fù)荷。作為渦輪增壓器的操作的示例，考慮當(dāng)車輛處在交通信號燈處時車輛發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)的情形。如果駕駛員想要迅速地加速，則排向渦輪增壓器的排氣能自然滯后。于是廢氣單獨(dú)的量可能不能夠提供使渦輪機(jī)200足夠快地旋轉(zhuǎn)的充足轉(zhuǎn)矩。由此，軸504將不能足夠快地旋轉(zhuǎn)，為壓縮機(jī)200提供有效的增壓。同時，控制器600從速度傳感器(未示出)獲得關(guān)于軸504和/或轉(zhuǎn)子330的速度信息。與定子332相鄰或接觸的溫度傳感器可將定子溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?。此外控制器可從傳感器接收關(guān)于發(fā)動機(jī)的當(dāng)前操作的信息，諸如油門信息、排氣輸出和空氣輸入。使用這些數(shù)據(jù)，控制器600確定軸速何時不合需要地低并且致使電動機(jī)300旋轉(zhuǎn)。 電動機(jī)使軸504旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動壓縮機(jī)400來提供預(yù)期的增壓。電動機(jī)快速加速，與單獨(dú)依靠渦輪機(jī)200相比，這使壓縮機(jī)更早地旋轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動機(jī)廢氣變得足以驅(qū)動渦輪機(jī)時，控制器可致使通向電動機(jī)的電功率減少或下降。此外電動機(jī)300可用于減少來自渦輪機(jī)200的輸出。如果控制器600確定向渦輪機(jī)200的排氣輸出太大(例如，基于來自壓力傳感器的數(shù)據(jù))，則控制器600可致使電動機(jī)用作制動器以降低渦輪機(jī)的輸出。此外電動機(jī)可用作交流發(fā)電機(jī)以當(dāng)電動機(jī)用作制動器時發(fā)電。例如，在渦輪機(jī)200能夠向軸504提供剩余功率的情況下，電動機(jī)可將此剩余功率作為電力抽取出來。這例如可在峰值發(fā)動機(jī)負(fù)載點(diǎn)，諸如上坡期間出現(xiàn)。所產(chǎn)生的電功率可用于為車輛的電池充電或用于為電器裝置供電。渦輪增壓器必須運(yùn)行的高速(例如，100000+RPM)在電動機(jī)設(shè)計(jì)中提出了問題。具體地，高離心力致使壓配到上的轉(zhuǎn)子膨脹并且削弱該壓配。要減緩此現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子的端環(huán)可從每端軸向延伸。這些延伸部的直徑可遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)子的電動中心部。通過將它們的直徑制造地較小，它們經(jīng)歷較小的離心力，因此保持它們壓配到軸上。
要進(jìn)一步減緩轉(zhuǎn)子膨脹以及隨后的壓配喪失的現(xiàn)象，可將高強(qiáng)度壓環(huán)壓在轉(zhuǎn)子的延伸部的外部上。這些環(huán)可用作夾具以進(jìn)一步確保電動機(jī)轉(zhuǎn)子與軸加強(qiáng)件之間的連接。圖11顯示了電控渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子的局部分解視圖。圖11顯示了電動機(jī)轉(zhuǎn)子和加強(qiáng)件組件的局部橫剖側(cè)視圖。此感應(yīng)電動機(jī)具有兩個平衡環(huán)335和339、19個轉(zhuǎn)子銅條 333。此外它具有65個硅鋼疊片331(高強(qiáng)度電工硅鋼Hyperco 50)，所述硅鋼疊片331可進(jìn)行熱處理以提供最大的強(qiáng)度并且可涂氧化物以防止疊片之間的電流損失。轉(zhuǎn)子銅條333 可由2219鋁合金制成，用于其高強(qiáng)度密度比(比模量)和高電導(dǎo)率，這有助于電動機(jī)性能。 轉(zhuǎn)子疊片331堆疊地布置。轉(zhuǎn)子銅條333插入轉(zhuǎn)子疊片堆331中的狹槽中，然后平衡環(huán)335 和339安裝在每端上。轉(zhuǎn)子組件330軸向夾在一起以將疊片壓在一起。然后使用電子束熔煉法將轉(zhuǎn)子銅條焊接到平衡環(huán)。散熱片可在此過程期間附接到轉(zhuǎn)子以將焊接的畸變效應(yīng)減到最小程度。在焊接之后，可對轉(zhuǎn)子的所有外表面和ID進(jìn)行加工以適應(yīng)同心ID與OD之間的公差。平衡環(huán)335和339中的每一個具有用以接納壓環(huán)的較小頸部延伸部。在平衡環(huán) 335的情形中，它具有頸部延伸部337。在平衡環(huán)339的情形中，它具有頸部延伸部341。整個轉(zhuǎn)子組件330壓配到加強(qiáng)件516上，如圖12中所示，并且壓環(huán)343和345安裝到各自的頸部延伸部337和341上。圖13示出了用于向ECT的定子繞組提供油的冷卻噴射的可替代實(shí)施例。圖13是對圖5和圖6中所示的實(shí)施例的修改?；旧?，圖13是沿圖6中的剖面線XII-XH截取的先前描述實(shí)施例的橫剖視圖。然而，圖13與圖5和圖6中所示的實(shí)施例的不同之處在于從冷卻套318，而不是潤滑油通道340提供冷卻噴射。如先前實(shí)施例中那樣，在此實(shí)施例中， 電動機(jī)外殼302顯示具有環(huán)繞定子332的冷卻套318。然而，在此實(shí)施例中，多個噴射通道 321a-i從冷卻套腔318延伸通過壁319進(jìn)入電動機(jī)座腔347以將冷卻油輸送到定子繞組。 在此實(shí)施例中，噴口 32 la-i徑向定向并且環(huán)繞定子繞組。圖14示出了用于向ECT的定子繞組提供油的冷卻噴射的另一可替代實(shí)施例。圖 14是對圖13中所示的實(shí)施例的修改。在此實(shí)施例中，壁319’將電動機(jī)座腔347與冷卻套腔318分開并且噴口 323a-i相對于電動機(jī)座腔內(nèi)發(fā)生的旋轉(zhuǎn)的方向切向定向。如上文說明的，切向噴射認(rèn)為對置于電動機(jī)座腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子和軸上的轉(zhuǎn)動作用力提供較小的阻力。在圖13和圖14中所示的兩個實(shí)施例的情形中，將油或某一其他的非導(dǎo)電液體用于在冷卻套318中流動的冷卻介質(zhì)。商業(yè)上可購買的防凍劑或水是不合適的。圖16中的ECT的實(shí)施例表示安裝在單軸上并且通過單一渦輪機(jī)驅(qū)動的連續(xù)雙級壓縮機(jī)。在此實(shí)施例中，具有單一渦輪機(jī)驅(qū)動器1208的渦輪機(jī)1200連接到單軸1504。電動機(jī)1300是先前所述類型的，其中軸加強(qiáng)件1516環(huán)繞電動機(jī)座腔內(nèi)的軸1504。雙壓縮機(jī) 1400具有由安裝在軸1504上的徑向壓縮機(jī)葉片1409提供的低壓級1417和由串聯(lián)安裝的徑向壓縮機(jī)葉片1408提供的高壓級1416。壓縮機(jī)外殼1412由兩個具有分離縫1420的零件制成。冷卻套1411形成在壓縮機(jī)外殼1412的外壁內(nèi)。內(nèi)部冷卻片1413設(shè)置在壓縮機(jī)擴(kuò)散器1415內(nèi)。圖16的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括單一 ECT組件中的雙級增壓。在中冷器之前或代替中冷器，壓縮空氣的冷卻。低成本的單軸配置。連續(xù)壓縮機(jī)級的緊密耦合提供更有效的瞬態(tài)特性。
圖17中的ECT的實(shí)施例表示具有雙同心軸并且由單一渦輪機(jī)驅(qū)動的連續(xù)雙級壓縮機(jī)。在此實(shí)施例中，具有單一渦輪機(jī)驅(qū)動器2204的渦輪機(jī)2200連接到內(nèi)軸2504。電動機(jī)2300具有安裝到外軸2505上的轉(zhuǎn)子2330。定子2332以先前實(shí)施例的相同方式環(huán)繞轉(zhuǎn)子2330。雙壓縮機(jī)MOO具有由安裝在內(nèi)軸2504上的徑向壓縮機(jī)葉片M09提供的低壓級和由安裝在外軸2505上的串聯(lián)安裝的徑向壓縮機(jī)葉片M08提供的高壓級。在此實(shí)施例中， 渦輪機(jī)直接驅(qū)動低壓壓縮機(jī)級，而電動機(jī)驅(qū)動高壓壓縮機(jī)級。圖17的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括單一 ECT組件中的雙級增壓。在中冷器之前或代替中冷器，壓縮空氣的冷卻。電動機(jī)僅連接到壓縮機(jī)而沒有渦輪機(jī)的負(fù)載負(fù)擔(dān)，從而允許非?？焖俚募铀?。連續(xù)壓縮機(jī)級的緊密耦合提供更有效的瞬態(tài)特性。此外，如需要，則可使用離合器來聯(lián)接內(nèi)軸和外軸以允許電功率的產(chǎn)生并且匹配軸速。此外，低壓壓縮機(jī)可以是軸向壓縮機(jī)。圖18中的ECT的實(shí)施例表示具有雙同心軸的雙級渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。在此實(shí)施例中，渦輪機(jī)3200具有連接到內(nèi)軸3504的低壓葉片3206和連接到內(nèi)軸3504的高壓葉片。電動機(jī)3300具有安裝在外軸3505上的轉(zhuǎn)子3330。定子3332以先前實(shí)施例的相同方式環(huán)繞轉(zhuǎn)子3330。雙級壓縮機(jī)3400具有由安裝在內(nèi)軸3504上的徑向壓縮機(jī)葉片3409提供的低壓級和由安裝在外軸2505上的串聯(lián)安裝的徑向壓縮機(jī)葉片3408提供的高壓級。在此實(shí)施例中，低壓渦輪機(jī)葉片3206直接驅(qū)動低壓壓縮機(jī)級葉片3409，而電動機(jī)驅(qū)動高壓渦輪機(jī)葉片3204和高壓壓縮機(jī)級葉片3408。圖18的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括單一 ECT組件中的渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的雙級增壓。在中冷器之前或代替中冷器，壓縮空氣的冷卻。低壓級和高壓級的獨(dú)立控制。連續(xù)壓縮機(jī)級的緊密耦合提供更有效的瞬態(tài)特性。由于突然起動、非常高的運(yùn)行速度、極端的溫度變化、ECT內(nèi)的反作用力以及潤滑密封，ECT中的軸承潤滑對工程師提出了許多挑戰(zhàn)。圖15提出了潤滑系統(tǒng)的一個實(shí)施例，該潤滑系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對ECT的軸承和雙同心軸都進(jìn)行潤滑。在此實(shí)施例中，內(nèi)同心軸5504顯示附接到渦輪機(jī)葉片5204，而外同心軸連接到電動機(jī)轉(zhuǎn)子5330。其他元件連接也是可能的，如先前討論的。然而，為了此潤滑實(shí)施例的目的，這些連接對于其理解是關(guān)鍵的。在此實(shí)施例中，在外軸5505的內(nèi)表面與外軸5504的內(nèi)表面之間具有小的圓形空間，該圓形空間允許兩軸不相干擾的旋轉(zhuǎn)。重要的是潤滑在此空間中發(fā)生，從而減小了任意接觸點(diǎn)之間的摩擦。此實(shí)施例的主要目的是迫使?jié)櫥屯ㄟ^支撐軸的軸承并進(jìn)入軸之間的空間中。此外，該實(shí)施例使用被強(qiáng)迫在軸之間的油來向定子繞組提供冷卻噴射。潤滑油在壓力下供應(yīng)到油道5340中，在此處，油在直接通向各自軸承5516和5519 的油道5343與5345之間分開。軸承5516和5519中各具有孔以允許油通過，從而接觸其內(nèi)的軸表面。軸承5516具有孔5510，該孔5510通向外軸5505中的對應(yīng)孔5518。孔5518 延伸通過外軸5505以提供與同心軸之間的空間以及內(nèi)軸5504的外表面的潤滑連通。同樣地，軸承5519具有孔5511，該孔5511通向外軸5505中的對應(yīng)孔5512?？?512延伸通過外軸5505以提供與同心軸之間的空間以及內(nèi)軸5504的外表面的潤滑連通。在此實(shí)施例中轉(zhuǎn)子5330進(jìn)行修改以包括多個位于渦輪機(jī)端和壓縮機(jī)端處的油道5305和5306，所述油道 5305和5306從同心軸之間的空間延伸到電動機(jī)座腔5347。
在運(yùn)行期間，油被強(qiáng)迫通過軸承5516和5519并且為這些軸承提供潤滑。此外油被強(qiáng)迫通過孔5510和5518以及孔5511和5512以進(jìn)入同心軸5504與5505之間的同心空間。潤滑油沿該同心空間繼續(xù)前進(jìn)并通過轉(zhuǎn)子通道5305和5306離開，在此處，油噴射到電動機(jī)座腔5347中的定子線圈上。由于在高速運(yùn)行期間存在于軸上的高離心力，在孔5510、 5518、5511和5512中存在阻力以允許油進(jìn)入軸之間的空間中。為此，用于潤滑油通過轉(zhuǎn)子 5330中的多個油道5305和5306的連續(xù)逃離路徑起作用以吸引油通過該空間。這是由于如下事實(shí)轉(zhuǎn)子5330也以高速旋轉(zhuǎn)并且由于其較大半徑并且開口處在距軸中心線較遠(yuǎn)的距離處，所以轉(zhuǎn)子的離心力較大。一旦逃離油道5305和5306，潤滑油噴射到電動機(jī)座腔5347 中并且排入排油槽5336中。在圖19A-19D中，展現(xiàn)了同心軸組件實(shí)施例的一部分的各個視圖，所述視圖示出了附接機(jī)構(gòu)，該附接機(jī)構(gòu)能夠縱向限制兩個軸的過度移動，同時允許兩個軸獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。在圖 19A中，分解視圖顯示了內(nèi)軸3504、外軸3505以及開口銷3507a和3507b。外軸形成為具有弦孔3503a和3503b (參見圖19D)，所述弦孔3503a和350 的尺寸設(shè)置為分別提供與開口銷3507a和3507b的干涉配合。內(nèi)軸3504包含圓形凹槽3501，該圓形凹槽3501的深度尺寸設(shè)置為允許內(nèi)軸與開口銷3507a和3507b之間的間隙。此間隙實(shí)現(xiàn)兩個軸的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，同時開口銷限制軸之間的縱向移動。在圖19B中，局部剖視圖顯示了組裝的同心軸3504 和3505，其中開口銷3507a和3507b位于外軸3505的孔3503a中。在圖19C中，顯示了該組件，其中內(nèi)軸3504和外軸3505彼此獨(dú)立地自由旋轉(zhuǎn)，同時以縱向方式保持在一起。在圖 19D中，提供了沿圖19C中的剖面線D-D截取的橫剖視圖。在此視圖中，圓形凹槽3501的深度圖示為3507，以示出內(nèi)軸3504如何以不使其旋轉(zhuǎn)受到開口銷3507a和3507b影響的方式設(shè)置公差。此外，顯示了同心軸之間的同心空間3506，潤滑油通過該同心空間。圖20是可在此處討論的各種ECT實(shí)施例中采用的旋轉(zhuǎn)軸承的橫剖視圖。軸承2510 設(shè)計(jì)為沿方向R旋轉(zhuǎn)以便吸收從其具有勺形孔2511的外周進(jìn)入的潤滑油0并且強(qiáng)迫油進(jìn)入其中心區(qū)域中。每個勺形孔2511包含細(xì)長的外開口，該外開口具有低導(dǎo)緣2515和掃油后緣2513。在旋轉(zhuǎn)期間，勺形孔用于抵消存在于被支撐軸(這里未示出)上的離心力并且強(qiáng)迫油進(jìn)入軸區(qū)域中。圖21-26A涉及如在ECT中使用的用于同心軸的改進(jìn)潤滑系統(tǒng)實(shí)施例。圖21示出了中空內(nèi)軸4504與中空外軸4505同心組裝的ECT。此實(shí)施例與先前圖示的ECT的同心軸實(shí)施例的區(qū)別在于使用中空內(nèi)軸來將潤滑油從一端傳送到兩個軸承以及兩個軸之間的同心空間。此實(shí)施例依靠在高速運(yùn)行期間存在于軸上的固有離心力來將潤滑油分配到兩個軸承以及軸之間的空間。如從圖21能夠看到的，潤滑油在壓力下泵送到中空內(nèi)軸4504的開口端4506中。圖22和圖23示出了能夠在圖21中所示的端軸供應(yīng)的潤滑油系統(tǒng)中采用的可替代軸承構(gòu)造。兩種構(gòu)造之間的主要差別在于在圖23中，采用浮動軸承4801來進(jìn)一步減小特定應(yīng)用中的振動。在圖22中，軸頸軸承4510位于軸承箱4514中并且通過止推墊圈4513和鄰接壓縮機(jī)板4502的止推軸承4512保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。?nèi)軸4504形成為中空的并且包含沿其長度延伸的螺旋形凹槽4517?？?507與外軸4505中的對應(yīng)孔4506縱向?qū)?zhǔn)。隨著潤滑油沿內(nèi)軸4504的中空通道4506向下輸送，由于上文討論的高離心力，潤滑油具有在它所遇
17到的第一個孔處逃離的自然趨勢。螺旋形凹槽4507提供使充足的油沿中空通道4506的長度向下輸送的路徑以不僅向壓縮機(jī)端處的軸承4506提供潤滑，而且向渦輪機(jī)端處的軸承提供潤滑。當(dāng)潤滑油沿通道4506的長度行進(jìn)時，它遇到內(nèi)軸4504中的孔4519，該油輸送到止推軸承4512。由旋轉(zhuǎn)內(nèi)軸4504提供的離心力將油泵送通過孔4519。密封4403和4902 防止?jié)櫥吞右莸綁嚎s機(jī)中。隨著潤滑油進(jìn)一步沿通道4506的長度行進(jìn)，它遇到孔4507 和4506。由旋轉(zhuǎn)內(nèi)軸4504提供的離心力將油泵送通過孔4507和4506以及泵送到軸頸軸承4506的內(nèi)表面與外軸4505的外表面之間。由于在內(nèi)軸與外軸之間具有小空間4509，所以泵送到軸承4505的油沿空間4509流動，通過外軸4505中的孔4521并進(jìn)入電動機(jī)座腔 4547中。電動機(jī)轉(zhuǎn)子附近的拋油環(huán)4511將油從軸驅(qū)散以減小該軸的有效旋轉(zhuǎn)質(zhì)量。除了將浮動環(huán)軸承4801插入套筒4510與外軸4505之間之外，圖23中所示的實(shí)施例與圖22中所示的實(shí)施例相同地操作。圖M-26A中呈現(xiàn)的是ETC的壓縮機(jī)端以及用于將潤滑油輸送到同軸實(shí)施例的中空內(nèi)軸中的各種接頭和通道的視圖。盡管圖中顯示了單一壓縮機(jī)葉片8409，但是理解的是此實(shí)施例的實(shí)施也可應(yīng)用于雙級壓縮機(jī)中，如圖21中所示。在圖M中，供油接頭8412和殘油排放接頭8414顯示位于壓縮機(jī)外殼8400上。 顯示了主排放接頭8415，但是它從電動機(jī)座腔延伸，如上文討論的。在圖25中，剖面示出了中空內(nèi)軸8504，該中空內(nèi)軸8504連接到壓縮機(jī)葉片8409，并且延伸過去(past)的葉片 8409以與固定輸油管8507的端部交搭。如在圖沈和圖2認(rèn)中進(jìn)一步顯示的，柔性密封接頭8508環(huán)繞內(nèi)軸8504的端部。盡管通過油接頭8412和輸油管8507輸送的油的大部分進(jìn)入內(nèi)軸8504的中空通道8506，但是中空通道8506內(nèi)的背壓可能致使一些油被強(qiáng)迫回到搭接接頭之間。殘油在內(nèi)軸8504與管8507之間的搭接之間移動并且被收集在油檔8513中， 在此處，油通過殘油排放管8414排盡。如圖25中進(jìn)一步看到的，輸油管和殘油檔通過三個支撐腿同軸地懸掛在壓縮空氣進(jìn)口 8410前面，所述支撐腿還用作用于壓縮機(jī)進(jìn)口的固定葉片。圖27示出了離合器7000的示例，該離合器7000可在ECT中采用以當(dāng)通過發(fā)動機(jī)廢氣向渦輪機(jī)提供的動力不足時，減小電動機(jī)上的負(fù)載。此離合器適合用于具有單級或雙級渦輪機(jī)和/或壓縮機(jī)的單軸或同心軸ECT中。在此示例中，它顯示在具有同心軸的雙級壓縮機(jī)ECT中采用。低壓壓縮機(jī)葉片7408連接到內(nèi)軸7504和低壓渦輪機(jī)葉片(未示出)。 高壓壓縮機(jī)葉片7001連接到外同心軸7505和電動機(jī)轉(zhuǎn)子(未示出)。在此示例中如果離合器不被驅(qū)動，則對向離合器面7006和7008通常不接合或聯(lián)接。磁鐵7002承載在葉片 7001的面上并且線圈容納在壁7010中。當(dāng)離合器7000處于未驅(qū)動狀態(tài)時，離合器面7006 和7008不接合并且壓縮機(jī)葉片7001和7008獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)線圈7004受到外部電源 (未示出)激勵時，葉片7001中的磁鐵7002被朝著線圈7004吸引，這導(dǎo)致高壓葉片7001 的輕微縱向移動，并且離合器面7006和7008變得接合。盡管此示例構(gòu)造為電控離合器，但是單向機(jī)械、液壓驅(qū)動或其他實(shí)現(xiàn)相同目的的離合器也可視為備選方案。用于此實(shí)施例中的離合器的主要標(biāo)準(zhǔn)是對預(yù)定的運(yùn)行狀態(tài)起反應(yīng)并且在低發(fā)動機(jī)速度期間使低壓渦輪機(jī)和/或壓縮機(jī)負(fù)載與電動機(jī)分離，然后當(dāng)發(fā)動機(jī)產(chǎn)生充足的廢氣而以足夠使壓縮機(jī)運(yùn)行的速度驅(qū)動渦輪機(jī)時，將低壓部件聯(lián)接到高壓部件。圖觀和圖四示出了又一 ECT實(shí)施例，在該實(shí)施例中，雙級壓縮機(jī)構(gòu)造用于外部中冷器連接。在此實(shí)施例中，第一級低壓出口(output)從壓縮機(jī)傳送到外部中冷器，然后返回到第二高壓級。在從第二高壓級輸出之后，空氣在輸送到關(guān)聯(lián)發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口之前發(fā)送到后冷卻器。貫穿本說明書，所示的實(shí)施例應(yīng)被看作示例而不是對所公開或要求保護(hù)的設(shè)備和程序的限制。盡管很多的示例涉及系統(tǒng)元件的具體組合，但是應(yīng)當(dāng)理解的是這些元件可以其他方式組合以實(shí)現(xiàn)相同的目的。僅結(jié)合一個實(shí)施例討論的元件和特征并不意味著從其他實(shí)施例中的相似作用中排除。對于權(quán)利要求中講述的裝置加功能限定，所述裝置不預(yù)期局限于本申請中公開的用于執(zhí)行所講述功能的裝置，而是預(yù)期在范圍上覆蓋現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的，用于執(zhí)行所講述功能的任何裝置。如本申請中使用的，“多個”意指兩個或多個。一“組”項(xiàng)目可包括這些項(xiàng)目中的一個或多個。無論在書面說明書還是權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”、“包含”、“帶有”、“具有”、“含有”、“涉及”等應(yīng)理解為開放式的，即指包括但不限于。僅轉(zhuǎn)折詞“由...組成”和“基本由...組成”分別相對于權(quán)利要求是封閉或半封閉的轉(zhuǎn)折詞。在權(quán)利要求中使用普通術(shù)語， 諸如“第一”、“第二”、“第三”等來修改權(quán)利要求要素本身不意味著任何優(yōu)先、優(yōu)先級或者一個權(quán)利要求要素優(yōu)于另一個的順序或者方法的動作執(zhí)行所依照的時間順序。這些術(shù)語僅作為用以將具有特定名稱的一個權(quán)利要求要素與具有相同名稱的另一要素區(qū)別開來(僅針對普通術(shù)語的使用)以區(qū)別所述權(quán)利要求要素的標(biāo)記。
19
權(quán)利要求
1.一種電控渦輪增壓器，包括電動機(jī)外殼，所述電動機(jī)外殼包含電動機(jī)座腔以及在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間安裝在所述電動機(jī)座腔中的電動機(jī)，其中所述電動機(jī)通過與從外部源進(jìn)入所述座腔中的非導(dǎo)電液體直接接觸冷卻。
2.如權(quán)利要求1中所述的電控渦輪增壓器，其中所述非導(dǎo)電液體是直接噴射到電動機(jī)的定子上的潤滑油。
3.如權(quán)利要求2中所述的電控渦輪增壓器，其中所述渦輪增壓器包括將所述渦輪機(jī)連接到所述壓縮機(jī)的軸，所述外殼容納用于支撐所述軸的軸承以及位于所述外殼內(nèi)的用于從加壓源接收潤滑油并將所述潤滑油引向所述軸承的潤滑油通道，其中所述潤滑油的一部分從所述通道轉(zhuǎn)向所述電動機(jī)座腔以直接噴射到所述定子上。
4.如權(quán)利要求3中所述的電控渦輪增壓器，其中所述潤滑油通過形成在所述外殼中的孔轉(zhuǎn)向以在所述通道與所述電動機(jī)座腔之間延伸。
5.如權(quán)利要求4中所述的電控渦輪增壓器，其中所述電動機(jī)包括安裝為隨所述軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子元件并且所述孔定向?yàn)樵谂c所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相切的方向上噴射所述液體。
6.如權(quán)利要求4中所述的電控渦輪增壓器，其中至少一個止回閥設(shè)置在所述潤滑油通道與至少一個孔之間以保持所述潤滑油通道中的至少預(yù)定油壓，用于潤滑所述軸承。
7.如權(quán)利要求2中所述的電控渦輪增壓器，其中所述渦輪增壓器包括將所述渦輪機(jī)連接到所述壓縮機(jī)的軸，所述外殼容納用于支撐所述軸的軸承、位于所述外殼內(nèi)的用于從加壓源接收潤滑油并將所述潤滑油引向所述軸承的潤滑通道、以及安裝在所述軸上的轉(zhuǎn)子， 其中所述潤滑油通過所述軸承并進(jìn)入鄰近所述軸的所述電動機(jī)座腔中以直接噴射到所述定子上。
8.如權(quán)利要求2中所述的電控渦輪增壓器，其中所述渦輪增壓器包括用于將第一渦輪機(jī)葉片連接到第一壓縮機(jī)葉片的內(nèi)軸和與所述內(nèi)軸間隔的同心外軸，并且所述外軸上安裝有所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述外殼容納用于支撐所述軸的軸承、位于所述外殼內(nèi)的用于從加壓源接收潤滑油并將所述潤滑油引向所述軸承并引入分離所述同心軸的空間中的潤滑通道，所述轉(zhuǎn)子包含在分離所述軸的所述空間與所述電動機(jī)座腔之間處于開放連通的油道， 其中所述潤滑油通過所述軸承、分離所述軸的所述空間、所述轉(zhuǎn)子通道并進(jìn)入鄰近所述軸的所述電動機(jī)座腔中以直接噴射到所述定子上。
9.如權(quán)利要求2中所述的電控渦輪增壓器，其中所述渦輪增壓器包括用于將第一渦輪機(jī)葉片連接到第一壓縮機(jī)葉片的中空內(nèi)軸和與所述內(nèi)軸間隔的同心外軸，并且所述外軸上安裝有所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述外殼容納用于支撐所述軸的軸承，所述中空內(nèi)軸具有多個孔以及第一端，所述多個孔沿所述中空內(nèi)軸的長度隔開以至少與所述軸承處于開放連通， 而所述第一端連接為從加壓源接收潤滑油并沿所述中空內(nèi)軸的長度引導(dǎo)所述潤滑油通過所述孔進(jìn)入分離所述同心軸的空間中并且引向所述軸承，其中所述潤滑油通過所述軸承進(jìn)入鄰近所述軸的所述電動機(jī)座腔中以直接噴射到所述定子上。
10.如權(quán)利要求9中所述的電控渦輪增壓器，其中所述中空內(nèi)軸具有形成在其內(nèi)表面上的螺旋形凹槽，所述螺旋形凹槽定向?yàn)樵诟咚傩D(zhuǎn)期間，使用在所述內(nèi)軸內(nèi)產(chǎn)生的離心力來在所述內(nèi)軸的長度上攜載來自所述第一端的油。
11.如權(quán)利要求1中所述的電控渦輪增壓器，其中所述渦輪增壓器包括外殼，所述外殼包含用于接收所述非導(dǎo)電液體流的冷卻套，用于從所述外殼排熱，所述定子安裝在所述外殼內(nèi)以便鄰近所述冷卻套并且所述外殼包含通道以允許所述非導(dǎo)電液體的一部分從所述冷卻套經(jīng)過以直接噴射到所述定子上。
12.如權(quán)利要求11中所述的電控渦輪增壓器，其中所述外殼包括位于所述定子與所述冷卻套之間的導(dǎo)熱元件，以提供從所述定子的附加排熱。
13.—種電控渦輪增壓器，包括電動機(jī)外殼，其包含電動機(jī)座腔；軸，其將所述渦輪機(jī)連接到所述壓縮機(jī)；電動機(jī)，其具有定子和轉(zhuǎn)子，所述定子在所述電動機(jī)座腔中附接到所述外殼，而所述轉(zhuǎn)子安裝為隨所述渦輪機(jī)與所述壓縮機(jī)之間的所述軸旋轉(zhuǎn)；以及軸加強(qiáng)元件， 其包括位于所述轉(zhuǎn)子與所述軸之間的套筒，所述套筒緊密地環(huán)繞所述電動機(jī)座腔內(nèi)的所述軸以抑制所述軸中的共振。
14.如權(quán)利要求13中所述的電控渦輪增壓器，其中所述外殼容納用于支撐所述軸的軸承，并且所述軸加強(qiáng)元件包含用于與所述軸承接合的軸承座圈表面。
15.如權(quán)利要求14中所述的電控渦輪增壓器，其中所述軸加強(qiáng)元件包含至少一個自其徑向向外延伸的拋油環(huán)。
16.如權(quán)利要求13中所述的電控渦輪增壓器，其中所述軸加強(qiáng)元件由具有絕熱屬性的材料形成以阻止從所述軸到所述轉(zhuǎn)子的熱傳遞。
17.如權(quán)利要求13中所述的電控渦輪增壓器，其中所述轉(zhuǎn)子在每端處構(gòu)造有平衡環(huán)， 所述平衡環(huán)具有中心孔，所述中心孔定尺寸為適合所述轉(zhuǎn)子的所述軸加強(qiáng)元件，并且從所述轉(zhuǎn)子向外延伸的減小直徑的頸部接收將所述轉(zhuǎn)子固定到所述加強(qiáng)件和所述軸鋼桶環(huán)的壓環(huán)，其中在高速旋轉(zhuǎn)期間，所述減小直徑的頸部為所述轉(zhuǎn)子提供低質(zhì)量并且減小所述轉(zhuǎn)子上的向心力的影響。
18.如權(quán)利要求1中所述的電控渦輪增壓器，進(jìn)一步包括位于所述外殼中的排放管，所述排放管與所述電動機(jī)座腔連通以允許所噴射的液體返回到所述外部源。
19.如權(quán)利要求18中所述的電控渦輪增壓器，進(jìn)一步包括位于所述排放管與所述外部源之間的空氣分離器，所述空氣分離器用以除去所述液體中的空氣。
20.如權(quán)利要求18中所述的電控渦輪增壓器，進(jìn)一步包括位于所述外殼中的排氣口， 所述排氣口與所述電動機(jī)座腔連通以均衡所述電動機(jī)座腔內(nèi)由于液體從所述座腔的移出的壓力。
21.如權(quán)利要求1中所述的電控渦輪增壓器，其中所述非導(dǎo)電液體是直接噴射到所述電動機(jī)的定子上的油，并且所述油在壓力下從外部源提供并且所述源包括水分離器以防止水的積聚，以及其他導(dǎo)電液體污染所述油。
22.一種用于向關(guān)聯(lián)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口供應(yīng)壓縮空氣的電控渦輪增壓器，包括電動機(jī)外殼以及將所述渦輪機(jī)連接到所述壓縮機(jī)的軸，所述電動機(jī)外殼包含電動機(jī)座腔以及在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間安裝在所述電動機(jī)座腔中的電動機(jī)，其中所述外殼容納用于支撐所述軸的軸承以及位于所述外殼內(nèi)的用于從電動油泵接收潤滑油的潤滑油通道，其中所述電動油泵在關(guān)聯(lián)發(fā)動機(jī)啟動之后立即向軸承系統(tǒng)供應(yīng)加壓潤滑油。
23.如權(quán)利要求22中所述的電控渦輪增壓器，其中所述電動油泵在熱發(fā)動機(jī)停機(jī)之后繼續(xù)供油以防止所述渦輪增壓器的過熱和油焦。
24.一種用于向關(guān)聯(lián)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣口供應(yīng)壓縮空氣的電控渦輪增壓器，包括電動機(jī)外殼，其包含電動機(jī)座腔以及在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間安裝在所述電動機(jī)座腔中的電動機(jī)；軸，其將所述渦輪機(jī)連接到所述壓縮機(jī)；以及離合器，其位于所述電動機(jī)與所述渦輪機(jī)之間以當(dāng)所述渦輪機(jī)在預(yù)定速度以下旋轉(zhuǎn)時，將所述渦輪機(jī)與所述電動機(jī)和所述壓縮機(jī)分離。
25.如權(quán)利要求M中所述的電控渦輪增壓器，其中所述離合器是安裝在所述電動機(jī)與所述渦輪機(jī)之間的單向離合器。
26.如權(quán)利要求M中所述的電控渦輪增壓器，其中所述離合器是根據(jù)預(yù)定參數(shù)聯(lián)接和分離的電控離合器。
27.如權(quán)利要求M中所述的電控渦輪增壓器，其中所述離合器是根據(jù)預(yù)定參數(shù)聯(lián)接和分離的氣動離合器。
28.如權(quán)利要求2中所述的電控渦輪增壓器，其中所述渦輪增壓器包括用于將第一渦輪機(jī)葉片連接到雙級壓縮機(jī)的低壓壓縮機(jī)葉片的內(nèi)軸以及與所述內(nèi)軸間隔的同心外軸，其中其上安裝有所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的所述外軸連接到高壓壓縮機(jī)葉片，以直接通過所述電動機(jī)驅(qū)動。
29.如權(quán)利要求觀中所述的電控渦輪增壓器，其中所述渦輪增壓器包括壓縮機(jī)外殼， 所述壓縮機(jī)外殼包含冷卻套，冷卻流體進(jìn)入所述冷卻套中以便從所述壓縮機(jī)外殼內(nèi)的壓縮空氣中排熱。
30.如權(quán)利要求四中所述的電控渦輪增壓器，其中所述外殼的內(nèi)部暴露于來自鄰近所述冷卻套的所述低壓壓縮機(jī)葉片的低壓壓縮空氣，所述外殼的內(nèi)部包含散熱片，所述散熱片暴露于所述壓縮機(jī)外殼內(nèi)的所述低壓壓縮空氣。
31.一種電控渦輪增壓器，包括渦輪機(jī)部、壓縮機(jī)部、電動機(jī)和同心雙軸組件，所述同心雙軸組件包括各具有圓形橫截面的內(nèi)軸和中空外軸，所述內(nèi)軸和所述中空外軸彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)，同時限制相對縱向移動，其中所述內(nèi)軸包含至少一個圓形凹槽，而所述外軸包含多個沿所述外軸直徑的限定弦定位的孔，所述內(nèi)軸的所述至少一個凹槽定位為位于所述外軸中的多個定位孔之下，并且所述軸組件進(jìn)一步包括多個銷，所述多個銷分別壓配到所述外軸中的定位孔中并且通過所述至少一個凹槽的一部分，其中所述至少一個凹槽的橫截面尺寸大于所述銷的直徑。
全文摘要
一種電控渦輪增壓器具有電動機(jī)，該電動機(jī)安裝在電動機(jī)外殼中的軸上，在渦輪機(jī)與壓縮機(jī)之間。油噴射到電動機(jī)定子上以冷卻該定子。在單軸的情形中，軸加強(qiáng)件置于電動機(jī)轉(zhuǎn)子與軸之間。對具有單軸和同心軸以及單級和雙級壓縮機(jī)和渦輪機(jī)的ECT的若干實(shí)施例進(jìn)行了討論。潤滑實(shí)施例涉及克服存在于旋轉(zhuǎn)軸中的離心力。
文檔編號F02D23/00GK102301111SQ201080003517
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者F·萊姆伯克, P·霍夫鮑爾, T·杰拉德, W·惠彭 申請人:Eco汽車國際公司